Tài liệu TÌm hiểu hệ đo lường điều khiển máy nén khí uk

Đề tài: TÌm hiểu hệ đo lường điều khiển máy nén khí uk

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU . 4
Phần I: T̀M HIỂU HỆ ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ UK135/8T 6
CHƯƠNG 1T́m hiểu tổng quan về máy nén khí 6
1.1. Vai tṛ và chức năng của máy nén khí trong nhà máy 6
1.2. Phân loại máy nén khí 6
1.3. Tổng quan về nguyên lư hoạt động của máy nén khí . 7
1.3.1Nguyên lư thể tích . 7
1.3.2Nguyên lư ly tâm 8
1.3.3Nguyên lư cỏnh nơng 8
1.3.4 Nguyên lư phun tia 8
1.4. Vai tṛ chức năng của hệ thống đo lường, điều khiển máy nén . 8
CHƯƠNG 2 T́m hiểu cấu tạo và vận hành của máy nộn khớ UK135/8T do Nga chế tạo 10
2.1. Cấu tạo của máy nén khí UK135/8T 10
2.2. Đặc tính kỹ thuật của máy nén khí UK135/8T . 11
2.3. Sơ đồ nguyên lư điện 12
2.3.1. Sơ đồ nguyên lư điện đo lường và điều khiển, bảo vệ máy nén khí UK135/8T (hệ thống điều khiển) 12
2.3.2.Hệ thống rơle mạch điều khiển . 13
2.4. Vận hành máy nén khí 15
2.4.1.Chuẩn bị khởi động . 15
2.4.2.Khởi động máy nén khí 16
2.4.3.Điều chỉnh tự động . 16
2.4.4. Dừng máy nén khí . 17
2.4.5. Hệ thống bảo vệ và hệ thống kiểm tra 18
2.5. Hoạt động của mạch điều khiển 19
2.5.1. Chuẩn bị khởi động 19
2.5.2.Khởi động máy nén khí bằng cách quay khoá KY sang bên phải 19
2.5.3.Dừng máy nén khí bằng cách quay khoá KY về bên trái . 20
2.5.4Khi có bất kỳ trạng thái sự cố nào xảy ra các thiết bị bảo vệ tương ứng bắt đầu làm việc . 21
2.5.5.Quy tŕnh vận hành máy nén khí tại tủ điều khiển . 21
CHƯƠNG 3 Hệ thống đo lường máy nén khí, thông số đo, nguyên tắc và phương pháp đo 24
3.1 các thông số đo . 24
3.2. Nguyên tắc và phương pháp đo . 24
3.2.1.Đo nhiệt độ 24
3.2.2.Đo áp suất chất lưu 27
3.2.3.Đo lưu lượng 29
CHƯƠNG 4 Những hạn chế trong đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T và phương hướng nâng cấp hệ thống 32
4.1. Những hạn chế 32
4.2. Ư tưởng nâng cấp hệ thống và các phuơng án nâng cấp 32
4.2.1Các phương án nâng cấp hệ thống 32
4.2.2Lựa chọn phương án nâng cấp 34
4.3. Tổng hợp lại yêu cầu bài toán và các công việc nâng cấp . 34
Phần IINÂNG CẤP HỆ THỐNG DÙNG PLCS7-300 . 36
CHƯƠNG 1Xây dựng mô h́nh hệ thống . 36
1.1. Mô h́nh hệ thống . 36
CHƯƠNG 2 Giới thiệu tổng quan về họ PLCS7- 300 cùng với ngôn ngữ lập tŕnh của nó 37
2.1.Giới thiệu thiết bị logic khả tŕnh (PLCS7- 300) . 37
2.1.1. Các module của PLCS7- 300 38
2.1.2Cấu trúc bộ nhớ của CPU S7- 300 41
2.2.3. Vũng quột chương tŕnh 43
2.2.4.Cấu trúc chương tŕnh 45
2.2.5. Những khối OB đặc biệt . 47
2.2.6. Ngôn ngữ lập tŕnh cho PLCS7- 300 . 50
2.2.7. Các thanh ghi trong PLCS7- 300 50
CHƯƠNG 3Xây dựng sơ đồ khối hoạt động máy . 52
nộn khí . 52
3.1. Sơ đồ khối hoạt động của máy nén khí . 52
3.1.1. Các bước chuẩn bị khởi động máy nén khí . 54
3.1.2. Các bước khởi động máy nén khí 55
3.1.3. Điều chỉnh tự động máy nén khí . 56
3.1.4. Các bước dừng máy nén khí (Dừng b́nh thường) 57
3.1.5. Các sự cố máy nén khí dẫn đến dừng máy nén khí . 58
CHƯƠNG 4Xây dựng sơ đồ khối cho mạch điều khiển máy nén khí 58
4.1. Sơ đồ khối mạch chuẩn bị khởi động . 58
4.2. Sơ đồ khối điều khiển khởi động máy nén khí 59
4.3. Sơ đồ khối điều khiển dừng máy nén khí 60
CHƯƠNG 4: Liệt kê các đầu vào/ra cho PLC . 61
4.1. Các đầu vào cho PLC 61
4.2. Các tín hiệu đầu ra của PLC gồm 62
CHƯƠNG 5Giới thiệu công cụ lập tŕnh Step7 và Lựa chọn cấu h́nh phần cứng cho PLC 64
5.1. Giới thiệu công cụ lập tŕnh Step7 64
5.2. Soạn thảo một Project trong Step7 64
5.2.1.Khai báo và mở một Project 65
5.3. Xây dựng cấu h́nh phần cứng cho PLC . 66
Chương 6: Viết chương tŕnh điều khiển cho máy nén khí bằng phần mềm Step7 70
CHƯƠNG 7Giới thiệu vê phần mềm điều khiển giám sát WinCC . 79
7.1. Giới thiệu về WinCC 79
7.1.1 Các phần tử hệ thống . 81
7.1.2.Các đối tượng cơ bản . 81
7.1.3.Các lựa chọn của WinCC . 82
7.1.4.WinCC Add-Ons . 83
7.2.Hệ thống đồ hoạ trong WinCC 83
7.3. Xây dựng màn h́nh vận hành điều khiển máy nén khớ trờn WinCC 85
CHƯƠNG 8: lựa chọn giao thức truyền thông cho hệ thống 86
8.1. Industrial Ethernet 86
8.2.PROFIBUS-DP 86
8.3.Mô h́nh . 87
KẾT LUẬN 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 90

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ở tất cả các nhà máy và xí nghiệp công nghiệp đều trang bị các hệ thống tự động hoá ở mức cao. Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất, gải phóng người lao động ra khỏi những vị trí độc hại
Các hệ thống tự động hoỏ giỳp chúng ta theo dơi, giám sát quy tŕnh công nghệ thông qua các chỉ số của hệ thống đo lường kiểm tra. Các hệ thống tự động hoá thực hiện chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng và điều khiển toàn bộ quy tŕnh công nghệ hoặc toàn bộ xí nghiệp nói chung .Hệ thống tự động hoá đảm bảo cho quy tŕnh công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn của từng công đoạn trong quy tŕnh công nghệ. Chất lượng của sản phẩm và năng suất lao động của các phân xưởng, của từng nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào chất lượng làm việc của các hệ thống tự động hoá này.
Để phát triển sản xuất, ngoài việc nghiên cứu hoàn thiện các quy tŕnh công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới, th́ một hướng nghiên cứu không kém phần quan trọng là nâng cao mức độ tự động hoỏ cỏc quy tŕnh công nghệ. Do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi điện tử và công nghệ chế tạo cơ khí chính xác, các thiết bị đo lường và điều khiển các quy tŕnh công nghệ càng được chế tạo tinh vi, làm việc tin cậy và chính xác. Tuy nhiên các hệ thống c̣n phụ thuộc rất lớn vào khả năng vận hành sử dụng hệ thống này của đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên làm việc trực tiếp ở các nhà máy, xí nghiệp. Mặc dù việc vận hành sử dụng hệ thống thiết bị tự động hoá là nhiệm vụ của các kỹ sư và các kỹ thuật viên được đào tạo trong lĩnh vực điều khiển tự động, nhưng các kỹ sư công nghệ cũng cần tiếp cận tốt các hệ thống này để theo dơi, nghiên cứu các diễn biến của các quá tŕnh công nghệ. Các hệ thống tự động hoá là phương tiện tốt nhất để các kỹ sư có thể đi sâu nghiên cứu các quá tŕnh công nghệ, từ đấy có thể đưa ra những giải pháp nâng cao chất lượng của quy tŕnh công nghệ.
Với đề tài Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn là một ứng dụng tự động hoá trong quá tŕnh sản xuất, em hy vọng đề tài sẽ được đưa vào thực tế trong nhà máy, nâng cao năng suất hoạt động và chất lượng sản phẩm cũng như nâng cao chất lượng quá tŕnh điều khiển giám sát của nó, giảm giá thành trong sản xuất.
Để hoàn thành được đồ án này em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Lê Hoà cùng toàn thể các thầy cô giáo- Bộ môn Kĩ thuật đo và tin học công nghiệp- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đă giúp đỡ và hướng dẫn em tận t́nh trong quá tŕnh làm tốt nghiệp. Đồng thời xin cám ơn các bạn sinh viên lớp Đo Lường - K46 đă góp ư kiến xây dựng để cho đồ án tốt nghiệp của tôi được hoàn thiện hơn.
Trong quá tŕnh làm đồ án tuy đă rất cố gắng nhưng do thời gian hạn chế và các thiết bị thực hiện chưa có nên không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong được những ư kiến bổ xung đóng góp của các thầy cô và các bạn để em có thể phát triển đề tài đưa vào thực tế sản xuất hiện nay.

Hà nội, tháng 5 năm 2006
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Vinh Quảng




Phần I: T̀M HIỂU HỆ ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ UK135/8T

CHƯƠNG 1T́m hiểu tổng quan về máy nén khí T́m hiểu tổng quan về máy nén khí
1.1.Vai tṛ và chức năng của máy nén khí trong nhà máy Vai tṛ và chức năng của máy nén khí trong nhà máy
Nhiệm vụ của máy nén là nâng áp suất cho một chất khí nào đó và cấp đủ lưu lượng cho các quá tŕnh công nghệ khác, tạo ra sự tuần hoàn của lưu thể trong chu tŕnh hoặc duy tŕ áp suất chân không ( cô chân không, sấy thăng hoa) cho các thiết bị khác.
Trong nhà máy xi măng nó cú nhiệm vụ cụ thể là:
-Ổn định ḍng chuyển động của liệu.
-Xử lư trường hợp liệu bị ùn tắc trong các ống dẫn.
-Trộn hay đồng nhất liệu trong quá tŕnh cuối giữa Clanhke và các phụ gia.
1.2.Phân loại máy nén khí Phân loại máy nén khí
Máy nén có thể phân loại như sau:
ü Máy nén làm việc theo nguyên lư thể tích gồm có máy nén pitụng, máy nén rụto cỏnh trượt, máy nén trục vớt
ü Máy nén ly tâm.
ü Máy nén làm việc theo nguyên lư cỏnh nơng.
ü Máy nén tuye.
ü Máy nén một hoặc nhiều cấp.
ü Theo đối tượng nén: máy nén không khí, máy nén khí CO, máy nén hơi NH, máy nén hơi Freon
Theo đặc điểm cấu tạo: máy nén kín, nửa kín và nưa hở (đối với động cơ ).
1.3.Tổng quan về nguyên lư hoạt động của máy nén khí Tổng quan về nguyên lư hoạt động của máy nén khí
Nguyên lư hoạt động:
Máy nén là nhóm máy công tác trong các loại máy thuỷ lực.Khi đi qua máy công tác, lưu thể thu nhận năng lượng. Ngược lại khi đi qua máy động lực th́ lưu thể cho năng lượng. Trong quá tŕnh nhận hay cho năng lượng của lưu thể đều tuân theo định luật Becnuli.
Cỏc máy công tác làm việc theo nguyên lư chính sau đây :
ü Nguyên lư thể tích.
ü Nguyên lư cỏnh nơng.
ü Nguyên lư ly tâm.
ü Nguyên lư phun tia.

1.3.1Nguyên lư thể tích Nguyên lư thể tích
Nguyên lư thể tích được ứng dụng và thiết kế để chế tạo máy nén. Ở các máy nén th́ lưu thể là các chất khí hay hơi. Nguyên lư chính của máy là tạo ra một dung tích thay đổi từ nhỏ đến lớn và ngược lại, khi dung tích của máy tăng từ giá trị bằng không đến giá trị lớn nhất được gọi là quá tŕnh hút lưu thể, khi dung tích giảm về không được gọi là quá tŕnh nén và đẩy lưu thể. Cứ mỗi lần hút và đẩy máy vận chuyển một lượng lưu thể nhất định, dung tích này phụ thuộc vào cấu tạo và ṿng quay của máy cũng như tính chất và áp lực của lưu thể. Trong quá tŕnh máy hoạt động sự thay đổi trạng thái của lưu thể luôn tuân theo định luật sau đây:
PV = const và PV = const.
Trong đó:
P-là áp suất lưu thể;
V-là thể tích lưu thể;
k- hệ số ; k = 1,4;
Khi máy làm việc với lưu thể không co dăn ( V = const ) cần tránh tăng hay giảm quá nhanh thể tích làm việc của máy để không làm hư hỏng máy hoặc cháy động cơ do quá tải. Muốn thế cần chú ư:
- Trước khi cho máy chạy cần mở van phía cửa đẩy.
- Lắp van an toàn để xả nhanh lưu thể từ không gian nén sang không gian hút của máy.
1.3.2Nguyên lư ly tâm Nguyên lư ly tâm
Nguyên lư này giúp ta ngiờn cứu chuyển động của chất lỏng chứa đầy trong kênh.
1.3.3Nguyên lư cỏnh nơng Nguyên lư cánh nâng
Đây là nguyên lư thể hiện chiều chuyển động của lưu thể cựng cỏc lực tác dụng lờn cỏnh, nguyên lư này được ứng dụng trong các máy nén hướng trục.
1.3.4 Nguyên lư Nguyên lư phun tia
Nguyên lư này dựa trên định luật bảo toàn năng lượng của ḍng lưu thể, khi áp suất tăng lên th́ vận tốc giảm đi hoặc ngược lại, năng suất và áp suất của máy tuỳ thuộc vào vận tốc chất lưu.
1.4.Vai tṛ chức năng của hệ thống đo lường, điều khiể Vai tṛ chức năng của hệ thống đo lường, điều khiển mỏy nộn
Để đảm bảo hoạt động của máy nén cũng như năng suất hoạt động của máy cần phải có hệ thống đo giám sát các thông số chất lưu, các thông số đó là: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, từ các thông số đo được gửi về người vận hành sẽ dựa vào đó để điều chỉnh sao cho mỏy luụn hoạt động ở chế độ an toàn, đỳng cỏc thông số kỹ thuật cho phép, hoặc các thông số đo sẽ được chuyển thành các tín hiệu điện áp hoặc ḍng điện bằng các bộ chuyển đổi để đưa vào các đầu vào của PLC.
Hệ thống điều khiển máy nén khí nhằm thay đổi các thông số chất lưu ở giới hạn cho phép, ổn định hoạt động của mỏy, giỳp cho việc khởi động và dừng máy. Mạch điều khiển là các mạch điện gồm các rơle, rơle thời gian, các công tắc tơ, ỏptụmỏt, khởi động từ, cỏc khoỏ điều khiển tạo thành các mạch dừng, mạch khởi động, mạch bảo vệ lắp trờn cỏc tủ điều khiển.