Thiết kế tủ điều khiển khởi động và hãm dừng động cơ điện một chiều qua điện trở phụ có ứng dụng PLC

Thiết kế tủ điều khiển khởi động và hãm dừng động cơ điện một chiều qua điện trở phụ có ứng dụng PLC

TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày 28 tháng 02 năm 2014 Giáo viên hướng dẫn Ths Nguyễn Trung Thành Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng Yên, ngày 28 tháng 02 năm 2014 Giáo viên phản biện Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, đến chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp đề tài: “Thiết kế tủ điều khiển khởi động hãm dừng động điện chiều qua điện trở phụ có ứng dụng PLC” giảng viên – Ths Nguyễn Trung Thành hướng dẫn hoàn thiện Trong suốt thời gian nghiên cứu thi công đề tài, chúng em gặp không vướng mắc định nhận nhiều sự giúp đỡ nhiệt thành quý báu Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp cho phép chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô Khoa Điện – Điện Tử - Trường ĐH SPKT Hưng Yên truyền thụ kiến thức quý báu bổ ích thời gian học tập trường, để giúp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp tảng kiến thức chuyên môn vững sau tốt nghiệp Nhóm sinh viên thực xin trân trọng cảm ơn Ths.Nguyễn Trung Thành - thầy tận tình giúp đỡ, bảo, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt trình nghiên cứu tìm hiểu xây dựng đồ án tốt nghiệp Chúng em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới cô giáo …………………Cô giáo chủ nhiệm chúng em suốt năm học đại học, người dìu dắt chúng em từ bước chân bước vào trường ĐH SPKT Hưng Yên Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ người bạn, người thân, chúng xin cảm ơn bố mẹ, anh chị động viên chúng suốt thời gian học tập xây dựng đồ án Xin gửi tới lời cảm ơn sâu sắc nhất! Hưng Yên , Tháng 02 / 2014 Nhóm sinh viên thực Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH VẼ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Nội dung hình vẽ Hình 1.1: Cấu tạo chung động điện chiều Hình 1.2: Sơ đồ cắt dọc ngang động điện chiều Hình 1.3: Đây phần đứng yên máy Hình 1.4: Đây cực từ động Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo rôto Hinh 1.6: Đây lõi sắt động Hình 1.7: Dây quấn phần ứng Hình 1.8: Cổ góp phiến góp động điện chiều Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý động điện chiều Hình 1.10: Đặc tính tự nhiên nhân tạo Trang Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ độc lập Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ song song Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý động chiều kích từ nối tiếp Hình 1.14: a) Sơ đồ khối b) Sơ đồ thay chế độ xác lập Hình 1.15: Xác định phạm vi điều khiển Hình 1.16: Quan hệ hiệu suất truyền động tốc độ với loại tải khác Hình 1.17: a) Sơ đồ thay b) Đặc tính điều chỉnh từ thông thay đổi Hình 1.18: Sơ đồ mở máy động điện chiều kích từ độc lập qua cấp điện trở Hình 1.19: Đặc tính lúc mở máy động điện chiều kích từ độc lập qua cấp điện trở Hình 1.20: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập đảo chiều từ thông đảo chiều dòng điện phần ứng Hình 1.21: Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập đảo chiều quay Hình 1.22: Sự phụ thuộc từ thông dòng phần ứng (cũng dòng kích từ ) động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 1.23: Đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 1.24: Ảnh hưởng điện trở mạch phần ứng tới đặc tính động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 3.9: Sơ đồ mở máy động điện chiều kích từ nối tiếp qua cấp điện trở phụ Hình 3.10: Đảo chiều quay động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 3.11: Đặc tính hãm tái sinh động điện chiều kích từ độc lập Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.12: Đặc tính hãm tái sinh hạ tải trọng động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 3.13: Đặc tính hãm ngược trường hợp đưa điện trở phụ vào mạch phần ứng Hình 3.14: Đặc tính hãm ngược trương hơp đảo chiều điện áp phần ứng Hình 3.15: Sơ đồ hãm động kích từ độc lập Hình 3.16: Sơ đồ hãm động tự kích Hình 2.1: Cấu trúc PLC S7 – 300 Hình 2.2: Module nguồn PS 407 Hình 2.3: Module CPU S7-300 Hình 2.4: Modul Input/Output Digital S7 – 300 Hình 2.5: Modul Input/Output Analog S7 – 300 Hình 2.6: Chu kỳ quét PLC S7 - 300 Hình 2.7: Phương pháp lập trình tuyến tính Hình 2.8: Chương trình điều khiển có cấu trúc Hình 2.9: Phương pháp biểu diễn chương trình STL Hình 2.10: Phương pháp biểu diễn chương trình FBD Hình 2.11: Phương pháp LAD Hình 2.12: Giao diện ngôn ngữ S7-Graph Hình 2.13: Đọc mã tín hiệu hàm thời gian PLC S7-300 Hình 2.14: Tín hiệu đầu vào/ra thời gian Hình 2.15: Cấu trúc đếm Hình 4.1 Đặc tính khởi động động điện chiều Hình 4.2: Sơ đồ đấu nối mạch động lực Hình 4.3: Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi Hình 4.4: Sơ đồ bố trí tủ điều khiển động điện chiều Hình 4.5: Mặt tủ điều khiển hệ thống Hình 4.6: Panel mạch ngoại vi kết nối PLC Hình 4.7: Mạch kết nối ngoại vi PLC S7-300 Hình 4.8: Hệ thống contactor điều khiển động Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU Từ công nghiệp đời, người giải phóng khỏi lao động chân tay nhiều Bên cạnh đó, sản phẩm làm tăng lên đáng kể số lượng chất lượng ổn định Tuy nhiên, với sự phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật, tự động hóa công nghiệp đời Đây bước ngoặt lớn thứ hai sản xuất hàng hóa người Con người thật sự giải phóng khỏi lao động chân tay hay lao động môi trường độc hại Khi điện tử đời tự động hóa công nghiệp ngày hoàn thiện Cho đến sản xuất công nghiệp không mức tự động hóa cao mà điều khiển, giám sát từ xa thông qua máy tính phần mềm giao tiếp người máy Tuy nhiên, quốc gia khó khăn việc trang bị hệ thống hoàn chỉnh chưa mang tính khả thi cao Nguyên nhân chủ yếu chi phí đầu tư cao Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tự động hóa trình sản xuất ngày có vị trí quan trọng sản xuất đời sống Đặc biệt sự phát triển kỹ thuật điện tử, tin học với sự lớn mạnh điều khiển tự động tạo nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích việc giải vấn đề điều khiển Nhưng lớn mạnh chỗ đứng vững công nghiệp phải điều khiển logic lập trình được gọi tắt PLC (Programmable logic controller) Với mạnh như: - Kích thước nhỏ gọn, giá thành hạ so với mạch điều khiển dùng rơle - Khả chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao môi trường công nghiệp - Cấu trúc dạng modul cho phép dễ dàng sửa chữa bảo trì, tăng khả sử dụng thêm khối modul mở rộng đầu vào khối chuyên dụng - Sử dụng ngôn ngữ lập trình chuyên dùng nên lập trình nhanh dễ dàng thay đổi chương trình Là sinh viên theo học chuyên ngành Điện tự động hóa nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nước nhà chúng em muốn nghiên cứu tìm hiểu thành tựu khoa học để có nhiều hội biết thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa đại hóa.Vì sau tham khảo tìm hiểu công nghệ Mở máy động điện chiều qua hai cấp điện trở hãm dừng dùng PLC S7-300, nhóm chúng em đề xuất ý tưởng sự ủng hộ hướng dẫn Ths Nguyễn Trung Thành nhóm chúng em giao nghiên cứu hoàn thành đề tài Thiết kế tủ điều khiển khởi động hãm dừng động điện chiều qua điện trở phụ có ứng dụng PLC Sau nghiên cứu nhóm chúng em định thực ý tưởng thiết kế mô hình hệ thống cấp phân loại sản phẩm gồm có: - Tủ điều khiển động chiều khởi động qua cấp điện trở có hãm lúc đảo chiều gồm: hệ thống đèn báo trạng thái hoạt động, nút ấn điều khiển - Panel đầu vào/ra cho PLC S7-300 từ tủ điều khiển - Panel điện trở bao gồm: Điện trở khởi động điện trở hãm Bản thuyết minh chúng em gồm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan động điện chiều Chương 2: Tổng quan điều khiển PLC S7-300 Chương 3: Thiết kế tủ điều khiển Chương 4: Kết luận kiến nghị  Mục đích nghiên cứu đồ án : Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục đích việc xây dựng mô hình Điều khiển khởi động động điện chiều qua cấp điện trở hãm dừng điện trở nhằm ứng dụng nhiều thực tế như: - Tự động hóa trình điều khiển khởi động hãm dừng động điện chiều - Kiểm soát thay đổi thời gian khởi động hãm dừng động - Tủ điều khiển có hệ thống đèn thông báo trạng thái làm việc động  Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài: Đối tượng mà đề tài hướng tới cần hoàn thành bao gồm: - Hệ thống điều khiển khởi động hãm dừng động điện chiều qua điện trở phụ dùng PLC S7 – 300 - Sử dụng thành thạo phần mềm Step để lập trình điều khiển hệ thống PLC S7 – 300 CPU 313C  Nội dung đồ án: - Thiết kế thi công hệ thống tủ điều khiển - Thiết kế thi công hệ thống Panel đầu vào/ra kết nối PLC - Thi công mạch điện trở khởi động hãm dừng động - Kết nối hệ thống với PLC S7 – 300 CPU313C điều khiển theo quy trình công nghệ CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Tầm quan trọng động điện chiều Cho đến động điện chiều chiếm vị trí quan trọng hệ điều chỉnh tự động truyền động điện , sử dụng rộng hệ thống đòi hỏi có độ xác cao vùng điều chỉnh rộng quy luật điều chỉnh phức tạp Cùng với sự tiến văn minh nhân loại chứng kiến sự phát triển rầm rộ kể quy mô lẫn trình độ sản xuất đại Trong sự phát triển ta dễ dàng nhận khẳng định điện máy tiêu thụ điện đóng vai trò quan trọng thiếu Nó trước bước làm tiền đề làm mũi nhọn định sự thành công hệ thống sản xuất công nghiệp Không quốc gia ,một sản xuất không sử dụng điện máy điện Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP a Khái niệm Động điện nói chung động điện chiều nói riêng thiết điện từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ, đặt vào từ trường dây dẫn cho dòng điện chạy qua dây dẫn từ trường tác dụng lực từ vào dòng điện (vào dây dẫn) làm dây dẫn chuyển động Động điện biến đổi điện thành b Cấu tạo Gồm hai phần: - Phần đứng yên (gọi phần tĩnh ) - Phần chuyển động (gọi phần quay ) Hình 1.1: Cấu tạo chung động điện chiều 1.1.2 Ưu điểm động chiều Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: Để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản công suất lớn, dễ vận hành, mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định công nghiệp giao thông vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp ưu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền động điện chiều điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao Ngày hiệu suất động điện chiều công suất nhỏ khoảng 75% ÷ 85%, động điện công suất trung bình lớn khoảng 85% ÷ 94% Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 100000kw điện áp vào khoảng vài trăm Page TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1000v Hướng phát triển cải tiến tính nâng vật liệu, nâng cao tiêu kinh tế động chế tạo máy công suất lớn vấn đề rộng lớn phức tạp với vốn kiến thức hạn hẹp phạm vi đề tài em đề cập nhiều vấn đề lớn mà đề cập tới vấn đề thiết kế điều chỉnh tốc độ có đảo chiều động chiều kích từ độc lập Phương pháp chọn băm xung chưa phương pháp mang lại hiệu kinh tế cao sử dụng rộng rãi tính đặc điểm mà ta phân tích đề cập sau 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động điện chiều 1.2.1 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều phân thành hai phần chính: Phần tĩnh phần động Hình 1.2: Sơ đồ cắt dọc ngang động điện chiều a Phần tĩnh hay stato Hay gọi phần kích từ động cơ,là phận sinh từ trường Gồm có mạch từ dây kích thích lồng mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện) - Mạch từ làm sắt từ - Dây quấn kích thích hay gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ (êmay).Các cuộn dây điện từ nối tiếp với Page 10 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CU: BOOL tín hiệu đếm tiến CD: BOOL tín hiệu đếm lùi S: BOOL tín hiệu đặt PV: WORD giá trị đặt R: BOOL tín hiệu xoá CV: WORD giá trị đếm hệ đếm 16 CV-BCD: WORD giá trị đếm hệ đếm BCD Q: BOOL tín hiệu đầu Hình 2.15: Cấu trúc đếm 2.6.3.1 Bộ đếm tiến CU Nguyên lý hoạt động: tín hiệu I0.2 chuyển từ lên đếm đặt giá trị 55 Giá trị đầu Q4.0 = Bộ đếm thực đếm tiến sườn lên tín hiệu chân CU tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ lên Giá trị đếm trở có tín hiệu sườn lên chân R Sơ đồ khối: FBD LAD STL 2.6.3.2 Bộ đếm lùi CD Nguyên lý hoạt động: tín hiệu I0.2 chuyển tín hiệu từ lên đếm đặt giá trị 55 Giá trị đầu Q4.0 = Bộ đếm thực đếm lùi sườn lên tín hiệu chân CD tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ lên Giá trị đếm trở có tín hiệu sườn lên chân R Bộ đếm đếm đến giá trị >= Sơ đồ khối: FBD LAD STL Page 59 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.6.3.3 Bộ đếm tiến, lùi (CUD) Nguyên lý hoạt động: tín hiệu I0.2 chuyển từ lên đếm đặt giá trị 55 Giá trị đầu Q4.0 = Bộ đếm thực đếm tiến sườn lên tín hiệu chân CU tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ lên Bộ đếm thực đếm lùi sườn lên tín hiệu chân CU tín hiệu I0.0 chuyển giá trị từ lên Giá trị đếm trở có tín hiệu sườn lên chân R Sơ đồ khối: FBD LAD STL Page 60 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG : THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN 3.1 Yêu cầu công nghệ Thiết kế hệ thống mở máy hãm động điện chiều qua cấp điện trở phụ dung PLC S7-300 thỏa mãn thông số động sau: Pđm= 0,2 kw, Uđm= 220V , nđm= 2000V/P , Iđm= 1,2 A, Iư = 0.1A, Uư = 220V Quy trình công nghệ sau: Khi ấn nút Start động khởi động qua cấp điện trở Sau 5s điện trở phụ giảm xuống ½ sau tiếp 5s động hoạt động ổn định Khi ấn nút dừng hệ thống sử dụng điện trở phụ hãm dừng động 5s sau động dừng hẳn Khi xảy sự cố nhiệt ấn nút E_Stop động tự dừng lại Hệ thống có đèn báo trạng thái hoạt động động cơ: Đèn bảo khởi động, đèn báo trạng thái làm việc ổn định, đèn báo trình hãm đèn báo dừng hệ thống 3.2 Thiết kế mạch động lực hệ thống 3.2.1 Tính toán lựa chọn thiết bị Pđm= 0,2 kw, Uđm= 220V , nđm= 2000V/P , Iđm= 1,2 A, Iư = 0.1A, Uư = 220V Phác thảo đặc tính khởi động Page 61 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.1 Đặc tính khởi động động điện chiều = 0.76 Xác định bội số dòng khởi động : I1 = 2Iđm Rư =0,5 (1-ηđm) λ = = = 22 (Ω) = 1.6 a Xác định điện trở phụ R1= λ Rư = 1,6 22 = 35,2 (Ω) R2 = λ R1 =1,6 35,2 = 56,32 (Ω) Rf1 = R1 –Rư = 35,2– 22= 13, (Ω) Rf2 = R2 –R1 = 56,32 -35,2 = 21,12(Ω) Công suất điện trở hãm U = I.(Rf1+Rf2) =41.2(V) PRf = U Iđm = 41,2.1,2=49,44 (W) b Tính điện trở hãm Tại thời điểm ban đầu hãm ta có Ehbđ = Uư – Iư.Rư =220- 0,1.22 = 218 Khi hãm ta chọn Mh = Mđm, từ thông không đổi nên Ih = Idm = 2.1.2=2,4A Tổng điện trở hãm mạch phần ứng đó: Rh = =91(Ω) Page 62 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP c Tính chọn aptomat Iap=2,5 Iđm= 2,5.1,2= 3(A) Như chọn áp : Iap=6(A) , U= 230/400 (v) d Tính chọn contactor cấp nguồn đóng cắt Rfư IKĐT = 2,5 Iđm = 2,5 1,2 = (A) Vậy chọn công tắc tơ LS GMC (0) -22 e Tính chọn dây dẫn Theo điều kiện phát nóng ta lấy dòng điện Iđm.1,4 =1,2.1,4=1,68mm2→ta chọn dây 1,5mm2 thỏa mãn điều kiện f Tính lựa chọn role nhiệt Iđm RN ≥ Itt ≈ (1,2 ÷ 1,3 ) Iđmđc U đm ≥ U nguồn = 220 (v) Chọn RN loại MEC GTH-22 g Tính lựa chọn role trung gian Uđm = 220V Iđm ≥3A 3.2.2 Sơ đồ mạch động lực Hình 3.2 Sơ đồ đấu nối mạch động lực 3.3 Thiết kế hệ thống mạch điều khiển 3.3.1 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi Bảng khai báo kết nối đầu vào/đầu với PLC S7 – 300 Symbol E_STOP STOP M1 M2 OL K1 K2 Address I124.0 I124.1 I124.2 I124.3 I124.4 Q124.0 Q124.1 Comment Dừng khẩn cấp xảy sự cố Dừng hệ thống (NC) Nút ấn điều khiển quay thuận (NO) Nút ấn điều khiển quay ngược (NO) Tiếp điểm thường mở Rơ le nhiệt Điều khiển động quay thuân Điều khiển động quay ngược Page 63 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ K3 K4 KH D1 D2 D3 D4 D5 D6 Q124.2 Q124.3 Q124.4 Q124.5 Q124.6 Q124.7 Q125.0 Q125.1 Q125.2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điều khiển động qua 1cấp điện trở Điều khiển động hoạt động ổn định Điều khiển hãm dừng động Điều khiển đèn báo động quay thuận Điều khiển đèn báo động quay ngược Điều khiển đèn báo động dừng hoạt động Điều khiển đèn báo động khởi động qua 1cấp điện trở Điều khiển đèn báo động khởi động hoạt động ổn định Điều khiển đèn báo động hãm dừng Sơ đồ kết nối PLC S7 – 3000 CPU 313C với thiết bị ngoại vi sau: Hình 3.3 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi 3.2.2 Chương trình điều khiển hệ thống Page 64 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Page 65 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Page 66 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.3 Sản phẩm hoàn thiện 3.3.1 Hệ thống tủ điều khiển Sơ đồ bố trí thiết bị mô hình tủ điều khiển gồm: - Hệ thống nút ấn điều khiển: Gồm nút ấn E_Stop, Stop, MT, MN - Hệ thống đèn báo: Gồm đèn báo: Quay thuận, Dừng, Quay ngược, Qua điện trở, Ổn định, Hãm dừng Page 67 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.4: Sơ đồ bố trí tủ điều khiển động điện chiều - Mô hình thực tế thiết kế: Hình 3.5: Mặt tủ điều khiển hệ thống 3.3.2 Hệ thống panel kết nối PLC Sơ đồ bố trí thiết bị Panel kết nối từ tủ điều khiển đến PLC S7-300 gồm: - Hệ thống kết nối đầu vào từ nút ấn điều khiển: Gồm nút ấn E_Stop, Stop, MT, MN - Hệ thống kết nối với đầu PLC gồm Contactor đèn báo: K1, K2, K3, K4, KH, D1, D2, D3, D4, D5, D6 Page 68 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.6: Panel mạch ngoại vi kết nối PLC Page 69 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình ảnh mô hình thực tế: Hình 3.7: Mạch kết nối ngoại vi PLC S7-300 3.3.2 Hệ thống mạch động lực Page 70 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.8: Hệ thống contactor điều khiển động 3.3.4 Vận hành hệ thống Nguyên tắc vận hành hệ thống: CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết thực đề tài Được sự ủng hộ giúp đỡ từ nhiều phía, gặp nhiều khó khăn, chúng em hoàn thành đồ án “Thiết kế tủ điều khiển khởi động hãm dừng động điện chiều qua điện trở phụ có ứng dụng PLC” Đồ án trình bày đầy đủ kiến thức sở, phân tích kỹ nguyên lý, cấu trúc khối phần cứng phần mềm để người đọc dễ nắm bắt Đồ án sản phẩm nghiên cứu miệt mài nhóm thời gian qua Nó thể phần kiến thức,kinh nghiệm mà chúng em tích lũy hai năm học Đồng thời, thông qua đồ án này, chúng em tự rút cho nhiều học bổ ích - Tủ điều khiển động chiều khởi động qua hai cấp điện trở có hãm lúc đảo chiều gồm: hệ thống đèn báo trạng thái hoạt động, nút ấn điều khiển - Tự động hóa trình điều khiển khởi động hãm dừng động điện chiều điện trở phụ - Kiểm soát thay đổi thời gian khởi động hãm dừng động - Sử dụng thành thạo phần mềm Step để lập trình điều khiển hệ thống PLC S7 – 300 CPU 313C - Toàn hệ thống làm việc ổn định với yêu cầu đề tài 4.2 Những hạn chế đề tài Bên cạnh vấn đề mà nhóm chúng em giải thành công hạn chế định hệ thống: Page 71 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Hệ thống chưa tích hợp loại hãm dừng để làm mô hình cho sinh viên thực tập - Chưa có hệ thống giảm sát cảnh báo WinCC, chưa có Panel hiển thị thời gian hoạt động chế độ để người vận hành dễ quan sát 4.3 Hướng phát triển kiến nghị - Mô hình hóa hệ thống thêm đa dạng loại hãm sử dụng với động co điện chiều Sử dụng thêm công tắc chuyển mạch để người dung lập trình cho loai hãm - Thiết kế hệ thống WinCC điều khiển giám sát hệ thống nhanh chóng tiện lợi Đó phần mà tham gia nghiên cứu đề tài chúng em muốn tìm hiểu chưa có điều kiện Chúng em mong thầy cô nhà trường tạo điều kiện cho lớp sinh viên khóa sau tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài để nâng cao khả tiếp cận thực tiễn, tích lũy nhiều kinh nghiệm tham gia vào trình sản xuất công nghiệp Vì hướng có nhiều ứng dụng thực tế nghành công nghiệp Việt Nam Page 72 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tài liệu tham khảo Trang bị điện - điện tử công nghiệp, Vũ Quang Hồi, NXB Giáo Dục - 2000 Điều khiển tự động truyền động điện, Trịnh Đình Đề, Võ Trí An, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp - 1983 Giáo trình truyền động điện tự động, ThS Khương Công Minh, Tài liệu lưu hành nội Bộ môn Tự động-Đo Lường, ĐHBK - Đại học Đà Nẵng Truyền động điện, Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, NXB KH KT -2001 Trang bị điên- điện tử máy gia công kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi, NXB GiáoDục Giáo trình PLC S7 - 300 - GV Nguyễn Xuân Công - Trường Đai Học SPKT Hưng Yên Webside tham khảo: http://www.datasheetcatalog.com http://www.sunrom.com http://www.dientuvietnam.com http://www.google.com.vn http://www.cơđiệntử.info http://www.diendandientu.com.vn Page 73 [...]... momen(Nm) Có hai loại đặc tính cơ : Đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo Hình 1.10: Đặc tính cơ tự nhiên và nhân tạo 1.4 Phân loại Khi xem xét động cơ điện một chiều cũng như máy phát điện một chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ các động cơ Theo đó ứng với mỗi cách ta có các loại động cơ điện Có 4 loại động cơ điện một chiều thường sử dụng - Động cơ điện một chiều kích từ độc lập - Động. .. Ta có: I = Iu +It Với mỗi loại động cơ trên là tương ứng với các đặc tính, đặc điểm kỹ thuật điều khiển và ứng dụng là tương đối khác nhau phụ thuộc vào nhiều nhân tố, ở đề tài này ta chỉ xét đến động cơ điện một chiều kích từ độc lập và biện pháp hữu hiệu nhất để điều khiển loại động cơ này 1.5 Đặc tính cơ và điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều Đặc tính cơ n = f(M) của động cơ điện một chiều. .. truyền động, điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có loại điều khiển theo mạch kín (ta có hệ truyền động điều chỉnh tự động) và loại điều khiển mạch hở (hệ truyền động điều khiển “hở”) Hệ điều chỉnh tự động truyền động điện có cấu trúc phức tạp, nhưng có chất lượng điều chỉnh cao và dải điều chỉnh rộng hơn so với hệ truyền động “hở” Ngoài ra các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều còn... nào tì vào cả mà chỉ có momen điện từ tác dụng vào rôto động cơ để cản lại chuyển động quay rôto đang có Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập có 3 trạng thái hãm điện: - Hãm tái sinh (Hãm có hoàn trả năng lượng về lưới) - Hãm ngược - Hãm động năng Đặc điểm chung của cả 3 trạng thái hãm điện là động cơ đều làm việc ở chế độ máy phát,biến cơ năng mà hệ truyền động điện đang có qua động cơ thành điện năng... động cơ điện một chiều kích từ song song , động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp sẽ đảo chiều quay khi đảo chiều dòng điện phần ứng Hình 1.27: Đảo chiều quay động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp 1.8 Các trạng thái hãm của động cơ điện một chiều Hãm một hệ TĐĐ nhằm đạt được một trong các mục đích sau - Dừng hệ TĐĐ - Giữ hệ thống ứng yên khi hệ thống đang chịu một lực có xu hướng gây truyền động. .. 1.6.5 Phương pháp điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, các bộ chỉnh lưu điều khiển … Các thiết bị nguồn này có chức năng biến năng lượng điện xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh nhờ tín hiệu điều khiển Uđk Vì nguồn có công suất hữu hạn so với động cơ nên các bộ... máy động cơ phải đưa thêm điện trở phụ mở máy vào mạch động cơ để hạn chế dòng điện mở máy không được vượt quá giới hạn 2.5 Iđm Trong quá trình động cơ tăng tốc , phải cắt dần điện trở mở máy và khi kết thúc quá trình mở máy , động cơ sẽ làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên không có điện trở mở máy Hình 1.26: Sơ đồ mở máy động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp qua 2 cấp điện trở phụ Khi động cơ. .. ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.31: Đặc tính hãm ngược trương hơp đảo chiều điện áp phần ứng 1.8.3 Hãm động năng 1.8.3.1 Hãm động năng kích từ độc lập Động cơ đang làm việc với lưới điện điểm a (Hình 1.32), thực hiện cắt phần ứng động cơ ra khỏi lưới điện và đóng vào một điện trở hãm R h , do động năng tích lũy trong động cơ , cho nên động cơ vẫn quay và nó làm việc như một máy phát biến cơ. .. kích từ độc lập qua 3 cấp điện trở Hình 1.19: Đặc tính cơ lúc mở máy động cơ điện một chiều kích từ độc lập qua 3 cấp điện trở Page 25 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b Đảo chiều quay động cơ điện một chiều kích từ độc lập Chiều từ lực tác dụng vào dòng điện được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi đảo chiều từ thông hay đảo chiều dòng điện thì từ lực có chiều ngược lại... cấp điện và cổ trục động cơ được nới lỏng.Khi cắt điện để động cơ dừng thì cuộn phanh cũng mất điện và cổ trục động cơ bị ép chặt Page 30 TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trạng thái hãm điện của động cơ là trạng thái động cơ sinh ra mômen điện từ ngược với chiều quay của rôto.Phương pháp hãm điện tỏ ra rất có hiệu lực trong tất cả các mục đích trên.Khi hãm điện, trục động cơ