(TIỂU LUẬN) đồ án môn học TRANG bị điện điện tử máy CÔNG NGHIỆP THIẾT kế điều KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU bơm TĂNG áp 2 cấp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP MÃ HỌC PHẦN: 13318 Giảng viên hướng : PGS.TS HỒNG XN BÌNH dẫn Lớp học phần : TB điện điện tử máy CN - N01 Nhóm sinh viên : PHẠM DUY TIẾN HẢI 77836 NGUYỄN QUANG HIẾU 78016 LÊ PHƯƠNG HIỆP 77967 HẢI PHÒNG, 12/2021 Tieu luan TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP MÃ HỌC PHẦN: 13318 ĐỀ TÀI SỐ 03: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP Giảng viên hướng : PGS.TS HỒNG XN BÌNH dẫn Lớp học phần : TB điện điện tử máy CN - N01 Nhóm sinh viên : PHẠM DUY TIẾN HẢI 77836 NGUYỄN QUANG HIẾU 78016 LÊ PHƯƠNG HIỆP 77967 HẢI PHÒNG, 12/2021 Tieu luan MỤC LỤC DANH MỤC BẢN VẼ .III MỞ ĐẦU IV TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI IV MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI IV ĐỐI TƯƠNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU IV Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI V CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 1.1 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 1.1.1 Khái quát chung công tác thiết kế 1.1.2 Thông số kỹ thuật hệ bơm tăng áp cấp .1 1.1.3 Các yêu cầu điều khiển cho trạm bơm tăng áp cấp 1.2 SƠ ĐỒ P&ID CHO TRẠM BƠM TĂNG ÁP CẤP 1.2.1 Sơ đồ P&ID cho trạm bơm tăng áp cấp 1.2.2 Thuyết minh hoạt động sơ đồ P&ID CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ, XÂY DỰNG MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP .6 2.1 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM BƠM TĂNG ÁP CẤP 2.1.1 Lựa chọn bơm động lai bơm 2.1.2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt phục vụ điều khiển 2.2 XÂY DỰNG MẠCH CẤP NGUỒN, MẠCH ĐỘNG LỰC CHO TRẠM BƠM TĂNG ÁP CẤP 14 2.2.1 Thiết kế mạch cấp nguồn động lực 14 2.2.2 Thiết kế mạch động lực 2.2.3 Thiết kế mạch rơle trung gian 18 i Tieu luan 2.3 XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 24 2.3.1 Thiết kế mạch ghép nối PLC 24 2.3.2 Thiết kế tủ điều khiển cho trạm nhiều bơm tăng áp cấp .30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 31 3.1 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP.31 3.2 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 32 3.2.1 Chọn cấu hình trạm PLC 32 3.2.2 Khai báo biến vào chương trình điều khiển 32 3.2.3 Chương trình điều khiển 33 3.2.4 Giao diện điều khiển HMI 38 KẾT LUẬN .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 ii Tieu luan DANH MỤC BẢN VẼ STT Tên vẽ Trang 01 Mạch cấp nguồn 15 02 Mạch động lực 17 03 Mạch rơle trung gian rơle thứ tự pha rơle nhiệt 19 04 Mạch rơle trung gian rơle áp suất thấp 20 05 Mạch rơle trung gian rơle áp suất cao rơle mức nước 21 06 Mạch rơle trung gian cho công tắc tơ 22 07 Mạch rơle trung gian cho tiếp điểm phụ aptomat 23 08 Mạch đầu vào số PLC 1/3 26 09 Mạch đầu vào số PLC 2/3 27 10 Mạch đầu vào số PLC 3/3 28 11 Mạch đầu số PLC 29 iii Tieu luan MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, tự động hóa có vai trị quan trọng lĩnh vực: sản xuất, dịch vụ, tiêu dùng Vậy nên trạm bơm tăng áp, trì lưu lượng, áp suất, chất lỏng (ví dụ xăng, dầu, nước ) cần ứng dụng tự động hóa để tăng suất, giảm sức lao động người đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Từ vấn đề mà đề tài: “Thiết kế điều khiển cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp” nhằm giải khó khăn tự động hóa việc điều khiển trạm bơm tăng áp cấp phổ biến Mục đích nghiên cứu đề tài Thiết kế điều khiển cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Đối tương phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Hệ thống bơm tăng áp cấp - Các thiết bị đóng cắt, điều khiển hệ thống bơm tăng áp cấp Phạm vi nghiên cứu: - Đồ án môn học giới hạn nghiên cứu phạm vi hệ thống bơm (gồm nhiều máy bơm) sử dụng việc cung cấp nước, xăng, dầu, cho địa điểm vận chuyển từ nơi cung cấp đến nơi sử dụng Phương pháp nghiên cứu Về mặt lý thuyết : - Tìm hiểu cấu trúc chung cho hệ thống điều khiển trạm nhiều bơm tăng áp cấp iv Tieu luan Về mặt mô điều khiển: - Sử dụng phần mềm Step xây dựng khâu điều khiển Ý nghĩa khoa học đề tài Ý nghĩa khoa học đề tài: - Nắm rõ nguyên lý làm việc hệ thống để xây dựng hệ thống diều khiển trình vận hành hệ thống bơm tăng áp cấp, tăng tính ổn định, bền vững cho hệ thống Ý nghĩa thực tiễn đề tài: - Xây dựng hệ thống điều khiển hoạt động trạm bơm có nhiều bơm tăng áp cấp có khả áp dụng vào thực tiễn v Tieu luan CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 1.1 Đề xuất phương án thiết kế cho trạm nhiều bơm tăng áp cấp 1.1.1 Khái quát chung công tác thiết kế Trong thực tế, lúc đường ống dẫn chất lỏng trì mức áp lực định mà thay đổi, xa hay lên cao áp lực thấp q trình hoạt động xảy cố chất lỏng bị rò rỉ Hệ thống bơm chất lỏng tăng áp thường sử dụng trường hợp cần truyền tải chất lỏng xa, hay truyền tải chất lỏng lên cao Khi đó, hệ thống bơm mắc nối tiếp với nhằm tăng cột áp cho hệ thống Các bơm khơng địi hỏi thay đổi tốc độ nên phổ biến dùng động không đồng xoay chiều pha rotor lồng sóc, mở máy trực tiếp (nếu cơng suất nhỏ) hay đổi nối tam giác công suất động lớn 1.1.2 Thông số kỹ thuật hệ bơm tăng áp cấp Động bơm: - Trạm bơm bao gồm bơm tăng áp - Động lựa chọn loại động không đồng xoay chiều pha rotor lồng sóc - Cơng suất từ 20-30KW Các chế độ vận hành: - Chế độ vận hành tay, điều khiển hoạt động hệ thống chỗ - Chế độ điều khiển từ xa máy tính 1.1.3 Các yêu cầu điều khiển cho trạm bơm tăng áp cấp Hiện yêu cầu kích thước gọn nhẹ, độ tin cậy cao nên tự động hóa xu hướng phát triển chung thực tế chế tạo vận hành hệ thống Các Tieu luan hệ thống bơm chất lỏng bồn kín, tự động hóa nhằm đạt mục đích yêu cầu sau đây: - Giảm bớt giảm hẳn phục vụ người hoạt động hệ thống - Nâng cao tính kinh tế, tính an tồn, độ tin cậy tuổi thọ hệ thống - Nâng cao hiệu suất làm việc 1.2 Sơ đồ P&ID cho trạm bơm tăng áp cấp 1.2.1 Sơ đồ P&ID cho trạm bơm tăng áp cấp Hệ thống bơm chất lỏng tăng áp thường sử dụng trường hợp cần truyền tải chất lỏng xa Vì vậy, ta xây dựng sơ đồ P&ID cho hệ bơm tăng giảm áp cấp sử dụng bơm, chia làm hai tầng mắc nối tiếp nhau, tầng có bơm mắc song song với Với cách thiết kế này, làm việc luân phiên đảm bảo (mỗi tầng bơm có bơm chạy bơm chạy dự phịng) Các vị trí lắp đặt thiết bị đo thể sơ đồ công nghệ hệ thống bơm chất lỏng tăng áp cấp hình dưới: Tieu luan Hình 1.1: Sơ đò P&ID trạm nhiều bơm tăng áp hai cấp Bảng 1.1: Ký hiệu phần tử dùng hệ thống STT Kí hiệu Ý nghĩa Đầu hút bơm Van cầu Van cửa Van chiều Khớp nối mềm Động truyền động Bơm ly tâm Chức thiết bị/số thứ tự Bộ lọc 10 LT Thiết bị đo mức 11 LI Thiết bị chi thị mức 12 PT Thiết bị đo áp suất Tieu luan 27 Tieu luan 28 Tieu luan 29 Tieu luan 2.3.2 Thiết kế tủ điều khiển cho trạm nhiều bơm tăng áp cấp Hình 2.7: Tủ điều khiển trạm bơm tăng áp cấp 30 Tieu luan CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển trạm nhiều bơm tăng áp cấp 31 Tieu luan Hình 3.1: Sơ đồ thuật toán điều khiển trạm bơm tăng áp cấp 3.2 Xây dựng chương trình điều khiển trạm nhiều bơm tăng áp cấp 3.2.1 Chọn cấu hình trạm PLC Hình 3.2: Cấu hình trạm PLC 3.2.2 Khai báo biến vào chương trình điều khiển Hình 3.3: Biến đầu vào trạm PLC 32 Tieu luan Hình 3.4: Biến đầu trạm PLC 3.2.3 Chương trình điều khiển Hình 3.5: Chương trình điều khiển (1/8) Hình 3.6: Chương trình điều khiển (2/8) 33 Tieu luan Hình 3.7: Chương trình điều khiển (3/8) Hình 3.8: Chương trình điều khiển (4/8) 34 Tieu luan Hình 3.9: Chương trình điều khiển (5/8) Hình 3.10: Chương trình điều khiển (6/8) 35 Tieu luan Hình 3.11: Chương trình điều khiển (7/8) Hình 3.12: Chương trình điều khiển (8/8) Kết mơ phỏng: thực phần mềm STEP Thực mô việc ấn nút Start, Stop có cố tải động bơm, áp suất thấp áp suất cao đường ống Chương trình hoạt động với chế độ điều khiển đặt toán điều khiển 36 Tieu luan Hình 3.13: Thực mơ STEP (1/4) Hình 3.14: Thực mơ STEP (2/4) 37 Tieu luan Hình 3.15: Thực mơ STEP (3/4) Hình 3.16: Thực mơ STEP (4/4) 38 Tieu luan 3.2.4 Giao diện điều khiển HMI Hình 3.17: Màn hình giao diện HMI Màn hình giao diện HMI thực điều khiển trạm bơm tăng áp cấp Có nút Start, Stop để vận hành hệ thống trạng thái tín hiệu chạy dừng bơm 39 Tieu luan KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian thực đồ án môn học, với cố gắng thân thành viên giúp đỡ tận tình PGS.TS Hồng Xn Bình, đến nhóm 03 hoàn thành đề tài “Thiết kế điều khiển cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp” Theo nhiệm vụ yêu cầu đặt đề tài, nhóm em thực vấn đề sau: tìm hiểu nghiên cứu hệ thống điều khiển trạm nhiều bơm tăng áp cấp Lựa chọn thiết bị điều khiển cho trạm nhiều bơm tăng áp cấp Xây dựng thiết kế vẽ mạch cấp nguồn, mạch động lực, mạch rơle trung gian, mạch đầu vào PLC điều khiển trạm bơm tăng áp cấp Nhóm ứng dụng PLC lập trình điều khiển hệ thống q trình chạy mơ kiểm tra hệ thống Sau thực hoàn thiện đồ án, thân thành viên nhóm tích luỹ kiến thức, thêm kinh lựa chọn thiết bị cơng nghiệp, kỹ vẽ Autocad lập trình PLC cho trạm bơm tăng áp cấp Tuy nhiên hạn chế nhỏ đồ án có chế độ điều khiển trạm bơm tự động, chưa có chế độ điều khiển chỗ tay 40 Tieu luan TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Hồng Xn Bình, “Giáo trình Trang bị điện – điện tử máy cơng nghiệp”, Nhà xuất Hàng Hải, 2015 [2] Hà Văn Trí, “Bài Giảng Thiết Bị Siemens S7-300”, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2010 41 Tieu luan ... luan 2. 3 XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 24 2. 3.1 Thiết kế mạch ghép nối PLC 24 2. 3 .2 Thiết kế tủ điều khiển cho trạm nhiều bơm tăng áp cấp .30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ... CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ, XÂY DỰNG MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 2. 1 Lựa chọn thiết bị điều khiển cho trạm bơm tăng áp cấp 2. 1.1 Lựa chọn bơm động lai bơm Trạm bơm. .. TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 31 3.1 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP.31 3 .2 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRẠM NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP