Bảng Chú Giải Các Đại Lượng Vật Lý và Các Thuật Ngữ Sử Dụng

DỤNG

Số TT Tên đại lượng Chú giải _{Tên đơn vị}

1 Hi Giá trị cột áp tại điểm đo Mét nước (m) 2 Q_i Lưu lượng đo được tại điểm đo m3/s 3 P_1i và P_2i Aùp suất tại các vị trí đo đầu ống hút

và đầu ống ra (Kg/cm^Bar 2) 4 V1i và V2i Vận tốc trung bình tại mặt cắt vị trí

đo đầu ống hút và đầu ống ra ^m/s 5 Z2 – Z1 Độ chênh lêäch thế năng Mét nước

(m) 6 γ Khối lượng riêng lưu chất hút vào

bơm ^Kg/m 3 7 HV1s và HV2s Độ mất mát cột áp trên đường ống hút và ống ra Mét nước (m) 8 A1, A2 Tiết diện ống tại vị trí đo áp suất đầu

hút và ống ra ^m

2

9 g Gia tốc trọng trường m /s2

10 NPSH Giá trị cột áp nhỏ nhất mà bơm cĩ thể

chuyển lưu chất liên tục ^{Mét nước} 11 Ki Hiệu suất

Chương

22

22 CCAÁÙCC TTHHIIEẾÁTT BBỊỊ DDUÙØNNGG TTRROONNGG

L

LUUAẬNÄN VVAĂÊNN

1. PLC S7-400

S7-400 là PLC cơng suất lớn cĩ tầm hoạt động vừa và cao, là giải pháp cho hầu hết các nhiệm vụ đặt ra, với đủ loại modules và CPUs để thích nghi tối ưu với các cơng việc tự động hĩa.

PLC S7-400 được sử dụng gồm các modules:

1.1. Power Supply Module- PS 407 (407-0KA01-0AA0)

Module nguồn thực hiện việc chuyển đổi áp từ 120/230 VAC hay 24 VDC thành áp hoạt động 5VDC và 24 VDC cần thiết. Dịng ra là 4A, 10A và 20A.

1.2. CPU 412-2 DP Module (6ES7 412-2XG00-0AB0)

CPU 412-2 cần thiết cho phạm vi hoạt động vừa, cĩ thể đáp ứng các yêu cầu cao hơn về kích thước chương trình và tốc độ xử lý lệnh.

§ Đặc điểm kỹ thuật (Xem 1)

1.3. CP 443-1 TCP Module (6GK7 443-1EX01-0XE0)

CP443-1 là module truyền thơng của SIMATIC S7-400 cho hệ thống bus Ethernet cơng nghiệp. Với bộ xử lý sẵn cĩ, nĩ giúp giảm bớt cho CPU các nhiệm vụ truyền thơng và cho phép tạo thêm các kết nối.

Khả năng truyền thơng của S7-400 qua CP 443-1 bằng:

• Các thiết bị lập trình, các bộ xử lý, các thiết bị HMI

• Các hệ thống SIMATIC S7 khác

• Các thiết bị tự động hĩa SIMATIC S5

1.4. Analog Input Module SM 431 ; AI 16x16 Bits (6ES7 431-7QH00-0AB0)

Module tín hiệu vào tương tự chuyển đổi tín hiệu tương tự từ quá trình thành tín hiệu số để xử lý bên trong S7-400.

§ Đặc tính kỹ thuật (Xem 3)

§ Tầm địa chỉ

- AI Module 1 : 512 – 543 - AI Module 2 : 544 – 575 - AI Module 3 : 516 – 607

1.5. Analog Output Module SM 432 ; AO 8x13 Bits (6ES7432-1HF00-0AB0)

Module tín hiệu xuất analog chuyển đổi giá trị số (digital) từ S7-400 thành tín hiệu tương tự cho quá trình.

§ Đặc tính kỹ thuật

- 8 ngõ ra

- Phân giải 13 bits - Tầm tín hiệu ra cho áp - Tầm tín hiệu ra cho dịng - Nguồn áp : 24 VDC - Cách ly

1.6. SM 421 Digital Input Modules – DI 32 x DC24V (421-1BL01-0AA0)

Module vào số chuyển đổi các mức của tín hiệu số bên ngồi từ quá trình thành các mức tín hiệu nội S7-400. Module này thích hợp cho việc kết nối các cơng tắc.

§ Đặc tính kỹ thuật

- 32 ngõ vào, tất cả các ngõ vào đều nối chung đất - Aùp định mức: 24 VDC

- Phạm vi cho phép: 20.4 to 28.8 V - Mức “1” : 11 ÷ 30 VDC , 6 ÷ 8 mA - Mức “0” : -30 ÷ +5 VDC

- 4 nhĩm, mỗi nhĩm 8 ngõ vào - Cơng suất tiêu tán: max. 6W

§ Tầm địa chỉ

- DI Module 1 : I0.0 ÷I 3.7 - DI Module 2 : I4.0 ÷ I7.7 - DI Module 3 : I8.0 ÷ I11.7

1.7. SM 422 Digital Output Modules – DO 32 x DC24V/ 0.5A (422-1BL01- 0AA0)

Module ra số chuyển đổi các mức tín hiệu nội của S7-400 thành các mức tín hiệu ngồi cần thiết cho quá trình xử lý.

Module này thích hợp để kết nối các thiết bị như van solenoid, contactors, các loại motor nhỏ, đèn hay các bộ khởi động động cơ ...

§ Đặc tính kỹ thuật

- 32 ngõ ra, tất cả các ngõ vào đều nối chung đất - Dịng ra 0.5A - Aùp định mức : 24 VDC - Phạm vi cho phép: 20.4 to 28.8 V - Aùp ra để hiểu mức “1” : L+ -0.3V - Dịng ra để hiểu mức “1” : 0.5 A - Dịng ra để hiểu mức “0” : 0.3 mA - Cơng suất tiêu tán : max. 4W

§ Tầm địa chỉ

- DO Module : Q0.0 ÷ Q3.7

1.8. CP 1613

Mạng Industrial Ethernet (10/100 Mbit/s) kết nối các PG của SIMATIC / PC cơng nghiệp và các PC tương thích họ AT thơng qua card CP 1613 gắn vào slot PCI của các thiết bị này.

§ Đặc tính kỹ thuật (Xem 4)

1.9. Tranceiver (with 2 interfaces)

Bộ thu phát dùng để kết nối 2 DTEs (PC đến PLC) trong mạng Industrial Ethernet thơng cáp mạng LAN 727-0.

2. COMBINED LIQUID FLOW TRANSDUCER/TRANSMITTER (CẢM BIẾN LƯU

2.1. Tổng quan

Loại cảm biến lưu lượng tua-bin này cĩ thể hoạt động với mọi loại chất lỏng. Tín hiệu ra của thiết bị là tín hiệu dịng điện từ 4-20mA, tỷ lệ với lưu lượng.

2.2. Thơng số kỹ thuật

- Tầm đo : 4 - 100 l/min (nước) 4mA – 0 l/min 20mA – 100 l/min - Lưu lượng cực đại : 150 l/min

- Aùp suất làm việc cực đại : 10 bar (Dầu/Nước) - Số chỉ lưu lượng cực tiểu : 2 l/min

- Tầm nhiệt độ : 5 – 80oC (Dầu) 5 – 60oC (Nước) - Độ chính xác : ±2%

- Nguồn : 24VDC

2.3. Cách đi dây

- Chân L : +24 VDC - Chân K : +20 mA - Chân I : 0 mA - Chân J : 0 VDC

3. PROPORTIONAL SOLENOID VALVES & MODULES (VAN ĐIỀU KHIỂN TỈ

§ Các cực

- Bảo vệ (PE, từ nguồn) - Nguồn + (24-28 VDC) - Đất chung

- Tín hiệu vào chuẩn (+) - Tín hiệu ra giám sát

§ Điện kế chỉnh định

- R1. Lưu lượng cực tiểu - R2. Lưu lượng cực đại - R3. Thời gian hàm dốc

§ Cơng tắc và bộ chỉ thị

• Cơng tắc S1 dùng để triệt điểm zero - Vị trí a: Hoạt động

- Vị trí b: Thụ động

• L1: LED hiển thị, sáng khi cĩ dịng chảy qua cuộn

§ Đặc điểm kỹ thuật (Xem 6)

§ Module điều khiển điện

- Module điều khiển thích hợp cho tất cả các loại van - Sự bù nhiệt cũng được tính tốn trước để cho phép

khi cuộn dây đốt nĩng

- Điều chỉnh module điều khiển cho phù hợp với điều kiện làm việc thơng qua 3 điện thế kế :

Ø Điện thế kế chỉnh zero dùng để đặt điểm mở của van

Ø Điện thế kế khuếch đại dùng để đặt lưu lượng cực đại

Ø Điện thế kế độ dốc dùng để đặt thời gian delay giữa 0 và 10s

- Tín hiệu ra giám sát điều khiển áp cuộn dây thực sự, tín hiệu giám sát của 1mV áp cuộn dây tương ứng với 1mA tín hiệu giám sát

- Zero-off đảm bảo độ chặt của van bằng cách cắt áp cuộn dây khi tín hiệu vào nhỏ hơn 2%

- Zero-off cĩ thể được ngưng hoạt động bằng DIP-switch, ví dụ để dễ dàng thiết lập điểm mở của van với điện thế kế chỉnh zero.

- LED cho biết trạng thái hoạt động của van

Ø LED sáng: dịng chảy qua cuộn solenoid của van

Ø LED tắt : nếu mất nguồn, nếu tín hiệu vào dưới 2% hay zero-off được kích hoạt.

DIP Switch ^{Valve Type} Remainder

RS Stock nos. 206-3586

S 1-6 OFF ON

S 1-7 ON ON

Tần số điều khiển Vừa Cao

4. GENERAL PURPOSE PRESSURE TRANSDUCERS/ TRANSMITTERS (GEMS TRANSINSTRUMENTS)

TRANSMITTERS (GEMS TRANSINSTRUMENTS)

(CẢM BIẾN ÁP SUẤT LƯU LƯỢNG)

Cảm biến áp suất lưu lượng gắn tại ống ra, dùng để đo áp suất của lưu lượng trong ống. Khi gĩc mở của control valve càng nhỏ, lưu lượng trong ống càng nhỏ thì áp suất càng lớn, cột áp càng cao và ngược lại.

Cảm biến áp suất dùng trong luận văn thuộc dạng Transducer

§ Thơng số kỹ thuật (Xem 7)

§ Cách đi dây - Chân 1 : +24VDC - Chân 2 : +Vout - Chân 3 : -Vout - Chân 4 : 0VDC

5. PUMP (BƠM)

- Lưu lượng cực đại : 40 l/min - Aùp vào : 220V

- Cơng suất định mức : 230W - Dịng định mức : 2.4A - Tần số : 50Hz - Khối lượng : 7.5kg - Vận tốc : 2850 rpm

6. TỦ ĐIỆN

- Nguồn máy tính dùng để cấp nguồn 24V, 10V cho tất cả các thiết bị - CB (Circuit Breaker) một pha, bảo vệ hệ thống đện

- Contactor (khởi động từ) cho bơm

- Relay 24V dùng để kích đĩng mở contactor - Domino nối dây

7. ĐẶT CẤU HÌNH – KẾT NỐI CÁC THIẾT BỊ

7.1. Sơ đồ chung Transceiver Transceiver Pump Testing System Industrial Ethernet

7.2. Kết nối các thiết bị trong mạng Industrial Ethernet

7.2.1. Tổng quan về mạng Industrial Ethernet

Ethernet là cơng nghệ được sử dụng rộng rãi nhất trong các mạng cục bộ (mạng LAN), cho phép trao đổi thơng tin linh hoạt, tin cậy giữa máy chủ với các trạm vận hành tại chỗ hay từ xa… Phiên bản đầu tiên và phổ biến cho đến tận nay của Ethernet cung cấp tốc độ truyền dữ liệu khoảng 10 Mbps. Phiên bản mới nhất của Ethernet gọi là “Fast Ethernet” và “Gigabit Ethernet” cĩ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 100 Mbps và 1 Gbps. Ethernet thường sử dụng cáp đồng trục, xoắn kép đặt biệt hay cáp quang. Thường các trạm trong mạng kết nối theo dạng hình bus hay hình sao.

Mơi trường cơng nghiệp là mơi trường hoạt động rất khắc nghiệt đối với các thiết bị điều khiển do các tác nhân như độ rung, độ ăn mịn, nhiễu điện từ… Các yêu cầu trong truyền thơng trong mơi trường cơng nghiệp khác với truyền thơng giữa các nơi trong mơi trường thơng thường. Từ sự khác biệt đĩ, các thành phần trong mạng truyền thơng trong mơi trường cơng nghiệp cũng cĩ khác biệt. Từ các yêu cầu trên, trên cơ sở tiêu chuẩn của quốc tế (tiêu chuẩn mạng IEEE 802.3) và thêm vào một số đặt tính phù hợp trong mơi trường cơng nghiệp, mạng Industrial Ethernet đã ra đời, phục vụ truyền thơng trong mơi trường cơng nghiệp.

Trong hệ thống mạng mở giữa các thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau, mạng Industrial Ethernet là mạng dùng để quản lý ở cấp độ cell và được kết nối với các mạng PROFIBUS và AS_interface là các mạng cấp dưới.

Bản thân riêng Ethernet khơng thể làm thành một mạng; nĩ cần đến vài thủ tục khác như TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol), để cho các nút thực hiện việc truyền thơng tin. Ethernet trong dạng chuẩn của nĩ đã khơng đảm đương được việc luân chuyển một lượng thơng tin lớn, nhưng vẫn cĩ nhiều ưu điểm, cụ thể là:

• Các mạng Ethernet dễ thiết kế và cĩ chi phí thấp trong việc cài đặt.

• Các thành phần của mạng cĩ giá thành rẻ và được hổ trợ tốt.

• Cơng nghệ đã được thử thách qua thực tế và tỏ ra là khá hấp dẫn cũng như đáng tin cậy.

• Đơn giản trong việc bổ sung thêm hoặc bớt đi các máy tính trên mạng.

• Được đa số các phần mềm và phần cứng hổ trợ.

§ Bộ truyền/nhận Ethernet (Transceiver)

Ethernet khơng địi hỏi phức tạp ở phần cứng. Các dây cáp được sử dụng để nối với nĩ hoặc là cáp hai sợi xoắn khơng bọc kim (UTP) hoặc là cáp đồng trục. Các dây cáp này phải được cắt đoạn để độ dài tương ứng với trở kháng phù hợp với trở kháng đặt trưng cho chúng, cụ thể là 50Ω đối với cáp đồng trục và 100Ω

Mỗi nút đều cĩ phần cứng truyền và nhận để điều khiển quá trình truy nhập tới dây cáp và đồng thời giám sát sự lưu thơng của dữ liệu trên mạng. Phần cứng thực hiện chức năng truyền nhận gọi là bộ truyền nhận và một bộ kiểm tra bắt đầu và kết thúc khung.

Bộ truyền nhận Ethernet truyền theo một Ether (các nút giám sát bus) đơn. Khi khơng cĩ nút nào truyền thì áp trên đường dẫn bằng +0,7V. điện áp này cung cấp một tín hiệu nhạy với sĩng mang cho tất cả các nút trên mạng; điện áp này cịn gọi là nhịp tim (heartbeat). Nếu một nút phát hiện ra điện áp này thì nĩ biết rằng mạng đang hoạt động và khơng cĩ nút nào đang truyền.

Như vậy khi một nút muốn truyền một thơng điệp thì nĩ phải chờ đến một thời điểm khơng bận. Khi đĩ nếu 2 hay nhiều bộ truyền đang hoạt động ở cùng thời điểm đĩ thì sẽ xảy ra xung đột. Khi chúng phát hiện thấy tín hiệu, một nút truyền đi một tín hiệu báo tắc nghẽn. Các nút bị lâm vào tình trạng xung đột lúc đĩ sẽ chờ một khoảng thời gian ngẫu nhiên ( trong khoảng 10 đến 90ms) trước khi cố gắng truyền lần nữa. Mỗi nút trên một mạng đều chờ một lần truyền lại. Như vậy, hiện tượng xung đột làm ảnh hưởng đến hiệu quả truyền dữ liệu trên mạng. Thơng thường, các bộ truyền nhận phát hiện ra xung đột bằng việc giám sát điện áp một chiều (DC) hoặc điện áp trung bình trên đường truyền.

Khi truyền dữ liệu, một đơn vị truyền nhận phần mở đầu bằng 1s và 0s liên tiếp. Mã được sử dụng là mã Manchester, mã này diễn tả bằng số 0 khi cĩ bước nhảy điện áp HIGH xuống LOW và 1 khi cĩ bước nhảy điện áp từ LOW lên HIGH. Điện áp thấp bằng +0,7V. Như vậy khi phần mở đầu được truyền thì điệp áp sẽ thay đổi giữa –0,7V và +0,7V

0,1microsec

1 0 1 0 1

+0,7V

-0,7V

Nhàn rỗi

(Idle) ^{Nhàn rỗi}(Idle) Phần mở đầu

Tín hiệu digital Ethernet

Nếu sau khi truyền phần mở đầu mà khơng phát hiện thấy xung đột thì phần cịn lại của khung truyền sẽ được truyền tiếp.

§ Những hạn chế của chuẩn Ethernet

Các thơng số do chuẩn Ethernet CSMA/CD qui định đã đặt ra giới hạn khác nhau đối với chiều dài cực đại của dây cáp. Nguyên nhân của những hạn chế này là thời gian lan truyền cực đại của tín hiệu và chu kỳ của tín hiệu đồng hồ.

• Chiều dài của các đoạn dây: cáp hai sợi xoắn và cáp đồng trục đều cĩ một trở kháng đặt trưng và một dây cáp phải được cắt đoạn với trở kháng đặt trưng chính xác sao cho khơng cĩ sự tổn hao cơng suất và khơng cĩ sự phản xạ ở các đầu cuối. Đối với cáp hai sợi xoắn, trở kháng đặt trưng thường bằng 100Ω, cịn đối với cáp đồng trục thường la 50Ω. Kết nối Ethernet cĩ thể bao gồm nhiều phần (section) đồng trục được cắt ra. Một hoặc nhiều phần tạo thành một đoạn (segment) cáp, là một đoạn với cấu hình tối thiểu. Một đoạn khơng được dài quá 500m

• Chiều dài bộ chuyển tiếp: Một bộ chuyển tiếp bổ sung giữa các đoạn để khuyếch đại thêm (boost) tín hiệu. Nhiều nhất là hai bộ chuyển tiếp cĩ thể được chèn vào trong đường dẫn giữa hai nút. Khoảng cách cực đại giữa hai nút được nối qua các bộ chuyển tiếp là 1500m

• Các mối liên kết cực đại: Chiều dài cực đại của một kết nối bằng cáp đồng trục theo kiểu điểm với điểm là 1500m. Đây là chiều dài điển hình cĩ thể được sử dụng khi kết nối hai vị trí ở xa nhau trong một tịa nhà riêng lẻ.

• Khoảng cách giữa các bộ truyền nhận: Các bộ truyền nhận (transceiver) khơng nên đặt gần nhau dưới 2,5m. Đồng thời trên mỗi đoạn khơng nên lắp đặt quá 100 bộ truyền/nhận. Các bộ truyền/nhận được đặt quá gần nhau cĩ

Phải cắt đoạn cho thích hợp Cực đại là 500m giữa hai đầu nối

Đoạn Đoạn

Đoạn

:

:

::

tiếp ^{Bộ chuyển} tiếp

Max: 500m Max: 500m Max: 500m

Max: 1500m, khoảng cách cực đại

thể làm nhiễu (giao thoa) quá trình truyền và đồng thời cĩ thể làm tăng nguy cơ xảy ra xung đột. Một số lượng thỏa đáng của các bộ truyền/nhận làm giảm đi giá trị của các thơng số điện đặt trưng của mạng ở dưới ngưỡng