Điều khiển tốc độ động cơ ba pha bằng biến tần và plc omron thông qua cx supervisor

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BA PHA BẰNG BIẾN TẦN VÀ PLC OMRON THÔNG QUA CX-SUPERVISOR GVHD: TS TRẦN QUANG THỌ SVTH : NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG BÙI QUANG HOÀNG QUYÊN SKL011236 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BA PHA BẰNG BIẾN TẦN VÀ PLC OMRON THÔNG QUA CX-SUPERVISOR GVHD : TS Trần Quang Thọ SVTH : Nguyễn Xuân Phương Bùi Quang Hoàng Quyên Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng năm 2023 19142036 19142366 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô, khoa Điện-Điện tử, ban giám hiệu trường đại học Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh kiến thức quý báu, giúp đỡ hướng dẫn tận tình, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm bốn năm học tập Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Trần Quang Thọ, người thầy hướng dẫn, giúp đỡ tận tình tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt trình thực đề tài kiến thức bổ ích Thầy truyền đạt thời gian qua Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Mặc dù hoàn thành đồ án chắn cịn nhiều thiếu xót Chúng em mong phản hồi đóng góp quý thầy bạn để đề tài thêm hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! i TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài “Điều khiển tốc độ động ba pha biến tần PLC Omron thông qua CX-Supervisor” kết hợp biến tần Omron 3G3MX2 PLC Omron CP1H để điều khiển tốc độ động ba pha lồng sóc nhằm đạt ổn định với tốc độ cài đặt từ trước trường hợp không tải có tải Để đảm bảo với đáp ứng tốc độ cài đặt đó, ta thực lưu địa lệnh PID biến tần vào vùng nhớ PLC CP1H phần mềm CX-Programmer Sau đó, hiệu chỉnh hệ số Kp, Ki, Kd đến đạt giá trị phù hợp truyền xuống biến tần 3G3MX2 thông qua truyền thông Modbus RTU (đường truyền RS485) Trong trình điều khiển cần đạt độ xác, encoder sử dụng để phản hồi tốc độ đọc từ động Tín hiệu encoder phản hồi so sánh với tốc độ cài đặt cho kết sai số Kết sai số tiếp tục tính tốn với hệ số điều khiển PID hiệu chỉnh để giảm thiểu sai số nhỏ cho tốc độ chuẩn xác mong muốn Quá trình điều khiển giám sát tốc độ động thực từ máy tính phần mềm CX-Supervisor thơng qua kết nối cáp với PLC Màn hình SCADA điều khiển giám sát xây dựng, thiết kế cách sử dụng địa vùng nhớ liệu chương trình CX-Programmer Trên hình cài đặt chế độ điều khiển khởi động, dừng động cơ, đảo chiều quay thuận, quay nghịch Thiết lập giá trị mong muốn, giá trị tốc độ đạt được, thông số Kp, Ki, Kd điều khiển PID biến tần thông số động ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ .v DANH MỤC KÝ HIỆU ix DANH MỤC VIẾT TẮT .x CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cần thiết .1 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Nội dung báo cáo 1.6 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 2: 2.1 TỔNG QUAN Tổng quan điều khiển PID 2.1.1 Phương pháp điều khiển PID 2.1.2 Một số phương pháp điều chỉnh vòng lặp 2.2 Tổng quan giao thức truyền thông Modbus 2.2.1 Khái niệm giao thức truyền thông Modbus RTU 10 2.2.2 Khung truyền giao thức Modbus RTU .10 2.2.3 Cấu trúc kiểu liệu bảng tin Modbus 11 2.2.4 Đường truyền vật lý RS485 giao thức Modbus RTU 14 2.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ V/f 16 CHƯƠNG 3: 3.1 THIẾT BỊ SỬ DỤNG .18 Biến tần 3G3MX2 hãng Omron .18 3.1.1 Sơ lược biến tần 18 3.1.2 Cấu tạo biến tần: 18 3.1.3 Chức biến tần .21 3.2 PLC CP1H hãng Omron 22 3.2.1 Sơ lược PLC CP1H 22 3.2.2 Cấu tạo đặc tính kỹ thuật 23 iii 3.2.3 Địa nhớ CP1H .26 3.3 Thiết bị Encoder 28 3.4 Bộ hãm tốc độ 29 CHƯƠNG 4: 4.1 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 32 Tính tốn, thiết kế đấu nối cho mơ hình 32 4.1.1 Tính tốn lựa chọn thiết bị 32 4.1.2 Thiết kế đấu nối cho mơ hình 34 4.2 Thiết lập truyền thông cài đặt biến tần 36 4.2.1 Thiết lập truyền thông .36 4.2.2 Cài đặt biến tần 38 4.3 Bộ điều khiển PID biến tần 40 4.4 Hàm đọc tốc độ cao CP1H .41 4.5 Giao tiếp Modbus PLC biến tần 45 4.5.1 Giao tiếp Modbus PLC CP1H 45 4.5.2 Giao tiếp Modbus biến tần 3G3MX2 46 4.6 Thiết kế chương trình điều khiển với phần mềm CX-Programmer 48 4.6.1 Thiết lập truyền thông .51 4.6.2 Thiết lập điều khiển 51 4.6.3 Thiết lập PID 54 4.6.4 Phản hồi tốc độ 59 4.6.5 Đọc thông số động 60 4.7 Thiết kế giao diện điều khiển CX-Supervisor 63 4.8 Kết nối CX-Supervisor lên Standard Web Page Omron 65 4.9 Kết đạt 67 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 5.1 Kết luận 74 5.2 Hướng phát triển 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC PHỤ LỤC : VIDEO TRÌNH BÀY ĐỒ ÁN PHỤ LỤC : CHƯƠNG TRÌNH CX-PROGRAMMER PHỤ LỤC : THIẾT LẬP KẾT NỐI WEB PHỤ LỤC : QUY TRÌNH THIẾT KẾ CX SUPERVISOR PHỤ LỤC : QUY TRÌNH CÀI ĐẶT CX DRIVE iv Bước 5: Tiếp mục “Security”, “Access Permission” chọn “Customize” sau chọn “Edit” để chỉnh cài đặt chế độ “Everyone” “PCName” Chú ý tích chọn cho phép cho “Local Access” Cài đặt NET Framework Bước 1: Truy cập đến “Task Manager”, sau đến mục “Service” để dừng hoạt động “ UltiDev Cassini Web Server for ASP.NET 2.0” Bước 2: Tìm kiếm chép file “UltiDevCassinWebServer2.exe” “UltiDevCassinWebServer2a.exe” từ cài đặt CX-Supervisor đến thư mục “C:\Program files (x86)\UltiDev\Cassini Web Server cho thư mục ASP.NET 2.0” Bước 3: Khởi động lại 'UltiDev Cassini Web Server for ASP.NET 2.0' Sau thiết lập xong cài đặt trên, tiếp tục đến tìm kiếm window nhập “Turn Windows features on or off”, sau chọn “Internet Information Services” tích chọn “Web Management Tools” “World Wide Web Core” phép truy cập vào Stand Web Pages Chú ý tắt tường lửa máy chủ chạy CX-Supervisor để thiết bị khác truy cập vào Standard Web Page Omron Cài đặt bảo mật cho Web: Bước 1: Vào “Project” → chọn “Runtime Security” → chọn “Configured Users” Bước 2: “Configured Users” chọn chế độ người dùng sau chọn “Add” → thiết lập tên người dùng, tên đăng nhập mật → tích chọn “Allow web access for this user” phép người dùng truy cập web → chọn “ Store” để lưu lại cài đặt Tra địa IP laptop Bước 1: Nhấn tổ hợp phím Window + R nhập “cmd” Bước 2: Nhập “IPCONFIG” tìm đến “Ipv4 Adress” để xem địa IP Truy cập Web Bước 1: Nhập địa http://192.168.0.129:4140 với 192.168.0.129 địa IP laptop chạy CX Supervisor (thay đổi tùy theo mạng internet mà máy kết nối) 4140 cổng mặc định để truy cập web Sau web xuất giao diện đăng nhập, để đăng nhập cần nhập theo tài khoản tạo bảo mật Bước 2: Chuyển sang Point thiết lập Point cần sử dụng đề điều khiển cách tích chọn mục muốn thêm bấm Add Bước 3: Thực điều khiển cách vào “edit” thay đổi giá trị Với lệnh điều khiển thay đổi lên để ON để OFF PHỤ LỤC 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ CX SUPERVISOR Phần mềm CX-Supervisor giúp thực điều hành hoạt động động thông qua giao diện điều khiển SCADA xây dựng phần mềm Giúp thực việc giám sát, quản lý thông tin, thu thập liệu giá trị tốc độ thông số cần thiết Để tiến hành thiết kế giao diện điều khiển cần thực bước sau: ➢ Tạo file Project: Tạo file Project cách vào File → chọn New Project → chọn Machine Edition Project để điều khiển trực tiếp với thiết bị PLC → đặt tên file nơi lưu file để kết thúc việc tạo Project ➢ Thiết lập Device Setup Thực cài đặt thiết bị PLC kết nối điều khiển với phần mềm Để thiết lập cần chọn Device Setup cơng cụ → kích chọn add → chọn kiểu kết nối CX Server (FINS) chọn OK → đặt tên thiết bị → cài đặt loại PLC sử dụng → vào setting Device Type chọn loại CPU PLC → chọn kiểu kết nối mạng USB kích OK để kết thúc ➢ Tạo Page Khi tạo Project mới, mặc định có trang tạo nên cần vào File chọn Save Page sử dụng tổ hợp phím (Ctrl + S) Khi thiết lập xong, trang trang hiển thị điều hành hoạt động, Để tạo thêm trang cần vào File chọn New Page sử dụng tổ hợp phím (Ctrl + N) Ta bổ sung thêm thơng tin trang, vị trí hiển thị hình cách chọn File chọn Page Properties ➢ Thiết kế hình Để thiết kế hình cần xây dựng hình ảnh trực quan, sinh động thơng qua thư viện phần mềm dùng công cụ đồ hoạ ➢ Thiết lập Point Point biến nội CX-Supervisor Tất Point CX-Supervisor phải có tên riêng, phân loại nhóm kiểu liệu tương ứng Các Point tự tạo ra, sử dụng Point có sẵn (bắt đầu ký hiệu $) từ System Point Để tạo mới, chỉnh sửa Point ta kích chọn vào Point Editor công cụ → vào Add Point để thiết lập Point Khi thiết lập Add Point cần lựa chọn Point Type (kiểu liệu) với Point Type Point Attribute (thuộc tính Point) khác Và sử dụng loại I/O Type (kiểu I/O) với Point cần thiết lập ➢ Tạo Animation Các đối tượng tạo trang hình cần phải gán cho chúng chức tương ứng, gọi Animation Để thiết lập cần kích chọn Animation Editor công cụ → chọn kiểu Animation cho đối tượng cần thực Chức Animation Animation Function Close Page Đóng trang hiển thị Colour Change (Analog) Thay đổi màu sắc đối tượng theo giá trị tuyến tính Colour Change (Digital) Thay đổi màu sắc đối tượng theo trạng thái On/Off Display Page Chuyển trang hiển thị khác Display Value (Analog) Hiển thị số dạng tuyến tính Display Value (Digital) Hiển thị giá trị dạng On=1, Off = Display Value (Text) Hiển thị chuỗi ký tự Edit Point Value (Analog) Dùng để nhập số vào ô nhớ Edit Point Value (Digital) Dùng để bật On/Of bit Edit Point Value (Text) Nhập đoạn văn Enable/Disable Cho phép không cho phép Point dạng bit bật (On/Off) Execute Script Tạo Point sử dụng ngôn ngữ VB Move (Horizontal) Di chuyển đối tượng theo chiều ngang Move (Vertical) Di chuyển đối tượng theo chiều dọc Resize (Height) Thay đổi kích thước đối tượng theo chiều cao Resize (Width) Thay đổi kích thước đối tượng theo chiều rộng Visibility Dùng để hiển thị hay không hiển thị đối tượng PHỤ LỤC 5: QUY TRÌNH CÀI ĐẶT CX DRIVE Phần mềm CX Drive giúp cài đặt thông số cho biến tần nhanh chóng thơng qua cáp driver biến tần máy tính Sau thực kết nối xong, ta thực bước sau: Bước 1: Vào “Drive” chọn “AutoDetection” để thực kết nối online với biến tần 3G3MX2 Bước 2: Tại file “Drive 1” vừa tạo kết nối online, chọn “Parameter Editor” để cài đặt thông số cần thiết Bước 3: Cài đặt thông số cách thay đổi giá trị cột “Value” ứng với “Index” muốn cài đặt Thay đổi cài đặt thực lựa chọn nhập giá trị Khi thay đổi thông số thay đổi cài đặt hiển thị lên màu đỏ Dưới thông số cài đặt cho biến tần Bước 4: Thiết lập cài đặt thơng số hồn tất, tiếp tục vào “Drive” công cụ → chọn “Transfer” chọn “To Drive” để tiến hành truyền liệu cài đặt CX Drive xuống biến tần (chú ý tick chọn “Drive parameters” “Drive program”) → chọn “OK” để kết thúc truyền liệu Ngoài ra, để kiểm tra lại liệu truyền xuống biến tần cài đặt xác hay khơng, ta thực truyền ngược liệu từ biến tần lên CX Drive cách vào lại “Drive” chọn “Transfer” chọn “From Drive” S K L 0