3. TÌM HIỂU CÁC GIẢI PHÁP VỀ ĐIỀU KHIỂN MẺ CHUYÊN DỤNG CHO
3.4. Tìm hiểu bộ điều khiển Siemens BW500 và BW500/L
3.4.1.Giới thiệu
Milltronics BW500 là một bộ điều khiển tích hợp đầy đủ tính năng cho hệ thống cân băng định lượng.Các tín hiệu đo tải từ hệ thống cân băng định lượng, được xử lý để lấy ra tốc độ của dòng nguyên liệu. Giá trị tốc độ cũng như các giá trị đo khác được hiển thị trên màn hình LCD cục bộ hoặc dưới dạng đầu ra ở dạng tương tự (mA), rơ le cảnh báo,…
Milltronics BW500/L không có các chức năng nâng cao để thiết lập điều khiển, các chức năng khác tương tự như của BW500.
Cả BW500 và BW500/L đều được hỗ trợ bởi phần mềm Siemens Milltronics Dolphin Plus và giao thức Modbus trên 2 cổng kết nối RS232 và RS485 để giao tiếp với PLC hoặc với PC của khách hàng. BW500 và BW500/L cũng được hỗ trợ Siemens SmartLinx cho các giao tiếp công nghiệp phổ biến hiện nay.
3.4.2.Thông số kỹ thuật
Giao diện người dùng:
Màn hình LCD Bàn phím
Thiết bị đầu vào/ra
BW500 BW500/L Kết nối từ xa 2 2 Rơ le lập trình 5 2 Đầu ra rời rạc lập trình 5 5
Đầu vào mA 2 cho điều khiển PID --
Đầu ra mA 3 cho điều khiển PID 1
Cổng giao tiếp
2 Cổng RS232 1 cổng RS485
SmartLinx compatible
Nguồn vào
AC version 100…240 V AC +/- 10% ; 50/60 Hz ; 55 VA max Cầu trì FU3 = 2AG , 2AMP , 250V Slo Blo
DC version
10 – 30 V DC, 26 W max
Cầu trì FU2 = 3.75A có thể đặt lại được ( người dùng không thể thay thế được)
Áp Dụng
Tương thích với cân đai Siemens hoặc tương đương 1,2,4 hoặc 6 cân load cell ( 1 hoặc 2 cân load cell cho BW500/L
Tương thích với các cân LVDT, với việc sử dụng bảng giao diện tuỳ chọn
Độ chính xác 0,1% khi cân đầy
Độ phân giải 0,02% khi cân đầy
Hoạt động môi trường
Địa điểm Trong nhà/Ngoài trời
Độ cao Tối đa 2000m
Nhiệt độ ngoài trời -20 đến 50 độ C ( -5 đến 122 độ F)
Độ ẩm tương đối Thích hợp với ngoài trời (Type 4X /
NEMA 4X /IP65 enclosure)
Hạng mục cài đặt II
Mức độ ô nhiễm 4
Bề ngoài
Loại (Type 4X / NEMA 4X /IP65 enclosure)
Kích thước 285 mm W x 209 mm H x 92 mm D
Vật liệu Polycarbonate
Lập trình Lập trình qua bàn phím hoặc phần mềm Dolphin Plus
Hiển thị Màn hình hiển thị ma trận 5x7 với 2 dòng và mỗi dòng gồm 40
kí tự
Bộ nhớ Chương trình và các thông số được lưu vào bộ nhớ FLASH
ROM, có thể được cập nhập bằng phần mềm Dolphin Plus.
Đầu vào Load cell 0…45 V DC cho mỗi load cell
Cảm biến tốc độ
Phát xung 0V mức thấp ; 5 V mức cao ( TTL setting) hoặc 10…24 V mức cao (HTL setting) với tần số từ 1…3000 Hz hoặc sử dụng tiếp điểm NPN hoặc tiếp điểm khô.
Hỗ trợ 5 đầu vào cho tiếp điểm bên ngoài ( 0 V mức thấp; 10-24V mức
cao)
Đầu ra
mA Đầu ra 4… 20 mA hoặc 0 … 20mA có thể lập trình được Có cách ly quang học
Độ phân giải 0.02 mA Tải tối đa 750 Ω
Load cell
Bù 10V DC cho các loại máy biến dạng, tối đa 6 cells, BW500 có 4 đầu vào độc lập; BW500/L có 2 đầu vào độc lập. tải trọng tối đa trong cả 2 trường hợp không được vượt quá 150mA.
Cảm biến tốc
độ 12V DC , tối đa 150mA
Remote totalizer 1
Thời gian đóng tiếp điểm từ 10…300ms
Tiếp điểm role trạng thái rắn định mức 30V DC, dòng tối đa 100 mA.
Điện trở tiếp xúc tối đa = 36 Ω Dòng điện rò tối đa = 1 uA
Remote totalizer 2
Thời gian đóng tiếp điểm từ 10…300ms
Tiếp điểm role trạng thái rắn định mức 240V AC/DC, dòng tối đa 100mA.
Điện trở tiếp xúc tối đa = 36 Ω Dòng điện rò tối đa = 1 uA
Rơ le đầu ra
BW500 5 rơ le cảnh báo,1 tiếp điểm rơ le dạng
‘A’SPST, tối đa 5A ở 30V DC/ 250V AC, tối thiểu 5mA ở 5V DC.
BW500/L 2 rơ le cảnh báo
Truyền thông
2 cổng RS232 1 cổng RS485
Tương thích với SmartLinx
Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật của BW500
3.4.3.Chức năng
Chức năng điều khiển và vận hành
Bộ điều khiển BW500 BW500/L
Tải tuyến tính
Auto Zero
Bù nghiêng Fixed
Phát hiện tốc độ sai lệch --
Đồng hồ thời gian thực --
Bảng 3-2 Chức năng điều khiển và vận hành của BW500 và BW500/L
3.4.4.Cài đặt phần cứng
Có nhiều sơ đồ cài đặt khác nhau phục vụ cho các ứng dụng khác nhau, cụ thể các sơ đồ như phía dưới:
a)Rate control
Hình 3.5 Sơ đồ điều khiển rate control
Trong đó: 1. Máy ép cân 2. Belt Scale
3. Bộ điều khiển tốc độ động cơ 4. Đầu ra điều khiển
5. Điểm đặt từ xa 6. Tải
7. Tốc độ, vận tốc 8. Cảm biến tốc độ
b)Load control
Hình 3.6 Sơ đồ điều khiển Load control
Trong đó: 1. Máy ép cân
2. Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3. Đầu ra điều khiển
4. Điểm đặt từ xa 5. Tải 6. Tốc độ, vận tốc 7. Tham số đặt PID 8. Cảm biến tốc độ c) Master/Slave control
Hình 3.7 Sơ đồ điều khiển Master/Slave control
Trong đó: 1. Belt scale
2. Bộ điều khiển tốc độ động cơ 3. Đầu ra điều khiển tỉ lệ
4. Giá trị đặt từ xa của Slave 5. Tải
6. Tốc độ
7. Cảm biến tốc độ 8. Tham số đặt PID 9. Belt scale
10. Bộ điều khiển tốc độ động cơ 11. Đầu ra điều khiển tỉ lệ
12. Set point rate đưa ra slave 13. Giá trị đặt từ xa của Master 14. Tải
15. Tốc độ
16. Cảm biến tốc độ 17. Tham số đặt PID
Hình 3.8 Bộ điều khiển Rate and Load control
Trong đó: 1. Motor speed controller - rate 2. Motor speed controller - Load 3. Đầu ra bộ điều khiển PID 1 4. Đầu ra bộ điều khiển PID 2 5. PID1 setpoint - load
6. PID 2 setpoint-rate
7. Tải
8. Belt Scale 9. Tốc độ
10. Giá trị đầu vào PID1 ; PID2 11. Cảm biến tốc độ
3.4.5.Thiết lập phần mềm
BW500 đã có sẵn phần mềm lập trình, tuy nhiên chức năng của bộ điều khiển phải được lập trình cụ thể, ngoài việc lập trình các tham số từ P001 đến P017. BW500 cung cấp lập trình cho hai điều khiển PID riêng biệt 1 và 2. Bộ điều khiển được lập trình xác định hậu tố của các tham số.
Giải thích:
Chọn chế độ thủ công để lập trình PID
Off : Tắt bộ thông số PID. Chúng sẽ không thể truy cập. Manual : Đầu ra điều khiển là đầu ra thủ công P410 Auto : Tham gia vào chức năng bộ điều khiển PID.
Chọn thông số PID.
Chọn dải tín hiệu đầu vào thích hợp theo mA.
Nhập giá trị.
Chọn nguồn vào. Tốc độ và tải là giá trị bên trong.
Nhập giá trị cho P , ví dụ 0.4
Nhập giá trị cho I, ví dụ 0.2
Nhập giá trị cho f, ví dụ 0.03
% Giá trị đầu ra trong quá trình vận hành bằng tay, P400 = 1
Lựa chọn nguồn điểm đặt : 0 = local ; 1 = đầu vào mA.
3.5. Tìm hiểu bộ điều khiển cân bằng định lượng AWE12 3.5.1.Tổng quan 3.5.1.Tổng quan
a) Thông số kỹ thuật
Điện áp vào: 1pha 220VAC. Số kênh điều khiển cân: 01.
Số kênh giao tiếp với Loadcell: 01. Số kênh giao tiếp với Encoder: 01. Số kênh truyền thông RS485: 01. Số kênh truyền thông 4-20mA: 02. Có cách ly truyền thông 4-20mA. Sai số điều khiển cho phép < 1%.
b) Chức năng
Điều khiển và ổn định lưu lượng cân theo giá trị đặt. Thuật toán điều khiển cân bằng bộ PID tự chỉnh. Kết nối truyền thông với hệ thống SCADA và DCS.
Bảo vệ và cảnh báo các lỗi của hệ thống cân. Hiển thị và cài đặt thang số bằng màn hình LCD. Tương thích với các hệ thống cân băng.
c) Phạm vi ứng dụng
Ứng dụng trong các ngành sản xuất như: xi măng, luyện gang, chế biến khoáng sản, chế biến thực phẩm dạng bột, chế biến vật liệu xây dựng …
3.5.2.Cài đặt các tham số
a) Chuẩn bị
Bước 1: Kiểm tra phần cơ khí của băng tải.
Bước 2: Kiểm tra nguồn điện 3 pha 380V cung cấp cho hệ thống tủ điều khiển cân băng.
Bước 3: Bật các APTOMAT trong tủ điều khiển (đợi một phút cho hệ thống hoạt động ổn định).
b) Các chế độ vận hành hệ thống.
Chế độ vận hành bằng tay.
Trong chế độ này ta chỉ có các kết quả tương đối, chủ yếu do kinh nghiệm vận hành. Khi các cửa mở từ các phễu chứa xuống các băng tải cân là cố định, ta có thể điều chỉnh tốc độ của các băng tải tuỳ ý để đạt được năng suất của các cân như mong muốn.
Các bước thực hiện:
Bước 1: Thao tác các bước như mục “chuẩn bị”. Bước 2: Gạt công tắc chọn chế độ về bị trí bằng tay.
Bước 3: Vặn chiết áp điều khiển tốc độ trên mặt tủ điều khiển về vị trí min. Bước 4: Ấn nút chạy trên mặt tủ điều khiển.
Bước 5: Tăng dần chiết áp điều khiển tốc độ trên mặt tủ điều khiển đến khi đạt được tốc độ mong muốn thì dừng lại.
Chú ý: Trong các bước thực hiện dừng nếu chỉ cần dừng tạm thời thì ta chỉ cần
ấn nút dừng trên mặt tủ điều khiển.
- Chọn chế độ chạy tại chỗ/từ xa bằng cách ấn phím mũi tên chuyển trang để di chuyển đến trang màn hình “CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC” như Hình 3.9.
Hình 3.9 Chọn chế độ làm việc
Tại trang màn hình “CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC” ta ấn F4 để chọn chế độ chạy tại chỗ hoặc ấn F5 để chọn chế độ chạy từ xa.
Các bước thực hiện chạy tại chỗ
Bước 1: Thao tác các bước như mục “chuẩn bị”. Bước 2: Gạt công tắc chọn chế độ về vị trí tự động. Bước 3: Cài đặt sản lượng cho băng tải.
Tại trang màn hình “CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC” như “Hình 2.2” ta ấn phím F1 trên màn hình LCD để đặt sản lượng.
Hình 3.10 Các chế độ làm việc
Bước 4: Ấn nút chạy trên mặt tủ điều khiển.
Hình 3.11 Thông số chạy cân
Các bước thực hiện dừng tại chỗ
Bước 1: Ấn nút dừng trên mặt tủ điều khiển cân băng.
Bước 2: Tắt Aptomat cho biến tần và Aptomat tổng cho tủ điều khiển cân băng.
Chú ý: Nếu chỉ dừng tạm thời thì ta chỉ cần ấn nút dừng tại tủ điều khiển cân băng. Phạm vi sử dụng: phù hợp để biểu diễn so sánh sự thay đổi về số lượng theo thời gian.
Các bước thực hiện chạy từ xa
Bước 1: Thao tác các bước như mục chuẩn bị. Bước 2: Gạt công tắc chọn chế độ về vị trí tự động.
Bước 3: Cài đặt sản lượng tổng và phần trăm cho từng băng tải.
Bước 4: Click chuột vào nút chạy trên giao diện phần mềm điều khiển cân băng. Bước 5: Quan sát các thông số chạy cân băng trên giao diện máy tính.
Các bước thực hiện dừng từ xa
Bước 1: Click chuột vào nút dừng trên giao diện phần mềm điều khiển cân băng.
Bước 2: Tắt các Aptomat cấp cho biến tần và các Aptomat tổng cấp cho tủ điều khiển cân băng.
Chú ý: Nếu chỉ dừng tạm thời thì ta chỉ cần thao tác bước 1 (Click chuột vào nút dừng trên giao diện phần mềm điều khiển cân băng).
c) Cài đặt hệ số cân Kv
Mục đích của việc chuẩn tốc độ là để cho bộ điều khiển có thể tính ra được tốc độ thực tế của băng tải. Cách thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Đặt băng tải làm việc ở chế độ “bằng tay”. Vặn chiết áp điều chỉnh tốc độ ở mặt tủ điều khiển để băng tải chạy ở tốc độ làm việc đinh mức.
- Bước 2: Đo tốc độ thực tế của băng tải: Bằng cách đo chu vi của băng tải, đánh dấu điểm mốc trên băng tải. Cho băng tải chạy nhiều vòng, dùng đồng hồ bấm giây để đo thời gian từ đó tính ra vận tốc dài (m/ph) của băng.
Hình 3.12 Cài đặt tốc độ băng tải
- Bước 4: Ấn phím mũi tên lên xuống trên màn hình hiển thị di chuyển đến trang “SẢN LƯỢNG LŨY KẾ” Như Hình 3.13
Hình 3.13 Cài đặt sản lượng
- Bước 5: Ấn phím F5 lúc này màn hình yêu cầu nhập Password hiện ra như Hình 3.14.
Hình 3.14 Cài đặt Password
Sau khi nhập Password để xác nhận thì chúng ta sẽ vào trang màn hình “CÀI ĐẶT THÔNG SỐ CÂN BĂNG” như Hình 3.15.
Hình 3.15 Cài đặt tham số cân băng
- Bước 6: Tính hệ số Kv cho phù hợp để sau đó ghi vào bộ điều khiển.
- Bước 7: Tại màn hình “CÀI ĐẶT THAM SỐ CÂN BĂNG”, ta ấn F3 và nhập tham số Kv vừa tính được vào thay cho tham số Kvcũ nhập xong ấn phím ENTER trên màn hình để xác nhận.
- Bước 8: Ấn phím mũi tên lên để quay trở về màn hình làm việc của hệ thống.
d) Cài đặt hệ số cân Kc
Trong quá trình vận hành cần định kỳ chuẩn cân để đảm bảo độ chính xác của hệ thống.
Các bước thực hiện như sau:
- Bước 1: Cần phải có từ 2 đến 3 công nhân cung với các dụng cụ (xẻng, dụng cụ để hứng liệu, cân bàn…) để cân mẫu các mẻ cân tại cân băng.
- Bước 2: Kiểm tra chắc chắn rằng cửa liệu ở đáy silo đã được mở. Nếu trên mặt băng chưa có liệu thì bạn phải chạy băng tải ở chế độ bằng tay để cho liệu chải đều trên mặt băng tải.
- Bước 3: Chuyển công tắc chuyển mạch trên mặt tủ điều khiển về vị trí chạy tự động.
- Bước 4: Ấn phím mũi tên lên xuống trên màn hình hiển thị để di chuyển đến trang màn hình “CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC” như Hình 3.16.
Hình 3.16 Cài đặt chế số làm việc
Hình 3.17 Cài đặt sản lượng lũy kế
- Bước 8: Ấn phím F1 để RESET sản lượng lũy kế về “0”.
- Bước 9: Ấn nút chạy trên mặt tủ điều khiển để bắt đầu chạy cân
- Bước 10: Sau một thời gian khi sản lượng lũy kế >150Kg thì ta ấn nút dừng trên mặt tủ điều khiển lại.
- Bước 11: Cân vật liệu đã hứng bằng 1 cân chuẩn.
- Bước 12: Tính hệ số Kc cho phù hợp để sau đó ghi vào bộ điều khiển.
- Bước 13: Từ màn hình “SẢN LƯỢNG LŨY KẾ” ta ấn phím F5 lúc này màn hình yêu cầu nhập Password hiện ra như Hình 3.18.
Hình 3.18 Nhập Password
Sau khi nhập Password để xác nhận thì chúng ta sẽ vào trang màn hình “CÀI ĐẶT THÔNG SỐ CÂN BĂNG” như Hình 3.19.
- Bước 14: Tại màn hình “CÀI ĐẶT THAM SỐ CÂN BĂNG” Ta ấn F2 và nhập tham số Kc vừa tính được vào thay cho tham số Kc.cũ nhập xong ấn phím ENTER trên màn hình để xác nhận.
- Bước 15: Ấn phím mũi tên lên để quay trở về màn hình làm việc bình thường của hệ thống.
Chú ý: Nếu sai số của cân nằm ngoài phạm vi cho phép thì ta tiến hành cân mẻ mới và tiến hành lại từ “Bước 7”.
e) Cài đặt tham số bộ điều khiển
Trong thuật toán điều khiển, PID giúp cho việc điều khiển cân băng được chính xác và khống chế sản lượng luôn bám sát giá trị đặt.
Bộ thông số PID bao gồm: - Kp: Hệ số khuếch đại. - Ki: Hệ số tích phân. - Kd: Hệ số vi phân.
- Sai lệch: khoảng sai lêch cho phép giữa giá trị tức thời với giá trị đặt.