ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC PLC
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC BẰNG PLC VÀ BIẾN TẦN

Ngày 20 tháng 5 năm 2016

Page | 1


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô
giáo trong trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung và
các thầy cô giáo trong khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền
đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy. Ths: Nguyễn Phong Lưu , là
người trực tiếp giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ Điều Khiển
Lập Trình. Trong thời gian làm việc để hoàn thành đồ án với thầy, chúng em không
ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc,
thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết
cho em trong quá trình học tập trong trường cũng như công tác sau này khi đã tốt
nghiệp.
Hy vọng chúng em sẽ lại được sự giúp đỡ, hướng dẫn của thầy trong thời gian
học tập tại trường cũng như những đồ án sau này.

SINH VIÊN

Page | 2


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

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

…………………..………………………………………………..………..…..
…………………………………………………………………..……………....
………………………………………………………………..
……………………………………

GVHD

Page | 3


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

PHẦN MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ.
Cùng với sự phát triển thì nhu cầu cuộc sống càng ngày càng được nâng cao cùng
với sự ra đời của các chung cư cao cấp, khách sạn sang trọng. Thì nhu cầu sử dụng nước
ngày càng được nâng cao và đòi hơi khắc khe về chất lượng cấp nước.
Nguồn nước rất quan trọng đối với sự sống và mọi hoạt động của con người,
nguồn nước ở 1 số nơi trên thế giới rất là khan hiếm và tình trạng ô nhiễm nguồn nước
ngày càng gia tăng.Trước thực trạng ấy chúng ta cần phải có giải pháp để khai thác và sử
dụng nguồn nước sạch 1 cách hiệu quả và tiết kiệm.
Nhu cầu sử dụng nước trong khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhau trong các
thời điểm của ngày (cao điềm và thấp điểm), yêu cầu đặt ra là phải giải quyết được việc
tự động ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống
cấp nước.
Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống luôn đủ khi nhu cầu sử dụng nước
thay đổi bất thường, máy bơm trong hệ thống luôn làm việc liên tục ở chế độ đầy tải. Tuy
nhiên điều này dẫn đến 1 số bất lợi sau:
+Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng lên quá cao không cần thiết, 1 số thời
điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạy đầy tải. Điều này

gây lãng phí năng lượng rất lớn và áp lực lên đường ống cao.
+ Bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí.
Ở đây ta đặt vấn đề cụ thể cần giải quyết như sau: Bơm cấp nước cho một chung cư
10 tầng ( mỗi tầng cao 3.5m). mỗi tầng có 30 căn hộ, mỗi căn hộ có trung bình 5 người sinh
sống.

Page | 4


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

CÁCH GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Muốn khắc phục những vấn đề trên được, chúng ta phải đưa hệ thống điều khiển
vào bể chứa để điều khiển mức nước trong bể dùng PLC, qua đó duy trì mức nước trong
bể ở trong giới hạn mức cho phép. Khi đó nước sẽ được bơm và sử dụng một cách hợp
lý.
Thông tin thu thập được trong hệ thống được PLC xử lý và điệu khiển tốc độ máy
bơm và số lượng máy bơm sao cho thích hợp. Để làm được điều này chúng ta cần sử
dụng đến biến tần. Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì biến
tần sẽ tự động điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp lực nước, ngược
lại khi nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơ giảm
tốc độ xuống hoặc dừng hẳn. Khi đó năng lượng điện được tiết kiệm.
Khi dùng biến tần thì dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởi
động để tránh ảnh hưởng tới các thiết bị khác.
Quá trình START , STOP của bơm được êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động
cơ về mặt cơ khí.Chi phí bão dưỡng giảm.
Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều.
Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , quá nhiệt, bảo vệ nhiệt động cơ ,bảo
vệ quá tải …
Khởi động bơm từ từ với việc cài đặt thời gian tăng tốc , giảm tốc tránh gây rung

đường ống và sự thay đổi áp suất đột ngột…tránh ảnh hưởng xấu cho hệ thống.

Page | 5


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Về kỹ thuật hệ thống bơm cấp nước sử dung PLC và biến tần khá hoàn hảo về
thỏa mãn yêu cậu kỹ thuật đặt ra nhưng lại đòi hỏi khả năng tính toán, thiết kế lắp đặt,
vận hành cao.
Về kinh tế chi phí cho việc đầu tư ban đầu như PLC, biến tần, cảm biến khá cao
nên chỉ thích hợp cho những công trình cao cấp với nhu cầu bơm cấp nước khắc khe.
Về bản thân đồ án này dù với sự chỉ dẩn, hổ trợ nhiệt tình của thầy cùng với tham
khảo từ nhiều phía nhưng do bản chất là một đồ án môn học cùng với khả năng giới hạn
kiến thức của sinh viên khi mới tập làm quen với thiết kế một hệ thống thực tế. Nên đồ án
vẫn còn rất sơ sài và chắc chắn còn rất nhiều thiếu sót thậm chí là sai sót. Mong Thầy và
người đọc cảm thông và góp ý.

Page | 6


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU

1.1. Giới thiệu chung về hệ thống bơm cấp nước.
Hệ thống cấp nước trong nhà có nhiệm vụ đưa nước từ mạng lưới cấp nước ngoài

nhà đến mọi thiết bị, dụng cụ vệ sinh hoặc máy móc sản xuất trong nhà.

Hệ thống cấp nước trong nhà gồm các bộ phận sau:
Đường ống dẫn nước vào nhà nối liền đường ống cấp nước bên ngoài với nút
đồng hồ đo.
Nút đồng hồ đo: gồm đồng hồ đo nước và các van khóa để đo lưu lượng nước tiêu
thụ.
Mạng lưới cấp nước trong nhà:
- Đường ống chính dẫn nước từ đồng hồ đo đến các đường ống đứng cấp nước.
- Đường ống đứng cấp nước lên các tầng nhà.
- Đường ống nhánh cấp nước: dẫn nước từ ống đứng đến các dụng cụ vệ sinh.
- Các dụng cụ lấy nước, các thiết bị đóng mở, điều chỉnh, xả nước, đảm bảo đưa
nước đến các thiết bị vệ sinh thì thêm 1 số công trình khác: két nước, trạm bơm, bể chứa,
trạm khí ép
Các yêu cầu cơ bản đối với một hệ thống cấp nước là:
Bảo đảm đưa đầy đủ và liên tục lượng nước cần thiết đến các nơi tiêu dùng.
Bảo đảm chất lượng nước đáp ứng các yêu cầu sử dụng
Giá thành xây dựng và quản lý rẻ
Thi công và quản lý dễ dàng thuận tiện, có khả năng tự động hoá và cơ giới
hoá việc khai thác, xử lý và vận chuyển nước…

1.2. Các phương pháp bơm cấp nước.
Bể ngầmTrạm bơm Bể trung gian (có thể có) Trạm bơm trung gian Bể
mái phân vùng cấp nước trọng lực và trạm bơm cho các tầng trên cùng.
Bể ngầm Trạm bơm phân vùng cấp nước tới các tầng.
Bể ngầm Trạm bơmTới các tầng dưới và Bể trung gian Trạm bơm và phân
vùng cấp nước tới các tầng.
Bể ngầm 2 bơm biến tần (1 duty, 1 stanby) + bình áp lực phân 3 vùng cấp
nước (mỗi vùng 7 tầng), với 3 ống đứng từ ống gom header.


Page | 7


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Sơ đồ khối hệ thống bơm cấp nước.

Khoi dieu khien

Khoi tin hieu
Cam bien
muc nuoc

Khoi chap hanh
Bien tan

PLC

Bom
chinh

Bom phu

Cam bien
ap suat

2.2. Phân tích các khối.
a. khối tín hiệu.
- Đầu đo áp suất ở ống nước bồn mái: Với tín hiệu đo được từ đầu đo áp suất đưa

về PLC xử lý điều khiển tốc độ bơm thông qua biến tần nhằm giữ áp suất ổn định (mực
nước ổn định). Với đầu đo này PLC sẽ giám sát được áp suất nước trên mạng.
- Đầu đo mực nước ở bể chứa ngầm: xác nhận nguồn nước có hay không. Nếu
không có. Hệ thống ngưng hoạt động.
b. khối xử lý điều khiển và hiển thị.
-PLC S7-300: bộ điều khiển trung tâm, xử lý các tín hiệu thu thập về từ hệ thống
để điều khiển các động cơ. Các động cơ được điều khiển chạy thông qua biến tần và các
contactor.
- Inverter (biến tần): điều khiển trơn tốc độ động cơ. Với biến tần thì động cơ chạy
với hiệu suất rất cao ngay cả khi hoạt động ở tốc độ thấp. Biến tần sẽ làm cho hệ thống
hoạt động tiết kiệm năng lượng điện.

Page | 8


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

-Màn hình hiển thị: dùng để cài đặt các chế độ hoạt động toàn hệ thống, cài đặt áp
suất mạng... Ngoài ra, trên màn hình còn hiển thị áp suất đo được ở bễ ngầm để xác nhận
có nguồn nước câp hay không.

c. khối thực thi.
- Contactor: dùng để điêu khiển bơm phụ mục đích dự phòng khi bơm chính
không đủ công suất câp nước, khi sự cố.
- Bơm chính : hoặt động thường xuyên.
- Bơm phụ : bơm nền (bơm dự phòng).
Nguyên lý hoạt động:
Với thiết kế này, hệ thống sẽ tự động giám sát áp suất nước trên bồn mái và điều
khiển để đảm bảo giữ đúng áp suất theo yêu cầu. PLC sẽ điều khiển áp suất nước ổn định
thông qua việc điều chỉnh tốc độ của máy bơm và số lượng máy bơm. Hệ thống điều

khiển tự động này một số chức năng chính sau:
- Đo lường: đo đầu đo áp suất và mức nước đo lường và chuyển đổi để đưa về
CPU của S7-300.
- Xử lý thông tin: bộ điều khiển trung tâm PLC S7-300.
- Điều khiển: S7-300 sẽ phối hợp với biến tần điều khiển các máy bơm .
- Giám sát: S7-300 sẽ kết đầu đo áp suất để giám sát hệ thống hoạt động.
- Giao tiếp giữa người vận hành và thiết bị: do màn hình hiển thị TD-200 thực
hiện.
- Hệ thống có thể chuyển đổi qua lại giữa các motor bơm chạy với biến tần nhằm
mục đích nâng cao tuổi thọ bơm, phục vụ bảo trì bảo dưỡng mà không làm gián đoạn sản
xuất. Việc chuyển đổi có thể thực hiện bằng cách cài đặt trên màn hình TD200.
- Đồng thời để cho phép mở rộng và phát triển phụ tải sau này, hệ thống có thể sử
dụng cùng lúc hai bơm nếu cần. Bơm thứ hai sẽ đươc tự động đóng chạy trực tiếp thông
qua contactor như là một bơm nền và bơm có biến tần sẽ chạy điều chỉnh đỉnh cho phù
hợp với phụ tải.

2.3. Tính toán, lựa chọn và giới thiệu thiết bị từng khối.
2.3.1. khối tín hiệu
a.Cảm biến áp suất.
Dựa vào cột nước H=40m vậy ta sẽ thiết lập áp suất nước trong mức dao động là
0-4 bar vậy ta chọn cảm biến áp suất 0 đến 4 bar (phản hồi tín hiệu 4 đến 20 mA ) .

Page | 9


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Mã số : SEN-3245 B055 ( Của hãng KOBOLD ):

b. Lựa chọn cảm biến đo mức

Cảm biến mức nước được dùng để xác định mực nước của bể ngầm có chiều cao
nước là 5m. vậy chọn cảm biến tầm đo thỏa mức nước trên.

Page | 10


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Chọn cảm biến siêu âm E4PA-LS600-M1-N của hãng Omron

Hình 2.2. Cảm biến siêu âm Omron E4PA-LS600-M1-N
Các thông số cơ bản của cảm biến siêu âm E4PA-LS600-M1-N
•

Nguồn cấp 12-24VDC ±10%

•

Ngõ ra analog 4-20mA.

•

Khoảng cách đo 400 – 6000mm.

•

Tần số sóng siêu âm hoạt động 65-380KHz.

•


Góc phát sóng hẹp ±, kiểm tra được các vật có diện tích nhỏ 100×100mm.

•

Đèn báo chỉ thị trạng thái ngõ ra màu xanh.

•

Nhiệt độ hoạt động -10~55°C, đạt độ kín IEC IP65.

•

Lắp đặt dơn giản , dễ dàng bảo trì, thiết kế với tuổi thọ cao.

Page | 11


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

2.3.2. khối xử lý điều khiển và hiển thị.
a

PLC
Chọn biến PLC s7-300 như mục đích từ đầu của đồ án và tính phổ biến của dòng
PLC này.
Chọn các modum cho s7-300 :
Module CPU : module CPU 312C
module CPU 312C có 10DI/6D0.

Page | 12



ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Module nguồn – PS ( Power supply): PS 307 2A

dòng ra 2A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
Module analog: SM 334
Theo yêu cầu đạt ra ta có 2 ngõ vao Analog là tín hiệu từ 2 cảm biến và 1 ngõ ra
Analog điều khiển biến tần. Để thỏa mãn và đáp nhu cầu mở rộng sau này ta chọn
Module analog: SM 334
SM 334 là 1 module tương tự gồm có 4AI và 2AO 12bit có tích hợp bộ chuyển đổi
ADC ( analog to digital converter)

Page | 13


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

module analog SM334

b

BIẾN TẦN.
Chọn biến tần theo công suất của động cơ .Động cơ 22kw do đó biến tần cần chọn
phải có công suất thỏa công suất của máy bơm. Ta chọn biến tần Micromaster 440 vì
Micromaster 440 chính là một họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu
chuẩn . Có dãy công suất định mức từ 0.12kw – 250kw đối với động cơ 3 pha AC 380 V

to 480 V.
Biến tần có các thông số như sau :
Công suất động cơ điều khiển

: 0.5kw-250kw.

Điện áp vào

: 3pha 380 to 480 v. 50/60 hz.

Dòng vào biến tần

: 43A.

Dòng ra

: 45A.

Page | 14


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Page | 15


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

c


Màn hình hiển thị
PLC sử dụng là s7-300 nên ta chọn Màn hình Siemens TP 177A
Màn hình cảm ứng dành cho vận hành điều khiển & giám sát các máy nhỏ và các
nhà máy
Màn hình cảm ứng 5.7" STN, màu xanh ( 4 cấp độ).

2.3.3. khối chấp hành (máy bơm).
a. bơm chính.
Lưu lượng.
Theo yêu cầu ta có khoảng 1500 người sử dụng nước sinh hoặt. Tiêu chuẩn
TCXDVN 33-2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình –Tiêu chuẩn thiết kế
thì một người này sẽ sử dụng 300 lít nước / ngày đêm. Vậy cả toàn nhà là 450000 lít
nước / ngày đêm (450)
Tính toán sơ bộ. Trung bình một phút sẽ sử dụng . vậy lưu lượng máy bơm phải
cấp trung bình là
.
Nhưng nhu cầu sử dụng nước sinh hoặt tất nhiên không giống nhau trong mỗi giờ
của ngày đêm nên không thể sử dụng trong tính toán công suất máy bơm. Vậy ta cần
phải tính lưu lượng nước sử dụng lớn nhất ( tương đối ) trong ngày ( trong giờ cao điểm).
giả sử 50% nhu cầu sử dụng nước rơi vào giờ cao điểm là 6h-7h, 11h-12h, 18h-20h.
Vậy sẽ được tính lại với t=4h.
.
Cột áp.

Page | 16


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Ta có 10 tầng nhà với chiều cao mỗi tầng là 3.5m. Vậy chiều cao cột áp đứng là

35m. Ngoài ra còn có khoảng cách của tầng hầm và cột áp nằm ngang ( 5m ngang =
1m đứng). vậy ta chọn cột áp khi tính toán máy bơm là:
H = 40m.
Lựa chọn máy bơm.
Ta chọn bơm của hãng EBARA có bảng lựu chọn như hình:
ở cột áp H=40m với

Vậy ta chọn được máy bơm có số hiệu
Số hiệu

: 250x200 FS4LA5 22.

Tốc độ định mức

: 1500 vòng/phút ( ở tần số 50hz).

Công suất

: 22kw.

(Có catalogue kèm theo).

d

250x200 FS4LA5 22.

Bơm nền.

Page | 17



ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Bơm có tác dụng hoặt động hổ trợ khi yêu cầu phụ tải tăng cao và cũng có thể hoặt
động tạm thời khi sự cố, sửa chữa bơm chính nên ta có thể chọn bơm có công suất thấp
hơn đễ giảm chi phí. Đều này phụ thuộc vào chủ quan của từng người khác nhau nên
nhóm sẽ không tính toán lựa chọn cho bơm phụ.

2.3.4. Các thiết bị điện khác.
a

CONTACTOR
Dựa vào dòng vào của biến tần là 43A, điện áp 380 VACChọn contactor có các
Hãng sản xuất
Số pha/cực (P)
Dòng định mức
Điện áp
Tiêu chuẩn
Công suất
CO

a

MCCB
Dòng định mức .

Page | 18

Mitsubishi Electric
3P

65(A)
100V(100-127) - 200V(200-240) - 400V(380-440)
IEC60947-4-1, EN60947-4-1, JIS8201-4-1
18.5/30 kW
Nhật Bản
thông số như sau.


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Chọn
Chọn MCCB của Mitshubishi.

a

Role trung gian.
Các đèn hiển thị và cuộn dây contactor điều có điện áp 220V. Nên ta chọn Rơ le
trung gian Omron MY4N AC220/240.

2.4.Lý thuyết liên quan về PLC S7-300 và biến tần MM440.
2.4.1. Khái quát chung về PLC S7-300
a. PLC là gì ?
PLC là thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control) là loại
thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ
lập trình. PLC là một bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao
đổi thông tin với môi trường xung quanh ( với PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ
chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình
( Khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét.

b


Page | 19

Cấu trúc PLC S7-300.


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Nguyên lí chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình (PLC)
Để có thể thực hiện được một chươg trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính
năng như một máy tính, nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để
lưu chương trình điều khiển và tất nhiên phải có cổng vào/ ra để giao tiếp được với đối
tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm
phục vụ bài toán điều khiển số, PLC cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác
như bộ đếm (Counter), bộ thời gian (Timer)và những khối hàm chuyên dụng .
•

Các module của PLC S7-300

Thông thường để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn
các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC
được thiết kế không được cứng hoá về cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các
module. Số các module được chia nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tối thiểu
phải có một module chính là module CPU. Các module còn lại là các module
nhận/truyền tín hiệu với tín hiệu điều khiển, các module chức năng chuyên dụng như
các module PID, điều khiển động cơ....Chúng được gọi chung là modul mở rộng. Tất cả
các module được gá trên những thanh ray (Rack).

Page | 20



ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Hình 1.9. Cấu trúc một thanh Rack của PLC S7-300
Module CPU
Modul CPU là modul có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian,
bộ đếm, cổng truyền thông (RS 485)... và có thể còn có một vài cổng vào/ra số. Các
cổng vào/ra số có trên modul CPU được gọi là cổng vào/ra onboard.
Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau. Nói chung chúng được đặt
tên theo bộ vi xử lý có trong nó như modul 312, modul 314, modul 315...
Những modul cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng
vào/ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ
điều hành phục vụ cho việc sử dụng các cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với
nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated Function Module). Ví dụ
modul 312 IFM, modul 314 IFM...
Ngoài ra còn có các loại modul CPU với hai cổng truyền thông, trong đó cổng
truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Tất nhiên
kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm tiện dụng thích hợp cũng đã
được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại CPU được phân biệt với những modul CPU
khác bằng thêm cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi. Ví dụ modul 315-DP, 3152DP

Module mở rộng
Module mở rộng được chia thành 5 loại chính :

Page | 21


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Hình ảnh thực tế các module mở rộng của PLC S7-300

•

Module nguồn – PS ( Power supply)

Có chức năng cung cấp nguồn cho các module của hệ Simatic S7_300. Module
nguồn có 3 loại : 2A, 5A, 10A
*PS 307 2A dòng ra 2A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
*PS 307 5A dòng ra 5A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)
*PS 307 10A dòng ra 10A
Điện áp ra: 24VDC, chống ngắn mạch
Nối với hệ thống AC một pha (điện áp vào 120/230 VAC tần số 50/60 Hz)

•

Module tín hiệu SM (Signal module)

SM (Signal modul): modul mở rộng cổng tín hiện vào/ra bao gồm:
+
DI (digital input): modul mở rộng các cổng vào số. Số các cổng vào số
mở rộng có thể là 8, 16, hoặc 32 tuỳ theo từng loại module.
+
DO (digital output): modul mở rộng các cổng ra số. Số các cổng ra số mở
rộng có thể là 8, 16, hoặc 32 tuỳ theo từng loại modul
+
DI/DO (digital input/digital output): modul mở rộng các cổng vào/ra số.
Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8vào/8ra, 16vào/16 ra theo từng loại modul.

+
AI (analog input): Modul mở rộng các cổng vào tương tự. Về bản chất
chúng chính là các bộ chuyển đổi tương tự số12 bit (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự

Page | 22


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

được chuyển thành một tín hiệu số (nguyên) có độ dài 12 bit. Số các cổng vào tương tự
có thể là 2,4 hoặc 8 tuỳ từng loại modul.
+
AO (analog output): Modul mở rộng các cổng ra tương tự. Về bản chất
chúng chính là các bộ chuyển đổi số tương tự (DA). Số các cổng ra tương tự có thể là 2
hoặc 4 tuỳ từng loại modul.
+ AI/AO (analog input/analog output): Modul mở rộng các cổng vào/ra
tương tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra hoặc 4vào/4 ra tuỳ từng loại
modul.
•

Module ghép nối IM (Interface module)

Modul ghép nối. đây là loại modul chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các
modul mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản ly chung bởi modul CPU.
Thông thường các modul mở rộng được gá liền với nhau trên một thanh đỡ gọi là rack.
Trên mỗi một rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 modul mở rộng (không kể modul
CPU, modul nguồn nuôi. Một modul CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp được với
nhiều nhất 4 Racks và các Racks này phải được nối với nhau bằng modul IM
•


Module chức năng FM ( Function module)

Modul có chức năng điều khiển riêng, ví dụ như module điều khiển động cơ bước,
modul điều khiển động cơ servo, modul PID, modul điều khiển vòng kín.
•

Module truyền thông CP ( Communication module)

Phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy
tính.

2.4.2. Biến tần MicroMaster 440
a. Khái quát chung về biến tần MicroMaster 440
MicroMaster 440 là loại biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu
chuẩn. Khả năng điều khiển vector ổn định tốc độ hay khả năng điều khiển vòng kín bằng
bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quan trọng
như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị. Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có
sẵn lập trình tự do cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển
hàng loạt thao tác một cách tự động.
Đây là các ứng dụng đòi hỏi bộ biến tần phải có tính năng và khả năng đáp ứng động
năng cao hơn mức thong thường.
Đặc tính đặc biệt của MICROMASTER 440 là năng hoạt động theo định hướng khách

Page | 23


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

hàng và
dễ sử dụng. Dải điện áp nguồn lưới rộng cho phép sản phẩm có thể được sử dụng trên

toàn
thế giới.
Nét nổi bật của MM 440:
- Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt.
- Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ/Moment).
- Có nhiều lựa chọn truyền thông: PROFIBUS, Device Net, CANopen.
- 3 bộ tham số trong 1 nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác nhau.
- Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt.
- Dự trữ động năng để chống sụt áp.
- Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW.
- 4 tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy.
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY.
- Khối chức năng Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm.
- Moment không đổi khi qua tốc độ 0.
- Kiểm soát Moment tải.

b.Các đầu dây điều khiển của MICROMASTER 440

Page | 24


ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Page | 25