Đồ án tốt nghiệp điện công nghiệp nghiên cứu ứng dụng hệ biến tần – PLC để giám sát điều khiển tối ưu, tiết kiệm năng lượng cho hệ thống bơm nhà máy nước vạn niên – TP huế

Đồ án tốt nghiệp Chương CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 1.1 Thực trạng khai thác tài nguyên thiên nhiên Thế giới Việt Nam: 1.1.1 Thực trạng khai thác tài nguyên thiên nhiên Thế giới: Con người sử dụng nguồn lực thiên nhiên với tốc độ nhanh tốc độ tái tạo cung cấp Trái đất đến 20% Trong vòng 40 năm, từ năm 1961 đến 2001, mức tiêu thụ nguồn nhiên liệu khai thác từ lòng đất, than, khí đốt dầu hỏa, tăng với tỉ lệ kinh khủng 700% Trong đó, Trái đất khơng có đủ thời gian để hấp thụ hết lượng khí CO2 khổng lồ thải từ hoạt động sản xuất khai thác người Hậu lượng khí thải khơng hấp thụ hủy hoại tầng ô-zôn bảo vệ Trái đất Từ năm 1970 đến năm 2000, số lượng sinh vật sống cạn biển giảm 30%, chủng loài động vật nước bị thu hẹp “dân số” đến 50% Sự suy thoái hậu nạn phá hủy môi trường sống, tình trạng nhiễm ngày tăng khai thác, sử dụng tài nguyên mức Thực trạng tài nguyên đất giới đáng lo ngại Tổng diện tích đất tự nhiên 17.077 triệu ha; diện tích đất tiềm 3,2 tỷ ha; diện tích đất canh tác 1,5 tỷ ha; diện tích đất khai hoang 1,7 tỷ ha; đất tốt đất xấu nhiều, tỷ lệ đất có suất cao đạt 14%, suất trung bình đạt 28%, suất thấp đạt 58% Đất giới suy giảm liên tục số lượng chất lượng, 14 - 15 triệu ha/năm đất nơng nghiệp sử dụng khơng mục đích Ngồi ra, phát triển nhanh ngành công nghiệp gỗ, giấy chuyển đổi mục đích sử dụng đất để phát triển đồn điền cao su, cà phê, cọ dầu…đã làm cho diện tích rừng bị thu hẹp nhanh chóng rừng nhiệt đới Đến nay, giới 1/3 diện tích rừng có, rừng cịn lại khơng đủ để che phủ 1/3 lục địa hành tinh Hơn 40% diện tích rừng nguyên sinh nhiệt đới bị hủy diệt… hậu lên môi trường ngày nặng nề SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp 1.1.2 Thực trạng khai thác tài nguyên thiên nhiên Việt Nam: Tổn thất khai thác dầu khí Việt Nam 50 - 60%, than hầm lò 40 60% chế biến vàng 60 - 70% (tính đến năm 2004) Đây ba số đáng báo động tình trạng lãng phí sử dụng tài ngun nhiên liệu nước ta Việt Nam có 5.000 mỏ, với khoảng 60 loại khoáng sản, phần lớn lại loại mỏ vừa nhỏ, hầu hết không đủ khai thác với quy mô công nghiệp Thêm vào đó, nguồn tài ngun khơng tái tạo đứng trước nguy cạn kiệt khai thác sử dụng lãng phí Đối với mỏ vừa nhỏ (chiếm đa số), thất khơng dừng lại vài chục phần trăm mà nguy mỏ nghiêm trọng Do lực có hạn, khai thác phần lớn thủ công, nên đa số mỏ nhỏ lấy phần giàu nhất, bỏ toàn quặng nghèo khống sản cùng, dẫn đến khơng thể tận thu Bên cạnh đó, tổn thất chế biến khoáng sản cao Khai thác vàng ví dụ, độ thu hồi quặng vàng chế biến (tổng thu hồi) đạt khoảng 30% - 40%, nghĩa nửa thải bãi thải, khơng mát mà cịn gây nhiễm môi trường nghiêm trọng Nếu so với tiêu số nước, thu hồi vàng quặng thường chiếm 92% - 97%, rõ ràng tổn thất lớn Đối với mỏ vừa nhỏ, chủ yếu dân tự khai thác với công nghệ thô sơ, khơng thể đánh giá hết tổn thất Hình 1.1: Khai thác than Quảng Ninh Với tài nguyên nước, mức sử dụng nước nhiều ngành cơng nghiệp cao lãng phí, đặc biệt khu vực tư nhân, doanh nghiệp vừa nhỏ để thất thoát nước dùng sản xuất phần lớn khơng thể kiểm sốt Rõ rệt ngành bia, giới để sản xuất lít bia trung bình sử dụng khoảng lít nước, song Việt Nam SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp cao gấp ba lần (khoảng 13 lít nước) Các ngành dệt ngành giấy tình trạng tương tự Về tiêu hao lượng, với ngành thép, công nghệ sử dụng Việt Nam có thời gian nấu cao 360% so với giới, tiêu tiêu hao thép phế, điện điện cực cao, đặc biệt tiêu hao điện 257% so với nước, song cơng đoạn cán có tốc độ 12,7% so với nhà máy giới Về tài nguyên rừng, tại, rừng tự nhiên có khả khai thác gỗ khơng cịn (ước tính khoảng 0,5 triệu ha) Diện tích rừng sản xuất chiếm 50% tổng diện tích rừng có phần lớn rừng nghèo trung bình Hình 1.2: Khai thác thủy điện Như vậy, với tốc độ khai thác tài nguyên nay, môi trường ngày bị suy thoái nghiêm trọng, gây tổn thương cho người sống hệ tương lai - buộc phải xem xét đến thước đo phát triển - phát triển bền vững có phương sách chiến lược để đảm bảo thực phát triển bền vững cách có hiệu Tiết kiệm lượng, vấn đề vô cấp bách Bước vào thập kỷ thứ hai kỷ 21, việc sử dụng lượng giới, Việt Nam, phải đối mặt với hai vấn đề nan giải có khả làm sụp đổ công phát triển kinh tế đe dọa phồn vinh quốc gia Đó nguy thiếu hụt lượng, nguy biến đổi khí hậu gây việc sử dụng nhiên liệu hố thạch Để góp phần giải đồng thời hai vấn đề này, cần có giải pháp để tiết kiệm lượng SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp Tiết kiệm lượng khơng có nghĩa phải hy sinh dịch vụ lượng cung cấp hay hạ thấp chất lượng đời sống phải cắt giảm lượng mà đơn giản làm tăng hiệu suất sử dụng lượng hay giảm cường độ lượng nghĩa tìm cách cung cấp dịch vụ lượng tương đương với mức tiêu hao lượng thấp 1.2 Các giải pháp tiết kiệm lượng: 1.2.1 Tiết kiệm lượng sinh hoạt: Trong giải pháp để ứng phó với tình trạng cạn kiệt lượng, người ta thường nhắc đến giải pháp cắt giảm tiết kiệm tiêu thụ lượng Mục tiêu nhằm sử dụng lượng có mức tối thiểu, đồng thời mang lại hiệu nhất, trước nghĩ đến nguồn lượng thay khác Cho đến nay, phát triển kinh tế cộng với đà gia tăng dân số tỷ lệ thuận với việc tiêu thụ lượng, buộc tất nước, với Việt Nam điều kiện thiếu điện nay, phải nghĩ đến sử dụng hiệu nguồn lượng Việc tiết kiệm lượng thực tất lĩnh vực hoạt động phát triển, từ quy mô công nghiệp đến gia đình Sử dụng tiết kiệm sử dụng lúc, chỗ; khơng dùng tắt Ví dụ: bật đèn vị trí sinh hoạt, cần chiếu sáng bật vừa đủ, dùng xong tắt ngay; hay với máy điều hịa khơng khí, nên cài nhiệt độ từ 24 0C đến 260C sử dụng Sử dụng hiệu sử dụng lượng lượng mà thỏa mãn nhu cầu sử dụng Ví dụ: sử dụng loại đèn tiết kiệm đèn huỳnh quang, đèn compact có điện tiêu thụ thấp loại đèn dây tóc mặc độ sáng Để tiết kiệm điện sử dụng gia đình, nên làm theo cách sau: a Lựa chọn thiết bị tiết kiệm điện: Các thiết bị điện, hệ khả tiết kiệm điện cao Khi chọn lựa thiết bị điện quay (bơm nước, quạt điện, máy giặt ), bạn nên chọn động có nhiều nấc tốc độ có biến tần kèm để tiết kiệm điện Với bóng đèn, bạn nên sử dụng đèn tuýp gầy compact thay cho bóng đèn trịn bóng đèn trịn tiêu thụ điện gấp 3-4 lần SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp b Lắp đặt thiết bị hợp lý, khoa học: Biện pháp góp phần tiết kiệm điện lớn Ví dụ: Máy bơm đặt vị trí thích hợp giúp bể nước nhanh đầy Trong nhà nên quét vôi lăn tường màu sáng, tận dụng ánh sáng tự nhiên để tiết kiệm phần ánh sáng điện c Điều thói quen sử dụng đờ điện gia đình: Tủ lạnh: Hạn chế mở tủ để đỡ tốn điện Nhiệt độ bên tủ lạnh nên để chế độ từ - 60C Với chế độ đơng lạnh để - 15 0C đến -180C Cứ lạnh 100C tốn thêm 25% điện Bạn nên thường xuyên kiểm tra gioăng cao su, bị hở phận nén khí tủ lạnh phải làm việc nhiều nên tốn điện Máy điều hoà nhiệt độ: Hãy để nhiệt độ mức 200C Cứ cao 100C bạn tiết kiệm 10% điện Nếu bạn thường xuyên lau chùi phận lọc tiết kiệm từ - 7% điện Nếu đặt máy xa tường bạn tiết kiệm 20 - 25% điện Nên tắt máy điều hòa bạn vắng nhà trở lên Quạt: Nên cho quạt chạy tốc độ thích hợp để tiết kiệm điện quạt chạy nhanh tốn điện Nhớ rút phích cắm điều khiển từ xa quạt sau lần sử dụng Máy tính: Màn hình máy tính có độ sáng cao, màu đậm tốn điện Nên tắt máy tính bạn khơng có ý định dùng vòng 15 phút Hãy chọn chế độ tiết kiệm điện máy tính (Screen Save) để vừa bảo vệ máy, vừa giảm khoảng 55% lượng điện tiêu thụ thời gian tạm dừng sử dụng máy (down-time) Bàn là: Khơng dùng bàn phịng có bật máy điều hồ nhiệt độ quần áo ướt Lau bề mặt kim loại bàn giúp bàn hoạt động có hiệu Sau tắt điện, bạn cịn quần áo nhiệt bàn giảm chậm Máy giặt: Chỉ dùng máy giặt có đủ lượng quần áo để giặt dùng chế độ giặt nước nóng thật cần thiết Lị vi sóng: Khơng bật lị vi sóng phịng có điều hồ nhiệt độ, khơng đặt gần đồ điện khác để khỏi ảnh hưởng đến chức hoạt động đồ điện Ti vi: Không nên để hình chế độ sáng để đỡ tốn điện Không nên tắt ti vi điều khiển từ xa mà nên tắt cách ấn nút máy Không xem ti vi SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp nối với đầu video Nên chọn kích cỡ ti vi phù hợp với diện tích nhà bạn ti vi to tốn điện 1.2.2 Tiết kiệm lượng sản xuất: a Sử dụng biến tần - giải pháp tiết kiệm điện sản xuất: Hệ thống truyền động điện cho máy công tác dây chuyền sản xuất phục vụ sản xuất công nghiệp sử dụng phổ biến động điện xoay chiều ba pha khơng đồng loại roto lồng sóc hay cịn gọi động cảm ứng Động khơng đồng nói chung có nhiều ưu việt sử dụng để điều khiển đơn giản ( khởi động trực tiếp khởi động tam giác ) hệ tồn số nhược điểm như: - Dòng điện khởi động lớn, gấp - lần dòng điện định mức động cơ, đặc biệt máy ln có tải thường trực máy bơm nước, quạt ly tâm, máy nén khí, băng tải, máy nghiền, động hút thổi gió ảnh hưởng xấu tới máy khác vận hành đồng thời giảm tuổi thọ động điện - Tốc độ vòng quay động điện cảm ứng điều khiển theo cấp (hữu cấp); thông thường động thay đổi dãy tốc độ đồng như: 3.000 - 1.500vg/ph; 1.500 - 1.000vg/ph; cơng nghệ sản xuất u cầu hệ thống truyền động cần điều khiển tốc độ liên tục (vô cấp) theo mômen phụ tải thay đổi hệ truyền động điện khơng có khả đáp ứng Ở xí nghiệp, nhà máy nhà máy điện có thiết bị hút thổi gió, khói, nước có sử dụng động ba pha xoay chiều làm động sơ cấp Tại xí nghiệp khác, thường thiết bị làm mát (điều hoà trung tâm ), máy bơm nước Trong trình sản xuất, lưu lượng thiết bị cần thay đổi để phù hợp với nhu cầu cụ thể sản xuất xí nghiệp, nhà máy Với động sơ cấp động xoay chiều ba pha, việc điều chỉnh lưu lượng thiết bị khó khăn ta biết, lưu lượng môi chất thông qua thiết bị phụ thuộc vào tốc độ quay động sơ cấp Với cấu tạo động xoay chiều ba pha truyền thống tốc độ quay động coi không đổi với hệ thống lưới điện xoay chiều có tần số công nghiệp f = 50Hz thông qua quan hệ f=p.n/60 - p số đơi cực động cơ, n tốc độ quay Với quan hệ này, tốc độ quay động phụ thuộc vào tần số lưới điện Vì để thực thay đổi lưu lượng, điều tốt thay đổi tốc độ động sơ cấp, có nghĩa cần thay đổi tần số lưới SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp điện Thêm nữa, ta biết, hệ truyền động loại bơm quạt, mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay trục theo hàm bình phương Lưu lượng hệ tỉ lệ thuận với tốc độ quay: Q ≈ n Do việc điều chỉnh tần số lưới điện điều được, nên xí nghiệp, nhà máy thường để điều chỉnh lưu lượng, người ta thường sử dụng biện pháp điều chỉnh chắn đầu vào, đầu làm đường quay trở lại Thí dụ nhà máy nhiệt điện, quạt hút khói, thổi gió, đầu đầu vào quạt, thường có chắn động, gồm cánh hình cánh quạt, có trục quay theo bán kính Có động nhỏ điều khiển độ quay chắn này, để tạo khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu cầu cho gió, khói lọt qua Việc điều chỉnh lưu lượng khói gió kiểu đối phó có đem lại hiệu điều chỉnh lưu lượng khói gió khơng kinh tế động làm việc gần không thay đổi, lượng điện tiêu thụ không giảm Hiển nhiên phương pháp đây, lượng tiêu thụ toàn hệ thống lớn nhiều so với lượng yêu cầu lưu lượng yêu cầu giảm so với thiết kế Mặc dù giảm lưu lượng ra, lượng tiêu thụ giảm tổn hao thiết bị khống chế chắn lớn Các phương pháp điều chỉnh chắn khác cho thấy tổn hao chắn khác nhiều Ngoài ra, với việc sử dụng chắn, lượng tổn hao gây lãng phí lớn mà thân cịn gây tác hại không nhỏ cho hệ thống Các chắn bị mòn nhanh Các chi tiết khí hệ thống bị chịu áp lực nhiều cần thiết, chóng mỏi mau hỏng Như vậy, lại thêm chi phí cho bảo trì hệ thống.Việc làm tổn hao chắn gợi tiềm tiết kiệm lớn Như biết trên, lưu lượng thiết bị phụ thuộc vào tốc độ động sơ cấp, mà tốc độ lại phụ thuộc vào tần số nguồn điện Vì với động sơ cấp có, việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thực thay đổi tần số nguồn điện Giải pháp cho vấn đề sử dụng biến tần để thay cho van Việc điều chỉnh đầu (ví dụ lưu lượng) bơm/quạt thực đầu vào nguồn sinh lưu lượng, thơng qua điều chỉnh tốc độ SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp động truyền động bơm/quạt Khi dùng van (hoặc để van sẵn có mở tối đa) đương nhiên khơng cịn tổn thất van Động khơng phải sinh công suất trục lớn nhu cầu thực để thắng sức cản van Ứng dụng biến tần cho hệ thống bơm Đối với trạm bơm cấp cung cấp nước cho nhà máy xử lý giải pháp thiết kế biến tần cho trạm bơm phụ thuộc vào chế độ làm việc máy bơm trạm số lượng máy bơm có trạm bơm, điều kiện làm việc mạng lưới cấp nước Trên giới Việt Nam nhu cầu tiêu thụ lượng tăng dần có nhiều cảnh báo tiết kiệm lượng Các ngành cơng nghiệp nói chung ngành cấp nước ngày sử dụng cơng nghệ truyền động khơng thích hợp, điều khiển thụ động không linh hoạt Điều kiểm chứng với nhà máy nước hoạt động điều kiện làm việc khác xa so với thiết kế Chúng ta biết yếu tố cấu thành giá nước chi phí điện bơm nước chiếm tỷ lệ lớn khoảng 30 – 35%.Trước có tồn quan điểm cho việc đầu tư vào tiết kiệm lượng công việc tốn không mang lại hiệu thiết thực Với cơng nghệ biến tần tính toán việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm lượng cho trạm bơm cấp có thời gian hồn vốn đầu tư ngắn làm giảm chi phí cho cơng tác quản lý vận hành thiết bị Máy bơm quạt gió ứng dụng thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ tiết kiệm lượng Vì phạm vi đồ án tốt nghiệp em đề cập đến việc sử dụng thiết bị biến tần điều khiển tốc độ tiết kiệm lượng cho máy bơm nước Hình 1.3: Sơ đồ lắp đặt biến tần điều khiển bơm SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp Ngồi khâu q trình sản xuất nước sạch, việc vận hành bơm nước thô trạm bơm cấp cơng đoạn thực gián đoạn Vì nhà máy phải chủ động hạn chế vận hành trạm bơm vào cao điểm thay vào có kế hoạch bù lại vào thấp điểm b Giảm mức tiêu thụ công suất phản kháng các động không đồng bộ: Các động khơng đồng xí nghiệp sản xuất tiêu thụ lượng đáng kể công suất phản kháng Lượng công suất phản kháng mà động tiêu thụ phụ thuộc hệ số mang tải, biểu thị bởi: Q = Qo (1-k2mt)+Qdm k2mt Trong đó: Qo công suất phản kháng lúc động làm việc không tải Qđm công suất phản kháng lúc động làm việc với tải định mức kmt hệ số mang tải thiết bị điện Thông thường thành phần công suất phản kháng không tải chiếm tới (60÷70)% tổng cơng suất phản kháng mà thiết bị tiêu thụ Như thấy hệ số mang tải có giá trị nhỏ lượng tiêu thụ cơng suất phản kháng tăng Việc truyền tải lượng công suất phản kháng qua mạng điện, gây tổn thất lớn, tỷ lệ với bình phương trị số chúng Ngồi việc truyền tải cơng suất phản kháng làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng điện áp Từ phân tích thấy áp dụng số giải pháp để giảm công suất phản kháng hộ tiêu thụ sau: - Hạn chế thời gian làm việc không tải động Đối với nhiều hộ tiêu thụ, thời gian làm việc khơng tải động chiếm đến 50÷65% tồn thời gian làm việc Nếu thời gian khơng tải lớn, tốt cắt động khỏi lưới thời gian đó, mức tiêu thụ điện tác dụng phản kháng giảm xuống đáng kể Tuy nhiên cần phải tính tốn kinh tế - kỹ thuật dựa theo đồ thị công suất tác dụng phản kháng tiêu thụ động Để giảm thời gian làm việc không tải thiết bị địi hỏi phải có dây chuyền công nghệ hợp lý - Giảm điện áp đặt vào cuộn dây động non tải Khi khả thay động khơng đồng non tải, dùng biện pháp giảm điện áp đặt cực động Việc giảm điện áp cực động không đồng xuống trị số nhỏ cho phép U dẫn đến giảm tiêu thụ cơng suất phản kháng (do giảm dịng từ hố) Khi tổn thất cơng suất tác dụng giảm SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang - Đồ án tốt nghiệp xuống, kết làm tăng hiệu suất động Trong thực tế người ta thường dùng biện pháp đổi nối cuộn dây stator phân đoạn cuộn dây stator c Thay các động làm việc non tải các động công suất bé hơn: Các động làm việc đầy tải có hiệu suất cao, hiệu suất giảm hệ số mang tải giảm Trong thực tế, phụ thuộc vào q trình cơng nghệ, nhiều động làm việc với hệ số mang tải thay đổi đơi có giá trị thấp Nếu non tải, công suất phản kháng mà động tiêu thụ tăng thêm lượng tỷ lệ với bình phương hệ số mang tải động SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 10 - Đồ án tốt nghiệp Chương THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG BƠM NHÀ MÁY NƯỚC VẠN NIÊN – TP HUẾ 4.1 Xây dựng hệ thống mạng Biến Tần – PLC: 4.1.1 Đặt vấn đề: Để điều khiển biến tần thông qua PLC người ta thường dùng cách sau: Dùng đầu vào/ra số PLC, thực chức đơn giản dừng, khởi động, đảo chiều việc thay đổi thời gian khởi động họăc dừng, đặt lại tốc độ thực chế độ Để thay đổi giá trị setpoint điều khiển phản hồi, biến tần đầu vào analog đầu analog Ngồi cịn phải dùng đầu vào/ra số để điều khiển biến tần Điều khiển biến tần qua mạng Profibus, loại MM3, MM4 Siemens có sẵn giao diện Profibus RS458 Port Đối với biến tần khơng hỗ trợ mạng Profibus dùng thêm module giao tiếp với chuẩn truyền thông khác Profibus, Devicenet Nhưng ứng dụng nhỏ việc thiết kế mạng Profibus đưa giá thành lên cao, khơng kinh tế Dùng Port PLC để kết nối tới Port biến tần, PLC khiển tối đa mạng gồm 31 biến tần Mạng gọi mạng USS Dạng kết nối điểm - điểm Ta điều khiển tồn chức biến tần thông qua mạng này, ngồi cịn cịn giám sát dịng điện, điện áp, tốc độ, hướng quay dựa vào vùng nhớ mà PLC dành riêng cho biến tần Chi phí cho mạng thấp tối ưu cho ứng dụng nhỏ vừa 4.1.2 Ðiều kiện sử dụng giao thức USS: Thư viện lệnh STEP - Micro/Win cung cấp 14 chương trình con, thủ tục ngắt tập lệnh (gồm lệnh) hỗ trợ cho giao thức USS + Giao thức USS sử dụng Cổng (Port 0) cho truyền thông USS Sử dụng lệnh USS_INIT để lựa chọn Port cho USS PPI Sau lựa chọn Port cho truyền thông với chuẩn USS, không sử dụng Port cho mục đích khác Ðể phát triển chương trình ứng dụng sử dụng giao thức USS, nên sử dụng SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 68 - Đồ án tốt nghiệp CPU 226, CPU 226XM module EM 277 PROFIBUS-DP kết nối đến card PROFIBUS-CP máy tính Cổng truyền thông thứ hai loại CPU cho phép STEP - Micro/Win giám sát ứng dụng sử dụng giao thức USS + Các lệnh USS tác động đến tất bit SM với truyền thông Freeport qua Port + Các lệnh USS sử dụng 14 chương trình thủ tục ngắt + Các giá trị lệnh USS yêu cầu 400 byte miền nhớ V Ðịa bắt đầu ấn định người sử dụng phần lại dành cho giá trị khác + Vài lệnh lệnh USS yêu cầu đệm truyền thông 16 byte Chẳng hạn với tham số cho lệnh, cần phải cung cấp địa bắt đầu miền nhớ V đệm + Khi thực phép tính, lệnh USS sử dụng ghi AC0 đến AC3 Cũng sử dụng ghi chương trình; nhiên, giá trị ghi bị thay đổi lệnh USS + Các lệnh USS làm tăng nhớ chương trình lên đến 3450 byte Tuỳ thuộc vào loại lệnh USS mà dung lượng nhớ tăng từ 2150 byte đến 3450 byte Lệnh USS khơng thể sử dụng chương trình 4.1.3 Giới thiệu các thiết bị hỗ trợ nối mạng biến tần – PLC: 4.1.3.1 Card hỗ trợ mạng Profibus DP cho biến tần Altivar61 : Hình 4.1: Card VW3A3307 Led xác định trạng thái Công kết nối Công tắc xác định địa chỉ biến tần - Công dụng: Card hỗ trợ kết nối mạng SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 69 - Đồ án tốt nghiệp - Đối tượng ứng dụng: Altivar 61 - Giao thức cổng truyền thông: Profibus DP - Kiểu kết nối: Cổng com chân - Tốc độ truyền liệu: Mbps, 93.75 kbps, 187.5 kbps, 19.2 kbps, 1.5 Mbps, 12 Mbps, 9600 bps, Mbps Tám công tắc dùng để thiết lập chế độ địa biến tần mạng • = OFF = cơng tắc mức cao • = ON = cơng tắc mức thấp Bảng 4.1: Sự tương ứng mức của công tắc với địa chỉ của biến tần (1 ÷ 64) Ví dụ: Địa 10 Địa 23 Sơ đồ chân kết nối Hình 4.2: Mơ tả chức của chân của port RS 485 SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 70 - Đồ án tớt nghiệp Hình 4.3: Cơng kết nối Biến tần với PLC Hình 4.4: Phụ kiện kết nối Cơng Com chân Cáp nối từ card đến đường cáp Đường cáp Profibus 4.1.3.2 Cáp nới mạng Profibus DP: Loại cáp thiết kế đặc biệt với thông số kỹ thuật thuận lợi để sử dụng với giao thức truyền thơng PROFIBUS DP Tính năng: • Hai dây dẫn + lớp vỏ bọc kim loại để chống nhiễu SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 71 - Đờ án tớt nghiệp • Bên ngồi bọc vỏ nhựa dày Thơng số kỹ thuật: • Chiều dài : 100m • Điện trở DC : 0,013 Ohms/m ( 200C ) • Điện dung : 29,5 pf/m • Vỏ bảo vệ : PVC • Đường kính dây cáp : 8mm • Trọng lượng : 9,5 kg/100m 4.1.4 Mơ hình kết nới: Hình 4.5: Mơ hình kết nối PC – PLC - biến tần Bộ chuyển đôi RS232 sang RS485 PLC Cáp mạng Profibus Card hỗ trợ mạng Profibus 5.Biến tần Altivar 6.Động SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 72 - Đờ án tớt nghiệp 4.2 Xây dựng hình giám sát WinCC: 4.2.1 Màn hình giới thiệu nhà máy nước Vạn Niên-Tp Huế: Hình4.6: Giới thiệu nhà máy nước Vạn Niên Hình4.7: Quy trình vận hành hệ thống bơm SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 73 - Đờ án tớt nghiệp 4.2.2 Màn hình điều khiển các chế độ hoạt động hệ thớng bơm: Hình4.8:Giao diện trung tâm Từ hình ta giám sát toàn nhà máy, trạng thái hoạt động thiết bị nhà máy Present : Màn hình giới thiệu nhà máy nước Vạn Niên-Tp Huế User's Guide: Màn hình quy trình hoạt động nhà máy nước Vạn Niên Control pump: Chuyển tới hình điều khiển hệ thống bơm Info pump: Chuyển tới hình hiển thị thông số bơm Parameter graph: Chuyển tới hình liệu hiển thị theo bảng đồ thị Report: Chuyển tới báo cáo tình trạng thiết bị hệ thống bơm nước Water tanks Quangte: Bể chứa nước nhà máy nước Quảng tế Reservoir 1, Reservoir 1: đường ống cấp nước cho nhà máy nước Quảng tế PV: Cảm biến áp suất đặt đường ống chung SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 74 - Đồ án tốt nghiệp Có chế độ điều khiển tự động (auto) tay (manual) Khi chọn chế độ đèn tương ứng với chế độ sáng lên Nút ấn "stop auto" dùng để dừng tất bơm vận hành chế độ tự động Khi chọn chế độ tay người vận hành khiển bơm cách bấm start/stop hình Ở chế độ auto: bấm nút auto đèn auto sáng lên, trạm bơm vận hành theo chương trình cài đặt sẵn Người vận hành cần giám sát trạng thái thiết bị hệ thống thơng qua hình giám sát Khi hệ thống làm việc ỏ chế độ auto chế độ manual khởi động Ở chế độ manual: phải bảo dưởng, chữa thiết bị hệ thống mạng truyền tín hiệu bị lỗi, hệ thống khơng thể chạy chế độ tự động kích hoạt chế độ vận hành hệ thống tay cách ấn nút "manual" Sau người vận hành cho chạy 1,2,3,4 bơm tùy theo yêu cầu sử dụng nước Theo dõi mức nước bể nước nhà máy nước Quảng Tế hiển thị hình để vận hành bơm cho phù hợp tiết kiệm điện Hình 4.9: Hệ thống vận hành với bơm trì SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 75 - Đồ án tốt nghiệp 4.2.3 Màn hình hiển thị các thơng sớ hệ thớng bơm: Hình 4.10:Màn hình hiển thị thơng số của hệ thống bơm Hình 4.11: Báo cáo tình trạng thiết bị hệ thống SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 76 - Đồ án tốt nghiệp 4.3 Thực nghiệm: 4.3.1 Thiết bị thực nghiệm: • Biến tần Altivar 61: Dãy điện áp nguồn cung cấp : - pha 380 V 480V - 50/60Hz Cho ứng dụng dãy công suất từ 0,75 – 630 kW Hình 4.12: Biến tần Altivar 61 Với chức thiết kế đặc biệt cho việc điều khiển lưu lượng, biến tần Altivar 61 giải pháp thích hợp cho ứng dụng thương mại cao ốc: • Tiết kiệm lượng • Tương thích với nhiều mạng giao tiếp Các đặc tính tổng quát: - Giám sát điều khiển hoạt động qua cổng giao tiếp - Chức tiết kiệm lượng ENA - Chức bảo vệ an toàn PWR - Chức riêng cho điều khiển hệ thống máy bơm quạt: hiệu chỉnh PI Nhận biết tốc độ quay motor để có q trình khởi động thích hợp Card điều khiển chuyển mạch hệ thống máy bơm - Đã cài đặt sẵn thông số ngầm định để khởi động sau lắp đặt - Có thể cài đặt lại thơng số theo yêu cầu cách đơn giản qua hình tích hợp sẵn phần mềm Power Suite - Các giải pháp triệt sóng hài: lọc nguồn, lọc nhiễu bổ sung - Bộ EMC tích hợp cho biến tần công suất từ 7,5 kW (200/240 VAC) đến 630 kW (380/480 VAC) SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 77 - Đồ án tốt nghiệp - Tích hợp hình thức giao tiếp kiểu Modbus, CANopen, Lonworks, BACnet, Metasys N2, Apogee FLN ALTIVAR 61 thiết kế cho ứng dụng:  Hệ thống điều hòa nhiệt độ, hệ thống sưởi - Điều chỉnh mức lưu lượng dựa nhu cầu thực tế nhằm quản lý lượng tốt nhờ sử dụng hiệu chỉnh PI tích hợp - Khử bỏ cộng hưởng học nhờ chức khóa tần số làm việc có hại - Tăng tính tiện nghi với giải pháp làm giảm độ ồn gây vận hành nhà máy quạt nhờ sử dụng tần số đóng cắt cao  Xử lý làm khơng khí phịng sạch, xử lý nước: - Khả hoạt động liên tục đảm bảo trường hợp bị cố tín hiệu đo, vị trí rút về, điều khiển tự động/điều khiển tay - Hiển thị từ xa hệ thống thiết bị cách nối kết biến tần với mạng giao tiếp • Quạt: Các thơng số quạt : - Pdm = 0,4 kW - Idm = 0,7 A - Ndm = 1450 v/ph - Udm = 380 V Hình 4.13: Quạt đẩy Nhiệm vụ cung cấp khơng khí - Ơxy vào buồng đốt lị với áp lực lưu lượng phù hợp với công suất trình cháy Điều chỉnh suất Quạt nhờ cấu điều tiết cửa hút gió (bằng tay), qua biến tần SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 78 - Đờ án tớt nghiệp 4.3.2 Mơ hình thực nghiệm: Hình 4.14: Mơ hình kết nối biến tần – quạt Mơ hình chạy thực nghiệm gồm có biến tần Altivar 61 quạt đẩy Điều khiển tốc độ quạt nhờ thay đổi tín hiệu vào Analog biến tần Ngồi cịn có đầu vào số để khởi động, dừng quạt Khi chạy thực nghiệm, cho quạt chạy với cấp tần số khác là: 40, 45, 50 Hz qua để thấy thay đổi tần số làm thay đổi tốc độ quạt, quan trọng tiết kiệm lượng nhu cầu phụ tải thay đổi thường xuyên 4.3.3 Kết quả thực nghiệm: Bảng 4.2: Kết thực nghiệm Tần số hoạt động Motor Current ( A ) Motor Speed (vg/ph) Motor Voltage ( V ) Motor Power ( % ) Motor Torque ( % ) Main Voltage ( V ) Motor Thermal state (%) Driver Thermal state (%) Input Power ( kW ) Consumption ( Wh ) 40Hz 0,5 1204 219 +26 +30,2 383,7 59 0,21 228 45Hz 0,6 1352 267V +35 +38 377,5 58 0,29 245 50Hz 0,7 1500 342V +55 +56 377 61 0,4 259 Nhận xét đánh giá kết quả: Với kết thực nghiệm chứng tỏ P ≈ n 3, cần chạy với 72,9% cơng suất động quạt đạt 90% tốc độ, tương tự với 50% công suất SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 79 - Đờ án tớt nghiệp định mức động quạt chạy với 80% tốc độ Nhờ tính chất nên ta ứng dụng cho hệ thống bơm, quạt nhà máy xí nghiệp có phụ tải thường xuyên thay đổi Đây giải pháp tiết kiệm hiệu sản xuất Hình 4.15: Chạy mơ chương trình tt nghiên cứu điện – điện tử KẾT LUẬN SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 80 - Đồ án tốt nghiệp Qua việc thực khảo sát nghiên cứu xây dựng hệ thống điều khiển tự động ứng dụng cho hệ thống bơm nước cấp I nhà máy nước Vạn Niên – Tp Huế đạt kết sau: - Có điều kiện khảo sát thực tế hệ thống dây chuyền sản suất nước sinh hoạt nhà máy Quảng Tế hệ thống bơm nhà máy nước Vạn Niên - Cũng cố hiểu sâu kiến thức thiết bị tự động, khí cụ điện cảm biến, bơm, biến tần - Hiểu sâu khả ứng dụng điều khiển lập trình PLC việc điều khiển tự động thiết bị máy móc dây chuyền từ đơn giản đến phức tạp - Nghiên cứu xây dựng mạng biến tần – PLC hệ thống điều khiển giám sát tự động WinCC - Mô thành công hệ thống điều khiển Trung tâm nghiên cứu điện – điện tử SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 81 - Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Minh Sơn, (2007) Mạng truyền thơng công nghiệp Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà, (2006) Tự động hoá với SIMATIC S7-200 Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Th.S Lâm Tăng Đức, Nguyễn Kim Ánh, (2005) Giáo trình Điều Khiển Logic Trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng Phạm Thị Giới, (2003) Tự động hố cơng trình cấp thoát nước NXB Xây dựng TS Trần Thu Hà, KS Phạm Quang Huy, (2007) Tự động hóa công nghiệp với WinCC Nhà xuất Hồng Đức Ngồi cịn tham khảo nhiều viết WinCC mạng truyền thơng cơng nghiệp Tạp chí Tự Động Hóa Ngày Nay số tài liệu kỹ thuật khác SVTH: Lê Xuân Thường – Lớp 06D3 -Trang 82 - ... động biến đổi tốc độ tiết kiệm lượng Vì phạm vi đồ án tốt nghiệp em đề cập đến việc sử dụng thiết bị biến tần điều khiển tốc độ tiết kiệm lượng cho máy bơm nước Hình 1.3: Sơ đồ lắp đặt biến tần điều. .. phần tiết kiệm điện lớn Ví dụ: Máy bơm đặt vị trí thích hợp giúp bể nước nhanh đầy Trong nhà nên quét vôi lăn tường màu sáng, tận dụng ánh sáng tự nhiên để tiết kiệm phần ánh sáng điện c Điều. .. Tiết kiệm lượng với hệ thống HVAC /Bơm quạt - Tiết kiệm lượng → giảm chi phí vận hành - Nâng cao chất lượng điều khiển toàn hệ thống - Giảm sốc chấn động khí cho tồn hệ truyền động - Toàn hệ thống