Tổ máy bơm được đấu nối vào họng hút nước từ bể nước ngầm, ống gom đường xả nối trực tiếp vào đường ống cấp nước của nhà máy. Công suất bơm của trạm được điều khiển tương ứng với áp lực yêu cầu trên đường ống cấp nước thông qua tủ điều khiển. Áp lực trên ống luôn được giám sát thông qua cảm biến áp suất đặt trên đường ống. Hệ thống bao gồm 6 máy bơm, 1 tủ điều khiển bằng PLC và 6 biến tần cho hệ máy bơm nước. Hệ thống này tự động giám sát mực nước trong bể chứa nước sạch và áp lực trong đường ống chung; nước hút từ bể chứa ngầm, cấp nước trực tiếp vào đường ống ngầm phân phối cho nhà máy nước, cho phép người vận hành lựa chọn chế độ tự động hoặc bằng tay. Điều khiển lượng nước bơm cho bể nước sạch tùy thuộc vào lượng nước cấp cho hộ tiêu thụ.
Trang 1CHƯƠNG 1: YÊU CẦU CÔNG NGHỆ, QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA HỆ
THỐNG TRẠM BƠM CẤP 1 NHÀ MÁY NƯỚC.
1.1 Các thiết bị dùng trong hệ thống trạm bơm cấp 1.
Hình 1.1 Hệ thống bơm cấp 1 bơm cấp nước cho bể nước sạch
- Sáu bơm loại động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc:
+ Bốn bơm trục ngang có thông số như sau:
1
FL.S.35.5 LB4 U1 Số : 754941 00HD02
2
Công suất : 300 Kw ( công suất 3 pha , Roto lồng sóc )
3
Sơ đồ đấu dây :
/
4
Điện áp làm việc: 380 V
5
Dòng làm việc định mức : 542 A
Trang 2ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
6
Tốc độ : 1487 Vòng/phút
7
8
Kiểu bơm : Bơm trục đứng ; Q = 1200m3/h ; H = 65m
Bảng 1.1: Thông số của 4 bơm trục ngang dùng trong hệ thống bơm
+ Hai bơm trục đứng có thông số:
1
KA4355S-BB014-Z Schorch Số: 9130630/1
2
Công suất : 260 Kw ( Công suất 3 pha , Roto lồng sóc )
3
Sơ đồ đấu dây :
/
4
Điện áp làm việc: 380 V
5
Dòng làm việc định mức : 457 A
6
Tốc độ : 1488 Vòng/phút
7
8
Kiểu bơm : Bơm trục ngang ; Q = 1200m3/h ; H = 60m
Bảng 1.2: Thông sô của 2 bơm trục ngang dùng trong hệ thống bơm
- Một cảm biến đo mức nước: Dùng cảm biến siêu âm Banner U-GAGE
- Một cảm biến áp suất đường ống chung
Trang 3- Sáu biến tần Mitsubishi điều khiển 6 bơm.
- Một PLC FX3U
1.2 Quy trình công nghệ.
- Tổ máy bơm được đấu nối vào họng hút nước từ bể nước ngầm, ống gom đường xả nối trực tiếp vào đường ống cấp nước của nhà máy Công suất bơm của trạm được điều khiển tương ứng với áp lực yêu cầu trên đường ống cấp nước thông qua tủ điều khiển Áp lực trên ống luôn được giám sát thông qua cảm biến áp suất đặt trên đường ống
- Hệ thống bao gồm 6 máy bơm, 1 tủ điều khiển bằng PLC và 6 biến tần cho hệ máy bơm nước Hệ thống này tự động giám sát mực nước trong bể chứa nước sạch và áp lực trong đường ống chung; nước hút từ bể chứa ngầm, cấp nước trực tiếp vào đường ống ngầm phân phối cho nhà máy nước, cho phép người vận hành lựa chọn chế độ tự động hoặc bằng tay
- Điều khiển lượng nước bơm cho bể nước sạch tùy thuộc vào lượng nước cấp cho hộ tiêu thụ
Trang 45 m
7m
2250m3 3000m3 7500m3
50mx30mx8.5m
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
Hình 1.2: Đồ thị phụ tải ngày của nhà máy nước.
-Bể chứa nước sạch có dung tích 50m x 30m x 8,5m
Hình 1.3: Thể tích của của bể nước sạch
- Quy trình công nghệ của hệ thống như sau:
Trang 5+ Ở chế độ Manual: Vận hành từng máy bơm bằng cách chọn trực tiếp start/stop từng bơm, theo dõi hoạt động của trạm bơm qua các đèn báo Với chế độ bằng tay thì bơm chạy không phụ thuộc vào thời gian và mức nước trong bể chứa nước sạch
+ Ở chế độ Automation: Tín hiệu của cảm biến đo mức đưa tín hiệu (0÷10V) về PLC tín hiệu này được xử lý để điều khiển tốc độ động cơ bơm Trạm bơm được tính toán thiết kế vận hành ở mức bình thường là 4 máy với tổng công suất là 1200kW, các bơm
sẽ khởi động lần lượt và cách nhau 30s, 6 bơm được chia thành 2 tổ, 1 tổ chính gồm 4 bơm, mỗi bơm có công suất 300kW, tổ phụ gồm 2 bơm, mỗi bơm có công suất 260kW, có nhiệm vụ chạy bổ xung vào giờ cao điểm khi thiếu nước và chạy duy trì, đồng thời là bơm dự phòng nếu có bơm hỏng hoặc sửa chữa
Hệ thống bơm hoạt động như sau:
Bấm start → bắt đầu chế độ tự động Vào các giờ 5giờ30ph, 11giờ30ph, 20giờ thì 4 động cơ bơm chính: B1, B2, B3, B4 chạy với 100% tốc độ định mức, khi nước trong bể chứa nước sạch dâng lên cao thì giảm tốc các động cơ bơm
Từ 0÷5m thì 4 động cơ chính: B1, B2, B2, B4 chạy với 100% tốc độ
Khi mức nước trong bể nước sạch ≥5m thì giảm tốc 4 động cơ chính bơm 10%
Khi mức nước trong bể nước sạch ≥7m thì giảm tốc 4 động cơ bơm chính 20%
Khi mức nước trong bể nước sạch = 8,4m thì dừng 4 động cơ bơm và cho 2 bơm (260kW/bơm) chạy duy trì với 80% tốc độ Trong khoảng thời gian từ 23giờ ÷ 5giờ30ph thì tất cả các bơm đều nghỉ
Các động cơ bơm chạy trong khoảng thời gian 5giờ30ph ÷ 9giờ30ph, 11giờ30ph ÷17giờ, 20giờ ÷ 23giờ Hết thời gian trên thì ngừng bơm
Vào giờ cao điểm 9giờ30ph -11giờ30ph và 17giờ - 20giờ, nếu mức nước trong
bể chứa nước sạch ≤ 5m thì cho chạy 2 bơm bổ xung với 80% tốc độ định mức, hết giờ cao điểm thì dừng 2 động cơ bơm
Khi bấm Stop Auto thì các động cơ bơm sẽ dừng và đóng van sau 15s lúc này đã tắt chế độ tự động Bấm Start thì hệ thống bơm sẽ vận hành ở chế độ tự động
Trang 6ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
+ Trạm bơm đang vận hành ở chế độ tự động thì chế độ bằng tay không có tác dụng và ngược lại Muốn chuyển sang chế độ bằng tay, sau khi bấm Stop Auto thì bấm Manual Lúc này cho bơm nào chạy/dừng thì bấm Start/Stop
Trang 7CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ
2.1 Tổng quan về biến tần FREQROL E700.
2.1.1 Biến tần là gì?
Thiết bị biến tần là thiết bị biến đổi nguồn điện từ tần số f1 này sang tần số khác là f2 Tần số biến đổi thường là tần số công nghiệp 50Hz Tần số đó được biến đổi f1 phụ thuộc vào mục đích yêu cầu của phụ tải, f2 phụ thuộc vào cả cấu trúc của sơ đồ và loại biến tần Nếu biến tần là gián tiếp thì f2 > f1 hay f2 < f1, nếu biến tần là trực tiếp thì f2 < f1
Thiết bị biến tần được sử dụng rộng rãi trong việc điều chỉnh tốc độ quay của các động cơ đồng bộ, khung đồng bộ 3 pha roto dây quấn hoặc roto lồng sóc Thông thường biến tần trực tiếp điều chỉnh cho động cơ đồng bộ và biến tần gián tiếp điều chỉnh cho ĐK, do động cơ đồng bộ làm việc với tần số thấp hơn
Hệ truyền động biến tần-động cơ có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh tần số
2.1.2 Giới thiệu biến tần FREQROL E700.
2.1.2.1 Kiểm tra sản phẩm và nhận dạng bộ phận.
Loại inverter:
FR- -3.7K
No Voltage class
E720 Three-phase 200V
class
E740 Three-phase 400V
class
E720S Single-phase 200V
E740
Trang 8ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
class
E720W Single-phase 100V
class
2.1.2.2 Sơ đồ nối dây.
Công suất của inverter
Trang 92.1.2.3 Đặc điểm kĩ thuật của các đầu cuối trên mạch chính.
Trang 10ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
Trang 112.1.2.4 Sơ đồ mạch động lực nối với động cơ.
2.1.2.5 Nối dây mạch điều khiển.
2.1.3 Dùng biến tần FREQROL E700 điều khiển động cơ.
Biến tần cần lệnh tần số và lệnh khởi động Lệnh tần số (đặt tần số) xác định tốc độ quay của rotor Cài đặt thông phải theo đúng yêu cầu của tải và điều kiện vận hành
Trang 12ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
2.1.3.1 Start/stop trên bảng vận hành.
Cài đặt tần số bởi bảng vận hành
Cài đặt tần số bởi switch-Cài đặt 3 tốc độ
Cài đặt tần số bằng đầu vào analog
2.2 Giới thiệu về PLC FX3U.
-Dòng sản phẩm mới PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX-PLC, là một PLC dạng nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric
-Với tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian chỉ 0.065µs trên một lệnh đơn logic, cùng với 209 tập lệnh được tích hợp sẵn và cải tiến liên tục đặc biệt cho nghiệp vụ điều khiển vị trí Dòng PLC mới này còn cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Ethernet
và Cổng lập trình RS-422 mini DIN Với tính năng mạng mở rộng làm cho PLC này nâng cao được khả năng kết nối tối đa về I/O lên đến
384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng
-Các dòng PLC FX3U:
Trang 132.3 Cảm biến đo mức nước.
Banner U-GAGE® - dòng cảm biến siêu âm giúp giải quyết các ứng dụng mà cảm biến quang thông thường không ứng dụng được Được nâng cấp và hoàn thiện trước khi chính thức sản xuất, dòng sản phẩm này có độ linh hoạt, chính xác và có hiệu quả trong các ứng dụng khó khăn nhất
U-GAGE được lắp đặt trong bất kỳ môi trường làm việc Cấp bảo vệ đến IP68, NEMA6P, trong tất cả các điều kiện thời tiết Là cảm biến lý tưởng trong môi trường làm việc có tính ăn mòn cao như axit, bazơ,… Nhiều mẫu, kiểu lắp giúp dễ dàng lựa chọn để lắp đặt nhằm đảm bảo tính hoạt động ổn định và thẩm mỹ Ngõ ra của cảm biến siêu âm có nhiều lựa chọn: analog và digital Tất cả các model đều có nút cài chương trình nhanh và có tính năng bù nhiệt độ, tự điều chỉnh giúp cảm biến hoạt động chính xác cao nhất khi điều kiện môi trường thay đổi Khoảng cách phát hiện từ 30mm ÷ 10m, độ phân giải 0.1%-0.25% Cảm biến siêu âm sử dụng sóng âm thanh, điều này giúp nhận dạng chính xác
Tại bể chứa nước sạch nhà máy nước, cảm biến siêu âm được lắp dưới nắp của bể chứa Lấy tín hiệu analog (0 ÷ 10V) của cảm biến này và truyền tín hiệu đến PLC tại nhà máy nước Thang đo của cảm biến được chia thành 3 mức tác động:
- 5V tương ứng với 5m chiều cao của nước trong bể chứa
- 7V tương ứng với 7m chiều cao của nước trong bể chứa
- 8,4V tương ứng với 8,4m chiều cao của nước trong bể chứa
Trang 14ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
Hình 3.1: Cảm biến siêu âm Banner U-GAGE
2.4 Cảm biến đo áp suất đường ống.
Áp lực nước trong quy trình sản xuất và cung cấp nước sạch thường nhỏ hơn 16 bar Phổ biến trong hệ thống xử lý nước sạch là sử dụng đầu đo áp lực kèm bộ hiển thị
áp lực và truyền dòng 4-20mA
Đầu đo áp lực hoạt động dựa trên nguyên lý: thay đổi giá trị điện trở bán dẫn khi
có áp lực P ép vào bề mặt tiếp xúc của đầu đo, điện trở thay đổi làm thay đổi giá trị điện áp (hoặc dòng) ở đầu ra và đưa đến bộ hiển thị áp lực và truyền dòng
Khi cần đo tổn thất qua bể lọc: đo hiệu số mực nước trong bể lọc và mực nước ở ống thu nước lọc ra, có thể dùng thiết bị đo mực nước kiểu màng, thiết bị đo bằng khí
Trang 15nén Có thể đo độ chân không trên đỉnh xiphong, nếu dùng xiphong để điều chỉnh tốc
độ lọc
Bộ hiển thị áp lực và truyền dòng nhận giá trị điện áp (hoặc dòng) biến thiên theo áp lực nước để xử lý và hiển thị (bằng số trên mặt LCD) áp lực nước, đồng thời truyền tín hiệu 4-20mA (hoặc áp 0-10VDC) mang thông tin áp lực nước về cho PLC
2.5 Hệ PLC và biến tần.
CHƯƠNG 3: PHÂN CÔNG VÀO RA, GIẢN ĐỒ THỜI GIAN VÀ LƯU ĐỒ
THUẬT TOÁN 3.1 Phân công vào/ra.
3.2 Giản đồ thời gian.
BẰNG TAY BƠM 5 X007
BẰNG TAY BƠM 6 X010
Trang 16ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
Chế độ tự động:
Trang 17 Chế độ bằng tay:
Trang 18ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC GVHD: Th.S TRẦN THÁI ANH ÂU
