đồ án xây dựng hệ thống điều khiển giám sát trạm bơm tưới tiêu LỜI NÓI ĐẦUNgày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn.Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn. Việc áp dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi cả về quy mô lẫn chất lượng. Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng xuất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Chiếm một vị trí khá quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình viết tắt là PLC.Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân. Không những thay thế cho kỹ thuật điều khiển bằng cơ cấu cam hoặc kỹ thuật rơle trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác nữa. Bên cạnh đó việc sử dụng Biến Tần đem lại cho chúng ta rất nhiều lợi íchXuất phát từ thực tế trên trong quá trình học tập tại trường em đã được giao đề tài “ xây dựng hệ thống điều khiển giám sát trạm bơm tưới tiêu”Đồ án bao gồm những nội dung sau:1.Tổng quan về hệ thống tưới tiêu2.Xây dựng phương án và tính chọn các thiết bị liên quan3.Xây dựng hệ điều khiển và giám sát
Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Bộ công thương Trường đại học công nghiệp Hà Nội Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN : CHUN MƠN TỰ ĐỘNG HĨA Báo cáo đề tài số : “Xây dựng hệ thống điều khiển giám sát trạm bơm tưới tiêu ” Lớp : LT CĐ - ĐH Điện – K12 Nhóm thực đề tài : Nhóm Các thành viên nhóm : Phạm Văn Bình Nguyễn Văn Hiệp Bùi Xuân Thứ Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Hữu Hải MỤC LỤC LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm Khoa : Điện Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Chương Tổng quan hệ thống bơm tưới tiêu 1.1 Giới thiệu chung loại máy bơm nước 1.1.2 Các công trình hệ thống máy bơm 1.1.3 Cấu trúc trạm bơm .5 1.1.4 Trang bị điện trạm bơm 1.2 Đặc tính máy bơm làm việc song song Chương Thiết kế hệ thống trạm bơm tính chọn thiết bị liên quan 2.1 Xây dựng phương án làm việc 12 2.1.1 Thuyết minh nguyên lí hệ thống 12 2.2 Tính chọn thiết bị liên quan 13 2.2.1 Cảm biến mức 13 2.2.2 Động máy bơm 14 2.2.3 Rơ le nhiệt .15 2.2.4 Công tắc tơ 15 2.2.5 PLC 16 2.3 Sơ đồ đấu dây .17 2.3.1 Sơ đồ mạch động lực 17 2.3.2 Sơ đồ mạch điều khiển .17 Chương Thiết kế hệ thống điều khiển 3.1 Xây dựng hệ thống điều khiển .21 3.2 Xây dựng chương trình mơ 22 3.3 Đánh giá kết luận 22 LỜI NÓI ĐẦU LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại hơn.Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Việc áp dụng khoa học công nghệ vào thực tế sản xuất phát triển rộng rãi quy mô lẫn chất lượng Trong ngành tự động hóa chiếm vai trò quan trọng khơng làm giảm nhẹ sức lao động cho người mà góp phần lớn việc nâng cao xuất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, tự động hóa ngày khẳng định vị trí vai trò ngành cơng nghiệp phổ biến rộng rãi hệ thống cơng nghiệp giới nói chung Việt Nam nói riêng Chiếm vị trí quan trọng ngành tự động hóa kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình viết tắt PLC.Nó phát triển mạnh mẽ ngày chiếm vị trí quan trọng ngành kinh tế quốc dân Không thay cho kỹ thuật điều khiển cấu cam kỹ thuật rơle trước mà chiếm lĩnh nhiều chức phụ khác Bên cạnh việc sử dụng Biến Tần đem lại cho nhiều lợi ích Xuất phát từ thực tế trình học tập trường em giao đề tài “ xây dựng hệ thống điều khiển giám sát trạm bơm tưới tiêu” Đồ án bao gồm nội dung sau: Tổng quan hệ thống tưới tiêu Xây dựng phương án tính chọn thiết bị liên quan Xây dựng hệ điều khiển giám sát Chương 1: Tổng quan hệ thống bơm nước tưới tiêu LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm Đồ án chun mơn tự động hóa 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Khái niệm GVHD : Nguyễn Hữu Hải trạm bơm nước Hệ thống cơng trình trạm bơm nước tổng hợp chương trình thủy cơng trang thiết bị điện… nhằm đảm bảo lấy nước từ nguồn nước vận chuyển bơm nước đến nơi sử dụng cần tiêu nước nơi khác 1.1.2 Các cơng trình hệ thống trạm bơm nước Hình 1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình trạm bơm Cơng trình cửa lấy nước lấy nước từ nguồn (lấy từ song hồ kênh dẫn …) Cơng trình dẫn nước có nhiệm vụ đưa nước từ cửa lấy nước bể tập trung nước trước nhà máy bơm.Cơng trình dẫn nước kênh dẫn, đường ống dẫn.Trên cơng trình có bể lắng cát.Cơng trình kênh đãn nước vào bể tập trung nước Bể tập trung nước nằm trước nhà máy bơm, có nhiệm vụ nối tiếp đường dẫn với cơng trình nhận nước (bể hút) Của nhà máy cho thuận dòng.Cơng trình nhận nước (bể hút) lấy nước từ bể tập trung cung cấp nước cho ống hút ống tự chảy vào máy bơm Nhà máy bơm 5, nơi đặt tổ máy bơm thiết bị phụ điện Đường ống áp lực (ống đẩy) 6, đưa nước từ máy bơm lên cơng trình tháo Cơng trình tháo (bể tháo) nhận nước từ ống đẩy, làm ổn định mực nước phân phối nước cho kênh dẫn cơng trình nhận nước 1.1.3 Cấu trúc trạm bơm LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Các thiết bị trạm bơm gồm có : thiết bị khí thủy lực thiết bị lượng chính: Các thiết bị khí thủy lực trạm bơm đảm bảo cung cấp đủ nước (hoặc tiêu nước) tương ứng với biểu đồ lưu lượng yêu cầu Thành phần thiết bị gồm có: tổ máy cụm thiết bị tham gia trực tiếp vào qúa trình cơng nghệ bơm nước theo biểu đồ lưu lượng định như: máy bơm chính, thiết bị đường ống áp lực ( van, thiết bị an toàn, van ngược ) Các thiết bị lượng trạm bơm nhằm đảm bảo làm việc máy bơm chính, gồm có: động để kéo máy bơm thiết bị để truyền công suất từ trục động cho trục bơm Kiểu nhãn hiệu máy bơm chọn dựa vào kết tính tốn kinh tế - kỹ thuật, luận chứng tính hợp lý việc sử dụng trạm bơm Việc tính tốn khơng chỉ riêng giá thành trạm mà phải tính đến chi phí vận hành năm trạm Đối với trạm bơm tưới tiêu trạm bơm cấp nước nông thôn thông thường sử dụng máy bơm cánh quạt Các máy bơm chọn cần phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Đảm bảo cấp đủ lưu lượng nước theo biểu đồ định suốt mùa với mức an toàn kinh tế cao - Làm việc với hiệu suất cao chế độ làm việc - Có kích thước khối lượng nhỏ nhất; - Có khả phòng chống khí thực tốt để cao trình đặt máy bơm cho phép việc xây dựng trạm bơm với chi phí nhỏ - Tiện lợi lắp đặt vận hành, dễ sữa chữa - Có khả chống nước xâm thực - Máy bơm sản xuất hàng loạt nhắm giá rẽ tiến độ lắp ráp nhanh LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Tất nhiên chọn máy bơm đồng thời thỏa mãn yêu cầu nêu thường khó, mỡi trường hợp cụ thể cần dựa vào yêu cầu quan trọng cho hiệu tốt kinh tế - kỹ thuật cho xây dựng vận hành trạm 1.1.4 Trang bị điện trạm bơm Trong trạm bơm, thiết bị động lực trực tiếp làm nhiệm vụ bơm nước mà biết, có thiết bị phụ Nhóm thiết bị phụ gồm có: trang thiết bị khí, hệ thống cấp nước kỹ thuật, hệ thống tiêu nước, hệ thống cấp dầu, hệ thống cấp khí nén, thiết bị tạo chân khơng, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cấp nước uống sản xuất, hệ thống thơng gió, thiết bị kiểm tra - đo lường Các thiết bị có nhiệm vụ đảm bảo cho trạm bơm làm việc bình thường, tránh cố, kiểm tra bảo vệ cơng trình thiết bị làm việc tránh tải vv Các thiết bị phụ cần thỏa mãn yêu cầu sau: - Bảo đảm vận hành tiện lợi an toàn, giá thành rẻ; - Khi tiến hành sữa chữa công trình tổ máy cụm thiết bị hệ thống thiết bị phụ việc vận hành trạm bình thường khơng bị trỡ ngại Trang thiết bị khí Các trang thiết bị khí trạm bơm gồm loại sau: - Các cửa van, lưới chắn với phần chi tiết lắp đăt, dịch chuyển chúng - Các thiết bị nâng hạ tĩnh di động với móc, cần kéo dầm ngang - Các máy vớt rác dọn rác để làm lưới chắn rác - Các xe chuyển thiết bị vật liệu Thành phần kết cấu thiết bị khí chủ yếu phụ thuộc vào quy mô trạm bơm, biên độ giao động mực nước nguồn khả tồn đọng vật Mơ hình trạm bơm có tổ máy bơm LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Hình 1.2 Trạm bơm với máy bơm: 1- Ống hút; 2- Máybơm; 3- Ống đẩy 1.2 Đặc tính làm việc máy bơm làm việc song song 1.2.1.Hai bơm đặc tính làm việc song song Hình 1.3: Đặc tính làm việc song song hai máy bơm giống Ta xét hai máy bơm đặc tính Q –H làm việc song song đường ống.khi cột áp tổng cộng Htc hệ thống cột áp bơm: LT CĐ – ĐH Điện – K12 – Nhóm 7 Đồ án chun mơn tự động hóa GVHD : Nguyễn Hữu Hải Htc=H1=H2=H3= = Hn Lưu lượng tổng cộng tổng lưu lượng bơm cung làm việc: Qtc=Q1+Q2+ +Qn Do xây dựng đường đặc tính tổng cộng chỉ cần nhân đơi hồnh độ (lưu lượng) tung độ (cột áp)thì giữ ngun Trên đồ thị để tìm điểm C đường đặc tính tổng cộng Q-H(1+2) lấy ac=2ab,tương tự ta tìm đường đặc tính tổng cộng Q-H(1,2) Giao điểm đường đặc tính đường ống DE đường đặc tính tổng cộng QH(1=2) điểm làm việc bơm ghép song song,hồnh độ cho lưu lượng tổng cộng Q(1=2) tung độ cho cột áp tổng cộng H(1=2).Từ điểm số kẻ đường song song với trục hoành,đường cắt đường đặc tính máy bơm Q-H1,2 điểm số cho lưu lượng Q1,cột áp H1 bơm làm việc song song hệ thống Từ đồ thị ta thấy: H(1=2)=H1=H2 Q1=Q2=Q(1=2)/2 Từ điểm kẻ đường song song với trục tung điểm 3&4 cho công suất hiệu suất bơm làm việc song song hệ thống Giao điểm đường đặc tính bơm Q-H1,2với đường ống xác định điểm làm việc bơm hệ thống cho lưu lượng Q2,cột áp H Từ điểm số kẻ đường song song với trục tung điểm 6&7 xác định công suất hiệu suất bơm làm việc riêng rẽ Từ đồ thị ta thấy: 2Q1=Q(1+2)