Báo cáo giữa kì Điều khiển hệ thống Điện công nghiệp

Mục tiêu của đề tài Tiếp cận với công nghệ điều khiển tự động, hiểu rõ hơn về cơ cấu và hoạt động của thang cuốn và thiết bị ATS.. Phương pháp mô phỏng đã được áp dụng thông qu

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO GIỮA KÌ

ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP

SVTH: Tô Bảo Khang 21142084GVHD: TS Trần Quang Thọ

MỤC LỤC

TRANG Trang tựa

MỤC LỤC i

LIỆT KÊ HÌNH ẢNH iv

LIỆT KÊ BẢNG vi

MỞ ĐẦU vii

CHƯƠNG 1 KHỞI ĐỘNG TUẦN TỰ 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHỞI ĐỘNG 1

1.2 SƠ ĐỒ NỐI DÂY 2

1.2.1 Mạch động lực 2

1.2.2 Mạch điều khiển 2

1.2.3 Mô tả phần tử trong mạch 3

1.3 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 3

1.3.1 Giao diện chính của CX-SUPERVISOR 3

1.3.2 Sơ đồ ladder 4

1.4 KẾT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNG 6

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KHIỂN THANG CUỐN 9

2.1 GIỚI THIỆU 9

2.2 MỤC TIÊU 9

2.3 MÔ TẢ 10

2.3.1 Giao diện chính (home screen) 11

2.3.2 Cảm biến (Sensors) 11

2.3.3 Công tắc (Switches) 11

2.3.4 Timer 11

2.3.5 Đèn báo hiệu 12

2.4 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ 12

2.4.1 Mạch động lực 12

2.4.2 Mạch điều khiển 12

2.4.3 Mạch điện 13

2.5 SƠ ĐỒ NỐI DÂY 14

2.6 NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN 14

2.7 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 17

3.3 CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 22

3.3.1 Thiết kế giao diện CX – Supervisor 22

3.3.2 Thiết kế mạch điều khiển trên CX – Programmer 22

3.4 KẾT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNG 28

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 30

LIỆT KÊ HÌNH ẢNH

TRANG

Hình 1.1 Sơ đồ mạch động lực của mạch tuần tự 2

Hình 1.2 Sơ đồ đi dây của mạch điều khiển 2

Hình 1.3 Giao diện của mạch tuần tự trên phần mềm CX-SUPERVISOR 3

Hình 1.4 Part 0 của mạch tuần tự 4

Hình 1.5 Part 1 của mạch tuần tự 5

Hình 1.6 Part 2 của mạch tuần tự 5

Hình 1.7 Khi chưa khởi động 6

Hình 1.8 Khi đang chạy 7

Hình 1.9 Khi thời gian đặt trước bằng 0 7

Hình 2.1 Mạch động lực 12

Hình 2.2 Bảng điều khiển khi vận hàng hệ thống 12

Hình 2.3 Mạch hoàn chỉnh 13

Hình 2.4 Sơ đồ đi dây cho hệ thống thang cuốn 14

Hình 2.5 Rung 0 của mạch điều khiển thang cuốn 15

Hình 2.6 Rung 1 của mạch điều khiển thang cuốn 15

Hình 3.2 Mô phỏng bảng điều khiển của hệ thống ATS trên CX – Supervisor 22

Hình 3.3 Part 0, Part 1 của hệ thống ATS trên CX – Programmer 22

Hình 3.4 Part 2, Part 3 và Part 4 của hệ thống ATS trên CX – Programmer 23

Hình 3.5 Part 5, Part 6 và Part 7 của hệ thống ATS trên CX – Programmer 24

Hình 3.6 Part 8, Part 9 của hệ thống ATS trên CX – Programmer 25

Hình 3.7 Part 10 của hệ thống ATS trên CX – Programmer 26

Hình 3.8 Mô phỏng ở chế độ bằng tay 28

Hình 3.9 Mô phỏng ở chế độ tự động 28

Hình 3.10 Mô phỏng ở chế độ tự động 29

LIỆT KÊ BẢNG

TRANG

Bảng 1-1 Mô tả chi tiết các phần tử trong mạch 3 Bảng 2-1 Bảng mô tả các biến trong mạch điều khiển 10 Bảng 3-1 Bảng mô tả chi tiết các phần tử trong mạch 20

MỞ ĐẦU Tính cần thiết

Trong những năm gần đây, sự phát triển và tích hợp của thang cuốn và hệ thốngATS (Automatic Transfer Switch) đã trở thành một phần không thể thiếu trong việcquản lý tòa nhà hiện đại Thang cuốn, với tính năng di chuyển thuận tiện và nhanhchóng, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự thuận tiện cho việc đi lại bên trongtòa nhà Trong khi đó, hệ thống ATS đảm bảo rằng nguồn điện được cấp vào các thiết

bị và hệ thống khác trong toà nhà một cách liên tục và ổn định, ngay cả khi có sự cố

xảy ra

Mục tiêu của đề tài

Tiếp cận với công nghệ điều khiển tự động, hiểu rõ hơn về cơ cấu và hoạt động

của thang cuốn và thiết bị ATS

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài này tập trung khám phá sâu hơn vào các khía cạnh kỹ thuật và thiết kế củathang cuốn và hệ thống ATS Nó bao gồm việc nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấutrúc, hệ thống an toàn cũng như các thành phần chính của hai hệ thống này Mục tiêu làtạo ra một hệ thống thang cuốn và ATS mà không chỉ đáp ứng được nhu cầu của đề tàinghiên cứu mà còn đảm bảo tính hiệu quả và an toàn cao nhất có thể Điều này đòi hỏi

sự hiểu biết sâu rộng về cả khía cạnh kỹ thuật lẫn thiết kế, cùng khả năng ứng dụng

linh hoạt để tạo ra giải pháp phù hợp nhất cho mục tiêu nghiên cứu

Cách tiếp cận và phương pháp thực hiện đề tài

Cách tiếp cận

Báo cáo dựa vào môn học điều khiển hệ thống điện công nghiệp đã học trên lớp

và kết hợp với những kiến thức đã tích lũy để hoàn thành đề tài

Lựa chọn phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích được áp dụng thông qua việc đi sâu vào nguyên lý hoạtđộng của thang cuốn và hệ thống ATS, giúp cho đề tài tiếp cận một cách khoa học vàtổng quát Điều này mang lại cái nhìn toàn diện về cách mà hai hệ thống này hoạt

động, từ đó cung cấp các cơ sở vững chắc cho quá trình nghiên cứu

Phương pháp mô phỏng đã được áp dụng thông qua việc thử nghiệm và kiểm tracác hệ thống thang cuốn và ATS trên phần mềm CX Supervisor và CX Programmer.Điều này giúp minh họa một cách trực quan và đáng tin cậy về cách mà các hệ thốngnày hoạt động trong các tình huống và điều kiện khác nhau Việc sử dụng phần mềm

mô phỏng này cũng giúp nâng cao tính chính xác và hiệu suất trong quá trình khảo sát

và thử nghiệm mong muốn

Nội dung của báo cáo

Cấu trúc của đề tài bao gồm 4 chương:

Chương 1: Khởi động tuần tựChương 2: Điều khiển thang cuốnChương 3: Thiết bị chuyển đổi nguồn tự động ATS

mang lại sự thuận tiện và dễ dàng trong việc di chuyển mà còn tạo ra những lợi ích hữu

ích đối với cả môi trường và an toàn

Sử dụng thang cuốn và ATS không chỉ giúp tiết kiệm thời gian cho người sử dụng

mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đối với môi trường Bằng cách tối ưu hóa vậnhành, ta có thể giảm lượng năng lượng tiêu thụ và dư thừa, từ đó giảm thiểu ô nhiễm và

làm giảm bớt áp lực lên tài nguyên tự nhiên

Ngoài ra, tính an toàn được đảm bảo thông qua việc sử dụng các hệ thống điềukhiển và giám sát tiên tiến, giảm thiểu nguy cơ tai nạn và tăng cường sự an toàn chongười sử dụng Tất cả những điều này đều góp phần nâng cao chất lượng quản lý và sử

dụng tòa nhà, tạo ra môi trường sống và làm việc tốt hơn cho mọi người

KHỞI ĐỘNG TUẦN TỰ

1.1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH KHỞI ĐỘNGMạch khởi động tuần tự là một giải pháp điện tử thông minh được áp dụng đểkhởi động các thiết bị điện như động cơ một cách an toàn và hiệu quả Thông qua việccung cấp tín hiệu theo một thứ tự nhất định, mạch này đảm bảo rằng các thiết bị sẽđược kích hoạt một cách tuần tự, tránh tình trạng quá tải hoặc hỏng hóc không mong

muốn

Ứng dụng chủ yếu của mạch khởi động tuần tự thường là trong môi trường côngnghiệp, nơi mà các thiết bị điện có công suất lớn như bơm, máy nén, và máy phát điệnđược sử dụng Quá trình khởi động tuần tự giúp giảm áp lực lên hệ thống điện, tránh

gây ra các vấn đề như giật mạnh và tăng tuổi thọ cho các thiết bị

Mục tiêu của việc thiết kế mạch khởi động tuần tự là đảm bảo an toàn và ổn địnhcho quá trình khởi động Nó cung cấp các chức năng bảo vệ như quá dòng, quá áp, quátải và ngắn mạch để bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng và nguy hiểm Đồng thời, việc tối ưuhóa sử dụng năng lượng cũng được coi là một mục tiêu quan trọng, giúp giảm thiểu

tiêu thụ năng lượng không cần thiết trong quá trình khởi động

1.2 SƠ ĐỒ NỐI DÂY1.2.1 Mạch động lực

Hình 1.1 Sơ đồ mạch động lực của mạch tuần tự

1.2.2 Mạch điều khiển

Hình 1.2 Sơ đồ đi dây của mạch điều khiển1.2.3 Mô tả phần tử trong mạch

# Symbol Description Address Value Notes

protection

Hình 1.3 Giao diện của mạch tuần tự trên phần mềm CX-SUPERVISOR

Trên trang điều khiển tuần tự, chúng ta có các nút bấm OFF để dừng hệ thống vànút bấm ON để khởi động hệ thống Hai vòng đèn tròn đại diện cho hai động cơ trongthực tế Khi đèn sáng, điều này ngụ ý rằng động cơ đã bắt đầu hoạt động

Chúng ta cũng có một ô để thiết lập thời gian cho bộ đếm ngược TIMER(S) saumột khoảng thời gian mà chúng ta đã đặt Sau khi động cơ thứ nhất bắt đầu hoạt động,bộ đếm ngược sẽ bắt đầu đếm ngược từ thời gian được thiết lập Khi thời gian đếmngược kết thúc, động cơ thứ hai sẽ bắt đầu hoạt động Điều này cho phép hoạt động

liên tục và tuần tự của hai động cơ theo thứ tự cần thiết

1.3.2 Sơ đồ ladderThiết kế từng phần của chương trình điều khiển trên phần mềm CX-

PROGRAMER như sau:

Hình 1.4 Part 0 của mạch tuần tự

Part 0, có 2 nút nhấn:

- Nút Start (thường hở) cho mạch hoạt động

- Nút nhấn Stop (thường đóng) có thể dừng mạch bất cứ lúc nàoCác nút nhấn sẽ được nối đến hai động cơ tại vị trí đã được mô tả

Tại nhánh thứ nhất, chúng ta sẽ kết nối đến một bộ cài đặt thời gian được lưu trữ

trong ô nhớ D2

Ở nhánh thứ hai, chúng ta sẽ sử dụng một bộ đếm thời gian T2 để bắt đầu đếm, vàsau khi đã thiết lập một khoảng thời gian ở nhánh 1, một khóa sẽ được kích hoạt vàđóng lại Khi đếm ngược của bộ đếm thời gian T2 kết thúc, động cơ thứ hai sẽ được

kích hoạt và bắt đầu hoạt động

Hình 1.5 Part 1 của mạch tuần tựỞ part 2,ta sẽ dùng MOV(021) để copy giá trị(#10) vào ô nhớ D0

Hình 1.6 Part 2 của mạch tuần tựChúng ta sẽ tạo một điểm luôn luôn được kích hoạt (ON) và sử dụng lệnh nhânBCD để nhân giá trị của ô nhớ D0 với 10, sau đó gán kết quả vào ô nhớ D2 Đồng thời,chúng ta cũng sử dụng lệnh chia BCD để lấy giá trị của timer2 (T2) chia cho 10, sau đó

gán kết quả vào ô nhớ D4 để hiển thị

1.4 KẾT QUẢ CHẠY MÔ PHỎNGDựa vào lý thuyết và mô hình mô phỏng, tiến hành chạy mô phỏng để xem kết

quả như sau:

Hình 1.7 Khi chưa khởi độngMàn hình hiểu thị giá trị đặt trước do người dùng đặt (set_timer) là 50 giây Nhấn

Start để bắt đầu chạy

Hình 1.8 Khi đang chạyĐèn Motor 1 tướng ứng với động cơ 1 đanng hoạt động Trong khi đó timer sẽbắt đầu đếm ngược thời gian mà chúng ta set Sau khi hết thời gian:

Hình 1.9 Khi thời gian đặt trước bằng 0

Đèn Motor 1 và Motor 2 đều sáng tức là hai động cơ sẽ hoạt động sau mộtkhoảng thời gian đặt trước ban đầu Nếu nhấn Stop động cơ sẽ dừng bất kỳ lúc nào.

ĐIỀU KHIỂN THANG CUỐN

2.1 GIỚI THIỆUTrước sự phát triển của đất nước ở thời kì công nghệ số 4.0 Khi mà nhiều côngtrình mọc lên trên khắp cả nước Việc đi bộ lên những tầng cao trong tòa nhà, trungtâm thương mại có nhiều tầng Điều đó sẽ mất thời gian và công sức Vì thế thang cuốn

ra đời - một phương tiện di chuyển hiện đại và tiện lợi giúp con người di chuyển dễ

dàng giữa các tầng nhà cao mà không tốn nhiều sức lực

Để nâng cao chất lượng, hiệu quả hoạt động điều khiển thang cuốn Bài báo cáonày sẽ tập trung vào việc thiết kế và điều khiển hệ thống thang cuốn bằng phần mềm

CX-supervisor

2.2 MỤC TIÊU

Tự động hóa các hoạt động: có thể tự động hóa các hoạt động như khởi động,dừng, điều chỉnh tốc độ, giám sát lỗi, của thang cuốn Việc tự động hóa này giúpgiảm bớt gánh nặng cho người vận hành và nâng cao hiệu quả hoạt động của thang

cuốn

Quản lý tập trung: cho phép quản lý tập trung nhiều thang cuốn từ một vị trí duynhất Điều này giúp người quản lý dễ dàng theo dõi tình trạng hoạt động của thang

cuốn và đưa ra các quyết định điều chỉnh phù hợp

Bài báo cáo “Điều khiển hệ thống thang cuốn” giúp cho sinh viên có những kiếnthức chuyên sâu về thang cuốn, hiểu được nguyên lý hoạt động và thực hiện mô phỏng

hệ thống thang cuốn

2.3 MÔ TẢ

# Symbol Description Address Value Notes

MODE

Bảng 2-2 Bảng mô tả các biến trong mạch điều khiển

Mô tả các biến trong mạch điều khiển:

 MAN_AU: là một công tắc chuyển đổi 2 chế dộ tự động (AU) và bằng tay(MAN) ON_OFF: khởi động và dừng thang cuốn ở chế độ bằng tay

 ESCA: đèn báo khi thang cuốn chạy

 SET_OFFDELAY: sau một khoảng thời gian đặt trước khi thang máy ko có

 CURRENTTIME: hiển thị thời gian hiện tại.

 SENSOR_STATUS: đèn báo trạng thái của cảm biến

2.3.1 Giao diện chính (home screen)

Là bộ não của hệ thống điều khiển thang cuốn

Có nhiệm vụ xử lý các tín hiệu từ các cảm biến, công tắc và các bộ phận khác của

thang cuốn

Dựa trên các tín hiệu này, bộ điều khiển chính sẽ đưa ra các lệnh điều khiển đểđiều chỉnh tốc độ, hướng di chuyển, phanh, của thang cuốn

2.3.2 Cảm biến (Sensors)Cảm biến vị trí: Dùng để xác định vị trí của người khi di chuyển lại gần hoặc ra

xa thang cuốn2.3.3 Công tắc (Switches)Được sử dụng để điều khiển hoạt động của thang cuốn theo cách thủ công và tự

động

Công tắc on/off : Dùng để khởi động hoặc dừng thang cuốn ở chế độ manual

Công tắc auto/manual: Dùng để thay đổi luân phiên hai chế độ

2.3.4 Timer

Sự kết hợp của cảm biến và timer cho phép thang máy hoạt động khi có người lại

gần hoặc dừng khi không có người lại gần hay ra xa

2.3.5 Đèn báo hiệuĐèn báo trạng thái hoạt động thang cuốn.Đèn bào trạng thái của sensor.

2.4 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ2.4.1 Mạch động lực

Hình 2.10 Mạch động lực2.4.2 Mạch điều khiển

Hình 2.12 Mạch hoàn chỉnh

2.5 SƠ ĐỒ NỐI DÂY

Hình 2.13 Sơ đồ đi dây cho hệ thống thang cuốn2.6 NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN

Giải thích hoạt động điều khiển

Thang cuốn hoạt động ở hai chế độ Auto/Manual dùng switch để chuyển chế độ.Khi hoạt động ở chế độ Auto Thang cuốn sẽ chạy liên tục trong giờ cao điểm tứckhoảng thời gian được đặt trước từ Start time đến End time, Nếu trong khoảng thời

Giải thích mạch điện

Hình 2.14 Rung 0 của mạch điều khiển thang cuốnKhi có tác động ON thì 2 bit ở địa chỉ ở A352 sẽ nhân 10 và được lệnh MOV đưa

vào D12 để hiện thi thời gian thực tế

Hình 2.15 Rung 1 của mạch điều khiển thang cuốnỞ chế độ Auto, automode W100.00 luôn cho tín hiệu đi qua đến Q: 100.01 tức là

thang cuốn luôn hoạt động

Ở chế độ Mau, ON_OFF sẽ nhận lệnh cho phép hay không cho phép tín hiệu đi

qua

Hình 2.16 Rung 2 của mạch điều khiển thang cuốnKhi có tín hiệu từ cảm biến đèn báo hiệu sẽ chớp tắt 1s.

Hình 2.17 Rung 3 của mạch điều khiển thang cuốnỞ chế độ Auto, so sánh word D12 thời gian hiện tại (Currenttime)) với H0, H1nếu thời gian hiện tại ở trong khoảng H0 (Starttime) và H1 (Endtime) thì thang cuốn sẽ

hoạt động liên tục và gửi tín hiệu về đèn báo

Hình 2.19 Rung 5 của mạch điều khiển thang cuốn

 Switch auto/manual điều chỉnh chế độ chạy

 Nút run/stop điều khiển thang cuốn ở chế độ manual

 Set offdelay cài đặt khoảng thời gian của cảm biến khi không có người

 Escal run đèn báo hiệu thang máy hoạt động( xanh: chạy, trắng: tắt)

 Nút nhấn sensor giả lập như có người di chuyển gần

 Start time thời gian bắt đầu

 End time thời gian kết thúc

 Current time thời gian thực tế

THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS

3.1 GIỚI THIỆUThiết bị chuyển đổi nguồn tự động (ATS - Automatic Transfer Switch) đóng vaitrò quan trọng trong việc đảm bảo nguồn cung cấp điện liên tục và ổn định cho các khuvực như tòa nhà, cơ sở y tế, trung tâm dữ liệu và nhiều hạ tầng quan trọng khác ATShoạt động như một bước trung gian tự động, chuyển đổi giữa nguồn điện chính vànguồn dự phòng như máy phát điện khi có sự cố hoặc mất điện, giúp giảm thiểu sự

gián đoạn và hậu quả có thể phát sinh do mất nguồn đột ngột

ATS không chỉ là một thiết bị đơn giản, mà còn liên quan mật thiết đến an toàn,

ổn định và khả năng phục hồi của các hệ thống điện Thiết bị này đảm bảo rằng cácdịch vụ và hoạt động không bị gián đoạn, từ đó duy trì sự tin cậy và hiệu suất làm việccao Đối với các tổ chức đòi hỏi nguồn điện không bị gián đoạn, ATS không chỉ là một

lựa chọn - nó là một yêu cầu cần thiết

Hiện nay, ATS được thiết kế với nhiều tính năng thông minh và có thể tích hợpvào các hệ thống quản lý tòa nhà hiện đại và hệ thống giám sát trung tâm, từ đó nâng

cao khả năng quản lý và điều khiển tự động

3.2 SƠ ĐỒ THIẾT KẾ3.2.1 Sơ đồ đi dây

Hình 3.20 Sơ đồ nối dây của mạch ATSTrong trường hợp đường dây chính bị lỗi, mạch sẽ tự động khởi động kích hoạtđường dây dự phòng và ngay khi có nguồn điện từ phía nguồn dự phòng thì sẽ bắt đầu

quy trình chuyển mạch tự động