Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng PLC để đo, điều khiển và cảnh báo mức nước trong bể sử dụng cảm biến alalog là module mở rộng ADC của PLC

Lời nói đầu: Trong thực tế yêu cầu về đo mức chất lỏng xuất hiện trong nhiều lĩnh vực: ­ Sản xuất nông nghiệp: đảm bảo lượng nước tưới tiêu cho cây trồng, đảm bảo lượng nước trong các bể, hồ nuôi thủy hải sản ­ Công nghiệp sản xuất rượu, bia ­ Đo mức xăng, dầu trong khai thác dầu khí ­ Khống chế mức nước trong thủy điện, nhiệt điện ­ Đo mức chất lỏng trong các phòng thí nghiệm, xét nghiệm. ­ Xử lý nước thải trong các nhà máy, thành phố Tùy theo yêu cầu độ chính xác về mức chất lỏng trong từng ứng dụng mà lựa chọn các loại cảm biến khác nhau. Có nhiều phương pháp đo mức : thổi bọt khí, chênh áp, đo lực căng, phao nổi, công tắc khoảng hở, loadcell, độ dẫn điện, hạt nhân, radar, RF Admittance, siêu âm, sóng viba, ….Phổ biến là hai loại cảm biến siêu âm, cảm biến áp suất: Các cảm biến này biến các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện analog, tín hiệu điện được đưa về các bộ điều khiển, các bộ điều khiển này tính toán và đưa ra được chiều cao mức nước trong thực tế. Để đọc được tín hiệu Analog do cảm biến trả về ta có hai phương pháp khác nhau đó là dùng vi điều khiển và dùng PLC. Bản chất của vi điều khiển và PLC là như nhau vì nó cùng là bộ xử lí trung tâm làm nhiệm vụ phân tích và sử lí dữ liệu thu được. Trong điều kiện công nghiệp thì PLC tỏ ra có ưu thế hơn nhờ vào độ bề cao, chịu được điều kiện khắc nhiệt, độ ổn định cao và dễ lập trình điều khiển. Vì vậy trong đồ án môn học này chúng em sẽ nghiên cứu ứng dụng PLC để đo, điều khiển và cảnh báo mức nước trong bể sử dụng cảm biến alalog là module mở rộng ADC của PLC. CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Mục đích Trong khuôn khổ đề tài ứng dụng PLC để đo, điều khiển và cảnh báo mức nước trong bể chúng ta cần giải quyết được những vấn đề sau: ­ Tìm hiểu chung về PLC và loại PLC được sử dụng ­ Tìm hiểu về các module mở rộng cho PLC được sử dụng trong đề tài ­ Tìm hiểu về các loại cảm biến Alalog dùng để đo mức nước và loại được sử dụng ­ Xây dựng thuật toán điều khiển và chương trình điều khiển. *) Phương pháp nghiên cứu: Do đặc thù của đồ án nên việc hoàn thành sản phẩm và chạy thực tế sẽ gặp nhiều khó khăn. Chúng em chọn phương án nghiên cứu dựa trên các tài liệu và kiến thức trên mạng kết hợp với kiến thức học được của môn học để hoàn thiện phần lý thuyết của đồ án, kết hợp mô phỏng từng phần dựa trên phần mềm mô phỏng trên máy tính. 1.2. Phương pháp đo. Ngày nay trên thị trường có tới trên 20 loại cảm biến đo mức khác nhau; tìm được một loại cảm biến phù hợp với điều kiện và yêu cầu là một điều không dễ dàng. Trong khuôn khổ đồ án chúng em sẽ giới thiệu sơ lược về một số loại cảm biến đo mức nước và loại cảm biến được chọn trong đồ án. 1.2.1. Cảm biến siêu âm Bộ truyền siêu âm hoạt động dựa trên việc gửi một sóng âm, được phát ra từ bộ biến năng áp điện, đến bề mặt của một vật liệu cần đo. Bộ truyền âm đo thời gian từ lúc gửi tín hiệu cho tới khi nhận được tín hiệu phản hồi. Thành công của phép đo phụ thuộc vào sóng, độ phản xạ từ vật cần đo. Những yếu tố như bụi, hơi nước (chất lỏng) dày đặc; độ cản trở bình chứa, nhiễu loạn gây bởi bề mặt; những chất tạo bọt và thậm chí là độ gồ ghề hoặc góc tạo bởi chùm sóng với bề mặt cần đo đều góp phần tạo những thông tin không mong muốn ở tín hiệu phản hồi. Lợi ích lớn nhất của công nghệ đo mức thông qua môi trường khí như siêu âm, rada và laze là những thiết bị đo không tiếp xúc với vật cần đo (hình 3). Chỉ có một vài điểm tín hiệu cần tiếp xúc với bề mặt chất cần đo nhằm tạo ra những tín hiệu phản hồi về cảm biến. Điều này giải thích tại sao chất lượng không khí giữa bề mặt chất lỏng với cảm biến luôn là vấn đề và tại sao chất lượng của bề mặt chất lỏng (hoặc bình chứa) cần luôn được tính đến khi sản xuất và lắp đặt cảm biến vì mọi nhiễu loạn về tín hiệu sẽ góp phần vào sai số của phép đo. Như vậy, cảm biến đo mức dùng siêu âm là một giải pháp phù hợp cho những đối tượng với những yêu cầu về hình dạng, môi trường ổn định và có thể biết trước. Khi lắp đặt chúng ta không được quên rằng bộ phát siêu âm chỉ có hiệu quả khi cảm biến đón nhận được tín hiệu phản hồi. 1.2.2. Rada dẫn sóng (GWR) Rada dẫn sóng là phép đo tiếp xúc sử dụng đầu dò để dẫn sóng điện từ cao tần từ bộ biến âm đến vật cần đo. GWR hoạt động dựa trên nguyên lý bộ phản xạ miền thời gian (TDR). Với TDR, một xung sóng điện từ năng lượng thấp được dẫn dọc đầu dò. Khi xung này tiếp xúc với bề mặt cần đo, năng lượng xung sẽ được phản xạ về đầu dò và mạch đo sau đó phần xử lý tín hiện sẽ xử lý và tính toán mức chất lỏng hoặc dòng dựa trên sự sai khác về xung gửi đi và xung nhận về. Cảm biến có thể xuất tín hiệu ra là mức chất lỏng đã được phân tích thông qua hiển hiện tương tự; hoặc số. Không giống như công nghệ truyền thống, GWR cho khả năng đọc phép đo độc lập với những tính chất lý hóa của môi trường đo mà nó tiếp xúc. Thêm vào đó, GWR hoạt động tốt trong cả môi trường lỏng và môi trường rắn. GWR phù hợp với nhiều ứng dụng đo mức khác nhau. 1.2.3. Cảm biến áp suất. Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời trong ống phân phối và báo về ECU với độ chính xác thích hợp và tốc độ đủ nhanh. Cảm biến áp suất được đặt ở dưới đáy của bình. Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất ống thông qua một đầu mở và phần cuối được bịt kín bởi một màng cảm biến. Thành phần chính của cảm biến là một thiết bị bán dẫn được gắn trên màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện. Tín hiệu ... - tailieumienphi.vn