Bài giảng Tự động hóa trạm bơm tưới tiêu

Mức độ 1- Điều khiển tự động trạm bơm với PLCb.Các sơ đồ điều khiển 1.Sơ đô trạm 2 máy điều khiển theo thời gianVMQ51Nguyên lý:Các bộ định thời K4T được thay thế bằng một timer OFF delay

Trang 1

BÀI GIẢNG TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BƠM

TƯỚI TIÊU

Giảng viên: Vũ Minh Quang

ĐHTL 2022

Tài liệu tham khảo

1 SCADA Based Water Management System in Nava Raipur, 2021

Trang 2

BÀI GIẢNG TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BƠM

TƯỚI TIÊU

Chương 1 - Tổng quan về trạm bơm tưới tiêu

Chương 2 - Các phần tử cơ bản trong hệ thống trạm bơm Chương 3 - Các giải pháp tự động hóa hệ thống trạm bơm

Trang 3

Chương 1 - Tổng quan về trạm bơm tưới tiêu

Trang 4

Chương 1 - Tổng quan về trạm bơm tưới tiêu 1.1 Các khái niệm

Trạm bơm :

không chỉ phục vụ cho lĩnh vực nông

nghiệp mà còn phục vụ cho nhiều

ngành sản xuất như cấp thoát nước cho

các nhà máy công nghiệp, khai thác

mỏ, hóa chất, dầu khí Trong nông

nghiệp trạm bơm dùng để bơm nước

tưới và tiêu úng, trong sinh hoạt trạm

bơm dùng để tưới nước sạch phục vụ

nhu cầu ăn uống cho con người và gia

súc

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

bơm tưới hoặc tiêu nước ngành thuỷ lợi thường có công suất lớn Hàng vạn máy bơm lắp đặt cho hàng ngàn trạm bơm ở nước ta đã và đang phát huy tốt hiệu quả, phục vụ phát triển nông nghiệp nông thôn và góp phần phát triển kinh tế đất nước

Trang 9

Chương 1 - Tổng quan về trạm bơm tưới tiêu 1.2 Các thông số cơ bản

Lưu lượng Q

Cột nước H

Trang 10

Trang 11

Công suất máy bơm N Hiệu suất η%

Trang 12

Chương 1 Tổng quan về trạm

-bơm tưới tiêu

1.3 Tổ máy bơm và

trạm bơm

Trang 13

Chương 1 - Tổng quan về trạm bơm tưới tiêu 1.3 Tổ máy bơm và trạm bơm

Trang 14

Chương 1 - Tổng quan về trạm bơm tưới tiêu 1.3 Tổ máy bơm và trạm bơm

Trang 16

Chương 1 Tổng quan về trạm

-bơm tưới tiêu

1.3 Tổ máy bơm và

trạm bơm

Trạm bơm tiêu

Trang 18

Chương 1 Tổng quan về trạm bơm

Trang 19

Chương 1 Tổng quan về trạm bơm

Trang 20

1.3 Tổ máy bơm và trạm bơm

c.Trạm bơm tưới tiêu kết hợp

Trang 21

b Xu thế tự động điều khiển trạm bơm với bộ điều khiển khả trình PLC

- Với sự linh hoạt của PLC các chức năng điều khiển tiện lợi, có thể thay thế hệ thống rơ công tắc tơ cồng kềnh, thực hiện tốt chức năng điều khiển tự động

le-c Xu thế điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu trạm bơm- SCADA

Sử dụng các sensor đo tín hiệu gửi về PLC và được hiển thị trên giao diện điều khiển HMI giúp người vận hành giám sát được trạng thái hoạt động của hệ thống

d Xu thế mở rộng hệ thống SCADA trạm bơm với các chuẩn truyền thông và kết nôi IOT

Việc mở rộng các hệ thống SCADA với chuẩn truyền thông MOBUS, PROFIBUS, CAN, HART… Các kết nối IOT giám sát hệ thống qua các thiết bị thông minh

Trang 23

Chương 2- Các phần tử cơ bản trong hệ thống trạm bơm

2.1 Phần tử động lực

a.Động cơ

Thường dung 2 loại dị bộ ( không đồng bộ- KĐB) và đồng bộ

-động cơ Không đồng bộ rô to lồng sóc hoặc rô to Dây quấn ( dị bộ) có 3 loại nhỏ, trung bình, lớn

Trang 24

Trang 25

a động cơ

Trang 26

2.1 Phần tử động lực a động cơ

Trang 27

b Van thủy lợi-van cửa cống

Trong các hệ thống xử lý nước thải hoặc hệ thống cấp nước hay

hệ thống thoát nước, hệ thống đường ống nước thủy lợi, hệ thống

chống lũ lụt, hệ thống xả tràn, hệ thống thoát nước thành phố,

người ta thường dùng các van cửa cống hay van cửa phai kích

thước lớn để điều tiết dòng chảy lớn, mà các van thông thường

không xử lý được Van cửa phai có nhiều loại, vật liệu chế tạo

thường bằng thép, thép không rỉ, gang đúc, được đóng mở bằng

tay quay hoặc đóng mở tự động bằng mô tơ điện

Trang 28

Van đường ống là một bộ phận cơ học được sử dụng trong hệ

thống đường ống để khởi động, ngừng, trộn, điều khiển hoặc

điều chỉnh lưu lượng hoặc áp suất của chất lỏng bằng cách

thay đổi lối đi thông qua đường ống Van là một bộ phận chủ

yếu của bất kỳ hệ thống đường ống nào chuyên chở chất lỏng,

hơi, bùn, khí và hỗn hợp của chất lỏng và pha khí của các môi

trường lưu lượng khác nhau Van là thành phần đường ống

bền vững đắt tiền nhất trong nhà máy Chúng có thể chiếm tới

20% đến 30% tổng chi phí hạng mục đường ống cho một quy

trình nhà máy Kích thước của van được quyết định bởi kích

thước của các đầu của nó được kết nối với hệ thống đường

ống

Trang 29

Tác động lên lẩy bảo vệ → Cầu dao mở tiếp điểm → Ngắt mạch

xuống → Tác động lên lẩy bảo vệ → Cầu dao mở tiếp điểm → Ngắt mạch

Trang 30

Trang 31

2.2 Phần tử mạch điều khiển

c CÔNGTẮC TƠ

Là khí cụ điện dùng để đóng cắt từ

xa mạch điện động lực Phân loại

Công tắc tơ : Theo pha : Công tắc

tơ 1 , 2 , 3 pha

Theo dòng điện : Xoay chiều,một

chiều Công tắc tơ : Ngoài các bộ

tiếp điểm mạch động lực , còn có

các bộ tiếp điểm phụ dùng cho

mạch điều khiển Công tắc tơ :

Cần được bảo dưỡng định kỳ Khi

làm việc trong mạch ngắn hạn lặp

lại

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

hở mạch Việc để hở mạch cuộn dây thứ cấp biến dòng sẽ gây ra hư hỏng biến dòng

Để đo điện áp xoay chiều có giá trị lớn , khi không có đồng hồ đo điện áp xoay chiều tương ứng , người ta phải dùng biến áp đo lường để đưa điện áp đo về giá trị phù hợp với đồng hồ đo

Trang 36

Nút nhấn (nút ấn) là một loại khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển

Trang 37

i.Bộ khống chế

lực (có thể bằng tay hoặc điều khiển quamột cơ cấu nào đó…)

Trang 38

Trang 39

2.3 Các phần tử mạch đo lường

a CẢM BIẾN ÁP LỰC

4 – 20 mA P = d.h Trong đó : P : Áp xuất ở đáy cột chất lỏng 1 Pa = 1 N /m2 d : Trọng lượng riêng của chất lỏng h : Chiều cao cột chất lỏng Ngày nay việc sử dụng các cảm biến có tín hiệu đầu vào là áp lực , tín hiêụ đầu ra là dòng điện một chiều 4 - 20 mA DC được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực , đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa Qua mối quan hệ dòng

điện và áp lực là mối quan hệ tuyến tính Từ mạch điện mô phỏng P = 4 – 20 mA DC bên dưới

Trang 40

b.CẢM BIẾN Nhiệt độ PT100

quan hệ nhiệt độ và điện trở là tuyến tính Tín hiệu vào của PT100 là nhiệt độ , tín hiệu ra cũng được biến đổi thành dòng điện một chiều 4 – 20 mA Vì vậy PT 100 được sử dụng rộng rãi trong các mạch đo nhiệt độ Đặc biệt áp dụng trong điều khiển và tự động hóa

Trang 41

c.Sen sor đo lưu lượng

d.Sensor đo mức

Trang 42

Trang 43

d.Sensor đo mức

Dạng điện dung

Trang 45

Cáp nối đùng để truyền nhận tín hiệu

thường chế tạo theo các chuẩn kết nối

theo cổng RS 232, RS 485, Ethernet…

thường có nhiều loại cáp đồng, cáp

quang

Trang 47

d Switch (router, gateway)

Thiết bị liên kết thu phát tín hiệu theo

nhiều cổng tới các thiết bị trạm

Trang 48

Chương 2- Các phần tử cơ bản trong hệ thống trạm

Trang 49

Chương 3 - Các giải pháp tự động hóa hệ thống trạm bơm

3.1 Mức độ 1- Điều khiển tự động trạm bơm với PLC

3.2 Mức độ 2- Tự động hóa trạm bơm với hệ thống điều khiển giám sát

và thu thập dữ liệu SCADA 3.3 Mức độ 3- Tự động hóa điều khiển giám sát hệ thống trạm bơm từ xa

hướng tới công nghệ 4.0

Trang 50

a hiện trạng

Các trạm bơm ở nước ta xây dựng trước năm 1990 ( trạm bơm cấp xã, cấp huyện

nhỏ…) cơ bản từ công nghệ Liên Xô, Hungary sơ đồ cơ bản là sử dụng hệ thống role, công tắc tơ cồng kềnh, lạc hậu, xu thế tự động hóa có thể thực hiện theo 2 cách: một là chuyển đổi sơ đồ rơ le – công tắc tơ sang PLC, hai là từ việc xác định các chức năng điều khiển tiến hành xây dựng phần cứng và phần mềm mới tương ứng.

Các bước chuyển sang điều khiển sử dụng PLC từ sơ đồ điều khiển role cũ :

1.Thiết lập bảng ký hiệu.

2 Vẽ sơ đồ kết nối dây với PLC

3 Viết chương trình điều khiển theo hai cách:

-Sơ đồ kết nối dây cứng

-Theo yêu cầu công nghệ

Trang 51

b.Các sơ đồ điều khiển

1.Sơ đô trạm 2 máy điều khiển theo thời gian

Nguyên lý:

Các bộ định thời K4T

được thay thế bằng một

timer OFF delay tự ngát

bơm 1 sau 1 khoảng thời

gian, K5T được thay thế

bằng một timer ON

delay.tự mở bơm 2 sau 1

khoảng thời gian

Trang 52

B1:

B2:

Trang 53

B3:

Trang 54

2.Sơ dồ tự động hóa mồi bơm

- mồi truyền thống

Trang 55

- Mồi nước khi máy bơm

Pentax đặt thấp hơn mực nước

trong bể hút

Khi mồi phải đóng van 3, mở hoàn toàn van 1 trên ống hút và van 2 trên ống xả khí Nước

từ bể hút tự chảy vào ống hút và máy bơm Quan sát phễu 4 nếu thấy nước dâng lên không còn bọt khí là bơm đã mồi xong Khi đó đóng 2 van lại và tiến hành khởi động bơm

1, 2, 3 – Van, 4 – Phễu xả khí

Trang 56

-Mồi nước khi máy bơm ly

tâm Pentax đặt cao hơn mực

nước trong bể hút

Khi mồi, mở van 4, 5 đóng van 7 Quá trình mồi tiến hành cho đến khi nước được chứa đầy trong ống hút và thân bơm, khí được xả hết ra ngoài Nếu dừng máy lâu, nước trong ống hút

có thể bị rò rỉ ra ngoài qua van thu 1 Do vậy, lần làm việc sau của bơm phải mồi lại

a- Nước mồi lấy từ ống đẩy; b- Nước mồi lấy

từ thùng mồi; 1- Lưới chắn rác có van thu; 2 Ống hút; 3- Ống mồi; 4,5,6- Van; 6- Phễu xả khí; 8- Ống đẩy; 9- Bể cấp nước mồi

Trang 57

Bài tập1 : Thiết lập chương trình điều

khiển PLC mồi tự động trạm bơm

theo 3 bước sử dụng bơm phụ mồi

Trang 58

3.Sơ đồ Trạm bơm với

chuyển Sơ đồ sao – tam giác

Khi đấu khởi động sao tam

giác người ta sử dụng động

cơ có công suất trung bình,

Động cơ có thể đấu sao tam giác

khi thông số điện áp có ghi △/Y:

380/660V, vì điện áp ở nước ta là

3 pha 380V Đối với loại động cơ

có ghi △/Y: 220/380V chỉ có thể

đấu chế độ tam giác với điện áp 3

pha 220V, do đó không thể đấu

chạy khởi động sao tam giác

Trang 59

Trang 60

b3

Trang 61

4 tự động điều khiển mạch khóa van trên đường ống đẩy và điều khiển tự đồng bộ dẫn động máy bơm

Bài tập2 : Thiết lập chương trình điều khiển PLC khóa van trên đường ống đẩy và điều khiển tự đồng bộ dẫn động máy bơm

theo 3 bước

Trang 63

5.Trạm bơm tự động theo mực nước

Trang 64

5.Trạm bơm tự động theo mực nước

Trang 65

6.Trạm bơm mẫu điển hình

Bài tập3 : Thiết lập chương trình

điều khiển PLC cho trạm PEKH

theo 3 bước

Trang 66

7.Hệ tự động máy bơm kiểu

theo 3 bước

Trang 67

8.Trạm bơm tiêu, thoát

nước-quan trọng coi là phụ tải loại 1

tính dự phòng cao

Trang 68

8.Trạm bơm tiêu, thoát nước

Trang 69

Sơ đồ 1 máy

Chức năng:

Trang 70

Sơ đồ mạch bảo vệ

Chức năng:

Trang 71

8.Trạm bơm tiêu, thoát

nước

sơ đồ chung các máy

Chức năng:

Trang 72

sơ đồ máy bơm cho vòng lót đệm thủy lực máy bơm

Chức năng:

Trang 73

Sơ đồ điều khiển khóa van sự cố trước bể thu nước xả

Chức năng:

Trang 74

Sơ đồ tự động điều khiển song chắn rác

Chức năng:

Trang 75

Sơ đồ điều khiển máy nghiền rác

Chức năng:

Trang 76

9 Tự động điều chỉnh công suất bơm

Chức năng:

Trang 77

9 Tự động điều chỉnh công suất bơm

Chức năng:

Điều tốc máy bơm theo yêu cầu

lưu lượng vận hành

Tăng hiệu suất bơm

Tiết kiệm điện

Tự động điều khiển qua PLC

Trang 78

10.Tự động điều khiển bơm tăng áp

Trang 79

10.Tự động điều khiển bơm tăng áp

Chức năng:

có dự phòng

Trang 80

11 Điều khiển làm việc luân phiên bơm

Chức năng:

có dự phòng bền máy

Độ tin cậy cao

Thuận lợi sủa chữa

Các bơm làm việc luân phiên theo thời

gian đặt trước

bơm2

Trang 81

3.2 Mức độ 2- Tự động hóa trạm bơm với hệ thống điều khiển giám sát

và thu thập dữ liệu SCADA

Việc quan trắc điều khiẻn giám sát

SCADA được thực hiện qua giao diên

điều khiển HMI, kết nối hệ thống

thông qua các chuẩn truyền thông qua

đây người vận hành có thể quan sát các

thông số : mức nước, áp suát, lưu

lượng, nhiệt độ khi đo về từ các

sensor Thực hiện các thao tác điiều

khiển hệ thống trực tiếp trên máy tính

từ trung tâm điều khiển

Để thực hiện tự động hóa mức 2

thường có 2 giải pháp chính :

Tiêu đề	Bài Giảng Tự Động Hóa Trạm Bơm Tưới Tiêu
Người hướng dẫn	Vũ Minh Quang
Trường học	Đại học Thủy Lợi
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2022

Định dạng
Số trang	120
Dung lượng	6,51 MB