Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẠNH CỤC BỘ SINH VIÊN ĐỖ SUN FA 14062701 PHẠM HỮU THẢO 14066031 TRẦN ĐỨC THIỆN 14133321 LỚP DHDI10D GVHD THS HUỲNH GIA THỊNH TP HCM, NĂM 2018 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện i PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài (1) Đỗ Sun FA 14062701 (2) Phạm Hữu Thảo 14066031 (3.
Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẠNH CỤC BỘ SINH VIÊN : ĐỖ SUN FA 14062701 PHẠM HỮU THẢO 14066031 TRẦN ĐỨC THIỆN 14133321 LỚP : DHDI10D GVHD : THS HUỲNH GIA THỊNH TP HCM, NĂM 2018 Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Khóa luận tốt nghiệp PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (1): Đỗ Sun FA 14062701 (2): Phạm Hữu Thảo 14066031 (3): Trần Đức Thiện 14133321 Tên đề tài ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÁY LẠNH CỤC BỘ Nội dung A Lý thuyết - Xây dựng cấu trúc hệ thống - Quy trình cơng nghệ hệ thống - Viết chương trình PLC điều khiển hệ thống B Thi công, vận hành hệ thống - Thi công phần - Thi công phần điện - Nạp chương trình điều khiển, vận hành hệ thống Kết Hồn thành mơ hình hệ thống lạnh Vận hành hệ thống đạt yêu cầu với nhiệt độ định trước Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng Sinh viên i năm 2018 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN II MỤC LỤC III DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ .VI CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan kỹ thuật lạnh 1.2 Vai trò hệ thống lạnh công nghiệp 1.3 Cấu trúc hệ thống lạnh công nghiệp 1.4 Tự động hóa hệ thống lạnh 13 1.4.1 Sơ đồ tự động hóa hệ thống lạnh 15 1.4.2 Các phương pháp điều khiển 18 1.4.2.1 Vi xử lí 18 1.4.2.2 Vi điều khiển 18 1.4.2.3 SCADA 20 1.4.2.4 PLC 20 1.4.3 Lựa chọn phương pháp .24 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG LẠNH 26 2.1 Lựa chọn hệ thống lạnh .26 2.2 Chương trình lạnh 27 2.3 Xây dựng cấu trúc mơ hình hệ thống lạnh 30 2.3.1 Máy nén 31 2.3.2 Dàn ngưng 34 2.3.3 Dàn bay 35 2.3.4 Van tiết lưu 35 2.3.5 Van điện từ 36 2.3.6 Van đảo chiều 37 2.3.7 Phin lọc .39 2.4 Giám sát, đo lường hệ thống lạnh 39 2.4.1 Đồng hồ ampe 39 iii Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện 2.4.2 Mắt gas .40 2.4.3 Đồng hồ đo áp suất 40 2.4.4 Module cảm biến nhiệt độ Relay (3 LEDs) (H06) 41 2.5 Chọn thiết bị điều khiển, bảo vệ 42 2.5.1 PLC FX1N-24MR-ES/UL Mitsubishi 42 2.5.2 Relay trung gian 43 2.5.3 Relay khởi động máy nén 45 2.5.4 Thermic bảo vệ nhiệt máy nén 46 2.5.6 Relay bảo vệ áp suất 47 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG KẾT NỐI 49 BỘ ĐIỀU KHIỂN VỚI PLC 49 3.1 Liệt kê tín hiệu ngõ vào 49 3.2 Liệt kê tín hiệu ngõ 49 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 50 4.1 Xây dựng lưu đồ thuật toán - thuyết minh 50 4.2 Giới thiệu phần mềm lập trình Gx works 53 4.3 Một số Tập lệnh PLC họ Melsec Fx Series Mitsubishi 55 4.3.1 Các thiết bị PLC họ FX: 55 4.3.2 Tập lệnh FX SERIES 55 4.4 Chương trình điều khiển PLC 62 4.4.1 Chương trình điều khiển PlC 62 4.4.2 Sơ đồ đấu điện hệ thống lạnh 66 4.5 Viết chương trình nạp, thi công vận hành 67 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 68 5.1 Nhận xét .68 5.2 Hướng phát triển đề tài 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 LỜI CẢM ƠN 71 iv Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện v Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Cấu trúc chung hệ thống lạnh Hình Cấu tạo máy nén piston Hình Chu kỳ nạp máy nén piston Hình Chu kỳ nén xả máy nén piton Hình Cấu tạo bình ngưng làm mát nước .8 Hình Cấu tạo bình ngưng làm mát khơng khí .9 Hình Cấu tạo van điện từ, van van giảm áp .10 Hình Một số kiểu dàn bay .11 Hình Cấu tạo bình tách lỏng hồi nhiệt 12 Hình 10 Cấu tạo bình tách dầu kiểu nón chắn (hungtri.vn) 13 Hình 11 Sơ đồ tự động hóa hệ thống lạnh 15 Hình 12 Ví dụ sơ đồ điều khiển hệ thống lạnh 17 Hình 13 Cấu trúc chung PLC 21 Hình 14 Sơ đồ vòng quét PLC 22 Hình Sơ đồ hệ thống lạnh cở nhỏ 27 Hình 2 Sơ đồ hệ thống lạnh chế độ làm lạnh 28 Hình Sơ đồ hệ thống lạnh chế độ sưởi .30 Hình Máy nén 31 Hình Cấu tạo máy nén xoắn ốc 32 Hình Cấu tạo hai xoắn ốc 33 Hình Quá trình nén hút gas xoắn ốc 33 Hình Dàn ngưng 34 Hình Dàn bay .35 Hình 10 Cấu tạo van điện từ 37 Hình 11 Cấu tạo van đảo chiều .38 Hình 12 Đồng hồ ampe 39 vi Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Hình 13 Mắt gas 40 Hình 14 Đồng hồ đo áp suất thấp đo áp suất cao .41 Hình 15 Module cảm biến nhiệt độ 42 Hình 16 Plc Mitsubishi fx1n-24mr-es/ul 43 Hình 17 Sơ đồ chân role 24VDC 45 Hình 18 Cấu tao relay khởi động máy nén .45 Hình 19 Cấu tạo thermic bảo vệ nhiệt nhiệt máy nén 47 Hình 20 Sơ đồ chân relay áp suất 48 Hình Chương trình gx works 53 Hình Cài đặt tham số cho CPU 53 Hình Quan sát chương trình mơ .54 Hình 4 Chuẩn đốn trạng thái khối CPU 55 Hình Lệnh Load Load Inverse 56 Hình Lệnh Out 56 Hình Lệnh And And inverse 56 Hình Lệnh Or, Or inverse 57 Hình Lệnh Load Pulse and Load Trailing pulse 57 Hình 10 Lệnh And Pulse, And Trailing Pulse 58 Hình 11 Lệnh OR Pulse ,OR Trailling Pulse 58 Hình 12 Lệnh Set Reser .58 Hình 13 Đặc điểm Set Reset 59 Hình 14 Lệnh Timer, Counter (Out and Reset) 59 Hình 15 Hoạt động định đếm .60 Hình 16 Lệnh End 60 Hình 17 Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển PLC .66 Hình 18 Sơ đồ đấu dây mạch động lực 67 Hình 19 Sơ đồ đấu dây rele trung gian 67 Hình 20 Sơ đồ đấu dây module cảm biến nhiệt độ 67 Hình 21 Sơ đồ đấu dây module cảm biến áp suất 67 vii Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan kỹ thuật lạnh Kỹ thuật lạnh kỹ thuật tạo mơi trường có nhiệt độ thấp nhiệt độ bình thường mơi trường Giới hạn nhiệt độ lạnh nhiệt độ bình thường cịn có nhiều quan điểm khác Nhưng nhìn chung giới hạn mơi trường lạnh mơi trường có nhiệt độ nhỏ 200C Trong mơi trường lạnh chia làm vùng nhiệt độ Đó khoảng nhiệt độ dương thấp, khoảng từ 200C khoảng nhiệt độ lại nhiệt độ lạnh đơng sản phẩm Bởi khoảng nhiệt độ khoảng nhiệt độ đóng băng nước tuỳ theo sản phẩm mà nhiệt độ đóng băng khác Từ trước công nguyên người chưa biết làm lạnh, biết đến tác dụng lạnh ứng dụng chúng phục vụ sống Họ biết dùng mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp chảy qua để chứa thực phẩm, giữ cho thực phẩm lâu Người cập cổ đại biết dùng quạt cho nước bay hộp xốp đế làm mát khơng khí cách 2500 năm Người ấn độ người trung quốc cách 2000 năm biết trộn muối với nước với nước đá để tạo nhiệt độ thấp Kỹ thuật lạnh đại phát triển giáo sư Black tìm ẩn nhiệt hố ẩn nhiệt nóng chảy vào năn 1761- 1764 Con người biết làm lạnh cách cho bay chất lỏng áp suất thấp Sau hố lỏng khí CO2 vào năm 1780 Clouet Monge tiến hành Sang kỷ thứ 19 Faraday hố lỏng hàng loạt chất khí như: H2S ; CO2 ; C2H2 ; NH3 ; O2 ; N2 ; HCL Năm 1834 Tacob Perkins (Anh) phát minh máy lạnh nén với đầy đủ thiết bị đại gồm có máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, van tiết lưu Sau có hàng loạt phát minh kỹ sư Carres (pháp) máy lạnh hấp thụ chu kỳ liên tục với mộ chất khác + Máy lạnh hấp thụ khuếch tán hoàn toàn khơng có chi tiết chuyển động Gerppt (Đức) đăng ký phát minh 1899 Platen Munter (Thụy điển) hoàn thiện năm 1922 Máy lạnh Ejector nươc Leiblane chế tạo năm 1910 Nó cấu tạo đơn giản, lượng tiêu tốn nhiệt tận dụng Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện nguồn phế thải Một kiện quan trọng lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh việc sản xuất ứng dụng Freon Mỹ vào năm 1930 Freon khí Hidrocarbon thay phần hay toàn nguyên tử hidro nguyen tử Halogen :Cl ; F ; Br.Freon chất lạnh có nhiều tính q báu khơng cháy khơng nổ, khơng độc hại, phù hợp với chu trình làm việc máy lạnh nén Nó góp phần tích cực vào việc thúc đẩy kỹ thuật lạnh phát triển Nhất kỹ thuật điều hịa khơng khí Ngày kỹ thuật lạnh đại phát triển mạnh mẽ, với phát triển khoa học, kỹ thuật lạnh có bước tiến vượt bậc + Phạm vi nhiệt độ kỹ thuật lạnh ngày mở rộng Người ta tiến dần nhiệt độ không tuyệt đối + Công suất lạnh máy mở rộng, từ máy lạnh vài mW sử dụng phịng thí nghiệm đến tổ hợp có cơng suất hàng triệu W trung tâm điều tiết khơng khí + Hệ thống lạnh ngày thay lắp rắp chi tiết, thiết bị lại với tổ hợp ngày hồn thiện, q trình lắp rắp, sử dụng thuận tiện chế độ làm việc hiệu + Hiệu suất máy tăng lên đáng kể, chi phí vật tư chi phí cho đơn vị lạnh giảm xuống Tuổi thọ độ tin cậy tăng lên Mức độ tự đơng hóa hệ thống lạnh máy lạnh tăng lên rõ rệt Những thiết bị tự động hóa hồn điện tử vi điện tử thay cho thiết bị thao tác tay 1.2 Vai trị hệ thống lạnh cơng nghiệp Kỹ thuật lạnh ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân khoa học kỹ thuật Kỹ thuật lạnh thâm nhập vào 70 ngành kinh tế quan trọng như: Công nghệ thực phẩm, chế biến thủy sản rau quả, rượu bia nước giải khát, sinh học, hóa lỏng hóa chất tách khí, điện tử, khí xác, y tế, điều hịa khơng khí Kỹ thuật lạnh ứng dụng vào nhiều lĩnh vực Một ngành ứng dụng quan trọng ngành cơng nghệ thực phẩm, theo thống kê khoảng 80% cơng nghệ lạnh sử dụng công nghệ thực phẩm Các sản phẩm bảo quản thịt cá sữa thực phẩm dễ bị hư hỏng tác dụng vi sinh vật enzyme nội tạng có thực phẩm, mà cần bảo quản lạnh.Vi sinh vật enzyme nội tạng nguyên nhân gây nên Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Khóa luận tốt nghiệp Hình Một số kiểu dàn bay Có hai phương pháp để làm lạnh: + Làm lạnh trực tiếp: Dàn bay đặt trực tiếp buồng lạnh, trao đổi nhiệt trực tiếp với vật cần làm lạnh Ví dụ tủ lạnh, điều hồ khơng khí gia đình, văn phịng + Làm lạnh gián tiếp: Dùng cơng chất trung gian để truyền từ dàn bay vào buồng lạnh Cơng chất trung gian khơng khí nước muối Phương pháp thường dùng hệ thống làm lạnh có cơng suất lớn, nhiều buồng lạnh khu vực khác kho lạnh cơng nghiệp, hệ thống điều hồ khơng khí trung tâm siêu thị, tồ nhà văn phịng Trong hệ thống điều hồ khơng khí tồn tàu thường dùng quạt thơng gió thổi qua dàn bay vào phịng e) Tách lỏng: Cơng chất dạng sau dàn bay cịn lẫn nước hạt công chất dạng lỏng, máy nén hút cửa hút gây tượng thuỷ kích, hỏng máy nén Đe tránh tượng người ta bố trí bình tách lỏng dàn bay máy nén 11 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Hình Cấu tạo bình tách lỏng hồi nhiệt Trong đó: 1- ống hút máy nén; 2- ống vào; 3-nón chắn; 4-lỏng vào; 5- xả lỏng; 6-lỗ tiết lưu dầu lỏng; 7-lỏng ra; 8-ống hồi nhiệt f) Tách dầu: Các máy lạnh làm việc làm việc cần phải tiến hành bôi trơn chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị Trong trình máy nén làm việc dầu thường bị theo môi chất lạnh.Việc dầu bị theo mơi chất lạnh gây tượng: + Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên dễ cháy, hư hỏng + Dầu sau theo môi chất lạnh đọng bám thiết bị trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, làm giảm hiệu trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc tồn hệ thống Vì để tách lượng dầu theo môi chất máy nén làm việc, đầu máy nén người ta bố trí bình tách dầu Lượng đầu tách đưa bình thu hồi dầu 12 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Hình 10 Cấu tạo bình tách dầu kiểu nón chắn (hungtri.vn) 1.4 Tự động hóa hệ thống lạnh Tự động hóa hệ thống lạnh trang bị cho hệ thống lạnh dụng cụ mà dụng cụ hệ thống vận hành phần thiết bị cách tự động, chắn, an toàn với độ tin cậy cao mà không cần tham gia trực tiếp cơng nhân vận hành Trong q trình vận hành trạm lạnh, nhiệt độ đối tượng cần làm lạnh thường bị biến động tác động dịng nhiệt khác từ bên ngồi vào từ bên buồng lạnh Giữ cho nhiệt độ không đổi hay thay đổi phạm vi cho phép nhiệm vụ điều chỉnh máy lạnh Đôi việc điều chỉnh q trình cơng nghệ lạnh khác lại phải làm thay đổi nhiệt độ, độ ẩm đại lượng vật lý khác theo chương trình định Hệ thống tự động có chức điều khiển toàn làm việc hệ thống máy lạnh, trì chế độ vận hành tối ưu giảm tổn hao sản phẩm phòng lạnh Bên cạnh việc trì tự động thơng số ( nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, lưu lượng, mức lỏng ) giới hạn cho, cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh chế độ làm việc nguy hiểm Đây yêu cầu bảo vệ hệ thống tự động Tự động hóa làm việc trạm lạnh có ưu điểm so với điều khiển tay giữ ổn định liên tục chế độ làm việc hợp lý Ưu điểm kéo theo loạt ưu điểm tăng thời gian bảo quản, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao điện năng, tăng tuổi thọ độ tin cập máy thiết bị, giảm chi phí nước làm mát, giảm chi phí vận hành chi phí lạnh cho đơn vị sản phẩm góp phần hạ giá thành sản 13 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện phẩm Việc bảo vệ tự động thực nhanh chóng, đảm bảo tin cậy thao tác người Tuy nhiên việc trang bị hệ thống tự động cho trạm lạnh hợp lý hoạch tốn kinh tế có lợi có nhu cầu tự động hóa khơng thể điều khiển tay tính xác trình, lý khác cơng nghệ địi hỏi phải thực môi trường động hại dễ cháy nổ Trong tất trình tự động hóa điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, báo động bảo vệ trình tự động điều chỉnh có ý nghĩa 14 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện 1.4.1 Sơ đồ tự động hóa hệ thống lạnh Hình 11 Sơ đồ tự động hóa hệ thống lạnh Vịng điều khiển: Là hệ thống bao gồm nhiều phần tử với mục đích điều khiển đại lượng (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm ) Gồm phần tử như: sensor, điều khiển, cấu chấp hành, tác nhân điều khiển, đại lượng nhiễu - Sensor cảm nhận tín hiệu biến điều khiển đưa điều khiển 15 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện - Bộ điều khiển nhận tín hiệu phân phối từ sensor tính sai số so với điểm cài đặt suất tín hiệu để điều khiển cấu chấp hành ( van, động ) - Cơ cấu chấp hành nhận tín hiệu từ điều khiển để điều khiển tác nhân cần điều khiển ( đối tượng cần điều chỉnh ) Vòng điều khiển gồm hai loại: vòng điều khiển hở vịng điều khiển kín - Vịng điều khiển hở : Là vịng điều khiển khơng có tín hiệu phản hồi Mạch điều khiển hở phải dự báo đại lượng bên tác động lên hệ thống Vịng điều khiển hở dùng để bảo vệ hệ thống Khi xuất tín hiệu On hay Off để đóng ngắt tác nhân điều khiển Hoặc dùng việc điều chỉnh thời gian đóng mở máy - Vịng điều khiển kín: Có tín hiệu phản hồi thay đổi biến điều khiển điều khiển 16 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Ví dụ sơ đồ điều khiển hệ thống lạnh: Hình 12 Ví dụ sơ đồ điều khiển hệ thống lạnh Trên thực tế, ta tự động hoá phận hệ thống lạnh: Tự động hoá máy nén: Máy nén thành phần quan trọng hệ thống lạnh, giữ vai trò định suất lạnh ; tiêu hao điện ; tuổi thọ; độ tin cậy an toàn hệ thống Bằng cách : Điều chỉnh tự động suất lạnh - Điều chỉnh điện động máy nén bảo vệ động máy nén - Bảo vệ máy nén khỏi chế độ làm việc nguy hiểm, áp suất dầu đẩy cao , áp suất hút thấp, hiệu suất dầu thấp, nhiệt độ dầu đẩy qáu cao, thiếu làm mát xilanh, … - Báo hiệu chế độ dừng, hoạt động, báo hiệu báo động chế độ làm việc bình thường nguy hiểm Tự động hoá thiết bị ngưng tụ : - Duy trì nhiệt độ ngưng tụ áp suất không đổi giao động mức giới hạn cho phép - Tiết kiệ nước giải nhiệt cho bình ngưng làm mát nước 17 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Tự động hoá thiết bị bay : - Cung cấp đầy đủ đặn ( theo chu kỳ hoạc chương trình) dung mơi chất lỏng cho thiết bị bay - Bảo vệ thiết bị bay hệ thống lạnh khỏi các chế độ làm việc nguy hiểm Tự động hoá máy lạnh buồng lạnh : Tuỳ theo loại buồn lạnh máy lạnh mà có yêu cầu đặc thù khác 1.4.2 Các phương pháp điều khiển 1.4.2.1 Vi xử lí Vi xử lý (viết tắt µP hay uP), đơi cịn gọi vi xử lý, linh kiện điện tử chế tạo từ tranzito thu nhỏ tích hợp lên vi mạch tích hợp đơn Khối xử lý trung tâm (CPU) vi xử lý nhiều người biết đến nhiều thành phần khác máy tính có vi xử lý riêng nó, ví dụ card hình (video card) có vi xử lý Bộ Vi xử lý có khả vượt bậc so với hệ thống khác khả tính tốn, xử lý, thay đổi chương trình linh hoạt theo mục đích người dùng, đặc biệt hiệu toán hệ thống lớn Tuy nhiên ứng dụng nhỏ, tầm tính tốn khơng địi hỏi khả tính tốn lớn việc ứng dụng vi xử lý cần cân nhắc Bởi hệ thống dù lớn hay nhỏ, dùng vi xử lý đòi hỏi khối mạch điện giao tiếp phức tạp Các khối bao gồm nhớ để chứa liệu chương trình thực hiện, mạch điện giao tiếp ngoại vi để xuất nhập điều khiển trở lại, khối liên kết với vi xử lý thực đượccơng việc Để kết nối khối đòi hỏi người thiết kế phải hiểu biết tinh tường thành phần vi xử lý, nhớ, thiết bị ngoại vi Hệ thống tạo phức tạp, chiếm nhiều không gian, mạch in phức tạp vấn đề trình độ người thiết kế Kết giá thành sản phẩm cuối cao, không phù hợp để áp dụng cho hệ thống nhỏ 1.4.2.2 Vi điều khiển Vi điều khiển hệ thống nhúng khép kín với thiết bị ngoại vi, xử lý nhớ Ngày nay, phần lớn hệ thống nhúng vi điều khiển lập trình để ứng 18 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện dụng thiết bị điện tử tiêu dùng, bao gồm máy móc, điện thoại, thiết bị ngoại vi, xe hơi, đồ dùng điện lạnh gia đình… Do đó, vi điều khiển cịn có tên gọi khác “Bộ điều khiển nhúng” Nhìn chung, có số loại vi điều khiển với hệ thống nhúng thiết kế tinh vi, loại khác lại lập trình đơn giản với nhớ, thời gian lập trình phần mềm phức tạp Một vi điều khiển có kết cấu gồm đầu: đầu vào đầu ra; bao gồm cuộn dây, hình LCD, rơ le, chuyển mạch cảm biến… nhằm cung cấp liệu độ ẩm, nhiệt độ hay mức độ ánh sáng, mối tương tác, liên kết vi điều khiển với Các loại vi điều khiển Có nhiều loại vi điều khiển lập trình khác nhau, chủ yếu chúng phân loại lập trình chun sâu theo số thơng số bản, bao gồm Bits, kích thước Flash, kích thước nhớ RAM, số lượng dòng đầu vào / đầu ra, loại bao bì, cung cấp điện áp tốc độ Người dùng có khả tinh chỉnh thông số kỹ thuật cần thiết lọc tham số để vi điều khiển cung cấp loại liệu cần Các vi điều khiển có thiết kế chung gồm chân đầu vào / đầu Số lượng chân khác tùy thuộc vào vi điều khiển) Chúng cấu hình với trạng thái để đầu vào phần mềm đầu Ở đầu vào, chân đầu vào sử dụng để đọc tín hiệu từ bên cảm biến tác động lên vi xử lý Trong đó, chân đầu kết nối với thiết bị hiển thị kết bên ngồi hình LED động Ứng dụng vi điều khiển : Vi điều khiển vốn lập trình để sử dụng cho ứng dụng nhúng, không giống vi xử lý máy tính cá nhân Vi điều khiển thường sử dụng thiết bị điều khiển tự động bao gồm công cụ điện, đồ chơi, thiết bị y tế cấy da, máy móc văn phịng, hệ thống điều khiển động cơ, thiết bị, điều khiển từ xa hàng loạt hệ thống nhúng khác 19 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện 1.4.2.3 SCADA SCADA– Supervisory Control And Data Acquisition hệ thống quản lý tự động hóa cơng nghiệp với chức điều khiển giám sát thu thập liệu Khởi nguồn hệ thống SCADA thiết bị nhập, xuất liệu sử dụng để kiểm sốt từ xa hoạt động cơng nghiệp năm 1960 Với chế hoạt động trên, hệ thống SCADA cho phép doanh nghiệp thu thập, quản lý liệu, tương tác kiểm sốt hoạt động loại máy móc, thiết bị van, máy bơm hay động cơ, lưu trữ thông tin vào tệp tin máy chủ Nhờ tính ưu việt, hệ thống SCADA ứng dụng nhiều ngành công nghiệp đại lượng, thực phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý nước rác thải, v.v với số ưu bật như: - Nâng cao suất: nhờ q trình phân tích quy trình sản xuất, nhà quản lý dùng thơng tin để gia tăng hiệu sản xuất cải tiến kỹ thuật - Cải thiện chất lượng sản phẩm: thơng qua việc phân tích hoạt động, nhà quản lý tìm cách hạn chế, ngăn chặn sai sót q trình sản xuất - Giảm chi phí vận hành bảo trì: hệ thống SCADA lắp đặt, doanh nghiệp không cần nhiều nhân cho việc quản lý giám sát thiết bị trường đặt vị trí xa Bên cạnh đó, doanh nghiệp khơng trả cho chuyến kiểm tra, bảo trì xa, nên, chi phí bảo trì giảm bớt - Bảo toàn vốn đầu tư: chủ nhà máy đầu tư nâng cấp hoạt động sản xuất, họ cần đảm bảo nâng cấp có tính sử dụng lâu dài Một hệ thống SCADA thiết kế mở cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tùy theo quy mô sản xuất, nhờ giúp loại bỏ hao hụt theo thời gian Đây nhược điểm SCADA, chuyên thu thập giám sát Muốn điều khiển, cần liên kết với thành phần điều khiển khác 1.4.2.4 PLC PLC chữ viết tắt cụm từ tiếng Anh : Programable Logic Controller, nghĩa điều khiển logic lập trình Ngày PLC ngồi chức điều khiển logic thơng thường cịn có nhiều chức điều khiển cao cấp khác, coi PLC máy tính cơng nghiệp 20 Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Khóa luận tốt nghiệp Cấu trúc chung PLC : Hình 13 Cấu trúc chung PLC Nguyên lý làm việc CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình, đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và toàn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ PLC thực chất chạy mã máy với hệ thống số nhị phân, tốc độ qt vịng chương trình đạt đến vài phần ngàn giây, Software dùng để lập trình PLC tích hợp phần biên dịch Các dịng lệnh lập trình đưa từ chương trình vào trình biên dịch chuyển đổi sang mã máy ghi bit “0” hay bit “1” lên vào vị trí có địa quy ước trước PLC lên PC thực thi xảy ngược lại trình biên dịch làm xong nhiệm vụ trước trả chương trình lên Monitor Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: - Address Bus: Bus địa dùng để truyền địa đến Modul khác - Data Bus: Bus dùng để truyền liệu - Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điều khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song 21 Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện Khóa luận tốt nghiệp Nếu modul đầu vào nhận địa Address Bus, chuyển tất trạng thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hệ thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố địnhthời, đồng hồ hệ thống * Vòng quét chương trình: PLC thực cơng việc (bao gồm chương trình điều khiển) theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp gọi vòng quét (scancycle) Mỗi vòng quét bắt đàu việc chuyển liệu từ cổng vào số tới vùng đệm ảo I, giai đoạn thực chương trình Trong vịng qt, chương trình thực từ lệnh đến lệnh kết thúc khối OB1 Sau giai đoạn thực chương trình giai đoạn chuyển nội dung đệm ảo Q tới cổng số Vòng quét kết thúc giai đoạn xử lý yêu cầu truyền thông (nếu có) kiểm tra trạng thái CPU Mỗi vịng qt mơ tả sau: Hình 14 Sơ đồ vòng quét PLC Sự đời hệ điều khiển PLC làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển quan niệm thiết kế chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm sau: 22 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện - Giảm 80% số lượng dây nối - Công suất tiêu thụ PLC thấp - Có chức tự chuẩn đốn giúp cho cơng tác sửa chữa nhanh chóng dễ dàng - Chức điều khiển thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có u cầu thêm bớt thiết bị vào, - Số lượng rơle timer nhiều so với hệ điều khiển cổ điển - Số lượng tiếp điểm chương trình sử dụng khơng hạn chế - Thời gian hồn thành chu trình điều khiển nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất - Chương trình điều khiển in giấy vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa - Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp - Hồn tồn tin cậy môi trường công nghiệp - Giao tiếp với thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, Modul mở rộng - Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ - Giá cạnh tranh Đặc trưng PLC khả lập trình được, số IP dải quy định cho phép PLC hoạt động môi trường khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng thấp, thay hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả nâng cấp thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập đầu xuất đáp ứng tuỳ nghi khả xem tiêu chí cho nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho hệ thống hoạt động tự động Ứng dụng PLC công nghiệp Từ ưu điểm nêu trên, PLC ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp như: 23 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện - Hệ thống nâng vận chuyển - Dây chuyền đóng gói - Các robot lắp giáp sản phẩm - Điều khiển bơm - Dây chuyền xử lý hố học - Cơng nghệ sản xuất giấy - Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh - Sản xuất xi măng - Công nghệ chế biến thực phẩm - Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn - Dây chuyền lắp giáp Tivi - Điều khiển hệ thống đèn giao thông - Quản lý tự động bãi đậu xe - Hệ thống báo động - Dây chuyền may công nghiệp - Điều khiển thang máy - Dây chuyền sản xuất xe ôtô - Sản xuất vi mạch - Kiểm tra trình sản xuất Hiện nước ta có nhiều điều khiển lập trình PLC nhiều hãng khác như: PLC hãng OMRON (Nhật Bản), PLC hãng SIEMENS (Đức), PLC hãng MITSUBISHI (Nhật Bản), PLC hãng FUJISU (Nhật Bản), PLC hãng LG (Hàn Quốc) 1.4.3 Lựa chọn phương pháp Qua q trình tìm hiểu phân tích phương pháp chúng em chọn phương pháp ứng dụng PLC vào điều khiển cho hệ thống lạnh đồ án này, dựa lý sau: - Thứ u thích lập trình PLC - Thứ hai ứng dụng PLC sử dụng nhiều cơng lĩnh vực cơng nghiêp 24 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa, Phạm Hữu Thảo,Trần Đức Thiện - Thứ ba ngơn ngữ lập trình PLC dễ lập trình thay so với phương pháp khác 25 ... phương pháp ứng dụng PLC vào điều khiển cho hệ thống lạnh đồ án này, dựa lý sau: - Thứ u thích lập trình PLC - Thứ hai ứng dụng PLC sử dụng nhiều cơng lĩnh vực cơng nghiêp 24 Khóa luận tốt nghiệp. .. đóng ngắt tác nhân điều khiển Hoặc dùng việc điều chỉnh thời gian đóng mở máy - Vịng điều khiển kín: Có tín hiệu phản hồi thay đổi biến điều khiển điều khiển 16 Khóa luận tốt nghiệp Đỗ Sun Fa,... sơ đồ điều khiển hệ thống lạnh: Hình 12 Ví dụ sơ đồ điều khiển hệ thống lạnh Trên thực tế, ta tự động hoá phận hệ thống lạnh: Tự động hoá máy nén: Máy nén thành phần quan trọng hệ thống lạnh,