ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

         Đề tài : TÌM HIỂU VỀ BIẾN TẦN MM440

MỤC LỤC

                                                                Mở đầu                                                  Trang                

Chương 1: Tổng quan..................................................................................................... 1

1.1. Tìm hiểu  bệnh viện đa khoa Long An....................................................... 1

1.2. Vận dụng vào đề tài...................................................................................... 2

1.2.1 .Sơ đồ tổng quát của hệ thống................................................................... 2

1.2.2. Cách đặt cảm biến áp suất........................................................................ 2

1.2.3  .Cách thức điều khiển hệ thống............................................................... 2

1.3 .Tính thực tế của đề tài.................................................................................. 4

Chương 2: Các giải pháp điều khiển........................................................................... 5

           2.1.  Mạch điều khiển dùng Rơle......................................................................... 5

           2.2.  Mạch dùng kỹ thuật vi xử lý........................................................................ 5

           2.3.  Mạch dùng vi điều khiển ( Micro Controller).......................................... 6

           2.4.  Điều khiển bằng PLC ( Programable Logic Control)............................... 6

Chương 3: Giới thiệu về biến tần................................................................................. 7.

          3.1. Tổng quan về biến tần MM440..................................................................... 7

          3.2  Cấu tạo chung và nguyên tắc hoạt động...................................................... 9

          3.3.Các tính chất của biến tần MM440............................................................. 10

          3.3.1.Các đặc điểm chính.................................................................................... 10

          3.3.2.Các đặc tính làm việc của biến tần MM440........................................... 11

          3.3.3.Các đặc tính bảo vệ của biến tần MM440.............................................. 11        

          3.4.Lắp đặt cơ khí của biến tần MM440........................................................... 11

          3.4.1.Khoảng cách lắp đặt................................................................................... 11 

          3.4.2. Kích thước lắp đặt..................................................................................    12

          3.5.Lắp đặt điện.................................................................................................    12

         3.5.1. Các thông số kỹ thuật của MM440.......................................................    12

         3.5.2.Cách đấu nối mạch động lực...................................................................... 14

         3.5.3.Sơ đồ mạch điều khiển.............................................................................    15

         3.5.4.Sơ đồ nguyên lý của biến tần MM440      .............................................    16

         3.5.5. Các đầu dây điều khiển ..........................................................................   17

         3.6.Khóa chuyển đổi DIP 50/60hz 19                                                 

CHƯƠNG 4 : CÀI ĐẶT CHO BIẾN TẦN MM440................................................................................    20

         4.1.Giới thiệu về BOP/AOP( tùy chọn)............................................................. 20

         4.1.1. Các nút và chức năng của nó.................................................................... 20

         4.1.2 .Thay đổi các thông số.............................................................................    23

         4.2.Cài đặt các thông số........................................................................................ 23

         4.2.1.Cài đặt mặc định.......................................................................................    23

         4.2.2 Cài đặt thông số nhanh............................................................................    24

         4.2.3.Các thông số cài đặt ứng dụng................................................................    30

         4.2.3.1.Các thông số cài đặt nối tiếp................................................................    30

         4.2.3.2 Đầu vào số DIN......................................................................................... 30

         4.2.3.3.Các đầu ra số ( DOUT)..........................................................................   32

         4.2.3.4.Chọn giá trị điểm đặt tần số.................................................................... 33

         4.2.3.5. Đầu vào tương tự (ADC).......................................................................   34

         4.2.3.6. Đầu ra tương tự (DAC)..........................................................................   35

         4.2.3.7.Cài đặt nối tiếp.......................................................................................... 37

         4.2.3.8 Các bước thực hiện cài đặt lại các thông số mặc định......................   37

CHƯƠNG 5: CÁC CHỨC NĂNG CỤ THỂ CỦA BIẾN TẦN............................   39

         5.1.Khởi động bám................................................................................................ 39

         5.2.Tự khởi động.................................................................................................... 39

        5.3. Phanh hãm cơ khí của động cơ..................................................................... 40

        5.4. Hãm một chiều (DC)...................................................................................... 42

        5.5.Hãm hỗn hợp.................................................................................................... 44

        5.6.Hãm động năng................................................................................................. 44

        5.7. Bộ điều khiển VDC......................................................................................... 45
        5.8. Bộ điều khiển PID........................................................................................... 46

        5.9.Các khối chức năng tự do............................................................................... 47

        5.10. Tập dữ liệu và truyền động......................................................................... 48

         5.11. Thông số chuẩn đoán.................................................................................. 52

         5.12. Chạy nhấp..................................................................................................... 54

         5.13.ENCODER..................................................................................................... 55

         5.14.Điều khiển V/F  ............................................................................................ 56

        5.15.Tần số cố định................................................................................................ 58

CHƯƠNG 6: NHỮNG LƯU Ý KHI SỬ DỤNG BIẾN TẦN................................. 61

        6.1.Bảo vệ nhiệt động cơ....................................................................................... 61

        6.2.Bảo vệ bộ biến tần........................................................................................... 62

        6.3. Các chế độ hiển thị và cảnh báo................................................................... 64

        6.3.1.Hiển thị trạng thái led.................................................................................. 64

        6.3.2. Các thông báo lỗi và cảnh báo................................................................... 65

CHƯƠNG 7:ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN MM440 VÀO ĐỀ TÀI................... 67

        7.1 Vai trò của biến tần trong đề tài.................................................................... 67

        7.2.Các tham số cài đặt trong biến tần ứng dụng vào đề tài............................. 67

        7.2.1. Cài đặt lại mặt định cho biến tần............................................................... 67

        7.2.2.Cho phép đọc/ghi truy cập tất cả các tham số.......................................... 67

        7.2.3.Thiết lập các tham số cho động cơ:............................................................ 67

        7.2.4.Các tham số về giao tiếp nối tiếp USS....................................................... 67           

        7.2.5.Các tham số về điều khiển vòng kín PID.................................................. 68           

        7.2.6.Các tham số về đầu vào ADC ...............................................................68

 

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN ,KHUYẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN......... 69

         8.1. Kết luận........................................................................................................... 69

         8.2. Khuyến nghị................................................................................................... 69

         8.3. Hướng phát triển của đề tài.......................................................................... 70

PHỤ LỤC

Hình 1 : Biến tần MM440..........................................................................................71   Hình 2: PLC S7 200...................................................................................................71

Hình 3 : Cảm biến áp suất..........................................................................................72

Hình 4: Động cơ không đồng bộ 3 pha......................................................................72

Hình 5: Biến tần, PLC, cảm biến.................................................................................73

Hình 6: Bể chứa...........................................................................................................73

Hình 7:Mô hình hệ thống bơm....................................................................................74

Hình 8: Hệ thống điều khiển........................................................................................74

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................75

DANH MỤC VỀ HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Sơ đồ sử dụng biến tần điều khiển cho một bơm........................................ 2

Hình1.2 : Sử dụng biến tần cho nhiều bơm................................................................... 3

Hình 1.3: Sơ đồ tổng quát hệ thống................................................................................ 3

Hình 3.1: Hình ảnh biến tần............................................................................................ 7

Hình 3.2:Biến tần MM440 của Siemen......................................................................... 8

Hình 3.3: Sơ đồ chuyển đổi điện của biến tần............................................................. 9

Hình 3.4:Điện áp đầu ra của biến tần.......................................................................... 10

Bảng 3.5: Kích thước lắp đặt của biến tần.................................................................. 12

Hình 3.6:Cách tháo phần vỏ máy của biến tần MM440........................................... 14

Hình 3.7: Sơ đồ đấu nối mạch động lực của biến tầnMM440................................. 15

Hình 3.8: Sơ đồ mạch điều khiển của biến tần MM440........................................... 15

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý của biến tần MM440....................................................... 16

Hình 3.10: Các đầu dây điều khiển của biến tần MM440........................................ 17

Hình 3.11: Khóa chuyển đổi DIP 50/60 Hz................................................................ 19

Hình 4.1: Màn hình BOP/AOP...................................................................................... 20

Bảng 4.2: Cách thay đổi thông số của biến tần MM440........................................... 23

Bảng 4.3: Các thông số mặc định................................................................................. 24

Hình 4.4 :Các thông số trên nhãn của động cơ ......................................................... 25

Hình 4.5: Đồ thị tăng tốc............................................................................................... 28

Hình 4.6: Đồ thị giảm tốc.............................................................................................. 28

Hình 4.7:Nguyên lý các đầu ra số................................................................................ 32

Hình 4.8: Sơ đồ các giá trị đặt tương tự....................................................................... 33

Hình 4.9:Đồ thị thể hiện các thông số của kênh ADC.............................................. 34

Hình 4.10: ĐỒ thị quan hệ của các thông số kênh ADC.......................................... 35

Hình 4.11: Các thông số của kênh DAC..................................................................... 36

Hình 4.12 :Đồ thị thể hiện các thông số của kênh DAC........................................... 37

Hình 4.13 : Các bước cài đặt lại thông số mặc định.................................................. 38

Hình 5.2:Sơ đồ thể hiện các đầu ra số......................................................................... 41

Hình 5.3: Giản đồ hãm một chiều................................................................................ 42

Hình 5.4: Sơ đồ thể hiện thời gian hãm DC................................................................ 43

Hình 5.5: Sơ đồ hãm hỗn hợp....................................................................................... 44

Hình 5.6:Sơ đồ hãm động năng của MM440.............................................................. 45

Hình 5.7: Sơ đồ tổng quan thông số bộ điều khiển PID của MM440..................... 47

Bảng 5.8: Các khối chức năng tự do............................................................................ 48

Hình 5.9 :Sơ đồ bộ dữ liệu lệnh CDS........................................................................... 49

Hình 5.10: Các bước cài đặt CDS................................................................................. 50

Hình 5.11: Bộ dữ liệu và truyền động......................................................................... 50

Hình 5.12: Các bước tiến hành cài đặt cho một động cơ.......................................... 51

Hình 5.13:Kết nối biến tần với động cơ...................................................................... 52

Hình 5.14: Các thông số chuẩn đoán........................................................................... 53

Hình 5.15: Quan hệ giữa chạy nhấp trái và phải....................................................... 54

Hình 5.16: Giản đồ chạy nhấp...................................................................................... 54

Hình 5.17:Đặc tính tuyến tính V/f............................................................................... 56

Hình 5.18: Giản đồ bù tăng gia tốc.............................................................................. 57

Hình 5.19: Sơ đồ thể hiện tọa độ điện áp.................................................................... 57

Hình 5.20: Giản đồ tần số khi khởi động.................................................................... 58

Hình 5.21: Sơ đồ dải bù độ trượt.................................................................................. 58

Bảng 5.22 : Mã các cấp tốc độ...................................................................................... 60

Hình 6.1: Giản đồ bảo vệ nhiệt cho động cơ.............................................................. 61

Hình 6.2 : Sơ đồ phản ứng quá tải của bộ biến tần.................................................... 63

Hình 6.3: Chế độ cảnh báo nhiệt của bộ biến tần...................................................... 63

Hình 6.4: Đèn led thể hiện trạng thái.......................................................................... 64

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮC

STT	Thuật ngữ viết tắt	Dạng đầy đủ tiếng Anh	Thuật ngữ tiếng Việt
1	AC	Alternating Current	Dòng xoay chiều
2	ADC	Ânalog Digital Converter	Bộ biến đổi tương tự/số
3	AFM	Àdditional Frequency Converter	Bộ biến đổi tần số bổ sung
4	AOP	Advanced Operator Pannel	Bảng điều khiển nâng cao
5	Asic	Application Specific IC’s	Mạch tích hợp IC đã cài các ứng dụng cụ thể
6	ASP	Analog Setpoint	Điểm đặt tương tự
7	BCD	Binary-Coded Decimal	Mã BCD
8	BI	Binector Input	Giá trị đầu vào của BICO ở dạng bit
9	BICO	Binector/Conector	Công nghệ của Siemens kết nối các khâu khác nhau của hệ điều khiển bên trong bộ biến tần MICROMASTER
11	BO	Binector Output	Giá trị đầu ra của BICO ở dạng bit
12	BOP	Basic Operator Panel	Bảng vận hành cơ bản
13	BOP link	Basic Operator Panel link	Đường truyền BOP
14	CAN	Controller Area Network	Mạng truyền thông CAN
15	CB	Comunication Board	Bảng truyền thông
16	CB	Bus Interface	Giao diện bus
17	CB	Comunication Board	Môđun truyền thông
18	CDS	Command Data Set	Bộ dữ liệu lệnh
19	CDS1	Command Data Set 1	Bộ dữ liệu lệnh 1
20	CDS2	Command Data Set 2	Bộ dữ liệu lệnh 2
21	CI	Connector Input	Giá trị đầu vào của BICO ở dạng từ (số thực)
22	CM	Configuration Management	Quản lý cấu hình
23	CO	Connector Output	Giá trị đầu ra của BICO ở dạng từ (số thực)
24	COM	Change-over/Common	Chân chung của rơle có 1 tiếp điểm thường đóng và một tiếp điểm thường mở
25	CT	Constant Torque	Mômen không đổi
26	DAC	Digital Analog Converter	Bộ biến đổi số tương tự
27	DAC1	Digital Analog Converter 1	Bộ biến đổi số tương tự số 1
28	DAC2	Digital Analog Converter 2	Bộ biến đổi số tương tự số 2
33	DDS	Drive Data Set	Bộ dữ liệu truyền động
34	DDS1	Drive Data Set 1	Bộ dữ liệu truyền động 1
35	DDS2	Drive Data Set 2	Bộ dữ liệu truyền động 2
37	DIN	Digital Input	Đầu vào số
38	DIP	DIP switch	Khoá chuyển mạch dạng DIP
39	DOUT	Digital Output	Đầu ra số
40	EEPROM	Electrical erasable programmable read-only memory	Bộ nhớ cứng có thể xoá và ghi lại bằng điện
41	FCC	Flux Current Control	Điều khiển dòng từ thông
42	FF	Fixed Frequency	Tần số cố định
43	FFB	Free Function Block	Khối chức năng tự do
44	FFBs	Free Function Blocks	Các khối chức năng tự do
45	Fn	Function	Phím chức năng
46	FS	Flying Start	Khởi động bám
47	FU-spec	FU-specification	Thông số FU phụ thuộc vào công suất định mức của biến tần
48	HSW	Main Setpoint	Điểm đặt chính
49	HTL	High- Thershold Logic	Lôgic mức cao
50	Hys	Hysterics	Trễ

 

 

51	IGBT	Insulated Gate Bipolar Transistor	Tranzitor lưỡng cực cực cổng cách ly
52	LCD	Liquid Crystal Display	Màn hình tính thể lỏng
53	LED	Light Emiting diode	Diode phát quang
54	MHB	Motor Holding Brake	Phanh hãm ngoài
55	MOP	Motor Potentiometer	Chiết áp xung
56	NC	Normally Closed	Tiếp điểm thường đóng
57	n-ctrl	n- control	Điều khiển tốc độ
58	NO	Normally Opened	Tiếp điểm thường mở
59	NPN	Negative-Positive- Negative (low active)	Trạng thái tích cực thấp
60	OFF1	Controlled STOP	Chức năng làm cho động cơ dừng theo đặc tính giảm tốc được chọn.
61	OFF2	Free torque motor STOP	Chức năng làm cho động cơ dừng tự do
62	OFF3	Emergency STOP	Chức năng làm cho động cơ giảm tốc nhanh
63	P	Setting parameter	Thông số cài đặt
64	PC	Personal Computer	Máy tính
65	PC COM-	PC Communication	Cổng truyền thông của máy tính
66	PG	Programmer	Máy lập trình
68	PI	Propotional integral	Khâu tích phân tỷ lệ
69	PID	Proportional Integral Derivative	Khâu vi tích phân tỷ lệ
71	PLC	Programmable Logic Controller	Bộ điều khiển lôgic khả trình
72	PNP	Positive-Negative-Positive	Trạng thái tích cực cao
73	PTC	Positive Temperature Coefficient	Sensor bảo vệ nhiệt động cơ hiệu ứng dương
74	PTC	Connection for PTC/KTY84	Đầu dây nối cho PTC / KTY84
75	PZD	Process Data	Xử lý dữ liệu
76	QC	Quick Commissioning	Cài đặt nhanh
77	r	Monitoring parameter	Thông số quan sát (chỉ đọc)
78	RAM	Random Acess Memory	Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
79	RFG	Ramp function generator	Bộ phát hàm tạo độ dốc
80	ROM	Read-only Memory	Bộ nhớ chỉ đọc
82	RTOS	Real time operating system	Hệ điều hành hoạt động thời gian thực
83	SLVC	Sensorless Vector Control	Điều khiển vectơ không sensor
84	STW	Control word	Từ điều khiển
85	Ti	Integral time constant	Hằng số thời gian tích phân của Bit
86	Timer		Bộ định thời
87	Tn		Hệ số vi phân
88	Tp		Hệ số tỷ lệ
89	TTL	Transitor-Transistor Logic	Lôgic mức thấp
90	UL	Underwriters Laboratories	tiêu chuẩn UL
91	USS	Universial Series Interface	Giao diện nối tiếp USS
92	VC	Vector Control	Điều khiển vectơ
93	VDC	DC link voltage	Điện áp một chiều DC link
94	VT	Variable Torque	Mômen thay đổi
95	ZSW	Status Word	Từ trạng thái
96	ZUSW	Additional Setpoint	Giá trị đặt bổ sung

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 

Họ và tên sinh viên: 

Khoá: 2007 - 2012       Khoa: Điện – Điện Lạnh          Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện

1. Đầu đề đồ án:

Tìm hiểu về biến tần MM440

2. Các số liệu và dữ liệu  ban đầu:

• Biến tần MM440
• Hướng dẫn sử dụng MM440

3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

• Tìm hiểu về biến tần MM440
• Cài đặt thông số vận hành các chức năng cơ bản

4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

• Sơ đồ mạch điện
• Bản vẽ mô hình

5. Họ tên giảng viên  hướng dẫn: ThS

 

MỞ ĐẦU

 

Ngày nay với sự phát triển như vũ bảo của khoa học kỹ thuật nhiều phát minh khoa học vĩ đại đã ra đời.Đem lại cho con người cuộc sống ấm no và hạnh phúc cả về mặt vật chất lẫn tinh thần. Hoạt động của con người bây giờ không còn mang tính chân tay nhiều như lúc xưa nưa , thay vào đó là những qui trình ,những công nghệ mang tính tự động cao.

Trong  sự nghiệp giáo dục của nước ta hiện nay mục tiêu là giáo dục và đào tạo ra những con người có đủ đức, đủ tài, có văn hóa, có kỹ năng ,kỹ xảo nghề nghiệp và có thái độ ứng xử tốt phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa - xây dựng nước nhà. Để đạt được mục đích đó thì thế hệ trẻ đặc biệt là sinh viên phải luôn chủ động tìm hiểu nghiên cứu và ứng dụng những thành tựu khoa học mới, cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà.

      Là sinh viên năm cuối được làm đồ án tốt nghiệp là cơ hội cho em tìm hiểu thêm về kiến thức thực tế ,củng cố những kiến thức đã học, em đã được nghiên cứu về đề tài:

MÔ HÌNH HỆ THỐNG BƠM

“Thiết kế hệ thống điều khiển duy trì mực nước (áp suất) ứng dụng trong cung cấp nước sạch”.

 Đề tài đề cập đến một lĩnh vực đang ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp nhưng lại là kiến thức mới đối với sinh viên. Đề tài của em được chia ra thành 3 phần chính:

Phần 1: Đo áp suất.

Phần 2: Biến tần.

Phần 3: Lập trình điều khiển.

Phụ lục: Các bản vẽ điện và cơ khí.

Trong đó chúng em được giao nhiệm vụ nghiên cứu về phần “ Sử dụng PLC – biến tần để điều khiển - điều chỉnh tốc độ động cơ bơm nước “.

Vì kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài khó tránh khỏi những sai sót, nhóm thực hiện đề tài rất mong nhận được ý kiến đóng góp và sữa chữa của quý thầy ( cô).

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và rèn luyện suốt ba năm nay.Để có được những kiến thức và hiểu biết như ngày hôm nay đó là cả một quá trình thực tập và rèn luyện, nhờ sự giúp đỡ và chỉ dạy tận tình của thầy cô trường  và sự giúp đỡ của rất nhiều người trong thời gian qua đã giúp đỡ nhóm thực hiện đề tài  hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

Nay nhóm thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn!

Các thầy cô trường đã truyền đạt  những kiến thức quý báu trong suốt thời gian nhóm thực hiện đề tài học tại trường.

Thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn nhóm thực hiện đề tài hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Trong quá trình thực hiên đồ án, nhờ có thầy mà nhóm thực hiện đề tài đã được tiếp xúc, tìm hiểu kỹ lưỡng về các hệ thống  bơm nước tự động, động cơ,PLC,biến tần,cảm biến áp suất, các lĩnh vực liên quan như cơ khí chế tạo, kỹ thuật điện tử …Ngoài ra, với việc trực tiếp thực hiện “ Mô hình hệ thống bơm”, dưới sự chỉ bảo của thầy, nhóm thực hiện đề tài đã có cơ hội nắm bắt được, hiểu được các quá trình như thiết kế, thi công mạch điều khiển, đấu nối PLC, biến tần… một quá trình mà trước giờ nhóm thực hiện đề tài chỉ hiểu một cách mơ hồ, không nắm rõ hết được.

Các bè bạn đã động viên giúp đỡ và đóng góp ý kiến rất có ích cho nhóm thực hiện đề tài hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1.1.Tìm hiểu bệnh viện đa khoa LONG AN

Bệnh viện nằm ở TP.Tân An với 7 lầu, gồm hơn 150 phòng. Là 1 trong số những bệnh viện lớn và hiện đại ở khu vực phía Nam.Trong bệnh viện bao gồm nhiều thiết bị như hệ thống giặt, làm lạnh, làm ấm (hệ thống điều hòa,quạt gió), chiếu sáng, hệ thống cung cấp nước sạch ... Những thiết bị đó trong bệnh viện phần lớn dùng biến tần để điều khiển. Các biến tần này đều là loại chuyên dụng,phù hợp với từng thiết bị. Trong đề tài này ta chỉ nghiên cứu về hệ thống cung cấp nước,hệ thống bơm cung cấp cho bệnh viện.

Số lượng bơm : 6. Hệ thống bơm cung cấp 700m³ /ngày. Công suất của động cơ 15KW-380V( động cơ KĐB 3 pha). Duy trì áp suất 7-8 bar. Gồm contactor, rơle,VSD,bộ điều khiển.

Hệ thống bơm này dùng biến tần của hãng Danfoss (Đan Mạch) để điều chỉnh tốc  độ động cơ. Sở dĩ, bệnh viện dùng biến tần của Danfoss mà không dùng biến tần của     Siemens – một loại biến tần thông dụng ở Việt Nam là vì: Biến tần của Danfoss là một loại biến tần chuyên dụng cho bơm và quạt, như thế khi sử dụng biến tần này ta không phải xác định đặc tính tải nữa. Giá thành của Danfoss ban đầu mua vào tuy đắt hơn 1,2 đến 1,3 lần so với Siemens, tuy nhiên nó vẫn đảm bảo được tính kinh tế vì khả năng tiết kiệm điện năng của nó mang lại.

Bộ điều khiển là phần mềm chuyên dụng của hãng. Nó rất dễ sử dụng và thông qua bảng điều khiển. Tại đây, bộ điều khiển sẽ xử lý các tín hiệu đưa về và đưa ra quyết định điều khiển hợp lý.

Bộ điều khiển này chỉ điều khiển 4 bơm trong hệ thống 6 bơm, hai bơm còn lại đều nối trực tiếp vào biến tần chạy trực tiếp mà không qua bộ điều khiển, sở dĩ có điều này bởi vì hai bơm này có tác dụng dự phòng trong trường hợp 4 bơm còn lại không chạy hoặc bộ điều khiển bị hỏng.

Cảm biến áp suất được đặt ở ngay đầu ra của bơm. Áp suất luôn được duy trì trong khoảng 7-8  Bar. Hệ thống dùng hai cảm biến áp suất: một đưa về bộ điều khiển, một đưa về để làm tín hiệu cho biến tần dự phòng.

Nguyên tắc hoạt động ở đây:

Nước được bơm trực tiếp từ bể chứa, qua bể lọc (thông qua bơm trung gian) sau đó được hệ thống bơm đưa đi đến các đường ống. Hệ thống bơm có một bơm được nối vào bộ biến tần. Bơm nào được nối là do bộ điều khiển quyết định. Giả sử bơm số một luôn được nối, biến tần điều chỉnh tốc độ của bơm này để duy trì được áp suất mong muốn. Khi bơm số một được điều chỉnh dến tốc dộ tối đa mà chưa đáp ứng được áp suất đầu ra thì biến tần điều chỉnh cho tốc độ bơm này giảm xuống. Bơm số hai được đóng vào, dưới tác dụng của biến tần bơm số 2 được tăng dần tốc độ và điều chỉnh đến khi nào đáp ứng được yêu cầu. Hoạt động của bơm số 3 và bơm số 4 tương tự như vậy. Không có trường hợp cả 6 bơm cùng hoạt động. Hai bơm được ngắt ra làm bơm dự phòng, bộ biến tần điều chỉnh tốc độ, hai bơm chạy trực tiếp.

Trong quá trình cung cấp nước trong ngày, có thể có một số bơm không sử dụng đến. Để chống bó cho động cơ, bộ điều khiển cho động cơ chạy 10phút. Ta cũng không thể để một bơm được nối vào biến tần chạy trực tiếp quá nhiều nên sau khoảng 10 ngày thay luân phiên bơm trực tiếp.

Hình 1.1: Sơ đồ sử dụng biến tần điều khiển cho một bơm

1.2. Vận dụng vào đề tài

1.2.1 .Sơ đồ tổng quát của hệ thống

Từ yêu cầu của đề tài là: Sử dụng biến tần - PLC để điều khiển, điều chỉnh tốc độ hai động cơ bơm để ổn định mực nước (áp suất ) trên bồn của hệ thống bơm nước, sau khi tìm hiểu hệ thống bơm nước tại bệnh viện LONG AN chúng em xây dựng sơ đồ tổng quát của hệ thống như hình 1.3.

1.2.2.Cách đặt cảm biến áp suất

             Cảm biến áp suất được đặt trên bồn nước thông qua cơ cấu lắp đặt để hạn chế sự ảnh hưởng của áp suất động.Cảm biến này sẽ đo áp suất của bồn nước, áp suất này luôn được duy trì trong một khoảng nào đó dùng để duy trì mực nước ở 1 mức nào đó.

1.2.3 .Cách thức điều khiển hệ thống

Đầu tiên cho động cơ bơm 1 khởi động bằng cách đóng điện cho V1. Động cơ bơm sẽ khởi động và bơm nước vào bồn nước. Biến tần sẽ lấy tín hiệu phản hồi về từ cảm biến áp suất để điều chỉnh tốc độ động cơ, duy trì mực nước( áp suất) trên bồn. Khi biến tần không thể duy trì được mực nước (áp suất) trong một khoảng thời gian đã định thì khối điều khiển (PLC) sẽ ngắt điện V1 và đóng điện cho L1 đồng thời đóng điện cho .Động cơ bơm 2 được cấp điện và được điều chỉnh qua biến tần để bù thêm lượng P cho bồn nước. Nếu mực nước(áp suất) trên bồn vượt quá giá trị đặt biến tần sẽ điều chỉnh tốc độ động cơ bơm 2 để giảm áp suất. Khi mực nước (áp suất) đã đạt yêu cầu thì PLC sẽ ngắt điện L1và V2 đồng thời đóng điện cho V1 để duy trì mực nước .

Ở sơ đồ này vai trò của động cơ bơm 1 và 2 là tương đương, chúng  có thể thay phiên nhau hoạt động thường trực tránh trường hợp một động cơ hoạt động liên tục trong thời gian dài.Tức là sau 1 khoảng thời gian định trước ta tiến hành đổi bơm. Ban đầu khi khởi động chương trình chạy với động cơ 1 và thực hiện các trường hợp xảy ra sau 1 khoảng thời gian chương trình chạy với động cơ 2 và có vai trò giống như chương trình động cơ 1.Trong quá trình cung cấp nước trong ngày, có thể một động cơ bơm sẽ không được sử dụng đến sẽ có thể gây ra hiện tượng bó động cơ. Để chống bó cho động cơ, ta có thể đóng điện cho động cơ chạy trong một thời gian ngắn trong ngày.       

 

Hình 1.2 : Sử dụng biến tần cho nhiều bơm

Hình 1.3: Sơ đồ tổng quát hệ thống

1.3 .Tính thực tế của đề tài

Việc mong muốn có một sản phẩm tốt đáp ứng được nhu cầu công nghệ, tiết kiệm năng lượng, hiệu năng cao, độ tin cậy lớn, nhỏ gọn, ...và giá thành hợp lý luôn là cái đích hướng tới của khoa học công nghệ.

Khoa học công nghệ ngày càng phát triển vượt bậc nhất là việc ứng dụng của công nghệ điện tử vi mạch - điện tử công suất có thể tạo ra được những sản phẩm có chức năng xử lý trọn vẹn một quá trình, một khâu, thậm chí cả hệ thống… việc tiếp cận những công nghệ mới cũng như công nghệ của nước ta còn nhiều hạn chế. PLC – BIẾN TẦN hiện nay vẫn đang là những công nghệ hiện đại hàng đầu với tính năng nổi trội là điều khiển chính xác, dải điều chỉnh rộng (tần số 0 – 650 Hz), tiết kiệm được năng lượng đến 40%, độ tin cậy cao… Vậy nên với sinh viên học ngành điện công nghiệp sắp ra trường việc được tiếp cận một công nghệ mới là một may mắn cho em.

Qua quá trình tìm hiểu tại bệnh viện LONG AN em thấy rằng trong các hệ thống bơm nước ở những bệnh viện,nhà cao tầng, khách sạn hay việc cung cấp nước sạch cho cả thành phố…việc duy trì áp suất không đổi trong đường ống là một vấn đề đặt ra. Để giải quyết vấn đề này, ta  không thể dùng phương pháp bơm thông thường như: đóng máy trực tiếp bằng tay, hay hẹn giờ. Bởi vì thực tế việc sử dụng nước ở những giờ khác nhau trong ngày, áp suất ở các vị trí trên đường ống cung cấp là khác nhau. Biến tần với khả năng như: kết nối với máy tính, giao tiếp với PLC, kết nối mạng...do đó nó hoàn toàn có khả năng giải quyết vấn đề trên. Trong biến tần tích hợp sẵn bộ điều khiển PID cùng với các đầu vào, đầu ra tương tự và số do đó có khă năng kết hợp với các phần tử khác tạo nên một hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn. Biến tần có thể điều chỉnh để thay đổi tốc độ động cơ 3 pha rất rộng và trơn do đó nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong các hệ thống điều khiển tự động.

CHƯƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN

2.1. Mạch điều khiển dùng Rơle

Trong giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển công nghiệp vào khoảng 1960 và 1970, yêu cầu tự động hóa của hệ thống điều khiển được thực hiện bằng các Rơle điện từ nối với nhau bằng dây dẫn điện trong bảng điều khiển, trong trường hợp bảng điều khiển có kích thước quá lớn đến nỗi không thể gắn tàn bô lên trên tường và các dây nối cũng không hoàn toàn tốt vì thế thường xảy ra trục trặc trong hệ thống. Một điểm quan trọng nữa là do thời gian làm việc của các Rơle có giới hạn nên khi thay thế cần phải ngưng toàn bộ hệ thống và dây nối cũng phải thay thế cho phù hợp, bảng điều khiển chỉ dùng cho một yêu cầu riêng biệt không thể thay đổi tức thời chức năng khác mà phải lắp ráp lại toàn bộ và trong trường hợp bảo trì cũng như sữa chữa cần đòi hỏi thợ cuyên nghiệp. Nói chung hê điều khiền dùng Rơle có những nhược điểm sau:

• Tốn kém rất nhiều dây dẫn.
• Thay thế phức tạp
• Cần công nhân sữa chữa tay nghề cao
• Công suất tiêu thụ lớn
• Thời gian sữa chữa lâu
• Khó cập nhật sơ đồ nên khó khăn cho công tác bảo trì cũng như thay thế.

Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lý, vi điều khiển hay PLC đã giải quyết được những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dùng tiếp điểm không thực hiện được.

2.2 .Mạch dùng kỹ thuật vi xử lý

Mạch dùng kỹ thuật vi xử lý có những ưu điểm sau:

• Mạch có thể thay đổi một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần mềm trong khi đó phần cứng không thay đổi mà mạch dùng Rơle không thể thực hiện được mà nếu có thể thực hiện được thì cũng cứng nhắc mà người công nhân cũng khó tiếp cận, dễ nhầm.
• Số linh kiện để sử dụng trong mạch cũng ít hơn.
• Mạch đơn giản hơn so với mạch đếm sản phẩm dùng Rơle và có phần cài đặt số đếm ban đầu.
• Mạch có thể lưu lại số liệu của các ca sản suất.
• Mạch có thể điều khiển được nhiều dây chuyền sản suất cùng lúc bằng phần mềm.
• Mạch cũng có thể kết nối giao tiếp được với máy tính thích hợp cho những người quản lý tại phòng kỹ thuật nắm bắt được tình hình sản suất qua màn hình của máy tính.

Nhưng trong thiết kế người ta chọn phương pháp tối ưu và kinh tế. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày nay người ta không còn sử dụng phương pháp viết trên vi xử lý nữa mà nâng cao ngôn ngữ này bằng vi điều khiển.

2.3 .Mạch dùng vi điều khiển ( Micro Controller)

Ngoài những ưu điểm của 2 phương pháp trên, phương pháp này còn có những ưu điểm sau:

• Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với chương trình có qui mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lý không thực hiện được.
• Nó có thể giao tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lý cũng giao tiếp được nhưng la giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi dữ liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính.

2.4 .Điều khiển bằng PLC ( Programable Logic Control)

Với phương pháp điều khiển bằng PLC có những ưu điểm sau:

• Giảm 80% số lượng dây nối.
• Công suất tiêu thụ của PLC là rất thấp.
• Có chức năng tự chẩn đoán do đó giúp cho công tác sữa chữa được nhanh chóng và dễ dàng.
• Chức năng điều khiển nhanh chóng dễ dàng bằng thiết bị lập trình ( máy tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các yêu cầu xuất nhập.
• Số lượng Rơle và Timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển.
• Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế.
• Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất.
• Cấu trúc dạng modul cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng nối thêm modul mở rộng vào/ra và thêm chức năng ( các modul chuyên dùng)
• Chi phí lắp đặt thấp.
• Độ tin cậy cao.
• Chương trình điều khiển có thể in ra giấy trong vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sữa chữa hệ thống.
• Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hơp là có thể lập trình được.
• Khả năng chống nhiễu tốt.
• Nhưng nhược điểm của nó là nếu áp dụng để điều khiển trong những khâu nhỏ hay đơn giản thì giá thành cao hơn.

FKết luận : Với các phương pháp đã nêu ở trên ta thấy rằng phương pháp thích họp nhất là dùng PLC vì giảm số lượng Rơle điều khiển, không quá phức tạp về mạch điện tử, PLC có tích hợp sẵn chuẩn truyền RS485 để giao tiếp với biến tần, có khả năng chẩn đoán giúp cho công tác sữa chữa, có các thư viện đặc biệt chuyên dùng để giao tiếp với biến tần do đó chương trình viết đỡ phức tạp hơn … Tuy giá thành cao hơn so với các giải pháp khác nhưng có tính ổn định hơn. Vì những lý do trên nên trong phạm vi đề tài này ta lựa chọn giải pháp điều khiển bằng PLC.

CHƯƠNG 3 : GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN

3.1.Tổng quan về biến tần MM440

Hình 3.1: Hình ảnh biến tần

Ngày nay ,việc tự động hóa trong công nghiệp và việc ổn định tốc độ động cơ đã không còn xa lạ gì với những người đang công tác trong lĩnh vực kỹ thuật.Biến tần là một trong những thiết bị hỗ trợ đắc  lực nhất trong việc ổn định tốc độ và thay đổi tốc độ một cách dễ dàng nhất mà hầu hết các xí nghiệp đang sữ dụng.Trong phạm vi đề tài chỉ giới thiệu về họ biến tần được sử dụng là Micromaster 440.MM440 chính là họ biến tần mạnh mẽ nhất trong các dòng biến tần tiêu chuẩn.Khả năng điều khiển Vector cho tốc độ và 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 thống nâng chuyển,các hệ thống định vị.Không chỉ có vậy,một loại các khối logic sẵn có lập trình tự do cung cấp cho người sử dụng  sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt các thao tác một cách tự động.Micromaster 440 là bộ chuyển đổi tần số dùng điều khiển tốc độ động cơ 3 pha xoay chiều.Có nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn 1 pha đến 200kW nguồn 3 pha.Các biến tần được dùng vi xử lý để điều khiển Vì dùng công nghệ transitor lưỡng cực cửa cách ly.Điều này làm cho chúng đáng tin cậy và linh hoạt .Một phương pháp điều chế độ rộng xung đặc biệt với tần số xung được chọn cho phép động cơ làm việc êm.Biến tần có nhiều chức năng bảo vệ và bảo vệ động cơ.

Hình 3.2:Biến tần MM440 của Siemen

Biến tần MICROMASTER 440 với các thông số đặt mặc định của nhà sản xuất,có thể phù hợp với một số ứng dụng điều khiển động cơ đơn giản. Biến tần MICROMASTER 440 cũng được dùng cho nhiều các ứng dụng điều khiển động cơ cấp cao nhờ danh sách các thông số hỗn hợp của nó.

            Biến tần MICROMASTER 440 có thể dùng trong hai ứng dụng “kết hợp và riêng lẻ”khi tích hợp trong “hệ thống tự động hóa .”

3.2. Cấu tạo chung và nguyên tắc hoạt động

MM440 thay đổi điện áp hay tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi dòng điện xoay chiều cung cấp (AC Supply) thành dòng điện một chiều trung gian  (DC Link) sử dụng cấu hình chỉnh lưu.Sau đó điện áp một chiều DC Link lại được nghịch lưu thành điện áp xoay chiều  cung cấp cho động cơ với giá trị tần số thay 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 3 pha. Phần điện  áp một chiều trung gian chính là điện áp trên các tụ điện ,các tụ điện có vai trò san phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu và cung cấp cho phần nghịch lưu.Điện áp trên tụ không điều khiển được và phụ thuộc  vào điện áp đỉnh của nguồn xoay chiều cung cấp.

Hình 3.3: Sơ đồ chuyển đổi điện của biến tần

Điện áp một chiều được chuyển thành điện áp xoay chiều sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung(Pulse Width Modulation PWM).Dạng sóng mong muốn được tạo lên bởi sự đóng  cắt ở đầu ra của các transistor.MM440 sử dụng các IGBTs(Insulated Gate Bipolar Transistor)ở mạch nghịch lưu,điện áp xoay chiều mong muốn được tạo ra bằng cách thay đổi tần số đóng cắt  của các IGBTs.Điện áp xoay chiều ở đầu ra là sự tổng hợp của hàng loạt các xung vuông với các giá trị khác nhau ở đầu ra của các IGBTs,được thể hiện ờ hình 3.4.

Hình 3.4:Điện áp đầu ra của biến tần

3.3.Các tính chất của biến tần MM440

3.3.1.Các đặc điểm chính

• Dễ dàng lắp đặt,đặt thông số và vận hành.
• Thời gian tác động lặp đến các tín hiệu điều khiển nhanh.
• Các thông số hỗn hợp cho phép thực hiện được nhiều ứng dụng
• Đấu 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.
• AIN 1:0-10V,0-20mA và -10-+10
• AIN 2:0-10V,0-20mA
• 2 đầu vào tương tự có thể dùng như cổng vào số 7 và 8.
• Thiết kế các modul với cấu hình cực kì linh hoạt.
• Tần số chuyển mạch cao làm giảm độ ồn của động cơ khi làm việc.
• Những chọn lựa ngoài cho truyền thông với PC,panel vận hành cơ bản (BOP),panel điều khiển cấp cao (AOP) và module kết nối mạng Profibus.

3.3.2.Các đặc tính làm việc của biến tần MM440

• Điều  khiển dòng từ thông (FCC)để cải thiện tác động và điều khiển động cơ động.
• Giới hạn dòng điện nhanh (FCL) để làm việc với phần cơ khí dừng tự do.
• Kết hợp hãm dùng dòng điện DC.
• Hãm kết hợp để cải thiện việc hãm động cơ.
• Với chương trình điều khiển thời gian khởi động / dừng động cơ mềm.
• Sử dụng chức năng điều  khiển vòng kín PI.

3.3.3.Các đặc tính bảo vệ của biến tần MM440

• Bảo vệ cho cả biến tần và động cơ.
• Bảo vệ quá áp vá thấp áp.
• Bảo vệ quá nhiệt biến tần .
• Bảo vệ lỗi nối đất.
• Bảo vệ ngắn mạch.
• Bảo vệ nhiệt động cơ theo phương thức I²t.

3.4.Lắp đặt cơ khí của biến tần MM440

3.4.1.Khoảng cách lắp đặt

Các bộ biến tần có thể được lắp sát nhau. Trong tủ điều khiển, khi lắp các bộ biến tần thành các hàng theo chiều thẳng đứng, các điều kiện môi trường không được vượt quá giới hạn cho phép. Ngoài ra cũng cần phải lưu ý các khoảng cách tối thiểu để thông gió:

Cỡ vỏ A, B, C khoảng cách phía trên và phía dưới tối thiểu:100mm

Cỡ vỏ D khoảng cách phía trên và phía dưới tối thiểu:300mm

Cỡ vỏ F khoảng cách phía trên và phía dưới tối thiểu:350mm

Cỡ vỏ FX, GX khoảng cách tối thiểu  phía trên: 250mm

                                                             phía dưới: 150mm

                                                             phía trước:40mm (FX), 50mm (GX)

3.4.2. Kích thước lắp dặt

Bảng 3.5: Kích thước lắp đặt của biến tầ

3.5.Lắp đặt điện

            3.5.1. Các thông số kỹ thuật của MM440

Điện áp vào và công suất	CT                       VT 200V đến  240V 1   AC ± 10%      0,12 ÷ 3kW        0,12 ÷ 3kW 200V đến 240V  3   AC ± 10% 0,  12 ÷ 45kW         0,12 ÷ 3kW 380V đến 480V  3   AC ± 10%       0,37 ÷ 75kW     0,12 ÷ 3kW 380V đến 480V  3   AC ± 10%       0,75 ÷ 75Kw     0,12 ÷ 3kW
Tần số điện vào	47 đến 63Hz
Tần số điện ra	0 đến 650Hz
Hệ số công suất	≥ 0,7
Hiệu suất chuyển đổi	96đến 97%
Khả năng quá tải	Quá dòng 1,5×với dòng định mức trong 60s ở mỗi 300s hay 2×dòng định mức trong 3s ở mỗi 300s
Dòng điện vào khởi động	Thấp hơn dòng điện vào định mức
Phương pháp điều khiển	Tuyến tính V/f:bình phương V/f;đa điểm V/f;điều khiển dòng từ thông FCC
Tần số điều chế xung(PWM)	2kHz  đến 16kHz
Tần số cố định	15,tùy đặt
Dải tần số nhảy	4,tùy đặt
Độ phân giải điểm đặt	10 bit analog,0.01Hz giao tiếp nối tiếp,0.01 Hz digital
Các đầu vào số	6 đầu vào số lập trình được,cách ly.Có thể chuyển đổi PNP/NPN.
Các đầu vào tương tự	2,*0 tới 10V,0 tới 20mA và -10 tới +10
Các đầu vào ro le	3,tùy chọn chức năng 30VDC/5A,250VAC/2A
Các đầu ra tương tự	2,tùy chọn chức năng ;0.25 đến 20mA
Cổng giao tiếp nối tiếp	RS-485,vận hành với USS protocol
Hãm	Hãm DC,hãm tổ hợp
Dãi nhiệt độ làm việc	CT -100C đến +500C VT -100C đến +400C
Nhiệt độ bảo quản	-400C đến +700C
Độ ẩm	95% không động nước
Độ cao lắp đạt	1000m trên mực nước biển
Các chức năng bảo vệ	Thấp áp,quá áp,chạm đất,ngắn mạch,chống kẹt,I2t quá nhiệt động cơ,quá nhiệt biến tần ,khóa tham số PIN.

.........................................

6.3.2. Các thông báo lỗi và cảnh báo

Lỗi	Ý nghĩa lỗi		Cảnh báo	Ý nghĩa
F0001	Lỗi quá dòng		A0501	Giới hạn dòng
F0002	Lỗi quá áp		A0502	Giới hạn quá áp
F0003	Lỗi thấp áp		A0503	Giới hạn thấp áp
F0004	Quá nhiệt độ biến tần		A0504	Quá nhiệt độ biến tần
F0005	Quá tải I2t của biến tần		A0505	Quá tải I2t của biến tần
F0011	Quá tải động cơ I2t		A0506	Lỗi chu kỳ mang tải của biến tần
F0012	Mất tín hiệu nhiệt độ bộ biến tần		A0511	Quá tải động cơ I2t
F0015	Mất tín hiệu nhiệt độ của động cơ		A0520	Qúa nhiệt độ của bộ chỉnh lưu
F0020	Mất pha		A0521	Quá nhiệt độ môi trường xung quanh
F0021	Lỗi chạm đất		A0522	Mất liên lạc I2C
F0022	Lỗi phần cứng biến tần		A0523	Lỗi đầu ra
F0023	Lỗi đầu ra		A0535	Điện trở phanh nóng
F0024	Quá nhiệt độ của bộ chỉnh lưu		A0541	Chế độ xác định dữ liệu động cơ được kích hoạt
F0030	Quạt hỏng		A0542	Chế độ tối ưu hóa điều khiển tốc độ được kích hoạt
F0035	Lỗi tự động khởi động lại sau n		A0590	Cảnh báo mất tín hiệu phản hồi Encoder
F0040	Lỗi hiệu chỉnh tự động		A0600	Cảnh báo làm việc quá mức RTOS
F0041	Lỗi xác định dữ liệu động cơ		A0700	Cảnh báo CB 1
F0042	Lỗi tối ưu hoá điều khiển tốc độ		A0709	Cảnh báo CB 9
F0051	Lỗi thông số EEPROM		A0710	Lỗi truyền thông CB
F0052	Lỗi phần Công suất biến tần		A0711	Lỗi cấu hình CB
F0053	Lỗi IO EEPROM		A0910	Bộ điều khiển Vdc-Max không được kích hoạt
F0054	Bảng mạch I/O hỏng		AO911	Bộ điều khiển Vdc-Max được kích hoạt
F0060	ASIC lỗi		A0912	Bộ điều khiển Vdc-Min được kích hoạt
F0070	Lỗi giá trị điểm đặt CB		A0920	Các thông số ADC không được đặt hợp lý
F0071	Lỗi giá trị điểm đặt USS(trên đường truyền BOP)		A0921	Các thông số DAC không được đặt hợp lý
F0072	Lỗi giá trị điểm đặt USS(trên đường truyền COM)		A0922	Bộ biến tần không nối tải
F0080	Mất tín hiệu vào từ ADC		A0923	Yêu cầu chạy nhấp trái phải đồng thời
F0085	Lỗi từ bên ngoài		A0952	Cảnh báo đứt dây đại truyền động(chạy không tải)
F0090	Mất phản hồi encoder		A0936	Tự động diều chỉnh PID được kích hoạt
F0101	Tràn bộ nhớ biến tần
F0221	Giá trị phản hồi PID thấp hơn giá trị nhỏ nhất
F0222	Giá trị phản hồi PID lớn hơn giá trị lớn nhất

CHƯƠNG 7:ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN MM440 VÀO ĐỀ TÀI

7.1. Vai trò của biến tần trong đề tài

            Trong đề tài biến tần đóng vai trò hết sức quan trọng, ngoài nhiệm vụ giao tiếp nối tiếp với PLC S7-200.Nó còn có chức năng tạo ra mạch phản hồi kín từ cảm biến áp suất . biến tần nhận tín hiệu phản hồi trở về của cảm biến áp suất thông qua bộ PID để thay đổi tốc độ động cơ sao cho duy trì được áp suất cũng như là mực nước mong muốn .Như vậy biến tần phải được đặt đầy đủ các tham số để thỏa mãn được nhu cầu trên.

7.2.Các tham số cài đặt trong biến tần ứng dụng vào đề tài

            7.2.1. Cài đặt lại mặc định cho biến tần

P0010 = 30 : Cài đặt thông số ở chế độ cài đặt khi xuất xưởng (mặc định).

P0970 = 1 :   Cài đặt lại thông số ở chế độ mặc định.

7.2.2.Cho phép đọc/ghi truy cập tất cả các tham số

P0003 = 3:  Mức truy nhập của người sử dụng.

P0004 = 0 : Lọc tất cả các tham số.

            7.2.3.Thiết lập các tham số cho động cơ:

P0010 = 1 : Cài đặt thông số nhanh cho động cơ.

P0100 = 0 : Công suất tính theo KW, tần số 50 HZ.

P0300 = 1 : Động cơ sử dụng là động cơ không đồng bộ.

P0304 = 220 :  Điện áp định mức của động cơ là 220V.

P0305 = 0.8 : Dòng điện định mức của động cơ là 0.8A.

P0307 = 320 : Công suất định mức của động cơ là 320W.

P0308 = 0 : Giá trị hệ số công suất định mức của động cơ sẽ được tự động tính  toán.

P0309 = 0 : Giá trị hiệu suất định mức của động cơ sẽ được tự động tính toán.

P0310 = 50Hz : Tần số định mức của động cơ là 50 hz.

P0311 = 1400 : Tốc độ định mức của động cơ là 1400 vòng / phút.

P0320 = 0 : Giá trị dòng từ hóa của động cơ sẽ được tự động tính toán.

P0335 = 0 : Chế độ làm mát của động cơ là chế độ làm mát tự nhiện.

P0640 = 110 % : Hệ số quá tải của động cơ bằng 110% giá trị định mức của động cơ ở thông số P0305.

P1080 =0 : Giá trị tần số nhỏ nhất của động cơ là 0 Hz.

P1082 = 50 : Giá trị tần số lớn nhất của động cơ là 50 Hz.

P1120 = 2 : Thời gian tăng tốc là 2s.

P1121 = 2 : Thời gian giảm tốc là 2s.

7.2.4.Các tham số về giao tiếp nối tiếp USS:

P2009 = 0 : Thiết lập thông thường USS.

P2010 = 7: Đặt tốc độ baud cho truyền thông USS là 19200 baud.

P2011 = 1 : Đặt địa chỉ cho biến tần MM440 là 1.

P2012 = 2 : Đặt chiều dài PZD trong một lần truyền dữ liệu theo kiểu USS là 2 từ.

P2013 = 27 : Đặt chiều dài của PKW trong một lần truyền dữ liệu theo kiểu USS là có thể thay đổi được.

7.2.5.Các tham số về điều khiển vòng kín PID:

P2200 = 1 : Kích hoạt bộ điều khiển PID.

P2253 = 755.0 : Chọn điểm đặt cho đầu vào bộ PID thông qua đầu vào tương tự số 1.

P2254 = 0.0 : Nguồn PID bù trừ. Tín hiệu này được nhân với hệ số bù trừ và cộng vào với giá trị điểm đặt PID.

P2257 = 1 : Đặt thời gian tăng tốc cho bộ PID là 1s.

P2258 = 1 : Đặt thời gian giảm tốc cho bộ PID là 1s.

P2267 = 100: Đặt giá trị tín hiệu phản hồi PID lớn nhất là 100%.

P2268 = 0 :  Đặt giá trị tín hiệu phản hồi PID nhỏ nhất là 0%.

P2280 = 0.5: Đặt hệ số tỷ lệ cho bộ PID là 0.5.

P2285 = 0.003 : Đặt hằng số thời gian tích phân cho bộ PID là 0.003 ( hệ số này thay đổi tùy thuộc vào hệ thống).

P2291 = 100 : Đặt giới hạn trên cho đầu ra bộ điều khiển PID là 100%.

P2292 = 0 : Đặt giới hạn dưới cho đầu ra bộ PID là 0%.

           7.2.6Các tham số về đầu vào ADC :

P700 = 5 : Chọn nguồn lệnh từ USS trên đường truyền COM.

P1000 = 2 :Lựa chọn điểm đặt tần số là đầu vào tương tự 1( ADC1).

P756.0 = 3 : Chọn tín hiệu cho đầu vào tương tự số 1 là đầu vào dòng điện.

P756.1 = 3 : Chọn tín hiệu cho đầu vào tương tự số 2 là đầu vào dòng điện.

P757.0 = 0 : Đặt giá trị x1 của thang ADC1 = 0mA.

P757.1 = 20 : Đặt giá trị x2 của thang ADC2 = 20mA.

P759.0 = 0 : Đặt giá trị x1 của thang ADC1 = 0mA.

P759.1 = 20 : Đặt giá trị x2 của thang ADC2 = 20mA.

P761.0 =0 : Chiều rộng của dãy tín hiệu chết ADC1 = 0 mA.

P761.1 =0 : Chiều rộng của dãy tín hiệu chết ADC2 = 0 mA.

CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN, KHUYẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

8.1 .Kết luận

            Sau một thời gian nghiên cứu và làm việc môt cách nghiêm túc cùng với sự giúp đỡ , chỉ bảo ,đóng gớp ý kiến của thầy cô giáo trong khoa ĐIỆN-ĐIỆN LẠNH cùng các bạn trong lớp ,đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài. Với đề tài MÔ HÌNH HỆ THỐNG BƠM có nhiều phương pháp để thực hiện ,nhưng trong phạm vi đề tài này chúng em sử dụng biến tần ,PLC và cảm biến áp suất để duy trì mực nước và áp suất. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã vận dụng được những kiến thức đã học ,tự mình đánh giá được trình độ bản thân ,nghiên cứu và học hỏi tìm ra phương án giải quyết ,tiếp cận với những thiết bị thực tế . Sau một thời gian thực hiện đề tài chúng em đã đạt được những kết quả sau: thiết kế chế tạo mô hình ,lắp ráp hoàn chỉnh mô hình ,vận hành và kiểm tra theo đúng qui trình công nghệ , mô hình đảm bảo đáp ứng các yêu cầu đặt ra.

            Tuy nhiên do thời gian có hạn và trình độ còn hạn chế do đó lập trình điều khiển PLC và cài đặt cho biến tần sao cho chúng làm việc vẫn chưa được tối ưu nhất. Thông qua quá trình thực hiện đề tài chúng em dần làm quen với cách làm việc độc lập cũng như phối hợp làm việc theo nhóm và dần biết cách tổ chức công việc và sắp xếp thời gian một cách hợp lý.

8.2.Khuyến nghị

            Với sự phát triển của quá trình đô thị hóa ngày nay,ở các đô thị có mức độ tập trung dân cư lớn . Giải pháp đưa ra để giải quyết vấn đề nhà cao tầng là một trong những phương án hiệu quả nhất . Như thế có một vấn đề được đặt ra là làm sao có thể cung cấp nước cho các khu dân cư nói chung và các khu nhà cao tầng nói riêng mà vẫn đảm bảo áp suất trên đường ống và mực nước trên bể chứa trong giới hạn cho phép. Do vậy chế tạo và thiết kế các hệ thống điều khiển duy trì áp suất và mực nước ứng dụng trong cung cấp nước sạch là một vấn đề cấp thiết trong cuộc đô thị hóa ngày nay. Sau một thời gian nghiên cứu tìm hiểu nhóm chúng em đã tiến hành thiết kế chế tạo thành công MÔ HÌNH HỆ THỐNG BƠM nhằm duy trì mực nước trên bể chứa và áp suất trên đường ống ứng dụng trong cung cấp nước sạch.

            Trong phạm vi đề tài này ,chúng em sử dụng các thiết bị điều khiển là biến tần MicroMaster 440 và PLC S7200 của hãng siemens. Sở dĩ chúng em lựa chọn các thiết bị này là vì chúng em mong muốn được nghiên cứu tìm hiểu và ứng dụng những kiến thức được học vào trong đề tài như:cách thức truyền thông giữa các thiết bị( trong đề tài này là cách thức truyền thông giữa biến tần với PLC),các ứng dụng của biến tần vào trong điều khiển động cơ,khả năng tự duy trì áp suất của biến tần.

            Những vấn đề đó hoàn toàn là những kiến thức mới mà chỉ có ngoài thực tiễn sinh viên chúng em mới được tiếp cận. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong việc tìm nguồn tài liệu ( vì nguồn tài liệu chủ yếu là tiếng anh nên rất hạn chế đối với sinh viên kỹ thuật),nguồn vật tư để chế tạo mô hình,và một điều kiện quan trọng là chúng em thiếu kinh nghiệm thực tế. Với kiến thức còn hạn chế kinh nghiệm non kém và thời gian có hạn nên chúng em chưa hoàn thiện được một cách hiệu quá nhất ,chưa tận dụng được hết các chức năng của biến tần ,cũng như là PLC .

            Sau một thời gian thực hiện đề tài chúng em nhận thấy công việc tiếp cận với các thiết bị mới và hiện đại đối với sinh viên còn hết sức mới mẻ . Nên chúng em rất mong muốn được nghiên cứu và tìm hiểu các đề tài mang tính thời sự ,để nâng cao khả năng tiếp cận thực tiễn , tích lũy kinh nghiệm để không khỏi bỡ ngỡ khi tham gia vào quá trình sản xuất công nghiệp.

8.3. Hướng phát triển của đề tài

            Như chúng ta đã biết .Tài nguyên nước trong tự nhiên là vô cùng tuy nhiên không thể nói là chúng không thể không cạn kiệt . Và cùng với sự phát triển của xã hội loài người hiện nay thí ít nhiều nguồn nước của chúng ta ít nhiều đã bị nhiễm bẩn,vì vậy hướng phát triển của đề tài này là ngoài việc duy trì mực nước và áp suất chúng ta cần có thêm một hệ thống xử lý nước thải đi cùng. Để chúng ta có thể tận dụng nguồn nước thải ,xử lý nguồn nước tại chỗ ,cung cấp lại cho nơi sinh hoạt một cách nhanh nhất hiệu quả nhất và tiết kiệm nhất .

PHỤ LỤC (kèm theo)

MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỐ TRONG ĐỀ TÀi

Hình 1 : Biến tần MM440
Hình 2: PLC S7 200

Hình 3 : Cảm biến áp suất
Hình 4: Động cơ không đồng bộ 3 pha

Hình 5: Biến tần, PLC, Cảm biến

Hình 6: Bể chứa

Hình 7:Mô hình hệ thống bơm
Hình 8: Hệ thống điều khiển

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Hướng dẫn vận hành biến tần MM440 của siemen                        ( file PDF)

[2] Operating instructions MM440                                                       ( file PDF)

[3] Cài đặt biến tần                                                                                 (file PDF)

[4] Tài liệu hướng dẫn sử dụng biến tần siemen của công ty tân tiến   (file PDF)

[5] Hướng dẫn sử dụng biến tần simen                                                  ( file PDF)

[6] Bộ nghịch lưu và bộ biến tần                                                            (file PDF)

[7] MICROMASTER- manual                                                               (file PDF)

[8] Nguyễn Bính ,(1992), Điện tử công suất, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội.

[9]  http://www. tailieu.vn

[10] Và một số tài liệu trên internet khác.