3.5.1. Sơ đồ nguyên lý điện.
1P và 2P là cặp rơle trung gian tự duy trì cùng với công tắc cuối KBO- III: sẵn sàng, chuẩn bị khởi động ở chế độ tự động.
3P: là rơle trung gian cho phép khởi động.
4P: báo hiệu động cơ đã đƣợc đóng điện qua cặp tiếp điểm PKC.
6P: rơle điều khiển bơm dầu khởi động.
7P: rơle bảo vệ áp lực dầu.
8P: rơle chuẩn bị khởi động van nhánh.
9P: rơle chuẩn bị khởi động van tiết lƣu.
10P: rơle bảo vệ áp lực nƣớc qua cặp tiếp điểm PKC.
11P: rơle bảo vệ lƣu lƣợng khí. Tác động khi lƣu lƣợng khí giảm dƣới 60 m3
/p.
12P: rơle bảo vệ nhiệt độ dầu.
13P: rơle bảo vệ nhiệt độ khí.
14P: rơle trung gian.
15P: rơle sự cố máy nén khí.
16P: rơle kiểm tra tín hiệu đèn.
20P: rơle bảo vệ nhiệt độ gối đỡ.
PB: rơle thời gian,
TC1: đèn báo tủ đã đƣợc đóng điện.
TC2: đèn báo cho phép khởi động.
TC3: đèn báo động cơ đã đóng điện.
TC4: đèn báo áp lực dầu thấp hơn định mức.
TC5: đèn báo áp lực nƣớc thấp hơn định mức.
TC6: đèn báo bơm dầu phụ đã đƣợc đóng điện.
TC7: đèn báo nhiệt độ dầu tăng quá định mức.
TC8: đèn báo nhiệt độ khí tăng quá định mức.
TC12: đèn báo nhiệt độ gối đỡ tăng quá định mức.
TC13: đèn báo rơle bảo vệ động cơ điện tác động,
K2: nút ấn dừng sự cố.
K3: nút ấn thử tín hiệu đèn.
A1: aptomat đóng điện van tiết lƣu.
A2: aptomat đóng điện van nhánh.
A3: aptomat đóng điện van đẩy.
A4: aptomat đóng điện van nƣớc vào.
A5: aptomat đóng điện van nƣớc ra.
A6: aptomat đóng điện bơm dầu khởi động.
A7: aptomat tổng.
A8: aptomat tủ điều khiển.
MП1: khởi động từ van tiết lƣu.
MП2: khởi động từ van nhánh.
MП3: khởi động từ van dầu đẩy.
MП4: khởi động từ van nƣớc vào.
MП5: khởi động từ van nƣớc ra.
MП6: khởi động từ bơm dầu khởi động.
MПO: Mở.
MПZ: Đóng.
K4: nút ấn đóng van tiết lƣu.
K5: nút ấn mở van tiết lƣu.
K6-K7: điều khiển van nhánh.
K8-K9,….
PKC: tiếp điểm máy cắt dầu.
PT1: tiếp điểm rơle áp lực dầu.
TP1, TP2: đạt trích nhiệt độ dầu, nhiệt độ khí.
CC: còi.
KB3,KBO: công tắc cực hạn của van tiết lƣu, van nhánh, van dầu đẩy, van nƣớc vào, van nƣớc ra.
3.5.2 Nguyên tắc hoạt động.
Cùng với việc đóng các aptomat. Khởi động từ MП VII có điện và trên tủ tự động truyền điện áp 220V; Hiện tại, điện áp trong mạch điện đƣợc báo bằng ánh sáng của đèn TC1 trên bảng táp lô “tủ điện được đóng” ấn hút K1 “chuẩn bị khỏi động” cấp điện mạch rơ le 1P, 2P, hai rơ le này sẽ đƣợc tự duy trì qua tiếp điểm thƣờng mở 2P và công tắc cuối KBOIII, tiếp điểm thƣờng đóng 2P ngắt mạch khởi động van tiết lƣu và van nhánh khỏi bộ điều chỉnh РПЦВIII, cấp nguồn điều khiển 220V rơ le 1P và 2P bằng tiếp điểm thƣờng mở, van cấp và thoát nƣớc đóng, van chặn trên tuyến nén đƣợc mở, đóng tiếp điểm thƣờng mở 1P trong mạch rơ le PB, rơ le thời gian trong mạch PB đƣợc đóng và đồng thời bơm dầu phụ cũng đƣợc đóng làm việc sau khi thực hiện các thao tác chỉ dẫn vcủa các rơ le chuẩn bị khởi động 3P mà tiếp điểm thƣờng mở đƣợc đóng (trên bảng táp lô TC–2 theo màu) “cho phép khởi động” và đồng thời chuẩn bị khởi động động cơ máy nén khí.
Khởi động máy nén khí đƣợc tiến hành bằng cách quay khóa KY về bên phải, các tiếp điểm đƣợc chập, động cơ máy nén khí khởi động, còn lại các tiếp điểm KY đảm bảo rơ le 14P mất điện và tiếp điểm thƣờng mở của nó trong mạch 7P, 10P, 13P đƣợc chập đảm bảo cho việc bảo hành thông tín hiệu trong khi có những sự cố gì đó bất kỳ xảy ra trong các trạng thái bình thƣờng.
Cùng với việc khởi động các khối động cơ tiếp điểm máy cắt vẫn đóng 5KC (22-0) đóng, 5KC (56-0) mở, ánh sáng trên bảng táp lô báo sáng đèn TC3 “động cơ được đóng điện” rơ le trung gian 5P và rơ le thời gian PB có điện. Sau khi động cơ máy nén khí làm việc trong chế độ bình thƣờng, chế độ I các tiếp điểm thời gian của rơ le thời gian PB đƣợc mở toàn bộ còn lại KBOI van chặn trên đƣờng dẫn nƣớc nóng.
Các công tắc cuối KBO-III ngắt mạch rơ le 1P, 2P, 3P. Bóng đèn trên bảng táp lô TC2 tắt. Rơ le 2P cùng với tiếp điểm thƣờng đóng của nó ngắt mạch 220V trên đƣờng vào bộ điều chỉnh РПЦВIII. Tiếp điểm thƣởng mở 1P ngắt mạch rơ le thời gian PB. Cùng lúc động cơ khởi động bộ tăng tốc nén khí
làm cho bơm dầu chỉnh làm việc, khi áp lực dầu đạt giá trị > 0,7kg/cm2
thì tiếp điểm thƣờng đóng 6P (135-136) mở, ngắt bơm dầu phụ.
Dừng máy nén khí đƣợc tiến hành bằng cách quay khóa KY về bên trái, qua tiếp điểm tức thời KY đóng điện cho rơ le 1P và 2P, tiếp điểm KY còn lại đóng điện cho rơ le 14P, các tiếp điểm thƣờng mở của 14P chuẩn bị mạch đóng các rơ le 7P, 10P, 12P, 13P và mạch dừng động cơ máy nén khí. Các tiếp điểm còn lại của khóa KY trong mạch mở ra.
Rơ le 1P, 2P đƣợc duy trì qua tiếp điểm thƣờng mở 14P (12-0) và tiếp điểm thƣờng mở 2P. Tiếp điểm thƣờng mở 1P (42-43) đóng mạch rơ le thời gian PB.
Tiếp điểm thƣờng mở của rơ le 2P ngắt mạch làm việc của van nhánh và van tiết lƣu khỏi đƣờng ra của bộ điều chỉnh tự động.
Tiếp điểm thƣờng mở 2P làm mở van nhánh; tiếp điểm công tắc cuối van nhánh KBOII ngắt mạch rơ le 8P do đó có các tiếp điểm thƣờng đóng 8P kín mạch để đóng van tiết lƣu và van chặn trên tuyến nén.
Sau khi đóng van tiết lƣu mạch dừng của động cơ máy nén sẽ thông mạch và dừng động cơ máy nén khí. Khi động cơ đã đƣợc ngắt mạch rơ le 4P sẽ mất điện và mở tiếp điểm 4F mạch đèn TT3 làm tắt đèn rơ le thời gian đƣợc đóng điện qua tiếp điểm thƣờng mở 5P sau khi máy nén dừng đƣợc 3 phút tiếp điểm thời gian 5PB, 6PB của PB sẽ đóng các van chặn chặn trên đƣờng cấp và thải nƣớc tiếp điểm 7PB của rơ le thời gian cắt bơm dầu phụ.
Nếu có những sự cố bất kỳ nào xảy ra song song với các phần tử bảo vệ các thiết bị thì rơ le trong mạch nguồn trung gian sẽ ngắt mạch. Các tiếp điểm thƣờng mở của rơ le trung gian sẽ đóng mạch cho rơ le sự cố đóng mạch tín hiệu và ngắt mạch động cơ điện.
Hệ thống tự động theo chƣơng trình đƣợc đặt ở máy nén khí theo chƣơng trình sự cố.
Tiếp điểm 15P đóng mạch còi, đèn tín hiệu tƣơng ứng báo trên bảng điều khiển.
Nếu dừng sự cố xảy ra do các nguyên nhân giảm áp lực dầu, giảm lƣu lƣợng nƣớc, tăng nhiệt độ dầu và tăng nhiệt độ khí trên đƣờng ống ra, sai lệch rotor máy nén khí, tăng nhiệt độ gối đỡ.
Phải kiểm tra toàn bộ xem sự cố xảy ra do nguyên nhân nào, phải kiểm tra màu của đèn tín hiệu bằng cách ấn nút K3 (nút kiểm tra hệ thống tín hiệu).
Điều khiển các cơ cấu điều chỉnh và đóng kín các van, khởi động bơm dầu phụ bằng mạch tự động và điều khiển từ xa. Việc điều khiển tự động đảm bảo cung cấp cho mạch khởi động từ thực hiện theo xác định của chƣơng trình trong chế độ chuẩn bị khởi động và dừng bình thƣờng hay dừng sự cố máy nén khí.
Điều khiển từ xa cho phép điều khiển các van điều chỉnh (tiết lƣu, van nhánh, van khí, bơm dầu phụ trực tiếp ở các tủ điều khiển bằng các nút ấn từ K4 K16).
Khi các cơ cấu đạt độ kín tuyệt đối tƣơng ứng với các công tắc cuối KBO hay KB3 sẽ làm ngắt mạch cấp điện cho các khởi động từ và các bóng đèn trên bảng táp lô tƣơng ứng với trạng thái đóng kín của các van nƣớc, van khí.
CHƢƠNG 4
NHỮNG HẠN CHẾ TRONG ĐO LƢỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ UK135/8T VÀ CÁC PHƢƠNG ÁN NÂNG
CẤP 4.1. NHỮNG HẠN CHẾ
Về mặt điều khiển toàn bộ hệ thống hoạt động là các thiết bị rất cũ của nga, vận hành đều bằng tay, tác động trực tiếp lên thiết bị điều khiển, độ chính xác điều chỉnh không cao vì tất cả các thao tác đều là do trực quan quan sát sau đó điều khiển, độ linh hoạt hệ thống chƣa cao, chủ yếu dựa vào chủ quan của ngƣời vận hành máy.
Do điều chỉnh thủ công nên hiệu suất làm việc của máy chƣa cao, đảm bảo máy hoạt động cần có công nhân kỹ sƣ nhiều kinh nghiệm nên rất khó, vì điều chỉnh thủ công bằng các tiếp điểm cơ khí rất cồng kềnh.
Về hệ thống đo chƣa đƣợc số hoá, các đầu ra của thiết bị đo là các tín hiệu chƣa đƣợc chuẩn hoá để đƣa đi điều khiển chỉ dừng lại ở mức độ đo để kiểm tra các thông số và sau đó điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, chƣa tự động hoá đƣợc quá trình đo và điều khiển hệ thống.
4.2.Ý TƢỞNG NÂNG CẤP HỆ THỐNG VÀ PHƢƠNG ÁN NÂNG CẤP 4.2.1 Các phƣơng án nâng cấp hệ thống
Dựa vào yêu cầu điều khiển của bài toán và các yêu cầu kỹ thuật đặt ra, dựa vào số đầu vào điều khiển và số đầu ra điều khiển em xin đƣa ra các phƣơng án có thể thực hiện nhiệm vụ đặt ra nhƣ sau:
4.2.1.1 Phương án 1:
Sử dụng LOGO230RLC để viết chƣơng trình và điều khiển máy nén khí đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, sử dụng một Screen để theo dõi hoạt động hệ thống bằng chƣơng trình riêng.
- Giá thành nâng cấp rẻ.
- Ngôn ngữ lập trình khá đơn giản. +) Nhƣợc điểm của phƣơng án:
- Độ tin cậy hoạt động không cao, không linh hoạt trong việc viết chƣơng trình điều khiển.
- Hoạt động của hệ thống chƣa đƣợc tối ƣu hoá.
- Không thể tiến hành điều khiển trực tiếp trên một màn hình máy tính vì không có phần mềm tích hợp các chƣơng trình điều khiển giám sát hệ thống.
4.2.1.2. Phương án 2:
Sử dụng PLCS7-200 để viết chƣơng trình và điều khiển hệ thống theo đúng yêu cầu đặt ra vì số đầu vào và đầu ra của hệ thống không quá lớn và chƣơng trình điều khiển cũng không quá phức tạp.
+) Ƣu điểm của phƣơng án:
-Giá thành nâng cấp khá rẻ.
-Chƣơng trình điều khiển linh hoạt khắc phục đƣợc các lỗi điều khiển và các sự cố đƣợc khắc phục và cảnh báo hoàn toàn.
-Có phần mềm theo dõi và giám sát hoạt động hệ thống trực tiếp đƣợc trên một máy tính trung tâm.
+) Nhƣợc điểm của hệ thống:
- Chỉ ứng dụng đƣợc trong các hệ thống điều khiển nhỏ không đáp ứng đƣợc cho các hệ thống lớn.
- PLC S7-200 có lƣợng chân tín hiệu input, output nhỏ khó ứng dụng trong những quy trình công nghệ phức tạp.
4.2.1.3. Phương án 3:
Sử dụng PLCS7-300 để viết chƣơng trình điều khiển cho máy nén, toàn bộ quá trình giám sát và điều khiển có thể đƣợc tiến hành trên máy tính trung tâm bằng phần mềm công nghiệp tích hợp cho hệ thống PCS7.
Xây dựng màn hình giao diện HMI quản lý toàn bộ quy trình của hệ thống trên máy tính bằng Wincc.
+) Ƣu điểm của phƣơng án:
- Thoả mãn hoàn toàn yêu cầu của bài toán. - Linh hoạt trong điều khiển.
- Có thể ứng dụng cho một hệ thống lớn cho nhiều máy nén.
- PLCS7-300 đƣợc ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong các nhà máy hiện nay nên việc học tập và sử dụng nó cho ngƣời điều khiển dễ dàng.
- Tích hợp sử dụng đƣợc nhiều phần mềm hiện đại trong thiết kế giao diện quản lý hệ thống trên máy tính (SPS Visu, Wincc…)
+) Nhƣợc điểm hệ thống:
- Giá thành đắt hơn các phƣơng án trên.
4.2.2 Lựa chọn phƣơng án nâng cấp
Dựa vào các phân tích và yêu cầu đặt ra em chọn phƣơng án 3 để nâng cấp hệ thống bởi các lý do sau:
- Bài toán đƣợc giải quyết một cách tối ƣu hơn.
-Tiện lợi trong sử dụng vì các lệnh lập trình không phức tạp, hệ thống đơn giản, nhiều tài liệu tham khảo.
- Sử dụng cho một máy nén khí thì giá thành nâng cấp đắt nhƣng cho nhiều máy nén thì giá thành lại rẻ.
- Để giúp cho việc nghiên cứu và sử dụng nó trong điều khiển bởi nó rất phổ biến hiện nay.
- Khả năng ứng dụng của đề tài trong thực tế cao, PLC S7-300 hiện là một sản phẩm đi đầu trong ứng dụng vào các hệ thống tự động hóa và nó đã đƣợc ứng dụng nhiều trong sản xuất ở các nhà máy hiện đại.
- Dùng PLC S7-300 em đƣợc ứng dụng những kiến thức đã đƣợc học trong tại trƣờng và kiến thức tìm hiểu đƣợc trên mạng vào lập trình, thiết kế mô hình hệ thống, thiết kế giao diện mô phỏng trên SPS Visu, thiết kế giao diện quản lý trên Wincc.
4.3. TỔNG HỢP LẠI YÊU CẦU BÀI TOÁN VÀ CÁC CÔNG VIỆC NÂNG CẤP NÂNG CẤP
Số đầu vào điều khiển là 22 đầu vào, số đầu ra điều khiển là 31 đầu ra, các công việc cần làm:
Thứ nhất: sử dụng hệ lại thống cảm biến cũ nhƣng chuẩn hoá các đầu ra cho phù hợp đầu vào PLC, giữ lại mạch điều khiển rơ le, thay bộ chỉnh điện điều chỉnh áp suất bằng chƣơng trình viết sẵn.
Thứ hai: thay thế các tiếp điểm cơ khí bằng các tiếp điểm mềm, bằng cách sử dụng PLCS7-300, tự động hoá quá trình vận hành và điều khiển bằng các chƣơng trình phần mềm đƣợc viết sẵn.
Thứ ba: ngoài chƣơng trình điều khiển viết cho PLC cần phải có một chƣơng trình giúp ta theo dõi hoạt động của máy đồng thời có thể điều khiển máy tại một trung tâm điều khiển xa hiện trƣờng ,bao quát toàn bộ hoạt động của máy tại một máy tính trung tâm. Đƣa chƣơng trình mô phỏng thực nghiệm vào mô phỏng quá trình của hệ thống để kiểm tra tín hiệu trƣớc khi đƣa vào vận hành thực. Trong đồ án em dung 3 phần mềm mô phỏng : PLC SIM, SPS Visu, Wincc. Thiết kế giao diện HMI trên Win CC.
CHƢƠNG 5: ỨNG DỤNG PLCS7-300 VÀO NÂNG CẤP HỆ THỐNG MÁY NÉN KHÍ.
5.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỌ PLC S7-300
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành tự động hóa đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp. Trong lĩnh vực điều
khiển, từ khi công nghệ chế tạo vi mạch lập trình phát triển đã mang lại những kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ƣu điểm so với việc sử dụng các mạch điều khiển đƣợc lắp ráp từ các linh kiện rời nhƣ: kích thƣớc mạch nhỏ, gọn, giá thành rẻ, độ chính xác cao và hiệu xuất tiêu thụ thấp …
Ngày nay lĩnh vực ứng dụng tự động hóa đƣợc sử dụng rất rộng dãi cả trong công nghiệp và cũng nhƣ ngay trong đời sống của con ngƣời. Và PLC đã giúp con ngƣời làm điều đó.
Hình 5.1b: Hệ thống điều khiểu sử dụng PLC
Thiết bị điều khiển logic khả trình viết tắt PLC, là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số. Nhƣ vậy với chƣơng trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trƣờng xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chƣơng trình điều khiển đƣợc lƣu trong bộ nhớ của PLC dƣới dạng các khối chƣơng trình (khối