CHUYÊN ĐỀ 2: CHUYÊN ĐỀ 2: GHÉP NỐI BỘ ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN GHÉP NỐI BỘ ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN Nhóm SV: 1. Phùng Quang Tuyến 2. Nguyễn Văn Quỳnh 3. Phạm Ngọc Thành 4. Đỗ Thị Thủy 5. Lại Thế Sơn 6. Hoàng Anh Tú • Bài toán: Ghép nối PLC S7-200 với biến tần SIEMENS, tự động ổn định áp suất trên đường ống của hệ thống cấp nước. Khái Quát Hệ Thống Bơm Nước Khái Quát Hệ Thống Bơm Nước Hệ thống trang bị cho nhà máy nước có 2 bơm cấp nước Hệ thống trang bị cho nhà máy nước có 2 bơm cấp nước sinh hoạt, với công suất thiết kế nhất định. sinh hoạt, với công suất thiết kế nhất định. Để tránh thất thoát và tiết kiệm điện năng, ta sử dụng hệ Để tránh thất thoát và tiết kiệm điện năng, ta sử dụng hệ thống điều khiển tự động giữ áp suất cố định trên đường thống điều khiển tự động giữ áp suất cố định trên đường ống bằng cảm biến áp suất và biến tần điều khiển công ống bằng cảm biến áp suất và biến tần điều khiển công suất động cơ nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng. suất động cơ nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng. 1. Biến tần MicroMaster Eco (SIEMENS) được sử dụng cho động cơ, công suất tiêu thụ của động cơ sẽ được biến tần điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu phụ tải. Động cơ thứ 2 sẽ sử dụng chạy nền nếu sau này phụ tải phát triển lớn hơn. 2. Một sensor áp suất được đưa vào đầu ra nước cấp của Nhà máy để đo áp lực nước đưa về hệ thống điều khiển. 3. Hệ thống điều khiển là 1 PLC S7-200 (SIEMENS) đảm bảo cho việc tự động hóa hoàn toàn quá trình bơm cấp nước của Nhà máy. 4. Vận hành hệ thống thông qua màn hình vận hành TD200 5. Các mạch động lực cũng như mạch tín hiệu của hệ thống mới sẽ được đấu nối với hệ thống cũ mà không làm thay đổi chức năng cũng như hoạt động hệ thống điều khiển đã được lắp đặt ban đầu. 6. Hoạt động của hai hệ thống như sau: Hệ thống cũ được sử dụng như hệ thống điều khiển bằng tay, là hệ thống điều khiển dự phòng khi hệ thống mới lắp biến tần có sự cố. Việc chuyển đổi giữa hai chế độ tự động và bằng tay được thực hiện bằng các công tắc chuyển đổi vị trí, và bằng cách cài đặt trên màn hình vận hành TD200. Hệ thống mới và cũ sẽ được đấu nối đảm bảo chính xác, và vận hành an toàn trong mọi tình huống. Đảm bảo tính an toàn cao nhất của cả hệ thống. Biểu đồ sau minh họa hoạt động của hệ Biểu đồ sau minh họa hoạt động của hệ thống mới: thống mới: Như vậy với việc đưa biến tần vào hệ thống sẽ hoạt động bám sát theo đúng thực tế lưu lượng phụ tải, do vậy sẽ giảm đáng kể năng lượng tiêu hao không cần thiết vào các giờ phụ tải thấp điểm. SƠ ĐỒ KHỐI GHÉP NỐI SƠ ĐỒ KHỐI GHÉP NỐI • PLC S7-200: bộ điều khiển trung tâm, nó xử lý các tín hiệu thu thập về từ hệ thống để điều khiển các động cơ. Các động cơ được điều khiển chạy thông qua biến tần và các contactor. • Converter (biến tần): điều khiển trơn tốc độ động cơ. Với biến tần thì động cơ chạy với hiệu suất rất cao ngay cả khi hoạt động ở tốc độ thấp. Biến tần sẽ làm cho hệ thống hoạt động tiết kiệm năng lượng điện so với cách hoạt động cũ của trạm. • Đầu đo áp suất: mục đích để đo áp suất mạng. Với tín hiệu đo được từ đầu đo áp suất đưa về PLC xử lý điều khiển tốc độ bơm. Với đầu đo này PLC sẽ giám sát được áp suất nước trên mạng. • Màn hình hiển thị TD-200: dùng để cài đặt các chế độ hoạt động của trạm, cài áp suất mạng Ngoài ra, trên màn hình còn hiển thị áp suất đo được trên đường ống mạng. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG • Với thiết kế này, hệ thống sẽ tự động giám sát áp suất nước trên đường ống mạng và điều khiển ngược lại để đảm bảo giữ đúng áp suất theo yêu cầu. PLC sẽ điều khiển áp suất nước trên đường ống mạng theo đồ thị phụ tải ngày, tức là hệ thống sẽ điều khiển áp suất theo thời gian thực. Hệ thống điều khiển tự động này một số chức năng chính sau: • Đo lường: do đầu đo áp suất đo lường và chuyển đổi để đưa về CPU của S7-200. • Xử lý thông tin: bộ điều khiển trung tâm sẽ đảm nhiệm vấn đề này. • Điều khiển: S7-200 sẽ phối hợp với biến tần làm việc này theo yêu cầu. • Giám sát: S7-200 sẽ kết đầu đo áp suất để giám sát hệ thống hoạt động. • Giao tiếp giữa người vận hành và thiết bị: do màn hình hiển thị TD- 200 thực hiện. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ I.BIẾN TẦN MICROMASTER 440 (SIEMENS) Micromaster 440 chính là một họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển vector cho tốc độ Moment hay khả năng điều khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị. Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác một cách tự động [...]... từ cảm biến áp suất, môđun tương tự sẽ chuyển tín hiệu tương tự về số Lập trình cho PLC điều khiển mở/tắt máy bơm 2 và đưa tín hiệu ra biến tần thông qua môđun tương tự điều chỉnh tốc độ máy bơm 1 Kết nối PLC với biến tần Cài đặt các thông số cho biến tần để điều khiển tốc độ máy bơm 1 LẬP TRÌNH CHO PLC LẬP TRÌNH CHO PLC CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CHO BIẾN TẦN • Sau khi đưa tín hiệu PLC vào biến tần Ta tiến... thông số điều khiển • BOP-2 có thể gắn trực tiếp trên bộ biến tần hay trong cánh cửa tủ phân phối sử dụng một bộ nối III THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC S7-200 CHỨC NĂNG HỆ PLC Thiết bị điều khiển lập trình được( PLC- Programable Logic Controler) là thiết bị được điều khiển đặc biệt dựa trên bộ vi xử lý, sử dụng bộ nhớ lập trình được để lưu giữ các lệnh, thực hiện các chức năng và thuật toán để diều khiển máy... hoặc lên máy - Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay - Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY - Khối chức năng Logic tự do : AND, OR, định thời, đếm - Moment không đổi khi qua tốc độ 0 - Kiểm soát Moment tải II Thiết bị lập trình biến tần MM440 BOP-2 • Thiết bị lập trình biến tần Siemens Micromaster BOP2(Basic Operator Panel) cho bộ biến tần MM440 có giao diện với bàn phím... Modul bộ nhớ chương trình và dữ liệu 4 Modul đầu vào 5 Modul đầu ra 6 Modul phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ) 7 Modul chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng) MÔ HÌNH TỔNG QUÁT CỦA MỘT PLC S7-200 Để thực hiện một chương trình điều khiển số thì yêu cầu PLC phải có tính năng như một máy tính (PC) • CPU (đơn vị xử lý trung tâm) • Bộ nhớ chính (RAM, EEPROM, EPROM, ), bộ nhớ... gọn và dễ gdàng lắp đặt - Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ / Moment) - Có nhiều các lựa chọn truyền thông : PROFIBUS, Device Net, CANopen - 3 bộ tham số trong 1 nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác nhau - Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt - Dự trữ động năng để chống sụt áp - Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW - 4 tần số ngắt quãng tránh cộng... vào số • Port truyền thông nối tiếp: RS 485 protocol, 9 chân sử dụng cho việc phối ghép với PC, PG, TD200, TD200C, OP, mạng biến tần, mạng công nghiệp Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyền - nhận dữ liệu theo kiểu Freeport là 300 ÷ 38400 baud CẤU TRÚC BỘ NHỚ S7-200 Phân chia bộ nhớ: Bộ nhớ được chia làm 4 vùng cơ bản, hầu hết các vùng nhớ đều có khả năng đọc ghi chỉ... nhớ mở rộng • Hệ điều hành • Port vào/ra (giao tiếp trực tiếp với thiết bị điều khiển) • Port truyền thông (trao đổi thông tin với môi trường xung quanh) • Các khối chức năng đặc biệt như: T, C, các khối chuyên dụng khác PLC có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều khiển cổ điển như rơle, mạch tổ hợp điện tử, IC số • Thiết bị cho phép thực hiện linh họat các thuật toán điều khiển số thông qua... các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyền thông • Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng này không thuộc kiểu non-valatile nhưng đọc/ghi được BỘ NHỚ TRONG VÀ NGOÀI CỦA S7-200 IV CÁP KẾT NỐI PLC PC/PPI • Cáp lập trình cổng RS232/PPI Dùng cho dòng S7-200 hay màn hình cảm ứng của Siemens TP170... Kết nối máy tính với PLC/chuyển đổi RS 232/RS 485 V CẢM BIẾN ÁP SUẤT • Áp suất từ 0 – 10 bar • Dòng tín hiệu 4-20mA • Nguồn nuôi 1036VDC • Bảo vệ nối đất chống nhiễu VI GIAO DIỆN VẬN HÀNH MÁY TD 200 •TD200 là một thiết bị hiển thị text (Text Display), giao tiếp với người vận hành Thiết bị này được thiết kế chỉ dùng giao tiếp với họ PLC S7-200 •Một số đặc tính của TD200: Hiển thị tin nhắn và các biến. .. chiều dài 2,5 m) Nguồn cấp riêng : cấp nguồn cho TD200 thông qua đầu nối bên phải TD200 ( được sử dụng khi khoảng cách giữa TD200 và CPU lớn hơn 2,5 m) Lưu ý: không sử dụng đồng thời nguồn cấp chung và nguồn cấp riêng cùng một lúc như vậy sẽ làm hỏng thiết bị • • Cáp TD/CPU: Sơ đồ có cấp nguồn LẬP TRÌNH CHO PLC VÀ KẾT NỐI PLC VỚI BIẾN TẦN • • 1 2 3 4 PLC được lập trình trên phần mềm Microwin Step7 200 . CHUYÊN ĐỀ 2: CHUYÊN ĐỀ 2: GHÉP NỐI BỘ ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN GHÉP NỐI BỘ ĐIỀUKHIỂN BIẾN TẦN Nhóm SV: 1. Phùng Quang Tuyến 2. Nguyễn Văn Quỳnh 3 GHÉP NỐI SƠ ĐỒ KHỐI GHÉP NỐI • PLC S7-200: bộ điều khiển trung tâm, nó xử lý các tín hiệu thu thập về từ hệ thống để điều khiển các động cơ. Các động cơ được điều khiển chạy thông qua biến tần. thống điều khiển tự động giữ áp suất cố định trên đường thống điều khiển tự động giữ áp suất cố định trên đường ống bằng cảm biến áp suất và biến tần điều khiển công ống bằng cảm biến áp