Điều khiển Biến Tần mm420 và ac driver mr j410a

Lập trình và điều khiển biến tần MM420, AC Driver MR-J4 10A bằng PLC S7-1200. Có hướng dẫn kết nối dây, cài đặt cơ bản và lập trình điều khiển AC Driver MR-J4 10A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

- -ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI

TÌM HIỂU BIẾN TẦN MM420 VÀ AC DRIVER

TS Đỗ Vinh QuangTrần Thế Duyệt 1900182

Diệp Minh Phát 1900785Ngành: CN KT ĐK và TĐH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

- -ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀITÌM HIỂU THIẾT BỊ BIẾN TẦN MM420 VÀ AC DRIVER MR-J4 10A

TS Đỗ Vinh QuangTrần Thế Duyệt 1900182

Diệp Minh Phát 1900785Ngành: CN KT ĐK và TĐH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Diệp Minh Phát và Trần Thế Duyệt, là sinh viên ngành CôngNghệ Kỹ Thuật và Tự Động Hóa, khóa 19 Tôi xin cam đoan đồ án này là côngtrình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi được sự hướng dẫn của TS.Đỗ Vinh Quang

Các thông tin được sử dụng tham khảo trong đề tài đồ án được thu thập từcác nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôitrích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục Tài liệu tham khảo Các kết quảnghiên cứu được trình bày trong luận văn này là do chính tôi thực hiện một cáchnghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bốtrước đây

Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoannày

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, nhóm tác giả chân thành cảm ơn thầy, cô khoa Kỹ thuật cơ khí,trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi giúp nhómhoàn thành đề tài

Nhóm bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Đỗ Vinh Quang, giảng viên hướng dẫnđề tài Đã tận tình hướng dẫn, giải đáp thắc mắc, đóng góp ý kiến để nhóm kịp thời sửachữa, hoàn thiện đề tài

Nhóm gửi lời cảm ơn đến bạn bè, tập thể lớp DKTDD0119 đã luôn giúp đỡ, nêu ýkiến, nhận xét để đề tài hoàn thiện hơn

Sau cùng, chân thành cảm ơn gia đình, người đã luôn tin tưởng, ủng hộ để đề tàihoàn thành tốt đẹp

Chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAMKỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN

THƠ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN

Họ tên sinh viên: Diệp Minh Phát MSSV: 1900785Ngày, tháng, năm sinh: 11/02/2001 Nơi sinh: Cần ThơHọ tên sinh viên : Trần Thế Duyệt MSSV : 1900182Ngày, tháng, năm sinh: 29/10/2001 Nơi sinh: Kiên GiangNgành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

TÊN ĐỀ TÀI: NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNGCÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Đỗ Vinh QuangTHỜI GIAN GIAO ĐỀ TÀI:

THỜI GIAN HOÀN THÀNH:

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2022

KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

TÓM TẮT

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN iii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN i

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Bố cục báo cáo đồ án kỹ thuật điều khiển 3

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Giới thiệu về biến tần MM420 4

2.2 Giới thiệu về AC Driver MR-J4-10A 4

2.3 Sơ đồ chân của biến tần MM420 5

2.4 Sơ đồ chân của AC Driver MR-j4-10A 7

Chương 3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 9

3.1 Điều khiển biến tần MM420 9

3.2 Điều khiển AC Driver MR-J4-10A 12

Chương 4 KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 27

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.3 Sơ đồ chân biến tần MM420 5

Hình 2.4 Sơ đồ chân của AC Driver MR-J4-10A 7

Hình 3.1 Các thông số của biến tần 9

Hình 3.2 Sơ đồ kết nối biến tần với biến trở 9

Hình 3.3 Sơ đồ kết nối PLC S7 1200 với biến tần 10

Hình 3.4 Lập trình PLC S7 1200 bằng TIA V15 11

Hình 3.5 Sơ đồ kết nối giữa PLC S7 1200 và AC Driver MR-J4-10A 12

Hình 3.6 Sơ đồ chân jack cắm CN1 12

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, nông nghiệp vẫn giữ vai trò quan trọngtrong nền kinh tế Tuy nhiên, sự bùng nổ của công nghệ thông tin, quá trình hội nhập quốctế đòi hỏi chất lượng nông sản càng cao; cùng với diện tích đất bị thu hẹp do đô thị hóa,do biến đổi khí hậu trong khi dân số tăng nên nhu cầu lương thực không ngừng tăng lên…là những thách thức rất lớn đối với sản xuất nông nghiệp

Tính ứng dụng: Biến tần MM420 và AC driver MR J4 10A là các sản phẩm điện tửđược sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện và điều khiển động cơ Sử dụng hiệu quảcác sản phẩm này có thể giúp tăng độ chính xác, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phítrong quá trình vận hành

Nhu cầu thực tế: Các sản phẩm này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất,xây dựng, năng lượng tái tạo và đóng góp quan trọng cho việc tối ưu hoá hệ thống điện vàtăng hiệu quả sản xuất Nghiên cứu về các sản phẩm này sẽ giúp hiểu rõ hơn về tính năng,ứng dụng và cách sử dụng của chúng

Tính đột phá: Các sản phẩm này luôn được cải tiến và nâng cấp để đáp ứng nhu cầucủa thị trường Việc nghiên cứu các sản phẩm này có thể giúp tìm ra các cải tiến mới vàphát triển các ứng dụng tiên tiến hơn trong tương lai

Sự phát triển của công nghệ: Các sản phẩm này là một phần của sự phát triển củacông nghệ điện tử và tự động hóa Việc nghiên cứu các sản phẩm này sẽ giúp hiểu rõ hơnvề các tiến bộ trong lĩnh vực này và cách áp dụng chúng vào thực tế

Tóm lại, việc lựa chọn nghiên cứu về biến tần MM420 và AC driver MR J4 10A cóthể dựa trên tính ứng dụng, nhu cầu thực tế, tính đột phá và sự phát triển của công nghệ

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của nhóm đề ra trong quá trình nghiên cứu  Nguyên lý hoạt động

 Xây dựng mô hình phần cứng bao gồm: mạch điều khiển, hệ thống cảm biến

1.3 Đối tượng nghiên cứu1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu: Biến tần MM420, AC Driver MR-J4-10A Mạch điều khiển với PLC S7-1200 làm trung tâm xử lý

 Hệ thống điều khiển động cơ

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu chính Biến tần MM420 và AC Driver MR-j4-10A

1.4 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nêu ra một số điều khiên tốc độ đông cơ xoaychiều, trong công nghiệp, đưa ra nhận xét; Tổng hợp, nghiên cứu các tài liệu liênquan điều khiên tốc độ đông cơ xoay chiều; Tổng hợp, nghiên cứu tài liệu vềchuyển biến tần MM420, AC Driver MR-J4-10A, và PLC S7-1200;

 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng phần cứng bao gồm: mạch xửlý trung tâm, hệ thống cảm biến, hệ thống chức năng; Tiến hành thực nghiệmnhiều lần, ghi số liệu, kiểm tra kết quả và nêu nhận xét;

 Phương pháp trao đổi khoa học: Thảo luận và lấy ý kiến từ cán bộ hướng dẫn

1.5 Bố cục báo cáo đồ án kỹ thuật điều khiển

Đề tài được trình bài trong 5 chương : Chương 1: Tổng quan

Phần này trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu,phương pháp nghiên cứu, bố cục đồ án;

 Chương 2: Cơ sở lý thuyếtTrình bài hệ thống điều khiển tự động và ứng dụng, các linh kiện được sử dụngtrong hệ thống

 Chương 3: Nội dung thực hiệnThiết kế hệ thống điện, hệ thống chiếu sáng, hệ thống tưới, hệ thống cảm biến Chương 4: Kết quả, nhận xét và đánh giá

Đưa ra kết quả đạt được của đồ án, hình ảnh hệ thống Nêu nhận xét, đánh giá về môhình;

 Chương 5: Kết luận và hướng phát triểnKết luận đề tài nghiên cứu đã hoàn thành mục tiêu nào rồi và mục tiêu nào chưa đạtđược Đồng thời, nêu hướng phát triển cho hệ thống

Chương 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về biến tần MM420

Biến tần MM420 (hay còn gọi là biến áp tần số) là một thiết bị điện tử được sử dụngđể điều khiển tốc độ và lưu lượng của động cơ điện bằng cách điều chỉnh tần số và điệnáp đầu vào Biến tần thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp để giảm thiểumức tiêu thụ năng lượng, tăng độ chính xác và hiệu suất của động cơ

Các biến tần thường bao gồm các thành phần như mạch điều khiển, biến áp tần số,chuyển đổi AC-DC, mạch bảo vệ và giao diện điều khiển Biến tần thường được điềukhiển bởi một bộ điều khiển tự động hoặc bộ điều khiển PLC để tùy chỉnh tần số và điệnáp đầu vào, từ đó điều khiển tốc độ và lưu lượng của động cơ

Sử dụng biến tần có nhiều lợi ích như giảm độ rung, ổn định tốc độ động cơ, tiếtkiệm năng lượng, tăng tuổi thọ của động cơ và giảm chi phí bảo trì Biến tần được sửdụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp, trong đó có ứng dụng trong các hệ thốngbơm, quạt, máy nén khí, máy móc sản xuất, vv

2.2 Giới thiệu về AC Driver MR-J4 10A

AC driver MR J4 là một trong những dòng sản phẩm của hãng Mitsubishi Electric,được thiết kế để điều khiển động cơ xoay chiều (AC motor) trong các ứng dụng côngnghiệp MR J4 sử dụng công nghệ điều khiển vector FOC (Field Oriented Control) giúptối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác trong điều khiển động cơ

MR J4 có khả năng điều khiển tốc độ động cơ từ 0.01 Hz đến 400 Hz, và hỗ trợnhiều kiểu điều khiển, bao gồm điều khiển vị trí, điều khiển tốc độ và điều khiển moment Thiết bị cũng có khả năng tự động phát hiện và tự động điều chỉnh thông số của động cơđể đảm bảo hiệu suất tối đa

MR J4 được tích hợp nhiều tính năng an toàn như bảo vệ quá tải, ngắt điện khi quátải, bảo vệ quá áp, quá dòng và quá nhiệt, giúp đảm bảo an toàn cho người vận hành vàbảo vệ thiết bị

Với thiết kế nhỏ gọn và tính năng nâng cao, AC driver MR J4 được sử dụng rộng rãitrong các ứng dụng công nghiệp như sản xuất, cơ khí, thực phẩm và đóng tàu

2.3 Sơ đồ chân của biến tần MM420

Hình 2.3 Sơ đồ chân của biến tần MM420

Sơ đồ chân của biến tần MM420 được miêu tả như sau:1 Điện áp nguồn: Biến tần MM420 được cấp điện áp đầu vào từ nguồn điện AC 1

pha với mức đầu vào từ 200V đến 240V, 50/60Hz.2 Đầu ra động cơ: Biến tần MM420 có đầu ra tương ứng với điện áp và tần số đầu

vào, điều chỉnh tần số trong khoảng từ 0 đến 600Hz và điện áp đầu ra có thể điềuchỉnh theo nhu cầu của ứng dụng

3 Mạch điều khiển: Mạch điều khiển của biến tần MM420 bao gồm các linh kiệnđiện tử như vi điều khiển, IGBT và các mạch bảo vệ Mạch điều khiển này nhận tínhiệu đầu vào từ các cảm biến và các bộ điều khiển, điều chỉnh tần số và điện ápđầu ra của biến tần để đáp ứng yêu cầu của hệ thống

4 Màn hình hiển thị: Biến tần MM420 được trang bị một màn hình LCD, hiển thị cácthông số như tần số đầu ra, điện áp đầu ra, dòng điện, công suất, nhiệt độ, vv Nócũng có các nút điều khiển để điều chỉnh các thiết lập và chức năng của biến tần.5 Các đầu vào và đầu ra tín hiệu: Biến tần MM420 có các đầu vào tín hiệu như tín

hiệu điều khiển, tín hiệu truyền thông, tín hiệu ngắt, tín hiệu bảo vệ và các đầu ratín hiệu như đầu ra tần số, đầu ra điện áp, vv Các đầu vào và đầu ra này được sửdụng để kết nối các cảm biến và các bộ điều khiển với biến tần

6 Bộ bảo vệ và ngắt mạch: Biến tần MM420 được trang bị các tính năng bảo vệ nhưquá tải, quá áp, quá dòng, ngắn mạch, mất pha, mất tín hiệu, vv Nó cũng có khảnăng tự động điều chỉnh nhiệt độ để bảo vệ hệ thống khỏi sự cố nhiệt

2.4 Sơ đồ chân của AC Driver MR-J4-10A

1 U, V, W: Chân kết nối với ba pha của động cơ xoay chiều.2 FG: Chân kết nối với chân đất

3 +24V, COM: Chân kết nối với nguồn cấp 24VDC.4 SD, RD: Chân kết nối với bộ mã hóa (encoder) để đọc vị trí và tốc độ của động cơ.5 C1, C2: Chân kết nối với cảm biến tốc độ (Speed sensor) để đo tốc độ của động cơ.6 DI1, DI2: Chân kết nối với các tín hiệu ngõ vào digital.

7 DO1, DO2: Chân kết nối với các tín hiệu ngõ ra digital.8 AI1, AI2: Chân kết nối với các tín hiệu ngõ vào analog.9 AO1, AO2: Chân kết nối với các tín hiệu ngõ ra analog.10 CC-Link: Chân kết nối với mạng truyền thông CC-Link.11 RS-485: Chân kết nối với mạng truyền thông RS-485.12 STO: Chân kết nối với nút dừng khẩn cấp.

13 PRG: Chân kết nối với thiết bị lập trình để cấu hình các thông số và chế độ của ACdriver

Chương 3 NỘI DUNG THỰC HIỆN

3.1 Điều khiển biến tần MM420 Dùng biến trở đề điều chỉnh tốc độ động cơ

Cài đặt các thông số của biến tần

Hình 3.1 Các thông số của biến tần

P2000 là tham số cài đặt tần số tối đa của biến tần Tùy vào mục đích sử dụng có thểtùy chỉnh cho phù hợp (trong báo cáo này sử dụng mức tối đa là 5Hz)

Biến trở dùng để thay đổi tần số của biến tần từ 0-5hz (có thể thay đổi tần số tùy vàonhu cầu).

Nút nhấn giữ ( đỏ) dùng để mở chế độ quay nghịch.Nút nhấn giữ ( xanh) dùng để mở chế độ quay thuận.Dây đỏ là dây dương 10V, dây xanh là dây âm 10V, dây vàng là dây tín hiện

Dùng PLC S7 1200 để điều chỉnh tốc độ quay của động cơSơ đồ kết nối

Dùng biến trở để thay thế cảm biến đưa tín hiệu vào analog input (0-10V) Xuất tínhiệu từ analog output vào chân số 3 của bộ điều khiển biến tần.

Dùng chân Q0.0 để kích hoạt biến tần, Q0.1 là quay thuận Q0.2 là quay nghịch

Lập trình PLC S7 1200 để điều khiển biến tần MM420

3.2 Điều khiển AC Driver MR-J4-10AKết nối PLC S7-1200 SIEMENS với MR-J4-10A Mitsubishi

Hình 3.5 Sơ đồ kết nối PLC S7 1200 và AC Driver MR-J4-10A

Tại CN1 của MR-J4-A Mitsubishi ta sẽ sử dụng các chân như hình phía trên

Chân tín hiệu I/0 cần sử dụng của PLC S7-1200 Input

 Chân I0.4: Giới hạn dưới  Chân I0.5: Giới hạn trên Chân I0.6: Vị trí HOMEOutput

 Chân Q0.0: chân phát xung PTO Chân Q0.1: Chân điều hướng xung PTO Chân Q0.2: Chân kích hoạt servo

Cấu hình cho MR-J4-10A

Cấu hình cho MR-J4-10A Mitsubishi bằng phần mềm MR-Configurator 2 Trướctiên ta kết nối laptop với MR-J4-A Mitsubishi bằng cổng CN5

Cách 1Thực hiện các bước như sau:

Bước 1: Vào Parameter, chọn Set To Default để xóa hết cấu hình đã cài đặt, kế tiếp ta sẽ nhấn vào Axis Writing để lưu cài đặt vào MR-J4-A Mitsubishi Tiếp theo ta tạo một file mới để cấu hình cho MR-J4-A Mitsubishi,

CWW: chiều quay của servo sẽ ngược chiều với chiều kim đồng hồ.CW: chiều quay của servo sẽ cùng chiều với chiều kim đồng hồ.Tại mục Extension 2: ta chọn như hình

Nhầm mục đích bật phanh điện tử của servo Nếu không bật thì driver sẽ báo lỗi

Tại mục Digital I/0: ta chọn Basic, nhấn vào Auto ON Assignment và nhấn On chânSON.

Cách 2Chúng ta vào phần List display, chọn phần basic và cài đặt các tham số sau.

Chúng ta cần quan tâm đến các tham số sau:PA01: chế độ điều khiển

X là vị trí tương ứng với các chế độ điều khiển khác nhau:

Chúng ta sẽ chọn thông số PA01 là 1000.PA05: nhận tín hiệu xung từ PLC S7-1200 Tùy vào cài đặt trong TiaV15, trong đồán này tôi sẽ dùng PLC S7-1200 phát 1000 xung ( tùy thuộc vào đồ án có thể tùy chỉnhcho phù hợp)

PA06 và PA07: ta cài đặt là 1 Tỷ lệ tăng xung đầu vào Được sử dụng để sửa sự thay đổi số lượng xung/vòng quaykhi đưa ra lệnh từ PLC sang Servo Mặc định là 1/1, tương ứng với 131072 xung/vòng

PA13: ta chọn là 0101 với lý do như sauLựa chọn các loại xung điều khiển: Mặc định là 0100, thay đổi hai yếu tố sau đểchọn loại đầu vào xung

Lập trinh điều khiển MR-J4-10A bằng TIA V15

Trước tiên vào phần Pluse genarators, kích hoạt lên để chân Q0.0 của PLC phát xung

Tùy vào phiên bản TIA V15 đã được cài đặt vào laptop Với đồ án này, laptop củatôi phù hợp và hoạt động tốt với phiên bản TO_Positioning Axis (V5.0).

Chân I0.4 được cài đặt là giới hạn dưới của hành trình Chân I0.5 là giới hạn trên củahành trình Giới hạn hành trình có thể thay đổi tại thanh bên dưới.

Trong phần Dynamics chú ý sử dụng pulses/s vì hàm MC_Moveabsolute sử dụng tínhiệu xung để đưa tín hiệu từ PLC S7-1200 vào AC DRIVER MR-J4 10A Như vậy sẽchính xác từng mm

Trong mục này dùng để cài đặt vị trí home Chú ý Appoach/homing direction tùy thuộc vào cấu hình bên MR-Configurator 2 đểchọn Positive hay là Negative.

Kế tiếp vào Main-OP để lập trình và nạp chương trình xuống cho PLCNetwrork 1 dùng để kích hoạt điều khiển AC Driver MR-J4-10A.

Netword 2 dùng để reset lỗi khi vượt giới hạn hành trình và các lỗi khác

Netword 3 dùng để trở về vị trí Home

Để có thể xác định được vị trí tuyệt đối thì phải xác định được vị trí gốc Khi hoạt động và di chuyển đến cảm biến tiệm cận được đặt tại một vị trí đã đượcđặt trước thì hàm sẽ tự động xác định đó là vị trí Home

Và mode là 3 vì lý do quy trình dẫn đường sẽ được thực hiện tự động