Tìm hiểu và nghiên cứu hoạt động của băng tải vận chuyển than cho nhà máy nhiệt điện Sơn Động

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SƠN ĐỘNG 6 1.1.Giới thiệu chung. 6 1.2.Cơ cấu tổ chức quản lý của công ty. 7 1.2.1.Nhiệm vụ của các phòng ban. 8 1.3.Quá trình hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty. 8 1.4.Nhưng thuận lợi và khó khăn của công ty. 9 1.4.1.Thuận lợi. 9 1.4.2.Khó khăn. 10 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN THAN TRONG NHÀ MÁY. 11 2.1. Mục đích nghiên cứu hệ thống băng tải vận chuyển than trong nhà máy. 11 2.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống. 11 2.3.Quá trình công nghệ của hệ thống. 11 2.3.1.Sơ đồ công nghệ. 12 2.4. Các phần thiết bị dùng trong hệ thống. 13 2.4.1.Bộ điều khiển PLC S71200. 13 a. Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC. 14 b. Khái niệm chung PLC s71200. 14 c. Ngôn ngữ lập trình của bộ điều khiển PLC. 17 d. Giới thiệu các tập lệnh cơ bản. 17 2.4.2.Rơ le trung gian. 22 a. Khái niệm chung về rơ le. 22 b. Phân loại rơ le. 23 c. Đặc tính vào ra của rơle. 24 d. Rơ le trung gian. 25 2.4.3.Cảm biến lệch băng. 27 2.4.4.Cảm biến chống ùn tắc băng. 29 2.4.5.Cảm biến bảo vệ trượt băng. 33 2.4.6.Công tắc tơ. 36 2.4.7.Aptomat. 38 2.4.8.Khởi động mềm. 39 2.4.9.Các thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống băng. 41 2.5.Mạch lực và mạch điều khiển của hệ thống. 41 2.5.1.Mạch lực. 42 2.5.2.Mạch điều khiển. 43 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 45 3.1. Làm việc với phần mềm Tia Portal. 45 3.1.1.Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI. 45 3.1.2. Kết nối qua giao thức TCPIP. 45 3.1.3. Cách tạo một Project. 45 3.1.4. TAG của PLC TAG local. 48 3.1.5. Làm việc với một trạm PLC. 50 3.1.6. Đổ chương trình xuống CPU. 50 3.17. Giám sát và thực hiện chương trình. 52 3.2. Lưu đồ thuật toán. 53 3.2.1.Sơ đồ khởi động. 53 3.2.2.Sơ đồ dừng công nghệ. 54 3.2.3.Sơ đồ dừng sự cố. 55 3.3.Quy định hiệu vào, ra PLC. 56 3.3.1.Tín hiệu vào. 56 3.3.2.Tín hiệu ra. 56

M C L C Ụ Ụ

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SƠN ĐỘNG 5

1.1.Giới thiệu chung 5

1.2.Cơ cấu tổ chức quản lý của công ty 6

1.2.1.Nhiệm vụ của các phòng ban 7

1.3.Quá trình hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty 7

1.4.Nhưng thuận lợi và khó khăn của công ty 8

1.4.1.Thuận lợi 8

1.4.2.Khó khăn 9

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN THAN TRONG NHÀ MÁY 10

2.1 Mục đích nghiên cứu hệ thống băng tải vận chuyển than trong nhà máy 10

2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 10

2.3.Quá trình công nghệ của hệ thống 10

2.3.1.Sơ đồ công nghệ 11

2.4 Các phần thiết bị dùng trong hệ thống 12

2.4.1.Bộ điều khiển PLC S7-1200 12

b.Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC 13

Ưu điểm của PLC: 13

c.Khái niệm chung PLC s7-1200 13

Giới thiệu về các module CPU 14

a.Ngôn ngữ lập trình của bộ điều khiển PLC 16

b.Giới thiệu các tập lệnh cơ bản 16

Bit logic (tập lệnh tiếp điểm) 16

2.4.2.Rơ le trung gian 21

a.Khái niệm chung về rơ le 21

b.Phân loại rơ le 22

c.Đặc tính vào ra của rơle 23

d Rơ le trung gian 24

2.4.3.Cảm biến lệch băng 26

2.4.4.Cảm biến chống ùn tắc băng 28

2.4.5.Cảm biến bảo vệ trượt băng 32

2.4.6.Công tắc tơ 35

2.4.7.Aptomat 37

2.4.8.Khởi động mềm 39

2.4.9.Các thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống băng 40

2.5.Mạch lực và mạch điều khiển của hệ thống 41

2.5.1.Mạch lực 41

2.5.2.Mạch điều khiển 43

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 44

3.1 Làm việc với phần mềm Tia Portal 44

3.1.1.Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI 44

3.1.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 44

3.1.3 Cách tạo một Project 44

3.1.4 TAG của PLC / TAG local 47

3.1.5 Làm việc với một trạm PLC 49

3.1.6 Đổ chương trình xuống CPU 49

3.17 Giám sát và thực hiện chương trình 51

3.2 Lưu đồ thuật toán 52

3.2.1.Sơ đồ khởi động 52

3.2.2.Sơ đồ dừng công nghệ 53

3.2.3.Sơ đồ dừng sự cố 54

3.3.Quy định hiệu vào, ra PLC 55

3.3.1.Tín hiệu vào 55

3.3.2.Tín hiệu ra 55

LỜI MỞ ĐẦU

Điện năng có một vị trí hết sức quan trọng trong đời sống thường nhật của conngười thời hiện đại.So với các hiện tượng vật lý khác như cơ, nhiệt, quang… hiệntượng điện từ đươc phát hiện chậm hơn.Tuy nhiên việc phát hiện ra điện từ đã thúc đẩymạnh mẽ cuộc cách mạng khoa học va kỹ thuật chuyển sang lĩnh vực điện khí hóa ,tựđộng hóa

Điện năng có một yêu điểm nổi bật là có thể sản xuất tập trung với nguồn công suấtlớn ,có thể truyền tải đi xa và phân phối tới nơi tiêu thụ với tổn hao tương đốinhỏ.Điện năng dễ dàng biến đổi thành các dạng năng lượng khác.Mặt khác quá trìnhbiến đổi năng lượng và tín hiệu điện từ dễ dàng tự động hóa và điều khiển từ xa, chophép giải phóng lao động chân tay và cả lao động trí óc của con người.chính vì vậycon người đã không ngừng tìm tòi những công nghệ mới và tối ưu nó để sản xuất rađiện năng

Hiện nay các công nghệ sản xuất ra điện như: nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử,ngoài ra còn khai thác các nguồn năng lượng khác như sức gió, năng lượng mặt trời đểsản xuất ra điện năng

Ở Việt Nam và các nước tiên tiến trên thế giới công nghệ sản xuất nhiệt điện vẫnphát triển mạnh mẽ có một tương lai bền vững Các nhà máy nhiệt điện sản xuất điệnnăng dựa trên nguyên tắc cơ bản là biến nhiệt năng từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạchthành cơ năng quay máy phát điện và sinh ra điện Nhận thấy vấn đề này rất cần thiết

và hữu ích cho một kỹ sư tự động hóa chuẩn bị ra trường nên em đã quyết định tìmhiểu và nghiên cứu hoạt động của nhà máy nhiệt điện Sơn Động, cụ thể về hoạt độngcủa băng tải vận chuyển than cho nhà máy Để có cơ sở đánh giá về kết quả công việc,

em xin trình bày những kiến thức mình đã nắm đước trong quá trình tìm hiểu vànghiên cứu Đồ án của em gồm các chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan Nhà máy nhiệt điên Sơn Động

Chương 2: Giới thiệu về hệ thống băng tải vận chuyển than trong nhà máy

Chương 3: Điều khiển và mô phỏng hệ thống

Do kiến thức và thời gian có hạn nên đồ án nay khó tránh khỏi sai sót Em kínhmong được sự giúp đỡ ,góp ý của quý thầy cô trong bộ môn tự động hoá để đồ án của

Em xin chân thành cảm ơn !

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN SƠN ĐỘNG

Hình 1.1: Nhà máy nhiệt điện Sơn Động

1.1.Giới thiệu chung.

Công ty Nhiệt điện Sơn Động – Vinacomin là Chi nhánh của Tổng Công ty điện lực– Vinacomin, có tư cách pháp nhân và hạch toán phụ thuộc Tổng Công ty điện lực –Vinacomin và thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam

Trụ sở chính của Công ty: Thôn Đồng Rì – Thị trấn Thanh Sơn – Huyện Sơn Động –Tỉnh Bắc Giang

Công ty nhiệt điện Sơn Động được đầu tư xây dựng bởi Tập đoàn Than – Khoángsản Việt Nam Nhà máy được khởi công xây dựng vào ngày 29/11/2005 tại Thôn Đồng

Rì – Thị Trấn Thanh Sơn – Huyện Sơn Động – Tỉnh Bắc Giang Tổng thể nhà máygồm 2 Tổ máy 2x110MW, Turbine hai thân, máy phát được làm mát bằng nước, lò hơităng sôi tuần hoàn (Circulating Fluidizing Bed), nhiên liệu đốt được lấy từ mỏ thanĐồng Rì và nhiên liệu phục vụ cho quá trình khởi động tổ máy là dầu FO được vậnchuyển bằng đường Ôtô, để đảm bảo môi trường và khử lưu huỳnh trong Than nhàmáy tiến hành đốt bột đá vôi trực tiếp và trong lò hơi Nhà máy sử dụng hệ thống điềukhiển phân tán DCS OC4000 của GE kết hợp với các bộ điều chỉnh PLC Turbine và

hệ thống Bypass được điều khiển bằng hệ thống dầu thủy lực cao áp còn gọi là DEH(Digital Electrical Hydraulic) Trạm 220KV của nhà máy được đấu nối với lưới điệnquốc gia qua 2 đường dây truyền tải tới 2 trạm phân phối là trạm Hoành Bồ và trạmTràng Bạch

Công ty nhiệt điện Sơn Động – Vinacomin là Công ty hoạt động theo Luật Doanhnghiệp, các quy định của Pháp luật, các quy định của Tổng Công ty điện lực –Vinacomin và Điều lệ hoạt động của Công ty được Tổng giám đốc Tổng công ty phêduyệt

1.2.Cơ cấu tổ chức quản lý của công ty.

Công ty nhiệt điện Sơn Động có tổng số 355 cán bộ công nhân viên, Giám đốc điềuhành trực tiếp Công ty và 03 Phó Giám đốc tham mưu giúp điều hành sản xuất, kỹthuật và các công việc về tài chính – kế toán Cơ cấu Công ty được chia thành 02 khốichính: Khối sản xuất (gồm có 02 Phân xưởng: Phân xưởng vận hành và phân xưởngsửa chữa với tổng cán bộ nhân viên là 252 người) và Khối hành chính, quản lý (gồm

có 06 Phòng với tổng cỏn bộ 56 người), ngoài ra còn khối nhân viên phục vụ 34người Trong Công ty, các phòng ban đều có chức năng nhiệm vụ cụ thể, chịu sự giámsát trực tiếp từ ban lãnh đạo, đồng thời có nhiệm vụ và quyền hạn tham mưu, giúp đỡban lãnh đạo trong việc xây dựng và thực thi các chỉ thị được đưa ra

GIÁM ĐỐC

P GIÁM ĐỐC

KỸ THUẬT

P GIÁM ĐỐC SẢN XUẤT

P GIÁM ĐỐC

KẾ TOÁN-TC

Phòng

kỹ thuật

Phòng

kế hoạch

Phòng vật tư

Phòng

an toàn

Phòngkế toán t.chính

Phòng

tổ chức HC

Phân xưởng sửa chữa

Phân xưởng vận hành

Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức quản lý Công ty nhiệt điện Sơn Động-Vinacomin 1.2.1.Nhiệm vụ của các phòng ban.

+ Giám đốc: Là người đứng đầu bộ máy quản lý của công ty, chịu trách nhiệm trướcmọi hoạt động kinh doanh, sản xuất trong công ty Giám đốc ngoài uỷ quyền cho phógiám đốc còn trực tiếp chỉ huy bộ máy của công ty thông qua các trưởng phòng ban.+ Phó giám đốc sản xuất: Giúp việc cho giám đốc, phụ trách phòng sản xuất

+ Phó giám đốc kỹ thuật: Phụ trách về mảng kỹ thuật của nhà máy lãnh đạo phòng

kỹ thuật

+ Phó giám đốc kế toán: tham mưu giúp việc cho giám đốc về tình hình tiền lương,sắp xếp công việc, chế độ khen thưởng… Đảm bảo cho mọi người trong công ty chấphành nghiêm chỉnhq uy chế và hợp đồng lao động

+ Phòng vật tư: quản lý kho vật tư đầu vào cho việc sản xuất

+ Phòng kỹ thuật: phụ trách nhiệm kiểm tra sửa chữa hệ thống trong nhà máy khigặp trục trặc cũng như nâng cấp hệ thống khi có yêu cầu

+ Phòng an toàn: phụ trách mảng an toàn trong quá trình vận hành nhà máy vềngười và vật

+ Phân xưởng vận hành: có nhiệm vụ vận hành nhà máy

+ Phân xưởng sửa chữa: thực hiện các nhiệm vụ do phòng kỹ thuật đưa ra

1.3.Quá trình hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty.

Trong các năm 2011 - 2016 Công ty đó cơ bản hoàn thành kế hoạch sản xuất kinhdoanh của Tổng Công ty giao và đạt công suất theo thiết kế Biểu đồ điện năng sảnxuất và điện năng tự dùng của Công ty được thể hiện trên hình dưới đây

Hình 1.3: Biểu đồ điện năng sản xuất và điện năng tự dùng của Công ty

Như vậy, với nguồn nguyên liệu ổn định cùng các điều kiện bảo dưỡng thiết bị đượcđảm bảo nên sản lượng phát điện của Công ty được đảm bảo Sản lượng điện sản xuấtđược tăng dần theo từng năm từ 2010-2016

Theo báo cáo từ Công ty, với kế hoạch sản lượng điện sản xuất là 1,350 tỷ kWhtrong năm 2013 thì 6 tháng đầu năm Công ty thực hiện đạt 704,729 MW, bằng 52,2%,doanh thu điện thương phẩm đạt 625,532 tỷ đồng, bằng 54,25% kế hoạch năm, thunhập bình quân đạt gần 7 triệu đồng/người/tháng

Để đạt được kết quả đó, ngay từ đầu năm Công ty đó phỏt động nhiều phong tràothi đua sản xuất với nhiều nội dung, hỡnh thức thực hiện kết quả đó rút ngắn được thờigian bảo dưỡng định kỳ hai tổ máy, vừa giúp giảm giá thành bảo dưỡng đồng thời tăngsản lượng điện sản xuất

1.4.Nhưng thuận lợi và khó khăn của công ty.

1.4.1.Thuận lợi.

Do công ty nhiệt điện sơn động phải có đội ngũ cán bộ công nhân viên có tay nghềcao, có trình độ chuyên môn và kinh nghiệm, máy móc thiết bị hiện đại nên việc sảnxuất của công ty ngày cùng được cải tiến và phát triển

1.4.2.Khó khăn.

Bên cạnh những thuận lợi thì công ty gặp khó khăn đó là hiện nay đăng có rất nhiềudoanh nghiệp nhà máy cùng lĩnh vực trong đà phát triển mạnh nên sự cạnh tranh trởnên khó khăn

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN THAN

TRONG NHÀ MÁY.

2.1 Mục đích nghiên cứu hệ thống băng tải vận chuyển than trong nhà máy.

Ngày nay đất nước trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa Đặc biết đối vớingành công nghiệp đang có sự cải thiện rõ rệt Lao động bằng sức người dần được thaythế bằng các máy móc hiện đại góp phần tăng năng suất lao động Trong các nhà máy

xí nghiệp hầu hết đều có các băng tải vận chuyển sản phẩm cũng như nguyên vật liệu.Nhận thấy điều này rất cần thiết nên em đã tìm hiểu nó cụ thể em tìm hiểu băng tải vậnchuyển than tại nhà máy nhiệt điện Sơn Động nơi mà em đã thực tập với mục đíchnắm rõ được nguyên lý hoạt động của hệ thống cũng như các chức năng, hoạt độngcủa thiết bị trong hệ thống

2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

2.3.Quá trình công nghệ của hệ thống.

Ấn nút Start hệ thống bắt đầu làm việc các động cơ băng tải chạy lần lượt theo thứ tựđộng cơ 3 – động cơ 2 – động cơ 1 Than được cấp xuống từ máy nghiền than, thanđược vận chuyển từ băng tải 1 sang băng tải 2 rồi sang băng tải 3 và được đưa vào nhàmáy nhiệt điện Trong quá trình vận chuyển than mà một trong các băng tải gặp ra sự

được phát hiện bằng cảm biến ùn tắc và sự cố trượt băng thì các cảm biến nhận tínhiệu và gửi về bộ điều khiển PLC ra lệnh dừng.

Dừng có 2 trường hợp đó là dừng sự cố và dừng công nghệ

Dừng sự cố: khi được phát hiện sự cố từ các cảm biến bộ PLC ra lệnh điều khiểndừng động cơ băng tải bị sự cố và động cơ băng tải trước nó luôn, động cơ băng tảiphía sau chạy sau một khoảng thời gian thì dừng

Dừng công nghệ: khi ấn nút Stop các băng tải được dừng lần lượt theo thứ tự động

cơ 1 động cơ 2 động cơ 3 và thời gian dừng cách nhau 1 khoảng thời gian được đặt

2.3.1.Sơ đồ công nghệ.

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ của hệ thống

2.4 Các phần thiết bị dùng trong hệ thống.

2.4.1.Bộ điều khiển PLC S7-1200.

a Sơ lược về sự phát triển.

Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã đƣợc thiết kếlần đầu tiên cho ra đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thốngnày còn khá đơn giản và cồng kềnh, người dùng gặp nhiều khó khăn trong việc vậnhành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọnnhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn gặp nhiều khó khăn, lúc nàykhông có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình

Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời năm 1969 Điều này đã tạo ramột sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn này các hệthống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nốitrong hệ thống cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo rađược một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là : Dạng lập trình dùng giản đồhình thang (The diagroom format) Trong những năm đầu tiên của thập niên 1970,những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ(arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation) Do sự phát triểncủa loại màn hình dùng cho máy tính ( Cathode Ray Tube : CRT), nên việc giao tiếpgiữa người điều khiển và lập trình cho hệ thống ngày càng trở nên thuận tiện hơn

Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đãlàm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thốngngõ vào/ra có thể tăng thêm 800 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tănglên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory) Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kĩthuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ Tốc độ sử lý của hệ thống được cải thiện,chu kì quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt hơn với những chứcnăng phức tạm số lượng cổng vào/ra lớn

Trong các tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thôngqua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot,Cad/Cam ngoài ra các thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng

b Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC.

 Ưu điểm của PLC:

Từ thực tế sử dụng người ta thấy rằng PLC có những điểm mạnh như sau:

- PLC dễ dàng tạo luồng ra và dễ dàng thay đổi chương trình

- Chương trình PLC dễ dàng thay đổi và sửa chữa

- Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu được cấp

từ bộ điều khiển bằng rơle

- Phần mềm lập trình PLC dễ sử dụng

 Nhược điểm của PLC:

Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữlập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp thức hoá

Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sửdụng bằng phương pháp rơle

c Khái niệm chung PLC s7-1200.

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200

So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiềuứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm chochúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200

S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, cácđầu vào/ra (DI/DO)

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trìnhđiều khiển:

+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC+ Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra

bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232.Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD,LAD và SCL.Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens.

Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đãbao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

d Các module trong hệ PLC S7-1200.

 Giới thiệu về các module CPU

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớchương trình khác nhau…

PLC S7-1200 có các loại sau:

 Các module mở rộng.

-Module xuất nhập tín hiệu số

- Module truyền thông

- Module xuất nhập tín hiệu tương t

a Ngôn ngữ lập trình của bộ điều khiển PLC.

Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ cho cácđối tượng sử dụng khác nhau Bộ PLC S7 – 200 có 3 loại ngôn ngữ lập trình cơ bản:

- Hình thang (LAD – Ladder logic): loại ngôn ngữ đồ họa thích hợp với người

sử dụng quen thiết kế mạch logic

- Liệt kê lệnh (STL – Statement list): dạng ngôn ngữ lập trình thông dụng củamáy tính Trong đó 1 chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo một thuậttoán nhất định, mỗi lệnh chiếm 1 hàng và có cấu trúc chung : “ Câu lệnh + toánhạng ”

- Hình khối (FBD – Function Block Diagram): ): loại ngôn ngữ đồ họa thíchhợp với người sử dụng quen thiết kế mạch điều khiển số

Hiện nay loại ngôn ngữ “ hình thang ” được sử dụng phổ biến nhất và đượcthống nhất là loại ngôn ngữ sử dụng chung

b Giới thiệu các tập lệnh cơ bản.

 Bit logic (tập lệnh tiếp điểm)

- Tiếp điểm thường hở:

- Tiếp điểm thường đóng:

- Lệnh OUT.

- Lệnh NOT

- Lệnh SET

- Lệnh RESET

- Tiếp điểm phát hiện xung cạnh xuống

- Tiếp điểm phát hiện xung cạnh lên

- Timer trễ sườn lên không nhớ - TON

- Timer trễ sườn xuống không nhớ - TOF

- Counter đếm lên - CTU

- Counter đếm xuống - CTD

- Counter đếm lên xuống – CTUD

Hình 2.3: PLC

Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 CPU 1214 (DC/DC/DC)

- Power supply (Nguồn nuôi) 24VDC

- Digital Inputs (Ngõ vào số) 14 DI DC

- Digital outputs (Ngõ ra số) 10 DO DC

- Expansion Analog module (Khả năng mở rộng Analog) 2 AI

- Program language (Ngôn ngữ lập trình) Ladder / STL

- RTC (thời gian thực) Tích hợp sẵn

- Communication (truyền thông) RS485 qua cáp PC/PPI

- Communication Expansion (truyền thông mở rộng) Modbus, Profibus, Devicenet

2.4.2.Rơ le trung gian.

a Khái niệm chung về rơ le.

Rơ le là loại khí cụ điện hạ áp tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tínhiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơ le được sử dụng rất rộng rãi trong mọilĩnh vực khoa học công nghệ và đời sống hàng ngày

Rơ le có nhiều chủng loại với nguyên lý làm việc, chức năng khác nhau như rơ leđiện từ, rơ le phân cực, rơ le cảm ứng, rơ le nhiệt, rơ le điện từ tương tự, rơ le điện tử

số, điện tử tương tự…

Đặc tính cơ bản của rơle: là đặc tính vào ra Khi đại lượng đầu vào X tăng đến 1giá trị tác động X2, đại lượng đầu ra Y thay đổi nhảy cấp từ 0(Ymin) đến 1(Ymax).Theo chiều giảm của X, đến giá trị số nhả X1 thì đại lượng đầu ra sẽ nhảy cấp từ 1

xuống 0 Đây là quá trình nhả của rơ le.

b Phân loại rơ le.

Có nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau Do vậy cónhiều cách để phân loại rơle:

- Phân loại nguyên lí làm việc theo nhóm

+ Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảmứng, )

+ Rơle nhiệt

+ Rơle từ

+ Rơle điện từ - bán dẫn, vi mạch

+ Rơle số

- Phân loại theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành

+ Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếpđiểm

+ Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi độtngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điệncảm, điện dung, điện trở,

- Phân loại theo đặc tính tham số vào

+ Rơle dòng điện

+ Rơle công suất

+ Rơle tổng trở,

- Phân loại theo cách mắc cơ cấu

+ Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ

+ Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biếndòng điện

- Phân loại theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle

c Đặc tính vào ra của rơle.

Quan hệ giữa đại lượng vào và ra của rơle như hình minh họa

Hình 2.4: Đặc tính vào ra của rơle.

Khi biến x biến thiên từ 0 đến x2 thì y = y1 đến khi x = x2 thì y tăng từ y = y1(nhảy cấp) Nếu x tăng tiếp thì y không đổi y = y2 Khi x giảm từ x2 về lại x1 thì y =y2 đến x = x1 thì giảm từ y2 vể y = y2 nếu gọi :

X = X2 =Xtd là giá trị tác động rơle

X = X1 = Xnh lầ giá trị của rơle

Thì hệ số nhả: Knh =X1/X2 =Xnh/Xtd

- Hệ số nhả của rơ le: Knh = X1/X2

Trong đó :

X1- trị số nhả của đại lượng đầu vào

X2- trị số tác động của đại lượng đầu vào

Từ đặc tính vào-ra của rơle thấy Knh <1 Hệ số nhả lớn thường dùng cho rơlebảo vệ, còn hệ số nhả bé thường dùng cho rơle điều khiển

- Hệ số dự trữ: Kdt = X1v/X2

Trong đó : X1v là trị số làm việc dài hạn của đại lượng đầu vào Nếu Kdt

càng lớn thì thiết bị làm việc càng an toàn

- Hệ số điều khiển( hệ số khuếch đại) của rơ le

Kđk = Pra/PvàoTrong đó : Pra là công suất lớn nhất phía đầu ra của rơ le

Pvào là công suất tác động của đầu vào

Pvào khoảng cỡ mW đến vài W, còn Pra cỡ vài chục W đến hàngngàn W, do đó mà Kđt của rơ le có trị số khá lớn, đạt 106

- Thời gian tác động rơ le: là khoảng thời gian từ khi có Xtđ đến khi đạt được

Ymax hoặc từ khi X=Xnh đến khi đầu ra đạt Ymin Đây là 1 tham số quan trọng củarơle Tùy theo chức năng của rơ le mà có thời gian tác động nhanh ( t < 10-3 s), tácđộng bình thường ( khoảng 10-2 s), tác động chậm (10-1 s ±1s) và rơ le thờigian ( t > 1s)

d Rơ le trung gian.

Rơle trung gian được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các

sơ đồ điều khiển tự động đặc điểm của rơ le trung gian là số lượng tiếp điểmlớn( thường đóng và thường mở) với khả năng chuyển mạch lớn và công suất nuôi

cuộn dây bé nên nó được dùng để truyền và khuếch đại tín hiệu, hoặc chia tín hiệucủa rơ le chính đến nhiều bộ phận khác nhau của mạch điều khiển và bảo vệ.

Nguyên lý làm việc của rơ le trung gian như sau :

Hình 2.5: Cấu trúc chung của rơle.

Nếu cuộn dây của rơ le được cấp điện áp định mức ( qua tiếp điểm của rơ le chính)sức từ động do dòng điện trong cuộn dây sinh ra (iw) sẽ tạo ra trong mạch từ từthông, hút nắp làm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếp điểm thường đóng

mở ra Khi cắt điện của cuộn dây, lò xo nhả sẽ đưa nắp và các tiếp điểm về vị trí banđầu Do dòng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ (5A) nên hồ quang khi chuyển mạchkhông đáng kể nên không cần buồng dập hồ quang

Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến 4 cặp thường đóng vàthường mở liên động, công suất tiếp điểm cỡ 5A, 250V AC, 28V DC, hệ số nhả của rơ lenhỏ hơn 0,4 ; thời gian tác động dưới 0,05s; tuổi thọ tiếp điểm đạt 106 ± 107 lần đóngcắt, cho phép tần số thao tác dưới 1200 lần/h

Các thông số kỹ thuật và lựa chọn rơ le trung gian

Dòng điện định mức trên rơ le trung gian là dòng điện lớn nhất cho phép rơ le làmviệc trong thời gian dài mà không bị hư hỏng Khi chọn rơ le trung gian thì dòng điệnđịnh mức của nó không được nhỏ hơn dòng tính toán của phụ tải Dòng điện này chủyếu do tiếp điểm của rơ le trung gian quyết định

Iđm = (1,2 ÷ 1,5)Itt = 23,4AĐiện áp làm việc của rơ le trung gian là mực điện áp mà rơ le có khả năng đóng

cắt Ulv > U1 = 380V

Dòng làm việc của rơ le trung gian phải lớn hơn dòng điện định mức của động cơ

Ilv > 15,6 AĐiện áp định mức cấp cho cuộn hút của rơ le là mức điện áp mà khi đó rơ le sẽhoạt động Điện áp này phải phù hợp với bộ điều khiển PLC nên điện áp cuộn hút Uh

là 24V DC

Trong hệ thống băng tải vận chuyển than đã sử dụng rơ le trung gian của OMRON

- Các thông số kỹ thuật

+ Điện áp cuộn dây: 24 VDC có LED báo hiển thị

+ Thông số của tiếp điểm: 5A - 24 VDC

Hình 2.6: Rơ le trung gian 2.4.3.Cảm biến lệch băng.

Có nhiều loại cảm biến chống lệch băng khác nhau, nhưng hoạt động đơn giản và

ổn định nhất là loại công tắc chống lệch băng Có nhiều hãng sản xuất công tắc chốnglệch băng, với những sản phẩm khác nhau, công tắc chống lệch băng BA100 của hãngElectro-sensor có khả năng đáp ứng được yêu cầu phòng nổ và hoạt động tin cậy, phùhợp với yêu cầu của hệ thống

Hình 2.7: Cảm biến chống lệch băng BA100

b Cấu tạo

Công tắc chống lệch băng BA100: Gồm có 1 con lăn được lắp trên một thanh gạt,thanh gạt đó có thể quay 1 góc +45º hoặc -45º so với phương thẳng đứng Thanh gạtđược nối với một trục bên trong có gắn các trục cam, trên trục cũng có gắn các lò xo

tự trở về