Ổn định độ PH một bơm cấp NaOH vào bồn chứa dung dịch axit để trung hòa độ PH ổn định bằng 0 7

Đồ án môn học KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVHD: Lê Quang Đức

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Nội dung đề tài :

Ổn định độ PH: Một bơm 50 l/min cấp NaOH vào bồn chứa dung dịch axit

để trung hòa độ PH Hãy điều khiển lưu lượng của bơm làm sao để độ PH ổn định

bằng 0.7

Biến tần dùng hãng: OMRON

GVHD: TS Lê Quang Đức

NHÓM: 16

1 Lê Công Tuân 0951050069

2 Nguyễn Phan Vương Tuấn 0951050070

3 Trương Quang Tùng 0951050062

TP.Hồ Chí Minh, Ngày 22 Tháng 04 Năm 2013

GVHD: Lê Quang Đức

PHỤ LỤC

Trang

I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

b) Đặc tính cơ của máy sản xuất

c) Các yêu cầu điều khiển và bảo vệ chính

9 Cáp điện cho phần động lực và điều khiển 18

1 Mạch động lực và mạch điều khiển 20

GVHD: Lê Quang Đức

PHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG

I Giới thiệu đề tài

- Hệ thống gồm 1 bơm NaOH vào bồn, điều khiển lưu lượng bơm

- Bơm NaOH dừng khi bình chứa hết nguyên liệu, báo động bằng đèn

- Bơm không tự hoạt động lại sau khi có sự cố

 Sử dụng biến tần : OMRON

II Mục đích, yêu cầu

 Ổn định độ PH là 0.7 thông qua việc điều chỉnh lưu lượng bơm NaOH được cấp vào dung dịch axit

 Chọn động cơ, các thiết bị điều khiển và bảo vệ

 Chọn bơm chuyên dụng với lưu lượng 50 l/min bơm NAOH vào bồn axit

 Dùng biến tần Omron điều khiển tốc độ động cơ

 Chọn cảm biến PH

III Giải pháp sơ bộ

1 Mô hình tổng quát của hệ thống:

GVHD: Lê Quang Đức

Mô tả hoạt động: Biến tần điều khiển bơm, bơm NAOH vào bồn chứa với tốc độ

được đặt trước 50lit/min.Cảm biến độ PH sẽ cảm biến độ PH dung dịch trong thùng chứa,

phản hồi tín hiệu về biến tần Biến tần so sánh tín hiệu phản hồi về từ cảm biến với giá trị

PH đặt là 0,7 sẽ điều khiển bơm bơm dung dịch NAOH vào bình chứa sao cho độ PH

trong bình chứa luôn ổn định ở mức 0,7

 Chọn loại bơm chuyên dụng bơm hóa chất NAOH

 Chọn loại bơm ly tâm

 Chọn động cơ cho máy bơm có chế độ làm việc dài hạn

b Phân tích đặc tính cơ của máy sản xuất

Mục đích: Chọn được máy sản xuất

Chế độ làm việc : Dài hạn

Vì ở đây là tải bơm,quạt nên: TL = k.ω2

Đặc tính cơ:

GVHD: Lê Quang Đức

c Chọn bơm và động cơ

 Yêu cầu kĩ thuật

Cần 1 bơm dung dịch hóa chất

Yêu cầu lưu lượng: Q = 50 l/phút = 3m3/h

Ta chọn loại bơm có tích hợp động cơ chuyên dụng bơm hóa chất

 Từ yêu cầu trên ta chọn máy bơm hãng EBARA ( ITALIA)

Model: CDX 70/05

 Đặc tính của bơm :

- Lưu lượng Q = 50 l/min = 3m3/h

- Áp suất làm việc tối đa: 2 bar

- Bơm lên được độ cao: 18,4m

- Chất liệu: AISI 304 (Thép không gỉ)

- Biến tần có chức năng PID

- Công suất phù hợp với động cơ được sử dụng

 Biến tần được sử dụng: (OMRON - JAPAN)

- Chức năng tiết kiệm năng lượng và điều khiển PID

- Bảo vệ quá dòng, quá áp

(catalog kèm theo: BT_catalog_bientan_omron_3g3jx.pdf [trang 18;177])

DC REACTOR VÀ AC REACTOR dùng để triệt sóng hài, làm cho biến tần chạy

ổn định hơn, bền hơn

GVHD: Lê Quang Đức

b Bộ lọc nhiễu

(chọn theo catalog biến tần: BT_catalog_bientan_omron_3g3jx.pdf [trang

192])

 INPUT NOISE FILTER (Bộ lọc trước vào biến tần)

Model: 3G3AX – NFI41

Tác dụng lọc nhiễu, ngăn nhiễu cảm ứng

 OUTPUT NOISE FILTER (Bộ lọc trước motor)

Theo catalog thì chỉ dùng cho những model có công suất 2.2 và 3.7 KW của dòng

GVHD: Lê Quang Đức

- Dòng điện định mức: 16A

- Khả năng chịu dòng cực đại AC400V : 5kA

- Dòng ngắn mạch AC400V: 2kA

2 CONTACTOR – MITSUBISHI – JAPAN

Vì biến tần có công suất là 0.4 KW, 380÷440V nên ta chọn contactor chịu được công

suất là 0.4KW ở 400V và có dòng định mức hơn 2A

GVHD: Lê Quang Đức

Tiếp điểm chính:

 Thông số kỹ thuật:

- Contactor Mitsubitshi: S –N10(CX) AC400V1A

- Công suất : 7 KW (380-440V AC)

- Dòng nhiệt: Ith = 20A

- Nguồn điện: AC 3P, 380-480V

- Dòng định mức: 11 A

(catalog kèm theo: - CATALOGUE MCCB MITSUBISHI.pdf [trang 90]

- Contactor Catalog mitsubishi.PDF [trang 9, 18, 29])

3 MCB – MITSUBISHI – JAPAN

cảm biến đo PH Khi cài đặt ta sẽ cài đăt để

nhận tín hiệu đo độ PH mà không cần qua bộ

hiển thị

Model : WQ210 pH Sensor (Global Water -

USA)

(catalog kèm theo: WQ201B.pdf [trang 1])

Sơ đồ đấu dây

(catalog kèm theo: WQ201B.pdf [trang 25])

5 Phao điện

- Phao được đặt chìm trong dung dịch NaOH

- Phao điện có chức năng ngắt điện trực tiếp vào biến tần, động cơ để dừng

hoạt động lúc cạn NaOH

- Điện áp tối đa: DC200V, AC240V

- Dòng điện tối đa: 1A

- Áp suất tối đa: 1.5MPa

- Nhiệt độ làm việc: -20 ~ 160 ℃

- Chất liệu: SUS304 hoặc SUS316L

(thép không gỉ)

- Phương pháp đặt: đặt ngang

(catalog kèm theo: 1.Mini Float Level Switch.pdf trang[3])

6 Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC

Chức năng: Chuyển nguồn 220V AC thành nguồn 12V DC để cấp cho cảm biến pH

GVHD: Lê Quang Đức

(catalog kèm theo: S8JX-G05024CD-Omron.pdf trang [2])

(catalog kèm theo: OMRON Switching Power Supplies.pdf trang [1])

7 Relay Model : MY4N-AC220-240S (OMRRON)

(catalog kèm theo: Relay_1953.pdf )

(catalog kèm theo: Relay_my_dsheet_gwj111-e1-03.pdf trang [8])

Chọn đế cắm rolay ,ta chọn PYF14A-E sử dụng cho loại 4PDT, có 14 chân

GVHD: Lê Quang Đức

(catalog kèm theo: Putton & Lamp Omron Catalog.pdf trang [3,4,11])

Model: A22R-ER(EG)-T2 (OMRON)

Dựa vào catalog để ta lựa chọn

 Thông số kỹ thuật:

- Điện áp: AC 240V

(catalog kèm theo: Putton & Lamp Omron Catalog.pdf trang [5,8])

9 Cáp điện cho phần động lực và điều khiển

 Cáp điện cho phần động lực:

Dựa vào catalog của biến tần ta chọn cáp điện theo tiêu chuẩn dây được áp dụng

- MCCB, MCB: bảo vệ ngắn mạch, quá tải, sụt áp

- CONTACTOR: Thiết bị đóng cắt điều khiển mạch điện động lực

- AC REACTOR & DC REACTOR: dùng để triệt tiêu sóng hài

- INPUT NOISE FILTER: dùng để ngăn chặn nhiễu cảm ứng

- BIẾN TẦN 3G3JX: dùng để nhận tín hiệu của cảm biến và xử lý, điều khiển máy bơm,

có các chức năng bảo vệ: ngăn chặn quá áp, quá dòng…

- CẢM BIẾN pH: dùng để đo độ pH, phản hồi tín hiệu số về cho biến tần xử lý

- RELAY: Điều khiển đóng cắt tiếp điểm

-

Thuyết minh:

- Trước tiên, đóng MCCB và MCB, nếu lượng NaOH trong bể còn thì tiếp điểm

của Phao điện (FLS) đóng, đèn D1 sáng báo có NaOH trong bể Trường hợp NaOH

trong bể cạn không đủ để bơm thì đèn D1 ngắt, đèn D6 sáng báo hết NaOh trong bể,

tiếp điểm của Phao điện lúc này bị hở nên hệ thống không thể hoạt động

- Lúc bể chứa có đủ NaOH thì tiếp điểm của Phao điện đóng, cấp điện cho CR2,

đồng thời tiếp điểm 5-9(CR2) đóng, 2-10 (CR2) mở

GVHD: Lê Quang Đức

- Ta nhấn nút ON thì cấp điện cho Contactor KM1, các tiếp điểm chính của KM1

đóng, đèn D2 sáng báo nguồn đã được cấp cho biến tần Đèn D4 sáng, báo hệ thống

đang Stop

- Nhấn Start thì cấp điện cho CR1, tiếp điểm 5-9(CR1) đóng lại, động cơ hoạt

động, đồng thời đèn D3 sáng, báo Run Tiếp điểm 2-10(CR1) mở ra đèn D4(stop)

ngắt

- Trường hợp có sự cố ở biến tần như quá dòng, quá nhiệt, thấp áp tiếp điểm

MA-MC mở ra Biến tần dừng chạy nhưng vẫn được cấp điện để dễ dàng cho người

vận hành kiểm tra, sửa lỗi Tiếp điểm MB-MC đóng lại cấp nguồn cho đèn D5 báo

Alarm để người vận hành biết sự cố ở biến tần

- Trong quá trình vận hành nếu nguồn NaOH ở bể chứa bị hụt thì tiếp điểm phao

điện mở làm ngắt điện vào CR2, làm cho tiếp điểm 5-9(CR2) mở ra ngắt nguồn vào

KM1 hệ thống dừng bơm, 2-10(CR2) đóng lại đèn D6 báo hụt NaOH sáng

- Khi có sự cố ngắn mạch, quá áp… thì MCCB và MCB sẽ mở, ngắt biến tần -

động cơ và mạch điều khiển ra khỏi lưới điện

GVHD: Lê Quang Đức

PHẦN 4 CÀI ĐẶT BIẾN TẦN

 Cài đặt các thông số cơ bản cho biến tần và động cơ như tần số, điện áp, luật điều

khiển thời gian tăng, giảrm tốc, các ngõ ra relay

 Cài đặt PID cho biến tần:

- Chức năng PID cần kích hoạt

- Các thành phần chỉnh thông số P, I, D kèm theo

- 1 tín hiệu tham chiếu analog (0-10V)

- 1 tín hiệu phản hồi analog (4-20 mA từ pH sensor)

- Hệ số tỉ lệ đối với tín hiệu phản hồi

- Giới hạn đầu ra

 Cài đặt bảo vệ cho biến tần: bảo vệ quá tải, quá áp, làm mát

Cài đặt cơ bản

A001

Chọn tần số chuẩn (00: Điều khiển số (điều chỉnh

FREQ), 01: Đấu dây, 02: Điều khiển số (F001), 03:

Truyền thông, 10: Kết quả điều khiển tần số

Chọn thuộc tính V/f (00: Thuộc tính moment quay không

đổi (VC), 01: Giảm thuộc tính moment quay (nguồn 1.7

VP), 02: Đặc biệt giảm thuộc tính moment quay (VP đặc

biệt)

GVHD: Lê Quang Đức

A085 Chọn kiểu RUN (00: Điều khiển thông thường, 01: Điều

A097 Kiểu tăng tôc (00:đường dây, 01:đường cong S) 01 -

A098 Kiểu giảm tốc (00:đường dây, 01:đường cong S) 01 -

b001

Chọn khởi động lại (00: Alarm, 01: bắt đầu tại 0 Hz, 02:

bắt đầu tần số phù hợp, 03: ngắt sau khi ngừng giảm tần

số phù hợp)

00

C036 Chọn ngõ ra relay MA,MB (00: NC mắc tại MB, NO

mắc tại MA; 01: NC mắc tại MA, NO mắc tại MB) 01 -

F004 Chọn chiều quay (00: Thuận, 01: Nghịch) 00 -

Cài đặt thông số động cơ

Chọn ngõ vào FV/FI (02: Điều chỉnh công tắc giữa

FV/FREQ qua đầu cực AT, 03: Điều chỉnh công tắc giữa

FI/FREQ qua đầu cực AT, 04: Chỉ ngõ vào FV, 05: Chỉ

ngõ vào FI)

A013 Mức bắt đầu FV (tham chiếu ngõ vào 0÷10V) 0 %

GVHD: Lê Quang Đức

PID function (trang 103)

A071 Lựa chọn PID (00:Không cho phép; 01: Cho phép) 01 -

A076 Lựa chọn tín hiệu hồi tiếp PID (00:FI, 01:FV, 02:mạng

truyền thông, 03: điều khiển chức năng ngõ ra (giả lập)) 00

Cài đặt bảo vệ

b021

Chọn giới hạn quá tải:

(00: Không cho phép,

01: cho phép khi tốc độ hoạt động tăng hay không đổi,

02: cho phép khi tốc độ hoạt động không đổi.)

b022 Mức giới hạn quá tải (0.1 x Iđm tới 1.5 x Iđm) 1.5*1.4

= 2.16 A b023 Giới hạn thời gian quá tải (0.1 đến 3000.0) 1 s

b130 Ngừng khi quá áp (00: Không cho phép, 01: Cho phép) 01 -

b131 Cài đặt mức ngừng khi quá áp (Loại 400V: 660 đến 790) 760 V

b140 Ngăn chặn quá dòng điện (00: Không cho phép, 01: Cho

b092 Điều khiển quạt làm mát (00: Luôn ON, 01: ON lúc

C026

Chọn ngõ ra chức năng relay (MA,MB) ([00: Trong lúc

chạy];[01:Miền tốc độ không đổi];[02:Đặt tần số tín hiệu

đến];[03:Cảnh báo quá tải];[04:Độ lệch PID quá

mức];[05: Alarm];[06:Phát hiện hỡ mạch];[07:Trạng thái

GVHD: Lê Quang Đức

ngõ ra FB PID];[08:Lỗi hệ thống];[09:Ngõ ra điều khiển

logic];[10:Tùy chọn thông tin hỡ mạch];[43:Phát hiên

dấu hiệu quá tải nhẹ])

GVHD: Lê Quang Đức

PHẦN 5 THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN