Đề tài Nghiên cứu thiết kế và đề xuất quy trình thiết kế tự động hóa các hệ thống bơm, máy nén khí, nén lạnh

ơng trình trong PLC S7-200: Các chương trình trong PLC S7-200 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 chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình MEND. Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính và được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính. Chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình chính. Nếu cần sử dụng thì chương trình xử lý ngắt phải viết sau lệnh kết thúc chương trình chính. 2.7.7. Ngôn ngữ lập trình của S7-200: Phƣơng pháp lập trình: Các lập trình cho S7-200 nói riêng và cho các PLC của Simens nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản: Phương pháp hình thang (Lader Logic viết tắt LAD). Phương pháp liệt kê (Statement List viết tắt STL). a. Định nghĩa về LAD: LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ. Các thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần của bảng điều khiển bằng rơle. Trong LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau: Tiếp điểm mô tả các tiếp điểm của rơle. Các tiếp điểm đó có thể là: Tiếp điểm thường mở Tiếp điểm thường kín Hộp: biểu tượng cho nhiều hàm khác nhau, nó làm việc khi có dòng điện chạy qua nó. Các hàm được biểu diễn bằng hộp: Timer, Counter và các hàm toán học. Cuộn dây , mô tả rơle và được mắc theo chiều dòng điện cung cấp. b. Định nghĩa về STL: Phương pháp liệt kê là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh .Mọi câu lệnh trong chương trình, kể cả những lệnh hình thức biến điều một chức năng của PLC. CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH BẰNG THIẾT BỊ LOGIC KHẢ TRÌNH PLC S7- 200 3.1. THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ CÁC LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH. 3.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống bơm, máy nén lạnh, nén khí Hiện nay do yêu cầu kích thước gọn nhẹ, độ tin cậy cao nên tự động hoá là xu hướng phát triển chung trong thực tế chế tạo và vận hành hệ thống bơm và máy nén. Trong các hệ thống, tự động hoá nhằm đạt được các mục đích và yêu cầu sau đây : - Giảm bớt hoặc giảm hẳn sự phục vụ của con người đối với hoạt động của hệ thống. - Nâng cao tính kinh tế, tính an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ của hệ thống. Việc tự động hoá hệ thống được chia thành các nhóm, tuỳ theo nhiệm vụ và chức năng của các thiết bị như sau : 1. Tự động kiểm tra, báo hiệu khi hệ thống gặp sự cố 2. Tự động điều chỉnh, duy trì mức khí nén cần thiết 3. Tự động bảo vệ hệ thống 4. Tự động điều khiển các chức năng liên quan. 3.1.2. Các lƣu đồ thuật toán xây dựng hệ thống Hình 3.1. Lưu đồ xây dựng hệ thống Tìm hiểu yêu cầu, thống kê các đầu vào ra Xây dựng thuật toán biểu diễn mối quan hệ vào ra Kiểm tra các đầu vào đấu nối Chạy thử chương trình Viết chương trình điều khiển Sửa lại chương trình Kiểm tra lại chương trình Thay đổi chương trình Kết thúc Sắp xếp trình tự các bản vẽ Lưu chương ttrình vào EEROM Chương trình đúng Chương trình đúng Kết nối các đầu vào ra với PLC Hình 3.2. Lưu đồ xây dựng hệ thống bơm, máy nén lạnh, nén khí Đang làm máy chủ Bắt đầu áp suất bình cao áp giảm Khởi động bằng tay Khởi động không thành công hoặc bị sự cố máy có thứ trự ở quá trình trrước Cấp điện cho rơle khởi động Khởi động động cơ chạy Y Động cơ chạy Y Đếm thời gian Kết thúc Sang bước tiếp theo Khởi động động cơ chạy Báo hiệu khởi động thành công Hình 3.3. Lưu đồ chọn máy chủ Chọn chu trình lặp L Máy nén 1 làm chủ Máy nén 3 làm chủ Máy nén 3 làm chủ Máy nén 2 làm chủ Máy nén 2 làm chủ Máy nén 1 làm chủ Chọn máy chủ Quá trình tiếp theo Hình 3.4. Lưu đồ thuật toán mô tả hoạt động hệ thống 3.2. XÂY DỰNG CÁC KHỐI THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN Ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ của các ngành khoa học kĩ thuật và những phát minh sáng chế đã và đang được áp dụng rộng rãi và phổ biến, nhiều thành tựu đã đem lại cho nền sản suất có những bước tiến đột phá, đặc biệt là những thiết bị tự động hoá. Những áp dụng của tự động hoá vào sản suất công nghiệp nói chung và váo trong điều khiển tự động các thống bơm, máy nén lạnh, nén khí nói riêng đã tạo ra nhưng thay đổi to lớn cho tự động hoá hệ thống điều khiển trạm khí nén về chất lượng, giải phóng sức lao động và đặc biệt là được tin cậy và có tính an toàn cao. + Hệ thống điều khiển tự động phải có các chức năng sau: - Khởi động và dừng các máy theo mệnh lệnh - Kiểm tra và thông báo tình hình vận hành của các trạm - Giám sát chặt chẽ các thông số của các máy trong quá trình vận hành - Tự động bảo vệ máy nén tránh khỏi những thông số nguy hiểm - Tự động điều khiển máy hoạt động theo chương trình * Để có thể thực hiện được các chức năng trên ta phải xây dựng được các khối thuật toán điều khiển cho hệ thống. Gồm các khối thuật toán sau : + Thuật toán khối xác định số lượng máy cần thiết + Thuật toán xác định tình trạng kĩ thuật các máy + Thuật toán xác định số máy đang hoạt động + Thuật toán xác định máy chủ + Thuật toán hình thành lệnh khởi động máy + Thuật toán hình thành lệnh dừng các máy 3.2.1. Khối thuật toán xác định số lƣợng máy nén đang hoạt động Chức năng : Xác định số máy đang hoạt động trong các trạm Sơ đồ khối : Hình 3.5. Khối xác định số lượng máy + Tín hiệu vào của khối a1, a2, a3 : Lấy từ tiếp điểm phụ của contactor cấp nguồn cho các động cơ chạy a1 = 1 : Máy 1 đã được cấp nguồn hoạt động ( cho động cơ lai ) a1 = 0 : Máy 1 chưa được cấp nguồn hoạt động ( cho động cơ lai ) a2 = 1 : Máy 2 đã được cấp nguồn hoạt động ( cho động cơ lai ) a2 = 0 : Máy 2 chưa được cấp nguồn hoạt động ( cho động cơ lai ) a3 = 1 : Máy 3 đã được cấp nguồn hoạt động ( cho động cơ lai ) a3 = 0 : Máy 3 chưa được cấp nguồn hoạt động ( cho động cơ lai ) + Tín hiệu ra của khối b1 = 1 : Có 1 máy đang hoạt động b1 = 0 : Có số máy đang hoạt động khác 1 máy b2 = 1 : Có 2 máy đang hoạt động b2 = 0 : Có số máy đang hoạt động khác 2 máy b3 = 1 : Có 3 máy đang hoạt động b3 = 0 : Có số máy đang hoạt động khác 3 máy Từ các điều kiện trên ta có bảng sự thật sau : b1 b2 b3 a1 a2 a3 Bảng 3.1: Bảng sự thật: a1 a2 a3 b1 b2 b3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 Từ bảng sự thật ta có các phương trình trạng thái sau: 3213213211 . aaaaaaaaab (3-1) 3213213212 aaaaaaaaab (3-2) 3213 aaab (3-1) 3.2.2. Khối thuật toán xác định số lƣợng máy cần thiết Trạm gồm nhiều máy, trạng thái hoạt động của các máy này phụ thuộc vào mức độ sử dụng. Trong một số trường hợp, số lượng máy chạy là không đủ đòi hỏi phải có thêm các máy khác cùng hoạt động, tất cả các máy đều hoạt động cung lúc mới có thể đáp ứng được theo yêu cầu sử dụng. Ta sẽ xây dựng thuật toán khối để giải quyết bài toán trên. Ví dụ đối với hệ thống gồm 3 máy nén: Ngưỡng tác động quyết định chạy số máy nén cần thiết là một, hai hoặc cả ba máy nén cùng một lúc. Pmax 0,9p 0,8p 0,7p Trong bình cao áp, nếu áp suất tụt xuống mức 0,9P thì tín hiệu tác động khởi động cho một máy chạy, nếu áp suất trong bình vẫn giảm xuống mức 0.8p thì tín hiệu thứ hai tác động khởi động cho một máy nữa cùng chạy. vì một lí do nào đó áp suất vẫn tụt và xuống tới mức 0,7P thì lệnh điều khiển tác động khởi động tiếp cho máy thứ ba cùng hoạt động. Sau khi áp suất trong bình tăng tới 0,8P thì lệnh điều khiển tác động dừng máy thứ ba. Sau khi áp suất trong bình tăng tới 0,9P thì vẫn để hai máy còn lại tiếp tục hoạt động chơtí khi áp suất trong bình đạt mức Pmax thì dừng cả hai máy còn lại Sơ đồ khối : Hình 3.6. Thuật toán xác định số lượng máy cần thiết + Tín hiệu vào của khối d1, d2, d3 là ngưỡng tác động quyết định số máy nén hoạt động d1 = 1: Tín hiệu tác động khi áp suất bình cao áp giảm còn 0,9Pđm d1= 0: Không có tín hiệu tác động khi áp suất bình cao áp giảm còn 0,9Pđm d2 = 1: Tín hiệu tác động khi áp suất bình cao áp giảm còn 0,8 Pđm d2= 0: Không có tín hiệu tác động khi áp suất bình cao áp giảm còn 0,8Pđm d3 = 1: Tín hiệu tác động khi áp suất bình cao áp giảm còn 0,7 Pđm c1 c2 c3 b1 b2 b3 d1 d2 d3 d3 = 0: Không có tín hiệu tác động khi áp suất bình cao áp giảm còn 0,7Pđm b1, b2, b3 số lượng máy nén đang hoạt động là 1,2 và 3 máy C1 = 1: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết là 1 máy nén C1 = 0: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết số lượng khác 1 máy nén C2 = 1: Tín hiệu trạm nén khí cần thiét là 2 máy nén C2 = 0: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết là khác 2 máy nén C3 = 1: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết số lượng khác 3 máy + Phương trình xác định số lượng máy nén cần thiết là 1 máy không kể máy nén nào - Nếu áp suất bình cao áp giảm còn 0,9 Pđm, yêu cầu hoạt động là 1 máy nén thì phương trình thuật toán chứa những thành phần sau: b1d1 (3-4) - Có một máy nén đang hoạt động và không có hiện tượng sụt giảm áp suất còn 0,8 Pđm thì phương trình thuật toán chứa những thành phần sau 22db Vậy phương trình xác định số lượng máy nén cần thiết là 1 máy 22111 dbdbc (3-5) + Phương trình xác định số lượng máy nén cần thiết là 2 máy nén không kể máy nén nào. - Nếu đang có một máy nén hoạt động khi áp suất giảm còn 0,9 Pđm nhưng áp suất tiếp tục giảm xuống còn 0,8 Pđm thì phương trình thuận toán sẽ chứa những thành phần sau b2d2 (3-6) - Có hai máy nén đang hoạt động và không có hiện tượng áp suất sụt giảm xuống còn 0,7 Pđm thì phương trình thuật toán chứa những thành phần sau: 33db (3-7) Vậy phương trình xác định số lượng máy nén hoạt động cần thiết là 2 máy nén như sau: 33222 dbdbc (3-8) + Phương trình xác định, số lượng máy nén cần thiết là 3 máy không kể máy nén nào - Nếu trạm nén khí đang có hai máy nén hoạt động mà có hiện tượng áp suất trong bình cao áp vẫn sụt giảm còn 0,7 Pđm thì phương trình thuật toán chứa những thành thành phần sau: b3d3 (3-9) Vậy phương trình xác định số lượng máy nén cần thiết là 3 máy như sau: c3 = b3d3 (3-10) 3.2.3. Khối thuật toán xác định tình trạng kỹ thuật của các trạm + Chức năng: thu nhận các tín hiệu sự cố từ các cảm biến, thiết bị đo của hệ thống sử lý các tín hiệu đó, đồng thời phát ra tín hiệu báo động (chuông, còi, đèn nháy). Trong đó có thể báo động dự phòng và báo trước sự cố chưa nguy hiểm + Yêu cầu của khối là báo động bảo vệ - Chỉ rõ tính chất sự cố thuộc loại nào - Định rõ sự cố xảy ra tại máy nén nào - Phát tín hiệu bảo vệ máy nén khi có sự cố nguy hiểm - Báo động chuông, còi, đèn nháy + Sơ đồ khối Hình 3.7. Sơ đồ khối xác định tình trạng của các máy hệ thống + Tín hiệu vào của khối E0: Tín hiệu xoá sự cố nE1 : Nhiệt độ đầu đẩy cao (t 0 > 90 0 C) nE2 : áp suất đầu đẩy cao (Pđđ > Kg/cm 2 ) nE3 : áp suất dầu bôi trơn giảm (Pbt < Kg/cm 2 ) nE4 : Nhiệt độ dầu các te máy nén cao (t 0 c > 70 0 C) nE5 : Nhiệt độ đầu đẩy quá cao (t 0 >100KG/cm 2 ) nE6 : áp suất dầu bôi trơn quá thấp (Pbt < KG/cm 2 ) nE7 : Nhiệt độ nước làm mát cao (t 0 n > 60 0 C) nE8 : Nhiệt độ nước làm mát quá cao (t 0 n > 60 0 C) nE9 : Mức nước làm mát thấp nE10 : Mức dầu bôi trơn thấp Fo : Tín hiệu cắt chuông, đèn, còi nkdg : Tín hiệu khởi động cơ lai máy thành công C n hF n kdg n dF n tF E0 E2 n E n F0 + Tín hiệu ra của khối - ntE : Tín hiệu xác định tính chất sự cố của các máy - ndF : Tín hiệu dừng các máy khi có sự cố nguy hiểm - nbF : Tín hiệu báo động chung chuông, đèn, còi ở các máy + Mối quan hệ giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra như sau - Khi một hay nhiều tín hiệu vào xuất hiện thì một hoặc nhiều tín hiệu ra sẽ xuất hiện để báo sự cố nào, thuộc máy nào hay có thể là tín hiệu điều khiển các quy trình khác. - Tín hiệu sự cố ở cửa ra phải tồn tại cho đến khi người khai thác nhận biết được sự cố. Sau khi sử lý song sự cố ấn nút xoá sự cố để hệ thống trở lại tình trạng bình thường. + Phương trình thuật toán xác định tình trạng kỹ thuật của các máy với hệ thống 3 máy nén: - Các phương trình thuật toán của máy nén 1 0 '1 1 11 1 1 1 . EFgEF kd (3-11) 0 '1 2 11 2 1 2 . EFgEF kd (3-12) 0 '1 3 11 3 1 3 . EFgEF kd (3-13) 0 '1 4 11 4 1 4 . EFgEF kd (3-14) 0 '1 5 11 5 1 5 . EFgEF kd (3-15) 0 '1 6 11 6 1 6 . EFgEF kd (3-16) 0 '1 7 11 7 1 7 . EFgEF kd (3-17) 0 '1 8 11 8 1 8 . EFgEF kd (3-18) 0 '1 9 11 9 1 9 . EFgEF kd (3-19) 0 '1 10 11 10 1 10 . EFgEF kd (3-20) - Các phương trình thuật toán của máy nén 2 0 '2 1 22 1 2 1 EFgEF kd (3-21) 0 '2 2 22 2 2 2 EFgEF kd (3-22) 0 '2 3 22 3 2 3 EFgEF kd (3-23) 0 '2 4 22 4 2 4 EFgEF kd (3-24) 0 '2 5 22 5 2 5 EFgEF kd (3-25) 0 '2 1 22 6 2 6 6 EgEF kd (3-26) 0 '2 7 22 7 2 7 EFgEF kd (3-27) 0 '2 8 22 8 2 8 EFgEF kd (3-28) 0 '2 9 22 9 2 9 EFgEF kd (3-29) 0 '2 10 22 10 2 10 EFgEF kd (3-30) - Các phương trình thuật toán của máy nén 3 0 '3 1 33 1 3 1 . EFgEF kd (3-31) 0 '3 2 33 2 3 2 . EFgEF kd (3-32) 0 '3 3 33 3 3 3 . EFgEF kd (3-33) 0 '3 4 33 4 3 4 . EFgEF kd (3-34) 0 '3 5 33 5 3 5 . EFgEF kd (3-35) 0 '3 6 33 6 3 6 . EFgEF kd (3-36) 0 '3 7 33 7 3 7 . EFgEF kd (3-37) 0 '3 8 33 8 3 8 . EFgEF kd (3-38) 0 '3 9 33 9 3 9 . EFgEF kd (3-39) 0 '3 10 33 10 3 10 . EFgEF kd (3-40) + Phương trình thuật toán dao động chung chuông, đèn, còi - Máy nén 1 0 '11 10 1 3 1 2 1 1 1 )....( FFFFFFF bb (3-41) - Máy nén 2 0 '22 10 2 3 2 2 2 1 2 )....( FFFFFFF bb (3-42) - Mén nén 3 0 '33 10 3 3 3 2 3 1 3 )....( FFFFFFF bb (3-43) Như vậy: 321 bbb n b FFFF (3-44) + Phương trình thuật toán báo sự cố dừng - Máy nén 1 )( 18 1 6 1 5 1 4 1 2 1 FFFFFFd (3-45) - Máy nén 2 )( 28 2 6 2 5 2 4 2 2 2 FFFFFFd (3-46) - Máy nén 3 )( 38 3 6 3 5 3 4 3 2 3 FFFFFFd (3-47) Như vậy: 321 ddd n d FFFF (3-48) 3.2.4. Khối thuật toán xác định máy chủ + Chức năng: xác định máy nén chủ giữa hai hoặc ba máy cùng hoạt động + Quy trình chọn máy nén chủ được thao tác bởi các nút bấm CH1, CH2, CH3 thủ tục này do người vận hành chọn trước khi khởi động máy. Sau khi đã chọn máy nén chủ và có tín hiệu khởi động, vì một lý do nào đó máy chủ không khởi động thành công hoặc khởi động thành công nhưng bị dừng do sự cố thì hệ thống điều khiển tự động chuyển chức năng máy chủ theo chương trình, khởi động và dừng máy. Chương trình điều khiển tự động chuyển chức năng máy chủ, khởi động và dừng máy theo chu trình lặp sau: - Chu trình lặp thuận: M1 M2 M3 M1 - Chu trình lặp ngược: M1 M3 M2 M1 Công việc lựa chọn chu trình lặp nhờ công tắc L (việc lựa chọn này do người vận hành lựa chọn cùng lúc với công tắc chọn máy chủ) + Sơ đồ khối Hình 3.8. Sơ đồ xác định máy chủ của hệ thống + Tín hiệu vào của khối CH1 : Tín hiệu chọn máy làm máy chủ CH2 : Tín hiệu chọn máy làm máy chủ CH3 : Tín hiệu chọn máy làm máy chủ L : Tín hiệu lựa chọn chu trình lập L = 1: Chu trình lặp thuận L = 0 : Chu trình lặp ngược a1, a2, a3: Tín hiệu lấy từ tiếp điểm thường mở của các contractor cấp nguồn chạy g n 0 : Tín hiệu khởi động không thành công của các máy F n d : Tín hiệu dừng sự cố các máy + Tín hiệu ra của khối N1: Máy làm chủ N2: Máy làm chủ N3: Máy làm chủ N1 N2 N3 g n 0 CH1 CH2 CH3 L F n d * Thuật toán xác định máy nén chủ: + Máy nén 1 làm chủ - Khi người vận hành chọn máy nén 1 làm chủ thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 3211 )( NNTtNCH (3-49) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy nén 3 đang làm chủ, có tín hiệu khởi động không thành công máy nén 3, thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N3.g 3 0 (3-50) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy nén 3 đang làm chủ và đang vận hành mà có tín hiệu dừng sự cố thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 2 02.. gNL (3-51) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 2 đang làm chủ, đang vận hành mà có tín hiệu dừng sự cố máy náy 2, thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau 2 22 ... dFaNL (3-52) Vậy phương trình thuật toán xác định máy nén 1 làm chủ như sau: N1 = CH1 + N1 (t-1). 2 22 2 02 3 33 3 0332 dd FaNLgNLFaLNgLNNN (3-53) + Máy nén 2 làm chủ - Khi người vận hành chọn máy nén 2 làm chủ thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 3122 )1( NNtNCH (3-54) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy nén 1 đang làm chủ, có tín hiệu khởi động không thành công máy nén 1, thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1g 1 0 (3-55) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy nén 1 đang làm chủ và đang vận hành mà có tín hiệu dừng sự cố máy nén 1 thì phương trình thuật toán chứa những thành phần sau: 3 3. ozagNL (3-56) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 3 đang làm chủ và đang vận hành mà có tín hiệu dừng sự cố, thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 3 33 dFaNL Vậy phương trình thuật toán xác định máy nén 2 làm chủ như sau: 3 33 3 03 1 11 1 0131222 )1( dd FaNLgNLFaLNgLNNNtNCHN (3-58) + Máy nén 3 làm chủ - Khi người vận hành chọn máy nén 3 làm chủ thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: CH3 + N3 (t-1) 21NN (3-59) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy nén 2 đang làm chủ, có tín hiệu khởi động không thành công máy nén 2, thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N2g 2 0 (3-60) - Nếu ở chu trình lặp thuận máy nén 2 đang làm chủ, đang hoạt động mà có tín hiệu dừng sự cố máy nén 2 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 1 11. dFaNL (3-61) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 1 đang làm chủ, đang hoạt động mà có tín hiệu dừng sự cố máy nén 1 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 1 11. dFaNL (3-62) Vậy phương trình thuật toán xác định máy nén 3 làm chủ như sau: N3 = CH3 + N3. (t-1). 1 11 2 22 2 0221 ......... dd FaNLFaNLgNLNN (3-66). 3.2.5. Khối thuật toán hình thành lệnh khởi động các máy + Chức năng: Nhận tín hiệu tác động, sử lý tín hiệu và hình thành lệnh khởi động của các máy + Sơ đồ khối: Hình 3.9. Sơ đồ thuật toán hình thành lệnh khở động các máy + Tín hiệu vào khối thuật toán hình thành lệnh khởi động 3 máy nén: d1: Tín hiệu báo mức áp suất trong bình cao áp giảm còn 0,8 Pđm. N1, N2, N3: Tín hiệu nhận máy chủ. C1, C2, C3: Tín hiệu xác định số máy cần thiết b1, b2, b3: Tín hiệu xác định máy nén đang hoạt động. F n d: Tín hiệu báo dừng sự cố các g n kđ : Tín hiệu báo máy nén khởi động không thành công. k1 k2 k3 N1, N2, N3 C1, C2, C3 b1, b2, b3 F n d g n kd L g n kd d1 + Tín hiệu ra của khối K1: Tín hiệu khởi động máy nén 1 K2: Tín hiệu khởi động máy nén 2 K3: Tín hiệu khởi động máy nén 3 + Thuật toán hình thành lệnh khởi động tổ máy nén 1 - Nếu áp suất bình cao áp giảm còn 0,8 Pđm, tổ máy nén 1 làm chủ thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: d.N1 (3-63) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 3 làm chủ, có tín hiệu yêu cầu 1 máy nén hoạt ðộng, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố tổ máy nén 3 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N3.C1.F 3 d (3-64) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 3 làm chủ, trạm khí nén yêu cầu 2 máy nén khí hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N3.C2.b1 (3-65) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm nén có 2 máy đang làm việc, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ máy nén 3 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N2.b2.F 3 d (3-66) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 2 làm chủ, có một máy đang làm việc, trạm nén yêu cầu 2 máy hoạt động mà tổ máy nén 3 không khởi động được thì phương trình thuật toán sẽ chứa những phần sau: L.N2.b1.C2.g 3 0 (3-71) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm nén yêu cầu máy 1 máy xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ hợp máy nén 2 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 2 12 ... dFCNL (3-67) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm nén phát tín hiệu yêu cầu 2 máy thì chứa phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 212 ... CbNL (3-68) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 3 làm chủ, trạm nén có 2 máy đang làm việc, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ máy nén 2 thì phương trình thuật toán sẽ chứa đựng những thành phần sau 2 23 ... dFbNL (3-69) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 3 làm chủ, trạm nén có 1 máy hoạt động, trạm nén yêu cầu 2 máy nén, vì một lí do nào đó máy nén 2 không khởi động được thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 2 0212 .... gCbNL (3-70) - Nếu ở chu trình lặp thuận, trạm nén có 2 máy làm việc, tổ máy nén 2 làm chủ, có tín hiệu 3 máy nén cùng hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N2.b2.c3 (3-71) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 3đang làm chủ, trạm nén có 2 máy làm việc, có tín hiệu yêu cầu 3 máy nén hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 323 ... cbNL (3-72) Vậy phương trình thuật toán hình thành lệnh khởi động tổ máy nén 1 như sau: K1 = 3 12 3 012 3 22123 3 1311 ...............[ ddd FCNLgbNLFbNLbCNLFCNLNd 1 1 323322 2 0213 2 23212 .]............... TgCbNLCbNLgCbNLFbNLCbNL kdd (3-73) + Thuật toán hình thành lệnh khởi động tổ máy nén 2 - Nếu áp suất tổng bình giảm 0,8 Pđm, tổ máy nén 2 làm chủ thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: d.N2 (5-74) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 1 làm chủ, trạm nén yêu cầu 1 máy xuất hiện tín hiệu dừng sự cố máy nén 1 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1.C1F 1 d (3-75) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 1 làm chủ, trạm nén yêu cầu 2 máy thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1.C2.b1 (3-76) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 3 làm chủ, trạm nén có 2 máy đang làm việc, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố tổ máy nén 1 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N3.b2.F 1 d (3-77) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy 3 làm chủ, trạm nén có 1 máy đang làm việc, trạm nén yêu cầu 2 máy mà tổ máy nén 1 vì lý do nào đó không khởi động được thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N3.b1.C2.g 1 0 (3-78) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 3 làm chủ, trạm phát yêu cầu 1 máy nén, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố máy nén 3 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 313 dFCNL (3-79) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 3 làm chủ, trạm nén yêu cầu 2 máy nén thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 213 .cbNL (3-80) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 1 làm chủ, trạm phát có 2 máy đang làm việc, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ máy nén 3 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 3 13 dFCNL (3-81) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 1 làm chủ, trạm nén có 1 máy nén làm việc, có tín hiệu yêu cầu 2 máy nén hoạt động, vì lý do nào đó máy nén 3 không khởi động được thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 0 3221 .. gCbNL (3-82) - Nếu ở chu trình lặp thuận, trạm nén có 2 máy làm việc, máy nén 1 làm chủ, có tín hiệu yêu cầu 3 máy nén cùng làm việc thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1.b2.C3 (3-83) Vậy phương trình thuật toán hình thành lệnh khởi động tổ máy nén 2 như sau: K2= .................... 13 3 13 1 0213 1 23111 1 1121 bNLFCNLgCbNLFbNLbCNLFCNLNd ddd 2 2 321323 3 0221 3 212 .]............. TgCbNLCbNLgCbNLFbNLC kdd (3-84) + Thuật toán hình thành lệnh khởi động tổ máy nén 3: - Nếu áp suất trong bình cao áp giảm còn 0,8 Pđm, máy nén 3 làm chủ thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: d1.N3 - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm nén có yêu cầu 1 máy và xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ hợp máy nén 2 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N2.C1.F 2 d (3-85) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm nén yêu cầu 2 máy hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N2.C2.b1 (3-86) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy 1 làm chủ, trạm nén có 2 máy đang làm việc xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ máy nén 2 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1.b2.F 2 d (3-87) - Nếu ở chu trình lặp thuận, tổ máy nén 1 làm chủ, trạm nén có 1 máy nén hoạt động có tín hiệu yêu cầu 2 máy nén, vì lý do nào đó mà máy nén 2 không khởi động được thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1.b1.C2.g 2 0 (3-88) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 1 làm chủ, trạm phát yêu cầu 1 máy nén, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố máy ở tổ hợp ở tổ máy 1 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 1 11 dFCNL (3-89) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 1 làm chủ, trạm nén có tín hiệu yêu cầu 2 máy nén hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 211 .. CbNL (3-90) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm phát có 2 máy đang làm việc, xuất hiện tín hiệu dừng sự cố ở tổ máy nén 1 thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 1 22. dFbNL (3-91) - Nếu ở chu trình lặp ngược, tổ máy nén 2 làm chủ, trạm nén có 1 máy nén làm việc, trạm nén yêu cầu 2 máy nén hoạt động, vì lý do nào đó máy nén không khởi động được thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 1 0212 .. gCbNL (3-92) Nếu ở chu trình lặp thuận, trạm nén 1 làm chủ, trạm nén có 2 máy nén đang hoạt động, xuất hiện tín hiệu yêu cầu 3 máy cùng hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N1.b2.C3 (3-93) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy nén 2 làm chủ, trạm nén có 2 máy nén đang làm việc, xuất hiện tín hiệu yêu cầu 3 máy cùng làm việc thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 322 ... CbNL (3-94) Vậy phương trình thuật toán hình lệnh khởi đọng máy nén 3 như sau: K3= ....................[ 11 1 11 2 0211 2 21122 2 1231 bNLFCNLgCbNLFbNLbCNLFCNLNd ddd 3 3 322321 1 0212 1 221 .]............. TgCbNLCbNLgCbNLFbNLC kdd (3-95) 3.2.6. Khối lƣợng thuật toán hình thành lệnh dừng máy + Chức năng: Thu nhận tín hiệu, sử lý và hình thành lệnh dừng các máy nén + Sơ đồ khối: Hình 3.10. Sơ đồ thuật toán dừng máy + Tín hiệu vào của khối N1, N2, N3: tín hiệu nhận biết của máy chủ b3: số máy đang hoạt động C2: số máy cần thiết là 2 F n d : Tín hiệu báo dừng sự cố tổ máy L: tín hiệu nhận biết chu trình lặp T n t: tín hiệu dừng bằng tay g n 0 : tín hiệu báo máy nén khởi động không thành công + Tín hiệu ra của khối T1: tín hiệu dừng tổ máy 1 T2: tín hiệu dừng tổ máy 2 T3: tín hiệu dừng tổ máy 3 + Phương trình thuật toán hình thành lệnh dừng tổ máy 1 F T1 T2 T3 g n 0 N1, N2, N3 b2, b3 C1, C2 F n d T n d L - Nếu máy 1 bị sự cố phải dừng thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: F 1d (3-96) - Nếu máy 1 dừng bằng tay thì phương trình thuật toán chứa những thành phần sau: T l t (3-97) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy 2 đang làm chủ, trạm đang có máy hoạt động, trạm cần thiết 2 máy hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N2.b3.C2 (3-98) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy 3 đang làm chủ, trạm máy đang có 3 máy hoạt động, trạm có tín hiệu cần 2 máy hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 232 ... CbNL (3-99) Vậy phương trình thuật toán hình thành lệnh dừng tổ máy 1 như sau: T1= 1233232 11 ....... KCbNLCbNLTF td (3-100) + Phương trình thuật toán hình thành dừng tổ máy 2 - Nếu máy 2 phải dừng do sự cố thì phương trình thuật toán sẽ chứa thành phần sau: F 2d (3-101) - Nếu tổ máy 2 dừng bằng tay thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: T 2t (3-102) - Nếu chu trình lặp thuận, máy 3 làm chủ trạm có 3 máy làm việc, có tín hiệu trạm nén cần 2 máy hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: L.N3.b3.C2 (3-103) - Nếu ở chu trình lặp ngược, máy 1 làm chủ, trạm có 3 máy làm việc, xuất hiện tín hiệu yêu cầu 2 máy hoạt động, thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 231 ... CbNL (3-104) Vậy phương trình thuật toán hình thành lệnh dừng tổ máy 2 như sau: T2 = 2231233 22 ....... kCbNLCbNLTF td (3-105) + Phương trình thuật toán hình thành lệnh dừng tổ máy 3. - Nếu máy 3 phải dừng do sự cố thì phương trình thuật toán sẽ chứa thành phần sau: F 3d (3-106) - Nếu máy 3 được dừng bằng tay thì phương trình thuật toán sẽ chứa thành phần sau: T 3t (3-107) - Nếu ở chu trình lặp thuận, máy 1 làm chủ, trạm có 3 máy làm việc, xuất hiện tín hiệu yêu cầu hai máy hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa các thành phần sau L.N1.b3.C2 (3-108) - Nếu chu trình lặp ngược, máy nén 2 làm chủ, trạm nén có 3 máy hoạt động, trạm nén phát tín hiệu yêu cầu 2 máy hoạt động thì phương trình thuật toán sẽ chứa những thành phần sau: 232 ... CbNL (3-109) Vậy phương trình thuật toán hình thành lệnh dừng tổ máy nén 3 như sau: T3= 3232231 33 ....... kCbNLCbNLTF td (3-110) 3.3. ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC VÀO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG GỒM 3 MÁY Ngày nay cùng đà với sự phát triển của các thành tựu khoa học kỹ thuật là những ứng dụng của nó vào trong từng lĩnh vực, lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến cả quá trình sản xuất phức tạp. Hiện nay nhiều lĩnh vực sản xuất các hệ thống điều khiển như rơle, cam chương trình đôi khi hay khoa học kỹ thuật thể ứng dụng được. Từ khi PLC ra đời nó đã đem lại nhiều thuận tiện và làm cho tho tác máy trở nên nhanh nhẹn, dễ dàng và tin cậy, nó đã từng bước phát triển tiếp cận theo các nhu cầu của sự phát triển công nghệ. Trong thiết bị chấp hành có thể được nối trực tiếp với PLC. Chương trình chỉ ra các phương thức hoạt động được viết trực tiếp vào bộ nhớ. Khi có sự thay đổi nào đó trong cấu trúc điều khiển ta chỉ cần thay đổi chương trình trong bộ nhớ. 3.3.1. Gán địa chỉ đầu vào ra lôgic a. Gán địa chỉ đầu vào Bảng 3.2: Các đầu vào: Địa chỉ Tín hiệu từ hệ thống đến PLC Kí hiệu Io.0 Lấy từ tiếp điểm phụ của công tắc tơ chạy máy 1 A1 Io.1 Lấy từ tiếp điểm phụ của công tắc tơ chạy máy 2 A2 Io.2 Lấy từ tiếp điểm phụ của công tắc tơ chạy máy 3 A3 Io.3 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm còn 0,8 Pđm D1 Io.4 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm còn 0,7 Pđm D2 Io.5 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm còn 0,6 Pđm D3 Io.6 Tín hiệu xoá sự cố E0 Io.7 Nhiệt độ đầu đẩy cao E11 I1.0 áp suất đầu đẩy cao E12 I1.1 áp suất đầu đẩy bôi trơn giảm E13 I1.2 Nhiệt độ dầu cacte máy nén cao E14 I1.3 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao E15 I1.4 áp suất dầu bôi trơn quá thấp E16 I1.5 Nhiệt độ nước làm mát cao E17 I2.0 Nhiệt độ nước làm mát quá cao E18 I2.1 Mức nước làm mát thấp E19 I2.2 Mức dầu bôi trơn thấp E110 I2.3 Tín hiệu cất chuông đèn, còi F0 I2.4 Tín hiệu khỏi động máy 1 thành công (Lấy từ công tắc tơ khởi động ) G 1 kd I2.5 Tín hiệu khỏi động máy 2 thành công (Lấy từ công tắc tơ khởi động ) G 2 kd I2.6 Tín hiệu khỏi động máy 3 thành công (Lấy từ công tắc tơ khởi động ) G 3 kd I2.7 Tín hiệu khỏi động máy 1 không thành công G10 I3.0 Tín hiệu khỏi động máy 2 không thành công G20 I3.1 Tín hiệu khỏi động máy 3 không thành công G30 I3.2 Tín hiệu chọn máy nén 1 làm chủ CH1 I3.3 Tín hiệu chọn máy 2 làm chủ CH2 I3.4 Tín hiệu chọn máy 3 làm chủ CH3 I3.5 Tín hiệu lựa chọn chu trình lặp I3.6 Tín hiệu dừng máy 1 bằng tay T1t I3.7 Tín hiệu dừng máy 2 bằng tay T2t I4.0 Tín hiệu dừng máy 3 bằng tay T3t I4.1 Nhiệt độ đầu đẩy cao E21 I4.2 áp suất đầu đẩy cao E22 I4.3 áp suất dầu bôi trơn giảm E23 I4.4 Nhiệt độ dầu cácte máy cao E24 I4.5 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao E25 I4.6 áp suất dầu bôi trơn quá thấp E26 I4.7 Nhiệt độ nước làm mát cao E27 I5.0 Nhiệt độ nước làm mát quá cao E28 I5.1 Mức nước làm mát thấp E29 I5.2 Mức dầu bôi trơn thấp E210 I5.3 Nhiệt độ đầu đẩy cao E31 I5.4 áp suất đầu đẩy cao E32 I5.5 áp suất dầu bôi trơn giảm E33 I5.6 Nhiệt độ dầu cácte máy cao E34 I5.7 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao E35 I6.0 áp suất dầu bôi trơn quá thấp E36 I6.1 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao E37 I6.2 Nhiệt độ nước làm mát quá cao E38 I6.3 Mức nước làm mát thấp E39 I6.4 Mức dầu bôi trơn thấp E310 I6.5 áp suất nước làm mát cao NC I6.6 áp suất nước làm mát thấp NT I6.7 Khởi động tay máy 1 KT1 I7.0 Khởi động tay máy 2 KT2 I7.1 Khởi động tay máy 3 KT3 b. Gán địa chỉ đầu ra Bảng 3.3: Các đầu ra: Địa chỉ Tín hiệu từ hệ thống đến PLC Kí hiệu Q0.7 Báo áp suất đầu đẩy cao (máy 1) Đ7 Q1.1 Báo nhiệt độ dầu cácte máy 1 cao Đ8 Q2.0 Báo nhiệt độ đầu đẩy quá cao Đ9 Q2.1 Báo áp suất đầu bôi trơn quá thấp Đ10 Q2.3 Nhiệt độ nước làm mát quá cao Đ11 Q2.6 Báo áp suất đầu đẩy máy 2 cao Đ12 Q3.0 Báo nhiệt độ dầu cácte máy 2 cao Đ13 Q3.1 Báo nhiệt độ đầu đẩy quá cao (máy 2) Đ14 Q3.2 Báo nhiệt độ đầu đẩy quá thấp (máy 2) Đ15 Q3.4 Nhiệt độ nước làm mát quá cao (máy 2) Đ16 Q3.7 Báo áp suất đầu đẩy máy 3 cao Đ17 Q4.1 Báo nhiệt độ dầu cácte máy 3 cao Đ18 Q4.2 Báo nhiệt độ đầu đẩy quá cao (máy 3) Đ19 Q4.3 Báo nhiệt độ đầu đẩy quá thấp (máy 3) Đ20 Q4.5 Nhiệt độ nước làm mát quá cao (máy 3) Đ21 Q5.2 Tín hiệu báo sự cố máy 1 ĐS1 Q5.3 Tín hiệu báo sự cố máy2 ĐS2 Q5.4 Tín hiệu báo sự cố máy 3 ĐS3 Q5.5 Báo dừng máy1 Đ1 Q5.6 Báo dừng máy 2 Đ2 Q5.7 Báo dừng máy 3 Đ3 Q6.0 Báo máy 1 làm chủ Đ4 Q6.1 Báo máy 2 làm chủ Đ5 Q6.2 Báo máy 3 làm chủ Đ6 Q6.6 Dừng máy nén 1 T1 Q6.7 Dừng máy nén 2 T2 Q7.0 Dừng máy 3 T3 Q7.1 Cấp nguồn sẵn sàng khởi động máy 1 + đèn báo SS1 Q7.2 Khởi động chạy sao ( ) động cơ lai máy 1 +báo CY1 Q7.3 Khởi động tam giác ( ) động cơ lai máy 1 + báo C 1 Q7.4 Cấp nguồn sẵn sàng khởi động máy 2 + đèn báo SS2 Q7.5 Khởi động chạy ( ) động cơ lai máy 1 + báo CY2 Q7.6 Khởi động tam giác ( ) động cơ lai máy 2 + báo C 2 Q7.7 Cấp nguồn sẵn sàng khởi động máy 3 + báo SS3 Q8.0 Khởi động máy nén 3 chạy sao ( ) + đèn báo CY3 Q8.1 Khởi động máy nén 3 chạy tam giác ( ) + đèn báo C 3 Q8.2 Chạy bơm nước làm mát 1 B1 Q8.3 Chạy bơm nước làm mát 2 B2 c. Gán địa chỉ vào – ra PLC Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý đầu vào của CPU 224 1M 0.0 Tiếp điểm phụ công tắc tơ chạy máy 1 0.1 Tiếp điểm phụ công tắc tơ chạy máy 2 0.2 Tiếp điểm phụ công tắc tơ chạy máy 3 0.3 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm 0,8 Pđm 0.4 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm 0,7 Pđm 0.5 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm 0,7 Pđm 0.6 Tín hiệu áp suất bình cao áp giảm 0,6 Pđm 0.7 Nhiệt độ đầu đẩy cao 2M 1.0 áp suất đầu đẩy cao 1.1 áp suất dầu bôi trơn giảm 1.2 Nhiệt độ dầu cacte máy nén cao 1.3 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao 1.4 áp suất dầu bôi trơn quá thấp 1.5 Nhiệt độ nước làm mát cao M L+ a1 a2 a3 d1 d2 d3 E0 1 1E 1 2E 1 3E 1 4E 1 5E 1 6E 1 7E + - M E 18 2.0 Nhiệt độ nước làm mát quá cao E 19 2.1 Mức nước làm mát thấp E 110 2.2 Mức dầu bôi trơn thấp 2M g 1kd 2.4 Tín hiệu khởi động máy 1 thành công g 2kd 2.5 Tín hiệu khởi động máy 2 thành công g 3kd 2.6 Tín hiệu khởi động máy 3 thành công g 10 2.7 Tín hiệu khởi động máy 3 không thành công Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lư đầu vào của môđun mở rộng thứ nhất EM 221 + - M g 20 3.0 Tín hiệu khởi động máy nén 2 không thành công g 30 3.1 Tín hiệu khởi động máy nén 3 không thành công CH1 3.2 Tín hiệu chọn máy 1 làm chủ CH2 3.3 Tín hiệu chọn máy 2 làm chủ 2M CH3 3.4 Tín hiệu chọn máy 3 làm chủ L 3.5 Lựa chọn chu trình lặp T 1 t 3.6 Tín hiệu dừng máy nén 1 bằng tay T 2 t 3.7 Tín hiệu dừng máy nén 2 bằng tay Hình 3.13. Sơ đồ nguyên lý đầu vào của môđun mở rộng thứ hai EM 221 + - M T 3t 4.0 Tín hiệu dừng máy nén 3 bằng tay E 21 4.1 Nhiệt độ đầu đẩy cao E 22 4.2 áp suất đầu đẩy cao E 23 4.3 áp suất dầu bôi trơn giảm 2M E 24 4.4 Nhiệt độ dầu cácte máy nén cao E 25 4.5 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao E 26 4.6 áp suất dầu bôi trơn quá thấp E 27 4.7 Nhiệt độ nước làm mát cao Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý đầu vào của môđun mở rộng thứ ba EM 221 + - M E 28 5.0 Nhiệt độ nước làm mát quá cao E 29 5.1 Mức nước làm mát thấp E 210 5.2 Mức dầu bôi trơn thấp E 31 5.3 Nhiệt độ đầu đẩy cao 2M E 32 5.4 áp suất đầu đẩy cao E 33 5.5 áp suất dầu bôi trơn giảm E 34 5.6 Nhiệt độ dầu cácte máy nén cao E 35 5.7 Nhiệt độ đầu đẩy quá cao Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý đầu vào của môđun mở rộng thứ tư EM 221 + - 1M E 6 6.0 áp suất dầu bôi trơn quá thấp E 37 6.1 Nhiệt độ nước làm mát cao E 38 6.2 Nhiệt độ nước làm mát quá cao E 39 6.3 Mức nước làm mát thấp 2M E 310 6.4 Mức dầu bôi trơn thấp NC 6.5 áp suất nước làm mát cao NT 6.6 áp suất nước làm mát thấp KT1 6.7 Khởi động tay máy nén 1 Hình 3.16. Sơ đồ nguyên lý đầu vào của môđun mở rộng thứ năm EM 221 + - 1M KT2 7.0 Khởi động tay máy nén 2 KT3 7.1 Khởi động tay máy nén 3 7.2 7.3 2L 7.4 7.5 7.6 7.7 Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý đầu vào của môđun mở rộng thứ sáu EM 221 - + 1L 0.0 Khởi động tay máy nén 2 0.1 Khởi động tay máy nén 3 0.2 0.3 2L 0.4 0.5 0.6 3L Đ7 0.7 Báo áp suất đầu đẩy máy nén 1 cao Đ8 11 Báo nhiệt độ dầu cácte máy nén 1 cao N L+ Hình 3.18. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của CPU 224 - + 1L Đ9 1.0 Báo nhiệt độ đầu đẩy máy nén quá cao Đ10 1.1 Báo áp suất dầu bôi trơn máy 1 quá thấp 1.2 1.3 Báo nhiệt độ nước làm mát quá cao 2L 1.4 1.5 Đ12 1.6 Báo áp suất đầu đẩy máy nén 2 cao 1.7 Hình 3.19. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ nhất EM 222 - + 1L Đ13 2. 0 Báo nhiệt độ dầu cácte máy nén 2 cao Đ 14 2. 1 Báo nhiệt độ đầu đẩy máy nén 2 quá cao Đ15 2. 2 Báo áp suất dầu bôi trơn quá thấp 2. 3 Đ16 2. 4 Báo nhiệt độ nước làm mát quá cao (máy 2) 2. 5 2. 6 Đ17 2. 7 Báo áp suất đầu đẩy máy nén 3 cao Hình 3.20. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ hai EM 222 - + 1L 3.0 Báo nhiệt độ dầu cácte máy nén 3 cao Đ18 3.1 Báo nhiệt độ đầu đẩy quá cao (máy 3) Đ19 3.2 Báo áp suất dầu bôi trơn máy 3 quá thấp Đ20 3.3 2L Đ21 3.4 Đ22 3.5 Báo nhiệt độ nước làm mát quá cao (máy 3) 3.6 3.7 Hình 3.21. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ ba EM 222 - + 1L 4. 0 ĐS1 4. 1 4. 2 Báo hiệu sự cố máy 1 ĐS2 4. 3 Báo hiệu sự cố máy 2 2L ĐS3 4. 4 Báo hiệu sự cố máy 3 Đ1 4. 5 Báo dừng máy 1 Đ2 4. 6 Báo dừng máy 2 Đ3 4. 7 Báo dừng máy 3 Hình 3.22. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ tư EM 222 - + 1L Đ4 5.0 Báo máy 1 làm chủ Đ5 5.1 Báo máy 2 làm chủ Đ6 5.2 Báo máy 3 làm chủ 5.3 2L 5.4 5.5 5.6 Rơle trung gian ngắt nguồn công tắc tơ SS1 5.7 Rơle trung gian ngắt nguồn công tắc tơ SS2 Hình 3.23. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ năm EM 222 TG2 TG1 - + 1L 6.0 Rơle trung gian ngắt nguồn công tắc 6.1 Rơle trung gian đóng nguồn cho SS1 6.2 Rơle trung gian đóng nguồn cho CY1 6.3 Rơle trung gian đóng nguồn cho C 1 2L 6.4 Rơle trung gian đóng nguồn cho SS2 6.5 Rơle trung gian đóng nguồn cho CY2 6.6 Rơle trung gian đóng nguồn cho C 2 6.7 Rơle trung gian đóng nguồn cho SS3 Hình 3.24. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ sáu EM 222 TG1 TG9 TG3 TG4 TG5 TG6 TG7 TG8 - + 1L 7.0 Rơle trung gian ngắt nguồn công tắc 7.1 Rơle trung gian đóng nguồn cho SS1 7.2 Rơle trung gian đóng nguồn cho CY1 7.3 Rơle trung gian đóng nguồn cho C 1 2L 7.4 Rơle trung gian đóng nguồn cho SS2 7.5 Rơle trung gian đóng nguồn cho CY2 7.6 Rơle trung gian đóng nguồn cho C 2 7.7 Rơle trung gian đóng nguồn cho SS3 Hình 3.25. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ sáu EM 222 TG1 TG9 TG3 TG4 TG5 TG6 TG7 TG8 - + 1L 8.0 Rơle trung gian đóng nguồn cho CY3 8.1 Rơle trung gian đóng nguồn cho C 3 8.2 Rơle trung gian cấp nguồn công tắc tơ bơm nước B1 8.3 Rơle trung gian cấp nguồn công tắc tơ bơm nước B1 2L 8.4 8.5 8.6 8.7 Hình 3.26. Sơ đồ nguyên lý đầu ra của môđun mở rộng thứ bảy EM 222 3.3.2. Chƣơng trình điều khiển TG11 TG12 TG13 TG14 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu và làm đồ án với đề tài “Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và đề xuất quy trình thiết kế tự động hóa các hệ thống bơm, máy nén khí, nén lạnh,”. Em đã đạt được một số kết quả sau: Cơ sở lý thuyết về bơm, máy nén lạnh nén khí. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy bơm, máy nén khí, nén lạnh Tìm hiểu cấu tạo, đặc điểm kỹ thuật của các thiết bị: PLC, các cảm biến áp lực, cảm biến nhiệt độ, đồng hồ hiển thị số đa năng Tìm hiểu được quá trình tự động hóa của các hệ thống bơm, nén lạnh, nén khí đó là tiền đề và bài học quý giá hành trang để giúp ích cho em sau khi rời mái trường. Trong quá trình thực hiện đồ án thầy PGS.TS.Hoàng Xuân Bình đã tận tình hướng dẫn em để có thể hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Em cũng đã cố gắng nhiều nhưng do hạn chế về thời gian, kiến thức và tài liệu tham khảo nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến bổ sung, góp ý của quý thầy cô để đề tài của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Quang Hồi – Nguyễn Văn Chất – Nguyễn Thị Liên Anh, Trang bị điện – điện tử máy công nghiệp dùng chung, Nhà xuất bản giáo dục 2. Nguyễn Ngọc Phương (1999), Hệ thống điều khiển tự động bằng khí nén, NXB Giáo dục 3. Nguyễn Đức Lợi, Tự động hóa hệ thống lạnh, NXB Giáo dục 4. PTS. Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển bằng khí nén, NXB Giáo dục 5. TS. Lê Xuân Hòa – Th.s Nguyễn Thị Ngọc Bích, Giáo trình bơm quạt máy nén 6. Phan Xuân Minh – Nguyễn Doãn Phước, Tự động hóa với Simantic S7- 200, Trung tâm hợp tác đào tạo ĐHBK Hà Nội, NXB Nông nghiệp - 1997 PHỤ LỤC 1 Chƣơng trình điều khiển Tham khảo tư liệu tại “thư viện khách sạn sinh viên trường Đại học Dân Lập Hải Phòng” MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG BƠM,MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH. ........... 2 1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH. .... 2 1.1.1. Khái niệm chung về các hệ thống bơm .................................................................... 2 1.1.2. Khái niệm chung về hệ thống máy nén khí ........................................................... 11 1.1.3. Khái niệm chung về hệ thống máy nén lạnh ......................................................... 16 1.2. VAI TRÒ CỦA MÁY BƠM, NÉN KHÍ, NÉN LẠNH TRONG HỆ THỐNG ...... 19 1.2.1. Vai trò của bơm trong hệ thống ............................................................................. 19 1.2.2. Vai trò của máy nén lạnh trong hệ thống .............................................................. 20 1.2.3. Vai trò của máy nén khí trong hệ thống ................................................................ 21 1.3. CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG MÁY BƠM, NÉN KHÍ, NÉN LẠNH. .. 22 1.3.1. Giới thiệu chung ....................................................................................................... 22 1.3.2. Một số khí cụ thƣờng dùng trong hệ truyền động máy bơm, máy nén khí, nén lạnh. ..................................................................................................................................... 23 CHƢƠNG 2: TỰ ĐỘNG HÓA CÁC HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH .................................................................................................................................. 30 2.1. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................................. 30 2.2.1. Máy bơm ................................................................................................................... 30 2.2.2. Máy nén khí .............................................................................................................. 30 2.2.3. Máy nén lạnh ............................................................................................................ 31 2.2. YÊU CẦU TRANG BỊ ĐỆN – ĐIỆN TỬ CHO HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH. .............................................................................................................. 31 2.2.1. Yêu cầu về trang bị điện cho hệ thống bơm ......................................................... 31 2.2.2. Yêu cầu trang bị điện – điện tử hệ thống máy nén ............................................. 33 2.3. LỰA CHỌN MÁY BƠM, NÉN KHÍ, NÉN LẠNH CHO HỆ THỐNG .................. 35 2.3.1. Lựa chọn máy bơm cho hệ thống bơm .................................................................... 35 2.3.2. Lựa chọn máy nén cho hệ thống nén khí................................................................. 35 2.4. XÂY DỰNG CẤU TRÚC HỆ THỐNG ..................................................................... 37 2.4.1. Xây dựng cấu trúc hệ thống bơm ............................................................................ 37 2.4.2. Cấu trúc hệ nhiều máy nén khí ................................................................................ 38 2.4.3. Cấu trúc hệ nhiều máy nén lạnh .............................................................................. 39 2.5. MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG .............................................. 40 2.5.1. Mạch động lực của các máy nén, bơm và quạt ..................................................... 40 2.5.2. Mạch khởi động sao - tam giác ............................................................................... 41 2.6. HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG ........................................................... 46 2.6.1. Giám sát hệ thống máy nén lạnh ............................................................................ 46 2.6.2. Giám sát hệ thống máy nén khí: .............................................................................. 49 2.7. PLC ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ............................................................................... 50 2.7.1. Cấu trúc của CPU212 gồm: .................................................................................... 50 2.7.2. Cấu trúc của CPU214 gồm: .................................................................................... 51 2.7.3. Mô tả các đèn báo trên PLC S7-200: ..................................................................... 51 2.7.4. Cổng truyền thông: .................................................................................................. 52 2.7.5. Các ƣu điểm của PLC so với mạch điện đấu dây thuần tuý: ............................... 52 2.7.6 Cấu trúc chƣơng trình trong PLC S7-200: ............................................................ 53 2.7.7. Ngôn ngữ lập trình của S7-200: .............................................................................. 54 CHƢƠNG 3:THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH BẰNG THIẾT BỊ LOGIC KHẢ TRÌNH PLC S7- 200 ........ 55 3.1. THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ CÁC LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG BƠM, MÁY NÉN KHÍ, NÉN LẠNH. ............................................... 55 3.1.1. Giới thiệu chung về hệ thống bơm, máy nén lạnh, nén khí.................................. 55 3.1.2. Các lƣu đồ thuật toán xây dựng hệ thống ............................................................. 55 3.2. XÂY DỰNG CÁC KHỐI THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ...................................... 59 3.2. XÂY DỰNG CÁC KHỐI THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN ...................................... 60 3.2.1. Khối thuật toán xác định số lƣợng máy nén đang hoạt động .............................. 60 3.2.2. Khối thuật toán xác định số lƣợng máy cần thiết ................................................. 62 3.2.3. Khối thuật toán xác định tình trạng kỹ thuật của các trạm ................................ 65 3.2.4. Khối thuật toán xác định máy chủ ......................................................................... 69 3.2.5. Khối thuật toán hình thành lệnh khởi động các máy ........................................... 73 3.2.6. Khối lƣợng thuật toán hình thành lệnh dừng máy ............................................... 79 3.3. ỨNG DỤNG LẬP TRÌNH PLC VÀO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG GỒM 3 MÁY ...................................................................................................... 83 3.3.1. Gán địa chỉ đầu vào ra lôgic ................................................................................... 83 3.3.2. Chƣơng trình điều khiển ....................................................................................... 105 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 107 PHỤ LỤC 1 Chƣơng trình điều khiển ........................................................................... 108