Hệ Thống Đo - Điều Khiển Trên Hệ Điều Hành Của Máy Nén UK135/8T Phần 4 pot

28
CHƯƠNG 4 Những hạn chế trong đo lường và điều
khiển máy nén khí UK135/8T và phương hướng nâng cấp hệ
thống.
4.1. Những hạn chế
Về mặt điều khiển toàn bộ hệ thống hoạt động là các thiết bị rất cũ của
nga, vận hành đều bằng tay, tác động trực tiếp lên thiết bị điều khiển, độ
chính xác điều chỉnh không cao vì tất cả các thao tác đều là do trực quan
quan sát sau đó điều khiển, độ linh hoạt hệ thống chưa cao, chủ yếu d
ựa vào
chủ quan của người vận hành máy.
Do điều chỉnh thủ công nên hiệu suất làm việc của máy chưa cao, đảm

bảo máy hoạt động cần có công nhân kỹ sư nhiều kinh nghiệm nên rất khó,
vì điều chỉnh thủ công bằng các tiếp điểm cơ khí rất cồng kềnh.
Về hệ thống đo chưa được số hoá, các đầu ra của thiết bị đo là các tín
hiệu chưa được chuẩn hoá để đưa đi điều khiển chỉ dừng lại ở mức
độ đo để
kiểm tra các thông số và sau đó điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, chưa tự
động hoá được quá trình đo và điều khiển hệ thống.
4.2. Ý tưởng nâng cấp hệ thống và các phuơng án nâng cấp
4.2.1 Các phương án nâng cấp hệ thống
Dựa vào yêu cầu điều khiển của bài toán và các yêu cầu kỹ thuật đặt
ra, dựa vào số đầu vào điều khiển và số
đầu ra điều khiển em xin đưa ra các
phương án có thể thực hiện nhiệm vụ đặt ra như sau:
1.Phương án 1:
Sử dụng LOGO230RLC để viết chương trình và điều khiển máy nén khí
đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, sử dụng một Screen để theo

dõi hoạt động hệ thống bằng chương trình riêng.


29
+)Ưu điểm của phương án :
-Giá thành nâng cấp rẻ.
-Ngôn ngữ lập trình khá đơn giản.
+)Nhược điểm của phương án:
-Độ tin cậy hoạt động không cao, không linh hoạt trong việc viết
chương trình điều khiển.
-Hoạt động của hệ thống chưa được tối ưu hoá.
-Không thể tiến hành điều khiển trực tiếp trên một màn hình máy tính
vì không có phần mềm tích h
ợp các chương trình điều khiển giám sát
hệ thống.
2.Phương án 2:
Sử dụng PLCS7-200 để viết chương trình và điều khiển hệ thống theo đúng
yêu cầu đặt ra vì số đầu vào và đầu ra của hệ thống không quá lớn và
chương trình điều khiển cũng không quá phức tạp.
+)Ưu điểm của phương án:
-Giá thành nâng cấp khá rẻ.
-Chương trình điều khiển linh hoạ
t khắc phục được các lỗi điều khiển
và các sự cố được khắc phục và cảnh báo hoàn toàn.
-Có phần mềm theo dõi và giám sát hoạt động hệ thống trực tiếp được
trên một máy tính trung tâm.
+)Nhược điểm của hệ thống:
-Chỉ ứng dụng được trong các hệ thống điều khiển nhỏ không đáp ứng
được cho các hệ thống lớn.
3.Phương án 3:

S
ử dụng PLCS7-300 để viết chương trình điều khiển cho máy nén, toàn bộ
quá trình giám sát và điều khiển có thể được tiến hành trên máy tính trung
tâm bằng phần mềm công nghiệp tích hợp cho hệ thống PCS7.


30
+)Ưu điểm của phương án:
-Thoả mãn hoàn toàn yêu cầu của bài toán.
-Linh hoạt trong điều khiển.
-Có thể ứng dụng cho một hệ thống lớn cho nhiều máy nén.
-PLCS7-300 được ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong các nhà máy
hiện nay nên việc học tập và sử dụng nó cho người điều khiển dễ dàng.
+)Nhược điểm hệ thống:
-Giá thành đắt hơn các phương án trên.
4.2.2 Lựa ch
ọn phương án nâng cấp
Dựa vào các phân tích và yêu cầu đặt ra em chọn phương án 3 để nâng
cấp hệ thống bởi các lý do sau:
-Bài toán được giải quyết một cách tối ưu.
-Tiện lợi trong sử dụng vì các lệnh lập trình không phức tạp, hệ thống
đơn giản.
-Sử dụng cho một máy nén khí thì giá thành nâng cấp đắt nhưng cho
nhiều máy nén thì giá thành lại rẻ.
-Để giúp cho việc nghiên cứu và sử dụng nó trong điều khi
ển bởi nó
rất phổ biến hiện nay.
-Và mục đích chính là cho việc học tập và tìm hiểu nó trong đề tài tốt
nghiệp của em.
4.3. Tổng hợp lại yêu cầu bài toán và các công việc nâng cấp

Số đầu vào điều khiển là 22 đầu vào, số đầu ra điều khiển là 31 đầu ra, các
công việc cần làm:
Thứ nhất: sử dụng hệ lại thống cảm biến cũ nhưng chu
ẩn hoá các đầu
ra cho phù hợp đầu vào PLC, giữ lại mạch điều khiển rơ le, thay bộ chỉnh
điện điều chỉnh áp suất bằng chương trình viết sẵn.


31
Thứ hai: thay thế các tiếp điểm cơ khí bằng các tiếp điểm mềm, bằng
cách sử dụng PLCS7-300, tự động hoá quá trình vận hành và điều khiển
bằng các chương trình phần mềm được viết sẵn.
Thứ ba: ngoài chương trình điều khiển viết cho PLC cần phải có một
chương trình giúp ta theo dõi hoạt động của máy đồng thời có thể điều khiển
máy tại mộ
t trung tâm điều khiển xa hiện trường ,bao quát toàn bộ hoạt động
của máy tại một máy tính trung tâm.

32
Phần II NÂNG CẤP HỆ THỐNG DÙNG PLCS7-300
CHƯƠNG 1 Xây dựng mô hình hệ thống
1.1. Mô hình hệ thống



Hoạt động của hệ thống được mô tả như sau:
Tín hiệu đầu vào của PLC được lấy từ thiết bị hiện trường là máy nén
khí: bao gồm tín hiệu của các cảm biến, tín hiệu các khoá đóng mở khởi
động và dừng máy, các tín hiệu này phải được đưa qua các bộ chuẩn hoá
chuẩn điện áp để phù hợp với chuẩn đầu vào của PLC là 24V.
Tín hiệu đầu ra củ
a PLC đưa đi điều khiển các quá trình khởi động,
dừng máy nén khí, điều chỉnh lưu lượng, đóng mở các van, bảo vệ hay đưa
ra các tín hiệu cảnh báo khi có sự cố, khắc phục sự cố bằng chương trình sự
cố. Các tín hiệu này được đưa tới mạch điện điều khiển là các mạch rơle.
Như vậy hoạt động của máy nén khí được vi
ết sẵn bằng chương trình điều
khiển lưu trong bộ nhớ của PLC.
Phần giao tiếp giữa PLC và máy tính giám sát (MT) giúp ta theo dõi

trạng thái hoạt động của máy nén khí một cách trực tiếp trên màn hình giám
sát, phần mềm sử dụng mô phỏng hệ thống được dùng là WCC.






33
CHƯƠNG 2 Giới thiệu tổng quan về họ PLCS7- 300 cùng
với ngôn ngữ lập trình của nó

Điều khiển dùng PLC nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ
dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản.
Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ngõ vào, được đưa
về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và
kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứ
ng. Với các mạch
giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp
đến những cơ cấu tác động có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển
đổi tín hiệu ở ngõ vào, mà không cần có mạch giao tiếp hay rơle trung gian.
Tuy nhiên cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển
những thiết bị có công suất lớn.
Việc sử dụng PLC cho phép hi
ệu chỉnh hệ thống điều khiển mà không
cần sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương
trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua lập trình chuyên dùng. Hơn nữa
chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào sử dụng nhanh hơn so
với những hệ thống điều khiển mà đòi hỏi cần phải thự
c hiện việc nối dây

phức tạp giữa các thiết bị rời.
2.1.Giới thiệu thiết bị logic khả trình (PLCS7- 300)
Thiết bị điều khiển logic khả trình viết tắt PLC, là loại thiết bị cho
phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn
ngữ lập trình, thay cho việc phải thực hiện thuật toán đó bằng mạch số. Như
vậy v
ới chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số
nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi
trường xung quanh (với các PLC khác hoặc với máy tính). Toàn bộ chương


34
trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương
trình (khối OB, FC hoặc FB) và được thực hiện lặp theo chu trình của vòng
quét (scan).
Nguyên lý chung của PLC:



Để có thể thực hiện được chương trình điều khiển PLC phải có tính
năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý, một hệ điều hành,
bộ nhớ để lư
u chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên là phải có các
cổng vào/ra để giao tiếp với các đối tượng điều khiển và để giao tiếp với môi
trường xung quanh…
2.1.1. Các module của PLCS7- 300
Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế, PLC được thiết kế sao
cho không bị cứng hoá về cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các module,
số các module được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song bao
giờ

cũng phải có một module chính là module CPU. Các module còn lại là


35
các module truyền/ nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển, các module
chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ…Chúng được gọi chung là các
module mở rộng. Tất cả các module được gá trên những thanh ray (Rack).




Module CPU:
Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ
nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485)…và có thể có
một vài cổng vào ra số được gọi là cổng vào ra onboard. Có rất nhiều loại
module khác nhau chúng được đặt theo tên như CPU312, CPU314,…
Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng
vào/ra onboard cũng như khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong th
ư viện


36
của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng các cổng vào onboard này sẽ được
phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM (Intergrated
Funtion Module) ví dụ CPU312IFM…
Ngoài ra còn có các loại module CPU với hai cổng truyền thông, trong đó
cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng
phân tán. Các loại module CPU được phân biệt với những module CPU khác
bằng thêm cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi ví dụ CPU315-DP…
Các module mở rộng:

Các module m
ở rộng chúng thường được chia làm 5 loại chính:
+) Module PS (Power Supply): Module nguồn nuôi. Có 3 loại 2A, 5A, và
10A.
+) Module SM (Signal Module): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao
gồm:
-DI (Digital Input) Module mở rộng các cổng vào số, tuỳ vào từng loại
module số các cổng có thể là 8, 16, hoặc 32.
-DO (Digital Output) Module mở rộng các cổng ra số.
-DI/DO: Module mở rộng các cổng vào/ra số, số các cổng vào/ra số mở rộng
có thể là 8/8 hoặc 16/16 tuỳ vào từng loại module.
-AI (Analog Input) module mở rộng các cổng vào tương tự
, về bản chất
chúng chính là những bộ chuyển đổi tương tự/số 12 bits (AD), tức là mỗi tín
hiệu được chuyển thành một tín hiệu số có độ dài 12 bits. Số các cổng vào
tương tự có thể là 2, 4 hoặc 8 tuỳ từng loại module.
-AO (Analog Output) module mở rộng các cổng ra tương tự, chúng chính là
các bộ chuyển đổi số tương tự .
-AI/AO module mở rộng các cổng vào/ra tương tự.
+) Module IM (Interface Module): Module ghép nối. Đây là module chuyên
d
ụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng với nhau thành một