Xây dựng hệ điều khiển biến tần động cơ xoay chiều sử dụng PID trên nền PLC S71200( có link ggdrive mô phỏng cuối bài hoặc liên hệ 0799008541)

Khoa Điện Lớp DHTDHCK08 BỘ LAO ĐỘNG – TB VÀ XÃ HỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT VINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên Lê Văn Đức Hệ đào tạo Đại học chính quy Lớp TĐH K8A Ngành Tự động hóa Khoa Điện 1 Tên đề tài Xây dựng hệ điều khiển biến tần động cơ xoay chiều sử dụng PID trên nền PLC S71200 2 Các tài liệu cơ bản 1 Trần Văn Hiếu Tự động hóa plc S71200 với TIA PORTAL 2 Các diễn đàn tự động hóa 3 Goodrive10 Operation Manual (V.

2 Các tài liệu cơ bản:

[1]- Trần Văn Hiếu : Tự động hóa plc S71200 với TIA PORTAL

[2]- Các diễn đàn tự động hóa

[3]- Goodrive10 Operation Manual (V1.3)

[4]- PLC S7-1200 Easy Book Manual (SIEMEN)

[5]- PLC S7-1200 Programmable controller – System Manual (SIEMEN)

[6]- Hướng dẫn sử dụng biến tần của hãng SIEMEN

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Giới thiệu chung về PLC S71200

- Xây dựng hệ điều khiển biến tần động cơ

- Xây dựng thuật toán điều khiển PID trên PLC S71200

- Thiết kế giao diện điều khiển

4 Bản vẽ và biểu đồ: (nếu có)

5 Giáo viên hướng dẫn từng phần: TS Thái Hữu Nguyên

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp

- Ngày giao: Ngày tháng năm 2017

- Ngày nạp: Ngày tháng năm 2017

MỤC LỤC

Trang

M C L CỤC LỤC ỤC LỤC

DANH M C HÌNHỤC LỤC

L I M Đ UỜI MỞ ĐẦU Ở ĐẦU ẦU 1

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNGNG I GI I THI U CHUNGỚI THIỆU CHUNG ỆU CHUNG 2

I GI I THI U CHUNG V Đ NG C XOAY CHI UỚI THIỆU CHUNG ỆU CHUNG Ề ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ỘNG CƠ XOAY CHIỀU ƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG Ề ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU 2

1.1 Gi i thi u v đ ng c đ ng b ba phaới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha ệu về động cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha ộng cơ đồng bộ ba pha ơ đồng bộ ba pha ồng bộ ba pha ộng cơ đồng bộ ba pha 2

1.1.2 Nguyên lý làm vi c c a máy đi n không đ ng bệu về động cơ đồng bộ ba pha ủa máy điện không đồng bộ ệu về động cơ đồng bộ ba pha ồng bộ ba pha ộng cơ đồng bộ ba pha 4

1.1.3 Phươ đồng bộ ba phang trình đ c tính c đ ng c KĐBặc tính cơ động cơ KĐB ơ đồng bộ ba pha ộng cơ đồng bộ ba pha ơ đồng bộ ba pha 6

II S LƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG ƯỢC VỀ BIẾN TẦN CỦA OMRONC V BI N T N C A OMRONỀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ẾN TẦN CỦA OMRON ẦU ỦA OMRON 6

2.1 Gi i thi u v Bi n T nới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha ệu về động cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha ến Tần ần 6

2.2 Kh o Sát Bi n T n 3G3JX C a OMRONảo Sát Biến Tần 3G3JX Của OMRON ến Tần ần ủa máy điện không đồng bộ 7

2.2.1 S đ n i dây c a Bi n T nơ đồng bộ ba pha ồng bộ ba pha ối dây của Biến Tần ủa máy điện không đồng bộ ến Tần ần 7

2.2.2 N i dây cung c p cho ngu n và đ ng cối dây của Biến Tần ấp cho nguồn và động cơ ồng bộ ba pha ộng cơ đồng bộ ba pha ơ đồng bộ ba pha 9

2.3 Cài đ tặc tính cơ động cơ KĐB các thông sối dây của Biến Tần c aủa máy điện không đồng bộ Bi nến Tần T nần 10

2.4 Cài đ tặc tính cơ động cơ KĐB các tham sối dây của Biến Tần cơ đồng bộ ba pha b nảo Sát Biến Tần 3G3JX Của OMRON 10

2.4.1 Thông sồng bộ ba pha ban đ uần 10

2.4.2 Cài đ tặc tính cơ động cơ KĐB công su tấp cho nguồn và động cơ cho đ ngộng cơ đồng bộ ba pha cơ đồng bộ ba pha ch nọn (H003) và sối dây của Biến Tần c cực c aủa máy điện không đồng bộ đ ngộng cơ đồng bộ ba pha c ch nơ đồng bộ ba pha ọn (H004) 11

2.4.3 Hi nển thị chến Tần động cơ đồng bộ ba pha giám sát, lo iại ch cức năng cơ đồng bộ ba pha b nảo Sát Biến Tần 3G3JX Của OMRON và các ch cức năng mở r ngộng cơ đồng bộ ba pha 12

2.4.4 Cài đ t ch c năngặc tính cơ động cơ KĐB ức 14

2.4.5 Cài đ t lo i ch c năngặc tính cơ động cơ KĐB ại ức 16

2.4.6 Chuy nển đ iổi tham sối dây của Biến Tần 19

III GI I THI U PLC S7- 1200ỚI THIỆU CHUNG ỆU CHUNG 20

3.1 Gi i thi u chung v PLC S7- 1200ới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha ệu về động cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha 20

3.1.1 Khái ni m chung PLC s7- 1200ệu về động cơ đồng bộ ba pha 20

3.2 Các module trong h PLC S7- 1200ệu về động cơ đồng bộ ba pha 20

3.2.1 Gi i thi u v các module CPUới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha ệu về động cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha 20

3.2.2 Sign board c a PLC SIMATIC S7- 1200ủa máy điện không đồng bộ 21

3.2.3 Module xu t nh p tín hi uấp cho nguồn và động cơ ập tín hiệu ệu về động cơ đồng bộ ba pha 22

3.3.1 Gi i thi u SIMATIC STEP 7 Basic – tích h p l p trình PLC và HMIới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha ệu về động cơ đồng bộ ba pha ợp lập trình PLC và HMI ập tín hiệu 24

3.3.2 K t n i qua giao th c TCP/IPến Tần ối dây của Biến Tần ức 24

3.3.3 Cách t o m t Projectại ộng cơ đồng bộ ba pha 24

3.3.4 TAG c a PLC / TAG localủa máy điện không đồng bộ 27

3.3.5 Đ chổi ươ đồng bộ ba phang trình xu ng CPUối dây của Biến Tần 28

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNGNG II XÂY D NG H ĐI U KHI N BI N T N Đ NG CỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ ỆU CHUNG Ề ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ ẾN TẦN CỦA OMRON ẦU ỘNG CƠ XOAY CHIỀU ƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 29

I Đ T BÀI TOÁNẶT BÀI TOÁN 29

1.1 Các phươ đồng bộ ba phang pháp đi u khi nề động cơ đồng bộ ba pha ển 29

1.2 Phươ đồng bộ ba phang pháp dùng bi n t nến Tần ần 29

1.3 u đi m c a h th ngƯ ển ủa máy điện không đồng bộ ệu về động cơ đồng bộ ba pha ối dây của Biến Tần 29

II CÁC THÔNG S CÀI Đ T BI N T NỐ CÀI ĐẶT BIẾN TẦN ẶT BÀI TOÁN ẾN TẦN CỦA OMRON ẦU 30

2.1 Các tham sối dây của Biến Tần cơ đồng bộ ba pha b nảo Sát Biến Tần 3G3JX Của OMRON 30

2.2 Cài đ tặc tính cơ động cơ KĐB ki uển đi uề động cơ đồng bộ ba pha khi nển 39

2.2.1 Phươ đồng bộ ba phang pháp đi u khi n (Thu c tínhV/f)ề động cơ đồng bộ ba pha ển ộng cơ đồng bộ ba pha 39

2.2.2 Cài đ tặc tính cơ động cơ KĐB ngõ vào, ra đa ch cức năng 41

III MÔ HÌNH TH CỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ 48

3.1 Mô hình th c g m cóực ồng bộ ba pha 48

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNGNG III XÂY D NG THU T TOÁN ĐI U KHI N PID TRÊN PLC S7- 1200ỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ ẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PID TRÊN PLC S7- 1200 Ề ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ 49

I GI I THI U V THU T TOÁN PIDỚI THIỆU CHUNG ỆU CHUNG Ề ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PID TRÊN PLC S7- 1200 49

1.1 Khâu P 49

1.2 Khâu I 50

1.3 Khâu D 51

1.4 T ng h p ba khâu – B đi u khi n PIDổi ợp lập trình PLC và HMI ộng cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha ển 52

1.4.1 R i r c hóa b đi u khi n PIDời rạc hóa bộ điều khiển PID ại ộng cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha ển 53

II CÁC KH I CH C NĂNG KHAI BÁO PID TRÊN PLC S7- 1200Ố CÀI ĐẶT BIẾN TẦN ỨC NĂNG KHAI BÁO PID TRÊN PLC S7- 1200 54

2.1 Thu t toán đi u khi n ON- OFFập tín hiệu ề động cơ đồng bộ ba pha ển 54

2.2 Thu t toán đi u khi n PIDập tín hiệu ề động cơ đồng bộ ba pha ển 56

2.3 Thi t k b đi u khi n PIDến Tần ến Tần ộng cơ đồng bộ ba pha ề động cơ đồng bộ ba pha ển 60

2.3.1 S d ng hàm quá đ c a đ i tử dụng hàm quá độ của đối tượng ụng hàm quá độ của đối tượng ộng cơ đồng bộ ba pha ủa máy điện không đồng bộ ối dây của Biến Tần ượp lập trình PLC và HMI 61ng 2.3.2 S d ng các giá tr t i h n thu đử dụng hàm quá độ của đối tượng ụng hàm quá độ của đối tượng ị ới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha ại ượp lập trình PLC và HMI ừ thực nghiệm ựcc t th c nghi mệu về động cơ đồng bộ ba pha 62

2.3.3 Tìm hi u kh i hàm PID_Compact trong TIA Portalển ối dây của Biến Tần 63

2.3.4 Cách c u hình và s d ng b PID_Compactấp cho nguồn và động cơ ử dụng hàm quá độ của đối tượng ụng hàm quá độ của đối tượng ộng cơ đồng bộ ba pha 66

III THI T K GIAO DI N ĐI U KHI NẾN TẦN CỦA OMRON ẾN TẦN CỦA OMRON ỆU CHUNG Ề ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU ỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ 72

3.1 K t n i S71200 v i HMIến Tần ối dây của Biến Tần ới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha 72

3.1.2 T o projectại 73

3.1.3 K t quến Tần ảo Sát Biến Tần 3G3JX Của OMRON 77

K T LU NẾN TẦN CỦA OMRON ẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN PID TRÊN PLC S7- 1200 78

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo stator động cơ đồng bộ xoay chiều ba pha 2

Hình 1 2 Kết cấu stator máy điện không đồng bộ 3

Hình 1.3 a) Nguyên lý từ trường quay b) Cấu tạo rotor lồng sóc 3

Hình 1 4 Cấu tạo máy điện không đồng bộ rotor dây quấn 4

Hình 1 5 Quá trình tạo mômen quay của động cơ không đồng bộ 5

Hình 1.6 Sơ đồ thay thế động cơ KĐB 6

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển dùng PID 49

Hình 3 2 Đáp ứng của khâu P 50

Hình 3.3 Đáp ứng của khâu I và PI 51

Hình 3.4 Đáp ứng của khâu D và PD 52

Hình 3.5 đáp ứng của bộ PID 53

Hình 3.6 Sơ đồ khối PID 53

Hình 3.7 Biểu đồ thời gian thuật toán điều khiển ON- OFF 55

Hình 3.8 Phương pháp điều khiển theo kiểu PWM 56

Hình 3.9 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng kín 56

Hình 3.10 Sơ đồ khối bộ điều khiển PID 57

Hình 3.11 Đặc tính đáp ứng đầu ra của bộ điều khiển 58

Hình 3.12 Cấu trúc PID mắc song song 59

Hình 3.13 Cấu trúc PID mắc nối tiếp 60

Hình 3.14 Xác định tham số cho mô hình xấp xỉ bậc nhất có trễ 61

Hình 3.15 Mô hình điều khiển với Kgh 63

Hình 3.16 Xác định hệ số khuếch đại tới hạn 63

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kĩ thuật, công nghiệp hiện đạihóa ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong đời sống xã hội Tự động hóa cao songsong với việc sử dụng một cách triệt để nguồn năng lượng sản phẩm, cải thiện môitrường làm việc Cải thiện nhu cầu của con người

Là một sinh viên nghành tự động hóa ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trường mỗisinh viên chúng ta được các thầy cô trang bị cho những tư duy, kiến thức cơ bản về tự

động hóa điện năng và truyền động điện tự động chính vì thế em đã chọn đề tài : Xây dựng hệ điều khiển biến tần – động cơ xoay chiều sử dụng PID trên nền PLC S7-

1200 PLC s7- 1200 là dòng sản phẩm mới nhất của siemen thay thế cho dòng s7- 200

bởi tính ưu việt nổi trội nên nhanh chóng thâm nhập sâu vào nền sản xuất công nghiệphiện đại Nhận thức được tầm quan trọng của nó Việc xây dựng hệ thống điều khiểnbiến tần – động cơ xoay chiều sử dụng PID trên cơ sở plc s7- 1200 là vấn đề bức thiết

sự góp ý quý thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Qua đây em muốn gửi lời cảm ơn tới tới thầy cô trong bộ môn, đã tận tình giúp

đỡ để em hoàn thành đề tài Đồng thời em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo

Thái Hữu Nguyên đã hướng dẫn tận tình em trong suốt thời gian qua.

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinhviên thực hiện

Lê Văn Đức

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

1.1 Giới thiệu về động cơ đồng bộ ba pha

1.1.1 Cấu tạo về động cơ đồng bộ ba pha

a Stator

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo stator động cơ đồng bộ xoay chiều ba pha

- Dây quấn stator

Dây quấn stator thường được làm bằng dây đồng có bọc cách điện và đặt trongcác rãnh của lõi thép Dòng điện xoay chiều ba pha chạy trong dây quấn ba pha stator

sẽ tạo ra từ trường quay

- Vỏ máy.

Vỏ máy gồm có thân và nắp, thường làm bằng gang

a) b)

Hình 1 2 Kết cấu stator máy điện không đồng bộ

a Lá thép stator b Lõi thép stator

Trục của máy điện không đồng bộ làm bằng thép, trên đó gắn lõi thép rotor

- Dây quấn rotor

đầu Với động cơ nhỏ, dây quấn rotor lồng sóc được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn,vành ngắn mạch, cách tản nhiệt và cách quạt làm mát Các động cơ công suất trên100kW thanh dẫn làm bằng đồng được đặt vào các rãnh rotor và gắn chặt vào vànhngắn mạch Rotor dây quấn cũng như dây quấn ba pha stator có cùng số cực từ nhưdây quấn stator Dây quấn kiểu này luôn đấu sao và có ba đầu ra đấu với ba vành trượt,gắn vào trục quay của rotor và cách điện với trục Ba chổi than cố định luôn tỷ lệ trênvành trượt này để dẫn điện vào một biến trở cũng nối sao nằm ngoài động cơ để khởiđộng hoặc điều chỉnh tốc độ.

Hình 1 4 Cấu tạo máy điện không đồng bộ rotor dây quấn

1.1.2 Nguyên lý làm việc của máy điện không đồng bộ

Khi có dòng điện ba pha chạy trong dây quấn stator thì trong khe hở không khíxuất hiện từ trường quay với tốc độ n1=60.f1

p (f1là tần số lưới điện; p là số cặp cựccủa máy, n1 là tốc độ từ trường quay bậc một) Từ trường này quét qua dây quấn nhiềupha tự ngắn mạch đặt trên lõi sắt rotor, là cảm ứng trong dây quấn rotor các sức điệnđộng E2 Do rotor kín mạch nên trong dây quấn rotor có dòng điện I2 chạy qua Từthông do dòng điện này sinh ra hợp với từ thông của stator tạo thành từ thông tổng ởkhe hở dòng điện trong dây quấn rotor tác dụng với từ thông khe hở sinh ramômen.Tác dụng đó có quan hệ mật thiết với tốc độ quay của rotor, trong những phạm

vi tốc độ khác nhau thì chế độ làm việc của máy cũng khác nhau Sau đây chúng ta sẽnghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ

Hệ số trượt của máy:

S= n1−n

Ω1−Ω Ω

Như vậy khi n= n1 thì s = 0, còn n= 0 thì s =1 , Khi n > n1 , S< 0 và khi rotor quayngược chiều từ trường quay n < 0 thì S > 1

a Rotor quay cùng chiều từ trường quay nhưng tốc độ n< n 1 (0 < s < 1)

Hình 1 5 Quá trình tạo mômen quay của động cơ không đồng bộ

Khi chiều quay n1 của từ trường khe hở của rotor như hình 5a theo quy tắc bàntay phải, xác định được chiều sức điện động E2 và I2, theo qui tắc bàn tay trái xác địnhđược F và momen M Ta thấy F cùng chiều quay của rotor nghĩa là điện năng đưa đếnstator, thông qua từ trường đã biến đổi thành cơ năng trên trục làm quay rotor theo từtrường quay n1, như vậy máy làm việc ở chế độ động cơ

b, Rotor quay chiều từ trường quay nhưng tốc độ n > n 1 ; (s < 0)

Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ đồng

bộ n > n1 Lúc đó chiều của từ trường chạy qua dây quấn rotor sẽ ngược lại sức điệnđộng và dòng điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều của momen M cũng ngượcchiều của n1, nghĩa là ngược chiều của rotor, nên đó là momen hãm như (hình 5a ).Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ do động cơ sơ cấp biến thànhđiện năng kéo thành điện năng cung cấp cho lưới điện Nghĩa là máy điện làm việc ởchế độ máy phát

c Rotor quay ngược chiều từ trường quay tức là tốc độ n > n 1 ; (s > 1)

Vì nguyên nhân nào đó rotor của máy điện quay ngược chiều từ trườngquay như hình 5c, lúc này chiều sức điện động, dòng điện và momen giống như ở chế

độ động cơ Vì momen sinh ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor

1.2 Phương trình đặc tính cơ động cơ KĐB

Khi coi ba pha động cơ là đối xứng, được cấp nguồn bởi nguồn xoay chiều hìnhsin 3 pha đối xứng và mạch từ động cơ không bão hòa thì có thể xem xét động cơ qua

sơ đồ thay thế 1 pha đó là sơ đồ điện phía 1 pha stator với các đại lượng mạch rotor đãđược quy đổi về

Hình 1.6 Sơ đồ thay thế động cơ KĐB

Khi cuộn dây stator được cấp điện áp định mức U1phđm mà giữ nguyên rotorkhông quay thì mỗi pha của cuộn dây rotor suất hiện suất điện động E2fđm theonguyên lí của máy biến áp

II SƠ LƯỢC VỀ BIẾN TẦN CỦA OMRON

2.1 Giới thiệu về Biến Tần

3G3JX nhỏ gọn, dễ sử dụng, dùng cho động cơ 0.1kW đến 3.7kW, thích hợp chonhiều ứng dụng khác nhau như điều khiển hệ thống băng tải, quạt gió, cẩu trục, hệthống phối liệu, cửa tự động, gara ô tô

3G3JX là dòng biến tần OMRON loại nhỏ, dải công suất từ 0.2 đến 7.5 kW

• Biến tần 3G3JX đa chức năng, dễ sử dụng, kích thước nhỏ gọn nên dễlắp đặt và bảo dưỡng

• Dải điện áp 220V và 380V, công suất tới 7.5 kW, điều khiển dạng V/f

• Có chức năng điều khiển PID

• Chức năng lọc nhiễu và lọc sóng hài nguồn đầu vào

• Tương thích với các tiêu chuẩn CE, UL/cUL

• Tương thích với tiêu chuẩn RoHS

• Có chức năng truyền thông

• 1 đầu ra số và 1 đầu ra analog thông báo tình trạng biến tần

• Có chiết áp chỉnh tốc độ tích hợp trên biến tần

• Có cổng truyền thông RS- 422/485 sử dụng giao thức MODBUS- RTU

• 5 đầu vào số và 1 đầu vào tương tự để điều khiển hoạt động của biến tần

• Vòng quay ổn định và mômen lớn khi tốc độ nhỏ

• 2 đầu ra số và 1 đầu ra tương tự thông báo tình trạng biến tần

• Có chiết áp chỉnh tốc độ dễ dàng

• Tăng mômen tự động, tự phát hiện quá mômen, tốc độ

2.2 Khảo Sát Biến Tần 3G3JX Của OMRON

2.2.1 Sơ đồ nối dây của Biến Tần

Các chú thích trong ngoặc đơn chỉ các đầu kí hiệu cho 3G3JX- AE Kết nốimột pha đầu vào 200VAC đến đầu cực L1 và N/L3

Theo mặc định, MA được đặt là tiếp điểm thường đóng và MB là tiếp điểmthường mở trong ngõ ra của relay (MA, MB) được chọn (C036)

2.2.2 Nối dây cung cấp cho nguồn và động cơ

Không được nối nguồn cung cấp khác tới R/L1, S/L2, hoặc T/L3

Không được di chuyển thanh ngắn mạch giữa P/+2 và +1, ngoại trừ khi có mộtnguồn DC tùy ý được nối vào

Sơ đồ nối đất:

2.3 Cài đặt các thông số của Biến Tần

Cài đặt chiều quay thuận nghịch trên bàn phím:

Bằng cách điều chỉnh tần số và đảm bảo chắc chắn không có sự rung động

và âm thanh không bình thường từ Động cơ

Đảm bảo chắc chắn rằng không có lổi và sự cố trong suốt quá trình Biến Tầnhoạt động

Chuyển vị trí giữa Forward và Reverse để đảo chiều quay Động cơ đượcchọn trong F004

Sau khi chạy không tải, muốn dừng động cơ thì ta nhấn phím

Dùng tín hiệu số để điều khiển Biến Tần hoạt động ở chế độ có tải giốngnhư ở chế độ không tải

2.4 Cài đặt các tham số cơ bản

2.4.1 Thông sồ ban đầu

Các thông số ban đầu được dùng với nhiệm vụ theo sau

Để khởi tạo thông số, ta đặt thông số b084 với giá trị “02”

2.4.2 Cài đặt công suất cho động cơ chọn (H003) và số cực của động cơ chọn (H004)

H003 1165h

Chọncôngsuấtđộng cơ

Kết nối động cơvới biến tần

200V loại0,2/0,4/0,75/1,5/

2,2/3,7/5,5/7,5400V loại0,4/0,75/1,5/

Kết nối động cơvới biến tần 2/4/6/8 Cực 4 Không

2.4.3 Hiển thị chế độ giám sát, loại chức năng cơ bản và các chức năng mở rộng

B1: Hiển thị dữ liệu giám sát (mặc định là “0.0”)

B2 Hiển thị mã chế độ giám sát là “d001”

Nhấn phím Mode một lần để trở về mã chế độ giám sát để hiển thị giám sát.Hiển thị “d002”

B3 Hiển thị loại mã chức năng cơ bản “F001”

B4 Hiển thị loại chức năng mở rộng “A- - - “

Hiển thị loại chức năng mở rộng của A  b  c  h

B5 Hiển thị mã chức năng giám sát “d001”

Quay trở về bước 2.

B1 Hiển thị loại chức năng mở rộng “A- - - “

Để hiển thị “A- - - “ ta theo phương pháp mô tả trong mục 6.2.2.3

Mặc định,lệnh RUN thì đèn LED hiển thị sẽ sáng lên như lệnh RUN

chọn để đặt tín hiệu điều khiển số

B2 Hiển thị mã chức năng mở rộng “A001”

Hiển thị “A002”

B3 Hiển thị loại chức năng được cài đặt ( cài đặt trong “A002”)

Mặc định thì hiển thị điều khiển số “02” được chọn trong lệnh RUN

(A002)

Chương trình hiển thị LED sáng lên trong khi hiển thị cài đặt chức năng mởrộng Thay đổi cài đặt “A002”

Thay đổi lệnh RUN đến đầu cực “01”

B4 Hiển thị loại mã chức năng “A002”

Nhấn phím Enter để ấn định việc thay đổi cài đặt

Chọn lệnh Run thì thay đổi đến đầu cực, và lệnh Run sẽ làm cho đèn hiển thị Ledtắt Bây giờ bạn có thể thay đổi đến loại chức năng mở rộng khác

B5 Hiển thị loại chức năng mở rộng “A- - - “

Bây giờ chúng ta có thể di chuyển đến loại chức năng mở rộng, chế độ giám sát

và chức năng cơ bản khác

2.4.5 Cài đặt loại chức năng

Chúng ta có thể Enter loại mã chế độ giám sát, chức năng cơ bản, và chiều chức

năng mở rộng, nó tốt như là phương pháp vòng tròn

Dưới đây là một thí dụ mà mã d001 của chế độ giám sát thay đổi đến chức năng

mở rộng A029

B1 Hiển thị mã chế độ giám sát “d001”

B2 Thay đổi loại chức năng

Chúng ta có thể thay đổi 4 hàng số khi “d” nhấp nháy

B6 Hoàn tất việc chọn chức năng

Nhấn phím Mode để thay đổi dữ liệu cho “A029”

Hoàn tất việc chọn lựa “A029”

Dữ liệu không lưu trữ nếu nhấn phím Mode Nhấn phím Enter để lưu trữ dữliệu.

Khi chúng ta nhấn phím Mode sau khi chúng ta trở về thông số hiển thị nókhông lưu trữ dữ liệu trong loại chức năng mở rộng, kiểu chức năng này được lựachọn

Khi chúng ta nhấn phím Enter với d- - - hay F001 hiển thị, dữ liệu đượcgiám sát và lưu trữ và xuất hiện khi nguồn bật ON

Khi chúng ta nhấn phím Enter, con số đầu tiên của mổi thông số cài đặtđược lưu trữ và hiển thị khi nguồn bật ON (ví dụ F002, A- - - , …)

Để hiển thị một giám sát đặc biệt khi nguồn bật lên, nhấn phím Enter đểhiển thị giám sát đó Nếu một thông số của loại chức năng mở rộng thì được lưutrữ sau khi chúng ta nhấn phím Enter, tuy nhiên kiểu (A- - - , b- - - , C- - - , d- - - ,H- - - ) xuất hiện tại lúc bật nguồn kế tiếp Để ngăn chặn điều này, luôn nhấn phímEnter lại với yêu cầu hiển thị giám sát sau khi lưu trữ một thông số

III GIỚI THIỆU PLC S7- 1200

3.1 Giới thiệu chung về PLC S7- 1200

3.1.1 Khái niệm chung PLC s7- 1200

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm 1200 dùng để thay thế dần cho

S7-200 So với S7- 200 thì S7- 1200 có những tính năng nổi trội:

S7- 1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soátnhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làmcho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với

1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP

Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thong mở rộng kết nối bằng RS485hoặc RS232

Phần mềm dùng để lập trình cho S7- 1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba

ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIAPortal 11 của Siemens.

Vậy để làm một dự án với S7- 1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đãbao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

3.2 Các module trong hệ PLC S7- 1200

3.2.1 Giới thiệu về các module CPU

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớchương trình khác nhau…

PLC S7- 1200 có các loại sau:

3.2.2 Sign board của PLC SIMATIC S7- 1200

Sign board: SB1223 DC/DC

- Digital inputs / outputs - DI 2 x 24 VDC 0.5A - DO 2x24 VDC 0.5A

Sign boards : SB1232AQ

- Ngõ ra analog

- AO 1 x 12bit

- +/- 10VDC, 0 – 20mA

Cards ứng dụng:

- CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng

- Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các yêu cầu ứngdụng

- Kích thước của CPU sẽ không thay đổi

3.2.3 Module xuất nhập tín hiệu

3.2.4 Module xuất nhập tín hiệu tương tự

3.2.5 Module truyền thông

3.3 Làm việc với phần mềm Tia Portal

3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI

Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.Một hệ thống kỹ thuật mới Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật vàcấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa

Lợi ích với người dùng:

- Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động

- Hiệu quả : tốc độ về kỹ thuật

- Chức năng bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn định cho sự đổimới trong tương lai

3.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP

- Để lập trình SIMATIC S7- 1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP

- Để PC và SIMATIC S7- 1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là cácđịa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

3.3.3 Cách tạo một Project

Bước 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V11

Bước 2 : Click chuột vào Create new project để tạo dự án

Bước 3 : Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create

Bước 4 : Chọn configure a device

Bước 5 : Chọn add new device

Bước 6 : Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add

Bước 7: Project mới được hiện ra

3.3.4 TAG của PLC / TAG local

Tag của PLC

- Phạm vi ứng dụng: giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năng trongPLC

- Ứng dụng tham số của khối, dữ liệu static của khối , dữ liệu tạm thời

- Định nghĩa vùng: khối giao diện

- Miêu tả: Tag được đại diện bằng dấu # sử dụng Tag trong hoạt động

- Address : địa chỉ của tag

- Retain : khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại - Comment : comment miêu tả củatag

Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table Tìm và thay thế tagPLC

3.3.5 Đổ chương trình xuống CPU

Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượng downloadtrên thanh công cụ của màn hình

Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface như hình dướisau đó nhấn chọn load

CHƯƠNG II XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ

I ĐẶT BÀI TOÁN

Để đáp ứng những nhu cầu về cấp nước và áp suất không đổi trong côngnghiệp , dân dụng cũng như các hệ thống tưới tiêu tiết kiệm nước trong nông nghiệp,thì biến tần là sự lựa chọn hoàn hảo để ứng dụng trong hệ thống quạt và bơm cấp nướcvới áp suất ổn định tích hợp công nghệ điều khiển tốc độ qua tần số, bộ điều khiển PID

để có thể ứng dụng vào trong các hệ thống điều khiển theo vòng kín, việc ứng dụngvào trong hệ thống cấp nước sẽ đem lại nhiều lợi thế như có chi phí thấp, mức độ tựđộng hóa cao, đầy đủ các chức năng bảo vệ, dễ dàng vận hành và mang lại hiệu quả rõràng về tiết kiệm nước và năng lượng tiêu thụ

1.1 Các phương pháp điều khiển

Dùng các rơle và timer thời gian để đổi trạng thái hoạt động của mỗi bơm.Phương pháp này là phương pháp truyền thống Đơn giản và rẻ tiền song độ bền khôngcao ,điều khiển không linh hoạt Không điều khiển được áp suất trong đường ống,trong bồn chứa Khi quá áp dẫn đến nhanh hỏng hóc rò rỉ đường dẫn nước, không tiếtkệm được năng lượng điện giảm tuổi thọ động cơ

Phương pháp dùng biến tần điều khiển bơm chạy luân phiên và điều khiểnluôn được áp suất trong đường ống, đây là phương pháp thực sự hữu ích Là giải phápđiều khiển tối ưu cho bài toán cấp nước trong tòa nhà, khi lưu lượng nước tiêu thụ thayđổi liên tục

1.2 Phương pháp dùng biến tần

Mục đích của việc bơm luân phiên các bơm là tăng độ bền, chống rò rỉ chocác bơm dự phòng và bơm phụ làm tăng tính ổn định của hệ thống, dùng 2 hoặc nhiềubơm để điều khiển, mỗi bơm sẽ chạy một thời gian, bơm này chạy thì bơm kia nghỉ vàngược lại Để ổn định áp suất trên 1 đường ống bơm nước được điều khiển bởi biếntần Khi động cơ chính chạy hết công suất mà áp suất của đường ống còn thiếu thì biếntần sẽ gọi thêm bơm phụ thứ nhất vào nếu vẫn thiếu thì gọi bơm phụ thứ 2 vào và khibơm chính chạy dưới công suất cho phép mà áp suất đường ống cao thì bơm phụ đượcngắt dần

1.3 Ưu điểm của hệ thống

- Tự động ngừng khi đạt tới điểm cài đặt

- Tự động tăng tốc giảm tốc tránh quá tải hoặc điện áp khi khởi động

- Bảo vệ được động cơ khi ngắn mạch

- Kết nối với máy tính dùng SCANDA để giám sát hoạt động

- Kích thước nhỏ gọn không chiếm diện tích trong nhà trạm

- Dễ dàng lắp đặt và vận hành

- Hiển thị các thông số của động cơ và biến tần

II CÁC THÔNG SỐ CÀI ĐẶT BIẾN TẦN

Trên biến tần chúng ta sẽ cài đặt thông số là :

- Chọn chế độ điều khiển là theo thời gian để biến tần tự động đóng ngắt, ngắtcác relay của biến tần

- Nhập số lượng bơm cần điều khiển

- Nhập tời gian chạy của đổi bơm (0÷65500 phút)

- Nhập thời gian delay để đóng mở relay ( mặc định 1 phút)

- Cài đặt các thông số PID và các đầu vào analog để đọc giá trị áp suất phản hồi

về

2.1 Các tham số cơ bản