Tải bản đầy đủ
CHƯỜNG II: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯỢNG KHÔNG KHÍTRONG PHÒNG SẠCH

CHƯỜNG II: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LƯỢNG KHÔNG KHÍTRONG PHÒNG SẠCH

Tải bản đầy đủ

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

iền các bộ lọc nên để vẫnn đảm
đ bảo lưu lượng không khí cấpp vào phòng đòi hỏi phải
tăng cột áp của quạt để đảảm bảo lưu lượng không khí cấpp vào phòng.
Giải pháp điều chỉnh
nh đó là ta sẽ
s sử dụng biến tần để điều chỉnh
nh qu
quạt nhằm đảm
bảo yêu cầu ta sẽ dùng bộộ biến tần để có thể điều chỉnh quạt.
Quy trình công nghệ thiếết bị cảm biến lưu lượng sẽ đo lưu lượng
ng không khí trước
trư
hepa sau đó sẽ truyềnn tín hi
hiệu về bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽẽ so sánh giá trị đo
được với giá trị đặt và sẽ truyền
truy tín hiệu đến cơ cấu chấp
p hành là biến
bi tần và quạt
để điều chỉnh tăng lưu lượ
ợng đến giá trị đặt.
2.1.3 Sơ đồ điều khiển
- Sơ đồ nguyên lý điều
đi khiển

1- Phin lọc (miệng
ng cấp
c khí) ; 2- Cảm biến lưu lượng ; 3- B
Bộ điều khiển
4- Biến tần ; 5- Quạạt ; 6- Dàn lạnh ; 7- Miệng hồi khí
-Sơ đồ P&ID

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 22

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

- Sơ đồ cấu trúc
cơ sở chuyển đổi

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 23

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Trong đó
R: Thiết bị điều khiển.
O : Đối tượng điều khiển(trong hệ thống này là: biến tần, quạt, cảm biến).
r(t): Tín hiệu vào.
y(t): Tín hiệu ra.
u(t): Tín hiệu điều khiển tác động lên phần tử điều khiển.
v(t): Tín hiệu nhiễu.
e(t): Tín hiệu sai lệch điều khiển.
z(t): Tín hiệu phản hồi.

2.2 Các thiết bị đo và điều khiển
2.2.1 Bộ điều khiển PID
Cấu trúc của bộ ñiều khiển PID gồm có ba thành phần là khâu khuếch đại
(P), khâu tích phân (I) và khâu vi phân (D). Khi sử dụng thuật toán PID nhất
thiết phải lựa chọn chế độ làm việc là P, I hay D và sau đó là đặt tham số cho
các chế độ đã chọn. Một cách tổng quát, có ba thuật toán cơ bản được sử dụng
là P, PI và PID.

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 24

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Bộ điều khiển PID có cấu trúc đơn giản, dễ sử dụng nên được sử dụng rộng
rãi trong điều khiển các đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp. Bộ PID có
nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trình quá độ thỏa
mãn các yêu cầu cơ bản về chất lượng:
- Nếu sai lệch tĩnh e(t) càng lớn thì thông qua thành phần up(t), tín hiệu điều
chỉnh u(t) càng lớn.
- Nếu sai lệch e(t) chưa bằng 0 thì thông qua thành phần uI(t), PID vẫn còn
tạo tín hiệu điều chỉnh.
- Nếu sự thay đổi của sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần uD(t),
phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh.
* Ta chọn bộ điều khiển SIMATIC 1200, CPU 1215C với mã sản phẩm
6ES7215-1AG31-0XB0 do tập đoàn Siemens sản xuất

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 25

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

Bộ điều khiển PLC SIMATIC S7-1200, CPU 1215C
 Sơ lược về bộ điểu khiển S7-1200
Với thiết kế theo dạng module, tính năng cao, SIMATIC S7-1200 thích hợp
với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình.
Đặc điểm nổi bật là S7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet
(Ethernet), sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập
trình PLC và các màn hình HMI. Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình,
thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản.
Bên cạnh CPU S7-1200 và phần mềm lập trình mới, một dải sản phẩm các
màn hình HMI mới dùng cho PLC S7-1200 cũng được giới thiệu.Tất cả
cùng tạo ra một giải pháp tích hợp, thống nhất cho thị trường tự động hóa cỡ
nhỏ (Micro Automation).
CPU SIMATIC S7-1200

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 26

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C.Mỗi loại CPU có đặc
điểm và tính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng.
Dưới đây là tóm tắt các tính năng nổi bật của SIMATIC S7-1200:
+ Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:
Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC
Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở
Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo
Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s
Hỗ trợ 16 kết nối ethernet
TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol
+ Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình:
6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và
đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100 kHz và 3 bộ đếm 30 kHz
2 ngõ ra PTO 100 kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái
servo (servo drive)
Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay
điều khiển nhiệt độ...
16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển
(auto-tune functionality)
+ Thiết kế linh hoạt:
Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn
trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi
kích thước hệ điều khiển.
Mỗi CPU có thể kết nối 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra
Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 27

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

3 module truyềnn thông có thể
th kết nối vào CPU mở rộng
ng khả
kh năng truyền
thông. VD: Module RS232 hay RS485
50KB work memory, 2MB load memory
Card nhớ SIMATIC, dùng khi ccần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương
chư
trình ứng dụng
ng hay khi cập
c nhật firmware
Chẩn đoán lỗii online / offline


Thông số kỹ thuật bộ điều khiểnn PLC S7 1200 CPU 1215C.

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 28

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

*Sơ đồ đấu dây

2.2.2. Biến tần
● Biến tần là gì?
- Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành
dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
● Nguyên lý hoạt động của biến tần
- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc
thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh
lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosφ của hệ biến tần đều
có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96. Điện áp một chiều
này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng.
Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng
cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ
tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số
chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho
động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 29

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

- Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ
và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện
áp
có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men
không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt,
quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo
ra
đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải
bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
- Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ
linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy,
năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
- Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác
nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích
hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù
hợp cho việc điều khiển.
*) Chọn biến tần:
Ta chọn quạt với công suất khoảng 10KW nên chọn biến tần: OMRON3G3RX-A2300

Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 30

GVHD:Ths Cao Đại Thắng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

- Chức năng:
+ Điều khiển vector vòng kín với mô đun PG cắm thêm.
+ Mô men khởi động lớn, cho phép 200% ở tần số 0.3Hz.
+ Có chức năng điều khiển PID.
+ Chức năng dừng khẩn cấp (tác động nhanh).
+ Tích hợp mô đun phanh với loại 22kW trở xuống.
+ Chức năng truyền thông RS-485 (chuẩn MODBUS).
+ Khối đấu nối dây tín hiệu có thể tháo rời được.
+ Chức năng lọc nhiễu và lọc sóng hài nguồn đầu vào.
+ Tương thích với các tiêu chuẩn RoHS, CE, UL/cUL.
- Đặc tính kỹ thuật:
+ Điện nguồn: 3 pha 200-240V tại 50/60Hz.
+Tín hiệu đầu vào: dòng điện 4-20mA.
+ Công suất động cơ: 30kW.
+ Công suất đầu ra danh định: 41,9kVA.
+ Điện áp danh định đầu ra: 3 pha 200-240V AC.
+ Tần số tối đa đầu ra: 400Hz.
+ Phương thức điều khiển: Điều chế dòng sin bằng độ rộng xung(PWM).
+ Tần số mang: 0,5-15kHz.
+ Dải kiểm soát tần số: 0,1-400Hz.
Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 31

GVHD:Ths Cao Đại Thắng
ng

Đồ án nhiệt-lạnh 2

+ Độ phân giải củaa tần
t số đầu ra: 0,01Hz.
+ Thời gian gia tốc/gi
c/giảm tốc: 0,01-360
- Sơ đồ đấu dây

2.2.3.Cảm biến lưu lượng
ợng
Nguyên lý
Một trong những
ng công dụng
d
phổ biến nhất của cảm biếnn lưu lượng

là xác
định lưu lượng củaa vật
v liệu qua đường ống với kích thướcc bi
biết trước. Nhớ
rằng lưu lượng
ng là lư
lượng chất lỏng, chất dạng vữa, khí hoặặc thậm chí cả chất
rắn dạng bộtt đi qua trong một
m khoảng thời gian xác định.
Máy đo lưu lượng
ng có thể
th đo:
1. Lưu lượng thể tích – là thể tích trên một đơn vị thờii gian như gallons trên
Sinh viên: Lê Văn Hùng

Page 32