Đồ án điều khiển động cơ

Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT TPHCM Khoa : Điện – Điện Tử Viễn Thông oOo - ĐỒ ÁN MÔN : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ  Nội dung đề tài : Bơm ổn định độ Ph: Một bơm 50 lit/min cấp NaOH vào bồn chứa dung dịch axit để trung hòa độ Ph Hay điều khiển lưu lượng bơm để độ PH ổn định = 0.7 Biến tần dùng hãng :ABB GVHD : TS Lê Quang Đức Nhóm : 56 Hồng Vương MSSV: 0951060065 Nguyễn Ngọc Ha MSSV: 0951060015 Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức A GIỚI THIỆU CHUNG 1.Đặt vấn đề: - dùng bơm để bơm NaOH vào thùng, phải dùng bơm có đặc điểm nào? - bơm gồm có: bơm, thùng chứa, giữ độ pH thùng 0.7pH - phải dùng để đo độ pH thùng điều khiển bơm để giữ độ pH thùng mức 0.7pH - ta dùng biến tần điều khiển cảm biến pH để phản hồi 2.Điều khiển qua biến tần:  Máy bơm cấp nguồn qua biến tần  Bơm hoạt động nhiều chế độ khác tuỳ thuộc vào yêu cầu  Việc thay đổi lưu lượng thực thông qua việc thay đổi tốc độ động 3.Đặc tính máy sản xuất( chung cho tải bơm,quạt): Đặc tính máy sản xuất mối quan hệ tốc độ quay máy sản suất moment cản máy sản xuất MC = f() Công thức sau:    M c  M co  ( M dm  M co )     dm  Trong đó: Mc: momen ứng với tốc độ  Mco: momen ứng với tốc độ   Mdm: momen ứng với tốc độ định mức dm - momen tỷ lệ bậc với tốc độ đặc tính bơm, quạt gió ( chế độ làm việc dài hạn) Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 4.Đặc t nh bơm  H= f(Q): đường đặc tính bơm Lưu lượng lớn cột áp giảm Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 5.Đối tƣợng : Hình 1: sơ đồ hệ thống 6.điều khiển giữ độ PH tron bình ổn định: Biến tần điều khiển bơm, bơm NAOH vào bồn chứa với tốc độ đặt trước 50lit/min Cảm biến độ PH cảm biến độ PH dung dịch thùng chứa, phản hồi tín hiệu biến tần Biến tần so sánh tín hiệu phản hồi từ cảm biến với giá trị PH đặt 0.7 điều khiển bơm bơm dung dịch NAOH vào bình chứa cho độ PH bình chứa ln ổn định mức 0.7 Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức Sơ đồ giải pháp 7.Cần thiết bị: Biến tần phụ kiện Bơm Cảm biến PH Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức B LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ 1.Chọn máy bơm: ( lƣu lƣợng nhỏ nên ta chọn bơm có sẵn động cơ) Yêu cầu:- bơm dùng chun dụng mơi trường hóa chất( NaOH) -bơm lưu lượng mức: Q=50l/min -có catalogue kèm theo Theo yêu cầu đề bơm 50L/min Vậy ta chọn bơm có sẵn động phase CDX 70/07 (Hãng EBARA) dùng mơi trường hóa chất cơng nghiệp có: P = 0.55 kW (0.75 HP), lưu lượng Q = 50 l/min, bơm bơm lên độ cao 24.5m ( Có Catalogue kèm theo: MODEL CDX-2CDX.PDF trang 8) Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức  Thông số kỹ thuật: - Áp suất làm việc tối đa : 0.8 (MPa) Nhiệt độ chất lỏng: -10 đến 60 °C - pha 230 – 400 V ± 10%, 50Hz Công suất 0.55 kW cặp cực - D ng chạy động A Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức  Kích thước - thông số máy bơm thể bảng dưới: Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 2.Chọn biến tần:  Các loại biến tần hãng ABB ứng dụng loại: - ACS 150: ứng dụng đơn giản: máy đóng gói, băng tải, cửa tự động, bơm, quạt - ACS 310: chuyên dùng cho bơm quạt, có chương trình điều khiển PID thông minh - ACS 350: chế tạo máy dệt, máy in, chế biến thực phẩm, cao su, gỗ, băng tải - ACS 355: thích hợp cho chế tạo máy - ACS 550: loại tải momen không đổi momen thay đổi: băng tải, bơm, quạt - ACS 800: dòng biến tần cao cấp: máy li tâm, máy ép đùn, bơm, quạt, máy dệt, cẩu trục, điều khiển kéo theo ……  Chọn biến tần: yêu cầu: - Biến tần dùng cho tải bơm quạt - Biến tần hãng ABB - biến tần có cơng suất dịng biến tần lớn động  Do động có cơng suất 0.55 kW nên ta chọn biến tần ACS310 mã số ACS310-03X-02A6-4 hãng ABB có cơng suất 0.75kW - Các thông số biến tần ACS310-03X-02A6-4 Page 10 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 5.Các thiết bị đóng cắt : a MCCB (thay cho cầu chì)  Theo catalog biến tần  Trang 329 catalogue (en_acs310_um_c_a4_screen.pdf)  D ng điện định mức cầu chì 10A, nhóm dùng MCCB thay cho cầu chì Nên ta chọn : Page 18 Đồ án mơn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức  Các thông số kĩ thuật MCCB: (catalogue 2CCC413003C0202_low.pdf, trang 20)  Dòng định mức: 10A  Tần số 50/60Hz  Khả chịu dòng: 50kA  Loại : cực b.MCB yêu cầu: - loại cực có dịng nhỏ để bảo vệ cho mạch điều khiển  Vậy ta chọn MCB hãng ABB (catalogue ABB-S200-Miniature-CircuitBreakers.pdf, trang 8)  Các thông số kĩ thuật MCB:  Chọn MCB loại:S202-D0.5của hãng ABB  D ng điện định mức: 0.5A Điện áp: 277 VAC  Có cực Page 19 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức c Contactor : yêu cầu : -Vì sử dụng biến tần để điều khiển động nên chọn loại contactor dùng cho tải AC1, có d ng định mức lớn d ng điện lớn vào biến tần (ở 4.5A) -Chọn contactor loại pole có tiếp điểm phụ loại thường mở có dịng lớn (1.3- 1.5 ) ->Nên ta chọn : A9-30-10 (catalogue 1sbc100129c0201.pdf, trang 12)  Các thông số kĩ thuật contactor:  Thuộc loại A9-30-10 ,có poles  D ng điện định mức : 25A  Điện áp 380-400V Page 20 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức d Chọn control relay yêu cầu - Trong mạch cần contactor để cấp nguồn cho biến tần, nhóm chọn thêm rơle để thiết kế mạch điều khiển ( Trang Relays_1SXU000023C0202_07.pdf) Thông số kĩ thuật: -hãng ABB -Mã N22E-84 - Điện áp cuộn hút: 120VAC - D ng điện định mức tiếp điểm: 10A Page 21 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 6.Bộ chuyển đổi AC-DC cho cảm biến: (để cấp nguồn cho cảm biến) -Yêu cầu: Dòng vào cảm biến 12Vdc nên ta chọn:  Có catalogue kèm theo“ABB-Power-Supply.pdf” trang 14  Thông số kỹ thuật:  Bộ nguồn AC-DC hãng ABB : CP-E 12/2.5  AC : 85 – 264 Vol  DC: 12  Dòng 2.5A Page 22 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức Chọn cáp cho mạch động lực:  Dựa theo catalogue biến tần Trang 329 catalogue (en_acs310_um_c_a4_screen.pdf) Yêu cầu: - có tiết diện 2.5 mm2(vào), 1.5 mm2 (ra) -cáp lõi  Theo catalogue biến tần nên ta chọn cable cho mạch động lực có tiết diện 2.5mm2 (input) 1.5mm2 (output), nhóm chọn cable hãnh CADIVI - Cable cho mạch động lực loại CXV-4x2.5 (4x7/0.67)-0.6/1kVvà CXV-4x1.5 (4x7/0.52)-0.6/1kV Page 23 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức Thông số kỹ thuật: Page 24 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức Chọn cáp cho mạch điều khiển: Yêu cầu: -cáp lõi -Có tiết diện nhỏ  Chọn cáp loại mm2 (thuộc hãng CADIVI loại lõi có cách điện, CXV-1 (1x7/0.42)-0.6/1kV) Thơng số kỹ thuật: o Tiết diện dây cáp: 1mm2 o Đường kính ruột dẫn: 1.257mm o Bề dày cách điện :0.7 mm o Điện trở 18.10Ω/km Page 25 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức Biến áp cách ly Căn thiết bị chọn, biến áp cách ly cho mạch điều khiển có cơng suất khoảng 80VA (các ly mạch động lực điều khiển) - Chọn loại 02AP công ty ROBOT     Công suất 400VA Điện áp định mức 220/110/100VAC Tần số 50Hz Kích thước 125x90x135mm 10 Chọn đèn báo Yêu cầu: - Có điện áp 220V - Loại có màu  Vậy ta chọn loại YW1P-1EM42 hãng IDEC(của Nhật Bản) Page 26 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức  Điện áp vào :230/240VAC (trang file EP1140-0_YW_060809.pdf) 11 Chọn nút nhấn Yêu cầu: - Loại 1NC 1NO, loại có đèn báo thuộc loại nhấn nhả - Có điện áp 220V  Như ta chọn nút nhấn NC loại YW1L-M2E01Q nút nhấn NO loại YW1L-M2E10Q thuộc hãng IDEC Nhật Bản  Thông số kĩ thuật số:  Điện áp 230VAC (trang 11 file EP1140-0_YW_060809.pdf) Page 27 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức C: MẠC ĐỘNG LỰC , MẠC ĐIỀU K IỂN, SƠ ĐỒ Đ U N I C BIẾN T N, CÀI ĐẶT (còn chỉnh sửa) N 1.Sơ đồ mạch a.Mạch động lực (file autocad kèm theo) Chức Thiết bị Biến tần Điều khiển, bảo vệ động Động Bơm NaOH Cảm biến độ PH Phản hồi độ PH biến tần EMC Fiter Lọc sóng điện từ cao tần, chống nhiễu Tiếp điểm contactor Đóng ngắt điện vào biến tần MCCB Bảo vệ ngắn mạch, tải Input chokes Lọc sóng hài,và chống lại độ điện áp lưới Output chokes Lọc sóng hài,chống nhiễu cho động b.Mạch điều khiển (file autocad kèm theo) Thiết bị MCB Chức Nếu xảy cố ngắn mạch hay tải lúc MCB ngắt mạch điều khiển khỏi lưới Cuộn hút contactor Điều khiển đóng ngắt tiếp điểm Và rơle Biến áp cách ly Cấp nguồn cách ly mạch điều khiển với lưới điện Biến trở Đặt tốc độ Các nút nhấn Thao tác để điều khiển Đèn báo Báo hiệu trạng thái hệ thống Page 28 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức c.Thuyết minh mạch điều khiển  HOẠT ĐỘNG: - Đóng MCCB cấp điện cho mạch động lực -Đóng MCB cấp điện cho mạch điều khiển - Khi nhấn nút ON, Contactor K1 đèn SUPPLY cấp điện, tiếp điểm thường mở K1 đóng lại tiếp điểm K1 đóng trì dịng qua K1 nhả nút Tiếp điểm RL đóng cấp nguồn cho biến tần hoạt động -khi nhấn nút START, rơle RL đèn RUN có điện bơm NaOH bắt đầu hoạt động Đồng thời đóng tiếp điểm trì RL Lúc tiếp điểm thường đóng RL mở Cảm biến PH gửi tín hiệu biến tần, biến tần so sánh với giá trị đặt điều khiển tốc độ bơm NaOH để ổn định độ PH bồn -khi nhấn nút STOP để dừng máy bơm Khi RL đèn RUN điện, tiếp điểm trì RL mở tiếp điểm thường mở RL đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu máy bơm dừng  BẢO VỆ: - Trong trường hợp xuất lỗi máy bơm hoạt động( tải,thấp áp….tùy vào cài đặt) tiếp điểm thường đóng ROCOM_RONC hở ,tiếp điểm thường mở ROCOM_RONO đóng lại Đèn ERROR sang báo hiệu lỗi cuộn hút K1 điện mở tiếp điểm K1 bên mạch động lực biến tần máy bơm cách ly khỏi lưới điện -Khi ngắn mạch xảy MCCB tác động cách ly biến tần máy bơm khỏi lưới điện Page 29 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 2.Chọn tủ điện Yêu cầu:- Đủ không gian thiết bị - Phù hợp cho hãng thiết bị: Schneider, ABB, Siemens, Mitsubishi,… Vậy ta chọn tủ điện Công ty Trường Giang( Electric company) , mã hàng: TGB-15ways, row Hình : Trích catalogue “TG DB Catalogue-Eng-Vn.pdf” trang - Tiêu chuẩn : IEC 61439-1 Page 30 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức - Phù hợp cho hãng thiết bị: Schneider, ABB, Siemens, Mitsubishi,… - điện áp hoạt động : - pha, 220/380 VAC 3.bản vẽ tủ điện: ( file autocad kèm theo) 4.cài đặt: Các thông số: a.cài đặt cho động cơ: - điện áp định mức motor - d ng điện định mức motor - tần số định mức motor - tốc độ định mức motor -công suất định mức motor b.cài đặt cho biến tần: b1: cài đặt thông số - Thời gian tăng tốc ACC - Thời gian giảm tốc DEC - Ðặt tốc độ nhỏ cho động - Ðặt tốc độ lớn cho động - D ng điện cực đại - Tần số nhỏ - Tần số lớn - Lựa chọn nguồn tín hiệu cho tham chiếu ngồi REF1(AI1 tín hiệu tương tự) - Cài đặt giá trị chân AI1, AI2 Page 31 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức b2: cài đặt PID control - Kích hoạt PID - Tùy chỉnh hệ số tỉ lệ, vi phân, tích phân (theo kinh nghiêm) b3: cài đặt RELAY OUTPUT: tác động xảy cố b4: cài đặt phương pháp điều khiển b5: cài đặt chế độ JOD Page 32 ... cực - D ng chạy động A Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức  Kích thước - thông số máy bơm thể bảng dưới: Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS... (trong 1/10 min) Page 11 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức  Sơ đồ đấu nối biến tần ACS 310: Page 12 Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức... hạn) Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD : TS Lê Quang Đức 4.Đặc t nh bơm  H= f(Q): đường đặc tính bơm Lưu lượng lớn cột áp giảm Page Đồ án môn học : Kĩ thuật điều khiển động GVHD