Báo cáo thí nghiệm thiết bị và hệ thống tự động btn 1 thiết bị đóng cắt và điều khiển động lực

Yêu cầu: Sinh viên tự vẽ sơ đồ nối dây cho đồng hồ đoSơ đồ nối dây: 1.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát panel điều khiển - Cắt nguồn điện của panel - Sử dụng VOM khảo sát các tín hiệu đã được đấu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Bảng chia khối lượng báo cáo TBHTTĐNhóm: 02

Yêu cầu: Sinh viên tự vẽ sơ đồ nối dây cho đồng hồ đo

Sơ đồ nối dây:

1.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát panel điều khiển

- Cắt nguồn điện của panel

- Sử dụng VOM khảo sát các tín hiệu đã được đấu sẵn trên panel

Nhận xét:

 Sơ đồ dây trung tính đã được đấu nối

 Sơ đồ đấu nối sẳn của nguồn 3 pha đã đượ đấu nối

1.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát vận hành của MCCB

- Khảo sát các vị trí hoạt động của MCCB trong trường hợp chưa cấp nguồn

- Cấp nguồn cho panel, khảo sát lại hoạt động của MCCB

- Đấu nguồn điện từ L1 vào vị trí D1 của UV, khảo sát hoạt động của MCCB

- Đưa ra nhận xét, thực hiện mạch bảo vệ với nút nhấn Emergency Stop với yêu cầu cắt nguồn điện khi nhấn Emergercy Stop

Yêu cầu: Dựa vào kết quả ở thí nghiệm trên, sinh viên hãy vẽ sơ đồ bảo vệ với nút nhấn EMERGENCY STOP và MCCB

Sơ đồ nối dây:

1.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát mạch điều khiển trực tiếp động cơ

Sơ đồ mạch điều khiển và mạch động lực điều khiển trực tiếp

Yêu cầu 1: Sinh viên tự vẽ lại sơ đồ nối dây tương ứng trên bảng điều khiển với các hoạt động của mạch như sau:

- Khi động cơ không chạy, đèn đỏ ứng với nút STOP sáng

Lưu ý: Sử dụng hệ thống động cơ 3 pha có tải thay đổi và ban đầu đặt mức tải của hệ ở mức 0 (thông qua biến trở khung gá động cơ)

- Khi bấm vào nút START, động cơ bắt đầu chạy, đèn xanh ứng với nút STARTsáng, đèn đỏ ứng với nút STOP tắt

- Khi bấm nút STOP, động cơ đang chạy sẽ dừng lại, đèn xanh ứng với nút

START tắt, đèn đỏ ứng với nút STOP sáng

- Sử dụng chức năng bảo vệ quá dòng của CB bảo vệ, không cần sử dụng Relaynhiệt OL

Yêu cầu 2: Chỉnh lại mạch để nối thêm đồng hồ đo đa chức năng vào để đo dòng, áp tiêu thụ

- Ghi nhận các thông số hiển thị trên đồng hồ (có thể lấy trung bình nếu giá trị thay đổi liên tục) trong các trường hợp đặt mức tải là 0 – 20 (thông qua vạch trên biến trở)

Hệ số công suất PF 0.597 0.604 0.603

Đặt mức tải lên 100, đọc trị số dòng điện, đếm thời gian từ lúc bắt đầu đặt tải 100 đến khi mạch tự ngắt

Dòng điện pha 1: 5.208A

Dòng điện pha 2: 5.208A

Dòng điện pha 3: 5.208A

Thời gian từ từ lúc bắt đầu đặt tải đến lúc mạch ngắt: 26s

Yêu cầu 3: Vẽ lại mạch trong trường hợp sử dụng Relay nhiệt thay cho CB bảo vệ.

Đặt mức tải lên 100, đọc trị số dòng điện, đếm thời gian từ lúc bắt đầu đặt tải 100 đến khi mạch tự ngắt

Dòng điện pha 1: 4.975A

Dòng điện pha 2: 4.975A

Dòng điện pha 3: 4.975A

Thời gian từ từ lúc bắt đầu đặt tải đến lúc mạch ngắt: 16

1.5 Thí nghiệm 4: Mạch khởi động có thời gian trễ

Yêu cầu: Sinh viên tham khảo mạch ở phần trên và tự vẽ mạch điều khiển, mạch

động

Lực thỏa mãn yêu cầu: Sau khi bấm nút START 3 giây, động cơ bắt đầu chạy có thể bấm nút STOP để ngưng toàn bộ hoạt động (Không yêu cầu phải nối đồng hồ

đo đa chức năng)

Chú ý: Timer bắt đầu đếm khi Contactor 1 được đóng Để đóng mạch động lực, hãy sử dụng một Contactor khác.

1.6 Thí nghiệm 5: Mạch khởi động sao- tam giác

Tham khảo sơ đồ ở trên, thực hiện đấu nối mạch khởi động Y/ với các yêu cầu sau:

- Điều khiển bằng nút nhấn START/STOP

- Khóa chéo bảo vệ giữa 2 Contactor chuyển mạch Y/

- Khi có sự cố quá tải, mạch điều khiển tắt hoàn toàn

- Có sử dụng đồng hồ đo đa chức năng

Vận hành:

- Đặt thời gian trễ là 10s, nhận xét sự thay đổi tốc độ của động cơ trong quá

trình hoạt động Đo dòng dây xác lập cấp vào động cơ (chỉ cần đo 1 pha)

trong các trường hợp mạch đang nối sao và đang nối tam giác

Nhận xét:

+Khi động cơ không chạy đèn đỏ ứng với nút STOP sáng

+Khi bấm nút START, động cơ khởi động, đèn xanh ứng với nút START sáng, đèn

đỏ tắt,Timer1 và Timer2 chuyển trạng thái giữa đấu nối mạch Y/ sau 10s

+Khi bấm nút STOP, động cơ dừng lại, đèn đỏ sáng

Để cấu hình mặc định cho biến tần sử dụng thanh ghi P053 Cài

đặt P053 = 2 (Factory Reset).

Sau khi cài đặt thành công, đèn báo lỗi sẽ sáng tương ứng với mã lỗi F048 (ParamsDefault) Nhấn nút STOP để xóa lỗi và bắt đầu cấu hình lại biến tần Sau khi càiđặt Factory Setting, tất cả các thanh ghi còn lại được đưa về giá trị mặc định, ta cầncấu hình lại phù hợp với động cơ sử dụng Các thanh ghi cấu hình cơ bản bao gồm cácthanh ghi từ P030 đến P052

Thanh

Giá trị mặc định

Giá trị cần đặt

P030 Language

Chọn ngôn ngữ hiển thịtrên HMI của biến tần vàtrên giao diện lập trìnhPLC (nếu sử dụng PLCgiao tiếp biến tần)

60 giây, biến tần sẽ tựngắt điện

P034 Motor NP FLA Dòng định mức động cơ

P036 Motor RPM NP Số vòng quay động cơ tại

P037 Motor

Power

NP Công suất động cơ (kW)

P042 Decel Time 1

Thời gian giảm tốc theohàm ramp từ tần số cựcđại xuống cực tiểu (giây)

P043 Minimum Freq Tần số cực tiểu (Hz) 0 0P044 Maximum

SS1: 1(Keypad)SS2: 2 (DI)SS3: 5(Ethernet/IP)

SS1: 1SS2: 2SS3: 5

mạng

Chọn nguồn để cài đặt RS1: 1tần số cho biến tần (DrivePot)P047

RS2: 5(0-10VAnalog)RS3: 15(Ethernet/IP)

RS1: 1RS2: 5RS3: 15

P052 Average kWh

Cost

Chi phí trung bình trên

Chú ý:

NP = nameplate: tấm biến ghi thông số động cơ

OL = overload: trạng thái quá tải (quá dòng động cơ)

Sau khi đưa về chế độ mạch định, sinh viên kiểm tra và thiết lập các thông số sau đâycho biến tần Điền các thông số (a1)-(a7), (b1), (c1)-(c3) vào bảng trên

a Từ thông tin ghi ở bảng tên trên thân động cơ, xác định các thông số (a1) - (a7).Biết rằng giới hạn dòng động cơ thường được đặt vào khoảng 1.2 – 1.6 lần dòngđịnh mức và động cơ được nối tam giác

b Dựa vào tài liệu của hãng sản xuất, xác định hệ số cài đặt (b1) sao cho momentđiện từ được điều khiển theo phương pháp “V/Hz”

c Xác định các giá trị (c1) - (c3) biết rằng tần số tối đa được chọn trong bài nàybằng 1.5 lần tần số định mức của động cơ và tốc độ thay đổi tần số tối đa là 10Hz/s

d Thực hành cài đặt thông số cho động cơ dựa vào các giá trị đã cho trong bảng

và các giá trị vừa được xác định ở trên

Chú ý: Một số thanh ghi quan trọng cần biết để cài đặt cho các thí nghiệm tiếp theo

Start Source (P046): các phương pháp để kích biến tần khởi động

Hình 7: Chi tiết thanh ghi P046, P048, P050

Speed Reference (P047): tham chiếu để cài đặt tần số cho biến tần

Hình 8: Chi tiết các thanh ghi P047,

P049, P051

Bài TN2: Biến Tần Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài

KS Trần Quốc Tiến Dũng

P a g e |16

Thí nghiệm 2: Thực hiện một số cài đặt cơ bản cho biến tần hoạt động.

Lưu ý: Để động cơ hoạt động được, công tắc 01 phải được đặt ở mức ON (24V)

1 Khởi động/ Dừng động cơ bằng nút Start/Stop trên keypad, đặt tần số

- Nhấn nút Start để chạy động cơ

- Đảo chiều bằng phím Reverse trên keypad

- Cài đặt cho động cơ chạy ở các tần số 55 Hz và 90 Hz, ghi nhận tần số điều khiển trong các trường hợp Nhận xét và giải thích

- Nhấn nút Stop (hoặc chuyển công tắc 01 về OFF) để ngừng động cơ

Sinh viên nêu nhận xét, thực hiện cấu hình để khắc phục lỗi nếu có:

Bài TN2: Biến Tần Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài

KS Trần Quốc Tiến Dũng

P a g e |17

- Nhấn nút Start để chạy động cơ, thay đổi vị trí biến trở để chỉnh tần số

- Ghi lại các giá trị tần số tối đa và tối thiểu chỉnh được bằng biến trở

Tần số max: 75Hz

Tần số min: 0Hz

- Thực hiện thao tác đảo chiều bằng phím Reverse trên keypad

- Thực hiện hiển thị tốc độ động cơ thay vì hiển thị tần số

- Nhấn nút Stop (hoặc chuyển công tắc 01 về OFF) để ngừng động cơ

3 Sử dụng DIGITAL INPUT để điều khiển động cơ (nhóm chức năng 1)

- Lưu ý: Ban đầu đặt cả 2 công tắc 02 và 03 về trạng thái OFF.

- Cài đặt các thanh ghi chọn nguồn kích biến tần và nguồn cài đặt tần số:P046 = 2, P047 = 2

- Chọn chức năng cho chân 02 và 03 thông qua các thanh ghit062 = 48, t063 = 50

- Tương tự thí nghiệm 2.1, đặt tần số điều khiển là 25Hz

Thực hiện các thao tác thí nghiệm theo thứ tự và điền vào bảng

Bật công tắc 02, công tắc

03 giữ nguyên trạng thái

OFF

Động cơ quay cùng chiều

kim đồng hồ Nhận xét chức năng của chân 02 và 03:

- Chân 02 (ON) tương

tự nút nhấn Start và chân 01, khởi động động

cơ quay cùng chiều kim đồng hồ.

- Chân 03 (ON) khởi động cho động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ

Tắt công tắc 02, ngay sau

đó liền bật công tắc 03

Động cơ đảo chiều

Bài TN2: Biến Tần Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài

KS Trần Quốc Tiến Dũng

P a g e |18

- Khi chân 02 và chân

03 cùng ON thì động cơ dừng lại.

Khi công tắc 03 đang mở

và động cơ đang chạy ổn

định, bật công tắc 02

Động cơ dừng hoạt động

- Nhấn nút Stop (hoặc chuyển công tắc 01 về OFF) để ngừng động cơ

4 Sử dụng DIGITAL INPUT để điều khiển động cơ (nhóm chức năng 2)

- Lưu ý: Ban đầu đặt cả 2 công tắc 02 và 03 về trạng thái OFF.

- Cài đặt các thanh ghi chọn nguồn kích biến tần và nguồn cài đặt tần số:P046 = 2, P047 = 2

- Chọn chức năng cho chân 02 và chân 03 thông qua các thanh ghi t062 = 49, t063 = 51

- Đặt tần số điều khiển là 25Hz

- Thực hiện các thao tác thí nghiệm theo thứ tự và điền vào bảng

Bật công tắc 02, công tắc

03 giữ nguyên trạng thái

OFF

Động cơ quay cùng chiều

kim đồng hồ Nhận xét chức năng của chân 02 và 03:

- Chân 02 có chức năng kích cho động cơ quay theo chiều kim đồng hồ.

- Chân 03 có chức năng đổi chiều quay của động cơ sang ngược chiều kim đồng hồ.

Khi động cơ đang chạy ổn

đồng hồ

- Nhấn nút Stop (hoặc chuyển công tắc 01 về OFF) để ngừng động cơ

- Khi động cơ đang dừng, có thể nhấn START trên Keypad để khởi động động

cơ được hay không? Vì sao?

Trả lời: Không thể nhấn START trên Keypad để khởi động động cơ Vì ở thanh ghi P046 ta chọn giá trị bằng 2, có nghĩa ta đã chọn phương pháp kích biến tần là “DigIn TrmBlf” chứ không dùng “Keypad”.

5 Điều khiển nhiều cấp tốc độ cố định sử dụng Digital Input

- Cài đặt các thanh ghi chọn nguồn kích biến tần và nguồn cài đặt tần số:P046 = 1, P047 = 7

- Chọn chức năng Preset Freq cho chân 05 và 06 thông qua các thanh ghit065 = 7, t066 = 7

Bài TN2: Biến Tần Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài

KS Trần Quốc Tiến Dũng

P a g e |19

- Đặt các tần số của các mức 0, 1, 2, 3 thông qua thanh ghi A410 – A413 như

sau: A410 = 0, A411 = 15, A412 = 30, A413 = 45

- Nhấn nút Start trên thân biến tần để khởi động

- Thay đổi trạng thái các công tắc 05, 06 và ghi nhận tần số điều khiển động cơ:Trạng thái

công tắc 05

Trạng thái

OFF OFF 0Hz Trong 2 chân 05, 06, chân nào ứng với

bit trọng số nhỏ, chân nào ứng với bit trong số lớn?

Chân 05 ứng với bit trọng số nhỏ, chân

06 ứng với bit trọng số lớn.

- Nhấn nút Stop (hoặc chuyển công tắc 01 về OFF) để ngừng động cơ

- Nhận xét nhược điểm của việc cài đặt A410 – A413 theo thứ tự 0 → 15 → 30

→ 45 Tìm một cách cài đặt khác để khắc phục nhược điểm này.

Trả lời: Nhược điểm của việc cài đặt thanh ghi theo thứ tự trên nằm ở việc chuyển từ 15Hz 30Hz Ở tần số 15Hz công tắc 05 ON, công tắc 06 OFF; tần số 30Hz công tắc 05 OFF, công tắc 06 ON Nên nếu muốn chuyển từ 15Hz 30Hz thì phải thay đổi lần lượt 2 công tắc, thay đổi công tắc 05 trước thì sẽ làm tần số bắt đầu giảm về 0 rồi lập tức tăng lại lên 30Hz, ngược lại nếu thay đổi công tắc 06 trước thì sẽ làm tần số bắt đầu tăng nhanh để đạt 45Hz rồi lập tức tăng chậm lại để đạt 30Hz Do

đó nếu cài đặt theo thứ tự này sẽ làm cho động cơ bị thay đổi tốc độ đột ngột, tăng đột ngột hoặc có thể giảm đột ngột, lâu ngày dễ dẫn đến hỏng thiết bị Để khắc phục, ta chỉ cần cài thanh ghi A410 – A413 theo thứ tự 0 15 45 30.

6 Sử dụng biến trở ngoài để thay đổi tần số đặt.

- Cài đặt các thanh ghi chọn nguồn kích biến tần và nguồn cài đặt tần số:P046 = 1, P047 = 5

- Nhấn nút Start để chạy động cơ, thay đổi vị trí núm vặn Vr1 trên Panel thínghiệm để chỉnh tần số

- Điều chỉnh biến trở, quan sát các thông số vận hành của động cơ ở các tần sốkhác nhau

Bài TN2: Biến Tần Biên soạn: TS Nguyễn Trọng Tài

KS Trần Quốc Tiến Dũng

P a g e |20

- Đảo chiều bằng phím chức năng trên keypad

- Nhấn nút Stop (hoặc chuyển công tắc 01 về OFF) để ngừng động cơ

P a g e | 21

P a g e | 22

BTN 3: THIẾT LẬP KẾT NỐI VÀ VẬN HÀNH

PLC, BIẾN TẦN VÀ HMI

1 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Sau khi hoàn thành bài thí nghiệm, sinh viên có thể:

 Cấu hình truyền thông dữ liệu cho biến tần, cụ thể là biến tần PowerFlex 525 củahãng Allen Bradley

 Thao tác phần mềm, lập trình PLC để điều khiển biến tần

 Biết cách sử dụng Factory Talk View Studio để lập trình giao diện điều khiển biếntần

1 và Speed Reference 1 đều phải được đặt giá trị là “Ethernet/IP”

P a g e | 23

P a g e | 24

 Yêu cầu 2: Sinh viên tự giải thích chương trình.

- Khi nhấn nút “START” lần đầu, biến tần bắt đầu hoạt động

- Nhấn tiếp nút “START” lần nữa, biến tần dừng hoạt động

- Nhấn nút “REVERSE”, biến tần đảo chiều quay sang chiều nghịch

P a g e | 25

- Nhấn nút “REVERSE” lần nữa, biến tần quay lại theo chiều thuận

- Khi nhấn nút “CLEAR_FAULT”, biến tần xóa lỗi

- Khối “MOV” dùng để cài đặt tần số quay cho biến tần

(Command_freq = tần số mong muốn x100; ACdrive Freq Command = tần số hiện tại của biến tần x100)

 Yêu cầu 3: Chỉnh Command_Freq sao cho tần số điện đưa vào động cơ là 50Hz, quan sát giá trị Output RPM (Basic Display 15 – b105) và so sánh với giá trị tốc độ được ghi trên bảng động cơ, giải thích sự khác nhau giữa hai giá trị này.

- Tốc độ ghi trên bảng tên động cơ là 1350, tốc độ quan sát được trên Output RPM

là 1500 Nguyên nhân là do động cơ sử dụng trong bài thí nghiệm là động cơ 3 phakhông đồng bộ với độ trượt , trong đó Output RPM là chỉ số đo tốc độ

từ trường quay được tính theo công thức: , còn tốc độ ghi trên bảngtên động cơ là tốc độ động cơ theo công thức

Tự lập trình: Sinh viên tự tìm hiểu thêm công cụ lập trình Logix Desiger và lập trình thêm chức năng tăng giảm tần số thông qua hai biến BOOL là Freq_Inc

và Freq_Dec:

- Nếu có cạnh lên của biến Freq_Inc thì tăng tần số đặt thêm 5Hz.

- Nếu có cạnh lên của biến Freq_Dec thì giảm tần số đặt đi 5Hz.

- Không vượt quá giới hạn đặt của tần số (ví dụ không được giảm đến mức tần số đặt trở thành giá trị âm).

P a g e | 26

2.3 Lập trình HIM PanelView plus 7

 Yêu cầu 1: sinh viên tìm hiểu sự khác nhau về chức năng của các loại nút nhấn dưới và điền vào bảng.

MomentaryPush Button Nút nhấn không giữ trạng thái sau khi thả raMaintained

Push Button Nút nhấn giữ trạng thái sau khi thả ra

P a g e | 27

LatchedPush Button Để giữ nút nhấn trong 1 khoảng thời gian sau khithả tay thì nút nhấn quay về trạng thái ban đầu

Multi StateButton

Để điều khiển và hiển thị trạng thái của 1 nút nhấn

InterlockedPush Button Để khi nhấn 1 nút các nút nhấn có liên quan đều tắt

RampButton Tăng, giảm giá trị

 Trả lời câu hỏi 1: Vì sao với biến START, nên chọn loại nút nhấn là Maintained Push Button chứ không phải là Momentary Push Button? Đối với các biến REVERSE và CLEAR_FAULT thì nên chọn loại nút nhấn nào?

- Với biến START nên chọn loại nút nhấn Maintained Push Button, vì nhưchương trình PLC trên thì nút nhấn START cần phải giữ trạng thái tích cực thìbiến tần mới hoạt động, nếu để START quay về trạng thái ban đầu thì biến tần

sẽ ngưng hoạt động Ngoài ra, trạng thái của nút START cần phải được giữnguyên để dễ nhận biết xem nó đang mở hay tắt

- Đối với 2 biến REVERSE và CLEAR_FAULT ta nên chọn lạo nút nhấnMomentary Push Button, vì trong lúc biến tần đang hoạt động ta có thể đổichiều hoặc xóa lỗi nhiều lần nên sau khi nhấn nút thì nút nhấn cần phải trờ vềtrạng thái ban đầu để lần sau nhấn tiếp nếu cần

 Trả lời câu hỏi 2: Vì sao nên chạy thử chương trình trên máy tính trước rồi mới nạp xuống HMI sau?

- Nên chạy thử chương trình trên máy tính để tiện cho việc kiểm tra lỗi và chỉnhsửa chương trình, sau khi có được chương trình mình mong muốn thì mới nạpxuống HMI, như vậy sẽ tiết kiệm được thời gian và giảm nguy cơ đầy bộ nhớcủa HMI hoặc thậm chí bị hỏng HIM

 Yêu cầu 2: Sinh viên tự lập trình giao diện (có thể tham khảo hình dưới) với các yêu cầu:

- Có nút nhấn START/STOP, REVERSE/FORWARD, CLEAR_FAUT.

- Có nút nhấn tăng giảm tần số đặt, mỗi lần có thể thay đổi 5Hz.

- Giám sát các thông số bao gồm tần số ngõ ra, tốc độ quay động cơ, dòng

áp trên động cơ.