Chương 3: TÌM HIỂU RIG THÍ NGHIỆM ENDRESS – HAUSER
3.3. Kết nối Labview với S7-300
3.3.3. Cơ cấu chấp hành sử dụng trong đề tài
Bồn chứa đơn được thể hiện trong hình 3.27. Bồn chứa này có thể thực hiện điều khiển nhiều quá trình như: điều khiển nồng độ PH, thực hiện quá trình lọc dầu, điều khiển mực chất lỏng, điều khiển nhiệt độ, điều khiển áp suất, điều khiển lưu lượng dòng chảy….Đề tài này sẽ thực hiện việc điều khiển mực chất lỏng khi có thời gian trễ từ transmitter phản hồi và thời gian trễ chất lỏng trong đường ống dẫn.
Hình 3.27: Bồn chứa của rig
Những cảm biến được sử dụng để đo mực chất lỏng gồm có:
- Cảm biến điện dung: Level LIC B 1.7
- Cảm biến radar: Level LIC B 1.3 và Level Mixing Tank LIC B 1.3 - Cảm biến rung: Level high LSAH B 1.6
- Cảm biến mức: Level low LSAL B 1.5 với hai mức hoạt động là 0 và 1 - Cảm biến áp lực: Level LIC B 1.4
Những biến tần được sử dụng là:
- Biến tần T1 điều khiển bơm nước.
- Biến tần T2 điều khiển bơm dầu.
- Biến tần T3 điều khiển bơm tỉ lệ.
Trong đề tài này sử dụng cảm biến điện dung Level LIC B 1.7 và biến tần T1 điều khiển bơm nước.
3.3.3.2. Cảm biến điện dung Level LIC B 1.7
Phát hiện sự thay đổi mực chất lỏng dựa vào sự thay đổi của điện dung của tụ điện [16]. Đầu dò (probe) và vỏ bồn chứa sẽ tạo thành hai điện cực của tụ điện và giá trị điện dung sẽ thay đổi khi có mực chất lỏng ở giữa hai điện cực như hình 3.28 – 3.29.
Hình 3.28: Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện dung Với: 0. .
; .
r A
C A b h
d
Giá trị tụ điện C sẽ được xác định bởi chiều cao h và hằng số điện môi r.
Hình 3.29: Sự thay đổi điện dung ứng với mực chất lỏng Trong đó:
- R là độ dẫn điện của chất lỏng.
- C là điện dung của chất lỏng.
- CA là điện dung khởi đầu khi đầu dò (probe) chưa chìm trong chất lỏng.
- CE là điện dung khi đầu dò (probe) chìm trong chất lỏng.
- ΔC là sự thay đổi điện dung.
Trên mỗi đầu dò được tích hợp với FEI50H từ 4 đến 20 mA Output và HART protocol để chuyển đổi sự thay đổi điện dung của chất lỏng thành tín hiệu tỉ lệ với mực chất lỏng.
Những ưu điểm của cảm biến điện dung:
- Đã được thử nghiệm và kiểm tra về những đặc tính kỹ thuật.
- Đầu dò (probe) phù hợp với nhiều môi trường.
- Hiệu quả đáng tin cậy kể cả những chất lỏng có độ nhớt.
- Không phụ thuộc vào sự thay đổi khối lượng riêng.
- Dễ lắp đặt.
- Đo lường chính xác trong những bồn chứa nhỏ.
Những hạn chế của cảm biến điện dung:
- Khó khăn trong quá trình lắp đặt và bảo trì.
- Giá trị điện dung sẽ thay đổi khi hằng số điện môi thay đổi.
3.3.3.3. Biến tần T1
Biến tần T1 dùng để điều khiển van bơm nước như trong hình 3.30.
Hình 3.30: Biến tần T1
Để tìm hiểu kỹ về biến tần này có thể tham khảo [17]. Trong nội dung đề tài này trình bày về cấu hình đã được set up trong rig thí nghiệm.
Biến tần dùng để điều khiển tốc độ động cơ AC khi thay đổi tần số từ 0-60 hz (ở Việt Nam từ 0-50hz). Với điện áp vào biến tần có thể là điện hai pha hoặc ba pha, đầu ra biến tần là điều khiển động cơ AC.
Trong [17] thì biến tần có nhiều sơ sồ nối dây khác nhau. Đối với rig thí nghiệm thì biến tần được nối dây với chế độ là “2-wire control” và “Typical SRC Wiring” như hình 3.31.
Hình 3.31: Sơ đồ nối dây trong rig thí nghiệm
Trong rig thí nghiệm, ta cần quan tâm đến chân 02 (Start/Run FWD) là bit để start biến tần, địa chỉ của chân 14 (Analog Common) và chân 15 (0-20mA In) để điều khiển biến tần.
Ngoài việc điều khiển bằng dòng ta còn có thể điều khiển bằng áp với chân 13 (0-10V In).
Ngoài ra, có thể giao tiếp trực tiếp với biến tần thông qua RS485 (DSI) Protocol, với sơ đồ nối dây như hình 3.32.
Hình 3.32: Sơ đồ nối dây khi dùng RS485 (DSI) Protocol
Một điểm lưu ý là Wago sẽ chuyển đổi giá trị dòng từ 4-20mA sang Word để quy định vùng dữ liệu trong PLC.