Đang tải... (xem toàn văn)
Chức năng của hệ thống.+ Thông tin về vận hành( tình trạng thiết bị).+ Trình tự khởi động và dừng.+Liên động vận hành.+Liên động bảo vệ.+Lựa chọn chế độ vận hành..Mức điều khiển(có 4 mức).+ Mức điều khiển của người vận hành.+ Mức điều khiển chính.+ Mức điều khiển đơn vị.+ Mức điều khiển quá trình sản xuất..Trang bị:+ Hệ thống các bảm nút bấm phần của bàn điều khiển Trung tâm.+ Hệ thống các máy tính cho các công đoạn chịu sự chi phối của phòng điều hành Trung tâm.+ Hệ thống các tủ điều khiển đơn vị (tại công đoạn).+ Hệ thống các tủ chuyển tiếp nối giữa các tủ điều khiển đơn vị U=24Vdc và mạch động lực.
Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ Độc lập - Tự – Hạnh phúc BẢN NHẬN XẫT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Trương Ngọc Hải Lớp: 02D,DT2 Chuyên ngành: TĐH Khoa: Điện Giảng viên hướng dẫn: Phạm Văn Tuấn Học hàm, học vị: Thạc sỹ Đơn vị công tác: Khoa Điện – Trường Đại học Sao Đỏ NỘI DUNG NHẬN XÉT Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài: Bộ điều khiển lập trình ( PLC, Programmable Logic Controller ) biến tần ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực tự động hoá Không sử dụng dây chuyền máy móc sản xuất công nghiệp … mà xây dựng, giao thông, thuỷ lợi, nông nghiệp, khai thác tài nguyên … Chính việc nắm bắt kỹ sử dụng khai thác PLC biến tần mục tiêu cấp thiết đặt cán bộ, kỹ sư làm việc ngành nghề có liên quan đến ứng dụng tự động hoá Đối với sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật điện, ngồi ghế nhà trường, việc học tập, nghiêm cứu tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động cách sử dụng PLC biến tần mạch điện khởi động, động cần thiết Thông qua việc tìm hiểu nghiên cứu giúp sinh viên bước đầu có kiến thức PLC biến tần để tích luỹ nâng cao trình độ chuyên môn, tiếp cận khoa học công nghệ tiên tiến Bố cục trình bày đồ án, khóa luận: Bản đồ án tốt nghiệp “Ứng dụng PLC biến tần thiết kế hệ thống điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha.”, sinh viên Trương Ngọc Hải thực hiện, gồm có 65 trang trình bày khổ giấy A4 Trong đó: Lời nói đầu – trang; Chương 1-17 trang; Chương – 30 trang; Chương – 13 trang; Kết luận – trang Tài liệu tham khảo – 1trang Chương 1: Tổng quan phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha Chương 2: Tổng quan PLC biến tần GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động xoay chiều pha PLC S7-1200 biến tần 3G3JX Kết đạt được: Chương 1: Tác giả trỡnh bày khái quát cấu tạo động điện xoay chiều không đồng pha, phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha Từ phân tích đặc điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha, tác giả lựa chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động biến tần Chương 2: Tác giả giới thiệu tổng quan PLC biến tần Trong tác giả giới thiệu cụ thể PLC s7-1200 phần mềm TIA Potal kèm; biến tần 3G3JX thông số cài Đây thiết bị đóng vai trũ định hệ thống điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động điện xoay chiều pha Tác giả mô tả chi tiết kết cấu phần cứng, nguyên lý hoạt động hệ thống Từ mô tả hệ thống tác giả tính tóan lựa chọn thiết bị, thiết kế phần cứng, thiết kế phần mềm, chạy mô v.v… Ngoài thực phần lý thuyết, tác giả thực thiết kế chế tạo mô hỡnh thiết bị phự hợp với nội dung yêu cầu đề tài Mô hình điều khiển tốc độ động điện xoay chiều pha dùng cho giảng dạy thực hành môn học có liên quan đến PLC; biến tần nghiờn cứu khoa học Tinh thần, thái độ sinh viên trỡnh làm đồ án, khóa luận: Ngay sau nhận đề tài tốt nghiệp Sinh viên Trương Ngọc Hải – Lớp 02ĐĐT2 , chủ động gặp giảng viên hướng dẫn trao đổi nhận nhiệm vụ Từ nội dung nhiệm vụ đồ án giao, sinh viên Trương Ngọc Hải xác định nội dung đồ án chia thành hai phần lớn là: Phần lý thuyết (trình bày theo qui định chung) – Phần thực hành, thực nghiệm (Thiết kế bàn thí nghiệm điều khiển tốc độ động xoay chiều pha PLC biến tần) Để thực phần lý thuyết tác giả tìm hiểu tài liệu khoa học có liên quan đến nội dung đồ án có thư viện, trang mạng Phần thực hành, thực nghiệm tác giả tham khảo mẫu mô hình có sẵn phòng thí nghiệm khoa, từ xây dựng thiết kế chế tạo bàn thí nghiệm điều khiển tốc độ động xoay chiều pha đẹp, chắn, phù hợp với nội dung nhiệm vụ đồ án đề GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện Trong thời gian làm đề tài sinh viên Sinh viên Trương Ngọc Hải đă thường xuyên gặp gỡ, trao đổi với giảng viên hướng dẫn để báo cáo tiến độ kết thực thực yêu cầu đề Kết luận: Đồng ý cho tác giả bảo vệ trước hội đồng tốt nghiệp Điểm đánh giá: Hải Dương, ngày 29 tháng năm 2015 Giảng viên hướng dẫn (Ký, ghi rõ họ tên) Phạm Văn Tuấn GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu đưa đồ án tốt nghiệp kết thu trình nghiên cứu riêng với hướng dẫn Th.s Phạm Văn Tuấn, không chép kết nghiên cứu tác giả khác Nội dung nghiên cứu có tham khảo sử dụng số thông tin, tài liệu từ nguồn tài liệu liệt kê danh mục tài liệu tham khảo Nếu sai xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định SINH VIÊN THỰC HIỆN Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện MỤC LỤC GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện DANH MỤC CÁC BẢNG GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện DANH MỤC CÁC HÌNH GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện LỜI NÓI ĐẦU Đặt vấn đề Ngày đất nước ta trình công nghiệp hóa đại hóa đại hóa đất nước ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu thiết yếu cho sản xuất Đi đôi với phát triển công nghiêp hoá đại hoá đất nước ngành điện, điện tử có vai trò quan trọng ngành công nghiệp nói chung đời sống người nói riêng Sự phát triển khoa hoc kỹ thuật sựu phát triển mạnh mẽ kỹ thuật máy tính, cho đời thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC… Các thiết bị cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ thống điều khiển trước đó, đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật sản xuất Với phát triển khoa học công nghệ việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa trình sản xuất nhằm mục tiêu tăng suất lao động, giảm sức lao động người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết có tính thời cao Việc ứng dụng PLC vào sản xuất sống cần phổ biến mở rộng thực tiễn Với việc ứng dụng PLC vào thực tiễn Nhóm chúng em sử dụng PLC việc điều khiển hệ thống đài phun nước Là sinh viên chuyên ngành công nghệ kỹ thuật điện, điện tử Sau năm tháng học tập trường Đại học Sao Đỏ, em giao đồ án tốt nghiệp “Ứng dụng PLC biến tần thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động xoay chiều pha”, hướng dẫn giảng viên Phạm Văn Tuấn Mục đính nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển động xoay chiều pha PLC s7-1200 kết hợp biến tần Phạm vi nghiên cứu Tham khảo tài liệu PLC, biến tần Tham khảo tài liệu động Tìm hiểu hoạt động số PLC Bằng cách vận dụng kiến thức có trình học học tập, tham khảo loại tài liệu.nhóm thực tiến hành tìm hiểu, thiết kế mô hình điều khiển tốc độ động xoay chiều pha Quá trình thực nghiệm giúp nhóm thực tự hoàn thiện bổ sung kiến thức Đặc biệt tìm hướng nghiên cứu thích hợp để hoàn thiện hoàn thiện đề tài Kết cấu đồ án GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Đồ án tốt nghiệp tử Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện, điện Đồ án gồm có chương sau: Chương I: Tổng quan về phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha Chương II: Tổng quan về PLC biến tần Chương III: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động xoay chiều pha plc s7-1200 biến tần 3g3jx • Kết luận • Tài liệu tham khảo Trong trình làm đồ án, với tìm tòi nghiên cứu thân, đặc biệt giúp đỡ nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Th.s Phạm Văn Tuấn em hoàn thành đồ án Tuy nhiên thời gian nghiên cứu hạn chế, nên đồ án em không tránh khỏi thiếu xót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải Dương, ngày 29 tháng năm 2015 Sinh viên thực Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 10 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải 3.1.2 Mô tả nguyên lý hoạt động Sự phát triển kỹ thuật điều khiển đại công nghệ điều khiển logic trình dựa sở phát triển tin học Nhất thời kì Công nghiệp hóa – đại hóa Việc ứng dung khoa học kỹ thuật vào sản xuất luôn đặt lên hang đầu, điều mà thúc đẩy nhiều nghành khoa học khác phát triển, nhiều ứng dụng thành khoa học kỹ thuật đem lại hiệu Giao tiếp PLC với biến tần để điều khiển động thực theo cách: - Điều khiển biến tần PLC qua giao tiếp truyền thông Với cách điều khiển phù hợp với hệ thống phức tạp Để thực giao tiếp yêu cầu phải viết phần mềm phải mua phần mềm, phí thực đắt - Điều khiển biến tần điều khiển số: Điều khiển thông số trực tiếp biến tần Việc đơn giản tiện dụng Nhưng mỗi lần muốn thay ta phải xuống nơi lắp đặt phải cài đặt thông số cho biên tần - Giao tiếp PLC biến tần giao tiếp thông qua đầu vào đa chức biến tần Cách phù hợp với toán nhỏ, trung bình đặc biệt phát huy ưu điểm PLC biến tần là: Với PLC dễ dàng thay đổi yêu cầu công nghệ Với biến tần điều chỉnh tốc độ ổn định *Nguyên lý hoạt động Cấp nguồn cho hệ thống Ấn nút mở máy hệ thống tự động điều chỉnh cho động làm việc với tốc độ n1 tần số 30Hz 10s; Sau động chuyển sang làm việc tốc độ n2 tần số 40Hz 10s; Tiếp theo động làm việc tốc độ n3 với tần số 50Hz Hệ thống làm việc tốc độ n3 thời gian 15s, sau tự động dừng lại Thời gian dừng 5s Sau lặp lại trình 3.2 Lựa chọn vật tư thiết bị 3.2.1 Tính toán các thông số Áp dụng công thức: P = U.I.Cosφ.η → I= I ≈ 16A 3.2.1 Lựa chọn thiết bị Điều kiện lựa chọn: U đm.tbi L GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 61 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải I đm.tbi Itt Căn thông số tính toán điều kiện lựa chọn thiết bị, kết hợp tra bảng thông số kỹ thuật thiết bị sử dụng để thiết kế hệ thống, chọn thiết bị có tên theo danh mục bảng Bảng 3.2: Những vật tư thiết bị được sử dụng đồ án STT Tên thiết bị, dụng cụ, vật tư Đ.vị tính Số lượng PLC Siemens S7-1200 CPU 1212C, Cái Biến tần 3G3JX 220V/7,5 KW Cái Aptomat 2P - 30A Cái Dây điện đơn mềm1.0 m 150 Đèn báo nguồn D =16, 220V Cái Đầu cốt chữ Y bọc nhựa D4 Cái 200 Palen tôn sơn tĩnh điện Cái Giắc cắm đài loan Cái 100 Công tắc gạt cực D12 AC220V-3A (6 chân chia hàng) Cái 10 10 Nút ấn PUSH SRF-M1 (Nút ấn tròn-D16) Cái 10 11 Chân giắc cắm D8 Cái 150 12 Dây nguồn + giắc nguồn Bộ 13 Contactor 220V/25A Cái 14 Công tắc nguồn có đèn báo THT-2012 Cái 15 Máy biến áp pha 5A, 220V/0-24V Cái 16 Chỉnh lưu cầu 5A Cái 17 IC7824 Cái 18 Thiếc hàn (cuộn 0,2 kg) cuộn 3.3 Thiết kế phần cứng 3.3.1 Phần thiết kế khung bàn thí nghiệm: • Bản vẽ mô hình GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 62 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải 100 180 85 22 550 446 500 485 40 Hình 3.1: Khung sản phẩm • Mô hình bố trí thiết bị thực tế Hình 3.2: Mô hình bố trí thiết bị thực tế GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 63 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải 3.3.2 thiết kế bố trí thiết bị Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thiết bị 3.4 Đấu dây cho hệ thống Bảng 3.3 Phân định vào/ra Đầu vào Đầu Chân I0.0 I0.1 I0.2 Q0.1 Q0.2 Q0.3 COM GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn Chức START STOP ROLE nhiệt Đấu nối tới S1 biến tần Đấu nối tới S2 biến tần Đấu nối tới S3 biến tần Đấu nối tới SC biến tần 64 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải +1 + 24VDC 220VAC DC R/L1 (L1) *1 U/T1 S/L2 (L2) V/T2 T/L3 (N/L3) W/T3 M P24 2L 1L PSC PB1 PB2 PB3 S1 S2 S3 MA MB §éng c¬ MC S4 DQ a Stop Start DI a RN 1M M L+ CPU -1212C 220VAC P/+2 N/- S5 SC FS VR P1 PC AM FV FC FI N L1 Hình 3.4: Sơ đồ đấu nối 3.5 Thiết kế chương trình điều khiển 3.5.1 Chương trình PLC GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 65 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 66 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Hình 3.5: Chương trình điều khiển 3.5.2 Cài đặt biến tần Trong đồ án sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ cho động xoay chiều ba pha chạy với cấp tốc độ Cấp tốc độ 30 HZ: Cấp tốc độ 40 HZ: Cấp tốc độ 50 HZ Bảng 3.4: Cài đặt thông số biến tần Tham số A001 A002 C001 C002 C003 A021 A022 A023 C011 Chức Dữ liệu đặt Chọn tần số chuẩn Chọn lênh RUN Cài đặt chức cho đầu vào S1 Cài đặt chức cho đầu vào S2 Cài đặt chức cho đầu vào S3 Đa cấp tốc độ chuẩn Đa cấp tốc độ chuẩn Đa cấp tốc độ chuẩn Chọn công tắc đầu vào 00 02 02 Điều khiển số Điều khiển số Cài đặt đa tốc độ 03 Cài đặt đa tốc độ 04 Cài đặt đa tốc độ 30 40 50 00 Tốc độ Tốc độ Tốc độ NO GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 67 Đơn vị Hz Hz Hz SV thực hiện: Trương Ngọc Hải C012 C013 cho S1 Chọn công tắc đầu vào cho S2 Chọn công tắc đầu vào cho S3 00 NO 00 NO 3.6 Vận hành 3.6.1 Chạy mô GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 68 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 69 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 70 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 71 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải Hình 3.6: Chạy mô 3.6.2 Chạy mạch thật Trình tự thực theo bước sau: Bước 1: Đấu dây từ động vào biến tần Đấu dây từ đầu PLC tới đầu vào biến tần Đấu dây đầu vào cho PLC Đấu dây cấp nguồn cho PLC biến tần Bước 2: Cấp nguồn cho PLC biến tần Cài đặt thông số biến tần Nạp chương trình vào PLC Bước 3: Để quan sát tốc độ động Trên biến tần, ta thiết lập chế độ giám sát “d001” Hình 3.7: Màn hình giám sát tốc độ động Sau đó, nhấn phím vị Hz để hiển thị tốc độ động Màn hình hiển thị đơn Để vận hành ta nhấn nút Start mô hình Và quan sát tín hiệu đầu động chạy Dừng hệ thống ta nhấn nút Stop GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 72 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 73 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Sau thời gian thực đề tài, với kiến thức trang bị, tìm hiểu sách vở, đồng thời giúp đỡ thầy cô khoa, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn Th.s Phạm Văn Tuấn tận tình hướng dẫn, bảo; với nỗ lực thân, em hoàn thành đồ án theo kế hoạch giao Kết luận Ba chương giới thiệu trình bày trình thực đồ án Xuất phát với phần mở đầu, phần trình bày lý do, mục đích đồng thời đưa nhiệm vụ cần giải đồ án Tiếp theo, chương 1, 2, trình bày kết đồ án đề tài thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động điện xoay chiều pha PLC kết hợp biến tần Trong khuôn khổ đồ án, với khoảng thời gian có hạn, đồ án em đạt được kết sau: - Tìm hiểu động xoay chiều pha - Tìm hiểu nghiên cứu S7-1200 - Tìm hiểu phần mềm lập trình Step - Nghiên cứu biến tần nói chung biến tần 3G3JX - Viết chương trình điều khiển PLC - Rút nhiều kinh nghiệm trình làm mô hình - Nâng cao tay nghề hiểu biết thêm trình thực tế Tuy nhiên còn số tồn tại: - Số lượng thiết bị hạn chế - Mô hình đơn giản chưa phát huy hết ứng dụng PLC Hướng phát triển Để tài ứng dụng thêm điều khiển hệ thống đài phun nước GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 74 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Cao Đàm - Đánh giá nghiên cứu khoa học, NXB – KHKT Hà Nội 2005 Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước, Vũ Văn Hà -Tự động hóa với Simatic S7300, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000 Hoàng Minh Sơn – Mạng truyền thông công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2006 Các tài liệu tham khảo hãng Siemens - S7-1200 getting started - Siemens S7-1200 Manual - Siemens S7-1200 easy book - Siemens Catalog S7-1200 - Simatic TIA Portal STEP Các Website: - http://plcvietnam.com.vn/ - http://www.dientuvietnam.net/ - http://w3.siemens.com/ GVHD: Ths Phạm Văn Tuấn 75 SV thực hiện: Trương Ngọc Hải ... khái quát cấu tạo động điện xoay chiều không đồng pha, phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha Từ phân tích đặc điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha, tác giả lựa... để điều chỉnh tốc độ 1.5.6 Lựa chọn phương pha p điều chỉnh tốc độ động không đồng xoay chiều ba pha Từ việc phân tích ưu, nhược điểm phương pháp điều chỉnh tốc độ động xoay chiều pha với động. .. định hệ thống điều chỉnh tốc độ động điện xoay chiều pha Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tốc độ động điện xoay chiều pha Tác giả mô tả chi tiết kết cấu phần cứng, nguyên lý hoạt động hệ thống