Bài Tiểu Luận Truyền Động Điện.pdf

a Xác định các thông số của tải quy về trục động cơ 2đ b Vẽ sơ đồ khói hệ thống điều khiến sẽ thiết ké.. q đ 8 Viết chương trình cho PLC kết hợp với biến tần sao cho hệ thống hoạt động t

TONG LIEN DOAN LAO DONG VIET NAM TRUONG DAI HQC TON DUC THANG

KHOA DIEN- DIEN TU

ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG TON DUC THANG UNIVERSITY

BAI TIEU LUAN TRUYEN DONG DIEN

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Thiều Quang Tri

Sinh viên thực hiện: Đặng Trần Đăng Khoa 42001190

Nguyễn Thành Lan 42000401 Nguyễn Phước Huynh 42000903

Trương Lâm Minh Thiện 42000669

Nguyễn Danh Thành 42001253

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH, NĂM 2023

Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên,

dé tai này không thể tránh được những thiếu sót Và với ước mong học hỏi, chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các Thầy cô để em có điều kiện

bỗ sung, nâng cao kiến thức của mình, phục vụ tốt hơn cho việc học

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 9 tháng 5 năm 2023

Tác giả

CONG TRINH DUOC HOAN THANH TAI TRUONG DAI HOC TON DUC THANG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của Th.S Thiều Quang Trí Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong để tài này là trung thực và chưa công bố đưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phan tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong bài báo cáo còn sử đụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả khác, cơ quan tô chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

về nội dung bài báo cáo của mình Trường Đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hô Chí Minh, ngày 9 tháng 5 năm 2023

Tác giả

Dé tai

Proj ject 4

Cho cầu trục/ cần trục như sau:

Tải làm việc với chu kỳ như hình vẽ:

tace,f = tdec,r = 4 Ss; taccr = tdecr= 4 §

Ri = 15 cm; R2 =30 cm; R3= = 25 cm; Mioad = 40 kg

Hay thiét ké hé thong truyền động cho mô hình trên

a) Xác định các thông số của tải quy về trục động cơ 2đ)

b) Vẽ sơ đồ khói hệ thống điều khiến sẽ thiết ké (1đ) c) Lựa chọn động cơ AC phù hợp với hệ thống trên (1đ) đ) Lựa chọn bộ biến tần ABB phù hợp de truyền động cho hệ thống trên (1đ) e) Lựa chọn PLC Siemens có thể kết noi với biến tan da chon (1đ)

f) Trình bày cách kết nối PLC với biến tần q đ) 8) Viết chương trình cho PLC kết hợp với biến tần sao cho hệ thống hoạt động theo đúng yêu

Câu a: Xác định thông số của tải quy về trục động cơ:

0,=O,= Rs “gas 1.2 Rad/s)

- Tốc độ góc của Puly phía động cơ:

Chire nang cua cac khối trong hệ thống diều khiến sẽ thiết kế:

Khối nguồn : Cung cấp nguồn điện cho hệ thống hoạt động

Khối bảo vệ : Trong nhiều trường hợp và sự có điện , tải bị quá nhiệt , quá công suất, quá tải khiến cho thiết bị điện bị chậpo mạch m hư hại , cháy nô Đề hạn chế điều này thi ta st’ sung OVERLOAD RELAY ( Ro le qua tai ) , nó thường được kết hợp với khởi động từ dành cho các loại motor điện công suất lớn „ nhiều cơ cầu bảo vệ nguồn điện

Khối điều khiến và xử lý : Xử lý các tín hiệu đầu vào mà khối nhận được , sau đó chuyền tín hiệu đến các khối khác để điều khiến động cơ hoặc các linh kiện khác dé chúng hoạt động theo những tín hiệu mà ta đã lập trình vào trong đó

Khối biến tần : Biến tần là thiết bị dùng đề thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều,

từ tần số này thành tần số khác có thế điều chỉnh được Thông qua việc thay đôi tần số của dòng điện xoay chiều, biến tần là thiết bị dùng đề thay đối và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều Như vậy, người dùng chỉ cần thực hiện thao tác đơn giản là điều chỉnh tần số thì đã có thé tyr do va liên tục thay đổi tốc độ quay của động cơ một cách linh hoạt và hiệu quả Biến tần có 5 tác dụng chính sau: Bảo vệ động cơ, Giảm hao mòn cơ khí, Tiệt kiệm điện, Nâng cao năng suật, Đáp ứng yêu cầu công nghệ

Khối chấp hành : Là động cơ AC không đồng bộ 3 pha gồm hai phần cơ bản, một stator bên ngoài có các cuộn dây được cấp dòng xoay chiều để tạo ra từ trường quay

và một rô-to bên trong được gắn vào trục đầu ra tạo ra từ trường quay thứ hai Dùng

đề kéo tải theo yêu câu

Câu C: Lựa chọn động cơ AC phù hợp với hệ thống trên:

> Nguyên lý hoạt động của động cơ này là thông qua việc tạo ra một trường điện

từ bên trong, tạo ra chuyên động quay Điện áp xoay chiều được cấp cho ba cuộn dây đặt ở phía stator (cụm nam châm cô định), tạo ra một trường từ trong

cuộn dây Trường từ đó sau đó tương tác với cực từ trong cuộn dây ở phía rotor

(cụm nam châm quay) và tạo ra một lực tác động lên rotor, khiến rotor quay

Thông qua sự tương tác giữa trường tử và cực từ, động cơ GM-S 0.4KW 4P

1/80 200/220V Mitsubishi có thể đạt được động cơ quay nhanh hoặc chậm, đảo

chiều quay, tăng tốc hoặc giảm tốc độ quay

Ta chọn động cơ AC không đồng bộ GM-S 0.4K W 4P 1/80 200/220V cua hang

Mitsubishi

Động cơ GM-§ 0.4KW 4P 1/80 200/220V Mitsubishi được thiết kế với 4 cặp

nam châm, giúp tăng cường lực tác động, đồng thời giảm độ rung và tiếng ồn

khi hoạt động Ngoài ra, động cơ này còn có công suất 0.4 KW, tỷ số giảm 1/80

Tốc độ quay trục đầu ra: 1500rpm /phút (50Hz), 1800rpm/phút (60Hz)

Tỷ số truyền danh nghĩa: 1/80

Tỷ số truyền thực tế: 1/81.69

Mô-men xoắn trục đầu ra cho phép: 187Nm (50Hz), 156Nm (60Hz)

Moment quan tinh: 0.127 kg.m?

Tai truc xuyén tam dau ra cho phép: 2650N

Tải lực đấy trục đầu ra cho phép: 500N

Lớp chịu nhiệt: 120(E)

Phương thức làm mát: Làm mát hoàn toàn bằng quạt

Phương thức khởi động: Khới động trực tiếp

Phương pháp gắn: Gắn chân

Trong luong 11.1 kg

Kiêm tra động cơ dựa vào kết quả của cau a va tính toán chu kỳ làm việc của tải: Công suất động cơ là P=320,1 W

Công suất của động cơ chọn lớn hơn công suất tính ở cau a ( 0.4kW > 320,1W)

=> Thỏa yêu cầu

Tốc độ quay tối đa của động cơ đã chọn là 1800 (vòng/phút)

101,89 (rpm) < 1800 rpm => Théa yêu cầu

60 20

Câu d: Lựa chọn bộ biến tần ABB phù hợp để truyền động cho

hệ thống trên:

1 Lý thuyết:

Biến tần tiếng Anh gọi là Inverter đó là một thiết bị công nghiệp được chế tạo dùng để biến đôi tần số của các dòng điện áp nhằm mục đích chính là điều khiến tốc độ motor

Biến tần (Inverter) la thiết bị có thé lam thay d6i tan số của điện áp điện lưới để thay đổi tốc độ động cơ, và tần số điện lưới của Việt Nam là 50Hz

Là một thiết bị điện tử hoặc mạch điện dùng đề biến đổi từ dòng điện một chiều

(D€) thành dòng điện xoay chiều (AC)

Có thế khăng định một điều, cho đù là động cơ L pha hay động cơ 3 pha đều phải lắp đặt biến tần kèm theo

Chỗ nào có motor 3 pha thường sẽ có biến tần, mọi chuyển động của nhà máy 80% là từ motor

Một bộ biến tần có thê là một thiết bị hoàn toàn điện tử hoặc là một phương thức kết hợp các hiệu ứng cơ khí (như các máy điện quay) và mạch điện tử

Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, DC; biến tần l pha 220V, 3 pha 220V, 3 pha 380V,

Bên cạnh các đòng biến tần đa năng, các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên đùng cho nang ha, cau trục; biến tần chuyên dùng cho thang máy: biến tần chuyên dùng cho hệ thống điều hòa:

2 Tiến hành chọn biến tần phù hợp:

Ta lựa chọn bién tan ABB ACS580-01-026A-4

Đây cũng là một biến tần 3 pha có công suất định mức 22KW và điện áp định mức 380V

Khả năng điều khiên tốc độ động cơ và cải thiện hiệu suất điện năng

Dòng biến tần ACS355 thiết kế nhỏ gọn, vận hành êm mượt, giao diện thân

thiện, dễ điều khiên

Kết nối và điều khiến thông qua Bluetooth, điện thoại smartphone

6 đầu vào số (DI), 2 đầu vào tương tự analog (AI), 3 đầu ra rowle (NO+NC), 2 đầu ra tương tự (AO)

Tích hợp san 2 mạch vòng PID độc lập

Tích hợp bộ lọc nhiễu EMC/Modbus RTU

Tích hợp bộ điều khiển hãm phanh lên tới 22kW

Tích hợp cổng giao tiếp RS485/Modbus ( các module giao tiếp khác tùy chọn )

Hỗ trợ điều khiển cả động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ

Card I/O mở rộng dễ dàng kết nối và điều khiến linh hoạt trong các ứng dụng khác nhau

Các chức năng hỗ trợ khởi động, hỗ trợ bảo trì

¢ Bao vé mat pha, qua dong, qua tải, quá nhiệt, thap 4p

¢ Cấp bảo vệ IP2I

e Thiết lap va van hanh dé dang

¢ Pat tiéu chuan chat lwong, IEC 721-3-3, ISO 9001, 14001, RoHS, CE, UL

¢ Thuong hiéu ABB ( Trung Quéc )

> 2

—

_—⁄

Mô tả Biến tần ACS580-01-026A-4+J400 11kW (15HP)

© - Dải điện thế hoạt động : 380~480V AC, 50/60 Hz

® Điện áp : Ngõ vảo 3 pha 380V - Ngõ ra 3 pha 380V

Tần số ngõ ra điều chỉnh 0 ~ 500Hz

Công suất : IIkW ( 15HP )

Dòng điện : 25A

Hệ số công suất cos$ = 0.98

Biên nhiệt hoạt động : -L0°C ~ 40°C ( tối đa 50°C )

Khả năng qua tai : 150% trong 60s, 180% trong 2s

erere

Kích thước biến tan:

1 Panel port (PC tools, control panel)

ABB drive customizer port

for programming the drive without mains

Analog inputs (2 x Al)

Analog outputs (2 x AO)

24V AC/DC output

Digital inputs (6 x Dl) Safe torque off (STO) Embedded fieldbus Communication options (fieldbuses)

10 1/0 extensions

11 Relay outputs (3 x RO)

12 Mains connection

13 Motor connection

Dimensions

ACS580-01 IP21, standard

Frames Height 1 Height 2 Width Depth Weight

Height 1: Total height of the drive with glandbox

Height 2: Total height of the drive without glandbox

Noe

HI H2

3-phase, 380 to 480V: 0.75 to 500 kW

°

IPS54/IPSS

IP66/IP67 Optimal for cabinet mounting

Optimal for wall mounting

Basic control panel Assistant control panel Assistant control panel with bluetooth link °5o®oeee®e®.,

~15to +40°C (5to 104 °F), no frost allowed

From +40 to +50°Cwith derating

© = Option ® Up to R3 as standard

Đấu nối Biến tần ACS580-01-026A-4+.J400 11kW (15HP)

Signal cable shield (Screen)

Not in use by default

Analog input circuit common

Aux voltage output

+24 VDC, max 200 mA

Aux voltage output common

Digital input common

Stop/Start Constant speed

selection Constant speed

selection Acceler and

Oto20mA

Output current

0 to20 mA Analog output circuit common

PROGRAMMABLE RELAY OUTPUTS

1 Giới thiệu chung về S7-1200:

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng đề thay thế dần cho S7-200 So

với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nỗi trội:

e S7-1200 là một dòng của bộ điều khiến logic lập trình (PLC) có thế kiếm soát

® nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gon, chi phi thap, và một tập lệnh

mạnh làm

® cho chung ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với 57-

1200

e §7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,

¢ cac dau vao/ra (DI/DO)

Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyên truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiến:

e Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

® Tinh nang “know-how protection” dé bao vé cac block dac biét cha minh

¢ §7-1200 cung cap mét céng PROFINET, hé tro chuan Ethernet va TCP/IP Ngoài ra bạn có thế dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232

Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD va SCL Phan mém nay duoc tich hop trong TIA Portal 11 cua Siemens

Vay dé làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm nay da bao

gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao điện HMI

2 Sign board cua PLC SIMATIC 87-1200

®© - CPU tín hiệu đề thích ứng với các ứng dụng

e Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các yêu cầu ứng

dụng

® Kích thước của CPU sẽ không thay đổi

Câu f: Trình bày cách kết nối PLC với biến tần:

Kết nối thông qua giao thức : Modbus RTU

Ta có một động cơ AC 3 pha được kết nối với biến tần, biến tần kết nối thông qua công RS485 và giao thức Modbus RTU

Đề kết nối với cầu hình biến tần trên:

1 Tao project trong TIA portal va thêm module RS485

2 Câu hình module RS485 với các thông số như:

Tốc độ truyền: 9600 bps

Dia chi slave: |

Data format: 8 bits, no parity, | stop bit

3 Thêm đối tượng Modbus RTU vao project va cau hinh dia chi slave va tên đối

Sau khi hoàn thành các bước trên, chúng ta bạn có thê kiểm tra kết nối giữa PLC

Siemens và biến tần ABB ACS580-01-026A-4 bằng cách đọc và ghi dữ liệu từ biến

tân

Câu g: Viết chương trình PLC kết hợp với biến tần

Trong bài báo cáo này, chúng em sử dụng phần mềm TIA portal 17

để viết chương trình giao tiếp và điều khiển biến tần

Đầu tiên, chúng ta sẽ thêm PLC S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC), các khối Digital Input (DI 16/DQ 16X24 VDC), Analog Input (AI

4X13BIT/AQ 2X14BIT)

fil cit (A Filter Profile: | <All ~| (et

SN bi an ~ [ig AI4x13BITIAQ 2x148IT › [8 CPU 1211C DC/DC/Rly

' Bl ces7 223-181320x80 6E57 234-4HE32-0XBO 212C DC/DCi

› [8 DI 8x24VDCIDQ 8x8elay a : › 7 CPU 1212C DCIDCIDC

> fig A v l8 CPU 1214C DC/DCIDC

» [ig Technology modules [Ñ sEs7 2:4-+^c4o-oxeo