Điều khiển hệ thống lạnh bằng PLC Siemens S7-200

CẤU TRÚC PHẦN CỨNG 1. Giới thiệu

- Ngừ vào: Ngừ vào thực là ngừ vào cú cỏc mạch điện chuyển đổi làm cho tín hiệu từ bên ngoài được chuyển đổi thành mức logic 0, hoặc 1 mà vi xử lý nhận biết được. Chỳ ý: cỏc ngừ ra relay cho phộp chỳng sử dụng chõn mass riờng, nhưng với cỏc loại card ngừ ra khỏc yờu cầu ngừ ra trờn mỗi card sử dụng chung chõn mass.

HOẠT ĐỘNG CỦA PLC : 1. Hoạt động tuần tự

CPU không truy cập các tín hiệu đầu vào tương tự như là một phần của chu kì vòng quét thông thường trừ khi các bộ lọc số của các đầu vào tương tự được kích hoạt. Như vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, PLC sẽ không trực tiếp làm việc với cổng vào/ra mà thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng tham số.

PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH PLC S7 – 200 Quan hệ giữa chương trỡnh và cỏc ngừ vào ra

Đối với thiết bị điều khiển lập trình PLC S7 - 200, ta không thể lập trình trực tiếp ngay trên nó được mà phải lập trình gián tiếp bằng cách sử dụng phần mềm STEP 7 – Micro/WIN. Công việc lập trình là ta sử dụng máy tính để tiến hành lắp ghép các lệnh cơ bản lại với nhau nhằm thỏa mãn những yêu cầu đề ra của quy trình công nghệ rồi sau đó mới chuyển vào PLC để điều khiển.

CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH S7 – 200

Cả hai Timer kiểu TON và TONR cùng bắt đầu tạo thời gian trễ tín hiệu kể từ thời điểm có sườn lên ở tín hiệu đầu vào, tức là khi tín hiệu đầu vào chuyển trạng thái logic từ 0 lên 1, được gọi là thời điểm Timer được kích, và không tính khoảng thời gian khi đầu vào có giá trị logic 0 vào thời gian trễ tín hiệu đặt trước. Khác với các bộ Timer, các bộ đếm CTU và CTUD đều có chân nối với tín hiệu điều khiển xóa để thực hiện việc đặt lại chế độ khởi phát ban đầu (Reset) cho bộ đếm, được kí hiệu bằng chữ cái R trong LAD, hay được qui định là trạng thái logic của bit đầu tiên của ngăn xếp trong STL.

PHẦN MỀM STEP 7 Micro/WIN3.2

Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của PLC hay không). Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở đó ta có thể định nghĩa các tên biến và đặt địa chỉ tương ứng cho các biến đó để có thể dễ nhớ và dễ kiểm tra.Các biến này có thể là các đầu vào/ra, các biến trung gian…. Đây là vùng mà STEP7- MicroWIN32 dành cho người dùng soạn thảo các chương trình điểu khiển riêng.Ở đây người dùng có thể thêm các lệnh các khối hàm, các cấu trúc điều khiển chương trình tạo các kết nối giữa các câu lệnh để thực thi các nhiêm vụ điều khiển.

Ta có thể dùng chuột để chọn các biểu tượng và đặt chúng vào các vị trí trong Network mong muốn ở mỗi trong thư viện lệnh hoặc sử dụng trực tiếp chuột _ xuất hiện bản soan thảo và đánh dòng chú thích.

CẢM BIẾN NHIỆT ĐIỆN TRỞ

Muốn vậy phải giảm tiết diện dây hoặc tăng chiều dài dây.Tuy nhiên khi giảm tiết diện dây độ bền lại thấp,dây điện trở dễ bị đức,việc tăng chiều dài dây lại làm tăng kích thước điện trở.Để hợp lý người ta thường chọn điện trở R ở 00C có giá trị vào khoảng 100Ω,khi đú với điện trở platin sẽ cú đường kớnh dõy cơ vài àm và chiều dài khoảng 10cm, sau khi quấn lại sẽ nhận được nhiệt kế có chiều dài cỡ 1cm. Nhiệt kế bề mặt dùng để đo nhiệt độ trên bề mặt của vật rắn.Chúng thường được chế tạo bằng phương pháp quang hóa và sử dụng vật liệu làm điện trở là Ni,Fe-Ni hoặc Pt.Cấu trúc của một nhiệt kế bề mặt có dạng như hình vẽ.Chiều dày lớp kim loại cỡ vài àm và kớch thước nhiệt kế cỡ 1cm2. Nhiệt điện trở có độ nhạy nhiệt rất cao nên có thể dùng để phát hiện những biến thiờn nhiệt độ rất nhừ cỡ 10-4-10-3K.Kớch thước cảm biến nhỏ cú thể đo nhiệt độ tại từng điểm.Nhiệt dung cảm biến nhỏ nên thời gian hồi đáp nhỏ.Tùy thuộc thành phần chế tạo,dải nhiệt độ làm việc của cảm biến nhiệt điện trở từ vài độ đến khoảng 3000C.

Platin là vật liệu cho nhiệt điện trở được dùng rộng rãi trong công nghiệp.Các tính chất của loại nhiệt điện trở này được qui định theo tiêu chuẩn quốc tế DIN IEC751.Theo tiêu chuẩn này dải đo nhiệt độ của nhiệt điện trở platin từ -200 đến 8500 C.

CẶP NHIỆT ĐIỆN 1. Lịch sử phát triển

Trong những năm từ 1958 đến 1965 nhiều nhà khoa học đã công bố các loại cặp nhiệt điện platin với thành phần Rhodium khác nhau ở dây dương và âm để có độ ổn định tốt hơn.Cuối cùng chỉ có loại cặp nhiệt điện Platin với thành phần 30% Rhodium ở dây dương và 6%. Thông thường theo kinh nghiệm thực tiễn, cặp nhiệt điện cần đút sâu vào môi trường đo cho đến khi nào nhiệt độ không còn tăng hay ít nhất chiều sâu cần đưa cặp nhiệt điện vào cần lớn gấp 5 đến 10 lần đường kính của dây cặp nhiệt điện. Khi cần tiến hành phép đo chính xác, đặc biệt đo nhiệt độ ở những điểm khác nhau của một cấu trúc để biết được sự phân bố nhiệt độ, ta nên dùng loại đầu đo đối xứng, cách đo này chỉ được áp dụng trong một trường hợp nhiệt không đồng nhất nhưng tuyến tính.

- Lỗi thông thường nhất trong nước ta, vì do thiếu hiểu biết hay không tìm ra dây bù thích hợp, người ta dùng dây dẫn điện bình thường bằng đồng để nối giữa cặp nhiệt điện và máy đo.Sai số đo rất lớn và thay đổi liên tục.

CẢM BIẾN ÁP SUẤT

Vì sự thay đổi chiều dài trong thực tế rất bé, cho nên đường dẫn điện này được chế tạo thành đường uốn khúc để có chiều dài khá lớn nằm trong một diện tích bé, từ đó ta có sự thay đổi điện trở đáng kể. Qua công đoạn bắn phá với ion để hình thành lớp phun phủ, các lớp vật liệu này chứa đựng các lỗ trống, sự lệch của mạng nguyên tử… Trong quá trình gia nhiệt có kiểm soát thực chính xác các nguyên tự khuếch tán trở về vị trí cân bằng nhiệt của nó. Màng sọc co giãn được chế tạo trên một nền gốm (Al2O3) với kỹ thuật in lụa.Lợi điểm của kỹ thuật màng dầy: ta có thể chế tạo sensor áp suất và mạch khuếch đại với kỹ thuật mạch hỗn hợp (Hybrid technology).

Ngoài việc đo áp suất với cảm biến màng sọc co giãn kim loại, thời gian sau này loại cảm biến loại cảm biến áp suất với mạch tổ hợp điện trở áp điện bán dẫn được sản xuất nhiều cho việc đo áp suất và hiệu áp.

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH TRỮ ĐÔNG

• Tự động hóa máy nén lạnh công nghiệp
• Tự động hóa thiết bị bay hơi

Khi hệ thống lạnh hoạt động, vì một lý do nào đó như: tắt đường ống, rò rỉ đường ống, thiếu môi chất lạnh, … làm cho áp suất hút của hệ thống quá thấp gây ảnh hưởng đến năng suất lạnh của hệ thống, bôi trơn và làm mát máy nén. Ở thiết bị bay hơi khối lượng riêng của dầu nặng hơn của môi chất nên khi cấp lỏng phía trên dầu bắt buộc bị đẩy ra khỏi dàn lạnh, trong trường hợp cần thiết phải làm bẩy dầu để đưa dầu về cácte máy nén. Khi tải nhiệt tăng, môi chất lạnh vào dàn lạnh ít, dẫn đến độ quá nhiệt hút tăng, khi đó đầu cảm biến nhiệt sẽ lấy tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu áp suất tác động đến ty van làm cho cửa van mở rộng cấp lỏng vào dàn bay hơi nhiều hơn.

Trong quá trình vận hành xả băng, nếu phát hiện sau một thời gian ngắn hơn qui định băng ở dàn lạnh đã được xả tan hết, lúc đó có thể dừng xả băng để giảm tổn thất nhiệt, không cần duy trì đúng thời gian qui định.

TRÌNH TỰ VẬN HÀNH TỰ ĐỘNG

Trong giai đoạn này van điện từ (SV) mất điện và ngừng cấp dịch cho dàn lạnh, hệ thống lạnh vẫn chạy nên hút dịch ra khỏi dàn lạnh. Sau thời gian đã định (5 phút), PLC tác động ngừng máy nén, đồng thời cấp điện cho điện trở xả băng. Nếu khởi động lại ngay màng nước này sẽ bám trở lại trên bề mặt dàn lạnh.

Ở đồ án này sử dụng phương thức xả băng bằng điện trở dựa vào độ chênh áp suất giữa đầu vào và đầu ra dàn lạnh t để tiến hành xả băng.