Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống tự chuyển đổi nguồn nguyễn thị thu hường

Ví dụ: nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, văn phòng quốc hội, nhà khách chính phủ, phòng mổ bệnh viện, lò luyện thép, hệ thống ra đa quân sự, trung tâm máy tính… Với phụ tải loại 1, ng

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế nước nhà, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng cao đặc biệt là năng lượng điện Trách nhiệm đặt ra đối với ngành điện không chỉ là đáp ứng đủ nhu cầu đó mà còn phải đảm bảo chất lượng hệ thống cung cấp điện ngày càng được cải thiện Mặt khác quá trình truyền tải điện từ nhà máy đến các hộ tiêu thụ có thể xuất hiện rất nhiều rủi ro khiến cho nguồn cung cấp

bị gián đoạn như đứt dây do mưa bão, cây đổ,…

Hiện tượng mất điện do các sự cố đó nếu xảy ra đối với các phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 giờ như: bệnh viện, văn phòng chính phủ, hội trường quốc hội,…sẽ gây ra hậu quả hết sức nghiêm trọng Chính vì vậy, yêu cầu thiết kế một

hệ thống dự phòng và vận hành tối ưu hệ thống đó đã luôn là một đề tài được quan tâm

từ lâu Nhờ những tiến bộ trong khoa học – kỹ thuật, ngày nay hệ thống dự phòng đã

có thể vận hành hoàn toàn tự động nhờ hệ thống tự động chuyển đổi nguồn (ATS)

Được sự định hướng của thầy giáo ThS Phạm Anh Tuân và sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng (ATS) và lập trình điều khiển bằng phần mềm ZEN" Kết cấu đồ

án gồm bốn chương:

Chương 1: Tổng quan về cung cấp điện cho phụ tải

Chương 2: Tổng quan về hệ thống ATS

Chương 3: Thiết kế hệ thống ATS dùng contactor kết hợp với hệ thống rơ le Chương 4: Thiết kế hệ thống ATS dùng bộ điều khiển lập trình

Do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý bổ sung của các thầy, cô giáo và các bạn để đồ án của em ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin gửi tới thầy giáo hướng dẫn cùng toàn thể thầy, cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất!

Sinh viên thực hiện

Lời cảm ơn

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án này, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:

Ban giám hiệu, các thầy cô trong khoa Hệ Thống Điện trường Đại Học Điện Lực đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành

đồ án

Thầy giáo – Thạc sĩ Phạm Anh Tuân đã hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm đồ án đã cho em những đóng góp quý báu để hoàn thiện những hiểu biết của bản thân

Xin chân thành cảm ơn các bạn trong nhóm làm đồ án và đặc biệt là bạn Nguyễn Thị Tuyết Hường, người đã cùng em nghiên cứu và hoàn thành đề tài được giao

Xin chân thành cảm ơn các anh chị khóa trước đã nhiệt tình chỉ bảo cho em trong quá trình tìm hiểu đồ án

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ em trong những năm học vừa qua

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Mục lục

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI 1

1.1 Những khái niệm cơ bản trong sản xuất và phân phối điện năng 1

1.2 Đặc điểm phụ tải 1

1.2.1 Phụ tải loại 1 2

1.2.2 Phụ tải loại 2 2

1.2.3 Phụ tải loại 3 2

1.3 Các tiêu chí đánh giá một hệ thống cung cấp điện 2

1.3.1 Độ tin cậy cấp điện của hệ thống 3

1.3.2 Chất lượng điện 3

1.3.3 An toàn khi cấp điện 3

1.3.4 Tính kinh tế 4

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS 6

2.1 Những khái niệm cơ bản 6

2.1.1 Hệ thống ATS là gì? 6

2.1.2 Cấu tạo 7

2.1.3 Chức năng 13

2.2 Phân loại hệ thống ATS 13

2.2.1 Thiết bị 14

2.2.2 Đặc tính làm việc 14

2.2.3 Đặc điểm nguồn dự phòng 15

2.3 Các phương án thiết kế 15

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS DÙNG CONTACTOR VÀ RƠ LE 16

3.1 Dùng một contactor 16

3.1.1 Phương thức vận hành 16

3.1.2 Thiết kế phương án 17

3.1.3 Nhận xét phương án 17

3.2 Dùng hai contactor 18

3.2.1 Phương thức vận hành 18

3.2.2 Thiết kế phương án 19

3.2.3 Nhận xét phương án 22

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ ĐỘNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN 23

4.1 Bộ điều khiển lập trình zen của ormon 23

4.1.1 Tổng quan về Zen 23

4.1.2 Đặc tính kỹ thuật 25

4.1.3 Các vùng nhớ 27

4.2 Mạch dùng 2 công tắc tơ và chuyển đổi nguồn không tạo trễ 32

4.2.1 Phương thức vận hành 32

4.2.2 Thiết kế phương án 34

4.2.3 Nhận xét phương án 46

4.3 Mạch dùng 2 công tắc tơ và chuyển đổi nguồn có tạo trễ 46

4.3.1 Phương thức vận hành 46

4.3.2 Thiết kế phương án 49

4.3.3 Nhận xét phương án 59

4.4 Mạch chuyển đổi nguồn trong trường hợp dự phòng nóng 60

4.4.1 Phương thức vận hành 60

4.4.2 Thiết kế phương án 61

4.4.3 Nhận xét phương án 66

4.5 Tự động chuyển đổi nguồn với trường hợp nguồn dự phòng kép 66

4.5.1 Phương thức vận hành 66

4.5.2 Thiết kế phương án 68

4.5.3 Nhận xét phương án 77

Danh mục bảng và hình vẽ

Bảng 1.Tổng hợp các đầu vào/ra và bit làm việc có lưu của Zen 27

Bảng 2.Các phần tử và chức năng trong trường hợp dùng bộ điều khiển 37

Bảng 3.Các phần tử và chức năng trong trường hợp dùng bộ điều khiển 51

Bảng 4.Các phần tử và chức năng trong trường hợp dự phòng nóng 63

Bảng 5.Các phần tử và chức năng trong trường hợp dự phòng kép 70

Hình 1.1 Quá trìnhsản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng 1

Hình 1.2.Các tiêu chí đánh giá một hệ thống cung cấp điện 3

Hình 1.3.Nguồn dự phòng là máy phát cấp điện cho phụ tải 4

Hình 2.1.Nguyên lý hoạt động của hệ hống ATS 6

Hình 2.2.Các phần tử bên trong một tủ ATS dùng bộ điều khiển PLC 8

Hình 2.3.Hình ảnh contactor 9

Hình 2.4.Hình ảnh một số bộ PLC của các hãng khác nhau 10

Hình 2.5.Nguyên lý làm việc của bộ UPS 10

Hình 2.6.Hình ảnh cầu chì hạ thế 11

Hình 2.7.Hình ảnh mặt ngoài tủ ATS 12

Hình 2.8.Phân loại tủ ATS 14

Hình 2.9.Các phương án thiết kế 15

Hình 3.1.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi 16

Hình 3.2.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng một contactor 17

Hình 3.3.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi 18

Hình 3.4.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng hai contactor 20

Hình 4.1.Hình ảnh bộ zen thực tế 23

Hình 4.2.Kích thước bộ zen với các đầu ra tương ứng 24

Hình 4.3.Sơ đồ đầu vào bộ Zen với nguồn nuôi AC 25

Hình 4.4.Sơ đồ đầu vào bộ Zen với nguồn nuôi DC 26

Hình 4.5.Sơ đồ chung đầu ra bộ Zen 26

Hình 4.6.Giản đồ thời gian hoạt động của On delay timer 29

Hình 4.7.Giản đồ thời gian hoạt động của OFF delay timer 29

Hình 4.8.Giản đồ thời gian hoạt động của One-shot pulse timer 30

Hình 4.9.Giản đồ thời gian hoạt động của Flashing pulse timer 30

Hình 4.10.Giản đồ thời gian hoạt động của Holding timer 30

Hình 4.11.Giản đồ thời gian hoạt động của Weekly timer 31

Hình 4.12.Giản đồ thời gian hoạt động của Calendar timer 31

Hình 4.13.Giản đồ nguyên tắc hoạt động của các counter trong bộ Zen 32

Hình 4.14.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng 33 Hình 4.15.Sơ đồ đấu nối mạch ngoài trường hợp dùng bộ điều khiển không tạo trễ 35

Hình 4.16.Mạch logic trong trường hợp dùng bộ điều khiển 36

Hình 4.17.Các đầu vào zen trong trường hợp dùng bộ điều khiển 37

Hình 4.18.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ bình thường trong chế độ tự động 39

Hình 4.19.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ mất điện và khởi động 40

Hình 4.20.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ mất điện và khởi động máy phát 41

Hình 4.21.Tín hiệu và đèn báo khi lưới có điện trở lại ở chế độ tự động 42

Hình 4.22.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ bình thường trong chế độ bán tự động 43

Hình 4.23.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ mất điện và khởi động 44

Hình 4.24.Tín hiệu và đèn báo khi lưới có điện trở lại ở chế độ bán tự động 45

Hình 4.25.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi 47

Hình 4.26.Sơ đồ đấu nối mạch ngoài trường hợp dùng bộ điều khiển tạo trễ 49

Hình 4.27.Mạch logic trong trường hợp dùng bộ điều khiển và chuyển đổi nguồn tạo trễ 50

Hình 4.28.Các đầu vào zen trong trường hợp dùng bộ điều khiển và chuyển nguồn tạo trễ 51

Hình 4.29.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ bình thường trong chế độ tự động 53

Hình 4.30.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ mất điện và khởi động 54

Hình 4.31.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ mất điện và khởi động máy phát 55

Hình 4.32.Tín hiệu và đèn báo khi lưới có điện trở lại ở chế độ tự động 56

Hình 4.33.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ bình thường trong chế độ bán tự động 57

Hình 4.34.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ mất điện và khởi động 58

Hình 4.35.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng 60 Hình 4.36.Nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng 61

Hình 4.37.Mạch logic của hệ thống tự động chuyển đổi 62

Hình 4.38.Các đầu vào zen của mạch tự động chuyển đổi nguồn trong 62

Hình 4.39.Tín hiệu và đèn báo khi cả 2 máy biến áp hoạt động bình thường 64

Hình 4.40.Tín hiệu và đèn báo khi máy biến áp bị 1 sự cố 65

Hình 4.41.Tín hiệu và đèn báo khi máy biến áp 1 có điện trở lại 66

Hình 4.42.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng 67 Hình 4.43.Sơ đồ đấu nối mạch ngoài trường hợp dự phòng kép 68

Hình 4.44.Mạch logic của hệ thống tự động chuyển đổi nguồn tự động 69

Hình 4.45.Các đầu vào zen trong trường hợp dự phòng kép 70

Hình 4.46.Tín hiệu và đèn báo khi lưới ở chế độ bình thường 71

Hình 4.47.Tín hiệu và đèn báo ngay sau khi lưới mất điện 72

Hình 4.48.Tín hiệu và đèn báo sau khi lưới mất điện và máy phát khởi động thành công 74

Hình 4.49.Tín hiệu và đèn báo sau khi lưới mất điện và 75 Hình 4.50.Tín hiệu và đèn báo khi tải đang đóng vào máy phát và lưới có điện trở lại 76

Đề tài:

Thiết kế hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng (ATS) và điều khiển lập

trình bằng phần mềm ZEN

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHỤ TẢI 1.1 Những khái niệm cơ bản trong sản xuất và phân phối điện năng

Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như dễ dàng chuyển thành các dạng năng lượng khác (nhiệt, cơ, hóa), dễ truyền tải và phân phối Chính vì vậy, điện năng được sử dụng vô cùng rộng rãi trong mọi lĩnhg vực hoạt động của con người

Hình 1.1 Quá trìnhsản xuất, phân phối và tiêu thụ điện năng

Quá trình sản xuất điện năng là quá trình điện từ Đặc điểm của quá trình này là xảy ra rất nhanh Vì vậy để đảm báo quá trình sản xuất và cung cấp điện an toàn, đảm bảo chất lượng điện thì phải áp dụng nhiều biện pháp đồng bộ như đo lương, thông tin bảo vệ và tự động hóa

Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện quan trọng để phát triển các đô thị và khu dân cư Vì lý do đó, khi lập kế hoạch phát triển khinh tế xã hội, kế hoạch phát triển nguồn cung cấp điện phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn nhu cầu điện năng không những trong giai đoạn trước mắt mà còn trong tương lai

1.2 Đặc điểm phụ tải

Đối với mỗi phụ tải khác nhau, ta thiết kế một hệ thống cung cấp điện khác nhau Hiện nay, "hệ thống tự động chuyển đổi nguồn dự phòng" được áp dụng khá

rộng rãi cho nhiều loại phụ tải Tùy theo mức độ quan trọng mà ta phân phụ tải tiêu thụ điện thành ba loại

1.2.1 Phụ tải loại 1

Là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm đối với con người, gây thiệt hại lớn về kinh tế (như hư hỏng máy móc, thiết bị, gây ra hàng loạt phế phNm, ), ảnh hưởng đến chính trị - quốc phòng

Ví dụ: nhà máy hóa chất, sân bay, bến cảng, văn phòng quốc hội, nhà khách chính phủ, phòng mổ bệnh viện, lò luyện thép, hệ thống ra đa quân sự, trung tâm máy tính…

Với phụ tải loại 1, nguồn cung cấp điện phải được lấy từ ít nhất hai đường dây độc lập hoặc phải có nguồn dự phòng

1.2.2 Phụ tải loại 2

Là hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ gây thiệt hại lớn về kinh tế (như

hư hỏng một bộ phận của máy móc thiết bị, gây ra phế phNm, ngừng trệ sản xuất)

Ví dụ: nhà máy cơ khí, nhà máy thực phNm, khách sạn lớn, trạm bơm tưới tiêu

Hệ thống cung cấp điện cho phụ tải loại hai thường có thêm nguồn dự phòng Vấn đề ở đây là phải so sánh giữa vốn đầu tư cho nguồn dự phòng và hiệu quả kinh tế đưa lại nhờ không bị gián đoạn cung cấp điện

1.2.3 Phụ tải loại 3

Là những phụ tải tiêu thụ còn lại như khi dân cư, trường học, phân xưởng phụ, nhà kho của các nhà máy Thông thường, hộ loại 3 được cung cấp điện từ một nguồn duy nhất

Trong thực tế, việc phân loại hộ tiêu thụ không hoàn toàn cứng nhắc mà còn tùy thuộc vào tầm quan trọng của phụ tải tiêu thụ được xét đối với các phụ tải tiêu thụ còn lại Mặt khác, trong một nhà máy, một cơ sở sản xuất dịch vụ, khu dân cư có thể có nhiều hộ tiêu thụ nằm xen kẽ nhau Vì vậy, hệ thống cung cấp điện phải được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo việc cung cấp điện được an toàn, tin cậy và linh hoạt

1.3 Các tiêu chí đánh giá một hệ thống cung cấp điện

Hình 1.2.Các tiêu chí đánh giá một hệ thống cung cấp điện

1.3.1 Độ tin cậy cấp điện của hệ thống

Mức độ đảm bảo liên tục cấp điện tùy thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải Với những công trình quan trọng như hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, nhà khách chính phủ, sân bay,…phải đảm bảo liên tục cấp điện ở mức độ cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cũng không thể mất điện Những đối tượng như nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất, tốt nhất là đặt máy phát điện dự phòng, khi mất điện lưới sẽ dùng máy phát cấp cho những phụ tải quan trọng như phân xưởng sản xuất

chính

1.3.2 Chất lượng điện

Chất lượng cung cấp điện được đánh giá qua hai tiêu chí tần số và điện áp Chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống điện quốc gia quyết định Chỉ có những hộ tiêu thụ lớn (hàng chục MW trở lên) mới phải quan tâm đến chế độ vận hành của mình sao cho hợp lý để góp phần ổn định tần số của hệ thống điện

Vì vậy, người thiết kế cấp điện chỉ phải quan tâm đến đảm bảo chất lượng điện

áp cho khách hàng

Nói chung, điện áp ở lưới trung áp và hạ áp cho phép dao động quanh giá trị

±5% điện áp định mức Đối với những phụ tải có yêu cầu cao về chất lượng điện áp như nhà máy hóa chất, điện tử, cơ khí chính xác, điện áp chỉ cho phép dao động trong khoảng ±2,5%

1.3.3 An toàn khi cấp điện

Hệ thống cung cấp điện phải được vận hành an toàn đối với người và thiết bị Muốn đạt được yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý để

Hình 1.3.Nguồn dự phòng là máy phát

cấp điện cho phụ tải

tránh nhầm lẫn trong vận hành Các thiệt bị điện phải được chọn đúng chủng loại, đúng công suất

1.3.4 Tính kinh tế

Khi đánh giá so sánh các phương án cung cấp điện, chỉ tiêu kinh tế chỉ được xét đến khi các yếu tố kỹ thuật nêu trên đã được đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế được đánh giá thông qua tổng vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn đầu tư

Việc đánh giá chỉ tiêu kinh tế phải thông qua tính toán và so sánh tỉ mỉ giữa các phương án Từ đó mới có thể lựa chọn được phương án tối ưu

1.4 Tầm quan trọng của nguồn dự phòng trong hệ thống cung cấp điện

Trong mọi lĩnh vực đời sống, từ quốc

phòng, sinh hoạt đến sản xuất,…Việc gián

đoạn cung cấp điện có thể gây ra nhiều bức

xúc cho đến những hậu quả và thiệt hại to lớn

cho người sử dụng Chính vì cậy, việc xây

dựng nguồn dự phòng và các biện pháp tự

động chuyển đổi nguồn dự phòng đã luôn

luôn và ngày càng được quan tâm nhiều hơn

khi tính toán thiết kế một hệ thống cung cấp

điện

Nguồn dự phòng thường chỉ được sử

dụng cho các loại phụ tải thực sự có tầm quan

trọng, yêu cầu không thể mất nguồn điện cung

cấp vì bất cứ lý do nào Nguồn điện máy phát

dự phòng cung cấp cho phụ tải tại chỗ có sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, nhưng có nhược điểm lớn là không kinh tế khi so với nguồn điện lưới Do vậy, nguồn điện lưới luôn được ưu tiên sử dụng như nguồn cung cấp điện chính

Trong thực tế, hệ thống cung cấp truyền tải điện năng cho phụ tải có thể chọn nguồn cung cấp cho phụ tải bằng nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu hay tầm quan trọng của phụ tải tiêu thụ Ta có thể chọn nguồn điện cung cấp cho phụ tải bằng hai nguồn điện lưới song song hoặc dùng một nguồn điện lưới, một nguồn máy phát, hay dùng ba nguồn điện lưới Đối với những phụ tải có mức độ quan trọng mang tầm quốc gia thì phải được cung cấp từ hai nguồn lưới độc lập và nguồn máy phát dự phòng Với các công ty, xí nghiệp nên sử dụng nguồn dự phòng bằng máy phát để duy trì hoạt động của dây chuyền sản xuất

Khi đã xây dựng được hệ thống nguồn dự phòng phù hợp, một vấn đề quan trọng khác cần lưu tâm là các phương thức chuyển đổi giữa nguồn chính và nguồn dự phòng khi nguồn chính bị mất điện Việc chuyển nguồn cung cấp điện cho phụ tải có thể thực hiện bằng nhiều cách Đơn giản nhất là thực hiện bằng tay dưới sự thao tác của con người, song phương thức này có nhiều hạn chế là tốn nhân công và kém hiệu quả Ngày nay, việc chuyện đổi giữa nguồn dự phòng và nguồn chính đã có thể được thực hiện hoàn toàn tự động bằng hệ thống ATS hay còn gọi là tủ ATS

Hình 2.1.Nguyên lý hoạt động của

hệ hống ATS

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS

2.1 Những khái niệm cơ bản

2.1.1 Hệ thống ATS là gì?

Hệ thống tự động chuyển đổi nguồn– ATS (Automatic Transfer Switch for Suppliers) là cầu nối quan trọng trong 1 hệ thống cung cấp điện cho phép lựa chọn nguồn cung cấp điện thay thế một cách tự động trong trường hợp nguồn đang cấp bị sự

cố hoặc chuyển nguồn có chủ định

Thiết bị này rất thích hợp với các phụ tải đòi

hỏi yêu cầu cao về cấp nguồn liên tục như: cơ sở y tế,

các mạng dữ liệu, viễn thông, các hệ thống an toàn và

ở các cơ sở sử dụng điện quan trọng khác

ATS tiến hành giám sát nguồn cung cấp chính

(điện lưới) Khi nguồn cung không đạt tiêu chuNn yêu

cầu (thiếu pha, thấp áp hoặc mất điện hoàn toàn), ATS

sẽ kiểm tra chất lượng của nguồn dự phòng và nếu

thỏa mãn, ATS sẽ tác động để chuyển tải sang sử

dụng ở nguồn dự phòng Sau đó ATS sẽ giám sát việc

quay trở lại sử dụng nguồn chính (lưới), đến khi bảo

đảm rằng nguồn điện lưới đã được khôi phục bình

thường, ATS vận hành để chuyển tải trở lại dùng điện

- Máy phát điện 1- máy phát điện 2…

Điều khiển ATS (Automatic Transfer Switch for Suppliers) có chức năng giám sát và điều khiển chuyển đổi nguồn tự động giữa điện lưới và máy phát, hoặc giữa một nguồn lưới chính và một nguồn dự phòng

Ngoài ra tủ ATS còn có các chức năng khác như bảo vệ quá áp, bảo vệ pha, bảo

vệ tần số, on/off delay timer…

Với sự tích hợp các chức năng giám sát nguồn điện và điều khiển tự động, giúp cho việc chế tạo tủ ATS dễ dàng, gọn nhẹ, đơn giản, đạt độ tin cậy cao hơn và giá thành hạ

2.1.2 Cấu tạo

Một thiết bị ATS tiêu chuNn bao gồm bộ đóng cắt (chuyển mạch lực), và bộ điều khiển Ngoài ra còn có thể có các thiết bị giám sát và bảo vệ khác tùy thuộc yêu cầu riêng của phụ tải Do có rất nhiều phương thức vận hành nên có rất nhiều loại tủ ATS, tuy nhiên để xét cấu tạo về mặt chung nhât, sau đây ta sẽ tìm hiểu phần cấu tạo của tủ ATS có chức năng tự động chuyển đổi nguồn dự phòng (máy phát) khi nguồn chính (lưới)mất điện

Hình 2.2.Các phần tử bên trong một tủ ATS dùng bộ điều khiển PLC

a Contactor

- Contactor trong tủ điện điều khiển là một

khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp

điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng

nút nhấn Như vậy khi sử dụng Contactor

ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có

phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là

600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt

động của Contactor rất xa vị trí các tiếp

điểm đóng ngắt trong tủ điện điều khiển)

Hình 2.3.Hình ảnh contactor

- Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện),

hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm

(tiếp điểm chính và phụ)

- Khi cấp nguồn trong tủ điện điều khiển bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo

ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của

lò xo), Contactor ở trạng thái hoạt động Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về

cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điẻm làm cho tiếp điểm chính của Contactor trong tủ điện đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về trạng

thái ban đầu

b Bộ lập trình PLC

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực 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 các tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định kì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) 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 hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Mitsubishi, Omron, schneider….Chúng có nhiều ưu điểm như sau:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ đọc

- Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn.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 phải hợp lý

Một số loại PLC của các hãng:

Hình 2.5.Nguyên lý làm việc của bộ UPS

Nguyên tắc hoạt động của UPS dựa trên việc biến đổi điện áp một chiều từ ắc quy sang dòng điện xoay chiều phù hợp với yêu cầu của máy tính Ngoài chức năng chính là bộ lưu điện dự phòng thì một số UPS còn được bổ sung những chức năng khác như tự động ổn áp, ổn tần, chống xung, lọc nhiễu hoặc chống sét lan truyền

Hình 2.6.Hình ảnh cầu chì hạ thế

Ngoài ra tủ ATS còn có thể có một số thiết bị khác như cầu chì, relay trung gian hay chốt liên động Các thiết bị này có hay không còn phụ thuộc vào phương thức vận hành cũng như ứng dụng của chúng trong các trường hợp khác nhau

d Rơ le trung gian

- Rơ le trung gian là một loại rơ le phụ được sử dụng khi cần đóng, cắt đồng thời nhiều mạch điện độc lập hoặc khi cần đến các rơ le có tiếp điểm công suất đủ

lớn để đóng cắt mạch có dòng điện lớn

- Rơle trung gian có nhiều cặp ( NC, NO) tiếp điểm hơn để khống chế và truyền

được nhiều tín hiệu qua nó cho các thiết bị khác

- Trong tủ ATS chủ yếu rơ le nhận tín hiệu từ các PLC rồi đưa tín hiệu đóng cắt

các contactor

e Cầu chì

- Cầu chì là một thiết bị bảo vệ được sử dụng nhằm

phòng tránh các hiện tưởng quá tải hay sự cố ở

đường dây tải điện nhằm bảo vệ các thiết bị tránh

khỏi sự cố

- Cầu chì thực hiện theo nguyên lý tự chảy hoặc

uốn cong để tách ra khỏi mạch điện khi cường độ

dòng điện trong mạch tăng đột biến Để làm được

điều này, điện trở của chất liệu làm dây cầu chì

cần có nhiệt độ nóng chảy , kích thước và thành

phần thích hợp

- Thành phần không thể thiếu trong một cầu chì là một dây chì mắc nối tiếp với hai dầu dây dẫn trong mạch điện Các thành phần

còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc,

nắp cầu chì, v.v được thay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích

thNm mỹ

- Vị trí lắp đặt cầu chì là ở sau nguồn điện tổng và trước các bộ phận của mạch

điện, mạng điện cần được bảo vệ như các thiết bị điện,

- Có rất nhiều loại cầu chì như : cầu chì cao áp, cầu chì hạ áp, cầu chì tự rơi, cầu chì ống, Đối với cầu chì trong tủ ATS thì là loại cầu chì hạ áp chủ yếu bảo

đảm tránh sự cố ở nguồn vào tủ ATS

Ngoài ra trên tủ còn có một số bộ phận khác như liên động, cầu đấu, nguồn

chạy thử, tùy theo loại khác nhau mà có thêm các bộ phận khác

f Mặt ngoài

Hình 2.7.Hình ảnh mặt ngoài tủ ATS

- Đèn báo lưới báo hiệu Điện Lưới nằm trong phạm vi cho phép

- Đèn báo Mains On Load sáng báo hiệu Điện Lưới đang cung cấp ra cho phụ tải

- Đèn báo Generator Available sáng báo hiệu Điện Máy có giá trị cho phép

- Đèn báo Generator On Load sáng báo hiệu Điện Máy đang cung cấp ra cho phụ tải

- Hoãn khởi động máy phát (Delay Start), thời gian này tuỳ chỉnh

- Công tắc chuyển chế độ Có 2 chế độ là vận hành bằng tay và tự động

- Vôn kế - đo điện áp của ngồn chính và điện áp của máy phát

- CMV khóa chuyển mạch để chuyển Vôn kế sang lưới hoặc máy phát

- Chức năng bảo vệ: Hệ thống có chức năng chống quá/thấp áp, mất pha điện lưới: Khi mạng điện lưới bị mất một trong ba pha, hoặc khi mạng điện lưới ba pha xảy ra hiện tượng tăng áp hoặc thấp áp vượt ra ngoài dải đã đặt, thì hệ thống tự động ngắt tải ra khỏi mạng điện lưới và khởi động máy phát điện để cấp điện cho tải.Khi mạng điện lưới thực sự ổn định trở lại sau khoảng thời gian đặt trước tuỳ ý (từ 01 đến 10 phút), thì hệ thống sẽ tự động tắt máy phát điện và đóng điện lưới đến tải

- Chức năng chỉ thị: Có đèn tín hiệu chỉ thị trạng thái hoạt động : điện lưới/máy phát

- Chức năng cảnh báo: Cảnh báo tại chỗ và truyền tín hiệu cảnh báo về trung tâm đối với các sự kiện (tuỳ ý đặt)

- Các thông số hoạt động cho hệ thống được cài đặt dễ dàng tuỳ ý người vận hành

2.2 Phân loại hệ thống ATS

Có khá nhiều cách phân loại hệ thống ATS, có thế chia theo đặc điểm nguồn dự phòng, đặc tính làm việc, thiết bị …

Hình 2.8.Phân loại tủ ATS

2.2.1 Thiết bị

Ta phân thành 2 loại như sau:

a Không dùng bộ điều khiển

Ta sử dụng hai contactor và thiết bị bên ngoài tạo thành mạch điện có khả năng

tự động chuyển đổi sang nguồn dự phòng khi nguồn chính mất điện và ngược lại

b Dùng bộ điều khiển

Hiện nay, người thiết kế có rất nhiều phương án để xây dựng mạch điều khiển của hệ thống chuyển đổi nguồn dự phòng: bằng vi xử lý, mạch IC số hoặc dùng các bộ điều khiển logic và lập trình PLC

2.2.2 Đặc tính làm việc

Trong hệ thống cung cấp điện cho phụ tải, dòng điện chạy trong các tiếp điểm

có thể rất lớn, gây ma sát khi đóng hoặc mở Việc đóng cắt không triệt để có thể gây ra tình trạng ngắn mạch hoặc phát sinh tia lửa điện làm hư hại các thiết bị Vì vậy, khi đóng cắt phải tính toán thêm thời gian trễ giữa các tiếp điểm Dựa vào đặc điểm này, ta phân các phương án thiết kế thành hai loại:

- Đóng/cắt giữa nguồn chính/nguồn dự phòng xảy ra đồng thời

- Có tạo trễ khi đóng/cắt giữa nguồn chính/nguồn dự phòng và ngược lại

2.2.3 Đặc điểm nguồn dự phòng

Đối với những loại tải thuộc hộ tiêu thụ loại 1 và 2, việc cung cấp điện liên tục

là yêu cầu bắt buộc đối với nguồn cấp Ở những hộ tiêu thụ loại này người ta thường phải thiết kế cấp điện từ nhiều nguồn cấp Nguồn dự phòng ở đây có thể là một đường dây khác hoặc máy phát Ta phân ra thành hai trường hợp:

- Nguồn dự phòng luôn có điện ngay cả khi nguồn chính không mất điện

- Nguồn dự phòng chỉ có điện sau khi nguồn chính mất điện

Ngoài ra ta còn có thể phân theo đặc điểm nguồn dự phòng : 2 nguồn hoặc 3 nguồn

2.3 Các phương án thiết kế

Dựa vào các cách phân loại trên ta thấy tủ ATS khá đa dạng, trong phạm vi đồ

án ta chỉ thiết kế một số tủ như sau:

- Tủ ATS dùng 2 contactor kết hợp với bộ điều khiển tạo trễ khi chuyển nguồn

- Tủ ATS dùng trong trường hợp dự phòng nóng

- Tủ ATS dùng trong trường hợp dự phòng kép

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ATS DÙNG CONTACTOR

VÀ RƠ LE

Như ở chương 2 ta đã thấy có rất nhiều loại tủ ATS với những phương thức vận hành khác nhau, chúng có những đặc điểm và ứng dụng riêng Để hiểu rõ những đặc điểm, tính chất đó thì trong chương này ta đi thiết kế hệ thống chuyển đổi nguồntự động mà không dùng bộ điều khiển Ta đi xét các phương thức vận hành cũng như ưu nhược điểm của từng phương pháp

3.1 Dùng một contactor

3.1.1 Phương thức vận hành

a Yêu cầu

- Hạn chế tối đa thời gian mất điện của tải,

- Sử dụng nguồn chính để điều khiển contactor

3.1.2 Thiết kế phương án

a Sơ đồ mạch

Ta dùng một contactor có cặp tiếp điểm thường đóng – thường mở như hình vẽ

Hình 3.2.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng một contactor

b Thuyết minh:

- Trong phương án thiết kế này ta chọn nguồn 1 là nguồn chính và nguồn 2 là

nguồn dự phòng Nguồn chính là lưới , nguồn dự phòng thường là máy phát

- Cuộn hút của contactor được cấp điện trực tiếp từ nguồn 1

- Khi nguồn 1 có điện, cuộn hút sẽ hút làm các tiếp điểm thường mở K1 và K3 đóng lại, các tiếp điểm thường đóng K2 và K4 mở ra Tải được cấp điện theo đường L1 – K1 – tải – K3 – N2

- Khi nguồn 1 mất điện, cuộn hút nhả làm tiếp điểm thường mở K1và K3 mở ra, đồng thời làm các tiếp điểm thường đóng K2 và K4 đóng lại Tải được cấp điện theo đường L2 – K2 – tải – K4 – N1

3.1.3 Nhận xét phương án

a Ưu điểm

- Đấu nối đơn giản

- Vận hành tự động và liên tục

- Chi phí thấp

- Trong các mach điện đơn giản và ít khi phải chuyển nguồn

b Nhược điểm

- Kém an toàn do không có thời gian trễ giữa đóng và mở các tiếp điểm

- Không kiểm tra được nguồn dự phòng

- Khi nguồn nuôi cuộn hút không ổn định, các tiếp điểm dễ bị đóng mở liên tục

- Không có sẵn, phải đặt hàng nên giá thành sẽ cao hơn mức bình thường

- Chỉ chuyển đổi được tối đa giữa 2 nguồn

3.2 Dùng hai contactor

3.2.1 Phương thức vận hành

a Yêu cầu

- Tự động chuyển được tải sang nguồn dự phòng khi nguồn chính mất điện

- Có tạo trễ khi đóng và cắt mạch giữa 2 contactor và kiểm tra được độ tin cậy

b Phương thức

Quy ước nguồn chính là lưới và nguồn dự phòng là máy phát

Hình 3.3.Phương thức hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi

nguồn dự phòng dùng 2 contactor

Ở chế độ tự động

- Trạng thái làm việc bình thường của lưới

+ Tải được đóng vào lưới, máy phát ở chế độ bình thường, chưa khởi động

- Khi nguồn lưới mất điện

+ B1: phát lệnh cắt phụ tải khỏi nguồn chính

+ B2: sau 5s, phát lệnh khởi động máy phát

+ B3: khi máy phát đã chạy ổn định, phát lệnh đóng tải vào máy phát

- Khi nguồn lưới có điện trở lại:

+ B1: kiểm tra trong 2 phút để đảm bảo điện lưới ổn định

+ B2: phát lệnh cắt tải khỏi máy phát đồng thời đóng tải vào lưới

+ B3: phát lệnh dừng máy phát sau 5 phút chạy không tải

Ở chế độ bằng tay

- B1: chuyển khóa về chế độ bằng tay

- B2: vận hành các thiết bị hoàn toàn bằng tay và dưới sự chỉ đạo của con người

3.2.2 Thiết kế phương án

a Sơ đồ

Ta dùng 2 contactor MC.L và MC.F, 2 relay trung gian R1 và R2, 3 relay thời gian T1, T3 và T4 bố trí theo mạch dưới đây:

T3 UVR.L

T3 R5 DE MAY PHAT

L0 M A

Hình 3.4.Sơ đồ thiết kế phương án sử dụng hai contactor

b Chức năng các phần tử trong sơ đồ:

MC.L : contactor điều khiển đóng/cắt giữa lưới và tải

MC.F : contactor điều khiển đóng cắt giữa máy phát và tải

UVR.L : relay kém áp kiểm tra điện áp phía nguồn lưới

UVR.F : relay quá áp kiểm tra điện áp phía nguồn máy phát

R1 : relay trung gian cấp điện cho mạch MC.L

R2 : relay trung gian cấp điện cho mạch MC.F

T1 : tiếp điểm thường đóng, mở chậm của rơ le thời gian T1

T3 : tiếp điểm thường mở, đóng chậmcủa rơ le thời gian T3

T4 : tiếp điểm thường mở, đóng chậm của rơ le thời gian T4

c Thuyết minh:

Ở chế độ tự động

Nguồn chính là nguồn lưới, nguồn dự phòng là máy phát Ban đầu, điện lưới đang làm việc bình thường và chưa khởi động máy phát

- Trạng thái làm việc bình thường của lưới

+ Do lưới đang có và máy phát chưa được khởi động nên rơle kém áp của lưới chưa có điện, rơle quá áp nối vào máy phát chưa có điện tức là tiếp điểm

- Khi lưới mất điện

+ Rơ le kém áp UVRL sẽ có điện, các tiếp điểm của nó đảo trạng thái

+ Tiếp điểm thường đóng UVR.L nhánh (0) mở ra làm rơ le trung gian R1 mất điện

+ Tiếp điểm thường mở R1 ở nhánh (1) mở ra làm nhánh (1), (2), (3) hở mạch Làm cho cuộn hút contactor MCL nhánh (1) mất điện Tiếp điểm chính của

nó mở ra – tải được cắt khỏi lưới, đồng thời làm tiếp điểm thường mở MCL nhánh (5) mất điện

+ Đồng thời các rơ le thời gian các T4 nhánh (2),T1 nhánh (3) mất điện

+ Tiếp điểm T1 nhánh (5) đóng lại (tiếp điểm thường đóng, mở chậm)

+ Tiếp điểm T4 nhánh (8) mở ra (tiếp điểm thường mở, đóng chậm)

+ Tiếp điểm thường mở UVR.Lnhánh (6) đóng lại cấp điện cho rơ le thời gian T3 nhánh (6)

+ Sau một khoảng thời gian T3 nhánh (7) đóng vào (tiếp điểm thường mở, đóng chậm) cấp điện cho mạch đề máy phát- máy phát được khởi động + Giả sử máy phát khởi động thành công, tức là rơ le quá áp UVRF có điện + Tiếp điểm UVRF nhánh (4) có điện cấp điện cho rơ le trung gian R2

+ Tiếp điểm thường mở R2 nhánh (5) đóng lại, trong khi đó các tiểm khác ở nhánh (5) là R2, MCL đều đang đóng nên cuộn hút của contactor MCF có điện, làm tiếp điểm chính của nó đóng vào Tải được đóng vào máy phát + Lúc này tiếp điểm thường đóng MCF nhánh (1) mở ra

+ Ta thấy sau khi mất điện, ta cần mất khoảng thời gian khá lâu để khởi động máy phát, và sau đó mới được đóng vào lưới

- Khi lưới có điện trở lại

+ Rơ le kém áp UVRL mất điện, lúc này rơ le quá áp UVRF vẫn đang có điện + Các tiếp điểm của UVRL một lần nữa đảo trạng thái Tiếp điểm UVRL nhánh (0) đóng lại, nhánh (6) mở ra

+ Rơ le trung gian T1 nhánh (0) có điện, rơ le trung gian T3 nhánh (6) mất điện

+ Tiếp điểm R1 nhánh (1) đóng vào cấp điện cho T1 Do lúc này MCF nhánh (1) vẫn đang mở nên cuộn hút contactor MCL nhánh (1) và rơ le thời gian T4 nhánh (2) chưa có điện

+ Sau 1 khoảng thời gian khi rơ le thời gian T1 có điện thì tiếp điểm T1 nhánh (5) mới mở ra ngừng cấp điện cho cuộn hút của contactor MCF nhánh (5) + Khi đó tiếp điểm chính của nó mở ra Tải được cắt khỏi máy phát, đồng thời tiếp điểm MCF nhánh (1) đóng lại

+ MCF nhánh (1) đóng lại, đồng thời R1 nhánh (1) cũng đang đóng nên cuộn hút của contactor MCL nhánh (1) có điện, tiếp điểm chính của nó đóng lại Tải được đóng vào lưới Ta thấy khi chắc chắn tải bị cắt khỏi máy phát thì mới được phép được đóng vào lưới mặc dù lưới đã có trước đó một khoảng thời gian

+ Đồng thời T4 có điện, nhưng do tiếp điểm T4 nhánh (8) là tiếp điểm thường

mở, đóng có thời gian nên sau một thời gian mới đóng vào, tức là sau khi cắt tải khỏi máy phát, ta vẫn để máy phát chạy không tảimột thời gian rồi mới ngừng máy phát Tránh việc dừng ngay máy phát, có thể dẫn tới hư hỏng

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỔI NGUỒN TỰ

ĐỘNG DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN

Các phương thức đã thiết kế đều có những hạn chế nhất định, nếu dùng 1 contactor thì không kiểm tra được nguồn dự phòng, không an toàn còn nếu dùng 2 contactor kết hợp với các rơle thì mạch đấu nối khá phức tạp đồng thời vấn đề kinh tế

và thNm mỹ không cao Trong chương này ta sẽ dùng bộ điều khiển để thay thế những nhược điểm chính của phương pháp đã thiết kế

Trước khi thiết kế hệ thống chuyển đổi nguồn tự động ta cần phải đi tìm hiểu vể

bộ điều khiển lập trình Theo như chương 2 ta đã thấy có khá nhiều bộ điều khiển lập trình của nhiều hãng khác nhau Tuy nhiên bộ lập trình zen của hãng ormon đáp ứng đầy đủ về mặt kỹ thuật cũng như tính kinh tế nên trong đồ án này ta chỉ chủ yếu tập dùng bộ điều khiển zen để lập trình các phương thức khác nhau

4.1 Bộ điều khiển lập trình zen của ormon

4.1.1 Tổng quan về Zen

Hình 4.1.Hình ảnh bộ zen thực tế

- Zen là một PLC cỡ nhỏ được cung cấp bởi hãng OMRON (Nhật) sản xuất năm

2001

- Zen còn được gọi là hệ rơ-le lập trình được (Programable relays) với nhiều ưu

điểm nổi bật

- Tiết kiệm khi điều khiển tự động hóa cỡ nhỏ: một bộ xử lý trung tâm cung cấp

12 đầu vào và 8 đầu ra (đối với khối CPU 20 cổng vào ra)

- Hoạt động dễ dàng với một hệ điều khiển giá rẻ: lập trình ladder trực tiếp từ bộ

xử lý trung tâm Chương trình ladder có thể dễ dàng được copy

Hình 4.2.Kích thước bộ zen với các đầu ra tương ứng

- Bảng điều khiển nhỏ gọn: Zen có kích thước rất nhỏ 90 x 70 x 56 (chiều cao x chiều rộng x chiều sâu) nên rất thuận lợi cho việc lắp đặt

- Dễ dàng trong việc lắp ráp và nối dây: việc gá đặt bộ Zen vô cùng dễ dàng nhờ một rãnh nhỏ phía sau Sẵn có các Timer và Counters vì vậy chỉ cần nối dây cho nguồn cấp và các cổng vào ra Thao tác kết nối đơn giản, chỉ cần dùng một tuốc-nơ-vít

- Có thể kết hợp dễ dàng với các module mở rộng để tăng số lượng các đầu vào/ra: số lượng đầu vào/ra của Zen có thể lên tới 24 đầu vào và 20 đầu ra nhờ kết hợp thêm 3 module mở rộng

- Biện pháp khắc phục khi mất điện: EEPROM vẫn lưu trữ chương trình và dữ liệu cài đặt hệ thống khi không cấp điện tới Zen Các dữ liệu về thời gian, counter, holding timer và các bit làm việc vẫn được lưu nhờ sử dụng một nguồn nuôi

- Dễ dàng copy và lưu trữ chương trình bằng một băng từ nhớ

- Có thể lập trình và theo dõi kiểm tra hoạt động từ một máy vi tính nhờ phần mềm mô phỏng kèm theo

- Dung lượng đóng cắt lớn hơn: công tắc đầu ra có thể chịu dòng 8A (250 VAC)

và các công tắc đều độc lập với nhau

- Có đầu vào xoay chiều và một chiều: đối với CPU có nguồn cấp đầu vào vao xoay chiều, có thể kết nối trực tiếp với điện áp từ 100V ÷ 240V

- Lập trình dễ dàng: có thể đặt cho bit đầu ra 3 trạng thái hoạt động khác nhau

- Các Timer phong phú, mỗi Timer đều hỗ trợ 5 kiểu hoạt động và 3 kiểu thang chia thời gian cùng với 8 Holding Timers có thể giữ trạng thái Timer khi nguồn cấp bị ngắt

- Counter có thể đếm tăng và đếm giảm Có sẵn 16 Counter có thể điều khiển đếm tăng hoặc đếm giảm Sử dụng bộ so sánh có thể lập trình cho nhiều đầu ra

từ một Counter

- Hỗ trợ Timer hoạt động theo ngày hoặc theo mùa

- Đầu vào tương tự trực tiếp

- Ghi nhận được những thông số như ngày giờ và nhiều dữ liệu khác nhờ màn hình hiển thị

- Có khả năng lọc nhiễu đầu vào

- Chương trình có thể được bảo vệ nhờ cài đặt password

4.1.2 Đặc tính kỹ thuật

a.Đầu vào

Hình 4.3.Sơ đồ đầu vào bộ Zen với nguồn nuôi AC

- Loại dùng nguồn AC:

+ Điện thế đầu vào: 100V ~ 240V (+10%/-15%), 50/60Hz

+ Tổng trở đầu vào: 680kΩ

+ Dòng điện đầu vào: 0,15mA ở 100V-AC và 0,35mA ở 240V-AC

+ Điện thế đóng (mức 1): 80VAC min

+ Điện thế mở (mức 0 ): 25VAC max

+ Thời gian đáp ứng cần thiết cho trạng thái đóng hay ngắt:

+ Ở 100VAC là 50ms hay 70ms (dùng chức năng lọc nhiễu ngõ vào)

+ Ở 240VAC là 100ms hay 120ms (dùng chức năng lọc nhiễu ngõ vào)

- Loại dùng nguồn DC:

Hình 4.4.Sơ đồ đầu vào bộ Zen với nguồn nuôi DC

+ Điện thế đầu vào: 24VDC (+10%/-15%)

Hình 4.5.Sơ đồ chung đầu ra bộ Zen

- Dòng điện cực đại của tiếp điểm 8A ở 240VAC, 5A ở 24VDC

- Tuổi thọ của rơle:

+ Về điện: 50,000 lần vận hành

+ Về cơ: 10 triệu lần vận hành

- Thời gian đáp ứng cần thiết khi đóng: 15ms

- Thời gian đáp ứng cần thiết khi ngắt: 5ms

d Đặc tính kỹ thuật chung

- Nguồn cung cấp:

+ Loại AC: 100÷240 VAC (cho phép 85÷236 VAC)

+ Loại DC: 24 VDC (cho phép 20,4÷26,4 VDC)

- Công suất tiêu thụ:

+ Loại AC: 30 VA max

+ Loại DC: 6,5 VA max

- Điện trở cách nhiệt giữa nguồn AC cung cấp và đầu nối đầu vào, đầu ra 20

MΩ min ở 500 VDC

- Nhiệt độ mơi trường cho phép: 0°C đến 55°C

- Độ Nm môi trường cho phép: 10% đến 90%

4.1.3 Các vùng nhớ

a Các đầu vào/ra, các bit làm việc và các bit có lưu

Bảng 1.Tổng hợp các đầu vào/ra và bit làm việc có lưu của Zen

Bit đầu vào bộ

của Zen

vào/ra Bit đầu vào

khối module

mở rộng

vào nối tới đầu vào của khối module mở rộng

Bit đầu vào nút

Đầu ra là kết quả so sánh của đầu vào tương

tự có thể chỉ được sử dụng cho kiểu có điện

áp nguồn cấp 24VDC

Bit so sánh P 0 đến f 16 So sánh giá trị hiện tại của các timer, holding

timer và counter Đầu ra là kết quả so sánh

nối tới đầu ra của khối module mở rộng

- Các bit đầu ra có 4 trạng thái:

+ "[" : đầu ra của hoạt động bình thường

Khi được nối điện thì đầu ra có điện, khi mất nối điện thì đầu ra mất điện

+ "S" : set bit đầu ra Khi được nối điện thì trạng thái của đầu ra được set lên 1 mà không phụ thuộc vào việc còn nối điện cho đầu ra nữa hay không

+ "R" : reset bit đầu ra Khi được nối điện thì trạng thái của đầu ra được reset về 0 mà không phụ thuộc vào việc còn nối điện cho đầu ra nữa hay không

+ "A" : thay đổi trạng thái đầu ra Mỗi khi được nói điện, trạng thái của đầu

ra sẽ chuyển sáng trạng thái ngược lại với trạng thái đang có

Hình 4.6.Giản đồ thời gian hoạt động của On delay timer

+ OFF delay timer (■): vẫn ở ON trong khi đầu vào trigger ON và tắt sáu một khoảng thời gian đặt trước sau khi đầu vào trigger về OFF

Hình 4.7.Giản đồ thời gian hoạt động của OFF delay timer

+ One-shot pulse timer (O): vẫn ở ON trong một khoảng thời gian đặt trước khi đầu vào trigger bật lên ON