BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

KHỞI ĐỘNG TUẦN TỰ

Yêu cầu thiết kế

Hình 1.1 Nguyên lý băng tải tuần tựTrong hầu hết các ngành công nghiệp hiện nay, băng tải được sử dụng rộng rãi trong việc vận chuyển và phân phối nguyên liệu, sản phẩm đến các khâu khác nhau trong cùng một quy trình sản xuất Để tránh trình trạng ùn ứ nguyên liệu trên băng tải, cần phải thiết kế một mạch điều khiển động cơ chạy tuần tự Yêu cầu khi nhấn nút ON khởi động hệ thống băng tải thì động cơ 1 sẽ chạy trước động cơ 2, sau 1 khoảng thời gian yêu cầu động cơ 2 sẽ chạy; khi nhấn nút STOP thì cả 2 động cơ sẽ ngừng hoạt động cho đến khi nhấn nút ON trở lại.

Thiết kế mạch động lực

Hình 1.2 Sơ đồ động lực mạch điều khiển tuần tự

Thiết kế sơ đồ nối dây và mô tả các phần tử liên quan

Hình 1.3 Sơ đồ nối dây mạch khởi động tuần tự 1.3.2 Bảng mô tả các phần tử trong mạch

Bảng 1.1 Bảng mô tả phần tử và địa chỉ mạch điều khiển tuần tự

Point Mô tả Địa chỉ

Nguyên lý điều khiển

1.4.1 Thiết kế lưu đồ điều khiển

Hình 1.4 Lưu đồ mạch điều khiển tuần tự

1.4.2 Giải thích nguyên lý hoạt động

Ban đầu ta thiết lập thời gian đưa vào timer Khi ta nhấn ON, động cơ 1 hoạt động, timer đếm thời gian đã thiết lập, khi timer chạy xong, động cơ 2 hoạt động Khi nhấn OFF, cả 2 động cơ đều dừng, cho đến khi nhấn lại phím ON.

Xây dựng mô hình mô phỏng

Hình 1.5 Giao diện CX-Supervisor 1.5.1.1 Giao diện CX-Supervisor:

- Một nút nhấn OFF để tắt động cơ

- Một nút nhấn ON để khởi động chạy động cơ tuần tự

- Hai bóng đèn tượng trưng cho 2 động cơ

- Set timer (s): thiết lập thời gian để động cơ 2 bắt đầu chạy sau khi động cơ 1 đã khởi động

- Dis_timer(s): hiển thị thời gian để động cơ 2 bắt đầu chạy sau khi động cơ 1 đã khởi độn

1.5.1.2 Nguyên lý hoạt động CX-Supervisor:

Ban đầu, ta thiết lập thời gian timer theo ý muốn (khi mới mở điện mặc định set_timer là 10s) Sau khi thiết lập xong, ta nhấn nút ON, động cơ 1 bắt đầu khởi động, timer bắt đầu chạy và hiện thị lên dis_timer Khi timer chạy xong, động cơ 2 bắt đầu khởi động Khi ta nhấn nút OFF, cả 2 động cơ đều tắt, timer quay về thời gian ta đã thiết lập.

Hình 1.6 Sơ đồ lader mạch điều khiển tuần tự 1.5.2.2 Nguyên lý hoạt động CX-Programmer

Khi bắt đầu chạy chương trình, không có dòng điện chạy qua động cơ 1(do thường hở ON) Khi nhấn ON, động cơ 1 chạy, thường hở 100.08 (DC1) đóng lại, timer bắt đầu đếm, khi timer chạy xong, thường hở T0008 đóng lại, có dòng điện qua động cơ

2 tại 100.09 Vì có tự giữ tại nút nhấn ON, nên sau khi nhả nút ON, thì vẫn có dòng điện chạy qua động cơ 1 Khi ta nhấn OFF, mạch hở, động cơ 1 và 2 đều dừng.

Tại rung 2, ta thiết lập hàm *BCD để gán thời gian set_timer tại H10 đưa vào D42 của timer (D42=H10*10).

Tại rung 3, ta thiết lập hàm /BCD để hiện thị thời gian đếm timer vào dis_timer tạiD40 (D40=T8/10).

Tại rung 4, ta thiết lập lệnh gán giá trị 10 vào H10, để hiển thị giá trị mặc định khi mới mở điện.

Kết quả và nhận xét

Mô phỏng chạy đúng theo yêu cầu.

Việc vận hành bằng PLC sẽ có ưu điểm tránh được sai phạm so với mạch điều khiển thông thường Việc vận hành sẽ chính xác và an toàn hơn, đồng thời cũng giảm chi phí vận hành và bảo trì hệ thống song đó vẫn còn một số điểm yếu nhất định: chưa tự động hoàn toàn 100%, dòng khởi động lớn, nguồn điện phải chịu được dòng khởi động lớn, sốc và hao mòn cơ khí khi khởi động.

ĐIỀU KHIỂN THANG CUỐN

Thang cuốn, trong một số trường hợp cũng được gọi là thang máy hay cầu thang máy, là một thiết bị vận chuyển người, dạng băng tải Thang cuốn gồm hệ thống những bước thang có thể chuyển lên trên hay xuống dưới liên tục luân phiên nhau thành vòng tròn khép kín, và ăn khớp với nhau bằng những khe sâu trên bề mặt. Đường đi của thang cuốn phổ biến là đường thẳng nhưng một số khác được thiết kế dạng xoắn ốc để tiết kiệm diện tích Thang cuốn thường được lắp đặt ở các sân bay, siêu thị, trung tâm thương mại, các ga tàu điện Thang cuốn hiện đại được sử dụng từng đôi với một chiều lên và một chiều xuống [1].

Thiết kế 1 hệ thống thang cuốn hoạt động ở 2 chế độ: bằng tay hoặc tự động (khi mới mở điện mặc định hoạt động ở chế độ tự động)

8 Ở chế độ bằng tay: sử dụng 1 công tắc RUN/STOP để điều khiển thang cuốn chạy hoặc ngừng. Ở chế độ tự động: Khi đang trong khung giờ cao điểm, thì thang cuốn luôn chạy, còn khi người khung giờ cao điểm thì phụ thuộc vào cảm biến Nếu trong thời gian đã thiết lập mà cảm biến không nhận biết có người tới, thì sẽ cho dừng thang cuốn,khi cảm biến nhận biết có người thì cho thang cuốn hoạt động trở lại.

Hình 2.7 Sơ đồ mạch động lực điều khiển thang cuốn

Hình 2.8 Sơ đồ nối dây mạch điều khiển thang cuốn 2.3.2 Bảng mô tả các phần tử trong mạch

Bảng 2.2 Bảng mô tả phần tử và địa chỉ mạch điều khiển thang cuốn

MAN_AUTO Chọn bằng tay/tự động W0.00

ONOFF Công tắc on/off bằng tay W0.02

IN_SEN Mô phỏng hoạt động sensor 0.00

STARTTIME Thiết lập giờ cao điểm H0

ENDTIME Thiết lập giờ cao điểm H1

SENSOR_STATUS Hiển thị trạng thái sensor W20.00

NIGHT Đèn báo giờ cao điểm đêm W20.01

Hình 2.9 Lưu đồ mạch điều khiển thang cuốn

Khi ở chế độ bằng tay, nếu chọn START, thang cuốn bắt đầu chạy, nếu chọn STOP, thang cuốn dừng.

Khi ở chế độ tự động, nếu thời gian thực nằm trong khung giờ cao điểm thì thang cuốn sẽ luôn luôn hoạt động, ngược lại, nếu ngoài khung giờ cao điểm, thang cuốn sẽ dừng Khi cảm biến nhận biết có người tới thang cuốn thì thang cuốn sẽ hoạt động, khi ko có người tới, timer bắt đầu đếm, sau khi đếm xong, thang cuốn dừng,khi có người tới, thang cuốn hoạt động trở lại.

Hình 2.10 Giao diện CX-Supervisor mạch điều khiển thang cuốn

- Một công tắc xoay 2 trạng thái AUTO/MAN để chuyển chế độ làm việc (bằng tay hay tự động).

- Một công tắc xoay 2 trạng thái STOP/RUN để khởi động hoặc dừng động cơ thang cuốn ở chế độ bằng tay.

- Một bóng đèn tượng trưng cho động cơ thang cuốn

- Một bóng đèn hiển thị trạng thái sensor

- Một công tắc để tương trưng cho sensor cảm nhận có người tới thang cuốn hoặc không.

- Set timer(s): thiết lập thời gian để động cơ thang cuốn dừng hoạt động khi không có người tới thang cuốn trong khoảng thời gian này ở chế độ tự động hoạt động ngoài giờ cao điểm.

- Timer(s): hiển thị thời gian để động cơ thang cuốn dừng hoạt động.

- Start time(h): thiết lập thời gian bắt đầu giờ cao điểm.

- End time(h): thiết lập thời gian kết thúc giờ cao điểm.

- Current time(h): thời gian thực hiện tại Ta có thể sử dụng thiết lập đồng hồ trên phần mềm CX-Programmer để sửa và mô phỏng.

- Một bóng đèn hiển thị khung giờ cao điểm là cùng 1 ngày hay đã qua ngày hôm sau.

Ban đầu, ta thiết lập thời gian timer theo ý muốn (thời gian để dừng thang cuốn, khung giờ cao điểm) Nếu ta thiết lập bắt đầu giờ cao điểm lớn hơn kết thúc (đã qua ngày), thì đèn báo NIGHT sẽ sáng, ngược lại sẽ tắt Khi chuyển công tắc MAN/ AUTO sang MAN hệ thống hoạt động ở chế độ bằng tay, khi ta chuyển công tắc START/STOP sang START thì thang cuốn chạy, khi ta chuyển công tắc START/ STOP sang STOP thì thang cuốn dừng, không bị ảnh hưởng bời giờ cao điểm, cảm biến hay timer Khi chuyển công tắc MAN/AUTO sang AUTO hệ thống hoạt động ở chế độ tự động Nếu thời gian thực đang nằm trong giờ cao điểm thì thang cuốn sẽ luôn luôn chạy Nếu thời gian thực không nằm trong giờ cao điểm thì thang cuốn sẽ hoạt động khi cảm biến nhận biết có người tới (bật công tắc mô phỏng cảm biến), khi đó đèn báo cảm biến sẽ nhấp nháy, khi cảm biến không nhận thấy có người tới (tắt công tắc mô phỏng cảm biến), thì đèn báo cảm biến sẽ tắt, timer đếm thời gian để dừng thang cuốn sẽ bắt đầu chạy, khi timer chạy xong, thang cuốn sẽ dừng, nếu trong thời gian đó, cảm biến nhận biết có người tới thì thang cuốn vẫn tiếp tục hoạt động và timer quay trở lại ban đầu Trong chế độ tự động, khi ta chuyển công tắc

START/STOP sang START hay STOP thì hoạt động của thang cuốn không bị ảnh hưởng. Để thiết lập thời gian thực phục vụ cho việc mô phỏng, ta có thể thực hiện như sau:

- Thực hiện chạy mô phỏng, vào CX-Programmer

- Hộp thoại PLC Clock sẽ xuất hiện, chọn Options, chọn Set PLC Clock

- Chỉnh sửa thời gian thực mong muốn sau đó nhấn OK

Hình 2.11 Sơ đồ lader mạch điều khiển thang cuốn

2.5.2.2 Nguyên lý hoạt động CX-Programmer

Khi bắt đầu chạy chương trình, ta thiết lập hàm copy thời gian thực vào D12 để hiển thị (tại rung 0) Chương trình ban đầu hoạt động ở chế độ tự động Tại rung 3, ta thiết lập hàm so sánh khung giờ cao điểm với thời gian thực, nếu nằm trong khoảng đã thiết lập, thì địa chỉ W100.00 tác động (RUSHHOUR), động cơ thang cuốn tại địa chỉ 100.01 hoạt động (tại rung 2) Nếu nằm ngoài khung giờ cao điểm thì thang máy dừng hoạt động, khi đó nếu ta tác động vào cảm biến tại địa chỉ 0.00 (sen_proximity), thì tại rung 2, đèn báo sensor sẽ nhấp nháy và tại rung 4, địa chỉ trung gian W100.01 sẽ tác động, sẽ có dòng điện chạy qua động cơ thang cuốn tại rung 1 Khi ta ngắt cảm biến 0.00, thì đèn báo sensor tắt và tại rung 4, timer sẽ bắt đầu đếm, khi đếm xong T0001 hở, địa chỉ trung gian W100.01 ngừng tác động, hở mạch tại rung 1, thang cuốn ngừng hoạt động khi cảm biến tác động, thang cuốn hoạt động trở lại Khi ta tác động vào W0.00 (man_auto) chương trình chuyển sang hoạt động ở chế độ bằng tay, hoạt động của thang cuốn chỉ phụ thuộc vào W0.02 (onoff).

Tại rung 5, ta thiết lập hàm *BCD để gán thời gian set_timer tại H6 đưa vào D8 của timer (D8=H6*10), thiết lập hàm /BCD để hiện thị thời gian đếm timer vào D10(D10=T1/10).

Mô phỏng đúng theo yêu cầu thiết kế.

Quá trình mô phỏng vận hành thang cuốn đã diễn ra một cách hiệu quả Mô hình đã thuwch hiện được chức năng của thang cuốn theo yêu cầu thực tế, từ việc hoạt động bằng tay đến hoạt đọng tự động trong và ngoài giờ cao điểm Tuy nhiên, vẫn chưa mô phỏng được 1 cách chi tiết hơn về cơ chế điều khiển Tổng quan, quá trình mô phỏng đã cung cấp một cái nhìn sâu sắc về cách thức hoạt động của thang cuốn và là một công cụ hữu ích trong việc nghiên cứu và phát triển thang cuốn.

ĐIỀU KHIỂN ATS

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lí hệ thống ATS

Hệ thống ATS (Automatic Transfer Switch) là một hệ thống chuyển đổi tự động giữa nguồn điện chính và nguồn điện dự phòng khi nguồn điện chính bị mất điện.

Hệ thống này bao gồm một bộ chuyển đổi tự động, một số cảm biến để phát hiện các trường hợp như mất pha, mất điện, đảo pha, và một bộ điều khiển PLC để điều khiển việc chuyển đổi nguồn điện Khi nguồn điện chính bị mất điện hoặc có vấn đề, hệ thống ATS sẽ tự động chuyển đổi sang nguồn điện dự phòng trong thời gian ngắn nhất để đảm bảo hệ thống được cung cấp điện liên tục và ổn định.

Hình 3.13 Sơ đồ thời gian ứng dụng 2 CB – đường chính LINE 1

Thiết kế mô phỏng 1 hệ thống ATS hoạt động ở hai chế độ bằng tay và tự động (khi mới mở điện mặc định ở chế độ tự động, không cho phép trường hợp đóng cùng 1 lúc 2 CB). Ở chế độ bằng tay, có thể đóng ngắt CB1, CB2 bất chấp lưới bị sự cố lưới. Ở chế độ tự động, khi lưới chính bị sự cố, thì sau khoảng thời gian TS, CB1 sẽ ngắt, tiếp sau khoảng thời gian TCE, CB2 sẽ đóng Khi lưới chính khôi phục trở lại, thì sau khoảng thời gian TBS, CB2 sẽ ngắt, rồi sau khoảng thời gian TCN, CB1 sẽ đóng.

Trong khoảng thời gian TS, nếu lưới chính phục hồi hoặc lưới phụ cũng bị sự cố, thì quá trình chuyển đổi gián đoạn, CB1 vẫn đóng.

Trong khoảng thời gian TBS, nếu lưới chính tiếp tục bị sự cố hoặc lưới phụ cũng bị sự cố, thì quá trình chuyển đổi gián đoạn, CB2 vẫn đóng.

Hình 3.14 Sơ đồ mạch động lực hệ thống ATS

Hình 3.15 Sơ đồ nối dây mạch điều khiển ATS 3.3.2 Bảng mô tả các phần tử trong mạch

Bảng 3.3 Bảng mô tả phần tử và địa chỉ mạch điều khiển ATS

MAN_AU Chọn bằng tay/tự động W30.00

ONOFFCB1 Công tắc ON/OFF CB1 W30.01

ONOFFCB2 Công tắc ON/OFF CB2 W30.02

INTER1 Đèn báo mất pha lưới W30.03

INTER2 Đèn báo mất pha máy phát W30.04

Hình 3.16 Lưu đồ điều khiển hệ thống ATS

Khi ở chế độ bằng tay, đóng CB1, nối lưới với tải, nếu muốn đóng CB2, thì phải ngắt CB1, không xảy ra trường hợp đóng cả 2 cùng lúc.

Khi ở chế độ tự động, nếu điện lưới gặp sự cố, đèn báo sẽ nhấp nháy, timer TS bắt đầu đếm, khi đếm xong, CB1 ngắt, timer TCE bắt đầu đếm, khi đếm xong, CB2 đóng, kết nối máy phát với tải Khi lưới điện trở lại bình thường, timer TBS bắt đầu đếm, khi đếm xong, CB2 ngắt, timer TCN bắt đầu đếm, sau khi đếm xong, CB1 đóng.

Hình 3.17 Giao diện CX-Supervisor mạch điều khiển ATS

- Một công tắc xoay 2 trạng thái AUTO/MAN để chuyển chế độ làm việc (bằng tay hay tự động).

- Hai công tắc xoay 2 trạng thái ON/OFF tượng trưng cho máy cắt 1, máy cắt

2 khi hoạt động ở chế độ bằng tay.

- Hai bóng đèn để báo mất pha cho lưới và máy phát.

- Sáu nút nhấn tương trưng cho các pha của lưới và máy phát.

- TS: thời gian để ngắt CB1 khi lưới gặp sự cố.

- TCE: thời gian để bật CB2 để kết nối máy phát với tải.

- TCN: thời gian để bật lại CB1 khi lưới đã bình thường.

- TBS: thời gian để ngắt CB2 khi lưới trở lại bình thường.

- Set timer(s): thiết lập thời gian

- Display Timer(s): hiển thị thời gian

- Hình ảnh để hiển thị trạng thái của CB1 và CB2.

Ban đầu, ta thiết lập thời gian timer theo ý muốn (TS, TCE, TBS, TCN) Khi chuyển công tắc MAN/AUTO sang MAN hệ thống hoạt động ở chế độ bằng tay, khi ta chuyển công tắc ON/OFF CB1 sang ON thì hình ảnh hiển thị trạng thái ON của CB1, lúc này nếu ta chuyển công tắc ON/OFF CB2 sang ON thì CB1 sẽ ngắt và khi ta chuyển công tắc ON/OFF CB1 sang OFF thì CB2 mới ON, không xảy ra trường hợp cả hai CB đóng cùng 1 lúc Khi chuyển công tắc MAN/AUTO sang AUTO hệ thống hoạt động ở chế độ tự động và lúc này CB1 đóng, CB2 ngắt Khi ta nhấn công tắc tượng trưng cho việc mất pha lưới, thì đèn báo mất pha sẽ nhấp nháy và TS bắt đầu đếm, khi TS đếm xong, CB1 ngắt, sau đó TCE bắt đầu đếm, khi TCE chạy xong, CB2 đóng lại nối máy phát và tải Khi lưới trở lại bình thường (nhấn công tắc pha lần nữa), TBS bắt đầu đếm, khi chạy xong, CB2 ngắt, TCN bắt đầu đếm, khi TCN đếm xong, CB1 đóng lại, kết nối lưới và tải

Trong khi TS đếm, mà máy phát gặp sự cố hoặc lưới trở lại bình thường thì trạng thái CB1 giữ nguyên, và TS trở lại ban đầu.

Khi đã chuyển sang chế độ máy phát, mà máy phát bị sự cố, thì trạng thái CB vẫn giữ nguyên, máy phát vãn kết nối với t

Hình 3.18 Sơ đồ lader mạch điều khiển ATS 3.5.2.2 Nguyên lý hoạt động CX-Programmer

Khi bắt đầu chạy chương trình, chương trình hoạt động ở chế độ tự động, ở chế độ bằng tay, tại rung 2 và rung 3, ta thực hiện khóa chéo, để cả 2 CB không thể bật cùng lúc, khi tác động vào W30.00 (MAN_AUTO), chương trình chuyển qua hoạt động ở chế độ tự động, ta điều khiển CB1, CB2 thông qua điều khiển địa chỉ trung gian W30.06 va W30.07.

Khi tác động vào lưới 1 tại rung 0, đèn báo mất pha W30.03 tại rung 4 sẽ nhấp nháy, timer 4 (TS) bắt đầu chạy, khi timer 4 chạy xong, T0004 đóng, timer 5 (TCE) bắt đầu đếm, khi đếm xong, tại rung 7, T0005 đóng lại, có điện chạy qua W30.07,tại rung 3 CB2 đóng lại Khi lưới trở lại bình thường, tại rung 4, 200.01 hở ra, đèn báo mất pha tắt, timer 6 (TBS) tại rung 8 bắt đầu đếm, khi đếm xong, T0006 tại rung 9 đóng lại, W30.07 được reset và timer 7 (TCN) bắt đầu đếm, khi W30.07 bị reset thì CB2 ngắt (tại rung 3), khi timer 7 đếm xong, T0007 cho phép dòng điện chạy qua, W30.06 sẽ được set (tại rung 6), tại rung 2, W30.06 có dòng điện chạy qua, CB đóng lại.

Mô phỏng đúng yêu cầu hệ thống đã đề ra.

Các cơ sở như tòa nhà, nhà máy, và xưởng sản xuất nên trang bị bộ chuyển đổi ATS Bộ chuyển đổi này cho phép tự động chuyển nguồn điện khi xảy ra sự cố, giúp đáp ứng và xử lý các vấn đề một cách hiệu quả.

ATS được sử dụng để cung cấp nguồn điện dự phòng tự động, có thể chuyển đổi ngay trong giai đoạn đầu tiên, ví dụ: chiếu sáng khẩn cấp, cung cấp điện khẩn cấp, thiết bị chữa cháy, và các thiết bị cung cấp điện khẩn cấp tại các địa điểm quan trọng như: bệnh viện, ngân hàng, trung tâm viễn thông, sân bay, đài truyền hình, và các khách sạn.

 Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, tiện dụng, hoạt động hiệu quả, và đáng tin cậy khi sử dụng Có hai chế độ điều khiển: tự động và thủ công, thuận tiện cho việc điều khiển và giám sát.

 Nhược điểm: Có thể gặp khó khăn trong việc vận hành và điều khiển.

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	2,16 MB