Hệ thống điều khiển vận thăng sử dụng PLC và biến tần, thiết kế ghép nối hệ thống biến tần và PLC, lập trình PLC điều khiển hoạt động của vận thăng, thiết kế mạch lực tổng thể . Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần DELTA và PLC FX3U.
Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Mục lục: Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 1 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬN THĂNG LỒNG 1.1 Giới thiệu chung về vận thăng lồng. Trong lĩnh vực xây dựng dân dựng và công nghiệp thì máy vânh thăng là một thiết bị chuyên dùng để nâng vật liệu và người lên các công trình trên cao. Cấu tạo chung của vận thăng gồm một tháp cao dưới 100m đối với vận thăng lồng chở người chiều cao có thể lên tới 150m, bàn nâng để đặt vật liệu hoặc lồng để chở người và vật liệu. Vận thăng thường chỉ có một cơ cấu nâng, dùng cáp kéo hoặc tự nâng. Đối với vận thăng lồng chở người có các cơ cấu an toàn phức tạp hơn, hệ số an toàn của nó cũng cao hơn rất nhiều. loại này thường phục vụ chở người lên các công trình nhà cao tầng. Cơ cấu điều khiển thường đặt dưới đất đối với vận thăng nâng hàng và đặt trong lồng đối với các vận thăng lồng chở người. Tải trọng nâng đối với máy vận thăng thường là 300 – 500 kg. đối với vận thăng lồng chở người thường là 0.5-2(T), tốc độ 38-120(m/ph). Thang nâng được đặt cạnh tòa nhà thi công. Thang nâng chở hàng kiểu cột gồm khung bệ, cột có gắn dẫn hướng, bàn nâng được cố định trên giá trượt, tời đảo chiều và tủ điều khiển. Giá trượt và bàn nâng tựa trên đường dẫn hướng nhờ các con lăn. Cáp của tời đảo chiều vòng qua các puli trên đỉnh cột và puli gắn trên bàn nâng. Đầu cáp được cố định trên đỉnh cột. cột gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng bulong thông qua các mặt bích. Tùy theo chiều cao của tòa nhà mà có thể nối thêm các đoạn giữa để tăng chiều cao. Khi chiều cao của cột trên 10m phải dùng các thanh giằng để cố định vào cấu trúc tòa nhà. Để tăng tính cơ động của thang nâng người ta lắp khung bệ trên bánh hơi. Phân loại vận thăng: Theo phương thức truyền động: dùng cáp kéo, tự leo. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 2 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Theo công dụng: máy vận thăng nâng hàng, máy vận thăng lồng chở người và vật liệu. 1.2 Yêu cầu đối với vận thăng Loại vận thăng: Vận thăng lồng, sử dụng trong các nhà kho nhà xưởng để bốc hàng. Vận thăng hoạt động với 3 vị trí điểm dừng chính xác. Thực hiện hành trình theo đặc tính của thang máy. Sử dụng động cơ KĐB rotor lồng sóc. Truyền động theo 2 cấp tốc độ đặt trước. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 3 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU BIẾN TẦN VÀ PLC 2.1 Tìm hiểu biến tần 2.1.1 Biến tần trực tiếp Hình 2.1: Thiết bị biến tần trực tiếp Bộ biến đổi này dùng một khâu biến đổi là có thể biến đổi nguồn xoay chiều có điện áp và tần số không đổi thành điện áp và tần số có thể điều chỉnh được. Do quá trình biến đổi không phải thông qua khâu trung gian nào nên được gọi là bộ biến tần trực tiếp, còn được gọi là biến tần đổi sóng cố định ( Cycloconverter). Mỗi một pha đầu ra của bộ biến tần trực tiếp đều được tạo bởi mạch điện mắc song song ngược hai sơ đồ chình lưu tiristor. Hai sơ đồ chỉnh lưu thuận ngược lần lượt được điều khiển làm việc theo chu kỳ nhất định. Trên phụ tải sẽ nhận được điện áp ra xoay chiều ut. Biên độ của nó phụ thuộc vào góc điều khiển α còn tần số của nó phụ thuộc vào tần số khống chế quá trình chuyển đổi làm việc của hai sơ đồ chình lưu mắc song song ngược. Nếu góc điều khiển α không thay đổi thì điện áp trung bình đầu ra có giá trị không đổi trong mỗi nửa chu kỳ điện áp đầu ra. Muốn nhận được điện áp đầu ra có dạng gần hình sin hơn thì phải liên tục thay đổi góc điều khiển các van của mỗi sơ đồ chỉnh lưu trong thời gian làm việc của nó. Ưu điểm: Do không phải thông qua khâu trung gian nên hiệu suất cao. Nhược điểm: Thay đổi tần số khó khăn. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 4 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. 2.1.2 Biến tần gián tiếp Bộ biến tần gián tiếp có khâu trung gian một chiều có thể có các cấu trúc khác nhau, cấu trúc chung được mô tả như hình: Hình 2.2: Thiết bị biến tần gián tiếp Bộ biến tần gián tiếp có ba khâu chính là: chỉnh lưu, lọc, nghịch lưu. Phụ thuộc vào việc điều chỉnh điện áp đầu ra mà có thể sử dụng ba dạng sau: Bộ biến tần sử dụng chỉnh lưu có điều khiển, bộ biến tần sử dụng chỉnh lưu không điều khiển nhưng có thêm bộ biến đổi xung áp một chiều, bộ biến tần dùng chỉnh lưu không điều khiển với nghịch lưu thực hiện điều chế độ rộng xung PWM. 2.1.3 Biến tần DELTA Biến tần Delta được Delta Electronic cho ra đời từ năm 1995 với công nghệ sản xuất theo tiêu chuẩn của châu Âu và Nhật Bản, biến tần Delta đầu tiên được sản xuất là dòng biến tần VFD-A, sau đó là các dòng VFD-VE, VFD-VE, VFD-B, VFD-M, VFD-S, và hiện tại thông dụng nhất là các dòng biến tần VFD-E, VFD-EL, VFD-CP2000, VFD- C2000, VFD-L, VFD-CH2000. Bằng các định hướng về tối ưu hóa trong các hệ thống điều khiển có dùng biến tần, Hãng Delta thường xuyên nâng cấp các tính năng mới (tích hợp PLC trong biến tần, tích hợp nhiều hơn các chế độ điều khiển, tích hợp bộ lọc nhiễu, công suất built-in bộ hãm thắng ngày càng cao hơn ), biến tần Delta ngày càng thân thiện với người dùng và càng ngày càng được nhiều khách hàng tin dùng. Giá của biến tần Delta hiện tại đang rất cạnh tranh và ngày càng được nhiều đối tượng khách hàng đón nhận. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 5 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Biến tần Delta được bán và phân phối bởi công ty TNHH KỸ THUẬT TỰ ĐỘNG ETEC, Công ty ETEC vừa là đại lý chính thức vừa là đại diện bảo hành duy nhất biến tần Delta tại việt Nam, kho hàng luôn dồi dào và phong phú với đầy đủ chủng loại biến tần Delta, ngoài ra Etec luôn có đầy đủ linh kiện - phụ kiện chính hãng của biến tần Delta (IGBT, Power board, Control Board ) để bảo hành và sửa chữa cho khách hàng khi cần. Biến tần Delta VFD B: Hình 2.4: Biến tần Delta VFD B Đặc tính kỹ thuật chung: - Bộ xử lý 16 bit, kiểm soát ngõ ra theo kiểu PWM. - Dãy tần số ngõ ra từ 0.1Hz ~ 400Hz. - 16 bước điều khiển tốc độ, 15 bước xử lý tín hiệu, chức năng PLC. - Tự động tăng moment và bù trượt. - Giao tiếp truyền thông RS485. - Tự động điều chỉnh chế độ cài đặt thời gian tăng giảm tốc. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 6 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. - Tự điều áp và độ dốc V/F. - Tự động dò tìm tần số khởi động. - Điều khiển sensorless vector. - Điều khiển PID có hồi tiếp và điều khiển PG có hồi tiếp. - Tính năng cao cấp và thông dụng. - Ngõ vào tham chiếu: -10~10VDC, 0~10VDC, 4~20Ma. - Tiếng ồn thấp trong quá trình làm việc. 2.2 Tìm hiểu PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình (Programmable Logic Control ) viết tắt là PLC. Là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số. Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển PLC phải có tình năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lý(CPU) một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chữ chương trình điều khiển dữ liệu và các cổng vào ra để giao tiếp được với các đối tượng điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh. Bên cạnh đó nhằm phục vụ bài toán điều khiển số PLC còn phải có thêm các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm(Counter), bộ thời gian(Timer)… và các khối hàm chuyên dụng. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 7 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. 2.2.1 Cấu tạo chung Hình 2.4: Sơ đồ cấu của bộ lập trình PLC Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC cấu trúc gồm các khối chính là: Nguồn, vi xử lý- bộ nhớ, khối đầu vào, khối đầu ra. Thông thường các tín hiệu xuất nhập ở dạng số (0-1) còn nếu tín hiệu là dạng liên tục thì ta cần gắn các khối xuất nhập ở dạng liên tục (Analog). a. Khối nguồn: Là khối chức năng dùng để cung cấp nguồn và điện áp ổn định cho PLC hoạt động. Trong công nghiệp người ta thường sử dụng điện áp 24V một chiều, tuy nhiên cũng có thể bộ PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều. b. Khối vi xử lý: Bao gồm bộ vi xử lý và bộ nhớ. Bộ vi xử lý (CPU): CPU là bộ não của PLC, nó điều khiển và kiểm soát tất cả mọi hoạt động bên trong của PLC. Nó thực hiện những lệnh đã được chương trình hóa lưu trữ bên trong bộ nhớ. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 8 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Bộ nhớ: bao gồm bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu. Đơn vị nhỏ nhất ủa bộ nhớ là bit có giá trị 1 hoặc 0. Nhiều bit hợp theo hàng và cột tạo thành một khối bộ nhớ. Nội dung bộ nhớ có thể đọc và ghi vào. Mỗi bit được định nghĩa một địa chỉ riêng để bộ nhớ dễ quản lý. Có hai loại bộ nhớ chính là : c. Khối đầu vào: Tín hiệu vào: các tín hiệu đầu vào nhận các thông tin điều khiển bên ngoài dạng tín hiệu Logic hoặc tín hiệu tương tự. các tín hiệu Logic có thể từ các nút ấn điều khiển các công tắc hành trình, tín hiệu báo động, các tín hiệu của các quy trình công nghệ. Các tín hiệu tương tự đưa vào của PLC có thể là tín hiệu điện áp từ các căn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho một là nào đó hoặc tín hiệu từ máy phát tốc, cảm biến. Các cảm biến được nối với Module ngõ vào của PLC. Điện áp hoạt động đưa vào các cuộn dây thường vào khoảng 24V DC với dòng vài mA (6mA), rất bé so với dòng điện tiêu thụ qua cuộn dây trong Role thực tế. cũng có PLC hoạt động với điện áp 220V AC, mặc dù điện áp cao như vây nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho mạch điện và người sử dụng vị các linh kiện cách ly. Theo tiêu chuẩn công nghiệp với điện áp 24V DC, người ta quy định: - Điện áp từ 0-5 VDC thể hiện mức logic 0 ở ngõ vào. - Điện áp từ 11-30 VDC thể hiện mức logic 1 ở ngõ vào. d. Khối đầu ra. Module ra là các tiếp điểm của Rowle, khả năng chịu tải lớn 220V/1A. nếu muốn khống chế tải công suất lơn thì thông qua các thiết bị trung gian như :CTT, Aptomat, Triac… Ngoài ra khối module ra cũng quy chuẩn mức logic: - Điện áp từ 0-0,8V thể hiện mức logic 0. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 9 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. - Điện áp từ 12-28V thể hiện mức logic 1. 2.2.2 Tìm hiểu dòng PLC fx3u mitsubishi PLC Mitsubishi FX3U 32MR/DS a. Mô tả: - Bộ CPU với 32 đầu vào/ra: 16 đầu vào và 16 đầu ra. - Nguồn cung cấp 24VDC. - Công suất tiêu thụ : 25W. - Bộ nhớ chương trình : 64.000 Steps. - Đồng hồ thời gian thực. - Bộ đếm : 235. - Timer : 512. - Truyền thông : RS232C, RS 485. Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 10 [...]... và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần Hình 4.3: Các điểm dừng của vận thăng Hình 4.4: Biểu đồ tối ưu của vận thăng 5 giai đoạn Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 17 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần Chương trình PLC điều khiển vận thăng tự động : Động cơ điều khiển vận thăng( vt) di chuyển lên xuống Hệ thống cảm biến có 3 điểm dừng ( tương ứng 3 tầng) Vận thăng. .. đồ điều khiển tự động Dựa vào luật điều khiển chuyển động của vận thăng ta lập được lưu đồ Grafcet cho chương trình điều khiển bằng tay : S0: Trạng thái dừng Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 21 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần S1: Vận thăng đi lên với vận tốc v1 S2: Vận thăng đi lên với vận tốc v2 S3: Vận thăng đi xuống với vận tốc v1 S4: Vận thăng đi xuống với vận tốc v2... VT đi xuống với vận tốc v1 VT đi xuống với vận tốc v2 Bảng 4.2 : Phân cổng vào ra PLC chế độ điều khiển bằng tay Dựa vào luật điều khiển chuyển động của vận thăng ta lập được lưu đồ Grafcet cho chương trình điều khiển tự động : S0: Trạng thái dừng S1: Vận thăng đi lên với vận tốc v1 S2: Vận thăng đi lên với vận tốc v2 S3: Vận thăng đi xuống với vận tốc v1 S4: Vận thăng đi xuống với vận tốc v2 Đỗ Lý... VT chạy vận tốc v2 Cờ nhớ M0 Cờ nhớ tác động dừng VT Ngõ vào Ngõ ra Bảng 4.1: Phân cổng vào ra PLC chế độ điều khiển tự động Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 18 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần Chương trình PLC điều khiển vận thăng bằng tay: Động cơ được điều khiển không thông qua các cảm biến vị trí, chỉ điều khiển lên xuống với 2 cấp tốc độ đặt trước Chế độ điều khiển này... và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần b Kích thước: Hình 2.5: Kích thước PLC FX3U 32MR/DS c.Sơ đồ nối dây: Hình 2.6: Sơ đồ nối dây vào, ra PLC Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 11 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ GHÉP NỐI HỆ THỐNG 3.1 Sơ đồ mạch điện mạch lực Hình 3.1: Sơ đồ mạch điện tổng Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 12 Tìm hiểu và thiết. .. và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần Hình 4.5: Grafcet chương trình điều khiển tự động S0 = (X00 + (S2+ S4).M0 + S0) S1 = ((X06 + X07).X10.S0 + S1) S2 = ((X02.X06 + X04.X07).S1 + S2) S3 = ((X05 + X06).X11.S0 + S3) S4 = ((X03.X06 + X01.X05).S3+ S4) Chương trình LADDER: Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 20 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần Hình 4.5: Sơ đồ điều. .. trình điều khiển bằng tay S0 = (X00 + X14.(S1 + S2 + S3 + S4) + S0) S1 = ((S0.X10 + S2).X12 + S1) S2 = ((S0.X10 + S1).X13 + S2) S3 = ((S0.X11 + S4).X12 + S3) S4 = ((S0.X11 + S3).X13+ S4) Chương trình LADDER: Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 22 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần Hình 4.6 : Sơ đồ điều khiển bằng tay Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 23 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển. .. Lý Huỳnh - 20101637 Page 12 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần 3.2 Kết nối biến tần và PLC Trong đề tài này ta sử dụng phương pháp kết nối đơn giản giữa PLC và biến tần để điều khiển động cơ Đầu ra của PLC điều khiển đóng mở các ngõ vào của biến tần để điều khiển tốc độ động cơ Thết lập ngõ vào của biến tần với hai cấp tốc độ điều chỉnh tốc độ quay của động cơ Các ngõ vào... do hệ thống tải bị kẹt, lỗi OV(Lỗi quá áp Bus DC) nguyên nhân với những tải có quán tính lớn khi khởi động hoặc dừng quá gấp thì điện áp trên Bus DC dâng cao gây ra báo lỗi cách khắc phục gắn thêm điện trở xả Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 15 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần 4.2 Chương trình PLC Lưu đồ thuật toán: Hình 4.2: Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển vận thăng. .. và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần CHƯƠNG 4 CÀI ĐẶT BIẾN TẦN VÀ LẬP TRÌNH PLC 4.1 Cài đặt biến tần Các cổng vào ra: Hình 4.1: Cổng vào ra biến tần DELTA Một số nhóm thông số cài đặt: Nhóm 00: Thông số người sử dụng Nhóm 01:Các thông số cơ bản Nhóm 02: Nhóm thông số phương pháp hoạt động Nhóm 03: Thông số chức năng đầu ra Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 14 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều . và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Mục lục: Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 1 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẬN THĂNG. 17 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Chương trình PLC điều khiển vận thăng tự động : Động cơ điều khiển vận thăng( vt) di chuyển lên xuống. Hệ thống cảm biến có. chế độ điều khiển tự động Đỗ Lý Huỳnh - 20101637 Page 18 Tìm hiểu và thiết kế hệ điều khiển vận thăng dùng PLC và biến tần. Chương trình PLC điều khiển vận thăng bằng tay: Động cơ được điều khiển