tìm hiểu bộ chuyển nguồn ATS, đi sâu vào điều khiển quá trình chuyển nguồn bằng PLC

Ngày nay trong công nghiệp,sinh hoạt hàng ngày các loại phụ tải hộ tiêu thụ không được phép mất điện hay có sự cố dù chỉ trong một thời gian ngắn, vìđiều đó có thể gây thiệt hại nghiêm

MỤC LỤC

Số hình Tên hình Trang

Hình 1.1 Sơ đồ khối cấu trúc của bộ ATS 7Hình 1.2 Sơ đồ khối của ATS 8Hình 1.3 Sơ đồ thời gian hoạt động 9Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc của ATS 10Hình 1.5 Sơ đồ thời gian hoạt động của ATS lưới – máy phát 11Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS 14Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR - PD 16Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển 17

Hình 3.21 Khi có điện trở lại 46

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là phần nghiên cứu và thể hiện đồ án tốt nghiệp củariêng tôi, các kết quả và số liệu trong đề tài là trung thực

Hải phòng, ngày tháng năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quang Thắng

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin bày tỏ cảm ơn chân thành tới thầy giáo Trần Sinh Biên đãhướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình, giúp em có cơ hội được tiếp xúc với các thiết bịthực tế và hoàn thành đồ án này

Em cũng xin cảm ơn tất cả các thầy cô trong bộ môn Điện tự động côngnghiệp Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam đã truyền đạt kiến thức trong suốtthời gian em học trong trường để em ứng dụng vào đồ án này

LỜI MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ta trong giai đoạn hiệnnay đang diễn ra rất mạnh mẽ và nhanh chóng Để thực hiện điều đó cần mởrộng và phát triển các nhà máy điện, xí nghiệp Điều này đặt ra những nhiệm vụquan trọng đối với các kỹ sư ngành điện Một trong những nhiệm vụ đó là cungcấp thường xuyên, ổn định và liên tục cho các nhà máy, xí nghiệp

2. Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài là đi tìm hiểu bộ chuyển nguồn ATS, đi sâu vào điềukhiển quá trình chuyển nguồn bằng PLC

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu là bộ chuyển nguồn tự động ATS

- Phạm vi nghiên cứu là thiết kế chương trình điều khiển bằng PLC cho bộchuyển nguồn ATS

4. Phương pháp nghiên cứu khoa học

Để hoàn thành được đề tài yêu cầu người làm việc phải có một lộ trìnhlàm việc thống nhất, có phương pháp nghiên cứu rõ ràng, xác định lắm bắt đượcphương hướng tổng thể của cả mô hình Sau đó bắt tay vào thực hiện từng phần,mỗi phần cần có sự nghiên cứu tìm hiểu kỹ kết hợp các phần mềm Sau đó tổnghợp từng phần thành mô hình Để làm được điều đó em đã thu thập thông tin, tàiliệu tham khảo để nghiên cứu làm đề tài Trên cơ sở đó có những vấn đề khúcmắc khó giải quyết em tham khảo hỏi ý kiến thầy cô và các bạn để hoàn thành

đề tài đồ án được giao

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Kết quả nghiên cứu nâng cao tính tự động hoá trong việc điều khiển quá trình chuyển nguồn sang nguồn dự phòng khi gặp sự cố không mong muốn

Thiết bị tự động đem lại những hiệu quả như : Tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm được các máy biến áp hoặc đường dâyphải làm việc song song.

CHƯƠNG1 :KHÁI QUÁT VỀ BỘ CHUYỂN NGUỒN

TỰ ĐỘNG ATS1.1.Khái quát chung

ATS là thiết bị tự động chuyển đổi nguồn dùng để chuyển nguồn chính xácnguồn dự phòng khi nguồn chính xảy ra trạng thái lỗi Nguồn chính xảy ra lỗinhư mất pha, mất nguồn, ngược thứ tự pha, điện áp cao hoặc thấp hơn giá trị chophép…vv Nếu nguồn dự phòng lấy từ máy phát thì ta có loại ATS lưới – máyphát, nếu nguồn dự phòng lấy từ lưới thi ta có loại ATS lưới - lưới

1.1.1.Đặc điểm chung

+ Được sử dụng trong mạng 3 pha 4 dây hoặc mạng một pha

+ Cho phép nguồn ưu tiên trong hệ thống mạng điện có nhiều nguồn

+ Tuỳ chọn chế độ điều khiển là xung hay dạng mức

+ Giám sát thấp áp hoặc quá áp của nguồn điện chính hay nguồn điện dựphòng

+ Giám sát tần số của nguồn điện lưới chính và nguồn điện dự phòng

+ Lập trình các timer trì hoãn khởi động chuyển mạch hay tắt máy phát.+ Lập trình các hoạt động theo thời gian ngày hay đêm ngày nghỉ,tuần thángnăm

+ Hiển thị các thông số( tần số, điện áp ) cảu nguồn chính và nguồn dự phòngdùng LCD

+ Hiển thị các trạng thái nguồn điện, chỉ báo sự cố trạng thái test

+ Nguồn điện hoạt động từ điện áp 160VAC tới 250VAC với tần số 50Hz.+ Tích hợp đồng bộ thời gian thực, thời gian hoạt động 2 tháng nếu mất toàn

bộ nguồn chính và nguồn dự phòng

1.1.2 Chức năng của bộ ATS

+ Tự động chuyển nguồn khi mất điện

+ Tự động khởi động máy phát khi mất lưới

+ Quá trình khởi động máy phát nếu có sự cố về lưới thì dừng việc khởi động

và đưa tín hiệu ra cảnh báo

+ Thực hiện quá trình kiểm tra điện áp nếu đạt yêu cầu thì được thực hiệnđóng tải

+ Bảo vệ mất pha, quá áp, quá tải

1.1.3 Yêu cầu sử dụng và phân loại

a. Yêu cầu sử dụng

Trong quá trình vận hành và sử dụng lưới điện không thể tránh khỏi các sự

cố mức độ thiệt hại do sự cố gây ra có thể là rất lớn, thậm chí còn gây nguyhiểm đến tính mạng của con người Do vây cần phải hạn chế mức thấp nhất thiệthại của sự cố gây ra Khái niệm sự cố ở đây có thể được hiểu bao gồm : mấtđiện, mất pha, lệch pha, cao áp, thấp áp quá trị số cho phép

Ngày nay trong công nghiệp,sinh hoạt hàng ngày các loại phụ tải ( hộ tiêu thụ) không được phép mất điện hay có sự cố dù chỉ trong một thời gian ngắn, vìđiều đó có thể gây thiệt hại nghiêm trọng về người và của cho chúng ta Ví dụnguồn điện cấp cho các thiêt bị cấp cứu trong các bệnh viện nếu mất điện trongkhoảng thời gian rất ngắn cũng có thể lấy đi mạng sống của rất nhiều bệnh nhân.Hay nguồn điện cấp cho các trung tâm điện toán, hoặc một hệ thống SCADA –

hệ thống kiểm tra điều khiển và thu thập dữ liệu khi mất điện thì toàn bô số liệutheo dõi và quá trình điều khiển đều không hoạt động được, các công trình quantrọng cấp quốc gia như hội trường quốc hội, nhà khách chính phủ, ngân hangnhà nước, Đại sứ quán các nước, khu quân sự, sân bay, hải cảng… Một số công

trình trong lĩnh vực thương mại dịch vụ du lịch như các khách sạn cao cấp,khutrung tâm thương mại, các siêu thị hang hoá…

Đối với tất cả các hộ tiêu thụ đặc biệt này cần phải được cấp điện một cáchlien tục để tránh gây ra các thiệt hại.Lúc đó ngoài nguồn chính là lưới điện racác âhộ tiêu thụ loại này cần xây dựng một nguồn điện dự phòng để đề phòngkhi có sự cố với nguồn điện chính.Tương ứng với nó cần phải có một thiết bịthực hiện việc cấp nguồn lien tục cho phụ tải đặc biệt này Hiện nay có 2 loạithiết bị đảm bảo được yêu cầu đó là:

+ Thiết bị cấp nguồn lien tục UPS ( Uninterrupting Power Supply)

+ Thiết bị chuyển nguồn tự động ATS(Automatic Transfes Switch)

Hai thiết bị này có thể đảm bảo việc cấp nguồn một cách liên tục cho các hộtiêu thụ đặc biệt đã nêu trên Mỗi loại có một ưu nhược điểm riêng tuỳ vào từngtrường hợp cụ thể mà ta có thể sử dụng thiết bị chuyển nguồn tự đông ATS haythiết bị cấp nguồn liên tục UPS Đối với thiết bị tự động chuyển nguồn ATS thìkhi lưới điện chính bị sự cố thì thiết bị này sẽ chuyển sang dùng lưới điện dựphòng

*) Ưu điểm của loại này là :

Đối với thiết bị cấp nguồn liên tục UPS thiết bị này như một acquy cỡ lớn,thiết bị lấy điện từ nguồn điện chính để nạp cho UPS và cấp điện ngược lại khimất điện.

*) Ưu điểm của loại này:

- Lắp đặt đơn giản

- Không cần nguồn điện dự phòng

*) Nhược điểm của loại này :

- Nguồn điện không cấp được trong thời gian dài

- Giá thành cao

b Phân loại

Hiện nay có hai thiết bị đảm bảo được yêu cầu này đó là:

+ Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS

+ Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS

1.1.4 Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS

Là thiết bị dùng để tự động chuyển tải sang nguồn dự phòng khi nguồnchính bị sự cố

Nguồn dự phòng có thể là một đường dây khác song song hoặc một máyphát DIEZEL Tuỳ theo nhu cầu của các hộ tiêu thụ mà sử dụng nguồn dựphòng cho hợp lý

Trong thiết kế cũng như chế tạo, hoạt động của ATS lưới – máy phát phứctạp hơn do có thêm bộ phận khởi động máy DIEZEL.Mặt khác cũng có thể xảy

ra sự cố máy phát điện và sự cố này thường xuyên xảy ra Do đó yêu cầu đối vớiloại ATS này cao hơn

Với nguồn dự phòng là một lưới điện khác lúc đó nguồn điện dự phòng cóthể hoạt động lâu dài giống như lưới chính Với nguồn dự phòng là máy phátDIEZEL việc vận hành máy phát trong thời gian dài là không kinh tế, do vậytrong trường hợp lưới điện mất lâu dài chỉ cho máy phát hoạt động trong thờigian nhất định nào đó, khi đã giải quyết xong một nhiệm vụ quan trọng thì dừngmáy Khi nguồn chính có điện trở lại ổn định thì tác động trở lại cho nguồnchính.

*)Yêu cầu trong thiết kế ATS lưới – máy phát :

+ Khi lưới có sự cố lập tức lệnh khởi động máy DIEZEL Đến khi điện ápđầu ra của máy phát đạt yêu cầu thì chuyển tải cho máy phát

+ Khi có điện luới trở lại, kiểm tra mức độ ổn định của lưới và chuyển tải trở

về lưới Sau khi chuyển tải máy phát chay không tải trong một thời gian để làmmát máysau đó tự động dừng lại khi điều kiện làm mát đảm bảo

+ Khi mất điện lưới lâu dài xét thấy vận hành máy không có lợi và nhu cầusản xuất không cấp bách, lúc đó cho máy vận hành trong thời gian đủ giải quyếtvấn đề quan trọng thì cho máy dừng lại

1.2 Cấu trúc của bộ ATS

Hiện nay có hai loại chuyển nguồn tự động ATS đó là :

ATS lưới – lưới

ATS lưới – máy phát

Khối tạo điện áp mẫu : đầu vào là tín hiệu điện áp ba pha xoay chiều đầu

ra là tín hiệu điện áp mẫu một chiều Có chức năng lấy tín hiệu điện áp ba phachỉnh lưu đưa vào mạch so sánh

Khối nguồn điều khiển : Đầu vào là điện áp của một pha bất kì đầu ra làđiện áp một chiều cung cấp nguồn một chiều cho mạch điều khiển, đồng thời tạođiện áp chuẩn để so sánh

Khối bảo vệ thấp áp, mất pha, cao áp đầu vào là hai tín hiệu điện áp chuẩn

và mẫu để so sánh và đưa ra tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành

Khối chấp hành đầu vào là nguồn nuôi và hai tín hiệu điều khiển đượcđưa tới hai khối bảo vệ áp và khối thời gian, đầu ra là tín hiệu điều khiển động

cơ đề, động cơ gạt le…

Khối thời gian đầu vào là nguồn nuôi còn đầu ra là tín hiệu điều khiển đếnkhối chấp hành

1.2.1 ATS lưới – lưới [ 2 ]

SS1, SS2 : Là khối so sánh giám sát, theo dõi từ đó so sánh giá trị nguồn cungcấpvới giá trị ngưỡng đặt trước từ đó đưa ra tín hiệu đến khối điều khiển.

ĐK : Là khối điều khiển nhận tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tác động đến đầuvào của khối chuyển mạch

CM : Là khối chuyển mạch có nhiệm vụ đóng ngắt tải từ nguồn này sang nguồnkhác theo tác động của bộ điều khiển

AP1, AP2 : Là hai áp to mát bảo vệ nguồn khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch

b. Nguyên lý hoạt đông.

Khi chất lượng nguồn lưới 1 không ổn địnhlập tức bộ so sánh thu tín hiệu sự cố

so sánh các thông số đó với các giá trị ngưỡng đặt trước nếu vượt quá giá trị đặt,sẽcấp tín hiệu đến khối ĐKrồi tiếp đó đến khối CM chuyển tải sang nguồn cònlại Khi luới điện 1có trở lại ATS tiến hành kiểm tra chất lượng nguồn lưới1 nếu

ổn định thì cấp tín hiệu chuyển tải trở lại nguồn lưới 1

c. Sơ đồ thời gian hoạt động.

Hình 1.3 Sơ đồ thời gian hoạt động + Nguyên lý :

- Ban đầu tải được cấp bằng nguồn lưới 1 thông qua MBA1 Khi lưới 1 bị

sự cố Khối ĐK nhận tín hiệu sự cố và xử lý, đồng thời ATS cũng kiểmtra chất lượng của nguồn lưới 2 Nếu chất lượng nguồn lưới 2 tốt thì ATS

sẽ tạo khoảng thời gian trễ ( 0 – 5s) Sau đó tạo tín hiệu cho khối CM tácđộng chuyển tải sang lưới 2.

- Khi lưới 1phục hồi trở lại ATS xử lý tín hiệu này đồng thời tạo khoảng thờigian trễ ( 3 – 30phút ) để đảm bảo rằng nguồn lưới 1 đã ổn định Sau đó ATStác động đến khối CM đưa tải trở về lưới 1

1.2.2 ATS lưới – máy phát [ 2 ]

a Sơ đồ cấu trúc :

Hình 1.4 Sơ đồ cấu trúc của ATSTrong đó :

MBA : Máy biến áp nguồn

KĐ : Là khối khởi động máy DIEZEL khi nhận được tín hiệu của bộ điềukhiển

sau 5s(để tránh dao động của lưới ) Khi điện áp bapha mất đối xứng quá mứccho phép, quá điện áp,không đúng thứ tự pha ATS cũng phát tín hiệu kởi độngmáy, trong trường hợp này lưới vẫn còn nhưng chất lượng điện không tốt ảnhhưởng đến quá trình làm việc Khi quá điện áp sẽ gây nguy hiểm hư hỏng cáchđiện của các thiết bị dùng điện trong mạng Khi ngược thứ tự pha tạo từ trườngnghịch làm các động cơ ba pha quay ngược gây thiệt hại.

Khi đó khối SS1 sẽ thu tín hiệu sự cố so sánh với ngưỡng và cấp tín hiệucho khối ĐK BộĐK sẽ tác động tới khối KĐ để khởi động máy DIEZEL Khichất lượng điện áp ra của máy phát đảm bảo và đạt đến khoảng 0.8Udm bộ thờigian trong khối ĐK sẽ tính thời gian khoảng 1-25s rồi cấp tín hiệu cho khối CM

để chuyển tải

Khi điện lưới có điện trở lại để bộ thời gian trong SS1sẽ tính khoảng thờigian 5-30s để chắc chắn là nguồn lưới ổn định Sau đó cấp tín hiệu cho khối ĐKtác động trở lại lưới

Sau khi chuyển tải cho lưới máy phát không được dừng lại ngay mà vẫn tiếp tụcchạy một khoảng thời đủ để làm mát động cơ tuỳ theo công suất và thời gianlàm việc, rồi sau đó mới dừng lại

Sơ đồ thời gian hoạt động

Hình 1.5 Sơ đồ thời gian hoạt động của ATS lưới – máy phát

Khi lưới có sự cố lúc đó ATS tạo thời gian trễ T1 ( 1 – 5s)rồi khởi độngdiezel.

Khi điện áp máy phát dần ổn định Khối SS2 sẽ xử lý và tạo trễ một khoảngthời gian T2 ( 1 – 25s ).sau đó cấp tín hiệu đến bộ CM chuyền tải sang nguồnmáy phát

Khi lưới điện phục hồi trở lại khối SS1 sẽ xử lý và tạo khoảng thời gian trễT3 ( 1 – 30phuts ) sau đó tác động đến khối CM chuyển tải trở lại lưới

Sau khi chuyển tải trở lại lưới máy phát vẫn tiếp tục chạy không tải mộtkhoảng thời gian T4 để làm mát động cơ tuỳ vào thời gian đó vận hành và khảnăng làm mát máy mà chọn từ T4 sau đó cho máy phát dừng lại

Khi khởi động máy phát DIEZEL cần chú ý bộ khởi động của nó cần phảiđảm bảo các đặc điểm sau đây

Nếu khởi động lần một thành công nó lại trở về trạng thái ban đầu Nếu khởiđộng không thành công sau 3-4s cần cho máy nghỉ khoảng 10 -20s và khởi độnglần tiếp theo Nếu khởi động ba lần không thành công lúc đó thiết bị sẽ tự đôngkhoá lại không khởi động nữa

Trong trường hợp máy DIEZEL nổ nhưng điện áp máy phát không thành lậphoặc không đạt yêu cầu lúc đó máy phat chạy một thời gian ngắn rồi dừng lại đểđảm bảo an toàn cho máy

CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG BỘ CHUYỂN NGUỒN

TỰ ĐỘNG ATS2.1 Các phương án xây dựng bộ chuyển nguồn ATS

2.1.1 Phương án dùng các linh kiện đóng ngắt thông thường [ 1 ]

a Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS

Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS được trình bày ở hình 2.1

b Nguyên lý hoạt động

Khi lưới điện hoạt động bình thường thì tiếp điểm thường đóng của roleđiện áp cực tiểu RU< mở ra nên ( 1 – 3 ) hở do đó R1 không có điện ngắt ( 1 – 7) và tiếp điểm nối ( 1 – 29 ) đúng, tiếp điểm ( 1 – 17 ) mở RL vẫn được đóng nênlưới cấp nguồn cho phụ tải

Khi xảy ra các sự cố ( quá áp, thấp áp, mất pha, lệch pha, ngược pha ) thì (

1 – 3 ) nối lạ cấp điện cho role trung gian R1 Khi R1 có điện thì ( 1 – 7 ) nốicấp điện cho T1 tạo khoảng trễ ( 0 – 5s ) và đóng tiếp điểm ( 7 – 9 ) cấp tín hiệucho role nhiên liệu và khởi động máy Đồng thời T2 có điện tính khoảng thờigian đóng tiếp điểm khoảng 5s sau đó mở tiếp điểm trong vòng 20s ( role thờigian T2 là loại role thời gian số đóng mở theo chu kì tạo xung khởi động đóng5s mở 20s ) và T3 có tín hiệu tính tổng thời gian khởi động 3 lần khoảng 60s sau

đó mở tiếp điểm ( 11 – 13 ) không khởi động nữa mặc dù tiếp điểm T2 vẫnđóng

Nếu máy phát khởi đông thành công và điện áp ra thành lập đủ tiêu chuẩnthì tiếp điểm role điện áp cực tiểu phía nguồn máy phát đóng lại nối ( 1 – 19 )nếu nguồn điện này không gặp sự cố thì R2 được cấp điện đóng tiếp điểm ( 1 –

27 ) cấp nguồn cho role thời gian T4 Sau 30s nối ( 27 – 29 ) cấp điện cho RF( 35 – 37 ) ngắt nguồn vào cuộn dây RL

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATSKhi máy phát đang hoạt động cấp nguồn cho phụ tải mà lưới chính phụchồi trở lại thì các rơ le theo dõi lưới không tác động nên ( 1 – 3 ) mở ngắt điệnvào rơ le R1 do vậy ( 1 – 7 ) mở ra ngắt nguồn khởi động máy và tiếp điểmthường đóng của R1 đóng lại nối ( 1 – 33 ) cấp nguồn cho rơ le thời gian T5 saukhoảng thời gian 20s đủ để lưới ổn định đóng tiếp điểm ( 33 – 35 ) đưa điện vàocuộn dây rơ le RL cấp tín hiệu chuyển phụ tải vào lưới chính Khi RL có điện

mở tiếp điểm ngắt ( 29 – 31 ) ngắt điện vào RF và đóng nguồn cho T6 tínhkhoảng thời gian trễ 5s sau đó ngắt nhiên liệu và dừng máy

Nếu gặp sựu cố máy phát mạch bảo vệ trong máy DIEZEL tác động đóng( 1 – 41 ) đưa tín hiệu rơ le trung gian FSC mở tiếp điểm ( 2 - 4 ) và ( 3 – 5 )dừng hoạt động máy phat và lưu trữ sự cố cho đến khi có tín hiệu giải trừ KS khi

đã khôi phục được sự cố

c Nhận xét

Khi dùng các linh kiện đóng ngắt thông thường để xây dựng mạch điềukhiển hoạt động thì cơ cấu đo lường theo dõi lưới điện và máy phát dự phòngbao gồm các mạch bảo vệ theo các sơ đồ nguyên lý đó nếu ở phía trên làm chomạch điện v ô cùng phức tạp và khi tiến hành lắp đặt khó tránh khỏi nhầm lẫnlàm mạch hoạt động với độ tin cậy không cao Ngoài ra chi phí dầu tư khá lớn

cả về tiền bạc lẫn thời gian tủ điều khiển Mặt khác các thiết bị cơ khí mắc vớinhau không thể đẩm bảo hoạt động tốt tuyệt đối mà thường xuyên xảy ra hỏnghóc do kẹt mắc các cơ cấu chuyển động cơ khí Hiện nay kỹ thuật số phát triểnmạnh rơ le số ra đời thay thế các khí cụ đóng ngắt thông thường làm giảm nhẹbớt mức độ phức tạp cho mạch điện Trong trường hợp này ta dùng rơ le điện áp

số EVR_PD để thực hiện bảo vệ lưới điện và máy phát thay thế cho mạch đolường phía trên

2.1.2 Trường hợp dùng rơ le điện áp số [ 1 ]

a Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR_PD

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mắc rơ le điện áp số EVR - PD

b Sơ đồ mạch điều khiển

Sơ đồ mạch điều khiển được thể hiện bên hình 2.3

c Nguyên lý hoạt động

Khi hoạt động bình thường tiếp điểm thường đóng của rơ le số mở nên R1không có điện Nếu có sự cố lưới xảy ra role điện áp số tác động đóng tiếp điểmthường đóng nối ( 1 – 3 ) đưa điện vào cuộn dây rơ le trung gian R1 đóng ( 1 – 7) cấp điện cho T1 tạo khoảng trễ 5s sau đó nối ( 7 – 9 ) cấp nguồn mở nhiên liệukhởi động máy DIEZEL đồng thời cấp điện cho T2, T3 Rơ le thời gian T2 làloại rơ le số hoạt động đóng ngắt theo chu kì đóng tiếp điểm trong vòng 5s và

mở trong vòng 20s sau đó lại đóng lại tạo thành xung khởi động máy Rơ le T3tính tổng thời gian 3 lần khởi động máy vào khoảng 60s thì cho dừng khởi độngmáy

Hình 2.3 Sơ đồ mạch điều khiển

Nếu khởi động thành công điện áp ra máy phát được thành lập và đủ tiêuchuẩn thì tiếp điểm rơ le điện áp số phía máy phát đóng lại nối ( 1 – 19 ) cấpđiện vào cuộn dây R2.

R2 tác động nối ( 1 – 21 ) cấp nguồn cho T4 tạo khoảng thời gian trễ 30ssau đó đóng ( 21 – 23 ) đưa điện vào cuộn dây RF chuyển tải sang máy phátđồng thời ngắt RL bằng cách mở ( 29 – 31 )

Khi lưới điện trở lại lúc đó ( 1 – 3 ) hở R1 mất điện nên tiếp điểm thườngđóng nối ( 1 – 27 ) đưa điện vào cuộn dây T5 tạo khoảng thời gian trễ 30s sau đóđóng ( 27 – 29 ) đưa điện vào cuộn dây rơ le RL chuyển tải chở lại lưới đồngthời đóng ( 29 – 31 ) đưa nguồn vào T6 tính thời gian cho máy chạy không tảitrong khoảng 5 phút phát lệnh ngăt nhiên liệu và dừng máy

Nếu máy phát gặp sự cố mạch bảo vệ máy phát làm việc nối ( 1 – 35 ) cấpđiện cho cuộn dây FSC thông báo sự cố và cho dừng máy đồng thời lưu trữ sự

cố thông qua tiếp điểm giữ FSC ( 1 – 35 ) Sau khi sửa chưa xong sự cố nhấn KSgiải trừ sự cố

Như vậy khi thay thế role điện áp kỹ thuật số làm cho mạch theo dõi tìnhtrạng làm việc của nguồn trở nên đơn giản hơn khá nhiều nhưng mạch làm việcvới độ tin cậy chưa cao do vẫn còn sử dụng các khí cụ điện đóng ngắt có phầnchuyển động cơ khí Việc lắp ráp mạch vẫn còn gặp nhiều khó khăn do cần dùngnhiều đầu dây và các nut đấu dây khá lớn đẽ gây ra hiện tượng thao tác nhầm.Với sự ra đời của công nghệ điện tử số đã làm thay đổi mạnh mẽ các mạch điềukhiển hoạt động tự động làm cho chúng trở lên đơn giản hơn rất nhiều các khí

cụ đóng ngắt thông thường đang dần được thay thế bằng các rơ le số có khảnăng lập trình được

2.1.3 Hệ thống tự động chuyển nguồn ATS của công ty Hà Nội [ 5 ]

+ Chỉnh được thời gian trễ đóng điện lưới cho tải.

+ Chỉnh được thời gian trễ đóng điện máy phát cho tải

+ Chỉnh được thời gian chạy không tải làm mát máy phát

+ Chỉnh được mức báo điện áp thấp

+ Tích hợp chuyển mạch để chọn chế độ MAIN-AUTO-GEN.+ Các quá trình được khoá chéo liên động, tránh xung đột.” [ 5 ]

a. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ATS của công ty Hà Nội

MC: cuộn hút của công tắc tơ bên điện lưới chính, cấp tín hiệu cho tiếpđiểm MC bên mạch động lực mạch điều khiển đóng cắt điện lưới.

GC : cuộn hút của công tắc tơ bên điện máy phát, cấp tín hiệu cho tiếpđiểm GC bên mạch động lực mạch điều khiển đóng cắt điện máy phát

Khi có sự cố bên điện lưới khối SS1 sẽ thu tín hiệu sự cố so sánh vớingưỡng đặt và cấp tín hiệu cho bộ điều khiển Bộ điều khiển sẽ tác động tới bộkhởi đông máy phát RTM

Tiếp điểm mở rộng của công tắc MAIN – AUTO – GEN để dùng đượcvới chuyển mạch 3 vị trí 2 cặp tiếp điểm

Tiếp điểm mở rộng của công tắc AUTO – OFF – TEST để dùng được vớichuyển mạch 3 vị trí 2 cặp tiếp điểm

Khối MẠCH EAC AUTO START chỉnh được thời gian sấy Preheat, thờigian khởi động máy phát Start, thời gian truyền tín hiệu tắt máy phát Stop

2.2.Giới thiệu về PLC S7 – 300

2.2.1 Giới thiệu chung thiết bị điều khiển logic khả trình [ 3 ]

Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC là thiết bị điều khiển được tạo rathay thế các hệ thống điều khiển bằng công tắc tơ, role Vì vậy ban đầu nó sửdụng ngôn ngữ LAD để mô phỏng lại các mạch chung công tắc tơ, role làmchương trình điều khiển Vì lí do này mà người đọc dễ dàng tiếp cận mà khôngcần đào tạo về ngôn ngữ lập trình

PLC hiện nay chiếm hầu hết các lĩnh vực điều khiển trong các nhà máy, xínghiệp do nó mang lại các ưu điểm sau:

- Hoạt động tin cậy

- Linh hoạt trong cấu hình cứng và lập trình, giúp dễ dàng thay đổi, chỉnh sửacác chức năng hay các bài toán điều khiển.

- Được sự hỗ trợ của rất nhiều phần mềm và máy tính số

2.2.2 Cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình PLC [ 3 ]

Hình 2.6 Nguyên lý chung về cấu trúc của một bộ điều khiển logic khả trình

PLC

Để thực hiện được chương trình PLC có chức năng như một máy tính

Thành phần gồm có :

- Khối vi xử lý trung tâm, hệ điều hành

- Bộ nhớ chương trình có chức năng lưu trữ dữ liệu và chương trình

- Cổng vào ra có chức năng giao tiếp với thiết bị bên ngoài

- Các hàm chức năng như timer, counter…

*) Các tín hiệu kết nối với PLC :

- Tín hiệu số : thuộc dạng hàm Boolean, chỉ có 2 trị 0 hoặc 1

Đối với PLC SIEMENS :

+ Mức 0 : tương ứng với 0V hoặc hở mạch