bao cao thuc hanh kĩ thuật điều khiển động cơ

Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG



Báo cáo thực hành: Kĩ

Thuật Điều Khiển Động Cơ Với
Biến tần MM420

GVHD: TS. LÊ QUANG ĐỨC
SVTH: NGUYỄN THÁI XUÂN

Mã SV: 1351030356

Page | 1
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

I. Tổng quan về biến tần MM420
1.1. Tổng quan chung về biến tần

Hình 1: Cấu tạo chung của biến tần

1.2. Mục đích của biến tần
 Điều khiển dòng điện khởi động, thời gian tăng tốc và giảm tốc
 Thay đổi tốc độ khi có tải
 Giới hạn dòng điện, bảo vệ động cơ và bộ biến tần
 Các tính năng điều khiển cho các ứng dụng thực tế của máy sản xuất
1.3. Biến tần MM420 - Siemens
1.3.1.Tổng quan:
 Dòng biến tần điều khiển động cơ 3 pha AC
 Gồm nhiều chủng loại đáp ứng yêu cầu điều khiển từ loại động cơ 1 pha
120W tới động cơ 3 pha 11KW.
 Đặc tính chính:
- Dễ cài đặt
- Dễ dùng
- Thiết kế chống nhiễu (EMC)
- 1 Output relay
- 1 Analog Output (0-20mA)
- 3 ngõ vào Digital cách ly NPN/PNP
- 1 Analog Input, ADC: 0-10V (có thể dung ngõ vào này như ngõ
Digital input thứ 4)
- Công nghệ BICO
 Đặc tính nỗi trội:
- V/f control
- Tự động restart
- Flying restart
- Bù trượt
- Giới hạn dòng nhanh (Fast current limitation – FCL)

Page | 2

SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

-

Động cơ giữ thắng
Built-in DC injection brake
Đặt setpoint thong qua:
 Analog Input
 Giao tiếp truyền thông
 Chức năng JOG
 Chiết áp xoay
 Đặt tần số cố định
- Điều khiển vòng kín với chức năng PI
 Đặc tính bảo vệ:
- Quá áp hay thấp áp
- Quá nhiệt biến tần
- Chạm mát
- Ngắn mạch
- Bảo vệ nhiệt động cơ
1.3.2. Loại thông số:
Các loại thông số có thể chia ra gồm: thông số chỉ đọc (Read), thông số đọc/ghi
(Write/Read)

Chúng ta có thể sử dụng thông số P0004 để xem các nhóm chức năng như sau, việc
này giúp sinh viên thao tác tìm tới các chức năng cài đặt cần thiết nhanh hơn.

Phân nhóm 1 số chức năng
Nhóm

P0004

Tính năng

Vùng thông số

INVERTER

2

Cài đặt các thông số

0200….0299

Drive cho biến tần
TECH_APL

5

Cài đặt theo ứng dụng

0500….0599

kỹ thuật
COMMANDS

7

Lệnh điều khiển,
Digital IO

0700….0749 và
0800….0899

TERMINAL

8

Analog Inputs/Outputs

0750….0799

SETPOINT

10

Setpoint Channel và

1000….1199

Page | 3
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

Ramp function
FUNC

12

Cài đặt chức năng

1200….1299

Drive cho biến tần
CONTROL

13

Điều khiển motor vòng

1300….1799

hở hay kín
COMM

20

Truyền thông

2000….2099

ALARM

21

Báo lỗi

2100….2199

TECH

22

PID Controller

2200….2399

Bảng 1: Phân nhóm một số chức năng biến tần M420

1.3.3. Sơ đồ khối tổng quan:
 Nguồn cấp các dạng: L,N (L1, L2) hoặc L1, L2, L3
 Tần số có thể lựa chọn 50Hz hay 60Hz theo công tắc DIP Switch trên biến
tần.
 Ngõ vào giá trị analog: 3,4
 Nguồn ra 24VDC: 8(24V), 9(0V)
 Ngõ vào: 5 (DIN1), 6 (DIN2), 7 (DIN3)
 Ngõ ra Relay: 10 (RL1B), 11 (RL1C)
 Ngõ ra analog 0-20mA: AOUT+(12), AOUT-(13)
 Port giao tiếp RS485: P+(14), N-(15)
Sơ đồ nguyên lí:

Page | 4
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13

Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

1.3.4. Cài đặt vận hành:
 Cài đặt tần số 50/60Hz:
Sử dụng DIP switch

Page | 5
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Cài đặt vận hành ứng dụng
Reset cài đặt về trạng thái mặc định của nhà máy:
Thô

Mô tả

ng số
P00

Giá trị

Thông số vận hành

30

Ghi chú/ đơn vị
Cài đặt giá trị mặc định

10
P09
70

Reset thông số mặc

1

Bắt đầu reset

định

Bảng 2: Cài đặt về trạng thái mặc định của nhà máy.

Bài 1: Thực hành điều khiển động cơ trên BOP của
biến tần
1.0. Ứng dụng
1.1. Mục đích bài thí nghiệm
 Sinh viên làm quen với việc đấu nối cài đặt cơ bản cho biến tần
 Thực hiện khởi động, dừng, quay thuận, nghịch, tăng giảm tốc độ, chạy JOG
bằng các núm điều khiển trên BOP của biến tần
1.2. Thao tác thực hành
 Đấu nối các đầu U,V,W vào động cơ. Chú ý cách nối sao/ tam giác để cài
đặt đúng thông số điện áp định mức cho động cơ.

 Cắm nguồn xoay chiều 1 pha cho modul thực hành
 Các nút chức năng trên BOP của biến tần
Bảng điều khiển /Nút

Chức năng

Ý nghĩa

Hiển thị trạng Hiển thị những chế độ cài đặt
thái
hiện hành của biến tần

Page | 6
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

Khởi động bộ Ấn nút này biến tần khởi động.
biến tần
Nút này không tác dụng ở mặc
định

Dừng biến tần

Đảo chiều

OFF1: Ấn nút này để dừng

động cơ theo đặt tính giảm tốc
được chọn
OFF2: Nhấn nút này hai lần
(hoặc nhấn một lần và giữ)
động cơ dừng tự do
Nhấn nút này động cơ đảo
chiều quay. Đảo chiều đợc hiển
thị bằng dấu âm

Ở trạng thái sẵn sàng chạy, khi
Chạy
nhấp nhấn nút này động cơ chạy với
động cơ
tần số chạy nhấp đã cài trước.
Động cơ dừng khi nhà nút này
ra. Khi động cơ đang chạy nhấn
nút này không có tác dụng gì
Nút này dùng để xem thông tin
Khi nhấn nút này và giữ hiển
Nút chức năng thị từ bất kỳ thông số nào của
quá trình vận hành:
1. Điện áp một chiều trên mạch
DC (V)
2. Dòng điện ra (A)
3. Tần số (Hz)
4. Điện áp ra (V)
Nhấn nút này cho phép người
dùng truy cập tới các thông số
Truy cập thông
số

Tăng giá trị
Nhấn nút này tăng giá trị hiển
thị
Giảm giá trị

Nhấn nút này giảm giá trị hiển
thị

Page | 7
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Cài đặt các thông số
Cài đặt nhanh các thông số cơ bản
Factory

Tank level Set

Setting
Mức truy cập:
1
1- Tiêu
chuẩn:

2

truy cập vào
các thông số
đang sử dụng
2- Mở rộng: Cho
phép truy cập
vào cài đặt các
chức năng I/O
của biến tần
3- Chuyên gia:
cấp

độ

cao

nhất cho phép
truy cập tất cả
các thông số
Thông số vận 0

1

hành:
0 – Ready
1- Cài
đặt
nhanh
30- Cài đặt
theo nhà máy

Page | 8
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

Tiêu chuẩn châu 0

0

âu hay Bắc mỹ
0- Europe
[KW],
mặc định
tần

số

50Hz
1- Tiêu
chuẩn Bắc
Mỹ [HP],
mặc định
60Hz
2- Tiêu
chuẩn Bắc
Mỹ [KW],
mặc định

60Hz
Điện

áp

định

220V

(xem

trên

mức động cơ

động cơ )

Dòng điện định

3.97A

mức động cơ

động cơ )

Công suất định

0.75KW (xem trên

mức động cơ

động cơ )

Hệ số công suất

0 – Biến tần tự dò hệ

(xem

trên

số

Page | 9
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

Tỷ số hiệu suất

0 - Biến tần tự dò hệ
số

Tần số định mức

50Hz

50Hz

Tốc độ định mức

920rpm ( xem thông

động cơ

số động cơ )

Chế độ làm mát: 0
0- Làm mát

0

tự nhiên
1- Có thiết bị
làm mát
Hệ số quá tải 150%

100%

Motor (%)
Chọn

nguồn 2

1

lệnh:

0 Factory default
setting
1 BOP (keypad)
2 Terminal
4 USS on BOP
link
5 USS on COM
link

0 cài đặt mặc định
1 BOP bàn phím
2 đấu nối
4 USS trên đường
truyền BOP
5 USS trên đường
truyền COM
6 CB trên đường
truyền COM

6 CB on COM
link

Page | 10
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

Chọn nguồn đặt 2
Setpoint:

1 điểm đặt MOP
2 điểm đặt tương tự
3 tần số cố định
4 USS trên đường

1 MOP setpoint
2

Analog

truyền BOP
5 USS trên đường

setpoint
3

1

Fixed

frequency

truyền COM
6 CB trên đường

4 USS on BOP

truyền COM

link
5 USS on COM
link
6 CB on COM
link
Tần số Min

0.00Hz

Tần số Max

50.00Hz 50.00Hz

Ramp up time
10s
( thời gian tăng

0.00Hz

10s

tốc )
Ramp

Down 10s

10s

Time ( thời gian
giảm tốc )
OFF3

ramp 5s

5s

down time (dừng
nhanh

khi

có

lệnh vào OFF3)

Page | 11
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

Chế

GVHD:Lê Quang Đức

độ

điều 0

khiển

0 V/F kiểu tuyến

0 V/f with linear
characteristic
1 V/f with FCC
2

0

V/f

with

tính
1 V/F FCC
2 V/F kiểu đường
parabol
3 V/F kiểu có thể
lập trình được

parabolic
characteristic
3

V/f

with

programmable
characteristic
Kết thúc và lưu 0
cài đặt nhanh
0

No

1
0

không ở chế
độ

quick

cài

đặt

commissioning

nhanh thông

(no

số
bắt đầu quá

motor

calculations)
1

Start

1

trình cài đặt

quick

nhanh với chế

commissioning
with factory reset
2

Start

2

quick

trình cài đặt

commissioning
3

Start

quick

độ mặc định
bắt đầu quá

3

nhanh
bắt đầu quá

commissioning

trình cài đặt

only for motor

nhanh

data

dành cho dữ

chỉ

liệu của động
cơ.

Bảng 3 : Cài đặt nhanh các thông số cơ bản

Page | 12
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

1.3. Thao tác sau khi đấu nối và cài đặt
 Điều khiển động cơ chạy, dừng, chạy thuận, chạy nghich, tăng tốc, giảm tốc
cho động cơ bằng các núm điều khiển trên BOP.

Bài 2: Thực hành điều khiển tốc độ động cơ bằng biến trở vặn
đấu nối với đầu vào Analog input của biến tần
2.0. Ứng dụng:
 Đầu vào analog input của biến tần để chỉnh tốc độ động cơ thay đổi tuyến
tính với dải điện áp đầu vào ở biến trở
 Dùng làm giá trị đặt cho những ứng dụng điều khiển ổn định nhiệt độ, áp
suất mức….

Hình 6: Ứng dụng sử dụng đầu vào tương tự của biến tần

2.1. Mục đích bài thí nghiệm
 Giúp sinh viên cài đặt biến tần để điều khiển tốc độ động cơ bằng biến trở
vặn (5K) được đấu với đầu vào tương tự của biến tần.
2.2. Thao tác thực hành
 Đấu nối như hình

Page | 13

SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Cài đặt các thông số cho biến tần
Cài đặt các thông số như bài 1 chỉ thay P0700=2, P1000=2

Bài 3: Thực hành điều khiển động cơ bằng 8 cấp tốc độ
đặt trước
3.0. Ứng dụng

Page | 14
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Cài đặt các tốc dộ đặt trước cho các ứng dụng như băng truyền, máy giặt các
cấp tốc độ lên xuống của thang máy, của cẩu giản, cẩu hàng, …..

3.1. Mục đích bài thí nghiệm
 Giúp sinh viên cài đặt biến tần để điều khiển động cơ với 8 cấp tốc độ đặt
trước bằng việc tác động vào các đầu vào số
3.2. Thao tác thực hành
 Đấu nối cho biến tần như hình:

Page | 15
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Cài đặt cho biến tần
Thực hiện như bài số 1
Phần cài đặt cho biến tần vẫn như bài tập số 1 chỉ thay đổi P700=2 P1000=3
Cài đặt khi đã thay đổi hai thông số trên cho tới khi cài đến P3900=1
Chọn tiếp P0003=3 ( mức truy cập ở mức chuyên gia) thì mới có thể đặt trước các
cấp tốc độ cố định
Chọn P701= 17, P702=17, P703=17. Khi chọn như vậy thì có thể chọn được 8 cấp
tốc độ cố định ở chế độ này

Page | 16
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

DIN1, DIN2, DIN3 lần lượt là chân số 5, 6,7 các đầu vào số của biến tần
Có thể chọn các cấp tốc độ tham khảo như sau:

3.3. Thao tác sau khi đấu nối và cài đặt

Page | 17
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Sinh viên cho động cơ chạy với 8 cấp tốc độ đặt trước bằng việc sử dụng các
công tắc được nối vào các chân 5,6,7

Bài 4: Thực hành điều khiển ổn định mức, áp suất dùng
chức năng PID của biến tần
4.0. Ứng dụng
 Chức năng PID trong biến tần được ứng dụng trong thực tế rất nhiều dùng để
ổn định nhiệt độ, áp suất, mức…..
4.1. Mục đích bài thí nghiệm
 Hiểu cách một bài toán thực tế cần phải giải quyết là ổn định áp suất trên
đuờng ống cấp nước tới chung cư. Luôn ổn định ở một giá trị do người dùng
thiết lập dù người dân dùng nhiều hay dùng ít. Giái pháp đưa ra là dùng cảm
biến áp suất đặt trên đường ống đầu vào cảm biến là áp suất đầu ra là tín hiệu
điện từ 0 -10V. Trong bài thí nghiệm này sẽ giả lập cảm biến nhận sự thay
đổi của áp suất bằng biến trở được nối vào chân đầu vào tương tự. Tín hiệu
phản hồi về được so sánh với giá trị áp suất đặt trong biến tần. Biến tần sẽ
set chức năng PID để điều khiển. Nếu tín hiệu phản hồi nhỏ hơn tín hiệu đặt
động cơ sẽ quay nhanh để đạt được giá trị áp suất mong muốn.
 Hiểu cách đấu nối và cài đặt chức năng điều khiển PID của biến tần

4.2. Thao tác thực hành

Đấu nối cho biến tần như hình:

Page | 18
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Vì biến tần chỉ có một đầu vào analog input nên đầu này được làm chân phản
hồi giả lập có giá trị từ 0 – 10V, giá trị setpoint được cài đặt trong MOP của
biến tần
 Cài đặt cho biến tần
Cài như bài số 1 cho tới P3900=1. Để có thể truy cập các chức năng của
chuyên gia cài P0003=3
• Cài đặt đầu vào tương tự ADC
Thôn

Mô tả

Giá trị

Ghi chú/đơn vị

g số
P0757
P0758
P0759
P0760

P0761

Giá trị x1 của thang đo ADC
Giá trị y1 của thang đo ADC
Giá trị x2 của thang đo ADC
Giá trị y2 của thang đo ADC
Chiều rộng giải chết ADC

0
0
10
100
0

V
%
V
%
V

• Cài đặt chức năng PI
Thôn
g số
P2200
P2253
P2240

Mô tả
Kích hoạt bộ điều khiển PI
Nguồn điểm đặt PI

Giá trị điểm đặt PI-MOP

Giá trị

Ghí chú/ đơn vị

1
2250
Nguồn điểm đặt MOP
Tùy yêu Giá trị 0-100% tương

Page | 19
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

P2257
P2258
P2264
P2280
P2285

GVHD:Lê Quang Đức

cầu
Thời gian tăng tốc điểm đặt
5
Thời gian giảm tốc điểm đặt
5

Tín hiệu phản hồi PI
755.0
Hệ số tỉ lệ PI
2
Hằng số thời gian tích phân
15

PI
P0701 Đầu vào số 1 ( DIN1)
P0702 Đầu vào số 2 (DIN 2)
P0703 Đầu vào số 3 (DIN 3)

ứng 0-10bar
giây
giây
Nguồn phản hồi ADC
Có thể hiệu chỉnh
Có thể hiệu chỉnh

1
13

ON/ OFF
Tăng giá trị điểm đặt

14

MOP
Giảm giá trị điểm đặt
MOP

Bài 5 : Dùng biến tần điều khiển động cơ chạy nhấp (bên
phải, bên trái) và đảo chiều
Bước 1: Thực hiện việc đấu nối các đầu vào số DIN
 Cài đặt các thông số như bài 1
Phần cài đặt cho biến tần vẫn như bài tập số 1 chỉ thay đổi P700=2 P1000=3
Cài đặt khi đã thay đổi hai thông số trên cho tới khi cài đến P3900=1
Chọn tiếp P0003=3 ( mức truy cập ở mức chuyên gia) thì mới có thể đặt trước các
cấp tốc độ cố định
 Chọn P701= 10, P702=11, P703=12

Page | 20
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

 Sau đó tiến hành cài các thông số thời gian cho việc tăng và giảm tốc chạy
nhấp từ P1058 , P1059, P1060, P1061.

Bước 2: tiến hành chạy nhấp thử động cơ, sau đó tiến hành thay đổi tần số và thời
gian chạy nhấp.

Bài 6 : Hãm một chiều DC và phanh hãm cơ khí của
động cơ
I. Hãm một chiều ( DC ):
Bước 1: thực hiện cài đặt các thông số như bài 1
 Phần cài đặt vẫn như bài 1, chỉ thay đổi thông số P700 =1

II.

Phanh hãm cơ khí của động cơ:
 Các bước thực hiện :
Bước 1: cài đặt như ở bài 1
Bước 2: tiến hành cài đặt các thông số P0003=3, P0700=2, P0701=16
(DIN1), P0731= 52C (điều khiển phanh hãm bằng đầu ra rơ- le số) ,
P1000=3 ( tần số cố định), P1080=5Hz.

Page | 21
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13


Báo cáo thực hành: Điều khiển động cơ

GVHD:Lê Quang Đức

Bài 7: khởi động bám

►The end◄

Page | 22
SVTH: Nguyễn Thái Xuân_ Lớp TD13