Phân quyền giúp quản lý việc sử dụng hệ thống, với những cấp bậc khác nhau sẽ chỉ có thể làm những việc được cho phép. Việc này giúp nâng cao sự bảo mật của hệ thống, giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống và cho người điều hành.
Bảng 4.1: Phân quyền người sử dụng
Chức năng Admin Engineer User
Đăng nhập
Vận hành hệ thống
Đặt setpoint cho biến tần
Xem trang Alarm
Xem lịch sử đăng nhập
Xem lịch sử Alarm
Xem đồ thị áp suất
Bật tắt chế độ lên mạng
Bật tắt chế độ cho phép điều khiển qua mạng
Thông thường một hệ thống bao gồm các trang màn hình chính sau:
• Trang đăng nhập: phân quyền, quản lý người đăng nhập vào hệ thống.
• Trang Level 1: Trang này hiển thị tổng quan sự hoạt động của hệ thống, cho phép người điều hành thấy toàn bộ trạng thái đang hoạt động của hệ thống. Gồm các nút ON, OFF hệ thống, các đèn báo thể hiện trạng thái hoạt động các công đoạn, hiển thị khối lượng đang cài, các đèn báo Alarm. Bên cạnh đó là các nút chức năng chuyển sang màn hình.
• Trang Level 2: Hiển thị chi tiết hơn hoạt động của từng thành phần trong hệ thống, trạng thái của từng thiết bị. Ta có thể cài đặt thông số của thiết bị, thay đổi trạng thái hoạt động, xem thông số đang hoạt động…
Việc phân quyền giúp bảo mật hệ thống, bảo mật thông tin về các hoạt động của hệ thống, tránh các sự cố phá hoại…
❖ Phân quyền trên phần mềm Kinco HMIware
Đầu tiên ta mở HMI Attribute và chọn thanh User Permission Setting
53 Ta nhấn kích hoạt tài khoản và thiết lập tên đăng nhập và mật khẩu
Hình 4.12: Thiết lập Login
Sau đó, ta phân quyền cho các tài khoản đã tạo trước đó.
54 Muốn phân quyền điều hành cho một thành phần nút nhấn, chức năng nào đó, ta tiến hành mở thuộc tính chức năng của nó lên, chọn vào thanh Control Setting. Tiếp đến ta chọn Conditional Enabling để đặt điều kiện cho việc điều khiển hệ thống. Cuối cùng, ta chọn vào Permission Control để lựa chọn những tài khoản nào có quyền được thực thi chức năng này.
Hình 4.14: Chức năng người sử dụng 4.1.4 Cảnh báo alarm trên HMI
Alarm giúp người điều hành nhận được thông tin khẩn cấp về hệ thống hoặc hiển thị thông tin được cài đặt trước. Khi xảy ra sự cố, Alarm giúp báo động cho người điều hành, giám sát biết để xử lý lỗi phát sinh. Nó cho chúng ta biết thêm về thời điểm xảy ra sự cố, thời điểm khắc phục, lỗi gì đang diễn ra trên hệ thống.
❖ Cài đặt Alarm trên HMI
Đầu tiên ta chọn Event Information hoặc Alarm Information để tạo các báo động sự cố có thể xảy ra. Chọn Add để thêm các báo động.
55
Hình 4-15: Tạo các báo động
Tiếp đến, ta chọn địa chỉ thanh ghi sẽ báo động khi chúng có sự thay đổi trạng thái. Ta viết dòng chữ thể hiện khi sự cố xảy ra, cho biết đây là sự cố gì. Ta có thể thực hiện các tác động đến các hoạt động khác khi sự cố này xảy ra.
56 Để tạo bảng báo động Alarm trên HMI, ta chọn mục Event Display, chọn thanh Event Information để điều chỉnh, thiết lập cho bảng báo động. Ta có thể chọn thể hiện các mục như số thứ tự, ngày, giờ xảy ra sự cố, thời gian khắc phục, thời gian xác nhận…
Hình 4.17: Thiết lập báo động
Bảng báo động Alarm khi mô phỏng thể hiện được tên sự cố, màu sắc, thời điểm xảy ra sự cố…
Bảng 4.2: Mô tả Alrarm
STT Tên báo động Tác động
1 Bơm luân phiên số 1 quá tải Dừng bơm luân phiên 1
2 Bơm luân phiên số 2 quá tải Dừng bơm luân phiên 2
3 Bơm luân phiên số 3 quá tải Dừng bơm luân phiên 3
4 Mức nước bồn mái quá mức cho phép Dừng 3 bơm luân phiên
5 Bồn mái cạn nước Dừng các biến tần
6 Mức nước bồn hầm quá mức cho phép Báo động
7 Bồn hầm cạn nước Dừng 3 bơm luân phiên
8 Biến tần tầng 9 quá dòng Dừng biến tần tầng 9
9 Biến tần tầng 9 quá nhiệt Dừng biến tần tầng 9
57 11 Động cơ bơm tăng áp tầng 9 quá tải Dừng biến tần tầng 9 12 Lỗi ngoại vi biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9
13 Lỗi CPU biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9
14 Lỗi bảo vệ phần cứng biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9 15 Dòng vượt quá 2 lần dòng định mức trong thời
gian tăng tốc biến tần 9
Dừng biến tần tầng 9 16 Lỗi CPU hoặc lỗi dòng Analog biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9 17 Dòng vượt quá 2 lần dòng định mức trong thời
gian giảm tốc biến tần tầng 9
Dừng biến tần tầng 9 18 Dòng vượt quá 2 lần dòng định mức khi biến tần
tầng 9 hoạt động ổn định
Dừng biến tần tầng 9 19 Lỗi nối đất biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9
20 Biến tần tầng 9 thấp áp Dừng biến tần tầng 9
21 Biến tần tầng 9 lỗi CPU 2 Dừng biến tần tầng 9
22 Lỗi khối cơ sở biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9 23 Biến tần tầng 9 quá nhiệt 2 Dừng biến tần tầng 9 24 Lỗi tự động tăng giảm tốc biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9 25 Lỗi kích hoạt bảo vệ phần mềm biến tần tầng 9 Dừng biến tần tầng 9
26 Lỗi biến tần tầng 10 Dừng biến tần tầng 10
27 Biến tần tầng 10 quá dòng Dừng biến tần tầng 10
28 Biến tần tầng 10 quá tải Dừng biến tần tầng 10
29 Cảm biến áp suất tầng 9 hư Dừng biến tần tầng 9 30 Cảm biến áp suất tầng 10 hư Dừng biến tần tầng 10
4.1.5 Chức năng VNC
Chức năng VNC cho phép người dùng có thể truy cập và điều khiển từ xa. Người dùng có thể truy cập hệ thống bằng các ứng dụng trên máy tính hay điện thoại. Máy chủ sẽ chia sẻ màn hình với máy khách và máy khách có thể giám sát và điều khiển máy chủ.
Bảng 4.3: Thanh ghi cho chức năng VNC Register Function
LB9290 Open VNC function. Set to “1” to open the VNC function
LB9291 Mask user operation. Set to “1” to mask user operation LB9292 Operation password enabled. Set to “1” to enable
operation password
LB9293 Inquiry password enabled. Set to “1” to enable inquiry password
LW10146~LW10147 Operation password LW10147~LW10149 Inquiry password
58 Thanh ghi LB9290 cho phép mở chức năng VNC trên HMI, thanh ghi khi ở mức 1 sẽ giúp người dùng có thể kết nối, chia sẻ màn hình HMI lên mạng thông qua Ethernet, Wifi.
Thanh ghi LB9291 là thanh ghi cho phép người dùng điều khiển hệ thống từ xa hay không. Nếu thanh ghi này ở mức 1 thì người dùng từ xa chỉ có chức năng Read Only.
Thanh ghi LB9292 và LW10146 đến LW10147 là các thanh ghi cho phép và đặt mật khẩu hoạt động, điều khiển hệ thống.
Thanh ghi LB9293 và LW10148 đến LW10149 là các thanh ghi cho phép và đặt mật khẩu yêu cầu để bảo mật hệ thống.
4.2 . Cài đặt biến tần GD20
Bảng 4.4: Cài đặt khôi phục mặc định
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị
P00.18 Chức năng lấy lại thông số mặc định
1 Lấy lại thông số mặc định
P00.18 Chức năng lấy lại thông số mặc định
2 Xóa bảng lỗi
Bảng 4.5: Cài đặt Nhóm chức năng cơ bản
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị
P00.00 Chế độ điều khiển tốc độ 2 Điều khiển V/f P00.01 Kênh điều khiển lệnh chạy 2 Kênh truyền thông
P00.03 Tần số ngõ ra lớn nhất 50 Hz
P00.04 Giới hạn trên của tần số chạy 50 Hz P00.05 Giới hạn dưới của tần số chạy 0 Hz
P00.06 Lệnh chọn tần số chạy kênh A 7 Điều khiển qua bộ điều khiển PID
59 P00.09 Kết hợp kênh tần số A và B 0 Kênh A
P00.11 ACC time 1 (thời gian tăng tốc) 5 s P00.12 DEC time 1 (thời gian giảm tốc) 10 s
P00.13 Chọn hướng chạy 0 Chạy thuận
Bảng 4.6: Cài đặt nhóm điều khiển chạy dừng
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị
P01.18 Hoạt động bảo vệ suốt quá trình cấp nguồn
1 Lệnh chạy Terminal có giá trị khi cấp nguồn P01.21 Khởi động lại sau khi ngắt nguồn 1 Nguồn bị ngắt, khi có lại
Biến tần tự động chạy sau khi chờ hết thời gian được cài đặt P01.22 P01.22 Thời gian chờ khởi động lại sau
khi ngắt nguồn
2 s
Bảng 4.7: Cài đặt nhóm Terminal ngõ vào
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị
P05.37 Giới hạn ngưỡng dưới ngõ vào AI2
1 V (2V tương ứng 4mA) P05.38 Ngưỡng dưới AI2 tương ứng tỉ
lệ
0 %
P05.39 Giới hạn ngưỡng trên ngõ vào AI2
10 V (10V tương ứng 20mA)
P05.40 Ngưỡng dưới AI2 tương ứng tỉ lệ
100 %
Bảng 4.8: Cài đặt nhóm điều khiển PID
Thông số Mô tả Gái trị Ghi chú/ đơn vị
60 P09.02 Kênh giá trị hổi tiếp PID 1 Kênh AI (GD10), AI2
(GD20)
P09.03 Thuộc tính ngõ ra PID 0 Hồi tiếp dương: khi tín hiệu phản hồi vượt quá giá trị tham chiếu trên PID, tần số đầu ra của biến tần sẽ giảm để cân bằng PID.
P09.04 Hệ số tỉ lệ Kp
P09.05 Thời gian tích phân Ti P09.06 Thời gian vi phân Td
Bảng 4.9: Cài đặt nhóm thông số bảo vệ
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị
P11.00 Bảo vệ mất pha 1 Kích hoạt
P11.01 Bảo vệ mất nguồn 1 Kích hoạt
P11.03 Bảo vệ quá áp 1 Kích hoạt
P11.05 Bảo vệ quá dòng 1 Kích hoạt
Bảng 4.10: Cài đặt nhóm thông số truyền thông Modbus RTU
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị
P14.00 Địa chỉ giao tiếp Kích hoạt
P14.01 Tốc độ baud 5 9600 bps
P14.02 Digital bit checkout setting 1 Even check (E, 8, 1) for RTU
P14.03 Communication response delay 5 ms
4.3 . Cài đặt biến tần VFD-M
Bảng 4.11: Cài đặt nhóm thông số truyền thông Modbus RTU
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/đơn vị
61
Pr.89 Tốc độ baud 1 9600 bps
Pr.92 Giao diện truyền thông Protocol 4 Modbus RTU (8, E, 1) Pr.157 Lựa chọn chế độ giao tiếp
truyền thông
1 Modbus
Bảng 4.12: Cài đặt nhóm điều khiển PID
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/đơn vị
Pr.115 Chọn giá trị đặt PID 4 Đặt giá trị đặt PID (Pr.125)
Pr.116 Chọn ngõ hồi tiếp PID 2 Đầu vào hồi tiếp
PID dương, PV từ ACI (4-20mA) Pr.131 Giá trị tham chiếu cực tiểu
(4~20mA)
4 mA
Pr.132 Giá trị tham chiếu cực đại (4~20mA)
20 mA
Bảng 4.13: Cài đặt thông số cơ bản
Thông số Mô tả Giá trị Ghi chú/đơn vị
Pr.00 Lệnh nguồn điều khiển tần số 2 Điều khiển bằng tín hiệu dòng 4~20mA Pr.01 Lệnh lệnh điều khiển 4 Hoạt động giao diện
truyền thông RS- 485, không thể dừng bằng phím STOP
Pr.02 Phương pháp dừng 0 Hãm dừng
Pr.03 Tần số đầu ra lớn nhất (Fmax) 50 Hz
Pr.10 Thời gian tăng tốc 1 5 s
Pr.11 Thời gian giảm tốc 1 5 s
Pr.63 Mất tín hiệu ACI (4~20mA) 00 Giảm dần xuống 0
4.4 . Thanh ghi giao tiếp truyền thông Modbus Bảng 4.14: Thanh ghi biến tần GD20 Bảng 4.14: Thanh ghi biến tần GD20
Mô tả thông số Địa chỉ Ý nghĩ giá trị R/W
Lệnh điều khiển 2000H 0001H: chạy thuận 0002H: chạy nghịch 0003H: Jog thuận 0004H: Jog nghịch 0005H: dừng 0006H: dừng khẩn cấp W
62 0007H: reset lỗi 0008H: dừng Jog Địa chỉ cài đặt truyền thông 2000H Đặt tần số (0~Fmax) đơn vị 0.01Hz)
PID tham chiếu
(0~1000,1000 tương ứng là 100%)
SW1 của biến tần 2100H 0001H: chạy thuận 0002H: chạy nghịch 0003H: dừng 0004H: lỗi R Tần số hoạt động 3000H 0.00Hz~50 Hz R Dòng điện ngõ ra 3004H 0.0~3000.0 A R Cài đặt vòng kín 3008H -100.0%~100.0% R
Hồi tiếp PID 3009H -100.0%~100.0% R
Bảng 4.15: Thanh ghi biến tần VFD-M
Mô tả thông số Địa chỉ Ý nghĩ giá trị R/W
Lệnh chạy 2000H Bit 0-1 00: Không có chứ năng 01: Dừng
10: Chạy 11: Chạy Jog
R/W
Bit 2-3 Dự trữ
Bit 4-5 00: Không có chức năng 01: Quay thuận 10: Quay nghịch 11: Đổi chiều Bit 6-15 Dự trữ Tần số ngõ ra 2103H 0~ Fmax (Hz) R Dòng điện ngõ ra 2104H mA R Điện áp ngõ ra 2106H V R
Hồi tiếp PID 210EH 0~ Fmax (Hz) R
63
CHƯƠNG 5: THI CÔNG MÔ HÌNH, THỰC NGHIỆM 5.1 Thi công mô hình
❖ Tổng quan mô hình
Dựa vào các mục tiêu đề ra của đề tài: “MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT NƯỚC CUNG CẤP CHO TÒA NHÀ”, nhóm đã tính toán và thi công mô hình cơ khí một cách phù hợp nhất cả về chi phí và chất lượng của hệ thống.
Mô hình gồm có các phần như hình dưới đây:
Hình 5.1: Bản vẽ mô hình thực nghiệm
- Nước sẽ được bơm từ bể ngầm lên bể mái bằng 3 bơm luân phiên, sau đó nước sẽ được cung cấp từ bể mái xuống các tầng bên dưới.
- Các bơm tăng áp sẽ được điều khiển bởi biến tần và duy trì áp suất trong ống nước theo setpoint cài đặt.
64
5.1.1 Phần số 1: Đầu vào – cung cấp nước
Hình 5.2: Phần đầu vào của mô hình
− Mục đích: Cấp nước đầu vào cho cả hệ thống.
− Các thành phần cơ khí gồm:
+ Bồn nhựa
+ 2 máy bơm
+ Ống nước
+ Các loại core, đầu nối ống
65
5.1.2 Phần số 2: Đầu ra – duy trì áp suất
Hình 5.3: Phần đầu ra của mô hình - Tầng 10
66
− Mục đích: Bơm nước cấp về từ bồn trên và duy trì áp suất đầu ra của máy bơm bằng thuật toán PID thông qua tín hiệu phản hồi về từ cảm biến; Áp suất nước trong ống cũng được hiển thị thông qua đồng hồ áp suất.
− Các thành phần cơ khí gồm: + Bơm tăng áp + Cảm biến áp suất + Đồng hồ áp suất + Van cơ + Ống nước
+ Các loại core, đầu nối ống
5.1.3 Hệ thống điện và điều khiển
67
Hình 5.6: Bản vẽ CAD thiết bị bên trong tủ điện
Bản vẽ AutoCad bên trong tủ điện bao gồm các thiết bị biến tần GD20, Delta VFD-M, PLC S7-1200, các CB, relay, contactor, relay nhiệt, nguồn 24VDC.
68
69
70
5.1.4 Hoàn thiện mô hình
71
5.2 . Thực nghiệm
5.2.1 Tìm thông số cho bộ điều khiển PID
Do 2 biến tần sử dụng chỉ cài đặt được các thông số Kp, Ti, Td nhóm sử dụng phương pháp thủ công để tìm các thông số bộ điều khiển PID cho hệ thống.
Các thông số trên được điều chỉnh dựa vào bảng 2.2.
Đối với hệ thống bơm nước, thời gian xác lập khoảng 2 đến 3 giây.
Đầu tiên ta đặt setpoint áp suất trong ống là 1.5 bar và cài các thông số Kp, Ti, Td của biến tần GD20 mặc định là Kp =1, Ti = 0.1, Td = 0.
Ta có thể thấy hệ thống đáp ứng khá chậm, cần hơn 10 giây để đạt được giá trị 1.5 bar.
Hình 5.10: Thông số PID của GD20 là Kp = 1, Ti = 0.1, Td = 0 Khi ta tăng dần Kp thì thời gian xác lập sẽ giảm.
Khi tăng Kp = 15, thì thời gian xác lập giảm đi, tuy nhiên hệ thống vẫn còn gợn sóng.
72
Hình 5.11: Thông số PID của GD20 là Kp = 5, Ti =0.1, Td = 0
Nếu tăng Kp quá cao thì chậm đạt giá trị ổn định hoặc có thể sẽ dao động tuần hoàn quanh giá trị đặt. Bên dưới là hình ảnh khi ta cài đặt Kp = 40.
73 Dựa vào bảng 2.2 tác động của việc tăng một thông số đặc biệt đến hệ thống, nhóm tìm được các thông số PID phù hợp là Kp = 3, Ti = 0.1, Td = 0, thời gian xác lập