1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng

83 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Người hướng dẫn TS. Lê Quang Đức
Trường học Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hoá
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản 2021
Thành phố TP. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 83
Dung lượng 10,82 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI (18)
    • 1. Đặt vấn đề (18)
    • 2. Mục tiêu đề tài (18)
    • 3. Giới hạn đề tài (19)
  • CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN về GIẢI PHÁP VẬN HÀNH MÁY NÉN KHÍ (20)
    • 1. Xác định vấn đề (20)
    • 2. Tổng quan về máy nén khí (20)
    • 3. Cung cấp và xử lí nguồn khí nén nguồn năng lượng trong hệ thống khí nén (21)
    • 4. Các loại tín hiệu điều khiển (26)
  • CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT (29)
    • 1. Mô tả hệ thống (29)
    • 2. Công nghệ điều khiển máy nén khí bằng biến tần (30)
    • 3. Bảo trì - bảo dưỡng máy nén khí (33)
    • 4. Tình huống cụ thể và cách xử lý đối với từng sự cố máy nén khí (34)
    • 5. Mục tiêu mong muốn (35)
    • 1. Hệ thống điều khiển máy nén khí hoàn chỉnh (36)
    • 2. Sơ đồ khối của hệ thống (43)
    • 3. Sơ đồ mạch (45)
    • 4. Lưu đồ giải thuật (48)
    • 5. Danh sách vật liệu và linh kiện (49)
  • CHƯƠNG 5: THI CÔNG MÔ PHỎNG (69)
    • 1. Mô phỏng trên LabView (69)
    • 2. Thiết kế mô phỏng đề tài trên TIA Portal V15.1 (69)
    • 3. Thiết kế màn hình HMI giám sát (77)
  • CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ (79)
    • 1. Phân tích, đánh giá kết quả (79)
    • 2. Kết luận (81)
  • PHỤ LỤC (0)

Nội dung

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Đặt vấn đề

Trong ngành công nghiệp hiện đại, nâng cao năng suất lao động và tạo ra sản phẩm chất lượng cao là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu khách hàng Máy nén khí là một trong những công cụ phổ biến trong các nhà máy sản xuất nhờ tính năng phù hợp với từng công việc cụ thể.

Hệ thống điều khiển bằng khí nén (máy nén khí) được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như thiết bị phun sơn, đồ gá kẹp, sản xuất chi tiết nhựa và điện tử nhờ vào điều kiện vệ sinh tốt và độ an toàn cao Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong dây chuyền tự động, thiết bị vận chuyển, kiểm tra lò hơi, mạ điện, đóng gói và ngành hóa chất Chi phí năng lượng có thể chiếm đến 80% chi phí vòng đời của máy nén khí, nhưng nhiều doanh nghiệp vẫn chưa chú trọng đến việc tối ưu hóa hệ thống này Để cải thiện hiệu suất, việc kết hợp PLC (bộ điều khiển lập trình) với biến tần (inverter) giúp tiết kiệm điện năng, dễ thi công và đảm bảo tải làm việc ổn định Chính vì những lợi ích này, chúng tôi đã chọn đề tài “Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với PLC và biến tần, tiết kiệm điện năng” cho đồ án tốt nghiệp.

Mục tiêu đề tài

Hệ thống cung cấp khí nén trong nhà máy thường được thiết kế dư tải, dẫn đến thời gian Unload của máy nén khí kéo dài Trong chu kỳ Unload, động cơ vẫn hoạt động với công suất 100%, gây lãng phí năng lượng điện.

Ngoài ra, máy nén khí với phương pháp điều khiển truyền thống còn tồn tại nhiều nhược điểm và hạn chế:

Động cơ máy nén thường khởi động trực tiếp hoặc thông qua mạch Y-∆, gây ra hiện tượng sụt áp trong hệ thống và ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mạng điện.

Quá trình khởi động và dừng của máy nén khí thường không êm ái, dẫn đến hiện tượng rung và ồn trong lúc khởi động, điều này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tuổi thọ của động cơ.

2 Để khắc phục những điểm yếu trên của hệ thông máy nén khí, nhóm em đã tiến hành thiết kế mô hinh:

- Thực hiện mô hình hoàn chỉnh, phần cứng được thiết kế chắc chắn

- Hệ thống tự vận hành và ngắt khi có sự cố

- Sử dụng cảm biến để phản hồi, điều khiển áp suất của hệ thống

- So sánh năng lượng điện khi sử dụng và không sử dụng biến tần.

Giới hạn đề tài

Với đề tài trên thì các giới hạn bao gồm:

Thiết kế mô hình bao gồm máy nén khí, PLC, biến tần và cảm biến áp suất, được kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã đề ra.

Đề tài này tập trung vào việc xây dựng mô hình vừa và gọn, không phát triển thành dây chuyền sản xuất phức tạp Mô hình sử dụng PLC và biến tần được kết nối với máy nén khí để tối ưu hóa quy trình hoạt động.

TỔNG QUAN về GIẢI PHÁP VẬN HÀNH MÁY NÉN KHÍ

Xác định vấn đề

Máy nén khí đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy sản xuất, nhưng chi phí năng lượng có thể lên tới 80% tổng chi phí vòng đời của thiết bị Dù vậy, nhiều doanh nghiệp vẫn chưa chú trọng đến việc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng hệ thống máy nén khí.

Máy nén khí hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng từ động cơ điện thành khí nén có áp suất cao Tùy theo nhu cầu sử dụng, máy nén khí có thể hoạt động ở hai chế độ: có tải và không tải (Load - Unload).

Trong các nhà máy, máy nén khí thường được thiết kế với công suất thừa, dẫn đến việc hoạt động không đồng bộ với các tải tiêu thụ Kết quả là máy nén khí có chu kỳ hoạt động không tải kéo dài hoặc ngắn, gây ra lãng phí năng lượng đáng kể.

Máy nén khí khởi động trực tiếp hoặc theo phương pháp sao tam giác thường gặp tình trạng giật và không êm, gây ra chi phí bảo trì cao cho doanh nghiệp Ngoài ra, phương pháp khởi động này còn dẫn đến sụt áp trong hệ thống, ảnh hưởng đến các thiết bị điện khác.

Chế độ có tải - không tải thường xuyên gây ra sự thay đổi áp suất trong toàn bộ hệ thống đường ống, dẫn đến áp suất làm việc không ổn định Điều này là nguyên nhân chính làm giảm tuổi thọ của máy nén khí.

Tổng quan về máy nén khí

Máy nén khí là thiết bị biến đổi áp suất không khí, chuyển đổi năng lượng điện thành khí nén Thiết bị này nén lượng lớn không khí dưới áp suất cao cho đến khi đạt giới hạn, sau đó dừng lại Năng lượng khí nén được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như in ấn, dệt may, sản xuất thực phẩm và dược phẩm.

Một hệ thống khí nén hoàn chỉnh sẽ bao gồm: máy nén khí, bình tích áp, máy sấy khí, bộ lọc và thiết bị tiêu thụ khí nén

Các loại máy nén khí phổ biến hiện nay:

Hình 1: Máy nén khí trục vít và máy nén khí piston (nguồn: Internet)

Cung cấp và xử lí nguồn khí nén nguồn năng lượng trong hệ thống khí nén

Máy nén khí và sản xuất khí nén:

Hệ thống điều khiển khí nén hoạt động dựa vào nguồn cung cấp khí nén được sản xuất liên tục với áp suất và thể tích phù hợp Máy nén khí đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút không khí và tạo ra nguồn khí có áp suất cao hơn, thường sử dụng các loại như máy nén khí kiểu pít tông và máy nén khí kiểu cánh gạt Máy nén khí kiểu pít tông là loại phổ biến nhất, có khả năng cung cấp năng suất lên đến 500m³/phút, với áp suất nén từ 6 bar đến 10 bar cho máy một pít tông, và lên đến 250 bar cho máy nén nhiều cấp.

Hình 2: Máy nén khí kiểu piston (nguồn: Internet)

Máy nén khí kiểu cánh gạt hoạt động bằng cách hút không khí vào buồng hút Nhờ vào thiết kế lệch tâm của Rotor và Stator, khi Rotor quay sang bên phải, không khí được nén trong buồng và sau đó được đẩy ra ngoài.

Hình 3: Máy nén khí kiểu cánh gạt (nguồn: Internet) b) Phân phối khí nén:

Hệ thống phân phối khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển không khí nén từ nơi sản xuất đến các thiết bị tiêu thụ, đảm bảo áp suất, lưu lượng và chất lượng khí nén cho các thiết bị như xy lanh khí nén, van khí nén và động cơ khí nén Quá trình truyền tải khí nén được thực hiện thông qua mạng lưới ống dẫn khí nén.

Hệ thống phân phối khí nén bao gồm 6 bộ phận lắp ráp cố định trong nhà máy và các đường ống lắp ráp riêng cho từng thiết bị Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, việc chọn máy nén khí phù hợp và xác định đúng các thông số của hệ thống ống dẫn như đường kính và vật liệu là rất quan trọng Bên cạnh đó, cách lắp đặt và bảo trì hệ thống phân phối cũng đóng vai trò quan trọng về mặt kinh tế và kỹ thuật cho hệ thống điều khiển khí nén.

Hình 4: Hệ thống phân phối khí nén (nguồn: Internet) c) Xử lý nguồn khí nén:

Khí nén từ máy nén khí thường chứa nhiều tạp chất với mức độ ô nhiễm khác nhau Những chất bẩn này có thể bao gồm bụi, độ ẩm từ không khí hút vào, và cặn bã dầu.

Trong quá trình nén khí, nhiệt độ tăng lên có thể dẫn đến ô xy hóa các phần tử trong hệ thống, do đó việc xử lý khí nén là bắt buộc Nếu khí nén không được xử lý đúng cách, nó có thể gây hư hỏng hoặc cản trở hiệu suất làm việc của các thành phần khí nén Đặc biệt, trong hệ thống điều khiển, yêu cầu về chất lượng khí nén rất cao Mức độ xử lý khí nén phụ thuộc vào phương pháp xử lý, và trong thực tế, bộ lọc thường được sử dụng để đảm bảo chất lượng khí nén.

Hình 5: Cấu tạo và kí hiệu bộ lọc khí (nguồn: Internet)

Bộ lọc khí bao gồm ba thành phần chính: van lọc, van điều chỉnh áp suất và van tra dầu Van lọc khí có chức năng làm sạch các tạp chất và loại bỏ hơi nước ngưng tụ bên trong hệ thống.

Hình 6: Cấu tạo và van lọc khí nén (nguồn: Internet)

Van điều chỉnh áp suất có nhiệm vụ ổn định áp suất, ngay cả khi có sự thay đổi đột ngột ở áp suất đầu ra hoặc dao động ở đầu vào Luôn đảm bảo rằng áp suất ở đầu vào lớn hơn áp suất ở đầu ra.

Hình 7: Van điều chỉnh áp suất (nguồn: Internet)

Van tra dầu được sử dụng để đảm bảo cung cấp bôi trơn cho các thiết bị trong hệ thống điều khiển khí nén, giúp giảm ma sát, ngăn ngừa sự ăn mòn và gỉ sét.

Hình 8: Cấu tạo và kí hiệu van tra dầu (nguồn: Internet) d) Hệ thống điều khiển máy nén khí:

Hệ thống điều khiển khí nén bao gồm các phần tử điều khiển và cơ cấu chấp hành, được kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh nhằm thực hiện các nhiệm vụ theo yêu cầu.

Hình 9: Hệ thống điều khiển khí nén (nguồn: Internet)

- Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, công tắc, công tắc hành trình, cảm biến

- Phần tử xử lý thông tin: Xử lý tín hiệu đầu vào theo một quy tắc logic xác định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển

Phần tử điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh dòng năng lượng, bao gồm lưu lượng và áp suất, theo yêu cầu cụ thể Nó có khả năng thay đổi trạng thái của các cơ cấu chấp hành như van đảo chiều, van tiết lưu và van chỉnh áp, giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

Cơ cấu chấp hành đóng vai trò quan trọng trong việc thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, và đây chính là đại lượng ra của mạch điều khiển Các thiết bị như xy lanh khí nén, xy lanh dầu, động cơ khí nén và động cơ dầu thường được sử dụng để thực hiện chức năng này.

- Năng lượng điều khiển gồm phần thông tin và công suất:

+ Phần thông tin: điện tử, điện cơ, khí, dầu

+ Phần công suất: • Điện: công suất nhỏ, điều khiển hoạt động dễ, nhanh

• Khí nén: Công suất vừa, quán tính, tốc độ cao.

Các loại tín hiệu điều khiển

- Trong điều khiển khí nén nói chung ta dùng hai loại tín hiệu:

Hình 10: Tín hiệu tương tự (nguồn: Internet)

- Tín hiệu rời rạc số:

Hình 11: Tín hiệu rời rạc (nguồn: Internet) a) Điều khiển vòng kín:

Hệ thống điều khiển phản hồi tín hiệu đầu ra để so sánh với tín hiệu đầu vào Độ chênh lệch giữa hai tín hiệu này được gửi đến thiết bị điều khiển, giúp nó tạo ra tín hiệu điều khiển nhằm đảm bảo giá trị thực luôn đạt được như mong muốn.

Hình 12: Hệ thống điều khiển vòng kín vị trí xi-lanh (nguồn: Internet)

Hệ thống điều khiển vòng hở không thực hiện so sánh giữa tín hiệu đầu ra và tín hiệu đầu vào, do đó giá trị thực thu được và giá trị cần đạt không được điều chỉnh hay xử lý.

Hình 13: Hệ thống điều khiển vòng hở tốc độ động cơ (nguồn: Internet)

PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

Mô tả hệ thống

Hệ thống điều khiển máy nén khí bao gồm các thiết bị cần thiết để quản lý và vận hành máy nén khí hiệu quả Các thành phần chính của hệ thống này bao gồm mô tơ khởi động, mô tơ vận hành và hệ thống điều khiển điện tử như PLC và biến tần.

Hình 14: Một hệ thống điều khiển máy nén khí (nguồn: Internet) a) Mô tơ khởi động:

Mô tơ khởi động là bộ phận quan trọng nhằm khởi động máy nén khí để máy nén khí bắt đầu hoạt động

Trong quá trình khởi động, van hút được đóng hoàn toàn trong khi van xả mở hoàn toàn, tạo ra áp lực chân không trong bình nén khí Để đảm bảo hiệu suất, dầu được sử dụng cho đầu nén và bạc đạn, tạo ra độ lệch áp giữa khoảng chân không của đầu nén và áp lực dầu.

Sau khi khởi động máy nén khí xong, thì mô tơ vận hành sẽ bắt đầu làm việc Điều kiện để mô tơ vận hành hoạt động như sau:

Khi hiệu điện thế đủ, mô tơ hoạt động, van xả đóng và van điện tử mở, áp lực trong bình tăng dần Khi van hút khí mở hoàn toàn, máy nén khí đạt hiệu suất tối đa, áp lực khí trong bình đạt mức cao nhất.

13 c) Hệ thống điều khiển điện tử:

Khi nhấn nút dừng máy "STOP", van xả sẽ mở ra và áp lực trong bình đầu nén sẽ giảm xuống mức chân không Mô tơ sẽ ngừng hoạt động khi áp suất đạt ngưỡng tối đa hoặc ngưỡng đã được cài đặt trước đó.

Tình trạng dừng khẩn cấp xảy ra khi mô tơ bị quá tải hoặc nhiệt độ vượt quá 100 độ C Trong trường hợp này, máy sẽ tự động dừng, van xả sẽ mở, trong khi van hút sẽ đóng lại Nếu lượng khí hút vào giảm và máy nén chạy trong tình trạng không tải quá lâu, nó sẽ tự động dừng để đảm bảo an toàn.

Công nghệ điều khiển máy nén khí bằng biến tần

Hệ thống máy nén khí là một trong những thiết bị tiêu tốn điện năng lớn nhất trong các doanh nghiệp sản xuất, chiếm từ 5% đến 30% tổng điện năng tiêu thụ tùy theo ngành nghề Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vẫn chưa chú trọng đến việc tối ưu hóa hiệu quả vận hành của hệ thống này.

Máy nén khí hiện nay chủ yếu có hai loại: máy nén khí trục vít và máy nén khí piston, thường sử dụng công nghệ cũ và khởi động bằng hệ thống Sao-Tam giác Phương pháp khởi động này tạo ra dòng khởi động lớn gấp 3-4 lần dòng định mức, dẫn đến tình trạng sụt áp trên lưới điện, gây tổn thất điện năng và hao mòn cơ khí cho máy Giải pháp hiệu quả hiện nay là lắp đặt Biến tần cho máy nén khí, giúp tiết kiệm điện năng.

Khi lắp đặt biến tần có các ưu điểm:

Dòng khởi động và dòng không tải giảm đáng kể, giúp giảm thiểu ảnh hưởng tới các thiết bị xung quanh Điều này góp phần duy trì chất lượng mạng điện ổn định và giảm tổn hao nhiệt trên dây dẫn.

Khi máy chạy ở chế độ có tải và không tải, biến tần tự động điều chỉnh tốc độ phù hợp Trong trạng thái không tải, tần số giảm xuống mức thấp nhất mà vẫn đảm bảo hệ số phát nóng cho động cơ Khi có tải, tần số sẽ giảm tùy thuộc vào lưu lượng khí sử dụng và cách vận hành của máy, thay vì phải chạy hết công suất của motor như hệ thống hiện tại.

Khi vận hành máy ở chế độ PID, việc sử dụng biến tần kết hợp với cảm biến áp suất khí gắn trên đường ống sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định và duy trì áp lực trong đường ống ở mức độ mong muốn.

– Quá trình khởi động và dừng tải êm, tiếng ồn giảm Tăng tuổi thọ vận hành máy

– Ngoài những lợi ích trên, nếu Máy Nén Khí hoạt động 12h / 312 ngày / 1năm thì hiệu quả từ việc tiết kiệm năng lượng ước tính trên 20%

Hình 15: Điều khiển hệ thống máy nén khí bằng biến tần (nguồn: Internet)

Nguyên lí hoạt động của biến tần:

Những thông số sau đây được biết dựa trên đặc tính hoạt động của máy nén khí

Q: là lưu lượng khí cung cấp cho đường ống bởi máy nén khí

H: là áp suất của hệ thống đường ống P: công suất tiêu thụ của motor n: tốc độ quay của máy nén khí

Khi tốc độ quay của motor giảm 80% so với tốc độ định mức, lưu lượng khí cung cấp cho hệ thống đường ống bởi máy nén khí cũng giảm 80%, dẫn đến áp suất đường ống và công suất tiêu thụ của motor giảm tới 51,2% Nếu loại trừ tổn hao sắt và đồng của motor, hiệu suất tiết kiệm điện có thể đạt tới 40% Đây là nguyên lý tiết kiệm điện thông qua phương pháp thay đổi tần số.

Việc ứng dụng biến tần vào hệ thống cung cấp khí đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tiết kiệm điện, với khả năng tiết kiệm hơn 30% so với việc sử dụng van Công nghệ thay đổi tần số không chỉ giúp điều chỉnh tốc độ quay của máy nén khí mà còn mang lại chức năng khởi động mềm, giúp giảm rung động và duy trì lưu lượng ổn định Điều này góp phần kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ hệ thống máy móc và đường ống.

Để nâng cao tính chuyên nghiệp cho hệ thống máy nén khí, việc giám sát và điều khiển được thực hiện thông qua bộ lập trình PLC kết nối với biến tần Dữ liệu từ hệ thống được truyền lên màn hình HMI, hiển thị các thông số quan trọng như động cơ, áp suất và nhiệt độ, được thiết kế dựa trên công nghệ SCADA.

Hình 17: Màn hình HMI thể hiện thông số của động cơ (nguồn: Internet)

Bảo trì - bảo dưỡng máy nén khí

Một kế hoạch bảo trì hiệu quả sẽ kéo dài tuổi thọ của máy móc Dưới đây là hướng dẫn bảo dưỡng máy, nhớ tắt nguồn điện trước khi tiến hành bảo trì a) Bảo dưỡng hàng ngày:

- Kiểm tra và duy trì mức dầu nằm giữa kính thăm dầu (Khi máy ngừng hoạt động thì dầu phải ở mức giới hạn cao)

- Xả bình chứa khí 4 tiếng hay 8 tiếng mỗi lần phụ thuộc vào độ ẩm của không khí

- Kiểm tra chấn động và tiếng ồn bất thường (xem bảng xử lý các vấn đề bất thường) b) Bảo dưỡng hàng tuần:

- Làm sạch bộ lọc khí Bộ lọc bị nghẹt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất máy và dẫn đến quá nhiệt và giảm tuổi thọ nhớt

Để bảo trì máy nén hiệu quả, hãy làm sạch tất cả các linh kiện bên ngoài, đặc biệt là các ống giải nhiệt ở hai đầu máy Việc giữ cho máy sạch sẽ giúp ngăn ngừa tình trạng nhiệt độ cao bất thường và hiện tượng dầu bị các-bon hóa tại các linh kiện van bên trong.

- Kiểm tra hoạt động van an toàn bằng cách kéo vòng hay cần c) Bảo dưỡng hàng tháng:

- Kiểm tra rò rỉ của hệ thống khí

- Kiểm tra dầu, thay nếu cần thiết

- Kiểm tra độ căng dây đai, tăng nếu cần

Tình huống cụ thể và cách xử lý đối với từng sự cố máy nén khí

Hình 18: Bảng tình huống cụ thể và cách xử lý đối với từng sự cố máy nén khí (nguồn:

Mục tiêu mong muốn

Nhằm khắc phục những hạn chế của phương pháp điều khiển truyền thống và nâng cao hiệu quả sản xuất cũng như tiết kiệm năng lượng, nhóm chúng tôi quyết định nghiên cứu và triển khai giải pháp tiết kiệm năng lượng điện.

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH

Hệ thống điều khiển máy nén khí hoàn chỉnh

Hình 19: Sơ đồ điều khiển và giám sát của hệ thống (nguồn: Internet) a) Các cơ cấu chấp hành trong hệ thống:

- Động cơ máy nén khí: động cơ được điều khiển khởi động hoặc dừng thông qua biến tần Động cơ hoạt động nén khí vào bình chứa khí

- Biến tần: dùng để điều khiển tốc độ động cơ Biến tần nhận tín hiệu từ PLC để điều khiển động cơ

- PLC siemens: Bộ lập trình điều khiển trung tâm của toàn bộ hệ thống

- Màn hình HMI: hiển thị số liệu, quá trình hoạt động của hệ thống, giao tiếp với người vận hành

- Cảm biến áp suất: xử lý tín hiệu bên trong bình nén khí gửi về cho biến tần

20 b) Thiết kế hệ thống của nhóm:

Lắp đặt các thiết bị trong tủ điện:

- Bên trong tủ: cố định các thiết bị điện CB, PLC, biến tần, domino, ổ cắm điện như sơ đồ bản vẽ đã thiết kế

Hình 20: Bản vẽ bên trong tủ điện

- Bên ngoài tủ: cố định màn hình HMI, nút nhấn, các đèn báo

Hình 21: Bản vẽ bên ngoài tủ điện

Kết nối các thiết bị trong tủ điện:

- Cấp nguồn cho CB, biến tần, PLC, máy nén khí, ổ điện

- Kết nối truyền thông PLC với biến tần để PLC lập trình cho biến tần, xử lý tín hiệu truyền và gửi cho biến tần khởi động động cơ

- Kết nối biến tần vào máy nén khí để điều khiển

- Kết nối cảm biến áp suất từ bình nén khí của máy vào biến tần để biến tần có thể đọc được lưu lượng khí trong bình

- Kết nối đèn báo chạy, dừng, hoạt động của hệ thống

- Kết nối màn hình HMI với PLC để giám sát và vận hành

Phần mềm lập trình cho PLC và cài đặt thông số biến tần:

Phần mềm lập trình PLC Siemens cho phép thu thập tín hiệu từ cảm biến và truyền dữ liệu điều khiển biến tần, đồng thời gửi thông tin lên hệ thống SCADA để giám sát hiệu quả.

Hình 22: Phần mềm lập trình PLC Siemens (nguồn: Internet)

- Thiết kế giao diện cho SCADA bằng WinCC

Hình 23: Phần mềm WinCC để thiết kế giao diện SCADA (nguồn: Internet)

- Cài đặt các thông số cho biến tần dựa vô bảng và thông số của máy nén khí

Hình 24: Bảng cài đặt thông số cơ bản (nguồn: Internet)

+ Chức năng cho các chân ngõ ra:

Hình 25: Bảng cài đặt các chân ngõ ra (nguồn: Internet)

+ Thông số bảo vệ biến tần:

Hình 26: Bảng cài đặt bảo vệ biến tần (nguồn: Internet) c) Mô tả hệ thống:

- Mở CB cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống:

Đầu tiên, chúng ta cần cài đặt các chức năng cơ bản cho biến tần và động cơ, bao gồm cấu hình các chân ngõ ra và thiết lập thông số bảo vệ dựa trên bảng hướng dẫn và thông số kỹ thuật của máy nén khí.

Để chọn áp suất mong muốn trong bình khí nén, người dùng cần nhập giá trị áp suất vào giao diện SCADA thông qua màn hình cảm ứng HMI trên tủ điện.

PLC nhận tín hiệu từ HMI và so sánh với áp suất trong bình chứa, sau đó ra lệnh cho biến tần khởi động máy nén khí với tần số tối đa nhằm đạt được áp suất đã thiết lập ban đầu.

+ Dựa vào tín hiệu gửi về từ cảm biến áp suất lắp đặt trong bình khí nén ta có thể theo dõi quá trình hoạt động của hệ thống

+ Khi giá trị áp suất gần đạt tới mức giá trị đặt ban đầu, tốc độ động cơ giảm dần và duy trì ở trạng thái ổn định

Khi áp suất thực vượt quá giá trị áp suất đặt, PLC sẽ điều khiển biến tần giảm tốc độ động cơ để đưa áp suất thực về mức giá trị đặt Khi hai giá trị này bằng nhau, động cơ sẽ hoạt động ổn định.

Bộ điều khiển PID là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển phổ biến trong các hệ thống điều khiển công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống điều khiển vòng kín có tín hiệu phản hồi Nó hoạt động bằng cách tính toán giá trị sai số, được xác định là hiệu số giữa giá trị đo của thông số biến đổi và giá trị đặt mong muốn.

Bộ điều khiển tối ưu hóa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Để đạt hiệu quả tối ưu, các thông số PID cần được điều chỉnh phù hợp với đặc tính của hệ thống; mặc dù kiểu điều khiển giống nhau, nhưng các thông số phải được điều chỉnh theo đặc thù của từng hệ thống.

Hình 27: Sơ đồ điều khiển PID (nguồn: Internet)

Hình 28: Biểu đồ điều khiển tín hiệu PID (nguồn: Internet)

- P (Kp): là phương pháp điều chỉnh tỉ lệ, giúp tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỉ lệ với sai lệch đầu vào theo thời gian lấy mẫu

Ki là tích phân của sai lệch theo thời gian lấy mẫu, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh để tạo ra các tín hiệu điều chỉnh nhằm giảm độ sai lệch về 0 Phương pháp điều khiển tích phân giúp xác định tổng sai số tức thời theo thời gian và sai số tích lũy trong quá khứ Khi thời gian càng nhỏ, tác động của điều chỉnh tích phân càng mạnh, tương ứng với độ lệch càng nhỏ.

D (Kd) là vi phân của sai lệch, giúp tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỷ lệ với tốc độ thay đổi của sai lệch đầu vào Khi thời gian tăng, phạm vi điều chỉnh vi phân cũng mạnh mẽ hơn, dẫn đến bộ điều chỉnh phản ứng nhanh chóng với các thay đổi đầu vào.

- Hầu hết mạch điều chỉnh PI đủ đáp ứng yêu cầu điều chỉnh Sau đây là phương pháp xác định thông số PI:

Để xác định chu kỳ tự nhiên của hệ thống, bước đầu tiên là thiết lập thời gian tích phân cực đại và thời gian vi phân cực tiểu, từ đó hệ thống chỉ điều khiển tỉ lệ Tiếp theo, giảm dải tỉ lệ cho đến khi xuất hiện dao động và đo chu kỳ của dao động, được xác định là khoảng thời gian giữa hai điểm cực đại hoặc cực tiểu.

Để tối ưu hóa quá trình tích phân, bước thứ hai là đặt thời gian tích phân dựa trên chu kỳ tự nhiên Khi quan sát chu kỳ dao động mới, nếu thấy nó tăng thêm khoảng 40-43% so với chu kỳ tự nhiên, điều này cho thấy cần điều chỉnh thời gian tích phân Nếu chu kỳ dao động vượt quá mức này, cần thiết phải tăng thời gian tích phân để đảm bảo hiệu quả.

Bước 3: Cuối cùng, điều chỉnh dải tỷ lệ để đạt được độ lệch và thời gian ổn định phù hợp với yêu cầu Nguyên tắc điều chỉnh là dải tỷ lệ lớn sẽ dẫn đến độ lệch lớn và thời gian ổn định ngắn, trong khi dải tỷ lệ nhỏ sẽ tạo ra độ lệch nhỏ và thời gian ổn định dài hơn.

Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 29: Sơ đồ tổng thể hệ thống

PLC Siemens là thiết bị xử lý chính trong hệ thống, có khả năng giao tiếp với các cơ cấu chấp hành và thực hiện tính toán để xử lý tín hiệu ra các chân output nhằm điều khiển biến tần, đèn tín hiệu và các thiết bị khác Đồng thời, PLC Siemens cũng tạo ra kết nối với hệ thống SCADA để giám sát và điều khiển toàn bộ hệ thống hiệu quả.

Động cơ máy nén khí là một loại động cơ chuyên dụng, có khả năng chuyển đổi năng lượng từ khí nén, được tạo ra khi không khí thiên nhiên bị nén ở áp suất cao từ 3.000 psi đến 3.600 psi, thành cơ năng để quay rotor.

– Cảm biến: đo lường áp suất trong bình nén khí và gửi tín hiệu về biến tần

– Nguồn cấp khí: cung cấp khí cho các van khí nén

SCADA là hệ thống giám sát và điều khiển, đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp giữa con người và hệ thống Nó giúp vận hành và theo dõi quá trình hoạt động, đồng thời hiển thị các lỗi để người vận hành có thể điều chỉnh thông số hoặc dừng hệ thống khi cần thiết.

Biến tần Mitsubishi tự động điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên tín hiệu từ cảm biến áp suất tại bình chứa Khi áp suất giảm, biến tần sẽ tăng tốc độ để đạt áp suất cài đặt, và khi áp suất đủ, nó sẽ giảm tốc độ để tiết kiệm điện năng.

Sơ đồ mạch

Hình 30: Sơ đồ mạch điều khiển

29 Hình 31: Sơ đồ mạch động lực

30 Hình 32: Sơ đồ kết nối HMI

Lưu đồ giải thuật

Hình 33: Lưu đồ giải thuật

Danh sách vật liệu và linh kiện

Hình 34: PLC Siemens S7-1200 (nguồn: Internet)

Luồng xử lý của PLC (nguồn: Internet)

- Được kết nối với biến tần và màn hình HMI để giám sát, điều khiển, truyền và nhận dữ liệu

- Lập trình cho toàn bộ hệ thống

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Model: S7-1200 Điện áp nguồn cung cấp Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp

115/230 VAC và điện áp 24 VDC

Số ngõ vào / ngõ ra 14 In/10 Out

Ngõ vào ra tương tự 2 in

Vùng nhớ Truy suất bit (M) 4096 Byte

Bộ nhớ làm việc 50Kb

Bộ nhớ lưu trữ 2Mb

Kết nối truyền thông 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP

Bộ đếm tốc độ cao 1 Pha 3 x 100KHz/3 x 30KHz

Ngõ ra xuất xung tốc độ cao 2

Module tín hiệu mở rộng 8

Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10 ngày

Thực thi lệnh nhị phõn: 0.1 às/lệnh

Hình 35:Biến tần Mitsubishi E700 (nguồn: Internet)

Hình 36: Sơ đồ chân của biến tần Mitsubishi E700 (nguồn: Internet)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Model: Mitsubishi E700

Dải công suất và điện áp 1 pha 200V: 0.1 - 3.7kW, 3 pha 200V: 0.1 - 18.5kW,

3 pha 400V: 0.2 - 18.5kW Khả năng quá tải 150% trong 60s, 200% trong 3s

Tín hiệu ngõ vào analog 0 – 10V, 0 – 5V, 4 – 20mA

Tín hiệu ngõ vào digital 24Vdc, điều khiển Run/Stop, Forward/Reverse,

Ngõ ra digital 5 cổng Báo trạng thái hoạt động của biến tần, báo lỗi, có thể cài đặt các cổng theo từng ứng dụng cụ thể

Tần số sóng mang 0.2 đến 400 Hz

Chế độ điều khiển Forward/Reveres, Multi speed, PID control, truyền thông…

Tần số ngõ ra tối đa 400Hz

Chức năng bảo vệ động cơ khi quá tải, ngắn mạch khi đang hoạt động

Có chân kết nối điện trở thắng cho ứng dụng cần dừng nhanh

Có thể gắn thêm card mở rộng I/O, card truyền thông

Tích hợp thêm cổng kết nối màn hình rời, cồng USB kết nối với PC

Biến tần giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ lên đến 30%, đồng thời duy trì áp suất ổn định bất chấp lưu lượng khí tiêu thụ, từ đó nâng cao chất lượng điều khiển quá trình.

Máy nén khí biến tần giúp tiết kiệm điện năng bằng cách hoạt động êm hơn và giảm tiếng ồn khi vận hành ở chế độ đóng cắt tải on/off hoặc chế độ PID Đặc biệt, máy giảm tốc độ vòng quay đến mức tối thiểu trong chế độ không tải, vẫn đảm bảo dầu được lưu thông đến các vị trí cần bôi trơn như vòng bi và trục vít, đồng thời giải nhiệt mà không cần tiêu thụ nhiều điện năng.

Biến tần máy nén khí giúp vận hành êm ái hơn, giảm dòng khởi động và tiết kiệm điện năng tiêu thụ trong chế độ không tải bằng cách giảm tốc độ vòng quay xuống mức tối thiểu Đồng thời, dầu vẫn được lưu thông đến các vị trí bôi trơn cần thiết như trục vít và đảm bảo làm mát hiệu quả.

Khi tích hợp bộ VSD, tốc độ quay của động cơ được điều chỉnh, giúp điều chỉnh lưu lượng khí và ổn định áp suất theo tải tiêu thụ Sự liên quan giữa áp suất và lưu lượng của máy đảm bảo mức áp suất luôn được duy trì ổn định.

Máy nén khí biến tần không chỉ tiết kiệm điện năng mà còn kéo dài tuổi thọ cho thiết bị, giúp máy vận hành ổn định trong thời gian dài.

Hình 37: Cảm biến áp suất (nguồn: Internet)

Hình 38: Cấu tạo của cảm biến áp suất (nguồn: Internet)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Model: MPM B-12

Dãy đo áp suất thường dùng 0 - 4 bar, 0 - 6 bar, 0 - 10 bar, 0 - 16 bar, 0 - 25 bar

Tín hiệu ngõ ra 4 - 20mA hoặc 0 - 10V

Kết nối cơ khí G1/2 hoặc G1/4

Nguồn cấp Dạng Loop Power supply 8 - 30VDC

Kết nối tín hiệu Chuẩn ISO 4400 hoặc Cable hoặc Plug 4 pin

Tín hiệu báo lỗi 3.7mA hoặc 25mA

Khả năng chịu rung động 10 - 2000 Hz

Kháng nước, kháng bụi Tiêu chuẩn IP65

– Dùng để đo áp lực đầu ra của máy nén khí ở từng khu vực để đảm bảo áp suất trong giới hạn cho phép

Cảm biến áp suất không chỉ đo áp suất trên máy nén khí mà còn giám sát áp suất trên các đường ống khí nén, đảm bảo rằng mỗi đường ống đều đạt yêu cầu về áp suất.

Để giám sát áp suất máy nén khí, chúng ta thường sử dụng cảm biến áp suất, đồng hồ áp suất và công tắc áp suất Công tắc áp suất có chức năng đóng ngắt và cảnh báo khi áp suất cao, trong khi cảm biến và đồng hồ áp suất giúp theo dõi áp suất một cách liên tục.

Hình 39: Nguồn tổ ong 24VDC (nguồn: Internet)

Hình 40: Đấu dây vào nguồn tổ ong (nguồn: Internet)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Đầu ra (Output) Điện áp 24VDC

Công suất định mức 26.4W Dải điều chỉnh điện áp 21.6 – 26.4VDC

Dung sai điện áp +1% Đầu vào (Input)

Bảo vệ Quá tải 110 - 150% công suất định mức

Chức năng: Cung cấp nguồn điện cho PLC Siemens hoạt động

41 e) Máy nén khí Ribbin 1HP:

Hình 41: Máy nén khí Ribbin 1HP (nguồn: Internet)

Hình 42: Cấu tạo máy nén khí piston (nguồn: Internet)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Model: Ribbin Air Compressors 1 HP

Thiết bị cung cấp nguồn khí nén đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động sản xuất, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, từ sản xuất quy mô lớn đến nhỏ.

Các thiết bị khí nén được sử dụng rộng rãi trong các ngành như luyện kim, in ấn và chế tạo, phục vụ cho việc chế tạo, sửa chữa và cung cấp khí cho các thiết bị khác Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển hệ thống tự động, sản xuất bao bì chân không để bảo quản thực phẩm, cũng như vệ sinh và làm sạch bụi hiệu quả.

– Cung cấp khí nén sử dụng trong những dây chuyền sản xuất tự động, vệ sinh bao bì, khuôn mẫu và làm mát nhanh thực phẩm, thổi chai lọ,…

Khí nén là giải pháp hiệu quả để vệ sinh xe, giúp làm sạch những vị trí khó tiếp cận Việc xì khô sau khi rửa xe không chỉ giúp hạn chế tình trạng han gỉ mà còn ngăn ngừa chập điện và nước đọng lại trong động cơ, bảo vệ xe luôn trong trạng thái tốt nhất.

Trong ngành y tế, máy nén khí không dầu được ưa chuộng vì cung cấp khí sạch, đảm bảo vệ sinh cho quy trình sản xuất Thiết bị này thường được sử dụng trong sản xuất thuốc kháng sinh, tăng tốc quá trình sấy, đóng gói và vệ sinh vỏ thuốc.

Hình 43: CB MPE MP6-C206 (nguồn: Internet)

Hình 44: Cấu tạo của CB (nguồn: Internet)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Model: MP6-C206

Dòng điện định mức In (A): 6A

– Bảo vệ chống ngắn mạch

– Bảo vệ chống quá dòng

– Bảo vệ chống dòng rò

– Bảo vệ quá tải g) Màn hình HMI:

Hình 45: Màn hình HMI Weintek (nguồn: Internet)

– Kiểm soát các quy tình công nghiệp tại chỗ hoặc từ xa

– Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực

– Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, động cơ và hơn thế nữa thông qua các phần mềm giao diện người - máy (HMI)

– Ghi lại sự kiện vào tệp nhật ký (log file)

THÔNG SỐ KỸ THUẬT Model: eMT3070A

Kích thước hiển thị 7 inch TFT Độ phân giải (WxH dots) 800 x 4800 Độ sáng (cd/m2) 500

Loại cảm ứng 4-wire Resistive Type

Vi xử lý 32 Bit RISC CPU 600 MHz

Khe cắm thẻ SD Có

Hình 46: Tủ điện công nghiệp nhỏ (nguồn: Internet)

Cánh cửa Cửa nối Đế bên trong Đế sắt

Màu sắc Màu kem, sơn tĩnh điện

Khoá tủ Khóa bấm hoặc khóa tròn tay gặt

Vỏ tủ điện sắt được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện bên trong, đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả nhất Với khả năng chống nước, sản phẩm này có thể sử dụng cả trong nhà và ngoài trời, mang lại sự an toàn cho người sử dụng.

Hình 47: Đèn báo công nghiệp (nguồn: Internet)

Hình 48: Kích thước đèn báo công nghiệp (nguồn: Internet)

Nhiệt độ hoạt động -20 C TO + 55 C

Tiêu chuẩn bảo vệ Panel front IP65 (IEC 60529) Terminal IP20 (IEC 60529) Điện trở tiếp xúc 50 mΩ maximum Điện trở cách điện 100 MΩ minimum

Đèn báo tín hiệu trong hệ thống tủ bảng điện được thiết kế nhỏ gọn, giúp tiết kiệm không gian và hiển thị các thông tin như báo pha, báo lỗi Với độ sáng cao và góc nhìn rộng, đèn báo pha sử dụng vật liệu đặc biệt để giảm phản xạ ánh sáng bên ngoài.

Hình 49: Nút nhấn công nghiệp (nguồn: Internet)

Hình 50: Cấu tạo nút nhấnn (nguồn: Internet)

Màu đỏ: màu để dừng hệ thống

Màu xanh: màu để khởi động hệ thống

– Đóng ngắt hoặc khởi động điện của hệ thống từ xa

– Ngoài ra còn có nút nhấn giữ và nút nhấn nhả

Dải Điện áp AC 50Hz/60Hz, AC380V/DC220V

Số tiếp điểm 1NO + 1NC (1a1b)

Dòng điện tiếp điểm 5A Điện trở tiếp xúc ≤ 50 mΩ

Tuổi thọ đóng ngắt điện 1x10⁵

Nhiệt độ làm việc -5ºC ÷ 50ºC

50 k) Cáp kết nối PLC Siemens với màn hình HMI:

Hình 51: Cáp kết nối PLC - Siemens với màn hình HMI (nguồn: Internet)

Giao thức kết nối RS485

Kích thước lỗ Phi 25 Đường kính ngoài sợi cáp 5.0mm

Số dây truyền dẫn tín hiệu 3 sợi với 3 mầu khách biệt nhau + 1 sớp tiếp mát

Vỏ PVC cách điện chịu nhiệt cáp mềm dẻo PVC 80 độ C điện áp 30V

Chức năng: Kết nối với màn hình HMI và biến tần để truyền và nhận tín hiệu

51 l) Module In/Out Analog Siemens:

Hình 52: Module In/Out Analog Siemens (nguồn: Internet)

Model: 6ES7 234-4HE30-0XB0 Điện áp 4 AI, ±10 V, ±5 V, ±2.5 V hoặc

0 - 20 mA / 4 - 20 mA, 12 bit + dấu (13 bit ADC)

Chức năng: Mở rộng các ngõ ra Input/Output Analog nhờ đó người dùng có thể sử dụng được nhiều chức năng hơn từ những bộ lập trình

THI CÔNG MÔ PHỎNG

Mô phỏng trên LabView

Hình 53: Mô phỏng trên LabView

Thiết kế mô phỏng đề tài trên TIA Portal V15.1

- Chọn PLC s7-1200 và modun In/Out Analog:

Hình 54: Chọn PLC s7-1200 và modun In/Out Analog

- Kết nối PLC-s7 1200 với PC-system:

Hình 56: Kết nối PLC-s7 1200 với PC-system

- Add new block để lập trình PLC:

Hình 57: Add new block để lập trình PLC

- Thiết kế giao diện HMI:

Hình 58: Thiết kế giao diện HMI

- Chương trình con Analog Input:

Hình 60: Chương trình con Analog Input

- Chương trình con Analog Output:

Hình 61: Chương trình con Analog Output

- Chương trình con Auto Off:

Hình 62: Chương trình con Auto Off

Hình 64: Bảng địa chỉ Data

- Bảng Địa chỉ PLC tag:

Hình 65: Bảng Địa chỉ PLC tag

Thuyết minh chương trình PLC

- Khi nhấn start biến tần hoạt động

- Gọi chương trình con Analog Input

+ Điều khiển Sensor Simulation bằng tay do mô phỏng cảm biến áp suất

+ Xử lý tín hiệu điện áp cảm biến áp sang đơn vị Bar

- Gọi chương trình con Analog Output

+ Xử lý tín hiệu Output PER áp sang đơn vị Hz

- Chế độ tự động tắt

+ Biến tần sẽ dừng khi Sensor Simulation lớn giá trị đã thiết lập.

Thiết kế màn hình HMI giám sát

Hình 66: Màn hình giám sát

Hình 67: Màn hình dữ liệu đồ thị áp suất bằng PID

Thuyết minh cơ chế hoạt động:

- Nhấn start biến tần hoạt động

- Ta nhập dữ liệu giá trị set point là 8 Bar

- Ta điều khiển cột sensor simulation lên số bất kì

- Khi đó PID hoạt động và xuất giá trị ra biến tần

- Khi sensor simulation vượt mức ngưỡng trên 9 bar → hệ thống sẽ dừng

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

Phân tích, đánh giá kết quả

a) Những kết quả đã đạt được:

- Hoàn thiện mô phỏng kiểm soát được đầu ra của áp suất máy nén khí theo yêu cầu

Sử dụng phần mềm linh hoạt để mô phỏng và thiết kế hình ảnh hệ thống điều khiển giáp sát, đồng thời cài đặt và giám sát các thông số như áp suất, bảo vệ quá dòng và sự cố máy nén khí.

- Sử dụng biến tần kết hợp PLC để điều khiển máy nén khí tiết kiệm điện, tăng tuổi thọ cho động cơ máy nén khí

- Áp dụng PID để ổn định hệ thông làm việc ổn định

- Giám sát và vận hành hệ thống thông qua giao diện SCADA

- Ngoài ra nhóm em còn học được tinh thần làm việc nhóm Giúp đỡ lẫn nhau trong quá trình thực hiện để hoàn thành đồ án tốt nhất

So sánh lượng điện năng tiêu thụ giữa máy nén khí sử dụng biến tần và máy nén khí truyền thống hoạt động theo chế độ Load - Unload cho thấy sự khác biệt rõ rệt Máy nén khí sử dụng biến tần tiết kiệm năng lượng hơn, nhờ vào khả năng điều chỉnh công suất hoạt động linh hoạt Trong khi đó, máy nén khí truyền thống thường tiêu thụ điện năng cao hơn do phải liên tục chạy theo chế độ tải và không tải Việc áp dụng công nghệ biến tần không chỉ giúp giảm chi phí điện năng mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Biểu đồ so sánh điện năng tiêu thụ của máy nén khí sử dụng biến tần với máy nén khí thông thường ở chế độ Load - Unload cho thấy sự khác biệt rõ rệt Mặc dù máy nén khí biến tần tiết kiệm năng lượng hơn, nhưng vẫn tồn tại một số hạn chế cần lưu ý.

Do ảnh hưởng của dịch Covid-19, nhóm gặp nhiều khó khăn trong việc mua linh kiện, dẫn đến việc chưa hoàn thành mô hình hoàn chỉnh Với kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, thời gian có hạn, các thiết kế và mô phỏng chỉ dừng lại ở mức đơn giản, cơ cấu bảo vệ chưa được phát triển đầy đủ và chưa thể áp dụng thực tế những kiến thức đã học.

Kết luận

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Lê Quang Đức và các thầy cô tại Viện kỹ thuật HUTECH đã hỗ trợ, hướng dẫn và góp ý cho chúng em trong quá trình thực hiện đồ án Nếu không có sự giúp đỡ của thầy, đề tài của chúng em có thể đã không hoàn thành đúng tiến độ Mặc dù nhóm em đã nỗ lực, nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót trong đồ án, đặc biệt là việc chưa hoàn thiện mô hình, khiến các mô phỏng chỉ mang tính chất tương đối và chưa đáp ứng được kỳ vọng của chúng em.

Sau một thời gian nghiên cứu, tôi nhận thấy việc tìm hiểu các linh kiện hiện đại và đọc tài liệu tiếng Anh vẫn còn mới mẻ đối với sinh viên Do đó, tôi mong muốn nghiên cứu các đề tài thực tế, hiện đại để tích lũy kinh nghiệm cho quá trình sản xuất công nghiệp hiện nay.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô tại Viện Kỹ thuật HUTECH, đặc biệt là thầy Lê Quang Đức, cùng với sự hỗ trợ và ý kiến đóng góp từ các bạn trong lớp, đã giúp nhóm em hoàn thành đề tài này.

1 Ứng dụng cảm biến: https://huphaco.vn/ung-dung-cam-bien-ap-suat/

2 Tài liệu về biến tần Mitsubishi E700: https://www.mitsubishielectric.com/fa/vn_vi/download/manual/pdf/drv/inv001.pdf

3 Tài liệu về PLC Siemens: https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet/

4 Điều khiển tự động: https://cuuduongthancong.com/sjdt/dieu-khien-tu-dong/huynh-thai-hoang/dh-bach-khoa- hcm?src=subject

5 Vận hành và điều khiển hệ thống điện: https://cuuduongthancong.com/s/van-hanh-va-dieu-khien-he-thong-dien

6 Ứng dụng PID: https://plcvietnam.com.vn/forum/showthread.php/734-T%C3%A0i-li%E1%BB%87u- v%E1%BB%81-Gi%E1%BA%A3i-thu%E1%BA%ADt-%C4%91i%E1%BB%81u- khi%E1%BB%83n-PID

7 Lập trình PLC: https://khs247.com/tai-lieu-lap-trinh-plc-s7-200-siemens-tieng-viet-pdf/

8 An toàn điện: https://www.viendong.edu.vn/uploads/Files/T9_2014/141427_tai-lieu-an-toan-dien.pdf

Ngày đăng: 31/08/2023, 08:42

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 14: Một hệ thống điều khiển máy nén khí (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 14 Một hệ thống điều khiển máy nén khí (nguồn: Internet) (Trang 29)
Hình 15: Điều khiển hệ thống máy nén khí bằng biến tần (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 15 Điều khiển hệ thống máy nén khí bằng biến tần (nguồn: Internet) (Trang 31)
Hình 17: Màn hình HMI thể hiện thông số của động cơ (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 17 Màn hình HMI thể hiện thông số của động cơ (nguồn: Internet) (Trang 32)
Hình 16: Chuyển đổi công suất tiết kiệm điện năng (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 16 Chuyển đổi công suất tiết kiệm điện năng (nguồn: Internet) (Trang 32)
Hình 18: Bảng tình huống cụ thể và cách xử lý đối với từng sự cố máy nén khí (nguồn: - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 18 Bảng tình huống cụ thể và cách xử lý đối với từng sự cố máy nén khí (nguồn: (Trang 35)
Hình 23: Phần mềm WinCC để thiết kế giao diện SCADA (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 23 Phần mềm WinCC để thiết kế giao diện SCADA (nguồn: Internet) (Trang 39)
Hình 28: Biểu đồ điều khiển tín hiệu PID (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 28 Biểu đồ điều khiển tín hiệu PID (nguồn: Internet) (Trang 42)
Hình 36: Sơ đồ chân của biến tần Mitsubishi E700 (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 36 Sơ đồ chân của biến tần Mitsubishi E700 (nguồn: Internet) (Trang 51)
Hình 39: Nguồn tổ ong 24VDC (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 39 Nguồn tổ ong 24VDC (nguồn: Internet) (Trang 56)
Hình 42: Cấu tạo máy nén khí piston (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 42 Cấu tạo máy nén khí piston (nguồn: Internet) (Trang 58)
Hình 51: Cáp kết nối PLC - Siemens với màn hình HMI (nguồn: Internet) - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 51 Cáp kết nối PLC - Siemens với màn hình HMI (nguồn: Internet) (Trang 67)
Hình 55: Chọn PC-system - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 55 Chọn PC-system (Trang 70)
Hình 56: Kết nối PLC-s7 1200 với PC-system - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 56 Kết nối PLC-s7 1200 với PC-system (Trang 70)
Hình 57: Add new block để lập trình PLC - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 57 Add new block để lập trình PLC (Trang 71)
Hình 67: Màn hình dữ liệu đồ thị áp suất bằng PID - Mô hình giám sát và điều khiển máy nén khí với plc và biến tần tiết kiệm điện năng
Hình 67 Màn hình dữ liệu đồ thị áp suất bằng PID (Trang 78)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w