Đang tải... (xem toàn văn)
Đất nước ta đang trên con đương tiến lên một đất nước công ngiệp hóa hiện đại hóa. Để đạt được mục tiêu đó thì ngành công ngiệp máy tính là một ngành then chốt để tiến lên con đường công ngiệp hoá và hiện đại hóa đất nước. Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng đều sử dụng máy vi tính vào việc đo lường điều khiển, tính toán và trong quản lý hành chính, nhờ có đặc tính gọn nhẹ, độ tin cậy cao linh hoạt và đơn giản trong sử dụng. Đặc biệt trong các ngành công nghiệp hiện đại, máy tính điện tử không những góp phần vào việc nâng cao năng suất lao động mà còn góp phần vào việc bảo vệ sức khoẻ và an toàn lao động cho con người Đễ hoàn thành những công việc kể trên chúng ta cần phải kết nối các máy vi tính với nhau, hoặc kết nối chúng với các thiết bị ngoại vi nhận dữ liệu để xử lý hay gửi dữ liệu đi cho các thiết bị khác xử lý. Để thực hiện được công việc này thì điều đầu tiên chúng ta phải làm đó là chúng ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viết các chương trình truyền dữ liệu.
Lời nói đầu Đất nước ta đang trên con đương tiến lên một đất nước công ngiệp hóa hiện đại hóa. Để đạt được mục tiêu đó thì ngành công ngiệp máy tính là một ngành then chốt để tiến lên con đường công ngiệp hoá và hiện đại hóa đất nước. Ngày nay trong các nhà máy xí nghiệp hay công xưởng đều sử dụng máy vi tính vào việc đo lường điều khiển, tính toán và trong quản lý hành chính, nhờ có đặc tính gọn nhẹ, độ tin cậy cao linh hoạt và đơn giản trong sử dụng. Đặc biệt trong các ngành công nghiệp hiện đại, máy tính điện tử không những góp phần vào việc nâng cao năng suất lao động mà còn góp phần vào việc bảo vệ sức khoẻ và an toàn lao động cho con người Đễ hoàn thành những công việc kể trên chúng ta cần phải kết nối các máy vi tính với nhau, hoặc kết nối chúng với các thiết bị ngoại vi nhận dữ liệu để xử lý hay gửi dữ liệu đi cho các thiết bị khác xử lý. Để thực hiện được công việc này thì điều đầu tiên chúng ta phải làm đó là chúng ta phải kết nối phần cứng cho phù hợp và viết các chương trình truyền dữ liệu. Trước yêu cầu thực tế đó nhóm sinh viên chúng em được nhận đề tài “Điều khiển và giám sát tốc độ động cơ từ máy tính”. Sau khi nhận được đề tài này nhóm chúng em đ• tập chung tìm hiểu một cách nghiêm túc, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Đặng Quang Đồng đến nay chúng em đ• hoàn thành đồ án. Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Đặng Quang Đồng đ• tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án, cùng các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử. Song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi các sai sót. Chúng em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn cho đề tài của chúng em hoàn thiện hơn. Hưng yên ngày 16 Tháng 8 Năm 2008 Lời cảm ơn Trong thời gian thực hiện đề tài này, nhóm thực sinh viên chúng em đ• học tập được nhiều điều bổ ích từ thầy hướng dẫn cùng thầy cô trong khoa Điện - Điện tử và bạn bè cùng lớp. Nhóm sinh viên chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy Đặng Quang Đồng trên cương vị là người hướng dẫn đề tài đ• tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện tốt cho chúng em hoàn thành đề tài này. Nhóm sinh viên chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy các cô trong khoa Điện - Điện tử cùng các bạn đ• đóng góp ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện đề tài này. Hưng Yên ngày16 Tháng 8 Năm 2008 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Vũ Đào Văn Tân Lê Việt Anh Nhận xét, đánh giá của giáo viên hướng dẫn …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Hưng yên, ngày … tháng … năm 2007 Giáo viên hướng dẫn Đặng Quang Đồng Nhận xét, đánh giá của giáo viên phản biện …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Hưng yên, ngày … tháng … năm 2008 Giáo viên phản biện Mục lục Lời nói đầu 1 Lời cảm ơn 2 Chương 1 9 Mở đầu 9 1. Phân tích yêu cầu đề tài 9 2. Phương pháp thực hiện 10 Chương 2 11 Truyền thông RS 232 máy tính 11 1. Cấu trúc RS232 11 1.1. Giới thiệu RS-232 11 1.2. Đặc tính điện học 11 1.3 Đặc tính cơ học 13 1.4. Chế độ làm việc 14 1.5. Đặc điểm và ứng dụng 15 2. Phần mền truy xuất dữ liệu giao tiếp máy tính và plc 18 2.1. Truyền thông nối tiếp dùng ActiveX18 2.2 Các thuộc tính của đối tượng ActiveX 19 2.3 Sự kiện OnComm 22 2.4. Thiết kế giao diện điều khiển 23 Chương3 25 Truyền thông Freeport và Uss PLC S7-200 25 3.1. Yêu cầu PLC S7-200 25 3.1.1. Đặc điểm cơ bản CPU224XP 25 3.1.2. Cổng truyền thông RS48526 3.2. Truyền thông Freeport PLC với máy tính 27 3.2.1. Giới thiệu truyền thông Freeport 27 3.2.2. Kết nối phần cứng 29 3.2.3. Phần mền truy xuất dữ liệu giao tiếp PLC với máy tính 30 3.3. Truyền thông USS PLC với biến tần34 3.3.1. Truyền thông USS 34 3.3.1.1. Giới thiệu về truyền thông USS 34 3.3.1.2. Kết nối phần cứng 34 3.3.2. Phần mềm truy xuất dữ liệu giao tiếp PLC và bến tần 35 Chương 4 42 Biến tần MM440 42 4.1. Tổng quan biến tần MM44042 4.1.1.Đặc điểm biến tần MM44043 4.1.2. Các nguồn điều khiển biến tần 48 4.1.3. Nguồn đăt tần số 51 4.1.4. Các chế độ làm việc 54 4.1.5. Cài đặt nhanh 54 4.2. Truyền thông USS biến tần với PLC58 4.3. Điều khiển động cơ không đồng bộ 61 4.3.1. Xây dung mô hình toán học động cơ không đồng bộ 61 4.3.1.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 61 4.3.1.2 Điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ62 4.3.2. Mô hình động cơ KDB 3 Pha rotor lồng sóc và tìm bộ điều khiển tốc độ: 64 4.3.2.1. Mô tả toán học động cơ không đồng bộ ba pha: 64 4.3.2.2. Hệ phương trình cơ bản của động cơ: 66 4.3.2.3. Mô hình trạng thái của động cơ trên hệ toạ độ từ thông rotor (hệ toạ độ dq) : 67 4.3.2.4. Cấu trúc hệ thống điều khiển vectơ không sensor động cơ KĐB69 4.3.3. Tuyến tính hoá mô hình động cơ 72 4.3.3.1. Tổng hợp Risq và R? 73 4.3.3.2. Tổng hợp Risd: 75 4.3.4. Tính toán và mô phỏng : 76 4.3.4.1. Mô phỏng mô hình hệ thống trên toạ độ dq: 79 Mô hình động cơ sau khi tính toán: 79 4.3.4.2. Mô hình toàn bộ hệ thống không dùng cảm biến tốc độ : 80 4.4. Cài đặt thông số điều khiển trên biến tần MM440. 82 4.4.2. Cài đặt tham số điều khiển vector không sensor: 83 Chương 5 88 Mô hình điều khiển giám sát tốc độ động cơ KĐB 88 5.1. Giới thiệu mô hình 88 5.2. Hướng dẫn cài đặt và vận hành sản phẩm 90 5.2.1. Lắp ráp phần cứng 90 5.2.2. Lắp rắp phần điện91 5.2.3. Cài đặt tham số 92 5.2.3.1 Cài đặt các tham số cho biết tần MM440 92 5.3 Chương trình phần mềm 93 5.3.1 Chương trình PLC93 5.3.2 Chương trình Visual basic(VB) 96 5.2.2 Vận hành 105 Chương 6 108 Kết luận và khuyến nghị 108 Chương 1 Mở đầu 1. Phân tích yêu cầu đề tài - Với đề tài : Điều khiển và giám sát động cơ không đồng bộ sử dụng truyền thông Máy tính, PLC và biến tần - Với số liệu cho trước: - Mỏy tính (Có cổng RS232) - Một bộ PLC S7200 (có hai cổng truyền thông port0 và port1) - Một biến tần MM440 Từ những yêu cầu và số liệu như trên chúng em lựa chọn mô hình điều khiển như sau: Mô hình gồm có : - Máy tính - PLC có hai cổng truyền thông - Biến tần MM440 - Động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc với các số liệu như sau - Uđm =380/220 V - Iđm = 2 A - ?đm = 1400 (vòng/phút) Thông qua mô hình này chúng em sẽ dùng để điều khiển và thu thập giá trị tốc độ động cơ. 2. Phương pháp thực hiện Với đề tài này, ngoài phương pháp sử dụng truyền thông để điều khiển và giám sát thì chúng ta cũng có thể sử dụng những mạch điện trung gian để điều khiển và giám sát tốc độ động cơ không đồng bộ roro lồng sóc. Nhưng trong nội dung đề tài này chúng em sử dụng phương pháp truyền thông để điều khiển và giám sát có một số ưu điểm sau: - Sơ đồ kết nối phần cứng đơn giản - Khối lượng dây dẫn ít - Đáp ứng điều khiển, giám sát nhanh, chính xác Để ứng dụng mô hình trên vào đề tài này thì phương thức truyền nhận dữ liệu từ Máy tính xuống PLC và ngược lại chúng em sử dụng giao thức truyền thông Freeport là giao thức truyền thông do người dùng tự định nghĩa sẽ được trình bày kỹ hơn trong phần tiếp theo của đồ án. Để điều khiển biến tần thông qua PLC người ta thường dùng các cách sau: 1. Dùng các đầu vào/ ra số của PLC nhưng cách này có hạn chế là chỉ điều khiển được những chức năng đơn giản khởi động, dừng, đảo chiều. 2. Điều khiển biến tần qua mạng Profibus, nhưng với một ứng dụng nhỏ thì việc thiết kế một mạng Profibus sẽ đưa giá thành lên cao không kinh tế 3. Dùng port0 của PLC kết nối với port RS485 của biến tần, một PLC có thế điều khiển hệ thống mạng tối đa 31 biến tần. Mạng này chính là mạng USS đây cũng chính là phương pháp truyền thông mà chúng em chọn trong đề tài này. Động cơ được kết nối trực tiếp vào đầu ra ba pha được thiết kế riêng cho biến tần chuyên để điều khiển động cơ xoay chiều ba pha. Với thực tế thiết bị hiện có và kiến thức chúng em được học tại trường, nên việc lựa chọn mô hình như trên là hợp lý. Chương 2 Truyền thông RS 232 máy tính 1. Cấu trúc RS232 1.1. Giới thiệu RS-232 RS-232 (tương ứng với chuẩn châu Âu là CCITT V.24) lúc đầu được xây dựng phục vụ chủ yếu trong việc ghép nối điểm - điểm giữa hai thiết bị đầu cuối (DTE, Data terminal Equipment), ví dụ giữa hai máy tính (PC, PLC, …), giữa máy tính và máy in, hoặc giữa một thiết bị đầu cuối và một thiết bị truyền dữ liệu (DTE, Data terminal Equipment), ví dụ giữa máy tính và Modem Mặc dù tính năng hạn chế, RS-232 là một trong các chuẩn tín hiệu có từ lâu nhất, vì thế được sử dụng rất rộng r•i. Ngày nay mỗi máy tính cá nhân đều có một vài cổng RS-232 (cổng COM), có thể sử dụng tự do để nối với các thiết bị ngoại vi hoặc với các máy tính khác. Nhiều thiết bị công nghiệp cũng tích hợp cổng RS-232 phục vụ lập trình hoặc tham số hoá. 1.2. Đặc tính điện học RS-232 sử dụng phương thức truyền không đối xứng, tức là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất. Mức điện áp được sử dụng dao động trong khoảng từ -15V tới 15V. Khoảng từ 3V đến 15V ứng với giá trị logic 0, khoảng từ -15V đến -3V ứng với giá trị logic 1 như hình vẽ sau: Chính vì -3V đến tới 3V là phạm vi không được định nghĩa trong trường hợp thay đổi giá trị logic từ 0 lên 1 hoặc từ 1 xuống 0 một tín hiệu phải vượt qua khoảng quá độ đó trong một khoảng thời gian ngắn hợp lý. Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn. Đa số các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ tới tốc độ 19.2KBd (chiều dài cho phép 30-50m). Gần đây, sự tiến bộ trong vi mạch đ• góp phần năng cao tốc độ của các Modem lên nhiều lần so với ngưỡng 19.2KBd. Hiện nay đ• có những mạch thu phát đạt tốc độ 460KBd và hơn nữa, tuy nhiên tốc độ truyền dẫn thực tế lớn hơn 115.2KBd theo chuẩn RS -232 trong một hệ thống làm việc dựa vào ngắt là một điều khó có thể thực hiện được. Một ưu điểm của chuẩn RS – 232 là có thể sử dụng công suất phát tương đối thấp, nhờ trở kháng đầu vào hạn chế trong phạm vi từ 3-7K?. Bảng dưới đây tóm tắt mộ số thông số điện học quan trọng của RS – 232 Thông số Điều kiện Tối thiểu Tối đa Điện áp đầu ra hở mạch 25V Điện áp đầu ra khi có tải 3K? ? RL ? 7K3K? 5V 15V Trở kháng đầu ra khi cắt nguồn -2V ?V0 ? 2V 300? Dòng ra ngắn mạch 500mA Điên dung tải 2500pF Trở kháng đầu vào 3V ?V1 ? 25V 3K? 7K? Ngưỡng cho giá trị logic 0 3V Ngưỡng cho giá trị logic 1 -3V 1.3 Đặc tính cơ học [...]... Thiết kế giao diện điều khiển ứng dụng điều khiển ActiveX trong phần mềm Visual basic 6.0 giao diện điều khiển và giám sát được thiết kế như sau: ? Giao diện điều khiển Giao diện điều khiển cho phép người sử dụng điều khiển động cơ từ trên máy tính bằng nút hoặc bằng cách truyền trực tiếp ký tự cần điều khiển xuống PLC tuỳ thuộc vào chương trình trong PLC - Nút MT điều khiển động cơ quay theo chiều... dụng được Thay đổi chiều quay của động cơ Nhấn nút này để đổi chiều quay của động cơ Khi động cơ đổi chiều, trên màn hình sẽ hiển thị dấu ‘ - ’ Mặc định không sử dụng, chỉ sử dụng khi đặt thông số P0700 = 1 Xoay nhẹ động cơ Nhấn nút này khi biến tần không có tín hiệu ra làm cho động cơ khởi động và chạy tại tần số xác định Động cơ dùng khi thả nút này ra Khi động cơ đang chạy, nút này không có tác... Nút MN điều khiển động cơ quay ngược với chiều trước đó - Nút Dung điều khiển động cớ dừng - Nút xoa cho phép người dùng xoá những nội dung trong hai khung truyền và nhận - Nút Mocong, Dongcong dùng điều khiển cổng nối tiếp RS232 của máy tính - Nút Thoat dùng thoát khỏi giao diện điều khiển - Nút Hienthi cho phép người sử dụng quan sát giao diện giám sát ? Giao diện giám sát Với giao diện giám sát này... Với giao diện giám sát này người dùng có thế đọc được tốc độ động cơ trong ô tốc độ và nhìn thấy dạng đồ thị đặc tuyến qúa trình tăng, giảm tốc độ của động cơ Ngoài ra với thời gian cập nhật là 100s chương trình sẽ tự động tính toán giá trị các thông số đặc trưng của đông cơ như độ quá điều chỉnh, thời gian quá độ Chương3 Truyền thông Freeport và Uss PLC S7-200 3.1 Yêu cầu PLC S7-200 Với số liệu cho... MicroMaster 440 là bộ biến đổi tần số dùng điều khiển tốc độ động cơ 3 pha xoay chiều Có nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn vào 1 pha đến 200kW nguồn vào 3 pha Biến tần MicroMaster 440 với các thông số đặt mặc định của nhà sản xuất có thể phù hợp với một số ứng dụng điều khiển động cơ đơn giản Ngoài ra MM440 cũng được dùng cho nhiều các ứng dụng điều khiển động cơ cấp cao nhờ danh sách các thông số hỗn... chỉ của biến tần MicroMaster mà lệnh DRV_CRTL đ• điều khiển Địa chỉ có giá trị từ 0 đến 30 Đầu vào TYPE chọn loại biến tần Với biến tần MicroMaster 3 chọn TYPE = 0, với biến tần MICROMASTER 4 chọn TYPE = 1 Đầu vào Speed_SP (speed setpoint) đặt tốc độ của động cơ dưới dạng phần trăm của tốc độ tối đa (-200% đến 200%) Giá trị âm của Speed_SP làm động cơ đảo chiều quay Bit Error là một byte lưu kết quả... Đầu vào tương tự : p1000=2 • Điểm đặt tần số USS trên đường truyền COM: p1000=5 Thực hiện đặt tần số cho biến tần thông qua lệnh USS_ WPM_X để ghi giá trị tần số cần đặt vào các cùng nhớ P1001, P1002 … 4.1.4 Các chế độ làm việc Chế độ làm việc của viến tần điều khiển động cơ được phản ánh tại vùng nhớ P1300 với chế độ làm việc V/F: 0 V/f tuyến tính : đường đồ thị của tốc độ với tần số là tuyến tính. .. cầu) 0 Mômen không đổi (ví dụ như thang máy, máy nén) 1 Mômen biến đổi (Ví dụ như bơm quạt) Thông số này chỉ có tác dụng đối với bộ biến tần trong hệ truyền động 5.5 kW / 400V P0300 Chọn kiểu động cơ 1 Động cơ không đồng bộ (hay động cơ dị bộ) 2 Động cơ đồng bộ ... vào PLC thông qua cổng giao tiếp Port0 (Trong chế độ này PLC không cho phép tải chương trình mới) - Chế độ STOP là chế độ đặt PLC dừng toàn bộ chương trình đang thực hiện Chế độ này cho phép tải chương trình mới - Chế độ TERM là chế độ cho phép PLC được điều khiển RUN hay STOP từ trên máy lập trình hay máy tính thông qua phần mềm MICROWIN 4.0, trong chế độ này cho phép tải chương trình xuống 3.1.2 Cổng... đến MicroMaster để giảm tốc độ xuống cho đến khi động cơ dừng hẳn Bit OFF2 được dùng để cho phép biến tần dừng động cơ nhanh hơn Bit OFF3 được dùng để MicroMaster dừng nhanh chóng Bit F_ACK (Fault Acknowledge) được dùng để xác nhận lỗi truyền thông trong biến tần Biến tần sẽ xóa lỗi (FAULT) khi F_ACK đi từ mức thấp đến mức cao Bit DIR (direction) đảo chiều quay của động cơ Đầu vào DRIVE (drive address) . PLC58 4.3. Điều khiển động cơ không đồng bộ 61 4.3.1. Xây dung mô hình toán học động cơ không đồng bộ 61 4.3.1.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ 61 4.3.1.2 Điều khiển vectơ động. người sử dụng điều khiển động cơ từ trên máy tính bằng nút hoặc bằng cách truyền trực tiếp ký tự cần điều khiển xuống PLC tuỳ thuộc vào chương trình trong PLC. - Nút MT điều khiển động cơ quay theo. cảm biến tốc độ : 80 4.4. Cài đặt thông số điều khiển trên biến tần MM440. 82 4.4.2. Cài đặt tham số điều khiển vector không sensor: 83 Chương 5 88 Mô hình điều khiển giám sát tốc độ động cơ KĐB