BÁO CÁO THỰC TẬP-MÔ HÌNH CHUNG CỦA BÀI TOÁN điều khiển vận tốc của băng tải

BÁO CÁO THỰC TẬP Mô hình chung của bài toán: Mở đầu: Bài toán đặt ra là điều khiển vận tốc của băng tải. Như ta đã biết băng tải là 1 thành phần không thể thiếu trong 1 dây truyền sản xuất hay 1 hệ thống sản xuất CN . Trong đó vận tốc của băng tải đóng vai trò quyết định đối với Băng Tải. Vì nếu có 1 sự thay đổi trong Vận tốc sẽ dẫn đến ảnh hưởng hệ thống đối với dây truyền sản xuất đó. Sự thay đổi vận tốc băng tải có thể là do sự thay đổi trọng lượng của vật liệu, hoặc số lương vật liệu có trên băng tải bị thay đổi. Bài toán đặt ra là ổn định tốc độ băng tải , để giải quyết bài toán ta phải giải quyết 1 số vấn đề sau: • Quy đổi tốc độ từ Encoder đưa về , Encoder cho ra xung vuông và xung này ta có thể đưa thẳng vào PLC , và thông qua bộ đếm ta có thểm giải quyết được vấn đề này. • Chuyển đổi tín hiệu D/A : tín hiệu từ PLC cần chuyển đổi sang Analog để điều khiển được Biến tần. để giải quyết việc chuyển đổi tín hiệu này ta sử dụng thêm modul mở rông Analog. PLC D/A Biến tần Encoder Động Cơ Điều khiển Biến Tần, để điều khiển hệ thống ta sử dụng bộ điều khiển PID việc xác định các thông số của bộ PID tương đối phức tạp, do đối tượng cần điều khiển là động cơ không đồng bộ ba pha. Mô hình điều khiển đối tượng Các thành phần có trong bài toán: o PLC S7-200 CPU 214 o Biến Tần Fr-S500 o Động cơ không đồng bộ 3 pha o Enconder o Modul Analog SM 235 PID (PLC) Đối Tượng (Biến Tần + động cơ) Đo Lường (Enconder) Giá trị đặt (Vận Tốc) I.Giới thiệu về các thành phần : 1.PLC S7-200: là thiết bị điều khiển logic lập trình được , hay khả trình , cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Simens (CHLB Đức), có cấu trúc thẻo kiểu modul và có các modul mở rộng. các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của s7-200 là khối vi xử lý. có thể nhận biết sự khác nhau của các loại CPU này thông qua số cổng vào ra và modul mở rộng Các thành phần của một PLC thường có các module phần cứng sau: • Module nguồn. • Module đơn vị xử lý trung tâm. • Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu. • Module đầu vào. • Module đầu ra. • Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ). • Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng). Sơ đồ cấu trúc PLC:  PLC có ưu điểm vượt trội so với các hệ thống điều khiển cổ điển như Rơ le, mạch tổ hợp điện tử, IC số, như dễ dàng điều khiển và giám sát , vận hành tốt trong môi trường công nghiệp, cho độ chính xác cao…  Nguồn nuôi : dùng để ghi chương trình hoặc nạp một chương trình mới.  Nguồn Pin có thể được sử dụng để mở rộng thời gian lưu chữ cho các dữ liệu có tọng bộ nhớ. Nguồn Pin tự đông được chuyển sang trang thái tích cực nếu như dung lượng tự nhớ bị cạn kiệt và nó phải thay thế vào vị trí đồ để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi. CPU Nguồn Bộ NhớTruyền Thông Modul Mở Rộng Bus kết nối Cổng Vào Cổng Ra CPU (Central Processcing Unit) Là bộ xử lý trung tâm nó có nhiệm vụ điều khiển và quản lý mọi hoạt động bên trong PLC  Tất cả các loại PLC đều sử dụng 3 loại bộ nhớ sau: Bộ nhớ ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ RAM(Random Acess Memory) Bộ nhớ EEPROM(Electrical Erasable Programable ROM)  PLC sử dụng cổng truyền thông nói tiếp RS485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình khác . tốc độ truyện cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tốc độ truyên cung cấp của PLC theo kiểu tự do là 300-38.400. Để ghép nối với máy lập trình PG702 ( chỉ lập trình đc dạng STL ) hoặc với các máy tinh thuộc họ PG7xx có thể sử dụng cáp MPI. Còn ghép nối với PC thì cần cáp Pc/PPI để chuyển đổi RS232 RS485. Chân Chức năng 1 GND 2 24 VDC 3 Tín hiệu A của RS485 (RxD/TxD+) 4 RTS ( theo mức TTL) 5 GND 6 + 5 VDC 7 Nguồn cấp 24 VDC 120mA Max 8 Tín hiệu B của RS485 (RxD/TxD) 9 Chọn lựa cách giao tiếp Cấu trúc bộ nhớ của PLC S7-200: Bộ nhớ trong và ngoài của S7-200 • Vùng nhớ chương trình: Là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh, chương trình. Vùng này thuộc kiểu non-valatile đọc/ghi được. • Vùng nhớ tham số: Là miền lưu giữ các tham số như từ khóa, địa chỉ trạm…cũng giống như vùng chương trình, vùng ngày thuộc kiểu non-valatile đọc/ghi được. • Vùng dữ liệu: Được sử dụng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm kết quả của các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình,bộ đệm truyền thông… • Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng. Vùng này không thuộc kiểu non- valatile nhưng đọc/ghi được.  Ngôn ngữ lập trình S7-200: Chương trình Tham số Dữ liệu Vùng đối tượng Chương trình Tham số Dữ liệu Chương trình Tham số Dữ liệu EEPROM Miền nhớ ngoài Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng một trong những phần mềm sau đây: - STEP 7 – Micro/DOS - STEP 7 – Micro/WIN. Cấu trúc của chương trình cho S7-200 bao gồm chương trình chính (main program) và sau đó là các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt. • Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh (MEND). • Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính. • Các chương trình xử lý ngắt khi cần sử dụng, được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính. Có thể tự do trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt sau chương trình chính. Main Program MEND Thực hiện 1 vòng quét Thực hiên khi chương trình chính gọi Thực hiện khi có tín hiệu xử lý ngắt SBR0 chương trình con thứ 1 RET SBRn chương trình con thứ n+1 RET INT 0 CTrình Xử lý ngắt thứ 1 RETI INTn CTrình Xử lý ngắt thứ n+1 RETI S7-200 biểu diễn một mawch logic cứng bằng một dẫy các lệnh lập trình. chương trình bao gồm một dãy các lệnh. S7-200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng. một vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào,và sau đó thực hiện chương trình. Vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. Đây là ngôn ngữ để xây dựng thuật toán điều khiển , xây dựng bộ điều khiển PID , xử lý các giá trị đo lường…bên cạnh đó ta còn sử dùng thêm WINCC để giám sát quá trình hoạt động của hệ thống. và PC access. Giới thiệu về WinCC WinCC (Windows control center), là một hệ thống phần mềm ứng dụng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu của một hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất. Trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp WinCC là một trong những phần mềm HMI (Human Machine interface)chuyên dùng của hãng Siemens để quản lý thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình công nghiệp. Chương trình dùng để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình. Hệ thống này cung cấp các khối chức năng thích ứng trong công nghiệp như: Hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo. Nó được cài đặt trên máy tính và giao tiếp với PLC thông qua cổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS-232) của máy tính. Do đó càng phải có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC. Giới thiệu về Pc access Là phần mềm để tạo driver kết nối giữ WinCC và PLC S7-200. do S7- 200 không có driver sẵn trong WinCC. Giới thiệu module analog EM 235. Là modul mở rộng của PLC , có chức năng là chuyển đổi tín hiệu Từ các thiết bị Analog thành tín hiệu số  PLC, và chuyển đổi các tín hiệu điều khiển của PLC thành tín hiệu điều khiển các thiết bị Analog. Điều chỉnh tương tự cho phép chỉnh các biến cần phải thay đổi và sử dụng trong chương trình. Núm chỉnh analog được lắp. đặt dười nắp đậy bên cạnh các cổng ra. Thiết bị có thể xoay được 270 độ. Đặc điểm. Module vào/ra tương tự EM 235 có một số đặc điểm sau: • 4 kênh đầu vào và 1 kênh đầu ra. • Độ phân giải 12 bit. • Định dang dữ liệu: - Lưỡng cực: -32000 ÷ + 32000 (11 bits, 1 bits dấu). - Đơn cực: 0 ÷ 32000 ( 12 bits). • Trở kháng ngõ vào: > 10MΩ. • Điện áp hoạt động: 20 ÷ 28.8V. • Loại ngõ vào: Vi sai. • Thời gian chuyển đổi: tối đa 250μs. • Sai số cực đại: 2% của tầm đo. • Ngõ ra: - Ngõ ra áp: Ω= 5000 min R . - Ngõ ra dòng: Ω= 500 min R . • Tầm ngõ ra: - Ngõ ra áp: -10 ÷ 10V. - Ngõ ra dòng: 0 ÷ 20mA. Cấu hình chế độ hoạt động Tùy thuộc vào số kênh sử dụng trên module analog EM 235 tương ứng với địa chỉ đầu vào (từ đơn) phải sử dụng trong quá trình lập trình: AIW0_cho chanel 1, AIW2_cho chanel 2, AIW4_cho chanel 3 … Biến Tần: là thiết bị tối ưu dùng để điều khiển vận tốc của động cơ điện ( tiết kiệm được khâu cơ khi phức tạp nếu như dùng hộp số, tiết kiệm được năng lượng, điều chỉnh phù hợp…), thay đổi tần số nguồn cấp cho động cơ. Phân loại : [...]... này Momen tăng khi tốc độ giảm và ngược lại Do vậy động cơ làm việc ở đây sẽ ổn định Đoạn BK là đoạn tương đối dốc và phức tạp , trên đoạn này động cơ làm việc không ổn định Tại điểm A, tốc độ của động cơ là lý tưởng tức là bằng vận tốc của từ trường quay Tại điểm B, Momen tương ứng với Momen mở máy, tốc độ bằng 0, hệ số trượt s =1 Ảnh hưởng của tấn số nguồn đối với Động cơ: Quan hệ của tần số nguồn... việc điều khiển chạy (RUN) / dừng (STOP) và thiết đặt các tham số  Tích hợp sẵn giao diện truyền thông RS-485 MODBUS RTU cho phép cấu hình từ một PC và những module ngoài sử dụng bus trường nên có khả năng giám sát  Có thể thiết lập được 15 cấp tốc độ  Các thông số của động cơ có thể được nhập vào, hoặc có thể thiết đặt ở chế độ tự động nhận dạng  Bộ điều chỉnh PID tự động duy trì tốc độ của động... tác dụng vào chính dòng điện cảm ứng này một lực từ có chiều xác định theo quy tắc ban tay trái và tạo ra momen làm quay roto theo chiều quay của từ trường quay Tốc độ quay của roto luôn nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường qua Nếu roto quay với tốc độ bằng tốc độ của từ trường quay thì từ trường sẽ quét qua các dây quấn phần cảm nữa nên sdd cảm ứng và dòng điện cảm ứng sẽ không còn, momen quay cũng không... bộ điều khiển Tìm hiểu về biến tần Fr-S500SE 0.4k là sản phầm của Mitsubishis , dựa vào đầu vào thì có 2 loại là đầu vào 3 pha và đầu vào 1 pha Loại được sử dụng trong đồ án là loại đầu vào 1 pha Hình dạng thực tế Các đặc tính chính là:  Chế độ điều khiển vectơ không cần cảm biến  Tích hợp sẵn mạch hãm tái sinh để trả năng lượng lại cho lưới điện ở giai đoạn hãm dừng động cơ  Hỗ trợ các Keypad vận. .. giữa mômen quay và tốc độ của động cơ có dạng: Xnm – điện kháng ngắn mạch, Xnm = X1 + X2 Đường đặc tính cơ: Với những giá trị khác nhau của s (0 ≤ s ≤ 1), phương trình cho những giá trị của M Đường biều diễn M = f(s) trên trục tọa độ sOM đường đặc tính cơ của động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha Đường đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ba pha Đường đặc tính tự nhiên của động cơ không đồng... các thiết Dòng ra cho thiết bị đo bị đo tương tự là 1mA Với thiết bị số xung ra là 10,2,5 4 1440xung/s ở 60Hz Biến trở quay điều chỉnh tốc Giá trị max của biến trở là độ động cơ 10kΩ, dòng 10mA Đầu vào dòng tương tự 4mA- 4mA tương ứng với 0Hz 20mA 20mA tương ứng với A tín hiệu cảnh báo sự cố 60Hz Max 230VAC 0.3A B A-C: thường mở C B-C: thường đóng 30VDC 0.3A Động cơ không đồng bộ 3 pha: Nguyên lý hoạt... không thông qua khâu trung gian 1 chiều.Tần số ra được điều chỉnh ra là nhẩy cấp và nhỏ hơn tần số lưới Loại này ít được sử dụng Biến tần gián tiếp: gồm các khâu: Chình lưu (CL), lọc (L) và nghịch lưu (NL) Nguyên lý hoạt động của biến tần gián tiếp : nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều, công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu Điện áp một chiều này được... trường nhưng với tốc độ luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường Phương trình đặc tính cơ: Theo lý thuyết máy điện, khi coi động cơ và lưới điện là lý tưởng, nghĩa là ba pha của động cơ đối xứng, các thông số dây quấn như điện trở và điện kháng không đổi, tổng trở mạch từ hóa không đổi, bỏ qua tổn thất ma sát và tổn thất trong lõi thép và điện áp lưới hoàn toàn đối xứng, thì sơ đồ thay thế một pha của động cơ như... Mitsubishi giải quyết được sự cân bằng truyền thống giữa tốc độ, mômen và hiệu suất Những đặc trưng làm việc là:  Mômen khởi động lớn, bằng 100% định mức hoặc lớn hơn ngay tại 6Hz  Hoạt động liên tục với 100% mômen định mức ngay cả ở 1/10 phạm vi tốc độ (6/60Hz, 5/50Hz) mà không làm giảm tuổi thọ của động cơ Sơ đồ các khối chức năng cơ bản của biến tần FR S520SE 0.4k Sơ đồ nối dây cho thấy những... (STF), và một biến trở quay điều chỉnh tốc độ động cơ Tên chân PC Mô tả Công suất và ghi chú Nguồn +24V cấp cho các đầu Nguồn cung cấp 24VDC vào logic STF STR RH Chạy thuận Chạy ngược Đầu vào lựa chọn cấp tốc độ RM cho động cơ RL 0,1A max RH : mức cao RM : mức giữa SD RL : mức thấp Nguồn cấp cho các chân Không được nối ngắn Run logic trong chế độ Sink mạch 2 chân PC-SD Đầu ra báo biến tần bắt đầu chạy . BÁO CÁO THỰC TẬP Mô hình chung của bài toán: Mở đầu: Bài toán đặt ra là điều khiển vận tốc của băng tải. Như ta đã biết băng tải là 1 thành. là do sự thay đổi trọng lượng của vật liệu, hoặc số lương vật liệu có trên băng tải bị thay đổi. Bài toán đặt ra là ổn định tốc độ băng tải , để giải quyết bài toán ta phải giải quyết 1 số. xác định các thông số của bộ PID tương đối phức tạp, do đối tượng cần điều khiển là động cơ không đồng bộ ba pha. Mô hình điều khiển đối tượng Các thành phần có trong bài toán: o PLC S7-200 CPU