3.1.3.2. 3.1.3.2.
3.1.3.2. Cổng truyền thôngCổng truyền thôngCổng truyền thôngCổng truyền thông
S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc các trạm PLC
43 khác.
Chân Giải thích
1 Đất
2 24 VDC
3 Truyền và nhận giữ liệu
4 Không sử dụng
5 Đất
6 5VDC
7 24VDC
8 Truyền và nhận giữ liệu
9 Không sử dụng
Hình 3-5 Cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phíc cắm 9 chân
- Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600paud
- Tốc độ truyền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là từ (300 – 38.400)paud
- Để ghép nối S7-200 với máy tính PC sử dụng card MPI hoặc CP. 5 4 3 2 9 1 6 7 8
44
Hình 3 - 6 Sơ đồ kết nối máy PC với S7-200 sử dụng cáp MPI hoặc CP
- Để ghép nối S7-200 với máy thính PC qua cổng RS 232 thì cần có cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS 232/ RS 485.
45 3.1.3.3.
3.1.3.3. 3.1.3.3.
3.1.3.3. Modul mở rộngModul mở rộngModul mở rộngModul mở rộng
Hình khối của Modul mở rộng
Hình 3-8 Hình ảnh Module mở rộng
Thế hệ Simantic S7-200 rất linh hoạt và hiệu quả sử dung cao do những đặc tính sau:
- Có nhiều loại CPU khác nhau trong hệ S7-200 nhằm đáp ứng yêu cầu khác nhau của từng ứng dụng.
- Có nhiều modul mở rộng khác nhau nh− các Modul ngõ vào/ra t−ơng tự, các Modul ngõ vào/ra số.
- Modul truyền thông để kết nối PLC trong hệ S7-200 vào mạng Profibus-DP nh− là một Slave.
- Modul truyền thông để kết nối PLC trong hệ S7-200 vào mạng AS-I nh− là một Master
46 3.2.
3.2. 3.2.
3.2. Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng và cảm biến mức. cảm biến mức. cảm biến mức. cảm biến mức. 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng 3.2.1. Cảm biến trọng l−ợng
Khi áp dụng vào trong trạm trộn bê tông ta thấy đ−ợc rằng tầm quan trọng của thiết bị cảm biến trọng l−ợng vì muốn cho bê tông đạt chất l−ợng cao thì quá trình cân đúng theo tỷ lệ theo yêu cầu của mác bê tông là rất quan trọng (trong quá trình đó thì ta dùng cảm biến trọng l−ợng).
Giới thiệu về thiết bị cảm biến trọng l−ợng Lực kế kiểu biến dạng ( Load Cell)
Trong loại lực kế này lực tác dụng F gây ra ứng suất và biến dạng, sau đó biến dạng, đ−ợc biến thành điện áp hoặc tần số
47 Si
Si Si
Siememememeeeensnsnsns cccchếhế ttttạạạạoooo lllloahếhế oaoaoaddddcececellllllll SSSSiiiiwce waaaarrrreeeexxxxKww KKK vvvvớiớiớiới ccccácácácác ththththôôôônnnngggg ssssốốốố ssssaaaau:u:u:u:
Tải trọng 2.8 6 13 28 60 Sai số 0.2% 0.1% Hệ sốt0 0.050%/ 0C. Độ nhạy 1.5mV/V Điện trở ra 245 ± 0.2 Điện trở cách điện >20MΩ Hình ảnh của một số LoadCell Hình ảnh của một số LoadCell Hình ảnh của một số LoadCell Hình ảnh của một số LoadCell
Hình 2-10 hình ảnh của một số loại Loadcell
Hình 2-11 Hình ảnh một số vị trí của loadcell trong kỹ thuật
48 Lực kế kiểu biến dạng Lực kế kiểu biến dạng Lực kế kiểu biến dạng Lực kế kiểu biến dạng Biến dạng đ−ợc tính F ∑ = ES F - lực tác động lên loadcell
S- tiết diện phần tử đàn hồi
E - modul đàn hồi thép làm loadcell
Cảm biến điện trở lực căng đ−ợc nuôi cấy trên phần tử đàn hồi. Nó gồm 4 địên trở, 2 điện trở dọc là điện trở tác dụng, 2 điện trở ngang là điện trở bù nhiệt độ. 4 điện trở này đ−ợc nối thành cầu hai nhánh hoạt động.
UCC*∆R UCC*ε1 *K ∆U = =
2 *R 2
UCC - điện áp cung cấp cho cầu
∆R/R - biến thiên điện trở do biến dạng của phần tử đàn hồi
εl - biến dạng tính theo công thức trên k - độ nhạy của cảm biến điện trở lực căng.
49 3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức3.2.2. Giới thiệu về cảm biến mức
3.2.2.1. Đo mức bằng ph−ơng pháp phao nổi
khi quả nặng rơi xuống, puli quay và góc quay biến thành số xung. α0 = n π 2 αx – là góc quy Nx - số xung đếm đ−ợc
α0 – góc của một l−ợng tử góc quay Hình 2-12 Đo mức bằng phao nổi n – số xung t−ơng ứng với 1 vòng quay của encoder.
Ng−ời ta bố trí nh− sau : Khi quả nặng đi qua một điểm chuẩn, một tế bào quang điện khởi động bộ đếm.
Khi quả nặng tiếp xúc với mặt n−ớc một bộ phận tự động (rơle tới hạn) đóng mạch điện. Ta có: hx – Hch – hmức = (Nx/n)2пR
50
51 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất 3.2.2.2. Ph−ơng pháp mức áp suất
Áp suất d−ới đáy của một cột n−ớc đ−ợc tính nh− sau: P = ρ h P - áp suất ở đáy cột n−ớc
ρ – trọng l−ợng riêng của chất lỏng h – chiều cao cột n−ớc hay mức n−ớc
Hình 2-15 Sơ đồ đo mức kiểu áp suất 3.3.
3.3. 3.3.
3.3. Các phần tử điều khiển mạch lựcCác phần tử điều khiển mạch lựcCác phần tử điều khiển mạch lực Các phần tử điều khiển mạch lực3.3.1. 3.3.1.
3.3.1. 3.3.1.
3.3.1. Tính chọn công suất động cơ:Tính chọn công suất động cơ:Tính chọn công suất động cơ: Tính chọn công suất động cơ:
Căn cứ vào yêu cầu của trạm ta sẽ chọn các động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
Động cơ ngắn hạn lặp lại: là chế độ mà thời gian mang tải và thời gian nghỉ xen kẽ nhau.
Khi làm việc nhiệt sai τ tăng lên nh−ng ch−a tới ổn định. Thời gian nghỉ τ giảm nh−ng ch−a tới 0.
Đối với chế độ ngắn hạn lặp lại ng−ời ta dùng khái niệm hệ số đóng điện ε% (Hệ số tiếp điện).
52 ε% = 100% nghi lv lv t t t + = 100% .ky c lv t t (II.1)
trong đó: tlv: là thời gian làm việc có tải
tc.kỳ= tlv+ tnghỉ : là thời gian của một chu kỳ.
Ng−ời ta đI chế tạo chuẩn: ε%=15%;25%:40%;60%
- Ngắn hạn lặp lại tải thay đổi:
Khi ε% = ε%chuẩn ta tính theo công thức:
i i dt t t Mi M Σ Σ = 2 i i i td t t P P Σ Σ = 2 (II.2)
Trong đó :Mi: trị số mômen ứng với khoảng thời gian ti .
Mđt: mô men đẳng trị.
Ptđ: Công suất t−ơng đ−ơng.
Khi ε% ≠ ε%chuẩn thì ta phải tính ra Mđt từ đó ta tính ra Pđt. Do đó công suất tính toán Ptt đ−ợc tính theo công thức sau:
chuan tai dt tt P P % % ε ε = (II.3)
Sau đó tính chọn công suất định mức Pđm lớn hơn hoặc bằng công suất tính toán Ptt (Pđm ≥ Ptt).
53
Đối với ngắn hạn lặp lại tải không đổi thì chọn công suất định mức Pđm lớn hơn hoặc bằng công suất yêu cầu Pyc (Pđm ≥ Pyc) phù hợp giữa ε%tải và ε%chuẩn, tốc độ thích hợp.
Khi ε% ≠ε%chuẩn thì ta phải tính:
chuan tai yc tt P P % % ε ε = . (II.4) Sau đó tính chọn Pđm≥ Ptt nh− bình th−ờng.
Căn cứ vào thực nghiệm và yêu cầu công suất của trạm ta có công suất của các động cơ sau:
- PPPPđộng cơ trộnđộng cơ trộn động cơ trộnđộng cơ trộn = 55 KW - PPPPđộng cơ vít tảiđộng cơ vít tải xi măng động cơ vít tảiđộng cơ vít tải =3,7 KW
- PPPPđộng cơ băng động cơ băng tải đá1động cơ băng động cơ băng tải đá1tải đá1tải đá1 =15 KW/1băng tải - PPPPđộng cơ nén khíđộng cơ nén khí động cơ nén khíđộng cơ nén khí =15KW
- PPPPđộng cơ bơm n−ớcđộng cơ bơm n−ớc động cơ bơm n−ớcđộng cơ bơm n−ớc = 3,7 KW - PPPPđộng cơ phụ giađộng cơ phụ gia động cơ phụ giađộng cơ phụ gia = 0,4 KW - P P P P động cơ bang tai da 2động động động cơ bang tai da 2cơ bang tai da 2cơ bang tai da 2 = 0,25 KW - P P P P động động cơ bang động động cơ bang cơ bang cơ bang tải cát = 0,15 KW
Tất cả các động cơ trên đều dùng động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc
3.3.2. Máy cắt và máy biến áp 3.3.2. Máy cắt và máy biến áp 3.3.2. Máy cắt và máy biến áp 3.3.2. Máy cắt và máy biến áp
3.3.2.1. Máy cắt 3.3.2.1. Máy cắt 3.3.2.1. Máy cắt 3.3.2.1. Máy cắt
54 Icb= Udm dmB S = 35 200 =5,7 A≈6A
Trong đó: Uđm là điện áp định mức của l−ới điện trung áp.
Đ−ờng dây dẫn điện dài 6 Km tiết diện 150 mm2 từ trạm trung áp về trạm biến áp của hệ thống, trên thực tế tại trạm Xuân Mai:
Rdây = 1,26Ω , X dây = 2,22Ω
Trong đó: Rday là điện trở dây dẫn.
Xdây là điện kháng dây dẫn.
- Dòng điện ngắn mạch qua máy cắt:
IN = KA X R U day day tb 7,92 22 , 2 26 , 1 3 35 3 2 2 2 2 = + = + ixk = 2. kxk.IN = 2. 1,6. 7,92 =18 KA.
Trong đó: Utb là điện áp trung bình của mạng trung áp.
ixk là dòng điện xung kích khi ngắn mạch ba pha.
kxk gọi là hệ số xung kích, hệ số này có thể tra theo đ−ờng cong ở hình 7.21 -Theo [TL- 3]
- Bảng thông số của máy cắt:
Loại Điện áp định mức Dòng điện làm việc Giới hạn dòng điện cắt Dòng điện xung kích
PB – 35/400 35KV 400A 44KA 50KA
55
Từ các thông số của quá trình chọn thông số máy cắt ta có thể chọn đ−ợc cầu chì cao áp. Cầu chì cao áp ta chọn loại của hIng SIMENS chế tạo các thông số ở bảng d−ới đây:
Loại Uđm Iđm Icắt N min Icắt N max
3GD 201 – 3B
35KV 30A 62A 63KA
3.3.2.2. Máy biến áp 3.3.2.2. Máy biến áp 3.3.2.2. Máy biến áp 3.3.2.2. Máy biến áp
Công suất tính toán của trạm là:
Stt = (Pđộng cơ trộn + Pđộng cơ băng tải + Pvít tải + Pnén khí +Pbơm n−ớc +Pbơm phụ
gia +Pđầm cát +Pđầm xi + Pđầm đá1 + Pđầm đá 2 )/ 0,8 = ( 55 + 15*3 + 3,7+ 15 + 3,7 + 0,4 + 0,15 +0,15 + 0,25 +
0,25)/ 0,8
= 154,6 KVA
Trong đó: 0,8 là hệ số cosϕ tính chung cho toàn bộ động cơ.
Do sử dụng một máy biến áp nên ta chọn công suất của máy biến áp SđmB lớn hơn hoặc bằng công suất tính toán Stt (SđmB ∫Stt)
Ta chọn công suất máy biến áp là: SđmB=200 KVA 35 KV/ 0,4KV. Do máy biến áp này đ−ợc chế tạo trong n−ớc nên ta không phải tính toán đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.
Để trạm trộn hoạt động liên tục, khi xảy ra mất điện thì trạm đI lắp một máy phát điện dự phòng. Máy này đ−ợc đấu song song với máy biến áp. Khi xảy ra mất điện thì ngay lập tức máy phát sẽ cấp điện trở lại cho hệ thống đ−ợc tiếp tục làm việc.
56 3.4.
3.4. 3.4.
3.4. Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo l−ờng liên động.Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo l−ờng liên động.Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo l−ờng liên động.Các phần tử đóng cắt, bảo vệ, đo l−ờng liên động. 3.4.1. Thiết bị bảo vệ:Thiết bị bảo vệ:Thiết bị bảo vệ:Thiết bị bảo vệ:
Các thiết bị bảo vệ khác nhau sẵn sàng bảo vệ máy phát, máy biến áp đ−ờng dâyvà thiết bị tiêu thụ l−ới điện.
Mục đích của các thiết bị này là phát hiện sự cố cách ly chúng khỏi l−ới một cách chọn lọc và nhanh chóng sao cho có thể hạn chế đ−ợc nhiều nhất hậu quả của sự cố. Vì vậy các rơ le bảo vệ cần phải tác động nhanh với độ tin cậy cao và khả năng sẵn sàng đáp ứng cao nhất có thể đ−ợc.
a. a. a.
a. Cầu chìCầu chìCầu chìCầu chì:
Dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và l−ới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch. Cầu chảy có bộ phận chủ yếu là dây chảy. Trị số mà dòng điện mà dây chảy bị chảy đứt đ−ợc gọi là dòng điện giới hạn (Igh). Rõ ràng, cần có dòng điện giới hạn lớn hơn dòng điện định mức (Igh >Iđm) để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định mức. Thông th−ờng, đối với dây chảy cầu chì thì: Igh= (1,25ữ1,45)Iđm
Nh−ợc điểm: Khi xảy ra sự cố ngắn mạch, dây chảy đứt, ng−ời vận hành phải thay dây chảy cầu chì do đó ảnh h−ởng đến năng suất làm việc của máy
Việc để cho ng−ời vận hành thay dây chảy cầu chì là tạo cho ng−ời vận hành chấp hành không đúng dẫn đến làm sai.
b. b. b.
b. Rơ le nhiệtRơ le nhiệtRơ le nhiệtRơ le nhiệt:
Dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị quá tải
Rơ le nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở l−ới điện một chiều 440V và xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz.
57
Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt th−ờng đ−ợc chọn bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần đ−ợc bảo vệ quá tải, sau đó chỉnh giá trị của dòng điện tác động là:
Itđ= (1,2ữ1,3)Iđm
c. c. c.
c. Công tắc:Công tắc:Công tắc:Công tắc:
Là khí cụ đóng- cắt bằng tay hoặc bằng tác động cơ khí ở l−ới điện hạ áp.
Việc đóng, ngắt các tiếp điểm cũng có thể theo các nguyên tắc cơ khí khác nhau
Sử dụng công tắc hành trình kiểu gạt có cần gạt với bánh xe ở đầu cần. Khi bị gạt, cần gạt sẽ gạt sang trái hoặc sang phải và từ đó đóng hoặc ngắt tiếp điểm bên trong công tắc.
d. d. d.
d. Nút ấn:Nút ấn: Nút ấn:Nút ấn:
Dùng để đóng- cắt mạch ở l−ới điện hạ áp. Nút ấn th−ờng đ−ợc dùng để điều khiển các rơ le, công tắc tơ, chuyển đổi mạch tín hiệu, bảo vệ... Sử dụng phổ biến nhất là dùng nút ấn trong mạch điều khiển động cơ để mở máy, dừng và đảo chiều quay.
Nút ấn cũng có kiểu hở và kiểu đ−ợc bảo vệ kín để chống bụi, n−ớc, chống nổ... và có loại có cả đèn báo để trạng thái của nút ấn.
e. e. e.
e. Aptomat (máy ngắt tự động)Aptomat (máy ngắt tự động)Aptomat (máy ngắt tự động)Aptomat (máy ngắt tự động): : : :
Là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt mạch tự động khi có sự cố nh−: quá tải, ngắn mạch, sụt áp...
Kết cấu các aptomat rất đa dạng và đ−ợc chia theo chức năng bảo vệ: aptomat dòng điện cực đại, aptomat dòng điện cực tiểu, aptomat điện áp thấp...
58
Aptomat dòng điện cực đại đ−ợc dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải và ngắn mạch.
Aptomat điện áp thấp dùng để bảo vệ mạch điện khi điện áp tụt thấp không đủ điều kiện làm việc hoặc khi mất điện áp.
Các aptomat có thể kết hợp nhiều nguyên lý làm việc thành các aptomat vạn năng: vừa bảo vệ quá dòng hay ngắn mạch, vừa bảo vệ điện áp thấp, vừa bảo vệ quá tải…
f. f. f.
f. Các rơleCác rơleCác rơleCác rơle:
Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng- cắt mạch điện điều khiển hoặc mạch bảo vệ để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao tác logic theo một quá trình công nghệ.