Luận văn

Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống
điều khiển
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
1-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN

Chương I: Giới thiệu chung
một số khí cụ điện sử dụng trong mạch 1.1. Các phần tử bảo vệ
1.1.1 Cầu chảy
Cầu chảy là một loại khí cụ dùng để bảo vệ cho thiết bị điện và tránh lưới
điện khỏi dòng điện ngắn mạch (hay còn gọi là đoản mạch, chập mạch). Bộ
phận cơ bản của cầu chảy là dây chảy. Dây chảy thường làm bằng các chất có
nhiệt độ nóng chảy thấp. Với những dây chảy trong mạch có dòng điện làm
việc lớn, có thể làm bằng các chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng tiết diện
nhỏ thích hợp. Dây chảy thường là những dây chì tiết diện tròn hoặc bằng các
lá chì, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm hay đồng được dập, cắt theo các hình

GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
Trị số dòng điện mà dây chảy đứt được gọi là dòng điện giới hạn. Rõ
ràng cần có Igh> I
đm
để dây chảy không bị đứt khi làm việc với dòng điện định
mức.
1.1.2 Rơle nhiệt
Rơle nhiệt là phần tử dùng để bảo vệ các thiết bị điện (động cơ) khỏi bị
quá tải.
Rơle nhiệt có dòng điện làm việc tới vài trăm Ampe, ở lưới điện một
chiều tới 440V và xoay chiều tới 500V, tần số 50Hz.
Nguyên lý, cấu tạo của rơle nhiệt :
nhưng chỉ tỳ lên đầu trên của đòn xoay 3 nên tiếp điểm 4 không thể tự đóng lại
được. Muốn rơle hoàn toàn trở về trạng thái ban đầu để tiếp tục nhiệm vụ bảo
vệ quá tải, phải ấn nút hồi phục 5 để đẩy đòn xoay 3 quay thuận chiều kim
đồng hồ và đầu tự do của băng kép sẽ tụt xuống giữ đòn xoay 3 ở vị trí đóng
tiếp điểm 4.

Hình 4 - Ký hiệu của rơle nhiệt.
a) Phần tử đốt nóng; b) tiếp điểm thường đóng có nút hồi phục
Hình 5- Đặc tính thời gian dòng điện
Đặc tính thời gian - dòng điện (A-s): Dòng điện quá tải càng lớn thì thời
gian tác động của rơle nhiệt càng ngắn.
Trong thực tế sử dụng, dòng điện định mức của rơle nhiệt thường được
chọn bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần được bảo vệ quá tải, sau
đó chỉnh định giá trị của dòng điện tác động là: Itđ = (1,2 ÷ 1,3)Iđm
Tác động của rơle nhiệt bị ảnh hưởng của môi trường xung quanh, khi
Hình 6 - Aptômát dòng điện cực đại.

Hình 7- Ký hiệu của aptômát trên sơ đồ điện.
Sau khi đóng áptômat bằng tay, áptômat cấp điện cho mạch cần được
bảo vệ. Lúc này mấu của các chốt ở đầu cần 4 và đòn 5 móc vào nhau để giữ
tiếp điểm động tỳ vào tiếp điểm tĩnh. Khi dòng điện vượt quá chỉ số chỉnh định
của áptômat qua lực căng của lò xo 3, cuộn điện từ 1 nối tiếp với mạch lực sẽ
đủ lực, thắng lực cản của lò xo 3 và hút nắp từ động 2, làm cần 4 quay nhả móc
chốt. Lò xo 6 kéo rời tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh để cắt mạch. Chỉnh
định dòng điện cực đại có thể bằng nhiều cách, chẳng hạn qua chỉnh lực căng lò
xo 3 tăng theo dòng điện cực đại mà áptômat phải cắt.
1.2 Các phần tử điều khiển
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
5-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Hình 9 trình bày kết cấu 1 số nút ấn và kí hiệu của chúng trên bản vẽ
điện.

Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
6-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN Hình 9 a) Nguyên lý cấu tạo của nút ấn thường đóng, thường
mở, và kết hợp; b) Ký hiệu nút ấn thường mở, thường đóng.
Một số loại nút ấn thường đóng dùng trong mạch bảo vệ hoặc mạch dừng
còn có chốt khóa. Khi bị ấn, nút tự giữ trạng thái bị ấn. Muốn xóa trạng thái

Hình 10 - Cầu dao 2 cực
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
7-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
Hình 11 - Cầu dao có lưỡi dao phụ.

Hình 15 Cấu tạo Công tắc tơ
Khi cuộn hút của công tắc tơ chưa được cấp điện, lò xo 5 đẩy lõi thép
động số (4) tách ra khỏi lõi thép tĩnh. Các cặp tiếp điểm chính (1) và tiếp điểm
phụ (3) ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phụ ở trạng thái đóng. Vì vậy tiếp điểm
(1) và (3) gọi là tiếp điểm thường mở.
Khi cấp điện cho cuộn hút, trong cuộn hút sẽ có dòng điện chạy qua.
Dòng điện này sẽ sinh ra từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép làm kín
mạch từ. Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng
điện sinh ra nó, nhưng xét tại một thời điểm nhất đinhj thì từ thông đi qua bề
mặt tiếp xúc của hai lõi thép là cùng chiều nên sẽ tạo thành ở 2 bề mặt này hai
cực N –S trái dấu nhau. Kết quả là lõi thép sẽ bị hút về phía lõi thép tĩnh, kéo
theo tay đòn (2) làm cho các tiếp điểm chính (1) và tiếp điểm phụ (3) đóng lại,
tiếp điểm phụ (2) mở ra. Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị đẩy lõi thép
động (4) về trở lại vị trí ban đầu.
1.2.6 Rơle
Rơle là loại khí cụ điện tự động dùng để đóng-cắt mạch điều khiển, hoặc
mạch bảo vệ, để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện các thao
tác logic theo một quá trình công nghệ.
Rơle có rất nhiều loại với các nguyên lý làm việc và chức năng khác

chung COM) tỳ vào tiếp điểm tĩnh 6 thành tiếp điểm thường kín NC, còn tiếp
điểm tĩnh 7 bị hở mạch (tiếp điểm thường mở NO). Khi cuộn điện từ được cấp
điện, nó sẽ hút nắp từ động và tiếp điểm NO được nối với tiếp điểm COM, tiếp
điểm NC bị ngắt khỏi tiếp điểm COM. Hình 15 - Nguyên lý kết cấu của rơle điện từ.
Hình 15b là nguyên lý làm việc của một rơle điện từ dạng piston với tiếp
điểm độngmdạng bắc cầu 2. Cuộn hút rơle 1 là xoay chiều.
Qua cách làm việc của rơle điện từ, ta có thể thấy một rơle có 3 phần
chính: cơ cấu thu, cơ cấu trung gian và cơ cấu chấp hành.
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
10-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
- Cuộn hút điện từ là cơ cấu thu vì nó tiếp nhận tín hiệu đầu vào (dòng

Y vẫn giữ giá trị không đổi là Y1. Hình 16 - Đặc tính quan hệ vào-ra của rơle.

Tỷ số giữa công suất điều khiển Pđk của rơle (công suất của mạch mà
tiếp điểm rơle đóng-cắt) và công suất tác động P
tđ
(công suất cần cấp cho cuộn
điện từ để nó hút) gọi là hệ số điều khiển (hay hệ số khuếch đại).

Hệ số kđk càng lớn thì rơle càng nhạy.
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
11-



Hình 17 - Dạng chung của một kiểu rơle trung gian
Số lượng tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng, tiếp điểm thường mở, tiếp
điểm chuyển đổi có cực động chung) của rơle trung gian thường nhiều hơn các
loại rơle khác.
Rơle trung gian có sự phân cách về điện tốt giữa mạch cuộn hút và mạch
tiếp điểm.
1.2.9 Rơle thời gian (TR – Timer relay)
Rơle thời gian được dùng nhiều trong các mạch tự động điều khiển. Nó
có tác dung làm trễ quá trình đóng, mở các tiếp điểm sau một thời gian chỉ định
nào đó.
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
12-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
Thông thường rơle thời gian không tác động trực tiếp trên mạch động lực

+ Rơle thời gian kiểu điện từ.
+ Rơle thời gian kiểu điện tử.
Cấu tạo
Theo như hình cấu tạo của rơle điện tử sau :
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
13-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
Nguyên lý hoạt động


chuyển lên trên nên trạng thái của các tiếp điểm được duy trì. Ngắt khóa SW,
rơle ngưng hoạt động và hệ thống trở lại trạng thái ban đầu. Như vậy, T
1
và T
2

đều tác động trễ ở thời điểm khóa SW đóng. Tương ứng T
1
là tiếp điểm thường
mở, đóng chậm và T
2
là tiếp điểm thường đóng, mở chậm.
o Nguyên lý hoạt động của rơle OFF DELAY

Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
14-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận


Bộ dây dẫn
Nên hiểu rõ các thông số ghi trên dây điện như tiết diện, lõi đồng, số sợi
đồng, điện áp, dòng điện để tính toán và lựa chọn dòng điện phụ tải chính xác
để chọn dây dẫn thích hợp. Nếu chọn dây dẫn có dòng điện nhỏ hơn dòng điện
phụ tải sẽ gây cháy nổ, chập mạch Ngược lại sẽ gây lãng phí.
Để kiểm tra chất lượng của dây dẫn thì đếm số sợi của lõi có chính xác
như đã ghi ở bên ngoài vỏ của dây điện hay không. Nếu số sợi đếm được không
đủ so với số sợi đã ghi bên ngoài thì dây dẫn không đảm bảo độ an toàn. Dây
đồng bên trong chất lượng tốt thì có màu vàng đỏ, bóng và mềm. Ngược lại,
nếu dây đồng kém chất lượng thì có màu vàng đen và dễ gãy khi bị uốn cong.
Kiểm tra lớp vỏ nhựa bên ngoài, nếu nhựa tốt thì rất mềm mại khi uốn
cong, ngược lại nếu nhựa có chất lượng kém thì sẽ giòn và cứng.
Tốt nhất nên chọn mua dây dẫn điện của những nhà sản xuất có uy tín. Thường đóng,
đóng
ch
ậm

Cuộn dây
Thường mở,
mở chậm

a) Mạch động lực
b)Mạch điều khiển
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
16-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN


d) Nguyên lý hoạt động giai đoạn mở máy Auto
Đóng áp to mát nguồn, công tắc gạt 1S1 ở vị trí 2, cuộn hút công tắc tơ
1K1, và role thời gian 1T1 có điện, bắt đầu đếm thời gian. Đồng thời tiếp điểm
1K1 đóng lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại. cũng
khi đó cuộn hút công tắc tơ 1K3 có điện đóng tiếp điểm 1K3 bên mạch động
lực lại, mở tiếp điểm 1K3 thường đóng ra(phòng hiện tượng 1K2 và 1K3 làm
việc đồng thời) động cơ được cấp điện và chạy ở chế độ sao.
Sau một khoảng thời gian định trước 1T1 thì role thời gian tác động, tiếp
điểm thường đóng mở chậm 1T1 của role thời gian mở ra, tiếp điểm thường mở
Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
17-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
đóng chậm 1T1 của role thời gian đóng lại, cuộn hút công tắc tơ 1K3 mất điện,
mở tiếp điểm 1K3 bên mạch động lực, cùng khi đó cuộn hút công tắc tơ 1K2 có
điện đóng tiếp điểm 1K2 bên mạch động lực lại động cơ được cấp điên và chạy
ở chế độ tam giác.
Giai đoạn tắt máy
Gạt công tắc gạt 1S1 ở vị trí 0, cuộn hút công tắc tơ 1K1 và 1K2 và role
thời gian 1T1 mất điện. Động cơ ngừng hoạt động.
Liên động bảo vệ
Bảo vệ quá tải bằng aptomat, bảo vệ ngắn mạch bằng role nhiệt và liên
động tại tiếp điểm gửi, bảo vệ điện áp không bằng công tắc tơ.
Ư u điểm
Ở phương pháp này có công tắc tơ 1K1 nên quá trình chuyển mạch từ sao

cần thiết để làm thay đổi trạng thái của hệ thống.
Khởi động liên động ba động cơ dành cho các hệ thống cần có sự ràng
buộc về thời gian chạy, như hệ băng tải để tránh ùn tắc sản phẩm trên băng
chuyền tải.
Khởi động liên động ba động cơ có thể được thay thế phần tử tính thời
gian để phát tín hiệu cần được chỉnh định dựa theo ngưỡng chuyển đổi của đối
tượng. Ví dụ như tốc độ, dòng điện, mômen của mỗi động cơ được tính toán
chọn ngưỡng cho thích hợp với từng hệ thống truyền động điện cụ thể.
2.3.2 Mạch khởi động liên động 3 động cơ và nguyên lý hoạt động
a) Mạch động lực và điều khiển
điện đóng tất cả các tiếp điểm R1 lại hệ thống sẵn sàng làm việc.
Ấn nút 1SH2 , cuộn hút công tắc tơ 1K1 có điện, đóng tiếp điểm 1K1 lại
để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại động cơ 1 chạy,
đèn 1SH2 sáng.
Ấn nút 2SH2 , cuộn hút công tắc tơ 2K1 có điện, đóng tiếp điểm 2K1 lại
để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 2K1 bên mạch động lực lại động cơ 2 chạy,
đèn 2SH2 sáng.
Ấn nút 3SH2 , cuộn hút công tắc tơ 3K1 có điện, đóng tiếp điểm 3K1 lại
để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 3K1 bên mạch động lực lại động cơ 3 chạy,
đèn 3SH2 sáng
Giai đoạn tắt máy
Ấn nút 1SH1, cuộn hút công tắc tơ 1K1 mất điện, động cơ 1 mất điện.
Ấn nút 2SH1, cuộn hút công tắc tơ 2K1 mất điện, động cơ 2 mất điện.
Ấn nút 3SH1, cuộn hút công tắc tơ 3K1 mất điện, động cơ 3 mất điện.

b)Nguyên lý hoạt động giai đoạn mở máy bằng tự động
Đóng áp to mát nguồn, và các áp to mát nhánh 1Q1 2Q1 3Q1 đi vào động
cơ, công tắc gạt 1S1 ở vị trí Auto local (tự động) role R2 gian có điện đóng
tiếp điểm R2 để cấp điện cho cuộn hút công tắc tơ 1K1 , đóng tiếp điểm 1K1 lại
để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 1K1 bên mạch động lực lại động cơ 1 chạy,
đèn 1SH2 sáng.
Cùng lúc đó hai rơ le thời gian T1 và T2 có điện bắt đầu tính thời gian(giả
sử T1 nhiều thời gian hơn T2) sau một thời gian T1 tác động, tiếp điểm thường
mở đóng chậm T1 của role thời gian đóng lại, cuộn hút công tắc tơ 2K1 có
điện, đóng tiếp điểm 2K1 lại để tự duy trì, đóng các tiếp điểm 2K1 bên mạch
động lực lại động cơ 2 chạy, đèn 2SH2 sáng.
Sau một thời gian tiếp theo T2 tác động, tiếp điểm thường mở đóng chậm
T2 của role thời gian đóng lại, cuộn hút của role R3 có điện đóng tiếp điểm R3
lại cuộn hút công tắc tơ 3K1 có điện, đóng tiếp điểm 3K1 lại để tự duy trì, đóng
các tiếp điểm 3K1 bên mạch động lực lại động cơ 3 chạy, đèn 3SH2 sáng.


Báo cáo thực hành môn PLC và hệ thống điều khiển -
22-GVHD: Ths. Lê Quốc Dũng

SVTH: Phan Đức Nhuận

Ks: Lê Thị Kim Dung Lớp: Đ5LT - ĐCN
NHẬN XÉT
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………