Bảng 4. 1 thông số của màn hình weinview
Màn hình Hiển thị 7 "TFT Độ phân giải 800 x 480 Độ sáng 350 Tương phản 500: 1 Đèn LCD led Tuổi thọ > 30,000 hours Màu sắc 65536
Touch Panel Loại cảm ứng Điện trở 4 - dây
Bộ nhớ Flash (MB) 128 MB
DRAM (MB) 64 MB
Vi xử lý 32Bit RISC CPU 400MHz
I / O
USB Client USB 1.0 x 1
Serial COM1 RS-232, COM2 RS-485 2W /
4W Thời gian thực Có Nguồn Nguồn 24 ± 20% VDC Dòng điện 300 mA @ 24V Đặc điểm Vỏ Nhựa kỹ thuật Kích thước WxHxD 200.4 x 146.5 x 34 mm Khoét lỗ tủ 192 x 138mm Trọng lượng 0.52kg Nhiệt độ hoạt đồn 0 ° ~ 50 ° C (32 ° ~ 122 ° F)
50
2.2. Phần Mềm HMI Weintek – Easy Builder8000
Bước 1: Cài đặt Builder8000 Bước 2: Khởi tạo Khởi động Builder800 Chọn TK6000/8000 Chọn USB cable Chọn EasyBuilder8000 Chọn New → OK Ở mục Model ta chọn model TK6070iP/TK6071iP/TK6071UP (800×480) Ở mục display ta chọn Landscape
51 Chọn OK
Phần mềm tiếp tục hiện lên bảng System Parameter SettingsChọn New →OK
Menu PLC type ta chọn Mitsubishi FX3U/FX3G
52 Chuột phải vào giao diện của phần mềm
53 Nhấp chuột trái vào Picture → tìm thư mục chứa hình cần chèn (có thể vẽ bằng CAD hoặc phần mềm thiết kế khác)
Nhấp chuột trái vào biểu tượng A (Text) tạo những nút nhấn ( chỉ là những hình chưa
54 nhấp chuột vào nút toggle shirt thực hiện gán các biến vào nút nhấn
55
CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH TRỮ ĐÔNG DÙNG PLC MITSUBISHI
FX3SA
3.1SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LẠNH TRỮ ĐÔNG
3.2. NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN
3.2.1. Tự động hóa máy nén lạnh công nghiệp
Máy nén là thiết bị quan trọng nhất của máy lạnh. Các thông số cần kiển tra và tự động điều khiển là: áp suất hút p0, áp suất đầu đẩy pk, nhiệt độ đầu đẩy t2, nhiệt độ dầu td, hiệu áp dầu ∆P, chế độ làm mát máy nén.
3.2.2. Tự động bảo vệ máy nén lạnh:
Bảo vệ áp suất nén Pk quá cao
Khi áp suất nén quá cao sẽ làm cho dòng điện làm việc máy nén tăng, hệ thống làm việc không hiệu quả, gây nguy hiểm cho các thiết bị trong hệ thống. Để khống chế không cho áp suất nén quá cao, trong hệ thống lạnh ta sử dụng cảm biến áp suất lấy tín hiệu từ thiết bị ngưng tụ, bình chứa cao áp, hoặc tại các khoan đẩy của máy nén đưa về PLC. Nếu áp suất cao hơn giá trị cài đặt PLC sẽ tác động ngừng máy nén.
Bảo vệ áp suất thấp P0
56 Khi hệ thống lạnh hoạt động, vì một lý do nào đó như: tắt đường ống, rò rỉ đường ống, thiếu môi chất lạnh,… làm cho áp suất hút của hệ thống quá thấp gây ảnh hưởng đến năng suất lạnh của hệ thống, bôi trơn và làm mát máy nén. Để khống chế không cho áp suất hút quá thấp, trong hệ thống lạnh ta sử dụng cảm biến áp suất thấp lấy tín hiệu từ đường hút hoặc khoan hút của máy nén đưa về PLC. Nếu áp suất thấp hơn giá trị cài đặt PLC sẽ tác động ngừng máy nén.
Bảo vệ hiệu áp dầu
Bảo vệ hiệu áp dầu được sử dụng cho các máy nén có hệ thống bôi trơn cưỡng bức bằng dầu. Áp suất dầu không là yếu tố quyết định, mà hiệu áp dầu mới là thông số quan trọng để đánh giá chất lượng của quá trình bôi trơn. ∆P = Poil – P0.
Poil: áp suất bơm dầu; P0: áp suất cácte
Nếu khi máy nén hoạt động mà không có áp lực dầu, có nghĩa hệ thống bơm dầu bị sự cố hoặc thiếu dầu trong cacste, …, khi đó quá trình bôi trơn không đảm bảo, làm cho các chi tiết bị mòn và hư hỏng. Do đó người ta lấy tín hiệu áp suất của bơm dầu và áp suất cacaste đưa về PLC để xử lý và bảo vệ máy nén tránh hư hỏng.
3.2.3. Tự động hóa thiết bị ngưng tụ
Trong hệ thống lạnh, thiết bị ngưng tụ là một thiết bị chính và rất quan trọng. Vì thế cần phải vận hành, điều khiển thiết bị ngưng tụ hợp lý sẽ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả cao năng xuất lạnh và tiết kiệm được chi phí.
Trong quá trình hoạt động, nếu áp suất ngưng tụ hoặc nhiệt độ ngưng tụ quá cao sẽ làm năng suất lạnh giảm, tiêu tốn điện năng. “Nhiệt độ ngưng tụ giảm được một độ thì năng suất lạnh tăng khoảng 1,5%, điện tiêu thụ cũng giảm khoảng 1%”. Điều đó dẫn tới hệ thống làm việc không kinh tế và gây quá tải cho động cơ máy nén. Ngược lại nếu áp suất ngưng tụ quá thấp sẽ ảnh hưởng đến việc cấp lỏng cho thiết bị bay hơi làm năng suất lạnh hệ thống giảm.
Ở hệ thống lạnh trong đồ án này sử dụng dàn ngưng làm mát bằng không khí. Khi áp suất ngưng tụ cao hơn giá trị cài đặt, cảm biến áp suất lấy tín hiệu đưa về PLC xử lý tác động ngừng máy nén, phần này đã được được trình bày ở phần bảo vệ áp suất cao cho máy nén.
3.2.4. Tự động hóa thiết bị bay hơi
Dàn bay hơi có thể tự động hóa cấp lạnh, tan băng. Cấp lỏng cho dàn bay hơi từ bên dưới đối với NH3 và từ phía trên đối với hệ freon. Sở dĩ hệ freon cấp lỏng phía trên do dầu bôi trơn hòa tan trong môi chất, nhưng ở nhiệt độ thấp mức hòa tan bị hạn chế. Ở thiết bị bay hơi khối lượng riêng của dầu nặng hơn của môi chất nên khi cấp lỏng phía trên dầu bắt buộc bị đẩy ra khỏi dàn lạnh, trong trường hợp cần thiết phải làm bẩy dầu để đưa dầu về cácte máy nén. Ở đồ án này là hệ thống trữ đông
57 Khi tải nhiệt tăng, môi chất lạnh vào dàn lạnh ít, dẫn đến độ quá nhiệt hút tăng, khi đó đầu cảm biến nhiệt sẽ lấy tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu áp suất tác động đến ty van làm cho cửa van mở rộng cấp lỏng vào dàn bay hơi nhiều hơn. Khi môi chất lạnh vào nhiều, độ quá nhiệt giảm, khi đó áp suất trong bầu cảm biến nhiệt giảm làm cho của van đóng bớt lại, môi chất lạnh lỏng vào dàn bay hơi ít hơn.
Hình 5. 2 Cấp lỏng dàn bay hơi bằng van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài
3.2.4.2. Tự động bảo vệ dàn bay hơi bằng không khí không bị tràn lỏng
Để khống chế dàn bay hơi, trước van tiết lưu lắp một van điện từ. Khi máy nén hoạt động sau khoảng thời gian thì van điện từ hoạt động, máy nén dừng thì van điện từ dừng ngừng cấp lỏng tránh lỏng tràn vào dàn bay hơi. Van điện từ được nối với PLC để thực thi công việc này.
3.2.5. Quá trình xả băng
Khi băng bám nhiều trên dàn lạnh, hiệu quả trao đổi nhiệt giảm, mô tơ quạt có thể bị quá tải và cháy, vì vậy ta cần xả băng cho dàn lạnh. Quá trình xả băng thực hiện qua 3 giai đoạn và hoạt động hoàn toàn tự động. Thời gian thực hiện một giai đoạn được đặt sẵn trong chương trình của PLC. Quá trình xả băng thực hiện theo các giai đoạn sau :
Giai đoạn 1: Rút dịch khỏi dàn lạnh
Thực hiện trong khoảng 5 phút, thời gian này được khống chế trong chương trình của PLC.
Trong giai đoạn này van điện từ (SV) mất điện và ngừng cấp dịch cho dàn lạnh, hệ thống lạnh vẫn chạy nên hút dịch ra khỏi dàn lạnh.
Giai đoạn 2: Giai đoạn xả băng
Sau thời gian đã định (5 phút), PLC tác động ngừng máy nén, đồng thời cấp điện cho điện trở xả băng. Thời gian tùy thuộc vào hệ thống.
58 Sau thời gian xả băng, dàn lạnh đang bám nước. Nếu khởi động lại ngay màng nước này sẽ bám trở lại trên bề mặt dàn lạnh. Vì vậy cần phải có thời gian chờ để bề mặt dàn lạnh được khô ráo.
Trong quá trình vận hành xả băng, nếu phát hiện sau một thời gian ngắn hơn qui định băng ở dàn lạnh đã được xả tan hết, lúc đó có thể dừng xả băng để giảm tổn thất nhiệt, không cần duy trì đúng thời gian qui định. Ở đồ án này sử dụng phương thức xả băng bằng điện trở dựa vào độ chênh áp suất giữa đầu vào và đầu ra dàn lạnh ∆t để tiến hành xả băng. ∆t = ts – tt. Với ts nhiệt độ sau dàn lạnh, tt nhiệt độ trước dàn lanh.
59
CHƯƠNG 4: THI CÔNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM
4.1 Thiết bị sử dụng
- Sử dụng mô hình PLC điều khiển tự động hệ thống lạnh - PLC Mitsubishi FX3SA
- Màn hình Winview 7 inch TK6070iP - Cảm biến nhiệt độ YAMATAKE - SDC 10
- Các thiết bị phụ (CB, Nguồn chuyển đổi 220V- 24V, rơ le trung gian, đèn, còi, …)
4.1.1. PLC Mitsubishi FX3SA
Thông số kỹ thuật đã giới thiệu phần ở phần 1
Cáp kết nối HMI Cáp kết nối PC Nạp chương trình
LED trạng thái Input và Output
60
4.1.2. Màn hình Winview 7 inch TK6070iP
Hình 6. 1. PLC Mitsubishi FX3SA
61
4.1.3. Cảm biến nhiệt độ YAMATAKE - SDC 10
4.1.4. Bộ
nguồn Keyence 220V-24V
4.1.5. Các thiết bị phụ
Hình 6. 3 Cảm biến nhiệt độ YAMATAKE - SDC 10
62
63
4.1.6. MÔ HÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG LẠNH
Hình 6. 6
64
4.2. Chuẩn bị khi lập trình 4.2.1. Chuẩn bị 4.2.1. Chuẩn bị
- PLC Mitsubishi FX3SA
- Máy tính cài phần mềm GX Developer + - Cáp lập trình PLC Mitsubishi FX-USB-AW - Cáp kết nối HMI với PLC
4.2.2. Lập trình và điều khiển
- Phần lập trình. Xem code trong phụ luc 1
- Nguyên lý làm việc
Nguyên lý hoạt động của hệ thống trữ đông: chạy ở 2 chế độ ➢ CHẾ ĐỘ AUTO
Bật CB cấp nguồn, chuyển sang chế độ AUTO.
Nhấn nút Start, quạt dàn ngưng tụ và quạt dàn bay hơi chạy khoảng 10 phút thì máy nén chạy. Khi máy nén chạy thì cấp điện cho van điện từ. Hệ thống bắt đầu hoạt động (có thể thay đổi thời gian chạy của quạt dàn ngưng tụ và bay hơi được lập trình trên HMI).
Khi nhiệt độ phòng tf = -180C thì tác động tắt van điện từ ngừng cấp dịch cho dàn bay hơi rơ le áp thấp tác động dừng máy nén, sau thời gian 30 giây khi máy nén hút hết dịch trong dàn bay hơi thì tác động ngừng máy nén và quạt dàn ngưng tụ. Khi tf = - 160C thì bật máy nén và quạt dàn ngưng tụ chạy. Khi náy nén chạy thì cấp điện cho van điện từ. Hệ thống hoạt động trở lại.
➢ Xả băng:
Khi ∆t ≥ 80C thì tắt van điện từ ngừng cấp dịch dàn bay hơi sau một thời gian rơ le áp thấp tác động dừng máy nén, 5 phút sau tắt quạt dàn bay hơi và quạt dàn ngưng tụ. Khi máy nén, quạt dàn bay hơi và quạt dàn ngưng tụ ngừng bắt đầu cấp điện cho Điện Trở để xả băng. Lúc này Timer bắt đầu đếm khoảng 10 phút sau thì ngừng cấp điện cho Điện Trở và bật quạt dàn bay hơi và quạt dàn ngưng tụ và máy nén hoạt động trở lại. Khi máy nén chạy thì cấp điện cho van điện từ.
Bảo vệ cao áp: (gas )
Khi pk ≥ 27 bar thì tắt van điện từ và máy nén. Đồng thời Đèn và Còi sự cố báo động.
Bảo vệ thấp áp: (gas )
Khi po ≤ 2 bar thì tắt van điện từ, máy nén và quạt dàn bay hơi. Đồng thời Đèn và Còi sự cố báo động.
65 Nhấn nút Stop thì van điện từ ngắt sau 30 giây thì tắt quạt dàn bay hơi và sau 5 giây thì tắt máy nén. Quạt dàn ngưng tụ chạy khoảng 10 phút thì ngừng hẳn.
Ở chế độ MAN có thể tạm dừng sự làm việc của một số thiết bị Stop sự cố:
Nhấn nút Sự Cố thì hệ thống tắt hoàn toàn. ➢ CHẾ ĐỘ MAN
Nhấn nút Power On cấp nguồn, chuyển sang chế độ Man
Cấp điện cho quạt dàn ngưng tụ, quạt dàn bay hơi khoảng 10 phút thì cấp điện cho máy nén (nếu quạt dàn ngưng tụ tắt thì máy nén tắt theo), khi máy nén chạy thì cấp điện cho van điện từ. Hệ thống bắt đầu hoạt động.
Khi nhiệt độ phòng tf = -180C thì tác động tắt van điện từ ngừng cấp dịch cho dàn bay hơi, sau thời gian 30 giây khi máy nén hut hết dịch trong dàn bay hơi thì tác động ngừng máy nén và quạt dàn ngưng tụ. Khi tf = -160C thì bật máy nén và quạt dàn ngưng tụ chạy. Khi náy nén chạy thì cấp điện cho van điện từ. Hệ thống hoạt động trở lại.
Xả băng: bằng tay. Bằng tay:
Khi muốn xả băng bằng tay thì ta tắt hết các thiết bị như quạt dàn ngưng tụ, quạt dàn bay hơi, van điện từ và máy nén. Nhấn nút Xả băng thì cấp điện cho Điện Trở bắt đầu Xả băng. Lúc này ta bắt đầu canh thời gian khi nào trong dàn lạnh băng tan hết thì ngừng cấp điện cho Điện Trở và bật quạt dàn ngưng tụ, quạt dàn bay hơi và máy nén hoạt động trở lại. Khi máy nén chạy thì cấp điện cho van điện từ.
Bảo vệ cao áp:
Khi pk≥ 28 bar thì tắt van điện từ và máy nén. Đồng thời Đèn và Còi sự cố báo động.
Bảo vệ thấp áp:
Khi po ≤2 bar thì tắt van điện từ, máy nén và quạt dàn bay hơi. Đồng thời Đèn và Còi sự cố báo động.
Stop: tắt từng thiết bị.
➢ Xác định số lượng vào/ra
Bảng 6. 1. Số lượng vào/ra của PLC điều khiển HTL
STT Ngõ vào Ngõ ra
1 AUTO QUẠT DNT
66
3 START MÁY NÉN
4 STOP VAN ĐIỆN TỪ
5 F.COM ĐIỆN TRỞ XẢ BĂNG
6 F.EVA ĐÈN, CÒI BÁO SỰ CỐ
7 F.COND
8 SV
9 FLAME
67
4.4. Sơ đồ khối
68
4.5. Sơ đồ nối dây
69
4.6. Sơ đồ kết nối thiết bị với PLC và mạch điều khiển
70 Phụ luc1. Phần mạch lập trình PLC điều khiển HTL
0 M0 en Cam Bien Nhiet M0 A/S B/D 109 96 2 M1 ie Role hie au u ap dau M1 A/S B/D 122 177 4 M2 p Role ap cao M2 A/S A/S 125 6 M3 p Role Ap Thap M3 A/S B/D 77 102 128 201 175 8 M4 Ro le Hi eu Nhiet Do M4 A/S B/D 119 193 221 224 227 10 M6 Denta T 12 M12 en o 14 M13 en ap
71 16 25 RST M20 Quac Dan Nong M20 A/S B/D 46 18 229 27 236 67 91 212 M21 RST M21 A/S 42 47 Quac Dan B/D 19 28 37 68 92 Lanh M21 A/S B/D 213 M22 RST M22 A/S 53 111 129 189 238 May Nen B/D 20 29 69 79 83 M22 A/S B/D 104 106 137 157 167 M22 A/S B/D 202 204 206 M23 RST M23 A/S 52 110 190 252 Van Dien B/D 21 30 64 70 97 Tu M23 A/S B/D 133 159 169 196 199 M24 RST M24 A/S 214 257 Dien Tro B/D 22 31 222 Xa Bang RST M385 Start/St op RST M103 chuong t rinh die u khien nhiet do RST M20 Quac Dan Nong M38 A/S B/D M10 A/S B/D M20 A/S B/D 5 35 23 3 59 24 46 18 141 32 95 65 229 27 192 40 108 134 236 67 163 91 197 212 M21 RST M21 A/S 42 47 Quac Dan B/D 19 28 37 68 92 Lanh M21 A/S B/D 213 M22 RST M22 A/S 53 111 129 189 238 May Nen B/D 20 29 69 79 83