Bài giảng Tự động hóa quá trình sản xuất - Trường Đại học Thái Bình

Nội dung bài giảng gồm 6 bài thực hành: Điều khiển dùng biến tần Mitsubishi; Điều khiển dùng biến tần Mitsubishi (tiếp); Ứng dung PLC điều khiển tự động 3 cấp tốc độ của biến tần; Ứng dụng PLC điều khiển trò chơi đường lên đỉnh Olympia; Điều khiển dùng PLC và HMI; Thiết kế giao diện điều khiển giám sát đèn giao thông. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đầy đủ dưới đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Tự động hóa quá trình sản xuất - Trường Đại học Thái Bình ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH THÁI BÌNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH ========= ========= TẬP BÀI GIẢNG TĐH QTSX Học phần/môn học: Tự động hóa quá trình sản xuât Đối tượng: Sinh viên đại học ngành Điện Họ tên giảng viên: Tô Đức Anh Khoa, Trung tâm: Điện-Điện tử Thái Bình, năm LỜI NÓI ĐẦU Bài giảng Tự động hóa quá trình sản xuất nhằm giúp sinh viên giúp sinh viên có những kiến thức về các thiết bị về tự động hóa như Biến Tần, PLC , Hệ thống giao tiếp giữa thiết bị và máy tính. Bài giảng được chia thành các bài nhỏ và được bố cục từ dễ đến khó nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức căn bản nhất trong lĩnh vực này và phần nào giúp sinh viên có thể sử dụng các thiết bị tự động hóa cơ bản. Nội dung bài giảng gồm 6 bài thực hành: Bài 1: Điều khiển dùng biến tần Mitsubishi Bài 2: Điều khiển dùng biến tần Mitsubishi (tiếp) Bài 3: Ứng dung PLC điều khiển tự động 3 cấp tốc độ của biến tần Bài 4: Ứng dụng PLC điều khiển trò chơi đường lên đỉnh Olympia Bài 5: Điều khiển dùng PLC và HMI Bài 6: Thiết kế giao diện điều khiển giám sát đèn giao thông BÀI 1: Điều khiển dùng biến tần Mitsubishi 1.1. Mục đích, yêu cầu: - Về kiến thức học: Tìm hiểu về biến tần Mitsubishi và các chế độ cài đặt của biến tần, cách đấu nối và các thông số ứng dụng của biến tần - Về kỹ năng: Thành thạo trong việc cài đặt và sử dụng biến tần - Về thái độ: Nghiêm túc, trật tự. 1.2. Các thiết bị sử dụng - Mô hình biến tần FR-E500 - Dây nối , đồng hồ đo 1.3. Nội dung thực hành 1.3.1. Tóm tắt lý thuyết a) Kiến thức cơ bản về biến tần Biến tần là một thiết bị điện tử có khả năng thay đổi tần số điện tùy theo cài đặt. Đồng thời là thiết bị điện tử có rất nhiều thông số cài đặt nhờ đó có thể điều khiển động cơ một cách linh hoạt. Nguyên lý hoạt động của biến tần Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 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, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). 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 và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ. Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp. Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA Biến tần có nhiều loại, nếu chia theo nguồn điện đầu vào ta có 2 loại cơ bản là: Biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha. Trong đó, biến tần cho động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi hơn. Các lợi ích của Biến tần: Ngày nay bộ biến tần không còn là một thứ xa xỉ tốn kém chỉ dành cho những doanh nghiệp có nguồn lực tài chính dồi dào, những lợi mà biến tần mang lại cho bạn vượt xa rất nhiều so với chi phí bạn phải trả. Do đó, biến tần đang dần trở thành thiết bị không thể thiếu trong mỗi nhà máy. Những lợi ích của việc sử dụng biến tần INVT bao gồm:  Thay đổi tốc độ động cơ linh hoạt, đáp ứng yêu cầu công nghệ.  Tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.  Bảo vệ động cơ, giảm mài mòn cơ khí.  Tăng hiệu quả và năng suất sản xuất. Những điều lưu ý khi sử dụng Biến tần Điều đầu tiên cần làm khi sử dụng biến tần là đọc kỹ các thông số biến tần do hãng sản xuất cung cấp riêng cho từng dòng sản phẩm, điều đó sẽ giúp bạn biết rõ cách đấu dây biến tần đúng quy chuẩn. Để chắc chắn, bạn nên để các đơn vị uy tín có các kỹ sư chuyên môn cao lắp đặt và đấu nối cho bạn. Bên cạnh đó bạn cần tìm hiểu các tính năng phụ của sản phẩm như kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp, khả năng mở rộng… để lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị một cách an toàn và hiệu quả.Có rất nhiều các loại biến tần khác nhau như biến tần Siemens, Omron, ABB, Schneider.... Trong bài thực hành này tập trung tìm hiểu về biến tần Mitsubishi FR-E500 b) Biến tần FR E500 của Mitsubishi Hình 1: Biến tần FR-E5000 của Mitsubishi Hình 2: Cấu tạo mặt trước của biền tần Trên hình 2 ta thấy mặt trước biến tần có màn hình hiển thị, các nút nhấn để cài đặt gọi là PU, khi mở lớp vỏ bề mặt bên trong là hệ thống các cầu đấu dây Để nối dây biến tần ta cần nắm được cấu tạo của biến tần gồm các chân như sau: Hình 3: Sơ đồ chân biến tần Trong đó có hệ thống nguồn cấp qua MCCB, ba ngõ ra UVW nối vào động cơ điện xoay chiều ba pha.Chân STF là chân nối vào công tác chạy thuận. Chân STR là chân nối vào công tác chạy nghịch. Chân RH là châ ...