Sơ Đồ Mạch Điện (Phần 4): Mạch Điều Khiển Máy Bơm Với Cảm Biến Và Mạch An Toàn

Chúng ta sẽ bổ sung mạch để dừng máy bơm khi bể chứa đạt mức đầy (mực nước tối đa), nhằm ngăn chặn tình trạng tràn nước. Đây là khóa liên động (interlock) để bảo vệ bể khỏi vượt quá dung tích.

Tương tự như cảm biến giới hạn dưới ở bể cấp nước ở trên, chúng ta sẽ thêm cảm biến tiệm cận để theo dõi mức nước tối đa trong bể chứa.

Tổng Quan Về Bể Chứa Nước Cho Máy Bơm

• Đồng hồ đo mức phao: Được bổ sung vào bể chứa để theo dõi mức nước.
• Cảm biến tiệm cận: Lắp một cảm biến ở phần trên của bể để phát hiện mức nước tối đa (tràn nước).
• Cảm biến thường đóng (NC) cho phát hiện tràn nước: Loại NC được chọn vì phù hợp để phát hiện tình trạng tràn nước.
• Lý do chọn NC: Khi chọn giữa thường đóng (NC) và thường mở (NO), cần xem xét hành vi an toàn nếu dây bị đứt. Với cảm biến NO, nếu dây đứt, hệ thống có thể không nhận tín hiệu tràn nước, dẫn đến rủi ro vận hành máy bơm không an toàn.

Trường Hợp Sử Dụng Cảm Biến Thường Mở

Khi sử dụng cảm biến tiệm cận loại thường mở (NO), nếu dây bị đứt, cảm biến không phản hồi ngay cả khi phao đạt mức tối đa. Hệ thống sẽ nhầm tưởng bể chứa chưa đầy, dẫn đến máy bơm tiếp tục hoạt động, gây tràn nước (overflow). Do đó, cảm biến NO không phù hợp để làm khóa liên động vì không đảm bảo an toàn.

Khi Sử Dụng Cảm Biến Thường Đóng

Khi sử dụng cảm biến  thường đóng, khi mạch bị hỏng, cũng giống như khi mực nước trong bể chứa đạt mức tối đa, do đó bơm không thể hoạt động.
Điều này có nghĩa là sẽ không xảy ra hiện tượng tràn do cảm biến bị hỏng.

Thiết kế mạch điều khiển

Hãy xem xét mạch ở bài trước.

Thêm vào mạch đã thiết kế một mạch dừng bơm khi bể chứa nước đạt đến giới hạn trên. Sơ đồ hoàn chỉnh được hiển thị bên dưới.

Các bộ phận được thêm vào lần này được tô màu đỏ.
"Cảm biến phát hiện giới hạn trên của bể chứa nước PXS2" được kết nối với điều kiện khóa liên động vận hành bơm bằng AND.
Điều này có nghĩa là mạch khóa liên động sẽ vận hành bơm khi các điều kiện sau được đáp ứng.

• Bể chứa nước không cạn (PXS1 tắt)
• Bể chứa nước không đầy (PXS2 tắt)
• Rơ le nhiệt bơm không bị ngắt (OL tắt)

Như vậy là hoàn thành mạch dừng bơm khi bể chứa đầy.Mạch này đủ dùng nếu bạn chỉ cần vận hành máy bơm thủ công.

Dưới đây là bản dịch tiếng Việt rõ ràng và dễ hiểu:

“Mạch chuẩn bị vận hành” và “Mạch dừng khẩn cấp” – những thành phần cốt lõi của mạch an toàn

Trước khi thiết kế mạch, trước hết cần giải thích về mạch chuẩn bị vận hành và mạch dừng khẩn cấp.

1. Mạch chuẩn bị vận hành (運転準備回路)

Mạch chuẩn bị vận hành là mạch an toàn dùng để điều khiển trạng thái cấp hoặc ngắt nguồn động lực cho phần chuyển động.

Khi chuẩn bị vận hành đang bật (ON)

Cấp toàn bộ nguồn động lực như điện, khí nén, thủy lực, nước đến các thiết bị trong hệ thống.

Chỉ cần một công tắc là hệ thống có thể hoạt động.

Khi chuẩn bị vận hành đang tắt (OFF)

Ngắt tất cả nguồn động lực như điện, khí nén, thủy lực, nước.

Mọi thao tác đều bị từ chối, hệ thống giữ trạng thái dừng hoàn toàn.

Nếu là mạch đơn giản, chỉ cần 3 linh kiện:

1 công tắc thường mở (a接点スイッチ)

1 công tắc dừng khẩn loại tiếp điểm thường đóng (b接点非常停止スイッチ)

1 rơ-le 1a tiếp điểm (1a接点リレー)

Ký hiệu thiết bị – Công dụng

Trình tự hoạt động của mạch chuẩn bị vận hành

Khi nhấn PBRDY, rơ-le RYRDY bật (đưa hệ thống vào trạng thái chuẩn bị vận hành).

Nhờ tự duy trì, dù nhả PBRDY thì RYRDY vẫn giữ trạng thái ON.

Khi nhấn nút dừng khẩn EMG, trạng thái tự duy trì của RYRDY bị cắt → chuẩn bị vận hành OFF.

Mạch chuẩn bị vận hành này gần giống với mạch điều khiển bơm nước kiểu duy trì – chỉ khác ở chỗ dùng nút dừng khẩn để ngắt tự duy trì.

Đây là mạch cơ bản của phần chuẩn bị vận hành, hãy ghi nhớ thật kỹ nhé.

2. Mạch dừng khẩn cấp (非常停止回路)

Mạch dừng khẩn cấp được dùng để:

Cưỡng chế hủy bỏ trạng thái chuẩn bị vận hành

Ngăn không cho bật lại nếu điều kiện an toàn không thỏa mãn

Khi mạch dừng khẩn tác động, nó ngắt toàn bộ nguồn động lực và dừng hệ thống hoàn toàn.

Mạch dừng khẩn phải ở trạng thái đóng thì mới cho phép vận hành trở lại.

Trang bị nút dừng khẩn cấp trong mạch dừng khẩn cấp

Việc lắp nút dừng khẩn cấp là quy tắc bắt buộc.

Thông thường sử dụng nút nhấn dạng khóa (push-lock) loại tiếp điểm b.

Nút push-lock là loại khi nhấn vào sẽ giữ cơ học ở trạng thái nhấn.

Nhờ tiếp điểm b:

Khi nút bị nhấn, mạch dừng khẩn mở, hệ thống không thể vào trạng thái chuẩn bị vận hành.

Điều này ngăn chặn trường hợp máy tự khởi động ngoài ý muốn.

Nếu dùng loại có khóa lockout, ta có thể ngăn người khác tự ý mở khóa nút dừng khẩn.

Chúng ta sẽ thêm mạch chuẩn bị vận hành và mạch dừng khẩn cấp vào mạch vận hành bơm  đã tạo.

Trước tiên, hãy cùng xem xét mạch đã hoàn thành.

Những thay đổi trong mạch nguồn điều khiển

Điểm thay đổi trong mạch nguồn điều khiển là đã thêm tiếp điểm của RYRDY.

Nguồn điều khiển (AC100V): L1, N1

Nguồn điều khiển – vận hành (DC24V): P24R

Hai điểm trên là thay đổi chính.

Bằng cách thêm tiếp điểm a của RYRDY (chuẩn bị vận hành) vào mạch nguồn, khi trạng thái chuẩn bị vận hành bị hủy, nguồn cấp cho L1, N1, P24R sẽ bị ngắt.

Khi thiết kế mạch có khả năng ngắt nguồn như vậy, ngay cả khi xảy ra chập mạch hoặc tiếp điểm bị chập, ta vẫn có thể cưỡng bức ngắt nguồn động lực.

Mạch điều khiển (DC24V)

Trong các mạch điều khiển sử dụng DC24V, cần phân biệt rõ giữa nguồn vận hành (P24R) và nguồn luôn cấp (P24).

1. Mạch điều khiển nguồn luôn cấp  điện(P24)

Ký hiệu thiết bị – Công dụng

Mạch nguồn luôn cấp dùng cho các phần luôn sẵn sàng hoạt động, gồm:

Mạch chuẩn bị vận hành

Mạch phát hiện an toàn

Mạch phát hiện lỗi

Đèn báo, nguồn cảm biến

Và các thiết bị điều khiển cần luôn có nguồn

Trong mạch ví dụ, nguồn P24 cấp cho:

Kiểm tra breaker bình thường (RYCB)

Ghi nhớ trạng thái chuẩn bị vận hành (RYRDY)

Đèn báo chuẩn bị vận hành (PLRDY)

Trình tự vận hành

Bật ELB và CP1 → RYCB ON

Nhấn PBRDY → RYRDY ON

RYRDY ON → PLRDY sáng

Nhấn EMG → RYRDY OFF, chuẩn bị vận hành bị hủy

2. Mạch điều khiển nguồn chuẩn bị vận hành (P24R)

Mạch này chứa:

Mạch interlock vận hành

Mạch lệnh chạy/dừng

Rơ-le cấp nguồn động lực

Trong ví dụ này, P24R dùng cho:

Interlock vận hành của bơm nước

Mạch điều khiển contactor bơm nước

Hai mạch này tuyệt đối không hoạt động nếu chuẩn bị vận hành chưa được bật.

Nhờ đó, các nguy cơ như hoạt động sai do chập hoặc dính tiếp điểm được loại bỏ ngay từ khâu thiết kế.

Kết Luận

Chúng ta đã thiết kế thành công mạch điều khiển máy bơm với cảm biến tiệm cận NC, mạch chuẩn bị vận hành, mạch dừng khẩn cấp và khóa liên động an toàn. Mạch này đảm bảo:

• Ngăn chạy khô khi mực nước thấp.
• Ngăn tràn nước khi bể chứa đầy.
• An toàn tuyệt đối khi lỗi cảm biến, dây đứt hoặc chập mạch.
• Dễ vận hành và sẵn sàng mở rộng cho tự động hóa (PLC, HMI...).

Bài viết tham khảo từ: https://taroimo-lifestyle.comHãy tiếp tục theo dõi VJAU để cập nhật thêm kiến thức nhé!

Xuân Thanh