biên soạn tài liệu điện tử về các thiết bị tự động hóa omron

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

BIÊN SOẠN TÀI LIỆU ĐIỆN TỬ
VỀ CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA OMRON
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV96 - 2006

S KC 0 0 1 7 8 0

Tp. Hồ Chí Minh, 2007

PHẦN 1

ĐẶT VẤN ĐỀ
I. ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu trong tài liệu điện tử này là các thiết bò tự động hóa của
hãng Omron (Một số thiết bò được chọn để nghiên cứu đó là bộ điều khiển nhiệt
kiểm tra mức 61F, Soft start/stop, bộ biến tần 3G3MV, bộ điều khiển nhiệt độ, Zen
soft)
II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Hiện nay, hãng Omron đã sản xuất ra rất nhiều thiết bò sử dụng trong lónh vực
tự động hóa nhưng để có một tài liệu tiện ích cho việc tìm hiểu tra cứu về cấu tạo,
nguyên tác hoạt động và những ứng dụng của các thiết bò tự động mới cho sinh
viên ở các trường đại học kỹ thuật và những kỹ sư mới ra trường thì chưa được
nhiều. Do đó nhằm tạo ra một tài liệu điện tử có thể đáp ứng được những nhu cầu
trên nên nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “ BIÊN SOẠN TÀI LIỆU ĐIỆN TỬ VỀ
CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HOÁ OMRON” làm đề tài nghiên cứu của mình.
III. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI
Vì thời gian có hạn nên nhóm nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu một
số thiết bò hay được áp dụng trong các hệ thống tự động trong các nhà máy , xí
nghiệp. Nếu như có thêm thời gian thì nhóm nghiên cứu đi sâu vào nghiên cứu các
loại PLC mới ra đời của hãng Omron và màn hình cảm ứng HMI. Bên cạnh đó sẽ
đưa thêm nhiều mô hình nhỏ nói lên ứng dụng của các thiết bò tự động hóa đưa vào
giảng dạy để cho thêm trực quan và sinh động hơn.


PHẦN 2

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Tài liệu điện tử này thật sự là nơi tra cứu về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động,
cách sử dụng và ứng dụng trong thực tế của các thiết bò điều khiển điện đặc biệt là
về các thiết bò của hãng Omron – một trong những hãng hàng đầu thế giới về lónh
vực tự động cho những người làm việc trong các ngành kỹ thuật và những sinh viên
sắp ra trường có được tài liệu để nghiên cứu và tiếp cận với những thiết bò tự động
một cách dễ dàng và nhanh chóng.
Qua đây nhóm nghiên cứu cũng học hỏi được nhiều điều và thu lượm được
nhiều kinh nghiệm q báu trong quá trình nghiên cứu về các thiết bò tự động, có
đầy đủ tự tin và kiến thức sâu rộng bước vào lónh vực tự động.
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp thu thập tài liệu và nghiên cứu
trực tiếp trên thiết bò.
III. NỘI DUNG


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

CHƯƠNG I

BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC
1.1. CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC 61F
Để sử dụng một điều khiển mức 61F, cần thiết phải có bộ 61F, bộ giữ điện
cực và các điện cực.

Hình 1.1 Bộ điều khiển kiểm tra mức

1.1.1. Sơ đồ bên trong của bộ 61F
Các sơ đồ chỉ ra dưới đây là thí dụ tiêu biểu cho các chỗ nối bên trong các
model khác nhau của 61F. Các lựa chọn Ta, Tb và Tc (đôi khi được gọi chung là

“U”) có thể xảy ra nhiều hơn 1 lần trong một sản phẩm, tuy nhiên, đầu nối “a”
luôn là một tiếp điểm NO, đầu nối “b” là một tiếp điểm NC, và đầu nối “c” là đầu
nối chung.

Hình 1.2 Sơ đồ bên trong của bộ 61F-GT

Hình 1.3 Sơ đồ bên trong của bộ 61F-AP

1


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Hình 1.4 Sơ đồ bên trong của bộ 61F-GD

Hình 1.5 Sơ đồ bên trong của bộ 61F-GL

Hình 1.6 Sơ đồ bên trong của bộ 61F-GH

1.1.2. Bộ giữ điện cực
Ứng
dụng

Các ứng
dụng
chung
như
đường
cấp nước

Modul PS-3S/4S/-5S
(Loại
hai dây
cũng có
sẵn)

Dùng ở
nơi chỉ
cho phép
không
gian lắp
đặt hạn
chế.

Dùng
với chất
lỏng có
điện trở
kháng
riêng
thấp.

PS-31

PF-1

Dùng ở
nơi có
điều
kiện

khắc
nghiệt
như
nhiệt độ
cao/
áp suất
cao.
BF-3/-4/- BS-1
5
Dùng ở
nơi chòu
lực tác
động
lớn.

2

Dùng ở
nơi có
độ ăn
mòn cao.

Dùng ở
nơi
khoảng
cách từ
chỗ lắp
đặt đến
mặt nước
xa.

BS-1T

PH-1/-2


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Hình
dạng

1.1.3. Điện cực
Có sẵn các bộ điện cực, các đai ốc kết nối, đai ốc khoá và vòng đệm.

Hình 1.7 Que điện cực

Ứng
dụng

Nước sạch
trong thành
phố, nước
công nghiệp,
nước thải.

Model

F03-60SUS201
Nước sạch
trong thành

phố, nước
công nghiệp,
nước thải.

Ứng
dụng

Model

F03-60SUS201

Nước sạch
trong thành
phố, nước
công
nghiệp,
nước thải,
dung dòch
alkaline
loãng.
F03-60SUS316
Nước sạch
trong thành
phố, nước
công
nghiệp,
nước thải,
dung dòch
alkaline
loãng.

F03-60SUS316

Sodium
hydroxide, axit
axetic, axit
sulfuric loãng,
axit hydrochloric
loãng.

Nước biển,
nước
amoniac,
axit
nitric.

F03-60 HAS
C
Sodium
Nước biển,
hydroxide, axit nước
axetic, axit
amoniac,
sulfuric lỗng, axit axit
hydrochloric
nitric.
lỗng.

Axit
acetic,
axit

sufuric
loãng,
nước
biển.

F03-60 HAS B

F03-60
Titan
Axit
acetic,
axit
sufuric
loãng,
nước
biển.

F03-60 HAS B

F03-60 HAS F03-60
C
Titan

3


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Ví dụ ứng dụng điển hình (với 61F-G1)

1.2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA
MỨC 61F
Không như loại kiểm tra mức thông thường sử dụng phao nổi, điều khiển mức
61F sử dụng điện cực để nhận biết mức chất lỏng dẫn điện. Các hình ảnh dưới đây
mô tả nguyên lý hoạt động đơn giản này.

Hình 1.8 Hình vẽ diễn tả hoạt động của rơ le mức khi chưa tác động
Khi điện cực E1 không tiếp xúc với chất lỏng dẫn điện, mạch điện hở và
không có dòng điện giữa điện cực E1 và E3. Do đó, rơ le X không hoạt động. Các
tiếp điểm thường đóng của rơ le X vẫn đóng (vò trí b hình vẽ). Tuy nhiên, khi chất
lỏng chảy vào bể ngập điện cực E1, mạch điện đóng lại. Rơ le X hoạt động và các
thiết bò điện được nối với tiếp điểm thường mở (vò trí a ở hình vẽ) của rơ le bắt đầu
hoạt động.

4


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Hình 1.9 Hình vẽ diển tả hoạt động của rơ le mức khi đã tác động
Bơm thường được nối thông qua một contactor, tới các tiếp điểm đầu ra của bộ
điều khiển. Bộ điểu khiển mức tự động chạy máy bơm, để điều khiển mức chất
lỏng trong thùng.
Tuy nhiên, trong thực tế, chỉ với 2 điện cực, gợn sóng trên bề mặt của chất
lỏng làm cho bộ điều khiển khởi động thất thường làm ngắn tuổi thọ của máy bơm
(và thiết bò khác). Giải quyết vấn đề này bằng cách cho thêm một điện cực khác để
tạo một mạch tự giữ. Điện cực thêm vào, E2, được nối song song với E1, như hình
dưới đây.

Hình 1.10 Hình vẽ diễn tả hoạt động của rơ le mức 3 que điện cực

Như đã chỉ ra trong hình trên, khi rơ le hoạt động, tiếp điểm a2 thường mở
đóng lại. Mạch điện được tạo thành qua chất lỏng và các điện cực và được duy trì
bởi E2 và E3, thậm chí khi mức chất lỏng xuống dưới E1, tiếp điểm a2 vẫn đóng.
Khi mức chất lỏng xuống dưới E2, mạch tạo ra qua điện cực hở, rơ le X không
hoạt động, vì thế tiếp điểm thường đóng của rơ le X đóng lại.
Hoạt động đơn giản như vậy nhưng các ứng dụng của điều khiển mức rất
phong phú. Bộ 61F không chỉ có thể điều khiển mức chất lỏng mà còn dùng cho
các ứng dụng như phát hiện rò rỉ, phân biệt kích cỡ vật thể và nhiều bài toán khác.
1.3 CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BỘ 61F
Model

Loại
thông
dụng
61F(xem
chú thích
1 và 2)

Dùng cho
nhiệt độ
cao
61F- T
(xem chú
thích 1)

Dùng với
khoảng cách xa
61F- L 2KM
(cho 2km)
61F- L 4KM

(cho 4
km)(xem chú
thích 1)
5

Loại độ
nhạy cao
61F- H
(xem chú
thích 1)

Loại độ
nhạy thấp
61F- D
(xem chú
thích 1)


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Các
nguyên
liệu điều
khiển và
các điều
kiện hoạt
động

Cho điều
khiển

nước
sạch và
nước
thải
thông
thường.

Cho điều
khiển
nước sạch
và nước
thải thông
thường
trong
những
trường hợp
ở nơi có
nhiệt độ
môi trường
cao.

Cho điều khiển
nước sạch thông
thường trong
trường hợp ở nơi
mà khoảng cách
giữa các bơm
nước thải và bể
nước hoặc giữa
bể nhận và bể

cấp xa nhau
hoặc ở nơi đòi
hỏi điều khiển
từ xa.

Cho điều
khiển chất
lỏng với
điện trở
cao như
nước được
chưng cất.

Điện áp
cung
cấnp
Dải điệ

100,110,120,200,220,230 hoặc 240 VAC; 50/60Hz.

á
p hoạ
Điệ
n átp
độ
bên
ngtrong

8 VAC

Cho điều
khiển chất
lỏng với điện
trở thấp như
nước muối,m
nước thải,
hoá chất
axit, các hoá
chất alkaline.

85% tới 110% của điện áp đònh mức.
24 VAC

8 VAC

điện cực
Dòng điện Tối đa khoảng 1 mA AC.
giữa các
điện cực
Công suất
tiêu thụ
điệnkháng
Trở
đóng giữa
các điện
cực

Tối đa khoảng 3,2 VA (một môđun)
0 tới
khoảng

4kW

0 tới
khoảng
5kW

0 tới khoảng 1,8
kW (cho 2km)
0 tới khoảng 0,7
kW (cho 4km)

Khoảng
0 tới khoảng
15kW tới 1,8 kW
70kW(xem
chú thích
5)
Trở kháng Khoảng Khoảng 15 4 k tới W
Khoảng
Khoảng 5k
mở giữa
15k tới tới W
(cho 2 km) 2,5 k 300
tới W
các điện
W
tới W (cho 4 k tới W
cự
Độc dài cáp Tối đa 1 Tối đa 600 km)
Tối đa 2 km

Tối đa 50 m Tối đa 1 km
(xem chú
km
m
Tối đa 4 km
thích 3)
Đầu ra
2 A, 220 VAC (tải cảm ứng : cosf = 0,4)
điều khiển 5 A, 220 VAC (tải cưỡng lại)
Nhiệt độ
Hoạt động -10oC tới 55oC (-10oC tới 70oC cho 61F – T)
môi trường
Độ ẩm môi Hoạt động : 45% tới 85% RH
trường
6


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Trở kháng
cách điện
(xem
c/thích 4)

Tối thiểu 100MW (ở 500 VDC)

Cường độ
điện môi
(xem chú
thích 4)

2000 VAC, 50/60 Hz cho 1 phút.

Tuổi thọ
Điện : tối thiểu 500.000 lần hoạt động
dự
Cơ : tối thiểu 5.000.000 lần hoạt động.
tính
Chú thích :
1. Ký hiệu trong tên model là: G, G1, G2, G3, G4 và l.
2. Hậu tố “TDL” đi kèm tên model là các model được thiết kế cho các vùng
nhiệt đới (độ ẩm bảo quản là 45 tới 90% RH).
3. Độ dài khi sử dụng dây dẫn 3 ruột (0,75 mm2) cách điện hoàn toàn, 600V. Độ dài sử dụng sẽ ngắn đi nếu đường kính dây hoặc số dây dẫn lớn hơn.
4. Trở kháng cách điện và cường độ điện môi cho biết các giá trò giữa các
đầu nối điện và các đầu nối điện cực, giữa các đầu nối điện và các đầu nối tiếp
điểm, và giữa các đầu nối điện cực và các đầu nối tiếp điểm.
5. Có thể sử dụng với 15 kW hoặc thấp hơn, tuy nhiên, điều này có thể gây
ra lỗi reset.
1.4 NHỮNG ỨNG DỤNG CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC 61F
1.4.1 Bộ điều kiển kiểm tra mức 61F-G-AP
Bộ điều khiển kiểm tra mức 61F-G-AP dùng để cấp và thoát nước nước tự
động.
Cấp nước

Hình 1.11 Hình vẽ diễn tả hoạt động của bộ 61F-G-AP
trường hợp cấp nước
- Nối đầu nối cuộn switch điện từ A với Tb.
- Bơm ngừng hoạt động (chỉ thò ON) khi mức nước đạt tới E1 và bắt đầu hoạt
động (chỉ thò OFF) khi mức nước giảm xuống dưới E2.

7


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Thoát nước

Hình 1.12 Hình vẽ diễn tả hoạt động của bộ 61F-G-AP
trường hợp thoát nước
- Nối đầu nối cuộn switch điện từ A với Ta.
- Bơm bắt đầu hoạt động (chỉ thò ON) khi mức nước đạt tới E1 và ngừng hoạt
động (chỉ thò OFF) khi mức nước giảm tới dưới E2.
SƠ ĐỒ KẾT NỐI MẠCH ĐIỆN:

Hình 1.13 Sơ đồ kết nối mạch điện cho bộ 61F-G-AP
Chú thích:
1. Biểu đồ chỉ các kết nối cho việc cấp nước. Khi thoát nước, thay đổi kết
nối từ đầu nối Tb tới đầu nối Ta.
2. Chắc chắn nối đất đầu nối E3.

8


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

1.4.2 Bộ điều kiển kiểm tra mức 61F-G1-AP
Ứng dụng 1: Điều khiển cấp nước tự động với việc chống bơm chạy
không tải.




- Bơm ngừng hoạt động (Chỉ thò U2 bật) khi mức nước đạt tới E1 và bơm bắt đầu
hoạt động (chỉ thò U2 tắt) khi mức nước trong bể giảm xuống dưới E2.
- Khi mức của nguồn cấp nước giảm xuống dưới E2’, bơm ngừng hoạt động (chỉ thò
U1 tắt). Bơm chạy không tải được ngăn chặn và báo động kêu.
- Đặt một pushbutton switch (tiếp điểm NO) ở giữa E1’ và E3 như đã chỉ ra bằng
đường chấm. Khi khởi động bơm hoặc sau khi phục hồi do lỗi điện, nếu mức nguồn
cấp nước chưa đạt tới E1, ấn pushbutton switch để khởi động bơm bằng mạch ngắn
tạm thời E1’ và E3. Khi bơm ngừng hoạt động trong khi hoạt động bình thường xảy
ra sau một báo động phát ra cho một mức nước thấp (ví dụ, mức nước không đạt tới
E2’), không ấn pushbutton switch.

Hình 1.14 Sơ đồ kết nối mạch điện cho bộ 61F-G1-AP
9


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Ứng dụng 2: Điều khiển cấp nước tự động với báo động thiếu nước không
bình thường.
- Bơm ngừng hoạt động (chỉ thò U2 bật) khi
mức nước đạt tới E1 và bơm khởi động (chỉ
thò U2 tắt) khi mức nước giảm xuống dưới
E2.
- Nếu mức nước giảm xuống dưới E4 với
bất kỳ lý do gì, bơm ngừng hoạt động (chỉ
thò U1 tắt) và báo động kêu.
- Đặt một pushbutton switch (tiếp điểm
NO) ở giữa E3 và E4. Khi khởi động bơm

hoặc sau khi phục hồi do lỗi điện, nếu mức nước chưa đạt tới E4, ấn pushbutton
switch để khởi động bơm bằng mạch ngắn E3 và E4. Nếu bơm ngừng hoạt động
trong khi nhả pushbutton switch, ấn giữ pushbutton switch.
SƠ ĐỒ KẾT NỐI MẠCH ĐIỆN:

Hình 1.15 Sơ đồ kết nối mạch điện cho bộ 61F-G1
1.4.3 Bộ điều kiển kiểm tra mức 61F-G2
Bộ điều kiển kiểm tra mức 61F-G2 điều khiển và cấp nước tự động với báo
động tăng nước không bình thường.

10


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

Thoát nước

Hình 1.16 Hình vẽ diễn tả hoạt động của bộ 61F-G2
trường hợp thoát nước
- Nối đầu nối switch điện từ (pha T) vối Ta1.
- Bơm khởi động (chỉ thò U2 bật) khi mức nước đạt tới E1 và ngừng hoạt động
(chỉ thò U2 tắt) khi mức nước giảm xuống dước E2.
- Nếu mức nước đạt tới E4 bằng bất kỳ lý do nào, chỉ thò kêu (chỉ thò U1 bật).
Cấp nước

Hình 1.17 Hình vẽ diễn tả hoạt động của bộ 61F-G2
trường hợp cấp nước
- Nối đầu nối switch điện từ (pha T) vối Tb1.
- Bơm khởi động (chỉ thò U2 bật) khi mức nước đạt tới E2 và ngừng hoạt động
(chỉ thò U2 tắt) khi mức nước tăng lên tới E1.

- Nếu mức nước đạt tới E4 bằng bất kỳ lý do nào, báo động kêu (chỉ thò U1
bật).

11


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

SƠ ĐỒ KẾT NỐI MẠCH ĐIỆN:

Hình 1.18 Sơ đồ kết nối mạch điện của bộ 61F-G2
Chú thích:
1. Biểu đồ chỉ ra các kết nối cho việc cấp nước. Khi thoát nước thay đổi kết
nối từ đầu nối Tb1 sang đầu nối Ta1.
2. Chắc chắn nối đất đầu nối E3.
1.4.4 Bộ điều kiển kiểm tra mức 61F-G3
Bộ điều kiển kiểm tra mức 61F-G3 điều khiển cấp và thoát nước tự động với
báo động thiếu nước không bình thường và đầy bể nước.
Cấp nước

Hình 1.19 Hình vẽ diễn tả hoạt động của bộ 61F-G3
trường hợp cấp nước
- Nối đầu nối cuộn switch điện từ A với Tb.
- Bơm ngừng hoạt động (chỉ thò U2 bật) khi mức nước đạt tới E2 và khởi động
(chỉ thò U2 tắt) khi mức nước giảm xuống dưới E3.
12


CHƯƠNG I:BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂM TRA MỨC

- Nếu mức nước tăng tới E1 với bất kỳ lý do nào, chỉ thò giới hạn trên bật và
báo động kêu (chỉ thò U1 bật).
- Nếu mức nước giảm xuống dưới E4 với bất kỳ lý do nào, chỉ thò dưới bật và
báo động kêu (chỉ thò U3 tắt).
Thoát nước

Hình 1.20 Hình vẽ diễn tả hoạt động của bộ 61F-G3
trường hợp thoát nước
- Nối đầu nối cuộn switch điện từ A với Ta.
- Bơm khởi động (chỉ thò U2 tắt) khi mức nước giảm xuống dưới E3.
- Nếu mức nước tăng tới E1 với bất kỳ lý do nào, chỉ thò giới hạn trên bật và
báo động kêu (chỉ thò U1 bật).
- Nếu mức nước giảm xuống dưới E4 với bất kỳ lý do nào, chỉ thò giới hạn
dưới bật và báo động kêu (chỉ thò U3 tắt).
SƠ ĐỒ KẾT NỐI MẠCH ĐIỆN:

Hình 1.21 Sơ đồ kết nối mạch điện của bộ 61F-G3

13


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

CHƯƠNG II

SOFT START/ STOP
(G3J-T403BL DC12-24V)
2.1 GIỚI THIỆU VỀ SOFT START/STOP
Động cơ không đồng bộ ba pha được dùng rộng rãi trong công nghiệp, vì
chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc chắc chắn, nhưng có nhược điểm dòng điện

mở máy lớn, gây ra sụp áp trên lưới điện. Phương án tối ưu hiện nay là sử dụng bộ
điều khiển điện từ để hạn chế dòng điện mở máy, đồng thời có thể điều chỉnh tăng
MOMENT mở máy một cách hợp lý. Do vậy các chi tiết của động cơ chòu sự dồn
nén về cơ khí ít hơn, sẽ làm tăng tuổi thọ và làm việc an toàn cho động cơ. Ngoài
việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn làm cho điện áp nguồn ổn
đònh hơn, không gây ảnh hưởng đến các thiết bò khác trong lưới điện.
Phương pháp mở máy áp dụng ở đây là cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ
khi mở máy, sau đó tăng dần điện áp theo một chu trình thích hợp, để điện áp tăng
tuyến tính từ một giá trò xác đònh đến đònh mức. Đó là quá trình khởi động mềm
Toàn bộ quá trình mở máy được điều khiển đóng mở THYRISTOR bằng bộ vi xử lý
16 bit với các cổng vào - ra tương ứng, tần sồ giữ không đổi theo tần số điện áp lưới.
Ngoài ra bộ khởi động mềm còn cung cấp cho ta nhửng giải pháp tối ưu nhờ nhiều
chức năng như khởi động và dừng mềm, dừng đột ngột, phanh dòng trực tiếp, tiết
kiệm năng lượng điện khi non tải. Các chức năng như bảo vệ động cơ quá tải, chống
mất một pha…
2.1.1 Những ứng dụng điển hình của khởi động mềm:
 Động cơ điện chuyên chở vật liệu.
 Động cơ bơm.
 Động cơ vận hành non tải lâu dài.
 Động cơ có bộ chuyển đổi VD hộp số, băng tải…
 Động cơ có quán tính lớn VD quạt, máy nén, bơm, băng truyền, thang
máy, máy công cụ, máy nghiền, máy cắt gọt, máy dệt, ép,…
2.1.2 Những đặc điểm khác của khởi động mềm:
 Bền vững, tiết kiệm không gian lắp đặt, phối hợp dễ dàng với nguồn điện
động cơ.
 Nhiều chức năng khởi động, vận hành liên tục và dừng rất phong phú.
 Lắp đặt và các chức năng dễ dàng.
 Có chức năng điều khiển và bảo vệ.
 Điện áp sử dụng 200- 500V, tần số 45- 65Hz.
 Có phần mềm chuyên dụng đi kèm.

14


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

2.2 KỸ THUẬT KHỞI ĐỘNG MỀM VÀ DỪNG MỀM.
2.2.1 Những nét chính:
Mạch lực của bộ khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho
3 pha. Vì moment mở máy của động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, moment gia
tốc và dòng điện khởi động được hạn chế bắng cách điều chỉnh tròä số hiệu dụng của
điện áp. Quy luật điều chỉnh này trong thời gian khởi động và dừng nhờ điều khiển
pha kích mở 3 cặp thyristor song song ngựơc chiều trong mạch động lực. Như vậy
hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi
mở máy và dừng, nghóa là chỉ có trò số hiệu dụng của điện áp là thay đổi.
Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bò cắt và dòng điện bò dừng
tại điểm qua giá trò không kế tiếp của điện áp nguồn.
2.2.2 Đồ thò khi khởi động Soft-Start/ Stop.
Hình 2.1: Là đường cong moment và dòng điện mở máy tại mỗi giá trò hằng
của điện áp nguồn so với điện áp nguồn, thể hiện bằng các đường chấm chấm.
Đường nét liền là đặc tuyến khi điện áp là hàm của thời gian.
M/MN

I/IN
M=f(n,tN)

1.00

UN

0.75

UN

1.00

0.75UN

0.75

0.75UN

0.5

0.5UN

0.5
0.5 UN

0.25
0

I=f(n,tN )

0.25
n

n

0
Hình 2.1: đường cong mômen và dòng điện mở máy

Hình 2.2: Minh hoạ dòng điện khởi động mềm đơn giản nhất, nó là hàm thoai
thoải (RAMP) điện áp, bộ vi sử lý bên trong thiết bò điều khiển làm tăng điện áp
tuyến tính từ giá trò ban đầu xác đònh tới điện áp lưới sau thời gian đặt.
U

I
IA

UN

IS
IN

Us
tR

t

Hình 2.2: điện áp và dòng điện khi động
15

n


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

U

I

IA

UN

IS
IN
UB

t

tR

hình 2.3 điện áp và dòng điện của động cơ
khi khởi động mềm có hạn chế điện áp

U

I

UN

IA

UB

IS

US

IN

tR

tB

t

n

Hình 2.4: U và I của động cơ khi khởi động mềm
có RAMP điện áp và hạn chế điện áp
U

I

UN

IA

US

IB
IS
IN
tR

t

Hình 2.5: U và I động cơ khởi động mềm có
RAMP điện áp và hạn chế dòng điện

16

n


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

I

U
IA

UN

IB

UL
UB

IN
tL

tR

t

n

Hình 2.6: U và I của động cơ khi khởi động
xung có RAMP điện áp và hạn chế dòng điện

U

I
IA

UN

IB

UL
UB

IN
tL

tR

t

n

Hình 2.7: U và I của động cơ khi khởi động
xung có hạn chế điện áp

 Giải thích :
Dòng điện ban đầu khi khởi động trực tiếp
Dòng điện giới hạn
Dòng điện bắt đầu ramp điện áp
IN Dòng điện đònh mức của động cơ

US Điện áp bắt đầu ramp
UN Điện áp nguồn
UL Điện áp khởi động cần thiết
UB Điện áp giới hạn
tL Độ dài xung khởi động
IA
IB
IS

tR

tB

Thời gian RAMP
Thời gian giới hạn

Bộ khởi động mềm không những làm thoai thoải điện áp như hình 2, mà còn
đưa ra nhiều dạng khác nhau để điều khiển động cơ (hình 3-hình 7). Điều này
giúp bộ khởi động mềm lựa chọn tối ưu đặc tính động cơ phù hợp với đặc tính
tải.

17


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

2.2.3 Dừng mềm:
Không nên cắt trực tiếp động cơ có momen quán tính nhỏ như: băng truyền,
thang máy, máy nâng, để đảm bảo không nguy hiểm cho người và thiết bò được
chuyên chở; nếu dừng đột ngột có thể làm kẹt sản phẩm…

Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp đưa và động cơ giảm từ từ khoảng 1s 20s, tuỳ thuộc vào yêu cầu cụ thể. Điện áp ban đầu cho dừng mềm
Uramp=0.9m.
Như vậy, thực chất dừng mềm là cố ý kéo dài quá trình dừng bằng cách giảm
từ từ điện áp nguồn cung cấp cho động cơ. Nếu trong quá trình dừng mà có lệnh
khởi động thì quá trình dừng lập tức bò huỷ bỏ và động cơ được khởi động trở lại.
U
Un
U dừng
U dừng cuối

T dừng

Lệnh dừng

t

Hình 3.9: U động cơ khi dừng mềm

18


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

2.2.4 Đồ thò khởi động mềm và dừng mềm :

Input
OFF

Input ON

Input
voltage

100% supply voltage

100%
Starting torque

Starting torque:
200% in to 450% in
Supply voltage 0%

Soft-start time

Soft-stop time

Rated rotation speed
Rated rotation
speep

0A
Motor load current
(the waveform will be
de-formed by the L of
the motor)
Ramp-up
time:1to 25s

Rated
current

Ramp-down
time:1to 25s

Hình 2.10 Đồ thò khởi động mềm và dừng mềm

19


CHƯƠNG II: SOFT START/ STOP

2.2.5 Kết nối động cơ vào G3J-T403 BL DC 12-24V.
BA PHA
380-400VAC

F1

L1/R

L2/S

L3/T
2
(+)

G3J

12-24VDC

1

COM
(-)

T1/U

T2/V T3/W

F2

M
Hình 2.11 Sơ đồ kết nối mạch động lực

20


CHƯƠNG III: BỘ BIẾN TẦN OMRON 3G3MV

CHƯƠNG III

BỘ BIẾN TẦN OMRON 3G3MV
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG
3.1.1 Đặc điểm biến tần 3G3MV
 Đây là loại biến tần có công suất trung bình (0.1  7.5KW), gọn nhẹ, dễ
sử dụng, giá cả hợp lý, phù hợp với người tiêu dùng.
 Có ba cấp điện áp cho từng loại công suất khác nhau (3pha 200VAC, 1
pha 200VAC, 3 pha 400VAC).
 Trong việc điều chỉnh tốc độ biến tần này có chức năng điều khiển PID,
lấy giá trò hồi tiếp, từ tải để biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ cho phù
hợp.
 Điều chỉnh tốc độ bằng tay dễ dàng bằng núm vặn, hay cài đặt theo

khiểu LOCAL hay REMODE.
 Có thể thiết lập và thay đổi nhiều thông số biến tần nhanh chóng và dễ
dàng.
 Có khả năng bảo vệ động cơ, nhảy tần, chống tụt tốc, phát hiện tần số,
bù moment.
 Đặt thông số và điều khiển biến tần tại chổ qua nút bấm hoặc từ xa.
 Có khả năng chạy tuần tự theo các cấp tốc độ khác nhau phù hợp cho
các dây chuyền sản xuất.
 Có ngõ vào analog giao tiếp với các trung tâm điều khiển, qua giao tiếp
máy tính.
3.1.2 Các họ của biến tần 3G3MV
Điện áp danh đònh

3 Pha 200 VAC

1 Pha 200VAC

Công suất lớn nhất
cung cấp cho động cơ

Dạng biến tần

0.1 (0.1) KW
0.25 (0.2) KW
0.55 (0.4) KW
1.1 (0.75) KW
1.5 (1.5) KW
2.2 (2.2) KW
3.7 (3.7) KW
5.5 (5.5) KW

7.5 (7.5) KW
0.1 (0.1) KW
0.25 (0.2) KW
0.55 (0.4) KW
1.1 (0.75) KW

3G3MV – A 2001
3G3MV – A 2001
3G3MV – A 2004
3G3MV – A 2007
3G3MV – A 2015
3G3MV – A 2022
3G3MV – A 2037
3G3MV – A 2055
3G3MV – A 2075
3G3MV – AB001
3G3MV – AB002
3G3MV – AB004
3G3MV – AB007

21


CHƯƠNG III: BỘ BIẾN TẦN OMRON 3G3MV

1.5 (1.5) KW
3G3MV – AB015
2.2 (2.2) KW
3G3MV – AB022
3.7 (3.7) KW

3G3MV – AB037
0.37 (0.2) KW
3G3MV – A 4002
0.55 (0.4) KW
3G3MV – A 4004
1.1 (0.75) KW
3G3MV – A 4007
1.5 (1.5) KW
3G3MV – A 4015
3 Pha 400VAC
2.2 (2.2) KW
3G3MV – A 4022
3.7 (3.7) KW
3G3MV – A 4037
5.5 (5.5) KW
3G3MV – A 4055
7.5 (7.5) KW
3G3MV – A 4075
Chú ý: Các con số trong ngoặc là công suất cho các loại motor dùng ở ngoài
Nhật Bản.
3.1.3 Cấu trúc bên ngoài

Hình 3.1 Cấu trúc bên ngoài của bộ biến tần 3G3MV
Bộ giao diện hiển thò

Hình 3.2 Bộ giao diện hiển thò của bộ biến tần 3G3MV
22