Đo, điều khiển và cảnh báo tốc độ động cơ với dải đo 0 – 1500 (vòng phút) bằng encoder

Dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắtngười quan sát khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật.Phương pháp đo này có những đặc tính nổi bậ

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA TRƯỜNG

ĐHCN HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bài Tập Lớn : Điều Khiển Lập Trình PLC

Giáo viên hướng dẫn : PHẠM VĂN HÙNG

Nhóm :1

Họ và tên sinh viên : NGUYỄN THỊ CHINH

NGUYỄN THỊ THÚY PHAN KHẮC NGỌC PHẠM VĂN ƯNG ĐẶNG VĂN NHANH Lớp : ĐIỆN 3

(vòng / phút) bằng encoder.

Trong đó: Trong đó:

- Các nút ấn START, STOP: để khởi động và dừng hệ thống

- Đèn RUN: Báo hệ thống làm việc

- Đèn SLA: cảnh báo tôc độ thấp

- Đèn SHA: cảnh báo tốc độ cao

Lời nói đầu

Đất nước ta trên con đường tiến lên một đất nước công nghiệp hóa hiệnđại hóa Để đạt được mục tiêu đó thì ngành công nghiệp máy tính là mộtngành then chốt để tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng, đều sử dụng máytính vào việc đo lường điều khiển tính toán, quán lý hành chính, nhờ có đặcđiểm gọn nhẹ độ tin cậy cao Linh hoạt và đơn giản trong sử dụng đặc biệt lànền công nghiệp hiện đại máy tính điện tử không những góp phần vào việcnâng cao năng suất lao động, và đóng góp phần vào việc sức khỏe của conngười

Để hoàn thành công việc trên chúng ta phải kết nối máy tính với nhau Vàcác thiết bị ngoại vi khác nhập dữ liệu sử lý dữ liệu cho các thiết bị khác, đểthực hiện được trước tiên ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viếtchương trình truyền dữ liệu

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Mục đích:

Hiện nay các nghành công nghiệp đã và đang ứng dụng tự động hóavào các quá trình sản xuất nhằm tạo ra năng suất cao, hạ giá thành sảm phẩm,giảm sức lao động của con người Việc ứng dụng plc vào điều khiển quátrình công nghệ đã làm cho công việc thiết kế, lắp đặt, giám sát trở lên đơngiản và đem lại hiệu quả cao PLC có khả năng lập trình được các quá trìnhphức tạp, sửa đổi chương trình dễ dàng Ứng dụng của PLC biến tần động cơđược sử dụng trong nhiều, nó giúp cho việc điều khiển động cơ phù hợp vớiyêu cầu sử dụng, tiết kiệm dược năng lượng Trong đề tài này đề cập đến việcứng dụng PLC đo, điều khiển và cảnh báo tốc độ động cơ với giải đo: [0-1500]v/p

1.2.Phương pháp đo:

Có 3 phương pháp dùng để đo tốc độ của vòng quay khác nhau, tùy từngvào mục đích sử dụng để có thể đo được tốc độ vòng quay động cơ chính xácnhất

1.1.1 Phương pháp đo tiếp xúc:

Đây là phương pháp cũ nhất trong các phương pháp đo rpm Tốc độvòng quay của vật cần đo sẽ được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện,tín hiệu này sẽ được thiết bị phân tích và hiển thị Phương pháp đo này vẫnđược sử dụng thường xuyên nhưng chủ yếu dùng cho những vật có vận tốcquay thấp từ 20 rpm đến 20.000 rpm Sự bất lợi của phương pháp đo này làtốc độ quay của tải phụ thuộc rất nhiều vào lực tiếp xúc Ngoài ra, phươngpháp đo này không thể đo cho những vật có kích thước nhỏ Nếu như tốc độvòng quay quá lớn cảm biến sẽ bị trượt ra ngoài

1.1.2 Phương pháp đo không tiếp xúc ( đo rpm bằng phản quang )

Tốc độ vòng quay sẽ được đo bằng cách đo thời gian của chùm tia phản xạtại vật cần đo Thiết bị sẽ phát ra 1 chùm tia hồng ngoại, chùm tia ánh sángnày sẽ bị phản xạ lại tại vật cần đo bởi tấm phản quang được dán trên vật cần

đo Chú ý rằng khoảng cách lớn nhất giữa tấm phản quang và thiết bị đokhông vượt quá 350 mm)

Phương pháp đo này sẽ cao cấp hơn phương pháp đo tiếp xúc Tuy nhiên,không phải lúc nào ta cũng có thể dán được tấm phản quang lên trên vật cầnđo

Dải đo: 20 rpm đến 100.000 rpm

1.1.3 Phương pháp đo rpm sử dụng tần số chớp

Dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắtngười quan sát khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật.Phương pháp đo này có những đặc tính nổi bật hơn các phương pháp đo kháclà: Phương pháp đo có thể đo được cho những vật rất nhỏ hoặc đo được ởnhững nơi ta không chạm đến được Không cần thiết phải dán tấm phảnquang lên vật cần đo Ví dụ như ta không cần thiết phải dừng lại quy trình sảnxuất

loại PLC nhỏ nhất…

Cách hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vàođược đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chươngtrình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng Với cácmạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trựctiếp đến những cơ cấu tác động có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạchchuyển đổi tín hiệu ở ngõ vào mà không cần có mạch giao tiếp hay rơle trunggian Tuy nhiên cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điềukhiển các thiết bị có công suất lớn

Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển màkhông cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối cứng, chỉ có sự thay đổi vềchương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyêndùng

Hơn nữa chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt độngnhanh hơn so với những hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phảithực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.Về phần cứng PLC tương

tự như máy tính truyền thống, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mụcđích điều khiển trong công nghiêp:

• Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra đượcchuẩn hóa.

• Hiển thị chuẩn đoán làm cho việc chuẩn đoán dễ dàng hơn, giảm thờigian khắc phục sự cố

• Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu và dễ sử dụng (ladder, instruction vàfunctionchart)

• Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Cấu trúc của PLC có dạng module và linh hoạt cho phép các yếu tố phầnmềm, phần cứng mở rộng khi các yêu cầu ứng dụng thay đổi.Khi mà ứngdụng vượt quá giới hạn của phần cứng PLC thì bộ PLC cũ có thể thay thế đơngiản với PLC mới có bộ nhớ và dung lượng vào ra lớn hơn trong khi phầncứng cũ có thể tái sử dụng cho các ứng dụng nhỏ hơn Một hệ thống PLCmang lại nhiều lợi ích với giải pháp điều khiển từ độ tin cậy đến khả năng lặplại chương trình

1.3.1.1 Liệt kê một số lợi ích mà PLC mang lại.

• Nhờ kết cấu chắc chắn nên độ tin cậy được nâng cao

• Bộ nhớ lập trình được do đó thay đổi đơn giản cũng như điều khiểnlinh hoạt

• Kích thước nhỏ gọn nên không gian yêu cầu giảm bớt

• Dựa vào nền vi xử lí giúp nâng cao khả năng giao tiếp, khả năng đanhiệm

• Bộ đếm và bộ định thời bằng phần mềm giúp giảm bớt phần cứng, thayđổi giá trị đặt trước dễ dàng

• Role điều khiển bằng phần mềm làm cho giá thành dây dẫn, phần cứnggiảm, đồng thời giảm yêu cầu không gian

• Tổ chức theo kiểu module cho phép cài đặt linh hoạt, dễ dàng,giảm giátrị phần cứng và có khả năng mở rộng

• Hạn chế được các tùy biến điều khiển, có khả năng điều khiển đượcnhiều thiết bị hơn nhờ giao diện vào, ra đa dạng

• Các trạm vào ra từ xa giúp tiết kiệm được dây và ống dẫn

vậy giảm thời gian khắc phục sự cố.

• Giao diện vào ra module làm cho panel điều khiển gọn gàng, dễ đi dây,

dễ bảo dưỡng

• Ngắt vào/ra nhanh chóng mà không làm xáo trộn đến dây dẫn

• Các biến hệ thống được lưu trong bộ nhớ dữ liệu thuận lợi cho việcquản lí, tạo báo cáo

1.3.1.2. Các bộ PLC thường gặp.

Sau đây là một số các bộ PLC thường gặp sử dụng rộng rãi trong côngnghiệp:

• Bộ PLC ALLEN-BRADLEY SLC500 của hãng AMATROL Mỹ

• Họ các bộ PLC Simatic S5, Simatic S7 của hãng Siemens, cộng hoàliên bang Đức

• Các họ PLC Series 90 TM của hãng Fanme, Nhật Bản

• Các họ PLC CQM1, CPM1, CPM1A và SRM1 của hãng OMRON,Nhật Bản

việc thay đổi các ứng dụng điều khiển mà không phải thay đổi phần cứng điềukhiển:

• Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phản hồi (từ các cảm biến, các côngtắc hành trình)

• Liên kết, ghép nối lại và đóng mở mạch phù hợp với chương trình

• Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thôngtin thu được từ các đầu vào

• Đưa các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp ở đầu ra

1.3.1.4. Các bộ phận của PLC.

Hình 1.1 Các bộ phận cơ bản của PLC

Hình 1.2 Sơ đồ khối của PLC

Mỗi môđun được cắm lên đáy hộp nhờ các giắc cắm và qua các giắc cắmnối với luồng liên lạc nội bộ Luồng này cũng có thể đưa tín hiệu ra ngoài Cóhai cách nối nối với ngoài:

• Nối trực tiếp bằng dây dẫn

• Qua các mối liên lạc nối tiếp hoặc song song có giắc cắm

Số lượng môđun vào ra có thể thay đổi nhiều hay ít tuỳ theo nhu cầuđiều khiển nhưng không thể vượt quá khả năng của bộ nhớ Nếu cần có thểtăng thêm bộ nhớ phụ

Trung t©m

Xö lý

Nguån

M«®un Nguån

Bé nhí

M«®un phèi ghÐp

M«®un vµo

M«®un ra Luång liªn l¹c néi bé

Hình 1.3 Sơ đồ về sự liên lạc giữa các module.

1.3.1.5 Sự hoạt động của PLC theo vòng quét .

Hoạt động của một bộ PLC có thể được mô tả tóm tắt như sau: PLC tiếnhành hoạt động bằng cách kiểm tra trạng thái các đầu vào của nó và so sánhchúng với logic chương trình Các đầu ra sau đó được kích hoạt on hay off tuỳthuộc vào logic các dòng lệnh trong chương trình của PLC PLC không quantâm đến việc thiết bị nào được nối với các môđun vào ra của nó mà chỉ kiểmtra xem trạng thái của các đầu vào là on hay off và thực hiện kích hoạt cácđầu ra theo chương trình của nó Điều này làm cho PLC trở thành một bộ điềukhiển lí tưởng cho mọi thiết bị công nghiệp

một vòng quét (scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyền dữliệu từ các cổng vào số tới vùng đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiệnchương trình Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầutiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End) Sau giai đoạn thực hiệnchương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng

ra số Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tralỗi

Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tựnên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lýchứ không thông qua bộ đệm

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gianvòng quét (Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phảivòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Cóvòng quét thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnhtrong chương trình được thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông trong vòng quét đó Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tínhtoán và việc gửi tín hiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễđúng bằng thời gian vòng quét Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết địnhtính thời gian thực của chương trình điều khiển trong PLC Thời gian vòngquét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao

Hình 1.4: sự hoạt động của PLC theo vòng quét

PLC thực hiện vòng quét Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt cóchế độ ngắt, ví dụ như khối OB40, OB80 , chương trình của các khối đó sẽđược thực hiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủngloại Các khối chương trình này có thể thực hiện tại mọi điểm trong vòng quétchứ không bị gò ép là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình Chẳnghạn nếu một tín hiệu báo ngắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyềnthông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra,

để thực hiện khối chương trình tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó Với hìnhthức xử lí tín hiệu ngắt như vậy, thời gian vòng quét sẽ càng lớn khi càng cónhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét Do đó, để nâng cao tính thờigian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối không nên viết chương trình

xử lí ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế độ ngắt trong chươngtrình điều khiển

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo củacổng trong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vitrong giai đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý Ở một số module CPU,

ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp tới cổng vào/ra.

• Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic) Đây là dạngngôn ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điềukhiển logic

• Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram) Đâycũng là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiết kếmạch điều khiển số

Ladder Diagram LAD Statement List STL Function Block Diagram

Hình 1.5: Ba kiểu ngôn ngữ lập trình cho PLC

Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang đượcdạng STL, nhưng ngược lại thì không Trong STL có nhiều lệnh không cótrong LAD hay FBD Rất nhiều phần mềm lập trình cho PLC cho phép người

lập trình chuyển từ chương trình viết theo dạng LAD hoặc FBD sang chươngtrình dạng STL

1.3.2 Các module, đối tượng mở rộng mở rộng.

1.3.2.1 Giới thiệu modul analog.

Trước hết bạn hãy so sánh việc cộng 2 tín hiệu tương tự (analog) với việc cộng 2 tín hiệu số (digital) Cộng việc nào đơn giản hơn khi mà kỹ thuật

số phát triển như hiện nay

Hay ta lấy ví dụ đơn giản ta cần điều khiển nhiệt độ của một lò nung saocho đạt được chất lượng nào đó làm thế nào để đạt được nhiệt độ về và xử lýnhiệt độ đó như thế nào trong bài toán điều khiển

a, khái niêm về modul analog

Modul analog là một công cụ để sử lý tín hiệu tượng tự thông qua việc

sử lý các tín hiệu số

b, analog input:

Thực chất đó là mộ bộ biến đổi tương tự số (A/D) nó chuyển tín hiệu tương tự từ đầu vào thành các con số ở đầu ra dùng để kết nối các thiết bị đo với bộ điều khiển chẳng hạn như đo nhiệt độ

c, analog output:

Cũng là một phần của modul analog thực chất nó là bộ biến đổi tương

tự (D/A) nó chuyển đổi tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương tự ở đầu ra dùng để điều khiển các thiết bị với giải đo tương tự chẳng hạn như điều khiển van mở góc 0 đến 100% hay điều khiển tốc độ biến tần 0 – 50hz

d, Hoạt động của các cảm biến và tín hiệu đo chuẩn trong công nghiệp đưa vào modul.

Thông thường đầu vào của các modul analog là các tín hiệu điện áphoặc dòng điện trong khi đó các tín hiệu tương tự cần sử lý lại thường là cáctín hiệu không điện như nhiệt độ , độ ẩm , áp suất, tốc độ , khối lượng… vì

hiệu điện áp hoặc tín hiệu điện thiết bị này được gọi là đầu đo hay cảm biến

Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của modul analog input và tínhiệu ra của modul analog output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp có

2 loại chuaant phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện

• Điện áp 0-10v, 0-5v, 5v

• Dòng điện 4-20ma, 0-20ma, 10ma…

1.3.2.2 Giới thiệu chung về analog EM235.

EM 235 là một modul tượng tự gồm 4 AI và 1 AO 12 bít có tich hợpcác bộ chuyển đổi A/D D/A ở bên trong

Các thành phần của modul analog EM2

Hình 1.6 : Các thành phần của modul analog EM2

Thông tin sản phẩm

4 đầu vào × 12 bits

Điện năng tiêu thụ 2W

Số đầu vào tương tự 4

Số đầu ra tương tự 1

Dải điện áp vào

0 đến 50 mV; 0 đến 100 mV; 0 đến 500 mV; 0

0 đến 5 V; 0 đến 10 V; +/- 25 mV; +/- 50 mV;+/- 100 mV; +/- 200 mV; +/- 500 mV; +/- 1 V;+/- 2.5 V; +/-5 V; +/- 10V

Số bít chuyển đổi 12 bit với áp, 11 bit với dòng

Dải số chuyển đổi(2

Dải số chuyển đổi(đơn 0 to +32,000

• Module đầu ra tương tự: EM 232 có 2 đầu ra.

• Module vào/ra tương tự: EM 235 gồm 4 đầu vào và 1 đầu ra

• Ngoài ra còn có các loại module thích hợp với các ứng dụng khác nhưmodule điều khiển vị trí, module truyền thông,…

CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Lựa chọn thiết bị.

2.1.1 Biến tần Siemens MM440

Hình 2.1: biến tần Siemens MM440.

Các sản phẩm biến tần Siemens dòng Micromaster 440 (MM440).Micromaster 440 chính là một họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biếntần tiêu chuẩn Khả năng điều khiển vector cho tốc độ Moment hay khả năngđiều khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời chocác hệ thống truyền động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thốngđịnh vị Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp

cho người dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tácmột cách tự động.

2.1.1.1 Đặc điểm chính của biến tần SIEMENS MM440.

Micromaster 440 là loại biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tầntiêu chuẩn Khả năng điều khiển vector ổn định tốc độ hay khả năng điềukhiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệthống truyền động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị.Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp chongười dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác mộtcách tự động

2.1.1.2 Nét nổi bật của MICROMASTER 440:

• Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt

• Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ/Moment)

• Có nhiều lựa chọn truyền thông: PROFIBUS, Device Net, CANopen

• bộ tham số trong 1 nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác nhau

• Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt

• Dự trữ động năng để chống sụt áp

• Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW

• tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy

• Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay

• Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY

• Khối chức năng Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm

• Moment không đổi khi qua tốc độ 0

• Kiểm soát Moment tải

2.1.1.3 Thông số kỹ thuật:

Điện áp vào và Công

suất

(200V đến 240V 1 AC ± 10% 0,12 đến 3kW ) ; (200V đến 240V 3 AC ± 10% 0,12 đến 45kW) ;

(80V đến 480V 3 AC ± 10% 0,37 đến 200kW)

Tần số điện vào 47 đến 63Hz

Hiệu suất chuyển đổi 96 đến 97%

Khả năng quá tải Quá dòng 1,5 x dòng định mức trong 60 giây ở

mỗi 300 giây hay 2 x dòng định mức trong 3 giây ở mỗi 300 giây

Dòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức

Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f;

điều khiển dòng từ thông FCC, Vector, Moment

Tần số điều rộng xung

(PWM)

2kHz đến 16kHz (ở bước 2kHz)

Tần số cố định 15, tuỳ đặt

Dải tần số nhảy 4, tuỳ đặt

Độ phân giải điểm đặt 10 bit analog: 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) :

0,01Hz digital

Các đầu vào số 6 đầu vào số lập trình được, cách ly Có thể

chuyển đổi PNP/NPN

Các đầu vào tương tự 2 *0 tới 10V, 0 tới 20mA và —10 tới +10V

Các đầu ra rơ le 3, tuỳ chọn chức năng 30VDC/5A (tải trở),

250VAC/2A (tải cảm)

Các đầu ra tương tự 2, tuỳ chọn chức năng; 0,25 — 20mA

Cổng giao tiếp nối tiếp RS-485, vận hành với USS protocol

Tính tương thích điện từ Bộ biến tần với bộ lọc EMC lắp sẵn theo EN 55

011, Class A hay Class B (Tùy chọn)

Dải nhiệt độ làm việc CT -10oC đến +50oC : VT -10oC đến +40oC

Nhiệt độ bảo quản -40oC đến +70oC

Độ cao lắp đặt 1000m trên mực nước biển

Các chức năng bảo vệ Thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch,

chống kẹt, I2t quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần, khoá tham số PIN

Phù hợp theo các tiêu

chuẩn CE mark

Phù hợp với chỉ dẫn về thiết bị thấp áp 73/23/EC, loại có lọc còn phù hợp với chỉ dẫn 89/336/EC

Hình 2.2 : Nguyên lý hoat động của biến tần MM440

2.1.1.4 Nguyên lý hoat động của biến tần MM440.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của biến tần cũng khá đơn giản Đầu tiênnguồn điện xoay chiều 1 pha hoăc 3 pha được điều chỉnh và chỉnh lưu và lọcthành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng công đoạn này được thực hiện bằng bộchỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy hệ số công suất cos phi của biến tầnđểu có giá trị không phu thuộc vào tải và có giá trị it nhất là 0.96 điện ápmột chiều này được biến đổi ( nghịch lưu ) thành điện áp xoay chiều 3 pha đốixứng Công đoạn này được thực hiện thông qua quan hệ IGBT bằng cách điềuchế độ rộng xung(PWM).Nhờ tiến độ của bộ công nghệ xử lý và công nghệbán đẫn hiện nay tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âmnhằm giảm tiếng ồn cho động cơ giảm tổn thất trên lõi sắt của động cơ Hệthống điện áp xoay chiều 3 pha có thể thay đổi giả trị biên độ và tần số và cấp

tùy theo bộ điều khiển theo lý thuyeert giữa tần số và điện áp có một quy luậtnhất định tùy theo chế độ diều khiển Đối với tải có momen không đổi tuyvậy đổi với tải bơm hoặc quạt quy luật này lại là hàm bâc 4 , điện áp là hàmbậc 4 của tấn số điều này tạo ra đặc tính momen là hàm bậc 2 của tốc độ phùhợp với yêu cầu của tải do bản thân momen cũng là hàm bâc 2 của điện áp.

Ngoài ra biến tần ngày nay còn tích hợp rất nhiều điều khiển khác nhauhầu hết phù hợp với các phụ tải khác nhau ngày nay biến tần có tích hợp bộPID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau rất phù hợp chođiều khiển và giám sát hệ thống

Màn hình LCD hiển thị các chế độ cài đặt hiện hành của bộ biến tần.

đường truyền BOP

P0700 = 5 hoặc P0719 = 50…56 trên đường

truyền COM Dừng bộ

một khoảng thời gian) khiến động cơ dừng tự do.

BOP: Nút này luôn luôn có tác dụng

(không phụ thuộc vào thông số P0700 hoặc P0719)

Đảo chiều Ấn nút này làm động cơ đảo chiều quay Đảo

chiều được hiển thị bằng dấu (-) hoặc điểm chấm nháy Nút này không tác dụng ở mặc định

Kích hoạt nút: hãy xem nút “Khởi động bộ biến tần”.

Chạy nhấp động cơ

Ở trạng thái sẵn sàng chạy, khi ấn nút này, động

cơ khởi động và quay với tấn số chạy nhấp được cài đặt trước Động cơ dừng khi thả nút này ra Ấn

nút khi động cơ đang làm việc không có tác động gì.

Nút chức Năng

Nút này có thể dùng để xem thêm thông tin Khi ta ấn và giữ khoảng 2 giây nút này hiển thị các thông tin sau, bắt đầu

từ bất kỳ thông số nào trong quá trình vận hành:

1 Điện áp một chiều trên mạch DC (hiển thị bằng d- đơn vị V).

2 Dòng điện ra (A).

3 Tần số ra (Hz).

4 Điện áp ra (hiển thị bằng o- đơn vị V).

5 Giá trị được chọn trong thông số P0005 (Nếu như P0005 được cài đặt

để hiển thị bất kỳ giá trị nào trong số các giá trị từ1-4 thì giá trị này không

được hiển thị lại).

Ấn thêm sẽ làm quay vòng các giá trị trên bảng hiển thị Ấn giữ trong

khoảng 2 giây để quay về chế độ hiển thị thông thường.

thể được giải trừ bằng cách ấn nút Fn.

Truy nhập thông số

Ấn nút này cho phép người sử dụng truy nhập tới các thông số.

Tăng giá trị Ấn nút này làm tăng giá trị được hiển thị

Giảm giá trị Giảm giá trị Ấn nút này làm giảm giá trị được

hiển thị.

Trình đơn AOP

Gọi trình đơn AOP ngay lập tức (chức năng này chỉ có ở AOP).

Hình 2.3 Các địa chỉ vào ra của CPU 224

2.1.2.1.2.Cổng mở rộng cổng vào ra.

Hệ Simatic S7-200 rất linh hoạt và hiệu quả sử dụng cao do những đặc tính sau:

• Có nhiều Modul mở rộng khác nhau như các Modul ngõ vào/ra tương

tự, Modul ngõ vào/ra số

• Phần mền STEP7 Micro/win sofwarl

Hình 2.4 Hình dáng thực tế của CPU 224

2.1.2.1.3 Đặc điểm của CPU 224:

Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật của CPU 224

Đặc điểm kỹ thuật CPU 224

2.1.2.1.4 Các đèn báo trên S7-200 CPU224:

• SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng.

• RUN (đèn xanh): Đèn xanh RUN chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc

và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy

• STOP (đèn vàng): Đèn vàng STOP chỉ định rằng PLC đang ở chế độ

dừng chương trình và đang thực hiện lại

• Ix.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng vào báo hiệu trạng thái tức thời của

cổng Ix.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị Logiccủa công tắc

• Qx.x (đèn xanh): Đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của

cổng Qx.x Đèn này báo hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logiccủa cổng

Chế độ làm việc: PLC có 3 chế độ làm việc:

• RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình từng bộ nhớ, PLC sẽ

chuyển từ RUN sang STOP nếu trong máy có sự cố hoặc trong chươngtrình gặp lệnh STOP

5 4 3 2 1

9 8 7 6

chế độ STOP

• TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho

PLC hoặc RUN hoặc STOP

2.1.2.1.5 Cổng truyền thông:

S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối 9 chân

để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLCkhác Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud Tốc độ truyềncung cấp của PLC theo kiểu tự do là 38.400 baud

Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nốiPC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485

9 Không sử dụng

Hình 2.5 Địa chỉ các cổng RS232 và sơ đồ ghép nối với máy tính

2.1.3 Cảm biến vận tốc (ENCODER).

2.1.3.1 Khái niệm:

Bản chất của encoder là sự kết hợp cảm biến quang với 1 đĩa mã hóa

Ta có thể xem một cách đơn giản là trên đia mã hóa có các phần cho ánh sang

đi qua và các phần không cho ánh sang đi qua một cách xen kẽ nhau Đĩa sẽquay do tác động của chuyển động quay của đối tượng cần đo tốc độ Encoder

là thiết bị có thể phát hiện sự chuyển động hay vị trí của vật , phổ biến là tốc

độ động cơ trong công nghiệp

Hình 2.6 : Sơ đồ hoạt động đĩa quang mã hóa

đĩa mã hóa Bộ phận thu nhận ánh sáng được lắp ở mặt sau của đĩa mã hóasao cho có thể nhân được ánh sáng đĩa được lắp đặt trên trục của động cơhay thiết bị khác cần đo tốc độ hoặc xác định vị trí sao cho khi trục quay , đĩacũng sẽ quay Khi đĩa quay bộ phận nhân ánh sáng sẽ nhận được ánh sángmột cách rời rạc kết quả là tín hiệu nhận được ở ngõ ra là dạng xung vuông.

2.1.3.2 Phân loại.

- Encoder loại tương đối

Hình 2.7: Encoder loại tương đối

- Encoder quang loại phân 2 kênh

Hình 2.8 : Encoder loại phân 2 kênh

2.1.3.3 Mạch giải mã encoder

Cách đơn giản nhất để thực hiện giả mã là dung Flip_Flop

Hình 2.9: Mạch giải mã và dạng sóng giải mã của V1 và V2.

2.1.4 Phần mêm wincc flexible 2008.

2.1.4.1 Điều khiển hệ thống HMI với wincc flexible 2008.

HMI là viết tắt của Human-machine-interface, có nghĩa là thiết bị giaotiếp giữa người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị

Nói một cách khác , bất cứ cách nào mà con người giao tiếp với mộtmáy móc thì đó là một HMI ,cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệthống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọ phần mềm hoạtđộng từ xa trên ti vi đều là HMI

Bộ truyền và cảm biến trước kia không có HMI , nhiều thiết bị trong đóthậm trí không có cả HMI đơn giản như một hệ hiển thị đơn thuần rất nhiềutrong số đó không có hiển thị chỉ với một tín hiệu đầu ra Một số có một HMIthô sơ một hiên thị ASCII đơn hoặc hai dòng với tập hợp các arrow cho lậptrình hoặc 10 phím nhỏ có rất ít các thiết bị hiện trường cảm biến và các bộphận phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồhọa tốt có cách thức và nhập dữ liệu một cách đơn giản dễ hiều đồng thờicung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình lập trình

HMI sử dụng bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế với cácphòng điều khiển bởi vì mạch máy tính và màn hình ổ đĩa dễ hỏng vỏ bọcđược phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể đinh vị bên ngoàisàn nhà máy nhưng rất rộng cồng kềnh và dễ hỏng do sức nóng độ ẩm sựrửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy.

2.1.4.1.2 Thành phần HMI truyền thống.

• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…

• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo…

2.1.4.1.3 Nhược điểm của HMI truyền thống

• Thông tin không đầy đủ

• Thông tin không chính xác

• Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế

• Độ tin cậy và ổn định thấp

• Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mởrộng

2.1.4.1.4 Các thiết bị HMI hiện đại

 Các ưu điểm của HMI hiện đại :

• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin

• Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết

• Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa