oHai dây chuyền chạy nối tiếp cần ổn định tốc độ, trong đó dây chuyền 1 có tốc độ gấp 2 lần dây chuyền 2. Động cơ 1 có công suất 10 HP, hộp giảm tốc 120, Động cơ 2 có công suất 5 HP, hộp giảm tốc 120.oĐiều khiển chạy tới, chạy lui, thay đổi tốc độ, bảo đảm tỷ lệ tốc độ 21 của hai dây chuyền.oNếu động cơ 1 khởi đôngdừng thì động cơ 2 cũng khơi động dừng theo.oNếu 1 trong hai băng chuyền bị kẹt, hoặc biến tần có lỗi thì cả hai băng chuyền đều dừng.oBiến tần Master và Slave dùng encoder điều khiển vòng kín tốc độ động cơoThiết bị đóng cắt Schneider Electric
Động cơ
Động cơ master
Mục đính : Chạy băng tải master.
Yêu cầu : Ổn định, làm việc ở chế độ dài hạn.
Giải pháp : Nhóm chọn động cơ hãng SIEMENS loại LA132ZMP4E. o Tốc độ : 1455 rpm o Điện áp - tần số - dòng điện : 400V- 50Hz – 14.5A o Công suất : 10Hp o Số cực : 4
Hộp số động cơ master
Mục đích : Giảm tốc, tăng moment ra cuối trục hộp số.
Yêu cầu : Hộp số có tỉ số truyền 1:20 phù hợp với động cơ master.
Theo khuyến cáo của động cơ, nhóm đã chọn hộp số SIEMENS mã Z.88-LA132ZMP4E với tỉ số truyền 1:20.81, tốc độ qua hộp số đạt 70rpm và moment cuối trục động cơ là 1024 N.m.
Động cơ slave
Mục đích : Chạy băng tải slave.
Yêu cầu : Ổn định, làm việc ở chế độ dài hạn.
Giải pháp : Nhóm chọn động cơ hãng SIEMENS mã LA112ZMP4E. o Tốc độ : 1440 rpm o Điện áp - tần số - dòng điện : 400V- 50Hz – 8.2A o Công suất : 5Hp o Số cực : 4
Hộp số động cơ slave
Mục đích : Giảm tốc, tăng moment ra cuối trục hộp số.
Yêu cầu : Tỉ số truyền 1:20, phù hợp với động cơ slave
Theo khuyến cáo của động cơ, nhóm đã chọn hộp số SIEMENS mã Z.88-LA132SP4E với tỉ số truyền 1:20.81, tốc độ qua hộp giảm tốc đạt 69 rpm và moment cuối trục giảm tốc là 552 N.m.
Chọn biến tần
Biến tần master
Mục đích : Điều khiển động cơ băng tải master.
+ Tích hợp bộ điều khiển PID.
+ Thích hợp tải làm việc dài hạn
+ Có khả năng đọc xung encoder.
+ Sử dụng cho động cơ có công suất 7.5 kW.
Nhóm đã chọn biến tần Fuji loại Multi, mã FRN11E1E-4A, theo yêu cầu của đề bài Biến tần này được tối ưu hóa để hoạt động hiệu quả cho băng tải ngang và dọc, đồng thời tích hợp sẵn card.
PG giao tiếp giữa encoder với biến tần và bộ lọc nhiễu EMC.
Mức chịu đựng quá tải : 150% ( 1 min ) - 200% ( 0.5s )
Dòng vào định mức : 21.1 A ( có DC Reactor )
Catalogue biến tần fuji trang 8/39.
Biến tần slave
Mục đích : Điều khiển động cơ băng tải slave.
+ Tích hợp bộ điều khiển PID.
+ Thích hợp tải làm việc dài hạn
+ Có khả năng đọc xung encoder.
+ Sử dụng cho động cơ có công suất 5.5 kW.
Nhóm đã chọn biến tần Fuji loại Multi với mã FRN7.5E1E-4A theo yêu cầu của đề bài Biến tần này được tối ưu hóa cho hoạt động của băng tải ngang và dọc, đồng thời tích hợp sẵn card.
PG giao tiếp giữa encoder với biến tần và bộ lọc nhiễu EMC.
Mức chịu đựng quá tải : 150% trong 1 phút – 200% trong 0.5s.
Dòng vào định mức : 14.4 A ( có DC Reactor )
Catalogue biến tần fuji trang 8/39.
Phụ kiện theo biến tần
Mục đích : Được sử dụng để nâng cao khả năng phanh trong trường hợp thường xuyên bắt đầu và dừng hoặc khi tải lớn từ thời điểm quán tính.
Yêu cầu : Phù hợp với biến tần.
Nhóm chọn điên trở hãm theo khuyến cáo biến tần có mã
DB7.5-4 cho biến tần slave và DB11-4 cho biến tần master.
Catalogue biến tần fuji trang 31/39
Mục đích : Giúp DC bus hoạt động ổn định và giảm nhiễu quay về do biến tần gây ra.
Yêu cầu : Phù hợp với biến tần.
Nhóm chọn DC reactor theo khuyến cáo của biến tần có mã DCR4-7.5 cho biến tấn slave và DCR4-
Catalogue biến tần fuji trang 32/39.
Encoder và card PG
Card PG
Mục đích : Giao tiếp giữa encoder và biến tần
Yêu cầu : Tương thích với biến tần.
Biến tần hãng Fuji đã tích hợp sẵn card PG có mã OPC-E1-
Hình 3.1.1 Vị trí card encoder trên biến tần
Hình 3.1.2 Sơ đồ đấu nối encoder với card PG
- Hình bên trái là sơ đồ đấu dây với nguồn bên trong của biến tần (inverter internal power supply).
- Hình bên phải là sơ đồ đấu dây với nguồn bên ngoài biến tần (external power supply).
- Nhóm sẽ sử dụng nguồn của biến tần cho card PG.
Encoder
Mục đích : Dùng để đo tốc độ động cơ master (slave), lấy tín hiệu tốc độ phản hồi lại biến tần master (slave) theo vòng kín.
Yêu cầu về card là độ phân giải phải đủ lớn để đọc chính xác tốc độ thấp, đồng thời cũng cần phải nhỏ gọn để phù hợp với biến tần.
Nhóm chọn encoder của Omron có mã E6B2-CWZ6C.
Điện áp đầu vào : 5VDC
Kết nối đầu ra : NPN open collector output phù hợp với card PG.
Thiết bị đóng cắt
Contactor
Mục đích : Đóng ngắt nguồn cho mạch động lực.
Yêu cầu : Idm contactor > Idm MCCB
Idm MCCB là 30A do đó nhóm chọn contactor có Idm là có mã LC1 D32 hãng Schneider.
MCB
Mục đích :Bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho mạch điều khiển
Do mạch điều khiển các thiết bị tiêu thụ dòng không nhiều, nhóm đã tính toán và xác định được dòng cho mạch điều khiển khoảng 1.5A
Chọn MCB hãng Schneider mã A9F74202.
THÔNG SỐ Điện áp định mức 220 VAC
Loại CB C: Ứng dụng trong lĩnh vực thương mại hay công nghiệp nhẹ
Cable
Mục đích : Truyền tải điện và kết nối các thiết bị với nhau.
Chọn theo khuyến cáo của biến tần (trang 35/39)
Cable cho mạch động lực
Theo khuyến cáo của NSX biến tần, không được sử dụng cáp đa lõi, nên nhóm chọn cáp 1 lõi.
Cáp vào biến tần Master và Slave: 1 lõi, tiết diện 2.5mm 2
Cable cho mạch điều khiển
Ta có thể áp dụng công thức sau để tính tóan một cách gần đúng để tính cáp : S I
- S: là tiết diện dây dẫn, tính bằng mm 2
- I: là dòng điện chạy qua dây dẫn, tính bằng Ampere (A)
- J: là mật độ dòng điện kinh tế cho phép (A/mm 2 )
Mật độ dòng điện cho phép của cáp đồng J~ 3,1A/mm 2
Mật độ dòng điện cho phép của cáp nhôm J~ 1.4A/mm 2
Ta có Imạch điều khiển = 2 (A) chọn dây dẫn lõi bằng đồng ho nên J = 3,1A/mm 2
Ta phải chọn loại dây dẫn có tiết diện > 0.6 mm 2
Cáp vào mạch điều khiển: 1 lõi tiết diện 1.5mm 2
Nút nhấn và đèn báo
Nút nhấn đề điều khiển hoạt động, dừng hệ thống.
Đèn báo hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống, báo lỗi khi có sự cố.
Yêu cầu: phù hợp điện áp của mạch điều khiển.
Ta chọn nút nhấn ,đèn báo như sau: ( nút nhấn trang 4/20 ,đèn báo trang 3/20 hãng IDEC )
Catalouge Nút nhấn – đèn báo trang 3-5/24
Biến tần Điều khiển, bảo vệ động cơ Động cơ Bơm nước
Encoder Đo tốc độ động cơ và phản hồi về card PG.
Lọc sóng điện từ cao tần, chống nhiễu Contactor Đóng ngắt mạch động lực thông qua mạch điều khiển.
Bảo vệ ngắn mạch, quá tải mạch động lực.
DC reactor Cải thiện hệ số công suất đầu vào và giảm sóng hài,giảm dòng ngắn mạch,bảo vệ quá tải động cơ khi khởi động
2 Thiết kế mạch điều khiển
MCB cung cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển, bao gồm các nút nhấn để điều khiển đèn nguồn và đèn báo nguồn cho biến tần và mạch điều khiển Hệ thống bao gồm đèn Start để báo động cơ chạy, đèn Stop để báo động cơ dừng, đèn lỗi biến tần để cảnh báo lỗi, đèn chạy thuận cho động cơ chạy thuận và đèn chạy nghịch cho động cơ chạy nghịch.
3 Thuyết minh mạch kèm theo hình vẽ ( autocad )
- Đóng MCB, mạch điều khiển được cấp nguồn.
Khi nhấn nút start, contactor K1 được cấp điện và tiếp điểm K1 đóng lại Điều này dẫn đến việc hai cuộn dây KM1 và KM2 cũng được cấp điện, khiến cho tiếp điểm KM1 và KM2 trên mạch động lực đóng lại Nhờ đó, hai biến tần được cung cấp nguồn điện và đèn báo nguồn sẽ sáng lên.
- Nhấn nút chạy thuận F, cuộn F có điện, tiếp điểm F ở chân FWD đóng lại, động cơ chạy thuận Đèn báo chạy thuận sáng.
Để đảo chiều động cơ, trước tiên nhấn nút stop cho đèn báo stop sáng Tiếp theo, nhấn nút chạy nghịch R để cuộn R có điện, khiến tiếp điểm R ở chân REV đóng lại Khi đó, động cơ sẽ chạy nghịch và đèn báo chạy nghịch sẽ sáng.
- Khi một trong hai cuộn F hoặc R có điện, khóa liên động sẽ hở ra tránh trường hợp cùng chạy thuận nghịch.
- Nhấn nút stop để dừng động cơ, tiếp điểm K1 hở kéo theo KM1 và KM2 hở. Đèn stop sáng.
Khi một trong hai biến tần gặp lỗi, tiếp điểm 30B và 30C sẽ mở ra, dẫn đến việc cuộn KM3 và KM4 mất điện, khiến động cơ không có dòng điện và bị cách điện Đồng thời, đèn báo lỗi biến tần sẽ sáng lên.
- Khi ngắn mạch xảy ra MCCB tác động cách ly biến tần và động cơ ra khỏi lưới điện.
- Chế độ bảo vệ của mạch điều khiển: Khi xảy ra hiện tượng quá tải ,quá dòng, ngắn mạch điều khiển thì MCB sẽ tác động để bảo vệ.
Phần III : CÀI ĐẶT THÔNG SỐ
F codes : Chức năng cơ bản
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
F01 Chế độ điều khiển 0 Điều chỉnh trên keypad
F02 Lệnh điều khiển 1 Chạy thuận nghịch bằng
F03 Tần số lớn nhất 50 Hz
F04 Tần số cơ sở 50 Hz
F10 Bảo vệ quá tải cho động cơ 1 Dùng cho động cơ có gắn quạt ở trục động cơ F11 Mức phát hiện quá tải 100% 0-135% dòng định mức
F15 Giới hạn tần số trên 50 Hz
F16 Giới hạn tần số dưới 0 Hz
F29 Analog output (FMA) 2 Output in voltage (0 to
F30 Hiệu chỉnh điện áp 100% 100% tín hiệu ra là10V
P codes : Thông số động cơ
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
P99 Loại công suất động cơ 4 Động cơ khác
P02 Công suất động cơ 7.5 kW
P03 Dòng định mức động cơ 14.5 A
H codes : Thông số hiệu năng cao
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị
H06 Chế độ làm mát bằng quạt 1 On/off điều khiển H09 Chế độ chạy ( Khởi động lại sau khi mất điện )
H11 Chế độ dừng 1 Coast-to- stop
J codes : Chức năng ứng dụng
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị
J01 Chế độ điều khiển PID 1 Cho phép
J02 Giá trị đặt 0 Tín hiệu đặt trên keypad
E codes : Các chức năng chân mở rộng
E27 Báo lối biến tần 99 Dùng cho tất cả lỗi
E98 Terminal [FWD] Function 98 Chạy thuận
E99 Terminal [REV] Function 99 Chạy nghịch
O codes : Chức năng vận hành
O01 Nguồn xung đầu vào 0 Chọn xung pha B
O09 Độ rộng xung 1024 1024 xung/ vòng O06 Thời gian đọc xung tốc độ thấp 0.005s Mặc định
O11 Hệ số xung 1 1 Tỉ lệ 1:1
O13 Giới hạn đầu ra 100% Tương ứng với 50Hz hay 10V
F codes : Chức năng cơ bản
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
F01 Chế độ điều khiển 5 Điều khiển bằng tín hiệu or REV
F03 Tần số lớn nhất 25 Hz
F04 Tần số cơ sở 50 Hz
F10 Bảo vệ quá tải cho động cơ 1 Dùng cho động cơ có gắn quạt ở trục động cơ
F11 Mức phát hiện quá tải 100% 0-135% dòng định mức
F15 Giới hạn tần số trên 25 Hz
F16 Giới hạn tần số dưới 0 Hz
F42 Chế độ điều khiển vòng kín 3 Điều khiển
P codes : Thông số động cơ
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
P02 Công suất động cơ 4 kW
P03 Dòng định mức động cơ 8.2 A
P99 Loại công suất động cơ 4 Động cơ khác (kW)
H codes : Thông số hiệu năng cao
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị H06 Chế độ làm mát bằng quạt 1 On/off điều khiển H10 Chế độ chạy ( khởi động lại sau khi mất điện )
H11 Chế độ dừng 1 Coast-to- stop
J codes : Chức năng ứng dụng
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị
J01 Chế độ điều khiển PID 1 Cho phép
J02 Giá trị đặt 0 Tín hiệu đặt trên keypad
E codes : Các chức năng chân mở rộng
E27 Báo lỗi biến tần 99 Dùng cho tất cả lỗi E98 Terminal [FWD] Function 98 Chạy thuận E99 Terminal [REV] Function 99 Chạy nghịch
O codes : Chức năng vận hành
O01 Nguồn xung đầu vào 0 Chọn xung pha B
O09 Độ rộng xung 1024 1024 xung/ vòng O06 Thời gian đọc xung tốc độ thấp 0.005s Mặc định
O11 Hệ số xung 1 1 Tỉ lệ 1:1
O13 Giới hạn đầu ra 100% Tương ứng với
Thiết kế mạch điều khiển
MCB cung cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển của nút nhấn, điều khiển đèn nguồn và đèn báo nguồn cho biến tần Đèn Start báo hiệu động cơ đang chạy, trong khi đèn Stop cho biết động cơ đã dừng Đèn lỗi biến tần hiển thị khi có sự cố xảy ra Ngoài ra, đèn chạy thuận và đèn chạy nghịch lần lượt báo hiệu trạng thái hoạt động của động cơ khi chạy theo chiều thuận và ngược.
Thuyết minh mạch kèm theo hình vẽ ( autocad )
- Đóng MCB, mạch điều khiển được cấp nguồn.
Khi nhấn nút start, contactor K1 được cấp điện và tiếp điểm K1 sẽ đóng lại Điều này dẫn đến việc 2 cuộn dây KM1 và KM2 cũng được cung cấp điện, khiến cho tiếp điểm KM1 và KM2 trên mạch động lực đóng lại Kết quả là 2 biến tần được cấp nguồn và đèn báo nguồn sẽ sáng lên.
- Nhấn nút chạy thuận F, cuộn F có điện, tiếp điểm F ở chân FWD đóng lại, động cơ chạy thuận Đèn báo chạy thuận sáng.
Để đảo chiều động cơ, trước tiên nhấn nút stop cho đèn báo stop sáng Tiếp theo, nhấn nút chạy nghịch R để cấp điện cho cuộn R, làm cho tiếp điểm R ở chân REV đóng lại, giúp động cơ chạy nghịch Khi động cơ hoạt động theo chiều ngược lại, đèn báo chạy nghịch sẽ sáng lên.
- Khi một trong hai cuộn F hoặc R có điện, khóa liên động sẽ hở ra tránh trường hợp cùng chạy thuận nghịch.
- Nhấn nút stop để dừng động cơ, tiếp điểm K1 hở kéo theo KM1 và KM2 hở. Đèn stop sáng.
Khi một trong hai biến tần gặp lỗi, tiếp điểm 30B và 30C sẽ mở, dẫn đến việc cuộn KM3 và KM4 không còn điện, khiến động cơ ngừng hoạt động Động cơ sẽ bị cách điện và đèn báo lỗi biến tần sẽ sáng lên.
- Khi ngắn mạch xảy ra MCCB tác động cách ly biến tần và động cơ ra khỏi lưới điện.
- Chế độ bảo vệ của mạch điều khiển: Khi xảy ra hiện tượng quá tải ,quá dòng, ngắn mạch điều khiển thì MCB sẽ tác động để bảo vệ.
Phần III : CÀI ĐẶT THÔNG SỐ
Biến tần master
F codes : Chức năng cơ bản
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
F01 Chế độ điều khiển 0 Điều chỉnh trên keypad
F02 Lệnh điều khiển 1 Chạy thuận nghịch bằng
F03 Tần số lớn nhất 50 Hz
F04 Tần số cơ sở 50 Hz
F10 Bảo vệ quá tải cho động cơ 1 Dùng cho động cơ có gắn quạt ở trục động cơ F11 Mức phát hiện quá tải 100% 0-135% dòng định mức
F15 Giới hạn tần số trên 50 Hz
F16 Giới hạn tần số dưới 0 Hz
F29 Analog output (FMA) 2 Output in voltage (0 to
F30 Hiệu chỉnh điện áp 100% 100% tín hiệu ra là10V
P codes : Thông số động cơ
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
P99 Loại công suất động cơ 4 Động cơ khác
P02 Công suất động cơ 7.5 kW
P03 Dòng định mức động cơ 14.5 A
H codes : Thông số hiệu năng cao
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị
H06 Chế độ làm mát bằng quạt 1 On/off điều khiển H09 Chế độ chạy ( Khởi động lại sau khi mất điện )
H11 Chế độ dừng 1 Coast-to- stop
J codes : Chức năng ứng dụng
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị
J01 Chế độ điều khiển PID 1 Cho phép
J02 Giá trị đặt 0 Tín hiệu đặt trên keypad
E codes : Các chức năng chân mở rộng
E27 Báo lối biến tần 99 Dùng cho tất cả lỗi
E98 Terminal [FWD] Function 98 Chạy thuận
E99 Terminal [REV] Function 99 Chạy nghịch
O codes : Chức năng vận hành
O01 Nguồn xung đầu vào 0 Chọn xung pha B
O09 Độ rộng xung 1024 1024 xung/ vòng O06 Thời gian đọc xung tốc độ thấp 0.005s Mặc định
O11 Hệ số xung 1 1 Tỉ lệ 1:1
O13 Giới hạn đầu ra 100% Tương ứng với50Hz hay10V
Biến tần slave
F codes : Chức năng cơ bản
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
F01 Chế độ điều khiển 5 Điều khiển bằng tín hiệu or REV
F03 Tần số lớn nhất 25 Hz
F04 Tần số cơ sở 50 Hz
F10 Bảo vệ quá tải cho động cơ 1 Dùng cho động cơ có gắn quạt ở trục động cơ
F11 Mức phát hiện quá tải 100% 0-135% dòng định mức
F15 Giới hạn tần số trên 25 Hz
F16 Giới hạn tần số dưới 0 Hz
F42 Chế độ điều khiển vòng kín 3 Điều khiển
P codes : Thông số động cơ
Mô tả Giá trị Ghi chú / Đơn vị
P02 Công suất động cơ 4 kW
P03 Dòng định mức động cơ 8.2 A
P99 Loại công suất động cơ 4 Động cơ khác (kW)
H codes : Thông số hiệu năng cao
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị H06 Chế độ làm mát bằng quạt 1 On/off điều khiển H10 Chế độ chạy ( khởi động lại sau khi mất điện )
H11 Chế độ dừng 1 Coast-to- stop
J codes : Chức năng ứng dụng
Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị
J01 Chế độ điều khiển PID 1 Cho phép
J02 Giá trị đặt 0 Tín hiệu đặt trên keypad
E codes : Các chức năng chân mở rộng
E27 Báo lỗi biến tần 99 Dùng cho tất cả lỗi E98 Terminal [FWD] Function 98 Chạy thuận E99 Terminal [REV] Function 99 Chạy nghịch
O codes : Chức năng vận hành
O01 Nguồn xung đầu vào 0 Chọn xung pha B
O09 Độ rộng xung 1024 1024 xung/ vòng O06 Thời gian đọc xung tốc độ thấp 0.005s Mặc định
O11 Hệ số xung 1 1 Tỉ lệ 1:1
O13 Giới hạn đầu ra 100% Tương ứng với
