Kỹ thuật điều khiển động TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỂN THÔNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Đề Tài: Điều khiển đóng mở cửa thang máy: Một cửa thang máy mở đóng vào động 1Hp Sử dụng biến tần Mitsubishi Limit switch để điều khiển cửa mở đóng lại nhẹ nhàng Đóng mở cửa phải sử dụng nút nhấn Cửa chuyển động nhanh khơng va vào thành cửa Nếu cửa đóng mà có người vào phải mở ra,đợi ấn nút đóng cửa Giáo Viên Hướng Dẫn : TS Lê Quang Đức Sinh Viên Thực Hiện: Nhóm Lê Đức Thái Vũ Hồi Nam Ngơ Đức Thiệu Nhóm Page Kỹ thuật điều khiển động I.Phân tích yêu cầu khách hàng: o o o o Dùng động pha điều khiển đóng mở cánh cửa Dùng biến tần limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng Dùng cảm biến hồng ngoại để tụ động mở cửa có người tới Chọn biến tần hãng Mitsubishi Tập trung vấn đềchủ yếu điều khiển: Điều khiển đóng ban đầu đóng cửa cần tốc độ nhanh gần hết trình chậm lại dừng cuối trình tránh va đập Yêu cầu mở cửa ngược lại Yêu cầu có cảm biến hồng ngoại phát người tới cửa để mở đóng cửa mà có người dừng lại mở cửa II.Giải pháp sơ bộ: • Đặc tính phụ tải • Do yêu cầu đề tài điều khiển cửa đóng mở nhẹ nhàng, khơng va đập nên nhóm sử dụng thiết bị như: động cơ, biến tần, cảm biến hồng ngoại limit switch để điều khiển cửa Nhóm Page Kỹ thuật điều khiển động • • • Limit switch SM1 có tác dụng giảm tốc độ cuối hành trình mở cửa Limit switch SD1 có tác dụng giảm tốc độ cuối hành trình đóng cửa Các Limit switch SM2 SD2 có tác dụng để dừng êm động III Chọn thiết bị Nhóm Page Kỹ thuật điều khiển động 1.Chọn động mở cửa Theo yêu cầu ta chọn động có thơng số: • Điện áp pha 400/50Hz • Cơng suất 1HP Tiêu chí lựa chọn: động kéo tải nhẹ, kích thước nhỏ gọn phù hợp cho khơng gian giới hạn, chất lượng, tối ưu hóa hiệu giúp giảm chi phí cho vận hành Theo nhóm chọn động hãng SIEMENS model 1LA7 083-4AA • • • • • • Thông số động cơ: Động cơ: pha – cực Điện áp: 400V, tần số 50Hz Tốc độ động cơ: 1395rpm Dòng điện: 1.91A Hệ số công suất: cosφ=0,80 (Catalog trang 12) 2.Chọn hộp số cho động Nhóm Page Kỹ thuật điều khiển động Thiết kế hệ thống truyền động hình vẽ : r = 2cm : bán kính Pulley gắn điểm nối với cánh cửa R = 4cm : bán kính Pulley gắn trục hộp số L = 75cm : chiều rộng cánh cửa (là Pulley loại bánh ) Từ r = 2cm => C = 0,1256(m) Vậy để thực hành trình đóng (mở) pulley có r = 2(cm) cần quay Chọn thời gian để thực hành trình đóng ( mở ) cửa 5s tốc độ quay Pulley có r = 2(cm) 1,2 (v/s) 72 (v/p) Ta có tỷ số truyền Pulley :  Nhóm Page Kỹ thuật điều khiển động Theo chọn tốc độ động 1395 (v/p), suy tỷ số truyền hộp số cần tìm : Vì vậy: ta chọn hộp số ZQ-250 VNID.JSC ( Catalog hộp giảm tốc trang : ) Có thơng số như: • • Tỷ số truyền: 40.17 Công suất truyền: 2.9 KW 3.Chọn Biến Tần  Nhóm Giới thiệu số dòng biến tần Mitsubishi Page Kỹ thuật điều khiển động   Nhóm FR-D700 Là dịng dịng biến tần Dải cơng suất từ 0,1-7,5 (kw) Với thiết kế nhỏ gọn an toàn dễ sử dụng có cải tiến nhiều chức Digital Dial với đèn LED hiển thị, tích hợp chức dừng khẩn cấp FR-D700 phù hợp cho ứng dụng : bơm , quạt , máy ép, băng tải… FR-A700 Là dịng biến tần tính cao Dải cơng suất từ 0,4-630 (kw) Kết hợp nhiều chức sáng tạo đáng tin cậy FR-A700 điều khiển xác đối tượng mà khơng cần Encoders nhiều tính khác Page Kỹ thuật điều khiển động   • • • • FR-A700 phù hợp cho ứng dụng : sử dụng cho thang máy (nâng hạ), cầu trục , sử dụng nhiều hệ thống kho hàng FR-F700 Dải công suất từ 0,75 – 630 (kw) FR-F700 phù hợp cho ứng dụng : hệ thống khai thác khí, quạt , máy thổi, máy nén… FR-E700 Dải công suất từ 0,1 – 15 (kw) Là dịng biến tần có cơng suất tầm trung với nhiều tính năng, điều khiển xác FR-F700 phù hợp cho ứng dụng như: máy dệt, cửa thiết bị truyền động cửa thang máy, cần cẩu… Tiêu chí lựa chọn Phù hợp với động có cơng suất HP Chun dùng cho việc mở cửa Điện áp 380V, tần số 50Hz Có điều khiển Vector Từ ta chọn biến tần:FR-E740-0.26 chuyên dùng cho việc đóng mở cửa (catalo trang 37 manual ) Nhóm Page Kỹ thuật điều khiển động  Các thông số kĩ thuật bản: • • • • Nhóm Điện áp 380 - 480 V Tần số 50/60Hz Công suất định mức 0,75kW Dòng điện định mức 2.6A Page Kỹ thuật điều khiển động 4.Chọn thiết bị bảo vệ biến tần  Chọn AC Choke  Tác dụng - Giúp cải thiện hệ số công suất ổn định nguồn vào - Giảm ảnh hưởng nhiễu biến tần sinh - lọc sóng hài sinh từ biến tần  Tiêu trí chọn Chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất biến tần (bientancatalog trang 63) Thông số kỹ thuật: • Chọn loại FR-BAL-B-4.0K • Điện áp 380 - 480 V • Dịng điện: 12A  Nhóm Chọn DC Reactors  Tác dụng - Giúp ổn định dòng biến tần, giảm nhấp nhô điện áp DC bus Page 10 Kỹ thuật điều khiển động Có thơng số: • Chọn FFR-MSH-040-8A-RF1 • Cơng suất 17W  Chọn điện trở hãm  Tác dụng - dùng điện trở hãm để dừng hãm động nhanh tốc độ cao  Tiêu chí chọn chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất biến tần (biêntancatalog trang 67) Có thơng số: • • Mã FR-ABR-H0.75K Điện trở 700 ôm IV.Chọn thiết bị cho mạch động lực 1.Chọn MCCB Nhóm Page 12 Kỹ thuật điều khiển động  Tác dụng • Đây thiết bị đóng ngắt tay, có khả đóng ngắt tự động hệ thống có dịng điện q tải vượt q giới hạn định mức giúp bảo vệ biến tần Tiêu chí chọn MCCB phải ngắt trị số dòng điện ngắn mạch lớn Có dịng định mức lớn dịng định mức biến tần ( 2.6A) • Theo khuyến cáo nhà sản xuất biến tần ( có) Vậy nhóm chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất biến tần  • MCCB NF32-SV hãng Mitsubishi ( catalog MCCB trang 20) • • • • Dịng điện cắt : 5A Dòng điện MAX: 5kA Loại : cực Điện áp: 380V 2.Chọn máy biến áp cách ly  Nhóm Tác dụng - Cách biệt độc lập điện - Chống nhiễu lưới điện dao động Page 13 Kỹ thuật điều khiển động Ta chọn máy biến áp cách ly loại ST-1000VA-BACL V-Standa., JSC ( trang 11) • • Điện áp vào : 1pha 220V, điện áp : 220V Công suất :1 kVA 3.Chọn Contactor Tác dụng Contactor khí điện dùng để đóng ngắt tiếp điểm, tạo liên lạc mạch điên Tiêu chí chọn: Chọn contactor loại dùng cho tải AC1 Theo dòng định mức lớn dòng biến tần Theo khuyến cáo nhà sx biến tần.( có )   • • • Chọn contactor loại: S-N10 Mitsubishi nhà sản xuất biến tần khuyến cáo ( catalo contactor trang 11) • Nhóm Có thơng số sau: • Dịng điện : 11A • Điện áp cuộn hút :200- 220V • Số tiếp điểm phụ cho sẵn : NO Page 14 Kỹ thuật điều khiển động • Số cực : 3.Chọn relay trung gian       Nhóm Tác dụng Sử dụng role trung gian để đóng mở tiếp điểm mạch Chọn relay hãng Rockwell Loại : 700-K22Z-KA Điện áp : 240VAC Dòng điện : 2A Điện áp cuộn hút :240VAC- 50/60hz Số cực : cực , 2NO+2NC Page 15 Kỹ thuật điều khiển động ( catalog relay control trang 1&2) Chọn Limit switch Tác dụng Giới hạn hành trình cấp tốc độ Chọn limit switch hãng OMRON, số hiệu:D4B-4111N Số lượng: Khối lượng: 960g Đầu tác động: cần bánh xe  • • • Nhóm Page 16 Kỹ thuật điều khiển động Có thơng số: • Tốc độ hoạt động: 1mm/s đến 0.5m/s • Tần số hoạt động: với điện 30 tác động/phút • Dịng định mức 20A • Dịng ngắn mạch 100 A (catalo trang 105) 5.Cáp động lực  • • • • Nhóm Tiêu chí chọn: Chịu tải động Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn 700C Theo khuyến cáo nhà sx biến tần chọn cáp PVC có tiết diện 2,5mm2 cho mạch động lực cáp vào động Chọn cáp CADIVI Cáp lõi, ruột đồng, cách điện vỏ nhựa PVC, cấp điện áp 0,6/1kV.Tần số 50Hz.Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép cáp 700C.(catalog cáp trang 10) Page 17 Kỹ thuật điều khiển động V Chọn thiết bị cho mạch điều khiển 1.Chọn MCB cho mạch điều khiển   Nhóm Tiêu chí : Bảo vệ cho phần tử mạch điều khiển an tồn có cố xảy q dịng MCB tác động bảo vệ Nhóm tính tốn sơ dịng điện thiết bị mạch điều khiển dịng điện tổng gần 1A Chọn MCB hãng Mitsubishi BH-D6 (catalog trang 5) • poles • Điện áp: 230 AC • Dòng điện 1.6A • Dịng điện cắt kA Page 18 Kỹ thuật điều khiển động Chọn cáp điều khiển: Kết nối thiết bị điện mạch điều khiển Chọn loại cáp có mã1060101 lõivớiđường kính 1mm2của hãng Cadivi (catalog trang 2) 2.Chọn cảm biến hồng ngoại  • Nhóm Tiêu chí chọn: Chọn cảm biến hồng ngoại nhận biết người vào để điều khiển cửa khơng đóng mở cửa đóng cịn có người vào Page 19 Kỹ thuật điều khiển động Chọn loại F3E-16-T6 Omron Có thơng số: • Khoảng cách có phát 0-5m • Thời gian đáp ứng: max 110ms • Nguồn sáng: LED hồng ngoại • Nguồn cấp : 10-30VDC 3.Chọn nguồn riêng cho cảm biến chọn loạiS8JC-Z01524CD OmRon Nhóm Page 20 Kỹ thuật điều khiển động • Nguồn cấp 200~240VAC (185~264VAC),50/60Hz • Điện áp ngỏ ra: 24VDC ±10% • Dịng : 0.7 A • Vỏ sắt gắn DIN rail • Bảo vệ q dịng, q áp • Có catalogue kèm theo_trang 4.Chọn nút ấn Nhóm Page 21 Kỹ thuật điều khiển động Ta chọn nút nhấnYW1L-AF2E11QM3 IDEC Điện áp max 250V , sử dụng loại 1NO-1NC NO cho tiếp điểm thường mở, NC cho tiếp điểm thường đóng (catalog trang 6) 5.Đèn báo: Đèn báo nguồn, chạy thuận ,chạy nghịch, báo lỗi Chọn loại YW1P-1M45 hãng IDEC Sử dụng đèn led điện áp định mức: 230/240 AC/DC Điện áp 220v AC ( catalog trang ) VI Cài đặt thơng số cho biến tần động Nhóm Page 22 Kỹ thuật điều khiển động Cài đặt thông số cho động Tham số Mô tả Pr.80 cơng suất motor Số cực motor dịng motor điện áp motor tần số motor Pr.81 Pr.82 Pr.83 Pr.84 Các thông số Pr.0 Pr.1 Pr.2 Pr.6 Pr.7 Pr.8 Pr.9 Pr.13 Pr.30 Pr.57 Pr.78 Nhóm Tăng momen tần số max xuất tần số xuất Tốc độ đặt thấp thời gian tăng tốc thời gian giảm tốc dòng điện bảo vệ nhiệt motor Tần số bắt đầu Chọn chức hãm tái sinh Thời gian khởi động sau bị điện chế độ chạy Pham vị cài Cài đặt đặt 0.1-15kW 0.75kW 2,4,6,8 cực 0-500A 0-1000v 1.91A 400V 10-120Hz 50Hz 0-30% 6% 0-120Hz 50Hz 0-120Hz 0-400Hz 10Hz 03600/360s 03600/360s 0-500A 1s 0-60Hz 50Hz 0,1,2 Thông qua điện trở hãm 0.1-5s 9999 9999 Không khởi động lại 0,1,2 Bật chạy Page 23 2s 1.91 A Kỹ thuật điều khiển động thuận, chạy nghịch Chức bảo vệ đầu vào, Pr.150 Pr.151 Pr.251 Pr.261 Pr.872 Pr.192 Phát dòng động định mức Thời gian cho phép dòng 150% Bảo vệ đầu pha Lựa chọn điện Bảo vệ đầu vào pha Chức báo cố thuận,nghịch 0-200% 150% 0-10s 2s 0,1 Có bảo vệ 0,1,2 Khi điện tắt biến tần Có bảo vệ Báo động tải 0,1 0/1/3/4/7/8 … VII Thuyết minh mạch động lực- mạch điều khiển • • Nhóm • Có file cad kèm theo • Nguyên lý hoạt động: Ban đầu chưa có cấp điện, hay biến tần bị lỗi tất đèn tắt Bắt đầu ta ta ấn ON điện cấp nguốn cho cuộn hút Contactor KM đóng tiếp điểm mạch động lực, cấp nguồn vào biến tần Đồng thời đóng tiếp điểm thường mở mạch điều khiển đóng để giữ dịng điện bật sáng đèn Đ1 Page 24 Kỹ thuật điều khiển động • Giả sử cửa ban đầu đóng Để thực trình mở cửa ta ấn nút M: Điện cấp cho cuộn hút RL2 đèn Đ3 sáng Tiếp điểm thường mở đóng để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực tiếp điểm RL2 bên đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STR(chạy ngược) Lúc biến tần hoạt động cấp điện cho động chạy với tốc 50 hz ( mở nhanh) cài đặt Động chạy thuận cửa bắt đầu mở đến cơng tắc Limit Switch SM1 điện cấp cho cuộn hút RL3 đóng tiếp điểm RL3 biến tần tức chân RLmà ta chọn tốc độ số với tần số 10Hz Cửa tiếp tục mở đến SM2 cuộn hút KM2 cấp điện, tiếp điểm thường đóng KM2 mở ngắt dịng điện vào RL2, đèn D3 tắt q trình mở kết thúc • Thực q trình đóng cửa: Ta ấn nút nhấn Đ cấp nguồn cho cuộn hút RL1 Tiếp điểm thường mở đóng đèn đóng,đèn Đ2 sáng để giữ nguồn điện kết hợp bên mạch động lực tiếp điểm RL1 bên đóng cấp điện vào biến tần ngõ vào STF (chạy thuận) Lúc biến tần hoạt động cấp điện cho động chạy với tốc độ 50 hz ( đóng nhanh) đo cài đặt Động chạy ngược cửa bắt đầu đóng đến cơng tắc Limit Switch SD1 điện cấp cho cuộn hút RL3, đóng tiếp điểm RL3 biến tần ta chọn tốc độ số 10Hz Cửa tiếp tục mở đến SD2 cuộn hút KD2 cấp điện, tiếp điểm thường đóng KD2 mở ngắt dịng điện vào RL1, đèn Đ2 tắt q trình đóng kết thúc • Khi có người vào mà cửa đóng cảm biến hồng ngoại phát cảm biến điều khiển Role đóng lại cấp nguồn cho cuộn hút HN Ngay q trình đóng bị cắt nguồn điện Nhóm Page 25 Kỹ thuật điều khiển động dừng lại đồng thời trình mở cấp điện bắt đầu mở cửa tiếp điểm thường đóng mở ký hiệu mạch điều khiển + Khi xảy lỗi đầu ,tiếp điểm C-B biến tần mở => ngắt biến tần khỏi nguồn, C-A đóng lại đèn Đ4 sáng báo lỗi + Nếu xảy cố ngắn mạch hay tải lúc MCB ngắt mạch điều khiển khỏi lưới, MCCB ngắt động cơ, biến tần khỏi lưới Nhóm Page 26 ... cảm biến hồng ngoại phát người tới cửa để mở đóng cửa mà có người dừng lại mở cửa II.Giải pháp sơ bộ: • Đặc tính phụ tải • Do yêu cầu đề tài điều khiển cửa đóng mở nhẹ nhàng, khơng va đập nên nhóm... thuật điều khiển động I.Phân tích yêu cầu khách hàng: o o o o Dùng động pha điều khiển đóng mở cánh cửa Dùng biến tần limit switch để đóng mở cửa nhẹ nhàng Dùng cảm biến hồng ngoại để tụ động mở cửa. .. biến tần Đồng thời đóng tiếp điểm thường mở mạch điều khiển đóng để giữ dịng điện bật sáng đèn Đ1 Page 24 Kỹ thuật điều khiển động • Giả sử cửa ban đầu đóng Để thực q trình mở cửa ta ấn nút M: