Điện áp sử dụng 12VDC
Điện áp đầu ra 0~5VDC hoặc 0~10VDC
Phạm vi nhiệt độ 50oC ~ 110oC
Sai số 0.1oC
Kích thước màn hình Màn hình 0.56 inch
Kích thước 75x35x85mm
4.2.2.4.Nguồn tổ ong 24V 3A.
Cấp nguồn 24V cho PLC, cảm biến, các nút nhấn và đèn báo.
Hình 4. 17: Nguồn tổ ong 24V 3A Bảng 4. 10: Bảng thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong Bảng 4. 10: Bảng thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong
Điện áp vào AC 100-240V 50/60Hz
Điện áp ra DC 24V
Cơng suất tối đa 72 kw
Dịng điện ra 3A
47
4.2.2.5.MCB 2P 16A Sino Vanlock. Tính chọn MCB bảo vệ biến tần: Tính chọn MCB bảo vệ biến tần:
Idm của CB = (1.2-1.5) x Idm của biến tần = (1.2-1.5) x 10 = (12-15) A
Chọn MCB 16A.
Hình 4. 18: MCB 2P 16A Sino Vanlock
Thông số kỹ thuật:
Bảng 4. 11: Bảng thông số kỹ thuật của MCB 2P 16A Sino Vanlock
Số cực 2 cực
Dòng điện danh định 16A
Điện áp danh định 230/400 V
Khả năng ngắn mạch danh định 4,5 KA
48
4.2.2.6.CB bảo vệ động cơ bơm. Tính chọn MCB bảo vệ động cơ bơm: Tính chọn MCB bảo vệ động cơ bơm:
• Idm động cơ bơm = Pdm x 6 = 370 x 6 = 2.22 A
• Idm CB = Idm động cơ x 2 = 2.22 x 2 = 4.44 A
Chọn CB cóc Panasonic 6A BS11106TV
Hình 4. 19: CB cóc Panasomic 6A BS11106TV
Thông số kỹ thuật:
Bảng 4. 12: Bảng thơng số kỹ thuật của CB có Panasonic 6A BS11106TV
Dịng điện định mức 6A
Cấp điện áp 240VAC
49
4.2.2.7.Nút nhấn.
Nút nhấn nhả phi 22
Hình 4. 20: Nút nhấn nhả xanh phi 22
50
4.2.2.8.Đèn báo. Đèn báo hoạt động. Đèn báo hoạt động.
Đèn báo trạng thái hoạt động phi 22.
Hình 4. 22: Dèn báo xanh lá phi 22
Đèn báo sự cố.
Đèn vàng sẽ chớp tắt khi có sự cố xảy ra phi 22.
51
4.3.Giá thành thiết bị.
Bảng 4. 13: Bảng giá các trang thiết bị sử dụng
STT Tên vật tư Đơn vị Số
lượng
Đơn giá Thành tiền
Vật tư cho tủ điện, thiết bị điện
1 Tủ điện Cái 1 232.000 đ 232.000 đ
2 Máng điện 33x33 Mét 1,7 50.000 đ 50.000 đ
3 Đầu cos pin dẹp 1.25 màu đỏ Bịch 100 32.000 đ 32.000 đ
4 100 đầu cos chữ Y(chìa) phủ nhựa SV 3.5 màu xanh
Bịch 1 33.000 đ 33.000 đ
5 100 đầu cos chữ Y( chỉa) phủ nhựa SV 3.5 màu đỏ
Bịch 1 33.000 đ 33.000 đ
6 Ống xoắn quấn dây điện màu trắng 10 ly
Mét 10 52.000 đ 52.000 đ
7 Ống xoắn quấn dây điện màu trắng 8 ly
Mét 10 44.000 đ 44.000 đ
8 Thanh ray nhôm 1 mét Cái 1 22.000 đ 22.000 đ
9 Cầu đấu 4 cực 15A Cái 1 8.000 đ 8.000 đ
10 Nguồn tổ ong 24V 3A Cái 1 128.000 đ 128.000 đ 11 MCB 2P 16A Sino Vanlock Cái 1 113.000 đ 113.000 đ 12 CB cóc Panasonic 6A
BS11106TV
52
13 Nút Nhấn Nhả Xanh 22mm Cái 1 34.000 đ 34.000 đ 14 Đèn báo pha màu xanh
22mm
Cái 1 10.000 đ 10.000 đ
15 Đèn báo pha màu vàng 22mm
Cái 1 10.000 đ 10.000 đ
16 Bộ điều khiển nhiệt độ 12VDC XH-W2050
Cái 1 250.000 đ 250.000 đ
17 Dây điện Cadivi CV 1.0 Mét 10 3.000 đ 30.000 đ 18 Dây điện Cadivi CV 0.5 Mét 10 2.500 đ 25.000 đ 19 Máy bơm nước Shining
SHP-370CE
Cái 1 720.000 đ 720.000 đ
Vật tư cho tháp giải nhiệt
20 Hệ thống tháp giải nhiệt Cái 1 7.800.000 đ 7.800.000 đ 21 Ống nối tăng ren ngoài
21/34
Cái 2 7.000 đ 14.000 đ
22 Ống nối giảm ren ngoài 49/34
Cái 2 6.000 đ 12.000 đ
23 Ống nối ren ngồi 34/34 và đầu bít
Cái 1 6.000 đ 6.000 đ
24 Ống nhựa Bình Minh phi 34 2mm
Mét 6 54.000 đ 324.000 đ
53
Chương 5
THI CƠNG THÍ NGHIỆM, MƠ HÌNH
5.1.Thiết kế mơ hình và chương trình mơ phỏng.
5.1.1.Thiết kế mơ hình mơ phỏng.
Thiết kế mơ hình mơ phỏng quy trình hoạt động giải nhiệt nước.
54
Tạo 1 danh sách hình ảnh chuyển động mơ phỏng động cơ quạt hoạt động.
Hình 5. 2: Danh sách hình ảnh chuyển động cánh quạt
Tạo ảnh danh sách ảnh động cột hơi bốc lên khi quạt giải nhiệt hoạt động.
• Ở chế độ hoạt động auto 1 cột khói tượng trưng cho nhiệt độ setpoint cao hơn nhiệt độ nước đầu ra động cơ giảm dần tốc độ.
• 2 cột khói tượng trưng cho động cơ tăng tốc độ giải nhiệt khi nhiệt độ setpoint thấp hơn nhiệt độ nước đầu ra.
55
5.1.2.Thi công lắp tủ điện và đấu nối thiết bị.
5.1.2.1.Lắp thiết bị lên tủ điện.
Hình 5. 4: Lắp thiết bị lên tủ điện
Hình 5. 5: Cửa tủ điện
56
Hình 5. 6: Đấu dây tủ điện
5.1.2.3.Hoàn thiện tủ điện.
57
5.1.3.Viết chương trình mơ phỏng.
Viết chương trình start stop động cơ bơm nước mơ phỏng.
Hình 5. 8: Chương trình chạy dừng động cơ bơm
Nhập nhiệt dộ mô phỏng cho sensor.
58
Tạo khối count up đếm giá trị cho hình ảnh động cột khói và motor quạt.
Hình 5. 10: Chương trình đếm tham số mơ phỏng quạt quay
Giả lập nhiệt độ setpoint nhỏ hơn nhiệt độ nước ra đám khói thứ 2 sẽ suất hiện và chạy hình ảnh biểu thị cho động cơ quạt tăng tốc giải nhiệt.
59
Viết chương trình giả lập sleep mode. Nếu nhiệt độ setpoint lớn hơn 20oC so với nhiệt độ nước thì sẽ bắt đầu đếm thời gian delay chuyển sang sleep mode.
Hình 5. 12: Chia nhiệt độ setpoint cho nhiệt độ mô phỏng
Cài đặt thời gian delay chuyển sang sleep mode tại “thoigiandelay”. Khi khối CTU “delaysleepmode” đến count bằng thời gian delay cài đặt “sleepmodemophong” sẽ on mở tiếp điểm quay cánh quạt động cơ ngừng hoạt động chuyển sang chế độ ngủ.
60
5.2.Viết phần mềm điều khiển và giám sát.
5.2.1.Viết phần mềm điều khiển.
5.2.1.1.Tạo Data_block khai báo biến.
Bảng 5. 1: Bảng khai báo biến và kiễu dữ liệu cho các địa chỉ
STT Name Data type
1 DateLocal DTL 2 denbaodormancy Bool 3 startMotorbom Bool 4 stopMotorbom Bool 5 Motorbom Bool 6 quatquaynhanh Bool 7 sleepmodemophong Bool 8 nhapthoigiandelay Bool 9 laplaivongquay Bool 10 nhayxung Bool 11 LUthapap Bool 12 newday Bool 13 60s Bool 14 60p Bool 15 output_fre Int 16 animation Int 17 chitietloi Int 18 PIDoutput_freuint Int
61 19 P Int 20 I Int 21 D Int 22 soGio Int 23 sophut Int 24 sogiay Int 25 resetloi Int 26 nhapnhietdo Int 27 nhietdomophong Int 28 sovongquatquaynhanh Int 29 differnhietdomophong Int 30 outputPID Real 31 outputPID1 Real 32 PIDoutput_fre Real
62
5.2.1.2.Cài đặt.
Cài đặt các thông số động cơ cho biến tần.
Cài đặt các thông số động cơ và thời gian tăng giảm tốc cho biến tần
Hình 5. 14: Địa chỉ và tham số cài đặt thông số động cơ
Cài đặt các thông số truyền thông cho biến tần:
63
Cài đặt cho PLC.
Cấu hình phần cứng PLC gồm CPU 1214 C DC/DC/RLY và modul RS485 CM1241.
Hình 5. 16: Cấu hình phần cứng PLC
Cài đặt thơng số khối khai báo tương tự các tham số cài đặt biến tần.
Hình 5. 17: Khối khai báo
• REQ: Đầu tín hiệu để quét khối. Chọn FristScan chỉ khai bảo 1 lần khi chạy.
• PORT: Địa chỉ truyền thông. Chọn local sẽ tự động nhảy ra địa chỉ 272.
• BAUD: Tốc độ truyền. Chọn tương tự biến tần 9600.
64
5.2.1.3.Chế độ chạy manual.
Viết chương trình điều khiển chạy dừng cho biến tần.
Hình 5. 18: Chương trình chạy dừng Manual Mode
Để truyền thơng với biến tần ra lệnh chạy hoặc dừng, ta tạo 1 khối MB_MASTER.
• MB_ADDR: Là địa chỉ thứ tự biến tần cần ra lệnh.
• MODE: 1 là truyền dữ liệu qua biến tần, 0 là đọc dữ liệu về PLC tại DATA_PIR.
• DATA_ADDR: địa chỉ để truyền dữ liệu. 2000 là hệ HEX chuyển về hệ DEC là 8192 sau đó cộng thêm 40001.
65
Hình 5. 20: Dịa chỉ và tham số truyền thông chạy dừng động cơ
• Tại DATA_PIR: Nếu truyền tham số 1 vào biến tần mà đã có tốc độ thì động cơ sẽ quay theo tốc độ cài đặt. Nếu truyền tham số 3 động cơ sẽ giảm tốc độ theo thời gian cài đặt.
Truyền tốc độ:
Nếu như ra hiệu lệnh chạy cho biến tần mà không truyền tần số mục tiêu chạy cho biến tần, động cơ sẽ không chạy được. Truyền thông PLC kết hợp phần mềm lập trình biến tần DSELite.
Hình 5. 21: Khối truyền tốc độ
• DATA_ADDR: 403329 là địa chỉ FD00 của khối Value Func 1 của phần mềm DSELite của biến tần.
66
Hình 5. 22: Chương trình tốc độ DSELite
Hình 5. 23: Địa chỉ truyền thông INPUT A
Để nhập được tần số mong muốn vào địa chỉ 403329 của khối chức Value Func 1 cần thực hiện 1 số phép tốn.
• FK04 sẽ tính theo phần trăm 100.00 % của tần số giới hạn lớn nhất (f111).
67
Hình 5. 25: Địa chỉ truyền thơng chân Remote Setpoint
• Đặt tần số chạy motor lớn nhất tại F111 là 50Hz. Giả sử tần số muốn chạy là 10Hz ta được phương trình:
• X x 50 = 10 X = 0.2
• 0.2 là 20%. Theo địa chỉ FK04 sẽ là 2000.
Vậy cần phải đưa tham số 2000 vào FK04 để có thể chạy ở 10Hz.
Giả sử muốn nhập trức tiếp 10Hz vào MW39 để truyền thông qua địa chỉ khối Reference trên phần mềm DSELite, ta được phương trình:
• 10 x X = 2000 X = 200
Vậy muốn nhập tần sô mong muốn ta sẽ nhân số đó với 200. Tạo khối CALCULATE để ghi phương trình tính tốn.
68
5.2.1.4.Chế độ chạy Auto:
Viết chương trình chuyển đổi chế độ chạy sang Auto. Sử dụng khối thuật toán PID của phần mềm DSELite trên biến biến tần.
Hình 5. 27: Chương trình nút nhấn chuyển Auto Mode
• (FK24) ENABLE PID: Ở địa chỉ này nếu truyền tham số 1 (TRUE) khối PID sẽ xuất tần số hoạt động tại OUTPUT (FK10), ngược lại nếu là tham số 0 (FALSE) ngõ ra sẽ là 0.
69
Hình 5. 29: Địa chỉ truyền thơng chân Enable PID
Ở chế độ chạy Manual cần truyền thông tham số 0 vào địa chỉ 405145, để ngõ ra bằng 0. Còn ở chế độ hoạt động Auto khối PID hoạt động, cần truyền tham số 1 vào địa chỉ FK24 thì tần số ngõ ra sẽ là tần số xử lý thuật tốn PID.
Hình 5. 30: Chương trình truyền tham số kích hoạt PID cho biến tần
Ngõ ra khối PID sẽ vào khối Value Func 1. Lúc này mode Manual ngưng hoạt động tốc độ động cơ sẽ được lấy từ (FD01) INPUT B.
70
5.2.1.5.Phương trình hoạt động PID.
Điều chỉnh PID:
P: là phương pháp điều chỉnh tỉ lệ. Giá trị càng lớn thì đáp ứng càng nhanh do đó sai số càng lớn. Một giá trị độ lợi tỉ lệ quá lớn sẽ dẫn đến quá trình mất ổn định và dao động.
I: là tích phân của sai lệch theo thời gian lấy mẫu. Điều chỉnh tích phân là điều chỉnh để tạo ra các tín hiệu điều chỉnh sao cho độ sai lệch giảm về 0, từ đó cho ta biết tổng sai số tức thời theo thời gian hay sai số tích lũy trong quá khứ.
D: là vi phân của sai lệch. Diều chỉnh D được sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố được tạo ra bởi tích phân và tăng cường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp. Phép vi phân của một tín hiệu sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với nhiễu sai số, có thể khiến q trình trở nên mất ổn định.
Hình 5. 32: Sơ đồ hoạt động khối PID
Tạo các khối truyền thông tham số P, I, D đến địa chỉ khối PID phần mềm DSELite.
71
Hình 5. 34: Khối truyền tham số P
72
Hình 5. 36: Khối truyền tham số D
5.2.1.6.Đọc và giám sát nhiệt độ.
Dây tín hiệu của sensor được nối vào AI1 biến tần nên tín hiệu sẽ được lấy ra từ khối Analog Input 1 phần mềm DSELite. Bằng cách tăng giảm nhiệt độ thấp nhất cài đặt trên bộ điều khiển nhiệt độ XH_W2050 và (F400) 0% INPUT để đầu ra điện áp 0-10V tương đương với nhiệt độ 0-100oC.
73
Nhiệt độ từ Sensor trả về sẽ là feedback để so sánh với nhiệt độ setpoint, PID sẽ điều chỉnh sao cho nhiệt độ feedback bằng với nhiệt độ setpoint cài đặt.
Giả sử trường hợp đang hoạt động phía trên nhiệt độ trả về là 31oC, nhiệt độ cài đặt là 35oC. Nếu như nối nhiệt độ trả về từ Sensor 31oC vào FEEDBACK và nhiệt độ cài đặt 35oC vào SETPOINT.
Theo nguyên tác hoạt động PID phát hiện nhiệt độ FEEDBACK 31 < 35 SETPOINT. PID output sẽ tăng tần số chạy động cơ cho FEEDBACK bằng với SETPOINT. Nhưng theo yêu cầu đề tài nếu nhiệt độ đầu ra nhỏ hơn nhiệt độ yêu cầu thì phải giảm tốc độ quạt làm mát, để nhiệt độ nước tăng lên bằng nhiệt độ yêu cầu.
Do đó sẽ bị ngược với yêu cầu đề tài, nên sẽ nối nhiệt độ Sensor trả về vào SETPOINT và nhiệt độ yêu cầu vào FEEDBACK.
Đọc nhiệt độ từ biến tần về PLC để giám sát lên SCADA:
Hình 5. 38: Khối đọc nhiệt độ từ biến tần về plc
Để đọc nhiệt độ từ biến tần về plc, thực hiện truyền thông tại địa chỉ F331.
74
Hình 5. 39: Địa chỉ truyền thông đọc analog vào biến tần
Theo hướng dẫn F331 là Hight-order byte, do đó sẽ tách ra:
• F331: Là hệ hex giữ nguyên.
• F331: Là hệ dec chuyển về hệ hex sẽ là 1F.
Chuyển đổi 31F hệ hex về dec sẽ là 799. Sau đó cộng thêm 40001 sẽ được 40800.
Hình 5. 40: Hướng dẫn chuyển đổi địa chỉ truyền thông cho plc
5.2.1.7.Chế độ ngủ đông tiết kiệm điện năng.
Đọc tần số chạy động cơ từ biến tần về plc để giám sát và lập trình cho chế độ sleep.
75
Hình 5. 41: Chương trình đọc tần số chạy động cơ quạt
Địa chỉ 1000 hệ hex chuyển về hệ dec là 4096, sau đó cộng thêm 40001.
Tần số đọc về giả sử 50Hz sẽ là 50.00, do đó sử dụng khối tốn chia chia cho 100.
Hình 5. 42: Địa chỉ truyền thông đọc tần số
So sánh tần số chạy động cơ với tần số cài đặt để đếm thời gian chuyển sang chế độ ngủ tiết kiệm điện.
Khi tần số hoạt động nhỏ hoăn hoặc bằng tần số cài đặt sẽ bắt đầu đếm thời gian. Nếu thời gian bằng delay (Tag_46) bằng với thời gian cài đặt chờ chuyển sang sleep mode (thoigiandelay) thì Tag_48 sẽ on.
76
Hình 5. 43: Chương trình thời gian delay cho Sleep Mode
Tag_48 on sẽ move 3 vào địa chỉ truyền thông để dừng động cơ.
77
5.2.1.8.Fault Reset
Hình 5. 45: Chương trình nút nhấn Fault Reset
Khi có lỗi xảy ra hệ thống sẽ ngưng hoạt động. Nhấn nút Fault_reset I0.3 để chạy lại hệ thống.
Hình 5. 46: Địa chỉ truyền thơng kích hoạt reset lỗi
Nhấn nút Fault reset move giá trị 1 (TRUE) truyền thông vào địa chỉ 405170 khối Sequencing Logic trên biến tần.
78
5.2.2.Viết phần mềm giám sát.
Hình 5. 47: Tổng quan giao diện HMI
5.2.2.1.Tạo WinCC Runtime thiết kế HMI.
Tạo thêm WinCC Runtime Advanced.
79
Thêm card IE general (PROFINET) để kết nối PLC.
Hình 5. 49: Thêm card IE general (PROFINET)