THIẾT KẾ HỆ THỐNG DUY TRÌ ÁP TRONG ĐƯỜNG ỐNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG N  ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DUY TRÌ ÁP SUẤT ỨNG DỤNG TRONG CUNG CẤP NƯỚC SẠCH Người thực hiện: Người hướng dẫn: Lớp : Hưng n 2007 - MỤC LỤC Trang Chương I Tổng Quan 1.1 Khảo sát khách sạn DEAWOO -4 1.2 Vận dụng vào đề tài -6 1.3 Tính thực tế đề tài -8 Chương II Đo áp suất 2.1 Áp suất đơn vị đo áp suất -9 2.1.1 Định nghĩa áp suất 2.1.2 Đơn vị đo áp suất 2.2 Các phương pháp đo áp suất nước (chất lưu) 2.2.1 Các phương pháp đo áp suất tĩnh -9 2.2.2 Phương pháp đo áp suất động 10 2.3 Cảm biến áp suất -11 2.3.1 Lựa chọn loại cảm biến áp suất mơ hình đồ án -11 2.3.2 Cấu tạo ngun lý hoạt động -12 2.4 Kết đo tín hiệu cảm biến áp suất 14 2.5 Sử dụng cảm biến áp suất đề tài -15 Chương III Biến Tần 3.1 Tổng quan biến tần -16 3.1.1 Cấu tạo chung ngun tắc hoạt động 17 3.1.2 Các tính chất -18 3.1.3 Các thơng số kỹ thuật MM440 19 3.1.4 Các đầu dây điều khiển -21 3.2 Giới thiệu số thơng số biến tần MM440 22 3.2.1 Các thơng số cài đặt nhanh -22 3.2.2 Các thơng số cài đặt ứng dụng -22 3.3 Ứng dụng biến tần MM440 vào đề tài -23 3.3.1 Các tham số động -23 3.3.2 Các tham số giao tiếp nối tiếp USS 24 3.3.3 Các tham số điều khiển vòng kín PID -24 3.3.4 Các tham số đầu vào ADC -25 3.3.5 Các tham số liên quan khác 25 Chương IV Điều khiển lập trình 4.1 Các giải pháp điều khiển -26 4.2 Giới thiệu chung PLC 26 4.3 Các giao thức giao tiếp mạng S7 – 200 27 4.3.1 Điều kiện sử dụng giao thức USS -27 4.3.2 Trình tự lập trình sử dụng lệnh USS -28 4.4 Vòng điều khiển ổn định áp suất -28 4.5 Kết nối PLC biến tần -29 4.6 Thiết lập tham số cho biến tần -30 4.7 Chương trình điều khiển -31 4.7.1 Thuật điều khiển 31 4.7.2 Chương trình điều khiển 32 Chương V Kết luận khuyến nghị 33 Tài liệu tham khảo 35 Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K TỔNG QUAN 1.1 Khảo sát khách sạn DAEWOO Khách sạn DAEWOO khách sạn hành đầu nước ta Khách sạn gồm 400 phòng Khách sạn với diện tích 2000 m Là số khách sạn lớn đại nên khách sạn bao gồm nhiều thiết bị lớn hệ thống giặt là, làm lạnh làm ấm (hệ thống điều hồ, quạt gió, hệ thống cung cấp nước sạch) Những thiết bị khách sạn phần lớn dùng biến tần để điều khiển Các biến tần loại chun dụng, phù hợp với thiết bị Trong phạm vi đề tài ta nghiên cứu hệ thống cung cấp nước Hệ thống bơm cung cấp cho khách sạn Số lượng bơm: Hệ thống bơm cung cấp 1000m3 /ngày Cơng suất động cơ: 22kw – 380v (động KĐB pha) Duy trì áp suất 8,5 đến bar Gồm cơng tắc tơ, rơle, VSD, điều khiển Hệ thống bơn dùng biến tần hãng Danfoss (Đan Mạch) để điều chỉnh tốc độ động Sở dĩ, khách sạn dùng biến tần Danfoss mà khơng dùng biến tần Siemens – loại biến tần thơng dụng Việt Nam vì: Biến tần Danfoss loại biến tần chun dụng cho bơm quạt, sử dụng biến tần ta khơng phải xác định đặc tính tải Giá thành Danfoss ban đầu mua vào đắt 1,2 đến 1,3 lần so với Siemens, nhiên đảm bảo tính kinh tế khả tiết kiệm điện mang lại Sinh viên thực hiện: Trang Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K Bộ điều khiển phần mềm chun dụng hãng Nó dễ sử dụng thơng qua bảng điều khiển Tại đây, điều khiển xử lý tín hiệu đưa đưa định điều khiển hợp lý Bộ điều khiển điều khiển bơm hệ thống bơm, hai bơm lại nối trực tiếp vào biến tần chạy trực tiếp mà khơng qua điều khiển, có điều hai bơm có tác dụng dự phòng trường hợp bơm lại khơng chạy điều khiển bị hỏng Cảm biến áp suất đặt đầu bơm Áp suất ln trì khoảng 8,5 đến Bar Hệ thống dùng hai cảm biến áp suất: đưa điều khiển, đưa để làm tín hiệu cho biến tần dự phòng Ngun tắc hoạt động đây: Nước bơm trực tiếp từ bể chứa, qua bể lọc (thơng qua bơm trung gian) sau hệ thống bơm đưa đến đường ống Hệ thống bơm có bơm nối vào biến tần Bơm nối điều khiển định Giả sử bơm số ln nối, biến tần điều chỉnh tốc độ bơm để trì áp suất mong muốn Khi bơm số điều chỉnh dến tốc dộ tối đa mà chưa đáp ứng áp suất đầu biến tần điều chỉnh cho tốc độ bơm giảm xuống Bơm số hai đóng vào, tác dụng biến tần bơm số tăng dần tốc độ điều chỉnh đến đáp ứng u cầu Hoạt động bơm số bơm số tương tự Khơng có trường hợp bơm hoạt động Hai bơm ngắt làm bơm dự phòng, biến tần điều chỉnh tốc độ, hai bơm chạy trực tiếp Trong q trình cung cấp nước ngày, có số bơm khơng sử dụng đến Để chống bó cho động cơ, điều khiển cho động chạy 10s Ta khơng thể để bơm nối vào biến tần chạy trực tiếp q nhiều nên sau khoảng 10 ngày thay ln phiên bơm trực tiếp Sinh viên thực hiện: Trang Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K Hình 1.1: Sơ đồ sử dụng biến tần điều khiển cho bơm Sinh viên thực hiện: Trang Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K 1.2 Vận dụng vào đề tài Sơ đồ tổng qt hệ thống Từ u cầu đề tài là: Sử dụng biến tần - PLC để điều khiển, điều chỉnh tốc độ hai động bơm để ổn định áp suất đường ống hệ thống bơm nước, sau khảo sát hệ thống bơm nước khách sạn DAEWOO chúng em xây dựng sơ đồ tổng qt hệ thống hình 1.3 Cách đặt cảm biến áp suất Cảm biến áp suất đặt đầu hệ thống bơm hình 1.3 Cảm biến đo áp suất đầu vào hệ thống đường ống, áp suất ln trì khoảng giá trị cho cuối đường ống áp suất đủ cung cấp theo u cầu Cách thức điều khiển hệ thống Đầu tiên cho động bơm khởi động cách đóng điện cho V1 Động bơm khởi động bơm nước vào đường ống Biến tần lấy tín hiệu phản hồi từ cảm biến áp suất để điều chỉnh tốc độ động cơ, trì áp suất đường ống Khi tốc độ động bơm đạt định mức mà áp suất đường ống chưa đủ, khối điều khiển (PLC) ngắt điện V1 đóng điện cho L1 đồng thời đóng điện cho V2 Lúc động bơm ngắt điện cung cấp từ biến tần cấp điện trực tiếp từ lưới (tốc độ động bơm trì giá trị định mức) Động bơm cấp điện ∆ điều chỉnh qua biến tần để bù thêm lượng P cho đường ống Nếu áp suất đường ống vượt q giá trị đạt biến tần điều chỉnh tốc độ động bơm để giảm áp suất Trường hợp áp suất giảm tới giá trị giới hạn mà áp suất đường ống cao giá trị đặt, PLC ngắt điện động bơm cách ngắt điện V2 Đồng thời cấp điện cho động bơm qua biến Sinh viên thực hiện: Trang Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K tần cách ngắt điện L1 sau đóng điện cho V1, biến tần điều chỉnh tốc độ động bơm để trì áp suất đường ống Ở sơ đồ vai trò động bơm tương đương, chúng thay phiên hoạt động thường trực tránh trường hợp động hoạt động liên tục thời gian dài Trong q trình cung cấp nước ngày, động bơm khơng sử dụng đến gây tượng bó động Để chống bó cho động cơ, ta đóng điện cho động chạy thời gian ngắn ngày Hình 1.2: Sử dụng biến tần cho nhiều bơm Sinh viên thực hiện: Trang Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K Hình 1.3: Sơ đồ tổng qt hệ thống 1.3 Tính thực tế đề tài * Vieọc mong muoỏn coự moọt saỷn phaồm toỏt ủaựp ửựng ủửụùc nhu cầu cõng ngheọ, tieỏt kieọm naờng lửụùng, hieọu naờng cao, ủoọ tin caọy lụựn, nhoỷ gón, vaứ giá thaứnh hụùp lyự luõn laứ caựi ủớch hửụựng tụựi cuỷa khoa hóc cõng ngheọ * Khoa hóc cõng ngheọ ngaứy caứng phaựt trieồn vửụùt baọc nhaỏt laứ vieọc ửựng dụng cuỷa cõng ngheọ ủieọn tửỷ vi mách - ủieọn tửỷ cõng suaỏt coự theồ táo ủửụùc nhửừng saỷn phaồm coự chửực naờng xửỷ lyự trón vén moọt quaự trỡnh, moọt khãu, thaọm caỷ heọ thoỏng… vieọc tieỏp caọn nhửừng cõng ngheọ mụựi cuừng nhử cõng ngheọ cuỷa nửụực ta coứn nhiều hán cheỏ PLC – BIẾN TẦN hieọn ủang laứ nhửừựng cõng ngheọ hieọn ủái haứng ủầu vụựi tớnh naờng noồi troọi laứ Sinh viên thực hiện: Trang Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương I Tổng QuanĐồ án tốt nghiệp Lớp ĐK1K ủiều khieồn chớnh xaực, daỷi ủiều chổnh roọng (tần soỏ – 650 Hz), tieỏt kieọm ủửụùc naờng lửụùng ủeỏn 40%, ủoọ tin caọy cao …Vaọy nẽn vụựi moọt sinh viẽn hóc ngaứnh tửù ủoọng hoựa cõng nghieọp saộp trửụứng vieọc ủửụùc tieỏp caọn moọt cõng ngheọ mụựi laứ moọt may maộn cho nhoựm chuựng em * Qua q trình khảo sát thực tế khách sạn DAEWOO nhóm, chúng em thấy hệ thống bơm nước nhà cao tầng, khách sạn hay việc cung cấp nước cho thành phố…việc trì áp suất khơng đổi đường ống vấn đề đặt Để giải vấn đề này, ta khơng thể dùng phương pháp bơm thơng thường như: đóng máy trực tiếp tay, hay hẹn Bởi thực tế việc sử dụng nước khác ngày, áp suất vị trí đường ống cung cấp khác Biến tần với khả như: kết nối với máy tính, giao tiếp với PLC, kết nối mạng hồn tồn có khả giải vấn đề Trong biến tần tích hợp sẵn điều khiển PID với đầu vào, đầu tương tự số có khă kết hợp với phần tử khác tạo nên hệ thống điều khiển tự động hồn tồn Biến tần điều chỉnh để thay đổi tốc độ động pha rộng trơn ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp hệ thống điều khiển tự động Sinh viên thực hiện: Trang 10 Cường – Hải – Hùng – Hường - LinhGiáo viên hướng dẫn: Trang 10 Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Chương IV nghiệp – – – – – – – – – – Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K Điều khiển định hướng từ trường (FCC) Điều khiển vectơ khơng sensor (SLVC) Điều khiển vectơ có encoder (VC) Khởi động bám (Flying start - FS) Hãm chiều (DC) Hãm hỗn hợp Hãm động Bộ điều khiển Vdc Các khối chức tự (FFB) Tập liệu lệnh truyền động 3.3 Ứng dụng biến tần MM440 vào nội dung đề tài Trong đề tài biến tần đóng vai trò quan trọng, ngồi nhiệm vụ giao tiếp nối tiếp với PLC S7-200 có chức tạo mạch phản hồi kín từ cảm biến áp suất Biến tần nhận tín hiệu phản hồi trở cảm biến thơng qua PID để thay đổi tốc độ động cho trì áp suất mong muốn Như biến tần phải đặt đầy đủ tham số để thỏa mãn u cầu Trước đặt thơng số cho biến tần ta phải thực việc cài đặt lại mặc định cho biến tần theo bước sau: P0003 = 1: Truy cập mức P0004 = 0: Lọc tất thơng số P0010 = 30: Cài đặt thơng số chế độ cài đặt xuất xưởng (mặc định) P0970 = 1: Cài đặt lại thơng số chế độ mặc định 3.3.1 Các tham số động P0300 = 1: Động sử dụng loại động khơng đồng P0304 = 230: Giá trị điện áp định mức động 230V P0305 = 1: Giá trị dòng điện định mức động 1A P0307 = 0.2: Giá trị cơng suất định mức động 0.2 kW Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 27 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K P0308 = 0: Giá trị hệ số cơng suất định động tự động tính tốn P0309 = 0: Giá trị hiệu suất định mức động tự động tính tốn P0310 = 50: Giá trị tần số định mức động 50 Hz P0311= 1400: Giá trị tốc độ định mức động 1400 vòng/phút P0320 = 0: Giá trị dòng từ hóa động tự động tính tốn P0335 = 0: Chế độ làm mát động chế độ làm mát tự nhiên P1080 = 0: Giá trị tần số nhỏ cho động Hz P1082 = 50: Giá trị tần số lớn cho động 50 Hz P1120 = 2: Thời gian tăng tốc 2s P1121 = 2: Thời gian giảm tốc 2s 3.3.2 Các tham số giao tiếp nối tiếp USS P2010 = 7: Đặt tốc độ Baud cho truyền thơng USS 19200 Baud P2011 = 1: Đặt địa cho biến tần MM440 P2012 = 2: Đặt chiều dài PZD lần truyền liệu theo khiểu USS từ P2013 = 127: Đặt chiều dài PKW lần truyền liệu theo khiểu USS thay đổi 3.3.3 Các tham số điều khiển vòng kín PID P2200 = 1: Cho phép kích hoạt điều khiển PID P2253 = 755.0: Chọn điểm đặt cho đầu vào PID (PID setpoint) thơng qua đầu vào tương tự số (ADC1) P2257 = 1: Đặt thời gian tăng tốc cho điểm đặt PID 1s P2258 = 1: Đặt thời gian giảm tốc cho điểm đặt PID 1s P2264 = 755.1: Chọn nguồn tín hiệu phản hồi PID (PID feedback) thơng qua đầu vào tương tự số (ADC2) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 28 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K P2267 = 100: Đặt giá trị tín hiệu phản hồi PID lớn 100% P2268 = 0: Đặt giá trị tín hiệu phản hồi PID lớn 0% P2280 = 0.500: Đặt hệ số tỷ lệ cho PID 0.5 P2285 = 0.050: Đặt số thời gian tích phân cho điều khiển PID 0.05 (hệ số tùy thuộc vào hệ thống) P2291 = 100: Đặt giới hạn cho đầu điều khiển PID 100% P2292 = 0: Đặt giới hạn cho đầu điều khiển PID 0% 3.3.4 Các tham số đầu vào ADC P0756.0 = 3: Chọn đầu vào tương tự số đầu vào dòng điện P0756.1 = 3: Chọn đầu vào tương tự số đầu vào dòng điện P0757.0 = 0: Đặt giá trị x1 thang ADC1 mA P0757.1 = 3.7: Đặt giá trị x1 thang ADC2 3.7 mA P0759.0 = 20: Đặt giá trị x2 thang ADC1 20 mA P0759.1 = 7: Đặt giá trị x2 thang ADC2 mA P0761.0 = 0: Đặt chiều rộng dải chết ADC1 mA P0761.1 = 3.7: Đặt chiều rộng dải chết ADC2 3.7 mA 3.3.5 Các tham số liên quan khác P0700 = 5: Chọn nguồn lệnh từ USS đường truyền COM P0719 = 52: Lựa chọn nguồn lệnh từ USS đường truyền COM điểm đặt tần số đầu vào tương tự P1000 = 2: Lựa chọn điểm đặt tần số đầu vào tương tự 1(ADC1) P1070 = 755.0: Chọn kênh đặt đầu vào tương tự 1(ADC1) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 29 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K CHƯƠNG IV ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 4.1 Các giải pháp điều khiển – – – – Mạch điều khiển dùng Rơle Mạch dùng kỹ thuật vi xử lý Với mạch dùng Vi điều khiển (Micro Controller) Điều khiển PLC (Programable Logic control) * Kết luận: với phương pháp nêu ta thấy phương pháp thích hợp dùng PLC giảm số lượng rơle điều khiển, khơng q phức tạp mạch điện tử, PLC có tích hợp chuẩn truyền RS 485 để giao tiếp với biến tần, có khả chuẩn đốn giúp cho cơng tác sửa chữa, có thư viện đặc biệt chun dùng để giao tiếp với biến tần chương trình viết đỡ phức tạp Tuy giá thành cao so với giải pháp khác có tính ổn định Vì lý nên phạm vi đề tài ta lựa chọn giải pháp điều khiển PLC 4.2 Giới thiệu PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programable Logic Control, viết tắt PLC) loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình Thay cho việc thực thuật tốn mạch số với chương trình điều khiển PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn dễ dàng thay đổi thuật tốn đặc biệt dễ trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh (với PLC khác hay máy tính) Tồn chương trình điều khiển lưu nhớ PLC thiết lập theo chu kỳ vòng qt Để thực chương trình điều khiển, tất nhiên PLC có tính máy tính Nghĩa phải có vi xử lý (PLC), hệ điều hành, nhớ để lưu chương trình điều khiển, liệu tất nhiên phải có cổng đầu vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển trao đổi thơng tin với mơi trường xung quanh Bên cạnh PLC có thêm khối chức Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 30 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K đặc biệt khác đếm (Counter), thời gian (Timer) khối chun dụng khác 4.3 Các giao thức giao tiếp mạng S7 – 200 Để sử dụng giao thức giao tiếp mạng S7 - 200 trước tiên ta phải tìm hiểu chuẩn truyền RS485 – Giao thức PPI – Giao thức MPI – Freeport (giao thức người dùng tự định nghĩa) – USS Protocol *Kết luận: Do ta khơng có card truyền thơng nên với ba phương pháp đầu dùng ta phải xây dựng giao thức cho chúng phải hiểu cấu trúc truyền nhận PLC biến tần Vì biến tần có cổng giao tiếp RS 485 RS 232 mà PLC tích hợp cổng truyền thơng RS 485 đòi hỏi phải có thêm thiết bị chuyển đổi, chương trình lập trình phức tạp khó khăn Nhưng với giao thức USS cho phép ta truyền thơng qua cổng RS 485, truyền trực tiếp tham số điều khiển xuống biến tần nhận trực tiếp tham số mong muốn từ biến tần mà cần khối lệnh có sẵn thư viện USS Do dễ dàng cho q trình điều khiển sau Vì lý ta lựa chọn cách thức giao tiếp với biến tần USS Toolbox 4.3.1 Điều kiện để sử dụng giao thức USS Thư viện lệnh STEP7 – Micro/Win cung cấp 14 thủ tục thủ tục ngắt lệnh tích hợp giao thức USS Các lệnh USS sử dụng phương thức sau S7 – 200 – Giao thức USS thiết lập Port cho giao tiếp USS – Lệnh USS_INIT cho phép lựa chọn giao tiếp kiểu USS PPI port Sau lựa chọn giao thức USS để giao tiếp với biến tần nói riêng ta khơng thể sử dụng port cho mục đích khác, kể giao tiếp với phần mềm STEP7 – Micro/Win Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 31 Chương IV nghiệp – – Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K Các lệnh USS tạo chiếm khoảng 3600 byte Tuỳ thuộc vào lệnh mà ta sử dụng, phải dành riêng cho giao thức USS vùng nhớ V khoảng 400 byte Các lệnh USS khơng dùng thủ tục ngắt 4.3.2 Trình tự lập trình sử dụng lệnh USS – Đặt lệnh USS_INIT chương trình Lệnh USS_INIT nên gọi chu kỳ qt để thiết lập hay thay đổi thơng số giao tiếp giao thức USS – Đặt lệnh DRV_CTRL cho biến tần tích cực chương trình Có thể thêm vào nhiều lệnh USS_RPM_x USS_WPM_x cần thiết, biến tần tích cực thời điểm – Thiết lập thơng số biến tần để phù hợp với tốc độ baud địa biến tần dùng chương trình – Nối cáp giao tiếp CPU biến tần 4.4 Vòng điều khiển tín hiệu ổn định áp suất Phương án 1: Phương án 2: Với hai phương án điều khiển ta thấy rằng: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 32 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K Với phương án thứ đòi hỏi PLC phải có modul tương tự dẫn đến giá thành cao hơn, mặt khác tín hiệu cảm biến đưa PLC biến tần tác dụng Vì biến tần mang danh nghĩa cung cấp dòng pha cho động cho phép động khởi động cách trơn Nếu dùng phương án ta cần sử dụng PLC đủ Với phương án thứ tín hiệu cảm biến đưa biến tần, biến tần thơng qua PID xử lý tín hiệu cảm biến để tự động ổn định hệ thống giải cho phép PLC đóng vai trò đóng cắt rơle điều khiển động giao tiếp với biến tần hỗ trợ cho biến tần biến tần q khả điều chỉnh Với phương án thiết bị điều khiển thực hầu hết vai trò Hơn giảm giá thành khơng phải sử dụng modul tương tự 4.5 Kết nối PLC biến tần Cách thức kết nối PLC với biến tần thực hình vẽ sau: Bước 1: Xác định ý nghĩa chân đầu cổng truyền thơng PLC Hình 4.6 : Sơ đồ chân cổng truyền thơng PLC Bước 2: Nối điện trơ phụ để chống nhiễu Hình 4.7: Điện trở nối chống nhiễu cho chuẩn truyền RS485 Bước 3: Kết nối PLC biến tần Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 33 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K Hình 4.8: Hình vẽ kết nối PLC với biến tần 4.6 Thiết lập tham số cho biến tần Trước thực kết nối PLC với biến tần phải chắc PLC biến tần nối với tham số sau thiết lập biến tần Xóa yếu tố thiết lập (khơng bắt buộc): P0010 = 30 P0970 = Nếu bỏ qua bước phải chắn tham số sau phải thiết lập với giá trị sau: Độ dài USS PZD: P2012 index = Độ dài USS PKW: P2013 index = 127 Cho phép đọc/ghi truy cập tất tham số: P0003 = 3 Kiểm tra động thiết lập tham số cho động cơ: P0304 = Dải điện áp động (V) P0305 = Dải dòng điện động (A) P0307 = Dải cơng suất động (W) P0310 = Dải tần số động (Hz) P0311 = Dải tốc độ động (RPM) Các thiết lập thay đổi tuỳ thuộc vào động mà ta sử dụng Thiết lập kiểu điều khiển: P0700 index = Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 34 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K Thiết lập tần số đặt USS on COM link: P1000 index = Thời gian tăng tốc (khơng bắt buộc) P1120 = đến 65000 (s) Thời gian giảm tốc: P1121 = đến 65000 Thời gian tính giây Thiết lập tần số liên kết nối tiếp P2000 = đến 65000 Hz Thiết lập thơng thường USS P2009 index = 10 Thiết lập tốc độ baud chuẩn truyền RS485 P2010 index0 = (2400 baud) (4800 baud) (9600 baud) (19200baud) (38400 baud) (57600 baud) 12 (115200 baud) 11 Địa trạm tớ P2011 index = đến 31 12 Thiết lập thời gian kết thúc q trình truyền nhận P2014 index = đến 65535 ms 13 Chuyển đổi liệu từ nhớ RAM đến EEPROM: P0971 = (bắt đầu chuyển đổi) tham số thiết lập lưu EEPROM 4.7 Chương trình điều khiển Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 35 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K 4.7.1 Thuật điều khiển Thiết lập giao tiếp cho biến tần PLC Sau PLC gửi tín hiệu xuống biến tần cho phép động chạy với tốc độ 100% tần số đặt để trì áp suất 0.5 bar PLC liên tục nhận tín hiệu phản hồi từ cảm biến đưa vào biến tần Tín hiệu đưa vào vùng nhớ VW12 Do biến tần có khả tự ổn định tốc độ cho động tự trì dải (0,4 ÷ 0.6 bar) Nên áp suất giảm đến mức mà biến tần khơng thể trì thời gian 3s PLC cho phép ngắt động chạy với biến tần cho phép động chạy trực tiếp Nếu áp suất tiếp tục giảm 3s sau động chạy với biến tần đóng vào để trì áp suất 0,5 bar Nếu động chạy với biến tần với tần số tối đa 3s dừng hệ thống Nếu áp suất tăng lên 3s sau động chạy trực tiếp nguồn 380 ngắt Động chạy với biến tần để trì áp suất khơng đổi Sau thời gian áp suất đạt mức u cầu hay trì khoảng cho phép cho động chạy 3s sau động chạy với biến tần đóng vào Nếu khoảng thời gian phút mà có động chạy tức động khơng đóng vào Trong trường hợp ta cho động chạy vòng 10s để chống bó Để tránh trường hợp động ln phải làm việc q tải ta cho động chạy trực nhật Tức sau khoảng thời gian phút ta tiến hành đổi bơm Ban đầu ấn nút Start chương trình chạy với chương trình “động 1” thực trường hợp xảy sau phút chương trình chạy với chương trình “động 2” có vai trò giống chương trình “động 1” 4.7.2 Chương trình điều khiển Chương trình điều khiển bao gồm: Main: chương trình điều khiển Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 36 Chương IV nghiệp Điều khiển lập trìnhĐồ án tốt Lớp ĐK1K SBR0: KD_DC_1 (động khởi động với biến tần áp suất thấp) SBR1: CHONG_BO2 (để tránh trường hợp động khơng khởi động thời gian – chống bó động 2) SBR2: KD_DC_2 (sau phút động khởi động với biến tần áp suất thấp) SBR3: CHONG_BO2 (để tránh trường hợp động khơng khởi động thời gian – chống bó động 2) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hường Trang 37 Chương V nghịChương V Kết luận khuyến Kết luận khuyến nghị CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 5.1 Những kết đạt Sau thời gian nghiên cứu làm việc cách nghiêm túc vơi giúp đỡ, bảo, đóng góp ý kiến thầy Nguyễn Phúc Đáo, thầy Phạm Thanh Tùng thầy giáo khoa Điện - Điện Tử bạn lớp, đến chúng em hồn thành đề tài Với đề tài điều khiển trì áp suất có nhiều phương pháp để thực hiện, phạm vi đề tài chúng em sử dụng biến tần, PLC cảm biến áp suất để điều khiển trì áp suất Trong q trình thực đề tài chúng em vận dụng kiến thức học, tự đánh giá trình độ thân, nghiên cứu học hỏi tìm phương án giải quyết, tiếp cận với thiết bị thực tế Sau thời gian thực đề tài chúng em đạt kết sau: thiết kế chế tạo mơ hình, lắp ráp hồn chỉnh mơ hình, vận hành kiểm tra theo quy trình cơng nghệ, mơ hình đảm bảo đáp ứng u cầu đặt Tuy nhiên thời gian có hạn trình độ hạn chế phần lập trình điều khiển PLC chúng em chưa tối ưu Thơng qua q trình thực đề tài chúng em dần làm quen với cách làm việc độc lập phối hợp làm việc theo nhóm dần biết cách tổ chức cơng việc xếp thời gian hợp lý 5.2 Khuyến nghị Với phát triển q trình thị hố ngày nay, thị mức độ tập trung dân cư lớn Giải pháp dưa để giải vấn đề nhà cao tầng phương án hiệu Như có vấn đề đặt cung cấp nước cho khu dân cư nói chung khu nhà cao tầng nói riêng mà đảm bảo áp suất đường ống giới hạn cho phép Do chế tạo thiết kế hệ thống điều khiển trì áp suất ứng dụng cung cấp nước vấn đề cấp thiết cơng thị hố ngày Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu nhóm chúng em tiến Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Trang 38 Chương V nghịChương V Kết luận khuyến Kết luận khuyến nghị hành thiết kế chế tạo thành cơng hệ thống trì áp suất ứng dụng cung cấp nước Trong phạm vi đề tài này, chúng em sử dụng thiết bị điều khiển biến tần MicroMaster 440 PLC S7 – 200 hãng Siemens Sở dĩ chúng em lựa chọn thiết bị chúng em mong muốn nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng kiến thức học vào đề tài như: cách thức truyền thơng thiết bị (trong đề tài cách thức truyền thơng biến tần với PLC), ứng dụng biến tần vào điều khiển động cơ, khẳ tự trì áp suất biến tần Những vấn đề hồn tồn kiến thức mà có ngồi thực tiễn sinh viên chúng em tiếp cận Trong q trình thực đề tài chúng em gặp nhiều khó khăn việc tìm nguồn tài liệu (vì nguồn tài liệu chủ yếu tiếng anh nên hạn chế với sinh viên kỹ thuật), nguồn vật tư để chế tạo mơ hình, điều quan trọng chúng em thiếu kinh nghiệm thực tế Với kiến thực hạn chế kinh nghiệm non thời gian có hạn nên chúng em chưa hồn thiện đề tài cách hồn thiện chưa tận dụng hết khẳ biến tần PLC (chưa dùng phần tử nhiệt để bảo vệ động cơ, chưa dùng thời gian thực để điều khiển hệ thống), chưa thiết kế phần giám sát điều khiển hệ thống thơng qua PC Đề tài chúng em thực mang tính nghiên cứu, vận dụng kiến thức học để thực nên thiếu tính thực tế Bởi với phạm vi điều khiển động trì áp suất ta cần sử dụng biến tần đủ Vì biến tần MicroMaster 430 Siemens có tích hợp khả đóng cắt động theo thời gian, có khă tự điều chỉnh Do giá thành giảm mà đảm bảo đáp ứng u cầu cơng nghệ Sau thời gian thực đề tài chúng em nhận thấy việc tiếp cận với thiết bị đại sinh viên mẻ Nên chúng em mong muốn nghiên cứu tìm hiểu đề tài mang tính thời sự, để nâng cao khả tiệp cận thực tiễn, tích luỹ kinh nghiệm để khơng khỏi bỡ ngỡ tham gia vào q trình sản xuất cơng nghiệp Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo khoa, đặc biệt thầy Nguyễn Phúc Đáo, thầy Phạm Thanh Tùng Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Trang 39 Chương V nghịChương V Kết luận khuyến Kết luận khuyến nghị bạn lớp tạo điều kiện giúp đỡ, đóng góp ý kiến để chúng em hồn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh Tùng Trang 40 Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Cảm biến ứng dụng – Dương Minh Trí – Nhà xuất khoa học kỹ thuật Giáo trình cảm biến - Đại học Bách Khoa Hà Nội Tài liệu Cảm biến - GV Nguyễn Thành Long - Đại học SPKT Hưng n Mơ hình thiết bị tạo mơi trưòng đo – Khoa Điện - Điện tử ĐH SPKT Hưng n www.ad.siemens.com Tự động hố với SI MATIC S7 – 200 Tác giả Phan Xn Minh – Nguyễn Dỗn Phước NXB Nơng Nghiệp Giáo viên hướng dẫn: Trang 41 Nguyễn Phúc Đáo – Phạm Thanh TùngSinh viên thực hiện: Trang 41 Cường – Hải – Hùng – Hường - Linh [...]... duy trì áp suất 2.5 Sử dụng cảm biến áp suất trong đề tài Bằng cơ sở lý thuyết và thực nghiệm trên thiết bị tạo môi trường đo cũng như đi khảo sát thực tế hệ thống cung cấp nước và duy trì áp suất ở khách sạn Deawoo Trong đồ án này chúng em lựa chọn loại cảm biến như đã giới thiệu ở trên để đo và gửi tín hiệu ra cho biến tần cùng với PLC sẽ điều chỉnh tốc độ bơm và số lượng bơm để duy trì áp suất trong. .. cơ tự duy trì trong dải (0,4 ÷ 0.6 bar) Nên khi áp suất giảm đến mức mà biến tần không thể duy trì được trong thời gian 3s thì PLC cho phép ngắt động cơ 1 chạy với biến tần và cho phép động cơ 1 chạy trực tiếp Nếu áp suất tiếp tục giảm thì 3s sau động cơ 2 chạy với biến tần được đóng vào để duy trì áp suất ở 0,5 bar Nếu động cơ 2 chạy với biến tần với tần số tối đa trong 3s thì dừng hệ thống Nếu áp suất... cộng của chất lưu cần đo áp suất Trong trường hợp đo trực tiếp, người ta gắn lên thành bình các cảm biến đo ứng suất để đo biến dạng của thành bình Biến dạng này là hàm của áp suất Ngoài ra, có thể dùng một ống đặc biệt có khả năng biến dạng dưới tác dụng của áp suất để làm vật trung gian Khi đo áp suất trong một đường ống dẫn chất lưu, người ta đặt một áp kế dạng ống nối tiếp với đường dẫn khảo sát Bằng... tần mạnh mẽ nhất trong trong dòng các biến tần tiêu chuẩn Khả năng điều khiển Vector cho tốc độ và Môment hay khả năng điều khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quan trọng như các hệ thống nâng chuyển, các hệ thống định vị Không chỉ có vậy, một loạt khối logic sẵn có lập trình tự do cung cấp cho người sử dụng sự linh hoạt tối đa trong việc điều... nghịChương II Kết luận và khuyến Đo áp suất 2.2.2 Phương pháp đo áp suất động Khi nghiên cứu chất lưu chuyển động cần phải tính đến ba dạng áp suất cùng tồn tại: áp suất tĩnh ( ps) của chất lưu không chuyển động, áp suất động (pd) do chuyển động với vận tốc v của chất lưu gây lên và áp suất tổng cộng Pt là tổng của hai áp suất trên: Pt = ps + pd Áp suất tĩnh ps được đo bằng một trong các phương pháp vừa trình... được chạy với biến tần để duy trì áp suất không đổi Sau một thời gian nếu áp suất đạt mức yêu cầu hay duy trì trong khoảng cho phép thì cho động cơ 2 chạy trong 3s sau đó động cơ 1 chạy với biến tần được đóng vào 3 Nếu trong khoảng thời gian là 2 phút mà chỉ có động cơ 1 chạy tức là động cơ 2 không được đóng vào Trong trường hợp này ta cho động cơ 2 chạy trong vòng 10s để chống bó 4 Để tránh trường... tạo ra áp suất động gây lên sự bất ổn tín hiệu ra của cảm biến Đó cũng là phương pháp đo áp suất nước trong hệ thống cung cấp nước và duy trì áp suất ở khách sạn Deawoo 2.3 Cảm biến áp suất Cảm biến là phần tử cơ bản của bộ biến đổi áp suất, nó xác định đặc tính làm việc của thiết bị Các bộ biến đổi áp suất hoạt động dựa trên cơ sở 3 loại cảm biến chính Đó là cảm biến điện trở tenxơ, điện dung và điện... nghịChương II Kết luận và khuyến Đo áp suất 2.3.1 Lựa chọn loại cảm biến áp suất sử dụng trong mô hình đề tài Từ những số liệu có trước như áp suất nước cần duy trì là 0.5 bar, biến tần sử dụng trong mô hình là loại MM440 của Siemens có 2 đầu vào tương tự là: – – 0 tới 10 V, 0 tới 20mA và -10 0 tới 10 V, 0 tới 20mA → +10V Cũng như căn cứ vào những thiết bị trong khoa sẵn có, ta lựa chọn loại cảm biến áp suất... của áp suất tổng cộng và áp suất tĩnh : Pd= Pt - Ps Trong đề tài này ta sử dụng cảm biến áp suất và đo áp suất tĩnh bằng phương pháp lấy một lỗ nhỏ của ống dẫn nước sau đó lắp cảm biến vào thông qua cơ cấu lắp đặt để hạn chế sự ảnh hưởng của áp suất động, tránh sự tác động trực tiếp của chất lưu lên cảm biến sẽ tạo ra áp suất động gây lên sự bất ổn tín hiệu ra của cảm biến Đó cũng là phương pháp đo áp. ..Chương V nghịChương II Kết luận và khuyến Đo áp suất CHƯƠNG II ĐO ÁP SUẤT 2.1 Áp suất và đơn vị đo áp suất 2.1.1 Định nghĩa áp suất Nếu cho một chất lỏng hoặc khí (gọi chung là chất lưu) vào trong một bình chứa nó sẽ gây nên lực tác dụng lên thành bình gọi là áp suất Áp suất này phụ thuộc vào bản chất của chất lưu, thể tích mà nó chiếm trước và sau khi đưa vào bình và vào nhiệt độ Áp suất p của chất lưu ... qt hệ thống hình 1.3 Cách đặt cảm biến áp suất Cảm biến áp suất đặt đầu hệ thống bơm hình 1.3 Cảm biến đo áp suất đầu vào hệ thống đường ống, áp suất ln trì khoảng giá trị cho cuối đường ống áp. .. đồ tổng qt hệ thống Từ u cầu đề tài là: Sử dụng biến tần - PLC để điều khiển, điều chỉnh tốc độ hai động bơm để ổn định áp suất đường ống hệ thống bơm nước, sau khảo sát hệ thống bơm nước khách... nhà cao tầng nói riêng mà đảm bảo áp suất đường ống giới hạn cho phép Do chế tạo thiết kế hệ thống điều khiển trì áp suất ứng dụng cung cấp nước vấn đề cấp thiết cơng thị hố ngày Sau thời gian