3.3.1 Tạo một Project mới và cấu hình thiết bị
• Khởi động chương trình TIA PORTAL với tư cách Administartor.
• Thêm 1 module PLC vào chương trình. Chọn Configure a device → Add new device
• Add PLC S7-1500 và chọn CPU phù hợp.
• Vào Hardware catalog → Other field device → Profinet I/O → Drivers → SINAMICS G120 CU250S-2 PN Vector
Vào Hardware catalog của Biến tần → Submodules → Standard Telegram 1
Màn hình cảm ứng HMI tại PC Systems → Simatic HMI Aplication → WinCC RT Advanced.
• Thêm giao thức kết nối Profinet cho HMI
3.3.2 Cài đặt Commissioning cho biến tần
Chọn accessible device
Chọn PN/IE → chọn card mạng phù hợp → start search → show
Tiếp tục next và chọn motor phù hợp
Tiếp tục next → finish
Chọn control panel → activate → accept → set
Chọn tốc độ biến tần ở Modify Speed → Đặt 250 → forward để chạy thuận → backward để chạy nghịch.
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết quả đạt được
➢ Điều khiển, vận hành được hệ thống
➢ Tìm hiểu và làm việc với phần mềm TIA Portal
➢ Tìm hiểu về bộ điều khiển Simatic S7-1500
➢ Tìm hiểu và làm việc với biến tần G120
➢ Kết quả đạt được trong quá trình thiết lập và điều khiển
Hình 4.1: Khai báo PLC S7-1500 với các CARD IO
Hình 4.3: Khai báo biến tần G120
Hình 4.5: Kết nối PLC vơi biến tần
Hình 4.6: Assign device name
Hình 4.8: Thiết lập biến tần G120
Hình 4.10: Quá trình tăng tốc của động cơ
Hình 4.11: Thông số động cơ chạy với tốc độ 100rpm (chiều thuận) hiển thị trên biến tần G120
Hình 4.12: Quá trình giảm tốc của động cơ
Khi đó, ta thấy:
• Dòng điện đầu ra là 1,84(A)
• Output voltage smoothed: ~22(V)
Hình 4.13: Minh họa động cơ chạy theo chiều thuận trên động cơ thực tế
Hình 4.16: Thông số động cơ chạy với tốc độ 90rpm (chiều nghịch) hiển thị trên biến tần G120
Khi đó, ta thấy:
• Dòng điện đầu ra là 1,76(A)
• Output voltage smoothed: ~21(V)
• Output frequency smoothed: 3,0(Hz)
Hình 4.19: Đồ thị biểu thị quá trình khởi động của động cơ khi đã kết nối với biến tần
• Biến tần sẽ xuất điện áp ngõ ra tỷ lệ thuận với tần số. Sử dụng cho rất nhiều các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
• Một số các ứng dụng cơ bản như quạt, bơm, băng tải, máy trộn, khoái,..
• Khi Motor hoạt động có tải, hệ số trược lớn. Chúng ta bù trượt để phương pháp điều khiển U/f được chính xác.
• Tỉ lệ tần số và điện áp được chia theo 3 dải: - Từ 0 đến tần số khởi động 𝑓0 (vùng bù điện áp)
- Từ tần số khởi động đến tần số định mức (vùng tuyến tính), khi đó: o U tỉ lệ thuận với f.
o Hàm số U có dạng U= af + b đi qua 2 điểm A(𝑓0, 𝑉0) và B(𝑓𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑, 𝑉𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑)
- Tần số hoạt động (vùng giới hạn điện áp), khi đó: o U= const, f biến thiên
o U= 𝑉𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑 V0
➢ Điều khiển thành công động cơ với phần mềm TIA Portal với một số lựa chọn:
- Thay đổi tốc độ động cơ tùy ý
- Động cơ quay theo chiều thuận kim đồng hồ - Động cơ quay theo chiều nghịch kim đồng hồ - Dừng tạm thời động cơ
4.2 Định hướng phát triển
Ngày nay, với sự phát triển về khoa học và công nghệ; làm việc, điều khiển và giám sát từ xa dần trở nên phổ biến. Do đó, việc điều khiển động cơ 3 pha bằng biến tần G120 sẽ có một số hướng phát triển như:
- Điều khiển, giám sát từ xa thông qua thiết bị thông minh như smart phone, bảng điều khiển cầm tay,....
- Mở rộng phạm vi công suất của động cơ mà biến tần có thể điều khiển được.
- Cải tiến biến tần để biến tần trở nên nhỏ gọn, đơn giản.
- Cải tiến phần mềm khiến việc điều khiển trở nên dễ dàng và ít xảy ra sai sót.
KẾT LUẬN
Trong khoảng thời gian có hạn để hoàn thành đồ án tốt nghiệp, tuy có hạn chế không nhỏ về mặt kiến thức nhưng nhờ sự nỗ lực tìm hiểu đề tài và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn – Thầy Trần Anh Sơn nên nhóm đã có thể hoàn thiện được đề tài này. Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm đã tích lũy được rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Với những kiến thức được tiếp cận liên quan đến PLC S7-1500, biến tần G120 thì đồ án này là một cơ hội rất tốt để ứng dụng những kiến thức đã được học vào với thực tế. Tuy nhiên, vẫn có một số lỗi phát sinh trong khi thực hiện như: máy tính không tìm thấy địa chỉ IP của biến tần, chọn nhầm thông số động cơ, ...
Trong quá trình nghiên cứu và làm đồ án đã giúp nhóm hiểu được kĩ càng các cơ sở lý thuyết đã học từ các năm trước và sự liên kết chặt chẽ giữa các môn học, hiểu biết thêm nhiều về thực tế. Tuy nhiên vì sự hiểu biết và kiến thức làm đồ án hạn chế, nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì thế nhóm hy vọng sẽ nhận được các đánh giá, phản hồi, những góp ý và đóng góp của các thầy cô và các bạn để nhóm có thể rút kinh nghiệm và bổ sung, chỉnh sửa để đồ án hoàn thiện hơn.
Nhóm chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS. Trần Anh Sơn đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]ESTEC AUTOMATION & DIGITALIZATION, Tài liệu đào tạo chuyển giao công nghệ biến tần SINAMICS G120 & S120, 2022.
[2] PGS TS Ngô Văn Thuyên, KS Phạm Quang Huy, Lập Trình Với PLC S7 1200 & S7 1500, NXB Thanh Niên, 2019.
[3] S. Gulpanich, V. Krongratana, A. Srimuang, V. Tipsuwanporn and N. Wongvanich, "PLC-based industrial temperature controller with different response times," 2017 17th International Conference on Control, Automation
and Systems (ICCAS), 2017, pp. 522-527.
[4] W. Alsabbagh and P. Langendöerfer, "A New Injection Threat on S7-1500 PLCs - Disrupting the Physical Process Offline," in IEEE Open Journal of the
Industrial Electronics Society, vol. 3, pp. 146-162, 2022.
[5]SIEMENS AG, SINAMICS G120 Brochure, 2017.
[6]SIEMENS AG, SINAMICS G: Axis positioning with the SINA_POS block, 2017.
[7]SIEMENS AG, SINAMICS Inverters for Single-Axis Drives Built-In Units, 2018.
[8]SIEMENS AG, SINAMICS G120 Standard inverters 0.37 kW to 250 kW (0.5 hp to 400 hp), 2013.
[9]SIEMENS AG, Training Curriculum: TIA Portal Module 013 Frequency converter G120 on PROFINET with SIMATIC S7-1500, 2017.