khởi động mềm soft starter

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (18.35 MB, 68 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

4.2. Cấu tạo của cân bằng định lượng. ... 31

4.2.1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG ... 32

4.1. Về cơ bản, quá trình hoạt động của cân băng sẽ qua các giai đoạn sau: ... 32

4.1.2. Tải cân bằng định lượng của SIEMENS ... 33

4.1.3. Các dòng s n ph m chính BELT SCALE c a SIEMENS ... 34 ảẩủ4.1.4. Sensor tốc độ (Siemens Speed sensor) ... 37 :

4.2. Tìm hi u ể Siemens Milltronics MCS ... 39

4.2.1. Giới thi u ... 39 ệ4.2.2. Nguyên lý hoạt động ... 40

4.2.3. Các thông s kố ỹ thuật cơ bản ... 40

4.2.4. Bản vẽ kích thước ... 41

4.2.5. Sơ đồ đấu dây ... 42

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Bài 5. ACS 800 VÀ CHỈNH LƯU TÍCH CỰC ... 44

5.1. ACS 800 Multidrives ... 44

5.2.Chỉnh lưu tích cực ... 51

5.2.1. Tổng quan về chỉnh lưu tích cực ... 51

5.2.2. Phân tích hoạt động của chỉnh lưu tích cực ... 53

5.2.3. Xây d ng mơ hình tốn hựọc. ... 55

5.2.4. Ứng d ng ... 59 ụBài 6. Ph n mầềm AutoCAD Electrical. ... 60

6.1. Giới thiệu về AutoCAD Electrical. ... 60

6.2. Các thao tác cơ bản của AutoCAD Electrical. ... 60

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Bài 1. KHỞI ĐỘNG M M Ề

1.1. Giới thi u ệ

Khởi động mềm (soft starter) được dung rất nhiều trong các nhà máy xí nghiệp. Với mục đích giúp động cơ cơng suất lướn khởi động một cách êm ái tránh thay đổi đột ngột ảnh hưởng v ề lưới điện, cũng như hệ thống cơ khí. Cụ thể hơn, mục đích của bộ khởi động mềm là:

- Làm tang tuổi thọ ủ động cơ và cơ cấu cơ khí chấ c a p hành

- Giảm t n thổ ất điện năng và không làm ảnh hưởng đến chất lượng lưới điện, cái mà nhưng phương pháp khởi động trực tiếp hay sao tam giác không có được - Bảo v ệ được quá dòng, quá áp, mất pha động cơ

- Kết nối, truy n thông v i ề ớ các hệ thống điều khiển trung tâm

Khởi động mềm với nguyên lý dung bộ biến đổi điện áp xoay chiều để điều khiển mức điện áp c a cu n dây stator bủ ộ ằng cách điều khi n góc kích c a ph n t công su t SCR, ể ủ ầ ử ấthường được dung cho các động cơ trung bình và lớn. Với khởi động mềm, ta có thể điều chỉnh góc m của cửa van để ở điều chỉnh dòng điện cung cấp cho động cơ, quá tình này diễn ra trong kho ng thả ời gian T, sau đó góc điều chỉnh này giảm dần về khơng tương ứng với cấp điện áp và dịng lớn nhất.

Ngày nay, v i s phát tri n c a khoa h c công ngh , các máy khớ ự ể ủ ọ ệ ởi động m m ngày ềcàng được hoàn thiện hơn về chức năng của nó, giá thành cũng hợp lý hơn đến tay người tiêu dung. Việc l a chự ọn khởi động mềm phải theo công suất động cơ .

Trên th ịtrường hi n này, có nhi u hang cung c p các dòng khệ ề ấ ởi động mềm như ABB, Schneider, Siemens, PS, Mitsubishi, Hitachi, Huyndai, Danfoss, Emerson, Baldor,… Khởi động mềm ABB có nhiều ưu điểm vượt trội như độ b n cao, giá thành h p lý. Trong phề ợ ạm vi báo cáo, nhóm xin được đi sâu về dịng sản phầm của hãng ABB.

Trên thị trường, ABB cung c p các loấ ại khởi động m m sau: ề

Loại PSE: Khởi động và d ng mừ ềm, điện áp hoạt động Ue 208…6000VAC; chức năng bảo vệ quá tải cho động cơ, điều khi n momen, có by-pass cơng tể ắc tơ; cấp bảo vệ IP20, điện áp điều khiển 100…250V với tần số 50/60Hz.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

PSE18…PSE105

PSE142…PSE170

PSE210…PSE370

Hình 1.1. Khởi động mềm PSE

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Loại PSTX: Khởi động và d ng mừ ềm; điện áp cách điện 690V; B o v quá tả ệ ải cho động cơ; điều khiển moment, có by-pass cơng tắc tơ, màn hình ngồi; cấp bảo vệ IP20; điện áp 100..250V 50/60Hz.

Hình 1.2. Khởi động mềm PSTX 85

1.2. Trình bày v dòng khề ởi động mềm PSE c a hang ABB ủ

Hình 1.3. Sơ đồ đấu dây khởi động mềm với cầu trì và contactor

Qua sơ đồ mạch l c, ta có th ự ể thấy được dịng khởi động mềm PSE c a ABB tích h p ủ ợby-pass (chạy động cơ qua khởi động t , không s d ng kh i ừ ử ụ ở động m m) trong các pha L1 ề

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

và L3. Điện áp 3 pha được dẫn vào các đầu vào c a khủ ởi động m m qua c u trì b o v và ề ầ ả ệcó một rơ le hoặc contactor KM1. Ngồi ra, đầu vào có thể ế ố ớ k t n i v i thi t b k t nế ị ế ối đóng cắt, là m t aptomat MCCB. ộ

Hình 1.4. Sơ đồ đấu dây khởi động mềm với MCCB

Điện áp hỗ trợ điều khiển được n i vố ới đầu n i 1 ố và đầu nối 2. Trước khi kết n i PSE ốvới điện áp để hoạt động lần đầu, phải đảm bảo điện áp cung cấp điều khiển phải được bật để rơ le by-pass v trí mở ị ở. Điều này là cần thiết để tránh việc vơ tình khởi động thiết bị trong quá trình kết nối.

Để điều khiển khởi động, ta kết n i 2 nút bấm Start và Stop với đầố u nối điện áp ra 11 hoặc 12 đ điều khi n. N u mu n s d ng chể ể ế ố ử ụ ức năng Reset, nối đầu nối 10 với đầu n i 11 ốqua 1 nút bấm thường hở. Đầu ra analog được đo qua đầu n i 13 (+) và 14(-), tín hi u ố ệtương tự có thể thay đổi trong phạm vi 4-20mA.

Ngồi ra, các đầu nối 3,4,5,6 và 7 là các đầu ra rơ le báo trạng thái. Tín hiệu TOR ( top of ramp) bật khi điện áp đầy đủ đặt vào động cơ. Role thường đóng ở chân 6 và rơ le thường m 7 để hi n th có l i ho c b o v hi n t i. tín hi u này có th ở ở ể ị ỗ ặ ả ệ ệ ạ ệ ể đượ ử ục s d ng với điền báo trạng thái.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

a) Giao diện v n hành ậ

Giao diện Ngườ Máy đượi- c sử dụng cho một số mục đích như thiết lập các tham số PSE Softstarter, bao g m các chồ ức năng bảo v và giao tiệ ếp bus trường. HMI cũng cung cấp thông tin tr ng thái bạ ằng các ch báo tr ng thái LED và màn hình LCD. ỉ ạ

PSE Softstarter giám sát và hi n th các giá tr khác nhau. Khi bể ị ị ật điện áp ngu n, màn ồhình LCD trước tiên s hi n th M c thông tin, hi n th ẽ ể ị ứ ể ị dòng điện của động cơ, điện áp đầu vào ở phía đường dây, h s công suệ ố ất và điện áp cho động cơ. Mức thông tin cũng hiển thị thơng tin về việc bàn phím b khóa hay mở khóa. ị

Màn hình giao diện được thiết kế như hình dưới, bao g m các thành phồ ần: Đèn báo trạng thái LED

Màn hình LCD có đèn nền Phím chọn và phím điều hướng

A: Hiển trị trạng thái các đèn LEDB: Màn hình LCD

C: Phím thốt cho vi t h y việ ủ ệc cài đặt tham s hoố ặc thoát khỏi 1 menu

D: Phím Ch n/Reset cho viọ ệc thay đổi tham s , chố ọn menu hoặc để reset trip

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Hình 1.6. Các nhóm tham số khi cài đặt

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

a) Biến tần Siemens

Siemens một tập đoàn của Đức hoat động trong các lĩnh vực về điện, điện tử và tự động hóa, xây dựng, chăm sóc sức khỏe…Tập đồn Siemens thành lập công ty con tại Việt Nam từ năm 1993 trong nhiều thập kỷ qua Siemens đã thành công trong nhiều cơng trình, cơ sở hạ tầng tại Việt Nam và không ngừng phát triển cũng như cải tiến các sản phẩm dịch vụ của mình đến tay khách hàng.

Thương hiệu biến tần Siemens nổi tiếng trên khắp thế giới được sản xuất theo dây chuyền và tiêu chuẩn chất lượng châu Âu. Biến tần Siemens được biết đến với các ưu điểm là giải pháp hữu hiệu nhất cho các giải pháp truyền động đơn giản với chi phí hợp lý, dễ dàng vận hành, bền bỉ, tiết kiệm, và thường có dải cơng suất hoạt động từ 0.12kW đến 15kW (1/6hp đến 20hp).

b) Biến t n Schneider ầ

Schneider Electric là m t cơng ty tồn c u c a Pháp vộ ầ ủ ới hơn 170 năm kinh nghiệm, là tập đồn thiế ị điện cơng nghi p t b ệ hàng đầu của Châu Âu và th giế ới. Dãy sản phẩm r ng, công su t t nhộ ấ ừ ỏ đến lớn, đầy đủ các ch ng lo i s n phủ ạ ả ẩm ứng d ng cho tồn ụcơng trình dân d ng và cơng nghi p. Vụ ệ ới thương hiệu n i ti ng và chổ ế ất lượng hàng đầu, thiết b ị điện Schneider được sử d ng phổ biến trong các cơng trình cơng nghiệp cao ụcấp, hoặc trong các nhà máy sản suất có mơi trường hoạt động kh c nghiắ ệt, có độ ẩm, b i, ụđộăn mòn cao. Biế ần Schneider nổi tiếng với khả năng vận hành mạnh mẽ bền b , chịu n t ỉđựng được môi trường trong các nhà máy công nghiệp tại nước ta hiện nay như băng tải, máy đóng gó.i, hệ ống địng mở th nâng hạ cơ khí…., hoạt động ổn đỉnh từ 10 đến 50 độ, gọn nh , d dàng lẹ ễ ắp đặt, đi cùng với chất lượng thì giá thành c a bi n t n Schneider s ủ ế ầ ẽ đắt hơn đôi chút so với các sản phẩm cùng loại của thương hiệu khác.

c) Biến t n Panasonic ầ

Panasonic là thương hiệ quá đỗu i quen thu c vộ ới người dùng Việt Nam, là thương hiệu Nh t B n vậ ả ới hơn 200 năm kinh nghiệm v các thi t bề ế ị điện, điện tử gia dụng, Panasonic ch mỉ ới bước chân vào th ịtrường thi t b ế ị điện công nghi p trong khoệ ảng 50 năm

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

trở lại đây. Tuy nhiên chất lượng, công nghệ cho các sản phẩm biến tần của hàng điệ ử n tcông nghệ Nhật này khơng thua kém gì với các đối th khác trên thủ ị trường. Bi n tế ần Panasonic có nhi u chề ức năng bảo v ệ cũng như tích hợp s n các chẵ ức năng cho nhiề ứu ng dụng điều khiển khác nhau, ngoài ra các biến tần của Panasonic đều có màn hình hiển thị các thơng s khiố ến quá trình cài đặt tr ở nên đơn giản hơn, có thể cài đặt Password, độ chính xác t n s cầ ố ủa ngõ ra là 0.5Hz.

d) Biến t n Mitsubishi ầ

Một thương hiệu hiệu khác đến từ Nhật Bản, Một loạt sản phẩm đa dạng giúp bạn lựa chọn cho mình sản phẩm đúng đắn. Mỗi ngày qua, được sử dụng trong những ngành công nghiệp nặng, các thiết bị biến tần của chúng tôi đã chứng minh được hiệu quả chi phí, độ tin cậy, chức năng và tính linh hoạt ở mức độ cao của chúng.

Biến tần Mitsubishi đa dạng về chức năng như:

Sê-ri FR-A800: Phát triển thiết bị biến tần cho ứng dụng quạt và máy bơm, tiết kiệm năng lượng cho các tòa nhà và nhà máy một cách toàn diện.

Sê-ri FR-E700: Những kiệt tác toàn năng thu nhỏ với kích thước nhỏ gọn của chúng.

Sê-ri FR-D700: Các tiêu chuẩn về dẫn động dạng nhỏ và mang lại khả năng dễ dàng tham gia vào thế giới công nghệ dẫn động tốc độ biến thiên hiện đại.

Đặc biệt các biến tần của Mitsubishi có thể được điều khiển và khắc phục sự cố bằng máy tính, dễ dàng cài đặt và sử dụng.

e) Biến t n LS ầ

Biến tần LS là thiết bị biến đổi 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. Biến tần của Hàn Quốc với nhiều dịng series kích thước lớn nhỏ, công suất khác nhau phục vụ những lợi ích tối đa của khách hàng.

Biến tần LS IC series là dịng biến tần với kích thước nhỏ gọn và chi phí hiệu quả. Cung cấp đa dạng các ứng dụng để đáp ứng phần lớn các yêu cầu của khách hàng.

Biến tần LS IG5A series được thiết kế nhỏ gọn và và kinh tế, mức giá cạnh tranh với các chức năng cao, mạnh mẽ và tối ưu hiệu suất. Giao diện dễ sử dụng, biến tần có khả năng mở rộng lên 7.5kW

Biến tần LS IP5A series là dòng biến tần được tối ưu hóa hiệu suất cho bơm, quạt giúp bạn tối ưu hóa hệ thống trong mơi trưởng sử dụng và giảm chi phí hệ thống.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Biến t n LS IS7 series là dòng bi n t n có cơng suầ ế ầ ất lớn lên đến 160kW t o ra hi u ạ ệsuất m nh m cho các ng d ng vạ ẽ ứ ụ ới điều khiển V/F, V/F PG, bù trượt, điều khi n vector, ểđiều khiển và vận hành dễ dàng, thân thiện với người sử dụng và môi trường.

2.2. Các ki u truy n thông trong công nghiể ề ệp

2.2.1. Truyền thông nố ếi ti p

Giao thức nối ti p là h ế ệ thống giao tiếp cơ bả đượn c cung cấp cho m i bọ ộ điều khiển như PLC. Giao thức này được thực hiện bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn giao thức như RS232, RS422 và RS85. Từ viết tắt RS là vi t tế ắ ủa Recommented Standard- t cTiêu chuẩn được đề xuất trong đó xác định các đặc điểm truyền thông nối tiếp v các mề ặt điện, cơ khí và tính năng thực tế.

Các giao th c truy n thông nứ ề ối tiếp được tích h p vào CPU ho c modun xợ ặ ử lí (xem xét, cho m t b ộ ộ điều khi n logic l p trình- Programmable Logic Controller) ho c nó ể ậ ặcó thể là m t modun giao ti p riêng biộ ế ệt. Các giao di n RS này ch yệ ủ ếu đượ ử dc s ụng đểtruyền dữ liệu một cách hợp lí với tốc độ dữ liệu cao giữa PLC và thiế ị từ xa Đầu đọc t bmã v ch, operator terminals và hạ ệ thống th giác là nh ng ví d v các giao di n này. ị ữ ụ ề ệ

Hình 2.1.

Giao th c n i ti p RS 232 ứ ố ế được thi t k ế ế để hôc tr một bộ phát và m t b ợ ộ ộ thu và đo nó cung c p liên lấ ạc gi a mữ ột bộ điều khi n và m t máy tính Chi u dài cáp tể ộ ề ối đa phải lên đến 50 feer. Tiêu chuẩn giao tiếp nối tiếp RS422 (1Tx, 10 Rx) và RS 485 (32Tx, 32 Rx) được thiết kế giao tiếp giữa một máy tính và nhiều bộ để điều khiển. Các tiêu chuẩn này

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

được gi i h n ớ ạ ở đôh dài 1650 feet (trong trường hợp RS422) và 650 feet (trong trường hợp RS485).

2.2.2. HART

a) Giới thiệu chung:

- HART (Highway Addressable Remote Transducer) là 1 giao th c truy n thông tín ứ ềhiệu Digital trên cùng đường truyền tín hiệu Analog (4-20 mA) giữa các thiết bị thông minh và hệ thống điều khi n ho c hể ặ ệ thống giám sát.

- HART là một giao thức truy n thông hai chi u cung c p truy c p dề ề ấ ậ ữ liệu giữa các thiết bị hiện trường thông minh và hệ thống máy ch . M t máy ch có th là m t thi t b ủ ộ ủ ể ộ ế ịcầm tay hay một PC được cài ph n mầ ềm ứng dụng để ể ki m soát m t nhà máy x lý, quộ ử ản lý thi t bế ị, an toàn ho c hặ ệ thống khác.

b) Cơ chế giao tiếp:

- HART là giao th c truy n thông d ng chứ ề ạ ủ/tớ (Master/Slaver), nghĩa là thiế ị ại t b thiện trường (slaver) chỉ có thể giao tiếp với Master. HART có thể được sử dụng trong các chế độ truyền thông khác nhau để truy n t i thông tin t các c m bi n thông minh t i h ề ả ừ ả ế ớ ệthống điều khiển/giám sát trung tâm. HART cung cấp tới hai Master (sơ cấp và thứ cấp). Điều này cho phép Master thứ cấp như thiế ị ầm tay đượt b c c sử dụng mà không can thi p ệtới thông tin liên lạc đến / đi của Master sơ cấp (hệ thống điều khi n / giám sát). ng dể Ứ ụng thường gặp nhất của HART là chế độ giao tiếp Master/slaver đồng thời với việc truy n t i ề ảtín hiệu 4-20 mA.

c) Ưu, nhược điểm:

Giao thức Hart có nhi u nhề ững ưu điểm mà ta có th d dàng nh n thể ễ ậ ấy:

- Giao thức HART được xây d ng d a trên nguyên tự ự ắc phát huy tính ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA cho các c m bi n chuyả ế ển đổi đo lường thơng minh. Nó được đặc biệt áp d ng cho các thi t b s d ng tín hi u ra d ng dòng 4-20mA truy n th ng. Giao thụ ế ị ử ụ ệ ạ ề ố ức HART cho phép gi lữ ại tính ưu việ ủt c a tín hi u dịng 4-ệ 20mA, đồng th i cho phép kh ờ ảnăng giao tiếp tín hiệu số hai chiều mà khơng làm ảnh hưởng đến các tính năng đo lường của tín hi u 4-20mA. Khác v i các cơng ngh truy n tín hi u s khác, thi t b s d ng giao ệ ớ ệ ề ệ ố ế ị ử ụthức HART v n có th ẫ ể được s dử ụng tương thích với các h ệ thống s d ng tín hi u 4-20mA ử ụ ệtruyền th ng, ố và do đó cung cấp cho ngườ ử ụi s d ng m t gi i pháp duy nhộ ả ất để ả gi i quyết vấn đề tương thích giữa hệ thống cũ và công nghệ mới.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

- Các giao ti p s d ng công ngh ế ử ụ ệ HART đã được chứng minh qua thực tế ử ụ s d ng ở chi phí cho việc lắp đặt, chạy th , v n hành và bử ậ ảo dưỡng. Các thi t b s d ng công ế ị ử ụnghệ HART hiện đang được s d ng r ng rãi trong các ng d ng khác nhau. T xử ụ ỗ ở ứ ụ ừ ử lý hóa chất/dầu khí, hệ thống phân ph i khí, d u và các trố ầ ạm điều khi n giám sát t xa. Tính ể ừưu việt đã thể ể hi n ở việc thu thập dữ liệu, điều khiển giám sát và bảo dưỡng.

- HART là gi i pháp công ngh không có rả ệ ủi ro, đối v i vi c v n hành và bớ ệ ậ ảo dưỡng là r t d dàng, m i s lo l ng v viấ ễ ọ ự ắ ề ệc đảm b o gi cho hả ữ ệ thống hoạt động bình thường trong kho ng th i gian bả ờ ảo dưỡng là không c n thi t vì trong suầ ế ốt q trình đó tín hiệu 4-20 mA vẫn được duy trì liên t c, khơng có viụ ệc tháo/lắ ại thi t bp l ế ị.

Dù có nhiều ưu điểm song giao thức này không thể tránh khỏi những nhược điểm: Trong nhiều trường hợp, hầu hết các ứng d ng không th trang b thêm h ụ ể ị ệ thống t ựđộng hóa hiện có c a h v i 1 hệ thống mà có thể chấp nhận các dữ liệu k thuật số ủ ọ ớ ỹ được cung cấp bởi giao thức HART.

d) Ứng d ng: ụ

Do có tính ch ng nhi u cao và không b biố ễ ị ến đổi khi truy n trên m t kho ng cách ề ộ ảdài so v i tín hiớ ệu đo lường d ng áp: 0-ạ 5VDC, 0-10 VDC, nên tín hi u dịng 4-ệ 20mA đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

o Liên kết HART điểm – điểm:

Tín hi u chu n dùng cho các thi t b ệ ẩ ế ị đo lường trong các nhà máy t ng hóa là tín ự độhiệu tương tự ạng dịng điệ d n 4-20mA. Trong đó 4mA tương ứng v i gi i hớ ớ ạn đo dưới của thiết bị, và 20mA tương ứng v i gi i hớ ớ ạn đo trên của thi t b . Gi sế ị ả ử đố ới v i m t thi t b ộ ế ịcảm biến đo áp suất có giải đo từ 0-100 Psi, khi tín hi u ra là 4mA sệ ẽ có nghĩa là áp suất đặt vào thiết b là bằng 0, cịn khi tín hiị ệu dịng ra là 20mA thì có nghĩa là áp suất đạt vào bộ ph n c m bi n cậ ả ế ủa thiết bị chuyển đổi đo lường là bằng 100 psi, và tương tự, một dòng điện 12mA u ra thiết b là tương ứng v i áp suất 50Psi u vào Giao tiếp này luôn ở đầ ị ớ ở đầluôn là điểm-điểm, i.e. t m t thi t b khác. Không thừ ộ ế ị ể làm điều này b ng cách s d ng ằ ử ụphương thức liên lạc điểm - đa điểm. Nếu hai hay nhiều thiết bị đưa một số hiện trên dòng cùng m t lúc, các k t qu giá tr hi n tộ ế ả ị ệ ại sẽ không đúng đắn cho c hai thiả ết bị.

o Liên kết đa điểm (Multi-drop)

Đố ới v i truyền đa điểm, giao thức HART sử dụng một điều chế số / tương tự, k ỹthuật được gọi là thay đổi tần số keying (FSK). Kỹ thuật này d a trên giao ti p chu n Bell ự ế ẩ202. Tốc độ truyền dữ li u là 1.200 baud .tần số (2200 Hz) ứng vệ ới logic ‘0’ và n số tầ

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

(1200 Hz) ng v i mứ ớ ức logic ‘1’ Điều này cho phép kh ả năng giao tiếp hai chiều để truyền tải/tiếp nhận thêm được các thông tin đến/từ thiết b c m bi n thông minh. Giao ti p HART ị ả ế ếsử d ng tụ ốc độ truyền thơng 1200bps nên khơng làm ảnh hưởng đến tín hi u 4-ệ 20mA được truyền trên cùng một đường dây và cho phép hai hay nhiều hơn các dự liệu số được trao đỏi giữa hệ thống điều khiển/hiển th trung tâm v i thiết b cảm biến. Vì tín hiệu số FSK ị ớ ịlà liên tục về pha và khơng gây nhi u cho tín hi u 4-20mA. ễ ệ

2.2.3. DEVICE NET

a) Giới thiệu chung:

DeviceNet là một h ệ thống bus được hãng Allen – Bradley phát tri n dể ựa trên cơ sở của mạng CAN, dùng để ố n i m ng cho các thiạ ết bị đơn giả ở ấp ch p hành. Sau này, n c ấchuẩn DeviceNet đã được chuy n sang d ng m ể ạ ở dưới s qu n lý c a hi p h i ODVA (Open ự ả ủ ệ ộDeviceNet Vendor Association) và được d ự thảo chu n hóa IEC 620263. Hi n nay, ODVA ẩ ệcó trên 300 cơng ty được đăng ký thành viên và hơn 800 nhà cung cấp s n ph m DeviceNet ả ẩtrên toàn thế giớ i.

b) Phương pháp truy cập đường truyền:

Mạng DeviceNet có cơ chế giao ti p hoế ạt động d a trên mơ hình nhà s n xuự ả ất/người tiêu dùng (Producer/Consumer), mơ hình này cho phép các hình thức giao tiếp như sau:

- Điều khi n theo s ki n: M t thi t b ể ự ệ ộ ế ị chỉ gửi d u m i khi d ữ liệ ỗ ữ liệu có thay đổi - Điều khi n theo thể ời gian: M t thi t b có th g i dộ ế ị ể ử ữ liệu m t cách tu n hoàn ộ ầ

theo chu kỳ do người sử dụng đặt

- Gửi đồng loạt: Thông báo được gửi đồng loạt tới t t cấ ả hay m t nhóm thiộ ết bị - Hỏi tu n tầ ự: Phương pháp cổ điển cho các hệ thống có c u hình chấ ủ/tớ (một

trạm ch ủ)

Việc đặt cấu hình và tham s cho các thi t b ố ế ị trong khi đưa vào hoạt động cũng như trong khi v n hành khơng gây ậ ảnh hưởng đáng kể tới tính năng thời gian của ứng dụng điều khiển. Ngồi ra, có thể thực hi n chệ ức năng thu thập dữ liệu một cách định kỳ theo nhu cầu, ph c v ụ ụ các ứng dụng giao diện người-máy, v ẽ đồ ị th và phân tích, qu n lý công thả ức, bảo dưỡng và gỡ rối.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

c) Cấu trúc m ng: ạ

Cấu trúc mạng DeviceNet là đường trục/đường nhánh (truckline/dropline). Với chiều dài tối đa trục nhánh là 6m, tr c chính tùy vào ụ loại cáp s d ng (tử ụ ối đa 500m với loại cáp thick). Tốc độ cũng phụ thu c vào kho ng cách giộ ả ữa 2 điểm xa nh t trong m ng ấ ạhoặc tổng các m ch nhánh. ạ

Hình 2.2. Cấu trúc m ng DeviceNet ạ

DeviceNet chỉ s d ng m t s i dây cáp. Dây này v a là dây ngu n v a là dây truyử ụ ộ ợ ừ ồ ừ ền dữ liệu và gói d ữ liệu truy n nhề ỏ từ 0 đến 8 byte. Trở đầu cuối có tác dụng đánh dấu điểm cuối cùng c a mủ ạng. Thông thường v i m ng DeviceNet thì cho phép ta ghép tớ ạ ối đa 64 trạm. Nếu như không có trở đầu cu i thì b x lý s hi u là trong m ng số ộ ử ẽ ể ạ ẽ có 64 tr m, và ạkhi quét thì b x lý s quét h t c 64 tr m m i quay tr l i tộ ử ẽ ế ả ạ ớ ở ạ ừ đầu. Điều này gây lãng phí thời gian c a h ủ ệ thống. Để kh c ph c hiắ ụ ện tượng này người ta gắn thêm vào đó một tr ở đầu cuối, mục đích là khi bộ ử x lý quét hệ thống, nếu như gặp trở đầu cu i thì s quay tr lố ẽ ở ại và quét từ đầu.

2.2.4. CONTROLNET

a) Giới thiệu chung:

ControlNet là mạng điều khiển thời gian thực cung cấp khả năng truyền tốc độ cao cho các thông số vào ra, dữ liệu ph i h p (interlocking data) và d u tin nh n ố ợ ữ liệ ắ(mesaging data), bao gồm cả đường lên/đường xu ng cho d ố ữ liệu chương trình và dữ liệu cấu hình trên cùng một đường truyền vật lý.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Mạng ControlNet không bị ảnh hưởng bởi các thiết bị đã kết nối ho c ngặ ắ ế ốt k t n i với nó. Điều này đảm bảo sự đồng bộ, khả năng phối hợp và hi u su t thệ ấ ời gian đáng tin cậy.

ControlNet thường được sử dụng cho:

- Làm m ng tiêu bi u trong các PLC Controllogix do có tạ ể ốc độ trao đổ ữi d liệu l n ớ

- Làm mạng xương sống để ết nố ớ k i v i m ng DeviceNet ạ

- Làm m ng giao ti p không ch theo chi u d c mà còn ngang hàng ạ ế ỉ ề ọMạng

Có thể s d ng m ng ControlNet trong h ử ụ ạ ệ thống v i nh ng ti n ích mà nhà s n ớ ữ ệ ảxuất cung cấp:

- Giữa các bộ điều khi n có th dùng m ng ControlNet làm mể ể ạ ạng trao đổ ữi d liệu do tốc độ truy n lên t i 5Mbps ề ớ

- Máy tính có th ể đưa chương trình xuống CPU hoặc tải chương trình từ CPU lên

- CPU có th g i tin nh n c u hình cho thiể ử ắ ấ ết bị, ra tín hiệu điều khi n thi t b ể ế ịvà nh n d u mà thiậ ữ liệ ết bị ửi l i g ạ

b) Phương pháp truy cập đường truyền:

ControlNet hoạt động dựa trên mơ hình nhà sản xuất/người tiêu dùng (Producer/Consumer), cho phép nhi u b ề ộ điều khi n có th ể ể điều khi n các c ng vào ra trên ể ổcùng một đường dây. Đây là cả ến đáng kểi ti so v i nh ng m ng khác, ch cho phép mớ ữ ạ ỉ ột thiết bị chủ điều khiển trên đường dây. ControlNet cũng cho phép gửi theo nhóm (multicast) các thơng số đầu vào và dữ liệu ngang hàng nhờ đó làm giảm lưu lượng trên đường dây và nâng cao hi u suệ ất hệ thống.

Phương thức truy cập mạng được điều khiển bằng một thuật toán chia thời gian (time-slice) g i là Concurrent Time Domain Multiple Access (CTDMA), làm nhi m v ọ ệ ụđiều hòa cơ hộ ủa các node đểi c truyền trong mỗi khoảng thời gian tạm dừng hoạt động của mạng. Người sử ụ d ng có thể điều ch nh kho ng th i gian này, nhanh nh t là 2ms. ỉ ả ờ ấ

Trước đây, các hệ thống mạng cũ thường s d ng mơ hình truy n thơng nguử ụ ề ồn/đích (Source/Destination) hay là mơ hình truyền thơng điểm-điểm. Mơ hình này gây lãng phí băng thông do dữ liệu phải được gửi ở những khoảng thời gian khác nhau do địa chỉ đích

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

khác nhau. Do đó, sự đồng bộ giữa các node là rất khó khăn do dữ liệu tới nơi vào những thời điểm khác nhau.

ControlNet được xây dựng trên một mơ hình m i: Mơ hình nhà s n xuớ ả ất/người tiêu dùng. Khác với mơ hình cũ, mơ hình này cho phép mọi node trên mạng truy c p cùng mậ ột lúc vào cùng một cơ sở dữ liệu trên một nguồn.

Hình 2.3. Cấu trúc ControlNet

Mơ hình cho phép:

- Hiệu suất hệ thống cao hơn cho năng suất cao hơn

- Tăng hiệu qu do nhi u node có th cùng truy c p vào m t ngu n d ả ề ể ậ ộ ồ ữ liệu - Sự đồng bộ hóa đặc biệt chính xác do dữ liệu t i m i node cùng m t thớ ỗ ộ ời

điểm

c) Ưu điểm của mạng ControlNet:

- Là một giải pháp m ng hi u qu vạ ệ ả ới các thiế ị đơn giảt b n

- Băng thông cho các thông số vào ra, sự phối hợp thời gian thực, tin nhắn ngang hàng và chương trình – tấ ảt c đều trên cùng một đường dây - Chế multicast cho các thông sđộ ố đầu vào và d ữ liệu ngang hang - Có thể truy c p vào m ng tậ ạ ừ các node bất kỳ

- Linh ho t trong l a ch n c u trúc m ng (d ng bus, d ng cây, d ng sao) và ạ ự ọ ấ ạ ạ ạ ạdạng kênh truyền (cáp đồng trục, cáp quang,….)

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

- Đỡ tốn dây hơn với cách m c truy n th ng Tắ ề ố ốc độ truy n cao, t 125 ề ừ –500 Kbps

MODBUS là m t hộ ệ thống “chủ - tớ”, “chủ” được k t n i v i m t hay nhiế ố ớ ộ ều “tớ”. “Chủ” thường là một PLC, PC, DCS, hay RTU. “Tớ” MODBUS RTU thường là các thiết bị hiện trường, t t cấ ả được k t nế ối v i m ng trong c u hình multi-drop. Khi mớ ạ ấ ột ch ủ

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

MODBUS RTU mu n có thơng tin tố ừ thiế ịt b , ch s g i mủ ẽ ử ột thơng điệp v dề ữ liệu c n, ầtóm t t dò l i tắ ỗ ới địa ch ỉthiết b . M i thi t b khác trên mị ọ ế ị ạng s ẽ nhận thơng điệp này nhưng chỉ có thiết b ịnào được chỉ định m i có ph n ng. ớ ả ứ

Các thi t b trên m ng MODBUS không th t o ra k t n i; chúng ch có th ph n ế ị ạ ể ạ ế ố ỉ ể ảứng. Nói cách khác, chúng “lên tiếng” chỉ khi được “nói tới”. Một số nhà sản xuất đang phát tri n các thi t b lai ghép hoể ế ị ạt động như các tớ MODBUS, tuy nhiên chúng cũng có “khả năng viết”, do đó làm cho chúng trở thành các thi t bị chủ ảo. ế

thông cho m t byte d ộ ữ liệu. Đây là thiết b ịlí tưởng đối v i RS 232 hay m ng RS485 ớ ạđa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115 baud. Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud. MODBUS RTU là protocol công nghiệp được s d ng r ng rãi nhử ụ ộ ất, do đó hầu như trong bài viết này ch tỉ ập trung đề cập đến cơ sở và ứng d ng c a nó. Thơng ụ ủtin chi tiết v giao thề ức Modbus RTU có thể xem thêm tại đây.

Modbus TCP: MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet. Thay vì s d ng ử ụthiết b này cho vi c k t n i v i các thi t b tị ệ ế ố ớ ế ị ớ, do đó các địa chỉ IP đượ ử ục s d ng. Với MODBUS/TCP, dữ liệu MODBUS được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP. Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/ IP sẽ ngay l p tức hỗ trợ ậMODBUS/TCP.

c) Modbus gateway là gì?

Modbus gateway là m t thi t b cho phép chuyộ ế ị ển đổi qua l i gi a giao th c Modbus ạ ữ ứRTU và Modbus TCP. Thơng thường thiết bị sẽ có 01 cổng serial ( RS232/RS485) và 01 cổng Ethernet.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Tại sao l i là 2 giao th c này? vì hai giao th c này phạ ứ ứ ổ biến, đại diện cho 02 loại cổng vật lý là serial (RS232/RS485) và ethernet (c ng RJ45). Thi t b công nghi p dùng ổ ế ị ệ ởhiện trường hi n nay, nhi u thi t b ệ ề ế ị chỉ h ỗ trợ Modbus RTU, ho c ch h ặ ỉ ỗ trợ Modbus TCP, hoặc h ỗ trợ c ả 2. Do đó, để kết n i các thi t b ố ế ị trường này vào h ệ thống modbus chung của nhà máy, xí nghi p thì s c n 01 thiệ ẽ ầ ết bị phiên dịch đư c gọợ i là Modbus Gateway.

Đặc điểm, phân loại:

PROFIBUS s dử ụng phương tiện truy n tin xoề ắn đôi và RS485 chuẩn công nghi p ệtrong các ứng d ng s n xu t ho c IEC 1158-ụ ả ấ ặ 2 trong điều khiển quá trình. PROFIBUS cũng có thể s d ng Ethernet/TCP-IP. ử ụ

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

PROFIBUS là m t mộ ạng Fieldbus được thiết kế để giao ti p gi a máy tính và PLC. ế ữDựa trên nguyên tắc token bus không đồng bộ ở chế độ thời gian th c, PROFIBUS xác ựđịnh mối quan hệ truyền thông giữa nhiều master và giữa master-slave, v i khả năng truy ớcập theo chu kì và khơng theo chu kì, tốc độ truy n tề ối đa lên tới 500 kbit/s (trong m t s ộ ốứng dụng có thể lên tới 1,5Mbp hay 12Mbp). Khoảng cách bus tối đa không dùng bộ ặp l(repeater) là 200m và nếu dùng b l p kho ng cách tộ ặ ả ối đa có thể đạt được là 800m. S ố điểm (node) tối đa nếu khơng có bộ lặp là 32 và là 127 nếu có bộ lặp.

Họ PROFIBUS có 3 ki u giao thể ức là: PROFIBUS DP, PA, FMS trong đó PROFIBUS-DP được sử dụng rộng rãi nhất hi n nay. ệ

Hình 2.5. Cấu trúc PROFIBUS DP

PROFIBUS DP là bus c p thi t b hấ ế ị ỗ trợ ả c tín hiệu tương tự và tín hi u phân tán. ệPROFIBUS DP được sử dụng rộng rãi cho các đối tượng như hệ ống I/O, điề th u khiển động cơ và biến tần. Profibus DP truy n thông v i tề ớ ốc độ t 9,6 Kbp -12 Mbp ừtrong ph m vi t 100-1200m. Nó là PROFIBUS hoạ ừ ạt động trên giao di n RS485 ệchuẩn và đã được bổ sung một số đặc điểm để phù hợp với các ứng dụng quá trình như đọc/ghi d ữ liệu quá trình khơng theo chu kì, truy n tr ng thái thi t b , c p ngu n ề ạ ế ị ấ ồtrên bus và an toàn n i tộ ại. PROFIBUS DP được thi t kế ế để truy n dề ữ liệ ốc độu tcao t i c p thi t bạ ấ ế ị. Trong trường h p này, các bợ ộ điều khi n trung tâm (PLC, PC) ểgiao ti p v i các thi t b hiế ớ ế ị ện trường phân tán của chúng (I/O, drive, van…) qua một liên k t n i ti p tế ố ế ốc độ cao. H u h t quá trình truy n dầ ế ề ữ liệu v i các thi t b phân ớ ế ịtán này được thực hiện theo chu kì.

PROFIBUS PA là m t fieldbus có chộ ức năng tồn diện thường được s d ng cho ử ụthiết bị c p quá trình. PROFIBUS PA truy n thông vấ ề ớ ốc độ 31,25 Kbp với phạm i t

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

vi tối đa 1.900m/phân đoạn. Chu n ẩ này được thi t k cho nh ng ng d ng ế ế ữ ứ ụIntrinsically Safe.

PROFIBUS FMS là một bus điều khiển đượ ử ụng đểc s d giao ti p gi a DCS và ế ữcác hệ thống PLC.

b) Cấu trúc liên k t m ng: ế ạ- Cấu trúc tuy n (bus) ế- Cấu trúc m ch vòng (ring) ạ- Cấu trúc hình sao (star)

c) Phương thức truyền thông:

DP: đồng đẳng (peer- -peer), multicast hay master-slave theo chu kì (sto ử dụng kỹ thuật token passing).

PA: khách/ch (client/server), Publisher/subscriber, s ki n (event). ủ ự ệ

d) Ưu, nhược điểm: Ưu điểm:

- Được s d ng r ng rãi, hoử ụ ộ ạt động ổn định, đơn giản, đáng tín cậy d m r ng ễ ở ộhệ thống.

- Hỗ trợ m ng t i các cạ ạ ấp độ thiết bị, điều khi n q trình. ể

- Sẵn có giao di n cho các ng dệ ứ ụng variable speed drive và trung tâm điều khiển động cơ (Profibus DP).

- Sử dụng trong mơi trường an tồn (Intrinsically Safe) (đố ới v i các thi t b ế ịProfibus PA).

- Các c ng n i (gateway) cho phép tích h p Profibus PA tr c ti p v i m ng ổ ố ợ ự ế ớ ạProfibus DP.

- Giao di n ch (host) s n có cho h u h t PLC, DCS và các h ệ ủ ẵ ầ ế ệ thống máy tính. - Thiết b gateway hị ỗ trợ trực ti p các m ng bus sensor chi phí thế ạ ấp hơn, đặc

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

e) Ứng d ng: ụ

Do có r t nhiấ ều ưu điểm nên hiện nay, PROFIBUS được s d ng r t nhi u trong ử ụ ấ ềcác hệ thống điều khi n tể ự động trong công nghiệp, đặc biệt là PROFIBUS DP được s ửdụng trong các nhà máy công nghiệp như xi măng, điện, hóa ch t, ch bi n,...v.v. t i Viấ ế ế ạ ệt Nam cũng như trên thế giới.

2.2.7. Ethernet

Ethernet là kiểu m ng c c bạ ụ ộ (LAN) được s d ng r ng rãi nh t hi n nay. Thử ụ ộ ấ ệ ực chất, Ethernet ch ỉ là mạng cấp dưới (l p v t lý và mớ ậ ột phần lớp liên kết dữ liệu), vì v y có ậthể s d ng các giao th c khác nhau ử ụ ứ ở phía trên, trong đó TCP/IP là tập giao thức được sửdụng phổ bi n nh t. Ehernet/IP th c ch t là g m 2 ph n Ethernet và IP ghép l i. Phế ấ ự ấ ồ ầ ạ ần “Ethernet” đề cập đến Ethernet thương mại phổ d ng trên thụ ị trường, còn “IP” là viết tắt của c m tụ ừ “Industrial Protocol” (giao thức công nghi p). Ethernet/IP s d ng giao thệ ử ụ ức mở sẵn có, đã được ch p nh n rấ ậ ộng rãi như CIP (Control a Information Protocol).

a) Các ng dứ ụng thường s d ng trong m ng Ethernet/IP: ử ụ ạ- Điều khiển đầu vào ra s . ố

- Đồng b và truy n d ộ ề ữ liệu giữa 2 bộ điều khiển. - Giao tiếp với thiế ị PanelView giám sát và điềt b u khi n. ể- Hỗ trợ truy c p trình duyậ ệt web.

Mạng Ethernet/IP có th hể ỗ trợ các tin nh n I/O thắ ời gian th c, c u hình và chuự ấ ẩn đoán trên cùng một mạng. Điều này có nghĩa là người dùng có thể kết nối với các thiết bị phức hợp như biến tần, bộ điều khi n robot,.. mà không c n ph n m m tùy chể ầ ầ ề ỉnh. K t qu ế ảkhởi động nhanh hơn và chuẩn đoán vượt trội hơn.

b) Các tính năng của Ethernet/IP:

- Các PLC có thể trao đổi dữ liệu v i nhau qua ớ các tag.- Máy tính download/upload chương trình trực tiếp qua mạng.

- Tốc độ linh ho t, h ạ ỗ trợ truy n hai chiề ều gián đoạn 10Mbits và hai chi u tồn ềphần 100Mbits.

- Có th nhể ận các thông tin điều khi n m i lúc, mể ọ ọi nơi từ m t trình duy t Web ộ ệtiêu chuẩn.

- Hỗ trợ nhi u d ng kênh truy n (có dây hay không dây). ề ạ ề

- Các d ch v nhà s n xuị ụ ả ất/người tiêu dùng (Producer/Consumer) cho phép người sử dụng cấu hình thiết bị, điều khiển và thu thập thơng tin thông qua một mạng đơn lẻ.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

- Chi phí lắp đặt và bảo dưỡng thấp.

c) Phương pháp truy cập đường truyền:

Phương pháp truy cập bus là phương pháp truy cập ngẫu nhiên CSMA/CD. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) là đa truy cập nhận biết sóng mang tính xung đột. Đây là nguyên tắc hoạt động c a mủ ạng c c b ụ ộ LAN. Trong m ng ạcục b LAN, khi m t trộ ộ ạm mu n truyố ền một gói tin, trước tiên nó s l ng nghe xem trên ẽ ắđường truyền có sóng mang hay khơng. N u khơng có, nó s ế ẽ thực hi n truy n gói tin (theo ệ ềframe). Sau khi truy n gói tin, nó v n ti p t c lề ẫ ế ụ ắng nghe để xem có máy nào định truyền tin hay không. N u phát hiế ện xung đột, nó s g i m t gói tin (broadcast) báo hi u cho các ẽ ử ộ ệmáy trên m ng không nên gạ ửi tin để tránh làm nhiễu đường truy n và sề ẽ tiến hành g i lử ại gói tin.

Ưu điểm c a CSMA/CD là tính chủ ất đơn giản, linh ho t. Khác vạ ới các phương pháp tiền định, vi c ghép thêm hay b ệ ỏ đi một tr m trong m ng không ạ ạ ảnh hường gì t i hoớ ạt động của hệ thống. Chính vì vậy, phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong mạng Ethernet. Nhược điểm của CSMA/CD là tính bất định của thời gian phản ứng. Các trạm đều bình đẳng như nhau nên quá trình chờ ở một trạm có thể lặp đi lặp lại khơng xác định được tương đối chính xác thời gian. Hiệu suất sử dụng đường truyền vì thế cũng thấp. Rõ ràng, nếu như không kết hợp thêm với các kỹ thuật khác thì phương pháp này khơng thích hợp với các cấp thấp, đòi hỏi trao đổ ữ liệu định kỳ, thời gian thực. i d

d) Cấu trúc m ng : ạ

Mạng Ethernet/IP thường sử dụng cáp xoắn hay cáp quang. Tùy thu c vào môi ộtrường hoạt động, người thiết k h ế ệ thống s d ng các thi t b khác nhau cho các ử ụ ế ị ứng d ng ụcông nghi p khác nhau. Cệ ấu trúc đượ ử ục s d ng nhi u nh t là hình sao tích c c, trong mề ấ ự ột số trường hợp c n g n nhầ ọ ẹ ít thiế ị t b thì sử ụ d ng c u trúc m ch vòng. ấ ạ

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Bài 3. CÁC LOẠI CẢM BIẾN TI M C N ỆẬ

Cảm biến tiệm cận (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là “PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm. Cảm biến tiệm cận thường phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của cảm biến khởi động một chức năng khác của máy. Đặc biệt cảm biến này hoạt động tốt ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt.

Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Có 3 hệ thống phát hiện để thực hiện công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dịng điện xốy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ, hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ.

Cảm biến tiệm cận có nguyên lý hoạt động chung là theo nguyên lý trường điện từ phát ra xung quanh cảm biến với khoảng cách tối đa 30mm và gặp vật thể thì nó sẽ phát tín hiệu truyền về bộ xử lý. Các đặc điểm có thể nêu ra như sau:

- Phát hiện vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách xa nhất tới 30mm.

- Hoạt động ổn định, chống rung động và chống shock tốt.

- Tốc độ đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao so với công tắc giới hạn (limit switch). - Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi.

- Có thể sử dụng trong mơi trường khắc nghiệt

3.1. Phân loại

Có hai loại cảm biến tiệm cận chính có thể kể đến. Đó là loại cảm ứng từ và loại điện dung.

Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ (cảm biến từ): loại này chỉ phát hiện vật kim

loại và có thể phát hiện ra vật bằng việc tạo nên trường điện từ. Trong loại này chia ra thành 2 loại:

- Cảm ứng từ loại có bảo vệ (Shielded): Từ trường được tập trung trước mặt sensor nên ít bị nhiễu bởi kim loại xung quanh, tuy nhiên khoảng cách đo ngắn đi. - Cảm ứng từ loại khơng có bảo vệ (Un Shielded): Khơng có bảo vệ từ trường xung -

quanh mặt sensor nên khoảng cách đo dài hơn, tuy nhiên dễ bị nhiễu của kim loại xung quanh.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Hình 3.2. Cảm biến tiện cậm loại cảm ứng điện dung

3.1.1. Nguyên lý hoạt động

a) Cảm biến tiệm cận điện từ

Sự suy gi m tả ừ tính bên trong dịng điện xoay chiều ẽ được c m bi n kis ả ế ểu từ phát hiện ra. Và được sinh ra ở trên bề mặt vật dẫn từ môi trường bên ngoài. Trên cuộn dây trường điện từ xoay chiều được sinh ra và biến đổi thành kháng ph . Thuụ ộc vào dịng điện xốy trên nh ng b mữ ề ặt của vật thể kim loại khi được phát hi n. Giệ ữa cảm bi n và vế ật cần phát hi n khi ti n g n lệ ế ầ ại nhau tương tự như hiện tượng cảm ứng điệ ừn t trong dòng của máy bi n áp. ế

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Hình 3.3. Cảm biến tiệm cận điện từ. Những ưu ý để chọn đúng cảm biến từ cho một ứng dụng

- Điều kiện cụ thể của vật (loại kim loại, kích thước, lớp mạ) - Vận tốc của mục tiêu.

- Hướng chuyển động của mục tiêu. - Khoảng cách phát hiện bắt buộc. - Ảnh hưởng của kinh loại xung quanh

- Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm, độ rung, điện áp, EMC, va chạm, bột, dầu, hóa chất hoặc chất tẩy rửa.

b) Cảm biến tiệm cận điện dung

Loại c m bi n này s phát hi n ra sả ế ẽ ệ ự thay đổi điện dung gi a các c m bi n và các ữ ả ếđối tượng cần phải phát hiện. Khoảng cách và kích thước đối tượng sẽ quyết định đến giá trị của điện dung. Thơng thường, cảm biến điện dung có sự tương tự với tụ điện c a hai ủbản điện cực song song. Giữa hai bản cực, điện dung sẽ được thay đổi và được phát hiện. Đối tượng cần được phát hiện chính là 1 tấm điện cực và bề mặt của cảm biến là tấm kia. Đối tượng được phát hiện sẽ ph thu c vào giá tr ụ ộ ị điện môi của chúng.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 3.4. Cảm biến tiệm cận loại điện dung

- Phát hiện lon nhôm

- Phát hiện/Phân loại ra vật thể kim loại - Kiểm tra mũi khoan gẫy.

- Phát hiện nắp kim loại trong môi trường ẩm ướt, nước - Phát hiện nấp nhôm trên vỏ chai

- Phát hiện gói giấy chồng lên nhau- Đo mực chất lỏng trong bồn - Phát hiện ra các sản phẩm lỗi khi in

- Phát hiện các kim loại có kích thước nhỏ rơi trong dây chuyền - Cảm biến các sản phẩm bằng kín

- Biết được có chất lỏng bên trong dây truyền sản xuất sữa hay nước trái cây không.

Một số lưu ý khi sử dụng

- Ta phải xác định mình đang đo cái gì?

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

- Tốc độ xử lý của cảm biến nhanh hay chậm; và độ chính xác khu vực đo có cần chính xác cao không?

- Kiểm tra sức ảnh hưởng của mơi trường xung quanh khu vực đo xem có lượng từ trường lớn như nam châm khơng; để tìm biện pháp xử lý vì đây là một trong những nguyên nhân gây sai số trong khi đo của cảm biến

- Khu vực đo rung hay không? - Nhiệt độ môi trường cao không ?

- Khoảng cách cảm biến đo tới vật cần đo là bao nhiêu ?

- Tuy vào nhu cầu của các nhà máy khác nhau mà chúng ta nên kiểm tra kỹ và chọn mua những loại cảm biến thích hợp đáp ứng tốt nhu cầu cần đo

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Bài 4. CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG

4.1. Cân bằng định lượng là gì ?

Cân băng tải định lượng là một hệ thống băng tải kết hợp với cân điện tử. Nó có thể cân định lượng khối lượng nguyên liệu cho quá trình sản xuất sản phẩm ngay trên hệ thống băng truyền cấp liệu. Điều này giúp cho quá trình hoạt sản xuất của doanh nghiệp được diễn ra liên tục, đảm bảo được khối lượng thành phần nguyên liệu cho sản phẩm là đạt chuẩn. Từ đó giúp cho chất lượng sản phẩm đầu ra tốt nhất, đạt tiêu chuẩn cao và mang lại nhiều giá trị hơn.

4.2. Cấu tạo của cân bằng định lượng.

Cân định lượng gồm có những thành phần cấu tạo chính sau đây:

Hình 4.1. Cân băng định lượng Hệ thống khung cơ khí

Khung cơ khí phần giá đỡ tồn bộ hệ thống - Phễu chứa và cấp liệu.

- Hệ thống con lăn băng tải. - Băng tải vân chuyển nguyên liệu - Một số linh kiện, phụ kiện hỗ trợ khác Hệ thống cảm biến, điều khiển

- Thiết bị cảm biến lực (loadcell cân băng định lượng) - Thiết bị cảm biến tốc độ

- Bộ chỉ thị điều khiển - Biến tần

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Động cơ truyền động Hệ thống điều khiển tự động hóa

- Hệ thống tủ điện điều khiển trung tâm - Phần mềm điều khiển cân băng định lượng

Tương ứng với mỗi hệ thống cân băng định lượng sẽ có thơng số kỹ thuật riêng của nó để phù hợp cho loại nguyên liệu, sản phẩm và dây truyền của doanh nghiệp. Hiện nay cân băng định lượng đang được sử dụng rất phổ biến trong các dây chuyền sản xuất cần định lượng như: Nhà máy sản xuất thạch cao (cân băng định lượng trong nhà máy thạch cao), nhà máy xi măng, nhà máy phân bón, nhà máy gạch, đóng gói bột, bánh kẹo, sữa,... Bên cạnh đó, cân băng tải cịn được sử dụng nhiều trong các cơng ty chế biến, khai thác khống sản, nhiệt điện...

Dựa vào nhu cầu của doanh nghiệp sẽ lựa chọn cho mình một hệ thống cân băng phù hợp. Về mặt kỹ thuật cân băng tải định lượng sẽ khác nhau, còn về mặt nguyên lý hoạt động thì tương tự nhau.

Hình 4.2. Cấu tạo cân băng

4.1. Về cơ bản, quá trình hoạt động của cân băng sẽ qua các giai đoạn sau:

>>Cấp liệu vào phiễu chứa >> Cấp liệu lên băng tải >> Xác định khối lượng/Xác định tốc độ chạy >> Phân tích thông số thô >> Xác định được khối lượng chuẩn >> Điều khiển định mức chuẩn >> Hệ thống hoạt động vịng lặp.

a) Bộ phận cơ khí: (Phễu chứa, cửa cấp liệu, băng tải, con lăn lớn và con lăn nhỏ)Nơi cấp liệu đầu vào, bao gồm phễu chứa và cấp liệu. Tại đây, liệu được đổ vào phễu chứa và bắt đầu quy trình của cân băng. Liệu qua cửa cấp liệu (Vít tải hoặc cửa xả)

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

chảy xuống băng tải. Toàn bộ băng tải chảy liệu được gá trên khung cân băng, trên các con lăn trong đó con lăn lớn làm nhiểm vụ tải băng, con lăn nhỏ dùng gá đỡ cho băng tải chạy. Trong số băng tải nhỏ sẽ có bộ bận được cảm biện trọng lượng (loadcell) để kiểm tra, đong đếm khối lượng chảy trên băng.

b) Bộ phận cảm biến: ( Loadcell cảm biến trọng lượng, encoder cảm biến tốc độ) Được gá trên những con lăn nhỏ, tại nơi đây sẽ xuất hiện những trọng lực tác dụng trực tiếp lên con lăn và thơng số đó sẽ được gửi về bộ phận điều khiển. Encoder cảm biến tốc độ sẽ có nhiệm vụ, kiểm tra tốc tộ chạy của băng tải, từ đó sẽ đưa ra được thơng số tốc độ của băng tải. Kết hợp 2 thông số này lại sẽ có được thơng số khối lượng trên giờ để điều chỉnh được chính xác nhất.

c) Bộ phận điều khiển (Đầu cân hiển thị điều khiển, tủ điện điều khiển cân băng, phần mềm cân băng)

Từ những thông số kỹ thuật truyền về từ cảm biến tốc độ và cảm biến lực, qua đầu cân điểu khiển xủa lý thơng tin sau đó sẽ được gửi về phần mềm điều khiển trên máy tính. Từ đây những thông số thô sẽ được xử lý và phản hồi ngược lại tủ điện. Tại tủ điện điều khiển trung tâm sẽ có được những quyết định, thơng số thời gian chạy trên băng và từ đó kiểm sốt được đúng định mức khối lượng / thời gian cân thiết.

4.1.2. Tải cân bằng định lượng c a SIEMENS ủ

a) Giải pháp s d ng ử ụ cân băng tải BELT SCALE c a SIEMENS trong các ngành cơng ủnghiệp n ng và khai khống. ặ

Ngày nay cùng với việc các băng chuyền được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Phục vụ trực tiếp cho việc cung cấp sản phẩm ra thị trường, thì địi hỏi sự chính xác trong định lượng sản phẩm ngày càng được quan tâm. Chính vì thế mà hệ thống cân băng truyền cũng được phát triển để đáp ứng được yêu cầu.

Với thế mạnh về các thiết bị đo lường cơng nghiệp của mình, hãng Siemens cung cấp các dòng sản phẩm về cân băng tải cho phép làm việc với độ chính xác cao, giá thành thấp, ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nhẹ và nặng trong các điều kiện khắc nghiệt như: Phân bón, cát, than, đá, sắt thép…

b) Thành phần h ệ thống cân băng tải BELT SCALE c a SIEMENS ủ

Một hệ thống cân băng tải cơ bản có các thành phần: Một cầu cân gắn các loadcell, một bộ tích hợp và một sensor tốc độ. Các loadcell (Cảm biến lực) sẽ đo trọng lượng của vật liệu trên cân và gửi tín hiệu về bộ tích hợp. Bộ này cũng nhận tín hiệu xung điện từ

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

sensor tốc độ (được gắn ở đi hoặc đáy băng), bộ tích hợp sẽ sử dụng các tín hiệu này để tính tốn năng suất vật liệu qua băng, bằng cơng thức: khối lượng x tốc độ = năng suất.

Hình 4.3. Mơ hình Belt Scale c a SIEMENS ủ

Cân băng tải của Siemens Milltronics chỉ đo được các vật liệu khi tạo được áp lực theo chiều thẳng đứng. Vật liệu được đổ xuống mặt băng và di chuyển trên băng tải qua cầu cân tạo nên một lực tỷ lệ thuận với lượng liệu chuyển qua con lăn được gắn trên các load cell, lực tác dụng lên các loadcell sẽ được cảm nhận bởi cảm biến đo lực căng bên trong loadcell. Khi cảm biến đo lực căng được kích thích bởi tín hiệu điện áp từ bộ tích hợp, nó sẽ đáp ứng lại bằng cách phát ra một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng liệu cho bộ tích hợp.

4.1.3. Các dịng s n ph m chính BELT SCALE c a SIEMENSả ẩ ủ

a) Siemens Milltronics MLC:

Sử d ng vụ ới d i công su t th p, phù h p vả ấ ấ ợ ới vi c theo dõi các s n phệ ả ẩm như thức ăn chăn nuôi, thuốc lá, phân bón hoặc đường. thiết kế nh g n bỏ ọ ằng thép không g , lỉ ắp đặt

dễ dàng, giá thành thấp.

</div>