Thiết kế và lắp ráp tủ ATS bằng PLC :Khóa luận tốt nghiệp Khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT TỦ ATS BẰNG PLC

SINH VIÊN: TRẦN VĂN QUÝ 16067201

TRẦN QUỐC VŨ 16054911

NGUYỄN VĂN HÀ 16036211

NGUYỄN NGUYÊN NGHI 16072251

LỚP: DHDKTD12C

GVHD : TH S. NGUYỄN QUÂN

TP. HCM, NĂM 2020

i

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

(1): Trần Văn Quý, MSSV: 16067201

(2): Trần Quốc Vũ, MSSV: 16054911

(3): Nguyễn Văn Hà, MSSV: 16036211

(4): Nguyễn Nguyên Nghi, MSSV: 16072251

2. Tên đề tài

THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT TỦ ATS BẰNG PLC.

3. Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

− Tìm hiểu các giáo trình và sách liên quan đến tủ ATS.

− Tìm hiểu tổng quan về tủ ATS.

− Tính toán và lựa chọn thiết bị cho tủ ATS.

− Tìm hiểu cách vận hành và nguyên lý hoạt động của tủ.

− Tìm hiểu PLC và phương thức truyền thông cho PLC.

4. Kết quả dự kiến

− Nắm vững nguyên lý hoạt động của tủ ATS.

− Nắm vững chức năng và nhiệm vụ của các thiết bị trong tủ ATS.

− Thiết kế phần cứng và lập trình PLC cho tủ ATS.

− Đọc bản vẽ.

− Cách đấu dây cho các thiết bị trong tủ ATS.

− Thi công tủ ATS.

− Ứng dụng và điều khiển giám sát hoạt động cho tủ ATS.

ii

Giảng viên hướng dẫn Tp. HCM, ngày tháng năm 20….

Sinh viên

Trưởng bộ môn

iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

iv

MỤC LỤC

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .......................................i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.................................................. iii

MỤC LỤC................................................................................................................iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH ............................................................................vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................x

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS..................................................1

1.1 Giới thiệu hệ thống ATS...............................................................................1

1.2 Phân loại hệ thông ATS................................................................................2

1.3 Nguyên lí hoạt động của tủ ATS ..................................................................2

1.3.1 ATS lưới – lưới ......................................................................................2

1.3.2 ATS lưới – máy phát..............................................................................3

1.4 Cấu tạo chung tủ ATS...................................................................................6

1.4.1 Phân loại.................................................................................................8

1.4.2 Cấu trúc sơ đồ khối ................................................................................8

1.4.3 Bộ chuyển mạch 2 contactor..................................................................9

1.4.4 Chuyển mạch dùng 2 áp tô mát............................................................10

1.4.5 Chuyển mạch kiểu bập bênh ................................................................10

1.5 Nguồn dự phòng .........................................................................................11

1.5.1 Máy phát điện.......................................................................................11

1.5.2 Nguồn UPS...........................................................................................13

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN CHO TỦ ATS ........................16

2.1 Tổng quan hệ thống ATS............................................................................16

v

2.1.1 MCCB ..................................................................................................17

2.1.2 MCB.....................................................................................................19

2.1.3 Contactor:.............................................................................................20

2.1.4 Relay bảo vệ điện áp ............................................................................23

2.1.5 Relay trung gian ...................................................................................25

2.1.6 Cầu chì: ................................................................................................26

2.1.7 Đồng hồ đo áp ......................................................................................28

2.1.8 Đồng hồ đo dòng..................................................................................28

2.1.9 Đèn báo ................................................................................................29

2.1.10 Công tắc chuyển mạch Volt, Ample ..................................................30

2.1.11 Biến dòng ...........................................................................................31

2.1.12 Bộ nguồn tổ ong .................................................................................33

2.1.13 Modul Wifi.........................................................................................33

2.1.14 Nút nhấn .............................................................................................34

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ LẬP TRÌNH.........................................36

3.1 GIỚI THIỆU VỀ PLC ................................................................................36

3.1.1 Nguyên lí hoạt động ............................................................................37

3.1.2 Ứng dụng PLC .....................................................................................38

3.2 PLC Siemens...............................................................................................39

3.2.1 Các dòng sản phẩm của Siemens.........................................................39

3.2.2 Cấu hình và điều hành PLC S7-1200...................................................39

3.2.3 Những đặc điểm nổi bật của PLC S7-1200..........................................40

3.3. Lập trình ..................................................................................................43

3.3.1. Giới thiệu phần mềm Tia Portal V14..................................................43

vi

3.3.2 Lưu đồ giải thuật ..................................................................................46

3.3.3 Chương trình PLC cho tủ ATS ............................................................47

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ...............................................................61

4.1. Thiết kế....................................................................................................61

4.1.1. Đi dây động lực ...................................................................................62

4.1.2. Đi dây điều khiển ................................................................................64

4.2. Thi công..................................................................................................68

CHƯƠNG 5 TRUYỀN THÔNG WINCC VÀ TESLASCADA ............................70

5.1. Phần mềm Wincc.....................................................................................70

5.1.1. Giới thiệu về Wincc ............................................................................70

5.1.2. Giao diện Wincc..................................................................................71

5.1.3. Xuất file Wincc sang Excel................................................................72

5.2. Phần mềm Teslascada .............................................................................73

5.2.1. Giới thiệu phần mềm Teslascada .......................................................73

5.2.2. Giao diện Teslascada...........................................................................75

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN........................................................................................78

ĐÁNH GIÁ..............................................................................................................79

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................80

LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................81

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ nguồn cấp cho tủ ATS................................................................................1

Hình1.2: Sơ đồ thời gian hoạt...............................................................................................3

Hình 1.3: Giản đồ quá trình hoạt động.................................................................................5

Hình 1.4: Mô hình tủ điện ....................................................................................................6

Hình 1.5: bộ lưu điện UPS offline......................................................................................14

Hình 1.6: Sơ đồ bộ lưu điện UPS offline ...........................................................................14

Hình 2.1: MCCB 3 pha DZ47-63 C20 ...............................................................................18

Hình 2.2: MCCB 2 pha DZ47-63 C20 ...............................................................................19

Hình 2.3: Khởi động từ GMC - 18 .....................................................................................22

Hình 2.4: Model JKN JVM – 2 ..........................................................................................23

Hình 2.5: Sơ đồ chân relay bảo vệ điện áp.........................................................................24

Hình 2.6: Cách đấu nối ngoài relay bảo vệ diện áp............................................................24

Hình 2.7: Relay trung gian MY2N-GS...............................................................................25

Hình 2.8: Sơ đồ chân relay chung gian ..............................................................................26

Hình 2.9: Ruột trong cầu chì ..............................................................................................27

Hình 2.10: Vỏ ngoài cầu chì...............................................................................................27

Hình 2.11: Đồng hồ đo áp (V)............................................................................................28

Hình 2.12: Đồng hồ đo dòng (A)........................................................................................28

Hình 2.13: Đèn báo tín hiệu ...............................................................................................29

Hình 2.14: Sơ đồ chân của đèn báo ....................................................................................29

Hình 2.15: Công tắc chuyển mạch volt (V)........................................................................30

Hình 2.16: Công tắc chuyển mạch ample (A)....................................................................30

Hình 2.17: Cấu tạo của biến dòng ......................................................................................31

Hình 2.18: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến dòng .......................................................32

Hình 2.19: Biến dòng .........................................................................................................32

Hình 2.20: Nguồn tổ ong ....................................................................................................33

Hình 2.21: Modul Wifi Tenda ............................................................................................33

viii

Hình 2.22: Nút nhấn ...........................................................................................................35

Hình 2.23: Kí hiệu nút nhấn ...............................................................................................35

Hình 3.2: Bộ điều khiển logic lập trình (PLC)...................................................................37

Hình 3.3: Chu trình làm việc của PLC ...............................................................................37

Hình 3.4: Ứng dụng PLC....................................................................................................38

Hình 3.5: Một số sản phẩm của Siemens ...........................................................................39

Hình 3.6: Modul Siemens...................................................................................................41

Hình 3.7: Một số PLC phổ biến..........................................................................................42

Hình 3.8: Tạo project..........................................................................................................43

Hình 3.9: Chọn CPU...........................................................................................................44

Hình 3.10: Chọn IP cho PLC..............................................................................................45

Hình 3.11: Chọn IP cho máy tính.......................................................................................45

Hình 3.12: Lưu đồ giải thuật của tủ ATS ...........................................................................46

Hình 3.13: Chương trình PLC ............................................................................................48

Hình 3.14: INPUT ..............................................................................................................48

Hình 3.15: INPUT ..............................................................................................................49

Hình 3.16: OUTPUT ..........................................................................................................50

Hình 3.17: INPUT SCADA................................................................................................51

Hình 3.18: INPUT SCADA................................................................................................52

Hình 3.19: Chế độ Auto......................................................................................................54

Hình 3.20: Chế độ Auto......................................................................................................56

Hình 3.21: Chế độ Man ......................................................................................................57

Hình 3.22: Chế độ Man ......................................................................................................58

Hình 3.23: Chương trình Off..............................................................................................59

Hình 3.24: Chương trình Off HMI.....................................................................................60

Hình 4.1: Các mặt của tủ ....................................................................................................61

Hình 4.2: Trang 1................................................................................................................62

Hình 4.4: Trang 3................................................................................................................64

Hình 4.3: Trang 2................................................................................................................64

Hình 4.5: Trang 4................................................................................................................65