`

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian học tập với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giảng dạy giúp
đỡ tận tình của thầy cơ, cũng như nhà trường đã giúp em hoàn thành đồ án thiết kế hệ
thống cung cấp nước cho tịa nhà chung cư.
Em xin kính gửi q thầy cơ Trường Đại học Sài Gịn, ngành điện Kỹ thuật
điện lời cảm ơn chân thành nhất, các thầy cơ đã ân cần tận tình giảng dạy cho em là
sinh viên lớp DDE1182 suốt các năm học vừa qua, các thầy cô đã trang bị cho em
nhiều kiến thức, kỹ năng cơ bản về chuyên ngành điện.
Đặc biệt em xin cảm ơn chân thành Thầy Trương Tấn đã trực tiếp hướng dẫn,
tận tình chỉ bảo, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đồ án này.
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, do còn hạn chế về kiến thức cũng
như kỹ năng thực tế nên đồ án cịn nhiều thiếu sót. Em kính mong Thầy, Cơ và bạn bè
có những ý kiến đóng góp quý báu để kiến thức trong lĩnh vực được hồn thiện hơn.
Sau cùng, em xin kính chúc q Thầy, Cô trong Khoa Điện Tử Viễn Thông thật
dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh tốt đẹp của mình và truyền
đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Em xin chân thành cảm ơn!

1


`

MỤC LỤC
TRANG BÌA PHỤ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................ii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH...........................................................................................vi
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................ix

Chương I: Tổng quan về PLC S7-1200 và hệ thống cung cấp nước cho tòa nhà
chung cư.......................................................................................................................1
1. Tổng quan về hệ thống cấp nước cho tòa nhà chung cư....................................1
2. Tổng quan về PLC S7-1200.................................................................................2
2.1. Khái niệm về PLC..........................................................................................2
2.2. Khái niệm chung về PLC S7-1200................................................................3
3. Phần mềm STEP 7 Professional..........................................................................4
3.1 Chức năng của phần mềm STEP 7 Professional...........................................4
3.2. Ngơn ngữ lập trình........................................................................................4
3.3. Một số lệnh cơ bản trong PLC......................................................................5
Chương II: Thiết kế và thi cơng mơ hình cấp nước cho tòa nhà chung cư.............9
1. Cấu trúc phần cứng và mơ hình thực tế............................................................9
1.1. Cấu trúc phần cứng.......................................................................................9
1.2. Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển..................................................10
1.3. Lưu đồ thuật tốn chế độ tự động và tay....................................................12
2. Mơ hình thực tế...................................................................................................13
3. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống..................................................................13
3.1. Động cơ bơm 365 12VDC lưu lượng 3 lít / phút.........................................13
3.2. Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc..............................................14
3.3. Công tắc phao cảm biến mực nước.............................................................15
3.4. Rơ le trung gian............................................................................................15
3.5. Nguồn tổ ong 24V-5A...................................................................................16
3.6. Mô đun giảm áp LM2596............................................................................17
3.7. Nút nhấn và đèn báo....................................................................................17
3.8. Công tắc xoay...............................................................................................18
3.9. Nẹp điện........................................................................................................18
3.10. Nhựa mica...................................................................................................18
2



`

Chương III: Mơ phỏng hệ thống cấp nước cho tịa nhà chung cư bằng WinCC. .19
1. Tổng quan về WinCC.........................................................................................19
1.1 Giới thiệu WinCC..........................................................................................19
1.2 Thiết kế giao diện HMI trên WinCC RT Advance......................................19
2. Thiết kế chương trình mơ phỏng WinCC.........................................................24
2.1. Bảng điều khiển...............................................................................................25
2.2. Cài đặt, gán địa chỉ cho các bơm và cảm biến...........................................29
2.3. Cài đặt, gán địa chỉ hiển thị mực nước.......................................................30
3. Vận hành hệ thống cấp nước cho tòa nhà chung cư trong mô phỏng.............31
Chương IV: Kết luận.................................................................................................32
1. Kết luận...............................................................................................................32
2. Hướng phát triển đề tài......................................................................................32
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................33

3


`

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
PLC: Programmable Logic Control
CPU: Bộ Xử Lý Trung Tâm
LAD: Ladder Logic
WinCC RT: WinCC Runtime
STL: Statement list
FBD: unction block diagram

4



`

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Sơ đồ hệ thống cấp nước tịa nhà cao tầng gián tiếp ………………………………
1

Hình 2. Các bộ phận của CPU S7-1200…………………………………………………….3
Hình 3. Sơ đồ tổng thể hệ thống cấp nước tự động cho tòa nhà chung cư ………………9
Hình 4. Sơ đồ mạch động lực………………………………………………………………10
Hình 5. Sơ đồ mạch điều khiển………………………………………………………….…11
Hình 6. Lưu đồ giải thuật hệ thống cấp nước cho tịa nhà chung cư……………………12
Hình 7. Mơ hình thực tế hệ thống cấp nước tịa nhà chung cư ……………………………
13

Hình 8. Bơm ly tâm…………………………………………………………………………13
Hình 9. Cảm Biến Mực Chất Lỏng Khơng Tiếp Xúc……………………………………14
Hình 10. Cơng tắc phao cảm biến mực nước ………………………………………………
15

Hình 11. Rơ le trung gian……………………………………………………………………
15

Hình 12. Nguồn tổ ong 24V-5A……………………………………………………………17
Hình 13. Module giảm áp LM2596………………………………………………………..17
Hình 14. Nút nhấn và đèn báo ………………………………………………………………
17

Hình


15.

Cơng

tắc

xoay……………………………………………………………………..18
Hình 16. Nẹp điện 25x25 ……………………………………………………………………
18

5


`

Hình 17. Nhựa mica…………………………………………………………………………
18

Hình

18.

Biểu

tượng

Tia

Portal


V16……………………………………………………….19
Hình

19.

Tạo

dự

án

mới,

nhập

tên

và

tạo

dự

án…………………………………………….20
Hình

20.

Cấu


hình

thiết

bị…………………………………………………………………..20
Hình 21. Chọn mã CPU muốn lập trình……………………………………………………
21

Hình 22. Giao diện làm việc chính của TIA V16 …………………………………………
21

Hình 23. Thêm WinCC RT Advance………………………………………………………22
Hình 24. Giao diện kết nối cấu hình WinCC ………………………………………………
22

Hình

25.

Kết

nối

cấu

hình

WinCC


(1)

hình

WinCC

(2)

…………………………………………………….23

Hình

26.

Kết

nối

cấu

…………………………………………………….23

Hình

27.

Giao

diện


thiết

kế

WinCC

……………………………………………………….24

Hình 28. Mơ phịng hệ thống cung cấp nước cho tịa nhà chung cư……………………24
Hình 29. Bảng điều khiển…………………………………………………………………..25
Hình 30. Cài đặt, gán địa chỉ của cơng tắc gạt khởi động mơ phỏng (1) ………………
26

Hình 31. Cài đặt, gán địa chỉ của công tắc gạt khởi động mô phỏng (2)
…………………26

6


`

Hình 32. Cài đặt, gán địa chỉ của cơng tắc gạt khởi động mơ phỏng (3)
…………………27

Hình

33.

Cài


đặt,

gán

địa

chỉ

của

nút

nhấn

khởi

động

(1)

địa

chỉ

của

nút

nhấn


khởi

động

(2)

địa

chỉ

của

nút

nhấn

khởi

động

(3)

chỉ

cho

bơm

1


(1)

chỉ

cho

bơm

1

(2)

……………………………….27

Hình

34.

Cài

đặt,

gán

……………………………….28

Hình

35.


Cài

đặt,

gán

……………………………….28

Hình

36.

Cài

đặt,

gán

địa

……………………………………………….29

Hình

37.

Cài

đặt,


gán

địa

……………………………………………….29

Hình 38. Cài đặt, gán địa chỉ hiển thị mực nước (1) ………………………………………
30

Hình 39. Cài đặt, gán địa chỉ hiển thị mực nước (2) ………………………………………
30

7


`

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

SỐ ĐIỂM

KÝ TÊN

8


`


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Q trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ngày càng phát triển, song
song với đó là việc ứng dụng những khoa học tiến bộ nhất vào hoặt động sản xuất.
Việc tự động hóa trong lĩnh vực sản xuất đã được sử dụng rộng rải qua đó thuật ngữ
giám sát dần được hình thành. Việc giám sát các hoạt động của hệ thống dần dần được
thực hiên bởi các phương tiện máy móc kỹ thuật mới, giảm bớt lại cơng việc vủa con
người. Trong đó giám sát mạng điện là một trong những yêu cầu cần đặt ra.
Vậy nên thay vì ln phải có một người túc trực đóng cắt máy bơm nước cho
một tịa nhà, cơng trình. Chúng ta có thể ứng dụng PLC vào công việc này, vừa giúp
tiết kiệm thời gian, tiền bạc về lâu dài.
2. Mục tiêu đề tài
Tạo ra một công cụ giám sát, điều khiển hệ thống bơm nước tự động để sử dụng
và đem lại hiệu quả cao. Áp dụng cho các tịa nhà, khu đơng dân cư cần cung cấp nước
liên tục giúp cho việc giám sát vận hành hệ thống bơm nước được dễ dàng hơn.
3. Nội dung đề tài
Khi có yêu cầu vận hành, PLC sẽ kiểm tra mức nước của các bể chưa. Nếu bể
chứa có lượng nước thấp hơn mức của cảm biến thì máy bơm nước sẽ bật và bơm cho
đến khi mức nước trong bể đạt đến mức của cảm biến trên thì máy bơm sẽ ngừng.Các
van đóng mở bằng tay phòng trường hợp sảy ra sự cố cũng như làm giảm giá thành
của đề tài. Như vậy tòa nhà sẽ có 1 bể chứa nước riêng, người dùng khơng phải lo lắng
hết nước do mỗi khi nước gần hết thì máy bơm sẽ tự động bơm nước vào.
Để có thể tìm hiểu nghiên cứu về những vấn đề trên, em đã lựa chọn thực hiện
nghiên cứu đề tài báo cáo của mình: “THIẾT KỆ HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC
TỰ ĐỘNG CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ”. Nội dung đề tài bao gồm các phần như
sau:
-

Chương I: Tổng quan về PLC S7-1200 và hệ thống cung cấp nước cho


-

tòa nhà chung cư.
Chương II: Thiết kế và thi cơng mơ hình cấp nước cho tịa nhà chung cư.
Chương III: Mơ phỏng hệ thống cấp nước cho tòa nhà bằng WinCC.
Chương IV: Kết luận.
9


`

Chương I: Tổng quan về PLC S7-1200 và hệ thống cung cấp nước cho tòa nhà
chung cư
1. Tổng quan về hệ thống cấp nước cho tòa nhà chung cư
Hệ thống cấp nước tòa nhà chung cư cao tầng là hệ thống các bể chứa, đường
ống, các thiết bị van công nghiệp (bao gồm nhóm van bảo vệ – van chức năng
đóng/mở, điều tiết) được thiết kế để lưu trữ nguồn nước, cung cấp, phân phối đến từng
căn hộ trong tòa nhà chung cư cao tầng. Một hệ thống cấp nước tòa nhà tiêu chuẩn
phải đảm bảo cung cấp nước đến các căn hộ, các thiết bị cấp nước đều đặn, ổn định.
Các hệ thống cấp nước tòa nhà chung cư cao tầng thường áp dụng hỗn hợp hai
phương thức cấp nước: Cấp nước trực tiếp và cấp nước gián tiếp.
-

Hệ thống cấp nước trực tiếp: là hệ thống sử dụng trực tiếp nước được cấp từ hệ
thống cấp nước khu vực. Khi áp suất của nước tại đường ống trong mạng lưới
cấp nước khu vực đủ mạnh nó sẽ theo đường ống đến từng thiết bị sử dụng
nước trong từng căn hộ. Tuy sẽ tiết kiệm chi phí vận hành cho tòa nhà nhưng

-


hiệu suất kém, mức độ ổn định, cân bằng thấp.
Hệ thống cấp nước gián tiếp: là hệ thống có bể chứa. Nước từ mạng lưới cấp
nước khu vực sẽ được cấp vào bể chứa. Hệ thống máy bơm, đường ống, các
loại van khóa nước, van điều tiết, van bảo vệ sẽ cấp đến téc trữ nước tầng mái.
Van khóa nước có thể là van cổng, van bướm, van bi,…; van bảo vệ gồm van an
toàn, van giảm áp, van xả khí,… Tiếp theo một hệ thống ống phụ, van sẽ dẫn
nước từ téc phân chia đến từng căn hộ. Bên cạnh đó, hệ thống PCCC tịa nhà
chung cư cũng sẽ sử dụng nguồn nước từ bể chứa.

Hình 1. Sơ đồ hệ thống cấp nước tòa nhà cao tầng gián tiếp

1


`

2. Tổng quan về PLC S7-1200
2.1. Khái niệm về PLC.
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trình
được cho phép thực hiện linh hoạt các thực tốn điều khiển logic thong qua một ngơn
ngữ lập trình. người sử dụng có thể lập trình để thực hiện mơt loạt trình tự các sự kiện.
Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích tác động vào plc hoặc qua các
hoạt động có trễ như thời gian định kì hay thời gian được đếm. Một khi sự kiện được
kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF các thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là
thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp trong chương trình do người
sử dụng lập ra chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập
trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dung dây nối, người ta đã chế
tao bộ điều khiển plc nhẳm thoả mãn các yêu cẩu sau:
-


Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học.
Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa.
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
Hồn tồn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như máy tính, nối mạng, các
module mở rộng.

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay cho các phần cứng Relay dây nối và các logic
thời gian. Tuy nhiên bên canh đó việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ
dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lí cũng như giá cả…. Chính điều này đã tạo
ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp, các tập lệnh nhanh
chống đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch…Sự
phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều
hơn. Trong PLC phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho q trình điều
khiển và sử lí hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định
bằng một chương trình. Chương trình này sẽ được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC
sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi
hay mở rộng chức năng cửa quy trình cơng nghệ. Ta chỉ cần thay đổi chương trình bên
trong bộ nhớ PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách
dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lí nào so với các bộ dây nối hay Relay.
2


`

2.2. Khái niệm chung về PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200.
So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
-


-

-

-

S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm sốt
nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh
mạnh làm chochúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng
với S7-1200.
S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,
các đầu vào/ra (DI/DO).
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
• Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào
PLC
• Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình
S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485
hoặc RS232.
Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba
ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong
TIA Portal V16 của Siemens.

Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã bao
gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
1) Bộ phận kết nối nguồn
2) Các bộ phận kết nối nối dây của
người dùng có thể tháo được (phía sau

các nắp che)
3) Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía
trên.
4) Các LED trạng thái dành cho I/O tích
hợp.
5) Bộ phận kết nối PROFINET
Hình 2. Các bộ phận của CPU S7-1200
Thơng số kỹ thuật:
- Kích thước: 110 x 100 x 75
- Bộ nhớ người dùng:

•
•
•

Bộ nhớ làm việc: 50Kb
Bộ nhớ lưu trữ: 2Mb
Bộ nhớ Retentive: 2Kb

- Ngõ vào ra số: 14 In/10 Out
3


`

- Ngõ vào ra tương tự: 2 in

•
•


1 Pha 3 x 100KHZ/3 x 30KHZ
2 Pha 3 x 80KHZ/3 x 20KHZ

- Vùng nhớ Truy suất bit (M):
4096Byte
Module tín hiệu mở rộng: 8
- Board tín hiệu/truyền thơng:1

- Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2
- Truyền thông: Ethernet
- Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10
ngày
- Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro

- Module truyền thông: 3

giây/lệnh

- Bộ đếm tốc độ cao:
3. Phần mềm STEP 7 Professional
3.1 Chức năng của phần mềm STEP 7 Professional
Phần mềm STEP 7 Professional bao gồm các chức năng:
-

Khai báo cấu hình cứng cho một trạm PLC thuộc họ Simatic S7-200/300/1200.
Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-200/300/1200 cũng như thủ

-

tục truyền thông giữa chúng.

Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hoặc nhiều trạm.
Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC và gỡ rối
chương trình.

Ngồi ra Step 7 cịn có cả một thư viện đầy đủ với các hàm chuẩn hữu ích, phần trợ
giúp Online rất mạnh có khả năng trả lời mọi câu hỏi của người sử dụng về cách sử
dụng Step 7, về cú pháp lệnh trong lập trình về xây dựng cấu hình cứng của một trạm,
của một mạng gồm nhiều trạm PLC…
3.2. Ngơn ngữ lập trình
Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngơn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối
tượng sử dụng khác nhau. PLC S7-1200 có 3 ngơn ngữ lập trình cơ bản đó là:
-

Ngơn ngữ “hình thang” – LAD (Ladder logic). Đây là dạng ngơn ngữ đồ họa

-

thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic.
Ngôn ngữ “liệt kê lệnh” - STL (Statement list). Đây là dạng ngơn ngữ lập trình
thơng thường của máy tính. Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh
theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc
chung “Tên lệnh” + “Tốn hạng”.
4


`

-

Ngơn ngữ “hình khối” – FBD (Function block diagram). Đây cũng là ngơn ngữ


-

đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số.
Ngôn ngữ STL bao hàm cả ngôn ngữ LAD và FBD, từ LAD hoặc FBD có thể
chuyển sang được dạng STL nhưng ngược lại thì khơng. Trong STL có nhiều
lệnh khơng có trong LAD hay FBD.

3.3. Một số lệnh cơ bản trong PLC
Tên lệnh
Ký hiệu
Miêu tả
Tiếp điểm
Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit
thường hở

có địa chỉ là n bằng 1.

Tiếp điểm

Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit

thường đóng
OUT

có địa chỉ là n bằng 0.
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu
vào của lệnh này bằng 1 và ngược lại.

OUT đảo


Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu
vào của lệnh này bằng 0 và ngược lại.

NOT

Lệnh đảo trạng thái ngõ vào / ra.

SET

Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi
đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi đầu vào của
lệnh bằng 0 thì bit này vẫn giữ nguyên trạng

Reset

thái.
Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 0 khi
đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi đầu vào của
lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ nguyên trạng

Timer tạo

thái.
Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung

xung - TP

đặt trước.Thay đổi PT, IN không ảnh hưởng khi
Timer đang chạy. Khi đầu vào IN được tác động

vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng
thời gian đặt PT
5


`

Timer trễ

Thay đổi PT không ảnh hưởng khi Timer đang

sườn lên có

vận hành, chỉ ảnh hưởng khi timer đếm lại.

nhớ - Timer

Khi ngõ vào IN chuyển sang “FALSE” khi vận

TONR

hành thì timer sẽ dừng nhưng khơng đặt lại bộ
định thì. Khi chân IN “TRUE” trở lại thì Timer
bắt đầu tính thời gian từ giá trị thời gian đã tích

Counter đếm

lũy.
Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu


lên - CTU

ngõ vào CU chuyên từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được
tác động lên 1 khi CV>=PV. Nếu trạng thái R =

Counter đếm

Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.
Giá trị bộ đếm được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào

xuống –

CD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra Q được tác động

CTD

lên 1 khi CV <=0. Nếu trạng thái LOAD được
tác động thì CV = PV.

Counter đếm

Giá trị bộ đếm CV được tăng lên 1 khi tín hiệu

lên xuống

ngõ vào CU chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra QU được

CTUD

tác động lên 1 khi CV >=PV. Nếu trạng thái R =

Reset được tác động thì bộ đếm CV = 0.
Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ
vàoCD chuyển từ 0 lên 1. Ngõ ra QD được tác
động lên 1 khi CV <=0. Nếu trạng thái Load

Lệnh so sánh

được tác động thì CV = PV.
Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và
IN2 bao gồm IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 <=
IN2, IN1 < IN2, IN1 > IN2 hoặc IN1 <> IN2
So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so
sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE (tác
động mức cao) và ngược lại.
Kiểu dữ liệu so sánh là : SInt, Int, Dint, USInt,
UDInt, Real, LReal, String, Char, Time, DTL,
Constant.
6


`

Lệnh trong

Tham số : MIN, VAL, MAX

khoảng In –

Kiểu dữ liệu so sánh : SInt, Int, Dint, USInt,


range

UInt, UDInt, Real, LReal, Constant
So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu so sánh
MIN<=VAL<=MAX thỏa thì tác động mức cao

Lệnh ngồi

và ngược lại
Tham số : MIN, VAL, MAX

khoảng out-

Kiểu dữ liệu so sánh : SInt, Int, Dint, USInt,

of-range

UInt, UDInt, Real, LReal, Constant
So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu so sánh
MIN > VAL hoặc MAX < VAL thỏa thì tác

Lệnh CONV

động mức cao và ngược lại.
Chuyển đồi từ kiểu dữ liệu này sang kiểu dữ
liệu khác. IN : giá trị ngõ vào
OUT : giá trị sau khi chuyển đổi

7



`

Lệnh cộng,

Lệnh cộng ADD : OUT = IN1 + IN2

trừ, nhân,

Lệnh trừ SUB : OUT = IN1 – IN2

chia

Lệnh nhân MUL : OUT = IN1*IN2
Lệnh chia DIV : OUT = IN1/IN2
Tham số IN1, IN2 phải cùng kiểu dữ liệu : SInt,
Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal,
Constant
Tham số OUT có kiểu dữ liệu : SInt, Int, Dint,
USInt, UInt, UDInt, Real, LReal
Tham số ENO = 1 nếu khơng có lỗi xảy ra
trong quá trình thực thi. Ngược lại ENO = 0 khi
có lỗi, một số lỗi xảy ra khi thực hiện lệnh này :
- Kết quả tốn học nằm ngồi phạm vi của kiểu
dữ liệu.
-Chia cho 0 (IN2 = 0)
-Real/LReal : Nếu một trong những giá trị đầu
vào là NaN sau đó được trả về NaN.
-ADD Real/LReal : Nếu cả hai giá trị IN là INF
có dấu khác nhau, đây là một khai báo không

hợp lệ và được trả về NaN
-SUB Real/LReal : Nếu cả hai giá trị IN là INF
cùng dấu, đây là một khai báo không hợp lệ và
được trả về NaN
-MUL Real/LReal : Nếu một trong 2 giá trị là 0
hoặc là INF, đây là khai báo không hợp lệ và
được trả về NaN.
-DIV Real/LReal : Nếu cả hai giá trị IN bằng
không hoặc INF, đây là khai báo không hợp lệ
và được trả về NaN.

8


`

Chương II: Thiết kế và thi cơng mơ hình cấp nước cho tòa nhà chung cư
1. Cấu trúc phần cứng và mơ hình thực tế
1.1. Cấu trúc phần cứng
Dựa vào các mơ hình thực tế trong phịng thí nghiệm và qua tìm hiểu em thấy
cấu trúc phần cứng hệ thống cấp nước cho tịa nhà chung cư gồm có ba bơm, trong đó
hai bơm chính ln phiên hoạt động và dừng theo mức. Hai bồn chưa nước được đặt ở
dưới hai bơm và trên tịa nhà, trong đó bồn chứa 1 được gắn 2 cảm biến mực chất lỏng
để đo mực nước hiển thị ở bồn 1, bồn 2 được gắng 3 cảm biến phao theo 3 mức thấp,
trung bình, cao nhằm gửi tín hiệu hiển thị và truyền dữ liệu khi chúng ta giám sát trên
phần mềm WinCC. Ngoài ra cịn có bơm 3 để cung cấp nước xuống các tầng của tịa
nhà chung cư.

Hình 3. Sơ đồ tổng thể hệ thống cấp nước tự động cho tòa nhà chung cư


9


`

1.2. Sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển

Hình 4. Sơ đồ mạch động lực
10


`

Hình 5. Sơ đồ mạch điều khiển

11


`

1.3. Lưu đồ thuật toán chế độ tự động và tay

Hình 6. Lưu đồ giải thuật hệ thống cấp nước cho tòa nhà chung cư

12


`

2. Mơ hình thực tế


CPU 1214/dc/dc/dc

Hình 7. Mơ hình thực tế hệ thống cấp nước tòa nhà chung cư

3. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống
3.1. Động cơ bơm 365 12VDC lưu lượng 3 lít / phút

Hình 8. Bơm ly tâm

13


`

Thơng số chính của Động cơ bơm 365 12VDC lưu lượng 3 lít / phút
-

Điện áp làm việc: 12VDC
Dịng khơng tải: 0,23A
Lưu lượng : 2-3 lít / phút (12V)
Áp suất đầu ra: 1-2,5 kg
Độ sâu hút đạt được: 1-2,5 mét

-

Tuổi thọ làm việc bình thường:

-


2-3 năm
Đường kính đầu vào và đầu ra:

-

đường kính ngồi 8mm
Trọng lượng lượng: 111g

3.2. Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc
Cảm biến mực chất lỏng không tiếp xúc Y25 Non-contact Liquid Level Sensor
được sử dụng để gắn lên thành bồn, bình, hồ cá bằng phi kim, giúp xác định mực chất
lỏng đạt tới vị trí đặt cảm biến, cảm biến có khả năng xuyên qua các thành phi kim
dày, vì khơng khơng tiếp xúc với chất lỏng hoặc đặt phía trong bồn nên có độ bền và
độ an toàn cao, thường được dùng để xác định mực nước hoặc chất lỏng bất kỳ.

Hình 9. Cảm Biến Mực Chất Lỏng Không Tiếp Xúc
Thông số kỹ thuật:
-

Model: XKC-Y25-PNP.
Điện áp sử dụng: 5 ~12VDC.
Dòng tiêu thụ: 200mA
Độ dày thành bồn có thể xuyên

-

qua: 0~20mm.
Chất liệu bồn chứa có thể cảm

-


Ngõ ra: PNP cực thu hở (Cần
kéo trở xuống Mass để tạo mức

-

0V).
Nhiệt độ hoạt động: -20~10C.
Độ ẩm hoạt động: 5%~100%
Kích thước: 29 x 29 x 16mm

biến được: Phi Kim.

14


3.3. Cơng tắc phao cảm biến mực nước

Hình 10. Cơng tắc phao cảm biến mực nước
Công tắc cảm biến mực chất lỏng phao điện từ là loại công tắc từ, bình thường
hai tiếp điểm của phao khi hướng xuống sẽ ở trạng thái đóng (NC), khi có mực chất
lỏng làm phao nổi lên sẽ chuyển thành trạng thái mở (NO), dựa vào đặc tính này phao
điện từ được sử dụng cho các ứng dụng: cảnh báo mực chất lỏng, báo đầy,...
3.4. Rơ le trung gian
Rơ le trung gian là một kiểu nam châm điện có tích hợp thêm hệ thống tiếp
điểm. Rơle trung gian còn gọi là rơ le kiếng là một công tắc chuyển đổi hoạt động
bằng điện. Gọi là một cơng tắc vì rơ le có hai trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái
ON hay OFF phụ thuộc vào có dịng điện chạy qua rơ le hay khơng.

Hình 11. Rơ le trung gian



Cấu tạo của rơ le trung gian
Thiết bị nam châm điện này có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn
dây. Cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả cuộn điện áp
và cuộn cường độ. Lõi thép động được găng bởi lị xo cùng định vị bằng một vít điều
chỉnh. Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm nghịch và tiếp điểm nghịch.
Ngun lý hoạt động
+ Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên
trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên
trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của
rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
+ Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây
của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay khơng, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở
trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dịng điện ta cần kiểm sốt có qua được
rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
Công dụng của rơle trung gian
Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ "trung gian" chuyển tiếp mạch
điện cho một thiết bị khác, ví như bộ bảo vệ tủ lạnh chẳng hạn-khi điện yếu thì rơle sẽ
ngắt điện ko cho tủ làm việc còn khi điện hoẻ thì nóp lại cấp điện bình thường. Trong
bộ nạp ắc quy xe máy, ơ tơ thì khi máy phát điện đủ khoẻ thì rơ le trung gian sẽ đóng
mạch nạp cho ác quy…
3.5. Nguồn tổ ong 24V-5A
Nguồn tổ ong 24V-5A là bộ nguồn một chiều được thiết kế để chuyển đổi điện
áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành nguồn một chiều 24V , được sử dụng rộng rãi
trong các thiết bị điện và dân dụng.
Nguyên lý hoạt động:
Khi công tắc điện mở, nguồn điện sẽ được đi qua nguồn xung. Khi đó, cuộn sơ
cấp của biến áp được đóng cắt điện sẽ xuất hiện từ trường biến thiên , dẫn đến cuộn
thứ cấp của biến áp xuất hiện một điện áp ra. Điện áp này được chỉnh lưu qua một vài

diode rồi đưa ra tụ lọc (tụ điện) thứ cấp để san phẳng điện áp.
Tiếp theo, các tụ IC quang và IC TL431 sẽ không chế dao động đóng cắt điện vào
cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bên thứ cấp đạt yêu cầu.