Chuyên đề truyền động điện hệ truyền động điện Mentor II sử dụng động cơ bước

CHƯƠNG I TÌM HIỂU HỆ TRUYỀN ĐỘNG MENTOR II 1.1 Khái niệm Mentor II Mentor II điều khiển động chiều kĩ thuật số vạn năng,được sử dụng rộng rãi cho hầu hết ứng dụng điều khiển động chiều,công suất thiết kế từ 7,5 kw 750 kw ; điện áp từ 208 đến 660V Mentor II ứng dụng kỹ thuật tiên tiến có tính linh hoạt cao: - Sử dụng hệ thống đòi hỏi độ xác yêu cầu tái sinh (máy cuộn, máy vẽ, máy dán giấy, cầu trục…) - Có vi xử lý công nghiệp điều khiển động điện chiều - Phạm vi đầu dòng điện 25 đến 1850 A - Mentor II điều khiển tốc độ mômen động chiều chế độ góc phần tư góc phần tư : + Điều khiển góc phần tư điều khiển động quay theo chiều thuận + Điều khiển góc phần tư điều khiển động có đảo chiều quay - Những thông số Mentor II lựa chọn thay đổi bảng điều khiển hay giao diện khác thông qua truyền thông nối tiếp 1.2 Các ưu điểm bật - Điều khiển tốc độ xác đến 0,1% ,đáp ứng nhanh,mômen ổn định - Cài đặt tham số dễ dàng nhờ cấu trúc menu tham số phần mềm 1.3 cài đặt Mentorsoft Các đầu vào tương tự số có khả năg lập trình linh hoạt Có sẵn cổng truyền thông RS485 Mở rộng tính dễ dàng cách cắm thêm đồng vi xử lý MD29 Đặc tính kĩ thuật *Công suất / xuất - Mentor II Digital DC drives: 7,5 - 1000kW - Các module hỗ trợ cho fielbus : CT Net; Profibus DP; CanBus; DeviceNet, - Các module ứng dụng: MD29, MD29AN, *Các tiêu kinh tế - kỹ thuật khác : Tính bản: - Điều khiển góc 1/4 hay 4/4 - Phản hồi áp/ Tacho/Encoder - Sai lệch 0,1% tốc độ tải đột biến 100% *Bảo vệ phản hồi, kích từ, pha, - Bảo vệ tải động - Giao tiếp nối tiếp - RS232/485 *Dễ dàng mở rộng - Module MD29 thay PLC mạch vòng điều chỉnh PID, - Giao tiếp CT-Net tốc độ cao - Bộ điểu khiển kích từ FXM5 1.4 Các ứng dụng Mentor II Mentor II dùng công nghệ : - Máy đùn nhựa,cao su - Máy bọc dây cáp điện - Máy tạo cuộn - Máy li tâm đường - Dây chuyền cán thép - Điều khiển máy cắt,máy CNC 1.5 Một số bộ điều khiển động DC Mentor II 1.5.1 Bộ điều khiển động DC Mentor II – CONTROL TECHNIQUES Về nhà sản xuất : Hãng CONTROL TECHNIQUES thành viên tập đoàn EMERSON (USA) tập đoàn hàng đầu kỹ thuật điện Thế Giới với doanh số hàng năm 14 tỷ USD Về dòng sản phẩm : Bộ điều khiển động DC – MENTOR II hãng CONTROL TECHNIQUES với tảng công nghệ tiên tiến thiết bị đại phát triển dòng sản phẩm MENTORII 25-1850A có nhiều tinh ưu việt; Uyển chuyển linh hoạt điều khiển Một số hình ảnh dòng sản phẩm Mentor II 25 – 1850A : Chi tiết Mentor II hãng CONTROL TECHNIQUES : Mentor cung cấp dải lượng rộng,nó hoàn toàn lập trình động chiều với giao diện điều khiển Ứng dụng đơn giản thiết lập nhanh cấu hình với biến số nhỏ thêm Modun MD 29 để cài đặt điều khiển thong minh động với chất lượng cao Đặc điểm MENTOR II : - Lựa chọn dải truyền thông rộng Môi trường truyền thông tích hợp sẵn tới PLC máy chủ Sử dụng đầu vào số/tương tự Thời gian kiểm tra giảm với việc đơn giản hóa điều chỉnh Điều khiển độ giãn – nén thong qua việc đồng hóa Hằng số áp suất hiệu chỉnh mômen Dễ dàng để sử dụng phần mềm MENTORSOFT Thao tác đơn giản : +Dễ dàng cài đặt thiết bị sử dụng bảng điều khiển thong qua giao diện mạng chuẩn từ máy chủ +Tất thao tác điều chỉnh biến số xây dựng thành cấu trúc bảng dạng hàm số +Cấu hình nhanh,chuẩn sử dụng lên đến 10 máy - Thiết lập cấu hình nhanh chóng :Việc lập trình cho MENTOR dễ dàng thế.Thiết kế để khai thác thời gian tối ưu,thiết bị hiển thị cách nhanh chóng,dễ dàng thực bảng hàm số với nút bảng điều khiển - Điều khiển tốt : Với thuật toán điều khiển thông minh đưa cải thiện đặc tính dòng vòng cho đáp ứng tất tốc độ.Các đặc tínhd thiết bị tăng cường với điều khiển PID - Thêm nhiều chức : + Bảng mạch phát triển cách hợp nhiều đặc điểm phụ chuẩn không gồm lựa chọn hại cho thiết bị + Tích hợp nhiều seri truyền thông mạng điều khiển trường yếu cho số nguồn ứng dụng (M25-M210) - Hệ thống : Tất tín hiệu vào tương tự hầu hết vào số tích hợp MENTOR II hệ thống thiết bị có tính đa linh hoạt - hẳn thiết bị trước Phép đo rộng,truyền thông mạng linh hoạt : + Cổng chuẩn RS 485 cho phép MENTOR2 truyền thông trực tiếp tới PLC máy chủ + Sự cách ly quang nghĩa số thiết bị nhiều giao diện chuẩn với thiết bị điều khiển khác + Có cổng cung cấp để chấp nhận giao diện thẻ cho mạng CT, PROFIBUS – DP, INTERBUS–S DEVICE NET - MENTOR SOFT : Phần mềm dựa truyền thông WINDOWS Những mạch điều khiển vi xử lý Lập trình lệnh logic Nâng cao chuẩn đoán tự động Phần mềm mở rộng Có thể phát lại lên tới 1.15 x VRMS(Volts Room Mean Square ) Bộ giao diện chuẩn - RS232/485 Bộ nhớ không bị hủy bỏ với tham số Độc lập góc phần tư Điện áp phần ứng, Điện áp hồi tiếp encoder hồi tiếp Thứ tự pha khả dụng Chính xác tới 0.025% so với yêu cầu 0.1% Tốc độ giữ cho 100% có thay đổi tải với điện áp hồi tiếp Bảo vệ tổn hao Bảo vệ dòng điện tải Bảo vệ phản hồi tổn hao Bảo vệ pha 150% khả tải vòng 30s Giới hạn dòng điện dài Dòng xoáy phần ứng giới hạn Dễ dàng mở rộng : - Module ứng dụng (MD29) Cài thêm dễ dàng vi xử lý thứ Thiết bị tiết kiệm chi phí để viết ứng dụng cụ thể cho chương trình không sử dụng PLC thiết bị điều khiển đơn lập - Chương trình sử dụng DPL (Denver Public Library ) SYPT tiêu chuân IEC 1131 lồng ghép vào chương trình tuân thủ theo bậc thang khối chức lập trình - Vị trí điều khiển nhúng vào trục đơn Giao diện mạng : Giao diện CT Net (MD29AN) : + Giao thức mạng tốc độ cao + Sự tập trung “truyền thông ngang hàng” mạng không yêu cầu điều khiển PLC chủ + Chương trình sử dụng SYPT Giao diện mạng Profibus-DP (MD24) : + Giao thức mạng tốc độ cao + Hoạt động hệ thống mạng trung + Cấu hình chung liệu sẵn sàng cho Siemens S5 PLC Giao diện DeviceNet (MD25) : + Giao thức mạng tốc độ cao sử dụng lớp phần cứng CAN + Hoạt động hệ thống mạng trung + Dữ liệu có sẵn EDS Giao diện Interbus-S (MDIBS) : + Bộ giao diện dễ dàng thích hợp cho mạng truyền thông Interbus – S + Hoạt động trạm chủ điều khiển + Tốc độ truyền liệu lên tới 500 kbit/s + Phát mát mạng Mở rộng Module I/O (I/O box) : + Kết nối MD29 sử dụng RS485 comms cung cấp khả vào/ra từ xa + tín hiệu analog đầu vào + tín hiệu analog đầu + tín hiệu digital đầu vào + tín hiệu digital đầu + Tín hiệu Digital I/O mở rộng tới 32 đầu vào 32 đầu + Mở rộng lên tới 15 cổng I/O điều khiển mối liên kết truyền thông + 100 metres (330 feet) độ dài tối đa – Độ dài đường truyền giao tiếp điều khiển cho đông DC (FXM5) + Điện áp phần ứng phản hồi từ 220 V tới 600 V DC + Dòng điện phần cảm tới 20 A + pha đầu vào + Điều khiển nửa hoàn toàn đầu thyristor 1.5.2 Bộ điều khiển động DC Mentor II - M210R : a Hình ảnh bộ MentorII - M210R : b Thông số kĩ thuật : c Cài đặt : Cài đặt thực thông qua bàn phím : Để điều chỉnh tham số, bàn phím có năm phím Sử dụng phím sang trái sang phải để lựa chọn Menu (nhóm chức tham số) Số trình đơn xuất bên trái dấu chấm thập phân cửa sổ số Xem hình sau: Giao diện Mentor II Sử dụng phím lên xuống để lựa chọn tham số từ trình đơn Số tham số xuất bên phải dấu chấm thập phân cửa sổ số, giá trị tham số lựa chọn xuất số lựa chọn xuất cửa sổ liệu Nhấn phím MODE lần để truy cập vào giá trị tham số hiển thị để điều chỉnh Giá trị hiển thị nhanh chóng phép truy cập Sử dụng phím lên xuống để điều chỉnh giá trị Để điều chỉnh nhanh chóng, nhấn giữ phím Nhấn phím MODE lần để thoát khỏi chế độ điều chỉnh Lưu giá trị tham số sau thay đổi, không giá trị bị thiết bị điều khiển bị ngắt nguồn Để lưu trữ, đặt Parameter 00 = nhấn Reset Cài đặt bộ điều chỉnh từ xa : Tiến hành tương tự d Vị trí, ứng dụng : Vị trí : M210R sản phẩm dòng sản phẩm MENTORII 25-1850A (M251850A) Là phần tử hệ thống mạng điều khiển (xem hình dưới) Lĩnh vực áp dụng : Dầu khí; Khai thác mỏ - khoáng sản; Dệt may; Da - Sản phẩm từ da; Hóa chất - Dược liệu; Cao su - Nhưa - Chất dẻo; Kim loại - Luyện kim; Cơ khí chế tạo máy - Tự động hóa; ; Giáo dục - Đào tạo - Nghiên cứu - Phòng thí nghiệm; Các lĩnh vực áp dụng khác Networking : Trong luyện gang thép : 10 c Module động cơ: Trong đồ án nhóm em sử dụng động đơn cực : Bảng trạng thái logic đưa vào đầu dây • Điều khiển đơn bước (toàn bước) : 26 Step A+ 0 B+ 0 A0 B0 0 Điều khiển nửa bước : • Step A+ 1 Dựa vào bảng trạng thái ta đưa B+ A0 1 1 1 0 0 vào đầu dây B0 0 0 1 chuỗi xung có mức logic tương ứng, với phương pháp điều khiển bước để điều khiển động quay theo chiều định - B1: 1100 B2: 0100 B3: 0110 B4: 0010 B5: 0011 B6: 0001 B7: 1001 Để động quay vòng ta lặp lại trình 25 lần bước động quay 1.8 độ nên ta phải cho động thực 200 bước 2.2 Tính toán và lựa chọn động cơ, mạch công suất cho hệ tải : - Lực tải tác động nên tang trống : FL= 8.0,2=1,6(N) Bán kính tang trống : R = 8.0,01=0,08 (m) Chọn công suất tải : Pt = FL v =1,6 2=3,2(W) 27 - Mà Công suất động > Công suất tải đó: Pđc.µ> FL v Với µ =0,8-0,9 suy Pđc > 3,2/0,8 = 4(W) Vậy ta chọn động 14hs11-0504s có thông số sau: Ip=0,5A Up=10V 2.3 Lập trình Driver : Yêu cầu : Động đạt yêu cầu sau : - Số bước/vòng : S = 360 (nhóm chẵn –nhóm 8) Điều khiển nửa bước Thuật toán : Hình 2.3.1 : Lựa chọn biến số chiều chuyển động cho động 28 Hình 2.3.2 : Điều khiển động quay chiều thuận Chương trình điều khiển : Chip type : ATmega8A AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz 29 Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 //============================================= #include #include #define A0 PORTC.0 #define A1 PORTC.1 #define B0 PORTC.2 #define B1 PORTC.3 // ============================================ void step_motor_nuabuoc(int s,int a,int t,int chieu) //s: số bước/vòng; a: góc quay { float dt; //thời gian delay bước quay int n; //n:số bước n=(s*a)/360; dt=t/n; //t:thời gian quay if(chieu==0) //chiều ngược { A0=0; A1=0; 30 B0=0; B1=0; while(n!=0) { if(A0==1&&B0==1&&A1==0&&B1==0) //Kiểm tra vị trí động có vị trí bước thứ không? { A0=0; //Đặt vị trí bước thứ B0=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==1&&A1==0&&B1==0) //Kiểmtracóở vị trí bước 2? { B0=1; // Đặt vị trí bước thứ A1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else 31 if(A0==0&&B0==1&&A1==1&&B1==0) //Kiểm tra có vị trí bước 3? { B0=0; //Đặt vị trí bước thứ A1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==0&&A1==1&& B1==0) //Kiểm tra có vị trí bước 4? { A1=1; //Đặt vị trí bước thứ B1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==0&&A1==1&&B1==1) //Kiểm tra có vị trí bước 5? { 32 A1=0; //Đặt vị trí bước thứ B1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==0&&A1==0&&B1==1) //Kiểm tra có vị trí bước 6? { B1=1; //Đặt vị trí bước thứ A0=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==1&&B0==0&&A1==0&&B1==1) //Kiểm tra có vị trí bước 7? { B1=0; //Đặt vị trí bước thứ A0=1; delay_ms(dt); 33 n=n-1; } else if(A0==1&&B0==0&&B1==0&& A1==0) //Kiểm tra có vị trí bước 8? { A0=1; //Đặt vị trí bước thứ B0=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else { A0=1; //Đặt vị trí đầu cho động B0=0; delay_ms(dt); n=n-1; } } while(1) {;} } 34 else if(chieu==1) //Chiều thuận { A0=0; A1=0; B0=0; B1=0; while(n!=0) { if(A0==1&&B0==1&&A1==0&&B1==0) { A0=1; B0=0; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==1&&B0==0&&A1==0&&B1==0) { A0=1; B1=1; delay_ms(dt); 35 n=n-1; } else if(A0==1&&B0==0&&A1==0&&B1==1) { A0=0; B1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==0&&A1==0&&B1==1) { A1=1; B1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==0&&A1==1&&B1==1) { 36 A1=1; B1=0; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==0&& A1==1&&B1==0) { B0=1; A1=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else if(A0==0&&B0==1&&A1==1&& B1==0) { B0=1; A1=0; delay_ms(dt); n=n-1; } 37 else if(A0==0&&B0==1&&A1==0&& B1==0) { A0=1; B0=1; delay_ms(dt); n=n-1; } else { A0=1; B0=0; delay_ms(dt); n=n-1; } } while(1) {;} } else { A0=0; 38 A1=0; B0=0; B1=0; } } void main(void) { // Port C initialization // Function: Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=Out Bit2=Out Bit1=Out Bit0=Out DDRC=(0[...]... động cơ Trên Mentor II ta có thể đặt tốc độ bằng biến trở hoặc phần mềm Tín hiệu phản hồi tốc độ được lấy từ máy phát tốc để so sánh với tín hiệu đặt + Ở mạch vòng dòng điện, tín hiệu phản hồi về lấy từ biến dòng ba pha của nguồn điện vào Mentor II 19 CHƯƠNG II : THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ ĐIỀU KHIỂN VỊ TRÍ SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BƯỚC 2.1 Giới thiệu chung về hệ điều khiển vị trí dùng động cơ bước. .. Động cơ bước có thể được phân loại dựa theo cấu trúc hoặc cách quấn các cuộn dây trên stator Dựa theo cấu trúc rotor, động cơ bước được chia thành 3 loại: - Động cơ bước từ trở biến thiên - Động cơ bước nam châm vĩnh cửu - Động cơ bước lai Dựa theo cách quấn dây trên stator, động cơ bước được chia thành hai loại: - Động cơ bước đơn cực - Động cơ bước lưỡng cực 22 2.1.2 Hệ thống điều khiển động cơ bước: ... điều khiển vị trí dùng động cơ bước : 2.1.1 Giới thiệu về động cơ bước : a Khái niệm: Động cơ bước là một thiết bị cơ điện chuyển đổi các xung điện thành những chuyển động cơ học rời rạc Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các... vào các vị trí cần thiết Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ Động cơ bước có thể được mô tả như là một động cơ điện không dung chuyển mạch Cụ thể, các mấu trong động cơ là rô to và stato là các năm châm vĩnh cửu hoăc trong trường hợp của động cơ biến từ trở nó là những khối răng làm bằng... động cơ bước không cần mạch phản hồi cho điều khiển vị trí và vận - tốc Thích hợp với các thiết bị điều khiển số.với khả năng điều khiển số trực tiếp - (động cơ bước trở thành thông dụng trong kĩ thuật robot) Hầu hết các động cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh • Nhược điểm: Công suất thấp (việc nâng cao công xuất của động cơ bước đang được rất quan tâm hiện nay) f Một số loại động cơ bước. .. đĩa quang, robot Rất nhiều ứng dụng đòi hỏi cơ cấu chuyển động có độ chính xác cao, chuyển động êm cho thấy vai trò của động cơ bước rất quan trọng 20 Hình 2.1.1.b : Hình mẫu một động cơ bước trong thực tế c Cấu tạo : Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều... phương pháp điều khiển cả bước để điều khiển động cơ quay theo 1 chiều nhất định - B1: 1100 B2: 0100 B3: 0110 B4: 0010 B5: 0011 B6: 0001 B7: 1001 Để động cơ quay được 1 vòng thì ta lặp lại quá trình trên 25 lần vì mỗi bước động cơ quay được 1.8 độ nên ta phải cho động cơ thực hiện 200 bước 2.2 Tính toán và lựa chọn động cơ, mạch công suất cho hệ tải : - Lực tải tác động nên tang trống : FL=... cách dễ dàng Động cơ bước có thể được dùng trong hệ thống vòng hở đơn giản những hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiển gia tốc với tải trọng tĩnh, nhưng khi tải trọng thay đổi hoặc điều khiển ở gia tốc lớn, người ta vẫn dùng hệ điều khiển vòng kín với động cơ bước một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ d Hoạt động : Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường,... khiển động cơ DC Mentor II : 1.6.1 Sơ đồ cấu trúc : 14 1.6.2 Sơ đồ nguyên lý : Các hàm điều khiển động cơ 1 chiều là điều khiển tốc độ, mô men và phương hướng quay: + Tốc độ tỷ lệ thuận với điện áp phần ứng và tỷ lệ nghịch với từ thông + Mô men tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng và từ thông + Hướng quay liên quan đến cực tính của điện áp phần ứng và kích từ Sơ đồ nối điện áp phần ứng và kích từ vào MentorII... RESISTOR M AC 17 1.6.3 Phương pháp điều khiển tốc độ : - Để thay đổi tốc độ động cơ 1 chiều ta thay đổi điện áp phần ứng bằng cách điều khiển góc mở của các thyristor - Mentor II cho phép người sử dụng điều khiển tự động góc mở của thyristor; chỉ cần đặt giá trị tốc độ yêu cầu vào và truy nhập các tham số của Mentor II sao cho hệ thống làm việc tối ưu nhất - Xem sơ đồ sau: 18 Hình 1.6.3 : Sơ đồ logic