Đồ án điều khiển logic và trang bị điện máy phay

Đồ án điều khiển logic và trang bị điện máy phay 6h82 Trường đại học công nghiệp Hà Nội. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY TRONG CÔNG NGHIỆP. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN 25

TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY TRONG CÔNG NGHIỆP

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHAY

1.1.1 Chức năng và công dụng

Máy phay là thiết bị gia công đa năng, thường được sử dụng để phay bề mặt phẳng và có khả năng gia công các bề mặt phức tạp Ngoài ra, máy phay còn có thể thực hiện các chức năng như khoan, khoét, cắt bánh răng và gia công rãnh trên các chi tiết.

Máy phay là thiết bị gia công linh hoạt, sử dụng nhiều loại dao phay khác nhau để loại bỏ vật liệu khỏi phôi Thiết kế của máy phay bao gồm bộ nguồn cấp chuyển động, cho phép trục chính di chuyển lên và xuống trong quá trình hoạt động.

Các máy phay kim loại phổ biến hiện nay đều được trang bị bàn xe dao tự động, hoạt động trên một hoặc nhiều trục Việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thông qua các núm điều khiển giúp tối ưu hóa nguồn cấp điện Sử dụng bàn xe dao tự động không chỉ nâng cao hiệu quả gia công mà còn giảm thiểu sự mệt mỏi cho công nhân khi làm việc với các vật liệu dài.

Hình 1.1 Máy phay trong công nghiệp

Trên thị trường hiện nay, có đa dạng loại máy phay cơ khí với nhiều hình dáng, kích thước, kiểu mẫu và chức năng khác nhau Các loại máy phay này thường được phân loại thành hai nhóm chính.

Máy phay đứng là thiết bị có trục chính thẳng đứng, dễ dàng thao tác và điều chỉnh Thiết bị này có hai loại chính: loại đơn giản và loại vạn năng Đặc biệt, loại vạn năng cho phép đầu máy quay một góc so với phương thẳng đứng, mang lại sự linh hoạt trong quá trình gia công.

+ Máy phay ngang: Loại này có trục chính nằm ngang Bàn máy có ba chuyển động vuông góc với nhau (dọc, ngang và đứng)

6 Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

Máy phay giường là loại máy có bàn rộng, lý tưởng cho việc phay các chi tiết lớn về kích thước và khối lượng Loại máy này thường được sử dụng trong gia công hàng loạt, mang lại hiệu quả cao trong sản xuất.

Máy phay chép hình là thiết bị dùng để phay chi tiết theo hình dạng của vật mẫu thông qua hệ thống đầu dò Trong khi đó, máy phay bánh răng được thiết kế với bàn máy có bộ phận điều chỉnh góc, giúp thuận lợi cho việc phay bánh răng và thân răng.

1.1.3 Các truyền động cơ bản

- Chuyển động cắt là chuyển động quay của trục chính mang dao Từ tốc độ cắt của dao ta tính số vòng quay của trục chính:

Trong đó : v - vận tốc cắt (m/ph)

- Chuyển động chạy dao: Chuyển động chạy dao do bàn máy mang phôi thực hiện, có chạy dao dọc ( Sd) chạy dao ngang (Sn) và chạy dao đứng(Sđ).

1.1.4 Đặc điểm truyền động điện và trang bị điện Đối với máy phay phần lớn động cơ trục chính làm nhiệm vụ truyền chuyển động cho chuyển động quay của dao Thông thường mối quan hệ giữa chuyển động quay của dao có quan hệ tỷ lệ với tốc độ chuyển động của bàn máy như phay mặt phẳng, phay mặt đầu.Một số trường hợp gia công tốc độ quay của dao và chuyển động tịnh tiến của bàn máy không tỷ lệ với nhau Ngoài ra đối với mỗi chi tiết gia công, kích thước chi tiết, vật liệu của chi tiết, vật liệu làm dao khác nhau thì tốc độ quay của dao và chuyển động tịnh tiến của bàn cũng khác nhau Do vậy thông thường sự thay đổi tốc độ quay của dao thông qua hộp tốc độ riêng, chuyển động của bàn máy được sử dụng bằng một động cơ riêng biệt và có hộp giảm tốc riêng, nên thông thường động cơ trục chính thường chỉ quay một số tốc độ nhất định, còn tốc độ tịnh tiến và chuyển động của bàn là động cơ bàn thông qua hộp tốc độ bàn đảm nhiệm Chuyển động phụ gồm di chuyển nhanh của bàn, bơm nước, hút phoi

Để đảm bảo dao hoạt động hiệu quả trong từng công nghệ cắt, cần đảo chiều quay của truyền động chính Trong quá trình thiết lập hệ thống truyền động điện, độ cứng và đặc tính cơ phải được duy trì trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, với sai số tĩnh nhỏ hơn 10% khi phụ tải thay đổi từ không đến định mức Hơn nữa, quá trình khởi động và hãm cần phải diễn ra một cách trơn tru, tránh va đập trong bộ truyền lực.

Truyền động ăn dao là chuyển động trái phải của bàn trong quá trình cắt gọt, được thực hiện qua nhiều hệ thống như cơ khí, điện khí, thủy lực và khí nén Hệ thống này thường được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng gia công.

7 Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện bằng hệ thống điện cơ: Động cơ điện và hệ thống truyền động trục vít, bánh vít, thanh răng

Để điều chỉnh tốc độ di chuyển của bàn máy, có thể sử dụng các phương pháp như thủy lực, khí nén, động cơ điện, hệ thống truyền động hộp giảm tốc, hoặc điều chỉnh tốc độ động cơ.

Bàn gia công có khả năng chuyển động nhanh theo hai hướng trái phải và lên xuống, ra vào, nhờ vào động cơ cơ khí, điện khí, thủy lực hoặc khí nén Ngoài ra, hệ thống còn bao gồm các chuyển động phụ như bơm nước và động cơ gạt phoi Bơm nước giúp làm mát chi tiết và dao, ngăn ngừa bề mặt chi tiết bị cháy hoặc biến dạng, trong khi động cơ gạt phoi đảm nhiệm việc thu gom phoi trong quá trình gia công Những động cơ này hoạt động ổn định và không cần thay đổi tốc độ.

MÁY PHAY 6H82

- Kích thước bề mặt gia công được của bàn :

Chiều dài: 700mm Chiều rộng : 260mm

- Khoảng lên xuống lớn nhất của bàn : 320mm

- Góc quay lớn nhất của bàn: ±450

- Khoảng điều chỉnh tốc độ 30- 1500 v/ph

- Khoảng điều chỉnh bước tiến ( dọc , ngang ,đứng ) 19-930 mm

- Kích thước máy 2100x1400x1615 -Trọng lượng 2900kg

Hình 1.2 Kết cấu máy phay

1.2.3 Các thiết bị của máy phay 6H82

Trên máy có ba động cơ không đồng bộ 3 pha rôto lông sóc điện áp 220/380V:

- Động cơ ĐC quay dao phay, công suất 7KW, tốc độ 1440vg/ph.

- Động cơ ĐB truyền động bàn, công suất 1,7KW, tốt độ 1420vg/ph

- Động cơ ĐN bơm chất lỏng làm lạnh, công suất 0,125KW, tốt độ 2800 vg/ph - Mạch khống chế 127V, mạch điện chiếu sáng cục bộ 36V.

1.2.5.1 Truyền động chính Đóng aptomat đầu vào BB cung cấp điện cho mạch động lực và mạch điều khiển Bật công tắc БЛ chọn chiều quay cho động cơ trục chính Bật công tắc Y chọn chế độ làm việc tự động hoặc bằng tay.

Để nhắp vào số động cơ trục chính, cần đưa tay gạt 1 KBии ra ngoài, khiến tiếp điểm 1 KBии (TY 2−27) đóng lại Cuộn T sẽ hoạt động theo đường: 113 -TY2-27-11-T-6-TY1-112, từ đó đóng mạch động lực thông qua hai điện trở C1 và C2 Sau khi chọn được tốc độ mong muốn, đưa tay gạt 1 KBии về vị trí ban đầu để tiếp điểm 1 KBии (TY 2−1) đóng lại.

Khi KBии (TY 2−27) mở ra, cuộn T mất điện, dẫn đến việc tiếp điểm T trong mạch động lực cắt điện vào động cơ, từ đó kết thúc quá trình nhắp vào số động cơ trục chính.

Để khởi động động cơ trục chính, người dùng cần tác động vào nút 1KY-1 hoặc 1KY-2 Khi một trong hai nút này được nhấn, cuộn Ш sẽ có điện và bắt đầu hoạt động theo đường 113.

Đóng tiếp điểm Ш trong mạch động lực cung cấp điện cho động cơ trục chính hoạt động Tiếp điểm PKC(2-27) được đóng lại để chuẩn bị cho quá trình hãm.

Để dừng động cơ trục chính, người dùng cần nhấn nút 2KY-1 hoặc 2KY-2, dẫn đến việc cuộn Ш mất điện và mở tiếp điểm Ш trong mạch động lực, cắt điện cung cấp cho động cơ Cuộn T vẫn hoạt động bình thường theo mạch điện 113-TY2-1-2-27-11-T-6-TY1-.

Khi tốc độ động cơ gần bằng không, tiếp điểm PKC(2-27) mở ra, dẫn đến việc cuộn T bị mất điện Điều này khiến tiếp điểm T trong mạch động lực ngắt điện cung cấp cho động cơ, làm cho động cơ dừng quay.

1.2.5.2 Điều khiển động cơ bàn làm việc

 Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc bằng tay:

- Bật công tắc Y về vị trí bằng tay Tiếp điểm Y-2 và Y-3 đóng.

- Điều khiển động cơ trục làm việc, tiếp điểm Ш(12-15) đóng lại.

Nhắp vào số động cơ bàn: Để nhắp vào số động cơ bàn trước tiên ta đưa tay gạt

1KA và 2KA về vị trí giữa, bật công tắc Y ở vị trí làm việc bằng tay, tiếp điểm Y(4-

13) đóng lại Kéo tay gạt 2KBи ra ngoài Tiếp điểm 2KBи(9-16) đóng lại Cuộn  có điện làm việc theo đường: 113-TY2-1-3-4-13-14-12-19-9-16--17-18-8-6- TY1-

Để cung cấp điện cho động cơ bàn, cần đóng tiếp điểm mạch động lực Khi điều chỉnh tốc độ, xoay cần và đẩy tay gạt vào vị trí đã định Nếu cuộn mạch động lực bị mất điện, mở tiếp điểm sẽ cắt điện vào động cơ, kết thúc quá trình nhắp vào số động cơ bàn.

• Điều khiển cho bàn chuyển động lên, xuống, ra, vào:

Để điều chỉnh bàn chuyển động đi lên hoặc vào trong, bạn cần gạt tay chữ thập 2KA lên trên hoặc vào trong Khi thực hiện thao tác này, tiếp điểm 2KA-2(9-19) sẽ mở ra trong khi tiếp điểm 2KA-1(15-16) sẽ đóng lại.

Hệ thống điện hoạt động theo sơ đồ 113-TY2-1-3-4-13-14-12-15-16-17-18-8-6-TY1-112, với việc đóng tiếp điểm mạch động lực nhằm cung cấp điện cho động cơ bàn Động cơ này thực hiện chức năng di chuyển bàn lên trên hoặc vào trong, phục vụ cho các ứng dụng trong đồ án điều khiển logic và trang bị điện.

Để dừng thiết bị, hãy đưa tay gạt 2KA về vị trí giữa Khi cuộn  bị mất điện, tiếp điểm  trong mạch động lực sẽ cắt điện vào động cơ, giúp bàn dừng hoạt động ngay tại vị trí đó.

Để điều khiển bàn chuyển động xuống hoặc ra ngoài, bạn cần gạt tay vào chữ thập 2KA xuống dưới hoặc ra ngoài Khi đó, tiếp điểm 2KA-4(19-12) sẽ mở ra và 2KA-3(15-21) sẽ đóng lại Mạch hoạt động sẽ diễn ra hoàn toàn tương tự.

 Điều khiến cho bàn máy chạy phải, trái:

Để bàn chuyển động từ trái sang phải, cần gạt tay 1KA sang phải Khi đó, tiếp điểm 1KA-1(15-16) sẽ đóng lại, cho phép cuộn  có điện làm việc theo đường: 113-TY2-1-3-4-9-19-12-15-16--17-18-8-6-TY1-112 Việc đóng tiếp điểm  trong mạch động lực sẽ cung cấp điện cho động cơ bàn Л, giúp bàn chuyển động từ trái sang phải với tốc độ cắt gọt.

Để chạy nhanh bàn máy, cần tác động vào nút 3KY-1 và 3KY-2, làm cuộn Б hoạt động theo đường dây 113-TY2-1-3-4-13-26-Б-18-8-6-TY1-112 Sau đó, đóng tiếp điểm Б để cung cấp điện cho nam châm ЭБ, giúp bàn máy di chuyển nhanh từ trái sang phải Khi chi tiết gần vị trí cắt gọt, buông tay khỏi nút 3KY-1 hoặc 3KY-2 để cuộn Б mất điện, bàn máy sẽ hoạt động với tốc độ cắt gọt Sau khi hoàn thành quá trình cắt gọt, đưa tay gạt 1KA về vị trí giữa, làm cuộn  mất điện và mở tiếp điểm  để cắt điện vào động cơ, dừng bàn máy tại vị trí đó.

Để bàn chuyển động từ phải sang trái, bạn cần gạt công tắc 1KA sang trái Khi đó, điểm 1KA-4(13-14) sẽ mở ra, trong khi điểm 1KA-3(15-21) sẽ đóng lại Mạch sẽ hoạt động theo cách tương tự.

 Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc tự động:

-Xoay bạc 8 răng về vị trí răng chạy nhanh Tiếp điểm 3KA(23-26) đóng, 3KA5(23-25) mở.

- Bật công tắc  Y về vị trí tự động tiếp điểm  Y-1(15-23) đóng, tiếp điểm

-Gá các cữ sao cho phù hợp với từng cách. Ở chế độ tự động gồm có 3 cách sau:

 Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc tự động không đổi chiều:

 Điều khiển bàn máy chạy trái phải ở hành trình làm việc tự động có đổi chiều:

 Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc tự động con lắc

+ Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng role nhiệt

+ Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì

+ Có đèn báo làm việc

+ Có hãm dừng động cơ

+ Mạch điện có nhiều tiếp điểm, cuộn hút nên dễ hỏng

+ Khi sửa chữa thì khó khăn vì mạch rất phức tạp

+ Năng suất và chất lượng không cao

+ Mạch điều khiển có điện áp 127V không phù hợp với hiện nay

Cắt gọt Chạy nhanh bàn

Chạy nhanh bàn Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC

PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TRỤC CHÍNH

Sử dụng PLC giúp giảm thiểu đáng kể số lượng dây nối, với các ngõ vào được kết nối tương ứng với các nút nhấn, trong khi các ngõ ra sẽ điều khiển động cơ theo yêu cầu của công nghệ.

- Không những thế, sử dụng PLC nhỏ gọn, bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý cao nên tăng năng suất, khi sửa chữa thay thế cũng dễ dàng hơn.

- Giám sát và điều khiển thuận tiện qua màn hình HMI

Sử dụng đầu ra Analog của PLC để điều chỉnh tốc độ động cơ trục chính thông qua tín hiệu tần số của biến tần Đồng thời, đầu ra Digital của PLC cung cấp tín hiệu số cho biến tần, cho phép điều khiển động cơ chạy thuận/nghịch và hãm dừng động cơ thông qua cài đặt biến tần.

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM CADE SIMU

CADE-SIMU là phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện công nghiệp đã được Việt hóa, nhẹ và không cần cài đặt Phần mềm hỗ trợ đầy đủ các ký hiệu thiết bị công nghiệp như nguồn, dao cách ly, máy cắt 3 pha, các loại rơle, motor và tiếp điểm.

Hình 2.3 Giao diện chung phần mềm Cade simu

Các thanh công cụ trên phần mềm CADe simu:

Bài viết này mô tả các biểu tượng công cụ cho phép thực hiện các thao tác quan trọng như tạo mới, mở file đã lưu, lưu file, in file, cùng với các thao tác xem như phóng to và thu nhỏ.

Hình 2.4 Các thanh công cụ trong phần mềm CADe_ SIMU

TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN

2.3.1 Nguyên lý hoạt động của biến tần

Bộ biến tần hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi nguồn điện, bắt đầu bằng việc chỉnh lưu và lọc nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha thành nguồn điện một chiều ổn định thông qua bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Điều này giúp hệ số công suất cosphi đạt ít nhất 0.96, không phụ thuộc vào tải Tiếp theo, điện áp một chiều được biến đổi thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng nhờ công nghệ IGBT và phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ vào sự phát triển của công nghệ vi xử lý và bán dẫn, tần số chuyển mạch có thể đạt tới dải tần số siêu âm, giúp giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt.

Hình 2.5 Mạch nguyên lý biến tần

2.3.2 Các tính năng nổi bật

• Chế độ điều khiển động cơ: V/f không đổi, tự động điều chỉnh momen, điều khiển vector cảm biến, tự động tối ưu năng lượng tiêu thụ

• Phương thức điều khiển: Điều khiển độ rộng xung PWM

Bảo vệ thiết bị khỏi quá áp, sụt áp, quá tải và nhiệt độ cao là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất ổn định Các lỗi như lỗi CPU và lỗi bộ nhớ cũng cần được chú ý để tránh sự cố Đặc biệt, việc chạm mát đầu ra khi cấp nguồn có thể gây hỏng hóc nghiêm trọng Sản phẩm với kích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng và tiết kiệm năng lượng sẽ là lựa chọn tối ưu cho người dùng.

• Có nhiều công suất để lựa chọn, tích hợp đường truyền RS485

• Dùng để điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha: 220/0.37 11kW,

380V/0,37 22kW, nguồn cấp: 3 pha 200-230V, 380-480V, 50/60 Hz

• Dải tần số ra: 0-400Hz, dải công suất: 0,75-75kW, dải điều khiển: 0-10V, 4- 20mA

• Khả năng quá tải: 150% trong 60s, tần số sóng mang lên tới 15kHz

Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối biến tần

THỰC HIỆN NÂNG CẤP, CẢI TẠO

2.4.1 Thiết kế mạch động lực

 Động cơ trục chính với mạch lực biến tần

Hình 2.7 Mạch động lực truyền động chính

Hình 2.8 Mạch điều khiển truyền động chính

2.4.2.2 Đấu nối PLC với biến tần

Hình 2.9 Đấu nối PLC với biến tần

TÍNH TOÁN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN

Thiết bị bảo vệ

Itt,76A Cầu chì được chọn theo hai điều kiện sau:

Tổng công suất của các thiết bị trong hệ thống: P=8,825 KW

Chọn aptomat theo công thức:

Dòng cắt ngắn mạch 18kA

Relay nhiệt bảo vệ động cơ trục chính

Chọn relay nhiệt theo công thức:

Hình 3.11 Role nhiệt bảo vệ động cơ trục chính

Dải điều chỉnh 18-25A Điện áp hoạt động 690V

Dùng cho contactor MC-9b, MC-12b, MC-18b, MC-22b, MC-32a, MC-40a Cách lắp Lắp trực tiếp vào contactor

Thiết bị đóng cắt

Tổng công suất của các thiết bị trong hệ thống: P=8,825 KW

√ 3 × 0,38 × 0,8 ,76 A Chọn aptomat theo công thức:

Dòng cắt ngắn mạch 18kA

Để kết nối Biến Tần và Contactor với tín hiệu điều khiển từ PLC, cần sử dụng relay trung gian 24VDC Điều này là cần thiết vì đầu vào của Biến Tần và Contactor hoạt động với điện áp 220VAC, trong khi tín hiệu đầu ra của PLC lại ở dạng điện áp DC.

Chọn relay trung gian có thông số:

Mã sản phẩm MY2N-GS 24VDC

Thương hiệu Omron Điện áp 24 VDC

Loại 8 chân dẹp, có đèn

Kiểu lắp đặt Bắt vít, chân cắm, chân hàn

Thiết bị điều khiển

Chúng tôi đã chọn PLC S7-1200 1212C AC/DC/Relay vì đầu ra của nó là tiếp điểm, giúp loại bỏ nhu cầu về đóng cắt nhanh So với loại DC/DC/DC, sản phẩm này có giá thành rẻ hơn và tiết kiệm chi phí hơn nhờ không cần thêm bộ chuyển đổi.

Bảng 3.1 Thông số PLC S7-1200 CPU 1212 AC/DC/Relay

Mã sản phẩm 6ES7212-1BE40-0XB0

Hãng sản xuất Siemens AG

Bộ nhớ làm việc 25 kB

Bộ nhớ giữ lại 2 kB

Kiểu số 8 ngõ vào / 6 ngõ ra

Kiểu tương tự 2 ngõ ra

22 Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện Độ mở rộng các module tín hiệu 2

Các bộ đếm tốc độ cao 4

Chọn biến tần SV110iG5A-2 LS, giá thành rẻ hơn các hãng biến tần khác nhưng cũng đáp ứng đủ tiêu chí về công nghệ sau khi cải tiến

Bảng 3.2 Thông số biến tần SV110iG5A-2 LS

Tên sản phẩm Biến tần SV110iG5A-2 LS

Phương pháp làm mát Forced air cooling Điện áp vào 3 pha 200-230V Điện áp ra 3 pha 200-230V

Tần số đầu vào 50-60Hz

Tần số đầu ra 0.1-400Hz

Công suất động cơ 11kW/15hp

Công suất đầu ra 17.5kVA

Phương pháp điều khiển V/f, bù trượt, vector không cảm biến

Công suất quá tải 150% trong 1 phút

Hiển thị bàn phím 17 chữ số, 7 đoạn Led

Cấp bảo vệ IP20, NEMA14

Bảng 3.3 Thông số nút nhấn

LẬP TRÌNH, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

- Phần mềm TIA PORTAL V16 là phần mềm tích hợp tự động hóa công nghiệp của Siemens bao gồm PLC, HMI, SCADA và điều khiển chuyển động

- Một số tính năng nổi bật của TIA PORTAL V16:

 Trình mô phỏng tích hợp, cho phép bạn mô phỏng hệ thống của mình trước khi đưa vào sản xuất.

 Trình quản lý dự án tích hợp, giúp bạn quản lý các dự án tự động hóa của mình.

Nút ấn có đèn, loại phẳng, nhấn nhả

Mã sản phẩm Màu Tiếp điểm Nguốn cấp Hãng

YW1L-MF2E10Q4G Xanh NO 24VDC IDEC

YW1L-MF2E10Q4Y Vàng NO 24VDC IDEC

YW1L-MF2E10Q4R Đỏ NO 24VDC IDEC Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

 Trình gỡ lỗi tích hợp, giúp bạn tìm và khắc phục sự cố trong hệ thống của mình.

 Trình hỗ trợ tích hợp, cung cấp cho bạn trợ giúp về cách sử dụng TIA Portal V16.

Màn hình HMI (Giao diện Người-Máy) là thiết bị thiết yếu trong giao tiếp giữa con người và máy móc, thường được áp dụng trong tự động hóa công nghiệp Nó cung cấp thông tin quan trọng về hệ thống và cho phép người vận hành điều khiển hiệu quả các quy trình.

Màn hình HMI đa dạng về kích cỡ và hình dạng, nhưng đều có những tính năng chung quan trọng Chúng cung cấp màn hình hiển thị giúp người vận hành theo dõi thông tin hệ thống như trạng thái thiết bị, giá trị biến và dữ liệu lịch sử Ngoài ra, HMI còn tích hợp bàn phím hoặc bộ điều khiển cho phép người vận hành thực hiện các thao tác như bật/tắt thiết bị, điều chỉnh giá trị biến và lưu trữ dữ liệu.

ĐẤU NỐI PHẦN CỨNG

- PLC S7 1200 CPU 1212C AC/DC/RLY

- Module Analog Ouput SM 1232 AQ2

- 2 MCCB cấp nguồn (1 MCCB 2 pha, 1 MCCB 3 pha)

Hình 4.14 Sơ đồ đấu nối phần cứng

Tín hiệu vào ra trên PLC

Bảng 4.4 Tín hiệu ra/vào trên PLC

Phân loại Tên Địa chỉ Chú ý

Xung I0.0 Đếm số xung từ encoder

START I0.1 Nút nhấn khởi động

THUẬN I0.3 Nút nhấn chế độ quay thuận

NGƯỢC I0.4 Nút nhấn chế độ quay ngược

QUAY THUẬN Q0.0 Relay trung gian cho chế độ quay thuận QUAY

NGƯỢC Q0.1 Relay trung gian cho chế độ quay ngược Analog_Outpu t QW96 Tín hiệu từ module AO

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Hình 4.15 Lưu đồ thuật toán

Bảng cài đặt thông số cho biến tần

Bảng 4.5 Các thông số cài đặt trên biến tần

Thông số Ý nghĩa Giá trị đã cài đặt

H93 Các thông số được khởi tạo theo giá trị mặc định

ACC Thời gian tăng tốc 5s dEC Thời gian giảm tốc 5s drv Chế độ điều khiển bằng công tắc ngoài 2

Frq Điều chỉnh tần số bằng tín hiệu tương tự: 0 – 20mA

F4 Chế độ dừng (hãm động năng)

F21 Tần số tối đa 60Hz

F23 Tần số khởi động 0.5Hz

F22 Tần số của động cơ 50Hz

F24 Chọn tần số giới hạn 1

F25 Tần số giới hạn cao

F26 Tần số giới hạn thấp

H30 Chọn loại động cơ kết nối với đầu ra biến tần

H70 Tham chiếu tần số cho tăng tốc, giảm tốc (tính từ tần số hiện tại)

* Phương pháp hãm động năng có một số ưu điểm so với phương pháp hãm ngược như:

- An toàn cho hệ thống điện (tránh những biến đổi dòng và áp không ổn định

- Giảm tác động cơ học, giảm mức độ hao mòn và hỏng hóc

- Kiểm soát và khả năng dừng chính xác theo yêu cầu

Hãm động năng mang lại sự an toàn, hiệu quả cao tuy nhiên tiêu thụ nhiều năng lượng hơn phương pháp hãm ngược

- Khối OB30: PID điều khiển tốc độ động cơ

- FC1: Đếm số xung và tính toán tốc độ thực tế

- FC3: Chương trình mô phỏng

- Khối OB1: Chương trình chính

Mô phỏng hệ thống và kiểm tra kết quả

4.4.1 Thiết kế hệ thống điều khiển trên màn hình HMI

- Thiết lập kết nối trên TIA PORTAL V16 giữa PLC và WinCC

- Tại Toolbox  Elements: Lấy các button để tạo các nút nhấn

Thay đổi tên và thuộc tính ta được kết quả là 4 nút nhấn: Start, Stop, Quay thuận và Quay ngược

- Tại Toolbox  Elements: Sử dụng các I/O field tạo các ô để hiển thị tốc độ đặt (Setpoint), tốc độ thực tế (Actual) và Tần số (Freq)

- Tại Toolbox  Basic objects: Tạo đèn báo thể hiện trạng thái hoạt động của động cơ

- Tại Toolbox  Elements: Sử dụng Symbol library, lựa chọn loại động cơ phù hợp

Kết quả sau khi thêm các Text và hiệu chỉnh trên màn hình HMI

Hình 4.16 Giao diện HMI sau khi thiết kế

4.4.2 Chạy thử và kiểm tra kết quả

Hình 4.17 Khi ấn START đèn báo Run sáng, động cơ sẵn sàng hoạt động

Hình 4.18 Chọn chế độ quay thuận với tốc độ đặt 1000 vòng/phút

Hình 4.19 Chọn chế độ quay ngược với tốc độ đặt 1000 vòng/phút

Hình 4.20 Tăng tốc ở chế độ quay thuận

Tiêu đề	Đồ án Điều Khiển logic và Trang bị điện máy phay
Tác giả	Nhóm Sinh Viên, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Người hướng dẫn	Giáo Sư Nguyễn Văn A
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Điều Khiển Lý Và Trang Bị Điện
Thể loại	Báo cáo đồ án
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,95 MB