Đồ án truyền động điện sử dụng biến tần và PLC điều khiển máy bơm nước nhà cao tầng

Mô tả tài liệu
BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNGĐẠIHỌCCÔNGNGHỆTP.HỒCHÍMINH VIỆNKỸTHUẬTHUTECH ĐỒÁNMÔNHỌC ĐỒÁNTRUYỀNĐỘNGĐIỆN SỬDỤNGBIẾNTẦNVÀPLCĐIỀUKHIỂN MÁYBƠMNƯỚCNHÀCAOTẦNG Ngành: KỸTHUẬTĐIỀUKHIỂNVÀTỰĐỘNGHÓA Lớp: 21DTDA2 Giảngviênhướngdẫn:Ths.HuỳnhPhátHuy Sinhviênthựchiện: NguyễnHoàiÂn MSSV:2180500965 TrầnLưuChíNguyênMSSV:2180500999 TrầnĐứcTín MSSV:2180500883 Tp.HCM,ngày26tháng6năm2022 1 / 15 Mụclục CHƯƠNGI:GIỚITHIỆUĐỀTÀI 1 1.1Vấnđềđặtra 1 1.2Mụctiêu 1 1.3Nộidungđềtài 1 CHƯƠNG2:GIỚITHIỆUCHUNGVỀỨNGDỤNGBIẾNTẦNTRONGMÁYBƠM NƯỚC 2 2.1Tổngquanvềhệthốngđiềukhiểnlưulượngbơm: 2 2.2Ưuđiểmkhiđiềukhiểnbằngbiếntần 2 CHƯƠNG3:TÍNHCHỌNĐỘNGCƠVÀTHIẾTBỊ 4 3.1Côngsuấtđộngcơ 4 3.2Tínhvậntốcđộngcơ: 5 3.3Chọnđộngcơ: 6 Côngsuấtđộngcơtrêntrục: 6 3.4ChọnPLC 7 CHƯƠNG4:CÀIĐẶTVÀKẾTNỐIBIẾNTẦNVỚIPLC 8 4.1CàiđặtvàđấunốibiếntầnvớimoduletruyềnthôngRS-485: 8 4.1.1.Càiđặtbiếntần: 8 4.1.2.Đấunốibiếntần: 11 4.1.3Cácmãlệnhbiếntần: 12 4.2ChươngtrìnhPLC: 13 4.3NạpchươngtrìnhGXWorks3lênPLC: 15 4.4ThiếtkếHMIđiềukhiểnbằngGTdesigner3 17 CHƯƠNG5:KẾTQUẢTHỰCNGHIỆM 19 5.1Giaodiện 19 5.2Cácchếđộvậnhành 19 5.2.1Chếđộthấp 20 5.2.2Chếđộtrungbình 21 5.2.3Chếđộcao 22 CHƯƠNG6:KẾTLUẬN 23 TÀILIỆUTHAMKHẢO 24 2 / 15 Mụclục CHƯƠNGI:GIỚITHIỆUĐỀTÀI 1 1.1Vấnđềđặtra 1 1.2Mụctiêu 1 1.3Nộidungđềtài 1 CHƯƠNG2:GIỚITHIỆUCHUNGVỀỨNGDỤNGBIẾNTẦNTRONGMÁYBƠM NƯỚC 2 2.1Tổngquanvềhệthốngđiềukhiểnlưulượngbơm: 2 2.2Ưuđiểmkhiđiềukhiểnbằngbiếntần 2 CHƯƠNG3:TÍNHCHỌNĐỘNGCƠVÀTHIẾTBỊ 4 3.1Côngsuấtđộngcơ 4 3.2Tínhvậntốcđộngcơ: 5 3.3Chọnđộngcơ: 6 Côngsuấtđộngcơtrêntrục: 6 3.4ChọnPLC 7 CHƯƠNG4:CÀIĐẶTVÀKẾTNỐIBIẾNTẦNVỚIPLC 8 4.1CàiđặtvàđấunốibiếntầnvớimoduletruyềnthôngRS-485: 8 4.1.1.Càiđặtbiếntần: 8 4.1.2.Đấunốibiếntần: 11 4.1.3Cácmãlệnhbiếntần: 12 4.2ChươngtrìnhPLC: 13 4.3NạpchươngtrìnhGXWorks3lênPLC: 15 4.4ThiếtkếHMIđiềukhiểnbằngGTdesigner3 17 CHƯƠNG5:KẾTQUẢTHỰCNGHIỆM 19 5.1Giaodiện 19 5.2Cácchếđộvậnhành 19 5.2.1Chếđộthấp 20 5.2.2Chếđộtrungbình 21 5.2.3Chếđộcao 22 CHƯƠNG6:KẾTLUẬN 23 TÀILIỆUTHAMKHẢO 24 3 / 15 4 / 15 LỜICẢMƠN EmxinchânthànhcảmơnthầyHuỳnhPhátHuyđãhướngdẫntậntình,tạo điềukiệnthuậnlợivàchochúngemnhiềukiếnthứcquýbáuchoviệchoànthành đồánmônhọc.NhờsựchỉbảoquýbáucủaThầy,emđãcóthểhoànthànhđồán mộtcáchtốtđẹpvànắmvữnghơnkiếnthứcchuyênmôn. SựtậntâmvànhiệthuyếtcủaThầykhôngchỉgiúpemtiếnbộmàcòntruyền cảmhứngchoemtronghọctậpvànghiêncứu.Emrấttrântrọngnhữnglờikhuyên vàchỉdẫncủaTh íNguyênMSSV:2180500999 TrầnĐứcTín MSSV:2180500883 Tp.HCM,ngày26tháng6năm2022 1 / 15 Mụclục CHƯƠNGI:GIỚITHIỆUĐỀTÀI 1 1.1Vấnđềđặtra 1 1.2Mụctiêu 1 1.3Nộidungđềtài 1 CHƯƠNG2:GIỚITHIỆUCHUNGVỀỨNGDỤNGBIẾNTẦNTRONGMÁYBƠM NƯỚC 2 2.1Tổngquanvềhệthốngđiềukhiểnlưulượngbơm: 2 2.2Ưuđiểmkhiđiềukhiểnbằngbiếntần 2 CHƯƠNG3:TÍNHCHỌNĐỘNGCƠVÀTHIẾTBỊ 4 3.1Côngsuấtđộngcơ 4 3.2Tínhvậntốcđộngcơ: 5 3.3Chọnđộngcơ: 6 Côngsuấtđộngcơtrêntrục: 6 3.4ChọnPLC 7 CHƯƠNG4:CÀIĐẶTVÀKẾTNỐIBIẾNTẦNVỚIPLC 8 4.1CàiđặtvàđấunốibiếntầnvớimoduletruyềnthôngRS-485: 8 4.1.1.Càiđặtbiếntần: 8 4.1.2.Đấunốibiếntần: 11 4.1.3Cácmãlệnhbiếntần: 12 4.2ChươngtrìnhPLC: 13 4.3NạpchươngtrìnhGXWorks3lênPLC: 15 4.4ThiếtkếHMIđiềukhiểnbằngGTdesigner3 17 CHƯƠNG5:KẾTQUẢTHỰCNGHIỆM 19 5.1Giaodiện 19 5.2Cácchếđộvậnhành 19 5.2.1Chếđộthấp 20 5.2.2Chếđộtrungbình 21 5.2.3Chếđộcao 22 CHƯƠNG6:KẾTLUẬN 23 TÀILIỆUTHAMKHẢO 24 2 / 15 Mụclục CHƯƠNGI:GIỚITHIỆUĐỀTÀI 1 1.1Vấnđềđặtra 1 1.2Mụctiêu 1 1.3Nộidungđềtài 1 CHƯƠNG2:GIỚITHIỆUCHUNGVỀỨNGDỤNGBIẾNTẦNTRONGMÁYBƠM NƯỚC 2 2.1Tổngquanvềhệthốngđiềukhiểnlưulượngbơm: 2 2.2Ưuđiểmkhiđiềukhiểnbằngbiếntần 2 CHƯƠNG3:TÍNHCHỌNĐỘNGCƠVÀTHIẾTBỊ 4 3.1Côngsuấtđộngcơ 4 3.2Tínhvậntốcđộngcơ: 5 3.3Chọnđộngcơ: 6 Côngsuấtđộngcơtrêntrục: 6 3.4ChọnPLC 7 CHƯƠNG4:CÀIĐẶTVÀKẾTNỐIBIẾNTẦNVỚIPLC 8 4.1CàiđặtvàđấunốibiếntầnvớimoduletruyềnthôngRS-485: 8 4.1.1.Càiđặtbiếntần: 8 4.1.2.Đấunốibiếntần: 11 4.1.3Cácmãlệnhbiếntần: 12 4.2ChươngtrìnhPLC: 13 4.3NạpchươngtrìnhGXWorks3lênPLC: 15 4.4ThiếtkếHMIđiềukhiểnbằngGTdesigner3 17 CHƯƠNG5:KẾTQUẢTHỰCNGHIỆM 19 5.1Giaodiện 19 5.2Cácchếđộvậnhành 19 5.2.1Chếđộthấp 20 5.2.2Chếđộtrungbình 21 5.2.3Chếđộcao 22 CHƯƠNG6:KẾTLUẬN 23 TÀILIỆUTHAMKHẢO 24 3 / 15 4 / 15 LỜICẢMƠN EmxinchânthànhcảmơnthầyHuỳnhPhátHuyđãhướngdẫntậntình,tạo điềukiệnthuậnlợivàchochúngemnhiềukiếnthứcquýbáuchoviệchoànthành đồánmônhọc.NhờsựchỉbảoquýbáucủaThầy,emđãcóthểhoànthànhđồán mộtcáchtốtđẹpvànắmvữnghơnkiếnthứcchuyênmôn. SựtậntâmvànhiệthuyếtcủaThầykhôngchỉgiúpemtiếnbộmàcòntruyền cảmhứngchoemtronghọctậpvànghiêncứu.Emrấttrântrọngnhữnglờikhuyên vàchỉdẫncủaThầy,vàemtinrằngnhữngkiếnthứcvàkinhnghiệmhọcđượctừ Thầysẽlàhànhtrangquýbáutrongsựnghiệpsaunàycủachúngem. Chúngemxinchânthànhcảmơnthầyrấtnhiều! 5 / 15 CHƯƠNGI:GIỚITHIỆUĐỀTÀI 1.1Vấnđềđặtra Hệthốngbơmnướcởtrongcácnhàmáycôngnghiệp,tòanhàđaphầnhoạtđộng liêntục100%tảitừkhikhởiđộngchođếnkhidừnghệthống.Việcnàygâyrarất nhiềuhạnchếvàlãngphíchohệthốngnhư: -Khiởthờigiancaođiểm:Lượngnướcđầuracầnsửdụngnhiềumặcdùchạy 100%tảinhưngvẫnkhôngđủnướccungcấpgâythiếunước.Nếumuốnbổsungthêm nướcthìngườivậnhànhđóngthêmbơmkhácvàohệthốngnhưngcácbơmnàysẽ chạy100%tải,việcnàycórấtnhiềuhạnchếvìviệcsửdụngnhưvậysẽkhiếncho lượngnướcđầurakhôngổnđịnh,thayđổiliêntụcvàgâyralãngphí; -Khiởthờigianthấpđiểm:lượngnướcđầurasửdụngítnhưngbơmvẫnchạy 100%côngsuấtgâylãngphí -Cácbơmphảichạyliêntụcsẽlàmgiảmtuổithọvềmặtcơkhí 1.2Mụctiêu Vớimụctiêukhôngchỉdừnglạiởviệchoànthànhđồánmônhọctheochươngtrình đàotạongànhkỹthuậtđiệncủatrường,mànhómemcònmuốntraudồithêmnhữngkiến thứcsâurộngởbênngoàithực.Từđó,ápdụngnhữngkiếnthứcđãhọccủamônTruyền ĐộngĐiệnvàcáchsửdụngbiếntầnđểđiềuchỉnhtốcđộđộngcơvàoviệcđiềuchỉnhlượng nướcbơmvàobểvàđiềukhiểntốcđộquaycủađộngcơnhưngvẫntiếtkiệmnănglượng. 1.3Nộidungđềtài NghiêncứukếtnốiPLCFX-5UvớibiếntầnInverterA800điềukhiểnđộngcơquay. Hình1.1Hệthốngbơmnướchiệnnay 1 6 / 15 CHƯƠNG2:GIỚITHIỆUCHUNGVỀỨNGDỤNGBIẾNTẦN TRONGMÁYBƠMNƯỚC 2.1Tổngquanvềhệthốngđiềukhiểnlưulượngbơm: Cáctrạmbơmnướcphổbiếnhiệnnayđềuđượcthiếtkếtheophươngpháptruyền thốngvớinhữngđặcđiểmsau: -Trạmthườngcótốithiểu2bơmtrởlên,cùngcấpnướcvào1đườngốngchính. -Cácbơmđượckhởiđộngtrựctiếphoặcsao/tamgiácvàtấtcảcácđộngcơđều hoạtđộngởđịnhmức(50Hz,1450v/p) -Trongquátrìnhtrạmbơmhoạtđộng,thườngluônluônđểmộtbơmởchếđộ dừng(mangtínhdựphòng) -Việcđiềuchỉnháplực(hoặclưulượng)trênđườngốngchínhđượcthựchiệnbằng 2cách: +Thayđổigócmởvan(vantayhoặcvanđiện)trongtrườnghợpthayđổiáplựcở khoảngchophép. +Trongtrườnghọplựcvẫnthiếuhoặcthừa,tacóthểngắthoặcđóngthêmbơm(có thểlà1bơmhoặclànhiềuhơn) 2 7 / 15 Hình2.1:Hệthốngđiềukhiểnlưulượngbơm 2.2Ưuđiểmkhiđiềukhiểnbằngbiếntần –Hạnchếđượcdòngkhởiđộngcơ; –Tiếtkiệmnănglượng –Điềukhiểnlinhhoạtcácmáybơm; –Dảicôngsuấtrộng; –Tựđộngngừngkhiđạttớicácđiểmđặt; –Tựđộngtăngtốc,giảmtốctránhquátảihoặcquáđiệnápkhikhởiđộng; –Bảovệđượcđộngcơkhi:ngắnmạch,mấtpha,lệchpha,quátải,quádòng,quánhiệt,… –Dễdànglắpđặt,vậnhành; –Hiểnthịthôngsố,thuậntiệntheodõi 3 8 / 15 CHƯƠNG3:TÍNHCHỌNĐỘNGCƠVÀTHIẾTBỊ Giảđịnh: DùngbiếntầnvàPLCđiềukhiểnmáybơmbơmtừbểngầmlênbồnchứa20000m³ khốinướccủamộtnhàcaotầngkhoảng5tầng(25m)có30phòng,mỗiphòngtrung bìnhcó4ngườisinhsống.Mứctiêuthụnướcsinhhoạtbìnhquânđầungười/ngàylà 150lítvàtỷlệthấtthoátnướclà5%.(1lít=0,001m³). 3.1Côngsuấtđộngcơ Momentđộngcơcầnthiếtđểbơmnướclênđộcao25mcóthểđượctínhtoánbằngcông thức: M=Q*H*g/(η*ω)(1) Trongđó: M:Momentđộngcơ(N.m) Q:Lưulượngnướcbơm(m³/h) H:Độcaobơmnước(m) g:Giatốctrọnglực(m/s²) η:Hiệusuấthệthốngbơm(%) ω:Tốcđộquaycủađộngcơ(rad/s) Vớilưulượngnướcbơmm³/h: 120người×150lít/ngày/người=18,000lít/ngày 18000lít/24giờ​=750lít/giờ=0.75m³/h=>nhucầulượngnướccầnbơmlàmtròn1m³/h Hiệusuấthệthốngbơmthôngthườngdaođộngtừ70%đến80%.Lấygiátrịtrung bìnhη=75%. Tốcđộquaycủađộngcơđiện3phathườnglà1500vòng/phút: ω=2*n*(π/60)=2*1500*(π/60)=157rad/s Giatốctrọnglực:g=9,81m/s² Độcaobơmnước:H=25m Thaysốvàocôngthức(1),tađược: M=1*25*9,81/(0,75*157)=2N.m Chọncôngsuấtđộngcơ: 4 9 / 15 Côngsuấtđộngcơcầnthiếtcóthểđượctínhtoánbằngcôngthức: P=M*ω Trongđó: P:Côngsuấtđộngcơ(W) M:Momentđộngcơ(N.m) ω:Tốcđộquaycủađộngcơ(rad/s) Thaysốvàocôngthức,tađược: P=2*157=314W=0.3kw Côngsuấtđộngcơcầnthiếtlà0.3kW. Lưuý:Nênchọncôngsuấtđộngcơlớnhơngiátrịtínhtoánkhoảng10%-15%đểđảm bảođộngcơhoạtđộngổnđịnhvàcódưtải.Dovậy,nênchọnđộngcơcócôngsuất0.4kW. 3.2Tínhvậntốcđộngcơ: Vậntốcđộngcơcóthểđượctínhtoánbằngcôngthức: n=ω*60/2π Trongđó: n:Vậntốcđộngcơ(vòng/phút) ω:Tốcđộquaycủađộngcơ(rad/s) Thaysốvàocôngthức,tađược: n=157*60/(2*π)=1497vòng/phút Vậntốcđộngcơcầnthiếtlà1497vòng/phút. 5 10 / 15 3.3Chọnđộngcơ: chọnmáybơmNanocoNSP400côngsuất400W. Hình3.1:MáybơmNanoco Kếthợpcáckếtquảtrên,vớicácthôngsốkỹthuậtđượccungcấp,độngcơphùhợpchohệtống cấpnướcnhà5tầng. Côngsuấtđộngcơtrêntrục: Hiệusuấtcơhọccủađộngcơthôngthườngdaođộngtừ85%đến90%.Lấygiátrịtrungbình η_c=87,5%. Côngsuấtđộngcơtrêntrục: P_truc=P*η_c Trongđó: P_truc:Côngsuấtđộngcơtrêntrục(kW) P:Côngsuấtđộngcơ(kW) η_c:Hiệusuấtcơhọccủahộpsố(85%-90%) P_truc=0.4*0,875=0.35kW 6 11 / 15 3.4ChọnPLC -ChọnPLCMitsubishiFX-5U Ưuđiểm:Gọnnhẹ,dễbảoquản,sửachữa,Dunglượnglớnđểcóthểchứađượccác chươngtrìnhphứctạp.Giaotiếpđượcvớicácthiếtbịthôngminhkhácnhư:máytính, nốimạng,cácModulemởrộng. Hình3.2PLCFX5U Thôngsốkỹthuật: –Điệnápnguồncungcấp:100-240VAChoặc24VDC –Bộnhớchươngtrình:64000bước –Kếtnốitruyềnthông:hỗtrợkếtnốiRS485,Ethernet. –Tíchhợp2ngõvàoAnalogvà1ngõraAnalog –Bộđếmtốcđộcao:lêntới6chânmax.200kHz –Loạingõra:relay,transistor –Phátxungtốcđộcao:4kênhmax.200kHz –TổngI/O:32/64/80 7 12 / 15 CHƯƠNG4:CÀIĐẶTVÀKẾTNỐIBIẾNTẦNVỚIPLC 4.1CàiđặtvàđấunốibiếntầnvớimoduletruyềnthôngRS-485: 4.1.1.Càiđặtbiếntần: 8 13 / 15 Hình4.1BảngđiềukhiểnbiếntầnFR-A800 Đènhiệntrạngtháivậnhành: PU:Đènhiểnthịchếđộđiềukhiểnbằngnútnhấntrênbảngđiềukhiển EXT:Đènhiểnthịchếđộđiềukhiểnbằngcôngtắcngoài NET:Đènhiểnthịchếđộquamạng Đènhiểnthịtrạngtháicàiđặttrênbảngđiềukhiểnbiếntần: MON:Đènhiểnthịtrạngtháiởmànhìnhchính PRM:Đènhiểnthịtrạngtháithôngsốvậnhành IM/PM:Đènhiểnthịchếđộđiềukhiểnđộngcơ Hz:Đènhiểnthịtầnsố P.RUN:ĐènhiểnthịchứcnăngPLC Nútđiềukhiểntrênbảngđiềukhiểntầnsố: FWD/REV:Đènđiềukhiểnđộngcơchạythuậnnghịch STOP/RESET:Dừngvàresetbiếntần MODE:ĐiềuchỉnhchếđộSET: Xácnhậncàiđặt ESC:TrởvềphầnhiểnthịtrướcđóPU/EXT: ChuyểnđổichếđộPU/EXT 9 14 / 15 Càiđặtthôngsốđộngcơvàobiếntần.Trướckhicàiđặtthôngsốđộngcơtanênxoácác càiđặtvàthôngsốlỗitrướcđó,đưavềgiátrịbanđầucủanhàsảnxuất.Đểxóatalàmnhư sau:bấmnútModerồixoaynúmđiềukhiểnchọnALLCđượchiểnthịtrênmànhìnhbấm SET2lầnđểthựchiệnlệnh. Càiđặtcôngsuấtđộngcơ BấmMODE=>XoaynúmchọnP.80=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnđến0.1(kW).BấmSETđểxácnhậncàiđặt Càiđặtsốcựcđộngcơ BấmMODE=>XoaynúmchọnP.81=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnchọn4.BấmSETđểxácnhậncàiđặt. Càiđặtdòngđịnhmứcđộngcơ BấmMODE=>XoaynúmchọnP.82=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnchọn0.76(A).BấmSETđểxácnhậncàiđặt Càiđặtđiệnápđịnhmứcđộngcơ BấmMODE=>XoaynúmchọnP.83=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnchọn220(V).BấmSETđểxácnhậncàiđặt Càiđặttầnsốđịnhmứcđộngcơ BấmMODE=>XoaynúmchọnP.84=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnchọn50(Hz).BấmSETđểxácnhậncàiđặt Càiđặtthôngsốđiềukhiểnđộngcơ Thờigiantăngtốc BấmMODE=>XoaynúmchọnP.7=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnchọn5(s).BấmSETđểxácnhậncàiđặt Thờigiangiảmtốc BấmMODE=>XoaynúmchọnP.8=>BấmSET Xoaynúmđiềukhiểnchọn4(s).BấmSETđểxácnhậncàiđặt 10 Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) 15 / 15