Xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định tốc độ độngcơ và cảnh báo tốc độ động cơ với dải đo: 0 ÷1500vp

chuc cac ban thnah cong, Xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định tốc độ độngcơ và cảnh báo tốc độ động cơ với dải đo: 0 ÷1500vp, Đất nước ta trên con đường tiến lên một đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa.Để đạt được mục tiêu đó thì ngành công nghiệp máy tính là một ngành then chốt đểtiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng, đều sử dụng máy tínhvào việc đo lường điều khiển tính toán, quán lý hành chính, nhờ có đặc điểm gọn nhẹ độ tin cậy cao. Linh hoạt và đơn giản trong sử dụng đặc biệt là nền công nghiệp hiện đại máy tính điện tử không những góp phần vào việc nâng cao năng suất lao động, và đóng góp phần vào việc sức khỏe của con người.Để hoàn thành công việc trên chúng ta phải kết nối máy tính với nhau. Và các thiết bị ngoại vi khác nhập dữ liệu sử lý dữ liệu cho các thiết bị khác, để thực hiện được trước tiên ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viết chương trình truyền dữ liệu

ĐỀ BÀI 4: Xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định tốc độ động cơ

và cảnh báo tốc độ động cơ với dải đo: [0 ÷1500]v/p

EncorderBiến tần

Lời nói đầu

Đất nước ta trên con đường tiến lên một đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa.Đểđạt được mục tiêu đó thì ngành công nghiệp máy tính là một ngành then chốt để tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng, đều sử dụng máy tính vào việc đo lường điều khiển tính toán, quán lý hành chính, nhờ có đặc điểm gọn nhẹ độ tin cậy cao Linh hoạt và đơn giản trong sử dụng đặc biệt là nền công nghiệp hiện đại máy tính điện tử không những góp phần vào việc nâng cao năng suất lao động, và đóng góp phần vào việc sức khỏe của con người.Để hoàn thành công việc trên chúng ta phải kết nối máy tính với nhau Và các thiết bị ngoại vi khác nhập dữ liệu sử lý dữ liệu cho các thiết bị khác, để thực hiện được trước tiên ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viết chương trình truyền dữ liệu

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

1.1.Mục đích:

Hiện nay các nghành công nghiệp đã và đang ứng dụng tự động hóa vào các quá trình sản xuất nhằm tạo ra năng suất cao, hạ giá thành sảm phẩm, giảm sức lao động của con người Việc ứng dụng SCADA vào điều khiển quá trình công nghệ

đã làm cho công việc thiết kế, lắp đặt, giám sát trở lên đơn giản và đem lại hiệu quả cao SCADA có khả năng lập trình được các quá trình phức tạp, sửa đổi

chương trình dễ dàng Ứng dụng biến tần động cơ được sử dụng nhiều, nó giúp cho việc điều khiển động cơ phù hợp với yêu cầu sử dụng, tiết kiệm dược năng lượng Trong đề tài này đề cập đến việc , xây dựng hệ (SCADA) giám sát, điều khiển ổn định tốc độ động cơ và cảnh báo tốc động cơ với dải đo: [0 ÷1500]v/p

1.2.Phương pháp đo:

Có 3 phương pháp dùng để đo tốc độ của vòng quay khác nhau, tùy từng vàomục đích sử dụng để có thể đo được tốc độ vòng quay động cơ chính xác nhất

1.2.1.Phương pháp đo tiếp xúc:

Đây là phương pháp cũ nhất trong các phương pháp đo rpm Tốc độ vòngquay của vật cần đo sẽ được cảm biến chuyển đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này

sẽ được thiết bị phân tích và hiển thị Phương pháp đo này vẫn được sử dụngthường xuyên nhưng chủ yếu dùng cho những vật có vận tốc quay thấp từ 20 rpm

đến 20.000 rpm Sự bất lợi của phương pháp đo này là tốc độ quay của tải phụthuộc rất nhiều vào lực tiếp xúc Ngoài ra, phương pháp đo này không thể đo chonhững vật có kích thước nhỏ Nếu như tốc độ vòng quay quá lớn cảm biến sẽ bịtrượt ra ngoài.

1.2.2.Phương pháp đo không tiếp xúc ( đo rpm bằng phản quang )

Tốc độ vòng quay sẽ được đo bằng cách đo thời gian của chùm tia phản xạ tại vậtcần đo Thiết bị sẽ phát ra 1 chùm tia hồng ngoại, chùm tia ánh sáng này sẽ bị phản

xạ lại tại vật cần đo bởi tấm phản quang được dán trên vật cần đo Chú ý rằngkhoảng cách lớn nhất giữa tấm phản quang và thiết bị đo không vượt quá 350 mm).Phương pháp đo này sẽ cao cấp hơn phương pháp đo tiếp xúc Tuy nhiên, khôngphải lúc nào ta cũng có thể dán được tấm phản quang lên trên vật cần đo

Dải đo: 20 rpm đến 100.000 rpm

1.2.3.Phương pháp đo rpm sử dụng tần số chớp.

Dựa vào nguyên lý của tần số chớp, các vật thể sẽ đứng yên trong mắt người quansát khi tần số chớp tốc độ cao đồng bộ với sự di chuyển của vật Phương pháp đonày có những đặc tính nổi bật hơn các phương pháp đo khác là: Phương pháp đo cóthể đo được cho những vật rất nhỏ hoặc đo được ở những nơi ta không chạm đếnđược Không cần thiết phải dán tấm phản quang lên vật cần đo Ví dụ như ta khôngcần thiết phải dừng lại quy trình sản xuất

Dải đo: 30 rpm đến 20.000 rpm

1.3.Tìm hiểu về bộ điều khiển (PLC) :

1.3.1 Khái quát về PLC:

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhu cầu về một bộ điều khiển dễ

sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển các hệ thống điềukhiển lập trình – một hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc haycác quá trình hoạt động Trong hoàn cảnh đó, bộ điều khiển lập trình được thiết kếnhằm thay thế phương pháp truyền thống dùng rơle và thiết bị rời cồng kềnh, và bộ

điều khiển đã tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trênviệc lập trình các lệnh logic cơ bản Ngoài ra PLC còn có thể thực hiện những tác

vụ khác như: định thời, đếm,…làm tăng khả năng điều khiển cho những hoat độngphức tạp, cả với loại PLC nhỏ nhất…

Cách hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào đượcđưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích

ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng Với các mạch giao tiếpchuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến những cơcấu tác động có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu ở ngõvào mà không cần có mạch giao tiếp hay rơle trung gian Tuy nhiên cần phải cómạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển các thiết bị có công suất lớn.Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển màkhông cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối cứng, chỉ có sự thay đổi về chươngtrình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng

Hơn nữa chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt độngnhanh hơn so với những hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thựchiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.Về phần cứng PLC tương tự nhưmáy tính truyền thống, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điềukhiển trong công nghiêp:

 Có khả năng khử nhiễu tốt

 Kết cấu chắc chắn do đó nâng cao độ tin cậy đồng thời kết cấu nhỏ gọn giảmbớt không gian yêu cầu

 Dựa vào nền vi xử lí giúp nâng cao khả năng giao tiếp, khả năng đa nhiệm

 Cấu trúc dạng môđun cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng bằng việcnối thêm môđun mở rộng vào ra và có thêm các môđun chức năng chuyêndùng Các trạm vào ra từ xa giúp tiết kiệm dây và ống dẫn

 Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩnhóa.

 Hiển thị chuẩn đoán làm cho việc chuẩn đoán dễ dàng hơn, giảm thời giankhắc phục sự cố

 Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu và dễ sử dụng (ladder, instruction vàfunctionchart)

 Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Cấu trúc của PLC có dạng module và linh hoạt cho phép các yếu tố phầnmềm, phần cứng mở rộng khi các yêu cầu ứng dụng thay đổi.Khi mà ứng dụngvượt quá giới hạn của phần cứng PLC thì bộ PLC cũ có thể thay thế đơn giản vớiPLC mới có bộ nhớ và dung lượng vào ra lớn hơn trong khi phần cứng cũ có thểtái sử dụng cho các ứng dụng nhỏ hơn Một hệ thống PLC mang lại nhiều lợi íchvới giải pháp điều khiển từ độ tin cậy đến khả năng lặp lại chương trình

1.3.2 Liệt kê một số lợi ích mà PLC mang lại:

 Nhờ kết cấu chắc chắn nên độ tin cậy được nâng cao

 Bộ nhớ lập trình được do đó thay đổi đơn giản cũng như điều khiển linhhoạt

 Kích thước nhỏ gọn nên không gian yêu cầu giảm bớt

 Dựa vào nền vi xử lí giúp nâng cao khả năng giao tiếp, khả năng đa nhiệm

 Bộ đếm và bộ định thời bằng phần mềm giúp giảm bớt phần cứng, thay đổigiá trị đặt trước dễ dàng

 Role điều khiển bằng phần mềm làm cho giá thành dây dẫn, phần cứnggiảm, đồng thời giảm yêu cầu không gian

 Tổ chức theo kiểu module cho phép cài đặt linh hoạt, dễ dàng,giảm giá trịphần cứng và có khả năng mở rộng

 Hạn chế được các tùy biến điều khiển, có khả năng điều khiển được nhiềuthiết bị hơn nhờ giao diện vào, ra đa dạng

 Các trạm vào ra từ xa giúp tiết kiệm được dây và ống dẫn

 Hiển thị chuẩn đoán làm cho khả năng chuẩn đoán lỗi dễ dàng hơn do vậygiảm thời gian khắc phục sự cố.

 Giao diện vào ra module làm cho panel điều khiển gọn gàng, dễ đi dây, dễbảo dưỡng

 Ngắt vào/ra nhanh chóng mà không làm xáo trộn đến dây dẫn

Các biến hệ thống được lưu trong bộ nhớ dữ liệu thuận lợi cho việc quản lí,tạo báo cáo

1.3.3 Các bộ PLC thường gặp:

Sau đây là một số các bộ PLC thường gặp sử dụng rộng rãi trong côngnghiệp:

 Bộ PLC ALLEN-BRADLEY SLC500 của hãng AMATROL Mỹ

 Họ các bộ PLC Simatic S5, Simatic S7 của hãng Siemens, cộng hoà liênbang Đức

 Các họ PLC Series 90 TM của hãng Fanme, Nhật Bản

 Các họ PLC CQM1, CPM1, CPM1A và SRM1 của hãng OMRON, NhậtBản

1.3.4-Chức năng của các bộ PLC:

Các bộ PLC cung cấp hệ điều khiển thích hợp cho các máy móc và các ứngdụng trong công nghiệp, chỉ với một máy tính để lập trình cho PLC, thay vì phải sửdụng các thiết bị phần cứng cồng kềnh như: các cuộn Rơle và các công tắc điện.Các bộ PLC có thể điều khiển thích hợp với bất kỳ loại máy móc hay hệ thốngcông nghiệp nào như là:

 Các Robot

 Điều khiển môi trường trong các công trình xây dựng

 Liên kết, ghép nối lại và đóng mở mạch phù hợp với chương trình.

 Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tinthu được từ các đầu vào

 Đưa các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp ở đầu ra

1.3.6.Các bộ phận của PLC:

Hình 1.1 Các bộ phận cơ bản của PLC

Hình 1.2 Sơ đồ khối của PLC

Mỗi môđun được cắm lên đáy hộp nhờ các giắc cắm và qua các giắc cắm nốivới luồng liên lạc nội bộ Luồng này cũng có thể đưa tín hiệu ra ngoài Có hai cáchnối nối với ngoài:

 Nối trực tiếp bằng dây dẫn

 Qua các mối liên lạc nối tiếp hoặc song song có giắc cắm

Số lượng môđun vào ra có thể thay đổi nhiều hay ít tuỳ theo nhu cầu điềukhiển nhưng không thể vượt quá khả năng của bộ nhớ Nếu cần có thể tăng thêm

bộ nhớ phụ

Hình 1.3 Sơ đồ về sự liên lạc giữa các module.

1.3.7-.Sự hoạt động của PLC theo vòng quét.

Hoạt động của một bộ PLC có thể được mô tả tóm tắt như sau: PLC tiến hànhhoạt động bằng cách kiểm tra trạng thái các đầu vào của nó và so sánh chúng vớilogic chương trình Các đầu ra sau đó được kích hoạt on hay off tuỳ thuộc vàologic các dòng lệnh trong chương trình của PLC PLC không quan tâm đến việcthiết bị nào được nối với các môđun vào ra của nó mà chỉ kiểm tra xem trạng tháicủa các đầu vào là on hay off và thực hiện kích hoạt các đầu ra theo chương trìnhcủa nó Điều này làm cho PLC trở thành một bộ điều khiển lí tưởng cho mọi thiết

bị công nghiệp

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là mộtvòng quét (scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyền dữ liệu từcác cổng vào số tới vùng đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kếtthúc của khối OB1 (Block End) Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạnchuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét được kết thúcbằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi

Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào/ra tương tự nêncác lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứkhông thông qua bộ đệm

Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng quét(Scan time) Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nàocũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau Có vòng quét thực hiệnlâu, có vòng quét thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương trình đượcthực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông trong vòng quét đó Như vậy giữaviệc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu điều khiển tớiđối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét Nói cáchkhác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều

khiển trong PLC Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chươngtrình càng cao.

Hình 1.4: sự hoạt động của PLC theo vòng quét

PLC thực hiện vòng quét Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế

độ ngắt, ví dụ như khối OB40, OB80 , chương trình của các khối đó sẽ được thựchiện trong vòng quét khi xuất hiện tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại Các khốichương trình này có thể thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò ép

là phải ở trong giai đoạn thực hiện chương trình Chẳng hạn nếu một tín hiệu báongắt xuất hiện khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽtạm dừng công việc truyền thông, kiểm tra, để thực hiện khối chương trình tươngứng với tín hiệu báo ngắt đó Với hình thức xử lí tín hiệu ngắt như vậy, thời gianvòng quét sẽ càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong vòng quét

Do đó, để nâng cao tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, tuyệt đối

không nên viết chương trình xử lí ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng việc sử dụng chế

độ ngắt trong chương trình điều khiển

Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổngtrong vùng nhớ tham số Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi trong giaiđoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý Ở một số module CPU, khi gặp lệnhvào/ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chươngtrình xử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp tới cổng vào/ra

 Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic) Đây là dạng ngônngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic

 Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu là FBD (Function Block Diagram) Đây cũng

là kiểu ngôn ngữ đồ hoạ dành cho người có thói quen thiết kế mạch điềukhiển số

Ladder Diagram LAD Statement List STL Function Block Diagram

Hình 1.5: Ba kiểu ngôn ngữ lập trình cho PLC

Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạngSTL, nhưng ngược lại thì không Trong STL có nhiều lệnh không có trong LADhay FBD Rất nhiều phần mềm lập trình cho PLC cho phép người lập trình chuyển

từ chương trình viết theo dạng LAD hoặc FBD sang chương trình dạng STL

1.4 -Các module, đối tượng mở rộng mở rộng:

1.4.1-Giới thiệu modul analog:

Trước hết bạn hãy so sánh việc cộng hai tín hiệu tương tự (analog) với việc cộng hai tín hiệu số (digital), công việc nào đơn giản hơn khi mà kỹ thuật số phát triển như hiện nay?

Hay ta lấy một ví dụ đơn giản như sau : Ta cần điều khiển nhiệt độ của một

lò nung sao cho đạt được chất lượng nào đó Làm thế nào để đo nhiệt độ về và xử

lý nhiệt độ đó như thế nào trong bài toán điều khiển?

Một trong những công cụ được sử dụng là module analog

- Vậy Module analog là gì?

- Các bạn đã biết được những gì về module analog ?

- Bạn đã từng sử dụng chưa ?

- Nguyên lý hoạt động chung của module analog là gì ?

a, Khái niêm về modul analog

Modul analog là một công cụ để sử lý tín hiệu tượng tự thông qua việc sử lýcác tín hiệu số

b, Analog input:

Thực chất đó là mộ bộ biến đổi tương tự số (A/D) nó chuyển tín hiệu tương tự

từ đầu vào thành các con số ở đầu ra dùng để kết nối các thiết bị đo với bộ điều khiển chẳng hạn như đo nhiệt độ

Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tínhiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp.Có 2loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện

- Điện áp : 0 – 10V, 0-5V, ± 5V…

- Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA, ± 10mA

Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn Vì vậy người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về chuẩn công nghiệp

1.5.Tìm hiểu về HMI (WinCC ,…).

1.5.1.Giới thiệu về HMI :

HMI là viết tắt của Human-machine-interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữangười điều hành thiết kế với máy móc thiết bị

Nói một cách khác , bất cứ cách nào mà con người giao tiếp với một máy móc thì

đó là một HMI ,cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọ phần mềm hoạt động từ xa trên ti vi đều là HMI

Bộ truyền và cảm biến trước kia không có HMI , nhiều thiết bị trong đó thậm trí không có cả HMI đơn giản như một hệ hiển thị đơn thuần rất nhiều trong số đó không có hiển thị chỉ với một tín hiệu đầu ra Một số có một HMI thô sơ một hiênthị ASCII đơn hoặc hai dòng với tập hợp các arrow cho lập trình hoặc 10 phím nhỏ có rất ít các thiết bị hiện trường cảm biến và các bộ phận phân tích từng có bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt có cách thức và nhập

dữ liệu một cách đơn giản dễ hiều đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải cao cho quá trình lập trình

HMI sử dụng bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế với các phòng điều khiển bởi vì mạch máy tính và màn hình ổ đĩa dễ hỏng vỏ bọc được phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể đinh vị bên ngoài sàn nhà máy nhưng rất rộng cồng kềnh và dễ hỏng do sức nóng độ ẩm sự rửa trôi và các sự cố khác ở sàn nhà máy

1.5.2 Thành phần HMI truyền thống.

 Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…

 Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo…

1.5.3 Nhược điểm của HMI truyền thống

 Thông tin không đầy đủ

 Thông tin không chính xác

 Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế.

 Độ tin cậy và ổn định thấp

 Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng

1.5.4 Các thiết bị HMI hiện đại :

 Các ưu điểm của HMI hiện đại :

 Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin

 Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết

 Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa

 Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiềuloại giao thức

 Khả năng lưu trữ cao

 Các thành phần của HMI hiện đại.

- Các công cụ xây dựng HMI

- Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối

- Các công cụ mô phỏng

 Truyền thông:

- Các cổng truyền thông

- Các giao thức truyền thông.

 Các thông số đặc trưng của HMI hiện đại

 Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI

 Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định

số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin

 Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tácvận hành

 Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ

 Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ

 Các cổng mở rộng: Printer, USB, PC100

1.5.5.Giới thiệu về Win CC:

WinCC ( Windows control center) : là chương trình kết hợp với PLC để giámsát,thu thập dữ liệu và điều khiển tự động hóa các quá trình sản xuất Nó là mộtchương trình HMI hỗ trợ người dùng thiết kế giao diện người,máy

WinCC là hệ thống trung tâm điều khiển của cả hệ thống,nó cung cấp cáctính năng như :hiển thị hình ảnh,các số lệu,lưu trữ dữ liệu ,cảnh báo,giao diện thânthiện,dễ điều khiển,…

Chương 2: Lựa Chọn thiết Bị

2.1 Các thiết bị và đặc điểm của các thiết bị:

2.1.1 Biến tần Siemens MM440

Hình 2.1: biến tần Siemens MM440.

Các sản phẩm biến tần Siemens dòng Micromaster 440 (MM440).Micromaster 440 chính là một họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tầntiêu chuẩn Khả năng điều khiển vector cho tốc độ Moment hay khả năng điềukhiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệthống truyền động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị.Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho ngườidùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác một cách tự động

2.1.1.1 Đặc điểm chính của biến tần SIEMENS MM440.

Micromaster 440 là loại biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêuchuẩn Khả năng điều khiển vector ổn định tốc độ hay khả năng điều khiển vòng

kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyềnđộng quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị Không chỉ có vậy,một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối

đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác một cách tự động

2.1.1.2 Nét nổi bật của MICROMASTER 440:

 Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt

 Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ/Moment)

 Có nhiều lựa chọn truyền thông: PROFIBUS, Device Net, CANopen

 bộ tham số trong 1 nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác nhau

 Định mức theo tải Moment không đổi hoặc Bơm, Quạt

 Dự trữ động năng để chống sụt áp

 Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW

 tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy

 Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay

 Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC / KTY

 Khối chức năng Logic tự do: AND, OR, định thời, đếm

 Moment không đổi khi qua tốc độ 0

 Kiểm soát Moment tải

2.1.1.3 Thông số kỹ thuật:

Nhóm 4 Trang 21

(80V đến 480V 3 AC ± 10% 0,37 đến 200kW)Tần số điện vào 47 đến 63Hz

Tần số điện ra 0 đến 650Hz

Hệ số công suất 0.95

Hiệu suất chuyển đổi 96 đến 97%

Khả năng quá tải Quá dòng 1,5 x dòng định mức trong 60 giây ở

mỗi 300 giây hay 2 x dòng định mức trong 3 giây

ở mỗi 300 giâyDòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức

Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f;

điều khiển dòng từ thông FCC, Vector, Moment

Tần số điều rộng xung

(PWM)

2kHz đến 16kHz (ở bước 2kHz)

Tần số cố định 15, tuỳ đặt

Dải tần số nhảy 4, tuỳ đặt

Độ phân giải điểm đặt 10 bit analog: 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) :

0,01Hz digital

Các đầu vào số 6 đầu vào số lập trình được, cách ly Có thể

chuyển đổi PNP/NPNCác đầu vào tương tự 2 *0 tới 10V, 0 tới 20mA và —10 tới +10V

Hình 2.2 : Nguyên lý hoat động của biến tần MM440

2.1.1.4 Nguyên lý hoat động của biến tần MM440.

Đầu tiên nguồn điện xoay chiều 1 pha hoăc 3 pha được điều chỉnh và chỉnh lưu vàlọc thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng công đoạn này được thực hiện bằng bộchỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy hệ số công suất cos phi của biến tần đểu

có giá trị không phu thuộc vào tải và có giá trị it nhất là 0.96 điện áp một chiềunày được biến đổi ( nghịch lưu ) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Côngđoạn này được thực hiện thông qua quan hệ IGBT bằng cách điều chế độ rộngxung(PWM).Nhờ tiến độ của bộ công nghệ xử lý và công nghệ bán dẫn hiện naytần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn chođộng cơ giảm tổn thất trên lõi sắt của động cơ Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha

có thể thay đổi giả trị biên độ và tần số và cấp tùy theo bộ điều khiển theo lý

thuyeert giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tùy theo chế độ diềukhiển Đối với tải có momen không đổi tuy vậy đổi với tải bơm hoặc quạt quy luậtnày lại là hàm bâc 4 , điện áp là hàm bậc 4 của tấn số điều này tạo ra đặc tínhmomen là hàm bậc 2 của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải do bản thân momencũng là hàm bâc 2 của điện áp.

Ngoài ra biến tần ngày nay còn tích hợp rất nhiều điều khiển khác nhau hầuhết phù hợp với các phụ tải khác nhau ngày nay biến tần có tích hợp bộ PID vàthích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau rất phù hợp cho điều khiển vàgiám sát hệ thống

Màn hình LCD hiển thị các chế độ cài đặthiện hành của bộ biến tần

Khởi động

bộ biến tần

Ấn nút này làm cho bộ biến tần khởiđộng Nút này không tác dụng ở mặc