hệ truyền động điện một chiều mentor ii

Ở nước ta mặc dù là một nước chậm phát triển nhưng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN

Đề tài : Chuyên đề truyền động điện

Hệ truyền động điện một chiều Mentor II

Giáo viên hướng dẫn : Phạm Văn Cường

Nhóm sinh viên thực hiện:

Mục lục

Trang

Phần I Tổng quan về hệ thống truyền điện một chiều Mentor II

Phần II Phân tích hệ thống truyền điện một chiều Mentor II

phần không nhỏ vào thành công đó Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, có thể nói một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động hóa trong các quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng suất và chất lượng sản phẩm làm ra

Sự phát triển rất nhanh chóng của máy điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết Điều khiển tự động đã làm cơ sở và hỗ trợ cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa

Ở nước ta mặc dù là một nước chậm phát triển nhưng những năm gần đây cùng với những đòi hỏi của sản xuất cũng như sự hội nhập vào nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là sự tự động hóa các quá trình sản xuất đã có bước phát triển mới tạo

ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh

tế tri thức

Một trong những vấn đề quan trọng trong các dây truyền tự động hóa sản xuất hiện đại là việc điều chỉnh tốc độ động cơ Từ trước đến nay, động cơ một chiều vẫn luôn là loại động cơ được sử dụng rộng rãi kể cả trong những hệ thống yêu cầu cao Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc

độ động cơ một chiều ví dụ như : thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động, thay đổi từ thông, thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng Dựa vào các phương pháp đó có nhiều sản phẩm ra đời phụ tự động điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều Một ví dụ tiêu biểu là Mentor II của Control Techniques Mentor II có khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều có đảo chiều quay Mentor II được điều khiển bởi phần mềm MentorSoft là một phần mềm khác mạnh của Control techniques

MentorSoft cho phép hiển thị đầy đủ tất cả các tham số bên trong của Mentor II

Với sự hướng dẫn của thầy giáo,thạc sĩ: PHẠM VĂN CƯỜNG Nhóm sinh viên chúng em đã có thời gian tìm hiểu về bộ điều khiển thông minh này.Tuy nhiên, do thời gian và trình độ có hạn nên trong chuyên đề này của chúng em không tránh khỏi những sai sót Chúng em mong được tiếp thu những ý kiến đóng góp bổ sung của thầy nhằm giúp chúng em được hoàn thiện chính mình và hiểu sâu hơn về kiến thức chúng em đã được học Trong thời gian chúng em làm chuyên đề thầy đã tận tình hướng dẫn, bảo ban chúng em để chúng em làm tốt chuyên đề này Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy

Nhóm sinh viên thực hiện

Phần I : Tổng quan về hệ truyền động điện 1 chiều Mentor II

1.1 Khái quát chung

MentorII là một phiên bản mới nhất của Control Techniques MentorII được ứng dụng trong những kỹ thuật tiên tiến có tính linh hoạt cao Đây là một sản phẩm rất cần cho một hệ thống đòi hỏi chính xác và yêu cầu sự tái sinh Ví dụ như trong hệ thống máy cuộn, máy vẽ, máy dán giấy, cầu trục

Mentor II có bộ vi xử lý công nghiệp điều khiển động cơ điện một chiều Phạm vi đầu ra của dòng điện là 25A đến 1850A

Thiết bị này có điều khiển động cơ một chiều ở chế độ một góc phần

tư hoặc bốn góc phần tư Điều khiển một góc phần tư là điều khiển động

cơ chỉ quay theo chiều thuận Điều khiển bốn góc phần tư là điều khiển động cơ có đảo chiều quay Cả hai kiểu điều khiển trên đều điều khiển tốc

độ động cơ, có thể thêm điều khiển mômen động cơ Những thông số của Mentor II được lựa chọn và thay đổi tại bảng điều khiển, Mentor II hay một giao diện qua truyền thông nối tiếp Sau đây là một số đặc tính của Mentor II

• Công suất động cơ từ 7,5 kw cho đến 750 kw

Các ưu điểm nổi bật:

• Điều khiển tốc độ chính xác đến 0,1% ,đáp ứng nhanh, mômen ổn

• Cài đặt các tham số dễ dàng nhờ cấu trúc menu tham số và phần mềm cài đặt Mentorsoft.

• Các đầu vào ra tương tự và số đều có khả năng lập trình linh hoạt

• Có sẵn cổng truyền thông RS485

• Mở rộng tính năng dễ dàng bằng cách cắm thêm bộ đồng vi xử lý MD29

Một số hình ảnh về Mentor II

Hình 1.1

Ra DC (AWG) m3/min ft3/min Kg Lb kW HP

95 300MCM 2 70 21 46 0.38 0.5

Hình 1.3: Bảng thông số kỹ thuật của Mentor II

 Điện áp đầu vào max cho bộ điều khiển

• Analog input 12 bit (Qty 1), 10 bit (SL 4)

• Truyền thông nối tiếp 4-wire chuẩn RS422 hoặc RS485, quang học

• Tốc độ truyền là 4.800 hoặc 9.600.

Hình 1.4 : Bảng các thông số

1.3.Tính năng làm việc của Mentor II:

• Là bộ điều khiển động cơ DC với dải công suất rộng, lập trình hoàn toàn với chung phần giao diện điều khiển

• Các ứng dụng đơn lẻ cài đặt dễ dàng với thông số cái đặt ít nhất; Module mở rộng MD-29 với bộ xử lý thông minh dành cho hệ thống truyền động cao cấp nhiều động cơ Với bộ xử lý thông minh này hạn chế việc sử dụng PLC trung tâm khi thiết kế theo mạng điều khiển phân tán – CTNet và phần mềm lập trình cấp cao SYPTPro

• Khi thiết kế theo mạng điều khiển trung tâm với hệ thống PLC chủ, thì có thể lựa chọn nhiều module truyền thông khác nhau

• Cho phép chọn nhiều module truyền thông

• Tích hợp sẵn phần giao tiếp với máy tính chủ hay PLC

• Các đầu vào/ra dạng Analog hay Digital lập trình theo mục đích của người sử dụng

• Giảm thời gian cài đặt và vận hành với các thông số cài đặt đơn giản

• Điều khiển lực căng hằng số bằng cách chỉnh liên tục momen

• Phần mềm – Mentor soft cài đăt thông số dễ dàng

• Điều khiển vị trí

 Nguồn cung cấp:

- Sự cố mất một hay nhiều pha đầu vào được tự động phát hiện

- Thiết bị sẽ chạy mà không để ý tới

 Đầu ra:

- 6 xung đầu vào SCRR tạo ra 12 xung đầu ra

- Tất cả các tín hiệu tương tự và hầu hết các tín hiệu số nhập vào đều

có thể do người sử dụng tạo ra cho các ứng dụng đặc biệt:

- Điều khiển cả tín hiệu số và tương tự

- Điều khiển PID mạch vòng tốc độ

- Bộ tín hiệu số cho điều khiển vị trí

- Bộ phát tốc cho đo lường

- Chương trình điều khiển giảm từ thông

- Phát hiện tự động tín hiệu nối tiếp và sự cố mất pha

- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp mạch phần ứng

- Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp kích thích

Phần II : Phân tích hệ truyền động điện 1 chiều

Mentor II

2.1 Sơ đồ khối và các cổng I/O:

Hình 2.1 : Sơ đồ khối và cổng I/O của Mentor II

2.2 C¸c Module më réng.

• Module I/O (I/O box):

- Kết nối MD-29 sử dụng chuẩn RS-485 và cung cấp khả năng điều khiển vào/ra từ xa

- 5 tín hiệu Analog đầu vào

- 3 tín hiệu Analog đầu ra

- 8 tín hiệu Digital đầu vào

- 8 tín hiệu Digital đầu ra

- Module mở rộng I/O cho phép mở rộng tới 32 đầu vào và 32 đầu ra

Có khả năng kết nối 15 Module vào/ra theo kiểu giao tiếp nối tiếp

- Giao tiếp nối tiếp có khả năng kết nối tới hơn 100m

- Bộ điều khiển kích từ(FXM5)

- Điện áp phản hồi phần ứng từ 220-600VDC

- Dòng kích từ 20A

- 1 pha đầu vào

- Điều khiển một nửa hoặc hoàn toàn đầu ra của thyristor

• Module mở rộng (MD29):

- Cài thêm dễ dàng trong bộ vi xử lý thứ 2

- Thiết bị tiết kiệm chi phí để viết ứng dụng cụ thể cho các chương trình không sử dụng PLC hoặc các thiết bị điều khiển riêng biệt

- Lập trình sử dụng ngôn ngữ DPL (Denver Public Library ) hoặc

SYPT theo tiêu chuân IEC 1131 tích hợp sẵn trong các chương trình

LADDER hay các khối chương trình chức năng (FUNCTION BLOG).

- Tích hợp sẵn bộ điều khiển vị trí

• Card giao tiếp mạng CTNet(MD29AN):

- Phương thức truyền thông mạng tốc độ cao

- Phù hợp với mạng điều khiển phân tán – không yêu cầu dùng bộ điều khiển trung tâm PLC

- Lập trình sử dụng SYPTPro

• Cad giao tiếp chuẩn Profibus-DP (MD24):

- Mạng truyền thông tốc độ cao

- Phù hợp với mạng điều khiển trung tâm

- File cấu hình chung cho PLC của Siemens

• Cad giao tiếp chuẩn DeviceNet (MD25):

- Giao thức mạng tốc độ cao sử dụng lớp phần cứng CAN

- Phù hợp với mạng điều khiển trung tâm

- Dữ liệu có sẵn EDS

• Cad giao tiếp chuẩn Interbus-S (MDIBS):

- Bộ giao diện dễ dàng thích hợp cho mạng truyền thông Interbus - S

- Phù hợp với mạng điều khiển trung tâm

- Tốc độ truyền dữ liệu lên tới 500 kbit/s

- Phát hiện được lỗi trong mạng

- Nối với MD29 sử dụng RS485 và hỗ trợ khả năng điều khiển đầu vào/ra từ xa

• Điều khiển kỹ thuật số vòng tốc độ và vòng vị trí:

Tính năng này cho phép chạy đồng bộ tốc độ hay vị trí trong hệ thống

sử dụng nhiều bộ điều khiển Vị trí của trục có thể được gia giảm hay

có thể chỉnh tỉ lệ tốc độ điều khiển độ co giãn trong các ứng dụng như máy đùn, kéo cáp hay trong các nhà máy dệt

• Bộ điều khiển kích từ :

- Bộ điều khiển kích từ MDA3 tích hợp sẵn trong mentor II(công suất M25/R-M210/R) hỗ trợ tính năng điếu khiển dòng kích từ động cơ chẳng hạn đặc tính công suất không đổi

- Chức năng này dùng để điều khiển công suất bằng hằng số, phổ biến trong máy công cụ, máy trộn,cuộn và xả cuộn

- Hỗ trợ việc cài đặt,vận hành,điều khiển hoàn toàn bằng kĩ thuật số và chức năng bảo vệ khi mất kích từ.bộ điều khiển metor II từ M350/R-M1850/R gắn sẵn phần kích từ cố định

2.3 Các tham số cài đặt.

Bảng điều khiển của Mentor II là nơi điều khiển và truy nhập các tham số của qua đó điều khiển động cơ:

Hình 2.2: Bảng điều khiển của Mentor II

• Sử dụng cỏc phớm lờn hoặc xuống để lựa chọn một tham số từ trỡnh đơn Số cỏc tham số xuất hiện ở bờn phải của dấu chấm thập phõn trong cửa sổ chỉ số, và giỏ trị của tham số lựa chọn xuất hiện trong

số lựa chọn xuất hiện trong cửa sổ dữ liệu

• Nhấn phớm MODE một lần để truy cập vào giỏ trị tham số được hiển thị để điều chỉnh Giỏ trị hiển thị nhanh chúng nếu được phộp truy cập

• Sử dụng cỏc phớm lờn hoặc xuống để điều chỉnh giỏ trị Để điều chỉnh nhanh chúng, nhấn và giữ một phớm

• Nhấn phím MODE một lần nữa để thoát khỏi chế độ điều chỉnh.

• Lưu giá trị của tham số sau khi thay đổi, nếu không các giá trị mới sẽ

bị mất khi thiết bị điều khiển bị ngắt nguồn Để lưu trữ, đặt Parameter 00 = 1 và nhấn Reset

• Nếu cài đặt bằng bộ điều chỉnh từ xa thì tiến hành tương tự

 Các Menu

• Menu 1: Cài đặt tốc độ

• Menu 2: Cài đặt độ trễ

• Menu 3: Cài đặt phản hồi và mạch vòng tốc độ

• Menu 4: Lựa chọn và giới hạn dòng điện

• Menu 5: Current Loop

• Menu 6: Điều khiển từ thông

• Menu 7: Cài đặt đầu vào ra Analog

• Menu 8: Đầu vào Digital

• Menu 9: Trạng thái Output

• Menu 10: TT logic và chuẩn đoán thông tin

• Menu 11: Cài đặt tổng hợp

• Menu 12: Lập trình mức

• Menu 13: Khoá số

2.4 Nguyên lý làm việc của hệ TĐĐ một chiều Mentor II

Mentor II có nhiều chức năng nên cấu tạo tương đối phức tạp Trongbài tập này đi sau tìm hiểu MentorII M25 và M25(R)

Các hàm điều khiển động cơ một chiều là điều khiển tốc độ, mômen,phương hướng quay Tốc độ tỷ lệ thuận với thành phần ứng và tỷ lệ

nghịch với từ thông Mômen, tỷ lệ thuận với dòng điện phần ứng và từ

thông Hướng quay liên quan tới cực tính của điện áp phần ứng và

Hình 2.3: Sơ đồ nối điện áp phần ứng và kích từ vào Mentor II

a, Giả thiết từ thông không đổi, có thể điều khiển tốc độ tới điểm nơi điện áp cực đại Dòng điện phần ứng cũng làm một hàm của điện áp phần ứng, do vậy tốc độ sẽ phụ thuộc vào điện áp và mô men cực đại tốc độ cơ

sở (tại điện áp phần ứng cực đại)

b, Điện áp kích từ: Nó xác định dòng điện kích từ, từ thông Nếu điện áp kích từ là độc lập với điện áp phần ứng thì tôc độ tăng đến tốc độ

cơ sở và lúc đó dòng điện max Khi mômen tỷ lệ với từ thông, mômen cực đại sẽ giảm thiểu tốc độ được tăng bằng cách giảm từ thông.

Về cơ bản, thay tốc độ động cơ một chiều là điều khiển điện áp phần ứng của động cơ Mentor II được trang bị có khả năng điều khiển từ thông nếu tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản được yêu cầu Điều khiển riêng từ thông

để động cơ đạt đến tốc độ và mômen cũng được ứng dụng Ngoài ra ta lựa chọn một phương thức phản hồi của Mentor II để có một mạch vòng khép kín

Một nguồn điện áp một pha được cung cấp cho cầu thyristor và một trở kháng được mắc song song với nó sinh ra một dòng điện gián đoạn dùng để mở góc mở thyristor và dừng nguồn điện khi qua điểm không ở nửa chu trình Điện áp cực đại khi thyristor đã mở, đó là lúc f trở về không Khi làm chậm góc mở làm giảm dòng điện ra Khi tải làm cảm ứng, như kích từ của một động cơ chẳng hạn dòng điện trở thành liên tục

Đồ thị dòng điện chậm pha hơn điện áp do cảm ứng của tải và một phần vì

sự trễ của góc mở

Đảo chiều quay động cơ theo hai cách, tùy thuộc vào kiểu cầu của thiết bị Cách điều khiển đơn giản nhất là dung một cầu ba pha để điều khiển động cơ Lúc này động cơ không đảo được chiều quay Vì vậy, muốn đảo chiều ta phải có khóa chuyển đổi như trong hình vẽ 2.5 dưới đây

Hình 2.5: Sơ đồ mắc một cầu ba pha dung công tắc chuyển đổi để đảo

Tuy nhiên thực tế yêu cầu điều khiển đầy đủ hai chiều của động cơ Với khả năng đảo mômen nhanh chóng và liên tục Ta mắc hai cầu song song ngược như hình 2.6 dưới đây Sơ đồ này có thể điều khiển đầy đủ đảo chiều và hãm mà không cần khóa chuyển đổi.

Hình 2.6: Sơ đồ mắc hai cầu 3 pha song song ngược

Khi hãm bằng phương pháp hãm động năng như hình 2.7 Lúc này

sự giảm tốc độ không kiểm soát được và cũng không tuyến tính

Hình 2.7: Hãm động năng

Dù sử dụng một góc phần tư hay bốn góc phần tư, động cơ điện vẫn luôn phụ thuộc vào điện áp Mà điện áp ta có thể kiểm soát được chính xác thông qua góc mở của thyristor của cầu 3 pha

Như đã nói ở phần trên, thay đổi tốc độ động cơ ta có thể thay đổi điện áp phần ứng Để làm được điều này ta điều khiển góc mở của các thyristor Mentor II cho phép người sử dụng điều khiển tự động góc mở cho thyristor Người sử dụng chỉ cần đặt giá trị tốc độ yêu cầu và truy

Trong sơ đồ ta có thấy hai mạch vòng khép kín là mạch vòng tốc độ

và mạch vòng dòng điện Ở mạch vòng tốc độ, có tín hiệu đặt ở đầu vào Tín hiệu này được sử dụng đặt tốc độ vào điều khiển động cơ Trên Mentor II ta có thể đặt tốc độ bằng biến trở hoặc phần mềm Tín hiệu phản hồi tốc độ được lấy từ máy phát tốc để so sánh với tín hiệu đặt Ở mạch vòng dòng điện, tín hiệu phản hồi về lấy từ biến dòng ba pha của nguồn điện vào mentor II

2.5 øng dông cña Mentor II

• Lĩnh vực áp dụng: Dầu khí; Khai thác mỏ - khoáng sản; Dệt may; Da - Sản phẩm từ da; Hóa chất - Dược liệu; Cao su - Nhưa - Chất dẻo; Kim loại - Luyện kim; Cơ khí chế tạo máy - Tự động hóa; ; Giáo dục - Đào tạo - Nghiên cứu - Phòng thí nghiệm; Các lĩnh vực áp dụng khác

• Mentor II được dùng trong các công nghệ:

- Máy đùn nhựa,cao su

- Máy bọc dây cáp điện

- Máy tạo cuộn

- Máy li tâm đường

- Dây chuyền cán thép

- Điều khiển máy cắt,máy CNC

 Một số hình ảnh minh họa ứng dụng của Mentor II

Hình 2.8a: Ứng dụng của Mentor trong công nghiệp sản xuất giấy

Hình 2.8b : Ứng dụng của Mentor trong công nghiệp sản xuất giấy

Hình 2.9: Ứng dụng trong luyện gang thép

Hình 2.10: Ứng dụng trong các cần cẩu cần trục.

Hình 2.11: Trong công nghiệp sản xuất giấy, sản xuất kính máy công nghiệp.

Kết luận

Sau một thời gian cố gắng tìm hiểu chuyên đề truyền động điện với

đề tài: Hệ truyền động điện một chiều Mentor II Chúng em đã thực hiện được hoàn thành chuyên đề đúng thời gian quy định, nhờ sự quan tâm của thầy Phạm Văn Cường đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt chuyên đề này

Với chuyên đề hệ truyền động điện một chiều Mentor II Chúng em nhận thấy bộ điều khiển thông minh này làm cho chúng em được thấy tính

tự động hóa trong công nghiệp Giúp chúng em được tìm hiểu kỹ về hệ truyền động điện này Nhờ vậy mà chúng em có thêm nhiều kiến thức mới, được củng cố thêm các kiến thức cũ đã được học và học hỏi thêm được kinh nghiệm thực tế Giúp chúng em có được tác phong làm việc theo nhóm mà từ trước tới nay chúng em chưa từng có được

Vì thời gian và trình độ của chúng em có hạn, mặc dù chúng em cũng đã rất cố gắng nhưng trong quá trình làm chuyên đề không thể không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em mong được thầy giúp đỡ chúng em

để chúng em ngày càng hoàn thiện hơn về trình độ và kỹ năng làm việc để ngày sau có thể giúp chúng em sau khi tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm SV thực hiện