CHƯƠNG 1 : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.3. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống
MELSEC FX có nhiều loại phiên bản khác nhau tùy thuộc vào bộ nguồn hay cơng nghệ của ngõ ra. Ta có thể lựa chọn bộ nguồn cung cấp 100 – 220 V AC, 24 V DC hay 12 – 24 V DC, ngõ ra là relay hoặc transistor.
Với yêu cầu của hệ thống cần sử dụng : - 13 đầu vào digital, 3 đầu vào analog; - 29 đầu ra digital.
Vậy nhóm quyết định chọn bộ điều khiển FX3U-64MR/ES-A và dùng thêm modul mở rộng FX3U-4AD để có đầu vào là analog.
3.4. Giới thiệu về bộ điều khiển dùng trong hệ thống 3.4.1. FX3U-64MR/ES-A
a. Bố trí của FX3U
Hình 3.3: Sơ đồ FX3U-64MR/ES-A
Hình 3.4: Kích thước của modul fx3u-64mr/es-a
- Bộ nhớ EEPROM dung lượng lớn, lên tới 64000 dòng lệnh(steps); - Tốc độ xử lý cao;
- Có khả năng mở rộng module vào/ra, các module chức năng đặc biệt, module ADP; - Tích hợp đồng hồ thời gian thực;
- Tích hợp giao diện truyền thơng nối tiếp giữa PCs và HMI; - Sử dụng ngơn ngữ lập trình chuẩn (Ladder);
- Có khe cắm thẻ nhớ dạng cassetes; - Tích hợp điều khiển vị trí;
– Bộ CPU với 64 I/O: 32 đầu vào và 32 đầu ra transistor (Sink); – Nguồn cấp: 100-240 VAC;
– Công suất: 45 W;
– Bộ nhớ chương trình: 64.000 Steps; – Tích hợp đồng hồ thời gian thực. – Bộ đếm: 235;
– Timer: 512;
– Tích hợp cổng thơng RS232C, RS 485;
– Cáp kết nối: FX-USB-AW, USB-SC09, USB-SC09; – Xuất xứ: Mitsubishi – Japan.
Số ngỏ vào 32
Số ngỏ ra 32
Nguồn cung cấp 220 VAC
Công suất 45
Truyền thông USB, RS232S, RS485
Kích thước 220x90x86
Hình 3.5: Sơ đồ chân của FX3U-64MR/ES-A Giải thích sơ đồ chân:
S/S: chân này nối về 0V nếu ta dùng kiểu nối source và nối lên 24V nếu ta dùng kiểu nối sink; L.N đầu vào ta cấp nguồn xoay chiều 220V/AC;
0V/24V: khi ta cấp nguồn 220V/AC thì trong PLC sẽ tạo ra nguồn 24V để sử dụng; X0-X37 đầu vào digital;
Y0-Y37 đầu ra digital;
COM chân dùng để chọn số chân sử dụng, vi dụ ta chỉ sử dụng đầu ra từ Y0 đến Y3 thì ta nối COM1 xuống 0V nếu dung kiểu sink và nối lên 24V nếu sử dụng kiểu nối source;
. chân này bỏ trống.
Modul FX3U-64MR/ES-A dung nguồn ni 220VAC
Tín hiệu vào thì có thể chọn: Source (PNP) cấp nguồn 24VDC vào 2 chân 24V và 0V, nối chân S/S với 0V, khi các ngõ vào X nối với +24V thì on. Sink (NPN) nối chân S/S với chân 24V, khi các ngõ vào X nối vơi 0V thì on
Đầu ra là relay, tùy thuộc vào cơ cấu chấp hành mà bạn cấp nguồn 24VDC hoặc 220VAC cho cơ cấu chấp hành
3.4.2. FX3U-4AD-ADP
Vì đầu vào ta sử dụng chân tín hiệu analog nên ta sử dụng them modul kêt nối thêm, ta sử dụng modul FX3U-4AD-ADP
Hình 3.6: FX3U-4AD-ADP
a. Sơ đồ kích thước:
[1] trực tiếp gắn lỗ: 2 lỗ φ4.5 (0.18 ") (lắp vít: M4 vít); [2] cáp mở rộng;
[3] ĐIỆN LED (màu xanh): sáng trong khi 5V DC điện được cung cấp từ PLC; [4] Terminal block để cung cấp điện (24V DC) (M3 thiết bị đầu cuối vít); [5] khối Terminal cho đầu vào analog;
[6] 24V LED (màu đỏ):;
Thắp sáng trong khi 24V DC điện được cung cấp đúng với thiết bị đầu cuối [24+] và [24-];
[7] LED A / D (màu đỏ): Đèn flash (tốc độ cao) trong A / D chuyển đổi; [8] DIN rail móc lắp;
[9] DIN rail rãnh lắp ráp (35 mm (1,38 ") rộng).
c. Sơ đồ kết nối modul ANALOG
* 1 Đối FX3U series PLC (AC loại điện), các nguồn cung cấp điện phục vụ 24V DC cũng có sẵn;
* 2 [FG] thiết bị đầu cuối và các [mass] thiết bị đầu cuối được kết nối trong nội bộ. Khơng có "FG" thiết bị đầu cuối cho CH1. Khi sử dụng CH1, kết nối trực tiếp đến [mass ] thiết bị đầu cuối;
đường dây điện khác hoặc các dòng cảm ứng;
* 4 Đối với các đầu vào dòng điện , ngắn mạch [V] thiết bị đầu cuối và các [I +] thiết bị đầu cuối;
* 5 Nếu có điện áp gợn trong điện áp đầu vào hoặc có tiếng ồn ở bên ngồi hệ thống dây điện, kết nối một tụ điện khoảng 0,1 đến 0.47μF 25 V.
Kích thước bên ngồi, phần tên, và Terminal Layout:
[1] DIN rail gắn rãnh (DIN rail: DIN46277); [2] tấm Name;
[3] khóa trượt bộ chuyển đổi đặc biệt.
Được sử dụng để kết nối với bộ điều hợp đặc biệt thêm vào phía bên trái của đặc biệt này adapter.
[4] bộ chuyển đổi đặc biệt kết nối bao gồm:
Tháo nắp này để kết nối với bộ điều hợp đặc biệt bổ sung về phía bên trái; [5] gắn lỗ trực tiếp: 2 lỗ φ4.5 (0.18 ") (lắp vít: M4 vít);
Khơng được sử dụng khi kết nối với FX3GC / FX3UC Dòng PLC. [6] ĐIỆN LED (màu xanh):
Thắp sáng trong khi 24 V DC được cung cấp đúng với thiết bị đầu cuối '24 + 'và '24 -'. [7] Terminal block (loại châu Âu):
Kết nối điện áp analog / tín hiệu hiện tại, và 24 V cung cấp điện DC; [8] kết nối bộ chuyển đổi đặc biệt:
Được sử dụng để kết nối bộ chuyển đổi đặc biệt này để đơn vị chính PLC hoặc bộ chuyển đổi đặc biệt;
[9] DIN rail móc lắp;
[10] bộ chuyển đổi đặc biệt ấn móc; [11] kết nối bộ chuyển đổi đặc biệt.
Được sử dụng để kết nối truyền thơng hoặc tương tự hợp đặc biệt về phía bên trái của
3.4. Phân chia vào đầu vào đầu ra
Input access:14 chân digital: 1.START – X000 : nút khởi động 2.STOP – X001 : nút dừng
3. V1.P1 – X002 : phao đo mực nước số 1 4. V2.P2 – X003 : phao đo mực nước số 2 5. V2.P3 – X004 : phao đo mực nước số 3 6. V3.P4 – X005 : phao đo mực nước số 4 7. P6.AX – X006 : phao đo mức axit 8. P7.BZ – X007 : phao đo mức bazo 9. P8.PAC – X010 : phao đo mức PAC 10. V5.P5L – X011 : phao đo mức nước thấp 11. V5.P5M – X012 : phao đo mực nước trung bình
12. V5.P5H – X013 ; phao đo mực nước cao : 13. V6.P10 – X014 : phao đo mực nước số 10
14. P9.CLO – X015 : phao đo mức clo + 3 chân analog:
1.V3.ĐPH - : đo độ PH 2.V4.ĐBÙN - : đo độ bùn 3.V4.ĐĐỤC - : đo độ đục
-Output access : gồm 29 đầu ra.
1. V1.VN1 – Y000 : cuộn dây contactor van 1 2. V2.VN2 – Y001 : cuộn dây contactor van 2 3. V2.VN3 –Y002 : cuộn dây contactor van 3 4. V2.MB1 – Y003 : cuộn dây contactor máy bơm 1 5. V2.MB2 – Y004 : cuộn dây contactor máy bơm 2 6. V2.MSK1 – Y005 : cuộn dây contactor máy sục khí 1 7. V2.MSK2 – Y006 : cuộn dây contactor máy sục khí 2 8.V3.VN4 – Y007 : cuộn dây contactor van 4
9.V3.MK1 –Y010 : cuộn dây contactor máy khuấy 1 10.V3.MK2 – Y011 : cuộn dây contactor máy khuấy 2 11.V3.MK3 – Y012 : cuộn dây contactor máy khuấy 3 12. V3.B_AX1 –Y013 : cuộn dây contactor máy bơm axit1 13. V3.B_AX2 – Y014 ; cuộn dây contactor máy bơm axit 2 14. V3.B_BZ1 – Y015 : cuộn dây contactor máy bơm bazo 1 15. V3.B_BZ2 – Y016: cuộn dây contactor máy bơm bazo 2 16.V4.MK4 – Y017 : cuộn dây contactor máy khuấy 4
17.V4.MK5 – Y020 cuộn dây contactor máy khuấy 5 18. V4.HB – Y021 : cuộn dây contactor máy bơm bùn
19. V4.B_PAC1 – Y022 ; cuộn dây contactor máy bơm PAC 1 20. V4.B-PAC2 –Y023 : cuộn dây contactor máy bơm PAC 2 21. V5.VN5 – Y024 : cuộn dây contactor van 5
22. V5.BNS – Y025 : cuộn dây contactor máy bơm nước sạch 23. V5.MSK3 – Y026 ; cuộn dây contactor máy sục khí 3 24.V5.MSK4 – Y027 : cuộn dây contactor máy sục khí 4 25. V5.MK6 – Y030 : cuộn dây contactor máy khuấy 6 26.V6.VN6 – Y031 : cuộn dây contactor van 6
27.PTC7 – Y032 : cuộn dây contactor máy bơm clo 28. V6.MK07- Y033 : cuộn dây contactor máy khuấy 7. 29. CCAX-Y034: cuộn dây contactor cung cấp axit 30.CCBZ-Y035: cuộn dây contactor cung cấp bazo 31. CCPAC-Y036: cuộn dây contactor cung cấp PAC 32.CCCL-Y037: cuộn dây contactor cung cấp clo
3.5. Lựa chọn và tính tốn thiết bị cho mạch động lực 3.5.1. Relay
a. Tổng quan: Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một cơng tắc vì rơ
le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dịng điện chạy qua rơ le hay khơng.
Hình bên là kí hiệu của rơ le trong kỹ thuật. Cịn về ý nghĩa kí hiệu thì phần tiếp theo sẽ giải thích.
Hình 3.7 relay
b. Nguyên tắc hoạt động:
Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dịng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một địn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp
điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay khơng, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dịng điện ta cần kiểm sốt có qua được rơ le hay khơng dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
Dòng chạy qua cuộn dây để điều khiển rơ le ON hay OFF thường vào khoảng 30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên tới 100mA. Và bạn thấy đó, hầu hết các con chip đều không thể cung cấp dịng này, lúc này ta cần có một BJT để khuếch đại dịng nhỏ ở ngõ ra IC thành dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.
Chú ý: Tuy vậy, IC 555 có dịng điện ngõ ra có thể lên tới 200mA, vì thế với IC 555 thì khơng cần một BJT để khuếch đại dịng.
Hình bên chỉ ra cách hoạt động của rơ le với cuộn dây và các tiếp điểm điện. Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây hút một đòn bẩy và làm mở các tiếp điểm điện, vì thế dịng điện cần kiểm sốt khơng thẩy đi qua rơ le. Và ngược lại. Bạn cũng thấy đó, dịng điện chạy qua cuộn dây khơng hề có liên quan gì đến dịng điện cần kiểm sốt.
Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM.
COM (common): là chân chung, nó ln được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại. Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le;
NC (Normally Closed): Nghĩa là bình thường nó đóng. Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân này;
NO (Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dịng chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.
Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dịng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Và khi rơ le ON thì dịng này bị ngắt; ngược lại thì nối COM và NO.
c. Cách chọn rơ le phù hợp:
Bạn cần phải quan tâm đến kích thước và kiểu chân để chọn một rơ le phù hợp với mạch điện của mình.
Bạn cần phải quan tâm đến điện áp điều khiển cuộn dây của rơ le. Có thể là 5V, 12V hoặc 24V. Mạch bạn thiết kế cung cấp điện áp nào?
Bạn phải quan tâm đến điện trở của cuộn dây. Vì điều này sẽ ảnh hưởng đến dịng cần cung cấp cho cuộn dây hoạt động I = U / R.
Ví dụ: Bạn chọn một rơ le có điện áp hoạt động là 12V, cuộn dây có điện trở là 400 Ohm thì dịng cần thiết cung cấp là 30mA. Dịng này thì IC 555 có thể đáp ứng được, nhưng hầu hết các IC khác thì khơng, nên cần một BJT để khuếch đại dịng.
Ngồi ra, bạn cần tìm rơ le có số tiếp điểm đóng mở phù hợp.Trong hệ thống này sử dụng lại relay 24V DC , dịng hoạt động là 1A
3.5.2. Cơng tắc tơa. Định nghĩa: a. Định nghĩa:
Cơng tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng ngắt thường xuyên các mạch điện động lực, từ xa bằng tay hay tự động.
Việc đóng ngắt cơng tắc tơ có tiếp điểm có thể được thực hiện bằng điện từ, thủy lực hay khí nén. Trong đó cơng tắc tơ điện từ được sử dụng nhiều hơn cả.
Khi đưa dòng điện vào cuộn dây của nam châm điện sẽ tạo ra từ thơng F và sinh ra lực hót điện từ Fđt . Do lực hót điện từ lớn hơn lực phản lực làm cho nắp của nam châm điện bị hót về phía mạch từ tĩnh. Các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ được đóng lại.
b. phân loại
Theo nguyên lý truyền động người ta chia công tắc tơ thành các loại sau: Cơng tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng điện từ;
Cơng tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng thủy lực; Cơng tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng khí nén; Cơng tắc tơ khơng tiếp điểm.
Theo dạng dịng điện trong mạch:
Công tắc tơ điện một chiều dùng để đóng ngắt mạch điện một chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều;
Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện xoay chiều.
Ngồi ra trên thực tế cịn có loại cơng tắc tơ sử dụng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, nhưng nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều.
c. Các yêu cầu cơ bản của tắc công tơ
Điện áp định mức Uđm
Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóng/cắt, có các cấp: + 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.
Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn từ 85% đến 105%Uđm. Dòng điện định mức Iđm
Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làm việc gián đoạn - lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian công tắc tơ ở trạng thái đóng khơng lâu q 8 giờ.
Cơng tắc tơ hạ áp có các cấp dịng thơng dụng: 10, 20, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 250, 300, 600A). Nếu đặt cơng tắc tơ trong tủ điện thì dịng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dịng điện định mức nhỏ hơn nữa
d. Tính chọn cơng tắc tơ dùng trong hệ thống
Động cơ sử dụng trong hệ thống có các thơng số sau:
Pđm=30kw Uđm=220V =>Iđm=Pđm
=> chọn loại cơng tắc tơ có Uđm=220v Iđm=150 A
3.5.3. LỰA CHỌN ÁPTÔMÁTa. Định nghĩa a. Định nghĩa
Aptomat là một khí cụ điện dùng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải ngắn mạch, sụt áp, … đôi khi trong kỹ thuật cũng sử dụng aptomat để đóng cắt khơng thường xun các mạch làm việc ở chế độ bình thường.
Hình 3.8: aptomat
b. Chức năng của aptomat
Aptomat (MCB hay MCCB) thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang) hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang). Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính.
c. Một aptomat cần thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được.
- Aptomat phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kilo Ampere (kA). Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức (Idm).
- Để nâng tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé.
Như vậy khi lắp đặt aptomat cần phải tính tốn phụ tải sau đó chọn aptomat tiêu chuẩn phù hợp