Đồ án Tốt Nghiệp Điều khiển và giám sát tốc độ động cơ từ máy tính

ào trạng thái không tích cực. Ví dụ: Cho phép ngắt Cấm sự kiện ngắt 1 Cấm toàn bộ các ngắt 3.3 Truyền thông USS PLC với biến tần 3.3.1 Truyền thông USS 3.3.1.1 Giới thiệu về truyền thông USS Dùng port1 của PLC để kết nối các port của biến tần , một PLC có thể điều khiển một mạng gồm 31 biến tần. Mạng này gọi là mạng USS. Dạng kết nối là điểm - điểm . Ta có thể điều khiểt toàn bộ chức năng của biến tần thông qua mạng này ngoài ra có thể giám sát được dòng điện, điện áp, tốc độ và hướng quay của động cơ… lưu vào vùng nhớ mà PLC dành riêng cho mỗi biến tần 3.3.1.2 Kết nối phần cứng Cách thức kết nối PLC với biến tần được thực hiện như hình vẽ sau: Bước 1: Xác định ý nghĩa của các chân đầu ra cổng truyền thông PLC. Sơ đồ chân của cổng truyền thông trên PLC. Bước 2: Kết nối PLC và biến tần. 3.3.2 Phần mềm truy xuất dữ liệu giao tiếp PLC và bến tần - Để truy xuất dữ liệu giao tiếp PLC với biến tần chúng ta sử dụng phần mềm Step7 MICROWIN để lập trình cho PLC thực hiện truyển thông với biến tần MM440. Và thư viện chuẩn USS của Step7 Microwin cung cấp 14 chương trình con, 3 thủ tục ngắt và 1 tập lệnh gồm 8 lệnh hỗ trợ cho giao thức USS Giáo thức USS sử dụng port1 cho truyền thông USS Các lệnh USS tác động đến tất cả các bít SM với truyền thông freeport qua port 0 - Các lệnh sử dụng trong truyền thông USS * Lệnh USS_INIT Lệnh này dùng để bắt thiết lập giao thức USS để kết nối PLC và (mạng) biến tần. Lệnh USS_INIT được dùng để cho phép và thiết lập hay không cho phép thiết lập giao tiếp với biến tần MicroMaster. Lệnh USS sẽ được thực hiện khi không có lỗi nào xuất hiện. Lệnh này hoàn thành thì bit DONE được set lập tức trước khi tiếp tục thực hiện các lệnh kế tiếp. Lệnh này được thực hiện mỗi khi đầu vào EN được thiết lập bằng 1. Lệnh USS_INIT được thực hiện mỗi khi có sự thay đổi trạng thái giao tiếp. Khi giao thức USS đ• được thiết lập, giao thức USS sẽ được loại bỏ bằng cách thực thi một lệnh USS_INIT mới trước khi có sự thay đổi trong các thông số giao tiếp. Giá trị của đầu vào USS cho phép chọn giao thức giao tiếp. Giá trị 1 cho phép dùng port 0 cho giao thức USS. Giá trị 0 gán port1 cho giao thức ppi và loại bỏ giao thức USS. Đầu vào BAUD thiết lập tốc độ baud: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 hay 3400 baud. Đầu vào ACTIVE chỉ ra biến tần nào đang được tích cực. Đối với MicroMaster thì hỗ trợ địa chỉ từ 0 đến 30. Khi lệnh USS_INIT được hoàn tất, bit DONE được thiết lập bằng 1, đầu ra ERR (byte) chứa kết quả của việc thực hiện lệnh. * Lệnh USS_CTRL. Lệnh này dùng để điều khiển biến tần chạy, dừng, đảo chiều và thay đổi tốc độ. Lệnh USS_CTRL được dùng để điều khiển một biến tần MicroMaster được tích cực. Lệnh USS_CTRL đặt các lệnh chọn trước trong bộ đệm giao tiếp. Các lệnh đặt trong bộ đệm được gửi cho biến tần đó đ• được chọn trong thông số ACTIVE của lệnh USS_INIT. Mỗi biến tần chỉ có một lệnh DRV_CTRL. Đầu vào EN được thiết lập bằng 1 để cho lệnh drv_crtl được thiết lập (lệnh này luôn luôn phảI được thiết lập) Ngõ vào RUN (RUN/STOP) được thiết lập bằng 1cho phép điều khiển biến tần và bằng 0 không cho phép điều khiển biến tần. Khi Run được thiết lập bằng 1, bộ biến tần MicroMaster nhận được lệnh bắt đầu chạy tại tốc độ và chiều đ• định trước. Để biến tần chạy thì: * DRIVER phải được chọn tích cực trong ACTIVE trong USS_INIT. * OFF2 và OFF3 phải được đặt bằng 0. * FAUL và INHIBIT phải bằng 0. Khi RUN bằng 0 thì một lệnh được gửi đến MicroMaster để giảm tốc độ xuống cho đến khi động cơ dừng hẳn. Bit OFF2 được dùng để cho phép biến tần dừng động cơ nhanh hơn. Bit OFF3 được dùng để MicroMaster dừng nhanh chóng. Bit F_ACK (Fault Acknowledge) được dùng để xác nhận lỗi truyền thông trong biến tần. Biến tần sẽ xóa lỗi (FAULT) khi F_ACK đi từ mức thấp đến mức cao. Bit DIR (direction) đảo chiều quay của động cơ. Đầu vào DRIVE (drive address) cho biết địa chỉ của biến tần MicroMaster mà lệnh DRV_CRTL đ• điều khiển. Địa chỉ có giá trị từ 0 đến 30. Đầu vào TYPE chọn loại biến tần. Với biến tần MicroMaster 3 chọn TYPE = 0, với biến tần MICROMASTER 4 chọn TYPE = 1. Đầu vào Speed_SP (speed setpoint) đặt tốc độ của động cơ dưới dạng phần trăm của tốc độ tối đa (-200% đến 200%). Giá trị âm của Speed_SP làm động cơ đảo chiều quay. Bit Error là một byte lưu kết quả của lần giao tiếp mới nhất với biến tần. Đầu ra STATUS chứa trạng thái của biến tần. Đầu ra SPEED lưu tốc độ của động cơ dưới dạng phần trăm của tốc độ định mức (-200% đến 200%). Đầu ra RUN_EN (DRIVE RUN ENable) cho biết biến tần đang chạy (bằng 1) hay đ• dừng (bằng 0). Đầu ra D_DIR cho biết chiều quay của động cơ. Đầu ra INHIBIT cho biết trạng thái cấm trong biến tần (0 – not inhibited, bằng 1 inhibited). Để xóa bit cấm thì bit FAULT phải được OFF và các bit vào RUN, OFF2 và OFF3 phải bằng 0. Đầu ra FAULT cho biết trạng thái của bit lỗi (0 – không có lỗi, 1 – có lỗi). Bộ biến tần sẽ hiển thị m• lỗi. Để xóa bit FAULT thì phải sửa lỗi và thiết lập bằng 1 bit F_ACK. * Lệnh USS_RPM_x. Lệnh đọc một thông số từ biến tần về PLC. Lệnh USS_RPM_x đọc một thông số có kiểu dữ liệu là W,DW,R. Lệnh USS_RPM_x hoàn tất khi MicroMaster xác nhận hay khi có lỗi báo về. Đầu vào EN phải được thiết lập bằng 1 cho phép truyền yêu cầu xuống MicroMaster và phải luôn được thiết lập bằng 1 cho đến khi bit DONE bằng 1 báo hiệu sự hoàn tất. Một yêu cầu USS_RPM_x được truyền tới MicroMaster ở mỗi chu kì vòng quét khi đầu vào EN được thiết lập bằng 1. Vì thế đầu vào XMT_REQ nên được cho qua một bộ P (bộ tách sườn dương) chỉ cho phép một yêu cầu được truyền đi ở mỗi cạnh lên của đầu vào EN. Đầu vào DRIVE là địa chỉ của biến tần MicroMaster mà lệnh USS_RPM_x được gửi đi. Địa chỉ này có giá trị từ 0 đến 31. Đầu vào PARAM xác định thông số cần đọc. Đầu vào INDEX là giá trị chỉ số của thông số cần đọc. Địa chỉ của một bộ đệm 16 – byte phải được đưa vào đầu vào DB_PTR. Bộ đệm này được sử dụng bởi lệnh READ_PM để lưu kết quả nhận được từ biến tần. Khi lệnh READ_PM hoàn tất thi đầu ra DONE được thiết lập bằng 1 và đầu ra ERROR (kích thước byte) chứa kết quả của việc thực hiện lệnh. Đầu ra VALUE là giá trị thông số đọc về. * Lệnh USS_WPM_x. Lệnh ghi một thông số từ PLC xuống biến tần. Lệnh USS_WPM_x ghi một giá trị word không dấu vào một thông số xác định. Lệnh USS_WPM_x hoàn tất khi MicroMaster xác nhận hay khi nhận được lỗi. Đầu vào EN phải được thiết lập bằng 1 để cho phép truyền một yêu cầu và luôn giữ nguyên trạng thái bằng 1 cho đến khi bit DONE được thiết lập báo hiệu sự hoàn tất. Một yêu cầu USS_WPM_x được truyền đến MicroMaster ở mỗi chu kỳ quét khi đầu vào XMT_REQ bằng 1. Vì thế XMT_REQ nên được cho qua bộ P (bộ tách sườn dương) chỉ cho phép một lệnh được truyền đi ở mỗi cạnh lên của đầu vào EN. Đầu vào DRIVE là địa chỉ của biến tần MicroMaster mà lệnh USS_WPM_x được gửi đi. Địa chỉ có giá trị từ 0 đến 31. Đầu vào PARAM xác định thông số cần ghi. Đầu vào INDEX là giá trị chỉ số của thông số cần ghi. Đầu ra VALUE là giá trị cần ghi thông số. Khi đầu vào EEPROM được thiết lập bằng 1 thì lệnh này được ghi vào cả RAM và EEPROM của biến tần. Khi đầu vào này bị mất đi thì lệnh chỉ được khi vào RAM của biến tần. Địa chỉ của một bộ đệm 16 – byte phải được đưa vào đầu vào DB_PTR. Bộ đệm này được sử dụng bởi lệnh USS_WPM_x để lưu kết quả nhận được từ biến tần MicroMaster. Khi lệnh USS_WPM_x hoàn tất thì đầu ra DONE được thiết lập bằng 1 và đầu ra ERROR (byte) chứa kết quả của việc thực hiện lệnh. Chương 4 Biến tần MM440 4.1. Tổng quan biến tần MM440 MM440 là loại biến tần độc lập (biến tần gián tiếp), thay đổi điện áp hay tốc độ cho động cơ xoay chiều bằng cách chuyển đổi dòng điện xoay chiều cung cấp thành dòng điện một chiều trung gian sử dụng cầu chỉnh lưu. Sau đó điện áp một chiều lại được nghịch lưu thành điện áp xoay chiều cung cấp cho động cơ với giá trị tần số thay đổi. Nguồn cung cấp cho biến tần có thể sử dụng nguồn xoay chiều một pha (cho công suất thấp), hay sử dụng nguồn xoay chiều ba pha. Điện áp một chiều được chuyển thành điện áp xoay chiều sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung. Dạng sóng mong muốn được tạo lên bởi sự đóng cắt ở đầu ra của các transistor. MM440 sử dụng các IGBTs ở mạch nghịch lưu, điện áp xoay chiều mong muốn được tạo ra bằng cách thay đổi tần số đóng cắt của các IGBTs. Điện áp xoay chiều ở đầu ra là sự tổng hợp của hàng loạt các xung vuông với các giá trị khác nhau ở đầu ra của các IGBTs. Trong thực tế, các bộ biến tần thường dùng để điều khiển tốc độ quay của động cơ điện xoay chiều thay đổi trơn theo tần số. Các bộ biến tần sử dụng trong thực tế rất đa dạng, có chức năng khác nhau tuỳ theo mục đích sử dụng, tính chất truyền động. Chúng được sản xuất từ các h•ng ở nhiều nước khác nhau. Trong phạm vi đề tài chỉ giới thiệu về họ biến tần được sử dụng là MicroMaster 440. MM440 chính là họ biến tần mạnh mẽ nhất trong các biến tần tiêu chuẩn. MicroMaster 440 là bộ biến đổi tần số dùng điều khiển tốc độ động cơ 3 pha xoay chiều. Có nhiều loại khác nhau từ 120W nguồn vào 1 pha đến 200kW nguồn vào 3 pha. Biến tần MicroMaster 440 với các thông số đặt mặc định của nhà sản xuất có thể phù hợp với một số ứng dụng điều khiển động cơ đơn giản. Ngoài ra MM440 cũng được dùng cho nhiều các ứng dụng điều khiển động cơ cấp cao nhờ danh sách các thông số hỗn hợp của nó. 4.1.1.Đặc điểm biến tần MM440 Nhìn chung sơ đồ động lực của các loại biến tần đều như nhau, ta có thể đấu như sau: Sơ đồ đấu nối : Sơ đồ nguyên lý của biến tần: Các đầu dây kết nối Các đầu nối của MM440 Chức năng của các đầu dây: Đầu dây Ký hiệu Chức năng 1 Đầu nguồn ra +10V 2 Đầu nguồn ra 0V 3 ADC1+ Đầu váo tương tự số 1(+) 4 ADC1- Đầu váo tương tự số 1(-) 5 DIN1 Đầu vào số 1 6 DIN2 Đầu vào số 2 7 DIN3 Đầu vào số 3 8 DIN4 Đầu vào số 4 9 - Đầu ra cách ly +24v/max. 100mA 10 ADC2+ Đầu vào tương tự số 2(+) 11 ADC2- Đầu vào tương tự số 2(-) 12 DAC1+ Đầu ra tương tự số 1(+) 13 DAC1- Đầu ra tương tự số 1(-) 14 PTCA Đầu dây nối cho PTC/KYT 84 15 PTCB Đầu dây nối cho PTC/KYT 84 16 DIN5 Đầu vào số 5 17 DIN6 Đầu vào số 6 18 DOUT1/NC Đầu ra số 1/ tiếp điểm NC 19 DOUT1/NO Đầu ra số 1/ tiếp điểm NO 20 DOUT1/COM Đầu ra số 1/ chân chung 21 DOUT2/NO Đầu ra số 2/ tiếp điểm NO 22 DOUT2/COM Đầu ra số 2/ chân chung 23 DOUT3/NC Đầu ra số 3/ tiếp điểm NC 24 DOUT3/NO Đầu ra số 3/ tiếp điểm NO 25 DOUT3/COM Đầu ra số 3/ chân chung 26 DAC2+ Đầu ra tương tự số 2 (+) 27 DAC2- Đầu ra tương tự số 2 (-) 28 - Đầu ra cách ly 0 V/max. 100 mA 29 P+ Cổng RS485 30 N- Cổng RS485 * Ưu điểm của MICROMASTER 440: - Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt. - Điều khiển Vectỏ vong kín(tốc độ /Moment). - Có nhiều lựa chọn truyền thông: FROFIBUS, Device Net, CAN open - Ba bộ tham số trong một nhằm thích ứng biến tần với các chế độ hoạt động khác nhau. - Định mức theo tảI moment không đổi hoặc bơm , quạt. - Dự trữ động năng chống sụt áp. - Tích hợp sẵn bộ h•m dùng điện trở cho các biến tần đến 75 kw - 4 tần số ngắt cộng hưởng lên máy -Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay - Tích hợp chức năng bảo vệ nhiệt cho động cơ dùng PTC/KTY - Khối chức năng logic tự do: AND, OR, định thời đếm - Moment không đổi khi qua tốc độ 0. - Kiểm soát moment tải. Các thông số kĩ thuật Dải điện áp đầu vào AC 200V – 240 V, ????? (Không có bộ lọc và có kèm bộ lọc cấp A) M• hiệu đặt hàng SE6440 2AB 11 12 1 13 15 17 21 21 22 23 2UC 2AA1 5AA1 7AA1 5AA1 5AA1 1BA1 5BA1 2BA1 0CA1 Cỡ vỏ A B C Công suất định mức CT [kW] 0,12 0,25 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 Công suất đầu ra [kVA] 0,4 0,7 1,0 1,3 1,7 2,4 3,2 4,6 6,0 Dòng điện vào CT-1 [A] 4,6 6,2 8,2 11,0 14,4 20,2 35,5 Dòng điện ra CT [A] 0,9 1,7 2,3 3,0 3,9 5,5 7,4 10,4 13,6 Cầu chì [A] Khuyến cáo loại Theo tiêu chuẩn UL 3NA 3803 3803 3803 3805 3805 3807 3807 3812 3817 * * * * * * * * * Tiết diện cáp đầu vào min 16 16 14 14 12 10 Tiết diện cáp đầu vào max [mm2] 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 6,0 6,0 6,0 10,0 Tiết diện cáp đầu ra min [mm2] 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 Tiết diện cáp đầu ra max [mm2] 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 6,0 6,0 6,0 10,0 Trọng lượng(khi kèm bộ lọc cấp A) [kg] 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 3,4 3,4 3,4 5,7 Trọng lượng (khi không có bộ lọc) [kg] 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 3,3 3,3 3,3 5,5 Mômen xiết cho các đầu mạch lực [Nm] 1,1 1,5 2,25 Các điều kiện thứ cấp: dòng điện tại điểm hoạt động định mức áp dụng cho nguồn có điện áp ngắn mạch Vk = 2% là dòng điện tương ứng với công suất định mức của bộ biến tần trong hệ truyền độngvà điện áp lưới 240 V trong trường hợp không có cuộn kháng chuyển mạch. Nếu dùng cuộn kháng chuyển mạch, các giá trị cụ thể trong bảng giảm đi trong khoảng từ . 4.1.2. Các nguồn điều khiển biến tần • Chế độ điều khiển BOP : Thiết lập P0700 = 1 (chọn nguồn lệnh điều khiển biến tần từ BOP) -Màn hình BOP hiển thị 5 số. Những Led 7 đoạn sẽ trình bầy những tham số và giá trị của những tham số, những tin nhắn về cảnh báo và lỗi, điểm đặt và giá trị hoạt động. Những thông tin về tham số không được lưu trên màn hình BOP này. -Các nút và chức năng Bảng điều khiển/ Nút nhấn Hàm Chức năng Trạng thái hiển thị Trình bầy trên màn hình những giá trị cài đặt trên biến tần Khởi động biến tần Nhấn nút này để khởi động biến tần. Nút này mặc định không sử dụng được, nó chỉ sử dụng được khi cài đặt thông số P0700 = 1 Tắt biến tần OFF1: Nhấn nút này làm dừng động cơ theo thời gian giảm tốc Nút này mặc định không sử dụng được, nó chỉ sử dụng được khi cài đặt thông số P0700 = 1 OFF2: Nhấn nút này 2 lần (hay 1 lần nhưng lâu) làm cho động cơ dừng nhanh. Hàm này luôn sử dụng được. Thay đổi chiều quay của động cơ Nhấn nút này để đổi chiều quay của động cơ. Khi động cơ đổi chiều, trên màn hình sẽ hiển thị dấu ‘ - ’. Mặc định không sử dụng, chỉ sử dụng khi đặt thông số P0700 = 1. Xoay nhẹ động cơ Nhấn nút này khi biến tần không có tín hiệu ra làm cho động cơ khởi động và chạy tại tần số xác định. Động cơ dùng khi thả nút này ra. Khi động cơ đang chạy, nút này không có tác dụng. Hàm Nút này sử dụng xem thông tin thêm vào. Nó làm việc bằng cách nhấn và giữ nút, nó sẽ lần luợt trình chiếu: 1. Điện áp DC-Link (V) 2. Dòng ra (A) 3. Tần số ngõ ra (Hz) 4. Điện áp ngõ ra (V) 5. Giá trị lựa chọn tại P0005 (nếu P0005 đặt trình chiếu giá trị 3. 4. 5. thì nó sẽ không xuất hiện lại lần nữa). Nhảy hàm: Từ tham số rxxxx hay Pxxxx nhấn nút này sẽ quay về r0000, ta có thể thay đổi tham số nếu yêu cầu, nhấn nút Fn này lại lần nữa từ r0000, sẽ quay về tham số ban đầu. Giản trừ: nếu xuất hiện các cảnh báo và các thông báo lỗi, thì các thông tin này có thể giải trừ bằng cách bấn nút Fn Tham số truy cập Nhấn nút này dung truy cập tham số. Tăng giá trị Nhấn nút này để tăng giá trị hiện hành Giảm giá trị Nhấn nút này để giảm giá trị hiện hành • Đầu vào số : Thiết lập P700 = 2 • Điều khiển USS trên đường truyền COM: P700 = 5 4.1.3. Nguồn đăt tần số * Đầu vào số : p1000=3 Đặt tần số cố định thông qua DIN: • Đầu vào tương tự : p1000=2 • Điểm đặt tần số USS trên đường truyền COM: p1000=5 Thực hiện đặt tần số cho biến tần thông qua lệnh USS_ WPM_X để ghi giá trị tần số cần đặt vào các cùng nhớ P1001, P1002 … 4.1.4. Các chế độ làm việc Chế độ làm việc của viến tần điều khiển động cơ được phản ánh tại vùng nhớ P1300 với chế độ làm việc V/F: 0. V/f tuyến tính : đường đồ thị của tốc độ với tần số là tuyến tính 1. V/f FCC 2. V/f parabol 3. V/f đồ thì có thể lập trình được 4. V/f chế độ dành riêng 5. V/f chế độ áp dụng riêng 4.1.5. Cài đặt nhanh Chức năng của các thông số cài đặt nhanh: Thông số Chức năng P0003 Mức truy nhập của người sử dụng 1. Mức cơ bản: Cho phép truy nhập tới thông số thông thường nhất 2. Mở rộng: Ví dụ truy cập tới các chức năng I/O 3. Chuyên gia: Chỉ dành cho chuyên gia P0004 Lọc thông số 4. Tất cả các thông số 5. Biến tần 6. Động cơ 7. Cảm biến tốc độ ……. 22. Chức năng PID P0010 Cài đặt thông số 0. Sẵn sàng 1. Cài đặt nhanh 30. Cài đặt nhà máy P0100 Tiêu chuẩn Châu Âu/ Bắc Mỹ 0. Châu Âu (KW), tần số mặc định 50Hz 1. Bắc Mỹ (hp), tần số mặc định 60Hz 2. Bắc Mỹ (KW), tần số mặc định 60Hz Đối với P0100 = 0 hoặc 1, giá trị P0100 được xác định khi cài đặt khóa chuyển đổi DIP 50/60 OFF = kW, 50 Hz ON = hp, 60 Hz P0205 ứng dụng bộ biến tần (nhập vào khiểu mômen yêu cầu) 0. Mômen không đổi (ví dụ như thang máy, máy nén) 1. Mômen biến đổi (Ví dụ như bơm. quạt) Thông số này chỉ có tác dụng đối với bộ biến tần trong hệ truyền động 5.5 kW / 400V P0300 Chọn kiểu động cơ 1. Động cơ không đồng bộ (hay động cơ dị bộ) 2. Động cơ đồng bộ Đối với P0300 = 2 (động cơ không đồng bộ), chỉ được phép điều khiển khiểu V/f (P1300 < 20) P0304 Điện áp định mức ghi trên nh•n động cơ (V) Điện áp định mức ghi trên nh•n động cơ phải được kiểm tra, từ đó biết được cấu hình mạch Y/? để đảm bảo phù hợp với cách nối mạch trên bảng đầu nối của động cơ P0305 Dòng điện định mức của động cơ (A) – dòng điện ghi trên nh•n của động cơ P0307 Công suất định mức của động cơ (kW/hp) P0308 Hệ số công suất (Cos?) định mức của động cơ Nếu như cài đặt là 0, giá trị được tự động tính toán P0309 Hiệu suất định mức của động cơ (%) Nếu như cài đặt là 0, giá trị được tự động tính toán P0310 Tần số định mức động cơ (Hz) Số đôi cực được tự động tính toán lại nếu thông số thay đổi P0311 Tốc độ định mức động cơ (v/ph) Nếu như cài đặt là 0, giá trị được tự động tính toán Cần phải nhập thông số trong trường hợp điều khiển vectơ mạch kín, điều khiển V/f với FCC và để bù độ trượt P0320 Dòng từ hóa động cơ Dòng điện từ hóa động cơ tính theo % P0305 Với P0320 = 0, dòng từ hóa động cơ được tính toán sử dụng P0340 = 1 hoặc sử dụng P3900 = 1 - 3 và được hiển thị trong thông số r0331. P0335 Chọn chế độ làm mát động cơ 0. Làm mát tự nhiên: Sử dụng trục gá quạt gắn với động cơ 1. Làm mát cưỡng bức: Sử dụng quạt làm mát cấp nguồn riêng 2. Làm mát tự nhiên là quạt bên trong 3. Làm mát cưỡng bức và quạt bên trong P0640 Hệ số quá tải động cơ Tính theo % tương ứng với P03005 Hệ số này xác định giới hạn dòng điện vào lớn nhất bằng % dòng điện định mức của động cơ. Bằng việc sử dụng P0205, thông số này được cài đặt tới 150% đối với mômen không đổi và 110% đối với mômen thay đổi P0700 Chọn nguồn lệnh (nhập nguồn lệnh) 0. Cài đặt mặc định 1. BOP (bàn phím) 2. Đầu nối 4. USS trên đường truyền BOP 5. USS trên đường truyền COM (các đầu nối 29 và 30) 6. CB trên đường truyền COM (CB = môđun truyền thông) P1000 Lựa chọn điểm đặt tần số 1. Điểm đặt MOP 2. Điểm đặt tương tự 3. Tần số cố định 4. USS trên đường truyền BOP 5. USS trên đường truyền COM …………. 77. Điểm đặt tương tự 2 + Điểm đặt tương tự 2 P1080 Tần số nhỏ nhất cho động cơ (Hz) Đặt tần số động cơ nhỏ nhất tại đó động cơ sẽ chạy mà không tính đến tần số điểm đặt. Giá trị cài đặt ở đây có tác dụng cho cả quay thuận và ngược. P1082 Tần số lớn nhất cho động cơ (Hz) Đặt tần số động cơ lớn nhất tại đó động cơ sẽ chạy mà không tính đến tần số điểm đặt. Giá trị cài đặt ở đây có tác dụng cho cả quay thuận và ngược. P1120 Thời gian tăng tốc (s) Thời gian tăng tốc là thời gian để động cơ tăng tốc từ điểm dừng đến điểm có tần số lớn nhất khi không dùng cách tăng tốc có dạng đường cong. Nếu thời gian tăng tốc được đặt quá nhỏ, điều này có thể làm xuất hiện cảnh báo A0501 (Giá trị giới hạn dòng) hoặc làm cho bộ biến tần của hệ thống bị dừng với lỗi F0001 (qúa dòng) P1121 Thời gian giảm tốc (s) Thời gian giảm tốc là thời gian để động cơ giảm tốc từ điểm tần số lớn nhất đến điểm dừng khi không dùng cách giảm tốc có dạng đường cong. Nếu thời gian giảm tốc được đặt quá nhỏ, điều này có thể làm xuất hiện cảnh báo A0501 (Giá trị giới hạn dòng), A0502 (giá trị giới hạn quá áp) hoặc làm cho bộ biến tần của hệ thống bị dừng với lỗi F0001 (quá dòng) hoặc F0002 (quá áp ). P1300 Mode điều khiển 0. V/f khiểu tuyến tính 1. V/f FCC 2. V/f kiểu đường parabol 3. V/f kiểu có thể lập trình được ……… 23. Điều khiển mômen xoắn vector có sensor P1910 Chọn dữ liệu cho động cơ P1960 Tối ưu hóa thiết bị điều khiển tốc độ Để tối ưu hóa thiết bị điều khiển tốc độ, phải bật chế độ điều khiển vector vòng kín (P1300 = 20 hoặc 21). Sau khi chọn xong chế độ tối ưu hoấ (P1960 = 1), thì đèn báo A05452 không hiển thị P3900 Kết thúc quá trình cài đặt nhanh thông số Bắt đầu quá trình tính toán động cơ 0. Không ở chế độ cài đặt nhanh thông số Quá trình tính toán động cơ không có 1. Chế độ nhà máy, những thông số không có trong quá trình cài đặt nhanh 2. Quá trình tính toán các thông số của động cơ và cài đặt lại chế độ I/O theo chế độ định mức 3. Chỉ tính toán thông số động cơ không cài đặt lại các thông số khác 4.2. Truyền thông USS biến tần với PLC Để có thể giao tiếp được với PLC S7-200 thì biến tần phải được thiết lập các thông số về truyền thông USS. Các thông số này được thiết lập như sau: Kết nối PLC với biến tần theo sơ đồ sau: Chân 3, 8 trên cổng RS485 của PLC nối với chân 29,30 của biến tần • cài đặt thông số cho truyển thông USS : Xóa các yếu tố đ• thiết lập (không bắt buộc): P0010 = 30. P0970 = 1. Nếu bỏ qua bước này thì phải chắc chắn rằng các tham số sau phải được thiết lập với các giá trị như sau: Độ dài USS PZD: P2012 index 0 = 2 Độ dài USS PKW: P2013 index 0 = 127. 2. Cho phép đọc/ghi truy cập tất cả các tham số: P0003 = 4 3. Kiểm tra động cơ thiết lập các tham số cho động cơ: P0304 = 230_ Dải điện áp động cơ (V). P0305 = 2 _ Dải dòng điện động cơ (A). P0307 = 0.25_ Dải công suất của động cơ (W). P0310 = 50 _Dải tần số của động cơ (Hz). P0311 = 1400_ Dải tốc độ của động cơ (RPM). Các thiết lập này sẽ thay đổi tuỳ thuộc vào động cơ mà ta sử dụng. 4. Thiết lập kiểu điều khiển: P0700 index 0 = 5. 5. Lựa chọn nguồn lệnh từ USS trên đường truyền COM và điểm đặt tần số là đầu vào tương tự P0719 = 52 6. Thiết lập tần số đặt USS on COM link: P1000 index 0 = 2. 7. Thời gian tăng tốc (không bắt buộc). P1120 = 10(s) 8. Thời gian giảm tốc: P1121 = 10 (s) 9. Thiết lập tần số liên kết nối tiếp. P2000 = 50 (h) 10. Thiết lập thông thường USS. P2009 index 0 = 0. 11. Thiết lập tốc độ baud của chuẩn truyền RS485. (mặc định 6) P2010 index 0 = 6 (9600baud) = 4 (2400baud) = 5 (4800baud) = 7 (19200baud) = 8 (38400baud) = 9 (57600baud) = 10(76800baud) = 11 (93750baud) = 12 (115200baud) 12. Địa chỉ của trạm tớ. (mạc định = 0) P2011 index 0 = 0 (có giá trị nằm trong khoảng 1 đến 30) 13. Thiết lập thời gian kết thúc quá trình truyền và nhận. (mặc định = 2) P2014 index 0 = 2(ms). 14. Chuyển đổi dữ liệu từ bộ nhớ RAM đến EEPROM: P0971 = 1. (bắt đầu chuyển đổi) các tham số thiết lập được lưu trong EEPROM 4.3. Điều khiển động cơ không đồng bộ 4.3.1. Xây dung mô hình toán học động cơ không đồng bộ 4.3.1.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ Từ phương trình mômen của động cơ : ta có thể dựa vào đó để điều khiển mômen bằng cách thay đổi các thông số như điện áp cung cấp, điện trở phụ, tốc độ trượt và tần số nguồn. Tới nay đ• có các phương pháp điều khiển chủ yếu sau: Tổn thất Kinh tế Stato Rôto Mỗi phương pháp điều chỉnh đều có những ưu nhược điểm riêng và có các ứng dụng khác nhau. Trong đồ án này chúng em giới thiệu đến phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động cơ. Vì các hệ thống điều chỉnh ĐCKĐB có yêu cầu cao về chất lượng và dải điều chỉnh, mà điều này chỉ có thể thực hiện được nhờ các bộ biến tần Khi điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ thường phải điều chỉnh cả điện áp, dòng điện hoặc từ thông trong mạch stato do trở kháng, từ thông, dòng điện... của động cơ bị thay đổi : + Luật điều chỉnh tần số - điện áp: + Theo khả năng quá tải: + Điều chỉnh từ thông: + Điều khiển trực tiếp mômen: 4.3.1.2 Điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ Một số hệ thống yêu cầu chất lượng điều chỉnh động cao thì các phương pháp điều khiển kinh điển khó đáp ứng được. Hệ thống điều khiển định hướng theo từ trường còn gọi là điều khiển vectơ, có thể đáp ứng các yêu cầu điều chỉnh trong chế độ tĩnh và động.Nguyên lý điều khiển vectơ dựa trên ý tưởng điều khiển vectơ động cơ không đồng bộ tương tự như điều khiển động cơ một chiều. Phương pháp này đáp ứng được yêu cầu điều chỉnh của hệ thống trong quá trình quá độ cũng như chất lượng điều khiển tối ưu mômen. Việc điều khiển vectơ dựa trên định hướng vectơ từ thông rôto có thể cho phép điều khiển tách rời hai thành phần dòng stator, từ đó có thể điều khiển độc lập từ thông và mômen động cơ. Kênh điều khiển mômen thường gồm một mạch vòng điều chỉnh tốc độ và một mạch vòng điều chỉnh thành phần dòng điện sinh mômen. Kênh điều khiển từ thông thường gồm một mạch vòng điều chỉnh dòng điện sinh từ thông. Do đó hệ thống truyền động điện động cơ không đồng bộ có thể tạo được các đặc tính tĩnh và động cao, có thể so sánh được với động cơ một chiều. Nguyên lý điều khiển vectơ: Dựa trên ý tưởng điều khiển động cơ không đồng bộ tương tự như điều khiển động cơ một chiều. Động cơ một chiều có thể điều khiển độc lập dòng điện kích từ và dòng phần ứng để đạt được mômen tối ưu theo công thức tính mômen : M=K?Iư = KIktIư Trong đó : Ikt, Iư - dòng điện kích từ và dòng điện phần ứng. ? - từ thông động cơ . : Sự tương tự giữa điều khiển động cơ một chiều và điều khiển vectơ Tương tự ở điều khiển động cơ không đồng bộ, nếu ta sử dụng công thức: M = Km?rIqs = KmIdsIqs (khi chọn trục d trùng với chiều vectơ từ thông rôto) Thì có thể điều khiển M bằng cách điều chỉnh độc độc lập các thành phần dòng điện trên hai trục vuông góc của hệ tọa độ quay đồng bộ với vectơ từ thông rôto Lúc này vấn đề điều khiển động cơ không đồng bộ tương tự điều khiển động cơ điện một chiều. ở đây thành phần dòng điện Ids đóng vai trò tương tự như dòng điện kích từ động cơ một chiều (Ikt) và thành phần dòng Iqs tương tự như dòng phần ứng động cơ một chiều (Iư) . Các thành phần có thể tính được nhờ sử dụng khái niệm vectơ không gian. Với ý tưởng định nghĩa vectơ không gian dòng điện của động cơ được mô tả ở hệ tọa độ quay với tốc độ ?s, các đại lượng dòng điện điện áp, từ thông sẽ là các đại lượng một chiều. :Điều khiển độc lập hai thành phần dòng điện: mômen và kích từ 4.3.2 Mô hình động cơ KDB 3 Pha rotor lồng sóc và tìm bộ điều khiển tốc độ: 4.3.2.1 Mô tả toán học động cơ không đồng bộ ba pha: Đối với các hệ truyền động điện đ• được số hoá hoàn toàn, để điều khiển biến tần người ta sử dụng phương pháp điều chế vectơ không gian. Khâu điều khiển biến tần là khâu nghép nối quan trọng giữa thiết bị điều khiển/ điều chỉnh bằng số với khâu chấp hành. Như vậy cần mô tả động cơ thành các phương trình toán học. Quy ước : A,B,C chỉ thứ tự pha các cuộn dây rotor và a,b,c chỉ thứ tự pha các cuộn dây stator. Giả thiết : - Cuộn dây stato, roto đối xứng 3 pha, rôto vượt góc ?. - Tham số không đổi. - Mạch từ chưa b•o hoà. - Khe hở không khí ? đồng đều. - Nguồn ba pha cấp hình sin và đối xứng (lệch nhau góc 2?/3). Phương trình cân bằng điện áp của mỗi cuộn dây k như sau: Trong đó :k là thứ tự cuộn dây A,B,C rotor và a,b,c stator. :?k là từ thông cuộn dây thứ k. ?k=?Lkjij. Nếu i=k: tự cảm, j?k: hỗ cảm. Ví dụ:?a =L a ai a+L abi b+L aci c+L aAi A+L aBi B+L aCi C Vì ba pha đối xứng nên : Ra =Rb =Rc = Rs , RA =RB =RC =Rr L aa =L bb =L cc =L s1 , L AA =L BB =L CC =L r1 L ab =L ba =L bc ...=-M s , L AC =L BC =L AB ...=-M r L aA =L bB =L cC =L Aa = L Bb =L Cc =Mcos? L aB =L bC =L cA =L Ba = L Cb =L Ac =Mcos(?+2?/3) L aC =L bA =L cB =L Ca = L Ab =L Bc =Mcos(? -2?/3) __ __ __ ? s = ? r = ? = _ _ _ _ is = , ir = , us = , ur = [Rs] = [Rr] = [Ls] = [Lr] = [Lm(?)]=M. = x Các hệ phương trình trên là các hệ phương trình vi phân phi tuyến có hệ số biến thiên theo thời gian vì góc quay ? phụ thuộc thời gian: ? = ?0+??(t)dt Kết luận : nếu mô tả toán học như trên thì rât phức tạp nên cần phải đơn giản bớt đi. Tới năm 1959 Kôvacs(Liên Xô) đề xuất phép biến đổi tuyến tính không gian vectơ và Park (Mỹ) đưa ra phép biến đổi d, q. 4.3.2.2. Hệ phương trình cơ bản của động cơ: Vì cấu trúc phân bố các cuộn dây phức tạp về không gian,vì các mạch từ móc vòng ta giả thiết các điều kiện sau đây trong khi mô hình hoá động cơ: - Các cuộn dây stator được bố trí một cách đối xứng về mặt không gian. - Các tổn hao sắt từ và sự b•o hoà từ có thể bỏ qua. - Dòng từ hoá và từ trường được phân bố hình sin trên bề mặt khe từ. - Các giá trị điện trở và điện cảm tạm được coi là không đổi. Ta có phương trình điện áp stator : Phương trình điện áp rotor: Trong đó: - Lm: hỗ cảm giữa rotor và stator. - : điện cảm tiêu tán phía cuộn dây stator. - : điện cảm tiêu tán phía cuộn dây rotor (đ• quy về stator). - : điện cảm stator. - : điện cảm rotor. - Ts=Ls/Rs: hằng số thời gian stator. - Tr=Lr/Rr: hằng số thời gian rotor. - : hệ số tiêu tán tổng. Từ đó ta có phương trình của từ thông stator và từ thông rotor: Phương trình momen: Phương trình chuyển động: Trong đó: - mT: momen tải. - J: momen quán tính cơ. - : tốc độ góc rotor. - pc: số đôi cực của động cơ. 4.3.2.3. Mô hình trạng thái của động cơ trên hệ toạ độ từ thông rotor (hệ toạ độ dq) : - Từ hệ phương trình cơ bản bằng các phép biến đổi ta thu được hệ phương trình sau: Trong đó: chính là các phần tử của vector dòng từ hóa động cơ. Do trục d trùng với trục từ thông rotor nên . Phương trình momen động cơ: Mô hình động cơ trên hệ toạ độ quay dq 4.3.2.4 Cấu trúc hệ thống điều khiển vectơ không sensor động cơ KĐB Điều khiển động cơ không đồng bộ theo công thức (2-18) : để có thể điều khiển được chính xác tương tự như động cơ một chiều (điều khiển độc lập thành phần kích từ ?r và thành phần dòng phần ứng is).. Ta sẽ xây dựng một hệ điều khiển tương tự cho động cơ không đồng bộ nhưng trên toạ độ dq. Như vậy động cơ cũng phải biểu diễn trên dq lượng đặt là ? và isd : Tư tưởng điều khiển ĐCKĐB. Mô hình điều khiển động cơ không đồng bộ không sensor Trong đố mô hình tính toán tốc độ là một khâu quán sát từ thông Bộ quan sát từ thông thích nghi mới của động cơ không đồng bộ cho điều khiển trong dải tốc độ rộng. Một ĐC KĐB được mô tả bằng phương trình trạng thái như sau: (2-29) viết gọn: trong đó: Mô hình quan sát đủ bậc trong đó tính toán cả dòng stato và từ thông rôto được xây dựng theo phương trình sau: (2-30) Trong đó ^ nghĩa là giá trị tính toán được. Trong phương trình (2-30), có G là một ma trận trọng số dùng để bù sai lệch giữa các thông số thực của động cơ và các thông số trong mô hình quan sát sao cho mô hình quan sát mô tả các thông số động cơ giống thực tế nhất. Phương pháp lựa chọn G: vì động cơ là đối tượng ổn định, nghiệm cực của phương trình mô tả động cơ luôn nằm ở phía trái mặt phẳng phức nên để mô hình quan sát hoạt động ổn định ta phải lựa chọn G như sau: chọn G sao cho nghiệm cực của phương trình quan sát tỷ lệ với nghiệm cực của phương trình trạng thái mô tả động cơ theo một hệ số dương. Nếu mô hình quan sát có nghiệm cực tỷ lệ như vậy với nghiệm cực của động cơ thì có nghĩa là mô hình quan sát có nghiệm cực cũng nằm ở phía bên trái trục ảo của mặt phẳng phức (phần thực của nghiệm có giá trị âm). Như vậy mô hình quan sát làm việc ổn định. Mô hình tổng quát bộ quan sát từ thông rôto. Trong đó: g1 = (k-1)(ar11+ar22) g2 = (k-1).a122 g3 = (k2-1)(c.ar11+ ar21) -(k-1)c(ar11+ ar22) g4= - c(k-1)a122 4.3.3 Tuyến tính hoá mô hình động cơ Gọi điểm làm việc ổn định của động cơ là điểm có tốc độ ?0 ứng mômen tải m0 (và gọi tất cả các thông số tại điểm đó đều có chỉ số dưới là 0). Hệ thống xê dịch quanh điểm làm việc ổn định một lượng rất nhỏ kéo theo tất cả các đại lượng cũng đều bị thay đổi một lượng rất nhỏ nào đó, ví dụ ? = ?o + ?? Thay tất cả các đại lượng biến đổi được vào (2-17): isq=isq0+?isq ,? = ?o + ??, m=m0+?m ... ta được: (2-28) Sơ đồ mô tả động cơ trên hệ toạ độ dq tuyến tính quanh điểm làm việc 4.3.3.1 Tổng hợp Risq và R? Giả thiết điều chỉnh tốc độ động cơ ở mức dưới tốc độ định mức. Khi đó giống như điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều, ta sẽ theo luật từ thông không đổi ? nhánh từ hoá ?rd có ??rd = 0. Theo phương trình 2 của (2-17) ta suy ra ?isd = 0. Vậy (2-28) có dạng: Biến đổi sơ đồ : Mô hình sau khi đ• biến đổi. Đặt B = ?rd0 + isd0 ; Tổng hợp mạch: mạch điều khiển gồm khâu điều chỉnh tốc độ và khâu điều chỉnh dòng điện. Coi khâu nghịch lưu có quán tính rất nhỏ, cỡ 1ms (Tnl = 0.001) Tổng hợp các mạch vòng dòng điện và tốc độ. Khâu phản hồi B giống khâu phản hồi sức điện động. Mà quán tính của khâu này thì rất nhỏ so với quán tính cơ nên một cách gần đúng có thể bỏ qua để tổng hợp được. Fsi = Theo tiêu chuẩn tối ưu môđun ta có: Hàm truyền kín của mạch vòng dòng điện là: Để đơn giản bớt cho phần tổng hợp sau ta bỏ bớt thành phần bậc 2 của Fki: . Hàm truyền đối tượng của mạch vòng tốc độ Rs? : áp dụng tiêu chuẩn môđun tối ưu đối xứng ở (2-68) cho mạch vòng tốc độ ta được: Nếu đơn giản chỉ lấy R? là khâu PI: 4.3.3.2 Tổng hợp Risd: Để giảm bớt phức tạp trong việc tổng hợp ta dựa vào lý luận sau: Khi khởi động ta làm theo quy trình như máy điện một chiều: sau khi ổn định việc cấp nguồn phía kích từ isd xong mới cấp mômen quay isq nên có thể coi khi đưa isd vào thì mạch phía phần ứng chưa có hoạt động. Nhờ vậy ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của phía phần ứng trong quá trình khởi động . Nhánh kích từ của mô hình động cơ trên hệ toạ độ dq. Biến đổi nhánh kích từ. Đơn giản bớt và lấy Suy ra theo hàm chuẩn bậc 4.3.4 Tính toán và mô phỏng : Thông số Giá trị Công suất định mức Pđm 0.25 kW Số đôi cực p 2 Dòng từ hoá isd 5A Từ thông định mức ?đm 0,25Wb Điện trở stato Rs 1,26 ? Điện trở roto Rr 0,2? Điện cảm từ hoá Lm 50mH Mômen quán tính J 0,02 kgm2 Điện cảm rò phía stato Ls? 4,7mH Điện cảm rò phía roto Lr? 4,7mH Tính toán các đại lượng cần thiết cho việc mô phỏng. Điện cảm stato và rôto: Ls=Lr= Ls? + Lm =54,7mH = 0,0547(H) Hằng số thời gian rôto: Tr=Lr/Rr=0,2735 Hằng số thời gian stato: Ts=Ls/Rs=0,0434 Hệ số tản từ: Các hệ số khác sử dụng trong việc lập mô hình động cơ: Bộ nghịch lưu: tuỳ thuộc vào tỷ lệ điện áp điều khiển, điện áp ra và độ trễ khi thực hiện chuyển đổi lệnh điều khiển mà ta có các thông số Knl, Tnl. Giả sử quán tính bộ nghịch lưu là 1ms tức 0,001 giây , khi điện áp vào là 10V thì điện áp ra là 220V tức là Tnl =0,001 và Knl = 220/10=22 3,6563 B = ?rd0 + isd0 =30,4018 =80,6563 =162,3324 Bộ điều chỉnh tốc độ: Đơn giản hoá Nếu lấy Tc = 0.1s thì Rút gọn Bộ điều chỉnh dòng isq: Bộ điều chỉnh dòng isd: 4.3.4.1 Mô phỏng mô hình hệ thống trên toạ độ dq: Mô hình động cơ sau khi tính toán: Đặt dòng kích từ Isd=5A, tốc độ W=1000, được đặt vào sau đó 0,2s Kết quả mô phỏng mô hình : Khi có tải M=10(Nm), tại thời điểm thời điểm t=4s 4.3.4.2 Mô hình toàn bộ hệ thống không dùng cảm biến tốc độ : Trong đó mô khối tính toán tốc độ là một khối thích nghi: Đồ thị so sánh tốc độ thực tế và tính toán khi không tải (W=1000). Khi có tải: đặt thử một tải Mc = 5 Nm vào hệ thống : Đồ thị so sánh tốc độ thực tế và tính toán khi có tải. Nhận xét: Hai đường tốc độ tính toán và thực tế gần trùng nhau chứng tỏ bộ quan sát làm việc khá tốt kể cả khi không tải lẫn có tải hệ thống làm việc tốt 4.4 Cài đặt thông số điều khiển trên biến tần MM440. 4.4.1 Các tham số của biến tần được cài đặt như sau: P0300 = 1: Động cơ sử dụng là loại động cơ không đồng bộ P0304 = 230: Giá trị điện áp định mức của động cơ là 230V P0305 = 2: Giá trị dòng điện định mức của động cơ là 2A P0307 = Nhập giá trị công suất định mức của động cơ P0308 = 0: Giá trị hệ số công suất định mức động cơ sẽ tự động được tính toán P0309 = 0: Giá trị hiệu suất định mức của động cơ sẽ tự động tính toán P0310 = 50: Giá trị định mức của động cơ là 50 Hz P0311 = 1400: Giá trị tốc độ định mức của động cơ là 1400vòng/phút P0320 = 0: Giá trị dòng từ hoá của động cơ sẽ được tự động tính toán P0335 = 0: Chế độ làm mát động cơ là chế độ làm mát tự nhiên P0640 = 110: Hệ số quá tải của động cơ bằng 110% giá trị dòng điện định mức của động cơ ở thông số P0305 P700= 5 USS trên đường truyền COM (đấu nối 29 và 30) P1000= 2 Lựa chọn điểm đặt tần số là điểm đặt tương tự. P1080 = 0: Giá trị tần số nhỏ nhất cho động cơ là 0 Hz P1082 = 50: Giá trị tần số lớn nhất cho động cơ là 50 Hz P1120 = 2: Thời gian tăng tốc là 2s P1121 = 2: Thời gian giảm tốc là 2s 4.4.2 Cài đặt tham số điều khiển vector không sensor: Sơ đồ vector ở chế độ ổn định M ~ ? # Iq ? ~ Id,start M~ Id#Iq Bảng chọn điều khiển vector khi vòng kín tốc độ được chọn thì vòng điểu chinh momen soắn được sử dụng vòng thứ 2 P1300= 20 Điều khiển tốc độ vector vòng kín không có encoder. P1452= 4ms Hằng số thời gian của bộ lọc cho tân số thực. P1470=0.06 Hệ số khuếch đại của khâu điều khiển tốc độ SLVC P1472=6.53ms Hệ số thời gian tích phân của khâu điểu khiển tốc độ trong chế độ điều khiển không vector. Khâu điều khiển tốc độ nhận tần số đặt từ điểm đặt tần số(r0062) giá trị này là giá trị đầu vào cho bộ điều khiển PI giá trị đấu , giá trị đầu ra sẽ là momen đặt để điều khiển động cơ. Tần số thực sẽ được lấy từ Mô hình động cơ P1610=50% Bù tăng mômen liên tục (SLVC) P1611=50% Bù tăng momen tăng tốc SLVC P1750=0 Từ điều khiển của mô hình động cơ P1755=0 Tần số khời động của mô hình động cơ Giá trị điểm đặt momen bổ sung: P1511:2890 Chương 5 Mô hình điều khiển giám sát tốc độ động cơ KĐB 5.1 Giới thiệu mô hình Mô hình bao gồm các thiết bị sau: - 1 PLC CPU224XP của siemen (Đ• giới thiệu trong phần trên) - Biến tần MM440 của siemen ( Đ• được giới thiệu các thông số kỹ thuật trong phần trên) - Một động cơ • Dòng điện định mức 2A • Điện áp định mức 380/220 V • Công suất định mức 250W • Mạch nguồn một chiều cung cấp nguồn cho sản phẩm - Mạch nguyên lý - Sơ đồ bố trí linh kiện: Linh kiện trong mạch bao gồm: - Tự có tác dụng lọc san phẳng điện áp sau chỉnh lưu - Cầu điốt chỉnh lưu điện áp xoay chiều - IC 7824 có tác dụng tạo điện áp ổn định 24VDC nuôi PLC - Trong mô hình trên gồm có - Công tắc bật tắt nguồn ON/OFF - Các lỗ nguồn 0V, 24VDC, 10VDC - Hệ thống nút bấm kết nối tới đầu vào I của PLC từ I0.0 tới I1.5 - Hệ thống đèn báo được nối tới đầu ra của PLC từ Q0.0 tới Q1.0 dùng để hiển thị kết quả khi vận hành cũng như khi thử chương trình. - Hệ thống các lỗ cắm được nối tới đầu vào I cũng như đầu ra Q, của mô hình có tác dụng lấy nguồn vào điều khiển từ các thiết bị ngoài cũng như lấy tín hiệu đầu ra điều khiển các thiết bị bên ngoài. - Hệ thống 3 cổng com cho phép kết nối PLC, Máy tính, Biến tần. 5.2 Hướng dẫn cài đặt và vận hành sản phẩm 5.2.1. Lắp ráp phần cứng Trước khi đem sản phẩm vào vận hành cần dùng cable nối các thiết bị với nhau: - Máy tính - PLC dùng cable PC/PPI - PLC - Biến tần dùng cable tự làm nối chân 3, 8 của PLC với chân 29,30 của biến tần. - Dung các chân cắm các đầu dây 3pha của động cơ vào đầu ra điều khiển động cơ của biến tần. 5.2.2. Lắp rắp phần điện Phần sơ đồ đấu dây kết nối nút bấm, lỗ cắm, đèn báo được mô tả nguyên lý như dưới đây: 5.2.3. Cài đặt tham số 5.2.3.1 Cài đặt các tham số cho biết tần MM440 1. Cài đặt thông số động cơ Xóa các yếu tố đ• thiết lập (không bắt buộc): P0010 = 30 P0970 = 1 Tiến hành cài đặt các thông số như sau: P0300 = 1: Động cơ sử dụng là loại động cơ không đồng bo P0304 = 230: Giá trị điện áp định mức của động cơ là 230V P0305 = 2: Giá trị dòng điện định mức của động cơ là 2A P0307 = 0,25: Giá trị công suất định mức của động cơ là 0.37 kW P0308 = 0: Giá trị hệ số công suất định động cơ sẽ tự động được tính toán P0309 = 0: Giá trị hiệu suất định mức của động cơ sẽ tự động được tính toán P0310 = 50: Giá trị tần số định mức của động cơ là 50 Hz P0311= 1400: Giá trị tốc độ định mức của động cơ là 1400 vòng/phút P0320 = 0: Giá trị dòng từ hóa của động cơ sẽ được tự động tính toán P0335 = 0: Chế độ làm mát động cơ là chế độ làm mát tự nhiên P0640 = 110: Hệ số quá tải của động cơ bằng 110% giá trị dòng điện định mức của động cơ ở thông số P0305 P1080 = 0: Giá trị tần số nhỏ nhất cho động cơ là 0 Hz P1082 = 50: Giá trị tần số lớn nhất cho động cơ là 50 Hz P1120 = 10: Thời gian tăng tốc là 10s P1121 = 10: Thời gian giảm tốc là 10s 2. Các tham số cho chuyển thông USS Để có thể giao tiếp được với PLC S7-200 thì biến tần phải được thiết lập các thông số về truyền thông USS. Các thông số này được thiết lập như sau: P700=5 Chọn nguồn lệnh USS trên đường truyền com P1000=2 Lựa chọn điểm đặt tần số P2010 = 6: Đặt tốc độ Baud cho truyền thông USS là 9600 Baud P2011 = 0: Đặt địa chỉ duy nhất cho biến tần MM440 là 0 P2012 = 2: Đặt chiều dài của PZD trong một lần truyền dữ liệu theo khiểu USS là 2 từ. P2013 = 127: Đặt chiều dài của PKW trong một lần truyền dữ liệu theo khiểu USS có thể thay đổi. P0971 = 1 : Chuyển đổi dữ liệu từ bộ nhớ RAM đến EEPROM 5.3 Chương trình phần mềm 5.3.1 Chương trình PLC Chương trình trong khối OB1 Network 1 // Thiết lập chế độ truyền thông freeport LD SM0.0 O T32 = SM30.0 = Q0.3 Network 2 // Khai báo khung truyền tốc độ 9600, số bit dữ liệu 8, không có bit chẵn lẻ LD SM0.1 MOVB 16#09, SMB30 ATCH INT0, 8 ENI Network 3 // Gọi giao thức USS LD Q0.1 O Q0.2 O I0.1 O I0.2 CALL SBR2, 1, 9600, 16#1, Q0.0, VB1 Network 4 // Khởi động đông cơ quay thuận điều khiển trên mô hình LDN I0.1 LD I0.0 O Q0.1 ALD AN I0.2 = Q0.1 Network 5 // Khởi động đông cơ quay ngược điều khiển trên mô hình LDN I0.1 LD I0.4 O Q0.2 ALD AN I0.2 = Q0.2 Network 6 // Điều khiển biến tần LD SM0.0 = L60.0 LD Q0.1 = L63.7 LD I0.1 = L63.6 LD I0.2 = L63.5 LD I0.3 = L63.4 LD Q0.2 = L63.3 LD L60.0 CALL SBR5, L63.7, L63.6, L63.5, L63.4, L63.3, 0, 1, VD52, M0.0, VB2, VW4, VD6, M20.0, M20.1, M20.2, M20.3 Network 7 // Đọc giá trị có kiểu dữ liệu dạng Word về PLC LD SM0.5 = L60.0 LD SM0.5 EU = L63.7 LD L60.0 CALL SBR8, L63.7, 0, 755, 0, &VB20, M20.4, VB10, VW12 Network 8// LD Q0.1 O Q0.2 O I0.1 AN T32 TON T32, 1 Chương trình xứ lý ngắt Network 1 // Nếu ký tự nhận được là “A” thì động cơ quay thuận LDB= SMB2, 16#41 S Q0.1, 1 = Q0.4 Network 2// Nếu ký tự nhận được là “B” thì dừng động cơ LDB= SMB2, 16#42 = I0.1 = Q0.5 R Q0.1, 1 Network 3// Nếu ký tự nhận được là “C” thì động cơ quay ngược LDB= SMB2, 16#43 = Q0.2 = Q0.6 Network 4// Nếu ký tự nhận được là “D” thì dừng nhanh động cơ LDB= SMB2, 16#44 = I0.2 = Q0.7 5.3.2 Chương trình Visual basic(VB) Code VB cho giao diện điều khiển '***************** MO CONG VA SU DUNG BAY LOI*************** Private Sub cmdconnect_Click() On Error GoTo OpenFalse cmdconnect.Enabled = False cmdsend.Enabled = True Command2.Enabled = True If MSComm1.PortOpen = False Then MSComm1.PortOpen = True End If Exit Sub OpenFalse: MsgBox err.Description & vbLf + vbCr + "Loi, khong the mo cong. Hay dong cac ung dung dang su dung cong COM" End Sub ' *********** THOAT KHOAI CHUONG TRINH ********************* Private Sub cmdexit_Click() If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False End If End End Sub ' ********** GUI DATA RA CONG ************** Private Sub cmdsend_Click() On Error GoTo sendfalse MSComm1.Output = Text1.Text Exit Sub sendfalse: MsgBox err.Description & vbLf + vbCr + "Loi, Cong COM chua duoc mo, nhan Connect" End Sub ************* XOA TEXT ****************** Private Sub cmdclear_Click() If cmdconnect.Enabled = False Then On Error GoTo loi Text1.Text = "" Text2.Text = "" Form2.Text1.Text = "" Else loi: MsgBox "Ban chua connect" End If End Sub Private Sub cmdstart_Click() If cmdconnect.Enabled = False Then On Error GoTo loi Dim datasend As String datasend = "A" MSComm1.Output = datasend Shape2.Visible = True Shape1.Visible = False Else loi: MsgBox "Ban chua connect" End If End Sub Private Sub cmdstop_Click() If cmdconnect.Enabled = False Then On Error GoTo loi Dim datasend1 As String datasend1 = "B" MSComm1.Output = datasend1 Shape2.Visible = False Shape1.Visible = True Else loi: MsgBox "Ban chua connect" End If End Sub Private Sub Command1_Click() If cmdconnect.Enabled = False Then On Error GoTo loi Form1.Hide Form2.Show Else loi: MsgBox "Ban chua connect" End If End Sub Private Sub Command2_Click() On Error GoTo err cmdconnect.Enabled = True Command2.Enabled = False cmdsend.Enabled = False 'cmdreset.Enabled = False MSComm1.PortOpen = False err: End Sub '******* THIET LAP CAC THONG SO CHO VIEC TRUYEN NHAN DATA** Private Sub Form_Load() Text2.FontBold = True Shape2.Visible = False Shape1.Visible = False Timer3.Interval = 1000 Timer3.Enabled = True Text3.Text = Now() Me.Caption = "DO AN TOT NGHIEP CREAT BY NGUYEN XUAN VU " Timer1.Interval = 300 Timer1.Enabled = True Text1.Text = "" Text2.Text = "" With MSComm1 .Settings = cmbBaudRate.Text + "N,8,1" .RThreshold = 1 .SThreshold = 0 '.InBufferSize = 1024 '.OutBufferSize = 1024 .InputMode = comInputModeText .ParityReplace = "" .CommPort = Switch(cmbComPort.Text = "COM 1", 1, cmbComPort.Text = "COM 2", 2, cmbComPort.Text = "COM 3", 3, cmbComPort.Text = "COM 4", 4) End With End Sub Private Sub Label6_Click() End Sub Private Sub Timer1_Timer() Me.Caption = Right(Me.Caption, Len(Me.Caption) - 1) & Left(Me.Caption, 1) End Sub Private Sub Timer3_Timer() Text3.Text = Now() End Sub '********************** SU KIEN ONCOM *************************** Private Sub MSComm1_OnComm() Dim StringIn As String If MSComm1.CommEvent = comEvReceive Then StringIn = StringIn + MSComm1.Input Text2.Text = StringIn Form2.Text1.Text = StringIn End If End Sub CodeVB cho giao diện giám sát '************ DONG FORM HIEN THI**************** Private Sub cmdClose_Click() End End Sub '************* MO CONG CHO PHEP HIEN THI ************ Private Sub cmdOpen_Click() End Sub '*********** QUAY TRO LAI BANG DIEU KHIEN************* Private Sub Command1_Click() Form2.Hide Form1.Show End Sub ' ****************** TAO CHU CHAY VA THIET LAP CAC THONG SO BAN DAU CHO FORM*************** Private Sub Form_Load() Timer1.Interval = 1000 Timer1.Enabled = True HScroll1.Min = 0 HScroll1.Max = 1000 Text1.FontBold = True Text1.Alignment = 2 Text1.FontSize = 16 Text2.FontBold = True Text2.Alignment = 2 Text2.FontSize = 16 Text3.FontBold = True Text3.Alignment = 2 Text3.FontSize = 16 Text4.FontBold = True Text4.Alignment = 2 Text4.FontSize = 16 Command1.Caption = "BACK" Me.Caption = "DO AN TOT NGHIEP CREAT BY NGUYEN XUAN VU " Timer2.Interval = 300 Timer2.Enabled = True Text1.Text = "" Text2.Text = "" Text3.Text = "" Text4.Text = "" End Sub Private Sub HScroll1_Change() Text2.Text = HScroll1.Value If HScroll1.Value = 100 Then Timer1.Enabled = False Text1.Text = "" End If End Sub Private Sub Text1_Change() '***** GAN TOC DO VAO MANG ****** ' Dim i As Integer 'Dim mang(100) As Integer 'Dim max As Integer 'Dim min As Integer 'For i = 1 To 100 'mang(i) = Val(Text1.Text) ' gan gia tri cua text vao mang 'Next 'max = mang(1) 'For i = 1 To 100 'If mang(i) > max Then 'max = mang(i) 'End If 'Text4.Text = Str(max - 1000) 'Next 'Text3.Text = max 'Text4.Text = Str(max - 1400) ' *** VE DO THI *** Dim x As Double Dim Y As Double 'Dim i As Double With NTGraph1 .PlotAreaColor = vbBlack .FrameStyle = Frame .Caption = "TOC DO DONG CO" .XLabel = "THOI GIAN CAP NHAT (s)" .YLabel = "TOC DO (v/p)" .ClearGraph .ElementLineColor = RGB(255, 255, 0) .AddElement .ElementLineColor = vbGreen .XGridNumber = 10 .YGridNumber = 10 '.ShowGrid ' X = 0 For x = HScroll1.Value To 100 'X = X + i 'X = HScroll1.Value Y = Val(Text1.Text) .PlotXY x, Y, 1 'Text2.Text = X .SetRange 0, 100, -100, 1500 Next End With 'Picture1.PSet (X, Val(Text1.Text)), RGB(0, 0, 255) = a 'Text2.Text = a End Sub Private Sub Text2_Change() If Text2.Text = "100" Then Text3.Text = "0.5" Text4.Text = "1" End If End Sub 'Private Sub Text2_Change() 'If Val(Text2.Text) = 100 Then 'Text4.Text = max(Val(Text1.Text)) 'HScroll1.Value = Val(Text2.Text) 'End If 'End Sub Private Sub Timer1_Timer() HScroll1.Value = HScroll1.Value + 1 End Sub '********* DINH THOI GIAN CHU TREN TIEU DE CHAY ********** Private Sub Timer2_Timer() Me.Timer2.Interval = 500 Me.Timer2.Enabled = True Me.Caption = Mid(Me.Caption, 2) & Left(Me.Caption, 1) End Sub 5.2.2 Vận hành Trong đề tài này chúng em đ• thiết kế mô hình điều khiển và giám sát động cơ không đồng bộ ba pha roro lồng sóc bằng máy tính với giao diện điều khiển và giám sát như sau: Ngoài cách vận hành bằng giao diện điều khiển mô hình còn cho phép điều khiển động cơ quay thuận, ngược dừng động cơ băng các nút bấm được thiết kế trên mô hình. Chương 6 Kết luận và khuyến nghị Trong thời gian thực hiện đề tài, với sự chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong khoa điện điện tử và đặc biệt là thầy giáo Đặng Quang Đồng, đến nay đề tài: “Điều khiển, giám sát tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc ”. đ• được hoàn thành. Chúng em đ• cố gắng vận dụng những kiến thức học ở trường để giải quyết những yêu cầu mà đề tài yêu cầu. Tuy nhiên do thời gian và trình độ chuyên môn có hạn nên đồ án còn tồn tại những thiếu sót và hạn chế. Chính vì vậy rất mong nếu đề tài này tiếp tục được giao cho các khoá sau thì sẽ khắc phục được những hạn chế trên, đảm bảo tính hoàn thiện của chương trình cùng sản phẩm. Em cũng rất mong sự đóng góp ý kiến từ phía các thầy cô và các bạn để em có thêm nhiều kinh nghiệm trong công tác học tập, nghiên cứu và lao động sau này. Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn quý thầy cô, gia đình và các bạn bè trong lớp đ• tạo điều kiện giúp đỡ để đề tài được hoàn thành. Hưng yên, ngày 16 tháng 08 năm 2008 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Vũ Đào Văn Tân Lê Việt Anh Tài liệu tham khảo 1. Đo lường và điều khiển bằng máy tính Ngô Diên Tập _ NXB KHKT Hà Nội _ 1996 2. Tự động hoá với SIMATIC S7 – 200 Nguyễn Gio•n Phước – Phan Xuân Minh _ NXB Nông Nghiệp Hà Nội 2007 3. MICROMASTER 440 _ Hướng dẫn vận hành 4. Lý thuyết điều khiển tuyến tính Nguyễn Gio•n Phước_ NXB Khoa học và kỹ thuật 5. MATLAB & SIMULINK Nguyễn Phùng Quang _ NXB Khoa học kỹ thuật