ĐỒ ÁN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC BIẾN TẦN MITSUBISHI

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN TỰ ĐỘNG

ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC

VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG 3 BƠM)

-o0o -

Người Thực hiện: Phạm Hồ Duy Mỹ

MSSV:0309201049

Bộ Môn Tự Động Hóa Khoa Điện-Điện Tử Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng

Tháng 10 năm 2022

ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC

VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG 3 BƠM)

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thủy Đăng Thanh

Người Thực hiện: Phạm Hồ Duy Mỹ

ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG PLC

VÀ BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG 3 BƠM)

2 Yêu cầu đồ án

Hệ thống bơm nước sinh hoạt cho tòa nhà 52 tầng cần duy trì áp suất đường ống là 7 bar để cung cấp đủ nước Trên đường ống có gắn cảm biến áp suất để đưa tín hiệu về PLC Sử dụng bộ điều khiển PLC xuất tín hiệu điều khiển bơm 1 và bơm 2 chạy luân phiên (mỗi bơm chạy

1 ngày) thông qua biến tần để điều chỉnh tốc độ từ tín hiệu analog nhận

từ PLC PLC cũng điều khiển bơm 3 để duy trì được áp suất 7 bar trên đường ống

Hệ thống bơm nước có các thiết bị như sau:

- Biến tần (chọn loại biến tần Mitsubishi)

- PLC (có in/out analog)

- Bơm 1, 2: 3pha

- Bơm 3 (bơm phụ) 3pha

- Cảm biến áp suất có tín hiệu ngõ ra: 0-10VDC

- Các nút nhấn: START, STOP, EMER, RESET

- Các công tắc: SW1, SW2, SW3

- Các đèn báo hiển thị: RUN-L, STOP-L, ERR-L

Hệ thống sử dụng lưới điện 3 pha có Ud=380V và có thể cung cấp lưu lượng Q = 59m3/h

Hệ thống hoạt động theo yêu cầu sau:

STT Nội dung

Trạng thái ban đầu

1 Cấp nguồn, đèn báo 3 pha và đèn STOP-L sáng

Trường hợp không bị lỗi

4 Nhấn START, đèn RUN-L sáng, đèn STOP-L tắt

PLC xuất tín hiệu cho biến tần hoạt động

6

PLC nhận tín hiệu analog dòng từ cảm biến áp suất và chuyển đổi tuyến tính xuất ra analog áp đưa vào ngõ analog in của biến tần

- Nếu áp suất ngõ vào là 0 bar (tương ứng tín hiệu analog vào PLC

là 0VDC) thì PLC xuất tín hiệu analog áp là 10VDC

- Nếu áp suất ngõ vào  7 bar thì PLC xuất tín hiệu analog áp là 0V

7 Đồng thời PLC kích tín hiệu chọn bơm 1 hoạt động

9 Sau thời gian 30 phút, khi bơm 1 hoặc bơm 2 chạy mà không đáp

ứng đủ áp suất thì PLC sẽ kích khởi động từ cho Bơm 3 chạy

10 Khi Bơm 3 chạy thì PLC vẫn xuất analog điều khiển biến tần để duy

trì áp suất 7 bar

cắt Bơm 3, chỉ Bơm 1 (hoặc bơm 2) hoạt động được điều khiển bởi biến tần

12 Nhấn STOP, đèn RUN-L tắt, đèn STOP-L sáng, hệ thống dừng hoạt

d Sơ đồ đấu nối thiết bị

e Tính toán và chọn động cơ, rơ le nhiệt, contator, biến tần, cảm biến, CB, tủ điện, dây động lực…

f Trình bày các thông số cài đặt cho biến tần và giải thích

- Cài đặt chế độ vận hành

- Cài đặt các thông số cơ bản của động cơ

- Cài đặt thời gian tăng/ giảm tốc, moment khởi động

- Cài đặt các thông số bảo vệ

- Cài đặt chế độ chạy theo ngõ vào analog

g Vẽ lưu đồ và lập trình điều khiển trên PLC theo yêu cầu trên

Em xin trân thành cảm ơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

1.4 Phạm vi nghiên cứu 3

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Tổng quan về PLC 3

2.1.1 Giới thiệu về PLC 3

2.1.2 Hình dánh bên ngoài 4

2.1.3 Giới thiệu phần mềm TIA Portal 6

2.1.4 Các ngôn ngữ để lập trình 7

2.1.5 Modul mở rộng 6ES7234-4HE32-0XB0 8

2.2 Cảm biến áp suất 9

2.2.1 Định nghĩa 9

2.2.2 Ứng dụng 9

2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 9

2.3 Biến tần Mitsubishi 11

2.3.1 Khái niệm 11

2.3.2 Vai trò của biến tần 11

2.3.3 Biến tần Mitsubishi 12

2.3.4 Đặc điểm nổi bật của biến tần Mitsubishi 13

2.3.5 Biến tần Mitsubishi có các dòng sản phẩm 13

2.4 Động cơ bơm nước ly tâm 16

2.4.1 Khái niệm 16

2.4.2 Phân loại 16

2.4.3 Máy bơm ly tâm trục đứng 17

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ TÍNH CHỌN

THIẾT BỊ 18

3.1 Sơ đồ khối hệ thống 18

3.1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp 18

3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 19

3.2 Sơ đồ bảng địa chỉ và sơ đồ đấu nối 21

3.3 Tính chọn các thiết bị 24

3.3.1 Bộ điều khiển PLC S7-1200 24

3.3.2 Tính chọn bơm ba pha 25

3.3.3 Tính chọn cảm biến áp suất 26

3.3.4 Tính chọn Rơ le nhiệt 26

3.3.5 Tính chọn contactor 27

3.3.6 Tính chọn CB Tổng 28

3.3.7 Tính chọn dây cho mạch động lực 29

3.4 Sơ đồ lắp đặt thiết bị 29

3.5 Lựa chọn biến tần 30

3.6 Tổng hợp các thiết bị chính trong hệ thống và giá tham khảo 31

CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 33

4.1 Qui trình hoạt động 33

4.2 Giản đồ Grafcet 35

4.3 Chương trình điều khiển 37

4.3.1 Bảng I/O 37

4.3.2 Chương trình điều khiển 38

CHƯƠNG 5 CÀI ĐẶT BIẾN TẦN 45

5.1 Giới thiệu về dòng biến tần Misubishi A700 45

5.2 Thông số kỹ thuật 46

5.4 Giới thiệu panel điều khiển của biến tần Mitsubishi 48

5.5 Cách vận hành từ panel điều khiển 48

5.5.1 Các thông số cài dặt cơ bản của biến tần 49

5.5.2 Các thông số cài đặt cơ bản của động cơ 50

5.6 Cài đặt các thông số bảo vệ 51

5.7 Cài đặt thời gian tăng/giảm tốc, moment khởi động 51

5.7.1 Cài đặt thời gian tăng/giảm tốc ( Pr.7 , Pr.8) 51

5.7.2 Moment khởi động ( Pr.0) 52

5.8 Cài đặt chạy theo ngõ vào analog 53

5.8.1 Thiết lập tần số bằng đầu vào analog ( đầu vào điện áp) 53

5.8 Thiết lập tần số bằng đầu vào analog ( đầu vào dòng điện) 54

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55

6.1.1 Kết quả đạt được 55

6.1.2 Điểm còn hạn chế 55

6.2 Hướng phát triển 55

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình1.2 Phần mềm Tia Portal V16 7

Hình1.3: Modul analog 6ES7234-4HE32-0XB0 …8

Hình 1.4 Cảm biến áp suất 9

Hình 1.5: Cấu tạo cảm biến áp suất màng 10

Hình 1.6: Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suấ 10

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động biến tần 12

Hình 1.8 Biến tần Mitsubishi 13

Hình1.9: Biến tần Mitsubishi FR-A800 inverter 14

Hình 2.0:Biến tần Mitsubishi FR-F800 inverter……… 14

Hình2.1: Biến tần Mitsubishi FR-A700 inverter 15

Hình 2.2: Biến tần Mitsubishi FR-E700 inverter 15

Hình 2.3 Biến tần Mitsubishi FR-F700 inverter 16

Hình 2.4 Biến tần Mitsubishi FR-D700 inverter 16

Hình2.5 : Bơm ly tâm trục ngang và trục đứng 17

Hình 2.6: Cấu tạo máy bơm ly tâm trục đứng 18

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp 19

Hình 2.8: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 20

Hình 2.9: Sơ đồ kết nối PLC 22

Hình2.9: Sơ đồ kết nối PLC và Biến tần 23

Hình 3.0: Sơ đồ kết nối contactor và đèn báo … 23

Hình 3.1: Sơ đồ đấu dây mạch động lực 24

Hình 3.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị điện trong tủ 30

Hình 3.3 Biến tần Mitsubishi A700 45

Hình 3.4: Sơ đồ đấu dây biến tần 46

Hinh 3.5: Sơ đồ đấu dây biến tần với động cơ………46

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.2 Bảng địa chỉ I/O 22

Bảng 1.3: Một số loại PLC S7-1200 và số lượng ngõ vào ra 24

Bảng 1.4 Bảng thông số máy bơm 26

Bảng 1.6: Bảng mã Contactor 3 pha của hãng LS 28

Bảng 1.7: Bảng tra mã MCCB của hãng LS 28

Bảng 1.8: Bảng tra thiết bị ngoại vi của biến tần FR-A700 31

Bảng 1.9 Bảng giá thiết bị 31

Bảng 2.0 Bảng các thông số cài đặt biến tần cơ bản 49

Bảng 2.1 Bảng các thông số cài đặt động cơ 50

Bảng 2.2 Bảng cài đặt thời gian tăng giảm tốc độ 51

Bảng 2.3 Bảng moment khởi động 52

TÓM TẮT

Một trong những vấn đề mà các cư dân trong một chung cư rất quan tâm là áp lực nước sinh hoạt Áp lực nước thường yếu vào giờ cao điểm gây bất tiện cho các cư dân và ảnh hưởng nhiều đến cuộc sống Để giải quyết vấn đề này người ta sẽ sử dụng phương pháp điều khiển áp lực nước theo thời gian vận hành Đề tài “Điều khiển áp suất đường ống dùng PLC và biến tần Mitsubishi ” được nghiên cứu trong báo cáo này là một trong những phương án xử lý vấn đề nêu trên

Đồ án này thực hiện việc điều khiển áp suất nước trong đường ống cung cấp nước thông qua việc điều khiển tắt/mở 3 động cơ bơm 3 pha, để áp suất nước trong đường ống nằm trong khoảng 7 bar, lưu lượng 59m /h Đồ án gồm có các thành phần cơ bản sau:

- Tính toán chọn thiết bị và thiết kế tủ điện điều khiển

- Phương án điều khiển được thực hiện theo yêu cầu đồ án đưa ra

- Viết chương trình điều khiển áp suất đường ống sử dụng bộ điều khiển PLC S7-1200

– Thực hiện các bước cài đặt biến tần cơ bản

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU

Trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay nhu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng dần và đã có rất nhiều cảnh báo về tiết kiệm năng lượng Các ngành công nghiệp nói chung và ngành nước nói riêng vẫn

sử dụng công nghệ truyền động không thích hợp, điều khiển thụ động, không linh hoạt Đối với nhà máy nước, yếu tố cấu thành giá nước bị chi phối phần lớn bởi chi phí điện bơm nước (30-35%) Trước đây tồn tại quan điểm việc đầu tư vào tiết kiệm năng lượng là một công việc tốn kém và không mang lại hiệu quả thiết thực Với công nghệ biến tần tính toán đã chỉ ra việc đầu tư vào hệ thống điều khiển tiết kiệm năng lượng cho trạm bơm có thời gian hoàn vốn đầu tư hết sức ngắn và giảm được chi phí cho công tác quản lí vận hành thiết bị Máy bơm và quạt gió là những ứng dụng rất thích hợp với truyền động biến đổi tốc độ tiết kiệm năng lượng

Trong phạm vi đồ án, chúng ta chỉ đề cập đến việc sử dụng thiết

bị biến tần trong điều khiển tốc độ tiết kiệm năng lượng cho các máy bơm mà vẫn ổn định áp suất trong đường ống cấp nước

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đối với các hệ thống bơm cấp nước trong thực tế, người ta sử dụng máy bơm công suất lớn, biến tần công suất lớn để bơm cấp nước cho cả khu dân cư, thành phố, cho cả khu công nghiệp Với đề tài này, em đã

mô phỏng hóa hệ thống sử dụng PLC Và biến tần và bơm để mô tả hoạt động của hệ thống Để thực hiện được đề tài chúng em đã:

- Nghiên cứu hệ thống bơm cấp nước trong thực tế, nắm rõ trình

tự điều khiển từng máy bơm

- Tìm hiểu về PLC Siemens S7-1200: Nghiên cứu cấu trúc phần cứng, cấu trúc bộ nhớ của PLC S7-1200

- Tìm hiểu về cách sử dụng biến tần

- Lựa chọn biến tần và động cơ có công suất hợp lý

- Tìm hiểu giao tiếp giữa PLC S7-1200 và biến tần

- Lập trình PLC

- Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm TIA PORTAL dùng để lập trình cho PLC S7-1200

1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài cho thấy việc ứng dụng của tự động hóa vào cuộc sống là rất cần thiết, nó giúp ta tiết kiệm được thời gian, công sức, tiền bạc nhưng vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao và hoạt động rất ổn định

Từ đề tài nghiên cứu về điều khiển bơm nước chúng ta có thể

mở rộng cho hệ thống điều khiển lò nhiệt, hệ thống điều hòa không khí,…

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Từ những kiến thức cơ sở học được tại trường và ngoài thực tế,

do còn hạn chế về kiến thức cũng như về khả năng kinh tế và thời gian

có hạn nên chúng em chỉ có thể tạo mô hình mang tính chất báo cáo để thể hiện quy trình hoạt động của hệ thống cấp nước trong thực tế Trong đó, chúng em đã thực hiện một số công việc:

- Lập trình PLC theo thuật toán đưa ra

- Giao tiếp PLC với biến tần

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.1 Giới thiệu về PLC

SIMATIC S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) của hãng SIEMENS có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hoá với quy mô nhỏ và vừa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp chúng ta có nhiều giải pháp hoàn hảo hơn cho những ứng dụng sử dụng với SIMATIC S7- 1200

- Với thiết kế theo dạng module, tính năng cao, SIMATIC S7-

1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ

nhỏ đến trung bình Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản

- S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C, 1215C, 1217C Mỗi loại CPU có đặc điểm và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng Với khả năng mở rộng các tính năng truyền thông và ngõ vào ra đa dạng, PLC Siemens thực hiện được hầu hết các yêu cầu điều khiển thông thường

2.1.2 Hình dánh bên ngoài

Hình 1.1: Hình dáng bên ngoài PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC – 6ES7

214-1AG40-0XB0

1) Kết nối nguồn vào PLC

2) Khe cấm thẻ nhớ dưới nắp dậy

3) Kết nối dây dẫn người dùng có thể tháo rời

4) Đèn Led trạng thái cho các ngõ I/O

5) Đầu kết nối cổng PROFINET

2.1.2.1 Thông số kỹ thuật PLC S7-1200

PLC S7-1200 có nhiều dòng CPU khác nhau như: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, CPU1215C, 1217C và đồng thời cho người dùng có nhiều sự chọn lựa với nguồn điện áp AC/DC, tín hiệu đầu vào/ra là Relay hay DC

Mỗi loại CPU có đặc điểm và tính năng khác nhau như: bộ nhớ,

số lượng ngõ vào/ra, số module có thể mở rộng Tùy theo mỗi ứng dụng mà có thể lựa chọn CPU phù hợp làm cho hệ thống hoạt động tốt với giá thành kinh tế nhất

Bảng 1.1: Thông tin cơ bản của CPU 1211C/ 1212C/ 1214C/1215C

1211C

CPU 1212C

CPU 1214C

CPU 1215C

Digital 6DI/4DO 8DI/6DO 14DI/10DO 14DI/10DO

• Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn

• Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao

• Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa

• Cấu trúc dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra,

có khả năng hỗ trợ kỹ thuật tốt

2.1.3 Giới thiệu phần mềm TIA Portal

Phần mềm TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) dùng để điều khiển và lập trình cho SIMATIC S7- 1200, là phần mềm

cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện Phần mềm TIA Portal có tích hợp các sản

phầm SIMATIC khác nhau trong một phần mềm như phần mềm Step7, lập trình HMI và WinCC

Hình 1.2 Phần mềm Tia Portal V16

2.1.4 Các ngôn ngữ để lập trình

- Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic)

- Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement list)

- Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram)

- Ngôn ngữ GRAPH

2.1.5 Modul mở rộng 6ES7234-4HE32-0XB0

Hình1.3: Modul analog 6ES7234-4HE32-0XB0

2.2 Cảm biến áp suất

2.2.1 Định nghĩa

Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất

sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng

có liên quan đến áp suất

Hình 1.4 Cảm biến áp suất

2.2.2 Ứng dụng

Cảm biến áp suất đường ống nước được ứng dụng phổ biến trong việc giám sát áp suất Trong hệ cung cấp nước, xử lý nước thải, chữa cháy, hệ thống đường nước lạnh, đường áp gas, khí nén… và rất nhiều ứng dụng khác nữa

Bằng giám sát áp suất nước giúp vận hành theo yêu cầu, chức năng của hệ thống Cảnh báo khi có sự thay đổi áp suất nước đưa tín hiệu về bộ điều khiển tại chỗ hoặc trung tâm để xử lý, nhằm giám sát khắc phục sự cố sớm nhất

2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 1.5: Cấu tạo cảm biến áp suất màng

Cấu tạo của cảm biến áp suất màng bao gồm:

- Phần đầu: được làm bằng thép không gỉ, tiếp xúc đều

- Bên trong: là một màng cảm biến và một bộ khuếch đại tín hiệu điện

Nguyên lý hoạt động:

Hình 1.6: Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất

Giả sử khi áp suất dương (+) đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên

từ trái sang phải, còn khi đưa vào áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng ngược lại Tùy theo độ biến dạng của lớp màng mà bộ xử lý bên trong

sẽ biết được giá trị áp suất đang là bao nhiêu Chính nhờ sự thay đổi này tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu để biết áp suất là bao nhiêu

Lớp màng của cảm biến sẽ chứa các cảm biến rất nhỏ để phát hiện được sự thay đổi Khi có một lực tác động vào thì lớp màng sẽ bị thay đổi theo chiều tương ứng với chiều của lực tác động Sau đó các cảm biến sẽ so sánh sự thay đổi đó với lúc ban đầu để biết được nó đã biến dạng bao nhiêu %

Từ đó, sẽ xuất ra tín hiệu ngõ ra tương ứng Các tín hiệu ngõ ra

có thể là 4-20mA hoặc 0-10V tương ứng với áp suất ngõ vào

2.3 Biến tần Mitsubishi

2.3.1 Khái niệm

Bộ biến tần là thiết bị biến đổi năng lượng điện từ tần số công nghiệp 50Hz hoặc 60Hz sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ điện xoay chiều

2.3.2 Vai trò của biến tần

Năng lượng là nguồn lực quan trọng cho mọi hoạt động sản xuất, là yếu tố đảm bảo cho sự phát triển của mỗi quốc gia Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng lãng phí và kém hiệu quả vẫn còn rất lớn Phần lớn các doanh nghiệp hiện nay sử dụng các thiết bị, công nghệ lạc hậu có hiệu suất thấp, việc quản lý năng lượng chưa được chú ý dẫn đến tổn thất cao Để khắc phục nhược điểm này, người ta sử dụng biến tần nhằm nâng cao hiệu suất cho động cơ xoay chiều trong các dây chuyền sản xuất

Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những lợi ích sau:

- Hiệu suất làm việc của máy cao

- Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ động cơ và các cơ cấu bền hơn

- An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành máy

- Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành

- Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm Từ

của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay ), trạng thái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán

và xử lý các sự cố có thể xảy ra

- Điều khiển biến tần ở chế độ PU là sử dụng các phím chức năng được tích hợp trong phần cứng của biến tần để điều khiển hoặc được đưa ra mặt tủ thông qua cáp kết nối

Nguyên lý của biến tần:

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động biến tần

tự động hóa, hệ thống điều khiển trong các nhà máy, tòa nhà,

Hình 1.8 Biến tần Mitsubishi

2.3.4 Đặc điểm nổi bật của biến tần Mitsubishi

Thân thiện với môi trường: bộ lọc EMC giảm nhiễu điện từ (được tích hợp trong FR-A800, FR-F800) Có thể được kết hợp với cuộn kháng AC và DC để triệt tiêu dòng điện hài nhằm cải thiện hệ số công suất Biến tần Mitsubishi đáp ứng các tiêu chuẩn hạn chế chất độc hại (RoHS) của EU, thân thiện với con người và với môi trường

Nâng cao hiệu suất điều khiển: Biến tần Mitsubishi cung cấp khả năng điều khiển mạnh mẽ và chính xác Nâng cao hiệu suất động

cơ Cung cấp giải pháp giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả

Độ bền cao và dễ bảo trì: Tuổi thọ quạt làm mát và tụ điện lên tới 10 năm Độ suy giảm của tụ điện mạch chính, tụ điện mạch điều khiển và điện trở giới hạn dòng điện có thể được theo dõi Biến tần tự chẩn đoán mức độ suy giảm và đưa ra cảnh báo, cho phép ngăn ngừa

sự cố Việc nâng cấp cũng như bảo trì rất dễ dàng

Dễ sử dụng: Cài đặt thông số biến tần trực tiếp thông qua bảng điều khiển hoặc cài đặt từ xa trên máy tính thông qua FR Configurator,

FR Configurator2

2.3.5 Biến tần Mitsubishi có các dòng sản phẩm

FR-A800 Series

Hình1.9: Biến tần Mitsubishi FR-A800 inverter

-Biến tần FR-A800 Plus dùng cho các tải nặng như cần cẩu, máy

cuốn,

-Biến tần FR-A800 dùng cho tải nặng như băng tải, máy công cụ, thang

máy,…

FR-F800 Series

Hình 2.0:Biến tần Mitsubishi FR-F800 inverter

- Biến tần FR-F800 dùng cho quạt, bơm, điều hòa,

FR-A700 Series

Hình2.1: Biến tần Mitsubishi FR-A700 inverter

-Biến tần FR-A700 dùng cho băng tải, thang máy, máy đóng gói, máy công cụ, máy ép,

FR-E700 Series

Hình 2.2: Biến tần Mitsubishi FR-E700 inverter

-Biến tần FR-E700 dùng cho băng tải, thang máy, máy đóng gói, máy công cụ, máy ép,

FR-F700 Series

Hình 2.3 Biến tần Mitsubishi FR-F700 inverter

FR-D700 Series

Hình 2.4 Biến tần Mitsubishi FR-D700 inverter

- Biến tần FR-D700 dùng cho băng tải, thang máy, máy đóng gói,

2.4 Động cơ bơm nước ly tâm

2.4.1 Khái niệm

Máy bơm ly tâm (Centrifugal pump), là một loại máy bơm thủy lực cánh dẫn, hoạt động nhờ cánh bơm, cơ năng của máy chuyển sang năng lượng thủy động của dòng ra.Từ đó mà nước được dẫn vào tâm quay của cánh bơm và nhờ lực ly tâm đẩy nước ra ngoài các mép cánh bơm

2.4.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại máy bơm ly tâm:

- Dựa vào hình dạng vỏ máy bơm: bơm hình xoắn ốc (volute pump) và bơm khuếch tán (diffuser pump)

- Dựa vào số lượng đầu hút: bơm đầu hút đơn (single suction pump) và bơm đầu hút đôi (double suction pump)

- Ngoài ra còn có bơm đơn cấp hay còn gọi là bơm một tầng cánh (single- stage pump) và bơm đa cấp hay còn gọi là bơm đa tầng cánh (multi- stage pump)

- Dựa vào phương trục máy: máy trục ngang và trục đứng

Hình2.5 : Bơm ly tâm trục ngang và trục đứng

2.4.3 Máy bơm ly tâm trục đứng

Máy bơm ly tâm trục đứng là loại máy bơm ly tâm đa tầng cánh (Vertical Centrifugal pumps) Nó là dòng máy bơm có cấu tạo thân

thẳng đứng, thường hay sử dụng để bơm nước cho các tòa nhà, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống nước trong nhà máy cần áp lực

mạnh (máy bơm cao áp)

- Cốt bơm: là bộ phận nối cánh và motor

- Cánh máy bơm: là một lớp các cánh được sắp xếp trật tự, mỗi loại

máy bơm sẽ có số lượng cánh khác nhau, kích thước cánh khác nhau Cánh bơm thường được làm bằng đồng, nhựa, inox, máy bơm ly tâm trục đứng thuộc dòng máy bơm cánh hở

- Động cơ điện: là bộ phận giúp cho cánh bơm có thể chuyển động và

hút – đẩy nước đi

- Đầu ra – đầu vào: được lắp đặt với đường ống dẫn bằng PVC hoặc mặt bích (gang, inox)

− Rọ bơm: hay còn gọi là luppe, dùng trong trường hợp bơm hút

nước từ bể chứa

− Giữa trục của cánh và trục motor điện có một khớp nối, khớp nối này sẽ tiện cho việc bảo trì, thay thế trong trường hợp motor hoặc guồng bơm bị hư hỏng

Hình 2.6: Cấu tạo máy bơm ly tâm trục đứng

2.4.3.2 Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm trục đứng

Cũng tương tự như các dòng máy bơm ly tâm khác đó chính là sử dụng lực ly tâm để làm nước chuyển động từ đầu hút đi đến đầu xả Khi động cơ hoạt động, trục của động cơ sẽ ăn khớp với trục cánh kéo theo cánh quạt của máy bơm quay Chất lỏng cấp cho đầu vào của máy sẽ bị hút mạnh vào trong guồng máy bơm Chất lỏng sẽ

bị lực ly tâm đẩy, xoắn và bắn ra ngoài đầu mép cánh bơm, theo lực ly tâm di chuyển lên trên, tới đầu ra của máy bơm và di chuyển ra ngoài Trong quá trình nước bị tác dụng của lực ly tâm, thì khi đó bên trong guồng bơm sẽ có áp suất chênh lệch với áp suất bên ngoài, từ đó mà chất lỏng tiếp tục bị hút vào bên trong guồng bơm

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ TÍNH

CHỌN THIẾT BỊ

3.1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp

- Bơm: gồm 3 bơm mắc song song nhau

- PS: cảm biến áp suất để nhận tín hiệu áp suất trên ống

- Tủ điều khiển: Biến tần và PLC và các thiết bị khác để điều khiển bơm

Máy bơm, bơm nước từ hầm đẩy Cảm biến áp suất gắn giữa bơm đưa tín hiệu về bộ điều khiển Nước từ hầm được phân phối đến các tầng

3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Hình 2.8: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

1 Khối PLC: Là bộ điều khiển trung tâm

2 Khối tín hiệu vào: Là các thiết bị ngõ vào PLC gồm: các nút nhấn, tiếp điểm relay nhiệt, cảm biến áp suất

3 Cơ cấu chấp hành: Là các thiết bị contactor, động cơ ba pha

4 Khối nguồn: Cung cấp nguồn 24VDC hoặc 220VAC cho các khối

5 Biến tần :để điều khiền 2 bơm chạy luân phiên

Hệ thống điều khiển áp suất nước cho tòa nhà 52 tầng có thể đáp ứng được áp suất trong đường ống 7 bar bằng cách điều khiển 3 bơm chạy theo yêu cầu của đề tài đặt ra

Bộ điều khiển trung tâm là PLC S7-1200 có nhiệm vụ đọc khối tín hiệu vào (gồm: nút START, STOP, EMER, RESET, 3 tiếp điểm relay

và cảm biến áp suất) và xuất tín hiệu ra điều khiển khối chấp hành (gồm: biến tần và contactor điều khiển ba bơm và các đèn báo: đèn báo hệ thống chạy, đèn báo dừng, đèn báo lỗi) Đồng thời PLC sẽ thực hiện việc kiểm tra và xử lý các lỗi trong quá trình vận hành theo yêu cầu đề tài

3.2 Sơ đồ bảng địa chỉ và sơ đồ đấu nối

Theo yêu cầu đề bài đặt ra thì khối ngõ vào và khối ngõ ra của PLC gồm các thiết bị sau: