Xây dựng mô hình điều khiển giám sát băng tải

Xây dựng mô hình điều khiển giám sát băng tải
Đề tài đồ án tốt nghiệp của chúng em là 1 hệ thống điều khiển giám sát băng tải
than ,hệ thống gồm 5 băng tải than mỗi băng tải than được truyền động bằng 1 động
cơ 3 pha roto lồng sóc ,mỗi động cơ được điều khiển bằng 1 biến tần và các biến
tần được điều khiển băng PLC s7-300. Để xây dựng mô hình hoàn chỉnh về thời
gian và kinh phí rất lớn vì vậy chúng em xin phép được xây dựng 1 phần của hệ
thống.
Mục Lục
1. Mục Đích :
- Xây dựng 1 hệ thống SCADA điều khiển giám sát bằng PC có cài phần
mềm WINCC 7.0 trên hệ điều hành window điều khiển 1 băng tải
- Lựa chọn mạng Profibus –DP giao tiếp và truyền thông giữa PC với PLC
PLC với biến tần. Thu thập dữ liệu từ các thiết bị cấp trường và điều khiển
các thiết bị trong hệ thống như : Động cơ…
2. Mô Tả Công Nghệ :
Hệ thống điều khiển giám sát 1 băng tải vận chuyển than truyền động bằng động
cơ không đồng bộ roto lồng sóc. Điều khiển động cơ chạy 3 cấp tốc độ
Tại bàn điều khiển các nút nhấn START ,STOP ,chạy thuận ,chạy ngược điều khiển
động cơ ,siwtch chọn cấp tốc độ cho động cơ, đèn báo, nút nhấn xóa lỗi
3. Thiết Kế Phần Cứng:
3.1.Phần thiết kế cơ khí cho băng tải :
Bản vẽ khung băng tải cao su kiểu máng ,nằm ngang
Gồm khung ,con lăn ,tang cuốn
DC
L = 2 M
B = 500
mm
Hình ảnh con lăn :
Hình ảnh tang cuốn :
Băng tải cao su:
Các thông số kỹ thuật của băng tải :

Loại băng tải cao su
Khối lượng băng tải theo chiều dài : � = 1 kg/m
Chiều dài băng tải : L = 2 m
Vận tốc băng tải: v = 0,3 m/s
Chiều rộng B = 500 mm
Năng suất băng tải nói lên khả năng vận chuyển của mỗi băng tải trong 1 đơn vị
thời gian
Năng suất băng tải được tính theo biểu thức
Q (tấn/giờ)
Trong đó: � – là khối lượng tải theo chiều dài (kg/m)
v- là tốc độ băng tải (m/s)
Thay số : Q = 3,24 tấn/h
3.2.Tính chọn động cơ truyền động cho băng tải:
Sơ đồ hệ truyền động :
D©y curoa
B¨ng t¶i
§éng c¬
3.2.1 Công suất cần thiết để vận chuyển vật liệu là :
P
1
= F
1
.V
Trong đó : F
1
= L.∂.g.k
1
= 2.1.9,8.0,05 = 0,98 N
β là góc nghiêng của băng tải β = 0
L là chiều dài của băng tải

∂ là khối lượng trên 1 met băng tải
K
1
là hệ số khi tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu chọn k1 = 0,05
V là vận tốc của băng tải
Thay số : P
1
= 0,98 . 0,3 = 0,3 (Kw)
3.2.2 Công suất cần thiết để khắc phục lựccản ma sát
P
2
= F
2
.v
Trong đó :F
2
= 2.L.β.∂
b
g.k
2
= 2.2.3.9,8.0,005 = 0,588 N
∂
b
là khối lượng băng tải trên 1 mét chiều dài băng
K
2
hệ số tính đến lực cản khi không tải
Thay số : P2 = 0,588.0,3 = 0,18 (Kw)
3.2.3 Công suất tĩnh của băng tải :
P = P1 + P2 = 0,3 + 0,18 = 0,48 (Kw)

3.2.4 Chọn công suất động cơ truyền động cho băng tải:
Pđc = k3.P/ η
Trong đó : k3 là hệ số dự trữ về công suất ( k3 = 1,2 – 1,25)
Hiệu suất truyền động η = 0,9
Thay số : Pđc = 1,25 .0,48/0,9 = 0,66 Kw
* Vậy chọn động cơ cho băng tải có công suất 0,8 kW
Chọn loại động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc.
3.2.5 Chọn các thiết bị :
- PLC :
Chon PLC s7 - 300
- Biến tần :
Chọn biến tần của hãng simem dòng MM420
Nt ni bt ca MICROMASTER 420
- Thiết kế nhỏ gọn và dễ lắp đặt.
- Có nhiều cách lựa chọn truyền thông: PROBIBUS, DeviceNet, CANopen.a3
- Điều khiển FCC (Flux Current Control) cho chất lượng truyền động cao ngay
cả khi có thay đổi tải.
- Các đầu ra và vào linh hoạt.
- Các phương thức cài đặt khác nhau, qua bảng điều khiển hoặc công cụ phần
mềm miễn phí.
- Thời gian tăng, giảm tốc có thể cài đặt được 0-650s.
- 4 dải tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc lên máy.
- Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay.
- Tích hợp bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC/KTY.
Các thông số kỹ thuật:
Điện áp vào và Công suất (200V đến 240V 1 AC ± 10% 0,12 đến 3kW) ; (200V
đến 240V 3 AC ± 10% 0,12 đến 5.5kW) ; (380V đến
480V 3 AC ± 10% 0,37 đến 11kW);
Tần số điện vào 47 đến 63Hz
Tần số điện ra 0 đến 650Hz

Hệ số công suất 0.95
Hiệu suất chuyển đổi 96 đến 97%
Khả năng quá tải Quá dòng 1.5 x dòng định mức trong 60 giây ở mỗi
300 giây
Dòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức
Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f; điều
khiển từ dòng thông FCC.
Tần số điều chế xung (PWM) 4kHz (Tiêu chuẩn cho 400VAC 3 pha) ; 2kHz đến
16kHz (ở bước 2kHz)
Tần số cố định 7, tuỳ đặt
Dải tần số nhảy 4, tuỳ đặt
Độ phân giải điểm đặt 10 bit analog ; 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng)
Các đầu vào số 3 đầu vào số lập trình được, cách ly. Có thể chuyển
đổi PNP / NPN
Các đầu vào tương tự 1, dùng cho điểm đặt hay phản hồi PI (0-10V, định
thang được hoặc dùng như đầu vào số thứ 4)
Các đầu ra rơ le 1, tuỳ chọn chức năng 30VDC/5A (tải trở),
250VAC/2A (tải cảm)
Các đầu ra tương tự 1, tuỳ chọn chức năng; 0 — 20mA
Cổng giao tiếp nối tiếp RS-485, vận hành với USS protocol
Tính tương thích điện từ Bộ biến tần với bộ lọc EMC lắp sẵn theo EN 55 011,
Class A hay Class B
Hãm HãmDC, hãm tổ hợp
Cấp bảo vệ IP 20
Dải nhiệt độ làm việc
-10
o
C đến +40
o
C

Nhiệt độ bảo quản
-40
o
C đến +70
o
C
Độ ẩm 95% không đọng nước
Độ cao lắp đặt 1000m trên mực nước biển
Các chức năng bảo vệ
Thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch, chống
kẹt, I
2
t quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần, khoá
tham số PIN
Phù hợp theo các tiêu chuẩn
CE mark
Phù hợp với chỉ dẫn về thiết bị thấp áp 73/23/EC, loại
có lọc còn phù hợp với chỉ dẫn 89/336/EC
Kích thước và tuỳ chọn ; Cỡ vỏ (FS) Cao x Rộng x Sâu kg ; A (173 x 73 x 149
(không có tuỳ chọn) 1 ) ; B (202 x 149 x 172 3,3) ; C (245 x 185 x 195 5,0)
- Chọn động cơ :
Thông số động cơ:
Hãng sản xuất Siemens
Loại động cơ Động cơ điện
Điện áp (V) 380
Tốc độ vòng quay (v/phút) 1450
Công suất (kW) 0.8
Kiểu lắp Chân đế
Xuất xứ Cộng hòa séc
- Tính chọn APTOMAT:

Công suất động cơ P=0,8 kW
Dòng điện tính toán Itt =
ϕ
cos3Un
P
= = 1,8 (A)
Vì động cơ băng tải khởi động trực tiếp nên khi chọn aptomat bảo vệ thì
ta phải tính cả dòng khởi động của động cơ. Do đó aptomat phải thỏa
mãn IdmA ≥ 1.5 Itt và UdmA ≥ U. Vậy ta chọn aptomat có IdmA=5 A.
Chọn loại MCB 3P 10 A, BKN-3P của hãng LS, số lượng 1 cái.
- Tính chọn contactor:
Ta có Ict=Itt*k
Với k là hệ số khởi động k = 1.2 1.4; chọn k = 1.3
Vậy Ict=1.3*1,8 = 2.34 (A)
Vì vậy ta chọn loại contactor 3P LS, MC-4A của hãng LS, số lượng 1 cái.
- Tính chọn role nhiệt :
Idm = 1.25*Itt = 1.25*1,8 =2,25 (A).
Các rơ le nhiệt thường có dải chỉnh dòng, đặt dòng làm việc, ta có thể chọn
dải dòng dư ra để có thể điều chỉnh được khi sử dụng thực tải. Ta chọn loại MT-12
của hãng LS có dòng làm việc từ 4 đến 6A, số lượng 1cái.
4. Sơ Đồ Mạch Lực :
Nguån xoay
chiÒu 3 pha
380 V
M
§éng c¬ b¨ng t¶i
0.8 kw - 3PHA
380VAC
RN
CONTACTOR

MCCB
BiÕn tÇn
0.8 kw - 3P
380VAC
5. Thiết Kế Phần Mềm :
+ Lập trình trên phần mềm Step 7 manager
+ Thiết kế giao diện giám sát bằng phần mềm WINCC 7.0