Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Họ và tên sinh viên: MAI HUY TIẾN
Lớp: ĐIỆN 5A
Ngành: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Giáo viên hướng dẫn: HÀ HUY GIÁP
I. ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm.
Hệ thống gồm các thiết bị và định địa chỉ vào ra như sau:
Stt Thiết bị Địa chỉ Ghi chú
1 Nút start I0.0 Nút ấn start trên panel
2 Nút stop I0.7 Nút ấn stop trên panel
3 QS I1.0 Nút dừng khẩn cấp
4 AM I1.4 Công tắc chuyển chế độ
5 Cbvt1 I0.1 Cảm biến vị trí kho 1
6 Cbvt2 I0.2 Cảm biến vị trí kho 2
7 Cbvt3 I0.3 Cảm biến vị trí kho 3
8 Cbthap I0.4 Cảm biến thấp
9 Cbtrungbinh I0.5 Cảm biến trung bình
10 Cbcao I0.6 Cảm biến cao
11 Cbtu1 I1.1 Cảm biến xác định kết thúc
hành trình xilanh 1
12 Cbtu2 I1.2 Cảm biến xác định kết thúc
hành trình xilanh 2
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 1
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
13 Cbtu3 I1.3 Cảm biến xác định kết thúc
hành trình xilanh 3
14 Đèn start Q0.0 Đèn xanh
15 Đèn stop Q0.7 Đèn đỏ
1.2.2. Các đèn báo trên PLC
1.2.3. Công tắc chọn chế độ làm việc
1.3. Kết nối điều khiển cho các model của S7-200
2. Modul mở rộng đầu vào ra tương tự
Chương 2: Giới Thiệu Biến Tần của Hãng ABB.
1. Giới thiệu chung về biến tần.
1.1. Khái niệm
1.2.Cấu tạo của biến tần
1.2.1. Bộ chỉnh lưu
1.2.2.Tuyến dẫn Một chiều
1.2.3. IGBT
1.2.4. Bộ điện kháng xoay chiều
1.2.5. Bộ điện kháng một chiều
1.2.6. Điện trở hãm
1.3. Nguyên lý hoạt động của biến tần
1.4. Lợi ích của việc sử dụng biến tần
1.5. Một số điều lưu ý khi sử dụng biến tần
2. Giới thiệu về biến tần của hãng ABB
2.1. GIỚI THIỆU VỀ HÃNG ABB TẠI VIỆT NAM
2.2. BIẾN TẦN ABB ACS355
2.2.1. Các tính năng nổi bật
2.2.2. Thông số kỹ thuật
2.2.3. Các đầu vào ra
2.3.Biến tần ABB ACS150
2.4.Biến tần ABB ACS310
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 3
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
2.5.Biến tần ABB ACS55
2.6.Biến tần ABB ACS550
2.7.Biến tần ABB ACS800
thầy cô giáo trong khoa Điện và đặc biệc là thầy HÀ HUY GIÁP.
Trong quá trình làm đề tài em đã tích luỹ được một số kiến thức để có thê nâng
cao kiến thức của mình một cách chắc chắn hơn. Tuy nhiên với thời gian và kiến
thức có hạn cho dù em đã cố gắng hết mình song khó tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự góp ý xây dựng của các thầy cô để đồ án của em được
hoàn thành hơn nữa. Một lần nữa cho em xin cảm ơn đến các thầy cô trong khoa.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 6
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày
càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc
tự động hóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến
hiện nay, bộ điều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng
dụng điều khiển công nghiệp.Chính vì vậy để hiểu rõ hơn về các dây chuyền tự
động em đã “ Thiết kế hệ thống đếm phân loại sản phẩm” gồm có các phần
chính sau:
Chương1:Tìm hiểu PLC S7-200 CPU 224, Modul mở rộng đầu vào ra tương tự
Chương 2: Tìm hiểu biến tần của hãng ABB.
Chương 3: Tìm hiểu Encoder ES3-10CG6541
Chương 4 : Thiết kế hê thống điều khiển hệ kín PLC-Biến tần điều khiển trạm
phân loại sản phẩm theo yêu cầu công nghệ sau: Đẩy các sản phẩm lần lượt vào
các kho. Khi kho 3 đủ 3 sản phẩm thì sang kho 2 rồi đến kho 1.
Chương 5: Thiết kế giao diện điều khiển sử dụng WinCC Flexible.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 7
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
Chương 1:
Tổng quan về PLC S7-200 CPU 224, Modul mở rộng đầu vào ra tương tự
1. Tổng quan về PLC S7-200 CPU 224:
1.1 Bộ điều khiển lập trình (PLC)
1.1.1. Khái niệm
linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,…
- Rửa xe ôtô tự động.
- Thiết bị khai thác.
- Giám sát hệ thống, an toàn nhà xưởng.
- Hệ thống báo động.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 8
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
- Điều khiển thang máy.
- Điều khiển động cơ.
- Chiếu sang
- Cửa công nghiệp, tự động
- Bơm nước.
- Tưới cây.
- Báo giờ trường học, công sở,…
- Máy cắt sản phẩm, vô chai,…
- Và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác.
1.2. Các thành phần CPU:
1.2.1. Đặc điểm của CPU 224:
- Kích thướt: 120.5mm x 80mm x 62mm
- Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words
- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words
- Bộ nhớ loại EEFROM
- Có 14 cổng vào, 10 cổng ra.
- Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog.
- Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs
- Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và số thực.
- Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz
- Có 2 bộ phát xung nhanh kiểu PTO và PWM, tần số 20 KHz chỉ ở các CPU DC.
- Có 2 bộ điều chỉnh tương tự.
- Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,…
221
AC,DC/Relay
20.4-28.8
VDC 85-264
VAC 47-63
Hz
6 DC
Inputs 6
DC Inputs
4 DC Outputs
4 Relay
Outputs
222 DC/DC/DC
222
AC/DC/Relay
20.4-28.8
VDC 35-264
VAC 47-63
Hz
fl DC
Inputs fl
DC Inputs
6 DC Outputs
G
Relay
Outputs
224 DC/DC/DC
224
AC/DC/Relay
20.4-28.8
Giả sử cần kết nối 1 công tắc, hoặc 1 nút nhấn cho ngỏ vào PLC
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 11
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
Chân 1M, 2M nối chung với chân M.
Chân L+ nối vào 1 đầu của tiếp điểm, đầu còn lại của tiếp điểm nối vào
các ngỏ vào I trên PLC.
Ngõ ra:
Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, các cơ cấu chấp hành khác,…
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 12
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
Chân 1L, 2L nối vào nguồn dương.
Từng ngỏ ra từ PLC nối vào 1 đầu của tải, đầu còn lại của tải nối vào nguồn
âm.
Các ngõ vào thường dùng là:
- Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,…
- Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại,
siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, …
- Công tắc hành trình, công tắc thường.
- Rorary Encoder.
- Rơle điện từ.
- Sensor nhiệt độ.
- Bộ kiểm tra mức…
Các thiết bị được điều khiển ở ngỏ ra:
- Động cơ DC .
- Động cơ AC 1 pha và 3 pha.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 13
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
- Van khí nén.
- Van thuỷ lực.
- Van solenoid.
(với tần số cố định) và biến điện áp/tần số đó thành điện áp/tần số biến thiên ba pha
để điều khiển tốc độ động cơ.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 16
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
- Biến tần gồm mạch chỉnh lưu, mạch một chiều trung gian (DC link), mạch nghịch
lưu và phần điều khiển. Từ đó, ta có thể cụ thể hóa thành 6 bộ phận chính như sau:
1.2.1. Bộ chỉnh lưu:
Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho
động cơ là quá trình chỉnh lưu. Điều này đạt được bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu
cầu đi-ốt sóng toàn phần.
Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn,
trong đó dòng điện xoay chiều một pha được chuyển đổi thành một chiều. Tuy
nhiên, cầu đi-ốt được sử dụng trong Biến tần cũng có thể cấu hình đi-ốt bổ sung để
cho phép chuyển đổi từ điện xoay chiều ba pha thành điện một chiều.
Các đi-ốt chỉ cho phép luồng điện theo một hướng, vì vậy cầu đi-ốt hướng dòng
electron của điện năng từ Dòng Xoay chiều (AC) thành Dòng Một chiều (DC).
1.2.2.Tuyến dẫn Một chiều:
Tuyến dẫn Một chiều là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp Một chiều đã chỉnh lưu.
Một tụ điện có thể trữ một điện tích lớn, nhưng sắp xếp chúng theo cấu hình Tuyến
dẫn Một chiều sẽ làm tăng điện dung.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 17
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện
năng cho động cơ.
1.2.3. IGBT:
Thiết bị IGBT được công nhận cho hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh. Trong
biến tần, IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau
từ điện áp Tuyến dẫn Một chiều được trữ trong tụ điện.
Bằng cách sử dụng Điều biến Độ rộng Xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật và
tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang.
cố tiềm ẩn trước khi xảy ra hỏng hóc và ngắt bộ truyền động ra.
Bộ điện kháng Một chiều thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các
bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Bộ điện kháng Một chiều có thể nhỏ và rẻ hơn Bộ điện
kháng Xoay chiều.
Bộ điện kháng Một chiều giúp hiện tượng méo sóng hài và dòng chồng không làm
hỏng tụ điện, tuy nhiên bộ điện kháng này không cung cấp bất kỳ bảo vệ chống
hoãn xung nào cho bộ chỉnh lưu.
1.2.6. Điện trở hãm:
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 20
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
Tải có lực quán tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động cơ
cố chạy chậm hoặc dừng. Hiện tượng tăng tốc động cơ này có thể khiến động cơ
hoạt động như một máy phát điện.
Khi động cơ tạo ra điện áp, điện áp này sẽ quay trở lại tuyến dẫn Một chiều.
Lượng điện thừa này cần phải được xử lý bằng cách nào đó. Điện trở được sử dụng
để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa này được tạo ra bởi hiện tượng này
bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt.
Nếu không có điện trở, mỗi lần hiện tượng tăng tốc này xảy ra, bộ truyền động có
thể ngắt do lỗi quá áp trên tuyến dẫn một chiều.
1.3. Nguyên lý hoạt động của biến tần:
- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành
nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu
diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị
không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến
đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay
được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng
phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý
và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần
số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 21
thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ
truyền động cho bơm và quạt.
Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất (điều khiển tối
ưu về năng lượng) các bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng nhiều nhà đầu tư trong
nước, trong khu vực và trên thế giới.
Các loại tải nên sử dụng biến tần để tiết kiệm điện:
+ Phụ tải có mô mem thay đổi (điều hòa trung tâm, bơm cấp nước, bơm quạt
mát, ).
+ Động cơ luôn chạy non tải mà không thể thay động cơ được thì phải lắp thêm
biến tần.
- Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần - động cơ là bạn có thể điều chỉnh
vô cấp tốc độ động cơ. Tức là thông qua việc điều chỉnh tần số bạn có thể điều
chỉnh tốc độ động cơ thay đổi theo ý muốn trong một dải rộng.
- Sử dụng bộ biến tần bán dẫn, cũng có nghĩa là bạn mặc nhiên được hưởng rất
nhiều các tính năng thông minh, linh hoạt như là tự động nhận dạng động cơ; tính
năng điều khiển thông qua mạng; có thể thiết lập được 16 cấp tốc độ; khống chế
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 23
Đồ án môn học :PLC GVHD: HÀ HUY GIÁP
dòng khởi động động cơ giúp quá trình khởi động êm ái (mềm) nâng cao độ bền
kết cấu cơ khí; giảm thiểu chi phí lắp đặt, bảo trì; tiết kiệm không gian lắp đặt; các
chế độ tiết kiệm năng lượng,…
- Bạn sẽ không còn những nỗi lo về việc không làm chủ, khống chế được năng
lượng quá trình truyền động bởi vì từ nay bạn có thể kiểm soát được nó thông qua
các chế độ bảo vệ quá tải, quá nhiệt, quá dòng, quá áp, thấp áp, lỗi mất pha, lệch
pha,… của biến tần.
1.5. Một số điều lưu ý khi sử dụng biến tần:
- Tùy theo ứng dụng mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp, theo cách đó bạn sẽ
chỉ phải trả một chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc.
- Bên trong bộ biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhậy cảm với điều
kiện môi trường, mà Việt Nam có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc
- ABB tại Việt Nam là một phần của tập đoàn ABB, một nhà lãnh đạo
toàn cầu trong công nghệ điện và tự động hóa cho phép khách hàng tiện ích
và ngành công nghiệp để cải thiện hiệu suất của họ trong khi làm giảm tác
động môi trường .Tập đoàn ABB của các công ty hoạt động trong khoảng 100
quốc gia và sử dụng khoảng 120.000 người thành lập tại Việt Nam vào năm
1993, ABB gần đây đã có hơn 750 nhân viên làm việc tại ba khu vực trên khắp đất
nước để đảm bảo sự hiện diện trên toàn quốc của thương hiệu
ABB. Trụ sở chính và nhà máy biến áp được đặt tại Hà Nội, các văn phòng
chi nhánh tại Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Vũng Tàu, Bắc Ninh. Cơ
cấu Tập đoàn ABB được tổ chức trong năm Sản phẩm bộ phận điện, hệ thống
điện, sản phẩm điện áp thấp Tự động hóa quá trình và Tự động hóa rời rạc và
chuyển động để phục vụ cho từng nhóm khách hàng một cách hiệu quả
nhất. Hỗ trợ đến năm đơn vị kinh doanh, ABB cung cấp đầy đủ các dịch vụ
vòng đời từ các bộ phận phụ tùng và sửa chữa thiết bị đào tạo, chuyển đổi
SVTH: MAI HUY TIẾN Page 25
Copyright: Tài liệu đại học ©