Trước khi đi xây dựng, ta phải xác định được cấu trúc tổng quan của mô hình từ đó xác định được số lượng thiết bị cần sử dụng và lựa chọn các thiết bị:
Hình 3.1. Cấu trúc tổng quan mô hình
Từ cấu trúc tổng quan của hệ thống ta thấy sơ đồ sử dụng 1 bình nước nóng, 1thùng chứa nước lạnh, 1 bình trộn, 1 cảm biến đo mức, 4 van tay, 3 van từ, 3 van điều khiển, 3 cảm biến đo mức và 3 cảm biến đo nhiệt độ. Các thiết bị được bố trí như sau:
- OUT PUMP : bơm nước bình trộn ra.
- MV1 : Van tay đóng mở bằng tay dòng nước nóng. - SV1 : Van từ đóng mở tự động dòng nước nóng. - FT1 : Thiết bị đo lưu lượng dòng nước nóng. - CV1 : Van điều khiển điều chỉnh dòng nước nóng. - TT1 : Thiết bị đo nhiệt độ dòng nước nóng.
- MV2 : Van tay đóng mở bằng tay dòng nước lạnh. - SV2 : Van từ đóng mở tự động dòng nước lạnh. - FT2 : Thiết bị đo lưu lượng dòng nước lạnh. - CV2 : Van điều khiển điều chỉnh dòng nước lạnh. - TT2 : Thiết bị đo nhiệt độ dòng nước lạnh.
- MV3 : Van tay đóng mở bằng tay dòng nước ra. - SV3 : Van từ đóng mở tự động dòng nước ra. - FT3 : Thiết bị đo lưu lượng dòng nước ra. - CV3 : Van điều khiển điều chỉnh dòng nước ra. - TT3 : Thiết bị đo nhiệt độ trong bình trộn.
- MV4 : Van tay đóng mở bằng tay dòng nước trước khi vào bình nước nóng. Từ mô hình tổng quan ta có thể xác định được số lượng thiết bị cần sử dụng và lựa chọn các thiết bị như sau:
3.1.2. Thiết bị chấp hành
a) Van điều khiển (Control Valve)
Trong mô hình thí nghiệm ta sử dụng 3 van điều khiển. Van điều khiển dùng trong mô hình thí nghiệm là van điện có chốt xoay hình trụ ECV–250B–4X của hãng OMEGA.
Hình 3.2. Hình dáng và cấu trúc bên trong của van điều khiển ECV–250B–4X.
Thông số kỹ thuật của van:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Kích thước ống : ½ NPT. - Áp suất lớn nhất : 120 psi.
- Lưu lượng qua van lớn nhất (ở áp suất 50 psi): 4 gal/min. - Nhiệt độ làm việc cho phép: -22oC đến 120o
C.
- Tín hiệu điều khiển : 4-20mA hoặc 1-5VDC (cho phép người dùng có thể lựa chọn).
- Nguồn cấp yêu cầu : 12-24 VDC; 1,5A. - Công suất tiêu thụ lớn nhất: 23W.
- Cơ cấu chấp hành: Động cơ bước 200 bước/vòng, tốc độ 45 vòng/phút.
Bảng 3.1 Chức năng của các dây trong van điều khiển.
Màu dây Thứ tự dây Chức năng của dây
Trắng 1 4-20mA hoặc 1-5V (+)
Đen 2 4-20mA hoặc 1-5V (-)
Đỏ 3 +12 hoặc 24VDC
Đỏ trắng 4 COM
Xanh cây 5 OPEN FULL
Xanh trắng 6 CLOSE FULL
Xanh lam 7 SWITCH COMMON
b) Van từ SV (Solenoid Valve)
Mô hình này ta dùng 3 van từ. Chọn van từ SV6003 của hãng OMEGA.
Hình 3.3. Hình ảnh thực tế của van từ.
- Kích thước ống : inc (12,7 mm). - Kích thước van Cv : 1,7.
- Thời gian nhả : 200 ms.
- Thời gian hút : 500 ms. - Tần số hút-nhả : 50 lần/phút.
- Nguồn cấp cho cuộn hút: 110–120 VAC/50Hz. - Công suất cuộn hút : 8W.
Để điều khiển hoạt động đóng mở của van từ và các bơm ta sử dụng 5 rơle điều khiển MY4N của hãng OMRON.
Thông số kỹ thuật của rơle:
- Có 4 cặp tiếp điểm thường đóng, 4 cặp thường mở.
- Dòng đóng cắt : 5A.
- Nguồn cấp : 24VDC hoặc 110/220VAC.
Hình 3.4. Hình ảnh thực tế về Rơle MY4N của hãng OMRON.
3.1.3. Thiết bị đo
a) Thiết bị đo mức (LT – Level Transmister)
Mô hình sử dụng cảm biến đo mức theo phương pháp siêu âm LVU-90 của hãng OMEGA.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.5. Hình ảnh và kích thước của cảm biến mức.
Thông số kỹ thuật:
- Phạm vi đo : 3,6 inches – 72 inches (tương đương từ 9cm đến 183cm). - Dải đo : 68,4 inches (174cm).
- Độ phân giải : 0,125 inches (3mm). - Độ chính xác : ± 0,25% dải đo.
- Tín hiệu ra : 4-20 mA, 12-36 VDC. - Nhiệt độ làm việc: từ -40oC đến 60o
C.
Sơ đồ đấu nối cảm biến với thiết bị điều khiển trên hình 2.5.
Hình 3.6. Sơ đồ đấu nối các dây của cảm biến với bộ điều khiển.
Nối chân (+) của LVU-90 với đầu (+) nguồn 1 chiều, chân (-) của LVU-90 với đầu vào analog input của bộ điều khiển.
b) Thiết bị đo nhiệt (TT – Temperature Transmister)
Mô hình sử dụng thiết bị đo nhiệt là loại nhiệt kế điện trở CF-000-RTD-4-60-2 của hãng OMEGA.
Hình 3.7. Hình ảnh thiết bị đo nhiệt.
Thông số kỹ thuật: - Phạm vi đo : 2oC– 482oC. - Dải đo : 480oC. - Độ phân giải : 0,25o C. - Độ chính xác : ± 0,25% dải đo. - Tín hiệu ra : 4-20 mA, 12-36 VDC.
- Que đo dạng thẳng, có kèm bộ Quick Disconnect.
- Kích thước que đo 4 inches (10cm), chiều dài cáp 60 inches (1,5m).
Đầu dây (+) của cảm biến đấu với đầu ra nguồn 24VDC từ bộ điều khiển, đầu (-) của cảm biến đấu với đầu vào 20mA Analog input của bộ điều khiển. Đầu GND là dây nối đất bảo vệ.
c) Thiết bị đo lưu lượng (FT – Flow Transmister)
Mô hình sử dụng lưu lượng kế kiểu phao FLR6302D của hãng OMEGA.
Hình 3.8. Hình ảnh lưu lượng kế FLR6302D của hãng OMEGA.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Thông số kỹ thuật:
- Phạm vi đo : 0,2 đến 2 gallon/phút. - Dải đo : 1,8 gallon/phút. - Độ phân giải : 0,02 gallon/phút. - Độ chính xác: ± 2% dải đo.
- Nguồn cấp yêu cầu: 10-30 VDC - 0,75W.
- Tín hiệu ra có thể chọn một trong các chuẩn sau:
4-20 mA, 10-30 VDC (khoảng cách truyền giới hạn bởi điện trở cáp). 0-5VDC hoặc O-10VDC (truyền xa tối đa 300m).
- Nhiệt độ làm việc: -29oC đến 116o
C.
Hình 3.9. Sơ đồ chức năng các chân của thiết bị đo mức.
Đầu (+) 4-20 mA được nối với chân cấp nguồn 24VDC cho cảm biến của bộ điều khiển, còn đầu (-) 4-20 mA được nối với đầu vào tương tự của bộ điều khiển.