CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU MÔ HÌNH HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MỎ

Contents 1|Page LỜI MỞ ĐẦU Trong xã hội ngày phát triển nói chung ngành cơng nghiệp nói riêng, Tự động hóa ngày giữ vai trị quan trọng Hầu hết nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp đại có quy mơ từ nhỏ đến lớn áp dụng tiến khoa học-kỹ thuật, dây chuyền sản xuất tự động hóa nhằm tiết kiệm chi phí nhân cơng lao động, nâng cao hiệu sản xuất chất lượng sản phẩm Điều góp phần khơng nhỏ cho việc thúc đẩy phát triển đất nước Nhận thức tầm quan trọng Tự động hóa, với định hướng thầy TS Nguyễn Chí Tình Nhóm chúng em thực tìm hiểu mơ hình thực tế hệ thống bơm nước mỏ phịng thí nghiệm nhà trường từ tài liệu sưu tầm từ anh chị khố trước, nghiệm nhằm mục đích mơ lại số q trình tự động hóa thực tế từ rút số kinh nghiệm cho thân để sau tiếp cận với thực tế sản xuất dễ dàng Đồng thời giúp em khóa hiểu rõ hệ thống, từ đưa sáng kiến ý tưởng để hoàn thiện cải tiến mơ hình nhằm nắm vững kiến thức Tự động hóa 2|Page CHƯƠNG TÌM HIỂU MƠ HÌNH HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MỎ 1.1 Cấu trúc phần cứng mơ hình thực tế 1.1.1 Cấu trúc phần cứng Dựa vào điều kiện thực tế phịng thí nghiệm qua tìm hiểu em thấy cấu trúc phần cứng hệ thống nước mỏ phịng thí nghiệm gồm có ba bơm, có hai bơm ln phiên hoạt động dừng theo mức bơm dự phịng cho hai bơm xảy cố bơm Hai đường ống song song nhau, có đường ống thường xun hoạt động đường ống phụ để dự phòng đường ống gặp cố Ngồi cịn có bơm mồi cỡ nhỏ đặt chìm bồn nước dùng để mồi cho bơm Có hai cảm biến lưu lượng đặt cuối đường ống đường ống phụ để phát cố đường ống rơ le nhiệt phát cố nhiệt trục động thay thế, giả lập hạt công tắc điều khiển từ xa Sơ đồ mặt bố trí thiết bị hệ thống nước mỏ phịng thí ngiệm sau: Bom m?i Ðu?ng ?ng B CB Luu lu?ng A Van B1 Van B2 BOM CB Luu lu?ng B Van B3 BOM BOM Van chi?uVan chi?uVan chi?u Van A1Van A2Van A3 Ðu?ng ?ng A Hình 1.1 Sơ đồ mặt bố trí 1.1.2 Mơ hình thực tế 3|Page Hình 1.2 Hệ thống cấp nước thực tế 1.2 Tìm hiểu thiết bị sử dụng hệ thống 1.2.1 Bơm li tâm Hình 1.3 Bơm ly tâm 4|Page a) Cấu tạo Hình 1.4 Cấu tạo bơm ly tâm Cấu tạo máy bơm ly tâm gồm có phận chính: trục, bánh xe cơng tác, phận hướng ra, phận hướng vào, ống hút ống đẩy - Trục bơm máy ly tâm thường chế tạo thép hợp kim Trục bơm máy lắp với bánh công tác nhờ mối ghép then - Bánh công tác máy bơm ly tâm có kết cấu dạng cánh mở hoàn toàn, cánh mở phần cánh kín Cấu tạo bánh cơng tác đúc gang thép nên chắn an toàn Các bề mặt cánh dẫn đĩa bánh cơng tác có độ nhẵn tương đối tốt giúp hạn chế tổn thất, hao mòn Phần Roto máy ly tâm tạo nên bánh công tắc lắp trục bơm với chi tiết nhỏ cố định với trục Bánh công tác Roto cân tĩnh cân động giúp cho trình làm việc bánh công tác không bị cọ xát vào thân bơm - Các phận dẫn hướng vào, phận dẫn hướng ra, ống hút, ống đẩy làm gang đúc tôn hàn, cao su Với cấu tạo đặc biệt, máy bơm ly tâm có ưu điểm vượt trội khoẻ, động thường với công suất lớn b) Nguyên lý Bơm ly tâm loại bơm theo nguyên lý lực ly tâm Nước dẫn vào tâm quay cánh bơm Nhờ lực ly tâm, nước bị đẩy văng mép cánh bơm Năng lượng bên ngồi thơng qua cánh bơm truyền cho dòng nước, phần tạo nên áp năng, 5|Page phần tạo thành động khiến nước chuyển động.Trước máy bơm làm việc, cần phải làm cho thân bơm (trong có bánh cơng tác) ống hút điền đầy chất lỏng, thường gọi mồi bơm Khi máy bơm làm việc, bánh công tác quay, phần tử chất lỏng bánh công tác ảnh hưởng lực ly tâm bị văng từ ngoài, chuyển động theo máng dẫn vào ống đẩy với áp suất cao hơn, trình đẩy bơm Đồng thời, lối vào bánh cơng tác tạo nên vùng có chân khơng tác dụng áp suất bể chứa lớn áp suất lối vào máy bơm nước, chất lỏng bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút, q trình hút bơm Quá trình hút đẩy bơm q trình liên tục, tạo nên dịng chảy liên tục qua bơm Bộ phận dẫn hướng (thường có dạng xoắn ốc nên gọi buồng xoắn ốc) để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ống đẩy điều hịa, ổn định cịn có tác dụng biến phần động dòng chảy thành áp cần thiết 1.2.2 Bơm mồi Hình 1.5 Bơm mồi 6|Page 1.2.3 Biến tần Hình 1.6 Biến tần a) Cấu tạo Hình 2.7 Cấu tạo biến tần Cấu tạo gồm phần : phần chỉnh lưu nghịch lưu,ngồi cịn có lọc - Phần chỉnh lưu : gồm đi-ốt mắc theo hình cầu - Phần nghịch lưu : gồm IGBT mắc theo hình cầu - Bộ lọc gồm tụ điện mục đích san phẳng điện áp chiều điện áp xoay chiều phần chỉnh lưu 7|Page b) Nguyên lý hoạt động Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Điện đầu vào pha ba pha, mức điện áp tần số cố định Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Mới đầu, điện áp Một chiều tạo trữ giàn tụ điện Điện áp chiều mức cao Tiếp theo, thơng qua trình tự kích hoạt thích hợp biến đổi IGBT (IGBT từ viết tắt Tranzito Lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống công tắc bật tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu Biến tần) Biến tần tạo điện áp xoay chiều ba pha phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển 1.2.4 Van điện từ Hình 1.8 Van điện từ a) Cấu tạo 8|Page Hình 2.9 Cấu tạo van điện từ Thân van: đồng inox, nhựa Lưu chất: Chất lỏng ( nước, dầu) khí ( khí nén, gas, ) Trục ống rỗng - Lúc chưa có lưu chất qua Vỏ ngồi cuộn hút ( Dùng để bảo vệ cuộn điện) Cuộn từ - cuộn coil ( Cuộn từ sinh từ tạo lực hút) Dây điện ( dùng điện áp 220V, 24V, ll0V ) Trục van làm kín ( trạng thái bình thường lị xo tác động ép kín, giúp van trạng thái thường đóng ) Lị xo Khe hở lưu chất qua mở van Về van điện từ có cấu tạo trên, nhiên số yêu cầu kỹ thuật đặc biệt môi trường làm việc: nhiệt độ, áp lực, chất lưu qua, vật liệu chế tạo mà số loại van điện từ thiết kế đặc biệt khác so với hình vẽ b) Nguyên lý hoạt động Có dạng van điện từ van điện từ thường đóng van điện từ thường mở Dưới em tìm hiểu nguyên lý hoạt động van điện từ thường đóng: -Ban đầu van trạng thải ln ln đóng chưa cấp điện cho van, dịng lưu chất di chuyển đường ống gặp van ngưng chun động van trạng 9|Page thái đóng -Tiếp theo cấp điện cho van ( Có thể dùng điện áp 220V xoay chiều điện áp 24V ) Khi cuộn từ - cuộn coil sinh từ tạo lực hút nhât định, lực hút hút trục van có đĩa đệm gioăng làm kín lên phía -Với lực hút cuộn coil - cuộn dây từ thắng lực đẩy lị xo đĩa đệm gioăng làm kín với thân van tạo thành khe hở nhât định lưu chất lọt qua van lò xo nén tối đa van điện từ mở hoàn toàn tạo tượng mở van -Khi ngừng cấp điện cho van khơng lực hút nữa, lò xo giãn nở cách tự nhiên ép đĩa đệm gioăng làm kín vào thân van giúp van trở trạng thái đóng ban đầu -Như cần mở van cấp điện cần đóng van ngừng cấp điện cho Vì cuộn từ gần sinh từ nên van điện từ thường đóng mở nhanh nói đóng mở tức 1.2.5 Van chiều Hình 1.10 Cấu tạo van chiều a) Cấu tạo 10 | P a g e 31 | P a g e 2.4.2 Chương trình bơm 32 | P a g e 33 | P a g e 2.4.3 Chương trình điều khiển bơm 34 | P a g e 2.4.4 Chương trình điều khiển bơm 35 | P a g e 36 | P a g e 2.5 Hệ thống giám sát WinCC 2.5.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm WinCC Wincc (Windows Control Center) phần mềm tích hợp giao diện người máy HMI (Human Machine Interface) cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với trình tự động hóa Những thành phần dễ sử dụng WinCC giúp tích hợp ứng dụng có sẵn mà không gặp trở ngại Đặc biệt, với WinCC người tạo giao diện điều khiển giúp quan sát hoạt động trình tự động hóa cách dễ dàng Phần mềm trao đổi liệu trực tiếp với nhiều loại PLC hãng khác như: SIENENS, MITSUBISHI, ALLEN BREDLEY… đặc biệt truyền thơng tốt với PLC hãng SIEMENS WinCC cịn có đặc điểm đặc tính mở Nó sử dụng cách dễ dàng với phần mềm chuẩn phần mềm người sử dụng, tạo nên giao diện người – máy đáp ứng nhu cầu thực tế cách xác Những nhà cung cấp hệ thống phát triển ứng dụng họ thông qua giao diện mở WinCC tảng để mở rộng hệ thống Ngồi khả thích ứng cho việc xây dựng hệ thống có quy mơ lớn nhỏ khác nhau, WinCC cịn dễ dàng tích hợp với ứng dụng có quy mơ tồn cơng ty việc tích hợp hệ thống cao cấp MES (Manufacturing Excution System – Hệ thống quản lý việc thực sản xuất) ERP (Enterprise Resource Planning) WinCC sử dụng sở quy mơ tồn cầu nhờ hệ thống trợ giúp SIEMENS có mặt khắp giới 37 | P a g e 2.5.2 Thiết kế giao diện giám sát WinCC - Mở cửa sổ lập trình giao diện Wincc - Các tag vào – ra: - Sau tạo tag thành công, ta thiết kế giao diện giám sát cách chọn thẻ Graphics Designer Cửa sổ thiết kế mở sau: 38 | P a g e - Sử dụng công cụ thiết kế thư viện kèm để tạo giao diện giám sát cách trực quan Màn hình giám sát sau thiết kế tương ứng với sơ đồ công nghệ sau: Giao diện giám sát 39 | P a g e - Quy trình hoạt động hệ thống: + Khi ấn nút Start hệ thống sẵn sang làm việc: Giao diện giám sát + Khi công tắc phao tác động bơm mồi hoạt động: Giao diện giám sát 40 | P a g e + Sau mồi đầy bơm hoạt động, van A1 mở để nước theo đường ống A: Giao diện giám sát + Nếu đường ống A gặp cố đóng van A1, mở van B1 cho nước theo đường ống B dự phòng: 41 | P a g e + Nếu bơm gặp cố nhiệt trục động dừng bơm 1, khóa van từ bơm dẫn lên đường ống Sau mồi bơm đưa bơm vào hoạt động, trước đường ống A gặp cố nên ta mở van B2 cho nước theo đường ống B: Giao diện giám sát Giao diện giám sát + Nếu bơm tiếp tục gặp cố dừng bơm 2, đóng van B2 Sau mồi 42 | P a g e bơm đưa bơm bơm lại bơm vào hoạt động, mở van B3: Giao diện giám sát 43 | P a g e + Nếu bơm bị cố dừng tồn hệ thống: Giao diện giám sát 44 | P a g e KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Qua trình làm đồ án em đạt kết như: - Tìm hiểu thiết bị tự động hóa thực tế - Tìm hiểu cơng nghệ nước mỏ - Tiến hành lựa chọn thiết bị điều khiển PLC S7 – 1200 thiết bị điều khiển khác nhằm đảm bảo kỹ thuật kinh tế - Xây dựng lưu đồ thuật tốn điều khiền tự động mơ hình hệ thống nước mỏ Từ viết chương trình điều khiển S7 – 1200, đáp ứng công nghệ đề - Thiết kế giao diện giám sát WinCC để giám sát trình hoạt động hệ thống Hướng phát triển a b Lắp thêm còi báo động cho hệ thống có cố xảy Thực tốn khác mơ hình thực nghiệm 45 | P a g e ... Center) phần mềm tích h? ??p giao diện người máy HMI (Human Machine Interface) cho phép kết h? ??p phần mềm điều khiển với trình tự động h? ?a Những thành phần d? ?? sử d? ??ng WinCC giúp tích h? ??p ứng d? ??ng có... thức tầm quan trọng Tự động h? ?a, với định h? ?ớng thầy TS Nguyễn Chí Tình Nhóm chúng em thực tìm hiểu mơ h? ?nh thực tế h? ?? thống bơm nước mỏ phịng thí nghiệm nhà trường từ tài liệu sưu tầm từ anh... nhu cầu thực tế cách xác Những nhà cung cấp h? ?? thống phát triển ứng d? ??ng h? ?? thơng qua giao diện mở WinCC tảng để mở rộng h? ?? thống Ngồi khả thích ứng cho việc xây d? ??ng h? ?? thống có quy mơ lớn nhỏ