điều khiển tốc độ động cơ sử dụng HSC PID plc s7 1200

BÀI TẬP LỚN PLC NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC MỤC LỤC Chương 1: Cơ sở lý thuyết 1.1 Mục đích đề tài .4 1.2 Phương pháp đo tốc độ động phương pháp quang điện tử Chương : Thiết kế hệ thống 2.1 Lựa chọn thiết bị 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây .8 Chương 3: Giới thiệu s7-1200 3.1 Hình dạng bên .10 3.2 Cấu trúc bên 10 3.3 Các khối chương trình nâng cao 29 3.4 Giới thiệu phần mềm phần mềm lập trình TIA Protal STEP7 basic .29 Chương 4: Cấu tạo nguyên lý hoạt động enconder, HSC 4.1 Tổng quan enconder 32 4.2 Phân loại enconder 33 4.3 Bộ đếm xung tốc độ cao HSC 34 Chương 5: Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển 5.1 Lưu đồ thuật toán 35 5.2 Chương trình điều khiển 36 NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Tự động hóa trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Tự động hóa đáp ứng đòi hỏi không ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một sản phẩm tiên tiến PLC Ứng dụng quan trọng ngành công nghệ tự động hóa việc điều khiển, giá sát hệ thống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em xin phép thiết kế mạch ứng dụng PLC, biến tần “Ứng dụng PLC đo, điều khiển ổn định tốc độ động ” dùng PLC điều khiển biến tần Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo khoa điện, bạn lớp Điện 3-K9 đặc biệt giảng viên Tống Thị Lý - giảng viên khoa điện trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI người trực tiếp giảng dạy cho em kiến thức để hoàn thành đồ án môn học Mong cô góp để em hoàn thành tập lớn tốt sau NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Mục đích đề tài 1.1.1 Mục đích chọn đề tài Trong công nghiệp nói chung ngành đo lường điều khiển nói chung vấn đề đo điều khiển tốc độ động vấn đề quan trọng định việc máy có chạy có ổn định hay không, yêu cầu công nghệ đặt hay không hay có đạt tiêu chuẩn độ xác máy thực hay không Do ngành đo lường cảm điều khiển có nhiều phương pháp đo điều khiển tốc độ động 1.1 Trên sở kiến thức trang bị ghế nhà trường, dựa vào tính ưu việt PLC biến tần Em xin lựa chọn đề tài “ Điều khiển ổn định tốc độ động cơ” 1.1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài điều khiển cảnh báo tốc độ động ngưỡng đặt trước thông qua điều khiển PLC biến tần, động thay đổi tốc độ dựa tín hiệu mà cảm biến encoder đưa 1.1.3 Giới hạn nghiên cứu đề tài Do kiến thức, thời gian, kinh nghiệm thực tế hạn chế nên đề tài thực dạng thiết kế mô hình động công suất nhỏ encoder 100 xung/vòng 1.1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Điều khiển tự động xu phát triển tất yếu lĩnh vực công nghiệp sinh hoạt ưu điểm vượt trội Ở hệ thống điều khiển tự động có quy mô vừa lớn PLC sử dụng làm thiết bị điều khiển cho toàn hệ thống Kết hợp xây dựng hệ thống điều khiển tự động với thiết bị điện tử công suất có ý nghĩa khoa học lớn việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh chức lẫn hiệu kinh tế Đề tài “Ứng dụng PLC NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC điều khiển ổn định tốc độ động cơ” xây dựng mô hình kết hợp PLC với biến tần để điều khiển tốc độ động cách tối ưu Về mặt thực tiễn, đề tài theo hướng phát triển cho hệ thống đo điều khiển tốc độ động Thay cho dạng đo điều khiển tốc độ động theo phương pháp coi nỗi thời Phương pháp đo tốc độ động phương pháp quang điện tử * Dùng cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hóa (Encoder) 1.2 Encoder thiết bị phát chuyển động hay vị trí vật, Encoder sử dụng cảm biến quang để sinh chuỗi xung , từ chuyển sang phát chuyển động, vị trí hay hướng chuyển động vật thể Hình 1.2 Sơ đồ hoạt động Encodor Nguồn sáng lắp đặt cho ánh sang liên tục tập trung xuyên qua đĩa, phận thu nhận ánh sáng lắp đặt mặt lại đĩa cho nhận ánh sáng, đĩa lắp đặt trục động hay thiết bị khác cần xác định vị trí cho trục quay tín hiệu xung vuông sinh Việc đếm xung sinh ta xác định tốc độ động NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Lựa chọn thiết bị 2.1.1 Encoder Hình 2.1 Encoder LS Mecapion (Metronix) H40 100xung /vòng Loại : Encoder LS Mecapion (Metronix) H40 100xung /vòng Nguồn cung cấp 5-24VDC / DC Độ phân giải : từ 512 đến 3000 xung / vòng Ngõ : Transistor cực thu hở, điện áp, Line driver Tần số đáp ứng tối đa : 300KHz 2.1.2 Biến tần V20 NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC Thông số kỹ thuật biến tần Siemens V20 Tên Sinamics V20 Dây công suất biến tần V20 Từ 0,12kw đến 22kw Cấp điện áp biến tần V20 pha x 200 240V () pha x 380 480V (-15% +10%) Phạm vi điều chỉnh biến tần Từ 0Hz đến 599Hz Chế độ điều khiển V/f, V2/f Tần số điều chế 4kHz (lên đến 16kHz) Điều khiển hồi tiếp PID Có khả giao diện USS, modbus RTU Giao diện bên biến tần V20 Với máy tính qua cổng USB, BOP2, SD Card Phần mềm cài đặt thông số cà chuẩn đoán lỗi Các đầu vào • • • • • • đầu vào số đầu vào tương tự đầu tương tự cổng RS485 đầu role 15 cấp tần số cố định 2.1.3 Động không đồng pha lồng sóc Hình 2.4 Động không đồng pha lồng sóc NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC • • • • • • • Công suất định mức : Pđm = 11kW Điện áp định mức : Uđm = 380/220 Tổ đấu dây : Y/ Δ Tần số làm việc : f = 50Hz Số đôi cực : 2p = Hệ số cos φđm = 0.92 Hiệu suất động ηđm = 0.875 2.2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây 2.2.1 Sơ đồ khối Hình 2.2 Sơ đồ khối đo điều khiển tốc độ động sử dụng PLC S7 1200 2.2.2 Sơ đồ đấu dây NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC NHÓM Page BÀI TẬP LỚN PLC CHƯƠNG :Giới thiệu s7-1200 3.1Hình dạng bên Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta viết nhiều hệ ngôn ngữ khác Nhưng với điểm ưu việt vượt trội s7-1200, tiếp nối phát triển S7-200 – điều khiển quen thuộc với người sử dụng Với thiết kế theo dạng module, tính cao, SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm bật S7-1200 tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung phần mềm Simatic Step Basic cho việc lập trình PLC hình HMI Điều giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển nhanh chóng, đơn giản Bên cạnh CPU S7-1200 phần mềm lập trình mới, dải sản phẩm hình HMI dùng cho PLC S7-1200 giới thiệu Tất tạo giải pháp tích hợp, thống cho thị trường tự động hóa cỡ nhỏ (Micro Automation) S7-1200 bao gồm họ CPU 1211C, 1212C, 1214C Mỗi loại CPU có đặc điểm tính khác nhau, thích hợp cho ứng dụng khách hang NHÓM Page 10 BÀI TẬP LỚN PLC 4.2 Phân loại Encoder • Encoder gồm loại Encoder tuyệt đối ( Absolute encoder) Encoder tương đối ( Icremental encoder) Encoder tuyệt đối có độ xác cao encoder tương đối 4.3 Bộ đếm xung tốc độ cao (HSC) a,Cấu hình Ctrl_HSC NHÓM Page 37 BÀI TẬP LỚN PLC NHÓM Page 38 BÀI TẬP LỚN PLC -Tần số đọc xung tối đa Cpu CPU Địa INPUT Chế độ hay phase Chế độ phase A/B Quadrature 1211C I0.0 ~ I0.5 100Khz 80Khz I0.0 ~ I0.5 100Khz 80Khz I0.6 ~ I0.7 30Khz 20Khz I0.0 ~ I0.5 100Khz 80Khz I0.6 ~ I1.5 30Khz 20Khz I0.0 ~ I0.5 100Khz 80Khz I0.6 ~ I1.1 30Khz 20Khz I1.2 ~ I1.5 1Mhz 1Mhz 1212C 1214C 1215C 1217C Chương Lưu Đồ Thuật Toán Và Chương Trình Điều Khiển 5.1.Lưu đồ thuật toán ON : I0.0 module sb1232 OFF : I0.1 I_Thuận: I0.2 I_Nghịch: I0.3 Thuận: Q0.0 Nghịch: Q0.1 Input PID: MW ( giá trị trả từ HSC xung/s ) Setpoint: MW 12 ( giá trị cài đặt tốc độ động cơ) PID: khối xử lý liệu NHÓM Page 39 BÀI TẬP LỚN PLC Output PID: module analog 1232 Begin ON=1 TG=1 I_Thuận=1 NHÓM Đặt Thuận=1 Setpoint Page I_Nghịch=1 40 Nghịch=1 BÀI TẬP LỚN PLC S Đ Đ S Input>setpoint S Đ Input= Giá trị giới hạn SetpointLimit_H = True Nếu giá trị Setpoint