Ứng dụng
Đồng hồ đo lƣu lƣợng EFM-115 ( Cảm biến đo lƣu lƣợng EFM-115 ) là thiết bị đo lƣu lƣợng màn hình hiển thị hay cịn gọi đồng hồ đo lƣu lƣợng nƣớc; nƣớc thải; dầu; axit; hóa chất dạng điện tử. Là một trong những dòng cảm biến đo lƣu lƣợng chất lỏng xuất xứ EU với sai số rất thấp 0.003 đƣợc tích hợp các lớp nhƣ
31
PTFE, Hastelloy; Tantalum, Titanium hay Platinum giúp thiết bị khơng bị ăn mịn trong khi đo lƣu lƣợng các dịng chảy dạng axit; hóa chất có tính ăn mịn cao nhƣ Axit HCL; Axit H2SO4; Khí HF….
Thơng số kĩ thuật
Cảm biến đo lƣu lƣợng EFM-115 có 2 tích hợp nguồn vào tùy ngƣời dùng chọn đó là nguồn 85 … 260 V AC và nguồn 24V
Cảm biến đo lƣu lƣợng đƣợc tích hợp chống nƣớc chống bụi IP67. Mặc dù trên Catalog thiết bị có đề cập rõ Đƣờng kính DN bao nhiêu thì lƣợng dịng chảy sẽ chảy qua tƣơng đƣơng bấy nhiêu dạng đơn vị m3/h – l /min – l /s.
Tuy nhiên; Ta có thể Setup đƣợc dịng chảy đầu vào với mức min 0,3m/s và mức max 12 m/s.
Là dòng đồng hồ đo lƣu lƣợng điện tử tích hợp truyền thơng modbus rtu / rs485. Output có thể cho ra 1-2-3 relay tùy vào nhu cầu sử dụng.
Hoặc output có thể là dịng 4-20mA hoặc 0-10V.
32
+ Ví dụ chọn model đồng hồ đo lƣu lƣợng dinel
Ngƣời dùng cần đo lƣu lƣợng dòng chảy D40 output tín hiệu đầu ra 3 relay với nguồn cấp 220V tín hiệu truyền thơng modbus rtu mục đích hiển thị trên vi tính ta chọn model EFM-11-DN40-R3-M-230.
Hoặc đo lƣu lƣợng nƣớc thải DN80 9 Đƣờng kính 80mm). Tín hiệu đầu ra 2 relay; cấp nguồn 220V. Ta chọn model EFM-115-DN80-R2-0-230V.
+ Orbipac CPF81D sensor
Ứng dụng: thiết bị chuyên dùng đo nồng độ ph trong môi trƣờng nƣớc thải công nghiệp.
Đầu dị pH loại kỹ thuật số, sử dụng cơng nghệ Memosens kết nối với thiết bị hiển thị, ghi nhận dữ liệu CM444.
Thiết bị có khả năng tháo rời khỏi dây cáp để cân chỉnh trong phịng thí nghiệm, lƣu trữ dữ liệu hiệu chỉnh tại đầu đo.
Phƣơng pháp đo: điện cực thủy tinh, tích hợp đầu dị pH nhiệt độ. Dãy đo: 0-14pH; 0-80oC.
Sai số: ±5% giá trị đo.
Điện cực thủy tinh loại 23mm, điện cực guard.
Chất liệu vỏ bảo vệ: PPS, phần điện cực tiếp xúc với nƣớc thải: thủy tinh với lớp màng khơng chất chì.
Cấp bảo vệ : IP68, có thể ngâm trực tiếp trong nƣớc. Tích hợp đầu từ làm sạch 6mm.
Kết nối cáp loại wire terminals, chiều dài kết nối từ đầu đo đến bộ hiển thị: 3 mét.
33
Hình 3.10. Model Orbipac CPF81D 3.2. Xây dựng lƣu đồ thuật toán 3.2. Xây dựng lƣu đồ thuật toán
3.2.1. Điều khiển bơm P1 vào Bể cân bằng
Lƣu đồ điều khiển bơm P1 vào bể cân bằng đƣợc hiển thị trên hình 1. Ở chế độ Auto bơm P1 sẽ đƣợc điều khiển tựđộng tắt/bật theo mức nƣớc trong bể cân bằng. Ở chế độ Manual việc tắt/bật P1 hoàn toàn do ngƣời vận hành quyết định.
34
Lƣu đồ điều khiển bơm p1
S S Đ S Đ S Đ Đ P1 = ON Mode auto P1 = OFF LV= H
Điều chỉnh P1 theo yêu cầu vận hành Start
Chọn mode
LV = L
35
Điều khiển pH trong bể th S S Đ Đ S Đ Đ S Đ Đ Đ S Đ Đ Đ Đ Đ pH1 > pH_H Hết HCl V1 = OFF (HCl) V2 = ON (NaOH)
Bật bơm DP, máy khuấy M1 V1 = ON (HCl) Tính lƣợng HCl cần bơm V2 = OFF Đóng bơm DP, máy khuấy M1 Mode auto pH1 < pH_L Hết NaOH Start END Tính lƣơng NaOH cần bơm
V2 = OFF (NaOH) V1 = OFF
Xử lí bằng tay theo yêu cầu vân hành
36
Lƣu đồ điều khiển khóa liên động với pH
S Đ z Đ S Đ S Đ Đ S Start Đã giải trừ SC pH_L< pH2 < pH_H SC=1, BD=1 Đèn DO pH2 nhấp nháy Mode auto Liên động pH = 1 P1 = 1 Dừng bơm P1 P2 = 1 P3 = 1 Dừng bơm P2 Dừng bơm P3 END SC=0, BD=0 Cho phép điều khiển bơm P1, P2, P3
37
3.2.1 Điều chỉnh pH trong Bể trung hoà
Lƣu đồ điều chỉnh pH đƣợc hiển thị trên hình. Để tiết kiệm chi phí mua thiết bị, chỉ dùng một bơm định lƣợng. Khi pHpH_Hi (ngƣỡng điều khiển trên), đóng van NaOH, nếu cịn HCl thì mở van HCl, tính lƣợng bơm để điều khiển bơm đạt lƣợng cần, bật bơm HCl và máy khuấy. Điều khiển theo luật PID sử dụng PID mềm kiểu điều khiển liên tục hoặc điều khiển tạo xung.
Khi điều khiển tay, không cho phép mở cùng một lúc hai van NaOH và HCl (liên động cấm chỉ). Khi muốn bơm NaOH bắt buộc phải mở van NaOH trƣớc, trái lại nếu van đang đóng thì khơng cho phép bơm. Tƣơng tự đối với bơm HCl. Đây chính là điều kiện khố liên động để tránh hỏng bơm. Điều kiện liên động này đƣợc đặt trong PLC. Khi chế độ là Manual thì ngƣời vận hành có thể tự quyết định bật bơm hoá chất bao lâu để pH đạt yêu cầu (lƣợng hoá chất tỷ lệ với thời gian mở bơm). Nếu bơm hoá chất dùng biến tần thì có thể thiết kế núm điều chỉnh mịn cho lƣợng hoá chất trên bàn điều khiển hoặc HMI.
+ Điều khiển khoá liên động đối với pH
Lƣu đồ điều khiển khoá liên động đối với pH thể hiện trên hình . Đối với trƣờng hợp giá trị pH2 vƣợt ngƣỡng, nếu đặt chế độ là Manual thì ngƣời vận hành sẽ quan sát biến động pH trên màn hình. Khi pH2 vƣợt ngƣỡng thì ngƣời vận hành sẽ tự quyết định đƣa ra lệnh điều khiển cho PLC để tắt các bơm P1, P2, P3. Nếu chế độ là Auto thì PLC sẽ tự động tắt các bơm P1, P2, P3 nếu các khoá liên động đƣợc khoá, trái lại bơm vẫn hoạt động bình thƣờng. Có nhiều khố liên động phụ cho phép ngƣời vận hành lựa chọn bơm cần tắt khi có sự cố. Việc cho phép bơm hoạt động trở lại và hết báo động chỉ khi đã bấm nút giải trừ sự cố trên bàn điều khiển. Trong lƣu đồ biến SC (sự cố) chỉ đƣợc chƣơng trình trên PLC cho =1 duy nhất 1 lần khi pH2 vƣợt ngƣỡng và chƣơng trình chỉ đƣa biến này về 0 khi tín hiệu từ nút giải trừ sự cố đƣa về PLC là =1. Cịn nếu khơng thì cho dù pH2 sau đó có khơng vƣợt ngƣỡng nữa thì biến SC vẫn duy trì =1 và đèn báo động nhấp nháy để ngƣời vận hành biết đƣợc đã có sự cố nào đó trong cơng đoạn Bể trung hồ, từ đó kiểm tra xem khâu điều khiển pH có vấn đề gì khơng (ví dụ: hỏng bơm định lƣợng, hỏng van điện, tắc ống dẫn hoá chất, hỏng cảm biến pH1), và sau khi xử lý xong thì bấm giải trừ để xoá bỏ sự cốđi. Nhƣ vậy sau một khâu điều khiển nào đó mà kiểm
38
tra thấy thông số điều chỉnh vẫn không đạt yêu cầu thì phải ngừng bắt buộc một số thiết bị để đảm bảo an toàn.
Điều chỉnh lƣu lƣơng vào bể kị khí
S
Đ
+ Điều chỉnh lƣu lƣợng vào Bể kị khí
Để điều chỉnh lƣu lƣợng chỉ cần đặt trƣớc giá trị đầu vào (dòng hoặc áp) cho biến tần, trong biến tần tích hợp sẵn bộ điều khiển PID để điều chỉnh ổn định tốc độ động cơ bơm, nhờ đó ổn định lƣu lƣợng theo giá trị chủ đạo (setpoint). Sử dụng biến tần sẽ tiết kiệm điện vì biến tần có sẵn chức năng tự động điều chỉnh công suất động cơ theo phụ tải. Nếu lƣu lƣợng khơng đạt thì P1, P2 hoặc P3 có sự cố hoặc đƣờng ống có sự cố và cần báo động.
Lƣu đồ điều chỉnh DO
Thiết bịđo DO sẽ đƣa giá trị phản hồi cho vịng điều khiển kín trong chƣơng trình PLC. PLC sẽ đƣa ra tín hiệu điều khiển (dịng hoặc áp) cho biến tần cho động cơ của máy thổi khí để có DO nhƣ mong muốn. Sử dụng biến tần sẽ tiết kiệm điện năng nhờđiều chỉnh DO vừa đủ yêu cầu, trái với trƣờng hợp khơng có điều chỉnh DO có thể q lớn khơng cần thiết. Nếu DO khơng đạt yêu cầu thì chứng tỏ khâu
Lấy giá trị lƣu lƣợng đặt
ĐK theo lƣu lƣơng đặt (Biến tần điều khiển)
End Start
Mode auto
ĐK lƣu lƣợng theo yêu cầu của ngƣời vận hành.
39
điều khiển có sự cố (ví dụ: hỏng biến tần, tắc đƣờng dẫn khí, hỏng động cơ) và cần báo động.
Điều chỉnh DO trong bể hiếu khí.
Đ S Đ S
Điều khiển bơm bùn
S
Đ
Mode auto
ĐK blower theo yêu cầu của ngƣời vận hành. DO_L< DO < DO_H Start Bật máy gạt bùn M2, bật bơm bùn SP, chạy máy ep bùn D. ĐK M2, SP, D theo yêu cầu của ngƣời vận hành. ĐK theo lƣu lƣơng đặt
(Biến tần điều khiển)
End Start
Giữ lƣu lƣợng blower.
Mode auto
40
Cảnh báo sự cố
Lƣu đồ cảnh báo sự cố. Các cảnh báo gồm hai loại: cảnh báo vƣợt ngƣỡng (phát hiện bằng cách so sánh giá trị thiết bị đo với ngƣỡng đặt trƣớc trong chƣơng trình) và cảnh báo theo thiết bị khống chế dạng tiếp điểm (ví dụ: van phao). Trong dây chuyền cơng nghệ có các cảnh báo cho các thơng số sau: T, pH, DO, lƣu lƣợng, mức nƣớc, mức hoá chất.
Báo động sự cố
Việc Kiểm tra phát hiện sự cốđƣợc thực hiện bằng các phƣơng pháp sau: . PP1 : Bằng thiết bị chuyên dụng nhƣ các thiết bị bảo vệ và báo động sự cố động cơ, bơm,... . PP2: Xây dựng mạch phụ trợ riêng phục vụ báo động và bảo vệ liên động . PP3: Bằng chƣơng trình kết hợp tín hiệu phản hồi Trong đó PP3 là đơn giản nhất, đƣợc thực hiện theo nguyên tắc so sánh kết quả đầu ra thực tế của quá trình điều khiển với giá trị yêu cầu. Ví dụ: nếu ngƣời vận hành hoặc chƣơng trình ra lệnh điều khiển bật động cơ nhƣng tín hiệu phản hồi (từ mạch phụ trợ hoặc thiết bịđo nhƣđo tốc độ,...) báo động cơ tắt thì báo động sự cố. Tuy nhiên PP3 có nhƣợc điểm là nếu thiết bịđiều khiển (PLC) hỏng thì khơng thể báo động đƣợc, do đó cần kết hợp cả 3 phƣơng pháp và thậm chí cả điều khiển dự phịng để tăng độ tin cậy.
3.2 Viết chƣơng trình điều khiển cho S7 – 300
3.2.1 Các bƣớc tạo và viết chƣơng trình điều khiển cho S7 - 300 + Khởi động và tạo dự án mới + Khởi động và tạo dự án mới
Khởi động Simatic Manager. Nhấp Simatic Manager.
41
Hình 3.11. Khởi động chƣơng trình + Khai báo trạm làm việc PLC + Khai báo trạm làm việc PLC
42
Hình 3.13. Khai báo Đặt cấu hình cứng cho trạm Đặt cấu hình cứng cho trạm
Nhấp Hardware mở ra màn hình đặt cấu hình cứng cho trạm
Hình 3.14. Đặt câú hình cứng cho trạm
43
Hình 3.15. Chọn PLC cho chƣơng trình
44 Khai báo tham số cho trạm
Chọn đầu vào, ra logic, khai báo. Chọn AI/AO, khai báo
Chọn Count,...
Hình 3.18. Khai báo tham số, đầu vào, ra logic
Hình 3.19. Chọn AI/AO, chọn count
45 Language LAD
Màn hình lập trình
Hình 3.20. Màn hình lập trình
Lập trình bằng cách nhăp biểu tƣợng sau đó nhắp ra màn hình, và khai báo
46
Hình 3.23. Chƣơng trình, code
3.2.2 Chƣơng trình điều khiển cho S7 – 300 Chƣơng trình chính Chƣơng trình chính
49
54
58
59
3.4 Vận hành hệ thống, chạy mơ phỏng
Hình 3.24. Cài đặt thơng số tiêu chu n của hệ thống
60
61
KẾT LUẬN 1. Giới hạn đề tài
Đề tài dừng ở mức độ nghiên cứu nên khơng có sản phẩm, chỉ dừng lại ở nghiên cứu và mô phỏng hoạt động trên phần mềm.
2. Kết luận kiến nghị
So với mục tiêu đề ra e đã tìm hiểu và lập trình đƣợc chƣơng trình, mơ phỏng đƣợc trên phần mềm WinCC.
Trong khóa luận của em đã sử dụng phƣơng pháp tìm hiểu qua tài liệu trong sách giáo trình, tìm tài liệu trên mạng internet.
Tuy thời gian có hạn hẹp, nhƣng đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Trần Kim Khuê cùng với sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành đồ án của mình đúng theo thời gian qui định.
Sau khi hoàn thành đồ án điều khiển logic này, em cũng đã tìm hiểu và nắm vững hơn các kiến thức sau:
Quy trình xử lí và cấu trúc cơ bản của hệ thống nƣớc thải
Hiểu biết về kết cấu, nguyên lí làm việc, cách sử dụng, phƣơng pháp lập trình PLC.
Đƣa ra đƣợc lƣu đồ thuật toán, lƣu đồ điều khiển để vận hành hệ thống, và dựa vào đó đã lập trình đƣợc chƣơng trình điều khiển.
3 Hạn chế, tồn tại
Tuy nhiên, do đồ án làm trong một thời gian ngắn, điều kiện về tài liệu còn thiếu và kiến thức thực tế của bản thân em còn nhiều hạn chế, nên báo cáo sẽ không tránh khỏi sai sót và có những hạn chế nhƣ sau:
Do thiết bị cịn mới lạ, chƣa tìm đủ tài liệu cần thiết nên trong đồ án việc trình bày về các thiết bị nhƣ PLC, clorator, cảm biến các loại cịn thiếu sót.
Do kiến thức về lập trình vẫn cịn nhiều hạn chế nên chƣơng trình điều khiển cịn dài và phức tạp.
3 Hƣớng phát triển của đề tài
Em mong muốn đƣợc đầu tƣ nhiều hơn về thời gian cũng nhƣ kinh phí để đề tài có thể phát triển thành sản phẩm hoàn thiện.
62
Cuối cùng, một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Kim Khuê đã trực tiếp hƣớng dẫn và chỉ bảo tận tình giúp chúng em hồn thành khóa luân tốt nghiệp này.
63
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. ThS. NGHUYỄN XUÂN QUANG, giáo trình PLC S7-300 lý thuyết và ứng
dụng, NXB TP.HCM.
2. Trang web: http://luanvan.co/default.aspx
3. Trang web: https://www.youtube.com/watch?v=VikVi7fNP1g