1. Cảm biến chống lệch băng (Belt limit switch)
Trong khi vận hành tuyến băng cú thể xảy ra sự cố lệch băng làm cho thành băng ma sỏt với khung băng, giỏ đỡ con lăn làm hư hại băng. Vỡ vậy trong cỏc hệ thống băng tải cần phải sử dụng cảm biến chống lệch băng để bảo vệ và xử lý sự cố kịp thời.
Loại cụng tắc chống lệch băng LHPE-10/1-L Belt Misalignment Sensor của hóng matykiewicz cú khả năng đỏp ứng được yờu cầu phũng nổ và hoạt động tin cậy, phự hợp với yờu cầu của hệ thống băng tải vận tải than.
Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động cảm biến chống lệch băng:
Cụng tắc chống lệch băng LHPE-10/1-L gồm cú 1 con lăn được lắp trờn thanh gạt, thanh gạt này cú thể quay 1 gúc +250 đến -750 so với vị trớ ở trạnh thỏi bỡnh thường của thanh.
Thanh gạt được nối với một trục bờn trong cú gắn cỏc cơ cấu cam, trờn trục này cú gắn cỏc lũ xo tự trở về. Khi xảy ra lệch băng thanh gạt bị gạt về một bờn nú sẽ tỏc động vào trục, qua cỏc cơ cấu cam sẽ đúng cỏc cặp tiếp điểm thường mở NO đồng thời mở cỏc cặp tiếp điểm thường đúng NC. Tớn hiệu lệch băng sẽ được đưa về thiết bị điều khiển.
Cảm biến chống lệch băng dược lắp đặt ở hai bờn thành băng trong trường hợp băng bị lệch về bất cứ phớa nào.
Hỡnh 4.2: Lắp đặt cảm biến chống lệch băng
2. Cảm biến chống ựn than
Than được vận tải trờn những băng tải nối tiếp nhau trờn cựng tuyến băng nờn trong quỏ trỡnh vận tải cú thể do băng hoạt động khụng ổn định, kớch thước than vận tải khụng đỳng tiờu chuẩn gõy nờn hiện tượng ựn than tại cỏc đầu băng tải gõy sự cố nờu lượng than ựn quỏ lớn.
Cảm biến bảo vệ chống ựn than cú nhiều loại song loại cảm biến dựng cụng tắc MTS 300 cú nguyờn lý hoạt động đơn giản, cú khả năng phũng nổ và điều chỉnh thời gian tỏc động từ 1s 99s sau khi sự cố xảy ra.
Nguồn điện cung cấp: 115VAC± 10% Tớn hiệu cảm biến: +12VDC
a. Cấu tạo cảm biến chống ựn than
Cấu tạo cảm biến chống ựn than gồm 2 phần :
- Cụng tắc MTS 300; là cụng tắc điện cực thủy ngõn gồm cú một bỡnh hỡnh trụ kớn được làm bằng thộp bờn trong cú chứa dung dịch thủy ngõn. Thể tớch thủy ngõn chỉ chiếm một phần khụng gian bờn trong bỡnh, phần cũn lại là khụng khớ. Trong bỡnh cũn mắc cỏc điện cực, chỳng được nối với dõy dẫn đưa ra bờn ngoài. Bỡnh thường cỏc điện cực này cỏch ly về điện với nhau. Khi xảy ra hiện tượng ựn than, than tỏc động vào làm nghiờng bỡnh. Nếu gúc nghiờng này > 150 (gúc nghiờng tỏc động của cụng tăc MTS 300) thỡ cỏc điện cực sẽ cựng tiếp xỳc dung dịch thủy ngõn. Thủy ngõn là kim loại nờn cú khả năng dẫn điện sẽ nối cỏc điện cực với nhau giống như đúng mạch cho cụng tắc.
Hỡnh 4.4: Cụng tắc MTS 300
- Bộ điều khiển SCU-200: là bộ điều khiển đi chung với cụng tắc MTS 300 để bảo vệ ựn than. SCU-200 vú vỏ phũng nổ, bờn trong là cỏc mạch điện từ, rơle để xử lý tớn hiệu nhận được, đưa tớn hiệu đầu ra thớch hợp.
Bộ SCU-200 MTS-300 kết hợp với nhau, kết nối với nguồn và hiệu chỉnh nhờ panel bờn trong SCU-200.
Hỡnh 4.5: Sơ đồ đấu nối của cảm biến chống ựn . Chỳ thớch:
TB1: Bộ phận kết nối với nguồn xoay chiều 115V và nối đất. TB2: Bộ phận đấu nối với tớn hiệu vào ra.
- 1: Nguồn +12VDC cấp cho cụng tắc thủy ngõn MTS-300. - 2: Tớn hiệu từ cụng tắc thủy ngõn MTS-300.
- 3: GND nối đất.
- 4, 5, 6: Tiếp điểm cụng tắc 1. - 7,8,9: Tiếp điểm cụng tắc 2.
S1: Cụng tắc điều khiển nhận tớn hiệu từ cụng tắc thủy ngõn MTS-300. S2, S3: Điều chỉnh thời gian tỏc động của bộ cảm biến.
R11: Nguồn +24VDC, dựng cho những nơi khụng sử dụng nguồn xoay chiều chỉ cú nguồn một chiều. Ở những nơi này đầu vào cấp nguồn AC sẽ khụng dựng đến.
b. Sơ đồ mạch bờn trong của cảm biến chống ựn
Hỡnh 4.6 : Sơ đồ mạch bờn trong cảm biến chống ựn.
Nếu cụng tăc cho phộp nhận tớn hiệu thỡ khi xảy ra sự cố ựn than cụng tăc thủy ngõn đúng lại cấp nguồn cho cuộn dõy rơle K. Tiếp điểm K tỏc động đúng nguồn cho cuộn dõy rơle thời gian RT1. Sau thời gian chỉnh định ( thời gian tớnh bằng giõy ), rơle RT1 tỏc động đúng nguồn cho cuộn dõy rơle thời gian RT2. Sau thời gian chỉnh định ( đơn vị nhỏ nhất là 10 giõy ), rơle RT2 tỏc động đúng nguồn cho rơle thời gian RA. Tiếp điểm RA đúng lại. Nếu đấu nối cỏc tiếp điểm RA với thiết bị điều khiển sẽ biết được thiết bị vận tải cú ựn than hay khụng.
c. Lắp đặt cảm biến chống ựn than
Cụng tắc thủy ngan của bộ cảm biến ựn được lắp đặt vào vị trớ xảy ra ựn than và lắp đặt ở độ cao cú khả năng xảy ra nguy hiểm.
3. Cảm biến bảo vệ trượt băng
Cảm biến trượt băng bảo vệ trượt băng dựa trờn cơ sở so sỏnh giữa tốc độ tang dẫn động và tốc độ băng. Thiết bị đo tốc độ rất đa dạng về chủng loại nhưng được chế tạo theo một số nguyờn lý chung. Thụng thường cảm biến trượt băng gồm 2 phần như bộ cảm biến M100 dưới đõy.
- Đĩa từ là phần được gắn với trục của tang khung đầu là một đĩa dẹt hỡnh vũng xuyến trờn đú cú gắn cỏc nam chõm vĩnh cửu nhỏ.
Hỡnh 4.8: Đĩa từ của cảm biến chống trượt băng
- Đầu thu là phần nhận tớn hiệu từ trường của đĩa từ sau đú xử lý và đưa tớn hiệu đầu ra dưới dạng số.
Phần thu nhận tớn hiệu từ cú một cuộn dõy quấn trờn lừi thộp và 1 nam chõm vĩnh cửu đặt cố định. Lừi thộp được đặt cố định giữa một nam chõm vĩnh cửu và đĩa từ. Khi đĩa từ quay làm cho từ thụng giữa nam chõm vĩnh cửu cố định và nam chõm vĩnh cửu của đĩa thay đổi. Cuộn dõy được đặt trong từ trường biến thiờn sẽ cảm ứng nờn một suất điện động.
Hỡnh 4.10 : Cấu tạo đầu thu của cảm biến chống lệch băng. Suất điện động sinh ra cú tần số tỷ lệ với tốc độ quay của đĩa.
Hz n m n f D D cu , 60 . 8 60 . = = Trong đú: - fcu: tần số suất điện động cảm ứng. - nD: tốc độ quay của đĩa vũng/phỳt. - m: số nam chõm vĩnh cửu trờn đĩa
Sơ đồ bờn trong của cảm biến chụng trượt băng :
Hỡnh 4.11: Sơ đồ mạch bờn trong của cảm biến chống trượt băng.
Tốc độ đặt của bộ cảm biến là tốc độ làm việc định mức của thiết bị cần đo. Tốc độ này được thiết lập nhờ một bộ thiết lập điện ỏp VR. Dũng điện qua VR sẽ được bộ biến đổi tương tự - số ADC chuyển thành tớn hiệu dạng số đưa vào vi điều khiển.
Tớn hiệu đầu vào dưới dạng xung từ cuộn dõy được vi điều khiển nhận xủ lý so sỏnh với tớn hiệu đặt. Nếu vận tốc lớn hơn hoặc nhỏ hơn 10% so với vận tốc đặt Uc sẽ phỏt tớn hiệu điều khiển Transisor T cấp điện cho rơle điện một chiều 24V RD. Cuộn dõy rơle RD cú điện thỡ tiếp điểm thường mở của nú trờn mạch đúng lại cấp điện cho rơle xoay chiều RA. Cỏc tiếp điểm của rơle RA tỏc động.
Nguồn DC cỏp cho mạch điện tử được chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều sau khi hạ ỏp nguồn 115VAC cấp cho bộ cảm biến M100. Panel kết nối của bộ cảm biến như hỡnh vẽ.
Hỡnh 4.12: Sơ đồ đấu nối của bộ cảm biến chống trượt băng. TB1: Bộ phận kết nối với nguồn xoay chiều 115V và nối đất.
TB2: Bộ phận đấu nối với tớn hiệu vào.
Cụng tắc S2 đặt tại vị trớ A để sử dụng dải đo tốc độ từ 0-200 vg/ph. Cụng tắc S2 đặt tại vị trớ B để sử dụng dải đo tốc độ từ 0-2000 vg/ph. Cụng tắc S2 đặt tại vị trớ C để sử dụng dải đo tốc độ từ 0-20000 vg/ph. SP1, SP2, SP3 là cỏc đầu ra của cảm biến.
Khi mở nắp sau của bộ cụng tắc thỡ lộ ra panel điều chỉnh bờn trong. Cỏc thụng số được thiết lập và đấu nối trờn panel này.
Do một rơle K bờn trong chỉ cú thể bảo vệ sự cố tốc độ xuống quỏ thấp hoặc tốc độ lờn quỏ cao bằng cỏch thiết lập trờn cụng tắc S1 nờn để bảo vệ cựng một lỳc 2 sự cố thỡ cỏc tiếp điểm của rơle được mắc với 2 cụng tắc.
- Cụng tắc SP1 ở vị trớ O để bảo vệ quỏ tốc độ. - Cụng tắc SP2 ở vị trớ U để bảo vệ tốc độ thấp.
Tốc độ đạt được hiệu chỉnh nhờ một vớt nhỏ S3, để tăng tốc độ đặt thỡ chỉnh vớt xoay sang bờn phải, ngược lại để giảm tốc độ đặt thỡ xoay vớt sang bờn trỏi. Trờn phần hiệu chỉnh cú cỏc thang đo để dựa vào đú thiết lập cỏc thụng số.
4.1.2. Giới thiệu về thiết bị điều khiển logic khả trỡnh PLC S7-300/ CPU 315-2 PN/DP và PLC s7-200/CPU 226
1. Giới thiệu về thiết bị điều khiển logic khả trỡnh PLC S7-300/ CPU 315-2 PN/DP
a. Tổng quan về thiết bị điều khiển logic khả lập trỡnh PLC S7- 300
Thiết bị điều khiển logic khả trỡnh PLC (progranable logic control) là loại thiết bị cho phộp thực hiện linh hoạt cỏc thuật toỏn điều khiển số thụng qua một ngụn ngữ lập trỡnh, thay cho việc phải thể hiện thuật toỏn đú bằng mạch số. Như vậy với chương trỡnh điều khiển trong mỡnh, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ ngọn dễ thay đổi thuật toỏn và đặc biệt dễ trao đổi thụng tin với mụi trường xung quanh (với cỏc loại PLC khỏc hoặc với mỏy tớnh). Toàn bộ chương trỡnh được lưu trong bộ nhớ dưới dạng cỏc khối chương trỡnh (OB,FC,FB…) và được thực hiện với chu kỳ quột. Để cú thể thực hiện một chương trỡnh điều khiển tất nhiờn PLC phải cú tớnh năng như một mỏy tớnh. Nghĩa là phải cú một bộ vi xử lý trung tõm (CPU), một hệ điều hành, một bộ nhớ chương trỡnh để lưu chương trỡnh cũng như giữ liệu và tất nhiờu phải cú cỏc cổng vào ra để giao tiếp với cỏc thiết bị bờn ngoài… Bờn cạnh đú, nhằm phục vụ bài toỏn điều khiển số, PLC phải cú cỏc khối hàm chức năng như Timer, Counter, và cỏc hàm chức năng đặc biệt khỏc.
b. Cỏc Modul của PLC S7- 300
Thụng thường để tăng tớnh mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đú phần lớn cỏc đối tượng điều khiển cú số tớn hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chụng loại vào ra khỏc nhau mà cỏc bộ điều khiển PLC được thiết kế khụng bị cứng hoỏ về cấu hỡnh. Chỳng chia nhỏ thành cỏc modul, số cỏc modul được sử dụng nhiều hay ớt tuỳ theo từng bài toỏn, Xong tối thiểu bao giờ cũng cú modul chớnh là modul CPU. Cỏc modul cũn lại là những modul nhận truyền tớn hiệu với đối tượng điều khiển, cỏc modul chức năng chuyờn dụng như PID, điều khiển động cơ… chỳng được gọi chung là modul mở rộng. Tất cả cỏc modul được gắn trờn cỏc thanh rank.
Cỏc modul mở rộng phổ biến:
PS (power supply): Modul nguồn nuụi.
SM (signal module): modul tớn hiệu vào ra bao gồm: DI: đầu vào số.
DO: đầu ra số.
DI/ DO: đầu vào số và đầu ra số. AI: đầu vào tương tự.
AO: đầu ra tương tụ.
AI/ AO: đầu vào tương tự và đầu ra tương tự.
IM (interface module): Module ghộp nối. Đõy là loại modul chuyờn dụng cú nhiệm vụ nối từng nhúm module lại với nhau thành từng khối và được quản lý chung bởi một CPU.
FM (function module): cỏc modul điều khiển riờng như điều khiển servo, điều khiển PID…
CP (communication module): modul truyền thụng. c. Bộ nhớ PLC S7- 300
Bộ nhớ PLC S7- 300 gồm 3 vựng chớnh:
+ Vựng nhớ chương trỡnh ứng dụng: vựng chứa chương trỡnh được chia thành 3 miền: OB: miền chứa chương trỡnh tổ chức.
FC: miền chứa chương trỡnh con, được tổ chức thành hàm và cú biến hỡnh thức để trao đổi.
FB: miền chứa chương trỡnh con được tổ chức thành hàm và cú khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trỡnh nào khỏc. Cỏc dữ liệu này phải được xõy dựng thành một khối dữ liệu riờng (data block khối DB).
+ Vựng chứ tham số của hệ điều hành: chia thành 7 miền khỏc nhau: I (process image input): miền dữ liệu cỏc cổng vào số.
Q (process image output): miền bộ đệm cỏc dữ liệu cổng ra số.
M (miền cỏc biến cờ): chương trỡnh ứng dụng sử dụng những biến này để lưu giữ cỏc tham số cần thiết và cú thể truy cập nú theo bớt (M), byte (MB), từ (MW), hay từ kộp (MD).
T (timer): miền nhớ phục vụ bộ thời gian. C (counter): miền nhớ phục vụ bộ đếm.
PI: miền địa chỉ cổng vào cỏc modul tương tự. PQ: miền địa chỉ cổng ra cho cỏc modul tương tự. + Vựng chứa cỏc khối dữ liệu: được chia thành hai loại:
DB (data block): miền chứa dữ liệu được tổ chức thành khối. Kớch thước cũng như số lượng khối do người sử dụng quy định phự hợp với từng bài toỏn điều khiển. Chương trỡnh cú thể truy cập miền này theo từng bớt (DBx), byte (DBB), từ (DBW) hoặc từ kộo (DBD).
L (local data block): miền dữ liệu địa phương, được cỏc khối chương trỡnh OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho cỏc biến nhỏp tức thời và trao đổi dữ liệu của biến hỡnh thức với những khối chương trỡnh gọi nú. Nội dung của một khối dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xoỏ khi kết thỳc chương trỡnh tương ứng trong OB, FC, FB. Miền này cú thể được truy nhập từ chương trỡnh theo bớt (L), byte (LB), từ (LW), từ kộp (LD).
d. Tài nguyờn của PLC S7- 300/ CPU 315 2PN/DP Bộ nhớ làm việc : 128KB.
Sử dụng thẻ nhớ : Micro master card ( MMC.). Bộ đếm (Counter) : 256.
Bộ định thời gian (Times) : 256. Đồng hồ thời gian thực.
Kờnh tương tự vào/ra tối đa : 1024/1024. Cổng giao tiếp : MPI / Profibus-DP / Profinet. Nguồn cung cấp : 24VDC.
2. Giới thiệu về thiết bị điều khiển logic khả trỡnh PLC S7-200/CPU 226 AC/DC/RELAY
Hỡnh 4.14 : PLC S7-200/CPU 226
• Một số thụng số cơ bản của PLC S7-200/CPU 226. - Nguồn cung cấp: 220 VAC
- Ngừ vào số: 24 DI DC - Ngừ ra số : 16 DO RELAY - Bộ nhớ chương trỡnh: 24KB - Bộ nhớ dữ liệu: 10KB
- Số cổng/chuẩn giao tiếp dữ liệu : 2/RS 485 - Cổng truyền thụng: 2 PPI/FREEPORT PORTS - Điều khiển PID: Cú.
- Phần mềm lập trỡnh: Step 7 Micro/WIN - Bit memory/Counter/Timer : 256/256/256 - Bộ đếm tốc độ cao: 6 x 60 Khz
- Ngắt phần cứng: 4
- Số đầu vào/ra cú sẵn: 24 DI / 16DO
- Số đầu vào / ra số cực đại ( nhờ lắp ghộp thờm Modul số mở rộng: DI/DO/MAX: 128 / 120 / 248
- Số đầu vào / ra tương tự ( nhờ lắp ghộp thờm Modul Analog mở rộng: AI/AO/MAX: 28 / 7/ 35 hoặc 0 / 14 / 14.
IP 20
4.2. Ứng dụng mạng truyền thụng profibus – DP xõy dựng hệ thống điều khiển xuất sản phẩm phõn xưởng Kho Bến II
4.2.1. Xõy dựng chương trỡnh điều khiển.
1. Giới thiệu về hệ thống điều khiển.
Hệ thống điều khiển bao gồm một PLC S7-300/CPU 315 2PN/DP làm Master và hai PLC S7-200/CPU 226 cú kết nối với module truyền thụng EM277 là hai mỏy Slave. Cỏc PLC truyền thụng với nhau qua mạng Profibus – DP và được giỏm sỏt qua một PC.