Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất

CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
ĐỒ ÁN MÔN
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Đề Tài : Ghép nối bộ điều khiển- biến tần - động cơ không đồng bộ ba pha
GV hướng dẫn: Th/s Nguyễn Đăng Khang
Nhóm SV thực hiện ( nhóm 13 )
NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Nhóm 13 :
Đề tài: Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha
hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất:
Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản
phẩm.
Hà Nội 11/ 2012
1
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ 5
1.Giới thiệu công nghệ 5
CHƯƠNG II: TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỂ THỰC HIỆN CÔNG NGHỆ 8
1. Sơ đồ khối 8
2.Sơ đồ đấu nối phần cứng giữa bộ điều khiển biến tần- động cơ và các I/O khác 9
3.Giới thiệu cảm biến cần dùng 15
4. Giới thiệu biến tần LS-SV IG5A2 17
5 .Chương trình điều khiển và thuật toán 30
6. Cài đặt biến tần 37

7. Thuyết minh hoạt động 43
KẾT LUẬN 45
2
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay, dưới sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ
thuật, nghành điện đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Vì thế điện
khí hóa các nghành công nghiệp trong tất cả các nghành trong cuộc sống là nhiệm
vụ cần thiết và cấp bách của mỗi quốc gia.
Nước ta là một nước đang phát triển cho nghành kỹ thuật điện và các nghành công
nghiệp phải đi trước 1 bước nhằm nâng cao năng suất lao động.
Sự phát triển kỹ thuật trong các nghành điện tử , tin học đã dẫn đến sự thay đổi sâu
sắc cả về lý thuyết lẫn thực hành. Trong lĩnh vực truyền động điện tự động, mà
trước hết phải kể đến sự ra đời và ngày càng hoàn thiện của các bộ biến đổi với
kích thước nhẹ nhàng, đọ tác động cao, dễ dàng ghép nối với mạch điều khiển vi
xử lý.
Và ngày nay, việc tự động hóa trong công nghiệp và ổn định tốc độ động cơ đã
không xa lạ gì với những người đang công tác trong lĩnh vực kỹ thuật.
Biến tần là một trong những thiết bị điện tử hỗ trợ đắc lực nhất trong việc ổn định
tốc độ và thay đổi tốc độ động cơ xoay chiều 1 cách dễ dàng nhất với những đặc
tính vượt trội như dễ dàng thay đổi tham số,cấu trúc,luật điều khiển với những
phần mềm linh hoạt mà hầu hết các nghành công nghiệp đang sử dụng.
Trong thời gian học tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, nhóm đã
tích lũy được lượng kiến thức nhất định, cùng với sự chỉ bảo , hướng dẫn tận tình
của thầy THS NGUYỄN ĐĂNG KHANG.
Nhóm 13 đã tìm hiểu và hoàn thành đề tài: : Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến
tần động cơ không đồng bộ ba pha hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để
thực hiện một công nghệ sản xuất:
Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản

phẩm.
3
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
Do thời gian và trình độ còn hạn chế,nên đè tài này không tránh khỏi những thiếu
xót, rất mong được ý kiến dóng góp, phê bình cũng như khích lệ của thày giáo và
các bạn.
Một lần nữa NHÓM 13 xin chân thành cảm ơn!

4
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU CÔNG
NGHỆ
Đề tài: Tích hợp ghép nối bộ điều khiển biến tần động cơ không đồng bộ ba pha
hoặc bộ điều khiển hệ truyền động sever để thực hiện một công nghệ sản xuất:
Sử dụng PLC S7-200 – biến tần LS điều chỉnh băng tải vận chuyển phân loại sản
phẩm.
1. Giới thiệu công nghệ
Hiện nay nhằm nâng cao hiệu suất .năng suất trong các dây truyền sản
xuất,với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật nhiều thành tựu đã
được ứng dụng một cách rộng rãi trong sản xuất.
Dây truyền đóng gói và phân loại sản phẩm tự động đã thay thế rất nhiều sức
lao động của con người .
Ta có 3 động cơ điều khiển 3 băng tải, băng tải ở giữa là băng tải chính, băng tải
bên trái là băng tải nhận vật màu xanh, băng tải bên phải là băng tải nhận vật màu
đỏ.
Động cơ băng tải ở giữa được điều khiển khởi động 3 cấp tốc độ bằng biến
tần LS IC52 , trên băng tải được gắn 2 xilanh và 2 sensor xác định màu xanh, đỏ.
Phía cuối băng tải bên trái và băng tải bên phải là bộ đếm sản phẩm vào thùng.

2. Yêu cầu công nghệ
Sản phẩm chạy trên băng tải chính khi đi qua sensor nhận vật màu xanh.
Xilanh 1 đẩy vật màu xanh sang băng tải bên trái.
Vật màu đỏ đi qua sensor nhận vật màu đỏ. Xilanh 2 đẩy vật sang băng tải bên
5
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
phải.
Với dây truyền phân loại và đóng gói tự động chúng ta sẽ có yêu cầu công
nghệ như sau :
Khi chúng ta khởi động dây truyền thì hệ thống bắt đầu làm việc, chúng ta
bố trí 2 sensor với khoảng cách khác nhau để phân biệt các loại sản phẩm .Nếu khi
sản phẩm màu xanh chạy qua mà chỉ có sensor S1 phát hiện (có tín hiệu ) thì sau
khoảng thời gian là 20s thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí xilanh 1 đồng thời
lúc này xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp khí bởi một solenoid 1,đây
chính là bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu xanh sang băng tải bên trái và
di chuyển xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Ở đầu của xilanh chúng ta có gắn
thêm một sensor S4 .khi xilanh tác động đến vị trí sesor này thì PLC sẽ cắt tín hiệu
cấp cho xilanh này và xilanh nay trở lại vị trí ban đầu.
Khi sản phẩm đi qua vị trí của sensor mà chỉ có sensor S2 phát hiện thì đây
là sản phẩm màu đỏ .Khi tín hiệu đầu vào S2 có tín hiệu thì sau một khoảng thời
gian 20s thì thì sản phẩm này sẽ di chuyển tới vị trí xilanh 2 đồng thời lúc này
xilanh này sẽ tác động (xilanh này được cấp khí bởi một solenoid 2, đây chính là
bộ điều khí cho xilanh) đẩy sản phẩm màu đỏ sang băng tải bên phải và di chuyển
xuống hộp sản phẩm chứa loại này .Cũng như xilanh 1 thì trên đầu xilanh 2 cũng
được gắn thêm một sensor S5 ,khi pitong đẩy sản phẩm xuống hộp chứa sản phẩm
màu đỏ gặp S5 thì PLC sẽ cắt tín hiệu cấp cho solenoi 2 cho nên xilanh 2 sẽ trở lại
vị trí ban đầu.
Chúng ta cần chú ý rằng để đếm số lượng sản phẩm đã được đẩy vào các
hộp chứa sản phẩm của từng loại thì chúng ta có thêm các Counter trong chương

trình lập trình, khi số lượng sản phẩm trong hộp đủ thì sẽ đưa ra còi báo hộp đã đủ
sản phẩm, và có 1 sensor để reset bộ đếm khi công nhân vận hành sẽ vận chuyển
hộp sản phẩm đó đi và cho hộp mới vào.( lưu ý thùng đựng sản phẩm bằng kim
loại).
6
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
Lưu ý: Biến tần chỉ điều khiển tốc độ động cơ có sensor và xilanh đẩy vật.
Còn 2 động cơ điều khiển 2 băng tải 2 bên không sử dụng biến tần điều khiển mà
công nhân trực tiếp nhận đóng gói sản phẩm.
Để cho dây truyền có thể hoạt động được thì chúng ta cần thiết phải có một
số thiết bị sau đây:
• PLC S7-200 CPU 224.
• Biến tần LS IG-5A2
• 01 nút ấn thường mở.
• 01 nút ấn thường đóng.
• 01 Sensor phát hiện màu xanh.
• 01 Sensor phát hiện màu đỏ.
• 01 Sensor reset bộ đếm
• 02 Sensor giới hạn hành trình xi lanh
• 02 xilanh với mục đích đẩy sản phẩm vào các băng tải sản phẩm
• 02 van khí nén (sol) để cấp khí điều khiển xi lanh
• 03 động cơ băng tải:
- Băng tải ở giữa là băng tải chính có biến tần điều khiển khởi động 3 cấp tốc độ
- Băng tải bên trái là băng tải nhận vật màu xanh
- Băng tải bên phải là băng tải nhận vật màu đỏ.
7
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
CHƯƠNG II: TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỂ THỰC

HIỆN CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ khối
8
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
2. Sơ đồ đấu nối phần cứng giữa bộ điều khiển
biến tần- động cơ và các I/O khác
a. PLC S7-200 CPU 224
9
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
b. ĐỘNG CƠ U V W
10
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
c. Biến tần LS IG5A 2
11
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
Sơ đồ đấu dây trong thực tế
- Đầu vào

12
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
- Đầu ra
13
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
14

NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
3. Giới thiệu cảm biến cần dùng
• Cảm biến sợi quang( phân biêt màu sắc)
• Bộ khuếch đại số dành cho sợi cáp quang 3X-DAC11-S (Color sensing type,
Standard models).
• Khoảng đo:
o E32-TC200: 0 - 32 mm.
o E32-DC200: 0 - 10 mm.
• Nguồn cấp: 12 - 24 VDC ± 10%.
• Chế độ hoạt động: Conformity output ON/Nonconformity output ON
selectable.
15
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
• Ngõ ra: NPN cực thu hở.
• Điều chỉnh độ nhạy: Teaching or manual method.
• Mạch bảo vệ: Chống vọt áp, ngắn mạch, phân cực ngược.
• Chức năng:
o Zero reset.
o Initial reset.
o Timer function.
o Key lock.
o User reset.
Kiểu kết nối: Cáp dài 2 m.
Loại cảm biến này dùng để nhận biết màu xanh hay màu đỏ của sản phẩm trong đề
tài này
• Cảm biến cảm ứng từ
16
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5

CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
Cách nối dây:
‘
Ứng dụng :
Phát hiện bằng kim loại , thường dùng để khống chế hành trình
Khoảng phát hiện tối đa : 10mm
Nguồn: 12-24VDC, 24-240VAC
Loại cảm biến này dùng để reset bộ đếm báo đủ sản phẩm
4. Giới thiệu biến tần LS-SV IG5A2
a. Giới thiệu chung về biến tần
17
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
Giải thích
 Khâu chỉnh lưu: Biến đổi nguồn xoay chiều về 1 chiều
 Khâu Lọc: Tụ C lọc các thành phần điện áp xoay chiều
 Khâu nghịch lưu độc lập nguồn áp cầu 3 pha: Biến đổi nguồn 1
chiều sang nguồn xoay chiều 3 pha có tần số có thể thay đổi. Các
van T
1,
T
2
…T
6
có thể là Tranzitor công suất, MOSFET, GTO,
Thyristor hoặc IGBT.
 Khâu điều khiển: Tạo xung điều khiển các van
Phương pháp điều khiển:
18
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5

CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
Giá trị điện áp đầu ra biến tần có thể được điều chỉnh bởi điều
chỉnh biên độ điện áp 1chiều bằng chỉnh lưu thyristor, điều chỉnh
thời gian đóng ngắt các van T
1
….T
6,
hoặc điều khiển nghịch lưu
theo phương pháp điều chế độ rộng xung PWM. Phương pháp
PWM được sử dụng nhiều trong các hệ biến tần công suất nhỏ do
có ưu điểm nổi bật là vừa điều chỉnh được biên độ điện áp vừa
làm “ sin hoá” điện áp đầu ra biến tần. Với số lượng xung có độ
rộng thích hợp phương pháp PWM có thể làm triệt tiêu các thành
phần sóng hài bậc cao.
Các luật điều chỉnh trong biến tần
• Luật điều chỉnh tần số điện áp:
- Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông , dòng điện …
của động cơ thay đổi, để đảm bảo 1 số chỉ tiêu điều chỉnh mà
không làm cho động cơ bị quá dòng thì khi điều chỉnh tần số
cần điều chỉnh cả điện áp
- Đối với hệ biến tần nguồn áp thường có yêu cầu giữ khả năng
quá tải về mô men không thay đổi trong suốt dải điều chỉnh tốc
độ. - Đặc tính cơ khi điều chỉnh tần số điện áp
19
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG

ω

M

ω
0dm
ω
0
ω
dm
ω

U
dm
, f
dm
U, f

M
c
(
ω
)
M
thdm
M
th
•

•

20
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG

21
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
22
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
23
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
24
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5
CHUYÊN ĐỀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN GVHD: NGUYỄN ĐĂNG KHANG
25
NHÓM 13 LỚP LTCĐ-ĐH ĐIỆN 1-K5