3.2.3.1 . Lựa chọn MCB
Mục đích: Cách ly, đóng cắt, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải cho mạch điều khiển. Yêu cầu:
• Hãng ABB
• Điện áp dây: 230V
• Dòng định mức phù hợp.
• Dòng cắt mạch phù hợp.
Giải pháp: Chọn MCB của hãng ABB: SH201L – C6 Các thông số kỹ thuật:
40
• Điện áp dây: 230V
• Khả năng cắt: Icu =4.5KA
Bảng 3.11: MCB cho mạch điều khiển
Bảng 3.12: Thông số MCB mạch điều khiển
3.2.3.2 . Lựa chọn cảm biến áp suất
41
Yêu cầu:
Tín hiệu: 4-20mA, để tín hiệu trả về vào ngõ vào Biến tần.
Giải pháp: Chọn Cảm biến SP-100 của TMKTEK
Hình 3.9: Cảm biến áp suất Các thông số kỹ thuật:
• Điện áp: 9-30VDC
• Tín hiệu: 4-20mA tương ứng 0 -10Bar.
• Độ chính xác: 0.5%
3.2.3.3 . Lựa chọn nút nhấn nhả có đèn
Mục đích: Điều khiển và hiển thị trạng thái hệ thống Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220V. Giải pháp: Chọn của hãng IDEC YW1L-M2E11Q Các thông số kỹ thuật:
• Điện áp định mức: 220 VAC
• Điện áp đèn báo: 220 VAC
• Đường kính bệ tròn: 22 mm
• Dòng điện tiêu thụ: 15 mA
• Màu : Đỏ, Xanh lá, Vàng.
42
Bảng 3.14: Chọn màu và điện áp hoạt động cho nút nhấn đèn
3.2.3.4 . Lựa chọn nút nhấn Switch Mục đích: Điều khiển hệ thống. Mục đích: Điều khiển hệ thống.
Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220 VAC. Giải pháp: Chọn nút nhấn của hãng IDEC YW1S-2E10 Các thông số kỹ thuật: • Điện áp định mức: 220 VAC • Đường kính bệ tròn: 22 mm • Dòng điện tiêu thụ: 15 MA Bảng 3.15: Thông số nút nhấn Switch 3.2.3.5 . Lựa chọn đèn báo Mục đích: Hiển thị trạng thái hệ thống
Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220V. Giải pháp: Chọn của hãng IDEC
43
Các thông số kỹ thuật:
• Điện áp định mức: 220 VAC
• Điện áp đèn báo: 220 VAC
• Đường kính bệ tròn: 22 mm
• Dòng điện tiêu thụ : 15 mA
• Màu : Đỏ, Vàng.
Bảng 3.16: Thông số đèn báo
3.2.3.6 . Chọn bộ nguồn AC/DC 24V:
Mục đích: Cấp nguồn 24VDC cho cảm biến áp suất
Giải pháp: bộ nguồn chuyển đổi 220VAC/24VDC của hãng ORMRON 0.7A.
Mã sản phẩm: S8FS-C01524J
44
Bảng 3.17: Thông số Bộ nguồn
3.2.3.7 . Phao điện máy bơm
Mục đích: Dùng để cảnh báo khi nước tràn Giải pháp: Chọn của hãng Wufeng
Hình 3.11: Phao điện Các thông số kỹ thuật:
• Mã hàng: WF-333AB
• Thành phần nhựa PVC
• Màu xám
• Chống chập điện, đậy nắp an toàn
• Điện áp: Điện áp 220V
• Điện lưu: 10A
45
3.2.3.8 . Cảm biến mức nước
Mục đích: Đọc được mức nước trong bồn để điều khiển các bơm luân phiên. Giải pháp: Sử dụng Module 4 Relay Kích H/L 24VDC.
Hình 3.12: Module 4 Relay Kích H/L 24VDC. Thông số kỹ thuật:
• Điện áp nuôi mạch: 24VDC
• Dòng tiêu thụ: khoảng 200mA/1Relay
46
CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ PHẦN MỀM
4.1 . Thiết kế giao diện màn hình HMI
4.1.1. Kết nối HMI với PLC S7-1200 bằng Ethernet
Sau khi chạy phần mềm, ta bắt đầu chọn các thiết bị ở mục HMI và PLC thích hợp và tương ứng với thiết bị chúng ta đang sử dụng. Chọn và kéo chúng ra màn hình kết nối.
Hình 4.1: Kết nối PLC với HMI
Tiếp đến, ta chọn vào mục Connector và kéo biểu tượng Ethernet ra, lúc này sẽ hiện ra một bảng thêm thiết bị, ta chọn vào Add.
47 Lúc này ta tiến hành thêm thiết bị kết nối mới. Đầu tiên, ta sẽ cài đặt HMI, ghi địa chỉ cho HMI. Lưu ý ở mục Comm Protocol, ta chọn đúng với thiết bị ta sẽ kết nối thông qua Ethernet.
Hình 4.3: Chọn thiết bị kết nối
Ta làm tương tự để thêm PLC vào thiết bị kế nối, lưu ý phải chọn cùng lớp IP với HMI. Lúc này, ta thấy sẽ xuất hiện đường màu xanh đậm nối hai thiết bị với nhau, điều này chứng tỏ bạn đã kết nối thành công.
48 Cuối cùng, ta chỉ việc vào giao diện phần mềm để thiết kế màn hình theo ý muốn. Ta có thể thấy bây giờ các thanh ghi lựa chọn có thêm các thanh ghi của PLC S7-1200 xuất hiện, ta chỉ cần chọn địa chỉ giống với địa chỉ lập trình trong phần mềm là ta có thể giao tiếp giữa HMI và PLC. Lưu ý khi kết nối với nhiều PLC hay thiết bị khác nhau, ta cần chọn đúng số thứ tự PLC.
Hình 4.5: Cài đặt địa chỉ 4.1.2 Giao tiếp Modbus RTU với biến tần.
Tương tự như chọn PLC, ta vào mục PLC và kéo khối kết nối Modbus RTU ra ngoài giao diện kết nối thiết bị.
49
Hình 4.6: Giao tiếp Modbus RTU
Tiếp đến, ta vào mục Connector kéo Serial Port ra để kết nối HMI với Modbus RTU, ta nối 2 đầu dây vào 2 cổng COM0 của HMI và Modbus RTU lại với nhau.
50 Ta kích chuột vào HMI, chọn vào mục COM0 Setting để cài đặt chuẩn truyền thông cho HMI. HMI Kinco MT4434TE hỗ trợ giao tiếp Modbus với 3 chuẩn truyền là RS232, RS485 2 dây và RS485 4 dây.
Hình 4.8: Chọn chuẩn truyền thông
Ta tương tự kích chuột vào Modbus RTU và cài đặt địa chỉ trạm cho biến tần. HMI mặc định là Master.
Ta cần lưu ý cài đặt các thông số trên biến tần sao cho chính xác với các thông số đã cài đặt trên HMI.
Với biến tần GD20 sẽ là trạm 1, biến tần Delta sẽ là trạm 3 và HMI sẽ được mặc định là 0 (Master).
51
Hình 4.9: Chọn địa chỉ biến tần
Cuối cùng, sau khi vào giao diện thiết kế, chọn số thứ tự thiết bị và chọn địa chỉ trạm của biến tần phù hợp, ta có thể thấy lúc này ô địa chỉ xuất hiện các thanh ghi 3x, 4x hỗ trợ giao tiếp với biến tần qua Modbus RTU RS485.
52
4.1.3 Phân quyền trên HMI
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