Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất

CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Đề Tài : Ghép nối bộ điều khiển- biến tần - động cơ không đồng bộ ba pha GV hướng dẫn: Th/s Nguyễn Đăng Khang Nhóm SV thực hiện ( nhóm 13 ) NỘI DUNG ĐỀ TÀI Nhóm 13 : Đề tài: Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất: Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản phẩm. Hà Nội 11/ 2012 1 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 5 1.Giới thiệu công nghệ 5 CHƯƠNG II: TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỂ THỰC HIỆN CÔNG NGHỆ 8 1. Sơ đồ khối 8 2.Sơ đồ đấu nối phần cứng giữa bộ điều khiển biến tần- động cơ và các I/O khác 9 3.Giới thiệu cảm biến cần dùng 15 4. Giới thiệu biến tần LS-SV IG5A2 17 5 .Chương trình điều khiển và thuật toán 30 6. Cài đặt biến tần 37 7. Thuyết minh hoạt động 43 KẾT LUẬN 45 2 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, dưới sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, nghành điện đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Vì thế điện khí hóa các nghành công nghiệp trong tất cả các nghành trong cuộc sống là nhiệm vụ cần thiết và cấp bách của mỗi quốc gia. Nước ta là một nước đang phát triển cho nghành kỹ thuật điện và các nghành công nghiệp phải đi trước 1 bước nhằm nâng cao năng suất lao động. Sự phát triển kỹ thuật trong các nghành điện tử , tin học đã dẫn đến sự thay đổi sâu sắc cả về lý thuyết lẫn thực hành. Trong lĩnh vực truyền động điện tự động, mà trước hết phải kể đến sự ra đời và ngày càng hoàn thiện của các bộ biến đổi với kích thước nhẹ nhàng, đọ tác động cao, dễ dàng ghép nối với mạch điều khiển vi xử lý. Và ngày nay, việc tự động hóa trong công nghiệp và ổn định tốc độ động cơ đã không xa lạ gì với những người đang công tác trong lĩnh vực kỹ thuật. Biến tần là một trong những thiết bị điện tử hỗ trợ đắc lực nhất trong việc ổn định tốc độ và thay đổi tốc độ động cơ xoay chiều 1 cách dễ dàng nhất với những đặc tính vượt trội như dễ dàng thay đổi tham số,cấu trúc,luật điều khiển với những phần mềm linh hoạt mà hầu hết các nghành công nghiệp đang sử dụng. Trong thời gian học tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, nhóm đã tích lũy được lượng kiến thức nhất định, cùng với sự chỉ bảo , hướng dẫn tận tình của thầy THS NGUYỄN ĐĂNG KHANG. Nhóm 13 đã tìm hiểu và hoàn thành đề tài: : Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất: Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản phẩm. 3 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Do thời gian và trình độ còn hạn chế,nên đè tài này không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong được ý kiến dóng góp, phê bình cũng như khích lệ của thày giáo và các bạn. Một lần nữa NHÓM 13 xin chân thành cảm ơn! 4 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ Đề tài: Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất: Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản phẩm. 1. Giới thiệu công nghệ Hiện nay nhằm nâng cao hiệu suất .năng suất trong các dây truyền sản xuất,với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật nhiều thành tựu đã được ứng dụng một cách rộng rãi trong sản xuất. Dây truyền đóng gói và phân loại sản phẩm tự động đã thay thế rất nhiều sức lao động của con người . Ta có 3 động cơ điều khiển 3 băng tải, băng tải ở giữa là băng tải chính, băng tải bên trái là băng tải nhận vật màu xanh, băng tải bên phải là băng tải nhận vật màu đỏ. Động cơ băng tải ở giữa được điều khiển khởi động 3 cấp tốc độ bằng biến tần LS IC52 , trên băng tải được gắn 2 xilanh và 2 sensor xác định màu xanh, đỏ. Phía cuối băng tải bên trái và băng tải bên phải là bộ đếm sản phẩm vào thùng. 2. Yêu cầu công nghệ Sản phẩm chạy trên băng tải chính khi đi qua sensor nhận vật màu xanh. Xilanh 1 đẩy vật màu xanh sang băng tải bên trái. Vật màu đỏ đi qua sensor nhận vật màu đỏ. Xilanh 2 đẩy vật sang băng tải bên 5 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG phải. Với dây truyền phân loại và đóng gói tự động chúng ta sẽ có yêu cầu công nghệ như sau : Khi chúng ta khởi động dây truyền thì hệ thống bắt đầu làm việc, chúng ta bố trí 2 sensor với khoảng cách khác nhau để phân biệt các loại sản phẩm .Nếu khi sản phẩm màu xanh chạy qua mà chỉ có sensor S1 phát hiện (có tín hiệu ) thì sau khoảng thời gian là 20s thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí xilanh 1 đồng thời lúc này xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp khí bởi một solenoid 1,đây chính là bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu xanh sang băng tải bên trái và di chuyển xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Ở đầu của xilanh chúng ta có gắn thêm một sensor S4 .khi xilanh tác động đến vị trí sesor này thì PLC sẽ cắt tín hiệu cấp cho xilanh này và xilanh nay trở lại vị trí ban đầu. Khi sản phẩm đi qua vị trí của sensor mà chỉ có sensor S2 phát hiện thì đây là sản phẩm màu đỏ .Khi tín hiệu đầu vào S2 có tín hiệu thì sau một khoảng thời gian 20s thì thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí xilanh 2 đồng thời lúc này xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp khí bởi một solenoid 2, đây chính là bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu đỏ sang băng tải bên phải và di chuyển xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Cũng như xilanh 1 thì trên đầu xilanh 2 cũng được gắn thêm một sensor S5 ,khi pitong đẩy sản phẩm xuống hộp chứa sản phẩm màu đỏ gặp S5 thì PLC sẽ cắt tín hiệu cấp cho solenoi 2 cho nên xilanh 2 sẽ trở lại vị trí ban đầu. Chúng ta cần chú ý rằng để đếm số lượng sản phẩm đã được đẩy vào các hộp chứa sản phẩm của từng loại thì chúng ta có thêm các Counter trong chương trình lập trình, khi số lượng sản phẩm trong hộp đủ thì sẽ đưa ra còi báo hộp đã đủ sản phẩm, và có 1 sensor để reset bộ đếm khi công nhân vận hành sẽ vận chuyển hộp sản phẩm đó đi và cho hộp mới vào.( lưu ý thùng đựng sản phẩm bằng kim loại). 6 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Lưu ý: Biến tần chỉ điều khiển tốc độ động cơ có sensor và xilanh đẩy vật. Còn 2 động cơ điều khiển 2 băng tải 2 bên không sử dụng biến tần điều khiển mà công nhân trực tiếp nhận đóng gói sản phẩm. Để cho dây truyền có thể hoạt động được thì chúng ta cần thiết phải có một số thiết bị sau đây: • PLC S7-200 CPU 224. • Biến tần LS IG-5A2 • 01 nút ấn thường mở. • 01 nút ấn thường đóng. • 01 Sensor phát hiện màu xanh. • 01 Sensor phát hiện màu đỏ. • 01 Sensor reset bộ đếm • 02 Sensor giới hạn hành trình xi lanh • 02 xilanh với mục đích đẩy sản phẩm vào các băng tải sản phẩm • 02 van khí nén (sol) để cấp khí điều khiển xi lanh • 03 động cơ băng tải: - Băng tải ở giữa là băng tải chính có biến tần điều khiển khởi động 3 cấp tốc độ - Băng tải bên trái là băng tải nhận vật màu xanh - Băng tải bên phải là băng tải nhận vật màu đỏ. 7 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG CHƯƠNG II: TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỂ THỰC HIỆN CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ khối 8 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 2. Sơ đồ đấu nối phần cứng giữa bộ điều khiển biến tần- động cơ và các I/O khác a. PLC S7-200 CPU 224 9 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG b. ĐỘNG CƠ U V W 10 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 [...]... điện áp đầu ra biến tần Với số lượng xung có độ rộng thích hợp phương pháp PWM có thể làm triệt tiêu các thành phần sóng hài bậc cao Các luật điều chỉnh trong biến tần • Luật điều chỉnh tần số điện áp: - Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông , dòng điện … của động cơ thay đổi, để đảm bảo 1 số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm cho động cơ bị quá dòng thì khi điều chỉnh tần số cần điều chỉnh cả... 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Giá trị điện áp đầu ra biến tần có thể được điều chỉnh bởi điều chỉnh biên độ điện áp 1chiều bằng chỉnh lưu thyristor, điều chỉnh thời gian đóng ngắt các van T1….T6, hoặc điều khiển nghịch lưu theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM Phương pháp PWM được sử dụng nhiều trong các hệ biến tần công suất nhỏ do có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được... LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Cách nối dây: ‘ Ứng dụng : Phát hiện bằng kim loại , thường dùng để khống chế hành trình Khoảng phát hiện tối đa : 10mm Nguồn: 12-24VDC, 24-240VAC Loại cảm biến này dùng để reset bộ đếm báo đủ sản phẩm 4 Giới thiệu biến tần LS-SV IG5A2 a Giới thiệu chung về biến tần 17 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN... thích  Khâu chỉnh lưu: Biến đổi nguồn xoay chiều về 1 chiều  Khâu Lọc: Tụ C lọc các thành phần điện áp xoay chiều  Khâu nghịch lưu độc lập nguồn áp cầu 3 pha: Biến đổi nguồn 1 chiều sang nguồn xoay chiều 3 pha có tần số có thể thay đổi Các van T1, T2…T6 có thể là Tranzitor công suất, MOSFET, GTO, Thyristor hoặc IGBT  Khâu điều khiển: Tạo xung điều khiển các van Phương pháp điều khiển: 18 NHÓM 13 LỚP... chỉnh cả điện áp - Đối với hệ biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ khả năng quá tải về mô men không thay đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ - Đặc tính cơ khi điều chỉnh tần số điện áp 19 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Mc(ω ) ω ω 0dm ω dm ω 0 ω GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Udm, fdm • • U, f M Mth Mthdm 20 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG...CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG c Biến tần LS IG5A 2 11 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Sơ đồ đấu dây trong thực tế - Đầu vào 12 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG - Đầu ra 13 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 14... ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 27 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 28 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 29 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 5 Chương trình điều khiển và thuật toán Lưu đồ thuật toán 30 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN... LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 22 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 23 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 24 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 25 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG... ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG Chương trình: 31 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 32 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 33 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG 34 NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG... 1-K5 CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG • Ngõ ra: NPN cực thu hở • Điều chỉnh độ nhạy: Teaching or manual method • Mạch bảo vệ: Chống vọt áp, ngắn mạch, phân cực ngược • Chức năng: o Zero reset o Initial reset o Timer function o Key lock o User reset Kiểu kết nối: Cáp dài 2 m Loại cảm biến này dùng để nhận biết màu xanh hay màu đỏ của sản phẩm trong đề tài này • Cảm biến cảm ứng từ