tìm hiểu về hệ thống máy bào giường kết hợp với plc simen và biến tần V20

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN
MÔN: ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ TRANG BỊ ĐIỆN
Sinh Viên Thực Hiện : Bùi Văn Tâm
Kiều Ngọc Tú
Đoàn Minh Tuấn
Nguyễn Văn Vọng

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ..........................................5
1.1. Khái niệm, phân loại và cấu tạo máy bào mặt phẳng.........................5
1.1.1. Khái niệm chung.........................................................................5
1.1.2. Phân loại......................................................................................5
1.1.3. Kết cấu mày bào mặt phẳng........................................................5
1.1.3.1. Đế máy ( thân máy)..............................................................5
1.1.3.2. Bàn máy:..............................................................................6
1.1.3.3. Giá chữ U.............................................................................6
1.1.3.4. Xà ngang..............................................................................6
1.1.3.5. Các bàn dao máy..................................................................6
1.1.3.6. Bộ phần truyền động............................................................6
1.2. Các chuyển động của máy bào giường..............................................6
1.2.1. Truyền động chính của bàn máy.................................................6
1.2.1.1. Hành trình thuận...................................................................6
1.2.1.2. Hành trình ngược..................................................................7
1.2.2. Truyền động ăn dao.....................................................................8

1.2.3. Truyền động nâng hạ xà..............................................................9
1.2.4. Truyền động kẹp nhà xả..............................................................9
1.2.5. Bơm dầu......................................................................................9
1.2.6. Quạt gió.......................................................................................9
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ,MẠCH ĐỘNG LỰC....10
2.1. Mạch điều khiển...............................................................................10
2.2. Tổng quan về PLC S7-1200.............................................................11
2.2.2. Các bảng tín hiệu.......................................................................12
2.2.3. Các module tín hiệu...................................................................13
2.2.4. Các module truyền thông..........................................................13
2.3. Biến tần............................................................................................14
2.4. Thuật toán.........................................................................................15
Trường ĐHCN Hà Nội

Page 2


2.5. Địa chỉ vào ra của PLC S7-1200......................................................18
2.6. Địa chỉ vào ra của biến tần V20.......................................................18
2.7. Mạch động lực..................................................................................18
CHƯƠNG 3. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ,TRANG BỊ ĐIỆN.........................20
3.1. Các phần tử trang bị điện sử dụng....................................................20
3.1.1. Aptomat.....................................................................................20
3.1.1.1. Cấu tạo................................................................................20
3.1.1.2. Tác dụng.............................................................................21
3.1.2. Nút ấn tự phục hồi (push button)..............................................21
3.1.2.1. Cấu tạo................................................................................21
3.1.2.2. Tác dụng.............................................................................21
3.1.3. Rơle điện từ...............................................................................22
3.1.3.1. Cấu tạo................................................................................22

3.1.3.2. Nguyên lý...........................................................................22
3.1.4. Công tắc hành trình (limit switch )............................................23
3.1.4.1. Cấu tạo................................................................................23
3.1.4.2. Nguyên lý hoạt động..........................................................23
3.1.4.3. Tác dụng.............................................................................23
3.1.5. Động cơ không đồng bộ 3 pha..................................................24
3.2. Tính chọn thiết bị.............................................................................24
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ,KẾT LUẬN.............................26
4.1. Kết quả nghiên cứu..........................................................................26
4.1.1. Kết quả lập trình từ PLC...........................................................26
4.1.2. Các thông số cần cài đặt trên biến tần V20...............................28
4.2. Kết luận............................................................................................32

Bảng 2.1. Bảng chức năng chung của dòng PLC S7-1200.........................12
Trường ĐHCN Hà Nội

Page 3


Bảng 2.2. Bảng địa chỉ vào ra của PLC S7-1200........................................18
Bảng 2.3. Bảng địa chỉ vào ra của biến tần V20.........................................18
Bảng 4.1. Bảng cài đặt thông số cho biến tần.............................................32
Y
Hình 1.1. Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một chu kì bào..........7
Hình 2.1. Sơ đồ khái quát hệ thống điều khiển tự động..............................10
Hình 2.2. Hình ảnh PLC S7-1200...............................................................11
Hình 2.3. Hình ảnh bảng tín hiệu SB của PLC S7-1200.............................13
Hình 2.4. Hình ảnh module tín hiệu được sử dụng cho PLC S7-1200........13
Hình 2.5. Hình ảnh module truyền thông của PLC S7-1200......................14
Hình 2.6. Hình ảnh biến tần........................................................................14

Hình 2.7. Sơ đồ làm việc của biến tần.........................................................15
Hình 2.8. Sơ đồ thuật toán điều khiển.........................................................17
Hình 2.9. Sơ đồ mạch lực............................................................................19
Hình 3.1. Cấu tạo của aptomat....................................................................20
Hình 3.2. Các loại aptomat trong thực tế....................................................20
Hình 3.3. Cấu tạo nút ấn và hình ảnh thực tế..............................................21
Hình 3.4. Cấu tạo role và hình ảnh thực tế..................................................22
Hình 3.5. Hình ảnh một số loại công tắc hành trình....................................23
Hình 3.6. Tạo xung trên công tắc hành trình...............................................23
Hình 3.7. Hình ảnh động cơ không đồng bộ...............................................24
Hình 3.8. Sơ đồ cấu trúc của biến tần V20 .................................................26
Hình 4.1. hình ảnh từ bộ lập trình PLC S7-1200........................................28

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 4


LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước , có thể nói một
trong những tiêu chí đánh giá để đánh giá sự phát triển của đất nước là mức độ
tự động hóa trong các quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng xuất sản xuất
và chất lượng sản phẩm làm ra .Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện
tử ,công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động đã
làm cơ sở và hỗ trợ sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa .
Ngành tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào từng
ngõ ngách , vào tất cả các quá trình tạo ra sản phẩm .Một trong những ứng dụng
đó là Công Nghệ Máy Bào Giường . Tự động hóa điều khiển máy bào giường
là quá trình điều khiển bàn máy chạy thuận ,chạy ngược và cắt đi lớp kim loại
trên bề mặt vật liệu có chiều dày theo yêu cầu .

Qua một thời gian thực hiện cùng sự nỗ lực của nhóm cũng như sự chỉ bảo
nhiệt tình của cô Ths. Trần Thị Hồng Thắm nhóm chúng em đã hoàn thành bài
báo cáo đúng dự kiến . Tuy nhiên do thời gian qua ngắn , kinh nghiệm thực tế
còn ít nên khó tránh khỏi những sai xót trong quá trình làm bài ,kính mong cô sẽ
góp ý và thông cảm cho chúng em.
Chúng em xin chân thành cảm ơn .
Hà Nội , Ngày 8 Tháng 9 Năm 2018

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 5


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ

1.1.Khái niệm, phân loại và cấu tạo máy bào mặt phẳng
1.1.1.Khái niệm chung
Máy bào mặt phẳng hay còn gọi là máy bào giường hiện nay được sử dụng
rộng rãi. Trong các loại máy cơ khí, nó được dùng để gia công bề mặt các chi
tiết kim loại có biến dạng lớn. Ngoài ra máy bào mặt phẳng còn được dùng để
xẻ rãnh đuôi én. Máy bào có thể gia công bề mặt các chi tiết ở mức độ thô hoặc
tinh khác nhau. Truyền động chính trong máy bào mặt phẳng là chuyển động
tịnh tiến của bàn máy, bàn máy được kéo bằng một động cơ điện. Chất lượng và
năng xuất của máy bào mặt phẳng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tốc độ bàn
máy, lực cắt, mô men cắt của dao…Vì vậy việc điều khiển của động cơ truyền
động cho bàn máy là hết sức quan trọng mà ta cần nghiên cứu và giải quyết .
1.1.2.Phân loại
Máy bào mặt phẳng hiện nay có nhiều chủng loại, dựa vào kiểu phân loại ta

chia thành các nhóm máy bào mặt phẳng như sau :
* Dựa vào số trụ phân ra:
Máy bào một trụ: ví dụ như kiểu máy 710; 71120;7116
Máy bào hai trụ: ví dụ như kiểu máy 7210; 7212; 7216
* Dựa vào chiều dài(Lb) của bàn máy và lực kéo mặt (Fk) ta phân ra:
Máy cỡ nhỏ: Chiều dài Lb<3 (m); Lực kéo Fk=30 ÷ 50 (KN)
Máy cỡ trung bình: Chiều dài bàn Lb <4 ÷ 5(m); Lực kéo Fk=50 ÷ 70
(KN)
Máy cỡ nặng, lớn: Chiều dài bàn Lb >5 (m) Lực kéo Fk=>70 (KN).
1.1.3.Kết cấu mày bào mặt phẳng
Máy bào giường được cấu tạo từ nhiều chi tiết phức tạp, nhiều khối khác nhau Ở
đây là chỉ mô tả kết cấu bên ngoài và các bộ phận chủ yếu của máy.
1.1.3.1.Đế máy ( thân máy)
Được làm bằng gang đúc để bàn và trụ máy để có khối tạo vững chắc cho
máy. Đế được xẻ rãnh hình chữ nhật và chữ V để bàn máy chuyển động dọc
theo đế máy.

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 6


1.1.3.2.Bàn máy:
Được làm bằng gang đúc để mang chi tiết gia công. Trên bàn máy có 5 rãnh
hình chữ T để gá lắp chi tiết cần thi công. Bàn máy được kéo tịnh tiễn trên đế
máy nhờ lực kéo của động cơ truyền lực.
1.1.3.3.Giá chữ U
Được cấu tạo từ 2 trụ thép vững chắc và một dầm ngang trên cùng. Trong
dầm đặt một động cơ để di chuyển xà lên xuống, dọc theo trục có xẻ rãnh, có
trục vít nâng hạ và dao động để di chuyển xà.

1.1.3.4.Xà ngang
Chuyển động lên xuống theo 2 trụ, xà được kẹp chặt khi gia công.
1.1.3.5.Các bàn dao máy
Gồm 2 bàn dao đứng và 2 bàn dao hông, trục bàn có giá đỡ dao. Giá máy
của thể dịch chuyển một góc nào đó để gia công chi tiết, khoảng dịch chuyển lớn
nhất của các con trượt là 300mm, góc quay giá đỡ là ±60◦.
1.1.3.6.Bộ phần truyền động
Gồm các máy điện xoay chiều, một chiều chuyển động quay và qua các
hộp truyền động chuyền cho các chuyển động của máy.
Tóm lại: Máy bào giường được cấu tạo hoàn chỉnh sẽ có hết cấu chắc chắn,
gọn, đảm bảo tính kỹ thuật, kinh tế, thẩm mỹ.
1.2.Các chuyển động của máy bào giường
1.2.1.Truyền động chính của bàn máy
Chuyên động của bàn máy là chuyền động chính, đây là kiểu chuyển động
tịnh tiến và có tính chất lặp lại, mỗi chu kỳ có hai hành trình là hành trình thuận
và hành trình ngược .
1.2.1.1.Hành trình thuận
Là hành trình gia công chi tiết nên còn gọi là hành trình cắt gọt. Ở hành
trình này có nhiều giai đoạn khác nhau như khởi động, ăn dao, vào chi tiết, cắt
gọn ổn định, dao ra khỏi chi tiết. Ứng với mỗi giai đoạn là một tốc độ yêu cầu
phụ thuộc các yếu tố của chế độ cắt gọt .

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 7


1.2.1.2.Hành trình ngược
Sau khi kết thúc hành trình thuận, bàn máy được đào chiều và bắt đầu hành
trình ngược. Hành trình này bàn máy chạy không tải trở về vị trí ban đầu để

chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo.Tốc độ của bàn máy ở hành trình ngược
thường lớn hơn ở hành trình thuận khoảng 2 ÷ 3 lần để nâng cao năng xuất làm
việc của động cơ .
.

Hình 1.2.1.2.1.
chu kì bào

Đồ thị tốc độ bàn máy theo thời gian trong một

Do đặc điểm chuyển động của bàn máy là đảo chiều với tần số làm việc lớn
nên quá trình quá độ chiếm thời gian khá lớn trong một chu kì làm việc .Chiều
dài hành trình càng lớn thì quá trình quá độ chiếm tỷ lệ càng nhỏ . Năng suất của
máy được xác định là số hành trình kép trên một đơn vị thời gian ,vậy muốn
đảm bảo năng suất của máy ta cần tìm hiểu về tốc độ yêu cầu của máy theo thời
gian làm việc trong một chu kì với nguyên lý như sau :
Giả sử bàn máy đang ở hành trình thuận ban đầu khi ta bấm nút START thì
bàn máy bắt đầu tăng tốc đến tốc độ V0 (tốc độ vào dao ) ,dao bắt đầu cắt vào
chi tiết . quá trình trên diễn ra trong khoảng thời gian t1(s) thì gặp công tắc hành
trình B , khi gặp công tắc hành trình B bàn máy tăng tốc đến tốc đọ Vth(tốc độ
cắt gọt). quá trình này diễn ra trong khoảng thời gian t4(s) thì gặp công tắc hành
trình C . khi gặp công tắc hành trình C thì bàn máy tiếp tục giảm tốc độ xuống
Trường ĐHCN Hà Nội

Page 8


còn V0 (bàn máy tiếp tục gia công sau đó đi ra khỏi chi tiết) ,quá trình trên diễn
ra trong vòng t6(s), sau khi hết t6 s và gặp công tắc hành trình D thì tốc độ của
bàn máy giảm về 0 ,sau đó bắt đầu tăng tốc đến tốc độ Vng bắt đầu hành trình

không tải đưa bàn dao về vị trí ban đầu(khi đó dao đã được đưa ra khỏi chi tiết ).
Quá trình trên mất khoảng thời gian t7 (s ) thì gặp công tắc hành trình A , khi
gặp công tắc hành trình A thì bàn máy vẫn chạy ngược và bắt đầu giảm về 0 để
tiếp tục tăng lên tốc độ V0 ,tiếp tục quá trình chạy thuận.Quá trình trên mất
t8(s).
1.2.2.Truyền động ăn dao
Truyền động ăn dao cũng có tính chất làm việc theo chu kỳ , trong mỗi
hành trình kép làm việc một lần, thời gian truyền động ăn dao từ thời điểm đảo
chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược và kết thúc trước khi dao cắt bắt
đầu vào chi tiết.
Phạm vi điều chỉnh ăn dao là D=(100:200)/1 với lực lượng ăn cực đại có
thể đạt (80-100) mm/l hành trình kép.
Cơ cấu ăn dao làm việc theo tần số lớn, có thể đạt 1000lần/giờ.Hệ thống di
chuyển đầu dao cần phải đảm bảo theo hai chiều ở cả chế độ di chuyển làm việc
và di chuyenr nhanh .Truyền động ăn dao có thể thực hiện bằng nhiều hệ thống
như : cơ khí ,điện khí thủy lực,khí nén….,thông thường sử dụng rộng rãi hệ
thống điện cơ,đó là động cơ điện và hệ thống trục vít-hoặc bánh rang-thanh
rang.
Lượng ăn dao trong một hành trình kép được tính như sau : s=.t.T
Và đổi với hệ bánh rang –thanh rang là: s=.t.T.Z
Trong đó: là vận tốc góc của trục vít
Z là số bang rang
t là bước răng của trục vít hoặc thanh rang
T là thời gian làm việc của trục vít.
Từ hai biểu thức trên,ta có thể hiệu chỉnh lượng ăn dao s bằng cách thay đổi thời
gian sử dụng nguyên tắc hành trình (sử dụng công tắc hành trình) hoặc nguyên
tắc hành trình (sử dụng role thời gian). Các nguyên tắc này đơn giản nhưng năng
suất máy thường bị hạn chế, lý do là lượng ăn dao lớn thì thời gian làm việc phải
dài ,nghĩa là thời gian đảo chiều từ hành trình thuận sang hành trình ngược phải
dài và trong nhiều trường hợp thì điều này không cho phép .Để thay đổi tốc độ

trục làm việc,ta có thể dùng nguyên tắc tốc độ ,điều chỉnh tốc độ bản than động
Trường ĐHCN Hà Nội

Page 9


cơ hoặc dùng hộp tốc độ nhiều cấp .Nguyên tắc này phức tạp hơn nguyên tắc
trên nhưng có thể dữ được thời gian làm việc của truền động như nhau với các
lượng ăn dao khác nhau.
1.2.3.Truyền động nâng hạ xà
Máy bào giường có giá đỡ gọi là xà ngang để đỡ giá dao vững chắc. Xà
ngang được dịch chuyển lên xuống dọc theo 2 trục máy để điều chỉnh khoảng
cách giữa đầu dao và chi tiết thi công .
1.2.4.Truyền động kẹp nhà xả
Là truyền động được định vị để kẹp chặt xà trên 2 trục của máy để gia công
chi tiết hoặc nới lỏng xà để nâng, hạ dao, giá dao. Truyền động được thực hiện
nhờ động cơ xoay chiều qua hệ thống cơ khí. Tác dụng của lực nêm chặt bao
nhiêu tùy ý do ta diều chỉnh chuyển động với việc nâng hạ xà như trên .
1.2.5.Bơm dầu
Khi cấp điện cho hệ truyền động làm việc thì bơm dầu cũng phải được làm
việc, lượng dầu trong máy đảm bảo thì rowle áp lực mới hoạt động kích hoạt
làm kín mạch cho chuyển động của bàn. Áp lực cần thiết là 2,5at, hệ thống bơm
dầu được thực hiện từ động cơ xoay chiều .
1.2.6.Quạt gió
Động cơ quạt gió là động cơ xoay chiều đảm bảo cho hoạt động của máy
làm việc với nhiệt độ cho phép.
Nói chung, máy bào giường có công nghệ phức tạp, truyền động chính yêu
cầu phải có độ chính xác khá cao và có nhiều truyền động phụ . Các truyền động
bàn và truyền động ăn dao có thể được điều khiển ở chế độ hiệu chỉnh hoặc tự
động với trang bị điện hợp lý ,hiện đại.Nếu điều khienr chính xác ,đáp ứng được

các yêu cầu về truyền động thì máy bào giường có thể gia công ở chế độ tinh với
độ chính xác cao.

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 10


CHƯƠNG 2.

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ,MẠCH ĐỘNG LỰC

2.1.Mạch điều khiển
Các hệ thống mạch điều khiển công nghiệp thường được thiết kế để phục vụ cho
việc điều khiển các quá trình sản xuất công nghiệp.Ngày nay các hệ thống điều
khiển công nghiệp thường là các hệ thống điều khiển bán tự động hoặc tự động
hoàn toàn . Một hệ thống điều khiển tự động thường được khái quát dưới dạng
sơ đồ khối như sau .

Hình 2.1.1.1.1. Sơ đồ khái quát hệ thống điều khiển tự động
Tín hiệu điều khiển sẽ được phát ra từ người điều khiển hoặc từ quá trình ,
sẽ được các thiết bị thu nhận tín hiệu cảm nhận và biến đổi các tín hiệu dạng vật
lý thành các tín hiệu điện áp (thong thường là 24 V),tín hiệu này sẽ được thiết bị
xử lý tín hiệu theo các luật logic hoặc chương trình đặt sẵn .Sau khi xử lý nó đưa
tín hiệu ra để diều khiển các phần tử đóng cắt công suất lớn để điều khiển nguồn
năng lượng cấp cho cơ cấu chấp hành và tiến đến điều khiển máy sản xuất .
Đối với yêu cầu của đề tài thiết kế mạch điều khiển ,tính chọn thiết bị
,trang bị điện cho công nghệ máy bào giường . ta sẽ lựa chọn thiết bị ứng với
sơ đồ tổng quát trên như sau :
+, nút ấn

+, PLC S7-1200
+, biến tần V20 của sements
+, động cơ điện (đã được lưa chọn trong đề tài)

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 11


2.2.Tổng quan về PLC S7-1200

Hình 2.2.1.1.1.

Hình ảnh PLC S7-1200

1,bộ phận kết nối nguồn
2,các bộ kết nối dây của người dùng có thể tháo ra được
3,các led trạng thái thể hiện cho các trạng thái vào/ra
4, cổng kết nối profinet
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung
lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng
khác nhau .
Đặc trưng

CPU 1211C

Kích thước (mm)
Bộ nhớ người
dùng
 Bộ nhớ

làm việc
 Bộ nhớ tải
 Bộ nhớ sự
kiện
Phân vùng I/Q
 Digital I/Q
 Analog I

CPU 1212C
90*100*75

CPU 1214C
110*100*75

 25 Kbytes
 1 MB
 2MB

 6
inputs/4
outputs

Trường ĐHCN Hà Nội

 8inputs/6outputs
2 inputs

Page 12

 14

inputs/10
outputs


 2 inputs
Tốc độ xử lý ảnh

 2 inputs

1024 bytes (inputs) and 1024 bytes (outputs)

Module mở rộng

none

Module tín hiệu

1

Module giao tiếp

3

Bộ đếm tốc đọ
cao

3

2

8

4

6

 Trạng thái
đơn
Mạch ngõ ra

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ simatic

Thời gian lưu trữ

240h

profinet

1 cổng giao tiếp ethernet

Tốc độ thực thi
18us
phép toán số thực
Tốc đọ thi hành

0.1us

Bảng 2.2.1.1.1.1. Bảng chức năng chung của dòng PLC S71200

PLC S7-1200 cung cấp một lượng lớn các module tín hiệu để mở rộng
dung lượng của CPU.Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền
thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác .
2.2.2. Các bảng tín hiệu
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU.
Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự .SB kết
nối vào phía trước CPU .

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 13


Hình 2.2.2.1.1. Hình ảnh bảng tín hiệu SB của PLC S7-1200
(1) SB vơi 4 I/O kiểu số (2 ngõ vào /ra DC).
(2) SB với một kiểu ngõ vào tương tự.
2.2.3.Các module tín hiệu
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức
năng .các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU .

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 14


Hình 2.2.3.1.1.Hình ảnh module tín hiệu được sử dụng cho PLC
S7-1200
2.2.4.Các module truyền thông

Họ PLC S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho
các tính năng bổ sung vào hệ thống .có 2 module truyền thông RS232 và RS
485.

Hình 2.2.4.1.1.
1200

Hình ảnh module truyền thông của PLC S7-

2.3.Biến tần

Hình 2.3.1.1.1.

Hình ảnh biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này sang dòng
điện xoay chiều có tần số khác và có thể thay đổi được.
Trường ĐHCN Hà Nội

Page 15


 Nguyên lý hoạt động của biến tần :
Đầu tiên ,nguồn điện xoay chiều 1 pha và 3 pha được chỉnh lưu và lọc
thành nguồn 1 chiều bằng phẳng .Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh
lưu cầu diode và tụ điện .nhờ vậy công suất cos fi của hệ biến tần đều có giá trị
không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất là 0,96 . Điện áp biến đổi này biến
đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng . Công đoạn này được
thực hiện qua IGBT bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PMW.Nhờ tiến
bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay,tần số chuyển

mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ
điện và giảm tổn thất trên lõi thép động cơ .

Hình 2.3.1.1.2.

Sơ đồ làm việc của biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ
và tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển.Theo lý thuyết giữa tần số và điện áp có
một quy luật nhất định tùy theo chế độ điều khiển .Đối với tải có momen không
đổi,tỷ số giữa điện áp và tần số không đổi .

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 16


2.4. Thuật toán

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 17


Trường ĐHCN Hà Nội

Page 18


Hình 2.4.1.1.1.

Trường ĐHCN Hà Nội

Sơ đồ thuật toán điều khiển

Page 19


2.5. Địa chỉ vào ra của PLC S7-1200
Tên địa chỉ vào

Địa chỉ vào

Tên địa chỉ ra

Địa chỉ ra

START

I0.0

BIT T-N

Q0.0

STOP

I0.1

V1

Q0.1

CTHT A

I0.2

V2

Q0.2

CTHT B

I0.3

V3

Q0.3

CTHT C

I0.4

CTHT D

I0.5
Bảng 2.5.1.1.1.1. Bảng địa chỉ vào ra của PLC S7-1200

2.6. Địa chỉ vào ra của biến tần V20
Tên đầu vào số

Tên địa chỉ đầu vào số

BIT T-N

DI1

V1

DI2

V2

DI3

V3

DI4
Bảng 2.6.1.1.1.1. Bảng địa chỉ vào ra của biến tần V20
2.7.Mạch động lực

Mạch động lực sử dụng các thiết bị bảo vệ cũng như các thiết bị thông
dụng trong ngành công nghiệp thường dùng như :Aptomat,Role trung gian
,Nguồn điện, động cơ không đồng bộ 3 pha….
Từ yêu cầu bài toán ta vẽ được sơ đồ mạchđộng lực như sau :

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 20

Hình 2.7.1.1.1.

Trường ĐHCN Hà Nội

Sơ đồ mạch lực

Page 21


CHƯƠNG 3.TÍNH CHỌN THIẾT BỊ,TRANG BỊ ĐIỆN
3.1.Các phần tử trang bị điện sử dụng
3.1.1.Aptomat
3.1.1.1.Cấu tạo
Aptomat là một thiết bị bảo vệ đa năng tùy theo cấu tạo aptomat có thể bảo
vệ sự cố ngắn mạch ,sự cố quá tải ,sự cố dòng điện dò,sự cố quá áp ….Trong
thực tế người ta dùng phổ biến là aptomat bảo vệ sự cố ngắn mạch.Trong công
nghiệp để bảo vệ sự cố ngắn mạch và sự cố quá tải cho các động cơ điện người
ta còn tích hợp thêm role nhiệt vào aptomat .Trong dân dụng để tránh sự cố điện
giật nguy hiểm cho tính mạng con người , người ta thường trang bị cho hệ thống
điện trong nhà aptomat bảo vệ sự cố dòng điện dò (aptomat chống giật) .

Hình 3.1.1.1.1.

Cấu tạo của aptomat

Hình 3.1.1.1.2.

Các loại aptomat trong thực tế

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 22


3.1.1.2.Tác dụng
Aptomat dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch điện .Với giá thành ngày càng
rẻ ,hiện nay nó thay thế hầu hết các vị trí của cầu chì .
3.1.2.Nút ấn tự phục hồi (push button)
3.1.2.1. Cấu tạo

Hình 3.1.2.1.1.

Cấu tạo nút ấn và hình ảnh thực tế

3.1.2.2. Tác dụng
Nút ấn thường được nắp đặt ở mặt trước của các tủ điêu khiển ,nó dùng để
ra lệnh điều khiển .
Tín hiệu do nút ấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung .
Vd : Tín hiệu tiếp điểm hường mở tạo ra có dạng :

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 23


3.1.3.Rơle điện từ
3.1.3.1. Cấu tạo

Hình 3.1.3.1.1.

Cấu tạo role và hình ảnh thực tế

 Mạch từ : Có tác dụng dẫn từ.Đối với rơ le điện từ 1 chiều ,gông từ được
chế tạo từ thép khối thường có dạng hình trụ tròn (vì dòng điện một chiều
không gây nên dòng điện xoáy do đó không phát nóng mạch từ).Đối với
rơ le điện từ xoay chiều ,mạch từ thường được chế tạo từ các lá thép kỹ
thuật điện ghép lại (để làm giảm dòng điện xoáy fuco gây phát nóng ).
 Cuộn dây : khi đặt một điện áp đủ lớn vào hai đầu A và B ,trong cuộn dây
sẽ có dòng điện chạy qua,dòng điện này sẽ sinh ra từ trường , từ trường
khép mạch qua mạch từ tạo nên lực hút điện từ hút nắp mạch từ làm thay
đổi trạng thái của tiếp điểm .
 Lò xo: dùng để giữ nắp .
 Tiếp điểm : Thường có một hoặc nhiều cặp tiếp điểm ,0-1 là tiếp điểm
thường mở ,0-2 là cặp tiếp điểm thường mở .
3.1.3.2. Nguyên lý
khi chưa cấp điện vào hai đầu A-B của cuộn dây , lực hút điện từ bằng
không .Khi đặt một điện áp vừa đủ lớn vào A,b ,dòng điện chảy trong cuộn dây
sinh ra từ trường tạo ra lực hút điện từ .Nếu lực hút điện từ thắng được lực đàn
hồi của lò xo thì nắp được hút xuống ,tiếp điểm 0-1 mở ra và đóng lại. Nếu
không cấp điện vào B nữa thì các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu .
Trường ĐHCN Hà Nội

Page 24


3.1.4.Công tắc hành trình (limit switch )
3.1.4.1. Cấu tạo

Hình 3.1.4.1.1.

Hình ảnh một số loại công tắc hành trình

3.1.4.2. Nguyên lý hoạt động
Về nguyên tắc thì công tắc hành trình hoạt động theo kiểu On-Off hoặc có
thể gọi là dạng xung

Hình 3.1.4.2.1. Tạo xung trên công tắc hành trình
3.1.4.3. Tác dụng
Công tắc hành trình thường dùng để nhận biết vị trí chuyển động của các
cơ cấu máy hoặc dùng để giới hạn các hành trình chuyển động.

Trường ĐHCN Hà Nội

Page 25