Đồ Án điều khiển và giám sát hệ thống bơm ổn định áp suất

1.1- ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự phát triển của PLC đã đem lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng relay; khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của thiết bị chấp hành hay cả một dây chuyền công nghệ.
Du nhập vào Việt Nam được khoảng 15 năm nay, PLC ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực tự động hóa, góp phần quan trọng vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Hiện nay, ở Việt Nam tồn tại sự có mặt của hầu hết các hãng cung cấp PLC lớn như: Siemens, Rockwell Automation, Omron, Panasonic, Mitsubisi
Biến tần (Inverter, Variable Speed Drive – VSD) là thiết bị dùng để điều khiển tốc độ động cơ dựa trên sự thay đổi tần số làm việc. Trên thế giới hiện nay, biến tần được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ngoài ý nghĩa về mặt điều khiển, nó còn có nhiều chức năng khác như khởi động mềm, hãm, đảo chiều, điều khiển thông minh Trong đa số trường hợp, việc sử dụng biến tần còn mang lại hiệu quả kinh tế (tiết kiệm điện năng tiêu thụ). Biến tần được ứng dụng nhiều cho các động cơ có yêu cầu về thay đổi tốc độ như: bơm, quạt, băng tải, thang máy
Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất biến tần với nhiều loại khác nhau (1pha, 3 pha) có nhiều dải công suất khác nhau.
1.2- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Các trạm bơm cung cấp nước với công suất lớn thường được sử dụng trong khu công nghiệp, khu dân cư, các chung cư, khác sạn và tòa nhà cao tầng, hệ thống phân phối nước sạch trong mạng lưới cấp nước sinh hoạt, các trạm cấp nước nông thông Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điểm là các bơm được khởi động trực tiếp sao/ tam giác và tất cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức. Phương pháp này có nhược điểm chính là tổn hao điện năng lớn và khó kiểm soát được áp suất trong đường ống nước.
Trong các hội thảo gần đây của Viện bơm và phát triển thủy lợi, của các công ty lắp đặt hệ thống cung cấp nước, của các hãng cung cấp biến tần thường giới thiệu ứng dụng của sản phẩm biến tần đa bơm cho các hệ thống cung cấp nước. Phương pháp này có đặc điểm nổi bật là hệ thống hoạt động tự động, hiệu suất làm việc cao, ổn định tốt áp suất trong đường ống, nâng cao tuổi thọ của các máy bơm, cũng như đường ống
Trên cơ sở những kiến thức được trang bị trên ghế nhà trường, dựa vào những tính năng ưu việt của PLC và biến tần. Em xin được lựa chọn đề tài “Điều khiển và giám sát hệ thống bơm ổn định áp suất” với những chức năng cơ bản giống với một hệ thống biến tần đa bơm.
1.3- MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục tiêu của đề tài là ổn định áp suất trong đường ống ở một ngưỡng đặt trước thông qua sự điều khiển của PLC đối với biến tần, hệ thống bơm dựa trên tín hiệu mà cảm biến áp suất trong đường ống đưa về.
1.4- GIỚI HẠN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Do kiến thức có hạn, kinh nghiệm thực tế cũng như chi phí còn hạn chế nên đề tài chỉ được thực hiện dưới dạng một mô hình thí nghiệm với 2 bơm có công suất nhỏ, áp suất đặt trong đường ống không lớn (0 – 1 par).
1.5- Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Điều khiển tự động là xu thế phát triển tất yếu trong các lĩnh vực công nghiệp cũng như sinh hoạt bởi những ưu điểm vượt trội của nó. Ở các hệ thống điều khiển tự động có quy mô vừa và lớn thì PLC được sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống.
Thiết bị điện tử công suất ngày càng được quan tâm nhờ khả năng linh hoạt trong điều khiển, hiệu suất làm việc cao, công suất tiêu thụ thấp Hiện nay, công nghệ biến tần được sử dụng nhiều trong công nghiệp, trong các hệ thống làm lạnh thế hệ mới
Kết hợp xây dựng một hệ thống điều khiển tự động với các thiết bị điện tử công suất có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng một hệ thống tự động hoàn chỉnh cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế. Đề tài “ Điều khiển và giám sát hệ thống bơm ổn định áp suất ” xây dựng mô hình kết hợp PLC với biến tần để ổn định áp suất nước trong đường ống một cách tối ưu nhất.
Về mặt thực tiễn, đề tài đi theo hướng phát triển mới cho các hệ thống cung cấp nước cho các tòa nhà, khu dân cư , khắc phục được các nhược điểm trong hệ thống cung cấp nước cũ.
1.6- NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Phần còn lại của đề tài bao gồm các chương sau:
Chương 2: Trạm bơm cấp nước
Chương này giới thiệu về hệ thống trạm bơm sử dụng biến tần đa bơm, những chức năng chính cũng như những ưu điểm mà biến tần đa bơm mang lại.
Chương 3: Các thiết bị và phần mềm sử dụng
Giới thiệu qua về PLC của hãng Rockwell Automation/ Siemens, biến tần VFO, cảm biến PSA – 01, các phần mềm Rslogix5000, RsLinx, Intouch.
Chương 4: Lý thuyết điều khiển mờ
Giới thiệu các kiến thức liên quan tới quá trình thiết kế điều khiển mờ cho hệ thống.
Chương5: Xây dụng hệ thống giám sát và điều khiển
Xây dựng mô hình phần cứng của đề tài, viết chương trình điều khiển và hệt hệ thống giám sát.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển