Thiết kế bộ điều khiển ổn định tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập khi sử dụng mạch động lực là bộ băm xung – động cơ

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VE Hình 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.19 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 Tên hình Sơ đờ P&ID thu thập tín hiệu giám sát Cảm biến đo mức bể chứa chất lỏng Cảm biến áp suất SR1F002A00 Georgin – Pháp Cảm biến lưu lượng Digital flow DCTT-015S Điểm đặt thiết bị cảm biến bể hút Điểm đặt thiết bị cảm biến bơm Điểm đặt thiết bị cảm biến đường ống Mạch cấp nguồn chính Mạch cấp nguồn chính cho động M1 Mạch cấp nguồn chính cho động M2 Mạch cấp nguồn chính cho động M3 Mạch rơle trung gian cho cảm biến mức tại bể chứa Mạch role trung gian cho cảm biến áp suất tại bơm Mạch role trung gian cho cảm biến áp suất tại bơm Mạch role trung gian cho cảm biến áp suất tại bơm Mạch role trung gian cho cảm biến lưu lượng đường ống Mạch rơ le trung gian cho các rơ le nhiệt Mạch module đầu vào số (1/3) Mạch module đầu vào số (2/3) Mạch module đầu vào số (2/3) Mạch module đầu (1/2) Mạch module đầu (1/2) Dãy các tủ điện điều khiển Thuật toán giám sát trạm bơm Ghép nối biến tần với các bơm Kết nối PLC biến tần theo giao thức USS Cấu hình trạm PLC Bảng khai báo biến (1/2) Bảng khai báo biến (2/2) Chương trình PLC (1/9) Chương trình PLC (2/9) Chương trình PLC (3/9) Chương trình PLC (4/9) Trang 12 13 14 15 16 16 17 18 19 19 20 21 22 22 24 25 29 30 30 31 31 32 33 34 35 35 36 37 37 38 38 39 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 Chương trình PLC (5/9) Chương trình PLC (6/9) Chương trình PLC (7/9) Chương trình PLC (8/9) Chương trình PLC (9/9) 39 40 40 41 41 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 2.1 Tên bảng Ý nghĩa ký hiệu các phần tử hệ thống bơm Tín hiệu I/O của hệ thống Trang 26 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Các hệ thống bơm, quạt, hệ thống khí nén hệ thống lạnh được sử dụng rộng rãi tất các lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, các công trình đô thị với mức độ quan trọng khác Từ nhu cầu thiết yếu đó, em đã tiếp nhận đề tài của thầy PGS TS Hoàng Xuân Bình về: “Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài” để tìm hiểu thiết kế hệ thống điều khiển cho đề tài Mục đích đề tài Nghiên cứu, thiết kế điều khiển cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài b Phạm vi nghiên cứu Đồ án nghiên cứu để cấp nước cho một khách sạn một công xưởng Phương pháp nghiên cứu Thiết lập sơ đồ P&ID thu thập tín hiệu đo lưu lượng chất lỏng từ cảm biến Tính chọn trang bị điện cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Thiết kế điểm đặt các thiết bị cảm biến cho hệ thống Xây dựng chương trình điều khiển Ý nghĩa khoa học thực tiễn a Ý nghĩa khoa học thực tiễn Nắm rõ nguyên lý điều khiển để vận hành hệ thống một cách ổn định, bền vững b Ý nghĩa thực tiễn Tính toán các trang thiết bị cần thiết, xây dựng sơ đồ P&ID, sơ đồ điều khiển, chương trình điều khiển cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG BƠM CHẤT LỎNG 1.1 Giới thiệu chung hệ thống bơm 1.1.1 Khái niệm chung Bơm máy thuỷ lực dùng để hút đẩy chất lỏng từ nơi đến nơi khác Chất lỏng dịch chuyển đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng đầu đường ống để thắng trở lực đường ống thắng hiệu áp suất đầu đường ống Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động điện từ các nguồn động lực khác (máy nổ, máy nước…) Điều kiện làm việc của bơm khác (trong nhà, ngồi trời, đợ ẩm, nhiệt độ v.v…) bơm phải chịu đc tính chất lý hoá của chất lỏng vận chuyển 1.1.2 Hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Hệ thớng bơm tuyến ớng dài có mục đích nhằm gia tăng áp lực lưu thông nước đường ống, từ đưa được khối chất lỏng xa, lên cao hay điều h áp suất để đầu của khối chất lỏng được mong muốn của người thiết kế Hệ thống điều khiển bơm mắc song song đưa tới một đường ống chung Các tín hiệu được đo các cảm biến Các vị trí sơ đồ lắp đặt các thiết bị đo tùy thuộc vào yêu cầu đề xuất ta lựa chọn các cảm biến Muốn lắp đặt ta phải khảo sát vị trí lắp đặt cảm biến: - Điểm một đo mức chất lỏng két - Điểm hai đo tại cửa hút của bơm - Điểm ba đo áp suất tại cửa đẩy của bơm - Điểm bốn quy định số lượng bơm được đưa vào hoạt động, đưa tín hiệu hệ thống 1.2 Các yêu cầu đối với hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Về bản, các thiết bị đo lường sử dụng hệ thống thực hiện nhiệm vụ điều khiển giám sát Đối với việc điều khiển, tín hiệu đo định làm việc của hệ thống - Tại bể hút: dừng tất các bơm mức chất lỏng tụt xuống giá trị cảnh báo - Trong đường ống hút: Nếu sau mợt khoảng thời gian trễ, bơm khơng có khả khử áp suất âm đường ống hút thì cần điều khiển hệ thống bơm mồi làm việc (nếu có) dùng bơm - Trong đường ớng đẩy: Các tín hiệu phục vụ giám sát nên được đặt giá trị thấp các tín hiệu phục vụ điều khiển phép người vận hành có quyền can thiệp trước có lẹnh tự đợng từ trung tâm điều khiển Trong trường hợp giá trị áp suất đo được thấp mức bình thường, cần kiểm tra đường ớng dẫn (có thể bị rị rỉ tại vị trí đó) - Tại bể chứa đích: Hệ thớng cần thiết phải điều khiển làm việc các bơm một cách luân phiên (cho phép đảo bơm chạy), tránh trường hợp bơm phải hoạt đợng liên tục, có bơm không hoạt động 1.3 Sơ đồ P&ID biểu diễn thiết bị Sơ đồ cấu trúc P&ID miêu tả chi tiết quá trình công nghệ kèm theo các chức tiêu biểu của một hệ thống điều khiển quá trình Hình 1.1 Sơ đồ P&ID Thuyết minh sơ đồ: Về bản, các thiết bị đo lường sử dụng hệ thống phục vụ hai nhiệm vụ chính: giám sát điều khiển Điều khiển: Tín hiệu đo định làm việc của hệ thống Giám sát: tín hiệu đo phục vụ hiển thị, báo các thông số quá trình (không ảnh hưởng tới chế độ làm việc của hệ thống) Trong sơ đờ P&ID nói trên, các vị trí đo lường có các chức sau: - Tại bể hút: cần đo giá trị mức chất lỏng bể để phục vụ giám sát mức chất lỏng xuống tới giá trị thấp - Trong đường ống hút: Đồng hồ đo áp suất chân không để thị độ chân không đường ống mà không cần thiết thu thập tín hiệu thiết bị điều khiển trung tâm Tuy nhiên, một số trường hợp đặc biệt, cần đưa tín hiệu phục vụ điều khiển Nếu sau một khoảng thời gian trễ, bơm khơng có khả khử áp suất âm đường ống hút thì cần dừng bơm - Trong đường ống đẩy: Cần đo giá trị áp suất đường ống Các thiết bị phục vụ cho giám sát cần được thiết đặt giá trị thấp các tín hiệu phục vụ điều khiển phép người vận hành can thiệp trước có lệnh tự đợng từ trung tâm điều khiển Trong trường hợp giá trị áp suất đo được thấp mức bình thường, cần kiểm tra đường ống dẫn (có thể bị dị rỉ tại mợt vị trí đó) - Mợt sớ kí hiệu được dùng hệ thống: Bảng 1.1: Ý nghĩa ký hiệu các phần tử hệ thống bơm STT Ký hiệu Ý nghĩa Đầu hút của bơm Van Van một chiều Khớp nối mềm Động truyền động Bơm ly tâm Chức thiết bị/ số thứ tự Trong đó: LT: Thiết bị đo mức LI: Thiết bị thị mức PG: Đồng hồ ấp suất PT: Thiết bị đo áp suất VG: Đồng hồ đo áp suất chân không FM: Thiết bị đo lưu lượng CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CẤU TRÚC GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM VẬN CHUYỂN CHÂT LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI 2.1 Lựa chọn thiết bị Sử dụng loại cảm biến loại tương tự cho phép khả mềm dẻo việc định làm việc của các bơm Ngồi ra, hệ thớng cần phải điều khiển làm việc các bơm một cách luân phiên, tránh trường hợp có bơm hoạt đợng liên tục, có bơm không hoạt động 2.1.1 Chọn cảm biến mức Mức chiều cao điền đầy các chất lỏng hay hạt có tiết diện không thay đổi các thiết bị công nghệ tham số cần xác định để kiểm tra chế độ làm việc của thiết bị, điều khiển các quá trình sán xuất Mặt khác nhờ cảm biến mức ta đánh giá được khới lượng của các chất lỏng chứa bồn xăng, dầu, …Đơn vị đo mức đơn vị đo chiều dài Đo mức thực hiện đo liên tục xác định theo ngưỡng Đo liên tục quá trình tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu lại bồn chứa Khi đo theo ngưỡng, cảm biến đưa tín hiệu dạng nhị phân để phát hiện tình trạng mức có đạt hay khơng để điều khiển quá trình làm việc của bồn chứa Dựa sở lý thuyết, lựa chọn các thiết bị sau để tiến hành xây dựng, nghiên cứu đồ án: Ta sử dụng cảm biến đo mức kiểu điện dung Finetek-Type: SA, hoạt động nguyên lý cảm ứng điện dung Capacitance Effects 10 ... nguồn điều khi? ??n biến tần 4MCB (30AF/10A) có chức đóng cắt ng̀n điện cấp cho mạch điều khi? ??n 220V xoay chiều mạch điều khi? ??n ng̀n 24V mợt chiều 5MCB (30AF/10A) đóng cắt ng̀n điều khi? ??n 220V... điều khi? ??n 220V xoay chiều, nguồn điều khi? ??n 24V một chiều 6MCB (30AF/10A) đóng cắt ng̀n điều khi? ??n 24V mợt chiều 16 Cơng tắc tơ xoay chiều (MC): có chức dùng để điều khi? ??n đóng cắt cấp ng̀n... lý điều khi? ??n để vận hành hệ thớng một cách ổn định, bền vững b Ý nghĩa thực tiễn Tính toán các trang thiết bị cần thiết, xây dựng sơ đồ P&ID, sơ đồ điều khi? ??n, chương trình điều khi? ??n