Nghiên cứu ghép nối và cấu hình biến tần hãng mistubishi với PLC

MỞ ĐẦU Với xu hướng ứng dụng tự động hóa ngày nay, việc điều khiển động không đồng pha biến tần ứng dụng rộng rãi Do điều khiển thơng qua biến tần (đặc tính điều khiển mềm) hiệu suất sử dụng động nâng lên, dải điều chỉnh mềm thích ứng tốt với yêu cầu thực tế, đảm bảo lưới điện hoạt động ổn định vv Tuy nhiên, thị trường có nhiều biến tần với hãng khác nhau, việc chọn khai thác hiệu loại biến tần cụ thể yêu cầu kỹ sư điện Từ yêu cầu thực tế đó, em xin chọn đề tài “Nghiên cứu ghép nối cấu hình biến tần hãng Mistubishi với PLC” để đưa phương thức sử dụng hiệu quả, cấu hình khai thác ghép nối biến tần hãng Mitsubishi với PLC Đề tài bao gồm chương bố cục sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Kết nối phần cứng Chương 3: thiết lập phần mềm Sinh viên thực đề tài Nguyễn Thị Thanh Loan i NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …….…………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… …… GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Chữ ký, họ tên) ii NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Chữ ký, họ tên) iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU i NHẬN XÉT ii NHẬN XÉT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii PHẦN 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 Tìm hiểu biến tần nước nước Mục tiêu đề tài: Nội dung nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: PHẦN 2: NỘI DUNG KHÓA LUẬN Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1.Giới thiệu biến tần 1.1.1 Khái niệm biến tần 1.1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 1.1.3.Chức biến tần 1.2 Bộ điều khiển PLC FX-3U 1.2.1 Giới thiệu 1.2.2 Một số tính bật dịng FX3U 1.2.3 Đối tượng điều khiển Chương KẾT NỐI PHẦN CỨNG 10 2.1 Cấu tạo phần cứng 10 2.2.Kết nối thiết bị 11 2.2.1 Sơ đồ dây 11 iv Cách dùng tổng kết nối PLC với Biến tần thể hiên sơ đồ hình 2.2 11 2.2.2 Kết nối nguồn với biến tần 12 Chương 3: THIẾT LẬP PHẦN MỀM 17 3.1 Thuật tốn chương trình 17 3.1.1 Một số kí hiệu lưu đồ thuật toán 17 3.1.2 Lập lưu đồ thuật toán cho chương trình điều khiển biến tần 17 3.1.3 Lưu đồ thuật toán 17 3.3 Giám sát qua autobase 21 3.3.1 Cách thức kết nối qua cáp truyền thông 21 3.3.2 Thiết lập thiết bị 22 3.3.3.Kết thiết lập nút ấn điều khiển 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 27 Kết Luận 27 Kiến nghị 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Mô tả tên chân………………….………………………… …….12 Bảng 3.1 Một số kí hiệu sơ đồ thuật tốn………………………………17 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Máy biến tần hãng Misubitsshi Hình 1.2: Cấu tạo máy biến tần Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động biến tần Hình 1.4: PLC – FX3U .8 Hình 2.1:Sơ đồ khối phần cứng 10 Hình 2.2: Sơ đồ dây 11 Hình 2.3: Kết nối nguồn với biến tần 12 Hình 2.4: Kết nối biến tần với động .13 Hình 2.5: Tủ điện thực tế 14 Hình 2.6:Thiết lập giá trị thông số 14 Hình 2.7: Xóa thơng số .15 Hình 2.8: Sao chép thơng số xác nhập thơng số 16 Hình 3.1: Sơ đồ thuật toán điểu khiển biến tần 18 Hình3.1: Mở chương trình DX Developer 19 Hình 3.2: Bắt đầu viết chương trình điều khiển PLC .19 Hình 3.3: Chọn tiếp điểm cho chương trình điều khiển PLC 20 Hình 3.4: Chương trình PLC điểu khiển biến tần .20 Hình 3.5: Cáp truyền thông RS -485 .21 Hình 3.6: Chế độ chọn cổng 22 Hình 3.7: Chế độ chọn cổng 22 Hình 3.8:Chế độ chọn cổng COM 23 Hình 3.9: Chế độ kết nối với PLC 23 Hình 3.10: Chọn cổng COM để kết nối với PLC 24 Hình 3.11: Chế độ kết nối với PLC 24 Hình 3.12: Chế độ chạy chương trình cho PLC 25 Hình 3.13: Chế độ truyền tín hiệu vào PLC 25 Hình 3.14: Các nút ấn điểu khiển biến tần 26 vii PHẦN 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tìm hiểu biến tần ngồi nước nước Biến tần cao giới điều tốc biến tần AC với hệ thống điều khiển véc tơ động không đồng bộdo công ty điện tử Toshiba nhật nghiên cứu chế tạo công năm 1980, công suất động 1800kw Năm 1981, công ty Siemes Đức nghiên cứu thành công hệ thống điều khiển véc tơ động đồng AC-AC, công suất động 4000kw Năm 1994, Công ty Robicom Mỹ đưa thị trường biến tần cao dạng hàng loạt đơn nguyên đa cấp điện giới Do sóng sản phẩm giống với sóng sin phân lượng sóng hài nhỏ, đặt tên biến tần hồn tồn khơng có sóng hài Năm 1998, Siemens đưa thị trường dòng biến tần cao cấp điện, linh kiện dùng IGBT Năm 1999, ABB đưa biến tần ACS1000 cao cấp điện công suất linh kiện dùng IGBT Năm 1996, AB lại tung dòng biến tần cao dạng AC-DC-AC, sử dụng Thyritor GTO công suất linh kện hàng loạt, gần công ty AB mắt dòng biến tần cao Power flex 7000 sử dụng SGCT 6500 Việc làm công suất linh kiện vv Hiện nước ta với phát triển vũ bão chủng loại số lượng biến tần, ngày có nhiều thiết bị điện – điện tử sử dụng biến tần, phận đáng kể sử dụng biến tần phải kể đến biến tần điều khiển tốc độ động điện Trong thực tế có nhiều hoạt động cơng nghiệp có liên quan đến tốc độ động điện Có thể xem ổn định tốc độ động mang yếu tố chất lượng sản phẩm, ổn định hệ thống Ví dụ: máy ép nhựa làm để giầy; cán thép; hệ thống tự động pha trộn nguyên liệu, việc điều khiển ổn định tốc độ động xem vấn đề yếu hệ thống điều khiển công nghiệp Xuất phát từ lý nêu em chọn thực đề tài: “Nghiên cứu ghép nối cấu hình biến tần Mistubishi với PLC” Mục tiêu đề tài: Cấu hình ghép nối điều khiển biến tần hãng Mitsubishi với PLC fx3u Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu thí nghiệm với thiết bị phịng TN TĐH khoa điện cơng trình Đối tượng nghiên cứu: Biến tần,Mistubishi,PLCfx3u Phương pháp nghiên cứu: Hồn thành cấu hình vàđiều khiển biến tần Mistubishi thông qua PLC PHẦN 2: NỘI DUNG KHÓA LUẬN Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1.Giới thiệu biến tần 1.1.1 Khái niệm biến tần Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều có tần số sang dịng điện xoay chiều có tần số khác cóthể thay đổi được.Đối với biến tần dùng việc điều chỉnh tốc độ động xoay chiều ngồi việc thay đổi tần số, cịn thay đổi điện áp khác với biến tần khác Hình 1.1: Máy biến tần hãng Misubitsshi 2.2.4 Thiết kế tủ điện thực tế để điều khiển biến tần Theo sơ đồ dây hình 2.2 ta có tủ điện thực nghiệm hình 2.5 Hình 2.5: Tủ điện thực tế 2.3 Cách vận hành biến tần - Để vận hành biến tần ta cần thực bước sau: Bước 1: Thiết lập giá trị thông số + Màn hình bật nguồn-ON Hiển thị hình hiển thị +Thay đổi chế độ vận hành:Nhấn PU/EXT để lựa chọn chế độ vận hành PU Đèn [PU] sáng lên + Chế độ thiết lập thông số: Nhấn để lựa chọn chế độ thiết lập thông số (Số đọc số thông số trước xuất hiện.) + Chọn thơng số: Bật lập tại." tới xuất Nhấn " (giá trị ban đầu) xuất Hình 2.6:Thiết lập giá trị thông số 14 để đọc giá trị thiết - Trong thơng số nhập sai, muốn xóa lại thực giá trị sau + Thay đổi giá trị thiết lập Bật để thay đổi giá trị thiết lập " "và" ".Nhấn để thiết lập " " nhấp nháy luân phiên · Bằng cách Bật  ·Nhấn , đọc thơng số khác để hiển thị lại thiết lập Nhấn hai lần để hiển thị thông số Nhấn hai lần để chuyển hình hình tần số +Chọn số thơng số Bật thông số") xuất Nhấn tới “ xóa thơng số " (" xóa tất để đọc giá trị thiết lập tại." " (giá trị ban đầu) xuất Hình 2.7: Xóa thơng số Bước 2: Sao chép thông số xác nhận thông số a)Sao chép thông số +Chọn số thông số: Bật Nhấn tới " để đọc giá trị thiết lập tại." +Sao chép vào panen vận hành:Bật Nhấn " (sao chép thông số) xuất " (giá trị ban đầu) xuất để thay đổi giá trị thiết lập " để chép thông số nguồn panen vận hành.(" 15 " " nhấp nháy khoảng 30s.) " "và" " nhấp nháy luân phiên sau chép thông số + Sau thực bước chép thông số chép vào panen vận hành, bật để thay đổi " " +Ghi vào biến tần: Nhấn tần đích (" để ghi thông số chép cho panen vận hành vào biến "nhấpnháy 30s.) “ ”và" " nhấp nháy luân phiên sau chép thông số + Sau ghi giá trị thông số vào biến tần đích chép, phải ln thiết lập lại biến tần, tắt nguồn điện lần trước bắt đầu vận hành b) Xác nhận thông số + Bật để thay đổi giá trị thiết lập " " (chế độ xác nhận thông số chép) Nhấn để đọc thiết lập thông số biến tần xác nhận cho panen vận hành (" "nhấp nháy khoảng 30s.) Nếu có thơng số khác nhau, số thông số khác " " nhấp nháy Nhấn giữ để xác nhận + Nếu khơng có khác nhau, " " " " nhấp nháy để hồn thành xác nhận Hình 2.8: Sao chép thơng số xác nhập thông số 16 Chương 3: THIẾT LẬP PHẦN MỀM 3.1 Thuật tốn chương trình 3.1.1 Một số kí hiệu lưu đồ thuật tốn Bảng 3.1: Một số kí hiệu sơ đồ thuật tốn Bắt đầu kết thúc thuật toán Quyết định lựa chọn Xử lý cơng việc 3.1.2 Lập lưu đồ thuật tốn cho chương trình điều khiển biến tần Chương trình điều khiển biến tần mơ tả hình 3.1 Đầu tiên từ PLC tiến hành kiểm tra điều kiện đầu vào, điều kiện đầu vào thỏa mãn Port đầu vào đầu với chương trình lập cho phép PLC chạy, theo chương trình thiết lập sơ đồ dây 3.1.3.Lưu đồ thuật toán Lưu đồ thật toán thể hình 3.1 17 Hình 3.1:Sơ đồ thuật tốn điểu khiển biến tần Chương trình điều khiển biến tầnđược thực với bước sau: + Khởi động trương trình: ON1 ấn hay khơng nếu: + Nhấn dừng khẩn cấp kiểm tra xem nhấn hay khơng - Nếu mà khơng nhấn vào trương trình chương trình khởi động - Nếu nhấn dừng chương trình khơng khởi động - Nếu ON1=1 phát tín hiệu cho động chạy - Nếu ON1=0 quoay lại hỏi xem nhấn hay khơng - Nếu ON2=1 phát tín hiệu cho động chạy - Nếu ON2=0 quoay lại hỏi xem nhấn hay khơng 18 3.2 Viết chương trình cho PLC Viết phương trình tốn học có tín hiệu tín hiệu thin hiệu vào Y000 = Y002 = (X000 +Y000) X001 X002 Y001= Y003 = (X001 + Y001) X000 X003  Tư phương trình tốn học ta có bước thực viết chương trình cho PLC  Bước 1: Mở chương trình GX Developer hình 3.1 Hình3.1: Mở chương trình DX Developer  Bước 2: Nhấn Poroject chọn New project để hình bắt đầu viết chương trình hình 3.2 Hình 3.2: Bắt đầu viết chương trình điều khiển PLC 19  Chương 3: Bắt đầu chọ tiếp điểm cho chương trình điều khiển PLC hình 3.3 Hình 3.3: Chọn tiếp điểm cho chương trình điều khiển PLC Bước 4: Chương trình điều khiển PLC hình 3.4 Hình 3.4: Chương trình PLC điểu khiển biến tần Giải thích: Đường dấy số 0: X000 - tiếp điểm thường mở X001 - tiếp điểm thường đóng X002 – tiếp điểm thường đóng Khi nhấn X000 Y000 sáng, Y000 tiếp điểm trì cho Y000 Y002 sáng Khi nhả nút X000 để tắt Y000 Y002 ta nhấn X001 X002 Đường dây số 6: 20 X001- tiếp điểm thường mở X000 –là tiếp điểm thường đóng X002 – tiếp điểm thường đóng Khi nhấn X001 Y001 sáng, Y001 tiếp điểm trì cho Y001 Y003 sáng Khi nhả nút X001 để tắt Y001 Y003 ta nhấn X000 X002 Đường dây số 12 kết thúc chương trình cho PLC 3.3 Giám sát qua autobase 3.3.1 Cách thức kết nối qua cáp truyền thông - Cho phép kết nối board đồng thời, mở rộng thêm tính phụ - Tương thích với hầu hết module mở rộng hệ trước - Điều khiển đồng thời nhiều biến tần qua mạng RS485 - Kết nối qua cổng truyền thông RS485: Khi mạng cần phải truyền khối nhỏ thông tin khoảng cách dài, RS-485 thường chuẩn giao tiếp lựa chọn Các nút mạng máy tính nhân, vi điều khiển thiết bị có khả truyền thông nối tiếp không đồ So với Ethernet giao diện mạng khác, phần cứng giao thức yêu cầu RS-485 đơn giản rẻ Truyền dẫn tín hiệu qua cáp truyền thơng RS-485 Hình 3.5: Cáp truyền thông RS -485 21 3.3.2 Thiết lập thiết bị Bước : Chế độ chọn cổng - Chọn cổng nhấn ấn view chọn toobarnhư hình 3.6 Hình 3.6: Chế độ chọn cổng - Nhấn DLCPT0420WLGnhư hình 3.7 Hình 3.7: Chế độ chọn cổng 22 - Chọn COM 1thực thao tác hình 3.8 Hình 3.8:Chế độ chọn cổng COM Bước 2: Thực lệnh kết nối với PLC - Nhấn Online chọn Read from PLCnhư hình 3.9 Hình 3.9: Chế độ kết nối với PLC 23 - Chọn COM 1trong Read from PLC hình 3.10 Hình 3.10: Chọn cổng COM để kết nối với PLC - Chọn Device datanhư hình 3.11 Hình 3.11: Chế độ kết nối với PLC 24 - Nhấn Yes để chạy chương trình hình 3.12 Hình 3.12: Chế độ chạy chương trình cho PLC - Chạy chương trình Hình 3.13: Chế độ truyền tín hiệu vào PLC 25 3.3.3.Kết thiết lập nút ấn điều khiển Hình 3.17: nút bấm điều khiển thang cuộn Hình 3.14:Các nút ấn điểu khiển biến tần Khi nhấn nút on biến tần chạy chế độ on điểu khiển động quoay theo chiều thuận khoảng cố định chuyển sang nút off biến tần chạy chế độ off điều khiển đông quoay theo chiều nghịch.Nút nhấn reset toàn hệ thống đếm đồng thời động không chuyển động 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Trên sở yêu cầu xây dựng chương trình điều khiển biến tần thơng qua PLC Đề tài tiến hành thiết kế xây dựng chương trình thu thập liệu điều khiển giám sát từ giao diện máy tính, chương trình có chức tựđiều chỉnh tốc độ động xoay chiều việc thay đổi tần số thay đổi điện áp khác với biện pháp biến tần - Đề tài xây dựng giao diện thu thập liệu giám sát điều khiển từ máy tính với module giám sát điều khiển tốc độvới giao diện Thiết kế hồn chỉnh mạch ngun lí hệ thống điều khiển tốc độ thông qua PLC - Thiết kế hồn chỉnh chương trình lập trình,các bước thiết kế nghiên cứu trình bày chi tiết, trình chạy thử nghiệm hoàn tất, sẵn sàng cho việc chế tạo lắp ráp hệ thống thực tế - Đề tài thiết lập cấu trúc truyền thông liệu PLC - FX3U máy tính Kiến nghị - Với kết thu đề tài, thơng qua q trình chạy thử nghiệm thực tế, tính khả thi cao đề tài Đề tài áp dụng thực tiễn sản xuất công nghiệp - Cần phải có nhiều thiết bị chất lượng phù hợp với đề tài để đạt hiệu độ xác cao - Trong q trình chạy thực nghiệm hạn chế điều kiện kinh tế không cao 27 DANH MỤC THAM KHẢO Tiếng Việt: (1) Biến tần –bài giảng Ebook tham khảo –Nam Nguyễn Giang (2).Sổ tay hướng dẫn biến tần Mitsubitshi FR-F700 (3) Giáo trình Mitsubishi, trường đại học cơng nghệ thành phố Hồ Chí Minh trung tâm cơng nghệ điện (4) Giáo trình biến tần - Người thực KS.Phạm Văn Cương Website tham khảo http://codientu.org/ https://tailieu.vn/ 28 ... tài: ? ?Nghiên cứu ghép nối cấu hình biến tần Mistubishi với PLC? ?? Mục tiêu đề tài: Cấu hình ghép nối điều khiển biến tần hãng Mitsubishi với PLC fx3u Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu thí nghiệm với. .. 100mA Nối đất 2.2.2 Kết nối nguồn với biến tần Với sơ đồ dây thiết bị đấu nối nguồn với biến tần thực nghiệm hình 2.3 Hình 2.3: Kết nối nguồn với biến tần Kết nối riêng mạch điều khiển mạch vào... tượng nghiên cứu: Biến tần, Mistubishi, PLCfx3u Phương pháp nghiên cứu: Hồn thành cấu hình và? ?iều khiển biến tần Mistubishi thông qua PLC PHẦN 2: NỘI DUNG KHÓA LUẬN Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN