Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
3 Thiết kế - chế tạo tủ điều khiển cho máy đùn xúc xích.

3 Thiết kế - chế tạo tủ điều khiển cho máy đùn xúc xích.

Tải bản đầy đủ - 0trang

4.3.2 Thiết kế mạch điều khiển.



Hình 4.12: Sơ đồ kết nối PLC.

49



Trong đó:

Y1: Cuộn kích điện từ điều khiển chuyển đổi trạng thái van 4/3 làm rotor quay

chiều thuận (chiều làm việc).

Y3: Cuộn kích điện từ điều khiển chuyển đổi trạng thái van 4/3 làm rotor quay

chiều nghịch.

Y2: Cuộn kích điện từ điều khiển chuyển đổi trạng thái van 4/2 làm quay động

cơ thủy lực 2 (cơ cấu xoắn).

SSR: Rơle bán dẫn.

Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển được thể hiện ở hình 4.12, Cảm biến được kết

nối với ngõ vào IN 0 và encoder được kết nối với ngõ vào IN 8 (đọc tín hiệu xung A)

và IN 9 (đọc tín hiệu xung B) của PLC. Khi các tín hiệu đầu vào có sự thay đổi sẽ

truyền tín hiệu vào PLC, PLC có nhiệm vụ xử lý các tín hiệu đầu vào và xuất tín hiệu

cho các ngõ ra OUT 32, OUT 34 và OUT 36 tới rơle bán dẫn (SSR) để điều khiển

các cuộn kích điện từ van Y1, Y2, Y3.

 Giải thích kết nối dây các phần tử vào PLC.

 Sơ đồ nối dây encoder với PLC:

+ Chân truyền tín hiệu phase A (màu đen) được đấu nối vào chân 29.

+ Chân truyền tín hiệu phase B (màu trắng) được đấu nối vào chân 30.

+ Chân truyền tín hiệu phase Z (màu vàng) được đấu nối vào chân 12.

Nguồn 24v được cấp cho encoder hoạt động thông qua dây màu nâu và cấp

cho các chân 25, 26, 8 của PLC để lấy nguồn kích cho các ngõ mức thấp, tốc độ cao

của encoder.

Cuối cùng dây màu xanh được nối với nguồn 0V để tạo thành mạch kín.

 Sơ đồ nối cảm biến tiệm cận với PLC:

Cảm biến tiệm hoạt động kiểu như một công tắc không tự giữ nhưng tiếp điểm

của nó là một cảm biến điện từ. Khi cần được gạt thì thanh kim loại bị đẩy lại gần

cảm biến. Cảm biến truyền tín hiệu mức 0 cho chân 3 của PLC.

Khi kết nối với PLC ta sẽ kết nối vào ngõ input để nó thu tín hiệu từ cảm biến

khi có tác động như sau:

+ Dây màu nâu và chân 1 (PLC) nối vào cực dương của nguồn 24VDC.

+ Dây màu xanh và chân 5 (PLC) nối vào 0V (mát).

50



+ Dây màu đen nối vào chân 3 (PLC) và luôn xuất mức cao cho PLC, khi

cần được gạt thì cấp tín hiệu mức thấp (0) cho PLC.

 Sơ đồ kết nối van điện từ với PLC.

Ta sử dụng cuộn kích điện từ có điện áp hoạt động là 12VDC và dòng là 2A,

trong khi ngõ ra output của PLC CJ1M có dòng trong khoảng từ 7mA đến 30mA nên

khơng thể kích trực tiếp từ chân output của PLC mà phải kích thơng qua con rơle bán

dẫn SSR - 10DD.

+ Để kết nối Role SSR-10DD với PLC ta kết nối như sau:

-



Chân 2 và chân 3 của rơle nối với nguồn dương 24VDC.



- Chân 4 (input) của rơle nối với chân 30 (output) của PLC (tương tự với

các ngõ ra 32, 34 của PLC khi nối với các rơle khác).

-



Chân 1 của rơle nối với chân âm của van điện từ và nguồn 0V.



+ Nguyên lý hoạt động mạch rơle SSR-10DD: Cấp nguồn 24v cho rơle, rơle

có điện nhưng chưa hoạt động, ngõ ouput 1, 2 ở trạng thái mở, van chưa hoạt động.

Khi có tín hiệu từ ngõ ra (mức thấp) của PLC cấp vào chân 4, rơle hoạt động kích

đóng ngõ output 1, 2 tạo thành mạch kín, cuộn kích điện từ có điện, van chuyển trạng

thái mở. Khi mất tín hiệu ngõ 1, 2 mở, van chuyển trạng thái đóng.

Bảng 4.1: Địa chỉ các ngõ kết nối vào PLC.

INPUT

Tên

Đọc tín hiệu cảm

biến

Đọc tín hiệu pha A

Đọc tín hiệu pha B



Địa chỉ ơ nhớ



Tên

Y1



2960.00

2960.08

2960.09



OUTPUT

Địa chỉ ô nhớ

2961.01



Y2

Y3



 Thiết kế mạch động lực điều khiển máy Handtmann VF200:

51



2961.02

2961.03



Hình 4.13: Sơ đồ mạch động lực máy Handtmann VF200.

Trong đó:

U1-U6; V1-V6; W1-W6: Là 3 cuộn dây trong motor M1.

OLR1: Rơle nhiệt.

CB1: Cơng tắc tổng đóng mở dòng điện 3 pha.

CB2: Cơng tắc đóng mở bảo vệ động cơ M2.

K1, K2, K3, K4: Contactor đóng mở động cơ.

L1, L2, L3: Các dây của dòng điện 3 pha.

Motor 1: Dẫn động rotor cơ cấu đùn và xoắn.

Motor 2: Dẫn động hệ thông bơm hút chân không.

Motor 3: Dẫn động cơ cấu nâng hạ.

Mạch công suất điều khiển cơ cấu đùn và xoắn.

52



Hình 4.14: Mạch cơng suất điều khiển cơ cấu đùn và xoắn.

Trong đó:

B1: Nút nhấn dừng hoạt động của máy (Button Stop).

B2: Nút nhấn khởi động (Button Start).

TY: Tiếp điểm thường mở (đóng nhanh) của rơle thời gian (thời gian duy trì 310s).

TD: Tiếp điểm thường mở (mở chậm) của rơle thời gian (chế độ làm việc).

K1, K2, K3: Lần lượt là các cuộn dây khởi động từ của Contactor K1, K2, K3.

53



Tiếp điểm thường đóng K2, K3 dùng để khóa chéo trạng thái đóng điện của

Contactor K2, K3.

 Nguyên lý hoạt động cơ cấu đùn và xoắn:

Khi đóng cơng tắc CB1 cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển, lúc

này động cơ chưa làm việc. Để động cơ làm việc thì ấn nút B2, sau khi ấn nút B2 thì

cuộn hút Contactor K1 có điện kéo tiếp điểm phụ K1 đóng lại duy trì dòng điện ln

qua Contactor K1. Các tiếp điểm chính của Contactor K1 ở mạch động lực đóng lại,

cho dòng điện đi qua tiếp điểm chính của rơle nhiệt OLR1 cấp nguồn cho động cơ.

Đồng thời ở mạch điều khiển sau khi tiếp điểm phụ K1 đóng lại Timer rơle T có điện

và TY là tiếp điểm đóng nhanh mở chậm nên cuộn hút K3 có điện trước, đóng các

tiếp điểm chính K3 bên mạch động lực lại, động cơ hoạt động theo chế độ sao. Tiếp

điểm phụ K3 mở ra đảm bảo khơng có điện qua Contactor K2 mạch an tồn.

Sau 1 đến 10s (tùy cài đặt) tiếp điểm T Y của T mở ra, làm cho contactor K3 mất

điện, tiếp điểm phụ K3 đóng lại như trước và tiếp điểm chính Contactor K3 hở ra. Do

Timer rơle T có 0.5s chuyển tiếp giữa hai chế độ nên mặc dù tiếp điểm T Y đã mở

nhưng sau 0.5s nữa thì tiếp điểm TD mới đóng lại. Trong 0.5s đó động cơ bị ngắt điện

nhưng vẫn quay nhờ lực quán tính. Sau 0.5s tiếp điểm T D đóng lại cấp điện cho cuộn

hút Contactor K2, tiếp điểm chính của Contactor K2 bên mạch động lực đóng lại, động

cơ hoạt động theo chế độ tam giác. Tiếp điểm phụ K2 mở ra đảm bảo khơng có điện

qua Contactor K3 mạch an tồn.

Để dừng động cơ ấn nút B1, mạch điều khiển bị mất điện, Timer và 3

Contactor K1, K2, K3 trở về trạng thái ban đầu. Động cơ dừng lại.

Nếu trong quá trình làm việc động cơ bị quá tải hoặc mất pha, dòng điện các

pha sẽ tăng cao làm hở tiếp điểm thường đóng ở mạch điều khiển của rơle nhiệt F1,

ngắt dòng đi qua rơle thời gian và contactor K2, K3. Động cơ dừng lại.



Mạch công suất điều khiển cơ cấu nâng hạ:



54



Hình 4.15: Mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ.

Trong đó:

kr1, kr2, kr3, kr4: Các rơle 24VDC, và các tiếp điểm tương ứng.

Y11, Y10: Cuộn solenoid coil điện từ làm thay đổi trạng thái van 4/3 ứng với

xylanh đi lên và xuống.

S3, S4: Cảm biến hành trình trên và dưới của xylanh.

S1, S2: Cảm biến an toàn.

E: Bộ tiếp điểm rơle điện tử elobau.

K1, K4: Contactor ở mạch động lực.

OLR2: (overload rơle) Rơle quá tải nhiệt dùng để bảo vệ động cơ M3.

B1, B2, B3, B4, B5: Các nút nhấn.

Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển cơ cấu nâng-hạ:

55



Khi đóng cơng tắc tổng (CB1), động cơ chưa hoạt động được, mạch điều

khiển ở trạng thái chờ. Khi nhấn nút B2, contactor K1 có điện, tiếp điểm phụ thường

mở K1 đóng lại để duy trì dòng điện.

Khi 2 cảm biến an toàn S1 và S2 gắn dưới phễu và đế đứng cùng đóng, E1 có

điện, tiếp điểm thường hở (E1) đóng lại, K4 có điện, tiếp điểm thường mở K4 đóng

lại đồng thời các tiếp điểm chính K1, K4 trên mạch động lực đóng, động cơ M3 được

nối với lưới điện, động cơ hoạt động truyền động cho bơm thủy lực hoạt động hút

dầu từ bể dầu tạo nguồn áp suất để thực hiện 2 quá trình sau:

+ Quá trình nâng: Khi ấn và giữ nút bấm B4, rơle kr1 có điện, dẫn đến tiếp

điểm thường hở kr1 đóng, tiếp điểm thường đóng kr1 mở (khóa chéo an tồn với rơle

kr2), cuộn solenoid coil (Y11) có điện, làm thay đổi trạng thái van đảo chiều 4/3 cấp

áp suất dầu cho xylanh (9) chạy lên đẩy càng nâng (8), nâng thùng nguyên liệu lên

cao đổ vào phễu chứa (1). Khi thùng nguyên liệu lên cao đến giới hạn, càng nâng (8)

chạm cảm biến hành trình trên S3, rơle kr3 có điện, tiếp điểm thường đóng kr3 mở,

làm cho rơle kr1 mất điện, tiếp điểm kr1 mở ra, cuộn solenoid coil (Y11) mất điện,

trạng thái van 4/3 trở lại vị trí ban đầu, ngưng cấp dầu cho xylanh (9), càng nâng

dừng lại.

+ Quá trình hạ: Khi ấn và giữ nút bấm B5, cấp điện cho cuộn coil của rơle kr2

kéo tiếp điểm thường hở kr2 đóng lại, tiếp điểm thường đóng kr2 mở ra (khóa chéo

an tồn với rơle kr1), solenoid coil (Y10) có điện, làm thay đổi trạng thái van 4/3 cấp

áp suất dầu cho xylanh (9) chạy xuống, truyền động cho càng nâng (8) hạ thùng

nguyên liệu xuống. Khi thùng nguyên liệu xuống cuối hành trình, càng nâng (8)

chạm cảm biến hành trình dưới (S4) đóng lại cấp điện cho cuộn coil rơle kr4 nhả tiếp

điểm thường đóng kr4 mở ra, làm cho rơle kr2 mất điện, tiếp điểm thường hở kr2 mở

ra, cuộn solenoid coil (Y10) mất điện, trạng thái van 4/3 trở lại vị trí ban đầu, ngưng

cấp áp suất dầu cho xylanh (9), cơ cấu cấp liệu dừng lại (vị trí ban đầu).

Khi có sự cố xảy ra ấn nút B3 toàn bộ hệ thống cấp liệu dừng lại hoàn toàn.

Muốn dừng động cơ ấn nút B1, mạch điều khiển bị mất điện, nhả các tiếp

điểm K1, K4 ở mạch động lực ra. Động cơ dừng lại.



56



4.3.3 Tính tốn, thiết kế lựa chọn các thiết bị cho tủ điều khiển.

4.3.3.1 Thiết kế tủ điện.

Để thiết kế tủ điện điều khiển động cơ trong máy Handtmann ta sử dụng

những thiết bị điện sau:

+ 1 CB tổng, 1 CB bảo vệ Đông cơ M2.

+ 4 Contactor.

+ 1 Rơle nhiêt.

+ 1 Timer chuyển đổi sao – tam giác (3 – 10s).

+ 1 PLC.

+ 6 Cầu chì (loại 2 A).

+ 3 Rơle SSR-10DD.

Và một số thiết bị điện khác.



4.3.3.2 Tính tốn dòng khởi động bằng phương pháp sao-tam giác.

 Lập biểu thức quan hệ giữa dòng nối sao và tam giác.

Gọi Ud là áp dây của lưới điện.

ZN là trở kháng của một cuộn dây pha.

-



Chế độ nối hình sao:

UdY = UdΔ/



(1)



IdY = IPY

-



(2)



Chế độ nối tam giác.

UpΔ = UdΔ



(3)



IdΔ = x IPΔ



(4)



Từ (1), (2), (3), (4) ta có hệ thức :



= = = =







=



=



 =



(5)



Từ (5) ta có dòng điện khởi động cho động cơ đổi nối sao-tam giác là:

=

Vậy khi khởi động cho động cơ đấu sao thì dòng khởi động sẽ giảm đi 3 lần so

với khởi động cho động cơ đấu tam giác.

57







Tính tốn dòng khởi động với động cơ 7,5 kW, điện áp sử dụng 380V,



Cosφ = 0.8.

Ta có :

Pdm = U Cosφ



 = Pdm/ U Cosφ)

Thay số vào ta được:

= 7500/ ( 380 0.8) = 14.2 (A) =

Vậy dòng làm việc của động cơ là = 14.2 (A)

Mặt khác ta có:



=



Dòng lúc động cơ ở chế độ nối sao:



= 14.2/3 = 4.7 (A).

4.3.3.3 Tính tốn chọn Contactor.

Máy Handtmann VF200 sử dụng 3 động cơ 3 pha, 380V gồm: 1 động cơ điện

7.5kW, 1 động cơ 0.5 kW và 1 động cơ bơm hút chân không 0.66kW.

 Tính tốn cho động cơ 7.5kW.

Dòng điện định mức khi động cơ làm việc:

Idm = Pdm / (Udmcosφ)

Trong đó:

Idm là dòng điện định mức.

Pdm là cơng suất định mức của động cơ 3 pha.

Udm là hiệu điện thế định mức của động cơ.

Cosφ là hệ số công suất của động cơ.

Thay số ta có:

Idm= 7500/ (3800.8) = 14.2 (A).

Mặt khác ta có:

Ict = Idmhệ số khởi động (thường bằng 1.4).

Do đó ta có:

Ict = 14.2 1.4 = 19.88 (A).

Vậy dòng của contactor là 19.88 (A) nên ta chọn contactor có dòng làm việc từ

20(A) trở lên với động cơ 7.5 (kW).

58



Tính tốn tương tự đối với các động cơ 0.5(kW) và 0.66(kW) ta được

Contactor có dòng làm việc là 5 (A).



4.3.3.4 Tính tốn chọn rơle nhiệt.

Khi thiết kế tủ điện động cơ, rơ-le nhiệt bảo vệ quá tải nhiệt là khơng thể thiếu

được. Tuy nhiên, việc tính tốn để chọn rơle nhiệt phù hợp với dòng làm việc định

mức của động cơ và phải phù hợp với contactor đang sử dụng là điều hết sức quan

trọng trong việc bảo vệ động cơ. Do đó việc lựa chọn rơle nhiệt phụ thuộc vào

contactor đang sử dụng.

Với động cơ có cơng suất 7.5(kW) có dòng làm việc khoảng 20(A) ta chọn

rơle nhiệt có dòng làm việc từ 17 – 20 (A).

Tương tự với động cơ có cơng suất 0.5 (kW) và 0.66(kW) ta chọn rơle nhiệt

có dòng làm việc từ 4 – 5 (A).



4.3.3.5 Tính tốn chọn tiết diện dây.

Tính tốn chọn tiết diện dây dẫn phù hợp là điều quan trọng trong việc lựa

chọn dây dẫn cho thiết bị điện, nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư, giảm tiêu hao điện năng

và an toàn cho người sử dụng. Ngoài ra việc lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp còn

hạn chế tình trạng q tải, dây nóng gây đứt, chập cháy hệ thống điện, gây hư hại đến

các thiết bị điện…

Tính tốn chọn tiết diện dây cấp nguồn chính.

Tổng cơng suất sử dụng:

Ptổng = 7.5 + 0.66 + 0.5 = 8.66 (Kw) = 8660 (W)

Dòng điện tổng:

I tổng = 8660 / (3800.8) = 28.9 (A)

Dòng trên mỗi pha:

Ip = 28.9 /= 16.45 (A).

Trong trường hợp dự phòng ta nhân thêm 1.5 lần (dòng khởi động) nên ta

được:

Ip = 16.451.5 = 24.67 (A).

Mặt khác ta có:



S=I / J



(với J là mật độ dòng điện kinh tế)



Theo CADi Vi, với dây dẫn có tiết diện 1(mm 2) (tính theo mặt cắt ngang của

lõi) thì dẫn được dòng I = 3.5 (A).

59



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

3 Thiết kế - chế tạo tủ điều khiển cho máy đùn xúc xích.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×