Ứng dụng PLC điều khiển lưu lượng nước cấp cho hệ thống chiller 3

Khóa luận tốt nghiệp Cấp nước cho hệ thống Chiller 17 CHƯƠNG 3 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ 3 1 Giới thiệu PLC 3 1 1 Đặc điểm PLC (Board PLC Mitsubishi FX3U 14MR 6AD 2DA) Dòng sản phẩm mới PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX PLC là một PLC dạng nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric Với tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian chỉ 0 065µs trên một lệnh đơn logic cùng với 209 tập lệnh được tích hợp sẵn và cải tiến liên tục đặc biệt cho nghiệp vụ điều khiển vị trí Dòng PLC mớ.

Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ 3.1 Giới thiệu PLC 3.1.1 Đặc điểm PLC (Board PLC Mitsubishi FX3U-14MR-6AD-2DA) Dòng sản phẩm PLC FX3U hệ thứ ba gia đình họ FX-PLC PLC dạng nhỏ gọn thành công hãng Mitsubishi Electric Với tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian 0.065µs lệnh đơn logic với 209 tập lệnh tích hợp sẵn cải tiến liên tục đặc biệt cho nghiệp vụ điều khiển vị trí Dòng PLC cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cộng Ethernet cổng lập trình RS-420 mini DIN Với tính mạng mở rộng làm cho PLC nâng cao khả kết nối tối đa I/O lên đến 384 I/O, bao gồm khối I/O qua mạng Board PLC Mitsubishi FX3U-14MR-6AD-2DA: Download speed 38,400kbs ngõ vào NPN, ngõ Relay, đầu vào analog (3 ngõ vào 0-10V ngõ vào 0-20mA), đầu analog (0-10V) X0-X5 ngõ vào xung tốc độ cao, nhận encoder AB, mặc định 12K, u cầu 100K Có vùng nhớ trì điện Nguồn cấp 24VDC Hỗ trợ mã hóa 16-bit 17 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hỗ trợ loại ngắt RS485 hỗ trợ giao thức truyền thông Hỗ trợ lệnh 1N, 2N, 3U 8000 step Tính tốn số thực Kết nối HMI Tốc độ quét 3000 steps/ 1ms Hinh Board PLC Mitsubishi FX3U-14MR-6AD-2DA 18 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.1.2: Đặc tính kỹ thuật Bảng Đặc tính kỹ thuật Board PLC Mitsubishi FX3U-14MR-6AD-2DA Nguồn điện đầu vào DC 24V 8000 bước; cổng giao tiếp: RS232 (Cổng nối tiếp Số bước DB9 cổng giao tiếp cho giao thức FX3u 38400,7 ， E ， ； RS485 (485 lựa chọn) đặt giao thức truyền thông D8120) X0-X27 DC24v đầu vào , thấp cấp, X0-5 Phần tử đầu vào X cổng đếm đầu vào tốc độ cao (mặc định 12K, 100kHz không bắt buộc) Y0-Y11 cho đầu rơle tối ưu , đầu rơle 5A Phần tử đầu Y thiết bị điện tiếp tục đầu chung, hoàn toàn đầu chung đầu vào analog, độ xác 12 bit, đầu vào analog Đầu vào analog kênh 0-10V, đầu vào analog kênh 0-20MA; đọc hướng dẫn RD3A tương tự Đầu analog Rơle trung gian Điểm bước đầu analog, độ xác 12 bit, điện áp đầu ra: 0-10V đầu điện áp tương tự với lệnh WR3A M0-M3071, phạm vi lưu giảm điện đặt M0-M1023, M500-M1023 mặc định S0-1023, phạm vi tiết kiệm điện đặt S0S1023, S500-S9999 mặc định Hẹn 100Ms T0-T199 Tiết kiệm điện tích lũy T184-T199 Hẹn 10Ms T200-T249 Tiết kiệm điện tích lũy T246-T249 Hẹn 1Ms T250-T383, T250-255 loại tích lũy Bộ đếm 16 bit C0-C199, tiết kiệm điện C100-C199 Bộ đếm 32 bit C200-C219, lưu C220-C234 xuống điện 19 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp C235-255; C235-C240 cho đếm pha, số nhân; C241-240 cho máy tính pha, Bộ đếm tốc độ cao 32 bit quãng tám; C247 - 249 cho đếm hai pha, nhân; C250-252 cho đếm hai pha,; C253C255 cho đếm hai pha, quãng tám Thanh ghi D Con trỏ địa gián tiếp V, Z D0-D7999, đặt giảm phạm vi lưu D0-7999 V0-7, Z0-7 P Số bước nhảy chương trình P0-63 I ngắt Ngắt bên X0-5, ngắt đếm thời gian (đơn vị 1MS) M8000 thời gian chạy thường đóng, xung nguồn Thành phần M đặc biệt M8002, M8011 xung 10Ms ,M8012 xung 100Ms, M8013 xung 1s, M8014 xung phút đơn vị đo thời gian 20 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hình Sơ đồ Chân Board PLC Mitsubishi FX3U-14MR-6AD-2DA PLC từ viết tắt Programmable Logic Controller (Tiếng Việt: Bộ điều khiển Logic lập trình được) Khác với điều khiển thơng thường có thuật tốn điều khiển định, PLC có khả thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến người sử dụng viết thông qua ngôn ngữ lập trình 3.1.3 Ưu nhược điểm PLC so với hình thức điều khiển khác Ưu điểm: Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn Thực thuật tốn phức tạp độ xác cao Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng việc bảo quản sửa chữa 21 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Cấu trúc PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộng chức khác Khả chống nhiễu tốt, hoàn toàn làm việc tin cậy môi trường công nghiệp Giao tiếp với thiết bị thông minh khác như: Máy tính, nối mạng truyền thơng với thiết bị khác Nhược điểm: Giá thành phần cứng cao, số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chun mơn cao 3.2 Biến tần siemens micromaster 420 3.2.1 Thông số kỹ thuật Dải điện áp đầu vào 3AC 380v-480v Mã hiệu: 6SE6420-2UD17-5AA1 Công suất định mức: 0.75Kw Dòng điện vào: 1.9A Dòng điện ra: 2.1A Tiết diện cáp đầu vào: 1-2.5mm2 Tiết diện cáp đầu ra: 1-2.5mm2 22 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.2.2 Các đầu nối mạch động lực Hình 3 Tháo phần trước vỏ máy Biến tần siemens micromaster 420 Hình Các đầu mạch lực 3.2.3 Các đầu dây điều khiển Bảng Các dây điều khiển chức Biến Tần Siemens Đầu dây Ký hiệu Chức - Đầu nguồn +10V - Đầu nguồn 0V ADC+ Đầu vào tương tự (+) ADC- Đầu vào tương tự (-) DIN1 Đầu vào số số DIN2 Đầu vào số số 23 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp DIN3 Đầu vào số số - Đầu cách ly +24V/max 100 mA - Đầu cách ly 0V/max 100 mA 10 RL1-B Đầu số / tiếp điểm NO 11 RL1-C Đầu số / chân chung 12 DAC+ Đầu tương tự (+) 13 DAC- Đầu tương tự (-) 14 P+ Cổng RS485 15 N- Cổng RS485 Hình Biến tần siemens micromaster 420 24 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.2.4 Sơ đồ nguyên lý Hình Sơ đồ nguyên lý bên Biến tần Siemens 25 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.2.5 Cài đặt mặc định Bộ biến tần MCROMASTER 420 cài đặt mặc định xuất xưởng cho vận hành mà khơng cần cài đặt thêm thông số Để đạt điều này, thông số động kết nối với biến tần phải có thơng số định mức phù hợp với thông số cài đặt mặc định (P0304, P0305, P0307, P0310) tương ứng với động 1LA7 cực Siemens (hãy xem thông số định mức ghi nhãn) Các thông số mặc định khác: Các nguồn lệnh P0700 = Nguồn điểm đặt P1000 = Chế độ làm mát động P0335 = Giới hạn dòng điện P0640 = 150% Tần số nhỏ P1080 = Hz Hình Các đầu vào tương tự số Tần số lớn P1082 = 50 Hz Thời gian tăng tốc P1120 = 10 s Thời gian giảm tốc P1121 = 10 s Chế độ điều khiển P1300 = 26 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hệ số công suất, cosØ cho giai đoạn Khả tương thích với hệ thống điện pha / dây, pha / dây Tránh xâm nhập trái phép mật gồm chữ số 3.3.2 Bảng mặt trước Klea Hình 13 Bảng mặt trước KLEA Menu (cài đặt) L-N điện áp ba pha Dòng điện ba pha Sự diện / vắng mặt dòng điện - điện áp thuộc ba pha trình tự pha Kiểu kết nối chọn 35 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Biểu tượng trạng thái báo động (cho báo động nào) Biểu tượng trạng thái cảnh báo nhiệt độ (chỉ hiển thị báo động nhiệt độ) Biểu tượng rơle báo động (Khi rơle báo động / gán cho báo động có báo động hệ thống, biểu tượng xuất hình, “1” viết tắt Rơle báo động 1, “2” viết tắt Relay báo động thứ 2) Biểu tượng đầu kỹ thuật số KLEA (“1”, đầu kỹ thuật số 1; “2” đầu kỹ thuật số Biểu tượng hiển thị chiều rộng xung đầu ra.) 10 Biểu tượng đầu kỹ thuật số KLEA (nếu đầu tùy chọn từ output3, output4, output5, output6 output7, biểu tượng hiển thị.) 11 Biểu tượng truyền thông RS485 12 Giờ hệ thống Klea 13 X (để hủy bỏ thay đổi để quay trở lại menu) 14 Phím qua trái 15 Phím lên 16 Phím xuống 17 Phím qua phải 18 OK (để lưu thay đổi để truy cập menu con) 3.3.3 Lắp đặt Phần cung cấp thông tin cài đặt, lắp đặt, định tuyến cáp kết nối Klea 36 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hình 14 Sơ đồ kết nối điện 3.3.4 Menu 3.3.4.1 Cài đặt mở máy lần đầu Khi KLEA bật lần đầu tiên, trang sau xuất 37 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Ngơn ngữ: Khi nhấn phím OK, tùy chọn ngơn ngữ xuất bên Người điều khiển chọn tùy chọn cách nhấn phím lên xuống, sau nên nhấn nút OK để chọn tùy chọn mong muốn Nếu ngôn ngữ chọn tiếng Anh, tab khác trang tiếng Anh Ngày: Để thay đổi ngày, người điều khiển nhấn phím OK, dịng Date tơ sáng Nhấn phải trái để di chuyển mục ngày, tháng năm Nhấn phím lên xuống để thay đổi giá trị Nhấn phím OK để hồn tất cài đặt ngày Thời gian: Cài đặt thời gian cho KLEA giống phần cài ngày Tỉ lệ biến dịng (CTR): 38 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Tỷ lệ biến dịng điều chỉnh khoảng 1-5000 Khi dòng tô sáng; người điều khiển nhấn phím OK, Bàn phím ảo KLEA xuất hình Sử dụng phím mũi tên (trái, phải, lên xuống) Klea để điều hướng bên bàn phím ảo Để nhập số bàn phím ảo làm giá trị, số tơ sáng, nhấn phím OK Klea Nhấn ok Hộp bàn phím ảo, sau nhấn OK Klea để hoàn tất cài đặt phần biến dịng Trong trường hợp nhập chữ số khơng xác, sử dụng nút clr bên bàn phím ảo Sau nhấn phím OK Klea để xóa chữ số nhập sai CHÚ Ý: Để KLEA thực phép đo xác, tỷ lệ biến dịng phải nhập xác Tỷ lệ biến áp (VTR): Cài đặt giống phần biến dòng, Tỷ lệ biến áp điều chỉnh khoảng - 5000 Để nhập giá trị thập phân, trước tiên nhập phần nguyên số thập phân Sau sử dụng phím “.” bên bàn phím ảo Nhấn phím OK Klea để chèn dấu thập phân Sau nhập giá trị thập phân mong muốn Kết nối: 39 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Menu chứa thông tin cách kết nối KLEA với bảng điều khiển / mạng điện Có loại kết nối: • Kết nối pha - dây • Kết nối pha - dây • Kết nối Aron Bắt đầu: Khi nút Bắt đầu chọn, nhấn phím OK để khởi tạo Klea CHÚ Ý: Trang cài đặt bật nguồn KLEA xuất KLEA cấp nguồn lần sau sản xuất nhà máy Sau lần khởi tạo này, tất cài đặt yêu cầu lần sau thực thơng qua menu Cài đặt KLEA 3.3.4.2 Màn hình khởi động Sau KLEA bật, trang sau xuất 40 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Ở đầu hình, có nhiều menu lựa chọn Ở giữa, điện áp dòng điện liên quan đến pha hiển thị Ở phía bên trái hình, giá trị dòng điện điện áp ba pha loại kết nối hiển thị Ở góc bên phải, đồng hồ hệ thống (thời gian KLEA) hiển thị Người điều khiển điều hướng nhiều menu lựa chọn cách nhấn phím mũi tên phải trái Nhấn phím OK để vào menu 41 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.3.5 Cài đặt Cài đặt KLEA thực menu Chọn menu Cài đặt nhấn phím OK Khi nhấn phím OK, menu xuất hình Trong menu Cài đặt, menu sau xuất hiện: • Thiết lập • Ngày • Thơng tin hệ thống • Mật • Khởi động lại • Thiết lập mặc định 3.3.5.1 Thiết lập Các menu sau xuất menu Cài đặt: • Mạng 42 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp • Thiết bị • Năng lượng • Đầu vào kỹ thuật số • Đầu kỹ thuật số • Truyền thông • Báo động • Xóa Người dùng chon menu cách nhấn phím lên xuống Nhấn phím OK để truy cập nội dung menu (menu menu cài đặt) 3.3.5.2 Menu Ngày/Giờ Trong menu việc cài đặt ngày / thực 3.3.5.3 Menu thông tin hệ thống Menu thơng tin - khơng có cài đặt thực 43 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.3.5.4 Menu mật Mật khẩu: “1” Nếu người điều khiển chưa nhập mật khẩu; tab Ngày / Giờ, Thông tin hệ thống Mật kích hoạt menu cài đặt Để tab cịn lại kích hoạt, người điều khiển nên đăng nhập thông qua tab mật Nếu mật nhập xác, thơng báo đăng nhập thành công đăng nhập xuất hình Nếu khơng, tin nhắn mật khơng hiển thị hình 3.3.5.5 Menu khởi động lại Nếu phím OK nhấn tab khởi động lại, Bạn có khơng? Thơng báo xuất hình Nhấn lại phím OK để khởi động lại Klea 44 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.3.5.6 Cài đặt mặc định Menu sử dụng để trở cài đặt mặc định nhà máy Tất cài đặt ngoại trừ ngày thời gian trở mặc định nhà máy Lưu ý: Chỉ số đồng hồ đo giá trị không coi cài đặt Do đó, giá trị mục khơng bị xóa qua menu 45 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.3.5.7 Menu đo Các menu sau xuất menu đo Người điều khiển điều hướng bên menu đo phím lên xuống Khi mục menu mong muốn tô sáng, nhấn phím OK để chọn Các mục sau có sẵn: • Tức thời • Phụ tải • Sơ đồ pha • Tín hiệu • Hài 46 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp 3.4 Động khơng đồng pha 3.4.1 Phương pháp điều khiển Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu: Thay đổi số đôi cực Ưu điểm: thiết bị đơn giản, giá thành rẽ, khống chế tốc độ đơn giản Nhược điểm: phạm vi điều khiển không rộng Điều khiển điện áp Stato Ưu điểm: sử dụng phổ biến rộng rãi (bộ điều chỉnh dùng SCR), đơn giản tự động hóa Nhược điểm: điện áp Stato bị biến dạng so với hình sin Thay đổi điện trở mạch Rotor Ưu điểm có khả giảm dịng khởi động, thao tác đơn giả, giá thành thấp 47 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Nhược điểm: mắc điện trỏ phụ nên gây tổn hao Thay đổi tần số nguồn dòng Stato Ưu điểm: Cho phép điều chình tốc độ phạm vi rộng Nhược điểm: giá thành đắt Thay đổi tần số nguồn áp: U/f =const Trong phương pháp “Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số” phương pháp áp dụng rộng rãi Phương trình vận tốc: f tần số (Hz) n = n1(1-s) = (60f/p)*(1-s) p số cặp cực s hệ số trượt Hình 18 Đồ thị thay đổi tốc độ theo tần số 48 (CT 3.4.1) Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Khi hệ số trượt thay đổi tốc độ tỷ lệ thuận với tần số Với việc thay đổi tần số nguồn áp ta dùng biến tần Những ưu điểm biến tần: Điều chỉnh tốc độ động theo yêu cầu Hệ thống điều chỉnh tốc độ đơn giản, dễ dàng Cho phép mở rộng dải điều chỉnh Đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác Tiết kiệm điện Nhược điểm: sử dụng linh kiện bán dẫn có giá thành đắt 49 ... khác 30 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hình 3. 8 Cài đặt thơng số Seimens 31 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hình Cài đặt thơng số Seimens 32 Cấp nước cho hệ. .. đếm 32 bit C200-C219, lưu C220-C 234 xuống điện 19 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp C 235 -255; C 235 -C240 cho đếm pha, số nhân; C241-240 cho máy tính pha, Bộ đếm tốc độ cao 32 bit... THDI 34 Cấp nước cho hệ thống Chiller Khóa luận tốt nghiệp Hệ số cơng suất, cosØ cho giai đoạn Khả tương thích với hệ thống điện pha / dây, pha / dây Tránh xâm nhập trái phép mật gồm chữ số 3. 3.2