Hoan Chinh TDD

CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔNTRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Đề Tài : Ghép nối bộ điều khiển- biến tần - động cơ không đồng bộ ba pha

GV hướng dẫn: Th/s Nguyễn Đăng Khang

Nhóm SV thực hiện ( nhóm 13 )1.Kiều Kim Lợi2.Nguyễn Thanh Bình3.Lê Chí Tư4.Ngô Văn Ân5.Lê Văn Lực

NỘI DUNG ĐỀ TÀINhóm 13 :

Đề tài: Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha

hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất:

Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản

phẩm.

Hà Nội 11/ 2012

1NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................................3CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ....................................5

1. Giới thiệu công nghệ.............................................................................................................52. Yêu cầu công nghệ..............................................................................................................5

CHƯƠNG II: TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỂ THỰC HIỆN CÔNG NGHỆ.............81. Sơ đồ khối.............................................................................................................................82. Sơ đồ đấu nối phần cứng giữa bộ điều khiển biến tần- động cơ và các I/O khác.................93. Giới thiệu cảm biến cần dùng.............................................................................................154. Giới thiệu biến tần LS-SV IG5A2.........................................................................................175 .Chương trình điều khiển và thuật toán..................................................................................286. Cài đặt biến tần......................................................................................................................357. Thuyết minh hoạt động..........................................................................................................41

KẾT LUẬN...................................................................................................................................43



LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, dưới sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ

thuật, nghành điện đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Vì thế điện

khí hóa các nghành công nghiệp trong tất cả các nghành trong cuộc sống là nhiệm

vụ cần thiết và cấp bách của mỗi quốc gia.

Nước ta là một nước đang phát triển cho nghành kỹ thuật điện và các nghành công

nghiệp phải đi trước 1 bước nhằm nâng cao năng suất lao động.

Sự phát triển kỹ thuật trong các nghành điện tử , tin học đã dẫn đến sự thay đổi sâu

sắc cả về lý thuyết lẫn thực hành. Trong lĩnh vực truyền động điện tự động, mà

trước hết phải kể đến sự ra đời và ngày càng hoàn thiện của các bộ biến đổi với

kích thước nhẹ nhàng, đọ tác động cao, dễ dàng ghép nối với mạch điều khiển vi

xử lý.

Và ngày nay, việc tự động hóa trong công nghiệp và ổn định tốc độ động cơ đã

không xa lạ gì với những người đang công tác trong lĩnh vực kỹ thuật.

Biến tần là một trong những thiết bị điện tử hỗ trợ đắc lực nhất trong việc ổn định

tốc độ và thay đổi tốc độ động cơ xoay chiều 1 cách dễ dàng nhất với những đặc

tính vượt trội như dễ dàng thay đổi tham số,cấu trúc,luật điều khiển với những

phần mềm linh hoạt mà hầu hết các nghành công nghiệp đang sử dụng.

Trong thời gian học tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, nhóm đã

tích lũy được lượng kiến thức nhất định, cùng với sự chỉ bảo , hướng dẫn tận tình

của thầy THS NGUYỄN ĐĂNG KHANG.

Nhóm 13 đã tìm hiểu và hoàn thành đề tài: : Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến

tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để

thực hiện một công nghệ sản xuất:


phẩm.



Do thời gian và trình độ còn hạn chế,nên đè tài này không tránh khỏi những thiếu

xót, rất mong được ý kiến dóng góp, phê bình cũng như khích lệ của thày giáo và

các bạn.

Một lần nữa NHÓM 13 xin chân thành cảm ơn!



CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ

Đề tài: Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha

hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất:


phẩm.

1. Giới thiệu công nghệHiện nay nhằm nâng cao hiệu suất .năng suất trong các dây truyền sản

xuất,với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật nhiều thành tựu đã

được ứng dụng một cách rộng rãi trong sản xuất.

Dây truyền đóng gói và phân loại sản phẩm tự động đã thay thế rất nhiều sức

lao động của con người .

Ta có 3 động cơ điều khiển 3 băng tải, băng tải ở giữa là băng tải chính, băng tải

bên trái là băng tải nhận vật màu xanh, băng tải bên phải là băng tải nhận vật màu

đỏ.

Động cơ băng tải ở giữa được điều khiển khởi động 3 cấp tốc độ bằng biến

tần LS IC52 , trên băng tải được gắn 2 xilanh và 2 sensor xác định màu xanh, đỏ.

Phía cuối băng tải bên trái và băng tải bên phải là bộ đếm sản phẩm vào thùng.

2. Yêu cầu công nghệ

Sản phẩm chạy trên băng tải chính khi đi qua sensor nhận vật màu xanh.

Xilanh 1 đẩy vật màu xanh sang băng tải bên trái.



Vật màu đỏ đi qua sensor nhận vật màu đỏ. Xilanh 2 đẩy vật sang băng tải bên

phải.

Với dây truyền phân loại và đóng gói tự động chúng ta sẽ có yêu cầu công

nghệ như sau :

Khi chúng ta khởi động dây truyền thì hệ thống bắt đầu làm việc, chúng ta

bố trí 2 sensor với khoảng cách khác nhau để phân biệt các loại sản phẩm .Nếu khi

sản phẩm màu xanh chạy qua mà chỉ có sensor S1 phát hiện (có tín hiệu ) thì sau

khoảng thời gian là 20s thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí xilanh 1 đồng thời

lúc này xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp khí bởi một solenoid 1,đây

chính là bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu xanh sang băng tải bên trái và

di chuyển xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Ở đầu của xilanh chúng ta có gắn

thêm một sensor S4 .khi xilanh tác động đến vị trí sesor này thì PLC sẽ cắt tín hiệu

cấp cho xilanh này và xilanh nay trở lại vị trí ban đầu.

Khi sản phẩm đi qua vị trí của sensor mà chỉ có sensor S2 phát hiện thì đây

là sản phẩm màu đỏ .Khi tín hiệu đầu vào S2 có tín hiệu thì sau một khoảng thời

gian 20s thì thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí xilanh 2 đồng thời lúc này

xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp khí bởi một solenoid 2, đây chính là

bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu đỏ sang băng tải bên phải và di chuyển

xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Cũng như xilanh 1 thì trên đầu xilanh 2 cũng

được gắn thêm một sensor S5 ,khi pitong đẩy sản phẩm xuống hộp chứa sản phẩm

màu đỏ gặp S5 thì PLC sẽ cắt tín hiệu cấp cho solenoi 2 cho nên xilanh 2 sẽ trở lại

vị trí ban đầu.

Chúng ta cần chú ý rằng để đếm số lượng sản phẩm đã được đẩy vào các

hộp chứa sản phẩm của từng loại thì chúng ta có thêm các Counter trong chương

trình lập trình, khi số lượng sản phẩm trong hộp đủ thì sẽ đưa ra còi báo hộp đã đủ

sản phẩm, và có 1 sensor để reset bộ đếm khi công nhân vận hành sẽ vận chuyển



hộp sản phẩm đó đi và cho hộp mới vào.( lưu ý thùng đựng sản phẩm bằng kim

loại).

Lưu ý: Biến tần chỉ điều khiển tốc độ động cơ có sensor và xilanh đẩy vật.

Còn 2 động cơ điều khiển 2 băng tải 2 bên không sử dụng biến tần điều khiển mà

công nhân trực tiếp nhận đóng gói sản phẩm.

Để cho dây truyền có thể hoạt động được thì chúng ta cần thiết phải có một

số thiết bị sau đây:

PLC S7-200 CPU 224.

Biến tần LS IG-5A2

01 nút ấn thường mở.

01 nút ấn thường đóng.

01 Sensor phát hiện màu xanh.

01 Sensor phát hiện màu đỏ.

01 Sensor reset bộ đếm

02 Sensor giới hạn hành trình xi lanh

02 xilanh với mục đích đẩy sản phẩm vào các băng tải sản phẩm

02 van khí nén (sol) để cấp khí điều khiển xi lanh

03 động cơ băng tải:

- Băng tải ở giữa là băng tải chính có biến tần điều khiển khởi động 3 cấp tốc độ

- Băng tải bên trái là băng tải nhận vật màu xanh

- Băng tải bên phải là băng tải nhận vật màu đỏ.



CHƯƠNG II: TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỂ THỰC HIỆN CÔNG NGHỆ

1. Sơ đồ khối



2. Sơ đồ đấu nối phần cứng giữa bộ điều khiển biến tần- động cơ và các I/O khác

a. PLC S7-200 CPU 224



b. ĐỘNG CƠ U V W



c. Biến tần LS IG5A 2



Sơ đồ đấu dây trong thực tế



- Đầu vào

- Đầu ra







3. Giới thiệu cảm biến cần dùng Cảm biến sợi quang( phân biêt màu sắc)

Bộ khuếch đại số dành cho sợi cáp quang 3X-DAC11-S (Color sensing type, Standard models).

Khoảng đo:

o E32-TC200: 0 - 32 mm.

o E32-DC200: 0 - 10 mm.

Nguồn cấp: 12 - 24 VDC ± 10%.

Chế độ hoạt động: Conformity output ON/Nonconformity output ON selectable.



Ngõ ra: NPN cực thu hở.

Điều chỉnh độ nhạy: Teaching or manual method.

Mạch bảo vệ: Chống vọt áp, ngắn mạch, phân cực ngược.

Chức năng:

o Zero reset.

o Initial reset.

o Timer function.

o Key lock.

o User reset.

Kiểu kết nối: Cáp dài 2 m.

Loại cảm biến này dùng để nhận biết màu xanh hay màu đỏ của sản phẩm trong đề

tài này

Cảm biến cảm ứng từ



Cách nối dây:

‘

Ứng dụng :

Phát hiện bằng kim loại , thường dùng để khống chế hành trình

Khoảng phát hiện tối đa : 10mm

Nguồn: 12-24VDC, 24-240VAC

Loại cảm biến này dùng để reset bộ đếm báo đủ sản phẩm

4. Giới thiệu biến tần LS-SV IG5A2a. Giới thiệu chung về biến tần



Giải thích

Khâu chỉnh lưu: Biến đổi nguồn xoay chiều về 1 chiều

Khâu Lọc: Tụ C lọc các thành phần điện áp xoay chiều

Khâu nghịch lưu độc lập nguồn áp cầu 3 pha: Biến đổi nguồn 1

chiều sang nguồn xoay chiều 3 pha có tần số có thể thay đổi. Các

van T1, T2…T6 có thể là Tranzitor công suất, MOSFET, GTO,

Thyristor hoặc IGBT.

Khâu điều khiển: Tạo xung điều khiển các van

Phương pháp điều khiển:



Giá trị điện áp đầu ra biến tần có thể được điều chỉnh bởi điều

chỉnh biên độ điện áp 1chiều bằng chỉnh lưu thyristor, điều chỉnh

thời gian đóng ngắt các van T1….T6, hoặc điều khiển nghịch lưu

theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM. Phương pháp

PWM được sử dụng nhiều trong các hệ biến tần công suất nhỏ do

có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được biên độ điện áp vừa

làm “ sin hoá” điện áp đầu ra biến tần. Với số lượng xung có độ

rộng thích hợp phương pháp PWM có thể làm triệt tiêu các thành

phần sóng hài bậc cao.

Các luật điều chỉnh trong biến tần

Luật điều chỉnh tần số điện áp:

- Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông , dòng điện …

của động cơ thay đổi, để đảm bảo 1 số chỉ tiêu điều chỉnh mà

không làm cho động cơ bị quá dòng thì khi điều chỉnh tần số

cần điều chỉnh cả điện áp

- Đối với hệ biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ khả năng

quá tải về mô men không thay đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc

độ. - Đặc tính cơ khi điều chỉnh tần số điện áp



M

0dm

0

dm

Udm, fdm

U, f

Mc()

Mthdm Mth



















5 .Chương trình điều khiển và thuật toán

Lưu đồ thuật toán

Bắt đầu

Start ?S

Đ

Xy lanh xanh đẩy

Chạy băng tải chính.Chạy băng tải 2 và

băng tải 3

Đ

Kết thúc

Cảm biến xanh ?

S

Xy lanh đỏ đẩy

Đ

Cảm biến đỏ ?

S



Chương trình:













6. Cài đặt biến tần.













7. Thuyết minh hoạt động Với dây chuyền công nghệ này ta thuyết minh hoạt động như sau: Ấn START các role trung gian CR0,CR1,CR2, và biến trung gian V0.2 có điện. Khởi động băng tải Tiếp điểm thường mở V0.2 đóng và set địa chỉ M0.3. Tiếp điểm M0.3 đóng lại T37 có điện và bắt đầu đếm thời gian 100s để khởi động băng tải chính. Trong khoảng thời gian từ 0 tới <=30s thì chân P6 của biến tần được cấp tín hiệu , động cơ được chạy ở tần số đã cài đặt sẵn trong chân P6.Trong khoảng thời gian từ > 30s tới <=60s thì chân P7 của biến tần được cấp tín hiệu , động cơ được chạy ở tần số đã cài đặt sẵn trong chân P7.Trong khoảng thời gian từ > 60s tới <=100s thì chân P8 của biến tần được cấp tín hiệu , động cơ được chạy ở tần số đã cài đặt sẵn trong chân P8.Đến lúc này đã hết thời gian khởi động của động cơ , tiếp điểm P8 đóng lại duy trì cho động cơ chạy với tần số đã cài đặt sẵn trong chân P8, và Reset T37 Phân loại và đóng gói sản phẩmKhi ấn START cùng lúc 2 động cơ băng tải vận chuyển vật màu xanh và màu đỏ hoạt động qua 2 tiếp điểm CR1 và CR2.Chúng ta bố trí 2 sensor với khoảng cách khác nhau để phân biệt các loại sản phẩm

Nếu khi sản phẩm màu xanh chạy qua mà chỉ có CB XANH ( I0.2) phát hiện (có

tín hiệu ) thì sau khoảng thời gian là 20s thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí

XL XANH(Q0.6) đồng thời lúc này xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp

khí bởi một solenoid 1,đây chính là bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu

xanh sang băng tải bên trái và di chuyển xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Ở đầu

của xilanh chúng ta có gắn thêm một CB XL XANH(I1.0) ,khi xilanh tác động đến

vị trí CB này thì PLC sẽ cắt tín hiệu cấp cho xilanh này và xilanh nay trở lại vị trí

ban đầu.

Nếu sản phẩm đi qua vị trí của sensor mà chỉ có CB DO(I0.3) phát hiện thì đây là

sản phẩm màu đỏ . Sau một khoảng thời gian 20s thì thì sản phẩm này sẽ di chuyển

tới vị trí XL DO(Q0.7) đồng thời lúc này xilanh này sẽ tác động (xilanh này được

cấp khí bởi một solenoid 2, đây chính là bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu



đỏ sang băng tải bên phải và di chuyển xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Cũng

như XL XANH thì trên đầu XL DO cũng được gắn thêm một CB XL

DO(I0.3) ,khi pitong đẩy sản phẩm thì tác động đến vị trí CB này thì PLC sẽ cắt tín

hiệu cấp cho xilanh này và xilanh nay trở lại vị trí ban đầu.

Bộ đếm sản phẩm

Các COUNTER (C0,C1) lấy tín hiệu từ 2 sol của xi lanh để đếm sản phẩm , sau

khi thùng đựng sản phẩm báo đầy thì có còi báo (Q1.0, Q1.1) của 2 thùng đựng sản

phẩm thì công nhân nhấc thùng ra khỏi vị trí , đồng thời reset bộ đếm qua 2 sensor

(R XANH: I1.2, R DO: I1.3)

Lưu ý thùng đựng sản phẩm bằng kim loại



KẾT LUẬN

Trong quá trình làm đồ án , nhóm chúng em đã tìm hiểu về Ghép nối bộ điều khiển- biến tần - động cơ không đồng bộ ba pha. Từ đó chúng em đã cập nhật được nhiều kiến thức bổ ích và hiểu hơn về cách ghép nối giữa biến tần và DCKDB 3 pha Tuy nhiên do thời gian làm đồ án , cùng với sự hiểu biết còn hạn chế nên chúng em không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để giúp chúng em tự tin hơn về kiến thức của mình và có cơ hội được tìm hiểu và nghiên cứu về các khoa học công nghệ mới, các ứng dụng của nó trong sản xuất cũng như trong thực tế Nhóm xin chân thành cảm ơn!






Documents

Hoan Chinh TDD