điều khiển máy bơm nước phục vụ sinh hoạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== BÁO CÁO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC Mã 13303+13303H Học kỳ 2 – Năm học 2021 2022 ĐỀ TÀI ĐIỀU.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

==========o0o==========

BÁO CÁO

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC

Mã: 13303+13303H Học kỳ: 2 – Năm học: 2021 - 2022

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM NƯỚC SINH HOẠT

Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Chuyên ngành Điện tự động công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: ThS Vũ Thị Thu

Bộ môn: Điện tự động công nghiệp

HẢI PHÒNG - T4/2022

ĐỀ TÀI BÀI TẬP NHÓM

ĐỀ TÀI: Hệ thống bơm nước sinh hoạt: gồm 2 bơm, một bơm chính và một bơm dự

phòng Hệ thống có 2 chế độ:

− Điều khiển bằng tay sử dụng nút ấn.

− Điều khiển tự động sử dụng cảm biến mức.

− Mặc định là chạy bơm chính, sau khi bật bơm sau 3 phút mà chưa có nước lên đường ống cần dừng bơm chính bật bơm dự phòng.

− Có bảo vệ mất pha , đảo pha, ngắn mạch, quá tải, quá áp suất trên đường ống.

− Có đồng hồ chỉ thị điện áp và dòng điện của bơm đang làm việc.

− Có các đèn báo: nguồn, chế độ làm việc, sự cố.

BÀI LÀM

− Phân tích yêu cầu công nghệ và điều khiển

Yêu cầu: Điều khiển hệ thống bơm sinh hoạt gồm 2 bơm, 1 bơm chính và 1 bơm phụ với 2 chế độ:

+ Điều khiển bằng tay sử dụng nút ấn

+ Điều khiển tự động sử dụng cảm biến mức

+ Có các bảo vệ an toàn, chỉ thị dòng và áp cho bơm làm việc và cho

cả hệ thống hoạt động

Phương án: Nhóm em quyết định sử dụng phương pháp hàm tác động để giải quyết yêu cầu công nghệ của bài tập nhóm

− Xác định tín hiệu vào/ ra

 Điều khiển bằng tay:

• Tín hiệu vào:

+) START 1 – Nút ấn khởi động bơm chính

+) START 2 – Nút ấn khởi động bơm phụ

+) STOP2 - Nút ấn dừng

• Tín hiệu ra:

+) R1 – Rơ le trung gian tác động lên tiếp điểm của contactor điều

khiển bơm chính

+) R2 – Rơ le trung gian tác động lên tiếp điểm của contactor điều

khiển bơm phụ

+) K1 – Contactor điều khiển bơm chính.

+) K2 – Contactor điều khiển bơm phụ

 Điều khiển tự động:

• Tín hiệu vào:

+) a- Cảm biến nước trong đường ống +) b- cảm biến mức nước thấp bể 1 +) c - cảm biến mức nước thấp bể 2 +) d - cảm biến mức nước cao bể 2 +) T – Rơ le thời gian

• Tín hiệu ra:

+) R3 - Rơ le trung gian tác động lên tiếp điểm của contactor điều

khiển bơm chính

+) R4 - Rơ le trung gian tác động lên tiếp điểm của contactor điều

khiển bơm phụ

Hàm tác động của chương trình điều khiển

• Điều khiển bằng tay: + START1 + R1 + START2 + R2 + STOP2 – R1 – R2

• Điều khiển tự động: + b – c - d + R3 – a + T + R4

− Phương trình điều khiển cho hệ thống

f(R1) = (START1 + R1).STOP2 R2

f(R2) = (START2 + R2).STOP2 R1

f(R3) = b.(c + R3).d.R4

f(R4) = b.(a.T +R4)

f(K1) = R1 + R3

f(K2) = R2 + R4

− Triển khai mạch cho hệ thống

• Mạch động lực:

Hình 1: Mạch động lực của cho hệ thống bơm

• Mạch điều khiển:

Hình 2: Mạch điều khiển cho hệ thống bơm.

Nguyên lý hoạt động của mạch đã triển khai

• Hệ thống gồm bơm chính và bơm phụ được điều khiển bằng 2 contactor K1, K2 thông qua hệ thống các rơ le và các tiếp điểm tương ứng (R1, R2, R3, R4) Hệ thống được đảm bảo an toàn bằng bảo vệ mất pha, đảo pha, quá tải nhờ hệ thống contactor, cầu chì và rơ le nhiệt Ngoài ra, khi 2 bơm hoạt động, người vận hành còn có thể dễ dàng giám sát thông qua các đồng hồ chỉ thị dòng điện, điện áp và các đèn báo trạng thái

• Trạng thái ban đầu, cảm biến mức nước a chưa được tác động đóng lại, các tiếp điểm 95 và 98 của bảo vệ mất pha cũng chưa được tác động đóng lại khép kín mạch điều khiển, hệ thống sẵn sàng làm việc ngay sau khi ta tiến hành đóng aptomat

• Để khởi động hệ thống ta tiến hành đóng aptomat, ấn nút START cấp nguồn cho mạch, đèn MC sẽ sáng để báo hệ thống sẵn sàng làm việc

 Điều khiển bằng tay: Ấn công tắc điều chỉnh chế độ sang MAN đèn báo chế độ được cấp điện sẽ sáng

• Để khởi động hệ thống bơm chính, ta ấn nút START 1 khi đó rơ le trung gian R1 sẽ có điện đóng tiếp điểm thường mở R1 để duy trì trạng thái, mở tiếp điểm thường đóng R1 trên mạch điều khiển bơm phụ để đảm bảo khóa chéo, đồng thời đóng tiếp điểm thường mở R1 ở mạch có contactor K1 cấp điện cho contactor K1 và đèn Đ1 sẽ sáng báo hiệu trạng thái hoạt động, khi K1 có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở K1 trên mạch động lực cấp điện cho động cơ điều khiển bơm chính hoạt động

• Đối với bơm phụ để điều khiển ta cũng thực hiện tương tự như bơm chính, ấn nút START2 khi đó rơ le trung gian R2 sẽ có điện đóng tiếp điểm thường mở R2 để duy trì trạng thái, mở tiếp điểm thường đóng R2 trên mạch điều khiển bơm chính để đảm bảo khóa chéo, đồng thời đóng tiếp điểm thường mở R2 trên mạch có contactor K2 cấp điện cho contactor K2 và đèn Đ2 sẽ sáng báo hiệu trạng thái hoạt động, khi K2 có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở K2 trên

mạch động lực cấp điện cho động cơ điều khiển bơm phụ hoạt động

• Để dừng hệ thống điều khiển bằng tay ta ấn nút STOP2, khi đó hệ thống điều khiển bằng tay sẽ bị hở mạch ngắt các rơ le trung gian R1 và R2 cũng như các tiếp điểm R1, R2 trở về trạng thái ban đầu,

hệ thống dừng lại đợi tác động tiếp theo

 Điều khiển tự động: Ấn công tắc điều chỉnh chế độ sang AUTO đèn báo chế độ được cấp điện sẽ sáng

• Khi công tắc điều chỉnh chế độ sang AUTO, Khi có nước từ bể 1 (cảm biến b đóng lại ) thì mới cho bơm nước hoạt động, Khi bể 2 hết nước(cảm biến c đóng lại), cấp điện cho rơ le trung gian R3, Tiếp điểm thường mở R3 duy trì, khi R3 có điện thì contacto K1 có điện , tiếp điểm K1 trên mạch động lực đóng lại, bơm chính sẽ bơm nước từ bể 1 sang bể 2 , Khi bể 2 đầy(cảm biến d mở ra), thì dừng bơm

• Trong quá trình bơm chính hoạt động thì hệ thống rơ le thời gian cũng được tác động với thời gian cài đặt là 3 phút, sau khoảng thời gian này tiếp điểm thường mở đóng chậm của rơ le thời gian T sẽ đóng lại cấp nguồn điện cho rơ le trung gian R4, đồng thời mở tiếp điểm thường đóng R4 trên mạch có rơ le trung gian R3 để tiến hành khóa chéo, đóng tiếp điẻm thường mở R4 trên mạch có contactor K2 cấp nguồn cho K2 và đèn Đ2 báo trạng thái hoạt động, khi cuộn hút K2 có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở K2 trên mạch động lực cấp điện cho động cơ điều khiển bơm phụ hoạt đông

• Để dừng hệ thống điều khiển tự động ta ấn nút STOP1, khi đó hệ thống điều khiển bằng tay sẽ bị hở mạch ngắt các rơ le trung gian R3 và R4 cũng như các tiếp điểm R3, R4 trở về trạng thái ban đầu,

hệ thống dừng lại đợi tác động tiếp theo

• Hệ thống điều khiển bơm nước sinh hoạt với 2 chế độ bằng tay và tự động được bảo vệ bằng bảo vệ đảo pha, mất pha, cầu chì và rơ le nhiệt Khi hệ thống xảy ra quá tải thì các tiếp điểm thường đóng và thường mở RN1, RN2 trên mạch điều khiển sẽ thay đổi trạng thái làm ngắt contactor ra khỏi nguồn đồng thời cấp điện cho đèn báo sự cố để người vận hành có thể giám sát Đồng thời khi xảy ra hiện tượng đảo pha giữa 2 động cơ thì tiếp điểm thường đóng 95, 98 của bảo vệ đảo pha sẽ mở ra làm ngắt mạch ngay lập tức, tránh ảnh hưởng đến các thiết bị điện trên hệ thống

 Hệ thống điều khiển bơm nước sinh hoạt bằng 2 chế độ bằng tay và tự động

mà nhóm triển khai đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra của đề tài bài tập nhóm

•

− Thống kê thiết bị

Bảng 1: Bảng thống kê các thiết bị sử dụng.

ST

T Tên thiết bị

Số lượn g

Đơn

NC, NO, độ bền cơ khí 500.000 lần thao tác, điện áp cách điện 300V, dòng

điện định mức nhiệt 5A.

2 Cảm biến mức nước 3 Cái

Phao nhựa, tiếp điểm khô thường đóng, điện áp hoạt động 220VAC,

Iđm = 0,5A.

3 Cảm biến dòng chảy 1 Cái 220V

6 Ampe kế 2 Cái Thang đo 100A, đo gián tiếp qua biếndòng 100/5A

8 Đèn báo 10 Cái 220VAC, tuổi thọ 100.000h chiếu sáng

10 Rơ le nhiệt 2 Cái Ngưỡng hoạt động 36 -45A

11 Rơ le trung gian 4 Cái Dòng đóng cắt trên 1 tiếp điểm10A/220VAC, 2 cặp NC,NO

12 Rơ le thời gian 1 Cái Điện áp 12-240VAC ±10%, độ phângiải từ 0,2 – 12min.

13 Bảo vệ mất pha 1 Cái 240VAC, 50Hz, bảo vệ thấp áp 55 –95%, cao áp 105 - 125%

14 Rơ le áp suất 1 Cái Điện áp 220V, độ kín IP30, áp suấtlàm việc 30 bar

15 Biến dòng 2 Cái 100/5A

− Thiết kế tủ điện cho hệ thống

Hình 3: Bản vẽ mặt trước của tủ điện

Hình 4: Bản vẽ mặt trong của tủ điện.