Tổng quan về biến tần Micromaster 420  Các đặc tính cơ bản của Micromaster

Chương 2 Mô hình trạm PLC điều khiển Biến tần

2.1.1 Tổng quan về biến tần Micromaster 420  Các đặc tính cơ bản của Micromaster

 Các đặc tính cơ bản của Micromaster

 Dễ dàng cài đặt, lập trình và sử dụng

 Chịu quá tải 200% trong 3s cho tới 150% trong 60s

 Mô men khởi động lớn và điều chỉnh chính xác tốc độ motor bởi điều khiển véc tơ

 Có thể kết hợp thêm với bộ lọc

 Điều chỉnh dòng nhanh

 Khoảng nhiệt độ hoạt động 0-50oC

 Có sẵn các hàm điều khiển chuẩn P, I, D dùng cho điều chỉnh vòng kín (vòng ngoài) .

 Có sẵn nguồn 15V, 50mA cấp cho các bộ biến đổi phản hồi.

 Điều khiển từ xa qua đường truyền nối tiếp RS485 sử dụng giao thức USS với đặc tính điều khiển tới 31 bộ điều biến tần qua giao thức USS.

 Các thông số được đặt từ khi sản xuất có thể đặt lại cho các thiết bị của châu Âu, Asian và bắc Mỹ.

 Tần số ra có thể được điều khiển bởi - Tần số đặt sử dụng bàn phím

- Tần số đặt sử dụng tín hiệu tương tự với độ phân giải cao (dòng hoặc áp)

- Bộ phân áp mở rộng - đầu vào nhị phân

www.bientan.hnsv.com 29 - Chức năng thay đổi tốc độ qua bộ phân áp

- Giao diện nối tiếp

 Cài sẵn hãm một chiều với bộ hãm phức hợp đặc biệt

 Cài sẵn phanh ngắt cho điện trở ngoài

 Tăng/giảm thời gian với chương trình san bằng

 Hai chương trình đầu ra rơ le (13 hàm)

 Chương trình đầu ra tương tự (1 cho MMV, 2 Cho MDV)

 Có thể chọn module Profibus DP hoặc CANbus

 Tự động phân tích 2,4,6 hoặc 8 cực motor bởi phần mềm.

 Tích hợp phần mềm điều khiển quạt làm mát

 Có thể gắn cạnh nhau mà không cần điều kiện về khoảng cách

 Tích hợp một số thành phần bảo vệ như bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá nhiệt, Bảo vệ cao, thấp áp...

 Chỉ dẫn đấu dây

 Cần chắc chắn rằng mọi thiết bị trong tủ điện có chứa biến tần đều được nối đất. Dây nối đất cần ngắn, dẫn điện tốt và dày. Điểm nối đất có thể là điềm trung tính của nguồn hình Y. Cần chắc chắn rằng mọi thiết bị được nối với biến tần cũng được nối đất cùng với biến tần hoặc nối vào điểm trung tính hình Y. Dây đẫn dẹt thích hợp hơn vì chúng có trở kháng thấp ở tần số cao.

 Điểm chung tính của động cơ được điều khiển bởi biến tần có thể được nối trực tiếp với điểm đất chung của biến tần(PE).

 Sử dụng cáp có bọc tốt nếu có thể. Đối với dây không có bọc càng ngắn càng tốt. Nên sử dụng dây cáp có dây bảo vệ khi nối vào đầu điều khiển.

www.bientan.hnsv.com 30  Các công tắc tơ trong tủ điện cần được khử nhiễu. Với loại xoay chiều

dùng R-C, với loại một chiều sử dụng điot. Việc này rất quan trọng đặc biệt với các công tắc tơ được điều khiển bởi rơle trong biến tần.  Sử dụng cáp có vỏ chống nhiễu hoặc vỏ bọc kim loại cho dấu nối với

động cơ và 2 đầu của dây dẫn cần được nối đất

 Nếu biến tần sử dụng trong môi trường có nhiều nhiều điện từ bộ lọc cần được sử dụng để giảm nhiễu và tăng sự điều khiển từ biến tần.  Hoạt động với nguồn không tiếp đất.

Micro Master được thiết kế hoạt động có sử dụng dây đất . Thiết bị đầu ra có thể không tiếp đất, tuy nhiên không nên sử dụng như vậy. khi đó chúng ta phải chú ý một số vấn đề sau:

 Sử dụng đường dây có trở kháng phù hợp và điện áp đỉnh nhỏ nhất. điện áp nguồn lớn nhất là 500V

 Thiết bị sẽ tắt với lỗi quá dòng nếu một hoặc vài đầu ra có biểu hiện chạm đất.

 Chỉ sử dụng được cho các thiết bị không có bộ lọc  Tần số vòng xung điều khiển tối đa 2KHz

 Sử dụng sau một thời gian cất giữ

 Thời gian cất giữ dưới 1 năm Không có điều kiện đặc biệt

 Thời gian cất giữ 1 đến 2 năm

Cấp nguồn vào biến tần khoảng 1 h trước khi sử dụng lệnh chạy  Thời gian cất giữ 2 đến 3 năm

www.bientan.hnsv.com 31 Cấp nguồn xoay chiều 25%định mức trong khoảng 30’, 50% trong 30’ tiếp theo, 75%trong 30’ tiếp và 100% trong 30’.Tổng thời gian là 2h trước khi cho chạy biến tần.

 3 năm trở lên.

Cấp nguồn như bước trên tuy nhiên thời gian là 2h cho mỗi bước. Tổng thời gian khoảng 8h.

 Khi sử dụng dây cáp dài.

Chiều dài dây cáp sử dụng phụ thuộc vào loại cáp, tần số làm việc, dải công suất và dải điện áp.Trong một số trường hợp có thể dài tới 200m mà không có điều kiện gì đặc biệt

www.bientan.hnsv.com 32  Một số tham số cơ bản Tần số đầu vào 47Hz-63Hz Tỉ số nguồn vào > 0.7 Tần số đầu ra 0Hz- 650Hz Độ phân giải 0.01Hz

Đặc tính quá tải 200% trong 3s và 150% trong 60s Chế độ bảo vệ Quá áp, thấp áp, quá nhiệt

Các chế độ bảo vệ thêm Ngắn mạch, chạm đất, không tải(hở mạch)

Đầu vào tương tự/ PID Đơn cực :0-10V hoặc 2-10V( nên dùng biến trở 4,7K) 0-20mA hoặc 4-20mA

Lưỡng cực :-10 - +10V Độ phân giải đầu vào

tương tự

10 bít

Đầu ra tương tự 0-20mA/4-20mA, độ ổn định 5% Độ ổn định điểm đặt Tương tự <1%

Số < 0.02% Giám sát nhiệt motor đầu vào PTC

Đầu ra điều khiển 2 rơ le 230V AC/ 0.8A, 30V DC/2A

Giao tiếp RS485 Nhiệt độ hoạt động 0-50oC Nhiệt độ chịu đựng -40-70oC Sử dụng ở độ cao <1000m Hiệu suất 97% Độ ẩm 95%

www.bientan.hnsv.com 33  Các chế độ điều khiển động cơ

Đối với biến tần do Siemen chế tạo động cơ Không đồng bộ 3 pha có thể được điều khiển theo 1 trong 4 chế độ sau:

 Tuyến tính V/f: Sử dụng khi điều khiển song song nhiều động cơ. tắt cả các động cơ phải được cài đặt rơ le báo quá tải về nhiệt nếu đồng thời 2 hay nhiều động cơ được nối với 1 biến tần.

 Bình phương V/f: Sử dụng tốt khi các tải dạng bơm hay quạt gió

 FCC: (Flux current control) : Chế độ này dễ dàng cài đặt, cho đặc tính tốt nhất

 SVC:(sensorless vector control) Sử dụng tính toán toán học ngay trong bản thân động cơ bao gồm tính toán dòng điện, tính vị trí và tốc độ của rotor vì vậy nó tối ưu cho tốc độ và tần số của động cơ tuy nhiên nó khó cài đặt để được đặc tính cơ tốt nhất.

Hình 2.1 Sơ đồ phản hồi

Mặc dù không có phản hồi tốc độ và vị trí, hệ thống điều khiển vẫn là vòng kín bởi vì nó so sánh những đặc tính kỹ thuật của động cơ với đặc tính yêu cầu. Do vậy hệ thống cần được đặt tham số cẩn thận để được đặc tính tốt nhất.

www.bientan.hnsv.com 34  Những đặc tính cơ bản của biến tần

- Đặt được thời gian tăng tốc khi khởi động động cơ và thời gian giảm tốc khi dừng động cơ (tới 650s)

- Hiển thị được các tham số: Tần số đầu ra, Tần số đặt, điện áp đầu ra, Điện áp 1 chiều sau chỉnh lưu, dòng động cơ, momen quay, tốc độ động cơ, trạng thái đường truyền nối tiếp.

- lựa chọn phương pháp điều khiển Tương tự,

Số(điều khiển trực tiếp từ panel hoặc qua đầu vào số Điều khiển xa thông qua Bus nối tiếp

- Lựa chọn chế độ điều khiển ( đường cong U/f, SVC, FCC ) - Nhân tỉ lệ các tham số có thể hiển thị

- Điều khiển dừng động cơ đúng vị trí (không phụ thuộc vào tốc độ động cơ trước khi dừng)

- Đầu ra rơle dùng để đóng cắt các thiết bị bảo vệ, Phối hợp điều khiển hay đóng cắt thiết bị phanh ngoài.

- Đặt thời gian đóng mở phanh ngoài

- Đặt tỉ số cảnh báo quá nhiệt hay quá dòng động cơ - Đặt tần số xung

- Đặt tham số cho đường truyền nối tiếp (Tốc độ baud, time out, module..)

- Cho phép chế độ đảo chiều hay không có đảo chiều động cơ - Có chế độ cảnh báo lỗi

- Có chế độ báo lỗi (lưu trữ được 4 trạng thái lỗi gần nhất) - Tự động nhận dạng điện trở Rotor

- Đặt thời gian trích mẫu cho tín hiệu phản hồi - Có thể nhân tỉ lệ tín hiệu phản hồi

www.bientan.hnsv.com 35 - Đặt giới hạn tần số

- Đặt tham số điều khiển P, I, D

- Có thể tự động đặt lại tham số mặc định của nhà sản xuất - Có chế độ dùng điện trở hãm ngoài

- Có thể tự reset khi đã sửa lỗi  Đấu nối biến tần

 Các đầu nối mạch lực

Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối của động cơ bằng cách tháo các phần vỏ

máy phía trước

www.bientan.hnsv.com 36 Hình 2.3 Các đầu mạch lực

www.bientan.hnsv.com 37 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của bộ biến tần

www.bientan.hnsv.com 38 Hình 2.5 Các đầu vào tương tự và số

 Các bước sử dụng biến tần

1. Cài đặt

Lăp đặt biến tần theo đúng những tiêu chuẩn vật lý. 2. Đi dây

Nối các dây cấp nguồn vào biến tần và dây nối với động cơ . Nên sử dụng cáp 3 dây cho biến tần 1 pha và cáp 4 dây có bảo vệ cho đấu nối động cơ. Dây cáp nên để cách xa nhau.

3. Bật nguồn.

Kiểm tra 2 bước trên sau đó cấp nguồn. Kiểm tra màn hình trạng thái.

Kiểm tra các lỗi đã xuất hiện

Khi mọi thứ bình thường màn hình sẽ chỉ định trạng thái sẵn sàng hoạt động. Nếu có lỗi màn hình chỉ thị mã lỗi.

4. Đặt thông số

www.bientan.hnsv.com 39 Đặt các tham số cần thiết theo hướng dẫn

5. Kiểm tra chế độ chạy

ấn nút kiểm tra để theo dõi động cơ 6. Đặt tham số hoạt động

2.1.2 cách thức giao tiếp với PLC qua PROFIBUS

Hình 2.6 Cấu trúc bức điện PKW : chứa giá trị tham số

PZD : chứa từ điều khiển và từ trạng thái PKE : chứa yêu cầu

IND : chứa tham số PWE : giá trị yêu cầu STW : chứa từ điều khiển ZSW : chứa từ trạng thái HSW : chứa điểm đặt tần số HIW : giá trị thực tế

Đối với Micromaster 420 chỉ hỗ trợ loại bức điện PPO1 và PPO3

www.bientan.hnsv.com 40 Vùng này có độ dài 4 từ được dùng để đọc hoặc viết các tham số tới biến tần trực tiếp từ máy tính thay vì phải thay đổi các tham số bằng cách bấm trực tiếp trên bàn phím của biến tần

Tham số PKE có độ dài là 1 từ

Bít 0 tới bít 10 chứa số của tham số Bít 11 không được sử dụng

Từ bít 12 tới bít 15 được dùng để yêu cầu để đọc hay viết tham số tới biến tần (tham khảo bảng 2.1)

Trong bức điện gửi tới biến tần AK=0 là không có yêu cầu AK=1 là đọc tham số

AK=2 là viết tham số có độ dài là 1 từ AK=3 là viết tham số có độ dài là 2 từ

Bảng 2.1. ý nghĩa của ham số AK trong bức điện gửi đi AK Ý nghĩa

0 Không có yêu cầu 1 Đọc tham số

2 Viết tham số có độ dài 1 từ 3 Viết tham số có độ dài 2 từ 4 Yêu cầu mô tả ý nghĩa

6 Yêu cầu đọc giá trị tham số là 1 mảng 7 Viết tham số ở dạng mảng có độ dài là 1 từ 8 Viết tham số ở dạng mảng có độ dài 2 từ

www.bientan.hnsv.com 41 9 Yêu cầu số lượng mảng thực hiện

11 Viết tham số ở dạng mảng có độ dài là 1 từ và lưu vào EEPROM2 12 Viết tham số ở dạng mảng có độ dài là 2 từ và lưu vào EEPROM2 13 Viết tham số ở dạng mảng có độ dài là 1 từ và lưu vào EEPROM 14 Viết tham số ở dạng mảng có độ dài là 1 từ và lưu vào EEPROM

Trong bức điện trả lời nếu AK=0 là không trả lời

AK=1 là tham số cần đọc có độ dài là 1 từ AK=2 là tham số cần đọc có độ dài là 2 từ

AK=7 là không thể thực hiện được yêu cầu (lỗi tham số như tham số chỉ được phép đọc học tham số không tồn tại)

Bảng 2.2 Ý nghĩa của tham số AK trong bức điện trả lời AK Ý nghĩa

0 Không trả lời

1 Chuyển giá trị tham số có độ dài 1 từ 2 Chuyển giá trị tham số có độ dài 2 từ 3 Chuyển phần tử mô tả

4 Chuyển giá trị tham số ở dạng mảng có độ dài 1 từ 5 Chuyển giá trị tham số ở dạng mảng có độ dài 2 từ 6 Chuyển số lượng mảng phần tử

7 Không thực hiện được yêu cầu

www.bientan.hnsv.com 42 Tham số IND

Bảng 2.3 vùng địa chỉ mở rộng khi tham số lớn hơn 1999

Từ bít 8 tới bít 15 chứa Index của tham số

Tham số PWE : có dộ dài là 2 từ được sử dụng để chứa giá trị của tham số

Vùng dữ liệu quá trình PZD

Vùng này có độ dài 2 từ để chứa từ điều khiển và tần số đặt trong bức điện yêu cầu từ PLC tới biến tần hoặc chứa từ trạng thái và và giá trị thực tế trong bức điện trả lời từ biến tần tới PLC

Bảng 2.4 Từ điều khiển 1 Bít Giá trị Ý nghĩa

0 0 OFF1

1 ON

Biến tần hoạt động ở trạng thái OFF1,bằng 0 thì không cho phép biến tần hoạt động ở chế độ OFF1, bằng 1 thì cho phép

www.bientan.hnsv.com 43

1 0 OFF2

1 ON

Biến tần hoạt động ở trạng thái OFF2,bằng 0 thì không cho phép biến tần hoạt động ở chế độ OFF2, bằng 1 thì cho phép

2 0 OFF3

1 ON

Biến tần hoạt động ở trạng thái OFF3,bằng 0 thì không cho phép biến tần hoạt động ở chế độ OFF3, bằng 1 thì cho phép

3 0

1

Bít này dùng để điều khiển bật, tắt biến tần bằng 0 thì tắt, bằng 1 thì bật

4 0

1

Dùng để dừng nhanh biến tần, bằng 0 thì dừng nhanh biến tần, bằng 1 thì cho phép hoạt động

5 0

1

Ramp hold, bằng 0 thì bộ phát tốc độ ramp được giữ ở tần số hiện tại của nó, bằng 1 cho phép hoạt động ở tốc độ ramp thông thường

6 0

1

Ramp inhibit, bằng 0 tốc độ ramp 0.0Hz, bằng 1 tốc độ ramp thông thường

7 0

1

Nhận biết lỗi, khi có sự chuyển tiếp từ 0 lên 1 giữa 2 bítliên tiếp thì bản tin sẽ bị xóa

8 0

1

Jog phải, bằng 0 thì không sử dụng nút jog phải, bằng 1 thì sử dụng nút jog phải

9 0

1

Jog phải, bằng 0 thì không sử dụng nút jog trái, bằng 1 thì sử dụng nút jog trái

10 0 1

Control valid, bằng 0 thì không sử dụng các bít điều, bằng 1 các bít điều khiển được xác định

11 0 1

On right, bằng 0 thì không sử dụng nút on right, bằng 1 có sử dụng các nút on right

12 0 1

On left, bằng 0 thì không sử dụng nút on left, bằng 1 có sử dụng các nút on left

13 Không sử dụng

14 Không sử dụng

www.bientan.hnsv.com 44 Bảng 2.5 Từ trạng thái Bít Giá trị Ý nghĩa 0 0 1 initialised,bằng 0 là chưa sẵn sàng bật, bằng 1 là sẵn sàng bật 1 0 1

Ready, bằng 0 là biến tần chưa sẵn sàng hoạt động, bằng 1 là biến tần sẵn sàng hoạt động

2 0

1

Running, bằng 0 không sử dụng đầu ra của cảm biến, bằng 1 là có sử dụng đầu ra của cảm biến

3 0

1

Fault, 0 biến tần không có lỗi, bằng 1 là biến tần có lỗi

4 0

1

OFF2 available, Bằng 0 sử dụng tráng thái OFF2, 1 không sử dụng trạng thái OFF2

5 0

1

OFF3 available, Bằng 0 sử dụng tráng thái OFF3, 1 không sử dụng trạng thái OFF3

6 0

1

Switch on inhibit, bằng 0 là không bật công tắt điều kiện hạn chế, bằng 1 là bật công tắt điều kiện hạn chế

7 0

1

Cảnh báo, bằng 0 là không sử dụng phương pháp cảnh báo, bằng là có sử dụng phương pháp cảnh báo

8 1 Không được sử dụng và thường đặt là 1

9 0

1