2. 2. 2 Sơ đồ nguyên lí bộ biến tần 19
2. 2. 3 Nguyên lý hoạt động bộ biến tần 19
2. 2. 4 Các tính chất của biến tần Fr-E720 20
2. 2. 5. Thông số kỹ thuật 21
2. 2. 6 Các đầu dây điều khiển 23
2. 2. 7 sơ đồ nguyên lý của biến tần 24
2. 2. 8 Cài đặt các thông số của biến tần 25
2. 3 Cảm biến lưu lượng: 27
2. 4 Bộ nguồn 1 chiều 28
2. 4. 1 Khái quát chung 28
Có thể bạn quan tâm!
-
Điều khiển lưu lượng đầu – cuối - 1 -
Sơ Đồ Các Chân Ngõ Vào, Ngõ Ra Cùng Chân Cấp Nguồn. -
Bảng Kí Hiệu Đấu Dây Điều Khiển -
Hình Ảnh Thực Tế Bố Trí Các Thiết Bị Trong Tủ Điện
Xem toàn bộ 66 trang tài liệu này.
2. 4. 2 Nguồn một chiều sử dụng trong mô hình 28
2. 5. Động cơ bơm 29
2. 5. 1. Khái quát chung 29
2. 5. 2. Động cơ bơm sử dụng trong mô hình 30
2. 6 Relay 30
2. 7 module EM235 31
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN THỰC TẾ 34
3. 1 Mô hình hệ thống: 34
3.1.1 sơ đồ hệ thống kết nối: ..............................
3.1.2 Sơ đồ nối dây điều khiển tủ động lực:.......
3. 2 Lưu đồ giải thuật: 35
3. 2. 1 định địa chỉ vào/ra: 35
3. 2. 2 Lưu đồ thuật toán 36
3. 3 Chương trình điều khiển 37
3. 3. 1 kết nối PLC S7-200 với máy tính 37
3. 4 Tổng quan về phần mềm WinCC 44
3. 4. 1. Khái niệm về WinCC 44
3. 4. 2. Đặc điểm của WinCC 44
3. 4. 3. Các loại Modul của phần mềm 46
3. 5 Tìm hiểu về WinCC flexible 47
3. 5. 1. Khái quát chung 47
3. 5. 2. Điều khiển và giám sát trong WinCC flexible 47
3. 5. 3. Một số Tab cơ bản trong WinCC flexible 52
3. 6. Ứng dụng chức năng điều khiển giám sát của WinCC flexible vào đề tài 55
3. 6. 1. Giao diện WinCC flexible 55
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 56
4. 1 Nhận xét 56
4. 1. 1 Nhận xét chung 56
4. 1. 2. Ưu điểm và khuyết điểm 56
4. 2 Hướng phát triển đề tài 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 58
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: sơ đồ khối hệ thống 13
Hình 2.1: PLC S7-200 CPU 226 của Siemens 18
Hình 2.2: Sơ đồ các chân ngõ vào, ngõ ra cùng chân cấp nguồn. 18
Hình 2.3 : sơ đồ nguyên lý biến tần 24
Hình 2.4: Cảm biến lưu lượng S-201 27
Hình 2.5: Sơ đồ khối nguồn một chiều 28
Hình 2.6: Bộ nguồn một chiều sử dụng trong mô hình 29
Hình 2.7: Một số loại động cơ bơm 29
Hình 2.8: Động cơ bơm sử dụng trong mô hình 30
Hình 2.9: Relay 24VDC 31
Hình 2.10: module mở rộng EM235 32
Hình 2.11: Hình ảnh thực tế bố trí các thiết bị trong tủ điện 33
Hình 3.1 : Mô hình kết nối thiết bị hệ thống 34
Hình 3.2: Một loại cáp USB sang RS485 37
Hình 3. 3: Giao diện Set PG/PC Interface 38
Hình 3. 4: Giao diện Properties - PG/PC 38
Hình 3. 5: Tab Communications trong Microwin 39
Hình 3. 6: Giao diện màn hình chính trong WinCC flexible 48
Hình 3. 7: Tạo một dự án mới trong WinCC flexible 48
Hình 3. 8: Các loại kết nối hỗ trợ trong phần mềm 49
Hình 3. 9: Hộp thoại Item trong PC-Acess 50
Hình 3. 13: Chức năng I/O field trong WinCC flexible 53
Hình 3. 14: Thiết lập đèn báo hiệu trong WinCC flexible 54
Hình 3. 15: Giao diện WinCC 55
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG ĐẦU-CUỐI
Mỗi trạm bơm thường có nhiều máy bơm cùng cấp nước vào cùng một đường ống. Áp lực và lưu lượng của đường ống thay đổi hang giờ theo nhu cầu. Bơm và các thiết bị đi kèm như đường ống van, đài nước được thiết kế với lưu lượng nước bơm rất lớn. Vì thế điều chỉnh lưu lượng nước bơm được thực hiện bằng các phương pháp sau:
- Điều chỉnh bằng cách khép van trên ống đẩy của bơm
- Điều chỉnh bằng đóng mở các máy bơm hoạt động đồng thời.
- Điều khiển thay đổi tốc độ quay bằng khớp nối thủy lực.
Điều khiển theo những phương pháp trên không những không tiết kiệm được năng lượng điện tiêu thụ mà còn gây nên hỏng hóc thiết bị và đường ống do chấn động khi đóng mở van gây nên, đồng thời các máy bơm cung cấp không bám sát được chế độ tiêu thụ trên mạng lưới.
Để giải quyết các vấn đề kể trên chỉ có thể sử dụng phương pháp điều khiển truyền động biến đổi tốc độ bằng thiết bị biến tần. Thiết bị biến tần là thiết bị điều chỉnh biến đổi quay của động cơ bằng cách thay đổi tần số của dòng điện cung cấp cho động cơ.
1. 1 Nguyên tắc điều khiển trong hệ thống.
Đầu ra của PLC được nối với biến tần để điều khiển biến tần và từ đây biến tần điều khiển tốc độ động cơ.
Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách linh hoạt lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ.
Với tín hiệu từ cảm biến lưu lượng phản hồi về PLC. PLC sẽ so sánh giá trị truyền về này với giá trị đặt để từ đó ra lệnh cho biến tần giúp thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tần số dòng điện, điện áp đưa vào động cơ để đảm bảo lưu lượng nước qua đường ống là ổn định.
Sự điều chỉnh linh hoạt các máy bơm khi sử dụng biến tần được cụ thể như sau:
- Điều chỉnh tốc độ quay khi muốn thay đổi lưu lượng.
- Đa dạng trong phương thức điều khiển các máy bơm trong trạm bơm. Một thiết bị biến tần có thể điều khiển tới 5 máy bơm.
1. 1. 1 Phương thức điều khiển bơm
Có 3 phương thức điều khiển các máy bơm:
+ Điều khiển theo mực nước:
trên cơ sở tín hiệu mực chất lỏng trong bể hut hồi tiếp về PLC. Bộ vi xử lý sẽ so sánh tín hiệu hồi tiếp với mực chất lỏng được cài đặt. Trên cơ sở kết quả so sánh PLC sẽ điều khiển đóng mở các máy bơm sao cho phù hợp để mực chất lỏng trong bể luôn bằng giá trị cài đặt. Ngược lại khi tín hiệu hồi tiếp lớn hơn giá trị cài đặt, biến tần sẽ điều khiển các bơm để mực chất lỏng luông đạt giá trị đặt.
+ Điều khiển theo hình thức chủ động thụ động:
Mỗi một máy bơm được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần là chủ động, các biến tần khác là thụ động. Khi tín hiệu hồi tiếp về biến tần chủ động thì bộ vi xử lý của biến tần này sẽ so sánh với tín hiệu được đặt để từ đó tác động đến các biến tần thụ động điều chỉnh tốc độ quay của các máy bơm cho phù hợp và không gây ra hiện tượng đập thủy lực phản hồi từ hệ thống. Phương thức điều khiển này là linh hoạt nhất khắc phục những kho khăn trong quá trình vận hành bơm khác với thiết kế. Phương thức này được sử dung co trương hợp thay đổi cả về lưu lượng và áp suất trên mạng lưới.
+ Điều khiển theo hình thức biến tần điều khiển một bơm:
Một máy bơm chính thông qua thiết bị biến tần, các máy bơm còn lại đóng mở trực tiếp bằng khởi động mềm. Khi tín hiệu áp lực và lưu lượng trên mạng lưới hồi tiếp về PLC. Bộ vi xử lý sẽ so sánh với giá trị cài đặt và điều khiển tốc độ máy bơm chính chạy với tốc độ phù hợp. Đây cũng chính là cách mà nhóm em đã tiến hành
làm. Khi mà bơm được điều khiển bằng biến tần hoạt động ở chế độ định mức mà vẫn chưa đáp ứng được áp suất trên được ống thì PLC sẽ ra lệnh để đưa các máy bơm khởi động mềm tham gia vào hề thống nhằm duy trì được áp suất mong muốn trong đường ống. Đến một lúc nào đó, khi mà áp suất trong đường ống đã đủ thì PLC sẽ ngắt các bơm phụ ra dần dần tránh áp suất cao gây nguy hiểm cho đường ống. Trong trường hợp ngắt tất cả các bơm mà áp suất vẫn còn cao thì PLC sẽ ra lệnh cho biến tần đẻ biến tần giảm dần tần số của động cơ để đưa áp suất trong đường ống về gần bằng giá trị đặt nhanh nhất trong thời gian có thể. Tất cả những việc này thì được theo dõi và giám sát bằng WinCC qua màn hình máy tính (hoặc được điều khiển bằng tay)
1. 1. 2 Những ưu điểm khi điều khiển tốc độ bơm bằng thiết bị biến tần:
- Hạn chế được dòng khởi động cao
- Tiết kiệm năng lượng
- Điều khiển linh hoạt các máy bơm
- Dãi công suất rộng từ 1, 1 – 400Kw
- Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt
- Tăng tốc nhanh giúp biến tần bắt kịp tốc độ hiện thời của động cơ
- Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc quá điện áp khi khởi động
- Bảo vệ được động cơ khi: ngắn mạch, mất pha, lệch pha, quá tải, quá dòng, quá nhiệt
- Kết nối với máy tính chạy trên hệ điều hành Windows
- Kích thước nhỏ gọn không chiếm diện tích trong nhà trạm
- Mô-men khơỉ động cao với chế độ tiết kiệm năng lượng
- Dễ dàng lắp đặt vận hành
- Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần
1. 2 Sơ đồ khối hệ thống
Hình 1.1: sơ đồ khối hệ thống
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
2. 1 BỘ ĐIỀU KHIỂN S7-200
2. 1. 1 giới thiệu
PLC S7-200 là thiết bị lập trình loại nhỏ (micro PLC) của hãng siemen (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu Module và có các Module mở rộng. Thành phần cơ bản của của S7-200 là:
khối xử lý trung tâm ( CPU: central Processing Unit) bao gồm hai chủng loại: CPU 21x và 22x. Mỗi chủng loại có nhiều CPU, loại CPU 21x hiện nay không còn sản xuất nữa, tuy nhiên hiện vẫn sử dụng nhiều trong trường học và trong sản xuất. CPU 22x với tính năng vượt trội hơn đã thay thế CPU 21x.
Các họ này khác nhau ở dung lượng bộ nhớ, module I/O, tập lệnh, số cổng giap tiếp…, tuy nhiên về đại thể là giống nhau. PLC được lạp trình thông qua cổng COM maý tính dùng chuẩn RS485 với phần mềm Step 7 Microwin ver 2. 0 hay 3. x,
4. x theo theo kiểu kết nối PPI (point to point interface), nếu qua cáp giao tiếp MPI (multi point interface) có thể ghép nối 1 PC với nhiều PLC. Micro PLC Siemens ngoài S7-200 còn có họ S7-1200 lập trình bằng phần mềm Simatic Step7 Basic V10. 5
Chương trình PLC S7-200 được thiết kế dưới dạng chương trình chính (Main, OB), chương trình con (SBR), chương trình ngắt (INT), vùng nhớ dữ liệu (Data block), khối hệ thống (System Block)
2. 1. 2 Ưu khuyết điểm của PLC
Ưu điểm của PLC
- Thiết bị điều khiển lập trình PLC có một số ưu điểm sau:
+ Chương trình PLC dễ dàng thay đổi và sửa chữa: Một khi muốn thay đổi chương trình điều khiển thì chỉ cần lập trình lại, và ngoài ra người lập trình được trang bị các công cụ phần mềm để tìm ra lỗi cả phần cứng và phần mềm, từ đó sửa chữa thay thế hay theo dõi được cả phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn.