Hình 2.19 Bộ nguồn 24V DPS-240S
Bộ nguồn DPS-240S-24 được sử dụng với mục đích để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều.
Một số chân cơ bản:
• L và N là 2 đầu dây nóng và trung tính của nguồn xoay chiều (AC) 220V. Nối các đầu nối theo đúng ký hiệu trên thiết bị.
• V+: Đầu ra 24V. • V-: Đầu ra 0V.
• Nguồn được thiết kế sẵn cac cổng điện áp và rất dễ cho người sử dụng.Với nguồn công suất lớn thường sẽ có 2 cổng điện áp vào 220VAC cho 2 pha L-N, 3 cổng 0V, 3 cổng điện áp (+), cổng đất cho thiết bị nào cần.
57
Chương 3 Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển thông gió 3.1 Thiết kế hệ thống cơ khí. Hệ thống bao gồm: - Khung nhôm. - Ống đi dây. - Tấm mica. - Cảm biến khí CO. - Bộ nguồn 24Vdc. - Aptomat.
- Rơ le trung gian. - Khởi động từ. - Màn hình HMI. - PLC.
- Quạt thông gió.
58
59
3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 3.2.1 Mô tả quá trình làm việc 3.2.1 Mô tả quá trình làm việc
Gọi nồng độ khí CO hầm chung cư là: Tc (ppm)
Bảng 3.1 Mô tả quy trình làm việc
Điều kiện Điều khiển
50Tc150 Quạt 1 chạy,khi nồng độ giảm xuống 40Tc50 thì quạt 1 chạy trong 10s rồi tắt.
150Tc250 Quạt 1 và 2 chạy,khi nồng độ giảm xuống 140Tc150
thì quạt 1 bật, quạt 2 chạy trong 10s rồi tắt.
250
Tc Quạt 1, 2 và 3 chạy,khi nồng độ giảm xuống
240Tc250 thì quạt 1 bật, quạt 2 bật và quạt 3 chạy trong 10s rồi tắt.
3.2.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển 3.2.3 Bảng địa chỉ vào ra 3.2.3 Bảng địa chỉ vào ra
Bảng 3.2 Bảng địa chỉ vào ra
STT Ký hiệu Địa chỉ Chú thích
1 Auto/Man M0 Nút chọn chế độ auto/man
2 Start_Auto M1 Nút nhấn bật hệ thống trạng thái auto 3 Stop_Auto M2 Nút nhấn tắt hệ thống trạng thái auto 4 Start_man1 M3 Nút nhấn bật quạt 1 chế độ man 5 Start_man2 M5 Nút nhấn bật quạt 2 chế độ man 6 Start_man3 M7 Nút nhấn bật quạt 3 chế độ man 7 Stop_man1 M4 Nút nhấn tắt quạt 1 chế độ man 8 Stop_man2 M6 Nút nhấn tắt quạt 2 chế độ man 9 Stop_man3 M8 Nút nhấn tắt quạt 3 chế độ man 10 Cảm biến AD0 (D1110) Đo nhiệt độ hiện tại
11 DC1 Y1 Quạt 1
12 DC2 Y2 Quạt 2
13 DC3 Y3 Quạt 3
60
3.2.4 Phần mềm lập trình WPLSoft
Phần mềm lập trình PLC Delta được hãng Delta Electronics viết và dùng để tạo ra chương trình cho PLC Delta hoạt động, không giống như các Hãng PLC khác, PLC Delta có phần mềm bản quyền được cung cấp miễn phí, tạo lợi ích kinh tế cho người dùng và cho các khách hàng điều kiện kinh tế chưa tốt dễ dàng tiếp cận được.
Hình 3.1 Phần mềm lập trình WPLSoft
a) Sử dụng phần mềm
Để sử dụng mần mềm trước tiên ta click chuột vào biểu tượng WPLSoft trên màn hình desktop.
Sau khi khởi động phẩn mềm màn hình máy tính của bạn sẽ xuất hiện một giao diện làm việc của phần mềm như hình sau:
61 Bước 1 : Sau khi khởi động phần mềm trên màn hình sẽ xuất hiện một cửa số ở đây là mục người dùng chọn đúng tên đúng dòng PLC đang lập trình, nếu trường hợp chọn sai với PLC thực tế bên ngoài thì lúc Download chương trình PLC sẽ báo lỗi.
Bước 2 : Sau khi đã chọn đúng tên và đóng CPU cần lập trình ta nhấn OK để hoàn tất quá trình tạo project mới .
b) Cách Download chương trình xuống CPU
Bước 1: Kết nối PLC Delta với máy tính bằng sợi dây cáp lập trình RS232 sau đó kiểm tra xem kết nối đã OK chưa bằng cách sau:
Vào Computer rồi nhấn Manage
62 Một cửa sổ mới hiện lên và nếu vấn đề kết nối là OK thì ta sẽ thấy sẽ xuất hiện thêm một mục "Ports ( COM & LPT )", Click chuột vào mục nảy thì nó sẽ hiển thị thêm chi tiết cổng kết nối là cổng COM máy , trong trường hợp này là cổng COM 4 . Nếu không thấy xuất hiện thông bảo cổng như trên thì có nghĩa vấn đề kết nối của bạn chưa được , cần xem lại dây cáp lập trình , Driver đã cải trên máy chưa hoặc đã đúng Software chưa ? Hoặc cũng có thể do chính PLC hỏng cổng kết nối hoặc máy tính hỏng cổng USB hoặc cổng COM đối với máy tính có hỗ trợ sẵn cổng COM trên máy.
Bước 2: Download chương trình từ máy tính xuống PLC delta. Click vào biểu tượng Download như hình bên dưới-với điều kiện chương trình đã được compier thành công.
63
3.2.5 Giới thiệu về phần mềm DOPSoft
Cũng giống như WPLSoft, phần mềm lập trình HMI Delta DOPSoft được hãng Delta Electronics viết và dùng để chế tạo ra chương trình cho HMI Delta hoạt động. HMI Delta có phần mềm bản quyền được cung cấp miễn phí, tạo lợi ích kinh tế cho người dùng và cho các khách hàng điều kiện kinh tế chưa tốt dễ dàng tiếp cận được.
Hình 3.2 Phần mềm lập trình DOPSoft
a) Sử dụng phần mềm
Bước 1: kích vào biểu tượng " DOPSoft 2.00.07 " trên Desktop để khởi động chương trình.
Bước 2: Trong cửa sổ phần mềm DOPSoft, chọn biểu tượng New như hình bên dưới hoặc ấn tổ hợp phím Ctrl + N.
64 Bước 3: Bảng lựa chọn model màn hình HMI Delta sẽ hiện ra, chúng ta cần chọn đúng mã cẩn thiết (đang sử dụng hoặc sẽ sử dụng). Màn hình được sử dụng trong hệ thống là DOPB07S410.
65 Thực hiện thiết kế nội dung hiển thị, điều khiển và viết code cho màn hình, ta thu được một chương trình ảnh mới như sau:
b) Cách Download chương trình xuống HMI
66 Bước 2: Sử dụng chức năng download và upload chương trình từ danh mục Tool trên thanh Menu.
3.2.6 Mô phỏng hệ thống trên phần mềm winCC
Quá trình vận hành tự động hoàn hoàn của hệ thống được mô tả trên WinCC runtime professional. Với thư viện gồm đa dạng những Symbol và hỗ trợ tạo thư viện hình ảnh, … trên phần mềm giúp ta có thể thể hiện hoạt động của hầu hết các
67 hệ thống công nghiệp, các hệ thống cơ điện tử sử dụng PLC. Giao diện làm việc và mô phỏng hệ thống chiết rót và đóng kiện nước uống gồm có 3 màn hình chính bao gồm:
- Màn hình chính: màn hình đầu tiên xuất hiện khi mở hệ thống, màn hình khởi động chứa thông tin của người chế tạo và lập trình,… có thể sử dụng mật khẩu để truy cập bằng quyền admin hoặc worker vào trong giao diện mô phỏng vận hành và giám sát hệ thống.
Hình 3.3 Giao diện màn hình chính winCC
Màn hình điều khiển: Màn hình này chứa tập hợp các nút bấm, công tắc, và điều khiển thiết lập cho hoạt động của hệ thống. Đây là màn hình cần để lựa chọn chế độ cho hệ thống và bắt đầu vận hành.
68 Màn hình mô phỏng hoạt động: Là màn hình thể hiện quá trình hoạt động của toàn bộ hệ thống có sự điều khiển của PLC và minh họa một cách căn bản nhất các kết cấu cơ khí có trong hệ thống.
Hình 3.5 Giao diện mô phỏng hệ thống thống gió winCC
3.3 Thiết kế hệ thống điện
3.3.1 PLC Delta DVP-SX2 (DVP20SX211R/T) .
PLC Delta DVP-SX2 (DVP20SX211R/T) Series thiết kế nhỏ gọn, bắt mắt, dễ tiếp cận tới người sử dụng.
69
Hình 3.6 Bộ điều khiển PLC DVP 20SX2-11T
a) Cấu tạo
Bộ PLC gồm các phần sau: - Module nguồn.
- Bộ xử lý trung tâm CPU. - Bộ xử lý truyền thông CP. - Các đầu vào ra (số và tương tự). - Các module đặc biệt.
- Đặc tính ký thuật dòng PLC Delta DVP 20SX211R/T. - Số điểm I/O chính (MPU) : 20 (8D1/6DO, 4AI/2AO). - Số điểm mở rộng tối đa: 494.
- Bộ nhớ chương trình: 16k steps.
- Tích hợp cổng truyền thông: RS-232, RS-285 & USB.
- Ngõ ra phát xung tốc độ cao: Y0, Y2: 100kHz và Y1, Y3: 10kHz. - Tích hợp bộ đếm tốc độ cao.
- Sử dụng nguồn 24 Vdc.
70 - DVP-20SX2 sử dụng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc các trạm PLC khác.
- Ghép nối DVP-20SX2 với máy tính PC qua đầu RS-232. Sơ đồ Input:
Đấu dây ngõ vào kiểu SINK:
Chân S/S là chân chung được đấu với nguồn 24Vdc.
Hình 3.7 Sơ đồ đấu dây ngõ vào kiểu SINK
Đấu dây ngõ vào kiểu SOURCE:
Chân S/S là chân chung được đấu với nguồn 0 Vdc.
Hình 3.8 Sơ đồ đấu dây ngõ vào kiểu SOURCE
Sơ đồ Output:
Hệ thống điều khiển quạt thông gió hầm chung cử sử dụng PLC DVP 20SX2- 11T, nên sơ đồ đấu dây nõ ra là kiểu NPN:
• Chân UP được đấu với nguồn 24V. • Chân ZP được đấu với nguồn 0V.
71 • PLC xuất tín hiệu 0V.
Hình 3.9 Sơ đồ đấu dây ngõ ra kiểu NPN
Sơ đồ analog input/output:
Hình 3.10 Sơ đồ đấu dây analog input
72 3.3.2 Màn hình HMI. a) Đặc tính kỹ thuật Hình 3.12 Màn hình HMI Thông số kỹ thuật: - Kiểu màn hình: TFT LCD. - Màn hình: Cảm ứng màu. - Màn hiển thị: 65536 màu.
- Độ phân giải màn hình: 800 x 480 pixels. - Kích thước màn hình hiển thị: 7 inch. - Bộ nhớ: Flash ROM, 128 MB
- Bộ nhớ SDRAM: 64 MB - Backup memory: 32 Kb
- Nguồn cung cấp: 24 VDC, giới hạn nguồn (-10% ~ +15%).
- Cấp bảo vệ: IP 65 phía trước màn hình phù hợp tiêu chuẩn ~ UL type 4x. - Môi trường làm việc: Nhiệt độ từ 0-50 độ C, độ ẩm từ 10-90%.
b) Kết nối – truyền thông
- Tích hợp 1 cổng USB Slave Ver 2.0 cho việc upload, download chương trình.
73
3.3.3 Cảm biến CO Sense Transmitter.
Cảm biến CO Sense Transmitter hoạt động theo nguyên lý điện hóa, có hiệu suất ổn định và độ chính xác cao.
Hình 3.13 Cảm biến khí Cacbon monoxide transmitter SCM-W.DS_v41
Các thông số kỹ thuật:
- Phạm vi CO, tiêu chuẩn: 50ppm, 100ppm, 200ppm và 300ppm.
- Tín hiệu đầu ra CO 4-20 mA và 0-10 Vdc. - Điện áp hoạt động 24V AC / DC. - Kích thước: 106 x 81,5 x 45,5 mm. 3.3.4 Bộ nguồn 24V DC Hình 3.14 Bộ nguồn DPS-240-24
74 Thông số bộ nguồn:
- Điện áp ngõ vào : 185V-260VAC.
- Điện áp ngõ ra : DC24V .
- Dòng ngõ ra : 5A.
- Nhiệt độ làm việc : 0 - 80oC.
- Kích thước: 198 x 98 x 42 mm.
3.3.5 Rơ le trung gian Omron LY2N
Hình 3.15 Relay Omron LY2N
Thông số kĩ thuật:
- Relay Omron LY2N AC200/220.
- Dòng tải chịu được 10A, có 2 bộ tiếp điểm.
- Loại tiếp điểm: DPDT.
- Tần số đóng cắt: 18000 opn./h
- Điện áp cuộn dây: 24VDC
3.3.6 Aptomat
Hệ thống điều khiển quạt thông gió sử dụng 2 loại Aptomat gồm :
- Aptomat 3 pha dùng để bảo vệ cho các thiết bị sử dụng nguồn 3 pha như: động cơ 3 pha, contactor,…
- Aptomat 1 pha dùng để bảo vệ các thiết bị sử dụng nguồn 1 pha như: cuộn hút contactor, rơ le trung gian,…
75 Aptomat 3 pha :
Hình 3.16 Aptomat Mitsubishi MCCB 3P 30A 5kA
Thông số kỹ thuật:
- Mã sản phẩm: NF32-SV 3P 30A. - Dòng sản phẩm: MCCB SV. - Số cực: 3P.
- Frame size: 32AF. - Dòng định mức: 30A. - Dòng cắt ngắn mạch: 5kA. - Điện áp cách điện: 690V. - Tiêu chuẩn: IEC/EN 60947-2.
- Điện áp thử nghiệm xung (Uimp): 8kV. Aptomat 1 pha :
76 Thông số kỹ thuật:
- Điện áp: 230 – 400V.
- Dòng điện định mức: 20 (A). - Dòng cắt ngắn mạch: 6 (kA). - Điện áp ngõ vào: 1 Pha. - Số cực: 2P.
3.3.7 Contactor
Lựa chọn contactor cho động cơ điện 3 pha ta có công thức: 3 cos
P= UI (4.1)
Trong đó:
• I : Dòng điện định mức (A). • P : Công suất động cơ (W).
• U : Điện áp sử dụng được đo giữa 2 pha (V). • Cosφ : Hệ số công suất.
=> I =P/( 3 cosU ) (4.2) => 3 450 ( ) 2,56 3 380 0,8 I = = A
Vậy ta có thể lựa chọn contactor có dòng điện định mức 6A.
77 Thông số kỹ thuật:
- Số cực: 3.
- Điện áp cuộn Coil: 220 VAC. - Dòng điện tiếp điểm định mức: 9A. - Điện áp tiếp điểm định mức: 690 VAC. - Công suất định mức: 4 kW.
- Tiếp điểm: 1 NO + 1 NC. - Loại cầu đấu: Bắt vít.
- Kích thước: WxHxD 77 x 45 x 84 mm. - Dải nhiệt độ hoạt động: -5 đến 60 °C. - Khối lượng: 0,32 kg.
3.3.8 Lựa chọn quạt thông gió
Hình 3.19 Quạt công nghiệp Komasu KM-50T
- Điện áp: 380/220 V. - Tần số: 50 Hz.
- Công suất làm việc: 220W. - Tốc độ: 1400 (vòng/phút). - Lưu lượng gió: 6500(m3/h).
78 - Sải cánh: 500mm.
3.3.9 Dây dẫn 3 pha
Tính toán lựa chọn dây dẫn:
Tiết diện dây dẫn 3 pha được quy ước tính theo công thức:
I = S J (4.3)
Trong đó:
• I: là cường độ dòng điện (A). • S: là tiết diện của dây dẫn (mm2).
• J: là mật độ của dòng điện cho phép chạy qua.
Thông thường, mật độ cho phép của dây đồng thường xấp xỉ bằng 6A/mm2, còn dây nhôm thường xấp xỉ bằng 4,5A/mm2.
Cường độ dòng điện trong dây dẫn được sử dụng cho 5 động cơ 3 pha 380V có công suất là 450W được tính bằng công thức:
3 d dcos
P= U I (4.4)
Trong đó:
• I: là cường độ dòng điện (A). • P: là công suất của động cơ (W). • U: hiệu điện thế (V).
• Cosφ : Hệ số công suất.
( ) 3 cos 3 450 2.56 3 380 0.8 d P I Ud A = = = =
Thay I =2.56 ( )A vào (4.3) ta tính được tiết diện dây dẫn bằng đồng là:
I S
J
79 => ( 2) 0. 2 4 .5 3 6 6 S = mm
Bảng 3.3 Bảng lựa chọn dây dẫn theo tiêu chuẩn IEC 60439
Dòng định mức làm việc Tiết diện dây dẫn
A Mm2 0 8 1,0 8 12 1,5 12 15 2,5 15 20 2,5 20 25 4,0 25 32 6,0 32 50 10 50 65 16 65 85 25 85 100 35 100 115 35 115 130 50
80
3.4 Chạy thử nghiệm hệ thống
Hình 3.20 Thử nghiệm hệ thống
- Trạng thái AUTO:
50Tc150 Quạt 1 chạy,khi nồng độ giảm xuống 40Tc50 thì quạt 1 chạy trong 10s rồi tắt.
150Tc250 Quạt 1 và 2 chạy,khi nồng độ giảm xuống 140Tc150
thì quạt 1 bật, quạt 2 chạy trong 10s rồi tắt.
250
Tc Quạt 1, 2 và 3 chạy,khi nồng độ giảm xuống
240Tc250 thì quạt 1 bật, quạt 2 bật và quạt 3 chạy trong 10s rồi tắt.
Đồng thời màn hình HMI hiển thị các quạt bật và nồng độ khí CO mà cảm biến đo được.
- Trạng thái MAN:
Màn hình HMI hiển thị nồng độ khí CO mà cảm biến đo được, ta lần lượt bật các quạt chạy dựa trên nồng đố khí CO đã thiết lập từ trước.Các quạt được bật