*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
*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.
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.
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 ?
- 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 ?