Tải bản đầy đủ
4 -Các module, đối tượng mở rộng mở rộng:

4 -Các module, đối tượng mở rộng mở rộng:

Tải bản đầy đủ

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

d, Nguyên lý hoạt động chung của các cảm biến và các tín hiệu đo chuẩn trong
công nghiệp.
Thông thường đầu vào của các module analog là các tín hiệu điện áp hoặc
dòng điện. Trong khi đó các tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường là các tín hiệu
không điện như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng . . . Vì vậy người ta
cần phải có một thiết bị trung gian để chuyển các tín hiệu này về tín hiệu điện áp
hoặc tín hiệu dòng điện – thiết bị này được gọi là các đầu đo hay cảm biến.
Để tiện dụng và đơn giản các tín hiệu vào của module Analog Input và tín
hiệu ra của module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu của công nghiệp.Có 2
loại chuẩn phổ biến là chuẩn điện áp và chuẩn dòng điện.
- Điện áp : 0 – 10V, 0-5V,

±

5V…

±

- Dòng điện : 4 – 20 mA, 0-20mA, 10mA.
Trong khi đó tín hiệu từ các cảm biến đưa ra lại không đúng theo chuẩn . Vì vậy
người ta cần phải dùng thêm một thiết chuyển đổi để đưa chúng về chuẩn công
nghiệp.

1.5.Tìm hiểu về HMI (WinCC ,…).
1.5.1.Giới thiệu về HMI :
HMI là viết tắt của Human-machine-interface, có nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa
người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị .
Nói một cách khác , bất cứ cách nào mà con người giao tiếp với một máy móc thì
đó là một HMI ,cảm ứng trên lò viba của bạn là một HMI, hệ thống số điều khiển
trên máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọ phần mềm hoạt động từ xa trên ti vi đều là
HMI.
Bộ truyền và cảm biến trước kia không có HMI , nhiều thiết bị trong đó thậm trí
không có cả HMI đơn giản như một hệ hiển thị đơn thuần rất nhiều trong số đó
không có hiển thị chỉ với một tín hiệu đầu ra. Một số có một HMI thô sơ một hiên
thị ASCII đơn hoặc hai dòng với tập hợp các arrow cho lập trình hoặc 10 phím
nhỏ có rất ít các thiết bị hiện trường cảm biến và các bộ phận phân tích từng có
bảng HMI thực sự có khả năng cung cấp hình ảnh đồ họa tốt có cách thức và nhập
Nhóm 4

Trang 15

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

dữ liệu một cách đơn giản dễ hiều đồng thời cung cấp một cửa sổ có độ phân giải
cao cho quá trình lập trình.
HMI sử dụng bộ máy tính và màn hình hiển thị thì hạn chế với các phòng điều
khiển bởi vì mạch máy tính và màn hình ổ đĩa dễ hỏng vỏ bọc được phát triển để
giúp cho HMI sử dụng máy tính có thể đinh vị bên ngoài sàn nhà máy nhưng rất
rộng cồng kềnh và dễ hỏng do sức nóng độ ẩm sự rửa trôi và các sự cố khác ở
sàn nhà máy.
1.5.2. Thành phần HMI truyền thống.
• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…


Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo…

1.5.3. Nhược điểm của HMI truyền thống
• Thông tin không đầy đủ.


Thông tin không chính xác.



Khả năng lưu trữ thông tin hạn chế.



Độ tin cậy và ổn định thấp.



Đối với hệ thống rộng và phức tạp: độ phức tạp rất cao và rất khó mở rộng.

1.5.4. Các thiết bị HMI hiện đại :
 Các ưu điểm của HMI hiện đại :
• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin.


Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.



Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.



Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều
loại giao thức.



Khả năng lưu trữ cao.

Các thành phần của HMI hiện đại.
• Phần cứng:
- Màn hình.
- Các phím bấm.


Nhóm 4

Trang 16

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

Chíps: CPU, ROM,RAM, EPROM/Flash, …
• Phần Firmware:
- Các đối tượng.
- Các hàm và lệnh.
• Phần mềm phát triển:
- Các công cụ xây dựng HMI.
- Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối.
- Các công cụ mô phỏng.
• Truyền thông:
- Các cổng truyền thông.
- Các giao thức truyền thông.
-

 Các thông số đặc trưng của HMI hiện đại
• Độ lớn màn hình: quyết định thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
• Dung lượng bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu: quyết định


số lượng tối đa biến số và dung lượng lưu trữ thông tin.
Số lượng các phím và các phím cảm ứng trên màn hình: khả năng thao tác

vận hành.
• Chuẩn truyền thông, các giao thức hỗ trợ.
• Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
• Các cổng mở rộng: Printer, USB, PC100...
1.5.5.Giới thiệu về Win CC:
WinCC ( Windows control center) : là chương trình kết hợp với PLC để giám
sát,thu thập dữ liệu và điều khiển tự động hóa các quá trình sản xuất . Nó là một
chương trình HMI hỗ trợ người dùng thiết kế giao diện người,máy.
WinCC là hệ thống trung tâm điều khiển của cả hệ thống,nó cung cấp các
tính năng như :hiển thị hình ảnh,các số lệu,lưu trữ dữ liệu ,cảnh báo,giao diện thân
thiện,dễ điều khiển,…..

Nhóm 4

Trang 17

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

Chương 2: Lựa Chọn thiết Bị
2.1. Các thiết bị và đặc điểm của các thiết bị:
2.1.1 Biến tần Siemens MM440 .

Hình 2.1: biến tần Siemens MM440.
Các sản phẩm biến tần Siemens dòng Micromaster 440 (MM440).
Micromaster 440 chính là một họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần
tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển vector cho tốc độ Moment hay khả năng điều
khiển vòng kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ
thống truyền động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị.
Không chỉ có vậy, một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho người
dùng sự linh hoạt tối đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác một cách tự động.

Nhóm 4

Trang 18

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

2.1.1.1 Đặc điểm chính của biến tần SIEMENS MM440.
Micromaster 440 là loại biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu
chuẩn. Khả năng điều khiển vector ổn định tốc độ hay khả năng điều khiển vòng
kín bằng bộ PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền
động quan trọng như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị. Không chỉ có vậy,
một loạt khối Logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối
đa trong việc điều khiển hàng loạt thao tác một cách tự động.
2.1.1.2 Nét nổi bật của MICROMASTER 440:
• Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt.
• Điều khiển Vector vòng kín (Tốc độ/Moment).
• Có nhiều lựa chọn truyền thông: PROFIBUS, Device Net, CANopen.
• bộ tham số trong 1 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 để chống sụt áp.
Tích hợp sẵn bộ hãm dùng điện trở cho các biến tần đến 75kW.
tần số ngắt quãng tránh cộng hưởng lên động cơ hoặc 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.

2.1.1.3 Thông số kỹ thuật:
Điện áp vào và Công suất (200V đến 240V 1 AC ± 10% 0,12 đến 3kW ) ;
(200V đến 240V 3 AC ± 10% 0,12 đến 45kW) ;
(80V đến 480V 3 AC ± 10% 0,37 đến 200kW)
Tần số điện vào

47 đến 63Hz

Tần số điện ra

0 đến 650Hz

Hệ số công suất

0.95

Hiệu suất chuyển đổi

96 đến 97%

Khả năng quá tải

Quá dòng 1,5 x dòng định mức trong 60 giây ở
mỗi 300 giây hay 2 x dòng định mức trong 3 giây

Nhóm 4

Trang 19

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

ở mỗi 300 giây
Dòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức
Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f;
điều khiển dòng từ thông FCC, Vector, Moment
Tần số điều rộng xung

2kHz đến 16kHz (ở bước 2kHz)

(PWM)
Tần số cố định

15, tuỳ đặt

Dải tần số nhảy

4, tuỳ đặt

Độ phân giải điểm đặt

10 bit analog: 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) :
0,01Hz digital

Các đầu vào số

6 đầu vào số lập trình được, cách ly. Có thể
chuyển đổi PNP/NPN

Các đầu vào tương tự

2 *0 tới 10V, 0 tới 20mA và —10 tới +10V

Các đầu ra rơ le

3, tuỳ chọn chức năng 30VDC/5A (tải trở),
250VAC/2A (tải cảm)

Các đầu ra tương tự

2, tuỳ chọn chức năng; 0,25 — 20mA

Cổng giao tiếp nối tiếp

RS-485, vận hành với USS protocol

Tính tương thích điện từ Bộ biến tần với bộ lọc EMC lắp sẵn theo EN 55
011, Class A hay Class B (Tùy chọn)
Hãm

Hãm DC, hãm tổ hợp

Cấp bảo vệ

IP 20

Dải nhiệt độ làm việc

CT -10oC đến +50oC : VT -10oC đến +40oC

Nhiệt độ bảo quản

-40oC đến +70oC

Độ ẩm

95% không đọng nước

Độ cao lắp đặt

1000m trên mực nước biển

Các chức năng bảo vệ

Thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch,
chống kẹt, I2t quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến
tần, khoá tham số PIN

Phù hợp theo các tiêu

Phù hợp với chỉ dẫn về thiết bị thấp áp 73/23/EC,

chuẩn CE mark

loại có lọc còn phù hợp với chỉ dẫn 89/336/EC

Nhóm 4

Trang 20

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

Kích thước và tuỳ chọn

Cỡ vỏ (FS) Cao x Rộng x Sâu kg : A (73 x 173 x

(không có tuỳ chọn)

149 1,3) ; B (49 x 202 x 172 3,4) ; C(185 x 245 x
195 5,7) ; D (75 x 520 x 245 17) ; E( 275 x 650 x
245 22) ; F (không lọc 350 x 850 x 320 56) ; F
(có lọc 350 x 1150 x 320 75).

Nhóm 4

Trang 21

Trường ĐHCN Hà Nội

Nhóm 4

Lớp TĐH1-K8

Trang 22

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

Hình 2.2 : Nguyên lý hoat động của biến tần MM440

2.1.1.4 Nguyên lý hoat động của biến tần MM440.
Đầu tiên nguồn điện xoay chiều 1 pha hoăc 3 pha được điều chỉnh và chỉnh lưu và
lọc thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng công đoạn này được thực hiện bằng bộ
chỉnh lưu cầu diode và tụ điện .Nhờ vậy hệ số công suất cos phi của biến tần đểu
có giá trị không phu thuộc vào tải và có giá trị it nhất là 0.96 điện áp một chiều
này được biến đổi ( nghịch lưu ) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng .Công
đoạn này được thực hiện thông qua quan hệ IGBT bằng cách điều chế độ rộng
xung(PWM).Nhờ tiến độ của bộ công nghệ xử lý và công nghệ bán dẫn hiện nay
tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho
động cơ giảm tổn thất trên lõi sắt của động cơ . Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha
Nhóm 4

Trang 23

Trường ĐHCN Hà Nội

Lớp TĐH1-K8

có thể thay đổi giả trị biên độ và tần số và cấp tùy theo bộ điều khiển theo lý
thuyeert giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tùy theo chế độ diều
khiển . Đối với tải có momen không đổi tuy vậy đổi với tải bơm hoặc quạt quy luật
này lại là hàm bâc 4 , điện áp là hàm bậc 4 của tấn số điều này tạo ra đặc tính
momen là hàm bậc 2 của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải do bản thân momen
cũng là hàm bâc 2 của điện áp.
Ngoài ra biến tần ngày nay còn tích hợp rất nhiều điều khiển khác nhau hầu
hết phù hợp với các phụ tải khác nhau ngày nay biến tần có tích hợp bộ PID và
thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau rất phù hợp cho điều khiển và
giám sát hệ thống.

2.1.1.5 Bảng điều chỉnh.
Bảng điều

Chức năng

Ý nghĩa

Hiển thị

Màn hình LCD hiển thị các chế độ cài đặt

khiển/ Nút

trạng thái

Nhóm 4

hiện hành của bộ biến tần.

Trang 24

Trường ĐHCN Hà Nội

Khởi động
bộ biến tần

Lớp TĐH1-K8

Ấn nút này làm cho bộ biến tần khởi
động. Nút này không tác dụng ở mặc
định
Kích hoạt nút:
BOP: P0700 = 1 hoặc P0719 = 10…16
AOP: P0700 = 4 hoặc P0719 = 40…46
trên đường truyền BOP
P0700 = 5 hoặc P0719 = 50…56 trên
đường truyền COM

Dừng bộ
biến tần

OFF1 Ấn nút này khiến động cơ dừng
theo đặc tính giảm tốc được chọn.
Kích hoạt nút: hãy xem nút “Khởi động
bộ biến tần”.
OFF2 Ấn nút này hai lần (hoặc ấn một lần
và giữ một khoảng thời gian)
khiến động cơ dừng tự do.
BOP: Nút này luôn luôn có tác dụng
(không phụ thuộc vào thông số P0700
hoặc P0719)

Đảo chiều

Ấn nút này làm động cơ đảo chiều quay.
Đảo chiều được hiển thị bằng dấu
(-) hoặc điểm chấm nháy. Nút này không
tác dụng ở mặc định

Nhóm 4

Trang 25