Đồ án điều khiển logic trang bị điện Thiết kế mạch điều khiển, mạch lực cho hệ thống khoan tự động có yêu cầu công nghệ được mô tả như hình vẽ

Đồ án Khoa Điện trường đại học công nghiệp hà nộiThiết kế mạch điều khiển, mạch lực cho hệ thống khoan tự động có yêu cầu công nghệ được mô tả như hình vẽĐiều khiển logic trang bị điệnThiết kế mạch điều khiển máy khoan bằng GraftcetTìm hiểu biến tần LSXây dựng mạch lực bằng biến tần LS

GI I THI U ỚI THIỆU ỆU

T H P HÀM ĐI U KHI N Ổ HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN ỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN ỀU KHIỂN ỂN

I Gi i thi u các ph ới thiệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ương pháp tổ hợp hàm điều khiển ng pháp t h p hàm đi u khi n ổ hợp hàm điều khiển ợp hàm điều khiển ều khiển ển

Khi tiến hành tổng hợp một hệ điều khiển theo quy trình công nghệ đã cho(có thể bằng lời nói, chử viết, đồ thị công nghệ ) người ta biểu diễn

sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến vào và ảnh hưởng của nó tới các biến ra để từ đổ đưa ra một quy luật điều khiển cho hệ thống

Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phương pháp sau:

Một mạch điều khiển được tổng hợp phải đáp ứng các chỉ tiêu sau:

 Có độ tin cậy điều khiển cao.

Chất lượng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào côngnghệ điều khiển Quá trình làm việc được thực hiện theo một trật tự logic, theo trình tự thời gian xác đinh do đó để điều khiển được công nghệ ta phải tổng hợp được hàm điều khiển cho hệ thống

Ở đây ta sử dụng phương pháp Grafcet So với các phương pháp khác thì phương pháp Graftcet có ưu điểm đơn giản và đảm bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình đồng thời cũng đáp ứng được các chỉ tiêu của một mạch điều khiển đã nêu ở trên

Grafcet I là một đồ hình trạng thái mà trên các trạng thái người ta giải thích chi tiết những hành vi xảy ra ở hệ thống theo công nghệ yều cầu

1

Trạng thái ban đầu

Trạng thái đi xuống

2 Trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái ban đầu

Đã ở trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái đi lên Tín hiện khởi động

I Thi t k m ch ết kế mạch ết kế mạch ạch

Từ lưu đồ thuật toán Graftcet đã xây dựng ở phần trên, ta chuyển sang mạch điều khiển bằng role:

M Đ U Ở ĐẦU ẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, có thể nói một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động hóa trong các quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng suất sản xuất và chất lượng sản phẩm làm ra Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của

lý thuyết điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa

Nước ta là một nước đang phát triển và những năm gần đây cùng với sự đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc

áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là sự tự động hóa các quá trình sản xuất đã có bước phát triển mới tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức

Ngày nay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng ngõ ngách, vào trong tất cả các khâu của quá trình tạo ra sản phẩm

Một trong những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công

nghệ khoan Tự động hóa điều khiển công nghệ khoan là quá trình tạo ra

một lỗ thủng trên bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước

Trong công việc thiết kế, tự động hóa điều khiển được thể hiện qua hai quá trình sau:

định vị trí lỗ khoan)

 Tự động hóa việc điều khiển mũi khoan vào khoan vật thể sau đó quay

về vị trí cũ để đảm bảo cho quy trình tiếp theo

KHÁI QUÁT CHUNG V CÔNG NGH ỀU KHIỂN ỆU

Khoan được điều chỉnh lên xuống bằng động cơ không đồng bộ ba pha

với tốc độ V1

tiếp tục khoan, động cơ tiếp tục quay theo chiều đưa mũi khoan đi xuống nhưng với tốc độ V2

quay theo chiều đưa mũi khoan đi lên với tốc độ V1

trình khoan

dừng, sau khi khắc phục sự cố, ta cần tác động vào cảm biến phía trước giai đoạn động cơ đang làm việc để động cơ tiếp tục hoạt động theo chu trình

 Trong trường hợp hệ thống đang vận hành mà ta muốn dừng quá trình thì theo bài ta không có cách nào để dừng lại được, vậy để đảm bảo an toàn, ta thêm nút dùng D Khi muốn hệ thống tiếp tục tathực hiện như khi gặp sự cố.

BI N T N LS ẾN TẦN LS ẦU

I Gi i thi u chung v bi n t n ới thiệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ều khiển ết kế mạch ần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành

nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96 Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộngxung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ

u đi m khi s d ng bi n t n:

Ưu điểm khi sử dụng biến tần: ểm khi sử dụng biến tần: ử dụng biến tần: ụng biến tần: ến tần: ần:

biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Vì vậy khi điều khiển động cơ, ta có thể điều chỉnh trơn tốc độ động cơ

các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống

 Biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

II Gi i thi u bi n t n LS ới thiệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ết kế mạch ần

Biến tần LS là thương hiệu Biến tần được LS Industrial phát triển với nhiều loại với các công suất khác nhau:

Biến tần LS-IG5A có một số thông số như sau:

 Tích hợp hãm cắt

III S đ đ u n i, ch c năng, cách cài đ t bi n t n ơng pháp tổ hợp hàm điều khiển ồ đấu nối, chức năng, cách cài đặt biến tần ấu nối, chức năng, cách cài đặt biến tần ối, chức năng, cách cài đặt biến tần ức năng, cách cài đặt biến tần ặt biến tần ết kế mạch ần

S đ đ u dây ơ đồ đấu dây ồ đấu dây ấu dây

Panel đi u khi n ều khiển ểm khi sử dụng biến tần:

OK

SET

REV RUN

FWD

và xóa lỗi khi có lỗi

◄ Trái Di chuyển con trỏ sang

thông số: tần số, thời gian tăng tốc (acc), thời gian giảm tốc(dec), chọn lựa đầu vào điều khiển chạy/ dừng (drv), chọn lựa kiểu cài đặtthay đổi tần số điều khiển (frq)

thông số có chức năng điều chỉnh tần số, điện áp

 FU group2: Khi vào nhóm này biến tần LS -IG5A sẽ cài đặt thông

số cho ứng dụng PID, thông số motor

số chức năng ngõ ra, vào

Để di chuyển tói các chức năng bên trong một nhóm, ta nhấn nút ▲▼, đểchọn chức năng đó ta ấn OK

IV Cài đ t tham s cho bi n t n ặt biến tần ối, chức năng, cách cài đặt biến tần ết kế mạch ần

Mạch điều khiển là rơle nên ta cần điều khiển biến tần từ thiết bị ngoại vi.Phương pháp này được sử dụng trong hầu hết các hệ thống biến tần Để

có thể điều khiển biến tần bằng thiết bị ngoại vi thì trước hết ta cần cài đặt

từ panel của biến tần một số thông số như sau:

T H P HÀM ĐI U KHI N Ổ HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN ỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN ỀU KHIỂN ỂN

II Gi i thi u các ph ới thiệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ương pháp tổ hợp hàm điều khiển ng pháp t h p hàm đi u khi n ổ hợp hàm điều khiển ợp hàm điều khiển ều khiển ển

Khi tiến hành tổng hợp một hệ điều khiển theo quy trình công nghệ đã cho(có thể bằng lời nói, chử viết, đồ thị công nghệ ) người ta biểu diễn

sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến vào và ảnh hưởng của nó tới các biến ra để từ đổ đưa ra một quy luật điều khiển cho hệ thống

Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có các phương pháp sau:

Một mạch điều khiển được tổng hợp phải đáp ứng các chỉ tiêu sau:

Chất lượng mũi khoan và năng suất làm việc phụ thuộc rất nhiều vào côngnghệ điều khiển Quá trình làm việc được thực hiện theo một trật tự logic, theo trình tự thời gian xác đinh do đó để điều khiển được công nghệ ta phải tổng hợp được hàm điều khiển cho hệ thống

Ở đây ta sử dụng phương pháp Grafcet So với các phương pháp khác thì phương pháp Graftcet có ưu điểm đơn giản và đảm bảo sự chính xác về tuần tự thực hiện quá trình đồng thời cũng đáp ứng được các chỉ tiêu của một mạch điều khiển đã nêu ở trên.

I T h p hàm đi u khi n b ng ph ổ hợp hàm điều khiển ợp hàm điều khiển ều khiển ển ằng phương pháp Grafcet ương pháp tổ hợp hàm điều khiển ng pháp Grafcet

Trạng thái ban đầu

Trạng thái đi xuống

2 Trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái ban đầu

Đã ở trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái đi xuống

Đã ở trạng thái đi lên Tín hiện khởi động

d Hàm đi u khi n ều khiển ểm khi sử dụng biến tần:

THI T K M CH ĐI U KHI N ẾN TẦN LS ẾN TẦN LS ẠCH ĐIỀU KHIỂN ỀU KHIỂN ỂN

II Đ i t ối, chức năng, cách cài đặt biến tần ượp hàm điều khiển ng đi u khi n ều khiển ển

Đối tượng điều khiển ở đây là biến tần với các chức năng điều khiển chiềuquay của động cơ được nối với biến tần, tần số điện cấp cho động cơ qua

đó điều khiển tốc độ quay của động cơ, khởi động và dừng hệ thống

III Ph ương pháp tổ hợp hàm điều khiển ng pháp đi u khi n ều khiển ển

Mach điều khiển sử dụng role, mạch dùng role có một số ưu và nhược điểm như:

IV Các thi t b , linh ki n dùng trong m ch ết kế mạch ị, linh kiện dùng trong mạch ệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển ạch

Để xây dựng mạch điều khiển, ta cần một số thiết bị:

THI T K M CH L C ẾN TẦN LS ẾN TẦN LS ẠCH ĐIỀU KHIỂN ỰC

I Tính ch n thi t b ọn thiết bị ết kế mạch ị, linh kiện dùng trong mạch

Ta điều khiển động cơ bằng biến tần LS-IG5A đã có đầy đủ các chức năng bảo vệ, đảo chiều hay bật tắt động cơ nên ta không cần thêm thiết bị nào khác trong mạch động lực này, ta chỉ cần cài đặt các chức năng bảo

vệ, điều khiển động cơ và thông số động cơ cho biến tần

Cài đ t thông s đ ng c cho bi n t n: ặt biến tần ố động cơ cho biến tần: ộng cơ cho biến tần: ơ đồ đấu dây ến tần: ần:

Cài đ t ch c năng b o v cho bi n t n: ặt biến tần ức năng bảo vệ cho biến tần: ảo vệ cho biến tần: ệ cho biến tần: ến tần: ần:

Cài đ t thông s đi u khi n đ ng c cho bi n t n: ặt biến tần ố động cơ cho biến tần: ều khiển ểm khi sử dụng biến tần: ộng cơ cho biến tần: ơ đồ đấu dây ến tần: ần:

 Dòng đầu ra: Cur = 8.8

II Thi t k m ch ết kế mạch ết kế mạch ạch

Theo lưu đồ Grafcet thì ở giai đoạn S1 thì mũi khoan đi xuống với vận tốcV1, giả sử động cơ quay theo chiều thuận thì mũi khoan đi xuống thì muốn mũi khoan đi xuống với vận tốc V1 thì ta phải có tín hiệu vào chân P1 của biến tần đồng thời một điện áp ứng với vận tốc V1 phải được đặt vào chân V1 biến tần

Ở giai đoạn S2 thì mũi khoan vẫn đi xuống nhưng với vận tốc V2 nên ta cần duy trì tín hiệu ở chân P1 và cấp một điện áp ứng với vận tốc V2 vào chân V1 biến tần

Ở giai đoạn S3, mũi khoan vẫn đi lên với vận tốc V1, vì vậy ta cần cấp tínhiệu vào chân P2, đồng thời cấp điện áp ứng với vận tốc V1 trở lại cho chân V1 biến tần

Dưới đây là sơ đồ đấu nối với biến tần:

Các bạn lớp TĐH 1 K8 HaUI có tải tài liệu này thì nhớ sửa nhá Nhóm 4

T NG K T Ổ HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN ẾN TẦN LS

MỞ ĐẦU 1

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ 2

BIẾN TẦN LS 4

I Giới thiệu chung về biến tần 4

Ưu điểm khi sử dụng biến tần: 4

II Giới thiệu biến tần LS 5

III Sơ đồ đấu nối, chức năng, cách cài đặt biến tần 7

Sơ đồ đấu dây 7

Panel điều khiển 8

Cách cài đặt biến tần 9

IV Cài đặt tham số cho biến tần 11

TỔ HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN 12

I Giới thiệu các phương pháp tổ hợp hàm điều khiển 12

II Tổ hợp hàm điều khiển bằng phương pháp Grafcet 13

a Grafcet 1 13

b Grafcet 2 14

c Hàm điều khiển 15

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 16

I Đối tượng điều khiển 16

II Phương pháp điều khiển 16

Ưu điểm: 16

Nhược điểm 16

III Các thiết bị, linh kiện dùng trong mạch 16

IV Thiết kế mạch 17

THIẾT KẾ MẠCH LỰC 18

I Tính chọn thiết bị 18

Cài đặt thông số động cơ cho biến tần: 18

Cài đặt chức năng bảo vệ cho biến tần: 18

Cài đặt thông số điều khiển động cơ cho biến tần: 18

II Thiết kế mạch 19

TỔNG KẾT 21