Đồ án Trang thiết bị điện tàu 6500t – đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển từ xa diezel máy chính

ố, tiến hành qua các bước như sau: Khi có tín hiệu đảo chiều vào tay điều khiển thì hệ thống sẽ điều khiển đưa bộ điều tốc về vị trí tương ứng với vòng quay đảo chiều. Khi tốc độ của Diesel giảm tới tốc độ cho phép đảo chiều, thì hệ thống đảo chiều sẽ ngắt ly hợp theo chiều quay cũ và đóng ly hợp theo chiều quay mới. Khi ly hợp của chiều quay mới đã đóng xong, thì hệ thống lại tác động vào động cơ secvo của bộ điều tốc để đưa nhiên liệu vào động cơ, điều khiển tốc độ động cơ tăng tới vị trí điều khiển tương ứng theo chiều quay mới. 3.2.5.Chức năng điều chỉnh tốc độ động cơ Diesel từ xa. Về nguyên tắc điều chỉnh từ xa Diesel phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Bộ điều khiển tốc độ từ xa Diesel phải đảm bảo thay đổi tốc độ động cơ theo ý muốn và láng. - Có thể thay đổi tốc độ điều chỉnh theo chương trình đặt trước. - Có thể ổn định tốc độ theo mọi chế độ tải của Diesel. Vậy để đảm bảo các yêu cầu trên thì hệ thống phải có hai khối cơ bản trên - Khối điều chỉnh tốc (Bộ điều tốc). - Khối mạch lặp có chứa khâu tạo tín hiệu cho trước (đặt tốc độ). K§ THTG §CSV CT K§ TH TRNL §O + B§ PH §O + B§ Hình 3.1: Sơ đồ khối của bộ điều chỉnh tốc độ từ xa Trong đó: o : Là góc bẻ của tay điều khiển o ∆ ∆n no n ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 58 - KĐ: Khối khuyếch đại - THTG: Khối thực hiện tăng giảm - ĐCSV: Động cơ secvo - ĐO+BĐ: Khối đo và biến đổi - CT: Khối tạo tín hiệu chính - TRNL: Thanh răng nhiên liệu - PH: Phản hồi - TH:Thực hiện *Hoạt động: Trên (hình 3.1) thực tế việc điều chỉnh tốc độ diesel là quá trình bẻ tay điều khiển hay gọi là quá trình truyền động bằng góc. Góc bẻ của tay điều khiển càng lớn thì tốc độ càng cao. Giả sử tay điều khiển dịch đi, lúc này 0  0 và 0   làm xuất hiện tín hiệu , tín hiệu này qua khối khuyếch đại để đủ lớn đưa đến thực hiện làm rơle trung gian tăng hay giảm, hoạt động ->tác động vào động cơ secvo->tác động vào bộ điều tốc lượng nhiên liệu đưa vào động cơ thay đổi->tốc độ động cơ thay đổi(n), khi động cơ secvo hoạt động, xuất hiện góc 0 = --- >=0, mạch lặp ổn định ở trạng thái cân bằng mới, ứng với tốc độ mới của động cơ. Khi muốn điều chỉnh tốc độ theo chương trình tín hiệu ra của động cơ secvo tác động vào khối chương trình làm thay đổi tốc độ no theo chương trình định trước. Để tạo lặp người ta thường dùng cầu cân bằng điện trở hoặc tạo lặp bằng sensin công tác ở chế độ biến áp. - Mạch tạo lặp dùng cầu cân bằng điện trở.trên (hình 3.2) K§ THTG §CSVT§K Ph¶n håi u Hình 3.2 mạch tạo lặp dùng cầu cân bằng điện trở T ĐK: Tay điều khiển KĐ: khối khuyếch đại ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 59 THTG: khối thực hiện trung gian ĐCSV: động cơ secvo *nguyên lý hoạt động của mạch lặp như sau: Ở trạng thái ban đầu,cầu đo cân bằng động cơ secvo ngừng hoạt động, ứng với tốc độ cho trước của động cơ thể hiện trên (hình 3.2). Khi bẻ tay điều khiển đi một góc sẽ làm di chuyển con chạy của chiết áp, cầu đo mất cân bằng có điện áp ra ở chéo cầu đưa tới khuyếch đại, tới thực hiện trung gian tác động vào động cơ secvo làm động cơ secvo hoạt động quay theo chiều tương ứng, lượng nhiên liệu vào động cơ diezen thay đổi, tốc độ động cơ thay đổi, khi động cơ secvo quay làm di chuyển con chạy chiết áp phản hồi tới vị trí sác lập cân bằng mới động cơ secvo ngừng hoạt động ứng với tốc độ của động cơ. - Mạch lặp dùng Sensin (hình3.3). K§ THTG ®CSV SSP SST Hình 3.3 Mạch lặp dùng Sensin SSF: Sensin phát SST: Sensin thu KĐ: Khuyếch đại ĐCSV: Động cơ secvo THTG: Thực hiện trung gian 3.2.6. Chức năng đóng mở ly hợp . Điều kiện để đóng mở ly hợp: - Tốc độ quay nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ cho phép n  ncp ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 60 - Nếu hai Diesel làm việc song song với nhau thì điều kiện để đóng ly hợp là: n1 = n2  ncp n1 : Tốc độ quay của Diesel 1. n2 : Tốc độ quay của Diesel 2. ncp : Tốc độ quay trung bình nào đó theo quy định đối với từng Diesel. - Trường hợp là loại ly hợp ma sát thì áp lực gió hoặc áp lực dầu phải đạt giá trị cho phép. Điều kiện để nhả ly hợp (mở ly hợp): - Tốc độ của Diesel phải thoả mãn n  ncp. - Phải ấn nút nhả ly hợp. - Hoặc khi đưa tay điều khiển từ vị trí bất kỳ nào đó về vị trí 0 thì cũng tự động nhả ly hợp . *Thường có các ly hợp sau: - Ly hợp kiểu thuỷ lực Thường dùng ở dạng ly hợp trượt. (hinh3.4) BD : Trục bị động Cd: Trục chủ động Vcd: Van điện từ Pcao : Đầu có áp suất cao Hình 3.4 ly hợp thủy lực kiểu trượt - Ly hợp kiểu khí ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 61 Thường dùng ở dạng ma sát. Đóng mở ly hợp dạng khí giới thiệu trên (hinh 3.5) BD : Trục bị động Cd: Trục chủ động Vcd: Van điện từ Hình 3.5 ly hợp khí kiểu ma sát - Ly hợp kiểu điện : Dùng cả hai dạng là kiểu trượt và kiểu ma sát. 3.2.7. Chức năng tự động kiểm tra báo động, bảo vệ Diesel . a. Mục đích. - Nhằm đảm bảo kiểm tra các thông số của Diesel một cách tin cậy. - Nâng cao tính an toàn trong khai thác. - Giúp người vận hành nhanh chóng phát hiện hư hỏng, tìm nguyên nhân để loại trừ sự cố. - Bảo vệ Diesel với các thông số cần thiết. b. Các yêu cầu đối với chức năng này. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 62 - Số lượng thông số kiểm tra phải đạt giá trị tối thiểu để hệ thống đơn giản, mặt khác số lượng thông số đó phải đủ để đánh giá trạng thái của đối tượng (Diesel). - Hoạt động phải chính xác, không nhầm lẫn, không bỏ sót. - Tuỳ theo thiết kế tín hiệu ánh sáng phải chỉ rõ nguyên nhân sự cố. Khi chưa nhận biết thì ánh sáng nhấp nháy (hoặc sáng rõ), khi con người nhận biết sự cố thì ánh sáng vẫn sáng bình thường và tắt chỉ khi loại trừ sự cố và ấn nút Reset. - Hệ thống cần phải phát ra tín hiệu bằng âm thanh và ánh sáng khi thông số được kiểm tra vượt ra ngoài giới hạn cho phép, khi hệ thống hoạt động bảo vệ, khi hệ thống mất nguồn và chuyển sang nguồn sự cố. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 63 Chương 4:HỆ THỐNG ĐKTX DIEZEL MÁY CHÍNH TÀU DẦU 6500T 4.1: Hệ thống ĐKTX Điezel chính Tàu Dầu 6500T 4.2 Giới thiệu phần tử. * Sơ đồ tổng quan hệ thống (SD_46L093): CONTROL ROOM –CONTROL STAND : Buồng điều khiển, trụ điều khiển WHEEL HOUSE CONT. PANEL : Bàn điều khiển trên buồng lái ENG. RM. IND. PANEL : Bảng hiển thị thông số ở buồng máy. AIR SOURCE PANEL : Bảng nguồn khí điều khiển. VALVE PANEL : Bảng các van điều khiển. FILTER : Bộ lọc khí JUNCTION BOX : Hộp nối dây. MAIN ENG : Máy chính. PT – BOOST AIR PRESS : Bộ chuyển đổi áp lực khí tăng áp. PT _ COOL . F . W . PRESS : Bộ chuyển đổi áp lực nước ngọt làm mát. PT _ F . O . PRESS : Bộ chuyển đổi áp lực dầu đốt. PT – M/E . L . O . PRESS : Bộ chuyển đổi áp lực dầu bôi trơn máy chính. PT – CONT . AIR . PRESS : Bộ chuyển đổi áp lực khí điều khiển. PT – START AIR PRESS : Bộ chuyển đổi áp lực khí khởi động. OIL MIST DETECTOR : Bộ cảm biến nồng độ hơi dầu CATTE. FS – CYL OIL (ALARM) : Cảm biến dầu chảy bôi trơn xylanh. PS – COOL . F . W (ALARM) : Cảm biến áp lực nước ngọt làm mát. LvS – F . O . PIPE (ALARM) : Cảm biến rò dầu đường ống dầu cao áp TS – COOL . F . W (ALARM) : Cảm biến nhiệt độ nước ngọt làm mát. PS – START AIR (ALARM) : Cảm biến áp lực khí khởi động. PS – L . O (AUX . PUMP) : Cảm biến áp lực dầu bôi trơn ( bơm phụ) PS – L . O (ALARM) : Cảm biến áp lực dầu bôi trơn ( báo động) PS – L . O ( AUTO . STOP) : Cảm biến áp lực dầu bôi trơn (tự động dừng máy) LS – TURNING GEAR : Công tắc hành trình ra vào ly hợp via máy. LS – CAM SHAFT ( AH, AS) : Công tắc hành trình vị trí trục cam (tiến, lùi) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 64 LS – F . O . HANDLE : Công tắc hành trình vị trí tay điều khiển. MV – GOV . CHANGE OVER : Van điện từ ra vào ly hợp bộ điều tốc. MV – EMERG . STOP : Van điện từ để dừng sự cố. PM – F . O RACK MARK : Bộ chỉ báo độ mở thanh răng nhiên liệu. * Giới thiệu phần tử mạch gió, Trên sơ đồ (A-46L093). - Vùng 100 WHELL HOUSE CONTROL PANEL. 104 : FILTER VALVE : Van lọc gió 141 : MANEUV HANDLE : Tay điều khiển tại buồng lái. 119 : PRESS.SWITCH : Cảm biến áp lực. 118 : SOLENOID VALVE : Van điện từ điều khiển tự động giảm tốc. 106 : CHECK CHOCK VALVE : Van tiết lưu 114 : PRESS.GAUGE : đồng hồ đo áp lực gió điều khiển. - Vùng 200 VALVE PANEL: 201 : AHEAD(MV-A) : Van điện từ dịch trục cam theo chiều tiến. 202 : ASTERN(MV-S) : Van điện từ dịch trục cam theo chiều lùi. ST) 203: START (MV-ST) : Van điện từ cấp gió điều khiển khởi động máy chính. 204: STOP (MV-P) : Van điện từ cấp gió điều khiển dừng máy chính. 205 : FILTER VALE : Van lọc gió. - Vùng 300 AIR SOURCE PANEL: 301 : FILTER VALVE : Van lọc gió 302 : BALL VALVE : Van một chiều 303 : REDUCING VALVE : Van giảm áp 304 : SAFETY VALVE : Van an toàn 305 : AIR FILTER : Bộ lọc gió :Van điều khiển bằng tay chọn vị trí điều khiển từ xa hay tại tại chỗ. 307 : PREESS.SWITCH : Cảm biến áp lực gió điều khiển 308 : WAY BALL VALVE : Van điều khiển bằng tay chọn đường gió cấp 311: AIR DRIER : Bộ lọc ẩm có cửa xả. - Vùng 400 CONTROL ROOM CONTROL STAND: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 65 441 : MANEUV HANDLE : Tay điều khiển nhiên liệu tại buồng điều khiển 414 : PRESS.GAUGE : Đồng hồ đo áp lực gió khởi động 404 : LINE FILTER : Phin lọc 405: PRESS.SWITCH : Cảm biến áp lực gió tại vị trí điều khiển. 406: CHECK CHOCK VALVE : Van tiết lưu 407: REDUCING VALVE : Van giảm áp 408: SOLENOID VALVE : Van điện từ. : Van điện từ điều khiển đổi chiều vị trí điều khiển gió. 437 : PRESS.TRANSMITTER : Bộ chuyển đổi áp lực gió khởi động. - Vùng 600 RESERVOIR: Đây là nguồn gió chính cho khởi động và điều khiển động cơ. - Vùng 900 ENGINE SIDE: 902 : FILTER : Các van lọc 903 : DOUBLE-NON-RETURN VALVE : Van 1 chiều 905 : CAM SHAFT C/O CYLINDER : Cơ cấu dịch trục cam theo chiều tiến hay lùi 906 : STOP CYLINDER : Cơ cấu dừng 907 : START AIR PILOT VALVE : Van dẫn gió khởi động 908 : SOLENOID VALVE :Van điện từ dừng sự cố 909 : GOVERNOR : Bộ điều tốc. 910 : GOV.CONT.VALVE : Van điều chỉnh. 912 : CHANGE-OVER VALVE :Van điều khiển dịch trục cam. 959 : SAFETY VALVE : Van an toàn. 916 : SAFETY VALVE : Van an toàn. 944 : PRESS.SWITCH : Cảm biến áp lực gió khởi động . 955 : 3-WAY VALVE : Van điều chỉnh gió điều khiển. 958 : PILOT VALVE : Van điều khiển . 951 : SUPER SPOOL SOL.VALVE :Van điện từ điều khiển vị trí đảo chiều. 952 : SUPER SPOOL VALVE : Van điều khiển vị trí đảo chiều. 949 : PRESS.TRANSMITTER : Bộ chuyển đổi áp lực gió khởi động. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 66 950 : PRESS.TRANSMITTER : Bộ chuyển đổi áp lực gió điều khiển. * Nguồn gió: Nguồn gió khởi động có áp suất Pmax= 4.00 Mpa. Nguồn gió điều khiển có áp xuất P = 1.6 MPa. * Nguồn cấp cho mạch điều khiển. Nguồn xoay chiều : 220V; 60Hz; 1pha. Nguồn sự cố : 24V DC * Mạch bảo vệ EC _46L063_ 3.(500). LS – FO : Tiếp điểm hành trình tay điều khiển . MV – ES : Van điện từ dừng sự cố . PS – LOS : Cảm biến áp lực dầu bôi trơn. PB – ESC : Nút dừng sự cố bằng tay ở buồng máy. MR _1L : Rơle tốc độ. MR _2H : Rơle tốc độ. T_LOS : Rơle thời gian tạo độ trễ khi áp lực dầu bôi trơn thấp. PB – ESW : Nút dừng sự cố ở buồng điều khiển . R_LOS : Rơle trung gian áp lực dầu bôi trơn thấp. R_SR : Rơle trung gian dừng máy chính bằng tay. R_OS : Rơle dừng quá tốc. R_EMS : Rơle trung gian dừng sự cố máy chính. * Các đầu vào ra cho PLC. - INPUT CIRCUIT.sơ đồ(+ I _ 46L093 -1) 2000.00 – ON ở vị trí điều khiển từ xa. 2000.01 – ON điều khiển tại buồng lái. 2000.02 – ON ở buồng điều khiển. 2000.03 – ON dịch trục cam theo chiều tiến cạnh máy. 2000.04 – ON dịch trục cam theo chiều lùi. 2000.05 – ON tay điều khiển ở vị trí tiến tại panel điều khiển buồng lái. 2000.06 – ON tay điều khiển ở vị trí lùi tại panel điều khiển buồng lái. 2000.07 _ ON xác nhận điều khiển dầu bôi trơn xy lanh ở buồng lái. 2000.08 _ ON tay điều khiển ở vị trí tiến tại buồng điều khiển . 2000.09 _ ON tay điều khiển ở vị trí lùi tại buồng điều khiển. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 67 2000.10 – ON xác nhận điều khiển dầu bôi trơn xy lanh ở buồng điều khiển. 2000.11 – ON dừng Diesel khi quá tốc. 2000.12 – ON gió khởi động. 2000.13 – ON khả năng đảo chiều quay ở buồng lái. 2000.14 – ON điều chỉnh lượng tăng áp lực dầu bôi trơn . 2000.15 – ON định vòng thời gian báo động . - OUTPUT CIRCUIT SƠ ĐỒ ( + O _ 46L093 -1). 0000.00 – tín hiệu cho van khởi động. 0000.01 – tín hiệu cho van điện từ để điều chỉnh tốc độ. 0000.02 – tín hiệu cho van điện từ dừng động cơ. 0000.03 – tín hiệu cho van điện từ để động cơ hoạt động theo chiều tiến . 0000.04 – tín hiệu cho van điện từ để động cơ hoạt động theo chiều lùi . 0000.09 – tín hiệu cho role thời gian đặt thời gian cho van hạn chế nhiên liệu. 0000.10 – tín hiệu cho chế độ bình thường của CPU. * Mạch đo tốc độ. METER RELAY_ Cảm biến tốc độ. Nguồn cấp DC 24v. COUNTER_Khối bộ đếm. Nguồn cấp AC 220v. INDICATOR_Khối hiển thị. Nguồn cấp AC 220v . 4.3. Nguyên lý hoạt động. 4.3.1. Chức năng khởi động động cơ . a, Chuẩn bị khởi động Diesel. * Chuẩn bị mạch điện: - Bật cầu dao cấp nguồn cho mạch điều khiển (sơ đồ EC – 46L059 – 1). Nguồn điện 220V/ 60Hz một pha được gửi tới chân U0 V0 qua bộ biến đổi AC/DC CONVERTER tạo điện áp một chiều cấp cho mạch điều khiển. Đèn PL-AC sáng báo có nguồn cấp cho hệ thống điều khiển, rơle R_AC có điện → R_AC (650) đóng → gửi tín hiệu đến khối VDR (Voyage Data Recorder); R_AC (700) cắt tín hiệu tới khối báo động. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 68 - Nguồn dự phòng DC 24V cấp cho hệ thống khi nguồn chính bị sự cố. Nguồn này gửi tới chân Po No đèn PL_DCS sáng báo hệ thống có nguồn dự phòng một chiều. Rơle R_DCS có điện, làm đóng tiếp điểm R_DCS (650) gửi tín hiệu đến khối VDR. * Chọn vị trí điều khiển: Tác động vào van 438 (MV – CP) để chọn vị trí điều khiển tại WHEEL HOUSE CONTROL PANEL hay CONTROL ROOM CONTROL STAND → PS –CPC = 1 → đưa tín hiệu báo điều khiển từ xa vào đầu vào 2000.00 của PLC. Nếu điều khiển tại buồng lái thì SW_CP =1 → đầu ra 0001.00 = 1 → đèn PL 101 sáng báo điều khiển tại buồng lái. Nếu điều khiển tại buồng điều khiển thì SW_CP =1 → đầu ra 0001.02 =1 → đèn PL 102 sáng báo điều khiển tại buồng điều khiển. * Via máy: Khi via máy động cơ lai bánh đà của diesel làm cho tiếp điểm hành trình via máy LS_TG dịch chuyển, tín hiệu này gửi tới đầu vào 2001.06. Khi LS-TG = 0 tín hiệu đầu ra 0002.02 = 1 → đèn PL125 sáng báo via máy tại buồng lái. Đầu ra 0002.03 =1 → đèn PL 25 sáng báo via máy tại buồng điều khiển. Khi máy đã via xong thì tiếp điểm hành trình LS –TG =1, gửi tín hiệu vào đầu vào 2001.06 → đầu ra 0002.04 =1 → đèn PL 126 sáng báo máy đã via xong tại buồng lái đầu ra 0002.05 =1 → đèn PL 26 sáng báo máy đã via xong tại buồng điều khiển. * Chuẩn bị mạch gió: - Nguồn gió điều khiển: Nguồn gió chính được lấy từ chai gió có áp suất 3MPa (600-AIR RESEVOIR) qua van giảm áp 303 → áp suất giảm xuống 0,80 MPa, sau đó được đưa tới van 306 chờ lệnh thực hiện. Nếu chọn vị trí điều khiển tại buồng điều khiển thì nguồn gió từ van 306 chia làm hai ngả: + Tới khối 200 (VALVE PANEL) qua đường # 22 để đưa gió tới các van 201, 202, 203, 204 chờ lệnh điều khiển tiến, lùi, khởi động và dừng. + Tới khối 100 và 400 qua đường #12 tới van 408 để chờ lệnh chọn vị trí điều khiển. Khi áp lực gió điều khiển thấp P ≤ 0,65 MPa thì cảm biến áp lực PS_CA mở ra → đầu ra 0003.06 =1 → đèn AL 115 sáng báo áp lực gió điều khiển thấp tại buồng lái. Đầu ra 0003.07 =1 → đèn AL 15 sáng báo áp lực gió điều khiển thấp tại buồng điều khiển. - Nguồn gió khởi động: Được lấy từ chai gió có áp lực 3Mpa đưa trực tiếp đến van 907 để chờ lệnh thực hiện. Khi áp lực gió khởi động thấp P ≤ 1,5 MPa cảm biến PS –SA mở ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 69 ra → đầu ra 0004.04 =1 → đèn AL 124 sáng báo áp lực gió khởi động thấp tại buồng lái; đầu ra 0004.05 =1 → đèn AL 24 sáng báo áp lực gió khởi động thấp tại buồng điều khiển. b. Quá trình khởi động. Sau khi chuẩn bị các điều kiện hoàn tất ta tiến hành khởi động động cơ. Giả sử khởi động theo chiều tiến Máy chính đang ở trạng thái dừng, ta đưa tay điều khiển sang vị trí tiến (AHEAD). Nếu vị trí điều khiển tại buồng điều khiển thì công tắc hành trình LS-HA =1 → gửi tín hiệu tới đầu vào 2000.08, đầu ra 0002.00, 0002.01 có tín hiệu → đèn PL 108, PL 8 đều sáng báo vị trí điều khiển tại buồng điều khiển. Đưa tay điều khiển sang vị trí START, tiếp điểm hành trình LS-ST = 1, có tín hiệu đưa tới đầu vào 2001.08. Nếu vị trí trục cam không trùng với vị trí trên tay điều khiển thì đầu ra 0000.02 =1 → MV-P (STOP VALVE) = 1 tác động vào cơ cấu dừng động cơ. Đồng thời, đầu ra 0000.03 = 1 → cấp nguồn cho van MV-A, gió điều khiển qua các van 301 → 302 → 308 → 311 → 305 → 306 → 205 → 201 → 902 → 903 → dịch trục cam theo chiều tiến. Mặt khác, đầu ra 0000.01 =1 → MV-G =1 để đưa gió từ 408 → 406 → 902 → 955 → tác động vào cơ cấu hạn chế nhiên liệu. Sau đó trục cam được đi đến vị trí tiến → LS-CA = 1 → 2000.03 =1 → đầu ra 0001.04 =1 → PL 103 sáng báo trục cam ở vị trí tiến ở buồng lái; đầu ra 0001.05 =1 → → PL3 sáng báo trục cam ở vị trí tiến ở buồng điều khiển. Sau đó đầu ra 0000.02 = 0 → MV-P =0 cắt nguồn cho van dừng. Sau 2 (s) thì đầu ra 0000.03 = 0 → MV-A =0. Khi vị trí trục cam trùng với vị trí trên tay điều khiển thì hệ thống tiếp tục được khởi động (trước khi van khởi động được cấp nguồn thì phải thoả món các điều kiện: máy đã via xong, áp lực dầu bôi trơn không được quá thấp, máy không ở trạng thái dừng sự cố). Đầu ra 0000.00 = 1 → MV-ST = 1, gió điều khiển từ 203 → 902 → 903 → 959 → đến tác động vào làm mở van 907, làm gió khởi động từ khối 600 đưa đến các đĩa chia gió để khởi động động cơ. - Nếu khởi động thành công: tốc độ động cơ tăng dần, rơle tốc độ MR-1H = 1 → đầu ra 0000.00 = 0 → MV-ST = 0 cắt gió khởi động. Sau 3 (s) (thời gian tác động của T- GOV) đầu ra 0000.01 = 0 → MV-G =0 ngắt van hạn chế nhiên liệu 408, quá trình khởi động kết thúc. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 70 - Nếu khởi động không thành công: máy vẫn tiếp tục khởi động, sau 10 (s) ( thời gian đặt của T-ST) tiếp điểm T-ST mở ra cắt nguồn tới van MV-ST, quá trình khởi động bị ngắt. Ta đưa tay điều khiển về vị trí STOP. 4.3.2. Chức năng dừng động cơ. a. Dừng bình thường: Khi muốn dừng động cơ ta đưa tay điều khiển về vị trí STOP, tín hiệu được đưa tới đầu ra 000.02 =1 → MV-P = 1 gió điều khiển từ #26 → 902 → 903 → 906 để dừng động cơ. Khi đó ngừng cấp nhiên liệu cho động cơ → động cơ dừng. b. Dừng sự cố: * Dừng sự cố bằng tay Khi hệ thống gặp sự cố cần dừng khẩn cấp thì ta ấn nút PB-ESw (tại buồng lái) hoặc PB_Esc → R-ES = 1 → R-ES (502 ) = 1 → MV-ES = 1. Gió điều khiển từ #33 → 902 → 908 → 903 → 906 để dừng động cơ. *Dừng sự cố tự động Hệ thống dừng sự cố tự động khi: - Áp lực dầu bôi trơn quá thấp: Khi áp lực dầu bôi trơn quá thấp P ≤ 0,15 MPa thì cảm biến áp lực PS_LOS =1 → T-LOS = 1. Sau 3(s) T-LOS (504) =1 → R-LOS = 1 → R_LOS (502) =1 → MV –ES =1. Gió điều khiển từ #33 → 902 → 908 → 903 → 906 để dừng động cơ. - Động cơ bị quá tốc: Khi động cơ bị quá tốc (n = 120% nđm) thì rơle tốc độ MR-2H =1 → R-OS =1 → R-OS (502) = 1 → MV-ES = 1. Gió điều khiển từ #33 → 902 → 908 → 903 → 906 để dừng động cơ. Khi động cơ dừng thì MR-1L =1 → R-SR = 1 → R- SR(503) = 0 cắt mạch bảo vệ áp lực dầu bôi trơn. 4.3.3. Chức năng đảo chiều quay Diesel. Giả sử máy đang hoạt động theo chiều tiến, muốn đảo chiều động cơ ta đưa tay điều khiển sang vị trí lùi, công tắc hành trình LS-HS =1 → đầu vào 2000.09 =1. Lúc đó vị trí tay điều khiển không trùng với vị trí của trục cam, đầu ra 0000.02 =1 → MV-P =1, gió điều khiển từ 204 → 902 → 903 → 906 tác động vào cơ cấu dừng làm tốc độ động cơ giảm dần. Khi tốc độ động cơ giảm xuống đến mức tốc độ khởi động thì MR- 1H tác động → đầu ra 0000.01 =1 → MV-G = 1 để hạn chế nhiên liệu vào động cơ. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 71 Tốc độ động cơ tiếp tục giảm xuống đến mức có thể đảo chiều thì rơle MR-2L tác động → đầu ra 0000.04 =1 → MV-S =1 gió điều khiển từ 202 → 902 → 903 → 905 tác động đưa trục cam về vị trí lùi → LS-CS =1 → 2000.04 =1 → 0001.08 =1 và 0001.09 =1 → đèn PL105 và PL5 sáng báo vị trí trục cam lùi ở buồng lái và buồng điều khiển. Sau thời gian cố định 2(s) thì đầu ra 000.04 = 0 → MV-S = 0 để cắt gió tới 905. Khi động cơ dừng lại thì ta đưa tay điều khiển sang vị trí START để khởi động động cơ theo chiều lùi. Đầu ra 0000.00 =1 → MV-ST =1 gió điều khiển từ 203 → 902 → 903 → 959 → đến tác động vào làm mở van 907, làm gió khởi động từ khối 600 đưa đến các đĩa chia gió để khởi động động cơ. Khi đó tốc độ động cơ tăng dần, rơle tốc độ MR-1H = 1 → đầu ra 0000.00 = 0 → MV-ST = 0 cắt gió khởi động. Sau 3 (s) (thời gian tác động của T-GOV) đầu ra 0000.01 = 0 → MV-G =0 ngắt van hạn chế nhiên liệu 408. Nếu khởi động không thành công: máy vẫn tiếp tục khởi động, sau 10 (s) ( thời gian đặt của T-ST) tiếp điểm T-ST mở ra cắt nguồn tới van MV-ST, quá trình khởi động bị ngắt. Ta đưa tay điều khiển về vị trí STOP. 4.3.4. Chức năng điều chỉnh tốc độ Diesel. Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ diesel,thì ta thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Muốn tăng tốc thì ta đưa thêm nhiên liệu và ngược lại. Tay điều khiển về mỗi phía đều có các vị trí từ 1  10, ứng với mỗi vị trí tương ứng với một mức nhiên liệu cấp cho động cơ và ứng với một tốc độ nhất định. Khi thay đổi vị trí điều khiển từ 1 10 thì áp lực gió đi qua tay điều khiển → van 438 → 408 → van tiết lưu 406 → #48 → 902 → 952 → 955 → dịch chuyển xy lanh 909 tác động vào cơ cấu điều chỉnh nhiên liệu để đưa thêm hoặc cắt bớt nhiên liệu vào động cơ → thay đổi tốc động cơ. 4.3.5. Chức năng tự động kiểm tra,báo động và bảo vệ Diesel. - Áp lực dầu bôi trơn thấp: Áp lực dầu bôi trơn máy chính nằm trong khoảng (0,25  0,35) MPa. Khi áp lực dầu bôi trơn ≤ 0,22 MPa thì bơm dầu bôi trơn dự phòng sẽ tự động bơm tăng cường. Khi áp lực dầu bôi trơn ≤ 0,21 MPa thì động cơ sẽ tự động giảm tốc, và đưa ra báo động. Lúc đó PS-LO = 1 → 2010.01 = 1 → đầu ra 0003.02 = 1 → đèn AL-113 sáng báo áp lực dầu bôi trơn máy chính thấp tại buồng lái; đầu ra 0003.03 = 1 → đèn AL-13 sáng báo áp lực dầu bôi trơn máy chính thấp tại buồng máy. Khi áp lực dầu bôi trơn ≤ 0,15 MPa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 72 thì cảm biến áp lực PS-LOS =1 → T-LOS = 1. Sau 3(s) T-LOS (504) =1 → R-LOS = 1 → R-LOS (502) =1 → MV –ES =1, để dừng động cơ. Đầu vào 2010.05 =1 → đầu ra 0003.10 = 1 → đèn AL -119 sáng báo dừng máy chính do áp lực dầu bôi trơn thấp tại buồng lái; đầu ra 0003.11 = 1 → đèn AL-19 sáng báo dừng máy chính do áp lực dầu bôi trơn thấp tại buồng điều khiển. - Động cơ bị quá tốc: Khi động cơ bị quá tốc (n = 120% nđm) thì rơle tốc độ MR-2H =1 → R-OS =1 → R- OS (502) = 1 → MV-ES = 1 dẫn đến dừng động cơ. Đồng thời, 2010.06 = 0 →0004.00 = 1, 0004.01 =1 → AL-120, AL-20 đều sáng báo động cơ được dừng do quá tốc tại buồng lái và buồng điều khiển. - Áp lực nước làm mát thấp: Áp lực nước làm mát động cơ bình thường nằm trong khoảng (0.05  0.1) MPa. Khi áp lực nước làm mát xuống ≤ 0.015 MPa thì động cơ sẽ tự động giảm tốc và đưa ra báo động. Khi áp lực nước làm mát thấp thì PS-FW = 0 → 2010.11 = 0 → 0004.10 = 1, 0004.11 = 1→ đèn AL-184, AL-84 sáng báo áp lực nước làm mát thấp. - Một số thông số báo động khác: Nhiệt độ nước làm mát cao. Nhiệt độ khí xả cao. Dầu bôi trơn xylanh máy chính kém. Nguồn điều khiển chính AC bị lỗi. Nguồn dự phòng DC bị lỗi Áp lực gió trong chai gió thấp. Có sự dò rỉ dầu FO trong ống. -Áp lực gió khởi động thấp: -Áp lực gió khởi động nằm trong khoảng (2  3) MPa. Khi áp lực gió khởi động giảm xuống thì máy nén sẽ tự khởi động để nén gió vào chai. Khi áp lực gió khởi động giảm ≤ 0,15 MPa thì PS-SA = 0 → 2010.08 = 0 → 0004.04 = 1, 0004.05 = 1 → đèn AL-124, AL-24 sáng báo áp lực gió khởi động thấp. - Áp lực gió điều khiển thấp: Áp lực gió điều khiển nằm trong khoảng (0,75  0,85) MPa. Khi áp lực gió khỏi động giảm xuống ≤ 0,65 MPa thì hệ thống đưa ra báo động, các đèn AL-115, AL-15 sáng. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 73 Chương 5: LẬP TRÌNH HỆ THỐNG DKTX DIEZEL BẰNG S7-300 5.1. Giới thiệu chung về lập trình PLC. 5.1.1. Giới thiệu về S7-300. PLC là chữ viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic khả trình có thể lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một 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 trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và được thực hiện lặp theo chu kỳ của vòng quét. Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và tất nhiên phải có cổng vào/ra để giao tiếp được với đối tượng điều khiển và để trao đổi với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC cần phải có các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), Bộ thời gian (Timer)... và những khối hàm chuyên dụng a, Các module của PLC S7-300: Thông thường, để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế mà ở đó phần lớn các đối tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cũng như chủng loại tín hiệu vào/ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hoá về cấu hình. Chúng được chia nhỏ thành các module. Số các số module được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng bài toán, song tối thiểu bao giờ cũng phải có một module chính là module CPU. Các module còn lại là các module nhận/truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển, các module chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ. Chúng được gọi chung là module mở rộng. Tất cả các module được gá trên 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. Các cổng vào ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào ra onboard. Trong họ PLC S7-300 có nhiều loại module CPU khác nhau. Nói chung chúng được đặt tên theo bộ xử lý có trong nó như module CPU312, module CPU314, module ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 74 CPU315… Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard cũng như các khối làm việc đặc biệt được tích hợp sẵn trong thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào/ra onboard này sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM. Ngoài ra còn có các loại module CPU với hai loại cổng truyền thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán. Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm thông dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại module CPU được phân biệt với những module CPU khác bằng thêm cụm từ DP (distributed Port) trong tên gọi. Ví dụ module CPU315 – DP.  Module mở rộng Các module mở rộng được chia thành 5 loại chính : +PS (Power supply) : Module nguồn nuôi.Có 3 loại 2A, 5A và 10A. +SM (Signal module) : Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm : -DI(Digital input) : Module mở rộng các cổng vào số. Số các cổng vào mở rộng có thể là 8,16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại module. -DO(Digital output) : Module mở rộng các cổng ra số. Số các cổng ra số mở rộng có thể là 8,16 hoặc 32 tuỳ thuộc vào từng loại module. -DI/DO: (Digital input/Digital output): Module mở rộng các cổng vào/ra số. Số các cổng vào/ra số mở rộng có thể là 8 vào/8 ra hoặc 16 vào/16 ra tuỳ thuộc vào từng loại module. - AI(Analog input): Module mở rộng các cổng vào tương tự.Về bản chất chúng là những bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits(AD). Tức là mỗi tín hiệu tương tự được chuyển thành mỗi tín hiệu số (nguyên) 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 những bộ chuyển đổi số tương tự (DA). Số các cổng ra tương tự có thể lá 2,4 hoặc 8 tuỳ từng loại module. - AI/AO(Analog input/Analog output): Module mở rộng các cổng các cổng vào ra tương tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/2 ra, hoặc 4 vào/4 ra tuỳ từng loại module. + IM (Interface module) : Module ghép nối.Đây là loại module chuyên dụng có nhiệm vụ nối từng nhóm các module mở rộng lại với nhau thành 1 khối và được quản lý bởi 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 75 module CPU. Thông thường các module mở rộng được gá liền với nhau trên 1 thanh đỡ gọi là rack.. Trên mỗi 1 rack chỉ có thể gá được nhiều nhất 8 module mở rộng (không kể module CPU, module nguồn nuôi). Một module CPU S7 – 300 có thể làm việc trực tiếp được nhiều nhất 4 rack và các rack này phải được nối với nhau bằng module IM. + FM (Function module): Module có chức năng điều khiển riêng,ví dụ như module điều khiển động cơ bước, module điều khiển động cơ servo, module PID, module điều khiển vòng kín… + CP (Commucation module) : Module phục vụ truyền thông trong mạng với nhau hoăc với máy tính. b, Vòng quét chương trình. PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét . Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình. Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn thực chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi được thể hiện trên (hình5.1). Hình 5.1 Quá trình hoạt động của một vòng quét - Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan đến cổng vào/ra tương tự nên các lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không thông qua bộ đếm. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 76 Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng quét. Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét được thực hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình được thực hiện, vào số lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó. Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét. Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC. Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực hiện chương trình càng cao. Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ như khối OB40,OB80, chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại. Các khối chương trình này có thể được thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò ép là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình. Chẳng hạn nếu một tín hiệu báo ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện khối chương trình tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó. Với hình thức xử lý tín hiệu ngắt như vậy, thời gian vòng quét càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét. Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không được viết chương trình xử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển. Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra. c, Cấu trúc chương trình. Chương trình cho S7-300 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được lập với hai dạng cấu trúc khác nhau: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 77 + Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ. Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp những với bài toán tự động nhỏ, không phức tạp. Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các lệnh trong nó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên trên (hình 5.2) hình 5.2 cấu trúc vòng quét + Lập trình có cấu trúc: Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và những phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiệm vụ và phức tạp. Mỗi khi xuất hiện một tín hiệu báo ngắt hệ thống sẽ tạm dừng công việc đang thực hiện lại, chẳng hạn tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1, và chuyển sang thực hiện chương trình xử lý trong ngắt trong các khối OB tương ứng. Ví dụ khi đang thực hiện OB1 mà xuất hiện tín hiệu ngắt báo sự cố truyền thông, hệ thống sẽ tạm dừng việc thực hiện OB1 lại để gọi và thực hiện chương trình trong khối OB87. Chỉ sau khi đã thực hiện xong chương trình trong OB87, hệ thống sẽ quay trở về tiếp tục phần chương trình còn lại trong OB1. Cấu trúc một chương trình (có cấu trúc hình 5.3) Vòng quét Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh cuối cùng OB1 OB Organization Block FB FB FC FB SFB SFC DB DB DB DB ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 78 hình 5.3 sơ đồ lập trình có cấu trúc *chú thích ( hình 5.3) OB = Organization Block FC = Function FB = Function Block SFB = System Function Block SFC = System Function SDB = System Data Block DB = Data Block Khác với kiểu lập trình tuyến tính, kỹ thuật lập trình có cấu trúc (structure programming) là phương pháp lập trình mà ở đó toàn bộ chương trình điều khiển được chia nhỏ thành các khối FC hay FB mang một nhiệm vụ cụ thể riêng và được quản lý chung từ những khối OB Kiểu lập trình này rất phù hợp cho bài toán điều khiển phức tạp, nhiều nhiệm vụ cũng như cho việc sửa chữa, gỡ rối sau này. d, Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng: Trong trạm PLC luôn có sự trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng thông qua bus nội bộ. Ngay tại đầu vòng quét, các dữ kiện tại cổng vào của các module số (DI) đã được CPU chuyển tới bộ đệm vào số. Cuối mỗi vòng quét nội dung của bộ đệm ra số lại được CPU chuyển đến cổng ra của các module ra số (DO). Việc thay đổi nội dung hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng. Điều này cho thấy nếu trong chương trình ứng dụng có nhiều lệnh đọc giá trị cổng vào số thì cho dù giá trị logic thực có của cổng vào này có thể đã bị thay đổi trong quá trình thực hiện vòng quét, chương trình sẽ vẫn luôn đọc được cùng một giá trị từ I và giá đó chính là giá trị của cổng vào có tại thời điểm đầu vòng quét. Cũng như vậy, nếu chương trình ứng dụng nhiều lần thay đổi giá trị cho một cổng ra số thì do nó chỉ thay đổi cuối cùng mới thực hiện được đưa tới cổng ra vật lý của module DO. Khác hẳn với việc đọc /ghi cổng số, việc truy nhập cổng vào/ra tương tự lại được CPU thực hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO). Như vậy mỗi lệnh đọc giá trị từ địa chỉ thuộc vùng PI sẽ thu được một giá trị đúng bằng giá trị thực có ở cổng tại thời điểm thực hiện lệnh. Tương tự khi thực hiện lệnh gửi một giá trị (số nguyên 16 bit) tới địa chỉ của vùng PQ, giá trị đó sẽ được gửi ngay tới cổng ra tương tự của module. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 79 Tuy nhiên miền địa chỉ PI và PQ lại được cung cấp nhiều hơn là số các cổng vào ra tương tự của một trạm. Chẳng hạn, thực chất các cổng vào tương tự chỉ có thể có là từ địa chỉ PIB256 đến địa chỉ PIB767 nhưng miền địa chỉ của PI và PQ lại từ 0 đến 65535. Điều này tạo ra khả năng kết nối các cổng vào/ra số với những địa chỉ dôi ra đó trong PI/PQ giúp chương trình ứng dụng có thể truy nhập trực tiếp các module DI/DO mở rộng để có được giá trị tức thời tại cổng mà không thông qua bộ đệm I và Q. 5.1.2 Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình PLC. Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ các đối tượng sử dụng khác nhau. PLC S7-300 có ba ngôn ngữ lập trình cơ bản. - Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement lits). Đây là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc chung “tên lệnh” + “toán hạng”. - Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic). Đây chính là dạng ngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic. - Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu FBD (Function block diagram). Đây cũng là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho những người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số. thể hiên trên (hình 5.4). Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng STL, nhưng ngược lại thì không. Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD hay FBD. Hình 5.4 các ngôn ngữ lập trình 5.1.3. Trình tự chung của việc viết chương trình điều khiển. a, Xác định chức năng của hệ thống điều khiển: LAD FBD STL ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 80 Đầu tiên chúng ta phải quyết định thiết bị hoặc hệ thống nào mà chúng ta muốn điều khiển một hay nhiều phần tử thực hiện của đối tượng. Để xác định chức năng của hệ thống điều khiển chúng ta cần xác định thứ tự hoạt động thông qua việc mô tả bằng lưu đồ. b, Xác định các đầu vào và đầu ra: Tất cả các thiết bị đầu vào và đầu ra bên ngoài được nối với bộ điều khiển được lập trình hoá phải được xác định. Những thiết bị đầu vào là những chuyển mạch, cảm biến, nút ấn, tay điều khiển...Những thiết bị đầu ra là những thiết bị như van điện từ, các đèn chỉ báo, chuông ... Sau việc nhận dạng các thiết bị chủng loại đầu vào và đầu ra đó, chúng ta tiến hành lựa chọn cấu hình PLC và các khối mở rộng một cách phù hợp. Gán đầu vào (INPUT) và đầu ra (OUTPUT) tương ứng với PLC đã chọn. c, Quan hệ vào/ra và việc đơn giản hàm chức năng: Từ lưu đồ hoạt động, ta tiến hành xây dựng mạch logic điều khiển theo quan hệ đầu vào/ra. Viết hàm chức năng từ mạch logic, sau đó có thể thực hiện đơn giản hoá hàm trong trường hợp có thể. d,Viết chương trình + Ngôn ngữ lập trình - Phương pháp hình thang (LAD). - Phương pháp danh sách lệnh (STL). - Phương pháp sơ đồ khối (FBD). + Các lệnh cơ bản - Nhóm lệnh logic tiếp điểm. - Lệnh đọc, ghi và đảo vị trí bytes trong thanh ghi ACCU. - Các lệnh logic thực hiện trên thanh ghi ACCU. - Nhóm lệnh tăng giảm nội dung thanh ghi ACCU. - Nhóm lệnh dịch chuyển nội dung thanh ghi ACCU. - Nhóm lệnh so sánh số nguyên 16 bits. - Nhóm lệnh so sánh số nguyên 32 bits. - Nhóm lệnh so sánh số thực 32 bits. +Các lệnh toán học - Nhóm lệnh làm việc với số nguyên 16 bits. - Nhóm lệnh làm việc với số nguyên 32 bits. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 81 - Nhóm lệnh làm việc với số thực. + Các lệnh logic tiếp điểm trên thanh ghi trạng thái - Lệnh AND trên thanh ghi trạng thái. - Lệnh OR trên thanh ghi trạng thái. - Lệnh EXCLUSIVE OR trên thanh ghi trạng thái. + Các lệnh đổi kiểu dữ liệu. - Chuyển đổi số BCD thành số nguyên và ngược lai. - Chuyển đổi số nguyên 16 bits thành số nguyên 32 bits. - Chuyển đổi số nguyên 32 bits thành số thực. - Chuyển đổi số thực thành số nguyên 32 bits. + Các lệnh điều khiển chương trình. - Nhóm lệnh kết thúc chương trình. - Nhóm lệnh rẽ nhánh theo bit trạng thái. - Lệnh xoay vòng. - Lệnh rẽ nhánh theo danh mục. Ngoài ra thì còn có các bộ đếm(counter), bộ thời gian(timer) và các khối dữ liệu đặc biệt... e, Nạp chương trình vào bộ nhớ Ta truy nhập chương trình đã được soạn thảo vào trong bộ nhớ thông qua máy tính với sự trợ giúp của phần mềm đi kèm theo thiết bị. f, Xác định địa chỉ cho module mở rộng Một trạm PLC được hiểu là một module CPU ghép nối cùng với các module mở rộng khác (module DI,DO,AO,CP,FM) trên những thanh rack (giá đỡ), trong đó việc truy nhập của CPU vào các module mở rộng được thực hiện thông qua địa chỉ của chúng.Một module CPU có khả năng quản lý được 4 thanh rack với tối đa 8 module mở rộng trên mỗi thanh . Tuỳ vào vị trí lắp đặt của module mở rộng trên những thanh rack mà các module có những địa chỉ khác nhau. (hình 5.5) dưới đây trình bày qui tắc xác định địa cho module phụ thuộc vào vị trí lắp đặt của nó. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 82 hình 5.5 xác định địa chỉ cho các module tương tự ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 83 5.2 Lưu đồ thuật toán điều khiển máy chính có sáu chức năng sau. 5.2.1 Chức năng chuẩn bị máy giới thiêu trên (hình 5.6). Hình5.6 Chức năng chuẩn bị máy . Bắt đầu Bật công tắc nguồn Nguån ®· cã ? S C¸c ®iÒu kiÖn thùc hiÖn khëi ®éng Khëi ®éng b¬m dÇu b«i tr¬n B¬m ch¹y ? § PLO  PCP § S B¸o ®éng Khëi ®éng m¸y nÐn khÝ M¸y ch¹y ? PK  PCP § S B¸o ®éng Vµo ly hîp via Ly hîp ®ãng ? Quay 1- 2 vßng § S S Thùc hiÖn via Ng¾t via Via ng¾t ? § S AND § Cho phÐp khëi ®éng KÕt thóc § § S s ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 84 5.2.2 Chức năng hâm nóng máy (hình 5.7) hình 5.7 Chức năng hâm nóng máy Cảm biến máy hoạt động n>ntc So sánh: tom ≤ t o min Sấy So sánh: tom  t o max Đ S S Đ S Bắt đầu cắt nguồn điều khiển end Đ Đ S ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 85 5.2.3 Chức năng điều chỉnh tốc độ (Hình 5.8) Hình 5.8 chức năng điều chỉnh tốc độ Máy đang ở tốc độ bất kì Tác động vào tay điều chỉnh So sánh nm > nđc Giảm tốc độ nm = nđc Tăng tốc độ nm = nđc OR S Đ S Đ S Đ Bắt đầu end nm = nđc Đ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 86 5.2.4 Chức năng khởi động (hình 5.9a, hình5.9b) Hình5.9a Chức năng khởi động Bắt đầu Chọn vị trí điều khiển Buång §K Buång l¸i Buång m¸y Khëi ®éng b»ng tay H¹n chÕ nhiªn liÖu §· h¹n chÕ NL S OR LÖnh K§ tiÕn DÞch trôc cam tiÕn Cam ë vÞ trÝ tiÕn § § S DÞch trôc cam lïi Cam ë vÞ trÝ lïi S S OR § § C¾t giã dÞch trôc cam C¾t giã van dõng A B C Sau 2s S § ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 87 Hình5.9b Chức năng khởi động A Kiểm tra các điều kiện KĐ CÊp giã van khëi ®éng § S K§ thµnh c«ng n  nK§ Sau 3 s C¾t h¹n chÕ nhiªn liÖu §iÒu chØnh tèc ®é b»ng tay § Sau 10 s S S C¾t giã K§ B¸o ®éng ®Ìn cßi §­a tay §K vÒ STOP vÞ trÝ STOP HÕt b¸o ®éng B KÕt thóc § ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 88 5.2.5 Chức năng đảo chiều quay (Hình 5.10) Hình5.10 Chức năng đảo chiều quay Bắt đầu Máy đang hoạt động Đẩy tay ĐK ngược lại Van STOP tác động Tốc độ giảm n ≤ nKĐ S Tèc ®é gi¶m tiÕp n ≤ n®/ chiÒu H¹n chÕ nhiªn liÖu Trôc cam dÞch ng­îc l¹i VÞ trÝ ng­îc KÕt thóc n ≤ nSTOP § § S S § AND S § C ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 89 5.2.6 Chức năng dừng động cơ (Hình 5.11) Hình 5.11 Chức năng dừng động cơ Bắt đầu Máy đang hoạt động Dừng bình thường §­a tay §K vÒ STOP VÞ trÝ STOP Dõng sù cè Dõng tù ®éng Dõng b»ng tay § S S KiÓm tra th«ng sè KiÓm tra th«ng sè PLO << Pmin, OR.n >> nmax § § § Ên nót dõng B¸o ®éng T¸c ®éng van dõng sù cè CÊp giã cho c¬ cÊu dõng sù cè S T¸c ®éng vµo van dõng CÊp giã cho c¬ cÊu dõng n ≤ nSTOP S B¸o m¸y dõng n ≤ nSTOP S § KÕt thóc B¸o m¸y dõng sù cè § S § § C¾t nhiªn liÖu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 90 5.3. Lập trình PLC cho hệ thống tự động điều khiển từ xa Diesel. 5.3.1. Lựa chọn cấu hình phần cứng. Trên cơ sở số lượng các tín hiệu đầu vào ra cũng như loại tín hiệu, thiết bị hiện có và các yêu cầu điều khiển tự động máy nên ta có thể lựa chọn cấu hình cứng như sau. * Chọn CPU: CPU 315 6ES7 315 – 1AF03 – OABO * Chọn module nguồn: PS 307 5A 6ES7 307 – 1EAOO – OAAO * Chọn các module vào ra: - Chọn 5 module vào số: DI32xDC24V 6ES7 321 – 1BL80 – OAAO - Chọn 3 module ra số: DO16xDC24V/ 0,5A 6ES7 322 – 1BH01 – OAAO *thư viện để lấy các modul (hình 5.12) Hình 5.12 thư viện các modul ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 91 5.3.2.Gán các địa chỉ vào ra. * Tín hiệu vào: - Tín hiệu vào buồng lái. I0.0 -Công tắc cấp nguồn. I0.1-Tiếp điểm cảm biến nhiệt độ máy thấp . I0.2-Tiếp điểm cảm biến nhiệt độ máy cao. I0.3-Tiếp điểm cảm biến tốc độ máy khởi động thành công. I0.4-Công tắc via máy I0.5-Tiếp điểm hành trình via máy. I0.6-Công tắc chọn vị trí điều khiển tại buồng điều khiển. I0.7-tiếp điểm cảm bi ến áp lực gió khởi động đủ I1.0-Tiếp điểm cảm biến áp lực dầu bôi trơn đủ. I1.1-Tiếp điểm tay điều khiển ở vị trí tiến. I1.2-Tiếp điểm tay điều khiển ở vị trí lùi. I1.3-Tiếp điểm hành trình cam ở vị trí tiến. I1.4-Tiếp điểm hành trình cam ở vị trí lùi. I1.5-Tiếp điểm cảm biến tốc độ đảo chiều. I1.6-Nút dừng sự cố ở buồng điều khiển và buồng may. I1.7-Tiếp điểm cảm biến máy quá tốc. I2.0-Tiếp điểm cảm biến áp lực dầu bôi trơn thấp I2.1-Tiếp điểm tay điều khiển ở vị trí khởi động. I2.2-Tiếp điểm cảm biến tốc độ dừng. I2.3-Tiếp điểm cảm biến áp lực dầu bôi trơn thấp ( Tự động bơm ) I2.4-Tiếp điểm cảm biến áp lực dầu bôi trơn cao ( Ngắt bơm ) I2.5- Tiếp điểm cảm biến nhiệt độ nước làm mát cao. I2.6-Tiếp điểm cảm biến nhiệt độ khí xả cao. I2.7-Tiếp điểm cảm biến áp lực dầu đốt th ấp I3.0Tiếp điểm cảm biến áp lực khí điều khiển thấp . I3.1Tiếp điểm cảm biến áp lực khí khởi động thấp. I3.2-Nút Text. I3.3-Nút hoàn nguyên ở buồng điều khiển. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 92 I3.4-Nút khẳng định sự cố ở buồng điều khiển. I3.5-Nút hoàn nguyên ở buồng buồng may. I3.6-Nút khẳng định sự cố ở buồng buồng may. I4.0-Nút Text. * Tín hiệu ra: Q0.0-Contactor đóng ngắt mạch sấy Q0.1-Đèn báo máy đang via Q0.2-Đèn báo máy via xong. Q0.3-Van mở gió khởi động.. Q0.4-Van dừng bình thường. Q0.5-Van dịch trục cam theo chiều tiến. Q0.6-Van dịch trục cam theo chiều lùi. Q0.7-Van hạn chế nhiên liệu. Q1.1-Van dừng sự cố. Q1.2-Đèn báo động chung Q1.3-Chuông báo động Q1.4-Đèn báo máy tiến. Q1.5-Đèn báo máy lùi. Q1.6-Đèn báo nguồn . Q1.7-Đèn báo vị trí điều khiển tại buồng điều khiển. Q2.0-Đèn báo máy dừng . Q2.1- Đèn báo máy dừng sự cố. Q2.2-Đèn báo nhiệt độ nứơc làm mát cao. Q2.3- Đèn báo nhiệt độ khí xả cao. Q2.4 - Đèn báo áp lực dầu đốt thấp. Q2.5-Đèn báo áp lực khí điều khiển thấp. Q2.6-Đèn báo quá tốc. Q2.7-Đèn báo áp lực dầu bôi trơn giảm. Lập trình trên S7-300, màn hình soạn thảo ( hình 5.13). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 93 Hình 5.13 màn hình soạn thảo ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 94 5.3.3 . Viết chương trình ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 95 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 96 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 98 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 102 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 103 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 104 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 105 KẾT LUẬN Sau thời gian ba tháng nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu, đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành với hai phần cụ thể sau : -Phần I : Trang thiết bị điện tàu dầu 6500T Ở phần này em đã tìm hiểu một số hệ thống quan trọng trên tàu thủy như : Tổng quan về trạm phát điện chính, hệ thống lái tàu dầu 6500T, truyền động điện máy lái và đánh giá hệ thống, hệ thống điều khiển nồi hơi, hệ thống bơm ballast, hệ thống máy nén khí, hệ thống quạt gió buồng máy tàu dầu 6500T. -Phần II: đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển từ xa diesel máy chính. Lập trình PLC cho hệ thống tự động điều khiển từ xa diesel Ưu điểm: Giảm số người phục vụ trên tàu, việc kiểm tra và điều khiển máy sẽ dễ dàng và chính xác. Nâng cao tuổi thọ cho các thiết bị, chuyển đổi chế độ làm việc trơn và láng hơn khi chuyển tay điều khiển không gây xung động cho động cơ. Cải thiện được điều kiện làm việc của các thuyền viên do các thao tác kỹ thuật, kiểm tra, phục vu, điều khiển với vai trò phần tử thực hiện cơ giới hoá và tự động hoá. Nâng cao độ tin cậy,tính an toàn trong quá trình khai thác tàu Nhược điểm: Hệ thống có cấu trúc phức tạp, nhiều thiết bị nên hay bị sự cố làm cho hệ thống không điều khiển được. Trong quá trình thực tập tốt nghiệp tại công ty đóng tàu Phà Rừng và nghiên cứu đề tài này đã cho em một cái nhìn vừa tổng quát vừa chi tiết về các hệ thống điện trên tàu thuỷ hiện đại. Không những thế đó còn là quãng thời gian để em củng cố, tổng hợp lại kiến thức trong hơn 4,5 năm học vừa qua, đồng thời rèn luyện cho em kỹ năng nghiên cứu hệ thống, đọc và trình bày bản vẽ, văn bản. Điều đó giúp ích cho bản thân em rất nhiều về việc nâng cao kiến thức chuyên môn, thói quen nghề nghiệp trước khi ra trường. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lưu Kim Thành cùng các thầy cô, bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Hải Phòng,ngày 07 tháng02 năm2010 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Thầy giáo Kiều Đình Bình; Giáo trình môn Hệ thống tự động tàu thuỷ ; Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. [2]-KSĐT. Lưu Đình Hiếu; Truyền động điện tàu thuỷ; Trường Đại học Hàng hải Việt Nam - nhà xuất bản xây dựng 2004. [3]- PGS.TS: Lưu Kim Thành; sách Phần tử tự động; Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 2000 [4]- KS.Bùi Thanh Sơn; Trạm phát điện tàu thuỷ; Nhà xuất bản Giao thông vận tải năm 2000 [5]- Thầy giáo Đỗ Minh Phong-Máy tàu thuỷ; Trường đại học Hàng Hải Việt Nam 2004. [6]- Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà; Tự động hoá với SIMATIC S7 – 300; Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 2006. [7]- Tài liệu kỹ thuật tàu dầu 6500T nhà máy đóng tàu PHÀ RỪNG.