TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
PHÒNG THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT ĐIỆN 1 Tài Liệu:
HƯỚNG DẪN THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Bài 1: Điều khiển quá trình phân loại và đếm sản phẩm
Bài 2: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng bộ
biến tần
Bài 3: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng bộ
biến tần và PLC S7-200
Bài 4: Điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha dùng bộ
khởi động mềm sikostart và PLC S7-200
Biên soạn: Phòng TN Kỹ Thuật Điện 1
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 6 NĂM 2007
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
dùng để phân biệt chiều dài
của sản phẩm (công tắc
hành trình).
III. NỘI DUNG THỰC TẬP:
III.1. SINH VIÊN THỰC HIỆN CÁC PHẦN THỰC TẬP SAU:
*Lưu ý: T1, T2, C1, C2 có giá trò được tính dựa trên mã số sinh viên như phần IV.
1) Phân loại và đếm sản phẩm vừa:
-
Xác đònh và nhập số sản phẩm vừa cần đếm cho mỗi thùng hàng.
-
Nhấn nút START (NO) để khởi động dây chuyền (Motor: M = 1).
X1 X2 X3
L
d1
d2
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 1 I.2
-
Chờ T1 giây để băng chuyền chạy ổn đònh. Sau đó cho phép đưa sản phẩm
vào (Enable: EN=1).
-
Bắt đầu quá trình phân loại và đếm sản phẩm loại vừa (d1 ≤ L < d2,
R=0). Nếu không phải sản phẩm vừa (phế phẩm) thì xuất tín hiệu loại
bỏ (Remove: R=1 - để điều khiển cần gạt sản phẩm ra ngoài). Tín
hiệu này được giữ (R = 1) cho đến khi có sản phẩm kế tiếp vào.
. Số sản phẩm loại ngắn và loại dài
không được vượt quá C2 sản phẩm trong số 10 sản phẩm
cho mỗi
thùng hàng.
M
X3X2X1
Sản phẩm
Phế phẩm
R
EN
PLC S7
INPUT
OUTPUT
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 1 I.3
-
Quá trình bắt đầu khi nhấn nút START (NO) để khởi động dây
chuyền (M=1).
-
Chờ T1 giây để băng chuyền chạy ổn đònh. Sau đó cho phép đưa sản phẩm
vào (EN=1).
-
Bắt đầu quá trình phân loại và đếm sản phẩm:
o Sản phẩm vừa (R = 0), số sản phẩm tăng lên 1.
o Không phải sản phẩm vừa:
Nếu trong giới hạn cho phép (≤ 4 sản phẩm trong mỗi thùng)
thì xem như sản phẩm (R = 0) và số sản phẩm tăng lên 1.
Nếu vượt quá giới hạn cho phép thì xem như phế phẩm và
xuất tín hiệu loại bỏ (R = 1), đồng thời tăng tổng số phế
phẩm lên 1.
đếm mới để đếm phế phẩm loại ngắn và phế phẩm loại dài).
M
X3X2X1
Sản phẩm
Phế phẩm ngắn
RS
EN
Phế phẩm dài
RL
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 1 I.4
III.2. HƯỚNG DẪN PHÂN BIỆT SẢN PHẨM:
Để phân biệt sản phẩm có thể thực hiện theo các bước sau:
-
Tại thời điểm X3 vừa tác động, dùng tiếp
điểm phát hiện cạnh lên P
– ON trong một
chu kỳ quét của PLC khi tín hiệu X3 chuyển
từ 0 lên 1 (Ví dụ X3 ứng với ngõ vào I0.4).
-
Khi đó xét trạng thái của X1, X2:
• Nếu cả X1, X2 không tác động ta có sản phẩm loại ngắn L < d1 .
• Nếu cả X1, X2 đều tác động ta có sản phẩm loại dài L ≥ d2 .
• Nếu X1 không tác động và X2 tác động ta có sản phẩm loại vừa
d1≤L<d2.
Xuất tín hiệu phân biệt sản phẩm (R, RS, RL):
Để xuất tín hiệu phân biệt sản phẩm có thể thực hiện bằng lệnh SET
(S) và lệnh RESET (R). Sau đây là một ví dụ cho lệnh SET và lệnh P
.
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 1 I.5
Lệnh phát hiện cạnh lên P:
Khi lệnh P chuyển từ trạng thái không tác động sang được tác động
(như trong ví dụ trên, I0.4 chuyển từ OFF sang ON), ngõ ra lệnh P sẽ ON
trong một chu kỳ quét của PLC (thường khoảng vài ms).
III.3. YÊU CẦU CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI THỰC TẬP:
(Mỗi sinh viên phải nộp chuẩn bò trước khi vào thực tập)
- Tự tìm hiểu cấu trúc PLC S7-200 CPU 212 của Siemens; ngôn ngữ và
phần mềm lập trình STEP7 MICROWIN 32 (các lệnh cần dùng).
- Vẽ lưu đồ giải thuật của chương trình.
- Xác đònh số tín hiệu vào và ra cần liên kết với PLC.
- Vẽ sơ đồ nối dây PLC.
- Viết chương trình LADDER cho PLC thực hiện chức năng điều khiển.
III.4. THỰC TẬP THEO TRÌNH TỰ SAU:
Trên cơ sở bài tự chuẩn bò, trong nhóm tự kiểm tra lại, thống nhất và tiến
hành thực tập dưới sự giám sát của Cán bộ hướng dẫn thực tập trong thời
gian quy đònh:
- Vẽ lưu đồ giải thuật của chương trình.
- Xác đònh số tín hiệu vào và ra cần liên kết với PLC.
- Vẽ sơ đồ nối dây PLC.
- Lập trình trên máy tính để dùng PLC thực hiện chức năng điều khiển.
- Nạp chương trình điều khiển vào PLC và kiểm tra hoạt động của chương
trình.
Mô phỏng các trạng thái của các cảm biến khi có sản phẩm đi qua để phân
loại và đếm. Khi đã vận hành tốt, báo cáo lại với cán bộ hướng dẫn thực tập.
IV. HƯỚNG DẪN VIẾT BÁO CÁO:
(Mỗi sinh viên phải nộp lại báo cáo thực tập vào buổi kế tiếp. Bản báo cáo có
thể viết tay
hoặc đánh máy; Thông tin chi tiết vui lòng liên hệ trực tiếp cán bộ
C1 = phần ngun của (
2
10 cba
+++
) (5 < C1 < 20)
6.4.
C2 = phần ngun của (
4
10 cba
+++
) (2 < C2 < 10)
6.5.
Vd: Sinh viên Nguyễn Văn A có mã số sinh viên là: x x x x x 123 thì các
giá trò của a, b và c
lần lượt là 1, 2 và 3, khi đó T1 được tính như sau:
T1 = phần ngun của (
3
3215
+++
) = phần ngun của (3.667) = 3.
Tính toán tương tự cho các giá trò T2, C1 và C2.
Bộ biến tần MicroMaster Vector (MMV) được dùng để điều khiển tốc độ
động cơ 3 pha với khả năng điều khiển vector không dùng cảm biến cho
phép bộ biến tần tính toán các thay đổi cần thiết của dòng điện và tần số đầu
ra để duy trì tốc độ mong muốn của động cơ với các điều kiện tải khác nhau.
Bộ biến tần MMV có thể họat động ở 4 chế độ điều khiển :
- Chế độ điều khiển V/f : dùng cho các ứng dụng có các đặc tính mômen
tuyến tính.
- Chế độ điều khiển dòng từ thông FCC.
- Chế độ điều khiển V/f bình phương : dùng cho các ứng dụng tải quạt và
bơm (mômen thay đổi theo qui luật bình phương) .
- Chế độ điều khiển vector phi cảm biến (SVC).
Các chế độ điều khiển này được lựa chọn bằng việc thay đổi thông sô P077.
Trong nội dung bài thực tập này chỉ dùng phương pháp điều khiển FCC.
III. NỘI DUNG THỰC TẬP :
- Tìm hiểu cách sử dụng bộ biến tần MM 3.
- Tìm hiểu các phương pháp điều khiển cơ bản bộ biến tần : phương pháp
điều khiển số (dùng các tần số đặt cố đònh) và phương pháp điều khiển
tương tự (đưa điện áp tương tự vào bộ biến tần bằng cách điều chỉnh biến
trở để thay đổi tần số ra).
Điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 pha bằng cách thay đổi tần số
ngõ ra bộ biến tần. Trong bài này yêu cầu SV điều khiển tốc độ và đảo
chiều động cơ sử dụng trực tiếp bộ biến tần :
Điều khiển số (digital control) thông qua các chân DIN của bộ biến tần.
Điều khiển tương tự (analogue control) bằng cách đưa tín hiệu tương tự
vào các chân AIN của bộ biến tần (dùng biến trở để điều chỉnh tốc độ).
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 2 II.2
1. Điều khiển số :
Trong phần này SV sẽ thực tập điều khiển động cơ KĐB với 4 tốc độ.
và F
4
có giá trò được tính dựa trên mã số sinh viên như phần IV
Bảng mã nhò phân
DIN3 (P053) DIN 4 (P054) DIN 5 (P055)
FF5(P046) : tần số cố đònh 5 0 0 0
FF6(P047) : tần số cố đònh 6 0 0 1
FF7(P048) : tần số cố đònh 7 0 1 0
FF8(P049) : tần số cố đònh 8 0 1 1
FF1(P041) : tần số cố đònh 1 1 0 0
FF2(P042) : tần số cố đònh 2 1 0 1
FF3(P043) : tần số cố đònh 3 1 1 0
FF4(P044) : tần số cố đònh 4 1 1 1
Thiết lập thông số theo thứ tự
trong bảng:
Thông số Giá trò Ýù nghóa
P009 3 Cho phép truy cập tất cả các thông số
P944 1 Reset bộ biến tần về các thông số mặc đònh
P002 Tự chọn Thời gian tăng tốc thứ nhất (normal) (>3s)
P003 Tự chọn Thời gian giảm tốc thứ nhất (normal)
P006 2 Chế độ dùng tần số cố đònh
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 2 II.3
P007 0 Cho phép điều khiển biến tần qua các ngõ vào số
P009 3 Cho phép truy cập tất cả các thông số
P013
30.00
khiển vào bộ biến tần (điều chỉnh biến trở để thay đổi điện áp).
Điều khiển động cơ chạy dừng thông qua DIN1.
Chiều quay của động cơ được điều khiển qua DIN2.
Nối dây cho biến trở dùng nguồn +10V (cổng 1 và 2) để đưa điện áp điều khiển
thay đổi (0 – 10V) vào ngõ vào tương tự của biến tần AIN+ , AIN- (cổng 3 và
cổng 4). Điều chỉnh biến trở để có được tốc độ ra mong muốn.
Yêu cầu
: lần lượt điều khiển tần số ra của biến tần là F
1
, F
2
,F
3
và F
4
(Hz) bằng
cách chỉnh biến trở.
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 2 II.4
Thiết bò cần thiết :
- Động cơ không đồng bộ 3 pha 1,5 kW.
- Biến tần MICROMASTER Vector 6SE32.
- Các chế độ điều khiển biến tần: điều khiển số Run Left, Run Right, thay
đổi tốc độ động cơ thông qua ngõ vào tương tự AIN+.
Thiết lập thông số theo thứ tự trong bảng :
Thông số Giá trò nghóa
P009 3 Cho phép truy cập tất cả các thông số
P944 1 Reset bộ biến tần về các thông số mặc đònh
P002 Tự chọn Thời gian tăng tốc (>5s)
Bài 2 II.5
Điều khiển vòng kín dùng phương pháp PID.
Phương trình vi phân mơ tả hiệu chỉnh PID là:
u(t) = K
P
e(t) + K
I
∫
dt)t(e
+ K
D
dt
)t(de
K
P
: hệ số khâu tỉ lệ.
K
I
: hệ số khâu tích phân.
K
D
:hệ số khâu vi phân.
Tần số cho phép cực đại là 30Hz
P021 0
Chọn tầm % tốc độ đặt ứng với analog min (0%)
% tốc độ được tính theo giá trò “tốc độ cực đại
”
P022 Tự chọn
Chọn tầm % tốc độ đặt ứng với analog max (65%)
% tốc độ được tính theo giá trò “tốc độ cực đại
”
P323 0 Tín hiệu cảm biến dạng điện áp tầm 0÷10V
Cảm biến tốc độ (tachometter): ±4V/±1000RPM
Biến tần (P323): V
max
= 10V⇔ 2500RPM ⇔ 41,7Hz
Được xem là “tốc độ cực đại
” khi chạy ở chế độ vòng kín (PID)
P201 1 Cho phép chạy chế độ PID
P202 Hiệu chỉnh Kp (Điều chỉnh Kp từ 0
→
200.0)
P203 Hiệu chỉnh Ki (Điều chỉnh Ki từ 0
→
2.00)
P204 Hiệu chỉnh Kd (Điều chỉnh Kd từ 0
→
1.0)
P080 0.80 Hệ số công suất đònh mức của động cơ = 0,8
P082 Xem động cơ Tốc độ đònh mức của động cơ (RPM)
P083 Xem động cơ Dòng điện đònh mức của động cơ (A)
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
, F
3
và F
4
(Hz) và có công tắc đảo chiều.
- Xác đònh và giải thích chi tiết các thông số của bộ biến tần cần sử dụng .
- Vẽ sơ đồ nối dây của hệ biến tần và động cơ (có chú thích)
3. Nêu sơ lược về phương pháp điều khiển vòng kín dùng PID.
Vẽ sơ đồ đấu dây và các thông số cần thiết lập (giải thích).
Khảo sát đáp ứng tốc độ động cơ so với điều khiển vòng hở.
Nêu các ưu/ khuyết điểm khi điều khiển vòng kín tốc độ động cơ dùng
biến tần.
4. Hướng dẫn tính các giá trò F1, F2, F3 và F4
F1, F2, F3 và F4 có giá trò được tính dựa trên mã số sinh viên như sau:
(a, b, c là 3 chữ số tận cùng của Mã Số Sinh Viên)
4.1. F1 = phần ngun của (
4
15
cba ++
+
) (15 < F1 < 40)
4.2. F2 = phần ngun của (
4
20
cba ++
+
) (15 < F2 < 40)
4.3. F3 = phần ngun của (
Tài liệu tham khảo :
[1] Siemens MicroMaster Vector Manual
[2] Tự động hóa với SIMATIC S7 – 200 . Nguyễn Doãn Phước
Phan Xuân Minh
[3] Siemens
S7 – 200 Programmable Controller.
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 3 III.1
BÀI 3 : ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA
MICROWIN 32, USS TOOLBOX.
- Lập trình Ladder điều khiển từ xa bộ biến tần dùng giao thức USS.
- Nạp chương trình điều khiển vào PLC và kiểm tra hoạt động của PLC và
động cơ.
Chuẩn bò trước các lệnh: các lệnh giao thức USS, các lệnh đọc trạng thái bit,
các lệnh sao chép dữ liệu dạng byte, word, real.
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 3 III.2
Điều khiển bộ biến tần từ xa qua đường dữ liệu USS dùng PLC 226 và
toolbox USS Protocol trong Step7 MicroWin 32.
Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách xuất ra các giá trò tần số tương ứng vào
bộ biến tần dùng giao thức USS. Dùng một input PLC làm nút nhấn đảo
chiều động cơ. MICROMASTER
Communication
Port
PPI network cable
×
ƯYêu cầu
: Viết chương trình LADDER:
P910 1 Cho phép chế độ điều khiển từ xa
P092 Giá trò tương ứng
BAUD (USS_INIT)
Tốc độ baud của biến tần
P091 0 – 30, tương ứng với
giá trò DRIVE
(
USS_CTRL
)
Đòa chỉ của bộ biến tần
P002 Tự chọn Thời gian tăng tốc của động cơ
P003 Tự chọn Thời gian giảm tốc của động cơ
P094 50 Tần số đặt của động cơ = 50 Hz
P095 0 Độ phân giải 0,1 Hz
Xem thêm bảng thông số biến tần trong phần phụ lục.
Viết chương trình điều khiển động cơ . Ví dụ về cách đặt thông số :
- Đòa chỉ biến tần = 1 : giá trò ACTIVE = 2, DRIVE = 1
- Tốc độ baud = 9600 : BAUD = 9600
- Type: chọn cho MicroMaster 3
- Các ngõ vào điều khiển RUN, OFF, DIR,….
- Dùng port 0 nối cáp USS tới cổng RS485 của biến tần : USS = 1
- Điều khiển động cơ chạy ở N
1
% tốc độ đặt : SPD_SP = N
1
- Sau khi viết xong chương trình vào menu File/Library Memory để thiết
lập bộ nhớ dành cho toolbox USS ( vùng nhớ biến V) : vùng nhớ này
(khoảng 400 byte ) không được sử dụng trong chương trình.
, N
2
, N
3
và N
4
N
1
, N
2
, N
3
và N
4
có giá trò được tính dựa trên mã số sinh viên như sau:
(a, b, c là 3 chữ số tận cùng của Mã Số Sinh Viên)
3.1. N
1
= phần ngun của (
3
75
cba
++
+
) (25 < N
1
,N
2
trò của a, b và c
lần lượt là 1, 3 và 0, khi đó N
1
được tính như sau:
N
1
= phần ngun của (
3
031
75
++
+
) = phần ngun của (76.33) = 76.
Tính toán tương tự cho các giá trò N
2
, N
3
và N
4
.
Tài liệu tham khảo :
[1] Tự động hóa với SIMATIC S7 – 200 . Nguyễn Doãn Phước
Phạm Xuân Minh
[2] Siemens
S7 – 200 Programmable Controller.
[3] Siemens
MicroMaster Vector Manual
Tài liệu hướng dẫn thực tập tốt nghiệp
Phần hướng dẫn về PLC
DÙNG BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM SIKOSTART VÀ PLC S7-200
I. MỤC ĐÍCH:
- Tìm hiểu về bộ khởi động mềm Sikostart của hãng Siemens.
- Tìm hiểu về họ PLC S7–200, CPU 226 (ngõ ra Relay); tập lệnh và
phần mềm lập trình STEP7 MICROWIN 32 (chú ý đến các lệnh về xử
lý Bit, Timer (TON, TOF)).
- Thực tập về cách sử dụng PLC để điều khiển các đối tượng như động
cơ, contactor, ….
- Thực tập điều khiển động cơ dùng bộ khởi động mềm Sikostart và
khái niệm điều khiển mềm bằng việc lập trình cho PLC.
II. ĐẶT VẤN ĐỀ:
Sikostart 3RW2221-1AB15 là bộ khởi động mềm, dùng để điều khiển
động cơ AC không đồng bộ 3 pha. Bằng cách điều khiển độ lớn điện áp
cung cấp cho động cơ, và giám sát dòng điện làm việc. Sikostart có thể
khống chế dòng điện làm việc của động cơ trong một giới hạn thời gian cho
phép, hay bảo vệ cho động cơ nếu xảy ra quá tải. Thông qua việc cài đặt
thời gian, Sikostart có thể điều khiển động cơ khởi động mềm (hạn dòng
khởi động) hay dừng mềm; mà không làm momen của động cơ thay đổi
quá nhanh. SIKOSTART điều khiển vòng hở tốc độ và momen khởi động
động cơ.
Chế độ khởi động
2
1
Chế độ dừng
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 4 IV.2
Sơ đồ trên mô tả SIKOSTART điều khiển động cơ trong một quá trình
khởi động mềm và dừng mềm. Dạng điện áp
(độ lớn) thay đổi theo chế
độ cài đặt cho Sikostart và dòng điện hiện tại của động cơ.
III. NỘI DUNG THỰC TẬP:
III.1. SINH VIÊN THỰC HIỆN CÁC PHẦN THỰC TẬP SAU:
1) Sử dụng Sikostart vận hành động cơ trong các chế độ khởi động mềm
và dừng mềm:
Dùng SIKOSTART vận hành động cơ lần lượt theo từng chế độ dưới đây.
Cài đặt chế độ khởi động và chế độ dừng cho Sikostart thông qua 4 biến
trở điều chỉnh và 8 công tắc DIL1 ÷DIL8. Ghi nhận lại đáp ứng thời gian
của động cơ (2HP, vận hành không tải) đối với từng chế độ.
Bằng cách thay đổi các giá trò trên các biến trở điều chỉnh và xem LED
hiển thò để đánh giá thời gian đáp ứng tương đối của động cơ.
Chế độ khởi động mềm:
Công tắc DIL
DIL 3 DIL 5
Chế độ khởi động
Hàm dốc điện áp (Voltage ramp)
Giới hạn dòng (Current limiting)
Hàm dốc điện áp với giới hạn dòng
• Khi thay đổi các giá trò của các biến trở điều chỉnh, đáp ứng thời
gian khởi động và thời gian dừng của động cơ như thế nào?
2) Sử dụng Sikostart khởi động mềm động cơ và bypass:
Dùng Sikostart khởi động mềm động cơ và bypass:
Khởi động mềm động cơ theo chế độ hàm dốc điện áp với giới hạn dòng
(voltage ramp with current limiting). Khi động cơ đã chạy ổn đònh, dùng
contactor bypass nối trực tiếp động cơ với nguồn (,sau đó có thể cắt
Sikostart ra khỏi mạch động lực – mở contactor nối Sikostart với động cơ).
Cấp nguồn điều khiển 220V, điều khiển bằng nút nhấn, sử dụng ngõ ra
relay để đóng contactor bypass. Sử dụng 2 contactor 220V - 3 tiếp điểm
để làm contactor bypass và nối Sikostart với động cơ 3 pha.
Chú ý:
• Trong chế độ này, khi động cơ đã được bypass, có nên vận hành
được chế độ dừng mềm của SIKOSTART được không?
• Khi đã vận hành ổn đònh thì mạch điều khiển của hệ thống có còn
liên hệ gì đến SIKOSTART không?
• Nêu ra giải pháp điều khiển (dùng PLC) để cho SIKOSTART
dừng hẳn khi đã bypass, tạo điều kiện cho SIKOSTART khởi động
tuần tự nhiều động cơ.
11
OUT L+ DC 24V
10
IN1 START
9
IN2 STOP
ON
OFF
Tài liệu thực tập tốt nghiệp
Bài 4 IV.4
nên phải điều khiển khởi động SIKOSTART bằng tín hiệu điện áp 220V
(điều khiển Sikostart giống như một contactor
), cùng cấp điện áp điều khiển
với các các contactor.
15
380-415 VAC
14
200-240 VAC
13
100-120 VAC
12
N/L
L1
N
11
OUT L+ DC 24V
10
IN1 START
9
IN2 STOP
ON/OFF
PLC S7-200 CPU-226
Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 COM OUTPUT-Relay
R
= 0,3 – 180 sec).
Đặt điện áp (xung) ban đầu U
Anf
(U
L
): START VOLTAGE.
(U
Anf
(U
L
) = 20% - 100% U
N
).
Đặt dòng giới hạn bằng I
B
nút điều chỉnh CURRENT
LIMIT. (Với Sikostart 3RW2221-1AB15, dòng I
e
= 5.5A, I
B
=
0.5 – 6 I
e
; trong bài thực tập này chọn I
B
= 0.5I
e
).
Đặt chế độ dừng bằng công tắc DIL 1 và DIL 2.
Copyright: Tài liệu đại học ©