thiết kế bộ giám sát và điều khiển hệ thống lạnh trung tâm

HCM, NĂM 2020 1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trun

Trang 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ BỘ GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH TRUNG TÂM

GVHD : Thầy Huỳnh Gia Thịnh

SINH VIÊN : Trương Nhật Thi 16019391 Nguyễn Quốc Thới 16020861 Nguyễn Hữu Tài 16030241 Huỳnh Thái Bình 16022491

TP HCM, NĂM 2020

1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam8824110610:22:57 AM10:22:57 AM8824110610:22:57 AM10:22:57 AM8824110610:22:57 AM10:22:57 AM

1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam

1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam

88Tuesday, June 11, 202410:22:57 AM10:22:57 AM88Tuesday, June 11, 202410:22:57 AM10:22:57 AM88Tuesday, June 11, 202410:22:57 AM10:22:57 AM

1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam1Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tam

881Thiet ke bo giam sat va dieu khien he thong lanh trung tamTuesday, June 11, 2024

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

(1): Trương Nhật Thi MSSV: 16019391 (2): Nguyễn Quốc Thới MSSV: 16020861 (3): Ngyễn Hữu Tài MSSV: 16030241 (4): Huỳnh Thái Bình MSSV: 16022491

2 Tên đề tài

THIẾT KẾ BỘ GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH TRUNG TÂM

3 Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

Trình bày tóm tắt nội dung thực hiện, số liệu ban đầu của khóa luận (nếu có)

4 Kết quả dự kiến

Trình bày tóm tắt kết quả dự kiến đạt được

Giảng viên hướng dẫn

Trưởng bộ môn

Tp HCM, ngày tháng năm 20… Sinh viên

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 4

1.3 Các phương pháp giải quyết vấn đề 4

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 Lý thuyết động cơ 5

2.2 Phương trình của động cơ trong hệ tọa độ (dq) 6

2.3 Phương pháp điều khiển PMSM 8

2.3.1 Điều khiển vector (FOC) 8

2.3.2 Lựa chọn bộ điều khiển 9

CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TRONG MÔ HÌNH 10

Trang 5

3.5.4 Ưu điểm và nhược điểm biến tần Yaskawa 35

3.6 Module FX0N-3A 36

3.6.1 Giới thiệu 36

3.6.2 Kết nối với PLC 37

3.6.3 Hướng dẫn cài đặt và sử dụng 37

3.6.4 Phương pháp thay đổi và điều chỉnh đặc tính đầu vào/ đầu ra 38

3.6.5 Kiểm tra lỗi 39

4.3.5 Cảm biến nhiệt độ PT100 40

CHƯƠNG 4 : THI CÔNG MÔ HÌNH 43

4.1 Danh sách thiết bị vật tư 43

4.2 Sơ đồ kết nối phần cứng và sơ đồ đấu dây 44

4.3 Các thiết bị sau khi kết nối 46

4.3.1 Máy làm lạnh không khí 46

4.4 Các chương trình điều khiển ứng dụng vào hệ thống 47

4.4.1 Gx-Works2 48

4.4.2 Phần mềm Kinseal Studio 51

4.5 Giám sát và điều khiển mô hình 53

4.5.1 Kết nối PLC với phần mềm DeviceXPlorer OPC server 53

4.5.2 Thiết lập phần mềm Intouh wonder ware 57

Trang 6

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 1 1 : Thực trạng khí hậu nước ta hiện nay 2

Hình 1 2 : Biểu đồ tiêu thụ điện 3

Hình 2 1 : Cấu tạo động cơ 5

Hình 2 2 : Từ thông stato và rotor trong các hệ trục tọa độ 6

Hình 2 3 : Chế độ điều khiển vector vòng kín trong biến tầnError! Bookmark not defined.Hình 2 4 : Cấu tạo 10

Hình 2 5 : Nguyên lý hoạt động 11

Hình 3 1 : Bộ điều khiển lập trình PLC FX3U-48MT Mitsubishi 13

Hình 3 2 : Sơ đồ chân PLC FX3U-48MT 14

Hình 3 3 : Thao tác sử dụng PLC FX3U-48MT 16

Hình 3 4 : Cách đấu dây 17

Hình 3 5 : Cổng giao tiếp RS232 18

Hình 3 6: Sơ đồ chân RS232 19

Hình 3 7 : Màn hình hiển thi HMI KinSeal 20

Hình 3 8 : Giao diện cài đặt cổng nối tiếp COM1 22

Hình 3 9 : Giao diện cài đặt tốc độ truyền, bit dữ liệu 22

Hình 3 10 : Giao diện cài đặt giao thức truyền thông 23

Hình 3 11 : Sơ đồ chân cổng COM 24

Hình 3 13 : Các đầu nối mạch động lực 25

Hình 3 14 : Sơ đồ chân 26

Hình 3 15 : Bàn phím điều chỉnh biến tần Yaskawa-A1000 27

Hình 3 16 : Module mở rộng FX0N-3A 36

Hình 3 17 : Sơ đồ chân FX0N-3A 39

Hình 4 9 : Sensor PT100 41

Hình 4 10 : Cách đấu dây 42

Hình 4 1 : Sơ đồ kết nối phần cứng hệ thống 44

Hình 4 2 : Sơ đồ đi dây của hệ thống 45

Hình 4 3 : Mặt trước của tủ 46

Hình 4 8 : Sơ đồ giải thuật 47

Hình 4 15 : Chương trình điều khiển 49

Hình 4 16 : Chương trình điều khiển 50

Hình 4 17 : Chương trình điều khiển 51123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

Hình 4 19 : Hướng dẫn tạo project 52

Hình 4 20 : Hướng dẫn download chương trình 52

Hình 4 21 : Cửa sổ giao diện Kinseal Studio 53

Hình 4 22 : Chọn dòng PLC 54

Hình 4 23 : Chọn phương thức truyền thông 54

Hình 4 24 : Chọn model PLC 55

Hình 4 25 : Kết nối PLC 55

Hình 4 26 : Đặt tên địa chỉ 56

Hình 4 27 : Đặt tên biến 56

Hình 4 28 : Kiểm tra kết nối 57

Hình 4 29 : Liên kết các đối tượng 59

Hình 4 30 : Giao diện window maker 68

Hình 4 31 : Tạo các symbol 68

Hình 4 32 : Đặt tên biến cho symbol 69

Hình 4 33 : Kết nối với phần mềm OPC 69

Hình 4 34 : Chọn Type để chọn kiểu biến nội hay biến ngoại 70

Hình 4 35 : Giao diện Access Names 70

Hình 4 36 : Giao diện Add Access Names 71

Hình 4 37 : Mô hình mô phỏng 71

Trang 8

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3 1 : Đặc tính kỹ thuật của FX3U-48MT 16

Bảng 3 2 : Thông số kỹ thuật biến tần Yaskawa-A1000 25

Bảng 3 3 : Các thông số kỹ thuật chung của biến tần Yaskawa-A1000 28

Bảng 3 4 : Các lỗi cơ bản của biến tần Yaskawa-A1000 31

Bảng 3 5 : Cài đặt thông số nhanh 32

Bảng 3 6 : Thông số cài đặt điều khiển động cơ chạy đa cấp độ 33

Bảng 3 7 : Thông số kết nối PLC 37

Bảng 3 8 : Thông số kỹ thuật chung của FX0N-3A 37

Bảng 3 9 : Thông số điện áp, dòng điện đầu vào 37

Bảng 3 10 : Phạm vi cho phép của đặc tính đầu vào / đầu ra 38

Bảng 4 1 : Bảng vật tư các thiết bị được sử dụng trong hệ thống 43

Trang 9

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Trong thực tế, ở Việt Nam đã xuất hiện nhiều hệ thống tự động điều khiển giám sát hoạt động, nhưng tính tích hợp chưa cao Hầu hết hệ thống này thường dành cho các ứng dụng lớn, do đó giá thành tương đối cao, không phù hợp với nhiều nhà máy, xí nghiệp Chính vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế một hệ thống điều khiển giám sát và thu nhập dữ liệu (Scada) để quản lý, giám sát hoạt động tại các nhà máy, xí nghiệp ở Việt Nam là công việc thiết thực và cần thiết

Hệ thống được thiết kế với mục đích thu thập các tín hiệu đo lường từ các thiết bị đo đếm điện năng về phòng giám sát trung tâm để theo dõi, tổng hợp, phân tích đánh giá và lưu trữ các thông số này theo thời gian thực Hệ thống còn có khả năng tính toán điện năng tiêu thụ theo ba giá và bố trí phụ tải hợp lý vào các giờ cao điểm

Trang 10

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

Nhiệt độ trung bình toàn cầu đã trở thành thước đo phổ biến về thực trạng khí toàn cầu đã tăng khoảng 0,7oC

Trong mười năm qua (2001-2010), nhiệt độ trung bình toàn cầu đã cao hơn 0,5oC so với giai đoạn 1961-1990, mức cao nhất đối với bất kì giai đoạn 10 năm nào kể từ khi bắt đầu quan trắc khí hậu bằng thiết bị đo đạc

Hình 1 1 : Thực trạng khí hậu nước ta hiện nay

Giữa tháng 2-2019, Cơ quan khí tượng cảnh báo người dân về chuyện những tháng tiếp theo của mùa hè năm nay trời sẽ rất nóng và khô, vài nơi lên đến 44 độ C, kéo dài ít nhất cho đến khi những cơn mưa đầu mùa xuất hiện trong tháng 5

Thực tế, từ đầu năm, các nhà khoa học khí hậu hàng đầu thế giới đã dự báo Trái đất sẽ trải qua một đợt nóng khác thường, xác suất năm 2019 phá vỡ kỷ lục của năm ngoái để trở thành năm nóng thứ nhì trong lịch sử

Nhiệt độ trung bình toàn cầu dự kiến sẽ tăng 0,2-0,30C mỗi thập kỷ

Điều này gây ảnh hưởng khá lớn đến cuộc sống của con người như: sức khoẻ tinh thần và cả kinh tế

Để giải quyết vấn đề về nhiệt độ con người đã quyết định sử dụng hệ thống lạnh để điều hoà không khí Theo thống kê thì Viêt Nam có thị trường tiêu thụ máy điều hoá đứng thứ 3 châu á Từ năm 2011-2016 doanh số bán hàng Viêt Nam tăng gấp 3 lần

Trang 11

và đạt 1.35 tỉ USD Dân số việt nam hiên nay khoảng 100 triệu dân thì có khoảng 17% hộ đang sử dụng máy đièu hoà Cùng với đó lượng điện tiêu thụ ngày càng tăng

Hình 1 2 : Biểu đồ tiêu thụ điện

Như trên biểu đồ theo dõi nhiệt độ và điện năng trong năm chúng ta thấy được điện năng tiêu thụ trong năm tỷ lệ thuận với nhiệt độ Ở tháng 1 nhiệt độ khoảng 18oC thì lượng điện năng tiêu thụ là 40 triệu kwh đến tháng 6 nhiệt độ khoảng 30oC lượng điện tiêu thụ là 70 triệu kwh

1.2 Mục tiêu

Thứ nhất: Giải quyết vấn đề nhiệt độ - Điều khiển hệ thống lạnh Thứ 2: Tiết kiệm năng lượng

- Chọn động cơ tiết kiệm năng lượng

- Điều chỉnh động cơ chạy đa cấp độ tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường Cấp 1 nhiệt độ chênh lệch 0-5 oC: động cơ chạy tần số 80Hz

Cấp 2 nhiệt độ chênh lệch 5-10 oC: động cơ chạy tần số 100Hz Cấp 3 nhiệt độ chênh lệch 10-15 oC: động cơ chạy tần số 120Hz Cấp 4 nhiệt độ chênh lệch 15-20 oC: động cơ chạy tần số 140Hz Cấp 5 nhiệt độ chênh lệch 20-25 oC: động cơ chạy tần số 160Hz Cấp 6 nhiệt độ chênh lệch 25-30 oC: động cơ chạy tần số 180Hz Cấp 7 nhiệt độ chênh lệch 30-35 oC: động cơ chạy tần số 200Hz

Trang 12

1.3 Các phương pháp giải quyết vấn đề

Để giải quyết vấn đề nhiệt độ và tiết năng lượng nhóm chúng em quyết định chọn động cơ 3 pha đồng bộ không chổi than (PMSM) để điều khiển, với các ưu điểm như sau:

- Động cơ PMSM không cần cấp một dòng điện kích từ qua stator để tạo từ thông không đổi ở khe hở không khí, dòng stator chỉ cần để tạo mô men Nhờ vậy, với cùng một đại lượng ra động cơ PMSM sẽ làm việc với hệ số cos𝜑 lớn vì không cần dòng kích từ, dẫn đến hiệu suất động cơ sẽ cao hơn

Phương pháp điều khiển: điều khiển vector (FOC) Chọn bộ điều khiển : biến tần Yaskawa

Trang 13

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Lý thuyết động cơ

Rotor của máy điện cựu ẩn thường làm bằng thép hợp kim chất lựợng cao, được rèn thành khối trụ sau đó gia công phay rãnh để đặt các thanh nam châm Khi các thanh nam châm ẩn trong rotor thì có thể đạt được cấu trúc cơ học bền vững hơn, kiểu này thường được sử dụng trong các động cơ cao tốc

Hình 2 1 : Cấu tạo động cơ

Việc khởi động động cơ PMSM cũng gần giống với việc khởi động động cơ đồng bộ thông thường Nhưng không cần đưa nguồn kích từ vào rotor vì là rotor nam châm vĩnh cửu

Trang 14

2.2 Phương trình của động cơ trong hệ tọa độ (dq)

Hình 2 2 : Từ thông stato và rotor trong các hệ trục tọa độ

Vector từ thông stator 𝜑s và vector từ thông rotor 𝜑f, có thể vẽ vector từ thông rotor, stator trong các hệ tọa độ cố định (d, q), (x, y) như hình 2.2

Góc giữa từ thông stator và từ thông rotor là góc tải 𝛿 khi không quan tâm đến điện trở stator Ở trạng thái ổn định góc tải 𝛿 là hằng số tương ứng với một mô men tải và cả từ thông rotor và stator tỷ lệ với tốc độ đồng bộ Khi hoạt động góc 𝛿 và từ thông stator và rotor tỷ lệ với các tốc độ khác nhau Vì hằng số thời gian về điện từ thông thường nhỏ hơn nhiều so với hằng số thời gian cơ học, tốc độ quay của từ thông stator có quan hệ với từ thông rotor, có thể thay đổi dễ dàng Nó được chứng minh trong phần này rằng sự gia tăng mô men có thể điều khiển bằng cách thay đổi góc 𝛿 hoặc thay đổi tốc độ quay của từ thông rotor

Các phương trình từ thông stator, điện áp, mô men trong hệ tọa độ (dq) như sau:

- Phương trình từ thông:

Trang 15

- Phương trình điện áp:

- Phương trình momen:

Trong đó:

Ψ𝑑: từ thông trên trục tọa độ d Ψ𝑞: từ thông trên trục tọa độ q Ψ𝑠: từ thông stator

𝜑𝑠: vector từ thông stator 𝜑𝑓: vector từ thông stator

Ld: điện cảm stator đo ở đỉnh cực (vị trí trục d) Lq: điện cảm stator đo ở đỉnh cực (vị trí trục q)

Khi sức điện động cảm ứng và sự thay đổi của các điện cảm stator là hình sin Biến đổi thành tọa độ (xy), một cách tổng quát:

Phép biến đổi ngược:

Trang 16

2.3 Phương pháp điều khiển PMSM 2.3.1 Điều khiển vector (FOC)

1 Các pha dòng điện của stator được đo, sau đó nó được chuyển đổi sang hệ tọa độ vector không gian (a,b,c)

2 Dòng điện trên hệ tọa độ (a,b,c) được biến đỏi sang hệ tọa độ (alpha, beta) sau đó biến đổi tiếp sang hệ tọa độ quay (dqo) theo hệ quy chiếu trục quay của roto, vị trí của roto được tính bằng tích phân của tốc độ, giá trị tốc độ được lấy từ cảm biến đo tốc độ

3 Vector từ thông roto được ước tính bằng cách nhân vector dòng stator với cảm ứng từ Lm và kết quả của bộ lọc thông thấp với hằng số thời gian Lr/Rr lúc roto không có tải (tỷ lệ độ tự cảm roto với điện trở roto)

4 Vector dòng được chuyển đổi sang hệ tọa độ (d,q)

5 Trục thực d của vector dòng stator được dùng để điều khiển từ thông roto và Trục ảo q dùng để điểu khiển momen quay Trong khi đó bộ điểu khiển PI (PI controller) được dùng để điều khiển các dòng điện trên,với Bộ điều khiển dòng loại bang-bang cung cấp hiệu năng hoạt động tốt hơn

6 Bộ điều khiển PI (PI controller) cung cấp các thành phần điện áp trong tọa độ (d,q) Một bộ decoupling có thể được thêm vào đầu ra của bộ điều khiển để cải thiện hiệu suất nhằm giảm tình trạng chồng chéo, thay đổi đột ngột tốc độ, dòng và từ thông, Bộ điều khiển PI cần có bộ lọc thông thấp tại đầu vào (input) hoặc đầu ra(Output) để loại bỏ dòng gợn sóng từ việc đóng mở transistor khỏi bị khếch đại quá mức và mất ổn định bộ điều khiển Tuy nhiên, bộ lọc cũng gây hạn chế hiệu suất cho bộ điều khiển

Trang 17

động năng Đóng ngắt ở tần số cao (trên 10 kHz) thường yêu cầu tối thiểu các bộ lọc để tạo ra hiệu suất cao nhất, chẳng hạn cho động cơ servo

7 Các thành phần điện áp được biến đổi từ hệ tọa độ (d,q) sang hệ toạ độ (alpha, beta)

8 Các thành phần điện áp được biến đổi từ hệ tọa độ (được, ) sang hệ toạ độ (a,b,c) hoặc bộ điều chế độ rộng xung (PWM), hoặc cả hai, dùng để tín hiệu tới bộ phận điện nghịch lưu

2.3.2 Lựa chọn bộ điều khiển

Chế độ điều khiển vector vòng kín hay nguyên lý điều khiển vector là một trong những chế độ giúp chúng ta điều khiển động cơ bằng biến tần có sự chính xác cao nhất trong các chế độ điều khiển thông dụng trên biến tần

Chế độ vector vòng kín (close loop vector control) là một dạng điều khiển dựa trên việc xây dựng vector từ trường quay bên trong của motor Việc xác định tốc độ quay của từ trường sẽ dựa vào tốc độ quay thực của rotor bằng cách sử dụng cảm biến tốc độ quay hay còn gọi là encoder Dựa vào thông số tốc độ thực đó mà biến tần sẽ sử dụng một số hàm điều khiển phức tạp liên quan tới tần số, điện áp, tần số sóng mang để điều khiển tốc độ của motor chính xác theo yêu cầu

Để cài đặt được chế độ điều khiển vector vòng kín trong biến tần thì ta cần phải lưu ý như sau:

- Chế độ điều khiển này chỉ có trên một số dòng biến tần nhất định của các hãng biến tần, ví dụ như biến tần Yaskawa có một số dòng có chế độ điều khiển vòng kín như G5, G7, A1000, GA700 Vì vậy mà muốn biến tần hoạt động ở chế độ này thì bạn phải chọn dòng biến tần có hỗ trợ  Vì vậy chúng em lựa chọn biến tần Yaskawa A1000 để điều khiển tốc độ

động cơ

Trang 18

CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TRONG MÔ HÌNH

3.1 Hệ thống lạnh khí nén 3.1.1 Cấu tạo

Hình 2 3 : Cấu tạo

Dàn nóng máy lạnh: Bộ phận này cũng có cấu tạo giống dàn lạnh gồm các ống đồng được uốn thành nhiều lớp đặt trong dàn lá nhôm chúng có nhiệm vụ xả nhiệt ra ngoài môi trường khi môi chất lạnh đã hấp thụ nhiệt tại dàn lạnh và di chuyển đến dàn nóng Dàn nóng là nơi trao đổi nhiệt giữa khi bên ngoài môi trường theo kiểu ống đồng cánh nhôm, dàn nóng có cánh quạt theo kiểu hướng trục.Vì vậy mà khi dàn nóng đước lắp đặt ngoài trời thì cũng không cần phải che đậy lại, dàn nóng này có khả năng chịu đựng được cả nắng mưa Nói vậy thôi chứ khi lắp đặt cũng không nên lắp đặt dàn nóng tiếp xúc trực tiếp của các tia bức xạ mặt trời nó sẽ làm giảm hiệu quả làm việc của dàn nóng

Lốc máy lạnh: Lốc máy lạnh còn được gọi là máy nén máy lạnh, có tác dụng hút chân không ở dàn lạnh, nén gas sang dạng lỏng ở dàn nóng nhằm giúp quá trình xả nhiệt hiệu quả nhất

Trang 19

Quạt dàn lạnh: Bộ phận này tạo ra luồng không khí lưu thông liên tục qua dàn lạnh để việc hấp thụ nhiệt tốt hơn Nếu quạt dàn lạnh chạy yếu hoặc không chạy, máy lạnh sẽ không thể làm mát

Quạt dàn nóng: Quạt dàn nóng thổi không khí xuyên qua dàn nóng, giúp việc xả nhiệt ra môi trường bên ngoài hiệu quả nhất

Van tiết lưu: Đây bộ phận hạ áp gas sau khi gas qua dàn nóng để tản nhiệt Gas đi qua van tiết lưu sẽ được chuyển sang dạng khí với áp suất thấp và nhiệt độ thấp

Ống dẫn gas: Là một bộ phận quan trọng, ống dẫn gas có nhiệm vụ dẫn ga từ dàn lạnh đến dàn nóng Ống dẫn gas thường được làm bằng đồng, chịu được áp suất và nhiệt độ cao, không bị oxi hóa

Bảng điều khiển: Được lắp trên cục lạnh, bảng điều khiển là bộ phận điều hành và kiểm soát toàn bộ hoạt động của điều hòa

Tụ điện: Tụ điện có tác dụng giúp động cơ điện của máy nén khởi động

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Hình 2 4 : Nguyên lý hoạt động

Trang 20

Bước 1: Sau khi qua van tiết lưu, gas (môi chất làm lạnh) sẽ có áp suất thấp, nhiệt độ thấp

Bước 2: Môi chất lạnh đi qua dàn lạnh sẽ hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh Quạt gió trong cục lạnh hút không khí trong phòng, đẩy qua dàn lạnh để làm lạnh rồi đưa trở lại phòng

Bước 3: Môi chất mang nhiệt sẽ được đưa đến máy nén Tại đây, gas sẽ được nén tới áp suất cao hơn

Bước 4: Gas có nhiệt độ cao, áp suất cao được đưa qua dàn nóng để làm mát nhờ quạt và dàn lá nhôm tản nhiệt Khi đi qua dàn nóng, môi chất sẽ có nhiệt độ thấp hơn

Bước 5: Gas tiếp tục được đưa đến van tiết tiết lưu để giảm áp suất, giảm nhiệt và bắt đầu một chu trình mới

3.2 Bộ điều khiển lập trình PLC FX3U-48MT Mitsubishi 3.2.1 Giới thiệu

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các rơle trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic Hiện nay có nhiều hang sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell,…

Trang 21

Hình 3 1 : Bộ điều khiển lập trình PLC FX3U-48MT Mitsubishi

Bộ PLC ra đời nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau: - Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng

- Giá cả cá thể cạnh tranh được

3.2.2 Đặc điểm PLC FX3U Mitsubishi

Đây là một trong những dòng PLC có tính năng mạnh nhất trong dòng FX FX3U được trang bị tất cả các tính năng của dòng FX1N, nhưng tốc độ xử lý được tăng cường, thời gian thi hành các lệnh cơ bản giảm xuống cỡ 0.65us FX3U thích hợp với các bài toán điều khiển với số lượng đầu vào ra trong khoảng 16-384 đầu vào ra, bộ nhớ chương trình 16k bước cùng khe cắm hổ trợ lên đến 64k

Trang 22

Hình 3 2 : Sơ đồ chân PLC FX3U-48MT

PLC FX3U Mitsubishi đã có sự đổi mới trong công nghệ mang đến cho người dùng tính linh hoạt và sự ổn định cao hơn :

Mở rộng Module I/O, Module chức năng gồm analog / nhiệt độ / truyền thông / nối mạng đáp ứng được đa dạng từ các yêu cầu

Số I/O vào ra: 16 / 32 / 48 / 64 / 80 / 128 I/O và khả năng mở rộng lên 256 I/O thông qua module hoặc 384 I/O nếu kết hợp mạng CC-Link

PLC FX3U Series bộ đếm tốc độ cao max 100 Khz với CPU được tích hợp sẵn, 200kHz với Module chức năng

Tốc độ xử lý trên một lệnh đơn logic là 0.065 µs

Bộ nhớ chương trình FX3U Series Mitsubishi bên trong 16K bước, có khe cắm bộ nhớ hổ trợ lên 64K Bộ nhớ thanh ghi, timer, counter đều được mở rộng hơn so với dòng thế hệ trước

Có 3 ngõ ra phát xung độc lập tốc độ cao max 100 Khz Nếu như sử dụng module chức năng thì tốc độ đạt tới 200kHz hoặc 1Mhz, phù hợp dùng cho phát xung điều khiển vị trí

Sử dụng phần mềm lập trình GX Developer

Hổ trợ lệnh truyền thông biến tần,điều khiển 1-8 biến tần (kết nối thông qua RS232)

Tích hợp đồng hồ thời gian thực

Một số ứng dụng PLC FX3U Series trong ngành công nghiệp điện : - Dây chuyền đóng gói

Trang 23

- Hệ thống nâng vận chuyển - Điều khiển bơm

- Điều khiển hệ thống đèn giao thông - Dây chuyền lắp giáp Tivi

- Sản xuất vi mạch

- Dây chuyền may công nghiệp - Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh - Công nghệ sản xuất giấy - Hệ thống báo động

- Công nghệ chế biến thực phẩm - Robot lắp giáp sản phẩm

- Dây chuyền xử lý hoá học

- Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn - Quản lý tự động bãi đậu xe

- Dây chuyền sản xuất xe ôtô - Sản xuất xi măng

- Điều khiển thang máy

FX3U có hai dòng sản phẩm trên được xem là phổ biến nhất trên thị trường hiện nay Với tổng cộng 48 ngõ input output thì dòng sản phẩm FX3U-48MT được xếp vào tầm trung với những ứng dụng vừa và nhỏ

Hầu hết ở các dòng sản phẩm MT sử dụng transistor đều có những đặc điểm giống nhau chỉ có khác là ở tại số lượng ngõ vào và ngõ ra FX3U-48MT có đầy đủ các tính năng của họ FX3U

Các modul hỗ trợ đều được kết nối với FX3U-48MT, bạn có thể mở rộng I/O hoặc thêm các modul analog một cách dễ dàng

Ngoài dòng FX3U-48MT thì các loại PLC FX3U của Mitsubishi còn có các dòng khác như : FX3U-16MT, FX3U-24MT… Tùy thuộc vào mỗi ứng dụng mà bạn có thể chọn một loại cho phù hợp

3.2.3 Đặc tính kỹ thuật

Trang 24

Bảng 3 1 : Đặc tính kỹ thuật của FX3U-48MT

thông: 1 RS232 (cổng truyền thông DB9 tốc độ 38400); 1 RS485 (giao thức truyền thông có thể cài đặt qua thanh ghi D8120)

ngõ vào DC

ngõ ra DC Thao tác sử dụng:

Hình 3 3 : Thao tác sử dụng PLC FX3U-48MT

3.2.4 Cách đấu dây

Đấu dây ngõ vào kiểu SINK:

- Chân SS là chân chung được đấu với nguồn +24 Vdc

- Tại (3) là kiểu đấu thường dùng cho các loại cảm biến ví dụ như cảm biến tiệm cận loại NPN

- Tại (4) là kiểu đấu thường dùng cho các loại nút nhấn, chuyển mạch, công tắc hành trình

Trang 25

Hình 3 4 : Cách đấu dây

3.2.5 Ứng dụng PLC vào mô hình

PLC là thiết bị đầu não nhập xuất dữ liệu và điều khiển toàn bộ mô hình:

- Nhận tín hiệu từ modul analog từ modul FX0N3A sau đó xử lý tín hiệu để phân cấp độ chạy cho biến tần Thông qua cơ sở lý thuyết trên bảng 3.6 biến tần mà ta có các chân ngõ ra từ Y4-Y7

- Điều khiển các đèn cảnh báo để hiển thị được chế độ hoạt động của mô hình thông qua ngõ Y11 và Y12

- Nhận và truy xuất lệnh lên màn hình HMI

3.3 Cổng giao tiếp RS232 3.3.1 Giới thiệu

Các máy tính thường có 1 hoặc 2 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232C được gọi là cổng Com Chúng được dùng ghép nối cho chuột, modem, thiết bị đo lường Trên main máy tính có loại 9 chân hoặc lại 25 chân tùy vào đời máy và main của máy tính Việc thiết kế giao tiếp với cổng RS232 cũng tương đối dễ dàng, đặc biệt khi chọn chế độ hoạt động là không đồng bộ và tốc độ truyền dữ liệu thấp

Ưu điểm của giao diện nối tiếp RS232 :

- Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao

Trang 26

- Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện

- Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp

Hình 3 5 : Cổng giao tiếp RS232

3.3.2 Đặc điểm cần lưu ý trong chuẩn RS232

Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng : 9600, 19200, 28800, 38400 56600, 115200 bps

Cổng RS232 trên PC

Hầu hết các máy tính cá nhân hiện nay đều được trang bị ít nhất là 1 cổng Com hay cổng nối tiếp RS232 Số lượng cổng Com có thể lên tới 4 tùy từng loại main máy tính Khi đó các cổng Com đó được đánh dấu là Com 1, Com 2, Com 3 Trên đó có 2 loại đầu nối được sử dụng cho cổng nối tiếp RS232 loại 9 chân (DB9) hoặc 25 chân (DB25) Tuy hai loại đầu nối này có cùng song song nhưng hai loại đầu nối này được phân biệt bởi cổng đực (DB9) và cổng cái (DB25)

Trang 27

Hình 3 6: Sơ đồ chân RS232

Chức năng của các chân như sau:

- chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu - chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu

- chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu

- chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu

- chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu

- chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu

- chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi,bô truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu

- chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu

- chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết là bộ phận đang nhận tín hiệu rung chuông

Trang 28

Hình 3 7 : Màn hình hiển thi HMI KinSeal

- Tấm cảm ứng: 4-wire Resistive Type Cấu hình:

- Bộ nhớ(MB): 128 MB

Trang 29

- RAM (MB): 32 MB - Cortex A8 CPU 600MHz - USB Host: USB 2.0 x 1 - USB Client: Mico USB - Khe cắm thẻ SD: Không - RTC Built-in

- Model : SUP070SARG2 Truyền thông, in/out:

- Ethernet: YES

- COM1: RS-232, RS-485, RS-422 - COM2: RS-485

- Canbus: Không - Ngõ ra Audio: Không - Ngõ vào Video: Không

- Nguồn: 24 ± 15%VDC, 3.5W Đặc điểm:

- Vỏ: Nhựa

- Kích thước bao ngoài (WxHxD) 200.4 x 146.5 x 34 mm - Kích thước khoét lỗ: 192 x 138 mm

- Nhiệt độ hoạt động: 0° ~ 50°C (32° ~ 122°F) - Khối lượng: 0.52 Kg

Trang 30

Hình 3 8 : Giao diện cài đặt cổng nối tiếp COM1

Như trong Hình 3.9, người dùng đặt tốc độ truyền, bit dữ liệu, tính chẵn lẻ, v.v trên cửa sổ cài đặt kết nối theo các tham số giao tiếp của bảng điều khiển được sử dụng COM1 sẽ bật lên các cài đặt giao thức truyền thông (như trong Hình 3.10)

Hình 3 9 : Giao diện cài đặt tốc độ truyền, bit dữ liệu

Trang 31

Hình 3 10 : Giao diện cài đặt giao thức truyền thông

Bấm đúp vào COM1 Giao thức truyền thông sau đây bật lên cửa sổ cài đặt giao thức giao tiếp (người dùng có thể đặt giao thức liên lạc trên cửa sổ này, đặt các tham số giao tiếp như số trạm và thời gian làm thêm)

Định nghĩa pin nối tiếp kép HMI Kinseal:

- Cổng COM là đầu nối loại DB 9 chân Giao diện này hỗ trợ giao tiếp nối tiếp hai chiều

- COM1 hỗ trợ giao tiếp RS232 / RS485 / RS422 (giao diện truyền thông được xác định như hình bên dưới)

- RS232 tương ứng với các chân 2, 3, 5 - RS485 tương ứng với các chân 8, 9 - RS422 tương ứng với các chân 6, 7, 8, 9

- COM2 chỉ hỗ trợ giao tiếp RS485 (giao diện truyền thông được xác định như hình bên dưới)

- Cổng COM2 RS485 tương ứng với các chân 1, 4

Lưu ý: Mô tả trên có thể áp dụng cho màn hình cảm ứng nối tiếp kép HMI Kinseal 4.3 và 7.0 inch

Trang 32

Hình 3 11 : Sơ đồ chân cổng COM

Trang 33

3.5 Biến tần Yaskawa-A1000 3.5.1 Thông số kỹ thuật

Bảng 3 2 : Thông số kỹ thuật biến tần Yaskawa-A1000

Trang 34

Hình 3 13 : Sơ đồ chân

Trang 35

L-N được đấu vào CB nguồn 1 pha 220V U-V-W đấu vào 3 dây U-V-W của motor

Dựa vào bảng 3.6 và hình 3.14 ta có cách đấu dây:  Y4 nối S4

 Y5 nối S5  Y6 nối S6  Y7 nối S7

3.5.3 Cách điều khiển

Hình 3 14 : Bàn phím điều chỉnh biến tần Yaskawa-A1000

Trang 36

Các thông số kỹ thuật chung

Bảng 3 3 : Các thông số kỹ thuật chung của biến tần Yaskawa-A1000

STT Nhóm Thông số

định 1 A1 A1-01 Mức tuy

cập thông số

0 : chỉ cho phép giám sát 2 2 : cho phép truy suất

A1-02 Chọn chế độ điều khiển

0: chế độ V/f cho động cơ thường

0 2: chế độ vector vòng hở ( OLV)

3: chế độ vector vòng kín ( CLV )

5: chế độ OLV động cơ đồng bộ

7: chế độ CLV động cơ đồng bộ

A1-03 Cài đặt về mặc định

0: không sử dụng 0 2220: cài về chế độ 2 dây

3330: cài về chế độ 3 dây 2 B1 B1-01 Cài đặt

tham chiếu tần số

0: tham chiếu từ Panel 1 1: tham chiếu từ terminal

2: tham chiếu từ mạng truyền thông

3: tham chiếu từ biến trở (option)

4: tham chiếu theo xung ngõ vào

B1-02 Cài đặt lệnh hoạt động

0: tham chiếu từ Panel 1 1: tham chiếu từ terminal

2: tham chiếu từ mạng truyền thông

B1-03 Chọn chế độ dừng

0: dừng theo thời gian cài đặt

0 1: dừng tự do

B1-04 Chế độ chạy ngược

0: cho phép chạy ngược 0 1: không cho phép chạy

ngược B1-14 Đảo pha

đầu ra 0: không đảo pha

0 1: đảo pha đầu ra

3 C1 C1-01 Thời gian

C1-02 Thời gian giảm tốc 1 C1-03 Thời gian

Trang 37

tăng tốc 2 C1-04 Thời gian giảm tốc 2 4 C6 C6-02 Cài đặt tần

số sóng mang

1: 2 Khz 2: 5 Khz 3: 8 Khz 4: 10 Khz 5: 12.5 Khz 6: 15 Khz

7: Swing PWM1 8: Swing PWM2 9: Swing PWM3 5 D1 D1-01 ~

… D1-8

Giá trị 8 cấp tốc độ

0 ~ 400 Hz D1-17 Tần số chạy

jog

6 D2 D2-01 Giới hạn trên của tần số tham chiếu

D2-0 Giới hạn dưới của tần số tham chiếu

7 E1 E1-01 Điện áp đầu vào

220v E1-04 Tần số max

ngõ ra

250Hz E1-05 Điện áp

max động cơ

220v

8 H1 H1-01 ~ … H1-08

Cài đặt chức năng ngõ vào S1 ~ S8

khảo manual 9 H2 H2-01 ~

H2-03

Cài đặt chức năng cho ngõ ra relay (M1-M2, M3-M4, M5- M6)

khảo manual

10 H3 H3-01 Chọn mức tín hiệu ngõ vào analog A1

Trang 38

năng cho ngõ A

khảo H3-05 Chọn mức

tín hiệu ngõ vào analog A3

1: -10V - 10V

H3-06 Chọn chức năng cho ngõ A3

khảo manual H3-09 Chọn mức

tín hiệu ngõ vào analog A2

1: -10V - 10V 2: 4 ~ 20 mA 3: 0 ~ 20 mA 11 L L1-01 Chọn chế

độ bảo vệ quá tải motor

0: không sử dụng 1 1: chế độ tiêu chuẩn

4: chế độ motor đồng bộ 6: chế độ thông thường L1-02 Thời gian

bảo vệ quá tải

L2-01 Chọn họat động sau mất nguồn

0: Không cho phép 0 2: Cho phép hoạt động tiếp khi có nguồn nếu CPU còn hoạt động

báo nhiệt độ

50 ~ 150 0C

L8-05 Bảo vệ mất pha đầu vào

0: Không cho phép 1 1: cho phép

L8-07 Bảo vệ mất pha ngõ ra

L8-09 Bảo vệ chạm đất ngõ ra

L8-12 Cài đặt nhiệt độ môi trường

Trang 39

Bảng 3 4 : Các lỗi cơ bản của biến tần Yaskawa-A1000

1 0C Lỗi quá dòng Tải quá nặng Giảm bớt tải Thời gian tăng, giảm tốc quá

ngắn

Tăng C1-01, C1-02 Cách điện dây quấn motor bị

hỏng

Kiểm tra lại motor Cáp bị ngắn mạch Kiểm tra lại cáp Contactor sau biến tần

on/off

Không On/Off contactor khi biến tần đang Run 2 0H1 Lỗi quá nhiệt Nhiệt độ xung quanh quá

nóng

Kiểm tra chỗ lắp đặt Quạt làm mát không hoạt

động

Kiểm tra lại quạ Tải quá nặng Kiểm tra lại tải 3 0L1 Lỗi quá tải

ngắn

Tăng C1-01, C1-02 4 0L2 Lỗi quá tải

biến tần

Tải quá nặng Giảm bớt tải Công suất biến tần quá nhỏ Thay thế biến tần

lớn hơn Thời gian tăng, giảm tốc quá

ngắn

Tăng C1-01, C1-02

L6-02, L6-03 6 0Pr Lỗi kết nối

vào

Ngõ vào bị mất pha 05=1)

(L8-Kiểm tra áp đầu vào 9 Uv1 Thấp áp Bus

DC

Mất pha đầu vào Kiểm tra dây input

11 EF1 - EF5

Lỗi S1 - S5 Lỗi kết nối bên ngòai tại S1 - S5

Kiểm tra dây tại S1 - S5

Trang 40

Bảng 3 5 : Cài đặt thông số nhanh

STT NHÓM THỐNG SỐ CHỨC NĂNG MÔ TẢ Cài đặt thông số mặc định trên biến tần

A1-03 Cài đặt về mặc định

3330: cài về chế độdây Cài đặt thông số động cơ

1: tham chiếu từ terminal

B1-14 Đảo pha đầu ra 0: không đảo pha

6.5A