Đề tài Vấn đề nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại nhà máy thuỷ điện Thác Bà

lời nói đầu Ngày nay hầu hết tất cả các Nhà máy và Xí nghiệp công nghiệp, đều được trang bị các hệ thống tự động hoá ở mức độ cao. Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng xuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động khỏi những vị trí độc hại. Các hệ thống tự động hoá giúp ta theo dõi, giám sát các quy trình công nghệ thông qua các hệ thống đo lường kiểm tra. Các hệ thống tự động hoá còn thực hiện các chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng hoặc điều khiển một quy trình công nghệ hoặc toàn bộ một Xí nghiệp nói chung. Hệ thống tự động hoá đảm bảo quy trình công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và bảo đảm nhịp độ sản xuất của từng công đoạn trong quy trình công nghệ. Chất lượng sản phẩm, năng suất lao động của các nhà máy xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào các hệ thống tự động hoá. Để phát triển sản xuất ngoài việc nghiên cứu hoàn thiện các quy trình công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới thì một hướng nghiên cứu không kém phần quan trọng là nâng cao mức độ tự động hoá trong quá trình công nghệ. Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi mạch vi điện tử đã cho ra các hệ thống tự động, các thiết bị đo lường, điều khiển ngày càng ưu việt có độ tin cậy ngày càng cao. Là người kỹ sư Tự động hoá ta phải biết ứng dụng các kỹ thuật công nghệ mới thiết kế mới và nâng cấp các hệ thống tự động công nghệ ngày càng hoàn thiện hơn. Trong khuôn khổ đồ án này em được nhận đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy Thuỷ điện Thác bà” nhằm ứng dụng các công nghệ mới vào thực tế và đảm bảo cho sự vận hành an toàn, tin cậy lâu dài của hệ thống nén khí nói riêng và của nhà máy nói chung. Phần I Nghiên cứu hệ thống điều khiển trạm nén khí cao áp nhà máy thuỷ điện thác bà Chương 1 : Tổng quan về nhà máy thuỷ điện thác bà I - quá trình hình thành và phát triển của nhà máy: - Nhà máy Thuỷ điện Thác bà được xây dựng trên sông chảy thuộc địa phận Thị trấn Thác bà - Huyện Yên bình - Tỉnh Yên bái. Nhà máy khởi công xây dựng tháng 8 năm 1964 đến tháng 7 năm 1975 nhà máy được xây dựng và lắp đặt song hoàn toàn với công xuất phát điện 120MW. - Công trình Thuỷ điện Thác bà có 4 nhiệm vụ lớn: + Chống lũ. + Phát điện. + Phục vụ tưới tiêu. + Đảm bảo giao thông đường thuỷ. - Hồ chứa nước Nhà máy Thuỷ điện Thác bà có diện tích mặt hồ 124 Km2, dung tích chứa hơn 3 tỷ mét khối. - Gian máy gồm 3 tổ máy phát điện mỗi máy có công suất 40.000KW, điện áp định mức 10,5 KV, qua máy biến áp tăng áp 10,5/110 KV đưa ra trạm phân phối. - Trải qua hơn 30 năm vận hành đến nay nhà máy đã sản xuất được hơn 10 tỷ KWh điện năng cung cấp cho sinh hoạt và các nghành công nghiệp trong nước. II- Các thiết bị trong nhà máy: II.1- Các thiết bị chính trong nhà máy: * Máy phát điện: - Kiểu CB 1 – 845 / 140 - 44T. - Công xuất định mức 47000KVA ( 40000KW). - Điện áp định mức Stato 10,5 KV. Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng nước thành cơ năng và thành điện năng. * Máy biến áp lực: - Số lượng 3 máy. - Công suất định mức 63.000 KVA. - Điện áp định mức 10,5/110 KV. Máy biến áp lực có nhiệm vụ tăng áp để truyền tải đi xa. * Trạm phân phối: Trạm phân phối gồm hệ thống các máy cắt phân phối có nhiệm vụ đóng cắt phân phối điện trong hệ thống lưới điện cao áp 110KV. - Số lượng 9 máy cắt. - Kiểu BBH – 132 – T. - Điện áp định mức 132KV. - áp xuất khí nén điều khiển 20 át. II.2- Các thiết bị phụ: * Máy điều tốc: Điều chỉnh tốc độ (tần số) máy phát điện. * Máy kích thích quay: - Kích thích phụ phát ra điện áp một chiều cung cấp cho máy phát kích thích chính. - Kích thích chính phát ra điện áp một chiều cung cấp cho máy phát điện chính. * Hệ thống dầu áp lực MHY: Hệ thống dầu áp lực dùng để điều chỉnh cánh hướng nước và cánh tua bin tổ máy phát. * Hệ thống nâng hạ cửa van: Đóng mở cửa van trong vận hành và sửa chữa, bảo vệ tổ máy khi có sự cố. * Hệ thống khí nén: - Hệ thống khí nén cao áp cung cấp khí nén cao áp cho các máy cắt không khí 110 KV. Hệ thống khí nén hạ áp cung cấp khí nén phục vụ cho chạy bù đồng bộ máy phát và dùng trong sửa chữa vệ sinh.III. sơ đồ khối công nghệ của nhà máy: T MF MBA TPP ĐKBV TBP H Lưới Điện Hình I.1: Sơ đồ khối công nghệ Nhà máy Chức năng của các khối trong sơ đồ ( hình I.1). H – Hồ chứa. T – Tua bin. MF – Máy phát. TPP – Trạm phân phối. ĐKBV – Hệ thống điều khiểnvà bảo vệ. TBP – Các thiết bị phụ. IV- nhận xét: - Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu các thiết bị trong nhà máy đã trải qua hơn 30 năm vận hành các thiết bị đã già cỗi và hỏng hóc không có các thiết bị đồng bộ để thay thế, các hệ thống điều khiển nói riêng và các thiết bị nói chung làm việc kém tin cậy. - Nhà máy cần phải nâng cấp và thay thế một số hệ thống điều khiển, thiết bị để đảm bảo cho sự hoạt động cung cấp điện lâu dài của nhà máy. chương 2: công nghệ trạm nén khí cao áp I- nhiệm vụ trạm nén khí cao áp (TL - 1): - Trạm nén khí của nhà máy đặt ở cao trình 26,6, gồm có 2 hệ thống cao áp (40Kg/Cm2) và hạ áp ( 8Kg/Cm2). - Hệ thống khí cao áp cung cấp cho các máy cắt không khí 110KV tại trạm phân phối ORY, các bình áp lực MHY (hệ thống dầu áp lực) của 3 tổ máy. - Hệ thống nén khí cao áp (hình I.2) gồm có: 3 máy nén khí và 2 bình chứa khí 40Kg/Cm2. Khí từ bình chứa được đưa đến thanh góp chung cấp khí cho MHY bằng van tay, cấp khí cho các máy cắt 110KV bằng 2 van giảm áp từ 40Kg/Cm2 xuống 21Kg/Cm2. - Hai van giảm áp cấp khí cho hệ thống ORY bằng hai tuyến đường ống tới 2 bình chứa áp suất 21Kg/Cm2 và các máy cắt 110KV. - Từ hệ thống 40Kg/Cm2 có van nối liên thông sang hệ thống khí hạ áp 8Kg/Cm2, khi cần thiết có thể lấy khí từ hệ thống cao áp sang hỗ chợ cho hệ thống hạ áp. Việc cung cấp khí hạ áp để nén nước ống xả trong các tổ máy thuỷ lực trong lúc vận hành ở chế độ bù đồng bộ. II- quy trình công nghệ trạm nén khí cao áp (TL - 1): - Các thiết bị của trạm được làm việc hoàn toàn tự động nhờ các đồng hồ áp lực có tiếp điểm điện điều khiển. Khi các thiết bị chong hệ thống làm việc không bình thường sẽ báo tín hiệu lên phòng điều khiển Trung tâm. - Chế độ làm việc của 3 máy nén khí, khoá điều khiển của 2 máy đặt ở vị trí “Tự động”, một máy đặt ở vị trí “Dự phòng”. Sau mỗi ngày cho chuyển đổi phương thức làm việc ( chuyển đổi luân phiên). - Hai van giảm áp để ở vị trí “Tự động” tác động mở van khi áp suất khí hệ thống ORY giảm xuống Ê19Kg/Cm2 và đóng van khi áp suất khí tăng lên 21Kg/Cm2. - Máy nén khí “tự động” làm việc khi áp suất khí hệ thống 40Kg/Cm2 giảm xuống đến Ê 37Kg/Cm2 và máy “ Dự phòng” làm việc khi áp suất giảm xuống đến Ê 35Kg/Cm2 . - Máy nén khí tự động ngừng trong các trường hợp: + áp suất dầu bôi trơn Ê 0,8Kg/Cm2 và ³ 3Kg/Cm2. + áp suất khí cấp I ³ 3Kg/Cm2. + áp suất khí cấp II ³ 13Kg/Cm2. + Nhiệt độ dầu bôi trơn ³ 70oc. + Rơ le nhiệt của các động cơ tác động. + áp tô mát mạch lực hoặc điều khiển tác động bảo vệ. + áp lực trong hệ thống ³ 40Kg/Cm2. - Các trường hợp báo tín hiệu lên phòng điều khiển trung tâm: + áp suất khí ORY không bình thường (Ê18Kg/Cm2; ³ 22Kg/Cm2). + áp suất khí nén trong bình cao ³ 41Kg/Cm2. + Máy dự phòng làm việc. + Mất nguồn điều khiển. + áp suất dầu bôi trơn cao, thấp + Nhiệt độ dầu bôi trơn cao. + áp suất khí các cấp cao. Khi có tín hiệu báo sự cố lên phòng điều khiển trung tâm, người vận hành xuống kiểm tra nguyên nhân sự cố bằng các cờ báo sự cố. - Máy nén khí chạy cưỡng bức trong các trường hợp: + Chạy nghiệm thu sửa chữa đại tu. + Khi cần kiểm tra xác minh trong vận hành. + Khi mạch tự động hư hỏng.trong thời gian đó trực ban vận hành phải trực tại trạm nén khí để thao tác chạy máy và dừng máy để duy trì áp suất của hệ thống.  III- công nghệ máy nén khí cao áp BIII – 3 / 40M (TL - 2): III.1- Sơ đồ tổng quát cụm máy nén khí BIII – 3 / 40M (Hình I.2.a; b): 1- Động cơ nén khí. 2- Bánh đà. 3- Bầu lọc gió. 4- Động cơ quạt gió. 5- Dàn làm mát khí đầu ra. 6- Bơm dầu bôi trơn. 7- Các te chứa dầu. 8- Bình phân ly. 9- Xi lanh cấp I. 10- Xi lanh cấp II. 11- Xi lanh cấp III. Van xả an toàn. 13- Điều khiển van xả tải. 14- Van xả tải. III.2-Công nghệ máy nén khí: - Chạy động cơ quạt gió và động cơ nén khí, động cơ nén khí truyền động cho 3 xi lanh nén cấp I, cấp II, cấp III. - Không khí được hút vào xi lanh cấp I qua bầu lọc khí có chứa dầu và màng lọc để lọc sạch không khí. Xi lanh cấp I nén không khí lên áp suất P = 2,2 ± 0,2 Kg/Cm2, đẩy qua bình phân ly để tách nước và qua dàn làm mát ( dàn làm mát được làm mát bằng quạt gió). Xi lanh cấp II hút khí nén của xi lanh cấp I đưa đến và nén lên áp suất P = 10 ± 1 Kg/Cm2 sau đó qua bình phân ly, qua dàn làm mát đến xi lanh cấp III. Xi lanh cấp III hút khí nén của xi lanh cấp II đưa đến và nén lên áp suất P = 40 Kg/Cm2 sau đó qua bình phân ly, qua dàn làm mát và đưa vào bình chứa. -Việc bôi trơn xi lanh và pít tông được thực hiện bởi bơm dầu áp lực ( dầu chạy tuần hoàn trong các te máy nén khí). Bơm dầu được truyền động bởi chính động cơ nén khí. - Quạt gió liên tục chạy trong quá trình máy nén khí làm việc. - Sau khi máy nén khí dừng chạy 10 á 15s, khi đó áp lực cấp I còn 1á1,6 at bộ điều khiển van xả tải sẽ điều khiển xả hoàn toàn áp lực cấp II và cấp III. Hình I.3.a- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40M Hình I.3.b- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40MIV- Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống: IV.1- Thông số máy nén khí (TL - 2): IV.1.a- Máy nén: - Kiểu BIII – 3 / 40M. - Số lượng 3 - Số cấp nén 3 cấp. + Cấp I : P = 2,2 ± 0,2 Kg/Cm2. + Cấp II : P = 10 ± 12 Kg/Cm2. + Cấp III: P = 40 Kg/Cm2. - Công suất máy nén 37 KW. - áp suất mở van an toàn: + Cấp I – 3Kg/ Cm2. + Cấp II – 14Kg/ Cm2. + Cấp III – 46Kg/ Cm2. - áp suất dầu bôi trơn 0,8 á 3Kg/Cm2. - Nhiệt độ cho phép của dầu trong các te 10 á 70oc. IV.1.b- Động cơ nén khí: - Số lượng 3. - Kiểu AO2 - 91 – 6T. - Công suất định mức 40KW. - Điện áp định mức 220/380VAC. - Dòng điện định mức 123/71,5A. - Tần số định mức 50Hz. - Tốc độ định mức 980 Vòng/phút. IV.1.c- Động cơ quạt gió: - Số lượng 3. - Kiểu AO2 – 31 – 4. - Công suất 2,2KW. - Điện áp định mức 220/380VAC. - Tần số 50Hz. - Tốc độ 1450 Vòng/phút. - Đường khính quạt 800mm. - Lưu lượng quạt 19000m2/h. IV.2- Thông số bình chứa khí cao áp: - Kiểu BIII – 3 / 40 - Số lượng 2 bình. - Dung tích chứa 1 bình 5m3. - áp suất làm việc 40 Kg/Cm2. - áp suất thử 50 Kg/Cm2. - áp suất xả van an toàn 43 Kg/Cm2. - Nhiệt độ cho phép làm việc - 40 á 100oc. IV.3- Thông số van giảm áp: - Kiểu $PK – 19. - Số lượng 2 cái. - áp xuất khí nén phía cao áp 36 á 40 Kg/Cm2. - áp suất khí nén phía hạ áp 19 á 21 Kg/Cm2. - Khả năng truyền khí 55m3/phút. - Tần số làm việc cho phép 20 lần/phút. - Điện áp cuận van 220VDC. - Dòng điện khi chuyển đổi tiếp điểm 12,5A. IV.4- Thông số các trang thiết bị trong mạch điều khiển: IV.4.a. áp tô mát: * áp tô mát phân đoạn: - Kiểu T I I P - 313417. - Số lượng 2. - Dòng định mức 500A. * áp tô mát lực một máy nén khí. - Kiểu 1I I P A – 334. - Số lượng 3. - Dòng định mức 120A. - Điện áp định mức 220 á 500V. - Bảo vệ nhiệt 150A. - Bảo vệ cắt nhanh 840A. * áp tô mát quạt gió: - Kiểu AP - 50T – 3MT. - Số lượng 3. - Dòng định mức 6,4A. - Điện áp định mức 220 á 500VAC. *áp tô mát mạch điều khiển: - Kiểu AP - 50T – 3MT. - Số lượng 4. IV.4.b- Công tắc tơ khởi động từ: * Công tắc tơ khống chế động cơ nén khí (PMK): - Kiểu PA 512 – T. - Số lượng 3. - Dòng định mức 110A. - Cuận dây điện từ 220VAC. * Khởi động từ khống chế quạt gió (PMB): - Kiểu PME – 211T. - Số lượng 3. - Cuận dây điện từ 220VAC. * Công tắc tơ khống chế van giảm áp ($PK): - Kiểu P 214 – T. - Số lượng 2 - Dòng định mức 19A. - Cuận dây điện từ 220VDC. IV.4.c- Rơ le điện từ: * Rơ le thời gian PB: - Kiểu BC – 10 – 31 – T. - T = 2 á 60s. - Điện áp cuận dây 220VAC. - Số lượng 3. * Rơ le trung gian PP, PZ. - Kiểu PP - 251 – T. - Điện áp cuận dây 220VAC. - Số lượng 13. * Rơ le cờ: - Kiểu PY – 21 – T. - Điện áp cuận dây 220VAC. - Số lượng 16. IV.4.d- Đồng hồ áp lực có tiếp điểm điện: * Đồng hồ áp lực 0 á 6 Kg/Cm2: - Kiểu $KM – 1YT – H. - Cấp chính xác 1,5. - Số lượng 9. * Đồng hồ áp lực 0 á 25 Kg/Cm2: - Kiểu $KM – 1YT – P. - Cấp chính xác 1,5. - Số lượng 7. * Đồng hồ áp lực 0 á 60 Kg/Cm2: - Kiểu $KM – 1YT – 3. - Cấp chính xác 1,5. Số lượng 4. IV.4.e- Đồng hồ nhiệt độ có tiếp điểm điện: - Kiểu TPCK. - Cấp chính xác 2,5. - Số lượng 3. IV.4.f- Khoá điều khiển: * khoá điều khiển 4 vị trí đặt chế độ chạy máy ( 1KY): - Kiểu KFT – 7777 /P I I – 8C. - Số lượng 3. * khoá điều khiển 3 vị trí ( 2KY, 3KY): - Kiểu KFT – 1155 /P I I – C. - Số lượng 2. V- Yêu cầu điều khiển: - Duy trì áp lực trong bình chứa trong khoảng 37 á 40 Kg/Cm2. + áp suất giảm xuống Ê37 Kg/Cm2 phải chạy máy “tự động”. + áp suất giảm xuống Ê35 Kg/Cm2 phải chạy máy “dự phòng. + áp suất tăng đến ³40 Kg/Cm2 phải dừng máy. - Máy nén khí làm việc theo đúng chế độ vận hành : “Tự động”, “ Dự phòng”, “ Bằng tay”, “ Cắt”. - Đảm bảo các yêu cầu bảo vệ công nghệ: + Bảo vệ quá tải động cơ. + Bảo vệ áp suất các cấp nén cao. + Bảo vệ áp suất dầu bôi trơn cao, thấp. + Bảo vệ nhiệt độ dầu bôi trơn cao. - Báo tín hiệu khi có sự cố trong hệ thống: + Báo tín hiệu khi áp suất trong hệ thống không bình thường ( Cao, thấp). + Các rơ le cờ báo đúng nguyên nhân sự cố. +Các sự cố đều có tín hiệu báo trung lên phòng điều khiển trung tâm. - Đảm bảo cung cấp khí cho hệ thống OPY trong khoảng áp suất làm việc cho phép 19 á 21 Kg/Cm2. Chương 3: phân tích sơ đồ điều khiển I- Chức năng các thiết bị trong sơ đồ: Bảng I.1- Thống kê các thiết bị trong sơ đồ điều khiển STT Ký hiệu trên sơ đồ Chức năng 1 1AB1, 1AB2, 1AB3 áp tô mát bảo vệ mạch động cơ máy nén khí 2 2AB1, 2AB2, 2AB3 áp tô mát bảo vệ mạch động cơ quạt gió 3 MPK1,MPK2,MPK3 Công tắc tơ khống chế động cơ nén khí 4 MPB1,MPB2,MPB3 Công tắc tơ khống chế động cơ quạt gió 5 1PT1 á 4PT1 Rơ le nhiệt động cơ nén khí N1 6 1PT2 á 4PT2 Rơ le nhiệt động cơ nén khí N2 7 1PT3 á 4PT3 Rơ le nhiệt động cơ nén khí N3 8 DK1, DK2, DK3 Động cơ máy nén khí N1, N2, N3 9 DB1, DB2, DB3 Động cơ quạt gió máy nén khí N1, N2, N3 10 4ABI, 4ABII áp tô mát bảo vệ mạch điều khiển chung 11 2KY Khoá điều khiển chế độ làm việc mạch điều khiển chung 12 4DD, 5DD Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ “ Tự động” 13 10DD, 11DD Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ “ Dự phòng” 14 8DD, 9DD Đồng hồ báo áp lực OPY không bình thường 15 PPH Rơ le giám sát điện áp mạch điều khiển chung 16 2PP Rơ le trung gian điều khiển chế độ “ Tự Động” 17 4PP Rơ le trung gian điều khiển chế độ “ Dự phòng” 18 3PP Rơ le trung gian điều khiển chế độ ngừng máy 19 6b Rơ le cờ báo máy “ Dự phòng làm việc” 20 7b Rơ le cờ báo “ áp suất khí trong bình cao” 21 8b Rơ le báo “áp suất khí OPY không bình thường” 22 9b Rơ le cờ báo “ Mất nguồn điều khiển chung” 23 1KY1, 1KY2, 1KY3 Khoá đặt chế độ làm việc máy N1, N2, N3 24 PB1, PB2, PB3 Rơ le thời gian điều khiển bảo vệ áp lực dầu 25 PZ1, PZ2, PZ3 Rơ le trung gian điều khiển bảo vệ 26 PP1, PP2, PP3 Rơ le trung gian điều khiển bảo vệ nhiêt độ dầu 27 1b1, 1b2, 1b3 Rơ le cờ báo “ Nhiệt độ dầu cao” máy N1,N2,N3 28 2b1, 2b2, 2b3 Rơ le cờ báo “áp suất cấp I cao” máy N1, N2, N3 29 3b1, 3b2, 3b3 Rơ le cờ báo “áp suất cấp II cao” máy N1,N2, N3 30 4b1, 4b2, 4b3 Rơ le cờ báo “Lỗi áp suất dầu” máy N1, N2, N3 31 5AB áp tô mát bảo vệ mạch lực van giảm áp 32 1PM$, 2PM$ Công tắc tơ khống chế ĐK van giảm áp 33 3KY Khoá điều khiển chế độ làm việc 2 van giảm áp 34 6DD, 7DD Đồng hồ áp lực điều khiển đóng mở van giảm áp 35 1PP$, 2PP$ Rơ le trung gian điều khiển mở van giảm áp 36 4PP$ Rơ le trung gian điều khiển đóng van giảm áp 37 1$PK, 2$PK Van giảm áp tuyến 1, tuyến 2 38 1RT, 2RT Rơ le nhiệt 2 van giảm áp 39 CT Đèn báo tín hiệu sự cố trong hệ thống II- sơ đồ nguyên lý mạch động lực, điều khiển trạm nén khí : - Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển trạm nén khí gồm có: - Sơ đồ nguyên lý mạch động lực – Hình I.3 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung – Hình I.4 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.5(a;b;c) + Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.5.a + Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.b + Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.5.c - Sơ đồ nguyên lý mạch lực và điều khiển van giảm áp – Hình I.6 - Sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu sự cố trung tâm – Hình I.7  A B C A B C AB.I AB.II 1AB.1 MPB.1 MPK.1 1RT.1 2AB.1 2RT.1 3RT.1 4RT.1 DK1 DB1 1AB.3 MPB.3 MPK.3 1RT.1 2AB.3 2RT.3 3RT.3 4RT.3 DK3 DB3 1AB.2 MPB.2 MPK.2 1RT.2 2AB.2 2RT.2 3RT.2 4RT.2 DK2 DB2 Tủ phân phối Mạch quạt gió máy N1 Mạch quạt gió máy N2 Mạch quạt gió máy N3 Mạch động cơ nén máyN3 Mạch động cơ nén máyN2 Mạch động cơ nén máyN2 HìnhI.3 - Sơ đồ nguyên lý mạch lực trạm nén khí cao áp 220/380VAC  4ABI 4ABII AI OV AII PPH 4PP PPH PPH 3PP 2PP 2PP 3PP 3PP 2KY P PĐ1 PĐ2 5DD 4DD 4DD 5DD 10DD 10DD 11DD 11DD 3PP 3PP 6b 4PP 7b 9b 4ABI 4ABII +BIIIC 1 4 3 2 2 3 1 11 12 11 12 1 2 3 4 5 12 11 11 12 2 3 1 2 2 1 1 3 9 10 1 1 1 2 2 2 Chuyển đổi nguồn Điều khiển dừng tự động và dự phòng Điều khiển chạy tự động Điều khiển chạy dự phòng Báo tín hiệu chạy máy dự phòng Báo tín hiệu áp lực hệ thống cao Báo tín hiệu mất nguồn điều khiển 6 7 8 Hình I.4 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung 3 +220VAC 22 24 23 21 20 18 17 19  2PP1 PZ1 2DD1 4PP1 PP2 3DD1 3DD1 1DD1 4b1 PZ1 2b1 1DT1 3PT1 3AB1 BT 1KY1 O TĐ DP PMB1 PMK1 PP1 PZ1 2b1 3b1 4b1 1b1 PB1 PMB1 1PT1 2PT1 PB1 3b1 1 1 1 1 2 2 2 2 6 5 1 2 3 3 2 2 3 6 7 3 5 5 3 5 3 14 13 3 4 11 12 12 11 3 2 5 6 1 2 2 1 2 6 7 5 4 2 áp tô mát mạch điều khiển PB1 7 8 1 2 9 10 Mạch khởi động và dừng máy Bảo vệ nhiệt độ dầu Mạch điều khiển bảo vệ áp lực dầu, áp lực cấp I, áp lực cấp II. Báo tín hiệu sự cố áp lực cấp I Báo tín hiệu sự cố áp lực cấp II Báo tín hiệu sự cố nhiệt độ dầu Báo tín hiệu sự cố áp lực dầu Hình I.5.a - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy nén khí N1 PP2 +220VAC 0V PMB2 3DD2 1DT2 4PP2 8 1 PP2 PB2 3DD2 2DD2 1DD2 4b2 PZ2 2PT2 3PT2 PZ2 PP2 3AB2 BT 1KY2 O TĐ DP PMB2 PMK2 PP2 PZ2 2b2 3b2 4b2 1b2 2PP2 1PT2 2b2 PB2 3b2 1 1 1 1 2 2 2 2 6 5 1 2 3 3 2 2 3 6 7 3 5 5 3 5 3 14 13 3 4 11 12 12 11 3 2 5 6 3 4 6 5 2 6 7 5 4 2 áp tô mát mạch điều khiển PB2 7 2 9 10 Mạch khởi động và dừng máy Bảo vệ nhiệt độ dầu Mạch điều khiển bảo vệ áp lực dầu, áp lực cấp I, áp lực cấp II. Báo tín hiệu sự cố áp lực cấp I Báo tín hiệu sự cố áp lực cấp II Báo tín hiệu sự cố nhiệt độ dầu Báo tín hiệu sự cố áp lực dầu Hình I.5.b - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy nén khí N2 0V +220VAC PP3 3DD3 3DD3 1DT3 PZ3 1DD3 4b3 2b3 3PT3 2PT3 1PT3 3AB3 BT 1KY3 O TĐ DP PMB3 PMK3 PP3 PZ3 2b3 3b3 4b3 1b3 2DD3 4PP3 2PP1 PMB3 PB3 3b3 1 1 1 1 2 2 2 2 6 5 1 2 3 3 2 2 3 6 7 3 5 5 3 5 3 14 13 3 4 11 12 12 11 3 2 5 6 5 6 8 7 2 6 7 5 4 2 PZ3 áp tô mát mạch điều khiển PB3 7 8 1 2 9 10 Mạch khởi động và dừng máy Bảo vệ nhiệt độ dầu Mạch điều khiển bảo vệ áp lực dầu, áp lực cấp I, áp lực cấp II. Báo tín hiệu sự cố áp lực cấp I Báo tín hiệu sự cố áp lực cấp II Báo tín hiệu sự cố nhiệt độ dầu Báo tín hiệu sự cố áp lực dầu Hình I.5.c - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy nén khí N3 +220VAC 0V PB3 2$PK 2$PK 1$PK 1$PK 3 7DD 9DD 8DD 2PP$ 8b 6DD 1 2 6 8DD +IIIY -IIIY 1PM$ 5AB 2PM$ 2PT 1PT 1R 2R 10W 10W 47W 47W 6DD 7DD T1 T2 P 10 11 1 4 4PP $ 1PP $ 2PP $ 4PP$ 4PP$ 1PP$ 1PP$ 2PP$ 1PM$ 2PM$ 1PT 2PT 9DD 1 3 3 1 2 5 6 5 3 3 4 4 2 12 11 3 4 1 2 3 1 12 11 Mạch đóng van Mạch mở van 1$PK Mạch mở van 2$PK Mạch tự dữ Mạch ĐK, bảo vệ cuận van 1$PK Mạch ĐK, bảo vệ cuận van 2$PK Mạch báo tín hiệu áp lực khí hệ thống ORY không bình thường áp tô mát lực 220VDC Mạch lực cuận van 2$PK Mạch lực cuận van 2$PK 220VAC 0V Hình I.6 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và mạch lực van giảm áp 1$PK, 2$PK 3KY -BIIIC +BIIIC 3AB2 7b 6b 3b3 3b1 2b2 1b3 3AB3 4b3 4b1 Mất nguồn ĐK máy nén khí N2 8b 1b2 2b3 áp lực hệ thống ORY không bình thường áp lực hệ thống 40 át cao 1b1 2b1 3b2 4b2 9b 3AB1 5AB Nguồn 220VDC Đèn tín hiệu trung tâm Nhiệt độ dầu nén khí N1 Nhiệt độ dầu nén khí N2 áp lực cấp I nén khí N1 Nhiệt độ dầu nén khí N3 áp lực cấp I nén khí N2 áp lực cấp I nén khí N3 áp lực cấp II nén khí N1 áp lực cấp II nén khí N2 áp lực cấp II nén khí N3 áp lực dầu nén khí N1 áp lực dầu nén khí N2 áp lực dầu nén khí N3 Máy dự phòng làm việc mất nguồn ĐK mạch ĐK chung Mất nguồn ĐK máy nén khí N1 Mất nguồn ĐK máy nén khí N3 Mất nguồn một chiều van giảm áp Hình I.7 - Sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu trung tâm CT III- thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực: - Sơ đồ nguyên lý mạch lực của 3 máy nén khí (Hình I.3). - Nguồn điện cung cấp cho 3 máy nén khí có điện áp 220/380VAC. Nguồn được cung cấp đến từ 2 phân đoạn của 2 máy biến áp tự dùng thông qua 2 áp tô mát phân đoạn AB1, AB2. - Các áp tô mát 1AB1, 1AB2, 1AB3 dùng để đóng cắt nguồn điện 3 pha và bảo vệ ngắn mạch cho 3 máy nén khí. - áp tô mát 2AB1, 2AB2, 2AB3 dùng để đóng cắt nguồn mạch lực và bảo vệ ngắn mạch cho động cơ quạt gió các máy nén khí. - Khống chế các động cơ nén khí DK1, DK2, DK3 bằng các công tắc tơ MPK1, MPK2, MPK3. - Khống chế các động cơ quạt gió DB1, DB2, DB3 bằng các công tắc tơ MPB1, MPB2, MPB3. - Các động cơ nén khí DK và động cơ quạt gió DB được bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt: + Bảo vệ động cơ DK bằng rơ le nhiệt 1PT, 2PT. + Bảo vệ động cơ DB bằng rơ le nhiệt 3PT, 4PT. IV- thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung: * Nguồn cấp cho mạch điều khiển chung được lấy từ 2 phân đoạn I và II có điện áp 220VAC, qua 2 áp tô mát 4ABI và 4AB2. Để đảm bảo liên tục cung cấp điện cho mạch điều khiển mạch chuyển đổi nguồn được khống chế bởi rơ le giám sát điện áp PPH. Khi 2 áp tô mát 4ABI và 4AB2 đóng, rơ le PPH có điện đóng tiếp điểm thường hở PPH (3 – 4) và mở tiếp điểm thường kín PPH (1 – 2), nguồn được lấy từ phân đoạn II cấp qua tiếp điểm thường hở PPH ( 3 – 4). Vì một lý do nào đó làm mất điện phân đoạn II rơ le PPH mất điện, tách tiếp điểm thường hở PPH ( 3 – 4) và đóng tiếp điểm thường kín PPH (1 – 2), mạch điều khiển chung được cung cấp điện từ phân đoạn I qua tiếp điểm thường kín PPH (1 – 2). Khi có sự cố ngắn mạch trong mạch điều khiển, lúc đó áp tô mát 4ABI hoặc 4ABII hoặc cả hai đều tác động bảo vệ và đóng các tiếp điểm phụ thường kín của nó, rơ le cờ 9b có điện làm rơi cờ báo “Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển chung”, đồng thời đóng tiếp điểm thường hở gửi tín hiệu sự cố đến phòng điều khiển trung tâm. * Đồng hồ áp kế 4DD và 5DD được đặt điều khiển chế độ làm việc của các máy “Tự động” ở mức áp suất giảm xuống Ê 37Kg/Cm2 và ở mức “Dừng máy” khi áp suất tăng lên đến ³40Kg/Cm2. * đồng hồ áp kế 10DD và 11DD được đặt điều khiển chế độ làm việc của các máy “Dự phòng” ở mức áp suất giảm xuốngÊ 35Kg/Cm2 và ở mức ³41Kg/Cm2 báo “áp lực khí trong hệ thống cao”. * Khoá KY có 3 vị trí: - Khi đặt ở vị trí “PĐ1” mạch dùng 2 đồng hồ 4DD và 5DD. - Khi đặt ở vị trí “PĐ2” mạch dùng 2 đồng hồ 10DD và 11DD. - Khi đặt ở vị trí “P” mạch dùng 4 đồng hồ 4DD, 5DD,10DD, 11DD. * Điều khiển các máy làm việc ở chế độ “ Tự động”: - Khi áp suất trong bình chứa giảm xuống Ê 37Kg/Cm2, tiếp điểm thường kín của đồng hồ áp lực 4DD (2 – 1) hoặc 5DD ( 2 –1) khép lại, nguồn được cấp qua tiếp điểm 2KY(17 – 19) hoặc 2KY (18 – 20) dẫn đến rơ le 2PP có điện. Rơ le 2PP có điện đóng tiếp điểm thường hở 2PP (9 – 10) để tự dữ, đồng thời đóng các tiếp điểm thường hở của nó trong các mạch điều khiển riêng của các máy nén khí để điều khiển chạy máy ở chế độ làm việc “Tự động” ( Được thuyết minh ở phần mạch điều khiển riêng các máy nén khí hình I.5.a; I.5.b; I.5.c). Khi áp suất trong bình chứa tăng lên đến ³ 40Kg/Cm2, tiếp điểm đồng hồ áp lực 4DD (2 – 3) hoặc 5DD (2 – 3) khép lại dẫn đến rơ le 3PP có điện. Rơ le 3PP có điện tác động mở 2 cặp tiếp điểm thường kín 3PP (1 – 2) và 3PP (3 – 4) dẫn đến rơ le 2PP mất điện mở các cặp tiếp điểm thường hở của nó trong các mạch điều khiển riêng các máy nén khí, các máy máy đang chạy ở chế độ “Tự động” ngừng hoạt động. - Khi áp suất trong bình giảm xuống <40Kg/Cm2 các tiếp điểm 4DD (2 – 3) hoặc 5DD (2 – 3) mở ra dẫn đến rơ le 3PP mất điện. Rơ le 3PP mất điện tác động đóng các tiếp điểm của nó trong mạch rơ le 2PP để chuẩn bị cho một chu trình làm việc tiếp theo. * Điều khiển các máy làm việc ở chế độ “ Dư phòng”: - Khi áp suất trong bình chứa giảm xuống Ê 35 Kg/Cm2, tiếp điểm thường kín của đồng hồ áp lực 10DD (2 – 1) hoặc 11DD (2 –1) khép lại, nguồn được cấp qua tiếp điểm của khoá 2KY (21 – 23) hoặc (22 – 24) dẫn đến rơ le 4PP có điện. Rơ le 4PP có điện đóng tiếp điểm thường hở 4PP (9 – 10) để tự dữ và cấp điện cho rơ le cờ 6b, đồng thời đóng các tiếp điểm thường hở của nó trong các mạch điều khiển riêng của các máy nén khí để điều khiển chạy máy ở chế độ làm việc “Dự phòng” (Được thuyết minh ở phần mạch điều khiển riêng các máy nén khí hình I.5.a; I.5.b; I.5.c). Rơ le cờ 6b có điện làm rơi cờ báo “Máy dự phòng làm việc” đồng thời gửi tín hiệu sự cố đến phòng điều khiển trung tâm. Khi áp suất trong bình chứa tăng lên đến ³ 41Kg/Cm2, tiếp điểm của đồng hồ áp lực 10DD (2 – 3) hoặc 11DD (2 – 3) khép lại dẫn đến rơ le cờ 7b có điện. Rơ le 7b có điện tác động làm rơi cờ báo “áp lực trong bình cao” đồng thời gửi tín hiệu báo sự cố đến phòng điều khiển trung tâm. - Khi áp suất trong bình chứa tăng lên đến ³ 40Kg/Cm2, tiếp điểm của đồng hồ áp lực 4DD (2 – 3) hoặc 5DD (2 – 3) khép lại, dẫn đến rơ le 3PP có điện. Rơ le 3PP có điện tác động mở 2 cặp tiếp điểm thường kín của nó 3PP (5 – 6) và 3PP (7 – 8), dẫn đến rơ le 4PP mất điện mở các cặp tiếp điểm thường hở của nó trong các mạch điều khiển riêng các máy nén khí, các máy máy đang chạy ở chế độ “Dự phòng” ngừng hoạt động và chuẩn bị một chu trình mới tương tự như chế độ điều khiển “Tự động” V-thuyết minh nguyên lý mạch điều khiển riêng các máy nén khí: - Mạch điều khiển riêng các máy nén khí có nguyên lý làm việc tương tự nhau ở đây ta chỉ thuyết minh mạch nguyên lý điều khiển cho một máy ( Máy nén khí N1), hai máy nén khí N2, N3 được thuyết minh tương tự. Nguyên lý điều khiển máy nén khí N1 ( Hình I.5.a). V.1- Chế độ chạy “Tự động”: - Đóng áp tô mát 3AB1 mạch điều khiển có điện. * Chạy máy: Khoá 1KY1 đặt ở vị trí làm việc “Tự động - TĐ”. Khi áp suất trong bình chứa giảm xuống Ê 37Kg/Cm2, rơ le 2PP trong mạch điều khiển chung có điện (được thuyết minh ở phần mạch điều khiển chung), khi đó nguồn được cấp qua tiếp điểm của khoá 1KY1 (2 – 4), qua tiếp điểm 2PP (1 – 2) mạch được liền qua cuận dây của khởi động từ PMB1. Cuận dây khởi động từ PMB1 có điện đóng tiếp điểm lực cấp điện khởi động động cơ quạt gió DB1, đồng thời đóng tiếp điểm PMB1 (5 – 6) dẫn đến cuận dây PMK1 có điện đóng tiếp điểm lực cấp điện khởi động động cơ nén khí DK1, máy nén khí được khởi động hoàn toàn. * Dừng máy chế độ chạy “Tự động”: khi áp suất trong bình chứa tăng lên ³ 40 Kg/Cm2, rơ le 2PP trong mạch điều khiển chung mất điện tác động mở tiếp điểm thường hở 2PP(1 – 2) trong mạch ngừng máy làm hở mạch, máy nén khí dược dừng ở chế độ chạy tự động. * Bảo vệ công nghệ: - Bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp: Cùng lúc PMB1 có điện rơ le thời gian PB1 khởi động, sau thời gian 20s tiếp điểm thường mở đóng chậm PB1 (7 - 6) đóng lại, khi đó nếu áp suất dầu bôi trơn tăng lên ³0,8 Kg/Cm2 thì tiếp điểm thường kín của đồng hồ áp lực 3DD1 (1 – 2) mở ra trước khi tiếp điểm PB1 (7– 6) đóng lại, mạch được hở rơ le cờ 4b1 không có điện bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp không tác động máy nén khí làm việc bình thường. Ngược lại hết khoảng thời gian đặt 20s của tiếp điểm PB1 (7 – 6) mà áp suất dầu bôi trơn chưa tăng lên ³ 0,8 Kg/Cm2 thì tiếp điểm PB1 (7 – 6) đóng lại khi tiếp điểm 3DD1 (1 – 2) chưa mở ra, mạch được liền, rơ le cờ 4b1 có điện tác động làm rơi cờ báo sự cố “Chênh lệch áp suất dầu bôi trơn”, tiếp điểm thường hở của rơ le cờ 4b1 (3 – 5) đóng lại dẫn đến rơ le trung gian PZ1 có điện đóng tiếp điểm PZ1(3 – 4) để tự duy trì và mở tiếp điểm thường kín PZ1(1 – 2) trong mạch ngừng máy (Trong mạch rơ le PZ1 có tiếp điểm thường mở mở chậm PB1(13 – 14) được đặt thời gian 20s nhằm mục đích để các bảo vệ thông qua rơ le trung gian RZ tác động chắc chắn), máy nén khí được ngừng do bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp, đồng thời tiếp điểm gửi tín hiệu báo sự cố đến phòng điều khiển trung tâm. - Bảo vệ áp lực dầu bôi trơn cao: Trong quá trình máy làm việc nếu áp suất dầu bôi trơn tăng lên ³3 Kg/Cm2 thì tiếp điểm thường hở của đồng hồ áp lực 3DD1(1 – 2) khép lại dẫn đến rơ le cờ 4b1 có điện tác động bảo vệ và báo tín hiệu như sự cố áp lực dầu bôi trơn thấp. - Bảo vệ nhiệt độ dầu bôi trơn cao: Máy nén khí được ngừng do bảo vệ nhiệt độ dầu bôi trơn khi nhiệt độ dầu tăng lên ³70oc lúc đó tiếp điểm của đồng hồ nhiệt độ DT1(3 – 2) khép lại làm rơ le trung gian PP1 có điện. Rơ le PP1 có điện tác động mở tiếp điểm thường đóng PP1(7 – 8) trong mạch để dừng máy, đồng thời đóng tiếp điểm thường hở PP1(5 – 6) dẫn dến rơ le cờ 1b1 có điện. rơ le cờ 1b1 có điện tác động làm rơi cờ báo sự cố “Nhiệt độ dầu bôi trơn cao”. - Bảo vệ áp suất cấp I cao: Khi máy nén khí làm việc áp lực khí trong xi lanh cấp I được đặt bảo vệ áp lực khí cao ở mức ³ 3 Kg/Cm2. Nếu áp suất khí cấp I tăng lên ³3 Kg/Cm2, thì tiếp điểm thường hở của đồng hồ áp lực 1DD1(3 – 2) khép lại dẫn đến rơ le cờ 2b1 có điện tác động làm rơi cờ báo “áp suất cấp I cao”, đồng thời đóng tiếp điểm thường hở 2b1(3 – 5) để khởi động rơ le trung gian PZ1 tác động ngừng máy và báo tín hiệu sự cố. Máy nén khí được bảo vệ áp suất cấp I cao. - Bảo vệ áp suất cấp II cao: Khi máy nén khí làm việc áp lực khí trong xi lanh cấp II được đặt bảo vệ áp lực khí cao ở mức ³ 14 Kg/Cm2. Nếu áp lực khí cấp II tăng lên đến ³14 Kg/Cm2, thì tiếp điểm thường hở của đồng hồ áp lực 2DD1(3 – 2) khép lại dẫn đến rơ le cờ 3b1 có điện tác động làm rơi cờ báo “áp suất cấp II cao”, đồng thời đóng tiếp điểm thường hở 2b1(3 – 5) để khởi động rơ le trung gian PZ1 tác động ngừng máy và báo tín hiệu sự cố. Máy nén khí được bảo vệ áp lực cấp II cao. V.2- Chế độ chạy “Dự phòng”: - Khoá 1KY1 đặtở vị trí “Dự phòng – DP ”. - Khi áp suất trong hệ thống giảm xuống Ê 35Kg/Cm2 rơ le 4PP trong mạch điều khiển chung có điện đóng tiếp điểm 4PP (1 - 2). Mạch chạy máy được kín qua tiếp điểm của khoá 1KY1(2 - 6), qua tiếp điểm 4PP (1 - 2), khi đó chưa có bảo vệ nào tác động, máy nén khí đựơc khởi động ở chế độ chạy “Dự phòng”. Các bảo vệ công nghệ và chế độ dừng máy như trong chế độ chạy “Tự động”. V.3- Chế độ chạy “Bằng tay”: - Chuyển khoá 1KY1 về vị trí “bằng tay – BT ” mạch khởi động kín mạch, máy nén khí được khởi động ở chế độ cưỡng bức. - Các chế độ bảo vệ công nghệ tương tự như trong chế độ chạy “Tự động”. - Dừng máy khi chuyển khoá về vị trí “Cắt – O” hoặc “TĐ”, “DP”. Chú ý: - Máy nén khí được dừng khẩn cấp khi đưa khoá chọn chế độ về vị trí “ Cắt - O” trong bất kỳ trường hợp nào. - Khi bảo vệ công nghệ tác động làm rơi cờ báo sự cố, sau đó phải giải trừ sự cố bằng cách giải trừ bằng tay các cờ sự cố trước khi khởi động lại máy. VI- Thuyết minh nguyên lý mạch lực và điều khiển van giảm áp: VI.1- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực van giảm áp: - Đóng áp tô mát 5AB mạch lực van giảm áp có điện ( Hình I.6). - Khống chế van giảm áp 1$PK bằng công tắc tơ 1PM$. khi công tắc tơ 1PM$ tác động, nguồn cấp cho cuận van 1$PK được nối tiếp qua 3 cặp tiếp điểm của công tắc tơ 1PM$ nhằm mục đích phân nhỏ hồ quang điện khi cắt cuận van. - Khi áp suất tuyến 1 hệ thống OPY giảm xuống Ê19Kg/Cm2 mạch điều khiển cấp điện cho cuận dây của công tắc tơ 1PM$ ( Được thuyết minh ở phần mạch điều khiển sau), các tiếp điểm của công tắc tơ 1PM$ đóng lại nguồn được cấp cho cuận van 1$PK. Do thời điểm ban đầu cần một lực điện từ đủ lớn để mở van, khi van đã mở hết hai tiếp điểm hành trình 1$PK sẽ mở ra, lúc đó cuận van được nối tiếp với điện trở R1 và hai cuận 10W và 47W bởi vì lúc này chỉ cần một lực điện từ đủ lớn để giữ cho van ở trạng thái mở và chánh ngâm dòng lớn dẫn đến cháy cuận van. - Khi áp suất tuyến 1 hệ thống OPY tăng lên ³21Kg/Cm2, mạch điều khiển ngừng cấp điện cho cuận dây của công tắc tơ 1PM$ tiếp điểm lực của công tác tơ 1PM$ mở ra ngừng cấp điện cho cuận van 1$PK lực lò xo sẽ đẩy ty van đóng lại ngừng cấp khí cho hệ thống OPY. - Khống chế van giảm áp 2$PK bằng công tắc tơ 2PM$ để điều khiển mở van cung cấp khí cho tuyến 2 hệ thống OPY. Nguyên lý hoạt động tương tự như mạch van 1$PK. - Hai van được bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằng áp tô mát 5AB. VI.2- Thuyết minh nguyên lý mạch điều khiển van giảm áp (hình I.6): - Khi khoá 3KY đặt ở vị trí “Tuyến 1 - T1” mạch chỉ điều khiển một van 1$PK làm việc ở chế độ tự động. - Khi khoá3 KY đặt ở vị trí “Tuyến 2 - T2” mạch chỉ điều khiển một van 2$PK làm việc ở chế độ tự động. - Khi khoá 3KY đặt ở vị trí “P” mạch điều khiển cả 2 van 1$PK và 2$PK làm việc ở chế độ tự động. VI.2.a- Chế độ tự động van 1$PK: - Khoá 3KY đặt ở vị trí “T1”, khi áp suất tuyến 1 hệ thống OPY giảm xuống Ê19Kg/Cm2, tiếp điểm thường đóng của đồng hồ áp lực 6DD khép lại, nguồn được cấp qua tiếp điểm 6DD(1 - 2), qua tiếp điểm khoá 3KY(10 - 11) dẫn đến rơ le trung gian 1PP$ có điện. Rơ le 1PP$ có điện đóng tiếp điểm thường hở 1PP$(3 - 4) để tự dữ, đồng thời đóng tiếp điểm 1PP$(5 - 6) dẫn đến cuận dây công tắc tơ 1PM$ có điện. Cuận dây công tắc tơ 1PM$ có điện đóng tiếp điểm lực cấp nguồn cho cuận van 1$PK van được mở ra. Khi áp suất khí cấp cho hệ thống ORY tăng lên ³21Kg/Cm2, tiếp điểm thường hở của đồng hồ áp lực 6DD(2 - 3) khép lại, dẫn đến rơ le 4PP$ có điện. Khi rơ le 4PP$ có điện tác động mở tiếp điểm thường kín 4PP$(1 - 2), rơ le 1PP$ mất điện cắt mạch mở van dẫn đến cuận van mất điện và đóng lại ngừng cấp khí cho hệ thống OPY. VI.2.b- Chế độ tự động van 2$PK: - Khoá 3KY đặt ở vị trí “T2”, khi áp suất tuyến 2 hệ thông OPY giảm xuống Ê19Kg/Cm2 tiếp điểm thường đóng của đồng hồ áp lực 7DD khép lại, nguồn được cấp qua tiếp điểm 7DD(1 - 2), qua tiếp điểm khoá 3KY(1 - 4) dẫn đến rơ le trung gian 2PP$ có điện. Rơ le 2PP$ có điện đóng tiếp điểm thường hở 2PP$(3 - 4) để tự dữ, đồng thời đóng tiếp điểm 2PP$(5 - 6) dẫn đến cuận dây công tắc tơ 2PM$ có điện. Cuận dây công tắc tơ 2PM$ có điện đóng tiếp điểm lực cấp nguồn cho cuận van 2$PK van được mở ra. Khi áp suất khí cấp cho hệ thống ORY tăng lên ³21Kg/Cm2, tiếp điểm thường hở của đồng hồ 7DD(2 -3) khép lại, dẫn đến rơ le 4PP$ có điện. Khi rơ le 4PP$ có điện tác động mở tiếp điểm thường kín 4PP$(3 - 4), rơ le 1PP$ mất điện cắt mạch mở van dẫn đến cuận van mất điện và đóng lại ngừng cấp khí cho hệ thống OPY. VI.2.c- Nguyên lý mạch báo tín hiệu sự cố áp lực hệ thống OPY: - Tín hiệu báo “áp suất khí OPY không bình thường” được khống chế bởi hai đồng hồ áp suất có tiếp điểm điện 8DD và 9DD (Hình I.6). - Khi áp suất hệ thống OPY giảm xuống Ê18Kg/Cm2 hoặc tăng cao ³22Kg/Cm2, lúc đó tiếp điểm báo mức thấp (Thường đóng) hoặc mức cao (Thường hở), của hai đồng hồ áp lực 8DD và 9DD khép lại dẫn đến rơ le cờ 8b có điện. Rơ le cờ 8b có điện tác động làm rơi cờ báo “áp suất hệ thống OPY không bình thường” đồng thời gửi tín hiệu báo sự cố đến phòng điều khiển trung tâm. VII- Thuyết minh nguyên lý mạch báo tín hiệu trung tâm: - Tất cả các tín hiệu sự cố và cảnh báo đều được gửi tới phòng điều khiển trung tâm bằng một đèn báo sự cố CT báo “Sự cố trong hệ thống nén khí” nguồn điều khiển là nguồn 220 VDC lấy thẳng từ thanh cái tín hiệu chung tại phòng điều khiển (Hình I.7). - Khi có sự cố trong trạm nén khí làm rơi cờ báo nguyên nhân sự cố tại thiết bị, đồng thời tiếp điểm phụ của các rơ le cờ hoặc tiếp điểm phụ của các áp tô mát bảo vệ khép lại cấp điện cho đèn tín hiệu CT. - Đèn tín hiệu báo sự cố sẽ sáng khi có một trong các tiếp điểm tương ứng với nguyên nhân sự cố sau đóng lại: 1b1 – Nhiệt độ dầu bôi trơn nén khí N1 cao. 1b2 – Nhiệt độ dầu bôi trơn nén khí N2 cao. 1b3 – Nhiệt độ dầu bôi trơn nén khí N3 cao. 2b1 - áp suất cấp I máy nén khí N1 cao. 2b2 - áp suất cấp I máy nén khí N2 cao. 2b3 - áp suất cấp I máy nén khí N3 cao. 3b1 - áp suất cấp II máy nén khí N1 cao 3b2 - áp suất cấp II máy nén khí N2 cao 3b3 - áp suất cấp II máy nén khí N3 cao. 4b1 - áp suất dầu bôi trơn máy nén khí N1 cao, thấp. 4b2 - áp suất dầu bôi trơn máy nén khí N2 cao, thấp. 4b3 - áp suất dầu bôi trơn máy nén khí N3 cao, thấp. 6b – Máy nén khí dự phòng làm việc. 7b - áp suất khí hệ thống 40 at cao. 8b - áp suất khí hệ thống OPY không bình thường. 9b – Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển chung. 3AB1 – Mất nguồn điều khiển máy nén khí N1. 3AB2 – Mất nguồn điều khiển máy nén khí N2. 3AB3 – Mất nguồn điều khiển máy nén khí N3. 5AB – Mất nguồn điều khiển van giảm áp. VIII- Đánh giá tình trạng mạch điều khiển: - Hệ thống điều khiển trạm nén khí cao áp Nhà máy Thuỷ điện Thác bà là hệ điều khiển tiếp điểm và rơ le điện từ, vì vậy có các đặc điểm ít chịu ảnh hưởng của nhiễu điện từ, tuy vậy hệ điều khiển này còn có nhiều hạn chế: + Khi đóng mở các tiếp điểm thường sinh ra hồ quang, tuổi thọ các tiếp điểm không cao, quán tính tác động chậm. + Sơ đồ nối dây theo logic cứng khó thay đổi, cồng kềnh, độ tin cậy không cao. Những nhược điểm trên làm cho hệ thống vận hành kém chính xác, thường xuyên phải bảo dưỡng sửa chữa gây ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất chung của nhà máy. chương 4: lập lưu đồ điều khiển I- thống kê đầu vào ra: I.1- Thống kê đầu vào: Bảng I.2- Thống kê các tín hiệu vào STT Chức năng Tín hiệu 1 áp suất phân đoạn I thấp Ê 37Kg/Cm2 Logic 2 áp suất phân đoạn II thấp Ê 37Kg/Cm2 Logic 3 áp suất phân đoạn I thấp Ê 35Kg/Cm2 Logic 4 áp suất phân đoạn II thấp Ê 35Kg/Cm2 Logic 5 áp suất phân đoạn I đủ ³ 40Kg/Cm2 Logic 6 áp suất phân đoạn II đủ ³ 40Kg/Cm2 Logic 7 áp suất phân đoạn I cao ³ 41Kg/Cm2 Logic 8 áp suất phân đoạn II cao ³ 41Kg/Cm2 Logic 9 áp suất tuyến 1 OPY thấp Ê19Kg/Cm2 Logic 10 áp suất tuyến 2 OPY thấp Ê 19Kg/Cm2 Logic 11 áp suất tuyến 1 OPY đủ ³ 21Kg/Cm2 Logic 12 áp suất tuyến 2 OPY đủ ³ 21Kg/Cm2 Logic 13 áp suất tuyến 1 hệ thống OPY sự cố ³ 22Kg/Cm2 Logic 14 áp suất tuyến 1 hệ thống OPY sự cố Ê 18Kg/Cm2 Logic 15 áp suất tuyến 2 hệ thống OPY sự cố ³ 22Kg/Cm2 Logic 16 áp suất tuyến 2 hệ thống OPY sự cố Ê 18Kg/Cm2 Logic 17 Quá tải van giảm áp tuyến 1 Logic 18 Quá tải van giảm áp tuyến 2 Logic 19 Mất nguồn một chiều van giảm áp Logic 20 Mất điện áp mạch điều khiển máy nén khí N1 Logic 21 Mất điện áp mạch điều khiển máy nén khí N2 Logic 22 Mất điện áp mạch điều khiển máy nén khí N3 Logic 23 Máy nén khí N1 đặt chế độ “Tự động” Logic 24 Máy nén khí N1 đặt chế độ “Dự phòng” Logic 25 Máy nén khí N1 đặt chế độ “Bằng tay” Logic 26 Lệnh chạy “Tự động” Logic 27 Lệnh chạy “Dự phòng” Logic 28 áp suất dầu máy nén khí N1 thấp Ê 0,8Kg/Cm2 Logic 29 áp suất dầu máy nén khí N1 cao ³ 3Kg/Cm2 Logic 30 nhiệt độ dầu máy nén khí N1 cao ³ 70oc Logic 31 áp suất cấp I máy nén khí N1 cao ³ 3Kg/Cm2 Logic 32 áp suất cấp II máy nén khí N1 cao ³ 13Kg/Cm2 Logic 33 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N1 Logic 34 Quá tải động cơ nén khí máy nén khí N1 Logic 35 Máy nén khí N2 đặt chế độ “Tự động” Logic 36 Máy nén khí N2 đặt chế độ “Dự phòng” Logic 37 Máy nén khí N2 đặt chế độ “Bằng tay” Logic 38 Lệnh chạy “Tự động” Logic 39 Lệnh chạy “Dự phòng” Logic 40 áp suất dầu máy nén khí N2 thấp Ê 0,8Kg/Cm2 Logic 41 áp suất dầu máy nén khí N2 cao ³ 3Kg/Cm2 Logic 42 nhiệt độ dầu máy nén khí N2 cao ³ 70oc Logic 43 áp suất cấp I máy nén khí N2 cao ³ 3Kg/Cm2 Logic 44 áp suất cấp II máy nén khí N2 cao ³ 13Kg/Cm2 Logic 45 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N2 Logic 46 Quá tải động cơ nén khí máy nén khí N2 Logic 47 Máy nén khí N3 đặt chế độ “Tự động” Logic 48 Máy nén khí N3 đặt chế độ “Dự phòng” Logic 49 Máy nén khí N3 đặt chế độ “Bằng tay” Logic 50 Lệnh chạy “Tự động” Logic 51 Lệnh chạy “Dự phòng” Logic 52 áp suất dầu máy nén khí N3 thấp Ê 0,8Kg/Cm2 Logic 53 áp suất dầu máy nén khí N3 cao ³ 3Kg/Cm2 Logic 54 nhiệt độ dầu máy nén khí N3 cao ³ 70oc Logic 55 áp suất cấp I máy nén khí N3 cao ³ 3Kg/Cm2 Logic 56 áp suất cấp II máy nén khí N3 cao ³ 13Kg/Cm2 Logic 57 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N3 Logic 58 Quá tải động cơ nén khí máy nén khí N3 Logic I.2- Thống kê đầu ra: Bảng I.3- Thống kê các tín hiệu ra STT Chức năng Tín hiệu 1 Điều khiển các máy làm việc ở chế độ “Tự động” Logic 2 Điều khiển các máy làm việc ở chế độ “Dự phòng” Logic 3 áp suất khí phân đoạn I và II cao Logic 4 Mở van giảm áp 1$PK Logic 5 Mở van giảm áp 2$PK Logic 6 Quá tải van giảm áp 1$PK Logic 7 Quá tải van giảm áp 2$PK Logic 8 áp suất khí tuyến 1 hệ thống OPY cao, thấp Logic 9 áp suất khí tuyến 2 hệ thống OPY cao, thấp Logic 10 Mất điện áp một chiều van giảm áp Logic 11 Mất điện áp điều khiển máy nén khí N1 Logic 12 Mất điện áp điều khiển máy nén khí N2 Logic 13 Mất điện áp điều khiển máy nén khí N3 Logic 14 Tín hiệu trung tâm báo lỗi trong hệ thống điều khiển chung Logic 15 Chạy động cơ quạt gió máy nén khí N1 Logic 16 Chạy động cơ nén khí N1 Logic 17 áp suất dầu máy nén khí N1 thấp Logic 18 áp suất dầu máy nén khí N1 cao Logic 19 Nhiệt độ dầu máy nén khí N1 cao Logic 20 áp suất cấp I máy nén khí N1 cao Logic 21 áp suất cấp II máy nén khí N1 cao Logic 22 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N1 Logic 23 Quá tải động cơ nén máy nén khí N1 Logic 24 Tín hiệu trung tâm báo có lỗi máy nén khí N1 Logic 25 Chạy động cơ quạt gió máy nén khí N2 Logic 26 Chạy động cơ nén khí N2 Logic 27 áp suất dầu máy nén khí N2 thấp Logic 28 áp suất dầu máy nén khí N2 cao Logic 29 Nhiệt độ dầu máy nén khí N2 cao Logic 30 áp suất cấp I máy nén khí N2 cao Logic 31 áp suất cấp II máy nén khí N2 cao Logic 32 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N2 Logic 33 Quá tải động cơ nén máy nén khí N2 Logic 34 Tín hiệu trung tâm báo có lỗi máy nén khí N1 Logic 35 Chạy động cơ quạt gió máy nén khí N3 Logic 36 Chạy động cơ nén khí N3 Logic 37 áp suất dầu máy nén khí N3 thấp Logic 38 áp suất dầu máy nén khí N3 cao Logic 39 Nhiệt độ dầu máy nén khí N3 cao Logic 40 áp suất cấp I máy nén khí N3 cao Logic 41 áp suất cấp II máy nén khí N3 cao Logic 42 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N3 Logic 43 Quá tải động cơ nén máy nén khí N3 Logic 44 Tín hiệu trung tâm báo có lỗi máy nén khí N3 Logic II- lập lưu đồ điều khiển: II.1- Lưu đồ điều khiển chung cho 3 máy nén khí: Phân tích lưu đồ (hình I.8): - Start – Khởi động chương trình. - Kiểm tra điều kiện P Ê 37Kg/Cm2: + Nếu đúng ra lệnh chạy các máy “Tự động”, lệnh này để điều khiển các máy nén khí chạy ở chế độ “Tự động” (được phân tích ở phần sau lưu đồ điều khiển riêng máy nén khí Hình I.10) + Nếu Sai thì kiểm tra điều kiện P Ê 35Kg/Cm2. - Kiểm tra điều kiện P Ê 35Kg/Cm2. + Nếu Đúng ra lệnh chạy các máy “Dự phòng”, lệnh này để điều khiển các máy nén khí chạy ở chế độ “Dự phòng” (được phân tích ở phần sau lưu đồ điều khiển riêng máy nén khí Hình I.10). + Nếu Sai thì quay lại đầu chương trình. - Khi có lệnh chạy máy “Tự động” hoặc chạy máy “Dự phòng” chương trình sẽ kiểm tra tiếp điều kiện P³ 40 Kg/Cm2. + Nếu Sai thì quay lại kiểm lại từ đầu chương trình. + Nếu đúng thì ra lệnh dừng máy “Tự động” và “Dự phòng” tiếp tục quay lại đầu chương trình. - End- Kết thúc chương trình. Lệnh chạy tự động Lệnh chạy dự phòng Dừng chạy tự động, dự phòng End Start Đ Đ Đ S S S P Ê 37Kg/cm2 P Ê 35Kg/cm2 P ³ 40Kg/cm2 Hình I.8 - Lưu đồ điều khiển chung 3 máy nén khí 2- Lưu đồ điều khiển 1 van giảm áp: Mở van Đóng van End Start Đ Đ S S P Ê 19Kg/cm2 Quá tải van Hình I.9 - Lưu đồ điều khiển 1 van giảm áp P ³ 21Kg/cm2 Báo lỗi S Đ Phân tích lưu đồ (Hình I.9): - Start – Khởi động chương trình. - Chương trình kiểm tra điều kiện P Ê 19Kg/Cm2: + Nếu Sai quay lại kiểm tra cho đến khi đúng. + Nếu Đúng thì ra lệnh mở van. - Khi có lệnh mở van chương trình kiểm tra tiếp điều kiện quá tải van: + Nếu đúng thì báo lỗi và ra lệnh đóng van. + Nếu sai thì kiểm tra tiếp điều kiện P³ 21 Kg/Cm2. Đúng thì ra lệnh đóng van. Sai thì quay lại điều kiện trên cho đến khi có điều kiện đúng - End – Kết thúc chương trình II.3- Lưu đồ điều khiển 1 máy nén khí: Phân tích lưu đồ (Hình I.10): - Start – Khởi động chương trình. - Chương trình kiểm tra điều kiện khoá điều khiển ở vị trí “Tự động”: + Nếu đúng kiểm tra tiếp điều kiện “Có lệnh chạy máy tự động”. Đúng ra lệnh chạy máy. Sai quay lại kiểm tra cho đến khi đúng. + Nếu Sai thì kiểm tra điều kiện khoá ở vị trí “Dự phòng”. Đúng thì kiểm tra liên tục điều kiện có “Lệnh chạy máy dự phòng” cho đến khi đúng thì ra lệnh chạy máy. Sai sang kiểm tra điều kiện khoá điều khiển ở vị trí “Bằng tay”, Đúng thì ra lệnh chạy máy, Sai thì quay lại đầu chương trình. - Khi có lệnh chạy máy chương trình kiểm tra liên tiếp các điều kiện: áp suất dầu thấp Ê 0,8Kg/Cm2. áp suất dầu cao ³ 3Kg/Cm2. Nhiệt độ dầu cao ³ 70oc. áp suất cấp I cao ³ 3Kg/Cm2. áp suất cấp II cao ³ 13Kg/Cm2. Rơ le nhiệt động cơ quạt gió tác động. Rơ le nhiệt động cơ nén khí tác động. + Nếu có điều kiện nào đúng thì báo lỗi và ra lệnh dừng máy. + Nếu Sai thì kiểm tra điều kiện tiếp theo. - Kiểm tra điều kiện có lệnh “Dừng máy tự động và dự phòng”: + Nếu Sai thì quay lại kiểm tra các điều kiện bảo vệ công nghệ + Nếu Đúng thì ra lệnh dừng máy và quay trở về đầu chương trình. - End – Kết thúc chương trình. Quá tải ĐC Lệnh chạy máy Start End Đ Đ S S Đ S S S Khoá đặt vị trí TĐ Khoá đặt vị trí DP Khoá đặt vị trí BT Lệnh chạy DP Lệnh chạy TĐ Lệnh dừng máy Đ P dầu ³ 3 át P dầu Ê 0,8 át t dầu ³ 700C P cấp I ³ 3 át P cấp II ³13 át Lệnh dừng TĐ, DP Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ S S S S S S Hình I.10 Lưu đồ điều khiển riêng máy nén khí Báo lỗi Đ II.4 Lưu đồ báo lỗi trong hệ thống: P phân đoạn I,II cao thấp Báo lỗi Đ Start End Báo tín hiệu trung tâm Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ Báo lỗi Đ P tuyến 1; 2 ORY cao P tuyến 1,2 ORY thấp Quá tải van 1 Mất nguồn ĐK máy N1 Mất nguồn ĐK máy N2 Mất nguồn ĐK máy N3 Mất nguồn ĐK van giảm áp Hình I.11 - Lưu đồ báo tín hiệu lỗi hệ thống S S S S S S S S S Đ Quá tải van 2 Phân tích lưu đồ báo lỗi trong hệ thống (Hình I.11): - Start – Khởi động chương trình. - kiểm tra các điều kiện : áp suất khí phân đoạn I và II cao ³ 41Kg/Cm2. áp suất khí tuyến 1 và 2 cao ³ 22Kg/Cm2. áp suất khí tuyến 1 và 2 thấp Ê 18Kg/Cm2 máy nén khí dự phòng làm việc. Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển máy nén khí N1. Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển máy nén khí N2. Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển máy nén khí N3. Mất nguồn một chiều van giảm áp. Quá tải van giảm áp tuyến 1. Quá tải van giảm áp tuyến 1. Bảo vệ công nghệ máy nén khí N1 tác động. Bảo vệ công nghệ máy nén khí N2 tác động. Bảo vệ công nghệ máy nén khí N3 tác động. + Nếu có điều kiện nào đúng thì báo lỗi và báo tín hiệu sự cố trung tâm + Nếu Sai thì kiểm tra các điều kiện tiếp theo và quay trở về đầu chương trình. - End – Kết thúc chương trình.  phần II thiết kế chuyển đổi hệ điều khiển chương 1- thiết bị logic khả trình PLC I- cấu trúc chung về PLC: I.1- Giới thiệu chung: - Thiết bị logíc khả trình là bộ điều khiển logíc lập trình được, được viết thành PLC ( Progammable Logic Contronl). - Mới ra đời từ năm 1985, chúng đã nhanh chóng phát triển hình thành và được các nghành công nghiệp đón nhận để sử dụng hệ thống và được coi là một dạng Contronl số hoá chuẩn của công nghiệp - Ngày nay lĩnh vực điều khiển được mở rộng đến các quá trình sản xuất phức tạp, đến các hệ thống điều khiển tổng thể với các mạch vòng kín, đến các hệ thống sử lý số liệu và điều khiển kiểm tra tập chung hoá. Vì vậy các hệ điều khiển logíc thông thường không thể thực hiện được, các bộ điều khiển chương trình và điều khiển bằng máy tính đã chở nên cần thiết. I.2- Chức năng của PLC (TL - 3): Người ta đã đi đến tiêu chuẩn hoá các chức năng chính của PLC trong các hệ điều khiển là: - Điều khiển chuyên gia giám sát: + Thay thế cho điều khiển rơ le. + Thay thế cho các Panel điều khiển, mạch in. + Điều khiển tự động, bán tự động bằng tay các máy và các quá trình. + Có các khối điều khiển thông dụng ( thời gian, bộ đếm). - Điều khiển dãy: + Các phép toán số học. + Cung cấp thông tin. + Điều khiển liên tục các quá trình (nhiệt độ, áp suất...). + Điều khiển PID. + Điều khiển động cơ chấp hành. + Điều khiển động cơ bước. Điều khiển mềm dẻo: + Điều hành quá trình báo động. + Phát hiện lỗi khi chạy chương trình. + Ghép nối với máy tính (RS232/ RS242). + Ghép nối với máy in. + Thực hiện mạng tự động hoá xí nghiệp. + Mạng cục bộ. + Mạng mở rộng. + FA, EMS, CTM I.3- Lợi thế của PLC trong tự động hoá (TL - 3): Trong tự động hoá PLC đã chở thành thiết bị điều khiển thông dụng bởi các lợi thế của nó. - Thời gian lắp đặt công trình ngắn hơn. - Dễ dàng thay đổi. - Có thể tính toán chính xác được giá thành. - Cần ít thời gian đào tạo. - Dễ dàng thay đổi thiết kế nhờ phần mềm. - ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng. - Dễ bảo trì sửa chữa (các chỉ thị vào ra giúp sử lý sự cố dễ dàng và nhanh hơn). - Độ tin cậy cao. - Chuẩn hoá được phần cứng điều khiển. - Thích ứng trong các môi trường khắc nghiệt ( Nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động, tiếng ồn...). I.4- Cấu trúc chung của PLC: Thiết bị Logíc khả trình PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển, thông qua một ngôn ngữ lập trình riêng thay cho việc phải thiết kế và thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Như vậy với chương trình điều khiển của nó PLC chở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài (Với PLC khác, với các thiết bị, với máy tính cá nhân). Toàn bộ chương trình điều khiển được nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét (SCAN). Có rất nhiều loại PLC của các hãng khác nhau nhưng chúng đều có một nguyên lý chung như hình vẽ dưới đây (Hình II.1). POWEZ SUPPLY Memory Output Input CPU COM Signal to Solenoids Motor Signal from Switches Sensors Hình II.1- Sơ đồ khối PLC Trong đó: - Powez Supply: Bộ nguồn điện áp dải rộng. - Memory: Bộ nhớ chương trình. - RAM ( Random Access Memory) bộ nhớ này có thể ghi hoặc đọc ra - EPROM (Erasable Programmable Red Only Memory) là bộ nhớ vĩnh cửu chương trình có thể lập trình lại bằng thiết bị lập trình. - EEPROM ( Electriccal Erasable Programmable Red Only Memory) là bộ nhớ vĩnh cửu các chương trình có thể lập trình lại bằng thiết bị chuẩn CRT hoặc bằng tay. - INPUT : Khối đầu vào. - OUTPUT: Khối đầu ra. - COM: Cổng giao tiếp với các thiết bị ngoại vi (Máy tính, bộ lập trình). - CPU: Bộ vi sử lý trung tâm. Như vậy PLC thực chất hoạt động như một máy tính cá nhân nghĩa là phải có bộ vi sư lý, hệ điều hành, bộ nhớ để lưu giữ chương trình điều khiển, dữ liệu, có cổng vào ra để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. Bên cạnh đó PLC còn có các bộ Counter, Time để phục vụ bài toán điều khiển. - PLC sẽ thực hiện chương trình theo chế độ lặp có chu kỳ mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét SCAN (hình II.2). 4. Đọc và ghi dữ liệu đầu ra 2. Thực hiện chương trình 3.Tự kiểm tra lỗi 1. Đọc và ghi dữ liệu đầu vào Hình II.2- Sơ đồ vòng quét PLC I.5- Thủ tục để thiết kế bộ điều khiển chương trình (TL - 3): Tìm hiểu các yêu cầu của hệ thống điều khiển Lập lưu đồ chung Liệt kê đầu vào ra tương ứng với PLC Dịch sang giản đồ thang Lập trình giản đồ thang vào PLC Mô phỏng chương trình, kiểm tra phần mềm Chương trình đúng Thay đổi chương trình Nối tất cả các thiết bị vào ra với PLC Kiểm tra các dây nối Chạy thử chương trình Chương trình đúng Sửa lại phần mềm Lưu chương trình vào EPROM Sắp sếp có hệ thống các bản vẽ Kết thúc S Đ S Đ Hình II.3- Sơ đồ các bước thủ tục thiết kế bộ điều khiển chương trình Để thiết kế bộ điều khiển chương trình gồm các bước như sơ đồ (Hình II.3) 1 – Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu của hệ thống cần lập trình điều khiển. 2 – Lập lưu đồ điều khiển chung dựa trên các yêu cầu điều khiển của hệ thống. 3 – Phân cổng vào ra, chọn sơ bộ cấu hình bộ điều khiển lập trình. 4 – Chuyển đổi sơ đồ điều khiển sang giản đồ thang (Ladder). 5 – Thử chương trình, mô phỏng và kiểm tra phần mềm đáp ứng các yêu cầu của hệ thống cần điều khiển: + Nếu được thì thực hiện các bươc tiếp theo. + Nếu chưa được thì thay đổi, sửa lỗi cho đến khi đáp ứng các yêu cầu của hệ thống. 6 – Tiến hành lắp ráp PLC với các phần tử vào ra của hệ thống. 7 – Kiểm tra việc ghép nối. 8- Chạy thử chương tình điều khiển hệ thống: + Chạy thử lại chương trình điều khiển nếu sai thì sửa lỗi. + Chạy thử cả hệ thống. 9 – Lưu chương trình vào bộ nhớ (EPROM). 10 – Sắp sếp các bản vẽ theo trình tự rồi kết thúc. II- Các phương pháp lập trình cho PLC: II.1- Giới thiệu các phương pháp lập trình cho PLC Trong các PLC đơn giản đựơc chế tạo để thay thế các mảng rơ le và các mạch logic rời rạc nên các phương pháp lập trình dễ hiểu nhất dược hình thành từ các mạch rơ le, các mạch tổ hợp thực hiện các hàm đại số boole và các mạch tuần tự. Các PLC thông thường có các phương pháp lập trình sau: - Lưu đồ hệ điều khiển ( Contronl System flowchar) - Giản đồ thang ( Ladder Diagram) - Danh sách lệnh. - Các lệnh điều khiển khối và lệnh bậc cao. Phổ biến nhất hiện nay được thống nhất sử dụng trong hầu hết các chủng loại PLC là ngôn ngữ giản đồ thang. Giản đồ thang không khác mấy so với sơ đồ mạch rơ le, trong đó các biến logic thường được đặc trưng bởi các điểm thường kín hoặc thường hở, các phép toán logíc được thực hiện bởi dây nối và các bậc thang, các phần tử chức năng hàm logic là các phần tử ra trên mỗi bậc của thang. II.2- Giới thiệu các tệp lệnh chính của PLC - OMRON (TL - 3): Trong PLC của OMRON có 14 tập lệnh cơ bản đựơc sử dụng trong hầu hết các chương trình khi lập trình: - LD : Khởi động từng mạch hay khối Logic. - AND : Dùng để nối tiếp hai đầu vào trở lên. - OR : Dùng để nối song song các đầu vào. - NOT : Đảo đầu vào của nó, thường dùng để lập đầu vào hoặc đầu ra thường kín. NOT có thể dùng cùng với LD, NOT, AND, OR. - END : Chỉ kết thúc chương trình và nó phải có mặt ở mọi chương trình. Ngoài các lệnh trên còn có các lệnh: * AND LD : Lệnh đấu khối nối tiếp. * OR LD : Lệnh đấu khối song song. * Nhiều đầu ra điều kiện riêng phải dùng rơ le tạm thời: - LD TR : Gọi loại rơ le tạm thời. - OUT TR : Đặt vị trí rơ le tạm thời. Nếu rẽ nhánh ra nhiều rơ le tạm thời có từ TRặ á TR7 khi các rơ le tạm thời dùng song không qua lại nữa thì có thể dùng lại rơ le tạm thời trên. * Lệnh vào bộ thời gian TIM N0 Trong PLC chỉ có một bộ thời gian chuẩn được đánh số nhưng dùng chung cho bộ thời gian và bộ đếm nên số thứ tự của bộ thời gian và bộ đếm không được trùng nhau. Bộ thời gian có thời gian là: t = n . 0,1s n = 0 á 9999 Thời gian từ 0 á 999,9s * Lệnh vào bộ đếm CNT N0 Là bộ đếm lùi đặt trước CNT N0 : Số của bộ đếm SV : Đặt số cần đếm * Lệnh chuyền số liệu MOV: MOV chuyền số liệu qua nguồn (hoặc dữ liệu một kênh định trước hoặc một hằng số Hexadesin 4 số đến một kênh đích). Như vậy lệnh này yêu cầu hai dữ liệu phải được sác định. - Kênh nguồn hoặc hằng số - Kênh đích * Lệnh rơ le chốt số liệu KEEP - RELAY: Keep – Relay dùng để làm chốt, nó duy trì trạng thái ON hặc OFF của 1 bít cho đến khi có một trong hai đầu vào của nó tác động đặt ( S ) hoặc hồi nó. Nếu chức năng Keep được dùng với rơ le H thì trạng thái đầu ra chốt vẫn được dữ ngay cả khi cắt nguồn. * Lệnh vào bộ lấy sườn xung. DIFU và DIFD kích thích đầu ra lên ON sau mỗi lần quét. - Để lấy sườn lên DIFU FUN 1 3 - Để lấy sườn xuống DIFD FUN 1 4 * Lệnh tính toán số học: - Lệnh Cộng ADD Cộng các dữ liệu ở hai kênh khác nhau hoặc một kênh với một hằng số sau đó đưa kết quả đến một kênh thứ 3. Vì vậy 3 số liệu phải được phân biệt một số trừ, số bị trừ, kênh kết quả. - Lệnh so sánh CMP. Một trong các dữ liệu phải là một kênh. Sau khi lệnh CMP được thực hiện kết quả ở đây được thể hiện bằng cỡ: 25505 : Lớn hơn 25506 : Bằng nhau 25507 : Nhỏ hơn II.3- Giới thiệu phương pháp lập trình dùng phần mềm SYSWIN: Phương pháp lập trình cho PLC OMRON cũng tương tự như các PLC thông thường khác. Các công cụ để thực hiện lập trình cho PLC. - Thiết bị lập trình cầm tay ( Hand Programming consol). - Phần mềm lập trình. - Bộ lập trình Prom. - Thiết bị lập trình đồ hình ( GPC ). Các hãng chế tạo PLC đều viết một phần mềm phụ trợ riêng để lập trình cho bộ điều khiển của hãng mình sản xuất. Hãng omron cũng có các phần mềm riêng để lập trình cho thiết bị của mình, SYSMATE SUPPORT SOFTWARI (SSS), là phần mềm được viết trong hệ điều hành DOS các thủ tục lập trình được gợi ý bằng các menu. Ngày nay omron đã cho ra phần mềm SYSWIN được viết trong môi trường WINDOWS trong đó mỗi bậc thang của giản đồ hình thang gọi là một NETWORK. - Các phần mềm giúp ta vẽ ra giản đồ thang trên màn hình máy tính, sau đó chương chình được chuyển vào PLC qua cổng COM. Hoặc có thể ngược lại ta có thể đọc được chương trình sẵn có trong PLC ra màn hình để kiểm tra sửa chữa hoặc in ra. Trong quá trình PLC đang vận hành phần mềm có thể giúp ta hiển thị trạng thái, thông số và các tín hiệu của chương trình đang vận hành trong PLC. Hình II.4- Mô hình thiết bị lập trình sử dụng phần mềm lập trình Dưới đây giới thiệu phương pháp lập trình cho PLC dùng phần mềm SYSWIN 3.3 (TL - 7): SYSWIN là một phần mềm lập trình cho PLC OMRON dưới dạng Ladder Diagram thực thụ chạy trong WINDOWS. Để cài đặt và chạy phần mềm này cần đảm bảo máy tính có cấu hình tối thiểu: ô Windows 3.1, 3.11, Windows 95, Windows 98. ô 486 DX50 CPU. ô 8M Byte RAM. ô 10MB đĩa cứng trống. Để chạy chương trình cần thực hiện theo các bước sau: Từ màn hình Window nhắp đúp vào biểu tượng Syswin 3.3 để ra màn hình lập trình (hình II.5). Từ menu File chọn New chương trình sẽ tạo ra màn hình lập trình với tên Unititled ta có thể thay đổi tên này bằng cách chọn Save từ Menu File. Xây dựng chương trình phần mềm từ các phần tử Ladder trên thanh công cụ ở bên trái màn hình. Dùng phím trái chuột để chọn các phần tử ladder vào các network và đặt tên, địa chỉ cho các phần tử đó. Để kết thúc chương trình chọn FUN- 01. Đặt tham số kết nối máy tính với PLC bằng cách lựa chọn Projectđ Comunication. Chọn loại PLC để kết nối bằng cách lựa chọn ProjectđProject setup. Thực hiện kết nối bằng biểu tượng Connect hoặc menu OnlineđConnect. Ta có thể truyền chương trình từ máy tính xuống PLC hoặc đọc chương trình từ PLC lên máy tính bằng các biểu tượng Upload, Dawload hoặc từ Menu Online. Chạy thử chương trình trên PLC bằng menu OnlineđMode. Kiểm tra và sửa chương trình theo yêu cầu. Kết thúc lưu chương trình bằng cách chọn FileđSave. Hình II.5 – Màn hình lập trình của SYSWIN iii- giới thiệu PLC CPM2a của OMRON: III.1- Giới thiệu chung về PLC của OMRON: Dựa trên nguyên lý chung về PLC hãng OMRON chế tạo nhiều loại PLC, các loại PLC lớn nhỏ được phân biệt bởi bộ vi sử lý trung tâm (CPU). Các loại PLC cỡ nhỏ thường dùng bộ vi sử lý 8 bít như Mtorola Z80 hoặc Intel 8085 còn các PLC cỡ lớn thường dùng các bộ vi sử lý 16 bít như Motorola 6800 hoặc Intel 8600. Các bộ nhớ ROM và RAM, chương trình điều hành được lưu trong bộ nhớ vĩnh cửu để chỉ huy mọi chức năng của PLC. Hiện nay PLC của hãng OMRON có các model thông dụng như CQM1, CQM1H, CPM1A,CPM2A… Bộ vi sử lý trung tâm có dung lượng khác nhau, số điểm vào/ra khác nhau và đặc chưng khác nhau cho các ứng dụng rộng rãi. III.2- PLC - CPM2A của OMRON (TL - 5; TL - 6): III.2.a- Đặc điểm và chức năng của CPM2A: - Các bộ điều khiển chương trình loại CPM2A kết hợp với nhiều chức năng bao gồm điều khiển xung đồng bộ, đầu vào ngắt, xung đầu ra, chỉnh Analog và chức năng đồng hồ. Ngoài ra bộ điều khiển CPM2A còn là bộ điều khiển độc lập có khả năng sử lý các ứng dụng điều khiển máy, bởi vậy nó là bộ điều khiển lý tưởng cho các thiết bị. - CPM2A có khả năng kết nối với máy tính cá nhân, với các PLC khác của OMRON và với các màn hình giao diện khác. Khả năng kết nối này cho phép người sử dụng có thể thiết kế một hệ thống sản suất phân tán và tiết kiệm chi phí. Các chức năng cơ bản của CPM2A: Khả năng mở rộng đầu vào/ra. Các modul đầu vào ra Analog. Bộ kết nối đầu vào/ra Compobus/S. Dùng chung các bộ lập trình khác của OMRON. Khả năng điều khiển động cơ có sẵn. Ngắt và đếm tốc độ cao. Điều khiển vị trí bằng đầu ra xung có xác định chiều. Chức năng đầu vào ngắt tốc độ cao. Chức năng đầu vào phản hồi nhanh. Chức năng lọc đầu vào. Truyền tin đơn giản không cần Protocol. Truyền tin với màn hình tốc độ cao. Khả năng kết nối với các loại PLC khác của omron . Khả năng mở rộng bộ nhớ. III.2.b- các chế độ hoạt động của CPU: - Chế độ Program: Chương trình không thể thực hiện được ở chế độ Program. Chế độ này dùng để thực hiện các bước chuẩn bị cho việc thực hiện chương trình sau ă Thay đổi các thông số ban đầu/thông số hoạt động như các thông số trong PC Setup. ă Viết nạp hoặc kiểm tra chương trình. ă Kiểm tra việc đấu dây bằng force setting và force resetting các bít vào/ra. - Chế độ Monitor: Quá trình thực hiện chương trình được thực hiện tại chế độ này và các hoạt động có thể được thực hiện nhờ các công cụ lập trình. Nhìn chung, chế độ Monitor được sử dụng để tìm chỗ sai của chương trình, chạy thử và sửa lỗi. ăOnline editing: Sửa chương trình trực tiếp khi đang chạy. ă Giám sát bộ nhớ vào ra trong quá trình hoạt động. ă Force-setting/force-resetting các bít vào ra, thay đổi giá trị đặt và thay đổi các giá trị hiện tại trong suốt quá trình hoạt động. - Chế độ RUN: Chương trình được chạy với tốc độ bình thường ở chế độ này. Ta không thể tiến hành các bước hoạt động như Online editting, force setting/force resetting các bít vào ra, thay đổi giá trị đặt hay các giá trị hiên tại nhưng vẫn có thể theo dõi dược tình trạng của các bít vào/ra. IV.2.c- Đặc tính cơ bản của bộ CPU - CPM2A: Bảng II.1- Các tiêu chuẩn kỹ thuật của CMP2A Item Item Bộ CPU 20 đầu vào/ra Bộ CPU 30 đầu vào/ra Bộ CPU 40 đầu vào/ra Bộ CPU 60 đầu vào/ra Điện áp nguồn AC 100 đến 240VAC, 50/60Hz DC 24VDC Dải điện áp hoạt động AC 85 đến 264VAC DC 20,4 đến 26,4VDC Tiêu thụ điện AC Tối đa 60VA DC Tối đa 20W Dòng xung AC Tối đa 60A DC Tối đa 20A Khả năng chống nhiễu 1500Vp-p, độ rộng của xung:0,1 tới 1ms Nhiệt độ xung quanh Hoạt động: 0 tới 55oc; Cất giữ: -20 tới 75oc Độ ẩm 10% tới 90% (Không có hơi nước) Thời gian ngắt điện Nguồn AC: tối thiểu 10mS; Điện DC: tối thiểu 2mS Trọng lượng của bộ CPU AC 650g 700g 800g 1000g DC 550g 600g 700g 900g Phương pháp điều khiển Điều khiển bằng phương pháp chương trình lưu giữ Điều khiển đầu vào/ra Quét theo chu kỳ với đầu ra trực tiếp Ngôn ngữ lập trình Giản đồ thang Độ dài của lệnh Một bước một lệnh, 1 đến 5 Word cho mỗi lệnh Các lệnh Lệnh cơ bản 14; Các lệnh đặc biệt 150 lệnh Thời gian thực hiện Lệnh cơ bản 0,64ms; Lệnh đặc biệt 7,8ms Công suất chương trình 4096 Word Đầu/vào ra Bộ CPU 20 đầu 30 đầu 40 đầu 60 đầu Đầu vào ra tối đa Cả bộ mở rộng vao/ra Tối đa 80 đầu Tối đa 90 đầu Tối đa 100 đầu Tối đa 120 đầu Các bít đầu vào IR00000 đến IR00915 Các bít đầu ra IR 01000 đến IR 01915 Các bít làm việc (bít tự do) 928 bit: IR0 2000 đến IR 04915 và IR 20000 đến IR 22715 Các bít đặc biệt (SR) 448 bit SR 22800 đến SR 25515 Các bít tạm thời (TR) 8bít (TR0 tới TR7) Các bít lưu (HR) 320bit: HR 0000 tới HR 2915 (Word HR00 – HR19) Các bít bổ trợ (AR) 384 bít: AR 0000 tới AR 2315 Các bít liên kết (RL) 256 bít: RL 0000 tới RL 1515 Bộ đếm thời gian 256 bộ đếm/bộ thời gian Bộ nhớ dữ liệu Đọc/viết 2048 Word (DM 0000 tới DM 2047) Quá trình ngắt Các ngắt bên ngoài: 4 Các ngắt thời gian 1 (Chế độ ngắt theo lịch trình hoặc chế độ ngắt đơn) Bộ đếm tốc độ cao 1 bộ: 1 pha 20Khz hoặc 2 pha 5Khz Các đầu vào ngắt 4 đầu vào; ngắt bộ đếm:4 ĐK xung đồng bộ 1 đầu (Chỉ có thể là các đầu ra Transitor) Đầu vào phản hồi nhanh 4 đầu vào Các điều khiển Analog 2 điều khiển dải đặt 0 đến 200 Hằng số thời gian vào Có thể đặt cho tất cả các điêm đầu vào Chức năng giờ Cho biết năm, tháng, thứ, này, giờ, phút, giây Chức năng truyền tin Cổng RS232; Hỗ trợ host link; thanh dẫn ngoại vi Chức năng do các đầu mở rộng cung cấp Đầu vào/ra Analog: 2đầu vào, 1 đầu ra Bộ liên kết đầu vào/ra Compo Bus/S Bảo vệ bộ nhớ Flash memory: Chương trình, nhớ DM, PC Settup Chức năng tự chuẩn đoán Lỗi: CPU, thanh Vào/ra, pin, bộ nhớ Kiểm tra bộ nhớ No END instruction, các lỗi lập trình Chương 2: lập cấu hình hệ đIều khiển I- Lập cấu hình hệ thống đIều khiển: I.1- Các phần tử đầu vào: Các phần tử đầu vào gồm: - Các đồng hồ cảm biến có tiếp điểm điện Đồng hồ đo áp xuất. Đồng hồ đo nhiệt độ. Các khóa điều khiển đặt chế độ. Các nút bấm tiếp điểm. Các tiếp điểm phụ của các thiết bị bảo vệ. I.2- Phần tử thưc hiện LOGIC: Phần tử thực hiện Logic là các bộ điều khiển lập trình PLC dùng để thực hiện nhận các tín hiệu của các phần tử đầu vào tính toán và điều khiển cho các phần tử chấp hành theo đúng yêu cầu công nghệ mà chương trình điều khiển đã được lập sẵn. Từ công nghệ điều khiển của hệ thống và dựa trên bảng thống kê đầu vào ra ta đưa ra phương án thiết kế hệ điều khiển gồm 4 PLC CPM2A của OMRON để điều khiển cho các mảng công nghệ: PLC1 - Điều khiển mạch điều khiển chung. PLC2 - Điều khiển công nghệ máy nén khí N1. PLC3 - Điều khiển công nghệ máy nén khí N2. PLC4 - Điều khiển công nghệ máy nén khí N3. I.3- Phần tử chấp hành: Các phần tử chấp hành gồm: - Các công tắc tơ khởi động từ để khống chế động cơ, đóng mở van. - Các đèn tín hiệu báo khi có lỗi công nghệ trong hệ thống khí nén. II- Chọn cấu hình bộ đIều khiển chương trình (TL - 5; TL - 6): Với công nghệ điều khiển hệ thống, bảng thống kê đầu vào ra tạo thành các mảng điều khiển có số lượng đầu vào/ra như sau: - Mảng điều khiển chung có: Số đầu vào: 23 Số đầu ra: 19 - Mảng điều khiển riêng từng máy nén khí có số lượng đầu vào ra như nhau, số đầu vào/ra của 1 máy là: Số đầu vào: 13 Số đầu ra : 10 Với các thông số trên ta tiến hành chọn cấu hình cho 4 PLC như sau: Bảng II.2- Liệt kê model CPM2A- CPU unit của OMRON Số đầu vào/ra Điện áp nguồn Đầu vào Đầu ra Model 20 đầu vào/ra (12 dầu vào 8 đầu ra) 100 tới 240VAC 24VDC Rơ le CPM2A-20DCR-A 24VDC 24VDC Rơ le CPM2A-20DCR-D 24VDC NPN CPM2A-20DCT-D 24VDC PNP CPM2A-20DCT1-D 30 đầu vào/ra (18 dầu vào 12 đầu ra) 100 tới 240VAC 24VDC Rơ le CPM2A-30DCR-A 24VDC 24VDC Rơ le CPM2A-30DCR-D 24VDC NPN CPM2A-30DCT-D 40 đầu vào/ra (24 dầu vào 16 đầu ra) 100 tới 240VAC 24VDC PNP CPM2A-30DCT1-D 24VDC 24VDC Rơ le CPM2A-40DCR-A 24VDC Rơ le CPM2A-40DCR-D 24VDC NPN CPM2A-40DCT-D 24VDC PNP CPM2A-40DCT1-D 60 đầu vào/ra (36 dầu vào 24 đầu ra) 100 tới 240VAC 24VDC Rơ le CPM2A-60DCR-A 24VDC 24VDC Rơ le CPM2A-60DCR-D 24VDC NPN CPM2A-60DCT-D 24VDC PNP CPM2A-60DCT1-D Dựa trên bảng liệt kê các Model CPU (bảng II.2) của CPM2A ta lựa chọn như sau: - PLC điều khiển chung có cấu hình vào ra (hình II.6): Model: CPM2A-60DCR-A Điện áp 220VAC. Điện áp đầu vào 24VDC (36 đầu vào). Đầu ra: Rơ le (24 đầu ra). Số lựơng: 1 bộ 24VDC 250VAC/ 24VDC COM COM COM COM 00 01 02 03 04 05 06 07 ~ 10CH COM COM 07 00 01 02 03 04 05 06 11CH COM COM 07 00 01 02 03 04 05 06 12CH ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ Thiết bị đầu ra 06 0CH 1CH 100/240VAC COM L1 L2/N 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 00 01 02 03 04 05 07 08 09 10 11 2CH Các thiết bị đầu vào 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Hình II.6- Cấu hình vào/ra của CPM2A-60DCR-A - PLC điều khiển riêng 3 máy nén khí có cấu hình vào ra (hình II.7): Model: CPM2A-40DCR-A Điện áp 220VAC. Điện áp đầu vào 24VDC (24 đầu vào). Đầu ra: Rơ le (16 đầu ra). Số lưọng: 3 bộ. 0CH 1CH Các thiết bị đầu vào 100/240VAC COM L1 L2/N 00 00 01 01 02 02 03 03 04 04 05 05 06 06 07 07 08 08 09 09 10 10 11 11 24VDC 250VAC/ 24VDC COM COM COM COM COM COM 00 07 01 02 03 04 05 06 07 00 01 02 03 04 05 06 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 10CH 11CH Thiết bị đầu ra Hình II.7- Cấu hình vào/ra của CPM2A-40CDR-A  Chương 3: lập trình đIêu khiển I- Phân cổng vào ra: I.1- Phân cổng vào ra PLC điều khiển chung: I.1.a- Phân cổng đầu vào: Cấu hình đầu vào của CPM2A-60CDR-A: - Các đầu nối 00 tới 11của “0CH” tương ứng với bít IR 00000 tới IR 00011, - Các đầu nối 00 tới 11của “1CH” tương ứng với bít IR 00100 tới IR 00111, - Các đầu nối 00 tới 11của “2CH” tương ứng với bít IR 00200 tới IR 00211, Bảng II.3- Phân cổng đầu vào PLC điều khiển chung STT Phân cổng vào Tên phần tử Chức năng 1 00000 4DD áp suất phân đoạn I thấp Ê 37Kg/Cm2 2 00001 5DD áp suất phân đoạn II thấp Ê 37Kg/Cm2 3 00002 10DD áp suất phân đoạn I thấp Ê 35Kg/Cm2 4 00003 11DD áp suất phân đoạn II thấp Ê 35Kg/Cm2 5 00004 4DD áp suất phân đoạn I đủ ³ 40Kg/Cm2 6 00005 5DD áp suất phân đoạn II đủ ³ 40Kg/Cm2 7 00006 10DD áp suất phân đoạn I cao ³ 41Kg/Cm2 8 00007 11DD áp suất phân đoạn II cao ³ 41Kg/Cm2 9 00008 6DD áp suất tuyến 1 OPY thấp Ê19Kg/Cm2 10 00009 7DD áp suất tuyến 2 OPY thấp Ê 19Kg/Cm2 11 00010 6DD áp suất tuyến 1 OPY đủ ³ 21Kg/Cm2 12 00011 7DD áp suất tuyến 2 OPY đủ ³ 21Kg/Cm2 13 00100 8DD áp lực tuyến 1 hệ thống OPY sự cố ³ 22Kg/Cm2 14 00101 8DD áp lực tuyến 1 hệ thống OPY sự cố Ê 18Kg/Cm2 15 00102 9DD áp lực tuyến 2 hệ thống OPY sự cố ³ 22Kg/Cm2 16 00103 9DD áp lực tuyến 2 hệ thống OPY sự cố Ê 18Kg/Cm2 17 00104 1RT Quá tải van giảm áp tuyến 1 18 00105 2RT Quá tải van giảm áp tuyến 2 19 00106 5AB Mất điện một chiều van giảm áp 20 00107 3AB1 Mất điện áp mạch điều khiển máy nén khí N1 21 00108 3AB2 Mất điện áp mạch điều khiển máy nén khí N2 22 00109 3AB3 Mất điện áp mạch điều khiển máy nén khí N3 23 00110 M Reset lỗi mạch điều khiển chung I.1.b- Phân cổng đầu ra: Cấu hình đầu ra của CPM2A-60CDR-A: - Các đầu nối 00 tới 07 của “10CH” tương ứng với bít IR 01000 tới IR 01007, - Các đầu nối 00 tới 07 của “11CH” tương ứng với bít IR 01100 tới IR 01107, - Các đầu nối 00 tới 07 của “12CH” tương ứng với bít IR 01200 tới IR 01207, Bảng II.4- Phân cổng đầu ra PLC điều khiển chung STT Phân cổng ra Tên phần tử ra Chức năng 1 01000 D1 Đèn báo có lệnh chạy “Tự động” 2 01001 D2 Đèn báo máy dự phòng làm việc 3 01002 PLC2 Điều khiển chạy “Tự động” máy N1 4 01003 PLC3 Điều khiển chạy “Tự động” máy N2 5 01004 PLC4 Điều khiển chạy “Tự động” máy N3 6 01005 PLC2 Điều khiển chạy “Dự phòng” máy N1 7 01006 PLC3 Điều khiển chạy “Dự phòng” máy N2 8 01007 PLC4 Điều khiển chạy “Dự phòng” máy N3 9 01100 D3 Đèn báo áp lực phân đoạn I cao 10 01101 D4 Đèn báo áp lực phân đoạn II cao 11 01102 1PM$ Mở van giảm áp 1$PK 12 01103 2PM$ Mở van giảm áp 2$PK 13 01104 D5 Đèn báo quá tải van giảm áp 1$PK 14 01105 D6 Đèn báo quá tải van giảm áp 2$PK 15 01106 D7 Báo áp suất khí tuyến 1 hệ thống OPY cao 16 01107 D8 Báo áp suất khí tuyến 1 hệ thống OPY thấp 17 01200 D9 Báo áp suất khí tuyến 2 hệ thống OPY cao 18 01201 D10 áp suất khí tuyến 2 hệ thống OPY cao, thấp 19 01202 D11 Mất điện áp một chiều van giảm áp 20 01203 D12 Mất điện áp AC điều khiển máy nén khí N1 21 01204 D13 Mất điện áp AC điều khiển máy nén khí N2 22 01205 D14 Mất điện áp AC điều khiển máy nén khí N3 23 01206 CT Tín hiệu “trung tâm” báo lỗi điều khiển chung I.2- Phân cổng vào ra PLC điều khiển riêng máy nén khí N1: I.2.a- Phân cổng đầu vào: Cấu hình đầu vào của CPM2A-40CDR-A: - Các đầu nối 00 tới 11của “0CH” tương ứng với bít IR 00000 tới IR 00011, - Các đầu nối 00 tới 11của “1CH” tương ứng với bít IR 00100 tới IR 00111, Bảng II.5- Phân cổng đầu vào PLC điều khiển riêng máy nén khí N1 STT Phân cổng ra Tên phần tử Chức năng 1 00000 1KY1 Máy nén khí N1 đặt chế độ “Tự động” 2 00001 1KY1 Máy nén khí N1 đặt chế độ “Dự phòng” 3 00002 1KY1 Máy nén khí N1 đặt chế độ “Bằng tay” 4 00003 PLC1 Lệnh chạy “Tự động” 5 00004 PLC1 Lệnh chạy “Dự phòng” 6 00005 3DD1 áp suất dầu máy nén khí N1 thấp Ê 0,8Kg/Cm2 7 00006 3DD1 áp suất dầu máy nén khí N1 cao ³ 3Kg/Cm2 8 00007 1DT1 nhiệt độ dầu máy nén khí N1 cao ³ 70oc 9 00008 1DD1 áp suất cấp I máy nén khí N1 cao ³ 3Kg/Cm2 10 00009 2DD1 áp suất cấp II máy nén khí N1 cao ³ 13Kg/Cm2 11 00010 3RT1 Quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N1 12 00011 2RT1 Quá tải động cơ nén khí máy nén khí N1 13 00100 M1 Reset lỗi máy nén khí N1 I.2.b- Phân cổng đầu ra: Cấu hình đầu ra của CPM2A-40CDR-A: - Các đầu nối 00 tới 07của “10CH” tương ứng với bít IR 01000 tới IR 01007, - Các đầu nối 00 tới 07của “11CH” tương ứng với bít IR 01100 tới IR 01107, Bảng II.6 Phân cổng đầu ra PLC điều khiển riêng máy nén khí N1 STT Phân cổng ra Tên phần tử Chức năng 1 01000 1D1 Nén khí N1 dừng 2 01001 2D1 Nén khí N1 chạy 3 01002 PMB1 Chạy động cơ quạt gió máy nén khí N1 4 01003 PMK1 Chạy động cơ nén khí N1 5 01004 3D1 Báo áp suất dầu máy nén khí N1 thấp 6 01005 4D1 Báo áp suất dầu máy nén khí N1 cao 7 01006 5D1 Báo nhiệt độ dầu máy nén khí N1 cao 8 01007 6D1 Báo áp suất cấp I máy nén khí N1 cao 9 01100 7D1 Báo áp suất cấp II máy nén khí N1 cao 10 01101 8D1 Báo quá tải động cơ quạt gió máy nén khí N1 11 01102 9D1 Báo quá tải động cơ nén máy nén khí N1 12 01103 CT Tín hiệu trung tâm báo có lỗi máy nén khí N1 PLC điều khiển 3 máy nén khí được chọn như nhau và có số lượng đầu ra và đầu vào tương ứng, các máy có chương trình điều khiển công nghệ như nhau. Vì vậy ở đây ta chỉ lập bảng phân cổng vào ra cho một máy (máy nén khí N1), hai máy N2 và N3 cũng được lập tương tự. II- Lập chương trình : Cấu trúc của chương trình điều khiển cho hệ thống khí nén gồm hai chương trình riêng biệt : Chương trình điều khiển chung lập cho PLC CPM2- 60DCR-A gồm các phần. + Điều khiển chế độ chạy cho các máy nén. + Điều khiển đóng mở hai van giảm áp cấp khí cho OPY. + Báo tín hiệu cảnh báo và sự cố trong hệ thống chung. + Báo tín hiệu lên phòng điều khiển trung tâm khi có lỗi trong phần của chương trình điều khiển. Chương trình điều khiển riêng lập cho PLC CPM2- 40DCR-A gồm các phần. + Điều khiển sự hoạt động của động cơ quạt gió. + Điều khiển sự hoạt động của động cơ nén khí. + Điều khiển bảo vệ công nghệ cho máy nén. + Báo tín hiệu tại chỗ khi có lỗi trong công nghệ máy. + Báo tín hiệu có lỗi công nghệ của máy nén khí tới phòng điều khiển trung tâm. Sau đây ta tiến hành lập chương trình giản đồ thang dùng phần mềm lập trình SYSWIN 3.3 .  Kết luận Qua thời giạn 15 tuần nghiên cứu và thiết kế đồ án tốt nghiệp, đến nay em đã hoàn thành được bản thiết kế tốt nghiệp của mình với nội dung Nghiên cứu và thiết kế hệ điều khiển trạm nén khí cao áp Nhà máy thuỷ điện Thác bà. Trong bản đồ án em đã nghiên cứu và trình bày đươc những phần sau: - Nghiên cứu công nghệ trạm khí nén. - Phân tích sơ đồ điều khiển hệ thống. - Nghiên cứu bộ điều khiển logic khả trình (PLC). - Thiết kế thay thế hệ điều khiển dùng PLC. - Lập chương trình điều khiển cho hệ thống. Qua quá trình làm thiết kế tốt nhiệp em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm trong thực tế khi nghiên cứu và làm thiết kế, để bổ xung cho kiến thức mà các Thầy các Cô đã truyền đạt cho em trong quá trình học tập. Song vì kiến thức còn hạn hẹp nên bản đồ án này không thể không tránh khỏi những sai sót, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô để bản thiết kế được hoàn thiện hơn và có tính khả thi cao. Hà nội ngày……tháng…… năm…… Sinh viên: Lê Đức Thuận Tài liệu tham khảo Quy trình vận hành các thiết bị phụ Nhà máy thuỷ điện thác bà (Tổng công ty điện lực Việt Nam). BO' YIIIHbIII KOMếPECCCOPHbIII (1973). Kỹ thuật PLC – Tác giả TS. Nguyễn Văn liễn (6/1999). SYSMAC CQM1 của OMRON (Speed Compact Deisgn and Flexibilily) OPERATION MANUAL –OMRON. PROGAMMING MANUAL – OMRON. Chương trình tự học PLC qua hình ảnh (đĩa CD) – OMRRON. Trường đạI học bách khoa hà nội Khoa đIện Bộ môn tự động hoá XNCN đồ án tốt nghiệp Đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy thuỷ điện Thác bà Chủ nhiệm bộ môn : TS. Nguyễn Văn Liễn Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Khang Sinh viên thực hiện : Lê Đức Thuận Số hiệu sinh viên : 4124 Lớp : TĐH – K37 Hà nội 2002  Lời cam đoan “ Bản thiết kế tốt nghiệp này do tôi tự thực hiện. Ngoài các tài liệu tham khảo đã dẫn ra ở cuối sách tôi đảm bảo rằng không sao chép các công trình hoặc thiết kế tốt nghiệp của người khác”. Hà nội: ngày…… tháng…… năm…….. Người thực hiện Lê Đức Thuận  Lời cảm ơn Để hoàn thành bản đồ án này em đã được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn TĐHXNCN, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn trực tiếp Nguyễn Văn Khang. Em xin trân thành cảm ơn tấm lòng của toàn thể thầy cô trong bộ môn đã dành cho em trong thời gian em làm thiết kế tốt nghiệp, cũng như trong quá trình học tập để em tiếp thu được những kiến thức như ngày nay, giúp cho em có khả năng trong công tác và học tập sau này của mình. Em xin trân thành cảm ơn! Mục lục Số trang Trang bìa…………………………………………………………………………… 1 Tờ nhiệm vụ……………………………………………………………………….. 2 Lời cam đoan………………………………………………………………………. 3 Lời cảm ơn……………………………………………………………….…………. 4 Mục lục………………………………………………………………….…………... 5 Lời nói đầu...............................................................................................………….. 1 Phần I: nghiên cứu hệ thống khí nén cao áp nhà máy thuỷ đIện thác bà 2 Chương 1: Tổng quan về nhà máy TĐ. Thác bà 3 I- quá trình hình thành và phát triển của nhà máy………………….…... 3 II- Các thiết bị trong Nhà máy………………………………………………… 3 II.1- Các thiết bị chính trong Nhà máy…………………………………. 3 II.2- Các thiết bị phụ trong Nhà máy…………………………………… 4 III- Sơ đồ khối công nghệ của Nhà máy……………………………....…….. 5 IV- Nhận xét……………………………………………………………………….. 5 Chương 2: công nghệ trạm nén khí cao áp 6 I- Nhiệm vụ của trạm nén khí cao áp.………………………...……………... 6 II- Quy trình công nghệ trạm nén khí cao áp.……………………………... 6 III- Công nghệ máy nén khí cao áp BIII- 3/40M……………………...…... 9 III.1- Sơ đồ tổng quát cụm máy nén khí BIII-3/40M………………… 9 III.2- Công nghệ máy nén khí BIII-3/40M…………………………….. 9 IV- Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong hệ thống…………………... 12 IV.1- Thông số kỹ thuật máy nén khí…………………………….…….. 12 IV.2- Thông số kỹ thuật bình chứa khí…………………………………. 13 IV.3- Thông số kỹ thuật van giảm áp…………………………………… 13 IV.4- Thông số kỹ thuật các thiết bị trong mạch điều khiển………... 14 Chương 3: Phân tích sơ đồ đIều khiển 18 I- Chức năng của các thiết bị trong sơ đồ…………………………….…….. 18 II- Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển………………………… 20 III- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch động lực………………………… 28 IV- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung……………... 28 V- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển riêng máy nén khí. 31 V.1- Chế độ chạy “Tự động”……………………………………………... 31 V.2- Chế độ chạy “Dự phòng”…………………………………………… 33 V.3- Chế độ chạy “Bằng tay”……………………………………………. 33 VI- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển van giảm áp………………………………………………………………….…………... 34 VI.1- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch động lực………………….. 34 VI.2- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch đIều khiển. ……………… 35 VII- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu trung tâm……... 36 VIII- Đánh giá tình trạng mạch điều khiển………………………….…….. 37 Chương 4: lập lưu đồ đIều khiển 38 I- Thống kê đầu vào ra………………………………………………………….. 38 I.1- Thống kê đầu vào…………………………………………….……….. 38 I.1- Thống kê đầu ra……………………………………………………….. 41 II- Lập lưu đồ điều khiển……………………………………………………….. 43 II.1- Lưu đồ điều khiển chung…………………………………………… 43 II.2- Lưu đồ điều khiển van giảm áp……………………………………. 45 II.3- Lưu đồ điều khiển riêng máy nén khí……………………….……. 46 II.4- Lưu đồ báo báo lỗi trong hệ thống………………………………... 48 Phần II: thiết kế chuyển đổi hệ đIều khiển 50 Chương 1: thiết bị logic khả trình 51 I- Cấu trúc trung của PLC…………………………………………….……….. 51 I.1- Giới thiệu chung………………………………………………………. 51 I.2- Chức năng của PLC…………………………………………………... 51 I.3- Lợi thế của PLC trong tự động hoá………………………………… 52 I.4- Cấu trúc chung của PLC……………………………………………... 53 I.5- Thủ tục thiết kế bộ điều khiển chương trình……………………… 55 II- Lập trình cho PLC………………………………………………….………... 56 II.1- Các phương pháp lập trình cho PLC……………………………… 56 II.2- Giới thiệu các tệp lệnh chính trong PLC OMRON…………….. 57 II.3- Giới thiệu phương pháp lập trình dùng phần mềm SYSWIN…. 59 III- Giới thiệu PLC CPM2A của omron…………………………………….. 62 III.1- Giới thiệu chung về PLC OMRON………………………………. 62 III.2- PLC CPM2A của OMRON……………………………………….. 62 Chương 2: lập cấu hình hệ đIều khiển 66 I- Lập cấu hình hệ thống điều khiển………………………………….……… 66 I.1- Các phần tử đầu vào………………………………………….……….. 66 I.2- Phần tử thực hiện Logic……………………………………………… 66 I.3- Các phần tử chấp hành……………………………………………….. 66 II- Chọn cấu hình hệ điều khiển chương trình……………………….……. 67 Chương 3: lập chương trình đIều khiển 70 I- Phân cổng vào ra…………………………………………………….………… 70 I.1- Phân cổng vào ra PLC điều khiển chung………………………….. 70 I.2- Phân cổng vào ra PLC điều khiển riêng (máy nén khí N1)……. 73 II- Lập chương trình……………………………………………………………... 75 Kết luận…………………………………………………………………………... 81 Tài liệu tham khảo………………………………..………………………….. 82