Nghiên cứu điều khiển cửa van thủy lợi theo cảm biến vị trí với bộ điều khiển PLC

Trong phạm vi đề tài này, tác giả tập trung nghiên cứu giải pháp điều khiển cửa van theo vị trí cảm biến hành trình sử dụng bộ điều khiển PLC Mitsubishi FX3U. Xây dựng mô hình điều khiển của van thực tế kiểm nghiệm đạt hiệu quả tốt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều khiển cửa van thủy lợi theo cảm biến vị trí với bộ điều khiển PLC Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN CỬA VAN THỦY LỢI THEO CẢM BIẾN VỊ TRÍ VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Vũ Minh Quang Trường Đại học Thủy lợi, email: quang_vm@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Bảng 1. Phân loại cửa van theo cấu trúc Cửa van là một bộ phận quan trọng trên các Cửa STT Mô tả Đặc điểm công trình thuỷ lợi dùng để điều tiết dòng van chảy, điều chỉnh mực nước và lưu lượng qua công trình thủy lợi. Đặc biệt trong thời điểm Chữ - Kết cấu đơn giản hiện nay trước tình hình biến đổi khí hậu đang 1 nhân mở đóng nhanh. diễn biến phức tạp thì việc thiết kế và lắp đặt vận hành tối ưu cửa van lấy nước phục vụ cho sản xuất cho nông nghiệp, công nghiệp và - Mô men cản áp lực Van 2 nước bé, lực cản sinh hoạt đang rất cần thiết. Việc điều khiển cung nâng giảm nhỏ. cửa van thủy lợi đảm bảo đảo chiều quay, khống chế tốc độ, hãm dừng chính xác vị trí - Lực đóng mở nhỏ mở đang là yêu cầu cơ bản quan trọng để làm Cửa phai do cửa van được chia cơ sở phát triển tích hợp các giải pháp tự động 3 làm nhiều phai, khối hóa thông minh hiện đại. lượng cửa nhỏ. Trong phạm vi đề tài này, tác giả tập trung nghiên cứu giải pháp điều khiển cửa van theo - Có thể kích thước vị trí cảm biến hành trình sử dụng bộ điều Van lớn. 4 khiển PLC Mitsubishi FX3U. Xây dựng mô phẳng - Dễ đóng mở kiểu di hình điều khiển của van thực tế kiểm nghiệm động. đạt hiệu quả tốt. - Phù hợp với cống ở Viên vùng triều cường. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5 phân - Đóng mở đơn giản, Từ yêu cầu điều khiển cửa van thực tế tiến nhanh. hành xây dựng thuật toán điều khiển theo vị trí mở của van. Qua đó lập trình theo ngôn ngữ LADDER điều khiển PLC cho hệ thống. Lắp đặt mô hình và chạy thực nghiệm chương trình để kiểm chứng hiệu quả. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Cấu trúc cửa van điển hình[3] Cửa van theo cấu trúc phân loại theo bảng 1. Các thành phần chính mô tả hình 1 bao gồm: Động cơ dẫn động, cảm biến vị trí, vít me nâng hạ cửa van, cánh van, thành van. Hình 1. Cấu trúc cửa van thủy lợi điển hình 259 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 3.2. Hệ thống truyền động điện của van[1] Quá trình điều khiển của van khi khởi động và dừng theo vị trí thường đảm bảo yêu Hệ thống truyền động cho cửa van có thể cầu tốc độ ổn định và không quá giới hạn lớn dùng dạng thủy lực khí nén hoặc động cơ hộp nhất khi thiết kế đặt ra. Biểu đồ tốc độ điều giảm tốc có chức năng diểu khiển đảo chiều khiển của van mô tả trên hình 3: quay và chỉnh tốc độ linh hoạt. Hệ thống thủy lực thường cồng kềnh và tốn kém trong vận hành bảo dưỡng. Hệ thống truyền động điện dùng động cơ điện - hộp giảm tốc dễ vận hành chi phí bảo dưỡng thấp đang là phương án được ưa dùng. Các giải pháp điều khiển theo vị trí trong công nghiệp hiện nay thường dùng là động cơ servo điều khiển rất chính xác vị trí và tiện lợi, tuy nhiên đối với đối tượng đặc thù cửa van thủy lợi khối lượng lớn, mô men cản cao thì phương án này không phù hợp. Động cơ công suất lớn hàng chục, trăm kW thích hợp Hình 3. Biểu đồ tốc độ điều khiển của van với cửa van thường là động cơ không đồng bộ Thời gian khởi động nâng hạ van theo 1 pha, 3 pha, động cơ DC.. Với động cơ không công thức (3.1). Thời gian giảm tốc hãm đồng bộ do mô men mở máy tự nhiên rất nhỏ dừng tính theo (3.2): mà yêu cầu mô men mở máy cửa van lớn do Tkd  T p  Tk (3.1) đó rất khó thực hiện. Giải pháp dùng động cơ Thd  Th  Td (3.2) điện 1 chiều có đảo chiều quay, hoặc động cơ không đồng bộ rotor dây quấn khởi động dùng trong đó: Tkd: thời gian tăng tốc; Thd: Thời gian điện trở phụ là tương đối phù hợp cho của van giảm tốc; Tp: Thời gian ngắt điện trở phụ; Th : công suất lớn. Trong phạm vi đề tài này đề cập Thời gian dùng điện trở hãm; Tk: Thời gian phương án sử dụng hệ thống truyền động điện tăng tốc tự nhiên; Td: Thời gian dừng tự nhiên. 1 chiều khởi động và hãm dừng theo điện trở Các khoảng thời gian này được tính toán và cài đặt lập trình trong các chương trình phụ cho cửa van thủy lợi. Hệ thống truyền điều khiển tự động. động điện cửa van mô tả trên hình 2. 3.3. Chương trình điều khiển cho cửa van ...