Đồ án điều khiển logic và trang bị điện

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN
Chương I: Khái quát chung về công nghệ
Máy bào giường là máy có thể gia công các chi tiết lớn. Tuỳ thuộc v [Type a quote

from the document or the summary of an interesting point. You can position the
text box anywhere in the document. Use the Drawing Tools tab to change the
formatting of the pull quote text box.]
ào chiều dài của
bàn máy và lực kéo có thể phân máy bào giường thành 3 loại:
-máy cỡ nhỏ: chiều dài bàn Lb< 3m, lực kéo Fk = 30÷50kN
-máy cỡ trung bình: Lb= 4 ÷ 5m, Fk = 50 ÷ 70kN
- máy cỡ nặng Lb > 5m, Fk>70kN

Hình 1.1 Hình dáng bên ngoài máy bào giường
Chi tiết gia công 1 được kẹp chặt trên bàn máy 2 chuyển động tịnh tiến qua lại. Dao
cắt 3 được kẹp chặt trên bàn dao đứng 4. Bàn dao 4 được đặt trên xà ngang 5 cố định
khi gia công. Trong quá trình làm việc, bàn máy di chuyển qua lại theo các theo các
chu kỳ lặp đi lặp lại, mỗi chu kỳ gồm hai hành trình thuận và ngược. Ở hành trình


thuận, thực hiện gia công chi tiết, nên gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành trình ngược,
bàn máy chạy về vị trí ban đầu, không cắt gọt, nên gọi là hành trình không tải. Cứ
sau khi kết thúc hành trình ngược thì bàn dao lại di chuyển theo chiều ngang một
khoảng gọi là lượng ăn dao s. Chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy gọi là
chuyển động chính. Dịch chuyển của bàn dao sau mỗi một hành trình kép là chuyển
động ăn dao. Chuyển động phụ là di chuyển nhanh của xà, bàn dao, nâng đầu dao

ổn định với tốc đô V0 trong khoảng thời gian t2, thì dao cắt vào chi tiết (dao
cắt vào chi tiết ở tốc độ thấp để tránh sứt dao hoặc chi tiết). Bàn máy tiếp tục chạy
ổn định với tốc độ V0 cho đến hết thời gian t22 thì tăng tốc đến tốc độ Vth (tốc độ
cắt gọt). Giả sử bàn đang ở đầu hành trình thuận và được tăng tốc đến tốc đô V0 = 5

÷ 15m/ph trong khoảng thời gian t1. Sau khi chạy Trong thời gian t4, bàn máy
chuyển động với tốc độ Vth và thực hiện gia công chi tiết. Gần hết hành trình thuận,
bàn máy sơ bộ giảm tốc đến tốc độ V0, dao được đưa ra khỏi chi tiết gia công. Sau
đó bàn máy đảo chiều quay sang hành trình ngựơc đến tốc độ Vng, thực hiện hành
trình không tải , đưa bàn về vị trí ban đầu. Gần hết hành trình ngược, bàn máy giảm
sơ bộ tốc độ đến V0, đảo chiều sang hành trình thuận, thực hiện một chu kỳ khác.
Bàn dao được di chuyển bắt đầu thời điểm bàn máy đảo chiều từ hành trình ngược
sang hành trình thuận và kết thúc di chuyển trước khi dao cắt vào chi tiết.
Tốc độ hành trình thuận được xác định tương ứng bởi chế độ cắt; thường vth
= 5 ÷ 120m/ph; tốc độ gia công lớn nhất có thể đạt vmax = 75 ÷ 120m/ph. Để tăng
năng suất máy, tốc độ hành trình ngược thường chọn lớn hơn tốc độ hành trình
thuận: vng= k.vth (thường k= 2 ÷ 3)


Năng suất của máy phụ thuộc vào số hành trình kép trong một đơn vị thời
gian: n= =

(1-1)

Tck - thời gian của một chu kỳ làm việc của bàn máy [s] tth - thời gian bàn
máy chuyển động ở hành trình thuận [s] tng - thời gian bàn máy chuyển động ở hành
trình ngược [s]
Giả sử gia tốc của bàn máy lúc tăng và giảm tốc độ là không đổi thì:
= + (1-2)
tng= + (1-3)
Trong đó:
Lth, Lng- chiều dài hành trình của bàn máy ứng với tốc độ ổn định vth, vng
ở hành trình thuận, ngược.
Lg.th, Lh.th - chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và
quá trình giảm tốc (hãm) ở quá trình thuận.

Lg.ng, Lh.ng - chiều dài hành trình bàn trong quá trình tăng tốc (gia tốc) và
quá trình giảm tốc (hãm) ở quá trình hãm
vth, vng - tốc độ hành trình thuận, ngược của bàn máy Thay tth và tng từ (13) và (1-2) vào (1-1) ta nhận được:
n= (1-4)
Trong đó:
= Lth +Lg.th + Lh.th = Lng + Lg.ng + Lh.ng
- chiều dài hành trình máy k = Vth/Vng
- tỉ số giữa tốc độ hành trình thuận và ngược tdc thời gian đảo chiều của bàn
máy.
Từ (3-4) ta thấy rằng khi đã chọn tốc độ cắt vth thì năng suất của máy phụ
thuộc vào hệ số k và thời gian đảo chiều tdc . Khi tăng k thì năng suất của máy tăng,
nhưng khi k >3 thì năng suất của máy tăng không đáng kể vì lúc đó thời gian đảo
chiều tdc lại tăng. Nếu chiều dài bàn L > 3m thì tdc ít ảnh hưởng đến năng suất mà
chủ yếu là k. Khi Lb bé, nhất là khi tốc độ thuận lớn vth = (75 ÷ 120)m/ph thì tdc
ảnh hưởng nhiều đến năng suất. Vì vây một trong các điều kiện cần chú ý khi thiết


kế truyền động chính của máy bào giường là phấn đấu giảm thời gian quá trình quá
độ.
Một trong các biện pháp để đạt mục đích đó là xác định tỷ số truyền tối ưu
của cơ cấu truyền động từ động cơ đến trục làm việc, đảm bảo máy khởi động với
gia tốc cao nhất.
Xuất phát từ phương trình chuyển động trên trục làm việc:
Mi − M c = (J D .i + J m ).

Trong đó
M– momen động cơ lúc khởi động Nm;
Mc- momen cản trên trục làm việc, Nm;
JD- momen quán tính của động

cơ, kGm;

Jm- momen quán tính của máy, kGm;
ωm- tốc độ góc của trục làm việc, rad/s;
i - tỉ số truyền của bộ truyền.
Ta có gia tốc của trục làm việc:
dωm= M.i – Mc
dt

(1.6)

.J D .i + J m

Lấy đạo hàm của gia tốc, cho bằng không ta tìm được tỷ số truyền tối ưu:
itu = + +

(1-7)

Với giả thiết M, Mc là không đổi.
Nếu coi Mc = 0 thì ta có itu = Việc lựa chọn tỉ số truyền tối ưu là khá quan
trọng . Thời gian quá ình quá độ phụ thuộc vào momen quán tính 10 của máy.
Momen quán tính của máy tăng tỉ lệ với chiều dài bàn máy.
Với: Jb:momen quán tính của bàn
Jct: momen quán tính của chi tiết
Jt: momen quán tín của bộ truyền lực
J = Jb + Jct +Jt


Tuy nhiên thời gian quá trình quá độ
không thể giảm nhỏ quá được và bị

hạn chế bởi: 5 6 7 8 9 10 L(M)
-lực động phát sinh trong hệ thống giữa momen quán tính và lớn để di chuyển
đầu dao

3-2 Phụ tải và phương pháp xác định công suất động cơ truyền động chính
1. Phụ tải của truyền động chính
Phụ tải của truyền động chính được xác định bởi lực kéo tổng. Nó là tổng
của hai thành phần lực cắt và lực ma sát:
FK =Fz +Fms

(1-10)

Với FK - lực cắt [N]
Fms- thành phần lực ma sát, [N]
a/ Ở chế độ làm việc: (hành trình thuận) lực ma sát được xác định :
Fms =µ [Fy + g(mct + mb)]

(1-11)

Trong đó: µ = 0,05 ÷ 0,08 - hệ số ma sát ở gờ trượt
Fy= 0,4Fz – thành phần thẳng đứng của lực cắt, [N]

Mct,

mb - khối lượng của chi tiết, của bàn, [kg] b/ Ở chế độ không tải: do thành phần lực
cắt bằng không nên lực ma sát:
Fms = µg(mct + mb)
Và lực kéo tổng FK = Fms = µg(mct + mb)
Quá trình bào chi tiết ở máy bào giường được tiến hành với công suất gần
như không đổi tức là lực cắt lớn sẽ tương ứng với tốc độ cắt nhỏ và lực cắt nhỏ sẽ

tương ứng với tốc độ cắt lớn. Tuy nhiên ở những máy bào giường cỡ nặng thì đồ thị
phụ tải có hai vùng như đồ thị hình 3-4, ở đó trong vùng 0< v < vgh, lực kéo là hằng
số, trong vùng vgh< v < vmax, công suất kéo PK gần


(3-12)
( 3- 1 3)

FK

v

V gh

Hình 3-4Đồ thị phụ tả i củ a truyền

như không đổi

động chính máy bào giường

2. Phương pháp chọn công suất động cơ truyền động chính máy
bào giường Đặc điểm của truyền động chính máy bào giường là đảo chiều với tần
số lớn, momen khởi động, hãm lớn. Quá trình quá độ chiếm tỉ lệ đáng kể trong chu
kỳ làm việc. Chiều dài hành trình bàn càng giảm, ảnh hưởng của quá trình quá độ
càng tăng. Vì vậy khi chọn công suất truyền động chính máy bào giường cần xét cả
phụ tải tĩnh lẫn phụ tải động. Trình tự tiến hành:
a/ Số liệu ban đầu. Các chế độ cắt gọt điển hình trên máy: ứng với mỗi chế
độ, có cho tốc độ cắt (tốc độ thuận) Vth, lực cắt Fz . Chú ý lực cắt thường có giá trị
cực đại trong phạm vi tốc độ cắt Vth = 6 ÷ 20m/ph. Khi tốc độ lớn hơn 20m/ph lực
cắt giảm đi, trong phạm vi này công suất cắt có trị số gần không đổi (h3-4)

tốc độ hành trình ngược Vng thường được chọn Vng = (1÷ 3)Vth [m/ph]
trọng lượng bàn máy và chi tiết gia công Gb + Gct
bán kính qui đổi lực cắt về trục động cơ điện ρ= v/ω

[N]
[m]

hiệu suất định mức của cơ cấu η
hệ số ma sát giữa bàn và gờ trượt µ
chiều dài hành trình bàn Lb

[m]

momen quán tính của các bộ phận chuyển động
hệ thống truyền động điện và phương pháp điều chỉnh tốc độ
b/Chọn sơ bộ động cơ: Ứng với mỗi chế độ cắt gọt, xác định lực kéo tổng
trên trục vít của bộ truyền, công suất đầu trục động cơ và công suất tính toán. Lực
kéo tổng được xác đinh theo công thức:


FK = Fz + (Gb + Gct + Fy).µ
(1-14)
Công suất đầu trục động cơ khi cắt chính là công suất động cơ trong hành
trình thuận:
Pth =[kW](1-15)
Nếu hệ thống truyền động điện là bộ biến đổi - động cơ điện một chiều BBĐ
–Đ v à điều chỉnh tốc độ động cơ trong cả dải tốc độ bằng điều chỉnh điện áp phần
ứng thì động cơ phải chọn theo công thức tính toán Ptt:
Ptt = Pth [kW] (1.16)

Có như vậy, động cơ mới có thể đảm bảo được dòng điện cực đại trong hành
trình thuận với điện áp phần ứng không lớn, đồng thời tốc độ cao trong hành trình
ngược (khi điện áp lớn). Trong trường hợp điều chỉnh tốc độ theo hai vùng như theo
đồ thị phụ tải h.3-4 tức là trong vùng vmin< v < vng giữ lực kéo không đổi bằng
phương pháp điều chỉnh điện áp phần ứng, còn trong vùng vth< v < vng giữ công
suất không đổi bằng phương pháp thay đổi từ thông động cơ, thì động cơ chỉ cần
chọn theo công suất ở hành trình thuận Pth tính theo (3-15) là đủ vì trong phạm vi
vth < v < vng điều chỉnh từ thông nên PD = const
Các số liệu tính toán được ghi vào bảng 3-1
Cần chọn động cơ có công suất định mức lớn hơn hoặc bằng công suất tính
toán lớn nhất trong bảng 1-1

Pđm ≥ Ptt

Bảng 1-1 Số liệu ghi để chọn công suất động cơ máy bào giường
Tốc độ (m/ph)
Chế
độ cắt
1
2
3

Vth

Vth1
Vth2
Vth3

Vng
Vng1

Vng2
Vng3

Lực
cắt
Fz(N)

Lực
dọc
trục
Fy(N)

Tr.lượng
chi tiết
Gct(N)

Fz1
Fz2
Fz3

Fy1
Fy2
Fy3

Gct1
Gct2
Gct3

Lực
kéo

FK(N)

C. suất
đầu
trục
Pth(kW)

Fk1
Fk2
Fk3

Pth1
Pth2
Pth3

C.suất
tính
toán
Ptt
(kW)
Ptt1
Ptt2
Ptt3


c/ Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần và kiểm nghiệm động cơ đã chọn. Để
kiểm nghiệm động cơ đã chọn theo điều kiện phát nóng ta phải xây dựng đồ thị phụ
tải toàn phần i = f(t); trong đó có xét tới cả chế độ làm việc xác lập và quá trình quá
độ.
Phương pháp như sau: có thể chia đồ thị tốc độ của động cơ trong một hành

trình kép (h.3-5) thành 14 khoảng từ t1 ÷ t14. Trong đó:
t1- bàn máy tăng tốc tới v0 không cắt gọt kim loại tương ứng với động cơ
làm việc không tải t21 - động cơ làm việc với tốc độ ổn định, không tải. t22 - bắt
đầu gia công chi tiết, động cơ làm việc với tốc độ ổn định, có tải. t3 - động cơ tăng
tốc độ đến ωth ứng với tốc độ vth của bàn máy, có tải.
t4 - giai đoạn cắt gọt, động cơ làm việc với tốc độ ổn định ωth t5 - động cơ
giảm tốc đến ω1, có tải t61 - động cơ làm việc ổn định với tốc độ ω1, có tải. t62 dao ra khỏi chi tiết, động cơ làm việc không tải với tốc độ ω1.
t7 , t8 - động cơ dảo chiều từ thuận sang ngược t9- động cơ làm việc không
tải với tốc độ không tải ωng ứng với vng của bàn máy.
t10 - động cơ giảm tốc ở chiều ngược t11 - động cơ làm việc ổn định với
tốc độ ω1 t12 - đông cơ đảo chiều từ ngược sang thuận, bàn máy bắt đầu thực hiện
một hành trình kép mới.
Như vậy trong một hành trình kép có các khoảng thời gian động cơ làm việc
ổn định không tải là t21, t6, t9, t11 và có tải t22, t4, t61 . Các khoảng thời gian động
cơ làm việc ở quá trình quá độ t1, t3, t5, t8, t10, t12. Ta phải xác định được dòng
điện trong động cơ trong tất cả các khoảng thời gian đó.
+ Xác định dòng điện trong chế độ làm việc ổn định
Để xác định dòng điện động cơ trong các khoảng thời gian làm việc ổn định,
ta xác định công suất trên trục động cơ, sau đó xác định momen điện từ của động cơ
trong các khoảng thời gian đó theo giản đồ sau: P(t) → M(t) → I(t) với P(t), M(t),
I(t) là công suất, momen, dòng điện trong các khoảng thời gian làm việc ổn định thứ
i.
Công suất đầu trục động cơ khi không tải ở hành trình thuận:


P0th = ∆P0th + ∆Pp
với ∆P0th - tổn hao không tải trong hành trình thuận;
∆Pp - tổn hao do ma sát trên gờ trượt của bàn máy.
∆P0th = a.Pthhi = 0,6Pth(1-η)
∆Pp=(Gct+Gb).vth. µ

60.1000
với a = 0,6(ađm + bđm); Pthhi – công suất hữu ích
-Mômen điện từ của động cơ ở hành trình thuận khi đầy tải:
M dt.th = M 0 + M th [N]
với

ω=

là tốc độ động cơ ở hành trình thuận. M0 – momen không tải của động cơ
M0=P .103KΦ dm. Iđm/ωdm
Trong đó KΦdm, Pđm, Iđm là các thông số định mức của động cơ

- Công suất động cơ trong hành trình ngược khi dùng phương pháp điều chỉnh điện áp
trong cả dải tốc độ được xác định: vng
PDng = (P0th . vng)/vth [N]

- Momen điện từ ở hành trình ngược:
M dt.ng =M 0 + PDng.103/ωng [n.m]

- Dòng điện động cơ ở hành trình ngược:
I ng =M dt.ng / KΦdm = Iu0.th [A]
+ Xác định dòng điện trong các khoảng thời gian động cơ làm việc ở quá trình quá độ:
Nguyên tắc chung là viết và giải các phương trình vi phân các mạch điện cụ thể. Ngày
nay công cụ máy tính cho phép ta dễ dàng giải các hệ phương trình phức tạp này. Tuy
nhiên, để đơn giản cho việc phân tích, ta có thể sử dụng phương pháp gần đúng.
Phương pháp đó dựa trên các giả thiết sau:
Đồ thị tốc độ bàn máy v(t) hoặc của động cơ có dạng lý tưởng hình 3-5; - Hệ thống
truyền động điện có tự động điều chỉnh, đảm bảo có hạn chế dòng và duy trì nó ở giá
trị cực đại cho phép trong quá trình quá độ. Đối với động cơ một chiều Iqđ = (2 ÷
2,5)Iđm

+Xác định thời gian của các khoảng làm việc:
Thời gian của quá trình quá độ có thể xác định bằng công thức gần đúng:

Trong đó:
Mqd, Iqd – Momen, dòng điện động cơ trong quá trình quá độ;
Mc, Ic – momen, dòng điện phụ tải của động cơ; ω2, ω1 - tốc độ ở cuối và đầu quá
trình quá độ;
Theo (3-27) ta xác định được t1, t3, t5, t7, t8, t10, t12.
Các khoảng thời gian t21, t22, t61, t62 xác định theo kinh nghiệm vận hành.
Thời gian làm việc ổn định ở hành trình thuận được xác định như sau:
t5 =

L5/vth [s]

với L5 - chiều dài bàn máy di chuyển trong khoảng thời gian t5 được xác định như
sau:

L5 = L −∑Li (1-29)

Trong đó L- chiều dài hành trình bàn máy trong hành trình thuận. ΣLi- tổng chiều dài
hành trình bàn trong các giai đoạn quá trình quá độ và các đoạn bàn máy di chuyển với
tốc độ v0
Nếu coi rằng trong quá trình quá độ bàn máy di chuyển với tốc độ trung bình không
đổi thì:
Li = viti (1-30)
với vi, ti - tốc độ trung bình, đoạn thời gian thứ i
-Tương tự ta xác định được t11
+ Xây dựng đồ thị phụ tải toàn phần i=f(t):

Từ các số liệu dòng điện trong quá trình quá độ và xác lập ở các khoảng thời gian
tương ứng, ta vẽ được đồ thị dòng điện biến thiên theo thời gian như hình 3-5
+ Kiểm nghiệm động cơ theo điều kiện phát nóng.
Sử dụng phương pháp dòng điện đẳng trị để kiểm nghiệm. Từ đồ thị hình 3-5 ta có:


I dt =

(1-31)
14

∑I

i =1

2
i

.t i

T ' ck

Trong đó: T’ck - thời gian của một chu kỳ có xét đến hiện tượng toả nhiệt do tốc độ
thấp và quá trình quá độ nếu động cơ tự thông gió. Khi động cơ thông gió độc lập thì
lấy T’CK =TCK
Động cơ đã được chọn phải có dòng điện định mức Iđm≥ Iđm

Bộ truyền động: Toàn bộ do 2 động cơ KĐB 3 pha:
Động cơ 1 cho phép chuyển động theo phương nằm ngang, sang phải hoặc sang trái.
Động cơ 2 cho phép chuyển động theo phương thẳng đứng , xuống dưới hoặc lên trên.

Các công tắc hành trình dạng xung A, B, C, D có thể tự phục hồi
Mạch điều khiển gồm các thiết bị có khả năng đóng cắt.
Động cơ KĐB là máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, có tốc
độ của rotor khác với tốc độ của từ trường quay trong máy.

3) Tìm hiểu chung về các thiết bị
3.1) Động cơ KĐB
3.1.1 Khái niệm:
Động cơ KĐB 3 pha được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo rẻ tin cậy
cao vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như không cần bảo trì.
3.1.2 Cấu tạo:
Stato (phần tĩnh):

∗ Lõi thép:


Lõi thép là phần dẫn từ, được làm bằng các lá thép kĩ thuật điện dày 0,35-0,55 mm ép
lại. Chúng được sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điên xoáy gây nên.
Mặt trong của lá thép có xẻ rãng để đặt dây quấn

∗ D
â
y

quấn:
Dây quấn stato máy điên KĐB là dây đồng kỹ thuật có tráng men cách điện và được
cách điện với lõi sát. Kiểu dây quấn máy điên KĐB có 3 loại: dây quấn đồng tâm, dây
quấn đồng khuôn một lớp, dây quấn đồng khuôn hai lớp.

∗ Vỏ máy:

Vỏ máy làm bằng gang, thép, nhưng chủ yếu được làm bằng gang để giữ chặt lõi thép
và cố định máy trên bệ, hai đầu vỏ có nắp máy, vỏ máy và nắp máy còn dùng để bảo
vệ máy.
Rotor (phần quay)

∗ Lõi thép: Làm bằng các lá thép kĩ thuật điện, mặt ngoài có xẻ rãnh, ở giữa có lỗ
để lắp trục, ghép lại thành hình trụ.
∗ Dây quấn:
Dây quấn kiểu rotor lồng sóc: là các thanh đồng hay nhôm đặt trên các rãnh lõi thép
rotor. Hai đầu các thanh dẫn nối với các vòng đồng hay nhôm gọi là vòng ngắn mạch

+ Ưu điểm: đơn giản, tin cậy, dễ chế tạo, giá thàn rẻ.
+ Nhược điểm: Điều chỉnh tốc độ phức tạp.
Dây quấn kiểu rotor dây quấn: giống như giây quấn stato và có sô cực bằng số cực ở
stato. Trong dộng cơ 3 pha dây quấn thường đấu hình sao, 3 đầu ra của nó nối với 3
vòng trượt làm bằng đồng gắn trên trục rotor, 3 vòng trượt này cách điện với nhau và tì
trên chúng là 3 chổi than.
Ưu điểm: điều chỉnh tốc độ, mở máy dễ dàng.
Nhược điểm: chế tạo phức tạp giá thành cao.

Chương 2: Thiết kế mạch điều khiển, mạch lực


T,V2
N,V1

T,V1

D

N,V3

V1 < V2 < V32.1) Thiết kế mạch điều khiển

• Với yếu cầu công nghệ
m

T,V1 B

C

A

A,B,C,D là các công tắc hành trình dạng xung.
• Dựa vào phương pháp Grafcet ta thiết kế mạch điều khiển cho máy bào giường
 Tín hiệu vào:
o A: tín hiệu ra lệnh chạy thuận với vận tốc v1
o B: tín hiệu ra lệnh chạy thuận với vận tốc v2
hoặc chạy ngược với vận tốc v1
o C: tín hiệu ra lệnh chạy thuận với vận tốc v1
o D: tín hiệu ra lệnh chạy ngược với vận tốc v3
o M: tín hiệu ra lệnh bắt đầu quá trình
o Stop: tín hiệu ra lệnh dừng quá trình
 Tín hiệu ra:
o T,V1: tín hiệu chạy thuận với vận tốc v1
o T,V2: tín hiệu chạy thuận với vận tốc v2
o N,V3: tín hiệu chạy ngược với vận tốc v3
o N,V1: tín hiệu chạy ngược với vận tốc v1
• Lập grafcet theo công nghệ đã cho

•

S1 trạng thái khởi đầu

S2 trạng thái chạy thuận vận tốc v1

S3 trạng thái chạy thuận vận tốc v2
S4 trạng thái chạy ngược vận tốc v3
S5 trang thái chạy ngược vận tốc v1

• từ sơ đồ grafcet ta viết các biểu thức cho các trạng thái:
+ S+1=G + A.S5
+ S-1 = S2 + Tín hiệu xóa
+ S+2 = (A + m).S1
+ S-2 = S3 + S4 +Tín hiệu xóa
+ S+3 = B.S2
+ S-3 = S2 + Tín hiệu xóa
+ S+4 = D.S2
+ S-4 = S5 + Tín hiệu xóa
+ S+5 = B.S4
+ S-5 = S1 + Tín hiệu xóa


• Từ biểu thức trạng thái ta có mạch điều khiển:

2.2) Thiết kế mạch lực


Chương 3: Tính chọn các thiết bị liên quan

Hệ thống bao gồm các thiết bị điện gồm có cầu dao, cầu chì, công tắc tơ, công
tức hành trình, rơ le nhiệt. Yêu cầu chọn thiết bị là ta phải chọn được các thiết bị điện
có cùng thông số đáp ứng được các yêu cầu công nghệ. Cụ thể hơn đối với các thiết bị
điện phải có các thông số điện áp và dòng điện đúng với điện áp và dòng điện trong
mạch thiết kế, ngoài ra còn phải có thêm yêu cầu về nhiệt độ ổn định, làm việc được
lâu dài, kích thước nhỏ gọn dễ lắp đặt, thay thế khi hỏng hóc và phải có giá thành hợp
lý.
Động cơ có Pđm= 7.5 kW, Uđm = 380 V, nđm = 1420 v/p, cosφ = 0.82,ηđm= 0,82.
Dòng điện định mức của động cơ là:
Dòng điện tính toán:
Dòng điện mở máy:

1.

Lựa chọn cầu chì .

Cầu chì là thiết bị bảo vệ ngắn mạch đơn giản nhất. Nó cũng có thể bảo vệ quá
tải cho đường dây, nhưng không bảo vệ quá tải được cho động cơ có dòng điện
mở máy quá lớn được. Vì vậy muốn bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho các động
cơ có dòng mở máy lớn, ta phải dùng phối hợp cả cầu chì và aptomat.
Khi chọn cầu chì yêu cầu nó phải thỏa mãn 3 điều kiện:
+ Dây chảy cầu chì không chảy khi có dòng điện mở máy chạy qua
+ Cầu chì cắt phải có tính chọn lọc
+ Dòng điện định mức dây chảy cầu chì Icc>= Iđm (Icc>= 17,82A)
+ Chọn cầu chì cho mạch lực
Thương hiệu

Omega

Mã sản phẩm

OFL10x38-20A

Kích thước

10x38mm

Dòng điện tối đa

20A

Điện áp tối đa

500VAC


Dòng cắt ngắn mạch

100kA

o Cầu chì cho mạch điều kiển
Thương hiệu
Mã sản phẩm
Kích thước
Dòng điện tối đa
Điện áp tối đa
Dòng điện ngắn mạch

Omega
OFL 10x38-6A

10x38mm
6A
500VAC
100kA

2. Lựa chọn Aptomat (Circiut breaker)
Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và
ngắn mạch. Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin
cậy, an toàn, đóng cắt đồng thời 3 pha và khả năng tự động hoá cao trên
áptômát mặc dù có giá trị đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới
điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt. Cần lựa chọn
Aptomat theo công thức:
Uđm CB > Uđm
IđmCB >= Itt
Icđm >= IN
Do vậy ta nên chọn Aptomat có thông số là:
Uđm CB > 380
IđmCB >= 14,6
Icđm >= 53,46 => cần chọn aptomat 60A
Mã sản phẩm
Hãng sản xuất
Dòng định mức
Dòng ngắn mạch
Số pha
Điện áp

ABN63C
LS
60A
18kA

3 pha
380-480VAC


o Chọn aptomat cho mạch điều khiển có các thống số kỹ thuật sau
Mã sản phẩm
Hãng sản xuất
Dòng định mức
Dòng ngắn mạch
Điện áp định mức

MCB - BKN-b 2P-6a
LS
6A
10kA
220-400VAC

3. Lựa chon biến tần.
Động cơ là động cơ 3 pha có công suất 7,5kW lên chọn biến tần
LS SVO75IG5A-4 với các thông số lỹ thật sau.
Công suất max.(Kw)
Đầu ra danh định

Đầu vào danh định

(HP)
(Kw)
Công suất( Kv)
Dòng danh định(A)
Tần số đầu ra max (Hz)

Điện áp đâu ra max(V)
Điện áp (V)
Tần số (Hz)

Hình ảnh của biến tần IG5A

10
7.5
12.2
16
400
3 pha 380- 480 VAC
3 pha 380-480 VAC
50- 60Hz


4. Lựa chọn PLC
PLC s7-300 là 1 dòng PLC mạnh của Siemens, S7-300 phù hợp chó các ứng dụng
lớn và vừa với các yêu cầu cao về các chức năng đặc biệt như truyền thông mạng
công nghiệp, chức năng công nghệ, và các chức năng an toàn yêu cầu độ tin cậy
cao
Ưu điểm:

- Tốc độ xử lý nhanh
- Cấu hình các tín hiệu I/O đơn giản
- Có nhiều loại module mở rộng cho CPU và cả cho các trạm remote I/O
- Cổng truyền thông Ethernet được tích hợp trên CPU, hổ trợ cấu hình mạng và
truyền dữ liệu đơn giản.
- Kích thước CPU và Module nhỏ giúp cho việc thiết kế tủ điện nhỏ hơn.
- Có các loại CPU hiệu suất cao tích hợp cổng profinet, tích hợp các chức năng

công nghệ, và chức năng an toàn (fail-safe) cho các ứng dụng cao.
- Bao gồm 7 loại CPU tiêu chuẩn, 7 loại CPU tích hợp I/O, 5 loại CPU fail-safe
cho chức năng an toàn, 3 loại CPU công nghệ

 Từ yêu cầu công nghệ ta chọn plc s7-300 CPU-321C có thông số kỹ thuật
như sau:
Mã sản phẩm

CPU 312C – 6ES7312-5BF04-0AB0

Hãng sản xuất

Siemens

Nguồi vào

24VDC

Số đầu vào/ra số

10/6 ( mở rộng tối đa 256/256)

Số đầu vào/ra tương tự

0 ( mở rộng tối đa 64/64)

Ngôn ngữ lập trình

Step 7, từ V5.1 trở lên

Bộ nhớ lưu chương trình

4MB

Kiểu kết nối

MPI

Kích thước W*H*D

40*125*130 mm

Công suất tiêu thụ

2.5W

Dòng tải

2.5A


• Hình ảnh PLC SIEMENS s7-300 CPU-312C

o Vì plc sử dụng nguồn 24VDC nên cần có thêm bộ nguồn chuyển đổi từ điện áp
220VAC sang 24VDC. Có thông số kỹ thuật như sau:
Hãng sản xuất
Mã sản phẩm
Điện áp ngõ vào
Tần sô
Điện áp ngõ ra

Meanwell
NES-100-24

220VAC
110VAC
50-60 Hz
24VDC

or


5. Chọn nút ấn
6. Chọn công tắc hành trình.
Nút ấn có đèn, loại phẳng, nhấn nhả
HãngMã
sảnsản
xuấtphẩm
Omron Tiếp điểm
Màu
Nguốn cấp
Mã
sản
phẩm
WLCA12-2-TS
YW1L-MF2E10Q4G
XANH
NO
24VDC
Loại

cần
Điều
chỉnh
độ
dài,
góc
90
YW1L-MF2E10Q4Y
VÀNG
NO
24VDC
Tốc
độ
tác
động
1mm/s-1m/s
YW1L-MF2E10Q4R
ĐỎ
NO
24VDC
Kính thước H x W x D mm 103.4 to 167.4 x 40 x 67

Hãng
IDEC
IDEC
IDEC


7. Chọn động cơ.
Hãng sản xuất

Mã sản phẩm
Công suất
Tốc độ
Điện áp
Dòng điện
Hiệu suất
Hệ số công suất cosØ
Trọng lường

HEM
3K112M4
7.5kW
1440 vòng/phút
220/380 VAC
26,3/15,2 A
87%
0.86
69 kg

1.

ggghj


Chương 4.
Thiết kế bản vẽ đấu nối, tính toán, cài đặt tham
số cần thiết cho bộ biến tần, lập trình cho PLC.

1)

Thiết kế bản vẽ đấu nối cho biến tần.

▪ sơ đồ đấu nối của biến tần IG5A


000

▪ Với yêu cầu của bài toán ta có bản thiết kế đâu nối sau.

2)

Các tham
số cần
cài
đặt
cho biến
tần.

Bước
1

Lệch
Chọn chế độ điều
khiển

Mã
drv

Mô tả
0 (Bàn phím),

Mặc
định

Sau khi
cài đặt

0

1

1 (FX/RX-1),
2 (FX/RX-2),
3 (RS-485)

2

Thay đổi tần số lớn
nhất (UF1)

F21

Thay đổi tần số lớn
nhất

60Hz

80Hz

3

Tần số đặt trước
(DRV)

St1

Đặt tần số “Thấp”.

10Hz

20Hz

4

Tần số đặt trước
(DRV)

St2

Đặt tần số “Trung
bình”.

20Hz

40HZ

5

Tần số đặt trước
(DRV)

St3

Đặt tần số “cao”.

30Hz

80Hz

FX

FX

6

Chạy thuận (P1: FX)

I17

Mặc định là FX.
Giá trị này có thể
thay đổi.

7

Chạy ngược (P2: RX)

I18

Mặc định là RX.

Giá trị này có thể
thay đổi.

RX

RX

8

Thời gian tăng tốc

AC
C

0-6000s

5s

5s


Nhóm 19 - Lớp TĐH1-K8

GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN

9

Thời gian giảm tốc

dEC

10

Dòng danh định động
cơ

H33 1.0-50A

11

Hiệu suất động cơ

H36 50.0-100%

10s

5s
26,3A
87

 Các tham số còn lại để mặc định theo nhà sản xuất
3)
-

Lập trình cho PLC.

Bảng địa chỉ đầu vào, đầu ra cho PLC

2.

3.
4. bgh