Đồ án điều khiển logic và trang bị điện máy phay

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN
====o0o====

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC- TRANG BỊ ĐIỆN
Đề tài : Nâng cấp, cải tạo, thiết kế mạch điều khiển máy
phay ngang 6H82

Hà nội 2023


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................8
Danh mục hình ảnh...........................................................................................10
Danh mục bảng biểu..........................................................................................11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY TRONG CÔNG NGHIỆP..12
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHAY........................................................12
1.1.1. Chức năng và công dụng...........................................................................12
1.1.2. Phân loại máy phay...................................................................................12
1.1.3. Các truyền động cơ bản............................................................................13
1.1.4. Đặc điểm truyền động điện và trang bị điện...........................................13
1.2 MÁY PHAY 6H82............................................................................................14
1.2.1. Thông số kỹ thuật......................................................................................14
1.2.2. Kết cấu.......................................................................................................14
1.2.3. Các thiết bị của máy phay 6H82...............................................................15
1.2.4. Mạch điện máy phay 6H82.......................................................................15
1.2.5. Nguyên lý làm việc.....................................................................................17

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH
ĐỘNG LỰC.......................................................................................................20
2.1 PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TRỤC CHÍNH..............................20
2.2 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM CADE SIMU................................................20
2.3 TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN.........................................................................21
2.3.1. Nguyên lý hoạt động của biến tần............................................................21
2.3.2. Các tính năng nổi bật................................................................................21
2.3.3. Thông số kỹ thuật......................................................................................22
2.3.4. Sơ đồ đấu dây............................................................................................22
2.4 THỰC HIỆN NÂNG CẤP, CẢI TẠO:...........................................................23
2.4.1. Thiết kế mạch động lực.............................................................................23
2.4.2. Thiết kế mạch logic...................................................................................24

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN...25
3.1 Thiết bị bảo vệ...................................................................................................25
3.1.1. Cầu chì.......................................................................................................25
3.1.2. Aptomat.....................................................................................................25
2


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
3.1.3. Role nhiệt...................................................................................................25
3.2 Thiết bị đóng cắt...............................................................................................26
3.2.1. Contactor...................................................................................................26
3.2.2. Role trung gian..........................................................................................27
3.3 Thiết bị điều khiển............................................................................................28
3.3.1. PLC............................................................................................................28
3.3.2. Biến tần......................................................................................................29
3.3.3. Nút nhấn....................................................................................................30

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM
S7 – 1200.............................................................................................................31
4.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..............................................31
4.1.1. TIA Portal V16..........................................................................................31
4.1.2. Màn hình HMI...........................................................................................31
4.2 ĐẤU NỐI PHẦN CỨNG..................................................................................31
4.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN...................................................................34
4.4 Mô phỏng hệ thống và kiểm tra kết quả.........................................................39
4.4.1. Thiết kế hệ thống điều khiển trên màn hình HMI..................................39
4.4.2. Chạy thử và kiểm tra kết quả...................................................................42

KẾT LUẬN........................................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................45

3


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

Danh mục hình ảnh
Hình 1.1 Máy phay trong cơng nghiệp.........................................................................12
Hình 1.2 Kết cấu máy phay..........................................................................................14
Hình 2.1 Giao diện chung phần mềm Cade simu.........................................................19
Hình 2.2 Các thanh cơng cụ trong phần mềm CADe_ SIMU.....................................20
Hình 2.3 Mạch nguyên lý biến tần...............................................................................20
Hình 2.4 Sơ đồ đấu nối biến tần...................................................................................21
Hình 2.5 Mạch động lực truyền động chính.................................................................22
Hình 2.6 Mạch điều khiển truyền động chính..............................................................23
Hình 2.7 Đấu nối PLC với biến tần..............................................................................23

Hình 3.1 Aptomat........................................................................................................24
Hình 3.2 Role nhiệt bảo vệ động cơ trục chính............................................................25
Hình 3.3 Contactor.......................................................................................................26
Hình 3.4 Relay trung gian............................................................................................26
Hình 4.1 Sơ đồ đấu nối phần cứng...............................................................................32
Hình 4.2 Lưu đồ thuật tốn..........................................................................................33
Hình 4.3 Giao diện HMI sau khi thiết kế.....................................................................40
Hình 4.4 Khi ấn START đèn báo Run sáng, động cơ sẵn sàng hoạt động...................41
Hình 4.5 Chọn chế độ quay thuận với tốc độ đặt 1000 vịng/phút...............................41
Hình 4.6 Chọn chế độ quay ngược với tốc độ đặt 1000 vịng/phút..............................42
Hình 4.7 Tăng tốc ở chế độ quay thuận.......................................................................42

4


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

Danh mục bảng biểu
Bảng 3.1 Thông số PLC S7-1200 CPU 1212 AC/DC/Relay........................................27
Bảng 3.2 Thông số biến tần SV110iG5A-2 LS............................................................28
Bảng 3.3 Thông số nút nhấn........................................................................................29
Bảng 4.1 Tín hiệu ra/vào trên PLC..............................................................................32
Bảng 4.2 Các thông số cài đặt trên biến tần.................................................................34

5


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY PHAY TRONG CÔNG

NGHIỆP
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY PHAY
1.1.1. Chức năng và công dụng
Máy phay thường được sử dụng để phay các bề mặt phẳng hoặc cũng có thể sử dụng
để gia cơng các bề mặt có biên dạng phức tạp và khó gia cơng. Khơng những thế, máy
phay cịn có thể sử dụng được giống như khoan, khoét, cắt bánh răng hoặc gia công
các rãnh trên các bề mặt chi tiết gia cơng.
Máy phay có thể sử dụng được nhiều loại dao phay đa dạng quay để loại bỏ vật liệu
khỏi phơi trong q trình gia cơng. Ngồi ra, máy phay cịn được thiết kế một bộ
nguồn cấp chuyển động trên đầu máy phay giúp trục chính lên và xuống khi máy hoạt
động.
Các loại máy phay kim loại phổ biến trên thị trường đều có bàn xe dao tự động được
thiết kế trên một hoặc nhiều trục. Chỉ cần sử dụng các núm điều khiển tốc độ để điều
khiển nguồn cấp điện. Bàn xe dao tự động sẽ tạo ra bề mặt gia công hiệu quả hơn so
với điều khiển bằng tay. Khi sử dụng bàn xe dao tự động có thể làm giảm sự mệt mỏi
của công nhân vận hành máy khi gia công những vật liệu có chiều dài hơn.

Hình 1.1 Máy phay trong công nghiệp

1.1.2. Phân loại máy phay
Trên thị trường hiện nay xuất hiện rất nhiều loại máy phay cơ khí khác nhau với những
hình dáng, kích thước, kiểu mẫu và chức năng sử dụng khác nhau. Tuy nhiên, các loại
máy phay này thường được chia thành 2 nhóm chính như sau:
Máy phay dùng chung:
+ Máy phay đứng: Có trục chính thẳng đứng dễ thao tác và điều chỉnh cps
loại đơn giản và loại vạn năng. Loại vạn năng đầu máy có thể quay một
góc so với phương thẳng đứng
+ Máy phay ngang: Loại này có trục chính nằm ngang. Bàn máy có ba
chuyển động vng góc với nhau (dọc, ngang và đứng)

6


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
+ Máy phay giường: Loại này có bàn máy rộng, thích hợp khi phay các chi
tiết có kích thước và khối lượng lớn, thường dùng trong gia công hàng
loạt
Máy phay chuyên dùng:
+ Máy phay chép hình: Dùng để phay một chi tiết theo hình dạng cả vật
mẫu bằng cách sử dụng hệ thống đầu dò
+ Máy phay bánh răng: Trên máy này được thiết kế bàn máy có bộ phận
điều chỉnh góc nhằm tạo thuận lợi cho việc phay bánh răng, thân răng
1.1.3. Các truyền động cơ bản
-

-

Chuyển động cắt là chuyển động quay của trục chính mang dao. Từ tốc
độ cắt của dao ta tính số vịng quay của trục chính:
Trong đó : v - vận tốc cắt (m/ph)
D - đường kính dao (mm)
Chuyển động chạy dao: Chuyển động chạy dao do bàn máy mang phơi
thực hiện, có chạy dao dọc ( Sd) chạy dao ngang (Sn) và chạy dao
đứng(Sđ).

1.1.4. Đặc điểm truyền động điện và trang bị điện
Đối với máy phay phần lớn động cơ trục chính làm nhiệm vụ truyền chuyển
động cho chuyển động quay của dao. Thông thường mối quan hệ giữa
chuyển động quay của dao có quan hệ tỷ lệ với tốc độ chuyển động của bàn
máy như phay mặt phẳng, phay mặt đầu.Một số trường hợp gia công tốc độ

quay của dao và chuyển động tịnh tiến của bàn máy khơng tỷ lệ với nhau.
Ngồi ra đối với mỗi chi tiết gia cơng, kích thước chi tiết, vật liệu của chi
tiết, vật liệu làm dao khác nhau thì tốc độ quay của dao và chuyển động tịnh
tiến của bàn cũng khác nhau. Do vậy thông thường sự thay đổi tốc độ quay
của dao thông qua hộp tốc độ riêng, chuyển động của bàn máy được sử dụng
bằng một động cơ riêng biệt và có hộp giảm tốc riêng, nên thơng thường
động cơ trục chính thường chỉ quay một số tốc độ nhất định, còn tốc độ tịnh
tiến và chuyển động của bàn là động cơ bàn thông qua hộp tốc độ bàn đảm
nhiệm. Chuyển động phụ gồm di chuyển nhanh của bàn, bơm nước, hút phoi
1.1.4.1. Truyền động chính
- Truyền động chính phải được đảo chiều quay để đảm bảo dao được sử dụng
trong phù hợp trong từng công nghệ cắt. Ở chế độ xác lập hệ thống truyền
động điện cần phải đảm bảo độ cứng đặc tính cơ trong phạm vi điều chỉnh
tốc độ. Sai số tĩnh nhỏ hơn 10% khi phụ tải thay đổi từ khơng đến định
mức.Q trình khởi động, hãm u cầu phải trơn, tránh va đập trong bộ
truyền lực.
1.1.4.2. Truyền động ăn dao
- Truyền động ăn dao chính là chuyển động phải trái của bàn trong quá trình
cắt gọt .Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống: như cơ
khí, điện khí, thuỷ lực, khí nén ...Thơng thường nó được sử dụng rộng rãi
7


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

-

bằng hệ thống điện cơ: Động cơ điện và hệ thống truyền động trục vít, bánh
vít, thanh răng...
Để thay đổi được tốc độ di chuyển của bàn máy, người ta có thể sử dụng

thuỷ lực, khí nén, động cơ điện và hệ thống truyền động hộp giảm tốc hoặc
điều chỉnh tốc độ động cơ...

1.1.4.3. Truyền động phụ
- Là những chuyển động nhanh phải, trái của bàn hay chuyển động
lên,xuống,ra ,vào của bàn (phần chuyển động náy do động cơ bàn cơ khí,
điện khí, thuỷ lực, khí nén đảm nhiệm). Ngồi ra chuyển động phụ gồm
bơm nước, hút phoi. Bơm nước để làm mát chi tiết và dao nó có cơng dụng
khơng để cho bề mặt chi tiết bị cháy,bị trai, động cơ gạt phoi làm nhiệm vụ
gạt phoi trong quá trình gia công vào khay đựng phoi ...Những động cơ này
không cần phải thay đổi tốc độ.
1.2 MÁY PHAY 6H82
1.2.1. Thông số kỹ thuật
-

Kích thước bề mặt gia cơng được của bàn :
Chiều dài: 700mm
Chiều rộng : 260mm

-

Khoảng lên xuống lớn nhất của bàn : 320mm

-

Góc quay lớn nhất của bàn: ±450

-

Khoảng điều chỉnh tốc độ 30- 1500 v/ph

-

Khoảng điều chỉnh bước tiến ( dọc , ngang ,đứng ) 19-930 mm

-

Kích thước máy 2100x1400x1615 -Trọng lượng 2900kg

1.2.2. Kết cấu

Hình 1.2 Kết cấu máy phay

8


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

Ký hiệu
1
2
3
4
5
6
7

Tên gọi
Thân máy
Consol

Gối đỡ
Hộp chạy dao
Bàn trượt ngang
Các tay gạt
Núm vặn

1.2.3. Các thiết bị của máy phay 6H82
Trên máy có ba động cơ khơng đồng bộ 3 pha rơto lơng sóc điện áp 220/380V:
---

Động cơ ĐC quay dao phay, công suất 7KW, tốc độ 1440vg/ph.
Động cơ ĐB truyền động bàn, công suất 1,7KW, tốt độ 1420vg/ph.
Động cơ ĐN bơm chất lỏng làm lạnh, công suất 0,125KW, tốt độ 2800 vg/ph.
Mạch khống chế 127V, mạch điện chiếu sáng cục bộ 36V.
1.2.4. Mạch điện máy phay 6H82

9



1.2.5. Ngun lý làm việc
1.2.5.1. Truyền động chính
Đóng aptomat đầu vào BB cung cấp điện cho mạch động lực và mạch điều khiển. Bật
công tắc БЛ chọn chiều quay cho động cơ trục chính. Bật cơng tắc Y chọn chế độ
làm việc tự động hoặc bằng tay.


Nhắp vào số động cơ trục chính: Muốn nhắp vào số động cơ trục chính, ta đưa
tay gạt 1 KBии ra ngồi, tiếp điểm 1 KBии(TY 2−27) đóng lại. Cuộn T có điện làm việc theo
đường: 113 -TY2-27-11-T-6-TY1-112.Đóng T mạch động lực để thực hiện nhắp

vào số động cơ trục chính thơng qua hai điện trở C1 và C2. Khi chọn được tốc độ ta
đưa tay gạt 1 KBии về vị trí ban đầu tiếp điểm 1 KBии(TY 2−1) đóng lại, tiếp điểm
1 KBии(TY 2−27) mở ra. Cuộn T mất điện, mở tiếp điểm T mạch động lực cắt điện vào
động cơ, kết thúc q trình nhắp vào số động cơ trục chính.

Động cơ trục chính làm việc: Muốn cho động cơ trục chính làm việc ta tác động
vào nút 1KY-1 hoặc 1KY-2 tiếp điểm. Cuộn Ш có điện làm việc theo đường: 113TY2-1-3-4-5-7-Ш -6-TY1-112. Đóng tiếp điểm Ш mạch động lực cung cấp điện
cho động cơ trục chính làm việc. Tiếp điểm PKC(2-27) đóng lại để chuẩn bị cho q
trình hãm

Hãm động cơ trục chính: Muốn dừng động cơ trục chính ta tác động vào nút
2KY-1 hoặc 2KY-2. Cuộn Ш mất điện, mở tiếp điểm Ш mạch động lực cắt điện
vào động cơ. Cuộn T có điện làm việc theo đường:113-TY2-1-2-27-11-T-6-TY1112. Đóng tiếp điểm T mạch động lực cung cấp điện cho động cơ thực hiện quá trình
hãm ngược. Khi tốc độ của động cơ xấp xỉ bằng không, tiếp điểm PKC(2-27), mở ra.
Cuộn T bị mất điện. Mở tiếp điểm T mạch động lực cắt điện vào động cơ, động cơ
dừng quay tại đó.
1.2.5.2. Điều khiển động cơ bàn làm việc

•
-

Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc bằng tay:

Chuẩn bị:
Bật cơng tắc Y về vị trí bằng tay. Tiếp điểm Y-2 và Y-3 đóng.
Điều khiển động cơ trục làm việc, tiếp điểm Ш(12-15) đóng lại.
Nhắp vào số động cơ bàn: Để nhắp vào số động cơ bàn trước tiên ta đưa tay gạt
1KA và 2KA về vị trí giữa, bật cơng tắc Y ở vị trí làm việc bằng tay, tiếp điểm Y(413) đóng lại. Kéo tay gạt 2KBи ra ngồi. Tiếp điểm 2KBи (9-16) đóng lại. Cuộn  có
điện làm việc theo đường: 113-TY2-1-3-4-13-14-12-19-9-16--17-18-8-6- TY1112. Đóng tiếp điểm  mạch động lực để cung cấp điện cho động cơ bàn Л làm
việc. Khi xoay cần thay đổi tốc độ đến vị trí đã định ra đẩy tay gạt 2KBи vào trong.

Cuộn  bị mất điện, mở tiếp điểm  mạch động lực cắt điện vào động cơ, kết thúc
q trình nhắp vào số động cơ bàn.
•
Điều khiển cho bàn chuyển động lên, xuống, ra, vào:
- Muốn cho bàn chuyển động đi lên hoặc vào trong, ta đưa tay gạt chữ thập 2KA
lên trên hoặc vào trong. Tiếp điểm 2KA-2(9-19) mở ra, 2KA-1(15-16) đóng lại cuộn
 có điện làm việc theo đường: 113-TY2-1-3-4-13-14-12-15-16--17- 18-86-TY1-112. Đóng tiếp điểm  mạch động lực để cung cấp điện cho động cơ
bàn Л làm việc thực hiện đưa bàn chuyển động lên trên hoặc vào trong.


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
-

Muốn dừng ta đưa tay gạt 2KA về vị trí giữa. Cuộn  bị mất điện mở tiếp
điểm  mạch động lực cắt điện vào động cơ, bàn dừng ngay tại đó.
- Muốn cho bàn chuyển động đi xuống hoặc ra ngoài, ta đưa tay gạt chữ thập
2KA xuống dưới hoặc ra ngồi. Tiếp điểm 2KA-4(19-12) mở ra, 2KA-3(15-21) đóng
lại. Mạch hoạt động hoàn toàn tương tự.
 Điều khiến cho bàn máy chạy phải, trái:
- Muốn cho bàn chuyển động từ trái sang phải, ta đưa tay gạt 1KA sang phải.
Tiếp điểm 1KA-1(15-16) đóng lại cuộn  có điện làm việc theo đường: 113TY2-1-3-4-9-19-12-15-16--17-18-8-6-TY1-112. Đóng tiếp điểm  mạch
động lực để cung cấp điện cho động cơ bàn Л làm việc thực hiện đưa bàn
chuyển động từ trái sang phải với tốc độ cắt gọt.
- Muốn chạy nhanh bàn ta tác động vào nút 3KY-1 và 3KY-2, cuộn Б có điện
làm việc theo đường: 113-TY2-1-3-4-13-26- Б-18-8-6-TY1-112. Đóng tiếp
điểm Б mạch động lực cung cấp điện cho nam châm ЭБ. Bàn máy được chạy
nhanh từ trái sang phải. Khi chi tiết đến gần vị trí cắt gọt ta bng tay khỏi nút
3KY-1 hoặc 3KY-2. Cuộn Б bị mất điện, bàn máy được chạy từ trái sang phải
với tốc độ cắt gọt. Khi quá trính cắt gọt đã xong ta đưa tay gạt 1KA về vị trí
giữa. Cuộn  bị mất điện, mở tiếp điểm  mạch động lực cắt điện vào

động cơ bàn máy được dừng quay tại đó
- Muốn cho bàn chuyển động từ phải về trái, ta đưa tay gạt 1KA sang trái. Tiếp
điểm 1KA-4(13-14) mở ra, 1KA-3(15-21) đóng lại. Mạch hoạt động hoàn toàn tương
tự.

Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc tự động:
Chuẩn bị:
-Xoay bạc 8 răng về vị trí răng chạy nhanh. Tiếp điểm 3KA(23-26) đóng,
3KA5(23-25) mở.
- Bật cơng tắc  Y về vị trí tự động tiếp điểm  Y-1(15-23) đóng, tiếp điểm
 Y-2(4-13) và  Y-3(17-18) mở.
-Gá các cữ sao cho phù hợp với từng cách.
Ở chế độ tự động gồm có 3 cách sau:


Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc tự động khơng đổi

chiều:



Điều khiển bàn máy chạy trái phải ở hành trình làm việc tự động có đổi chiều:

12


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện



Điều khiển bàn máy chạy phải trái ở hành trình làm việc tự động con lắc
A

Chạy nhanh bàn

B

Cắt gọt

C

Chạy nhanh bàn





Ưu điểm:
+ Bảo vệ quá tải cho động cơ bằng role nhiệt
+ Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì
+ Có đèn báo làm việc
+ Có hãm dừng động cơ
Nhược điểm
+ Mạch điện có nhiều tiếp điểm, cuộn hút nên dễ hỏng
+ Khi sửa chữa thì khó khăn vì mạch rất phức tạp
+ Độ tin cậy kém
+ Năng suất và chất lượng không cao
+ Mạch điều khiển có điện áp 127V khơng phù hợp với hiện nay

13

Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ MẠCH
ĐỘNG LỰC
2.1 PHƯƠNG PHÁP CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TRỤC CHÍNH
-

Sử dụng PLC giảm được rất nhiều dây nối, các ngõ vào sẽ tương ứng với các
nút nhấn, các ngõ ra sẽ điều khiển động cơ theo công nghệ yêu cầu
Không những thế, sử dụng PLC nhỏ gọn, bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý cao nên tăng
năng suất, khi sửa chữa thay thế cũng dễ dàng hơn.
Giám sát và điều khiển thuận tiện qua màn hình HMI
Sử dụng đầu ra Analog của PLC để kết nối với chân nhận tín hiệu tần số của
biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ trục chính theo ý muốn, đồng thời đầu ra
Digital của PLC cũng sẽ cấp tín hiệu số cho biến tần điều khiển động cơ chạy
thuận/nghịch, hãm dừng động cơ cũng qua cài đặt biến tần
2.2 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM CADE SIMU
-

CADE-SIMU là phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện cơng nghiệp đã được
Việt hóa. Đây là một phần mềm rất gọn nhẹ và chạy trực tiếp không cần cài
đặt. Phần mềm được hỗ trợ đầy đủ các kí hiệu của các thiết bị dùng trong
công nghiệp như: Nguồn, Dao cách ly, Máy cắt 3 pha, các loại Rơle, motor,
các tiếp điểm,…

Hình 2.3 Giao diện chung phần mềm Cade simu

Các thanh công cụ trên phần mềm CADe simu:

-

Gồm các biểu tượng công cụ thực hiện các thao tác như tạo mới, mở file đã
lưu, lưu file, in file và các theo tác xem như phóng to, thu nhỏ…

14


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

Hình 2.4 Các thanh công cụ trong phần mềm CADe_ SIMU

2.3 TỔNG QUAN VỀ BIẾN TẦN
2.3.1. Nguyên lý hoạt động của biến tần
-

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn
điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều
bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ
điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị khơng phụ
thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi
(nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay
được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng
phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử
lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới
dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt
động cơ.

Hình 2.5 Mạch ngun lý biến tần

2.3.2. Các tính năng nổi bật
•
•
•

Chế độ điều khiển động cơ: V/f khơng đổi, tự động điều chỉnh momen, điều
khiển vector cảm biến, tự động tối ưu năng lượng tiêu thụ
Phương thức điều khiển: Điều khiển độ rộng xung PWM
Bảo vệ quá áp, sụt áp, quá tải, nhiệt độ quá cao, lỗi CPU, lỗi bộ nhớ, chạm mát
đầu ra khi cấp nguồn, ích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng, tiết kiệm năng lượng
15


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
•

Có nhiều cơng suất để lựa chọn, tích hợp đường truyền RS485
2.3.3. Thơng số kỹ thuật

•
•
•

Dùng để điều khiển động cơ khơng đồng bộ ba pha: 220/0.37...11kW,
380V/0,37...22kW, nguồn cấp: 3 pha 200-230V, 380-480V, 50/60 Hz
Dải tần số ra: 0-400Hz, dải công suất: 0,75-75kW, dải điều khiển: 0-10V, 420mA
Khả năng quá tải: 150% trong 60s, tần số sóng mang lên tới 15kHz
2.3.4. Sơ đồ đấu dây

Hình 2.6 Sơ đồ đấu nối biến tần

Giải thích thơng số:

16


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện

2.4 THỰC HIỆN NÂNG CẤP, CẢI TẠO:
2.4.1. Thiết kế mạch động lực
 Động cơ trục chính với mạch lực biến tần

Hình 2.7 Mạch động lực truyền động chính

17


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
2.4.2. Thiết kế mạch logic
2.4.2.1. Mạch truyền động chính

Hình 2.8 Mạch điều khiển truyền động chính

2.4.2.2. Đấu nối PLC với biến tần

Hình 2.9 Đấu nối PLC với biến tần

18

Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ LIÊN QUAN
3.1 Thiết bị bảo vệ
3.1.1. Cầu chì
Dịng điện tính tốn:
I tt =

P

√3 U đm cosφφ

=

8,825
=16,76 A
√ 3 ×0,38 × 0,8

Itt=16,76A
Cầu chì được chọn theo hai điều kiện sau:
UđmCC >= Uđm=380V
Iđc >=Itt=16,76A
3.1.2. Aptomat
Tổng công suất của các thiết bị trong hệ thống: P=8,825 KW
Chọn aptomat theo công thức:
UđmCB > Uđm = 380 V
IđmCB >= Itt = 1,3 . 16,76 = 21,78 A

Hình 3.10 Aptomat

Hãng sản xuất

Mã sản phẩm
Số cực
Dòng định mức
Dòng cắt ngắn mạch
Tiêu chuẩn

LS
ABN53c 50A
3P
50A
18kA
IEC 60947-2

19


Đồ án Điều khiển logic và Trang bị điện
3.1.3. Role nhiệt
Relay nhiệt bảo vệ động cơ trục chính
I πww tt =

Pπww

√ 3 U đm cosφφ

=

7
=13,29 A
√ 3 ×0,38 × 0,8

Chọn relay nhiệt theo công thức:
U πww đm > Uđm = 380V
I πww đm>= Itt = 19A

Hình 3.11 Role nhiệt bảo vệ động cơ trục chính

Hãng sản xuất
Mã sản phẩm
Số cực
Dải điều chỉnh
Điện áp hoạt động
Dùng cho contactor
Cách lắp
Tiêu chuẩn

LS
MT-32 (18-25A)
3
18-25A
690V
MC-9b, MC-12b, MC-18b, MC-22b, MC-32a, MC-40a
Lắp trực tiếp vào contactor
IEC 60529

3.2 Thiết bị đóng cắt
3.2.1. Contactor
Tổng cơng suất của các thiết bị trong hệ thống: P=8,825 KW
Dịng điện tính tốn:
I tt =

P

√3 U đm cosφφ

=

8,825
=16,76 A
√ 3 ×0,38 × 0,8

Chọn aptomat theo công thức:
UđmCB > Uđm = 380 V
IđmCB >= Itt = 1,3 . 16,76 = 21,78 A

20