Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong khu công nghiệp ,khu dân cư ,các chung cư ,khách sạn và tòa nhà cao tầng ,hệ thống phân phối nước sạch trong mạng lưới cấp nước sinh hoạt ,các trạm cấp nước nông thôn…. Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điểm là các bơm được khởi động trực tiếp saotam giác và tất cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức.Phương pháp này khó kiểm soát được áp suất trong đường ống nước.Khi ở thời gian cao điểm :Lượng nước đầu ra cần sử dụng nhiều hệ thống mặc dù chạy 100% tải nhưng vẫn sẽ không đủ nước cung cấp cho Nhà máyThiếu nước.Nếu muốn bổ sung thêm nước người vận hành phải tự Đóng bằng tay thêm bơm khác vào hệ thống ,việc này có rất nhiều hạn chế vì việc sử dụng nước đầu ra không cố định và thay đổi liên tục.Khi ở thời gian thấp điểm:lượng nước đầu ra sử dụng ít nhưng bơm vẫn chạy 100% công suất –gây lãng phí.
Trang 1PHIẾU GIAO ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN ĐO LƯỜNG ĐIỀU
1.1 Yêu cầu công nghệ.
1.2 Tìm hiểu về bộ điều khiển (Loại PLC, VĐK… mà mình lựa chọn)
1.3 Tìm hiểu về HMI (WinCC, OPC, Visual Basic, C++…) (nếu có)
Chương 2: Thiết kế thệ thống
2.1 Lựa chọn thiết bị (Các thiết bị, liên quan đến đại lượng đo và cơ cấu chấp hành
mà đề tài thực hiện)
2.2 Xây dụng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây
2.3 Xây dựng thuật toán
2.4 Xây dựng phần mềm
2.5 Thiết kế giao diện HMI nếu có
Chương 3: Kết quả đề tài
3.1 Kết quả nghiên cứu lý thuyết
3.2 Kết quả thực nghiệm (Chạy mô hình thực nếu có)
Kết luận
Phụ lục
Yêu cầu về thời gian :
Ngày giao đề Ngày hoàn thành
Trang 2Mục Lục
Chương 1 Cơ sở lý thuyết 4
1.1 Đặt vấn đề 4
1.2 Lý do chọn đề tài 4
1.3 công nghệ trong thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp suất trên đường ống 4
1.3.1.Phương thức điều khiển bơm 4
1.3.2.Mô tả hoạt động của hệ thống 5
1.4 Tìm hiểu về bộ điều khiển 5
1.4.1.Khái quát về PLC S7 200 6
1.4.2.Ưu nhược điểm PLC 6
1.4.3.Cấu tạo: Bộ PLC gồm các phần sau 7
1.4.4.Nguyên tắc thực hiện chương trình: 8
1.4.5.Sơ đồ đấu chân của PLC S7-200 9
1.4.6.Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY 11
Chương 2 Thiết kế hệ thống 12
2.1 Lựa chọn thiết bị 12
2.1.1.Module analog EM 235 12
2.1.2.Tìm hiểu biến tần 19
2.1.3.Cảm biến đo áp suất 24
2.1.4.Màn hình TD 200 26
2.1.5.Chọn động cơ 27
2.2 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ đấu dây 28
2.2.1.Sơ đồ khối hệ thống 28
Sơ đồ mạch động lực 29
2.2.2.Sơ đồ đấu đây của cảm biến với EM 235: 30
2.2.3.Sơ đồ đấu dây 31
2.3 Xây dựng thuật toán 32
2.3.1.Lưu đồ thuật toán 32
2.3.2.Bảng định địa chỉ 36
2.4 Xây dựng phần mềm 37
2.4.1.Chương trình chính 37
Trang 32.4.2.Chương trình con 40
2.4.3.Lập trình TD200 41
Chương 3 Kết quả đề tài 45
3.1 Kết luận nội dung đề tài 45
3.2 Các hạn chế 45
3.3 Biện pháp khắc phục 45
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiếncủa thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặcđiểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cầnthiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn
Tự động hóa đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đã đápứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đếnnhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày Một trong những sảnphẩm tiên tiến của nó là PLC Ứng dụng rất quan trọng của ngành công nghệ tựđộng hóa là việc điều khiển, giá sát các hệ thống với những thiết bị điều khiển từ xarất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao
Đồ án là một bài tập vô cùng quan trọng trong hành trang của mỗi sinh viên
Nó cũng như đánh dấu 1 bước trưởng thành mới của mỗi chúng em Để hoàn thànhđược bài đồ án môn này cho phép nhóm chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến
các thầy cô giáo trong Khoa Điện- Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã
truyền thụ những kiến thức vô cùng quý báu và bổ ích trong thời gian đã qua
Nhóm sinh viên thực hiện đề tài“ Ứng dụng PLC đo, điều khiển và cảnh báo áp suất trên đường ống với giải đo:[0 ÷ 5]bar” của chúng em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy: Phạm Văn Hùng- Bộ Môn Đo Lường Và Điều Khiển- Khoa Điện- Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Thầy đã luôn
tận tình giúp đỡ chỉ bảo, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nhómtrong suốt thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và xây dựng đề tài
Em xin chân thành cảm ơn !
Trang 5Chương 1 Cơ sở lý thuyết
1.1 Đặt vấn đề
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trởlên nhanh ,nhạy ,dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho cácphương pháp điều khiển truyền thống dùng relay,khả năng điều khiển thiết bị dễdàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản ,giải quyết cácvấn đề toán học và công nghệ
Biến tần (Inverter,Variable Speed Drive-VSD) là thiết bị dùng để điều khiển tốc độđộng cơ dựa trên sự thay đổi tần số làm việc Trên thế giới hiện nay ,biến tần được
áp dụng rộng rãi trong công nghiệp Ngoài ý nghĩa về mặt điều khiển ,nó còn cónhiều chức năng khác như khởi động mềm ,hãm ,đảo chiều ,điều khiển thôngminh…Trong đa số trường hợp ,việc sử dụng biến tần được ứng dụng nhiều cho cácđộng cơ có yêu cầu về thay đổi tốc độ như :bơm ,quạt, băng tải ,thang máy……
1.2 Lý do chọn đề tài
Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong khucông nghiệp ,khu dân cư ,các chung cư ,khách sạn và tòa nhà cao tầng ,hệ thốngphân phối nước sạch trong mạng lưới cấp nước sinh hoạt ,các trạm cấp nước nôngthôn… Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháptruyền thống với đặc điểm là các bơm được khởi động trực tiếp sao/tam giác và tất
cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức.Phương pháp này khó kiểm soátđược áp suất trong đường ống nước
Khi ở thời gian cao điểm :Lượng nước đầu ra cần sử dụng nhiều hệ thống mặc dùchạy 100% tải nhưng vẫn sẽ không đủ nước cung cấp cho Nhà máy-Thiếunước.Nếu muốn bổ sung thêm nước người vận hành phải tự Đóng bằng tay thêmbơm khác vào hệ thống ,việc này có rất nhiều hạn chế vì việc sử dụng nước đầu rakhông cố định và thay đổi liên tục
Khi ở thời gian thấp điểm:lượng nước đầu ra sử dụng ít nhưng bơm vẫn chạy 100%công suất –gây lãng phí
Vì vậy việc nghiên cứu ,ứng dụng PLC và biến tần để đo ,cảnh báo và điều khiển
áp suất trên đường ống cho hệ thống là cần thiết và đáp ứng nhu cầu ngày càngtang của xã hội
1.3 Công nghệ trong thực tiễn ứng dụng hệ thống điều áp suất trên đường ống
1.3.1 Phương thức điều khiển bơm
Đầu ra của PLC được nối với biến tần để điều khiển biến tần và từ đây biến tần điềukhiển tốc độ động cơ Khi sử dụng thiết bị biến tần cho phép điều chỉnh một cách
Trang 6linh hoạt lưu lượng và áp lực cấp vào mạng lưới theo yêu cầu tiêu thụ Với tín hiệu
từ cảm biến áp lực phản hồi về PLC, PLC sẽ so sánh giá trị truyền về này với giá trịđặt để từ đó ra lệnh cho biến tần giúp thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thayđổi tần số dòng điện đưa vào động cơ để đảm bảo áp suất nước trong đường ống là
ổn định
Điều khiển theo hình thức biến tần điều khiển một bơm Một máy bơm chính thôngqua thiết bị biến tần, các máy bơm còn lại đóng mở trực tiếp bằng khởi động mềm.Khi tín hiệu áp lực và lưu lượng trên mạng lưới hồi tiếp về PLC Bộ vi xử lý sẽ sosánh với giá trị cài đặt và điều khiển tốc độ máy bơm chính chạy với tốc độ phùhợp Khi mà bơm được điều khiển bằng biến tần hoạt động ở chế độ định mức màvẫn chưa đáp ứng được áp suất trên được ống thì PLC sẽ ra lệnh để đưa các máybơm khởi động mềm tham gia vào hệ thống nhằm duy trì được áp suất mong muốntrong đường ống Đến một lúc nào đó, khi mà áp suất trong đường ống đã đủ thìPLC sẽ ngắt các bơm phụ ra dần dần tránh áp suất cao gây nguy hiểm cho đườngống Trong trường hợp ngắt tất cả các bơm mà áp suất vẫn còn cao thì PLC sẽ ralệnh cho biến tần để biến tần giảm dần tần số của động cơ để đưa áp suất trongđường ống về gần bằng giá trị đặt nhanh nhất trong thời gian có thể Tất cả nhữngviệc này thì được theo dõi và giám sát bằng WinCC qua màn hình máy tính (hoặcđược điều khiển bằng tay)
1.3.2 Mô tả hoạt động của hệ thống (được điều khiển theo hình thức biến tần điều khiển một bơm)
Trong hệ thống có 2 máy bơm: Một máy bơm 3 pha và một máy bơm 1 pha Biếntần MM440 sẽ điều khiển trực tiếp máy bơm 3 pha, máy bơm 1 pha sẽ bơm dựphòng khi mà máy bơm 3 pha chạy hết công suất định mức mà áp suất vẫn chưa ổnđịnh ở giá trị setpoint Máy bơm dự phòng này sẽ được điều khiển trực tiếp bằngđiện lưới 220V
Khởi động hệ thống lên thì máy bơm 3 pha được điều khiển bằng biến tần sẽ điềukhiển động cơ chạy cho tới khi đạt được áp suất đặt Khi áp suất trong đường ống
đã bằng áp suất đặt thì biến tần sẽ giữ ổn định tốc độ của máy bơm này Trường hợptải thay đổi tức là áp suất thay đổi, tùy theo tải tăng hay giảm thì biến tần sẽ điềukhiển máy bơm chạy nhanh hay chậm Khi tải tăng tức là áp suất giảm, lúc nàymuốn ổn định áp suất thì biến tần sẽ điều khiển máy bơm chạy nhanh hơn (tức tăngtần số của máy bơm 3 pha) cho tới khi đạt được áp suất đặt Ngược lại, khi tải giảmthì biến tần sẽ giảm tần số của máy bơm xuống cho tới khi đạt được áp suất đặt.Nếu lúc tải giảm mạnh nhất (áp suất tăng lên cao) thì bơm dự phòng sẽ tự độngdừng chỉ còn bơm biến tần hoạt động Hệ thống cứ hoạt động liên tục như vậy, ápsuất trong đường ống luôn luôn giữ ổn định tránh tình trạng áp suất tăng quá cao sẽgây vỡ đường ống cấp nước
Trang 71.4 Tìm hiểu về bộ điều khiển
1.4.1 Khái quát về PLC S7 200
- PLC ( Programmable Logic Controller ): Bộ điều khiển lập trình, PLC được xếp vào trong họ máy tính, được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và thươngmại
- PLC đặt biệt sử dụng trong các ứng dụng hoạt động logic điều khiển chuổi sự kiện
- PLC có đầy đủ chức năng và tính toán như vi xử lý Ngoài ra, PLC có tích hợp thêm một số hàm chuyên dùng như bộ điều khiển PID, dịch chuyển khối dữ liệu, khối truyền thông,…
PLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400
Riêng S7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222, CPU
224, CPU 226, … Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp analog
Hình 1: Hình ảnh plc s7-200 CPU 224
1.4.2 Ưu nhược điểm PLC
Các thiết bị điều khiển PLC tạo thêm sức mạnh, tốc độ và tính linh hoạt chocác hệ thống công nghiệp Bằng sự thay thế các phần tử cơ điện bằng PLC, quátrình điều khiển trở nên nhanh hơn, rẻ hơn, và quan trọng nhất là hiệu quả hơn PLC
là sự lựa chọn tốt hơn các hệ thống rơ le hay máy tính tiêu chuẩn do một số lý dosau:
Trang 8-Tốn ít không gian: Một PLC cần ít không gian hơn một máy tính tiêu chuẩn hay tủ
điều khiển rơ le để thực hiện cùng một chức năng
- Tiết kiệm năng lượng: PLC tiêu thụ năng lượng ở mức rất thấp, ít hơn cả các máy
tính thông thường
-Giá thành thấp : Một PLC giá tương đương cỡ 5 đến 10 rơ le, nhưng nó có khả
năng thay thế hàng trăm rơ le
- Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Các vỏ của PLC được làm từ các
vật liệu cứng, có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động vànhiễu Các máy tính tiêu chuẩn không có khả năng này
- Giao diện tực tiếp: Các máy tính tiêu chuẩn cần có một hệ thống phức tạp để có
thể giao tiếp với môi trường công nghiệp Trong khi đó các PLC có thể giao diệntrực tiếp nhờ các mô đun vào ra I/O
- Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ đồ thang,
tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ le thông thường
- Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của PLC có thể thay đổi nhanh chóng
và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng bộ lậptrình, bằng thẻ nhớ, bằng truyền tải qua mạng
1.4.3 Cấu tạo: Bộ PLC gồm các phần sau.
Hình 2: Hình ảnh cấu tạo của PlC
Trang 9 Bộ nguồn: cung cấp nguồn thiết bị và các module mở rộng được kết nối vào
CPU: thực hiện chương trình và dữ liệu để điều khiển tự động các tác vụhoặc quá trình
Vùng nhớ
Các ngõ vào/ra: gồm có các ngõ vào/ra số, vào/ra tương tự Các ngõ vàodùng để quan sát tín hiệu từ bên ngoài đưa vào (cảm biến, công tắc), ngõ ra dùng đểđiều khiển các thiết bị ngoại vi trong quá trình
Các cổng/module truyền thông (CP: Communication Professor): dùng để nốiCPU với các thiết bị khác để kết nối thành mạng, xử lý thực hiện truyền thông giữacác trạm trong mạng
Các loại module chức năng (FM: Function Module): Ví dụ các module điềukhiển vòng kín, các module thực hiện logic mờ…
1.4.4 Nguyên tắc thực hiện chương trình:
-PLC thực hiện chương trình theo chu trình vòng lặp Mõi vòng lặp được gọi làvòng quét Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện tư lệnh đầu tiên vàkết thúc tại lệnh kết thúc (MEND)
- Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng phần mềm sau Micro/WIN
STEP7 Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính(main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt
- Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính, thực hiện mỗi khiđược gọi từ chương trình chính Ưu điểm của chương trình con:
- Giảm kích thước chương trình chính
- Thời gian quét giảm (nếu không thoả điều kiện thì sẽ không nhảy tới chươngtrình con)
- Dễ dàng sao chép qua các chương trình khác
- Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình Chương trình
- phục vụ ngắt được gọi khi có sự kiện ngắt xuất hiện Sự kiện ngắt đã đượcđịnh nghĩa trước trong hệ thống
Trang 10Hình 3: Vòng quyét của PLC
1.4.5 Sơ đồ đấu chân của PLC S7-200
a, Nối nguồn cung cấp điện cho CPU:
Hình 4: Hình ảnh nối nguồn cung cấp điện cho CPU
- -Xoay chiều: 85 264 VAC, f = 47 63 Hz
- CPU 2xx AC/DC/Relay: Nguồn cấp cho CPU là AC, nguồn cho cổng vào là
DC, cổng ra là Relay có thể cấp nguồn là DC hoặc AC
b, Kết nối các đầu vào số với thiết bị ngoại vi:
Trang 11Hình 5: Hình ảnh kết nối các đầu vào số với các thiết bị ngoại vi
a Nút nhấn và cảm biến có cổng ra là relay nối với cổng vào loại sinking
b Nút nhấn và cảm biến loại PNP nối với cổng vào loại sinking
c Nút nhấn và cảm biến loại NPN nối với cổng vào loại sourcing
Sơ đồ nối dây CPU 214 DC/DC/DC với nguồn và thiết bị ngoại vi
Hình 6: Sơ đồ đấu dây CPU 214 DC/DC/DC
Sơ đồ nối dây CPU 224 AC/DC/rơle với nguồn và thiết bị ngoại vi:
Hình 7: Sơ đồ đấu dây CPU 214 DC/DC/DC
Trang 121.4.6 Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Với đề tài này em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY
Thông tin: - Nguồn cấp: 85-264VAC 47-63Hz
- Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm
- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words
- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words
- Chương trình được bảo vệ bằng Password
- Toàn bộ dung lƣợng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC
bị mất điện
- Xuất sứ: Siemens Germany
- CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc,mức 0 là 0Vdc) 10 ngõ ra dạng relay
Chương 2 Thiết kế hệ thống
2.1 Lựa chọn thiết bị
2.1.1 Module analog EM 235
a, Khái niệm về analog
Module analog là một công cụ để xử lý các tín hiệu tương tự thông qua việc xử lýcác tín hiệu số
Analog input
Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (A/D) Nó chuyển tín hiệu
Trang 13tương tự ở đầu vào thành các con số ở đầu ra Dùng để kết nối các thiết bị đovới bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ.
Analog output
Analog output cũng là một phần của module analog Thực chất nó là một
bộ biến đổi số - tương tự (D/A) Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tínhiệu tương tự ở đầu ra Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự.Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độbiến tần 0-50Hz
Hình 8: Hình ảnh module EM 235
Hình 9: hình ảnh sơ đồ chân module EM235
b, Các thành phần của module analog EM235.
Trang 14Thành phần Mô tả
4 đầu vào tương tự
được kí hiệu bởi các
chữ cái A,B,C,D
A+ , A- , RA Các đầu nối của đầu vào AB+ , B- , RB Các đầu nối của đầu vào BC+ , C- , RC Các đầu nối của đầu vào CD+ , D- , RD Các đầu nối của đầu vào D
1 đầu ra tương tự (MO,VO,IO) Các đầu nối của đầu ra
Switch cấu hình Cho phép chọn dải đầu vào và độ phân giải
c, Sơ đồ khối của đầu vào Analog
Hình 10: Sơ đồ khối của đầu vào Analog
d, Sơ đồ khối đầu ra Analog
Trang 15Hình 11: Sơ đồ khối đầu ra Analog
e, Định dạng dữ liệu
Dữ liệu đầu vào:
Kí hiệu vùng nhớ : AIWxx (Ví dụ AIW0, AIW2…)
Dữ liệu đầu ra:
- Kí hiệu vung nhớ AQWxx (Ví dụ AQW0, AQW2…)
Trang 16Định dạng dữ liệu Giá trị chuyển đổi
Kiểu tín hiệu đối xứng ( ± 10V, ±
Đầu vào tương tự:
- Với thiết bị đo đầu ra kiểu điện áp:
Hình 12: Sơ đồ đầu vào điện áp
Trang 17- Với thiết bị đo tín hiệu đầu ra dòng điện:
Hình 13: Sơ đồ đầu vào dòng điệnĐầu ra tương tự:
Hình 14: Sơ đồ đâu ra tương tự
Cấp nguồn cho Module:
Hình 15: Sơ đồ cấp nguồn cho module EM235Tổng quát cách nối dây:
Trang 18Hình 16: Sơ đồ tổng quát cách nối dây
h, Cài đặt dải tín hiệu vào
Module EM 235 cho phép cài đặt dải tín hiệu và độ phân giải của đầu vào bằngswitch:
Sau đây là bảng cấu hình :
Trang 19Dải đối xứng Dải đầu vào Độ phân giải
i, Trình tự thiết lập và căn chỉnh cho module analog
Căn chỉnh đầu vào cho module analog
- Hãy tắt nguồn cung cấp cho module
- Gạt switch để chọn dải đo đầu vào
- Bật nguồn cho CPU và module Để module ổn định trong vòng 15 phút
- Sử dụng các bộ truyền, nguồn áp, hoặc nguồn dòng, cấp giá trị 0 đến mộttrong những đầu vào
- Đọc giá trị nhận được trong CPU
- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh OFFSET để đưa giá trị về 0 (căn chỉnh điểmkhông) , hoặc giá trị số cần thiết kế
- Sau đó nối một trong những đầu vào với giá trị lớn nhất của dải đo
- Đọc giá trị nhận được trong CPU
- Căn cứ vào giá trị đó hãy chỉnh GAIN để đọc được giá trị là 32000, hoặc giátrị số cần thiết kế
- Lặp lại các bước chỉnh OFFSET và GAIN nếu cần thiết
Chú ý :
Trang 20- Phải chắc chắn nguồn cung cấp cho cảm biến phải được loại bỏ nhiễu và phải
ổn định
- Dây dẫn tín hiệu phải có lớp bảo vệ chống nhiễu
- Các đầu vào analog không sử dụng phải được nối ngắn mạch (ví dụ A+ nốivới A-)
2.1.2 Tìm hiểu biến tần
a, Tổng quan về biến tần MM440
Ngày nay ,việc tự động hóa trong công nghiệp và việc ổn định tốc độ động cơ đãkhông còn là xa lạ gì với những người đang công tác trong lĩnh vực kỹ thuật.Biếntần là một trong những thiết bị hỗ trợ đắc lực nhất trong việc ổn định tốc độ và thayđổi tốc độ động cơ một cách dễ dàng nhất mà hầu hết các xí nghiệp đang xửdụng .Trong phạm vi đề tài chỉ giới thiệu về họ biến tần được sử dụng làMicroMaster 440.MM440 chính là họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biếntần tiêu chuẩn Khả năng điều khiển vector cho tốc độ và momen hay khả năng điềukhiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thốngtruyền động quan trọng như các hệ thống nâng chuyển ,các hệ thống định vị Khôngchỉ cí vậy ,một loạt khối logic sẵn có lập trình tự do cung cấp cho người sử dụng sựlinh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt các thao tác một cách tựđộng MicroMaster 440 là bộ biến đổi tần số dùng điều khiển tốc độ động cơ 3 phaxoay chiều Có nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn vào 1 pha đến 200KW nguồnvào ba pha.Các biến tần dùng vi xử lí để điều khiển và dùng công nghệ transistorlưỡng cực nửa cách ly.Điều này làm cho chúng đáng tin cậy và linh hoạt Mộtphương pháp điều chế độ rộng xung đặc biệt với tần số xung được chọn cho phépđộng cơ làm việc êm Biến tần có nhiều chức năng bảo vệ động cơ
Trang 21Hình 17: biến tần MM440Biến tần MicroMaster 440 với các thông số đặt mặc định của nhà sản xuất ,có thểphù hợp với một số ứng dụng điều khiển động cơ đơn giản Biến tần MicroMaster
440 cũng được dùng cho nhiều các ứng điều khiển động cơ cấp cao nhờ danh sách
cá thông số hỗn hợp của nó
Biến tần MicroMaster 440 có thể dùng trong hai ứng dụng “Kết hợp và riêng lẻ” khitích hợp trong “hệ thống tự động hóa”
b, Cấu tạo chung và nguyên tắc hoạt động
Sơ đồ nguyên lý của biến tần
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý của biến tần MM440Biến tần MM 440 thay đổi điện áp hay tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cáchchuyển đổi dòng điện xoay chiều cung cấp (AC Supply) thành dòng điện một chiềutrung gian (DC Link) sử dụng cầu chỉnh lưu Sau đó điện áp một chiều DC Link lạiđược nghịch lưu thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ với giá trị tần sốthay đổi Nguồn cung cấp cho biến tần có thể sử dụng nguồn xoay chiều một pha(cho công suất thấp), hay sử dụng nguồn xoay chiều ba pha Phần điện áp một chiềutrung gian chính là điện áp trên các tụ điện, các tụ điện đóng vai trò san phẳng điện
áp một chiều sau chỉnh lưu và cung cấp cho phần nghịch lưu Điện áp trên tụ khôngđiều khiển được và phụ thuộc vào điện áp đỉnh của nguồn xoay chiều cung cấp Điện áp một chiều được chuyển thành điện áp xoay chiều sử dụng phương phápđiều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM) Dạng sóng mong muốnđược tạo lên bởi sự đóng cắt ở đầu ra của các transistors MM440 sử dụng cácIGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) ở mạch nghịch lưu, điện áp xoay chiềumong muốn đựơc tạo ra bằng cách thay đổi tần số đóng cắt của các IGBTs Điện ápxoay chiều ở đầu ra là sự tổng hợp của hàng loạt các xung vuông với các giá trịkhác nhau ở đầu ra của các IGBTs, được thể hiện ở hình 3
Trang 22c, các tính chất của biến tần
Các đặc điểm chính
Dễ dùng lắp đặt,đặt thông số vận hành
Thời gian tác động lắp đến các tín hiệu điều khiển nhanh
Các thông số hỗn hợp cho phép thực hiện được nhiều ứng dụng
Đầu nối cáp đơn giản
Có các đầu ra rơ le
Có các đầu ra tương tự(0-20mA)
6 cổng vào số cách ly NPN/PNP
2 cổng vào tương tự
AIN1:0-10V,0-20mA và -10-+10
AIN2:0-10V,0-20mA
2 đầu vào tương tự có thể dùng như cổng vào số 7 và 8
Thiết kế các ,module với cấu hình cực kì linh hoạt
Tần số chuyển mạch cao làm giảm độ ồn của động cơ khi làm việc
Những lựa chọn ngoài cho truyền thông với PC ,panel vận hành cơ bản (BOP),panelđiều khiển cấp cao (AOP) và module kết nối mạng profibus
Trang 23d, Sơ đồ đấu dây của biến tần
Hình 18: Hình ảnh sơ đồ đấu dây của biến tần MM440
Trang 24e, các đầu dây điều khiển
Đầu dây Ký hiệu Chức năng
1 - Đầu nguồn ra +10V
2 - Đầu nguồn ra 0V
3 ADC1+ Đầu vào tương tự số1(+)
4 ADC1- Đầu vào tương tự số 1(-)
5 DIN1 Đầu vào số số 1
6 DIN2 Đầu vào số số 2
7 DIN3 Đầu vào số số 3
8 DIN4 Đầu vào số số 4
9 - Đầu ra cách ly +24V/max 100 mA
10 ADC2+ Đầu vào tương tự số 2 (+)
11 ADC2- Đầu vào tương tự số 2 (-)
12 DAC1+ Đầu ra tương tự số 1 (+)
13 DAC1- Đầu ra tương tự số 1 (-)
14 PTCA Đâu dây nối cho PTC / KTY 84
15 PTCB Đâu dây nối cho PTC / KTY 84
16 DIN5 Đầu vào số số 5
17 DIN6 Đầu vào số số 6
18 DOUT1/NC Đầu ra số số 1/ tiếp điểm NC
19 DOUT1/NO Đầu ra số số 1/ tiếp điểm NO
20 DOUT1/COM Đầu ra số số 1/chân chung
21 DOUT2/NO Đầu ra số số 2/ tiếp điểm NO
22 DOUT2/COM Đầu ra số số 2/chân chung
23 DOUT3/NC Đầu ra số số 1/ tiếp điểm NC
24 DOUT3/NO Đầu ra số số 1/ tiếp điểm NO
25 DOUT3/COM Đầu ra số số 3/chân chung
26 DAC2+ Đầu ra tương tự số 2 (+)
27 DAC2- Đầu ra tương tự số 2 (-)
28 - Đầu ra cách ly 0 V/max 100 mA
29 P+ Cổng RS485
30 N- Cổng RS485
2.1.3 Cảm biến đo áp suất.
a, Nguyên lý hoạt động chung
Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện,
thường được dùng để đo áp suất hoặc dùng trong các ứng dụng có liên quan đến ápsuất Nguyên lý hoạt động cảm biến áp suất cũng gần giống như các loại cảm biếnkhác là cần nguồn tác động (nguồn áp suất, nguồn nhiệt,… nguồn cần đo của cảmbiến loại đó) tác động lên cảm biến, cảm biến đưa giá trị về vi xử lý, vi xử lý tínhiệu rồi đưa tín hiệu ra