3.3.1. Động cơ bơm
3.3.1.1. Khái quát chung
Nguyên lý làm việc của động cơ bơm là dựa vào chuyển động quay của động cơ điện, động cơ bơm sử dụng chuyển động quay đó để hút chất lỏng từ đầu vào và đẩy chất lỏng đến đầu ra nhờ áp suất từ chuyển động quay của động cơ điện. Ngoài động cơ bơm chất lỏng một chiều còn có các loại động cơ bơm 2 chiều.
35
3.3.1.2. Công thức tính công suất động cơ bơm nước
𝑃 = 𝑄. 𝐻. 𝐷
102. 𝑁 Trong đó:
- P: công suất bơm (kW) - Q: lưu lượng (m3/s) - H: cột áp (m)
- D: khối lượng riêng của nước (kg/m3) - N: hiệu suất bơm chọn từ (0.8-0.9)
Chọn động cơ: Pđc(kW)=P(kW)/Hiệu suất motor (0,9-0,95).
Ngoài ra cần lấy hê ̣số dư tải (an toàn) cho bơm thường P= Pb /0.43 Công thức đơn giản:
Ngoài ra người ta còn tính đến các thông số của ông dẫn như cột áp bơm, cột áp hút, cột áp đẩy, … Ta có: - Q = 150lít/phút = 0.0025 m3/s - H = 1m - D = 1000 - N = 0.8 Suy ra: Pb = Q.Hb.10000/ (102. S) =0.0025*1*1000/ (102*0.8) =0.031 Kw Chọn bơm P = Pb/0.43 = 0,031/0,43 = 0,072 Kw
Chọn động cơ bơm sử dụng trong mô hình là động cơ KU&FA LOP-150AB có thông số kỹ thuật cơ bản như sau:
36 Điện áp: 220V
Tần số: 50Hz.
Hình 3.12 Máy bơm
3.3.2. Board PLC Mitsubishi FX3U-14MT-6AD-DA
Mô hình sử dụng 1 cổng input analog và 1 output analog nên chọn Board PLC Mitsubishi FX3U. Ngoài ra board có giá thành rẻ và tích hợp luôn modul analog.
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật board mitsubishi FX3U-14MT
Kiểu PLC FX3U-14MT
Ngõ vào/ra 8 vào / 6 ra
Ngõ ra Transistor: 24VDC/5A (Khuyến cáo
37
Ngõ vào analog 6 ngõ vào analog, độ chính xác 12bit, A0-AD2: 0-10V, A3-AD5: 0-20mA; Đọc cấu trúc lệnh RD3A.
Ngõ ra analog 2 ngõ ra analog, độ chính xác 12bit, ngõ ra vôn: 0-10V, ngõ ra analog với cấu trúc lệnh WR3A
Phát xung 100KHz (khuyến cáo 40KHz)
Kích thước (Dài*Rộng*Cao) 107mmx120mmx43mm nặng 255g
Nguồn cấp 24VDC - 1A
Ngõ vào 0VDC-NPN
Bộ đếm tốc độ cao Bộ đếm 6 kênh mặc định 8k (Đếm 1 chiều hoặc 2 chiều)
Giao tiếp HMI Có thế kết nối hầu hết các loại HMI RS232 (1 Cổng)/ RS485 (1 Cổng)
Phần mềm lập trình GX Developer - GX-Work 2
Cổng lập trình DP9/RS232 tốc độ 38.4kbs
Số lượng bước lập trình 8000 bước
Khả năng bảo vệ Chống ăn mòn - chống ẩm - chống tĩnh điện
38 Cấu tạo Board PLC Mitsubishi FX3U:
Hình 3.13 Cấu tạo Board PLC Mitsubishi FX3U
39
3.3.3. Biến tần Mitsubishi FR-D720-0.4kW
3.3.3.1. Lựa chọn biến tần Mitsubishi FR-D720-0.4kW
Lựa chọn biến tần có công suất max của động cơ là 150w. Từ đấy có thể chọn biến tần có công suất ≥ công suất động cơ X 1.2, tương đương với 150w. Ngoài ra biến tần cần phải nhận và xử lý được tín hiệu analog, vi hệ thống điều khiển biến tần bằng PID.
Biến tần Mitsubishi FR-D720-0.4kW có thể đáp ứng được các yêu cầu trên. Thông số kỹ thuật của biến tần Mitsubishi FR-D720-0.4kW
Thông số đầu vào:
- Điện áp: 3 pha 200 – 240v - Tần số 50/60 Hz
- Biến động tần số cho phép ± 5% Thông số đầu ra:
- Công suất: 0.4 Kw - Dòng định mức: 2.5A - Điện áp 3 pha 200 – 240V
- Khả năng chịu quá tải: 150% trong 60s, 200% trong 0.5s Các thông số cơ bản khác:
- Cấp kháng nước và bụi IP20 - Trọng lượng 0.9kg
- Tản nhiệt, chức năng tự làm mát
40
Hình 3.15 Biến tần Mitsubishi FR-D720-0.4kW 3.3.3.2. Cài đặt biến tần Mitsubishi FR-D720-0.4kW
Cài đặt thời gian tăng tốc:
Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên Lên / Xuống => hiện ACC => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị (Thay đổi vị trí con trỏ bằng phím Lùi / Tới) => nhấn Enter => Số chớp nháy =>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
Cài đặt thời gian giảm tốc:
Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên Lên / Xuống => hiện DEC => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị (Thay đổi vị trí con trỏ bằng phím Lùi / Tới) => nhấn Enter => Số chớp nháy =>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
Cài đặt công suất động cơ:
Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên phải => đến khi hiện H0 => nhấn Lên / Xuống => hiện H30 => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị (Thay đổi vị trí con trỏ bằng phím Lùi / Tới) => nhấn Enter => Số chớp nháy => nhấn Enter lần nữa xác nhận.
41 Cài đặt bảo vệ quá tải:
Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên phải => đến khi hiện F0 => nhấn Lên / Xuống => hiện F51 => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị (Thay đổi vị trí con trỏ bằng phím Lùi / Tới) => nhấn Enter => Số chớp nháy=>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
Cài đặt lệnh chạy trên bàn phím, chỉnh tần số trên bàn phím:
Lệnh chạy: Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên Lên / Xuống => đến hiện DRV => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị = 0 => nhấn Enter => Số chớp nháy =>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
Lệnh tần số: Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên Lên / Xuống => đến hiện Frq => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị bằng 0 => nhấn Enter => Số chớp nháy =>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
Cài đặt lệnh chạy ở công tắc ngoài, chỉnh tần số biến trở ngoài:
Lệnh chạy: Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên Lên / Xuống => đến hiện DRV => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị = 1 => nhấn Enter => Số chớp nháy =>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
Lệnh tần số: Ở màn hình hiện tần số, nhấn mũi tên Lên / Xuống => đến hiện Frq => nhấn Enter (nút tròn ở giữa) => Chỉnh Lên / Xuống thay đổi giá trị = 3 => nhấn Enter => Số chớp nháy =>nhấn Enter lần nữa xác nhận.
3.3.4. Cảm biến siêu âm
Do thiết kế mô hình với dải mực nước bồn điều khiển từ 0 đến 50cm và sự dụng PID điều khiển nên phải sử dụng cảm biến có tín hiệu đầu ra là analog để đảm bảo hệ thống có độ chính xác cao.
Vì vậy ta chọn cảm biến siêu âm dùng trong đề tài là cảm biến siêu âm Banner T30UXUA – 3080463.
Thông số kỹ thuật:
42 Loại (Type): T30UXUA
Mã sản phẩm (Model): 3080463
Mô tả sản phẩm: T30UX Series w/ Analog Output; Range: 100 mm to 1 m; Input: 12 to 30V dc; Analog Output: 0 to 10V dc; 2 m (6.5 ft) Cable.
Hãng sản xuất: Banner
Thời gian bảo hành: Theo quy định của nhà sản xuất
Hình 3.16 Cảm biến siêu âm Banner T30UXUA
3.3.5. Bộ nguồn 1 chiều
Nguồn một chiều có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho các mạch và thiết bị điện tử hoạt động, năng lượng một chiều của nó tổng quát được lấy từ nguồn xoay chiều thông qua quá trình biến đổi trong nguồn một chiều.
43
Điện áp xoay chiều được đưa vào máy biến áp, máy biến áp có nhiệm vụ biến đổi cấp điện áp xoay chiều này sang cấp điện áp khác phù hợp với yêu cầu từng loại mạch, điện áp sau khi qua biến áp được đưa vào mạch chỉnh lưu biến điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, điện áp đầu ra bộ chỉnh lưu còn chứa nhiều thành phần nhiễu nên đưa qua bộ lọc để khử nhiễu, sau đó đưa vào bộ ổn áp (ổn dòng) để ổn định điện áp hoặc dòng điện nhằm đảm bảo tính tin cậy đầu ra (điện áp luôn ổn định) cung cấp cho mạch hoặc các thiết bị điện tử.
Trên thực tế có nhiều loại nguồn một chiều khác nhau, các cấp điện áp khác nhau như: 2,5V, 5V, 12V, 24V, 48V …Ngoài các nguồn có một cấp điện áp duy nhất còn có các loại nguồn một chiều đa năng, nguồn có nhiều ngõ ra tương ứng nhiều cấp điện áp.
Hình 3.18 Bộ nguồn 24v AC
3.3.6. Màn hình HMI proface
Do một số lý do nên về phần màn hình thì sẽ được mô phỏng trên màn hình máy tính, với hiển thị giống như màn hình HMI proface.
44
45