Thông số kỹ thuật Ý nghĩa
Điện áp công suất vào 200V ÷ 240V 1AC ± 10% 0,12 ÷ 3 kW 200V ÷ 240V 3AC ± 10% 0,12 ÷ 5,5 kW 380V ÷ 480V 3AC ± 10% 0,37 ÷ 11 kW Tần số đầu vào 47 đến 63 Hz Tần số điện áp ra 0 đến 650Hz Hệ số công suất 0,95 Hệ số chuyển đổi 96 đến 97 %
Khả năng quá tải Quá dòng 1,5 x dòng định mức trong 60 s ở mỗi 300 s
Dòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng điện định mức
Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f ,bình phương V/f ,đa điểm V/f ,điều khiển từ dòng thông FCC
Tần số điều chế xung (PWM)
16kHz ( tiêu chuẩn cho 230V 1 Ph hay 3Ph) 4kHz (tiêu chuẩn cho 400V 3Ph)
2kHz đến 16kHz (bước chỉnh 2kHz) Tần số cố định 7 ,tùy đặt
Dải tần số nhảy 4 ,tùy đặt Độ phân giải điểm đặt 10 bit analog
0,01 Hz giao tiếp nối tiếp (mạng)
Các đầu vào số 3 đầu vào số lập trình được cách ly .Có thể chuyển đổi PNP/NPN
Các đầu vào tương tự 1, dùng cho điểm đặt hay phản hồi cho PI (0 đến 10 V,định thang được hoặc dùng như đầu vào số thứ 4)
250VAC/2A (tải cảm)
Các đầu ra tương tự 1, tùy chọn chức năng ,0 -20mA Cổng giao tiếp nối tiếp RS – 485,vận hành với uss protocol Độ dài cáp động cơ - Không có kháng ra:
Max.50m (bọc kim)
Max.100m (không bọc kim) - có kháng ra:
max. 200m (bọc kim) max.300m (không bọc kim)
Tính tương thích điện từ Bộ biến tần với bộ lọc EMC lắp sẵn theo EN 61 800 -3 9 giới hạn theo tiêu chuẩn EN 55 011 ,class B)
Hãm Hãm DC , hãm tổ hợp
Cấp bảo vệ Ip 20
Dải nhiệt độ làm việc 0 10 C
− đến 0 50 C
Nhiệt độ bảo quản −400C đến 700C
Độ ẩm 90% không đọng nước
Độ cao lắp đặt 1000m trên mực nước biển
Các chức năng bảo vệ Thấp áp ,quá áp ,quá tải ,chạm đất ,ngắn mạch ,chống kẹt ,quá nhiệt động cơ,quá nhiệt biến tần , khóa tham số PIN
Phù hợp theo các tiêu chuẩn CE mark
Phù hợp với chỉ dẫn về thiết bị thấp áp 73/23/EC ,loại có lọc còn phù hợp với chỉ dẫn 89/336/EC Kích thước và tùy chọn Cỡ vỏ (FS) Cao x Rộng x Sâu Kg
A 173 x 73 x 149 1 B 202 x 149 x 172 3,3 C 245 x 185 x 195 5,0
Bảng 3.4
Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lí của biến tần MM420
3.6.3 Ký hiệu các cổng vào ra của biến tần
Đầu dây Kí hiệu Chức năng
1 - Đầu nguồn ra +10V
2 - Đầu nguồn ra 0V
4 ADC - Đầu vào tương tự (-)
5 DIN1 Đầu vào số 1
6 DIN2 Đầu vào số 2
7 DIN3 Đầu vào số 3
8 - Đầu ra cách ly +24V/max .100 mA
9 - Đầu ra cách ly 0V/max .100 mA
10 RL1-B Đầu ra số/ tiếp điểm NO
11 RL1-C Đầu ra số/chân chung
12 DAC+ Đầu ra tương tự (+)
13 DAC- Đầu ra tương tự (-)
14 P+ Cổng RS485 (+)
15 N- Cổng RS485 (-)
Bảng 3.5
3.6.4 Nối dây đến động cơ
Hình 3.20 Sơ đồ nối dây đến động cơ
Từ biến tần nối đến động cơ phải qua các thiết bị trung gian sau: + Cầu chì: có chức năng bảo vệ quá dòng so với dòng định mức. + Contactor dùng để đóng cắt nguồn cung cấp cho động cơ.
+ PE: vị trí nối đất an toàn cho thiết bị: động cơ, contactor, biến tần.
3.6.5Cài đặt thông số cho biến tần
Cầu chì
Contactor Biên tần Động cơ
PE
L3 U L2 V L1 W
Trước khi kết nối với S7-200 cần phải cài đặt đủ các thông số của biến tần. Sử dụng các keypad có sẳn trên biến tần để cài đặt như sau:
Reset lại các tham số biến tần để trở về tham số mặc định P0010 = 30 P0970 = 1 Các thông số cài đặt P0003 = 2 (mức mở rộng) P0004 = 0 ( lọc tất cả thông số0 P0005 = 21 (hiển thị tần số) P0010 = 1 (cài đặt nhanh) P0100 = 0 (công suất là KW, tần số 50Hz) P0300 = 1 (động cơ không đồng bộ) P0304 = 380V P0305 = dòng điện định mức động cơ P0307 = công suất định mức động cơ P0308 = giá trị cosφ của động cơ P0309 = hiệu suất định mức động cơ P0310 = tần số định mức động cơ P0311 = tốc độ định mức đông cơ
P0700 = 2 (ra lệnh làm việc trên “teminal”)
P0757 = 0 (giá trị min định thang đầu vào tương tự) P0759 = 10 (giá trị max định thang đầu vào tương tự)
P0771 = 21( xác định chức năng của đầu ra tương tự từ 0 đến 20mA) P1000 = 2 (làm đặt theo điểm đặt Analog)
P1080 = 0.0 (tần số chạy nhỏ nhất) P1082 = 50.0 (tần số chạy lớn nhất) P1120 = 10.0 (thời gian tăng tốc) P1121 = 10.0 (thời gian giảm tốc) P3900 = 1
3.8 Lựa chọ PLC và module mở rộng
Từ yều thiết kế hệ thống cân băng định lượng ,hệ thống có 4 đầu vào analog ,4 đầu ra analog ,22 đầu vào số ,18 đầu ra số nên em chọn CPU 226(DC/DC/DC) ,module mở rộng đầu ra số EM 222 cho biến đầu ra số (số lượng 1) ,module mở rộng đầu vào tương tự EM 231cho biến đầu vào tương tự (số lượng 1) và module mở rộng đầu ra tương tự EM 232 cho biến đầu ra tương tự (số lượng 2) là thích hợp nhất.
Hình 3.21 CPU 226 của hãng Siemens
Thông số kỹ thuật của CPU 226
CPU 226 DC/DC/DC 6ES7 216-2AD23-0XB0
Nguồn cung cấp 24DC
Ngõ vào/ ra số 24DI/16DO
Bộ nhớ chương trình 24KB
Bộ nhớ dữ liệu 10KB
Điều khiển PID Có
Phần mềm Step7 micro/win
Thời gian xử lí 1024 lệnh nhị phân 0,37 ms Bit memory/counter/timer 256/256/256
Bộ đếm tốc độ cao 6 x 60 kHz
Bộ đếm lên xuống Có
Ngắt phần cứng Có
Số cổng vào/ ra tương tự AI/AO/Max : 28/7/35 or 0/14/14
Kích thước Rộng x Cao x Sâu
196 x 80 x 62
Bảng 3.6
Hình 3.22 Module mở rộng EM 231 Và EM 232
Thông số kỹ thuật của module EM 231 ,module EM 232
EM 231 4 analog input EM 232 2 analog output Định dạng dữ liệu Lưỡng cực : -32000 đến 32000 Đơn cực : 0 đến 32000 (12 bit) Trở kháng ngõ vào > 10 MΩ Điện áp hoạt động 20V đến 28,8 V
Loại ngõ vào Vi sai
Thời gian chuyển đổi Tối đa 250 μs
Sai số cực đại 2% của tầm đo
Module analog Ngõ ra áp : Rmin = 5000Ω
Ngõ ra dòng :Rmin = 500Ω
Tầm ngõ ra Ngõ ra áp : -10V đến 10V
Ngõ ra dòng :0 đến 20mA
Công suất tiêu thụ 2W
Kích thước Rộng x Cao x Sâu
Bảng 3.7
Thông số kỹ thuật của module EM 222
EM 222 8 digital output
Điện áp hoạt động 20,4V đến 28,8 V Thời gian chuyển đổi Tối đa 200 μs
Công suất tiêu thụ 2W
Kích thước Rộng x Cao x Sâu
46 x 80 x 62
Bảng 3.8
Hình 3.23 Sơ đồ ghép nối PLC với biến tần ,động cơ
Trong đó:
- rơle bảo vệ động cơ - contactor k
- hộp số (truyền tốc độ cho động cơ theo tỉ số truyền) - biến tần
- động cơ
Chương 4
TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG CỦA NHÀ MÁY BẰNG PLC S7-200
4.1 Các lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống
Hình 4.5 Chương trình xử lí sự cố
4.2 Điều khiển hệ thống sử dụng PLC -200
4.2.1 Phân công tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra cho PLC
Tín hiệu đầu vào
STT Đầu vào Chức năng
1 AIW0 Tín hiệu từ loadcell bt đá vôi 2 AIW2 Tín hiệu từ loadcell bt đất sét 3 AIW4 Tín hiệu từ loadcell bt quặng sắt 4 AIW6 Tín hiệu từ loadcell bt silic
5 I0.0 Tín hiệu từ encoder bt đá vôi 6 I0.1 Tín hiệu từ encoder bt silic
7 I0.2 Khởi động hệ thống
8 I0.3 Dừng hệ thống
9 I0.4 Dừng khẩn cấp
10 I0.5 Sự cố lệch bt chính
11 I0.6 Tín hiệu từ encoder bt đất sét 12 I0.7 Sự cố trượt bt chính
13 I1.0 Sự cố đứt bt chính
14 I1.1 Sự cố lệch bt đá vôi
15 I1.2 Tín hiệu từ encoder bt quặng sắt 16 I1.3 Sự cố trượt bt đá vôi
17 I1.4 Sự cố đứt bt đá vôi 18 I1.5 Sự cố lệch bt đất sét 19 I1.6 Sự cố trượt bt đất sét 20 I1.7 Sự cố đứt bt đất sét 21 I2.0 Sự cố lệch bt quặng sắt 22 I2.1 Sự cố trượt bt quặng sắt 23 I2.2 Sự cố đứt bt quặng sắt 24 I2.3 Sự cố lệch bt silic 25 I2.4 Sự cố trượt bt silic 26 I2.5 Sự cố đứt bt silic
Bảng 4.1
Tín hiệu đầu ra
STT Đầu ra Chức năng
1 AQW0 Tín hiệu ra đk cân băng bt đá vôi 2 AQW2 Tín hiệu ra đk cân băng bt đất sét 3 AQW4 Tín hiệu ra đk cân băng bt quặng sắt 4 AQW6 Tín hiệu ra đk cân băng bt silic
5 Q0.0 K đ Máy nghiền 6 Q0.1 K đ Bt chính 7 Q0.2 K đ Bt đá vôi 8 Q0.3 K đ Bt đất sét 9 Q0.4 K đ Bt quặng sắt 10 Q0.5 K đ Bt silic 11 Q0.6 Đèn báo kh động hệ thống hoàn thành 12 Q0.7 Đèn báo sự cố bt chính
13 Q1.0 Đóng mở van cấp liệu silo đá vôi 14 Q1.1 Đóng mở van cấp liệu silo đất sét 15 Q1.2 Đóng mở van cấp liệu silo quặng sắt 16 Q1.3 Đóng mở van cấp liệu silo silic
17 Q1.4 Đèn báo sự cố bt đá vôi 18 Q1.5 Đèn báo sự cố bt đất sét 19 Q1.6 Đèn báo sự cố bt quặng sắt 20 Q1.7 Đèn báo sự cố bt silic
21 Q2.0 Đèn báo hệ thống đang hoạt động 22 Q2.1 Đèn báo hiệu dừng khẩn cấp
Bảng 4.2
Chương 5
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PROTOOL PRO CS/RT ĐỂ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
5.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm SIMATIC ProTool pro CS/RT
Phần mềm SIMATIC ProTool pro được phát triển bởi tập đoàn SIEMENS AG được ứng dụng để thiết kế các giao diện đo lường điều khiển, giám sát và chuẩn đoán quá trình, thu thập và lưu trữ dữ liệu dựa trên các công cụ như text displays, operator panels, touch panels và Windows-based systems… SIMATIC ProTool pro được cấu thành bởi hai thành phần là ProTool/Pro CS (Configuration System)configurationsoftware và ProTool/Pro RT (Runtime) process visualization software
Cả hai hệ thống này có thể chạy trên nền Windows 95, Windows 98, Windows 2000 và Windows NT 4.0 .
Với ProTool/Pro CS được dùng để thiết kế giao diện trên cấu hình của máy (PU hoặc PC) trong Windows (dùng để chạy ứng dụng khi kết nối giao diện trên PC hoặc PU với thiết bị điều khiển PLC). Còn ProTool/Pro RT là một chương trình được chạy ở chế độ Demo trong Windows hoặc trong các Panel PC (dùng chủ yếu để mô phỏng các quá trình ảo).
SIMATIC ProTool/Pro RT được chạy trên nền của Windows với các công cụ như:
- Máy tính Standard PC.
- SIMATIC Panel PC, ví dụ như FI25, FI45, PC670, PC670 TOUCH. - Các panel chuyên dụng cho hệ thống SCADA: Operator Panel OP37/Pro.
Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển giám sát (SCADA) ứng dụng ProTool/Pro RT được ta mô tả như hình 5.1.
Hình 5.1 Hệ thống SCADA sử dụng ProTool/Pro RT với Panel.
Khả năng thiết kế đồ họa một cách linh hoạt, tạo biểu tượng phong phú và sinh động trên giao diện của ProTool/Pro CS. Đồng thời chúng được tạo ra dễ dàng bằng các thao tác kích chuột đã làm cho ProTool/Pro có một số đặc điểm nổi bật sau:
- Giúp người thiết kế có thể trình bày giao diện đẹp, thân thiện với người dùng.
- Thuận tiện cho các chương trình Demo với các công cụ được chuẩn hoá input/output fields, bar graphs, trend graphics, raster and vector graphics và attributes với dynamic capability…
- Khả năng tích hợp các hệ thống message. - Xử lý và lưu trữ những dữ liệu đo nếu cần.
- Lưu trữ các biến của các quá trình và các messages. - Sử dụng các hàm được viết bằng Visual Basic Script.
- Kết nối truyền thông với các PLC SIMATIC S5, SIMATIC S7, SIMATIC 505, SIMATIC WinAC, OPC network và các PLC của các hãng chế tạo khác như:
+ Allen-Bradley (PLC-5, SLC 500). + LG GLOFA-GM.
+ MITSUBISHI FX. + Modicon (Modbus).
+ Telemecanique (TSX Adjust, Uni-Telway).
5.2 Giao diện giám sát và điều khiển hệ thống 5.2.1 Khai báo biến Tag
Hình 5.2 Màn hình giao diện giám sát
Hình 5.4 Khởi động hoàn thành
Kết luận
Sau khoảng thời gian nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu ,em đã hoàn thành bản đồ án với đề tài “ Tự động hóa hệ thống cân băng định lượng trong nhà máy xi
măng Cẩm Phả ”.Với các yêu cầu ,nhiệm vụ thực tế đặt ra thì đồ án đã giải quyết
được những công việc sau:
Tìm hiểu được dây truyền sản xuất Clinker và sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Cẩm Phả và các yêu cầu tự động hóa cân băng định lượng tại nhà máy.
Áp dụng thiết bị logic khả trình PLC S7-200 và phần mềm Protool pro CS/RT vào việc giám sát hệ thống cân băng định lượng .
Qua đồ án này em đã được hiểu sâu hơn ,rõ hơn về các vấn đề liên quan giữa thực hành và lý thuyết từ đó củng cố thêm các kiến thức đã học.
Tuy nhiên điều khiển hệ thống cân băng định lượng là một đề tài tương đối phức tạp ,do thời gian thực hiện ,kiến thức và kinh nghiệm còn nhiều hạn chế , bản đồ án này không tránh khỏi còn nhiều thiếu sót .Kính mong nhận được sự góp ý ,thông cảm của quý thầy cô và các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn TS.Khổng Cao Phong cùng quý Thầy Cô trong bộ môn ,các kĩ sư nhà máy xi măng Cẩm Phả và các bạn đã giúp em hoàn thành bản đồ án này!
Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên
Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Doãn Phước ,Phan Xuân Minh ,1997 ,Tự động hóa với Simatic S7- 200, nhà xuất bản khoa học kĩ thuật.
2. Phạm Thu Hà ,Phạm Quang Huy,2008,Tự động hóa trong công nghiệp với S7 và Protool ,nhà xuất bản Hồng Đức.
3. Nguyễn Thương Ngô , 2003 , Lý thuyết điều khiển tự động và hiện đại,nhà xuất bản khoa học kĩ thuật.
4. Trần Văn Thịnh ,Hà Xuân Hòa ,Nguyễn Vũ Thanh ,2010,Tự động hóa và điều khiển thiết bị điện ,nhà xuất bản giáo dục .
5. Nguyễn Xuân Phú ,Nguyễn Công Hiền ,Nguyễn Bội Khuê , 2001,cung cấp điện ,nhà xuất bản khoa học kĩ thuật.
6. Thái Duy Thức ,cơ sở truyền động điện ,đại học Mỏ -Địa chất. 7. Thái Duy Thức ,thiết kế truyền động điện ,đại học Mỏ -Địa chất. 8. Đặng Văn Chí ,bài giảng protocol , đại học Mỏ -Địa chất.
9. Tài liệu của nhà máy xi măng Cẩm Phả và hãng SCHENCK. 10. Các tài liệu khác trên Internet.