0 Comments
*Cũng khá lâu mình không cập nhật lại blog này, toàn post bên LinkedIn. Mình cũng rất ngạc nhiên khi hôm trước có 1 anh bên nhà cung cấp hỏi mình có phải là người viết blog này không trong nhà máy. Mình khá vui vì nội dung mình viết được mọi người đọc và hỗ trợ được chút nào đó cho mọi người* *mình mới xong 3 tuần cuối cùng của 1 đợt chạy dự án 6 tháng, giờ mới thở được để viết bài* Hôm nay mình muốn bàn về cách triển khai các hệ thống biến tần và cách kết hợp nó với hệ thống điều khiển công nghiệp. Hồi mình mới đi học PLC buổi đầu tiên và được giới thiệu về biến tần, mình được dạy đấu như sau: - đấu 3 pha vào CB - đấu 3 pha vào đầu vào biến tần - đấu 3 pha đầu ra biến tần vào motor - bật lên và chạy phà phà Chính ra cách đấu này cũng không sai, và mình thấy rất nhiều người trong thực tế vẫn đấu như vậy. Điều khiển tốc độ trực tiếp trên màn hình nhỏ nhỏ của biến tần. Các biến tần này thường có nút vặn luôn, chỉnh tốc độ cũng tiện phết. Biến tần rẻ tiền nên cũng không có chỉnh chọt gì nhiều, cũng chả có bảo vệ trên dưới gì hết. Kể cũng đơn giản và dễ chạy. Đến lúc ra ngoài thực tế, một trong những vấn đề hệ thống chạy biến tần gặp nhiều nhất và hay gặp rủi ro nhất lại là quá dòng quá tải. Nếu biến tần không có chức năng bảo vệ quá dòng, và CB cũng không có giới hạn dòng phù hợp thì hệ thống sẽ rất dễ đi. Thôi, chịu khó nâng cấp 1 tí lên con biến tần có bảo vệ quá dòng và con CB motor chỉnh được. Như vậy sẽ an toàn cho hệ thống hơn. Cơ mà ai lắp biến tần chỉ chạy 1 tốc độ? Chí ít thì cũng phải điều khiển bật tắt được, còn không thì phải đảo chiều được, báo lỗi được, phản hồi được là có đang chạy hay không. Vậy là lôi 1 mớ IO đủ kiểu ra đấu vào với PLC để có thể thực hiện được các chức năng cơ bản trên Hệ thống như vậy về cơ bản là đáp ứng được 90% các nhu cầu thông dụng của khách hàng Việt Nam, và thực tế mình thấy các nhà tích hợp ở VN sẽ chỉ propose cho khách hàng tới đây là ngưng rồi. Hệ thống thực tế cũng khá đảm bảo cho các hoạt động vận hành thông thường. Tuy nhiên, đây chỉ là dành cho thị trường Việt Nam, nơi mà cưa bom đã được đưa vào sách giáo khoa, và an toàn thường được bỏ qua. Đối với các thiết bị motor, để vận hành, bảo trì bảo dưỡng được thì thường cần có thể đóng cắt và khóa được ngoài hiện trường mà không cần mở tủ điện (mở tủ điện cần chứng chỉ về an toàn điện và kiến thức về điện). Để thực hiện được việc này, ngoài hiện trường (field) cần có thêm 1 thiết bị đóng cắt (Isolator / handswitch) để có thể có điểm để LOTO và ngắt điện tới thiết bị. Có Isolator thì lại nghĩ, trong trường hợp đóng cắt Isolator thì thực tế nếu Isolator bị dính tiếp điểm, hoặc cần mở isolator ra sửa thì đầu trên của isolator sẽ vẫn còn điện, làm việc sửa chữa gặp khó khăn. Thế nên, Isolator sẽ được gắn với tiếp điểm phụ, đấu về coil của 1 contactor để đảm bảo cắt điện tới isolator. Trên contactor sẽ có tiếp điểm phụ đấu về DI của PLC để xác định trạng thái đóng mở của isolator, làm điều kiện interlock cho VFD. Một số trường hợp, mình có thấy các công ty thiết kế Motor CB đấu chung cụm với contactor ở đầu trên biến tần. Cách làm này sẽ rất an toàn, tuy nhiên nếu isolator đóng mở nhiều lần, sẽ tạo thành rủi ro hư hỏng cho phần control của biến tần, nhất là nếu phần control được cấp nguồn từ 3P của biến tần. Nếu nguồn 24V cho phần điều khiển của biến tần được cấp riêng thì nên lắp đặt contactor ở trước VFD Lo cho nhân viên về an toàn thì các tủ điều khiển không thể thiếu hệ thống emergency. Khi Emergency nhấn, sẽ phải qua safety relay, và safety relay sẽ chuyển tín hiệu về cho VFD (nếu có Safe Torque Off), về DI để PLC biết là đang có Emergency, và có thể về Safety Contactor (đấu nối tiếp cùng với handswitch ). Các nhà tích hợp Việt Nam cũng rất hay ăn gian điểm này trong hệ thống safety, khi không sử dụng Safety relay, safety contactor hoặc biến tần có safety để tiết kiệm chi phí. Thường với mình, hệ thống đến đây là khá hoàn chỉnh. Tuy nhiên, ở thời đại 4.0 thì biến tần có thể cung cấp được rất nhiều thông tin : thời gian chạy, nhiệt độ, trạng thái abc xyz, set up thông số từ xa... tất cả thông qua các chuẩn truyền thông hiện đại nền ethernet như EthernetIP. Profinet, EtherCAT, etc... Khi đã set up comm rồi thì thực ra lượng IO phải sử dụng sẽ ít đi rất nhiều, và hầu như không cần sử dụng IO truyền thống nữa. Các biến tần đời mới còn có thể config được IO để thay thế PLC và nhận trực tiếp các tín hiệu về handswitch và thermal fault từ motor để báo cáo về PLC thông qua Comm. Đây là cách làm ưa thích nhất của mình. Trùm cuối đối với các hệ thống an toàn cao là khi mà safety relay không còn, PLC, biến tần, contactor đều là safety rated để có thể chạy Safety Over Ethernet để đảm bảo an toàn với chuẩn an toàn cao nhất. Thiết kế này sẽ rất tiết kiệm nếu hệ thống có rất nhiều motor và an toàn phức tạp mà safety relay rất khó để thực hiện. Tuy nhiên, thiết kế này cũng sẽ rất đắt nếu lượng thiết bị trong mạng lưới của bạn nhỏ. Câu hỏi đặt ra:
- bạn cần bảo vệ người dùng cuối tới đâu, nếu như ở Việt Nam không có tiêu chuẩn? - bạn có sẵn sàng đặt ra tiêu chuẩn an toàn, nếu biết rằng chi phí sẽ tăng lên ? - bạn là nhà tích hợp, và bạn có sẵn sàng giải thích cho chủ đầu tư về các lớp công nghệ cần có cho 1 hệ thống an toàn? - bạn là nhà tích hợp, và liệu bạn và công ty có sẵn sàng các tài nguyên (AOI, FB/ DB, HMI-OOP code) để triển khai một hệ thống an toàn cao ? Thời điểm đầu dịch năm 2020, mình có 1 tiên lượng là thế nào linh kiện ngành điện - điện tử - tự động hoá cũng sẽ khủng hoảng, và sẽ tạo thành khủng hoảng kéo dài nhiều năm do backlog của các dự án năm trước để lại, trong khi quy trình sản xuất không thể tăng lên 1 cách nhanh chóng được, cùng lúc đó sẽ kéo bottleneck của tất cả các ngành công nghiệp khác. Điều này đã đúng vào đầu năm 2021, và thực tế đến tận bây giờ vẫn khủng hoảng trầm trọng trong ngành, với lead time thường thấy là khoảng 4-6 tháng cho bất kì một món hàng nào, cũng như thời gian giao máy từ ngày xưa 20 tuần nay lên 50 tuần++ . Khác với các ngành khác, việc chuyển đổi PLATFORM của 1 hãng này sang 1 hãng khác là một điều cực kì khó khăn, nhất là khi bạn đã có 1 kho hành trang các tập lệnh viết trước, graphic được tích hợp sẵn, và thậm chí thói quen, phím tắt, troubleshoot, tips&tricks. Bài viết này, Hùng sẽ chỉ mọi người 1 số chiêu có thể mọi người chưa biết để có thể sống sót tốt trong 2-3 năm chậm hàng tới. 1/ Upgrade hoặc downgrade trong cùng 1 hãng Trong cùng 1 hệ thống điều khiển của 1 hãng, sẽ có rất nhiều phân tầng thiết bị, trong cùng 1 platform phần mềm và có thể tương thích lẫn nhau. Thay vì lựa chọn nhất nhất 1 class thiết bị (ví dụ hồi xưa mình luôn thích chọn Rockwell Controllogix cho build của mình), thì mình có thể downgrade hoặc upgrade lên 1 dòng cao hơn hoặc downgrade xuống dòng thấp hơn một chút. Nhiều khi bạn sẽ thấy, mặc dù là downgrade xuống 1 class, nhưng do đời mới hơn, bạn sẽ có nhiều tính năng ưu việt hơn, giá cả và quan trọng nhất là lead time sẽ tốt hơn rất nhiều. Với upgrade cũng vậy, nhiều khi hàng mới, nhiều tính năng hơn nhưng thực ra lai rẻ hơn so với hàng cũ, do chính sách khuyến mại của các hãng nhằm quảng cáo sản phẩm mới. Để làm được việc này, bạn cần làm việc với đội ngũ sale của các nhà phân phối để check tình hình hàng hoá và giúp bạn tối ưu hoá BOM của mình một cách tốt nhất. Ví dụ thực tế với Platform của Rockwell:
2/ Sử dụng các thiết bị dưới controller của hãng thứ 3. Trong hệ thống điều khiển, cái mà các kỹ sư tự động mất thời gian làm quen là platform lập trình, chứ các thiết bị dưới controller thì thay đổi liên tục. Với sự phổ biến của các chuẩn truyền thông ethernet base, việc thiết kế hệ thống đã mở ra rất nhiều cách tích hợp các sản phẩm của hãng thứ 3 với controller ưa thích của bạn. Các hãng thứ 3 này khi bán cũng có sẵn hướng dẫn tích hợp và làm quen với nó thực sự không khó khăn 1 chút nào. Hùng xin ví dụ một vài phương án:
3/ Lên kế hoạch chuyển hoàn toàn sang 1 platform khác: Việc chuyển hoàn toàn toàn bộ hành trang sang 1 platform mới / hãng mới là việc cực chẳng đã đối với tất cả mọi người (kỹ sư tự động, kỹ thuật viên ráp tủ, người dùng cuối, kỹ sư bảo trì etc), và thường tốt kém chi phí lớn để chuyển qua. Thường ở các công ty, quyết định chuyển platform là 1 quyết định chiến lược khá lớn và sẽ cần nhiều sự đầu tư (con người, máy móc thiết bị, phần mềm, mối quan hệ). Tuy nhiên, trong môi trường mới, việc phải làm việc cross-platform là việc các kỹ sư tự động cần phải chuẩn bị kỹ lưỡng. Lời khuyên để bạn có thể cross-platform:
Trong ngành điều khiển, tự động hoá, nếu ví PLC/ DCS là đầu não, thiết bị instrument là giác quan, thiết bị thực thi là cơ bắp thì cáp điều khiển là dây thần kinh và cáp động lực là mạch máu. Thường thì ai cũng quan tâm tới nâng cao trí não, bảo vệ giác quan, tăng cường cơ bắp chứ chỉ có người có tuổi mới lo về dây thần kinh và mạch máu thôi. Ai mà bị đau nhức xương khớp thì biết dây thần kinh nó ảnh hưởng thế nào tới cuộc sống hàng ngày như thế nào. Hệ thống điều khiển cũng vậy, lựa chọn hệ thống dây cáp tín hiệu tốt không có tác dụng cho hệ thống mới vận hành chạy thử, mà thực tế là để đảm bảo cho tương lai hệ thống 20 năm vẫn chạy tốt, không có sự cố “ảo ma canada". Bài viết này, mình muốn đưa ra các điểm cần lưu ý cho việc lựa chọn dây cáp để 20 năm vẫn còn chạy tốt, ít nhất là dưới góc độ của người làm tự động hoá công nghiệp. 1/ Chọn kích thước lõi đồng phù hợp với dòng tải và quãng đường dây:ài học cơ bản và vỡ lòng của toàn bộ kỹ sư điện về việc chọn dây là chọn dây cáp phù hợp với dòng tải và quãng đường dây. Về mặt thực tế, dây động lực sẽ phải được lựa chọn theo từng tải cụ thể của từng thiết bị để đảm bảo tránh lãng phí, vì thế luôn được kiểm tra kỹ. Kinh nghiệm thì với các tải nhỏ, cứ dây 2.5mm2 là tối thiểu, còn từ các tải lớn 3-4kW đổ lên thì bắt đầu sizing theo kích thước phù hợp.Có 1 lưu ý nhỏ mà mọi người có thể hay không để ý: nguồn điều khiển cấp cho thiết bị ngoại vi, đặc biệt là HMI cho 1 màn hình tới 100-200W,hoặc nguyên cụm RemoteIO có thể là 24VDC và cần lựa chọn dây cho phù hợp với công suất này Dây động lực thì là bài tính thường xuyên, nhưng dây điều khiển thì lại thường không được tính. Thực tế tải trên dây điều khiển không nhiều, mA cho dây analog, tối đa 2A cho digital output, nên bình thường mình cũng sẽ phân loại ra dây tối thiểu 0.75mm2 cho analog, 1.5mm2 cho dây digital. Specification bên dầu khí hay dùng là 1.5mm2 (analog)/ 2.5mm2 (digital), vì dây thường đi dài (vài trăm m) để đảm bảo không suy hao tín hiệu và hao tổn đường dây. Một số tiêu chuẩn đặc thù (Ex i) sẽ cần người dùng tính toán kích thước dây để đảm bảo năng lượng tồn tại trên dây là tối thiểu, và cần tính toán sâu nếu bạn đi dây > 100m. 2/ Chọn loại vỏ cáp phù hợp với môi trường |
Professional sharingEveryone needs to earn money. My trade is in process instrumentation and control system, spanning oil and gas, FMCG and tire industry. Archives
August 2021
Categories |