Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống cân bằng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng lò đứng

108 trang hapham 1960

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống cân bằng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng lò đứng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_tot_nghiep_nghien_cuu_he_thong_can_bang_dinh_luong_tro.pdf

Nội dung text: Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống cân bằng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng lò đứng

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu hệ thống cân bằng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng lò đứng
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Với đề tài “Nghiên cứu hệ thống cân băng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng lò đứng”. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY XI MĂNG TIÊN SƠN – HÀ TÂY 1.1. Giới thiệu sơ lược về công ty: Công ty xi măng Tiên Sơn tiền thân là nhà máy vôi đá, năm 1995 được sự quan tâm chỉ đạo của Đảng và Nhà nước, nhà máy đã đầu tư xây xựng một dây chuyền sản xuất xi măng có công 25Tấn/h và đưa vào hoạt động từ năm 1996,thiết bị và dây chuyền công nghệ ban đầu được nhập khẩu hoàn toàn của Trung Quốc,với tổng giá trị đầu tư ban đầu là 39 tỷ đồng.Sau gần 10 năm hoạt đông sản xuất cho tới nay nhà máy đã có nhiều thay đổi sửa chữa nâng cấp thiết bị cũng như dây chuyền công nghệ,nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trong quá trình sản xuất, đặc biệt là đã kết hợp cùng với trường Đại Học Công Nghiệp Thái Nguyên để thiết kế cải tiến và thay thế một số thiết bị của dây chuyền cân băng định lượng. Với đội ngũ CBCNV giàu kinh nghiệm đã đưa nhà máy hoạt động ngày càng phát triển đi lên,có hiệu quả kinh tế cao luôn đạt danh hiệu là đơn vị đi đầu cho ngành xi măng trong khu vực.với cơ cấu sắp xếp tổ chức cán bộ hợp lý không những đã đưa nhà máy hoạt động có hiệu quả kinh tế cao mà còn xứng danh là đơn vị vững mạnh trong công tác tổ chức công đoàn và đoàn TN của khu vực.Với địa hình nhà máy được xây dựng trên vùng đất của xã Hồng Quang - huyện Ứng Hoà tĩnh Hà Tây,khu sản xuất đặt sát với 1
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC núi thuận tiện cho việc khai thác đá nguyên liệu, văn phòng làm việc của công ty được xây dựng cách nhà máy sản xuất khoảng 500m,thuận tiện cho việc quản lý và theo dõi xử lý kịp thời những vướng mắc trong quá trình sản xuất, để tiện cho việc giao dịch và tiêu thụ sản phẩm công ty đã xây dựng tất cả 3 văn phòng đại diện trên địa bàn các huyện và tĩnh lân cận trong khu vực.Với phương châm phấn đấu sản xuất và tiêu thụ 150.000 tấn xi măng trên năm, trong nhiều năm nhà máy đã phải hoạt động liên tục hết công suất để hoàn thành mọi chỉ tiêu đề ra, trong thời gian gần đây sản phẩm xi măng của nhà máy sản xuất ra không đủ cung cấp cho thị trường trong tĩnh và trong nước, hướng tới công ty muốn đầu tư nâng công suất sản xuất của nhà máy lên nhằm đảm bảo đủ sản lượng để cung cấp cho thị trường tiêu thụ trong nước đặc biệt là thị trường trong tĩnh Hà Tây và một số tĩnh lân cận. 1.2 Tìm hiểu về tổ chức hoạt động của công ty : Được biết công ty hoạt động sản xuất có hiệu quả, sản phẩm sản xuất ra được người tiêu dùng ưa chuộng là nhờ có bộ máy lãnh đạo tốt, kết hợp với việc bố trí sắp xếp công việc hợp lý cho từng CBCNV . Qua tìm hiểu được biết sơ đồ tổ chức của công ty như sau : (Hình 1.1) 2
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Giám Đốc Phụ trach chung P.Giám Đốc P.Giám Đốc VTVT(QMR) Phụ trach SX PHÒNG BAN PHÒNG PHÒNG PHÒNG PHÒNG PHÒNG KTCN ISO VTVT TCHC VTTK KHĐĐ T.PHẨM PX PX PX PX PX Cơ điiện Liệu Lò K.thác đá T.phẩm Hình 1.1 – Sơ đồ tổ chức công ty xi măng Tiên Sơn 1.3.Quy trình công nghệ sản xuất xi măng - Nhà máy xi măng Tiên Sơn: Với thiết kế quy trình công nghệ gồm hai dây chuyền hoạt động song song với nhau nhà máy đã sản xuất rất có hiệu quả, tránh được việc lãng phí thời gian và nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất, kết hợp với việc cải tạo thay thế một số thiết bị trong dây chuyền, nên hiện nay nhà máy đã thuộc diện một trong những nhà máy sản xuất xi măng hiện đại của nước ta. Đặc biệt là hệ thống cân băng định lượng, công ty đã kết hợp với trường đại học công nghiệp - Thái Nguyên để cải tạo và thay thế hệ thống cân băng định lượng, trước đây sử dụng theo nguyên lý cấp liệu rung, thay vào đó nay được lắp 3
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC đặt hệ thống cân cấp liệu tự động điều khiển bằng biến tần, thiết bị hiện đại được mô phỏng trên máy tính. Dưới đây là sơ đồ khối dây chuyền sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Tiên Sơn–Hà Tây (Hình 1.2): 4
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Máy hút bụi Nghiền liệu số 1 + 2 Hạt thô Phân ly số 1 + 2 Kiểm tra Máy hút bụi Si lô 6,7,8 Đồng nhất B Kiểm tra H20 Trộn ẩm 1+2 A Thạch cao Phụ gia H20 Vê viên 1+2 Kiểm tra Kiểm tra Kiểm tra Máy hút bụi Lò nung số 1+2 Đập,nạp 5
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC B Kiểm tra Kiểm tra Si lô 9,10,11 Máy hút bụ i Si lô 12,13 Hệ thống cân băng định lượng số 3+4 Máy hút bụi Nghiền xi số 3+4 Hạt thô Phân ly số 3+4 Kiểm tra Si lô 14,15,16 Máy hút bụi Đồng nhất Kiểm tra Đóng bao Kiểm tra D Nhập kho 6
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hình 1.2 – Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng –Cty xi măng Tiên Sơn 1.4. Thuyết minh sơ đồ công nghệ: 1.4.1 Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu. Nguyên liệu để sản xuất xi măng chủ yếu là đá vôi, ngoài ra còn có các loại phụ gia khác như than, đất, quặng sắt, thạch cao. Với điều kiện thuận lợi là nguyên liệu ở gần sát nhà máy, đá sau khi được khai thác được hệ thống các băng tải cao su vận chuyển về nơi tập kết và được phân loại (đá vôi đen, đá vôi xanh), kiểm tra chất lượng. Đá đạt chất lượng có kích thước giới hạn là 350 mm. Đá đã đạt chất lượng được đưa xuống các máng đá, từ các máng đá này, được các băng tải xích tấm đưa đến các máy kẹp hàm đá để thực hiện công đoạn đập đá lần thứ nhất. Sau khi qua các máy kẹp hàm này thì kích thước đá đạt kích thước giới hạn là 80 mm. Sau khi qua công đoạn đập đá lần 1, đá được hệ thống băng tải cao su đưa vào máy đập búa để thực hiện công đoạn đập đá lần 2. Qua khỏi công đoạn này, đá nguyên liệu đạt kích thước 25 mm và được hệ thống gàu tải xúc lên đổ vào các xilo 1 và 2. Các loại phụ gia khác thì được đưa từ các nơi về và tập kết ở kho chứa phụ gia. qua công đoạn đập nhỏ, sấy, sàng phân loại để có được kích cỡ quy định tạo điều kiện cho máy nghiền đạt năng suất sau đó được đổ vào các xilo 3và 4. Riêng phụ gia đá thạch cao thì cũng như đá nguyên liệu (đá vôi) được máy kẹp hàm đập nhỏ rồi được gàu tải xúc lên chứa trong xilo 5. 1.4.2 Công đoạn phối và nghiền nguyên liệu. Đây là công đoạn quan trọng, quyết định chất lượng sản phẩm của công nghệ sản xuất xi măng lò đứng. Đảm nhận công đoạn quan trọng này chính là hệ thống cân băng định lượng điều khiển bằng máy vi tính. Hệ thống gồm 06 bộ cân băng được đặt dưới đáy các xilo theo thứ tự từ cuối băng tải chính đến miệng máy nghiền là : Đá 1, đá 2, than, quặng sắt, thạch cao. Nhiệm vụ chính của các cân băng đáp ứng sự ổn định về lưu lượng và điều khiển lượng nguyên liệu cấp này sao cho phù hợp với yêu cầu công nghệ đặt ra. Nguyên liệu từ đáy các xilo được trút lên mặt các băng tải cân băng qua hệ thống cấp liệu. Mỗi cân băng trong hệ thống nhận 1 nhiệm vụ khác nhau (vận chuyển các nguyên liệu khác nhau với 1 lưu lượng khác nhau) nhằm mục đích khống chế và điều chỉnh (tốc độ băng) sao cho lưu lượng liệu nhận được ứng với giá trị đặt trước theo yêu cầu công nghệ sản xuất với sai số bé hơn hoặc bằng giá trị cho phép. 7
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hệ thống 06 cân băng định lượng này đổ nguyên liệu lên 1 băng tải cao su và băng tải này có nhiệm vụ vận chuyển nguyên liệu (đã được phối) đổ vào máy ngiền bi thực hiện nghiền thành bột liệu. Các hạt bột liệu đạt tiêu chuẩn (về kích thước) sẽ được hệ thống gàu tải xúc lên đổ vào cá xilo chứa, các hạt chưa đạt (có độ mịn > 10% trên sàng 4900 lỗ/cm2 ) sẽ được máy phân ly đưa trở lại vào đầu máy nghiền để nghiền lại. Tỷ lệ phối liệu theo định mức sau: Đá1: từ (29 ÷ 37%) Đá2 : từ (32 ÷ 40%) Quặng sắt : 6% Than đá : 16% Đất sét : 4% Thạch cao : 5% 1.4.3 Công đoạn nung luyện clinke. Đây cũng là 1 trong những công đoạn quyết định chất lượng của sản phẩm. Bột liệu được lấy ra và được đồng nhất bằng hệ thống rút liệu,sau đó qua hệ thống máy trộn ẩm đạt độ ẩm 60% rồi đưa vào máy vê viên kiểu sàng quay. Những viên liệu có kích cỡ 6 → 8 mm sẽ được đổ xuống 1 băng tải cao su rồi đưa vào hệ thống cấp liệu cho lò nung, các viên liệu được cấp vào lò bằng cách rãi đều từng lớp một và được nung ở nhiệt độ 1500oc sau đó được rút ra bằng hệ thống máy ghi xả. Lúc này các viên liệu đã trở thành clinke và dính vào nhau thành từng tảng có kích thước khoảng 80 → 100 mm. Hệ thống ghi xả sẽ xả clinke nóng lên băng tải xích tấm đặt ngay dưới đáy lò và các tảng clinke được đưa vào máy kẹp hàm clinke để đập nhỏ. Tuỳ theo chất lượng clinke tốt hay xấu mà được đưa vào chứa trong các xilo riêng (Để sau này rút ra và phối với các lượng phụ gia khác nhau. 1.4.4 Công đoạn nghiền clinke thành ximăng thành phẩm và đóng bao xi măng. Clinke sau khi được các bộ phận chức năng kiểm tra chất lượng, clinke được hệ thống cân băng định lượng phối cùng với các thành phần đá mỡ, thạch cao, đất pháp cổ, xỉ bông theo một tỷ lệ nhất định, sau đó được hệ thống băng tải cao su đưa vào máy nghiền bi. Sản phẩm sau máy nghiền chính là xi măng thành phẩm. Các hạt xi măng chưa đạt (có độ mịn > 10% trên sàng 4900 lỗ/cm2 ) sẽ được máy phân ly đưa trở lại vào đầu máy nghiền để nghiền lại. Sản phẩm xi măng đạt chất lượng được đổ vào các xilo 14, 15, 16. Sau khi để nguội thì được đưa vào máy đóng bao, thành phẩm được đóng kho kết thúc quy trình sản xuất. 8
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Chương 2 MÔ TẢ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN BĂNG PHỐI LIỆU 2.1. Khái niệm: Cân băng định lượng là bao gồm các thiết bị ghép nối với nhau mà thành, cân băng định lượng của nhà máy sản xuất xi măng là cân định lượng băng tải, được dùng cho hệ thống cân liên tục (liên tục theo chế độ dài hạn lặp lại). Thực hiện việc phối liệu một cách liên tục theo tỷ lệ yêu cầu công nghệ đặt ra. Trong các nhà máy sản xuất công nghiệp, các dây chuyền sản xuất xi măng, hệ thống cân băng định lượng còn đáp ứng sự ổn định về lưu lượng liệu và điều khiển lượng liệu cho phù hợp với yêu cấu, chính vì nó đóng một vai trò rất quan trọng trong việc điều phối và hoạch định sản xuất, do đó nó quyết định vào chất lượng sản phẩm, góp phần vào sự thành công của công ty. Cân băng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng là cân băng tải, nó là thiết bị cung cấp kiểu trọng lượng vật liệu được chuyên trở trên băng tải mà tốc độ của nó được điều chỉnh để nhận được lưu lượng vật liệu ứng với giá trị do người vận hành đặt trước. 2.2. Cấu tạo của cân băng định lượng : 1 3 6 7 8 9 4 10 2 5 Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo cân băng định lượng. 9
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Cấu tạo của cân băng định lượng gồm các phân sau: 1: Phễu cấp liệu 2: Cảm biến trọng lượng (Load Cell). 3: Băng truyền. 4: Tang bị động. 5: Bulông cơ khí. 6: Tang chủ động. 7: Hộp số. 8: SenSor đo tốc độ. 9: Động cơ không đống bộ (được nối với biến tần) 10: Cảm biến vị trí 2.3. Tế bào cân đo trọng lượng: Là thiết bị đo trọng lượng trong hệ thống cân định lượng bao gồm 2 loại tế bào là loại SFT (Smat Foree Tran Sduer) và tế bào cân Tenzomet. 2.3.1. Nguyên lý tế bào cân số SFT: Tải trọng cần đo Cảm biến nhiệt độ Ngưỡng hạn chế Bộ chuyển đổi Dây rung N N Bộ vi xử lý S S Giao thức truyền tin nối tiếp Hình 2.1: Sơ đồ tế bào cân số SFT 10
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Đầu đo trọng lượng là nơi đặt tải cần đo, nó truyền lực tác động trực tiếp của tải lên một đây dẫn đặt trong từ trường không đổi. Nó làm thay đổi sức căng của dây dẫn nên dây dẫn bị dao động (bị rung). Sự dao động của dây dẫn trong từ trường sinh ra sức điện động cảm ứng. Sức điện động này có tác động chặt chẽ lên tải trọng đặt trên đầu đo. Đầu cảm biến nhiệt độ xác định nhiệt độ của môi trường để thực hiện việc chỉnh định vì các phần tử SFT phụ thuộc vào rất nhiều vòng nhiệt độ. Bộ chuyển đổi : Chuyển đổi các tín hiệu đo lường từ đầu đo thành dạng tín hiệu số. Bộ xử lý : Xử lý tất cả các tín hiệu thu được và các tín hiệu ra bên ngoài theo phương thức truyền tin nối tiếp. Bảng thống kê một số loại tế bào Tải định mức 20kg 30kg 100kg 120kg 200kg 300kg Tải cực đại 30kg 45kg 150kg 180kg 300kg 450kg Phạm vi nhiệt độ -10÷ 60oc -10÷60oc-10÷40oc-10÷60oc-10÷40oc -10÷60oc cho phép Giao thức truyền RS 422 RS 422 RS 422 RS 422 RS 422 RS 422 tin nối tiếp với RS 485 RS 485 RS 485 RS 485 RS 485 RS485 bên ngoài Năng lượng tiêu 1w 1w 1w 1w 1w 1w thụ Khoảng ghép nối 500m 500m 500m 500m 500m 500m Độ phân giải 3,4g 5g 0,0001%0,0001% 0,0001% 0,0001% 11
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 2.3.2. Nguyên lý tế bào cân Tenzomet: R-ΔR R +ΔR UN R+ΔR R-ΔR Ur Hình 2.2: Sơ đồ cầu tế bào cân Tezomet. Nguyên lý tế bào cân Tenzomet dựa theo nguyên lý cầu điện trở, trong đó giá trị điện trở của các nhánh cầu thay đổi bởi ngoại lực tác động lên cầu. Do đó nếu có một nguồn cung cấp không đổi (UN=const) thì hai đường chéo kia của cầu ta thu được tín hiệu thay đổi theo tải trọng đặt lên cầu. Khi cầu cân bằng thì điện áp ra Ur=0. Khi cầu điện trở thay đổi với giá trị ΔR thì điện áp ra sẽ thay đổi, lúc này điện áp ra được tính theo công thức. ΔR ( 2.1) Ur=UN * R Trong đó: UN - điện áp nguồn cấp cho đầu đo Ur - điện áp ra của đầu đo ΔR - lượng điện trở thay đổi bởi lực kéo trên đầu đo R - giá trị điện trở ban đầu của mỗi nhánh cầu. với R tỷ lệ với khối lượng vật liệu trên băng cân thì thấy tín hiệu Ura là khuyếch đại nên sau đó gửi tín hiệu này qua biến đổi A/D vào bộ điều khiển để xử lý. 12
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Giả sử cấp cho đầu vào cầu cân một điện áp là UN=10v thì cứ 100kg vật liệu trên băng LoadCell sẽ chuyển thành 2mv/v tương ứng. Lúc này, điện áp ra của cầu cân sẽ là Ura=20mv Bảng thống kê một số tế bào cân Tenzomet Tải định mức 20 30 50 70 100 150 250 300 Tải cực đại 150% tải định mức Sai số < 0.015% Phạm vi điều chỉnh -10 ÷ 40 Nguồn cung cấp -10 ÷ 15 2.3.3. Chuẩn bì: Sau khi đã chỉnh định cảm biến trọng lượng thì tiến hành chuẩn bì cho cân bằng cách thực hiện chức năng (chuẩn bì tự động ). Xác định sự trượt của băng trong lúc trừ bì băng tải rỗng, bộ điều khiển ghi vào bộ nhớ số phân đoạn thực của băng tải giữa 2 lần quay lại của thiết bị định vị (Belt in dex) và so sánh với phân đoạn đã ghi trong bộ nhớ. Nếu có sự sai khác tức là đã có sự trượt của băng trên puly truyền động và bộ điều khiển sẽ báo động. 2.4. Nguyên lý tính lưu lượng của cân băng định lượng: 2.4.1. Nguyên lý tính lưu lượng: Cân băng định lượng (cân băng tải) là thiết bị cung cấp liệu kiểu trọng lượng.Vật liệu được chuyên trở trên băng tải, mà tốc độ của băng tải được điều chỉnh để nhận được lưu lượng đặt trước khi có nhiều tác động liên hệ(liệu không xuống đều). Cầu cân về cơ bản bao gồm : Một cảm biến trọng lượng (LoadCell) gắn trên giá mang nhiều con lăn. Trọng lượng của vật liệu trên băng được bốn cảm biến trọng lượng (LoadCell) chuyển đổi thành tín hiệu điện đưa về bộ xử lý để tính toán lưu lượng. Để xác định lưu lượng vật liệu chuyển tới nơi đổ liệu thì phải xác định đồng thời vận tốc của băng tải và trọng lượng của vật liệu trên 1 đơn vị chiều dài. Trong đó tốc độ của băng tải được đo bằng cảm biến tốc độ có liên hệ động học với động cơ. Tốc độ băng tải V (m/s) là tốc độ của vật liệu được truyền tải. Tải của băng truyền là trọng lượng vật liệu được truyền tải trên một đơn vị chiều dài ∂ (kg/m). 13
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Cân băng tải có bộ phận đo trọng lượng để đo ∂ và bộ điều khiển để điều chỉnh tốc độ băng tải sao cho điểm đổ liệu, lưu lượng dòng chảy liệu bằng giá trị đặt do người vận hành đặt trước. Bộ điều khiển đo tải trọng trên băng truyền và điều chỉnh tốc độ băng đảm bảo lưu lượng không đổi ở điểm đổ liệu. (2.2) Q = ƍ * V Trọng lượng tổng trên băng là lực Fc(N) được đo bởi hệ thống cân trọng lượng và ∂, được tính theo biểu thức: F (2.3) ƍ = C L g 2 trong đó : L - chiều dài của cầu cân g - gia tốc trọng trường (g=9,8 m/s2) Lực hiệu dụng Fm(N) do trọng lượng của vật liệu trên băng tải gây nên: (2.4) Fm =Fc – F0 Trong đó : F0 – là lực đo trọng lượng của băng tải cả con lăn và giá đỡ cầu cân. Tải trọng trên băng truyền có thể tính là: (2.5) ƍ = S * γ Trong đó : γ - khối lượng riêng của vật liệu (kg/m3) S - tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng (m2) Do đó lưu lượng có thể tính là: Fc *V 2Fc *V (2.6) Q = = L L * g g 2 2.4.2. Đo trọng lượng liệu trên băng tải: Trọng lượng đo nhờ tín hiệu của LoadCell bao gồm trọng lượng của băng tải và trọng lượng vật liệu trên băng. Vì vậy để đo được trọng lượng của liệu thì ta phải tiến hành trừ bì (tức là trừ đi trọng lượng của băng tải ). Bộ điều khiển xác định trọng lượng của liệu nhờ trừ bì tự động các phân đoạn băng tải. 14
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC * Nguyên lý của quá trình trừ bì như sau : Băng tải phải được chia thành các phân đoạn xác định. Trong lúc trừ bì băng tải rỗng (không có liệu trên băng) trọng lượng của mỗi đoạn băng được ghi vào bộ nhớ. Khi vận hành bình thường cân băng tải trọng lượng của mỗi vật liệu trên mỗi phân đoạn được xác định bằng cách lấy trọng lượng đo được trên đoạn đó trừ đi trọng lượng băng tải tương ứng đã ghi trong bộ nhớ. Điều này đảm bảo cân chính xác trọng lượng liệu ngay cả khi dùng băng tải có độ dày không đều trên chiều dài của nó. Việc điều chỉnh trọng lượng cần phải thực hiện đồng bộ với vị trí của băng (belt index được gắn trên băng) mới bắt đầu thực hiện trừ bì. Khi ngừng cân vị trí của băng tải được giữ lại trong bộ nhớ do đó ở lần khởi động tiếp theo việc trừ bì được thực hiện ngay. 2.5. Khái quát về điều chỉnh cấp liệu cho cân băng: Việc điều chỉnh cấp liệu cho băng cân định lượng chính là điều chỉnh lưu lượng liệu cấp cho băng cân. *Thực hiện bằng 3 phương pháp: - Phương pháp 1: Điều chỉnh cấp liệu kiểu trôi Phương pháp này điều chỉnh cấp liệu bằng tín hiệu của sensơr cấp liệu kiểu trôi để điều khiển 5 thiết bị cấp liệu. Vị trí của sensơr cấp liệu theo kiểu trôi được đặt ở phía cuối của ống liệu. - Phương pháp 2: Điều chỉnh cấp liệu liên tục. Phương pháp này điều chỉnh cấp liệu liên tục cho băng cân định lượng sử dụng bộ điều chỉnh PID để điều chỉnh cấp liệu (có thể là van cấp liệu hoặc van quay) để đảm bảo cho lượng tải trên một đơn vị chiều dài băng tải là không đổi. Bộ PID có tác dụng điều chỉnh nếu lưu lượng thể tích của liệu trên băng thay đổi theo phạm vi ±15% và bộ PID chỉ hoạt động sau khi băng đã hoạt động. * Nhận xét 2 phương pháp trên: Hai phương pháp trên điều chỉnh cấp liệu khác hẳn nhau về bản chất. Xét về độ chính xác điều chỉnh thì phương pháp 2 hơn hẳn phương pháp 1, thời gian điều chỉnh nhỏ, thiết bị cấp liệu làm việc ổn định không bị ngắt quãng, nhưng phạm vi điều chỉnh không rộng. Phương pháp 1 đơn giản hơn, phạm vi điều khiển rộng hơn và có thể dược 15
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC đặt bởi người sử dụng, nhưng trong phạm vi điều chỉnh thiết bị phải làm việc gián đoạn thì ảnh hưởng không tốt đến tuổi thọ của thiết bị. - Phương pháp 3: Điều chỉnh mức vật liệu trong ngăn xếp: Phương pháp điều chỉnh mức liệu trong ngăn xếp có thể coi là sự kết hợp của 2 phương pháp trên : phương pháp điều chỉnh gián đoạn và điều chỉnh liên tục. Phương pháp này tận dụng những ưu điểm và khắc phục nhưng nhược điểm của 2 phương pháp trên và được thiết kế đặc biệt cho các băng cân định lượng. 2.6 Cấu trúc của một hệ cân: 2.6.1 Cấu tạo chung của hệ cân: Hệ cân Hệ cân Hệ cân Hệ cân Hệ cân Hệ cân Đ1 Đ2 than quặng đất thạch cao Băng tải chính Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc của một hệ thống Cấu tạo của hệ thống bao gồm: 1- Gồm 06 hệ cân liệu từ đá Đ1 cho tới Thạch cao .Các cân này có kích thước: chiều dài là 3910mm, rộng 1250mm, cao 1150mm, chiều rộng mặt băng 650mm, tốc độ của băng 0.5÷1m/s, sơ đồ cấu tạo như hình 1.1, hệ truyền động sử dụng hai loại động cơ đó là 1.5kw và 0.75kw, tốc độ của động cơ truyền động đều là : nd : 970 v/p Hiệu suất hộp số : η2 : 0,8 Tỷ số truyền giữa băng răng 1 và 2: 16
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 40 i = = 1,5 26 2- Băng tải chính.Có thông số kỹ thuật như sau: - Chiều dài tổng thể của băng tải: - Chiều rộng : - Chiều cao : - Chiều rộng mặt băng : - Công suất động cơ truyền động: - Tốc độ động cơ truyền động : - Tỷ số truyền của hộp số : - Vận tốc của băng tải : Cấu trúc của một hệ cân trên dây chuyền bao gồm 06 hệ thống cân băng và một băng tải chính, trong quá trình làm việc 06 cân băng trên sẽ đồng thời đổ liệu xuống băng tải chính, toàn bộ phối liệu được băng tải chính vận chuyển vào Silô trộn để đưa vào máy nghiền. Chương 3 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN HỆ THỐNG TĐĐ CHO CÂN CẤP THAN 3.1. Hoạt động của cân băng: 17
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC LoadCell Hộp giảm tốc Máy phát tốc Đcơ KĐB Nt FT M BỘ KHUYẾCH ĐẠI AC MÁY FÁT XUNG P BIẾN BỘ ĐIỀU TẦN KHIỂN V Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng. Trong đó : Động cơ sử dụng là động cơ không đồng bộ ba pha rô to lồng sóc, tốc độ của động cơ đo được nhờ sensơr đo tốc độ (máy fát xung). Số xung phát ra từ máy phát xung tỷ lệ với tốc độ động cơ và được đưa về bộ điều khiển. Bộ điều khiển (dùng vi xử lý) điều chỉnh tốc độ của băng tải và lưu lượng liệu ở điểm đổ liệu sao cho tương ứng với giá trị đặt. Bộ cảm biến trọng lượng (LoadCell) biến đổi trọng lượng nhận được trên băng thành tín hiệu điện đưa về bộ khuyếch đại. Điều chỉnh tốc độ của động cơ bằng cách điều chỉnh tần số cấp nguồn cho động cơ. 3.2. Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ dùng biến tần: 3.2.1. Khái quát về động cơ không đồng bộ: 18
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Động cơ không đồng bộ (KĐB) có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo vận hành đơn giản an toàn, sử dụng trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha nên động cơ KĐB được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, từ công suất nhỏ đến công suất trung bình nó chiếm tỷ lệ lớn so với động cơ khác. Trước đây do các hệ thống truyền động động cơ KĐB có điều chỉnh tốc độ lại chiếm tỷ lệ nhỏ do việc điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB khó khăn hơn nhiều so với động cơ 1 chiều. Ngày nay do việc phát triển của công nghệ chế tạo bán dẫn công suất và kỹ thuật tin học. Nên động cơ KĐB phát triển và dần có xu hướng thay thế động cơ 1 chiều trong các hệ truyền động. Khác với động cơ 1 chiều, động cơ KĐB được cấu tạo bởi phần cảm và phần ứng không tách biệt. Từ thông động cơ cũng như mômen động cơ sinh ra phụ thuộc vào nhiều tham số. Do vậy hệ điều chỉnh tự động truyền động điện động cơ KĐB là hệ điều chỉnh nhiều tham số có tính phi tuyến mạnh. Phương trình đặc tímh: 3U * R (3.1) M = 1 2 ω * s * Trong đó :ω1- là tốc độ góc của từ trường quay 2n * f1 (3.2) ω1 = p với f1 - là tần số điện áp của Stator p - là số đôi cực U1- trị số hiệu dụng điện áp pha của stator R1- điện trở cuộn dây của stator R2- điện trở rotor đã quy đổi về stator Xnm - điện kháng ngắn mạch S - hệ số trượt của động cơ ω − ω (3.3) S = 1 ω1 với ω - hệ số góc của động cơ phương trình trên cho ta thấy M = f(s) phụ thuộc vào các đại lượng U1,ω1,R2. Tương ứng với các đại lượng ta có 4 phương pháp để điều chỉnh điện áp như sau: - Phương pháp điều chỉnh mạch rotor. 19
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC - Điều chỉnh điện áp Stator cấp cho động cơ. - Điều chỉnh công suất trượt - Điều chỉnh công suất nguồn cấp cho động cơ. Phương pháp điều chỉnh điện áp stator và điều chỉnh Rotor áp dụng chủ yếu cho việc điều khiển động cơ KĐB 3 pha rotor lồng sóc trước đây rất khó thực hiện. Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của điện tử công suất và kỹ thuật vi sử lý đã mở ra có hiệu quả phương pháp điều khiển động cơ KĐB lồng sóc bằng điều khiển biến tần, phương pháp này cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ trong phạm vi rộng với độ chính xác cao. Tốc độ động cơ được tính theo công thức: 60* f1 (3.4) n1= p Từ công thức trên cho ta thấy việc điều chỉnh động cơ KĐB phụ thuộc vào sự biến đổi tần số lưới điện. khi điều chỉnh tần số thì tốc độ động cơ cũng thay đổi theo. Khi thay đổi tần số lưới điện cùng với việc bỏ qua điện trở dây quấn stator, tức là coi R1=0 thì mômen tới hạn đạt cực đại : 3U 2 3U 2 (3.5) M = 1 = 1 th 2n 2ω * X 1 * X 1 n 9.55 n Trong đó: (3.6) Xn = ω1* Ln 2 2 3U1 * P (3.7) Æ M th = 2 2 2(2π ) * f1 * Ln 3P 2 Đặt a = 2 = const 2(2π ) * Ln 2 3U1 (3.8) Æ M th = a 2 f1 Biểu thức trên cho thấy khi tăng tần số nguồn (f1> f1dm) mà giữ nguyên U1 thì 1 momen tới hạn cực đại M th ~ 2 sẽ giảm rất nhiều. Do đó, khi thay đổi tần số f1 thì nên f1 thay đổi đồng thời cả điện áp U1 theo một quy luật nhất định để đảm bảo sự làm việc tương ứng giữa momen động cơ và momen phụ tải (hay tránh tình trạng động cơ bị quá 20
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC dòng). Tức là tỷ số giữa momen cực đại của động cơ và momen phụ tải tĩnh đối với các đặc tính cơ là hằng số: M (3.9) λ = th =const M Trường hợp tần số giảm (f1 f1đm ω12 f12 ω1đ ω13 f1đm ω14 F13 f1 < f1đm 0 F14 M Hình 3.2. Đặc tính cơ khi thay đổi tần số động cơ không đồng bộ 3.2.2. Mô tả động cơ không đồng bộ dưới dạng các đại lượng vectơ : Khi điều chỉnh tần số ĐKB, thường kéo theo điều chỉnh cả điện áp, dòng điện hoặc từ thông mạch stato, do tính chất phức tạp của quá trình điện từ trong ĐKB, nên các phương trình , biểu thức đã phân tích không sử dụng trực tiếp được cho trường hợp điều chỉnh tần số. Để thuận tiện cho việc khảo sát hệ thống điều chỉnh tần số, dưới đây nêu ra phương pháp đánh giá quá trình điện từ dưới dạg vectơ. Trong động cơ KĐB, ít nhất có 06 cuộn dây trên mach từ, phương trình cân bằng điện áp của mỗi cuộn như sau: dΨk (3.10) uk = Rkik + dt 21
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC trong đó chỉ số k là tên của dây quấn. Nếu coi mạch từ là tuyến tính và bỏ qua tổn hao sắt thì mômen điện từ của động cơ là: ∂ψk (3.11) M = ∑ik dt Để đơn giản trong khi viết, coi động cơ có hai cực (p’ = 1) – Xem hình 3.1, trong đó các chỉ số băng chữ thường a,b,c Chỉ các dây quấn pha stato, các chỉ số bằng chữ in hoa A,B,C Chỉ các pha rôto, góc lệch giữa dây quấn rôto và dây quấn stato là v thì tốc độ sẽ là đạo hàm của góc này. dϑ (3.12) ω = Từ thông móc vòng của các dây quấn dt (3.13) ψk = ∑Lkjij, trong đó j cũng là chỉ số của các pha dây quấn, Khi j = k – có từ thông tự cảm, j ≠ k – có từ thông hổ cảm, Để điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB rôto lồng sóc có nhiều phương pháp như : - Điều chỉnh tốc độ băng bộ điều pha điện áp - Điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần nguồn dòng - Điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần nguồn áp Do đặc điểm của cân băng này là sử dụng động cơ truyền động có công suất nhỏ dưới vài kw nên bộ biến đổi được dùng ở đây là biến tần tranzito,nguồn áp biến điệu bề rộng xung. 3.2.3. Điều chỉnh tần số động cơ bằng biến tần: Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh tần số điện áp một cách đồng thời thông qua một biến tần. Để tạo ra các bộ biến tần có U và f thay đổi được người ta đã thiết kế ra nhiều loại biến tần nhưng trong đồ án này ta chỉ xét đến bộ biến tần nguồn áp làm việc theo 22
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC nguyên lý điều biến độ rộng xung (PWM - Pulse Width Modulation). Bộ biến tần này đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh, đồng thời nó còn tạo ra được điện áp và dòng điện gần giống hình sin. Hình 3.3. Sơ đồ mạch lực bộ biến tần nguồn áp dùng Tranzitor Dùng phương pháp PWM ta có giản đồ điện thế và điện áp pha A như sau: 3π/2 2π 23 0 π/2 π 0 2
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hình 3.4 Phương pháp PWM - Sơ đồ biến tần ba pha dùng Tranzitor gồm: Bộ nghịch lưu biến đổi điện áp một chiều từ nguồn cấp thành điện áp xoay chiều có tần số biến đổi được. Điện áp xoay chiều qua bộ lọc và đưa vào sơ đồ cầu Tranzitor. Sơ đồ biến tần Tranzitor ba pha dùng 6 Tranzitor công suất T1 ữT6 và 6 điốt T7 ữT12 đấu song song ngược với các Tranzitor tương ứng. Tín hiệu điều khiển Vb được đưa vào bazơ của Tranzitor có dạng chữ nhật, chu kỳ là 2π, độ rộng là π/2. Khi Vb = “0” > Tranzitor bị khóa Vb = “1” > Tranzitor mở bão hòa Các Tranzitor được điều khiển theo trình tự 1,2,3,4,5,6,1 Các tín hiệu điều khiển lệch nhau một khoảng bằng π/3. 3.2.4. Luật điều chỉnh tần số - điện áp theo khả năng quá tải: Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện v.v của động cơ đều thay đổi, để đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá nóng thì 24
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC cần phải điều chỉnh cả điện áp . Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc độ. Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn Mth, khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen λM. Mth (3.14) λM = M ω ω0đm ωđm U,f ω0 ω Mc(ω) Mth Mthđ M Hình 3.5 Xác định khả năng quá tải về mômen Nếu bỏ qua điện trở của dây quấn stato Rs = 0 thì từ biểu thức mômen điện từ của động cơ : (3.15) M = λM.Mth Có thể tính được mômen tới hạn như sau: Lm2 Us2 ⎛Us ⎞ ⎜ ⎟ (3.16) Mth = = K⎜ ⎟2 2Ls2Lro ωo2 ⎝ωo⎠ Điều kiện để giữ hệ số quá tải không đổi là: Mth Mthdm (3.17) λM = = M Mdm Thay thế (3.16) vào (3.17) và rút gọn ta được: Us Usdm M (3.3.18) = ωο ωοdm Mthdm Đặc tính cơ gần đúng của các máy sản xuất (phụ tải) có thể viết như sau: 25
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC ωο x (3.19) Mc = Mđm ( ) ωοdm 32.5. Bộ khuyếch đại tín hiệu: Bộ khuyếch đại sẽ khuyếch đại các tín hiệu nhận được từ tế bào cân và đưa về bộ điều khiển. Tín hiệu thu được là tải trọng tức thời mà tế bào cân đo được kết hợp với tín hiệu nhận được từ máy phát xung để xác định khoảng thời gian (khoảng thời gian trễ) mà đoạn băng đó đi từ tế bào cân đến điểm xả. Sau khoảng thời gian trễ lưu lượng tại điểm xả của cân định lượng là kết quả của tích số giữa lượng tải trên một đơn vị chiều dài của băng (đo được lúc đi qua tế bào cân) với tốc độ hiện thời của đoạn băng đó. Việc tính toán và điều chỉnh sai lệch giũa lưu lượng đặt và lưu lượng thực do bộ điều chỉnh P trong bộ điều khiển thực hiện, bộ này sẽ khuyếch đại và triệt tiêu sai lệch ở chế độ tĩnh. Tín hiệu đầu ra của bộ tỷ lệ P được đưa đến điều khiển biến tần động cơ làm cho tốc độ của động cơ truyền động băng tải thay đổi sao cho lưu lượng tại điểm xả liệu tương đương với lưu lượng đặt. 3.2.6. Thông số kỹ thuật của cân: Dài 3910mm Rộng 1250mm Mặt băng: 650mm Cao 1150mm Lưu lượng 40-60T/h Tốc độ của băng: 0,5-1ms 3.2.7. Cấu trúc hệ thống cung cấp điện cho hệ cân: 26
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Tủ động lực của hệ cân được lấy nguồn từ tủ phân phối T Đ1, trong tủ được bố trí gồm 06 atômat 02 pha đầu vào đến 06 biến tần điều khiển tốc độ động cơ, đầu ra của 06 biến tần được nối qua 06 atômat 03 pha đến các động cơ .sơ đồ như (hình 3.6). 3.3. Tính chọn công suất động cơ cho băng cân: 27
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 3.3.1. Sơ đồ cầu trúc hệ truyền động: Bánh răng 2 Hộp giảm tốc Động cơ i1 n2 nđ Bánh răng 1 Hình 3.7: Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động Cho biết các thông số: Tốc độ động cơ : nd : 970 v/p Hiệu suất hộp số : η2 : 0,8 Tỷ số truyền giữa băng răng 1 và 2 40 i = = 1,5 26 Tốc độ của băng truyền :V=1m/s Tìm tốc độ góc của động cơ: nd 970 (3.20) ω d = 2 π = 2*3,14 = 102,5 Rad/s 60 60 Tốc độ của bánh răng 2(tốc độ của puly chủ động) ω 2 V 1 (3.21) ω 2 = = = 0,99Rad/s π * D 3,14*0,32 Trong đó D là đường kính bánh răng 2 : D=0,32m Tốc độ của bánh răng 1 : ω 1 (3.22) ω 1 = i*ω 2 = 1,5*0,99 =1,49 Rad/s Tỷ số truyền của hộp số: i1 ωd 102,5 (3.23) i1 = = = 68,8 ω1 1,49 Tỷ số truyền giữa puly và động cơ: 28
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC ωd 102,5 (3.24) i2 = = = 103,5 ω2 0,99 2.3.2. Tính chọn công suất động cơ: F1 *V (3.25) P1 = η1 *η2 Trong đó η1 là hiệu suất băng tải η1=0,8 F1 là lực của trọng lượng tổng trên băng (3.26) F1= L*g* ƍ L chiều dài của băng L=2,8m Q 60 (3.27) ƍ = = = 16,6kg / m V 3600 *1 g- gia tốc trọng trường g=9,8m/S (3.28) F1= 2,8*9,8*16,6=455,6 N 455,6*1 (3.29) P1 = = 711,8 w 0,8*0,8 Vậy ta chọn công suất cho động cơ là 0,75k w 3.4. Tính chọn LoadCell: Khi có tải chạy trên băng thì mô men lực của tải trọng sẽ được cân bằng với mômen lực của đối trọng và LoadCell. F0 F2 29
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC l2 F1 L0 l1 LoadCell Hình 3.8: cấu trúc cầu cân bằng mô men lực Dựa vào công thức tính tổng hợp momen lực: (3.30) F0L0 = F1L1 + F2L2 Trong đ ó : F0 là lực của tải trọng tác động lên cầu cân F1 là lực của LoadCell F2 là lực của đối trọng L0 là khoảng cách (cánh tay đòn ) t ừ tải đến puly L0 =0,16m l1 là khoảng cách (cánh tay đòn) từ puly đến LoadfCell l1=0,12m l2 là khoảng cách (cánh tay đòn ) từ đối trọng đến puly, l2=0,20m Suy ra ta có : F1L1 + F2 L2 m1.a1.l1 + m2 .a2 .l2 (3.31) F0 = = L0 L0 Ở đây LoadCell và đỗ trọng được nối cứng với nhau nên coi a1=a2=1 m1.l1 + m2l2 F0 L0 − m2 .l2 (3.32) F0 = ↔ m1 = (*) L0 l1 Trong đó: m1: Là khối lương của LoadCell m2: Là khối lượng của đối trọng chọn loại 8kg Năng suất của băng là: 60T/h tốc độ truyền là: V=1m/p khi đó vật liệu được truyền tải trên 1 đơn vị chiều dài là Q 60000 (3.33) ƍ = = = 16,7kg / m V 3600 *1 30
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Trọng lượng tổng trên băng là lực F0(N) được đo bởi hệ thống cân trọng lượng và σ được tính theo biểu thức: F (3.34) ƍ = 0 L 1 * g 2 trong đó L1 - chiều dài của cân g - là gia tốc trọng trường suy ra : L1 (3.35) F0= ƍ * * g thay vào phương trình (* ) 2 L 0.8 σ * 1 * g * Lo − m *l 16,7 *9,8*0,16 − 8*0,20 2 2 2 2 (3.36) M1= = = 74kg l1 0,12 3.5. Tính chọn biến tần: Từ công suất động cơ ta có được công suất biến tần như sau: theo công thức: (3.37) Pbt = 1,5* Pdc = 1.5*0,75 = 1,12kw Do đặc tính động cơ có công suất nhỏ,tải ổ định nên ta chọn biến tần VF - S9 có công suất P = 0.75kW.Do hãng Toshiba (Nhật bản)sản xuất. Với các thông số sau: + Điện áp : 400v + Tần số : 50 Hz + Dòng điện : 2,4A 3.6. Biến tần công nghiệp TOSHIBA 31
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC G S/TL1 S/TL2 S/TL3 TOSHIBA MON RUN ENT STOP VF - S9 3Ph-200V-075Kw U/T1 U/T2 U/T3 H×nh 3.9 Mμn h×nh hiÓn thÞ vμ c¸c phÝm chøc n¨ng 3.6.1 Sơ đồ mạch lực biến tần VF - S9. 0.75 kW P0 PA PB PC S/L1 MCCB U/T1 §éng c¬ Bé T/L3 läc M¹ch chÝnh § V/T2 F M¹ch ®iÒu B¶ng ®iÒu R FL khiÓn khiÓn R¬le FL VF -S9 RST ph¸t S1 hi FL Bé phËn kÕt nèi S2 RY hhø S3 TÝn hiÖu cho FMV Nguån biÕt tèc ®é thÊp CC RC CC TÝn hiÖu dßng 4-20mA FMC P2 TÝn hiÖu tÇn O R FM CC VIA VIB PP M¸y +TÝn hiÖu ®iÖn ¸p 0 ®Õ Nóm ph©n thÕ ngoμ10Vi cùc VIA vμ II kh«ng ®−îc sö dông ®ång thêi cïng mét lóc H×nh 3.10 M¹ch lùc cña biÕn tÇn VF - S9 3.6.2. Chức năng các cực của mạch điều khiển Ký Đầu Chức năng Các đặc Mạch bên trong của biến 32
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC hiệu vào/ra điểm về tần cực điện F đầu vào Ngắn mạch qua F-CC là +24v nguyên nhân để quay, mở +5v hộp giảm tốc và dừng. JB301 R đầu vào Ngắn mạch qua R-CC là nguyên nhân để động cơ 4.7K 10K quay theo chiều thuận. Khi F mạch hở, động cơ chậm dần và dừng hẳn. 15K RST đầu vào Ngắn mạch qua RST_CC. Là nguyên nhân ảnh hưởng S3 0.1μ đến việc điều chỉnh khi chức năng bảo vệ biến tần Không có đang hoạt động. Chú ý rằng điện áp 3.9K khi biến tần đang hoạt động tiếp điểm bình thường thì nó không đầu vào hoạt động đều đặn nếu có 24Vdc – ngắn mạch qua RST. 5mA +24v hoặc nhỏ S1 đầu vào Ngắn mạch qua S1_CC là P hơn nguyên nhân để tốc độ đặt Nguån trước hoạt động biÕn tÇn S2 đầu vào Ngắn mạch qua S2_CC là nguyên nhân để tốc độ đặt 0.47μ 0.1μ trước hoạt động S3 đầu vào Ngắn mạch qua S3_CC là nguyên nhân để tốc độ đặt trước hoạt động CC điểm Cực đẳng thế của mạch trung điều khiển. tính PP đầu ra Đầu vào tương tự thiết lập 10 Vdc đầu ra nguồn. I đầu vào Nhiều chức năng chương 4~20mA +5v trình có đầu vào là tín hiệu (trở VIA 15K 1K tương tự. Tiêu chuẩn xác kháng lập mặc định đầu vào trong: 15K 0.1 4~20mAdc và 0~50Hz 400Ω) II 150 250 hoặc 0-60Hz VIA đầu vào Nhiều chức năng chương 10Vdc 33
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC trình có đầu vào là tín hiệu (trở tương tự. Tiêu chuẩn xác kháng lập mặc định, đầu vào trong: 0~10vdc và 0-80Hz 30Ω) VIB đầu vào Nhiều chức năng chương 10Vdc +5v trình có đầu vào là tín hiệu (trở VIB 15K tương tự. Tiêu chuẩn xác kháng lập mặc định, đầu vào trong: 15K 0~10vdc và 0-50Hz (60Hz) 30Ω) 0.1μ FM đầu ra Nhiều chức năng chương JP302 trình có tín hiệu tương tự. FMV Tiêu chuẩn xác lập mặc định: đầu ra có một dòng được nối với mọt ampemet FM có tỷ lệ 1mA hoặc volmet đo điện áp 1 chiều 7.5Vdc FMC (10Vdc) có thể thay đổi từ 0~20mA bằng cách nhảy chuyển mạch JP302 CC điểm Cực đẳng thế của mạch trung điều khiển. tính tới đầu vào và đầu ra P24 đầu ra Đầu ra của dòng 24Vdc P24 +24V PTC OUT đầu ra Nhiều chức năng mở cực góp ở đầu ra. Những thiết lập mặc định về các thông số tiêu chuẩn phát hiện và OUT cho tốc độ đầu ra đạt được tần số ra của tín hiệu. P24 RC đầu ra Rơle đa chức năng được RY lập trình để ngắt điện đầu RY ra. Công suất ngắt: 250V- 2A (cosφ=1), 30V-1A, 250V-1A (cosφ=0.4). Những thiết lập mặc định 34
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC về thông số tiêu chuẩn sẽ FLA phát hiện ra tín hiệu và tần số ra có tốc độ thấp. +24V FLB FLA đầu ra Rơle đa chức năng được RY lập trình để ngắt điện đầu FLB FLC FLC ra. Công suất ngắt: 250V- 2A (cosφ=1), 30V-1A, 250V-1A (cosφ=0.4). Các cực này báo cho biết chức năng bảo vệ của biến tần đang hoạt động. Khi chức năng bảo vệ đang hoạt động, hai tiếp điểm FLA- FLC đóng, còn hai tiếp điểm FLB-FLC mở. 3.6.3. Bàn phím và màn hình hiển thị * Loại biến tần sử dụng Bảng mạch tuỳ chọn, mã kỹ Kiểu Hình dáng thuật đặc biệt V F S 9 - 2 0 0 7 P L - W N A 2 2 Tên model Điện thế đầu VF_S9 vào: 400V Chức năng phụ: L: nhóm A gắn liền máy lọc. Giao diện số học Số pha M: tiêu chuẩn. nguồ n: Gắn liền máy lọc AN: cực âm 3 pha WN: cực âm Dung lượng động cơ tương WP: cực dương ứng Bảng hoạt Bảng mạch tuỳ chọn, 007: 0.75KW động mã kỹ thuật đặc biệt. A00: mã kỹ thuật đặt biệt P: điều (00: là số ) kiện * Tên và chức năng 35
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Đèn VEC : Đèn sáng khi vectơ cảm biến có lệnh chạy Sáng khi biến tần đang hoạt động, nhấp nháy khi chạy tự động gia Đèn RUN : tốc/giảm tốc hoạt động Đèn MON : Sáng khi cách biến tần kiểm tra Đèn PRG : Sáng khi cách biến tần đặt thông số Đèn ECN : Sáng khi cách tiết kiệm năng lượng hoạt động Đèn phím ấn phím lên hoặc xuống khi đèn sáng cho phép việc đặt tần số hoạt : lên/xuống động . Đèn phím : Đèn báo RUN cho phép chạy RUN Khi đèn báo cho phép chạy sáng thì ấn nút này để bắt đầu hoạt Phím RUN : động Phím : Nhấn nút này khi đèn báo RUN sáng sẽ dừng máy một cách từ từ STOP ENTER : Phím Enter S : Phím lên T : Phím xuống Đèn gắn liền với núm phân thế Gắn liền với núm phân thế. Khi đèn gắn liền với núm phân thế sáng thì có thể thay đổi tần số hoạt động 36
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Phím giám sát hiển thị tần số hoạt động, thông số MON : và nguyên nhân lỗi Đèn báo đang có điện, cho biên hiện tại trong biến Charge : tần đang có một điện thế cao, không được mở nắp lamp bảng chứa đầu cực khi đèn đang sáng. Bảng lắp chứa đầu cực, luôn luôn phải đóng chặt Terminal : nắp này trước khi máy hoạt động để tránh tình trạng boad cover ngẫu nhiên chạm vào các đầu cực. Conector for Nắp bảng chứa mối nối lựa chọn theo thứ tự điểm common : serial option chung, kéo nắp này sang bên phải để chọn mối nối. Terminal boad cover : Dùng ốc vít để khóa chặt nắp bảng. lock screws 3.6.4. Tiêu chuẩn kết nối Nguồn cung cấp năng lượng và kết nối với động cơ VF-S9 Nguồn cung Dây nguồn Động cơ được cấp n ăng được nối với nối với U,V,W. Động cơ lượng R.,S.,T. R/L1 S/L2 T/L3 U/T1 V/T2 W/T3 E Dây dẫn Hinh 3.11 Sơ đồ kết nối dây Chú ý: Kiểu 3 pha 200 – 0.2; 0.4; 0.75Kw không có cực nối đất được nối từ vỏ của biến tần • Sự kết nối các thiết bị ngoại vi Biến tần R/l1 U/T1 IM S/L237 V/T2 T/L3 W/T3
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Cầu Tiếp Đầu Bộ chì xúc vào lọc điện từ Hinh 3.12 Sơ đồ kết nối các thiết bị ngoại vi Mạch chính Ký hiệu cực Chức năng của các cực Cực nối đất được nối với vỏ hộp của biến tần R/L1, S/L2, Loại 200v: 1 pha 200 ~240v, 50/60 Hz T/L3 3 pha 200 ~230v, 50/60 Hz Loại 400v: 3 pha 380 ~500v, 50/60 Hz Loại 1 pha không có cực T/L3 U/T1, V/T2, Nối với động cơ (phần cứng 3 pha) W/T3 PA, PB Được nối với các điện trở hãm, các thông số có thể thay đổi nếu cần F304, F305, F308 PC Đây là cực (-) trong mạch chính của dòng một chiều. Điểm trung tính của dòng 1 chiều có thể nối qua cực PA (điện áp (+)) PO, PA Hai cực này được nối với lò phản ứng một chiều (thiết bị lựa chọn bên ngoài) 3.6.5. Phần mềm thuyết minh 3.6.5.1. Lựa chọn phương thức điều khiển a. Đặt tần số hoạt động gắn liền với núm phân thế và chạy, dừng trên bảng hoạt động: - Các thông số cài mặc định. 38
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Tiêu đề Chức năng Giá trị lập trình CNOd Tính lựa chọn lệnh 1 FNOd Cách lựa chọn tần số đặt - Hoạt động + Chạy / dừng: ấn phím RUN và STOP trên bảng + Tần số đặt: Điều chỉnh vị trí của cái đo điện thế b. Đặt tần số hoạt động và khởi động, dừng dùng bảng hoạt động - Các thông số cài đặt Tiêu đề Chức năng Giá trị lập trình CNOd Cách lựa chọn lệnh 1 FNOd Cách lựa chọn tần số đặt 1 - Hoạt động : + Chạy / dừng: ấn phím RUN và STOP trên bảng + Tần số đặt: Đặt với các phím S, T trên bảng hoạt động + Để lưu giữ tần số đặt vào bộ nhớ, ấn phím ENT FC và tần số đặt sẽ chớp và lần lượt tắt. c. Đặt tần số hoạt động dùng núm phân thế và chạy/dừng các tín hiệu bên ngoài. - Trình tự trong việc đặt tần số Phím hoạt Màn Cách hoạt động động hiển thị 0.0 Hiển thị hoạt động của tần số (hoạt động ngừng). Khi tiêu chuẩn monitor chọn F701 thì đặt tần số hoạt động là 0 MON AUI Nhấn phím MON cho hiển thị thông số cơ bản đầu tiên AUI (tự gia tốc/giảm tốc) CNOd ấn 1 trong 2 phím U,V tới chọn “CNOd” 1 ấn phím ENTER cho hiển thị thông số đặt (đặt mặc 39
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC định : 1) 0 Thay đổi thông số về 0 bằng phím U 0 ấn phím ENTER ghi lại thông số thay đổi. CNOd và CNOd giá trị bộ thông số luân phiên được hiển thị. FNOd ấn 1 trong 2 phím U,V cho lựa chọn “FNOd” 2 ấn phím ENTER cho hiển thị thông số đặt (đặt mặc định : 2) 1 Thay đổi thông số lên 1 bằng phím U 0 FNOd ấn phím ENTER để ghi lại thông số vừa thay đổi. FNOd và giá trị bộ thông số luân phiên được hiển thị. ấn phím MON 2 lần quay lại hiển thị cách điều chỉnh tiêu chuẩn. - Cách khởi động và dừng máy 1. Khởi động và dừng sử dụng các phím trên bảng hoạt động (CNOd:1) Dùng phím RUN và STOP trên bảng hoạt động và dừng động cơ. 2. Khởi động và dừng động cơ bằng cách dùng các tín hiệu bên ngoài trên bảng cực. Short F và C: Tiếp tục chạy Open: F và C: chạy chậm dần và dừng Tốc độ Tần động số cơ Dừng từ từ ON F-CC ON F-CC OFF OFF ST-CC ON Cài đặt thông số mặc định tiêu chuẩn mục đích là để dừng động cơ m ộOFFt cách từ từ. Để dừng được một cách từ từ thì phải ổn định các chức năng của cực ST với một cực bỏ không. Sau đó chọn tín hiệu F103: ST, khi dừng động cơ ở trạng thái như được mô tả ở hình trên phải để ST-CC hở mạch thì mới dừng. Lúc này trên màn hình của biến tần sẽ hiển thị tín hiệu OFF. 40
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC + Cài đặt tần số Thiết lập tần số bằng cách dùng núm phân thế trên bảng mạch chính của biến tần (FNOd: 20 Đặt tần số bằng các mức vạch trên núm phân thế. Tần số tăng ở các mức vạch cao hơn theo chiều kim Đặt tần số bằng đồng hồ các mức vạch trên núm phân thế 3. Chức năng các cực đầu vào số F110: Chọn chức năng đầu vào số Đặt thông số Lệnh Chức năng Dãy điều chỉnh Xác lập mặc định F 110 Hoạt động 0 51 (bảng 1.1) 0 Thay đổi chức năng đầu vào: F 111 : Chọn chức năng đầu vào 1 (F) F 112 : Chọn chức năng đầu vào 2 (R) F 113 : Chọn chức năng đầu vào 3 (RST) F 114 : Chọn chức năng đầu vào 4 (S1) F 115 : Chọn chức năng đầu vào 5 (S2) F 116 : Chọn chức năng đầu vào 6 (S3) Sử dụng các tham số trên để gửi tín hiệu từ bộ điều chỉnh chương trình ngoài tới các cực điều khiển input khác nhau để hoạt động hoặc cài đặt biến tần. Yêu cầu tiếp xúc của chức năng các cực đầu vào có thể được lựa chọn từ 51 loại. Tính linh động được thiết kết gửi vào hệ thống.Sự cài đặt các tiếp điểm đầu vào Biểu Dãy điều Lựa chọn mặc tượng Tên Chức năng chỉnh định cực - F 110 Chọn chức năng đầu vào số Bảng 0 (không chỉ định 41
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC (11) chức năng) F F 111 Chọn chức năng đầu vào 1(F) 2 (chạy thuận) R F 112 Chọn chức năng đầu vào 2(R) 3 (chạy ngược) RST F 113 Chọn chức năng đầu vào 3(RST) 10 (reset) S1 F 114 Chọn chức năng đầu vào 4(S1) 6 (đặt tốc độ 1) S2 F 115 Chọn chức năng đầu vào 5(S2) 7 (đặt tốc độ 2) S3 F 116 Chọn chức năng đầu vào 6(S3) 8 (đặt tốc độ 3) * Phương pháp nối + A – tiếp xúc đầu vào Bi ến tần Công tắc input * Đây là chức năng đã làm khi cực input và cc ngắn mạch, sử dụng chức năng này để chỉ rõ F/R chạy hoặc đặt tốc độ hoạt động Sơ đồ nối + Phương pháp với transisto output Sự hoạt động có thể Biến tần PLC được điều khiẻn bằng việc kết nối giữa đầu vào input và CC (điểm trung tính) tới đầu ra (không có công tắc tiếp xúc) của cc chương trình. Chức năng này được dùng để định rõ sự hoạt động: chạy Giao diện giữa chươSơng đồ trình nối điều khiển và biến tần: thuận, chạy ngược hoặc đặt tốc độ hoạt động. - Khi sự hoạt động được điều khiển bằng chươTranzitorng trình đdùngiều khiloạiể n mở cực góp đầu ra. Nếu chương trình điều khiển tắt mà biến tần lại24Vdc/5mA mở. Sự khác nhau trong nguồn điều khiển phân thế sẽ là nguyên nhân các tín hiệu sai được gửi tới biến tần như trong sơ đồ dưới. Thực chất người ta đã chuẩn bị một khóa liên động để cho bộ điều khiển chương trình không thể tắt khi biến tần mở. * Thay đổi chức năng các cực đầu ra. 42
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC F130 : Chọn cực đầu ra 1 (RY-RC) F131 : Chọn cực đầu ra 2 (OUT) F132 : Chọn cực đầu ra 3 (FLA/B/C) Dùng các thông số trên để gửi các tín hiệu khác nhau từ biến tần đến các thiết bị bên ngoài. Dưới 30 chức năng có thể được dùng để cài đặt các thông số đặc biệt như: RY-RC, OUT, FL (FLA, FLB, FLC) trên bảng cực điều khiển. + Cài đặt chức năng các cực đầu ra Ký hiệu Tên Sự truyền Chức năng Dải Mã Công dụng cực đạt thông điều tin chỉnh RY-RC F130 0130 Phát hiện tín 4 LOW ON: Tần số đầu hiệu tốc độ ra bằng hoặc cao thấp hơn giá trị đặt F100 OUT F131 0131 Đưa ra các 6 RCH ON: Tần số đầu tín hiệu về ra trong giới hạn tần số (hoàn (tần số đầu vào + thành gia tần số đặt F102) tốc/giảm OFF: Tần số đầu tốc) ra vượt giới hạn (tần số đầu vào + tần số đặt F102 FL F132 0132 Mất điện FL 10 FL ON: Khi biến tần (ngắt đầu ra) ngắt OFF: khi biến tần không ngắt. 3. Thiết lập thời gian tăng tốc / giảm tốc AU1: Tự động tăng tốc / giảm tốc ACC: Thời gian tăng tốc 1 DEC: Thời gian giảm tốc 1 * Chức năng: 1. Thời gian tăng tốc ACC cho phép tần số ra của biến tần có thể tăng từ 0Hz tới tần số cực đại FH sau một khoảng thời gian. 43
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 2. Thời gian giảm tốc dEC cho phép tần số ra của biến tần có thể giảm từ tần số cực đại FH xuống 0Hz sau một khoảng thời gian. a. Tự động tăng tốc, giảm tốc Tự động điều chỉnh thời gian tăng tốc và giảm tốc với mức tải: AU 1 = 1 Tự động điều chỉnh thời gian tăng tốc, giảm tốc với dòng biến tần nằm trong khoảng từ 1/8 đến khoảng cài đặt ACC và dEC. Nó đạt giá trị tối ưu có tính đến khoảng cho phép. AU 1 = 2 Tự động điều chỉnh tới khoảng thời gian ngắn nhất trong khoảng 120% của dòng biến tần. Nó là giá trị quan trọng đạt được đối với thời gian tăng, giảm. TÇn Tần s ố Ra Hz sè Khi tải nhỏ Khi tải lớn 0 0 T(s) T(s) Thời gian Thời gian Thời gian Thời gian gia tốc giảm tốc gia tốc giảm tốc Thờ i gian gia tốc/giảm tốc Thời gian gia tốc/giảm tốc Æ giảm Æ giảm Khi tự động cài đặt điều chỉnh thời gian luôn luôn đổi thời gian tăng giảm do đó nó phù hợp với tải. Đối với phần đảo cần thời gian tăng giảm cố định. Sử dụng chế độ tăng giảm bằng tay (ACC, dEC) Cài đặt thời gian tăng giảm (ACC.dEC) phù hợp với tải trung bình cho phép cài đặt tốt nhất, phù hợp với sự thay đổi tải. Sử dụng số hiệu này sau khi kết nối với động cơ. 44
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Tăng thời gian có thể không hoàn thành được nếu phần đảo hoạt động trong vòng mạch điều chỉnh. Nếu tăng thời gian được hoàn thành thì điều chỉnh thời gian tăng giảm bằng tay (AU =1). Nếu giá trị cài đặt lớn hơn thời gian giảm tốc xác định bằng điều kiện tải. Chức năng quá tải dòng hoặc cường độ có thể làm thời gian tăng giảm dài hơn thời gian cài đặt. Nếu thời gian cài đặt lớn hơn có thể có một dải dòng hoặc một dải cường độ quá tải đối với phần bảo vệ đảo ngược. b. Mômen khởi động AU2: Bù tự động mômen * Chức năng: Tự động thực hiện chuyển mạch đồng thời giữa chế độ điều khiển đầu ra của biến tần và chế độ chạy của động cơ để bù mô men của động cơ. Thông số này bổ sung cho việc cài đặt chế độ điều khiển V/F đặc biệt, ví dụ như chế độ điều khiển vector. Chú ý: Bảng biểu thị bên tải luôn trở về giá trị 0 sau khi điều chỉnh. Những giá trị cũ được biểu thị ở bảng bên trái. 1. Khi sử dụng chế độ điều khiển vector sẽ bù được mômen khởi động và tăng độ chính xác khi hoạt động. Cài đặt chế độ tự động kiểm soát AU2 là 1 (chế độ điều khiển vector không có sensor). Việc đặt chế độ điều khiển tự động AU2 ở 1 sẽ cho mômen khởi động cao, điều này giúp cho động cơ có thể đạt được tốc độ tối đa từ vùng tốc độ thấp. Những thay đổi khử nhiễu của tốc độ động cơ gây ra do dao động ở tải để cho máy hoạt động với độ chính xác cao. Đây là đặc trưng quan trọng đối với các loại máy nâng và các loại máy vận chuyển khác. Phương pháp điều chỉnh Các nút ấn Bảng hiển thị Hoạt động 0:0 Hiển thị tần số hoạt động (khi dừng hoạt động, khi mà hiển thị trên chuẩn F7 10 được đặt ở 0 45
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC MON AU 1 Nhấn MON để hiển thị thông số cơ bản đầu tiên AU 1 (tự động tăng / giảm tốc ) S AU 2 Nhấn U để thay đổi thông số sang AU2 9tự động bù mômen) ENT 0 0 Bấm ENTER để hiển thị cài đặt thông số S 0 1 Bấm U để đổi thông số sang 1 (điều khiển vector không có sensor + tự động điều chỉnh) ENT 1AU2 Bấm ENTER để lưu thông số đã thay đổi AU2 và các thông số được hiển thị thay. Lưu ý 1: Điều khiển V/F chọn Phát triển ở 3 cho cùng kết quả F400 (tự đồng điều chỉnh) được đặt 2. Lưu ý 2: Đặt AU2 ở 1 và tự đặt chương trình Phát triển ở 3 Nếu điều khiển vector không đặt được. Xem hướng dẫn về điều khiển vector mục 5, 12, 6. AU2 (chế độ bù mômen tự động) và phát triển (chế độ chọn mã điều khiển). Chế độ tăng mômen tự động là thông số để đặt chế độ chọn mã điều khiển và chế độ tự điều chỉnh (F400). Đó là nguyên nhân làm cho tất cả những thông số có liên quan đến AU2 tự động thay đổi khi chế độ AU2 bị thay đổi. Các thông số chương trình tự động AU2 Pt F400 Kiểm tra giá trị của Phát 0 Hiển thị 0 sau khi cài đặt - triển (nếu AU2 không đổi, - nó sẽ về 0 (V/F là hằng số) Chế độ điều khiển vector Hoàn thành Điều khiển vector không 1 không có sensor + tự 3 chế độ tự có sensor động điều chỉnh điều chỉnh * Bù mômen bằng tay (điều khiển V/F không đổi) Nhà thiết kế cài đặt mặc định chế độ điều khiển này cho biến tần VF-S9. 46
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Đặt mômen không đổi phù hợp với băng tải. Nó cũng được áp dụng để bù mômen khởi động bằng tay. Nếu chế độ điều khiển V/F không đổi được cài đặt sau khi AU2 thay đổi thì chọn mã điều khiển V/F ở 0 Chú ý: 1. Nếu muốn tăng mômen hơn nữa phải nâng chế độ cài giá trị bằng tay. 2. Chọn chế độ điều khiển V/F ở 1 (mômen biến thiên) là cách cài đặt hiệu quả nhất đối với tải ở các thiết bị như quạt và bơm. c. Cài đặt thông số bằng phương pháp hoạt động AU4: Thiết lập chức năng tự động Chức năng: Tự động điều khiển các thông số (các thông số được mô tả ở dưới) có liên quan đến các chức năng bằng cách chọn phương pháp vận hành của biến tần. Cài đặt mặc Tên Chức năng Dải điều chỉnh định AU4 Cài đặt tự động 0: không cho phép 0 1: Dùng từ từ 2: Vận hành 3 dây 3: Cài UP/DOWN cho đầu vào 4: Hoạt động với đầu vào có dòng 4- 20mA Các chức năng và giá trị của thông số được điều khiển tự động Hoạt động 2: Vận Cài đặt Cài với đầu vào 1: Dừng từ từ hành 3 UP/DOWN mặc định có dòng 4- dây cho đầu vào 20mA FNOd 2: Núm 2: Núm phân thế 2: núm 1: Bảng hoạt 0: Bảng cực phân thế phân thế động CNOd 1: Bảng 0: Bảng cực 0: Bảng 0: Bảng cực 0: Bảng cực hoạt động cực F111(F) 2:F 2:F 2:F 2:F 2:F 47
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC F112(R) 3:R 3:R 3:R 3:R 3:R F113(RST 10:RST 10:RST 10:RST 10:RST 10:RST ) F114(S1) 6:SS1 6:SS1 6:SS1 41:UP 6:SS1 F115(S2) 7:SS2 7:SS2 7:SS2 42:DOWN 38:FCHG F116(S3) 8:SS3 1:ST 49:HD 43:CLR 1:ST F103(ST) 1: luôn hoạt 0: kích hoạt bằng 1: luôn 1: luôn hoạt 0: kích hoạt động cách chuyển chế hoạt động động bằng cách độ ST sang chế chuyển chế độ hoạt động độ ST sang chế độ hoạt động F200 0:VIA/II 0:VIA/II 0:VIA/II 3:UP/DOWN 0:VIA/II F201 - - - - 20% F202 - - - - - F203 - - - - - F204 - - - - - F210 - - - 1 - F211 - - - 0.1Hz - F212 - - - 1 - F213 - - - 0.1Hz - Không thay đổi (AU4 : 0 ): Các cực và thông số vào đã được đặt theo tiêu chuẩn nơi sản xuất. Chế độ dừng từ từ (AU4 : 1): Việc đặt chế độ dừng từ từ ST (tín hiệu chờ) được chỉ định cho cực S3 và quá trình vận hành được điều khiển bởi nút ON và OFF của cực S3. Chế độ vận hành 3 dây ( AU4 : 2): được vận hành bằng một nút ấn nhanh HD (chế độ giữ hoạt động) được chỉ định cho cực S3. Chế độ tự giữ hoạt động được xác lập trong biến tần bằng cách nối công tắc dừng với cực S3 và nối công tắc chạy với cực F hoặc cực R. Chế độ cài UP/DOWN cho đầu vào (AU4:3): cho phép đặt tần số đầu vào từ một điểm tiếp xúc bên ngoài. Có thể áp dụng để thay đổi tần số ở nhiều vị trí khác nhau. UP 48
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC (tín hiệu tăng tần số đầu vào từ tiếp điểm bên ngoài) được chỉ định cho cực S1 và DOWN (tín hiệu giảm tần số đầu vào từ tiếp điểm bên ngoài) được chỉ định cho cực S2, CLR (tín hiệu xóa chế độ UP/DOWN tần số đầu vào từ một tiếp điểm bên ngoài) được chỉ định cho S3. Chế độ vận hành dùng dòng điện vào 4-20mA (AU4:4): Được sử dụng để đặt tần số vào bằng dòng 4-20mA, người ta hay dùng lệnh vào FCHG (chuyển đổi theo lệnh tần số) về ST (cực chờ) tương ứng với các cực S2 và S3. Điều khiển từ xa bằng tay (bằng các lệnh tần số khác nhau) có thể được chuyển đổi sang cực S2. Cực S3 có thể được dùng để dừng máy từ từ. d. Chọn chế độ vận hành CNOd : Chọn mã lệnh FNOd : Chọn mã đặt tần số Chức năng: Các thông số này thường được sử dụng ở chế độ vận hành và chế độ đặt tần số để đặt lệnh cho biến tần (từ bảng hoạt động hoặc cực) * Chọn mã lệnh: - Giá trị đặt: + Chế độ vận hành từ bảng cực chọn mã 0: ký hiệu ON – OFF cho biết chế độ chạy và dừng của máy. + Chế độ vận hành từ bảng hoạt động chọn mã 1 + Nhấn nút RUN – STOP trên bảng hoạt động để chạy và dừng chương trình + Thực hiện chế độ chạy và dừng chương trình khi sử dụng bảng phụ (mở rộng) Có hai loại chức năng: Chức năng tương thích với lệnh LNOd và chức năng chỉ tương ứng với lệnh từ bảng cực (xem bảng 11 chọn các cực chức năng). * Chọn mã đặt tần số: - Giá trị đặt: 49
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC + Chế độ vận hành từ bảng cực chọn mã 0: Các lệnh đặt tần số được đưa vào bằng các tín hiệu ngoài. (cực VIA/VIB: 0-10Vdc hoặc cực II: 4-20mAdc). + Chế độ vận hành từ bảng hoạt động chọn mã 1: nhấn phím S hoặc phím T trên bảng hoạt động hoặc trên bảng phụ để đặt tần số. + Dùng núm phân thế chọn chọn mã 2: núm phân thế trong biến tần được sử dụng để đặt tần số. Quay vạch theo chiều kim đồng hồ để tăng tần số. * Cho dù chế độ chọn mã lệnh CNOd và chế độ chọn mã đặt tần số FNOd được đặt cho đầu vào ở bất kỳ giá trị nào thì chức năng của các cực được đưa ra ở dưới vẫn luôn ở trạng thái hoạt động. - Cực đặt lại tần số (cài đặt mặc định: RST, chỉ phù hợp trong trường hợp đang vận hành). - Cực chờ (điều khiển chức năng cực đầu vào chương trình) - Cực dừng hoạt động của đầu vào (điều khiển chức năng cực đầu vào chương trình). * Để thay đổi chế độ chọn mã lệnh CNOd và chế độ chọn mã đặt tần số FNOd, trước tiên phải dừng máy tạm thời (có thể thay đổi trong khi máy đang hoạt động nếu F600 được đặt ở 2 e. Lựa chọn chiều chạy thuận và ngược Fr chọn chiều chạy thuận và ngược Chức năng: Đặt chiều quay trong quá trình chạy và dừng sử dụng phím RUN và STOP trên bảng hoạt động. Chỉ có giá trị khi CNOd (mã lệnh) được đặt ở 1 Thông số cài đặt Tên Chức năng Dải điều chỉnh Cài đặt mặc định Chọn chạy thuận / 0: Chạy thuận Fr 0 ngược 1: Chạy ngược * Kiểm tra chiều quay trên màn hình 50
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Fr-F : Chạy thuận Fr-r : Chạy ngược Khi đầu cuối F và r được sử dụng để chuyển mạch giữa chạy thuận / ngược từ bảng cực, chọn Fr để chạy thuận / ngược f. Tần số cực đại (FH) Chức năng: 1. Đặt chương trình cho khoảng tần số đầu ra bởi biến tần (các giá trị đầu ra cực đại) 2. Tần số này được dùng làm tham chiếu cho thời gian tăng / giảm tốc. Hz 80Hz FH=80Hz 60Hz FH=60Hz 0 100% Tín hiệu đặt tần số (%) Chức năng này quyết định giá trị cực đại liên quan tới mức động cơ và tải Tần số cực đại không thể được điều chỉnh khi đang hoạt động. Để điều chỉnh trước hết phải dừng biến tần. Nếu FH tăng, chỉnh giới hạn trần của tần số UL nếu cần: * Cài đặt thông số: Tên Chức năng Mức điều chỉnh Cài đặt mặc định FH Tần số cực đại 30 – 400Hz 80.0 g. Giới hạn tần số cao – tần số thấp UL : Tần số giới hạn cao LL : Tần số giới hạn thấp 51
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC * Chức năng: Đặt tần số giới hạn thấp quyết dịnh giới hạn thấp của tần số đầu ra và tần số giới hạn cao quyết định giới hạn cao của tần số cao. FH FH UL LL 0 0 100% 100% Cài đặt thông số: Tên Chức năng Dải điều chỉnh Điều chỉnh sau cài đặt VL Giá trị tần số cao 0.5F-H (Hz) 50 or 60 LL Giá trị tần số thấp 0.0 – UL (Hz) 0,0 Giá trị cài đặt phụ thuộc vào phần dưới của các dạng AN, WN: 60Hz, WP:50Hz h. Tần số cơ bản * Chức năng: Đặt tần số cơ bản phù hợp với trọng lượng hoặc tần số của động cơ Tần số điện áp cơ bản F 306 0 Tần số ra Hz Lưu ý: Đây là thông số quan trọng quyết định vùng kiểm soát mômen đều Giá trị cài đặt phụ thuộc vào phần đuôi của dòng AN, WN: 60Hz, WP:50Hz i. Điều khiển bằng tay 52
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Ub tăng lực Chức năng: Nếu mômen không đủ để chạy máy ở tốc độ thấp, phải tăng mômen bằng cách tăng tỷ lệ quay của mômen bằng thông số này Tần số điện áp cơ bản F 306 0 Tần số ra Hz Tên Chức năng Khoảng điều chỉnh Cài đặt Ub Tăng mômen 1 0 – 30% Theo loại Có hiệu lực với các cài đặt mặc định tiêu chuẩn Phát triển = 0 (V/F đều) và 1 (lực xoắn đa dạng) Lưu ý 1: Giá trị tối ưu được đặt cho dung lượng mỗi biến tần. Không được tăng tỷ lệ momen quay lên quá cao, vì như vậy sẽ gây ra sự tăng đột ngột về dòng điện ở điểm khởi động. Nếu muốn thay đổi các giá trị đã cài đặt, phải giữ các giá trị đó trong phạm vi +2% của các giá trị mặc định tiêu chuẩn. k. Đặt mức nhiệt độ của điện - Chức năng: Chọn đặc tính ngăn nhiệt điện phù hợp với các giá trị của động cơ. Đây là các thông số như các thông số mở rộng F600. Các giá trị được cài đặt sẽ được giữ nguyên dù các thông số khác thay đổi. Cài đặt thông số: Cài Tên Chức năng Khoảng điều chỉnh mặc định Giá trị Ngăn Ngăn ngắt cài quá tải đột ngột 53
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 0 0 x 1 Động cơ 0 0 Chọn đặc tính tiêu chuẩn ngăn nhiệt điện 2 x x OLN 3 x 0 0 4 0 x 5 Động cơ 0 0 VF 6 x x 7 x 0 Ngăn nhiệt điện F600 10 ~100% 100 động cơ mức 1 Chế độ bảo vệ bằng nhiệt điện tử được sử dụng để cho phép hoặc không cho phép động cơ chạy quá tải và dừng quá tải. Khi thông báo quá tải, biến tần đang hoạt động không đổi thì có thể dùng thông số OLN để thông báo quá tải. Giải thích thuật ngữ: - Dừng quá tải: Khi biến tần phát hiện có hiện tượng quá tải, chức năng này tự động giảm tần số ra trước khi thông báo quá tải của động cơ OL2 được kích hoạt. Chức năng giảm từ từ cho phép động cơ chạy ở tần số dòng tải cân bằng mà không hiện lên thông báo. Đây là chức năng quan trọng cho các thiết bị như quạt, bơm và thiết bị thổi gió có tốc độ momen thay đổi, dòng tải giảm khi tốc độ vận hành giảm. + Chú ý: Không được sử dụng chế độ giảm tải với những tải có tốc độ momen không đổi (như băng truyền có dòng tải cố định, không thay đổi tốc độ). Sử dụng các động cơ tiêu chuẩn (thay vì các động cơ được sử dụng với biến tần) Khi một động cơ được sử dụng ở vùng tần số thấp hơn với tần số cài, điều đó sẽ làm giảm hiệu qủa làm mát cho động cơ. Khi động cơ tiêu chuẩn được sử dụng để ngăn hiện tượng quá nhiệt, nó sẽ làm tăng tốc độ ban đầu của quá trình phát hiện quá tải. Cài đặt chống nhiệt động cơ điện tử cấp 1 Nếu công suất của động cơ nhỏ hơn công suất bộ đảo ngược hoặc dòng chuẩn của động cơ nhỏ hơn dòng chuẩn của bộ đảo ngược, điều chỉnh cài đặt chống nhiệt động cơ điện tử cấp 1 để phù hợp dòng chuẩn. [%]/[A] 54
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Phím hoạt Màn LED Hoạt động động 0.0 Hiển thị tần số hoạt động (trong khi dừng) (Khi màn tiêu chuẩn hiển thị lựa chọn F710 được cài đặt 0 (tần số hoạt động) MON AUI Nhấn phím MON để hiển thị tham số cơ bản đầu tiên AUI (tự động tăng giảm) S T 100 Nhấn phím U hoặc V để chuyển đổi thông số ENT 417 Nhấn phím ENTER để hiển thị cài đặt thông số (cài đặt chuẩn 100%) S T 417 Nhấn phím U để điều chỉnh thông số 417 (bằng dòng chuẩn động cơ / hiệu suất dòng đảo x 100 = 1.0/4.8 x 100 (khi PWM tần số được cài 12kHz) ENT Nhấn phím ENTER để thay đổi thông số và giá trị cài đặt thông số được hiển thị liên tục. Sử dụng một động cơ VF (động cơ để sử dụng với bộ đảo) Cài đặt lựa chọn tính năng bảo vệ nhiệt điện tử Giá trị cài đặt Bảo vệ quá tải Mất quá tải 4 0 x 5 0 0 6 x x 7 x 0 0: Có giá trị x: Không có giá trị 55
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Một động cơ VF có thể được sử dụng trong dải tần thấp hơn động cơ đa năng, nhưng nếu tần số cực thấp, ảnh hưởng của việc làm mát sẽ giảm dần. Cài đặt bảo vệ nhiệt động cơ điện cấp 1 Nếu công suất của động cơ đang sử dụng nhỏ hơn công suất bộ đảo ngược hoặc dòng chuẩn của động cơ nhỏ hơn dòng chuẩn của bộ đảo ngược điều chỉnh bảo vệ nhiệt để phù hợp với dòng chuẩn của động cơ. Nếu chỉ số trong khoảng (%) đến 100% tương đương công suất dòng chuẩn. %/A Hz Tính năng quá tải biến tần Cài đặt để bảo vệ bộ phận biến tần, không thể thay đổi hoặc điều chỉnh bằng thông số cài đặt. Nếu chức năng quá tải biến tần được kích hoạt liên tục nó có thể được nâng lên bằng cách điều chỉnh cấp độ hoạt động F601 tăng hoặc giảm thời gian gia tốc ACC hoặc thời gian giảm tốc dEC s 60 56 0 % 110 150
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 4. Kiểu chạy nháp F 260 : Tần số chạy nhắp F 261 : Chạy nhắp dừng Chức năng: Dùng các thông số chạy nhắp để động cơ hoạt động theo cách nhắp. Đường vào của tín hiệu chạy nhắp phát ra cùng một lúc ở đầu ra một tần số chạy nhắp. Không kể thời gian gia tốc đã chỉ định. Động cơ có thể hoạt động kiểu nhắp trong khi việc cài đặt các cực chạy nhắp được kết nối (RST – ON), (đặt F113 lên 4) Thông số cài đặt Tên Chức năng Dãy điều chỉnh Đặt mặc định 0: Không sử dụng 1: Tự động chạy lại sau dừng tạm thời 2: Khi đổi chiều ST_CC on hoặc off 3: Tự động chạy lại hoặc đổi chiều ST_CC Lựa chọn on hoặc off lệnh tự F301 4: Chuyển động hãm một chiều khởi động 0 động chạy (ở tự động chạy lại sau dừng tạm thời). lại 5: Chuyển động hãm một chiều không khởi động (khi đổi chiều ST_CC on hoặc off) 6: Chuyển động hãm một chiều khởi động (ở tự động chạy lại hoặc khi đổi chiều ST_CC on hoặc off). Nếu motor chạy lại trong phương thức chạy lại một lần, thì chức năng sẽ hoạt động. Bất chấp sự đặt của tham số đó. a. Tự động chạy lại sau khi nguồn không hoạt động tạm thời (chức năng tự động chạy lại) điện áp đầu vào (V) Tốc độ 57 motor
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hinh 3.13 Sơ đồ chức năng tự động chạy lại Đặt F30 1 to 1, (3) chức năng này hoạt động sau khi nguồn có dấu hiệu khôi phục sắp phát hiện ra sự dưới điện áp bởi mạng lưới mạch và điều chỉnh nguồn. b. Khởi động lại Motor (chức năng tìm tốc độ motor) Tốc độ động cơ F_CC ON OFF ST_C ON Đặt F30 1 to 2, (3) : Đây là chức năng hoạt động sau khiOFF ST_CC chuyển tiếp có dấu hiệu mở trực tiếp và khi đó thông trở lại (1). DC braking trong thời gian chạy lại Nếu tham số là tập hợp lựa chọn “4”, “5” hoặc “6”. DC braking lý thuyết bởi tham số F 251, hoặc F 252 sẽ là hướng dẫn trong thời gian chạy lại của Motor. Chức năng này là có hiệu qủa khi motor dưới tạm thời nguồn không có hoặc tình trạng đi xuống và đảo chiều vì một số lý do bên ngoài. c. Hãm một chiều trong thời gian khởi động lại Nếu thông số là một trong những bộ “4”, “5” hoặc “6”, DC hãm lý thuyết bằng thông số F 251 hoặc F 252 sẽ dẫn trong thời gian khởi động lại của động cơ. Chức năng này có hiệu lực khi động cơ bị dưới tạm thời điện áp lỗi hoặc tình trạng xuống thấp và sự đảo chiều bởi một số lý do bên ngoài. 5. Điều biến tần số mang (PWM) F 300 : PWM tần số mang 58
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC F 312 : kiểu ngẫu nhiên Chức năng: + F 300 thông số cho phép làm giảm từ tính làm ồn đến động cơ sau này thay đổi bằng PWM tần số mang, thông số này ngoài ra còn có hiệu lực ngăn cản động cơ đến sự cộng hưởng với trọng tải máy hoặc giá đỡ. + Trong phép cộng, thông số F 300 giảm bớt điện từ làm ồn phát ra do biến tần. Giảm bớt tần số mang từ việc giảm bớt điện từ làm ồn. + Tuỳ chọn cách giảm bớt điện từ làm ồn động cơ bằng sự thay đổi mẫu mực giảm bớt tần số mang. Tham số đặt Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc định F 300 PWM tần số vật 2.0 ~ 16.5 (kHz) 2.0 mang Giảm bớt tải sẽ giảm bớt PWM tần số mang Tỷ lệ quy định sự giảm bớt tải VFS9 – VFS9S Tần số 4kHz hoặc 12kHz 15kHz 16.5kHz kém hơn 2002PL/M 1.5 A 1.5 A 1.5 A 1.5 A 2004PL/M 3.3 A 3.3 A 3.1 A 3.0 A 2007PL/M 4.8 A 4.8 A 4.2 A 3.9 A 2015PL/M 7.8 A 7.8 A 7.2 A 7.1 A 2022PL/M 11.0 A 11.0 A 9.1 A 8.7 A 2037PL/M 17.5 A 17.5 A 15.0 A 14.3 A 2055PL/M 27.5 A 27.5 A 25.0 A 25.0 A 2075PL/M 33.0 A 33.0 A 29.8 A 28.2 A 2110PL/M 54.0 A 54.0 A 49.0 A 49.0 A 2150PL/M 66.0 A 66.0 A 54.0 A 51.0 A 59
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 480 hoặc nhỏ hơn 480 hoặc lớn hơn VFS9 Tần số Tần số 4kHz 12kHz 15kHz 16.5kHz 4kHz 12kHz 15kHz 16.5kHz hoặc < hoặc < 4007PL 2.3A 2.1A 2.1A 2.1A 2.1A 2.1A 1.9A 1.9A 4015PL 4.1A 3.7A 3.3A 3.1A 3.8A 3.4A 3.1A 3.0A 4022PL 5.5A 5.0A 4.5A 4.3A 5.1A 4.6A 4.2A 4.0A 4037PL 9.5A 8.6A 7.5A 7.0A 8.7A 7.9A 6.9A 6.4A 4055PL 14.3A 13.0A 13.0A 13.0A 13.2A 12.0A 12.0A 12.0A 4075PL 17.0A 17.0A 14.8A 13.7A 15.6A 14.2A 12.4A 12.0A 4110PL 27.7A 25.0A 25.0A 24.7A 25.5A 23.0A 23.0A 23.0A 4250PL 33.0A 30.0A 26.4A 24.9A 30.4A 27.6A 24.3A 23.0A 6. Điều chỉnh điện áp đầu ra / hiệu chỉnh điện áp cung cấp F306 : Điều chỉnh điện áp đầu ra F 307 : Cung cấp điện áp hiệu chỉnh Chức năng: Điều chỉnh điện áp đầu ra / tần số điện áp cơ bản Thông số F306 điều chỉnh điện áp tương ứng với tần số cơ bản để không bị quá áp, giá trị đặt F306 được đặt bên ngoài (chức năng này chỉ có thể được thực hiện khi F307 được cài là một trong các số “0”, “1” hoặc “2”) Cung cấp điện áp hiệu chỉnh Thông số F307 đảm bảo tỷ số V/F luôn không thay đổi ngay cả khi điện áp đầu vào giảm. Mômen quay trong khi tốc độ hoạt động thấp. Cung cấp điện áp hiệu chỉnh duy trì tỉ lệ V/F = const ngay cả khi điện áp đầu vào dao động. 60
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Điều chỉnh điện áp đầu ra Điện áp cao – Tần số cao, tần số cơ bản được dùng khi động cơ hoạt động đặc biệt với điện áp gây ra thấp. Thông số cài đặt Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc định F306 Điều chỉnh điện 0~250(V); 0 – 500(V) 240V, áp đầu ra 400V F307 Cung cấp điện 0: Cung cấp điện áp không hiệu chỉnh, áp hiệu chỉnh điện áp ra giới hạn 1: cung cấp điện áp hiệu chỉnh, điện áp ra giới hạn 2: cung cấp điện áp hiệu chỉnh (tắt thời gian chậm xuống), điện áp đầu ra giới hạn. 3: cung cấp điện áp không hiệu chỉnh, điện áp đầu ra không giới hạn 4: cung cấp điện áp hiệu chỉnh, điện áp đầu ra không giới hạn 5: cung cấp điện áp hiệu chỉnh (tắt thời gian giảm tốc), điện áp đầu ra không giới hạn. Nếu F307 đặt là “0” hoặc “3”, điện áp đầu ra sẽ thay đổi tỷ lệ với điện áp đầu vào. - Ngay cả nếu điện áp có tần số cơ bản (thông số F306) được đặt lớn hơn điện áp đầu ra thì điện áp đầu ra sẽ không vượt quá điện áp đầu vào. - Tỷ lệ giữa điện áp và tần số có thể điều chỉnh tuỳ theo tốc độ của động cơ. F306 F306 điện áp đầu vào điện áp đầu vào Tỉ lệ Tỉ lệ cao cao điện áp điện áp Thấp Thấp Điện áp Điện áp đầu ra đầu ra F306 F306 Tần số đầu ra Tần số đđầiệun raáp đầu vào Tỉ lệ (0) (1) điện áp đầu vào điện áp Tỉ lệ cao cao điện áp Thấp Điện áp Thấp đầu ra Điện áp đầu ra 61 Tần số đầu ra Tầnsố đầura (4)
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC F307 đặt “2” và “5” (cung cấp điện áp hiệu chỉnh). Cũng giống với hoạt động của F307 ở “1” và “4” trừ trường hợp máy đang giảm tốc độ. Việc đặt thông số này ngăn không cho điện áp tăng quá cao khi máy giảm tốc. Đôi khi giảm đến mức thấp nhất mômen quay khi máy hoạt động ở tốc độ thấp do những thay đổi của biến áp. 7. Gia tốc / giảm tốc ACC : Thời gian gia tốc 1 dEC : Thời gian giảm tốc 1 F500 : Thời gian gia tốc 2 F501 : Thời gian giảm tốc 2 F 502 : Mô hình gia tốc / giảm tốc 1 F 503 : Mô hình gia tốc / giảm tốc 2 F504 : Chọn mô hình gia tốc / giảm tốc (1 hoặc 2) F 505 : Gia tốc / giảm tốc 1 và 2 tần số chuyển mạch * Chức năng: Những tham số này cho phép chọn hình thức tăng / giảm tốc theo nhu cầu cụ thể .Chuyển mạch là có thể thực hiện cả với gia tốc / giảm tốc mẫu mực 2 sử dụng thông số, tần số và cực ngoài. Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc định ACC Thời gian gia tốc 1 0.1~3600(s) 10.0 DEC Thời gian giảm tốc 1 0.1~3600(s) 10.0 F500 Thời gian gia tốc 2 0.1~3600(s) 10.0 F501 Thời gian giảm tốc 2 0.1~3600(s) 10.0 F502 Mô hình gia tốc / giảm tốc 1 0: đường 0 1: S - hình thức 1 2: S – hình thức 2 F503 Mô hình gia tốc / giảm tốc 2 0: đường 0 1: S - hình thức 1 62
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 2: S – hình thức 2 F504 Chọn mô hình gia tốc / giảm tốc (1 0: gia tốc/giảm tốc 1 0 hoặc 2) 0: gia tốc/giảm tốc 1 F505 Gia tốc / giảm tốc 1 và 2 tần số 0 ~ UL (Hz) 0.0 chuyển mạch a. Gia tốc / giảm tốc 1. Đường gia tốc / giảm tốc t tác động gia tốc / giảm tốc, Tần số đầu ra điều này có thể thường xuyên Hz sử dụng Tần số cực đại FH 0 dEC ACC Biểu đồ gia tốc / giảm tốc 2. S- gia tốc/ giảm tốc 1. Lựa chọn này đến gia tốc /giảm Tần số đặt Hz tốc 1. Motor nhanh đạt tới vùng tốc độ cao với 1 tần số Cực đại FH ra của 60Hz hoặc lớn hơn hoặc giảm tới mức tối thiểu sự va chạm ứng dụng trong thời gian gia tốc / giảm tốc t ACC Gia tốc thờ i gian Biểu đồ gia tốc, giảm tốc 1 3. S- gia tốc / giảm tốc 2. Lựa chọn này đạt được sự tăng gia tốc ở nơi bị khử từ với T ần số đặtHz mômen gia tốc của động cơ nhỏ. Kiểu này thích hợp cho Cực đại FH hoạt động của trục quay với Chân tần số tốc độ cao. t Biểu đồ gia tốc, giảm tốc 2 ACC Gia tốc thời gian b. Chuyển đổi gia tốc / giảm tốc 63
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 1. Sự lựa chọn tần sồ TÇn sè ®Çu ra Hz 0 t F504 = 0 ACC dEC F504 = 1 F5 501 Hinh.F 500 3.14 Biểu đồ sự lựa chọn tần số Gia tốc / giảm tốc 1 thời gian 1 là vào lúc tập hợp là mặc định. Gia tốc / giảm tốc 2 có thể được lựa chọn bằng thay đổi đặt của thông số F504 TÇn sè ®Çu F 505 t 0 (1) (2) Hinh.3.15(3) Biểu đồ chuy (4)ển đổi tự động gia tốc / giảm tốc (1): Gia tốc ở đường dốc tương ứng tới gia tốc thời gian ACC (2): Gia tốc ở đường dốc tương ứng tới gia tốc thời gian F500 (3): Gia tốc ở đường dốc tương ứng tới gia tốc thời gian F501 (4): Giảm tốc ở đường dốc tương ứng tới giảm tốc thời gian dEC 3. Chuyển đổi sử dụng ngoài cực – chuyển đổi gia tốc / giảm tốc thời gian qua đường ngoài cực Hz 64
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC (1): Gia tốc ở đường dốc tương ứng tới gia tốc thời gian ACC (2): Gia tốc ở đường dốc tương ứng tới gia tốc thời gian F500 (3): Gia tốc ở đường dốc tương ứng tới gia tốc thời gian F501 (4): Giảm tốc ở đường dốc tương ứng tới giảm tốc thời gian dEC Trong đó trường hợp đặt “CNOd” tới 0 (bảng cực) Tín hiệu chuyển mạch cho gia tốc / giảm tốc 2 không đặt mặc định Chỉ định chức năng số 5 (Rd2) tới cực không dùng đến bằng chỉ rõ cực đầu vào chức năng lựa chọn tham số. 8. Đặt hằng số động cơ F400 : Tự động đặt F 401 : Tần số trượt F 402 : Thông số mạch stato F 403 : Thông số mạch roto F 404 : Từ thông kích từ F 405 : Cài đặt momen quán tính F 408 : Dung lượng của inverter so với motor Để sử dụng chức năng điều khiển vector, kích momen tự động và tiết kiệm năng lượng tự động, việc đặt hằng số động cơ là cần thiết. Ba phương pháp sau đây được áp dụng để làm công việc trên: 1. Dùng phương pháp kích momen tự động để đồng thời đặt chức năng tự điều chỉnh và lựa chọn hình thức điều khiển V/F 2. Đặt ha chế độ trên độc lập với nhau. 3. Kết hợp điều chỉnh bằng tay với lựa chọn kiểu điều khiển V/F [ Lựa chọn 1: đặt chức năng kích momen tự động (phương pháp dễ nhất, vừa điều khiển vector, vừa tự điều chỉnh) ] 65
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Bộ tham số tự động nâng momen quay AU 2 tới “1” [ Lựa chọn 2: Đặt điều khiển vector không dùng bộ cảm biến và tự điều chỉnh độc lập ] Bộ tham số tự động nâng momen quay AU 2 tới “1” [ đặt tham số ] Tên Chức năng Dãy điều chỉnh Đặt mặc định 0: tự động điều chỉnh không dùng tay 1: gắn kết các đặt riêng lẻ của F400 Auto – tuning F401 – F405 0 2: cho phép tự động điều chỉnh (quay lại tới 1 rồi chạy tự động điều chỉnh) Bộ F 400 tới “2” Bộ F 408 tới “1” nếu điện dung động cơ là một cỡ nhỏ thì có thể dùng tốc độ công suất của biến tần [ lựa chọn 3 : đặt điều khiển vector và điều chỉnh độc lập bằng tay ] Nếu “ETN” điều chỉnh lỗi là hiển thị trong thời gian tự động chạy hoặc khi vector điều khiển Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc định F400 Auto – tuning 0: tự động điều chỉnh không 0 dùng tay 1: gắn kết các đặt riêng lẻ của F401 – F405 2: Cho phép tự động điều chỉnh (quay lại tới 1 rồi chạy 66
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC tự động điều chỉnh) F401 Thông số trượt 0.0 ~ 10.0 (Hz) 0 F402 Thông số mạch stato 0~ 255 0 F403 Thông số mạch roto 0~ 255 0 F404 Từ thông kích từ 0~ 255 0 F405 Cài đặt momen quán tính 0 ~200 0 F408 Dung lượng của inverter so 0: dung lượng như nhau 0 với motor 0: nhỏ hơn dung lượng của inverter Thủ tục đặt điều chỉnh tiếp theo thông số F400 : lựa chọn “1” tới động cơ không đổi không phụ thuộc thông số F401 – F405 F401 : Tần số trượt cao giảm bớt tốc độ động cơ do đó (tần số trượt có thể là bộ trên cơ sở hồ sơ kiểm tra động cơ) F402: điều chỉnh chủ yếu điện trở hợp thành của động cơ 9. Chức năng bảo vệ a. Phát hiện đồng bộ đẫu ra lỗi F 605: cách lựa chọn phát hiện đồng bộ ra lỗi Chức năng: Đây là thông số phát hiện lỗi đồng bộ đầu ra biến tần. Nếu đồng bộ lỗi tồn tại dai dẳng cho 1.2 hoặc nhiều chức năng nhả máy và rơle FL sẽ kích hoạt. ở cùng một thời điểm thông tin nhả EPHO sẽ cùng hiển thị Bộ F 605 tới 2 sẽ điều khiển mở của biến tần nối tới động cơ và nối nguồn tới động cơ. F 605 = 0 (không điều chỉnh bằng tay) Không tác động (rơle FL không kích hoạt) F605 =1 (cho phép trong thời gian hoạt động) Phát hiện đồng bộ không thích hợp là cho phép trong thời gian hoạt động biến tần sẽ ngắt nếu tình trạng đồng bộ lỗi cứ dai dẳng 1,2 hoặc nhiều (rơle kích hoạt) F 605 = 2 (cho phép : không điều chỉnh bằng tay trong thời gian tự động khởi động lại) Chức năng này, dù thể nào không điều chỉnh bằng tay trong thời gian tự động khởi động lại sau khi nguồn lỗi nhất thời. Khi đồng bộ lỗi nhận ra sự giảm bớt điện áp đầu ra và khởi động lại. Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc 67
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC định 0: không điều chỉnh bằng tay 1: cho phép trong thời gian Cách lựa chọn phát hiện hoạt động F605 0 đồng bộ đầu ra lỗi 2: cho phép: không điều chỉnh bằng tay trong thời gian khởi động lại b. Phát hiện đồng bộ đầu vào lỗi F 608: Cách lựa chọn phát hiện đồng bộ đầu vào lỗi Chức năng: Thông số này phát hiện đồng bộ đầu vào biến tần lỗi. Nếu tình trạng điện áp không bình thường của mạch chính là tụ diện cứ dai dẳng một ít phút hoặc nhiều, chức năng ngắt và rơle FL sẽ kích hoạt. ở cùng một thời điểm, thông tin ngắt EPH 1 sẽ hiển thị F608 = 0 không ngắt ( rơle FL không kích hoạt) F608 = 1 phát hiện đồng bộ lỗi là cho phép trong thời gian hoạt động. Biến tần sẽ ngắt nếu tình trạng điện áp không bình thường của mạch chính tụ điện cứ dai dẳng mười phút hoặc nhiều hơn ( rơle FL kích hoạt) Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc định 0: điều chỉnh bằng tay Cách lựa chọn phát hiện 1: cho phép F608 0 đồng bộ đầu vào lỗi 2: cho phép: không điều chỉnh c. Cách thức điều chỉnh cho dòng điện nhỏ F 610 : lựa chọn dòng điện nhỏ ngắt F 611 : dòng điện nhỏ (ngắt/báo động) phát hiện dòng điện F 612 : dòng điện nhỏ (ngắt/báo động) phát hiện thời gian 68
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Chức năng: Thông số F 610 cho phép biến tần ngắt nếu dòng điện nhỏ thì F 611 lý thuyết giá trị dòng cho nhiều hơn thì F 612 lý thuyết thời gian. Khi ngắt được chọn, đi vào phát hiện thời gian tới ngắt, thông tin ngắt là hiển thị “UC”. F 610 = 0 (off) : không ngắt (rơle không kích hoạt) Báo động dòng điện nhỏ có thể cho ra ngoài bằng thông số lựa chọn chức năng đầu ra. F 610 = 1 (on) : biến tần ngắt (rơle FL kích hoạt) duy nhất sau khi dòng điện nhỏ hết phát hiện ra Tên Chức năng Dãy hoạt động Đặt mặc định Lựa chọn dòng điện nhỏ 0: không điều chỉnh F610 0 ngắt 1: cho phép Dòng điện nhỏ (ngắt/báo 0 ~ 100 (%) F611 động) phát hiện dòng 0 điện Dòng điện nhỏ (ngắt/báo 0 ~ 255 (%) F612 động) phát hiện thời 0 gian 3.7. Bộ khuếch đại đo Bộ khuếch đại đo có nhiệm vụ xử lý tín hiệu đo từ loadcell hoặc có cảm biến đo khác để phục vụ cho mục đích điều khiển tiếp theo. Bộ khuếch đại có khối khuếch đại, khối này thực hiện các chức năng là chuẩn hóa các tín hiệu từ loadcell hoặc các loại cảm biến khác, sau đó nó biến các tín hiệu này thành các tín hiệu điện tương thích cấp cho điều khiển. Tín hiệu điện lất ra từ cầu cân là rất nhỏ, để khuếch đại các tín hiệu này mạch khuếch đại phải có tính năng đặc biệt. Bộ khuếch đại ở đây người ta dùng bộ khuếch đại vi sai có phản hồi âm, có điện trở vào lớn và hệ số nén tín hiệu đồng pha lớn. Unguån 69 OA R3 R4 + Ura R-ΔR Δ _ R+ R R
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Hình 3.16. Sơ đồ bộ Khuếch đại đo Tầng vào là mạch khuếch đại vi sai có đầu vào và đầu ra đối xứng. Tầng thứ hai là tầng khuếch đại vi sai lớn. Hai tầng khuếch đại OA1 và OA2 có hai lối vào không đảo nên trở kháng vào đối với tín hiệu là rất cao, như thế hệ số khuếch đại có thể thiết lập một cách chính xác. Đặc tính này có thể làm cho nó trở thành một phần tử lý tưởng dùng để khuếch đại chính xác các tín hiệu nhỏ. Điện áp vào hai tầng khuếch đại OA1 và OA2 được truyền đi qua mạch phản hồi của tầng khuếch đại thuật toán trên R1. Vì thế ở đây xuất hiện một giá trị điện áp nối vào. Điện áp này gây ra một dòng điện đi qua R1. Điện áp ra của cầu cân cũng chính là điện áp vào của hai tầng khuếch đại OA1 và OA2, có Uvào = 20mV. Để điện áp ra khỏi tầng khuếch đại có giá trị là Ura = 10V thì ta có hệ số khuếch đại: V U ña 10 K = = mV = 500 U vao 20 Mặt khác ta có: R ⎛ 2R ⎞ 4 ⎜ 2 ⎟ U ña = *⎜1+ ⎟ *U vao R3 ⎝ R1 ⎠ R4 ⎛ 2R2 ⎞ U ña Æ *⎜1+ ⎟ = = 500 R3 ⎝ R1 ⎠ U vao 70
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Từ biểu thức trên ta muốn thay đổi hệ số khuếch đại thì ta thay đổi giá trị của R1 2R Nếu cho 1+ 2 = 10 R1 R2 = 4.5K Chọn R1 = 1K R 500 4 = = 50 R3 10 R4 = 250K chọn R3 = 5K Vậy, để điện áp ra bộ khuếch đại là 10V và có hệ số khuếch đại là 500 ta có thể chọn: R1 = 1 K R2 = 4.5K R1 = 5 K R1 =250 K 3.5. Bộ vi điều khiển * Chức năng của bộ điều chỉnh Bộ điều chỉnh đóng vai trò quan trọng trong hệ thống cân băng định lượng, nó có hai chức năng chính sau: - Nhận tín hiệu trọng lượng từ bộ khuếch đại và tín hiệu tốc độ từ máy phát xung truyền về để tính lưu lượng. - So sánh lượng đặt: So sánh lưu lượng đặt với lượng thực nhận được từ bộ khuếch đại và máy phát xung. Từ đó tính được sai lệch giữa lượng đặt và lượng thực và tạo hàm điều khiển. Qđặt 0÷10 A V D ∂ D Tính RQ A toán V xung Xung D 71
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Tín hiệu trọng lượng 0 ÷ 10V và tín hiệu xung được hai bộ biến đổi A/D và Xung/D chuyển thành dạng tín hiệu số và tính ra lưu lượng thực: Lượng Qđo sẽ được so sánh với lượng Qđặt và được bộ biến đổi D/A chuyển thành tín hiệu tương tự điều khiển biến tần quay động cơ. Toàn bộ quá trình trên được điều khiển nhờ bộ vi xử lý. Để điều khiển tần số động cơ ta chọn biến tần có số xung phát ra trong một vòng là 100 xung. 3.8. Tổng hợp bộ điều chỉnh lưu lượng 3.8.1. Sơ đồ cấu trúc Q® ĐT RQ Qt Hình 3.17. Sơ đồ cấu trúc - Mô tả đối tượng Nhận được kết quả so sánh từ bộ điều khiển biến tần sẽ điều khiển quay động cơ với tốc độ góc là ω, khi đó lưu lượng trên băng sẽ là tích số của trọng lượng liệu trên một đơn vị chiều dài với tốc độ dài của băng. Lưu lượng tức thời trên từng phân đoạn của băng sẽ được gửi về bộ điều khiển để xác định lượng liệu trung bình trên băng bằng cách lấy tích phân lượng liệu tức thời: 1 T 1 T Q = Q * d = ∂ *V * d th ∫ TT t ∫ t T 0 T 0 Từ đó xác định được lưu lượng thực trên băng và so sánh với lượng đặt do người vận hành đặt trước. Ta có sơ đồ hệ thống như sau: ∂ U- K ω V 1 U1 1 K (TP +1) (P) 72
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Giả thiết ta coi lượng liệu trên một đơn vị chiêu dài là không đổi (∂=const) khi đó sơ đồ của hệ thống sẽ là: U- K1 ω K U1 2 (TP +1) τP Ghép hai khâu trên lại ta được: Q d + K K U1 RQ 1 2 - τP(TP +1) Trong đó: T – là hằng số thời gian của hệ thống kín truyền động τ - là hằng số thời gian tích phân lưu lượng τ >> T 3.8.2. Xác định thông số bộ điều chỉnh Ta có sơ đồ hệ thống như hình sau: Qd + K K Q RQ 1 2 - τP(TP +1) Ta coi: K = K1 * K2 áp dụng tiêu chuẩn modul tối ưu cho bộ điều chỉnh P ta có: τ K = R 2K *T Hàm truyền của hệ thống: K F = dt (1+ TP)τP 73
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC τ K F = K * F = * 0 dt 2K *T (1+ TP)τP 1 Æ F = 0 2TP(1+ TP) Hàm truyền kín của hệ: F0 1 Fk = = 2 2 1+ F0 2T P + 2TP +1 Giả thiết hệ truyền động có hai mạch vòng, mạch vòng dòng điện tổng hợp theo modul tối ưu và mạch vòng tốc độ tổng hợp theo đối xứng thì ta có hàm truyền PI, lúc này T = 40ms, τ=1s. Δω 1.3 Hàm truyền hệ số khuếch đại hệ thống kín K1 = = = 0.013 ΔU ña 10 ΔQ Hằng số tính toán lưu lượng: K = 2 Δω Bảng các thông số các thiết bị biến tần toshiba a. Sử dụng các thông số Tên Chức năng Đơn Đơn vị đặt Dải điều Đặt mặc vị tối thiểu chỉnh định - Tần số cơ bản thích hợp Hz 60 *1 của động cơ 50 FC Điều khiển tần số của bảng Hz 0.1 Ll-UL 0.0 điều khiển *3. Khi giá trị đặt tiêu chuẩn (TYP:3) được thiết lập, thông số này sẽ được hiển thị b. Các thông số cơ bản Bốn chức năng tự động: Tên Số Chức năng Đơ Đơn vị Dải điều chỉnh Đặt truyền n vị đặt tối mặc đạt thiểu định AU 0000 Tự động - - 0: không xđ 0 1 tăng/giảm tốc độ 1: tốc độ tốt nhất 2: tốc độ tối thiểu 74
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC AU 0001 Tự động tăng - - 0: không xđ 0 2 mômen 1: vector điều khiển + tự động điều chỉnh AU 0002 Tự động đặt theo - - 0: không xđ 0 3 môi trường 1: đặt tự động AU 0040 Chương trình đặt - - 0: không xđ 0 4 tự động 1: dừng 2: 3 vòng điều khiển 3: Đặt giá trị đầu vào lên xuống 4: 4-20mA dòng điều khiển đầu vào Chương 4 GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 4.1 KHÁI QUÁT VỀ PLC PLC (viết tắt từ tiếng Anh của từ: Programmable Logic Controller) được gọi là Bộ điều khiển logic khả trình. Sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của tin học, cụ thể là sự phát triển của kỹ thuật máy tính. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC có thể thay thế được cả một mảng rơle, hơn thế nữa PLC giống như một máy tính nên có thể lập trình được. Chương trình của PLC có thể thay đổi rất dễ dàng, các chương trình con cũng có thể sửa đổi nhanh chóng. Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC đáp ứng được hầu hết các yêu cầu và như là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp. Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suất cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác nhau, để nâng cao năng suất và chất lượng. 4.2. CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT BỘ PLC. Một bộ PLC thông thường có những Modul phần cứng như sau: Modul nguồn. Modul đơn vị xử lý trung tâm CPU. Modul bộ nhớ chương trình. Modul đầu vào. 75
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Modul đầu ra. Modul phối ghép. Modul chức năng phụ. Modul nguồn nhận từ nguồn điện lưới công nghiệp để tạo ra nguồn điện một chiều cung cấp cho hoạt động của toàn bộ PLC. Modul đơn vị xử lý trung tâm CPU: trong mỗi thiết bị PLC Modul đơn vị xử lý trung tâm gồm nhiều hệ thống vi xử lý bên trong, có hai loại đơn vị xử lý trung tâm đó là: đơn vị xử lý một bít và đơn vị xử lý bằng từ ngữ. Modul bộ nhớ chương trình: Chương trình điều khiển hiện hành được giữ lại trong bộ nhớ chương trình bằng các bộ phận lưu giữ điện tử như RAM, PROM hoặc EPROM. Chương trình được tạo ra với sự trợ giúp của một đơn vị lập trình chuyên dụng, rồi được chuyển vào bộ nhớ chương trình. Một nguồn điện dự phòng cần thiết cho RAM để duy trì chương trình ngay cả trong trường hợp mất nguồn điện chính. Modul đầu vào: Modul đầu vào có chức năng chuẩn bị các tín hiệu bên ngoài để chuyển vào trong PLC có chứa các bộ lọc và bộ thích ứng mức năng lượng. Một mạch phối ghép có lựa chọn được dùng để ngăn cách điện giải mạch trong ra khỏi mạch ngoài. Các Modul đầu vào được thiết kế để có thể nhận nhiều đầu vào và có thể cắm thêm các Modul đầu vào mở rộng. Việc chẩn đoán các sai xót hư hỏng sẽ được thực hiện rất dễ dàng với mỗi đầu vào được trang bị một Điốt phát sáng (led) bộ chỉ thị ánh sáng báo hiệu cho sự có mặt của điện thế đầu vào. Modul đầu ra: Modul đầu ra có cấu tạo tương tự như Modul đầu vào. Nó gửi thẳng các thông tin đầu ra đến các phần tử kích hoạt (cho dẫn động) của máy làm việc. Vì vậy mà nhiều Modul đầu ra thích hợp với hàng loạt mạch phối ghép khác nhau đã được cung cấp. Điốt phát sáng (led) cũng có thể giúp quan sát điện thế đầu ra. Modul phối ghép: Modul phối ghép dùng để nối bộ điều khiển khả trình PLC với các thiết bị bên ngoài như màn hình, thiết bị lập trình hoặc các Panen mở rộng. Thêm vào đó, nhiều chức năng phụ cũng cần thiết hoạt động song song với những chức năng thuần tuý logic của một bộ PLC cơ bản. Cũng có thể ghép thêm những thẻ điện tử phụ đặc biệt để tạo ra các chức năng phụ đó. Trong những trường hợp này đều phải dùng đến mạch phối ghép. Modul chức năng phụ: Những chức năng phụ điển hình nhất của PLC là bộ nhớ duy trì có cùng chức năng như Rơle duy trì nghĩa là bảo tồn tín hiệu trong quá trình mất điện. Khi nguồn điện trở lại thì bộ chuyển đổi của bộ nhớ nằm ở tư thế như trước lúc mất điện. Bộ thời gian của PLC có chức năng tương tự như các rơ le thời gian, việc đặt thời gian được lập trình hoặc điều chỉnh từ bên ngoài. Bộ đếm được lập trình bằng các lệnh logic cơ bản hoặc thông qua các thẻ điện tử phụ. Bộ ghi tương ứng với cơ cấu nút bấm- bước. Bước tiếp theo được thả ra bởi bộ phát thời gian hoặc bằng xung của mạch chuyển đổi. Chức năng số học được thiết kế để thực hiện bốn chức năng số học cơ bản: cộng, trừ, nhân. chia và các chức năng so sánh: lớn hơn, nhỏ hơn, bằng và không bằng. Chức năng điều khiển số của PLC để điều khiển các quá trình công nghệ trên các máy công cụ hoặc trên các tay máy, người máy công nghiệp. 4.3. CHỨC NĂNG CỦA PLC. Chức năng của bộ điều khiển logic khả trình cũng giống như các bộ điều khiển khác thiết kế trên cơ sở các rơ le hoặc các thành phần điện tử: 76
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Thu nhận các tín hiệu đầu vào và phản hồi (từ các cảm biến). Liên kết, ghép nối lại và đóng mở mạch phù hợp với chương trình. Tính toán và soạn thảo các lệnh điều khiển trên cơ sở so sánh các thông tin thu được. Phân phát các lệnh điều khiển đó đến các địa chỉ thích hợp. 4.4. ƯU ĐIỂM CỦA VIỆC ỨNG DỤNG PLC. Việc ứng dụng các bộ PLC vào các hệ thống đã gặp rất nhiều thuận lợi như Thời gian lắp đặt ngắn. Độ tin cậy cao và ngày càng tăng. Dễ dàng thay đổi phần mềm nhờ thiết kế. Có thể tính toán được chính xác giá thành. Xử lý tư liệu tự động. Tiết kiệm không gian. Chuẩn hoá được phần cứng điều khiển. Khả năng tái tạo. Thích ứng trong môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp giao động, tiếng ồn. Ghép nối máy tính. Ghép nối máy in. 4.5. THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH SIMANTIC S7- 200 Simatic S7 - 200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemen (Cộng hoà Liên Bang Đức) . Thế hệ Simatic S7 - 200 rất linh hoạt và hiệu quả sử dụng cao do những đặc tính sau: Có nhiều loại CPU khác nhau trong hệ S7-200 nhằm đáp ứng yêu cầu khác nhau của từng ứng dụng. Có nhiều Modul mở rộng khác nhau như các Modul ngõ vào/ ra tương tự, Modul ngõ vào/ ra số. Modul truyền thông để kết nối PLC trong hệ S7-200 vào mạng Profibus- DP như là một Slave. Modul truyền thông để kết nối PLC trong hệ S7 - 200 vào mạng AS- I như là một MASTER. Phần mềm STEP 7- Micro/ Win softwarl. Trong phạm vi đồ án này, em xin được giới thiệu về CPU 215 của hãng SIEMENS . CPU 215 như hình sau: 4.5.1. Các đặc tính kỹ thuât của CPU 215 và Modull 315 Đặc tính kỹ thuật CPU 215 Kích thước vật lý 246 x 80 x 62 mm Trọng lượng 0,5 kg Công suất tiêu thụ 8w 77
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Dung lượng bộ nhớ chương trình 4 K Word Dung lượng bộ nhớ dữ liệu 2,5 K Word Số lượng đầu vào tương tự 16 Số lượng đầu ra tương tự 10 Số lượng đầu vào số 64 Số lượng đầu ra số 64 Có thể ghép nối mở rộng các Modul 2 Số lượng bộ tạo thời gian trễ 256 Số lượng bộ đếm 256 Số lượng bít nhớ đặc biệt 368 Đầu vào Kiểu đầu vào Kiểu khe cắm Dải tín hiệu vào Từ 15 ÷ 30 V điện áp một chiều , 4mA Thời gian phản ứng lại: I0.0 tới I1.5 Từ 0,2 ms đến 8,7 ms I0.6 tới I1.5 mặc định 0,2ms 6 μs bật và 30 μs tắt Có cách ly quang 500 V AC ,1 phút Đầu ra Dải điện áp Từ 24,4 đến 28,8 V một chiều Dòng tải tối đa Ở nhiệt độ từ 00 đến 550 C Q0.0 tới Q0.7 0,5 A/ Điểm Q1.0 tới Q1.1 10 A/ Điểm Dòng điện dò Q0.0 tới Q0.7 200 μA Q1.0 tới Q1.1 400 μA Thời gian chuyển mạch Q0.0 tới Q0.7 100 μs, ON/OF Các đầu ra khác 150 μs ON, 400 μs OF 78
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Điện trở trong lớn nhất 400 mΩ Bảo vệ dòng ngắn mạch Q0.0 tới Q0.7 0,7 đến 1,5 A/ Kênh Q1.0 tới Q1.1 1,5 đến 3 A/ Kênh Có cách ly quang 500 VAC , 1phút Nguồn cấp Điện áp Từ 20,4 đến 28,8 VDC Dòng vào 120 mA Cách kết nối các cổng dành cho CPU 215 được biểu diễn như hình sau: Modull mở rộng EM235 Đặc tính kỹ thuật CPU 215 Kích thước vật lý 90 x 80 x 62 mm Trọng lượng 0,2 kg Công suất tiêu thụ 2w Số lượng đầu vào tương tự 3 Số lượng đầu ra tương tự 1 Đầu vào Kiểu đầu vào Diferential Dải tín hiệu vào cực đại 30 V điện áp một chiều , 32mA Độ phân giải chuyển đổi từ Analog sang 12 bit hoặc 1 trong 4096 Digital Thời gian chuyển đổi từ Analog sang 25 μs tương tự Đầu ra Điện áp ra ± 10 V Dòng tải tối đa Từ 0 đến 20 mA 79
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 4.5.2. Cổng truyền thông. S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với phích nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Chân Giải thích 1 Đất 5 4 3 2 1 2 24 VDC 9 8 7 6 3 Truyền và nhận dữ liệu 4 Không sử dụng 5 Đất 6 5VDC 7 24 VDC 8 Truyền và nhận dữ liệu 9 Không sử dụng Ghép nối S 7- 200 với máy lập trình PG 702 hoặc với các loại máy lập trình thuộc họ PG7 XX có thể sử dụng một cáp nối thẳng qua MPI. Ghép nối S7- 200 với máy tính qua cổng RS 232 cần có cáp nối PC/ PPI với bộ chuyển đổi RS 232/ RS 485. 4.5.3. Cấu chúc chương trình của S 7 - 200 Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng một trong những phần mềm: STEP - MICRO/ DOS. STEP - MICRO/WIN. Phần mềm này có thể cài đặt được trên các máy lập trình hoặc PG 7xx và các máy tính cá nhân (PC). Chương trình có thể viết bằng các ngôn ngữ sau Lưu đồ hệ điều khiển (Control system flow chart) Giản đồ thang (Ladder Diagram). Danh sách lệnh (Statment List). Các lệnh kiểu khối và các lệnh bậc cao. Trong bản đồ án này em giới thiệu về ngôn ngữ lập trình giản đồ thang bằng máy tính cá nhân. Các chương trình cho S7-200 có cấu trúc bao gồm chương trình chính và các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt. Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (MEND). Chương trình con là một bộ phận của chương trình. Các chươngtrình con được viết sau lệnh kết thúc chương trình, đó là lệnh MEND). Các chương trình con được nhóm lại thành một 80
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC nhóm ngay sau chương trình chính. Sau đó đến các chương trình xử lý ngắt thì cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình. Main program Thực hiện trong một vòng quét MEND SBR0 chương trình con thứ nhất Thực hiện khi được chương trình tính gọi RET SBRn chương trình con thứ n+1 RET INT O chương trình xử lý ngắt Thực hiện khi có tín thứ nhất hiệu RETI báo ngắt INTn chương trình xử lý ngắt thứ n+1 RETI 4.6. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7 - 200. 4.6.1. Phương pháp lập trình. S7-200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh lập trình. Chương trình là một dãy các lệnh S7 - 200. Thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh lập trình đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng được gọi là vòng quét (scan). Giai ®o¹n chuyÓn Giai ®o¹n nhËp d÷ d÷ liÖu ra ngo¹i vi liÖu tõ ngo¹i vi Giai ®o¹n truyÒn Giai ®o¹n thùc Một vòngth«ng quét (scannéi bé cycle) vμ tù được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào, và sau đó thực hiÖn ch−¬ng tr×nh hiện chươkiÓmng trình. tra lçi M ột vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7-200 thực thi các nhiệm vụ bên trong và nhiệm vụ truyền thông. Chu trìnhH×nh thự c4.3. hiệ Chn ch−¬ngương tr×nh trình theo là chu vßng trình quÐt lặ trongp đượ S7-200c thể hi ệthùcn ở hìnhhiÖn 3.3. Cách lập trình cho S7 -200 nói riêng và cho các PLC của Siemen nói chung dựa trên hai phương pháp cơ bản: Phương pháp hình thang (Ladder logic viết tắt thành LAD). Phương pháp liệt kê lệnh (Stamennt List viết tắt thành STL). 81
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Phương pháp hình thang LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng đồ hoạ. Những thành phần cơ bản dùng trong lad tương ứng với các thành phần của Bảng điều khiển bằng rơ le. Trong chương trình LAD các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic. Các tiếp điểm thường mở được mô tả Các tiếp điểm thường kín được mô tả Cuộn dây được mô tả Hộp là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp. Những dạng hàm thường được biểu diễn bằng hộp là các bộ thời gian (TIM ER) bộ đếm (COUNTER)và các hàm toán học Mạng LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện đi từ đường nguồn bên trái sang đường nguồn bên phải, đường nguồn bên trái là dây nóng, đường nguồn bên phải là dây trung hoà hay là đường trở về nguồn cung cấp Phương pháp liệt kê lệnh STL là phương pháp thể hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh. Mỗi câu lệnh trong trương trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC. Hệ lệnh của S7- 200 được chia làm ba nhóm và xắp xếp theo thứ tự Alphaber Các lệnh mà khi thực hiện thì làm việc độc lập không phụ thuộc vào giá trị Logic của ngăn xếp. Các lệnh chỉ thực hiện được khi bit đầu tiên của ngăn xếp có giá trị logic bằng 1. Các nhãn lệnh đánh dần vị trí trong tập lệnh. Chương trình được viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình sẽ tự tạo ra một chương trình theo kiểu STL tương ứng. Ngược lại không phải mọi chương trình được viết theo kiểu STL cũng có thể chuyển sang được LAD. Mô tả việc thực hiện lệnh đưa giá trị logic của tiếp điểm IO.O vào trong ngăn sắp xếp theo cách biểu diễn LAD và STL như sau: LAD STl I O.O Q 1.O LD IO.O = Q1.0 4.6.2. Cú pháp hệ lệnh của S7- 200. SIMATIC S7- 200 có một khối lượng lệnh tương đối lớn thể hiện các thuật toán của đại số Boolean, song chỉ có một vài các kiểu lệnh khác nhau. Từng lệnh của S7- 200 được mô tả chi tiết về cách sử dụng, chức năngvà tác động của chúng vào nội dung ngăn xếp.Giới hạn toán hạng của CPU 215 được trình bày như sau: Phương pháp truy cập Giới hạn cho phép toán hạng CPU 215 82
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC V (0.0 đến 5119.7) I (0.0 đến 7.7) Q (0.0 đến 7.7) Truy cập bit M (0.0 đến 31.7) (Địa chỉ byte, chỉ số bit) SM (0.0 đến 194.7) T (0 đến 255) C (0 đến 255) S (0 đến 31.7) VB (0 đến 5119) IB (0 đến 7) MB (0 đến 7) Truy cập byte SMB (0 đến 31) AC (0 đến 194) SB (0 đến 15) Hằng số VW (0 đến 5118) T (0 đến 255) Truy cập từ đơn C (0 đến 255) (địa chỉ byte cao) IW (0 đến 6) QW (0 đến 6) MW (0 đến 30) SMW (0 đến 193) AC (0 đến 3) Truy cập từ đơn AIW (0 đến 30) (địa chỉ byte cao) AQW (0 đến 30) SW (0 đến 30) Hằng số 83
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC VD (0 đến 5116) ID (0 đến 4) QD (0 đến 4) MD (0 đến 28) Truy cập từ kép SMD (0 đến 191) (địa chỉ byte cao) AC (0 đến 3) HC (0 đến 2) SD (0 đến 3) Hằng số 4.6.3. Lệnh cơ bản của PLC SIMATIC S7- 200 1. Lệnh nhảy và lệnh gọi chương trình con Các lệnh của chương trình nếu không có những lệnh điều khiển riêng sẽ được thực hiện theo thứ tự từ trên xuống dưới trong một vòng quét. Lệnh điều khiển chương trình cho phép thay đổi thứ tự thực hiện lệnh. Lệnh gọi chương trình con là lệnh chuyển điều khiển đến chương trình con. Khi chương trình con thực hiện xong các phép tính của mình thì việc điều khiển lại được trở về lệnh tiếp theo trong chương trình chính nằm ngay sau lệnh gọi chương trình con. JMP,CALL: Lệnh nhảy JMP và lệnh gọi chương trình con SBR cho phép chuyển LBL. SBR điều khiển từ vị trí này đến một vị trí khác trong một chương trình. LAD STL Mô tả n JMP K Lệnh nhảy thực hiện việc chuyển điều JMP n khiển đến nhãn n trong một chương trình LBL K Khai báo nhãn n trong một chương trình LBL: n n n Call K Lệnh gọi chương trình con Call n SBR K Lệnh gán nhãn n SBR:n n CRET CRET Lệnh trở về đã gọi chương trình con có điều kiện RET RET Lệnh trở về đã gọi chương trình con không có điều kin 2. Lệnh vào: LD và LDN. Lệnh LD nạp giá trị logic của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp. Các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bit. 84
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC Lệnh LDN nạp giá trị logic, nghịch đảo của một tiếp điểm vào trong bit đầu tiên của ngăn xếp, các giá trị cũ còn lại trong ngăn xếp bị đẩy lùi xuống một bít. Mô tả lệnh bằng LAD: LAD Mô tả Toán hạng n Tiếp điểm thường mở sẽ được n: I, Q, M, SM, T,C, V (bit) đóng nếu n= 1 n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở khi n= 1 n Tiếp điểm thường mở sẽ đóng n: I thức thời khi n= 1 n Tiếp điểm thường đóng sẽ mở thức thời khi n= 1 Mô tả lệnh bằng STL: Lệnh Mô tả Toán hạng LD n Lệnh nạp gía trị logic của điểm n đầu tiên n: I,Q,M,SM,T trong ngăn xếp (bit) C,V LDN n Lệnh nạp nghịch đảo của điểm n vào bit đầu tiên trong ngăn xếp LDI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic của điểm n n: I vào bít đầu tiên trong ngăn xếp. LDNI n Lệnh nạp tức thời giá trị logic nghịch đảo của điểm n vào bít đầu tiên trong ngăn xếp 3. Lệnh ra. OUT PUT (=): Lệnh sao chép nội dung của bit đầu tiên trong ngăn xếp vào bit được chỉ định trong lệnh. Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi. Mô tả lệnh bằng LAD: LAD Mô tả Toán hạng n Cuộn dây đầu ra ở trạng thái kích thích n: I,Q,M,SM,T,C,V khi có dòng điều khiển đi qua (bit) n Cuộn dây đầu ra được kích thích tức n: Q thời khi có dòng điều khiển đi qua Mô tả lệnh bằng STL như sau: STL Mô tả Toán hạng 85
GIỚI THIỆU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC = n Lệnh = sao chép giá trị của đỉnh ngăn n: I,Q,M,SM,T,C,V xếp tới tiếp điểm n được chỉ dẫn trong (bit) lệnh. = 1 n Lệnh = 1 sao chép tức thời giá trị của n: Q đỉnh stack tới tiếp điểm n được chỉ dẫn (bit) trong lệnh 4. Các lệnh ghi / xoá giá trị cho tiếp điểm. SET (S) RESET (R) Lệnh dùng để đóng và ngắt các điểm gián đoạn đã được thiết kế. Trong LAD, logic điều khiển dòng điện đóng hoặc ngắt các cuộn dây đầu ra. Khi dòng điều khiển đến các cuộn dây thì các cuộn dây đóng hoặc mở các tiếp điểm (hoặc một dãy các tiếp điểm). Trong STL, lệnh truyền trạng thái bit đầu của ngăn xếp đến các điểm thiết kế. Nếu bit này có giá trị bằng 1, các lệnh S và R sẽ đóng ngắt tiếp điểm hoặc một dãy các tiếp điểm (giới hạn từ 1 đến 255) Nội dung của ngăn xếp không bị thay đổi bởi các lệnh này. Mô tả lệnh S và R bằng LAD: LAD Mô tả Toán hạng S' Bit S n Đóng một mảng gồm n tiếp điểm S_ BIT: I, Q, M, SM, T kể từ S_ BIT C,V(bit) n: IB,QB, MB, SMB, Ngắt một mảng gồm n tiếp điểm VB (byte) AC, hằng số, S' Bit R n kể từ S_BIT. Nếu S_BIT lại chỉ *VD, vào Timer hoặc Counter thì lệnh sẽ xoá bít đầu ra của Timer/ * AC Counter đó. S' Bit SI n Đóng tức thời một mảng gồm n các S_BIT: Q tiếp điểm kể từ S_BIT (bit) Ngắt tức thời một mảng gồm n các n: IB,QB,MB,SMB,VB S' Bit RI n tiếp điểm kể từ địa chỉ S_BIT (byte) AC, hằng số, *VD, *AC Mô tả lệnh S (set) và R (Reset) bằng STL như sau: Lệnh Mô tả Toán hạng S S_BIT Ghi giá trị logic, vào một mảng gồm n S_BIT : I, Q, M, n bit kể từ địa chỉ S_BIT SM, T C,V(bit) 86