Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Khoa Điện trường đại học công nghiệp hà nộiThiết kế mạch điều khiển, mạch lực cho hệ thống khoan tự động có yêu cầu công nghệ được mô tả như hình vẽĐiều khiển logic trang bị điệnThiết kế mạch điều khiển máy khoan bằng GraftcetTìm hiểu biến tần LSXây dựng mạch lực bằng biến tần LS
GIỚI THIỆU DEMO TỔ HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN I Giới thiệu phương pháp tổ hợp hàm điều khiển Khi tiến hành tổng hợp hệ điều khiển theo quy trình cơng nghệ cho(có thể lời nói, chử viết, đồ thị công nghệ ) người ta biểu diễn hoạt động công nghệ theo thời gian tác động biến vào ảnh hưởng tới biến để từ đổ đưa quy luật điều khiển cho hệ thống Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có phương pháp sau: • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp ma trận trạng thái • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp hàm tác động • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp phân tầng • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp Grafcet Một mạch điều khiển tổng hợp phải đáp ứng tiêu sau: • Thực quy trình tiến trình cơng nghệ đặt • Có độ tin cậy điều khiển cao • Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản thuận tiện cho việc vận hành • Có tính kinh tế đáp ứng mặt mỹ thuật Chất lượng mũi khoan suất làm việc phụ thuộc nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc thực theo trật tự logic, theo trình tự thời gian xác đinh để điều khiển cơng nghệ ta phải tổng hợp hàm điều khiển cho hệ thống Ở ta sử dụng phương pháp Grafcet So với phương pháp khác phương pháp Graftcet có ưu điểm đơn giản đảm bảo xác thực trình đồng thời đáp ứng tiêu mạch điều khiển nêu a Grafcet Grafcet I đồ hình trạng thái mà trạng thái người ta giải thích chi tiết hành vi xảy hệ thống theo công nghệ yều cầu I Thiết kế mạch Từ lưu đồ thuật toán Graftcet xây dựng phần trên, ta chuyển sang mạch điều khiển role: MỞ ĐẦU Trong nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa đất nước, nói tiêu chí để đánh giá phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hóa q trình sản xuất mà trước hết suất sản xuất chất lượng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, cơng nghệ thơng tin thành tựu lý thuyết điều khiển tự động làm sở hỗ trợ cho phát triển tương xứng lĩnh vực tự động hóa Nước ta nước phát triển năm gần với đòi hỏi sản xuất hội nhập vào kinh tế giới việc áp dụng tiến khoa học kỹ thuật mà đặc biệt tự động hóa q trình sản xuất có bước phát triển tạo sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành kinh tế tri thức Ngày tự động hóa điều khiển trình sản xuất sâu vào ngõ ngách, vào tất khâu trình tạo sản phẩm Một ứng dụng mà đồ án thiết kế điều khiển công nghệ khoan Tự động hóa điều khiển cơng nghệ khoan trình tạo lỗ thủng bề mặt vật thể có kích thước chiều sâu định trước Trong cơng việc thiết kế, tự động hóa điều khiển thể qua hai trình sau: Tự động hóa điều khiển cơng việc đưa vật thể cào vị trí định trước (xác định vị trí lỗ khoan) Tự động hóa việc điều khiển mũi khoan vào khoan vật thể sau quay vị trí cũ để đảm bảo cho quy trình KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ Khoan điều chỉnh lên xuống động không đồng ba pha Ban đầu mũi khoan vị trí cảm biến A Nhấn nút khởi động m Mũi khoan chạy, động quay theo chiều đưa mũi khoan xuống với tốc độ V1 Sau mũi khoan khoan tới vị trí cảm biến B Mũi khoan tiếp tục khoan, động tiếp tục quay theo chiều đưa mũi khoan xuống với tốc độ V2 Sau tới vị trí cảm biến C Mũi khoan tiếp tục quay, động quay theo chiều đưa mũi khoan lên với tốc độ V1 Khi lên tới vị trí A Động khoan dừng lại, kết thúc trình khoan Để bắt đầu trình khoan mới, ta ấn nút m Nếu trình làm việc, lý mà động dừng, sau khắc phục cố, ta cần tác động vào cảm biến phía trước giai đoạn động làm việc để động tiếp tục hoạt động theo chu trình Trong trường hợp hệ thống vận hành mà ta muốn dừng q trình theo ta khơng có cách để dừng lại được, để đảm bảo an toàn, ta thêm nút dùng D Khi muốn hệ thống tiếp tục ta thực gặp cố BIẾN TẦN LS I Giới thiệu chung biến tần Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều tần số thành dòng điện xoay chiều tần số khác điều chỉnh Nguyên lý làm việc biến tần đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi hệ biến tần có giá trị khơng phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Công đoạn thực thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động Ưu điểm sử dụng biến tần: Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển Vì điều khiển động cơ, ta điều chỉnh trơn tốc độ động Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn cơng suất chế tạo theo công nghệ đại Nhờ vậy, lượng tiêu thụ xấp xỉ lượng yêu cầu hệ thống Biến tần ngày tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác phù hợp hầu hết loại phụ tải khác Ngày biến tần có tích hợp PID thích hợp với nhiều chuẩn truyền thơng khác nhau, phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA II Giới thiệu biến tần LS Biến tần LS thương hiệu Biến tần LS Industrial phát triển với nhiều loại với công suất khác nhau: Biến tần LS-IC5có cơng suất 0.37kW ~ 2.2kW với đầu pha 220V Biến tần LS-IG5A có cơng suất 0.37kW ~ 22kW với đầu pha 380V Biến tần LS-IP5A có cơng suất: 5.5kW ~ 450Kw với đầu pha 380V Và nhiều loại khác Yêu cầu đề tài dùng động khơng đồng ba pha có Pđm = 3.7kW, Uđm=380V nên ta sử dụng biến tần LS-IG5A Biến tần LS-IG5A có số thơng số sau: Điện áp đầu vào: 3pha – 380V Tần số đầu ra: 0.01 ~ 400Hz Tần số sóng mang: ~ 10kHz Mơmen 150% 0,5Hz Tích hợp giao diện truyền thơng RS485/MODBUS-RTU Có thể chon tăng cường mơmen tay/tự động Tích hợp hãm cắt Điều khiển PID Tự động restart sau điện tức thời Bảo vệ nối sai dây nguồn/tải FU group1: Khi vào nhóm biến tần LS-IG5A cài đặt thơng số có chức điều chỉnh tần số, điện áp FU group2: Khi vào nhóm biến tần LS -IG5A cài đặt thông số cho ứng dụng PID, thông số motor IO group: Khi vào nhóm biến tần LS-G5A cài đặt thông số chức ngõ ra, vào Để di chuyển tói chức bên nhóm, ta nhấn nút ▲▼, để chọn chức ta ấn OK IV Cài đặt tham số cho biến tần Mạch điều khiển rơle nên ta cần điều khiển biến tần từ thiết bị ngoại vi Phương pháp sử dụng hầu hết hệ thống biến tần Để điều khiển biến tần thiết bị ngoại vi trước hết ta cần cài đặt từ panel biến tần số thông số sau: Drv = Frq = I8 = tần số nhỏ I10 = tần số lớn Các thông số giới hạn điện áp, tần số Các thông số động TỔ HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN II Giới thiệu phương pháp tổ hợp hàm điều khiển Khi tiến hành tổng hợp hệ điều khiển theo quy trình cơng nghệ cho(có thể lời nói, chử viết, đồ thị công nghệ ) người ta biểu diễn hoạt động công nghệ theo thời gian tác động biến vào ảnh hưởng tới biến để từ đổ đưa quy luật điều khiển cho hệ thống Để tổng hợp mạch điều khiển cho hệ thống ta có phương pháp sau: • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp ma trận trạng thái • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp hàm tác động • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp phân tầng • Tổng hợp mạch điều khiển phương pháp Grafcet Một mạch điều khiển tổng hợp phải đáp ứng tiêu sau: • Thực quy trình tiến trình cơng nghệ đặt • Có độ tin cậy điều khiển cao • Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản thuận tiện cho việc vận hành • Có tính kinh tế đáp ứng mặt mỹ thuật Chất lượng mũi khoan suất làm việc phụ thuộc nhiều vào công nghệ điều khiển Quá trình làm việc thực theo trật tự logic, theo trình tự thời gian xác đinh để điều khiển cơng nghệ ta phải tổng hợp hàm điều khiển cho hệ thống Ở ta sử dụng phương pháp Grafcet So với phương pháp khác phương pháp Graftcet có ưu điểm đơn giản đảm bảo xác thực trình đồng thời đáp ứng tiêu mạch điều khiển nêu I Tổ hợp hàm điều khiển phương pháp Grafcet b Grafcet Grafcet I đồ hình trạng thái mà trạng thái người ta giải thích chi tiết hành vi xảy hệ thống theo công nghệ yều cầu c Grafcet Graftcet coi Graftcet mô tả thay thiết bị thực tế Vậy trước hết ta phải chọn thiết bị chấp hành, thiết bị điều khiển dựa vào thiết bị người ta kí hiệu cho tên thiết bị để phù hợp với công nghệ thay chữ viết mô ta Grafcet kí hiệu Nút M nút khởi động Nút D nút dừng X trạng thái xuống L trạng thái lên d Hàm điều khiển Do cảm biến A,B,C cơng tắc hành trình dạng xung nên chuyển sang hàm điều khiển role ta cần sử dụng tiếp điểm trì THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN II Đối tượng điều khiển Đối tượng điều khiển biến tần với chức điều khiển chiều quay động nối với biến tần, tần số điện cấp cho động qua điều khiển tốc độ quay động cơ, khởi động dừng hệ thống III Phương pháp điều khiển Mach điều khiển sử dụng role, mạch dùng role có số ưu nhược điểm như: Ưu điểm: • Giá thành thấp • Đơn giản, dễ sử dụng • Mạch điều khiển tách biệt với mạch lực nên đảm bảo an toàn vận hành Nhược điểm • Thời gian tác động chậm • Có thể phóng hồ quang, gây nhiễu tới thiết bị khác • Khi thay đổi trạng thái phát tiếng ồn IV Các thiết bị, linh kiện dùng mạch Để xây dựng mạch điều khiển, ta cần số thiết bị: Nút bấm thường mở, thường đóng Role trung gian V Thiết kế mạch Từ lưu đồ thuật toán Graftcet xây dựng phần trên, ta chuyển sang mạch điều khiển role: THIẾT KẾ MẠCH LỰC I Tính chọn thiết bị Ta điều khiển động biến tần LS-IG5A có đầy đủ chức bảo vệ, đảo chiều hay bật tắt động nên ta không cần thêm thiết bị khác mạch động lực này, ta cần cài đặt chức bảo vệ, điều khiển động thông số động cho biến tần Cài đặt thơng số động cho biến tần: • Cơng suất động cơ: • Dịng danh định: • Hiệu suất: H30 = 3.7 H33 = 8.8 H36 = 82 Cài đặt chức bảo vệ cho biến tần: • • • • Bảo vệ pha đầu ra: H19 = Mức báo tải: F54 = 150 (giá trị mặc định biến tần) Thời gian trễ báo tải: F58 = 60 (giá trị mặc định biến tần) Thời gian báo tải: F54 = 10 (giá trị mặc định biến tần) Cài đặt thông số điều khiển động cho biến tần: • • • • • • Đặt lệnh chạy: Tham chiếu tần số: Tần số đầu vào V1: Tần số max đầu vào V1: Dòng đầu ra: Tốc độ động cơ: Drv = Frq = (điều khiển tần số ngoại vi) I8 = 10 I10 = 50 Cur = 8.8 RPM = 1420 II Thiết kế mạch Theo lưu đồ Grafcet giai đoạn S1 mũi khoan xuống với vận tốc V1, giả sử động quay theo chiều thuận mũi khoan xuống muốn mũi khoan xuống với vận tốc V1 ta phải có tín hiệu vào chân P1 biến tần đồng thời điện áp ứng với vận tốc V1 phải đặt vào chân V1 biến tần Ở giai đoạn S2 mũi khoan xuống với vận tốc V2 nên ta cần trì tín hiệu chân P1 cấp điện áp ứng với vận tốc V2 vào chân V1 biến tần Ở giai đoạn S3, mũi khoan lên với vận tốc V1, ta cần cấp tín hiệu vào chân P2, đồng thời cấp điện áp ứng với vận tốc V1 trở lại cho chân V1 biến tần Dưới sơ đồ đấu nối với biến tần: Các bạn lớp TĐH K8 HaUI có tải tài liệu nhớ sửa nhá Nhóm TỔNG KẾT