1. Đặt vấn đề:
2.4. Nhận xột về khả năng ứng dụng PLC trong điều khiển hệ thống tàu cỏ
Với sự đũi hỏi của con người, những nhà nghiờn cứu khụng dừng lại ở đú nhiều thiết bị phần mềm ra đời chuyờn phục vụ cho nhiều ngành cụng nghiệp, tớnh năng ưu việt luụn được nõng cao. Một trong những thiết bị phải kể đến đú là bộ điều khiển khả trỡnh PLC. Với khả năng ứng dụng và nhiều ưu điểm nổi bật, PLC ngày càng thõm nhập sõu vào nền sản xuất. Vỡ vậy, nõng cao tớnh an toàn, giảm thiểu rũi ro cho cỏc thuyền viờn trờn tàu thỡ việc ứng dụng PLC là lựa chọn tối ưu. Hạn chế tiếp xỳc trực tiếp của thuyền viờn với mỏy múc, thiết bị như bơm, động cơ diesel, mỏy phỏt…hạn chế được rủi ro khi làm việc trong mụi trường khắc nghiệt như thiếu ỏnh sỏng, nhiệt độ cao, dầu mỡ, nhiờn liệu và cỏc thứ dễ chỏy.
Bờn cạnh đú, tự động húa cỏc hệ thống như cứu đắm, hỳt khụ, cứu hỏa…sẽ nõng cao hiệu quả về khả năng làm việc cũng như sự làm việc ổn định, kịp thời khi cú sự cố xảy ra và khả năng về an toàn tin cậy cho hệ thống.
CHƯƠNG 3. LỰA CHỌN VÀ XÂY DỰNG Mễ HèNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRấN TÀU CÁ.
3.1. Lựa chọn
3.1.1. Lựa chọn mụ hỡnh hệ thống tàu
Như đó giới thiệu trong chương 1, việc lựa chọn hệ thống phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tớnh cấp thiết, khả năng ứng dụng, tớnh khả thi ỏp dụng lờn tàu. Nhưng hệ thống mang tớnh cấp thiết và quan trọng hơn cả đú là hệ thống hỳt khụ- cứu đắm. Bởi hầu hết cỏc vụ tai nạn chỡm tàu khụng mong muốn và thường xuyờn xảy ra thỡ đều bắt nguồn từ hệ thống an toàn hỳt khụ và cứu đắm trờn cỏc tàu Vậy tụi chọn hệ thống hỳt khụ và cứu đắm để nghiờn cứu ứng dụng PLC và xõy dựng mụ hỡnh tự động cho tàu cỏ .
Cấu trỳc hệ thống mụ hỡnh Gồm cỏc thiết bị sau:
+ CPU: 312 6ES7312-1AE13-0AB0 + Màn hỡnh giao tiếp: Mỏy vi tớnh
+ Rack kết nối: Bộ cỏp USB/COM 6E7972-0CB20-0XA0
Hỡnh 3.1:CPU 312 Hỡnh 3.2:Màn hỡnh giao tiếp và rack kết nối
+ Module nguồn: PS307 dũng 2A
Gồm nguồn cấp 24V DC, 12V DC cho đốn và cũi, nguồn 24V DC cho cảm biến, 220V AC cho bơm.
+ 4 cảm biến hồng ngoại chạy nguồn 24VDC gồm: cảm biến hỳt khụ, cảm biến cứu đắm, cảm biến ngắt bơm, cảm biến bỏo tỡnh trạng khẩn cấp (xem hỡnh 3.2.)
Hỡnh 3.3:Cảm biến quang.
+ Cơ cấu chấp hành: Gồm Bơm hỳt khụ và bơm cứu đắm nguồn (nguồn 220VAC), đốn bỏo bơm hỳt khụ và cứu đắm, cũi bỏo, relay (xem hỡnh 3.4,3.5,3.6,3.7)
+ 2 bơm hỳt nước (nguồn 220VAC) ( hỡnh 3.4;3.5)
Hỡnh 3.4: Bơm hỳt khụ Hỡnh 3.5: Bơm cứu đắm
Khả năng làm việc của hệ thống
Hỡnh 3.8: Sơ đồ nguyờn lý hoạt động hệ thống trờn mụ hỡnh
1-Bơm hỳt khụ 2-Ống hỳt khụ 3-Cảm biến cứu đắm 4-Cảm biến hỳt khụ 5-Cảm biến bỏo khẩn cấp 6-Cảm biến ngắt bơm 7-Tấm chắn 8-Cần đẩy 9-Phao 10-Nước lacanh 11-Miệng hỳt bơm hỳt khụ 12-Miệng hỳt bơm cứu đắm
13-Ống dẫn nước cứu đắm 14-Giếng tàu 15-Bơm hỳt khụ 16-Mạn tàu 17-Sàn tàu 18-CPU của PLC 19-Thiết bị ngoại vi (mỏy vi tớnh)
Nguyờn lý hoạt động của hệ thống trờn mụ hỡnh: (xem hỡnh 3.8.)
Giai đoạn 1: Khi tàu đang hoạt động bỡnh thường, do sự rũ rỉ nước từ boong, mạn và được tập trung tại giếng tàu (14). Sau thời gian, nước trong giếng tăng dần, mực nước đạt tới mức cho phộp thỡ cần (8) và phao(9) cũng được nõng lờn, tấm chắn (7) lỳc này sẽ nõng lờn tỏc động vào cảm biến hỳt khụ (4) Sau đú, cảm biến truyền tớn hiệu đến trung tõm xử lý PLC (18). Tại đõy, PLC cú nhiệm vụ nhận tớn hiệu và xử lý theo chương trỡnh đó lập trỡnh sẵn từ mỏy tớnh (19), sau khi xử lý tớn
hiệu CPU truyền tớn hiệu tới bơm hỳt khụ (1) và đốn bỏo hỳt khụ sỏng lờn. Nước lacanh trong giếng (14) sẽ được miệng hỳt (11) hỳt đi theo đường ống dẫn (10) đi ra ngoài mạn tàu. Nước sẽ hạ xuống tới mức cho phộp thỡ được cảm biến ngắt bơm (6) truyền tớn hiệu tới trung tõm xử lý và đốn và bơm hỳt khụ ngừng hoạt động.
Lỳc này đốn bỏo sỏng và cũi bỏo sẽ hoạt động trong 5s nhằm cảnh bỏo cho cỏc thuyền viờn cú sự cố xảy ra và đề phũng trường hợp khẩn cấp. Sau khi hỳt nước ra ngoài tàu, việc ngắt bơm do cảm biến (6) đảm nhiệm.
Giai đoạn 2: Nếu nước trong giếng đột ngột tăng lờn vỡ một tai nạn nào đú, thỡ bơm hỳt khụ sẽ hoạt động tương tự như trờn và sau khi bơm hỳt khụ hoạt động mà nước trong giếng tiếp tục tăng thỡ cần (8) tiếp tục nõng lờn và tỏc động vào cảm biến , cảm biến (3) sẽ truyền tớn hiệu tới bộ xử lý và ngay lập tức bơm cứu đắm (15) sẽ nhận tớn hiệu, được huy động cựng với bơm hỳt khụ tham gia vào quỏ trỡnh cứu đắm cho tàu.
Giai đoạn 3: Nếu nước tràn vào trong giếng mà cả 2 bơm khụng hỳt hết nước thỡ lỳc này cảm biến số (5) nhận và truyền tớn hiệu, cũi và đốn SOS sẽ bỏo sỏng liờn tục, truyền tớn hiệu đến cỏc thuyền lõn cận đến cứu trợ và đảm bảo cỏc thuyền viờn trong tư thế sẵn sàng tự thoỏt nếu cần thiết.
3.1.2. Lựa chọn hỡnh thức điều khiển
Giải thuật
Dựa vào yờu cầu của hệ thống.
- Khi nước tràn vào và từ từ dõng lờn vạch 1 thỡ cảm biến mức nước nhận tớn hiệu sau đú khởi động bơm hỳt khụ cựng với đốn bỏo sỏng.
- Bơm sẽ tự động ngắt khi mực nước xuống tới vạch cần ngắt.
- Nếu sau khi bơm hỳt khụ hoạt động mà nước vẫn tiếp tục dõng lờn thỡ bơm cứu đắm sẽ hoạt động cựng với đốn bỏo sỏng, đồng thời lỳc này cũi bỏo sẽ hoạt động trong 5s.
- Nếu sau khi 2 bơm cựng hoạt động mà nước vẫn tiếp tục dõng cao thỡ đốn khẩn cấp sẽ hoạt động cựng với cũi, cảnh bỏo cho cỏc thuyền viờn tỡm phương ỏn giải nguy.
Sai
Sai Sai Sai
Sai Sai
Đỳng Đỳng Đỳng Đỳng
Đỳng Đỳng Đỳng Đỳng
Đỳng Đỳng Đỳng Đỳng
Đầu vào. Cú 5 tớn hiệu đầu vào 4 đầu dõy của 4 cảm biến và cụng tắc ầu ra. Cú 6 tớn hiệu đầu ra: 2 đầu ra của 2 bơm (hỳt khụ, cứu đắm), 3 đầu
ra của đốn (đốn bỏo bơm hỳt khụ, đốn bỏo bơm cứu đắm, đốn SOS ),1đầu ra của cũi.
Xõy dựng giải thuật:
Xõy dựng sơ đồ khối
Hỡnh 3.9: Xõy dựng giải thuật và sơ đồ khối cho hệ thống tự động In put
Out put
SIMATIC S7 300
Rơ le 1 Rơ le 2 Rơ le3 Rơ le 4
bơm 1,đốn 1 Bơm 2,đốn 2 Cũi Đốn SOS Cb 1 ? Đang làm việc Đang làm việc Đang làm việc Đang làm việc Cb 2 ? Cb 3 ? Cb 4 ? Begin end Ngắt toàn bộ Mở bơm1, đốn 1 Mở bơm2, đốn 2 Mở đốn SOS, cũi