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
Họtên 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 vềcác thiết bịvềtự động hóa nhưBiến Tần, PLC , Hệthống giao tiếp giữa
thiết bịvà máy tính. Bài giảng được chia thành các bài nhỏvà được bốcục từdễ đến
khó nhằm trang bịcho sinh viên những kiến thức căn bản nhất trong lĩnh vực này và phần
nào giúp sinh viên có thểsửdụng các thiết bịtự động hóa cơbản.
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 tốcđộ của biến tần
Bài 4: Ứng dụng PLC điều khiển trò chơiđường lên đỉnh Olympia
Bài 5: Điều khiển dùng PLC và HMI
Bài 6: Thiết kếgiao diệnđiều khiển giám sát đèn giao thông
BÀI 1: Điều khiển dùng biến tần Mitsubishi
1.1. Mụcđích, yêu cầu:
- Vềkiến thức học: Tìm hiểu vềbiến tần Mitsubishi và các chế độ cài đặt của
biến tần, cách đấu nối và các thông số ứng dụng của biến tần
- Vềkỹnăng: Thành thạo trong việc cài đặt và sửdụng biến tần
- Vềthái độ: Nghiêm túc, trật tự.
1.2. Các thiết bịsửdụng
- Mô hình biến tần FR-E500
- Dây nối , đồng hồ đo
1.3. Nội dung thực hành
1.3.1. Tóm tắt lýthuyết
a) Kiến thức cơbản vềbiến tần
Biến tần là một thiết bị điện tửcó khảnăng thay đổi tần số điện tùy theo cài đặt.
Đồng thời là thiết bị điện tửcó rất nhiều thông sốcài đặt nhờ đó có thể điều khiển
động cơmột cách linh hoạt.
Nguyên lýhoạtđộng của biến tần
Nguyên lýcơbản làm việc của bộbiến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồnđiện
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 bộchỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờvậy, hệsố
công suất cosphi của hệbiến tầnđều có giá trịkhông phụthuộc vào tải và có giá trịít
nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biếnđổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều
3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệIGBT
(transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung
(PWM). Nhờtiến bộcủa công nghệvi xửlývà công nghệbán dẫn lực hiện nay, tần
sốchuyển mạch xung có thểlên tới dải tần sốsiêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động
cơvà giảm tổn thất trên lõi sắtđộng cơ.
Hệthống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thểthay đổi giá trịbiên độ và tần sốvô
cấp tuỳtheo bộ điều khiển. Theo lýthuyết, giữa tần sốvà điện áp có một quy luật
nhấtđịnh tuỳtheo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉsố điện
áp – tần sốlà 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
tốcđộ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc
hai củađiện áp.
Hiệu suất chuyểnđổi nguồn của các bộbiến tần rất cao vì sửdụng các bộlinh kiện
bán dẫn công suấtđược chếtạo theo công nghệhiệnđại. Nhờvậy, năng lượng tiêu
thụxấp xỉbằng năng lượng yêu cầu bởi hệthống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểuđiều khiển khác nhau phù hợp
hầu hết các loại phụtải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cảbộPID và thích
hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việcđiều khiển và
giám sát trong hệthống SCADA
Biến tần có nhiều loại, nếu chia theo nguồnđiệnđầu vào ta có 2 loại cơbản là: Biến
tần cho động cơ1 pha và biến tần cho động cơ3 pha. Trong đó, biến tần cho động cơ
3 pha được sửdụng rộng rãi hơn.
Các lợi ích của Biến tần:
Ngày nay bộbiến tần không còn là mộtthứxa xỉtốn kém chỉdành cho những doanh
nghiệp có nguồn lực tài chính dồi dào, những lợi mà biến tần mang lại cho bạn vượt
xa rất nhiềuso với chi phí bạn phảitrả.Do đó, biến tầnđang dầntrởthành thiết bị
không thểthiếu trong mỗi nhà máy. Những lợiích của việc sửdụng biến tần INVT
bao gồm:
Thay đổi tốcđộ động cơlinh hoạt, đáp ứng yêu cầu công nghệ.
Tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bảo vệcác thiết bị điện trong cùng hệthống.
Bảo vệ động cơ, giảm mài mòn cơkhí.
Tăng hiệu quảvà năng suất sản xuất.
Những điều lưuýkhi sửdụng Biến tần
Điềuđầutiên cần làm khi sửdụng biến tần là đọc kỹcác thông sốbiến tần do hãng
sản xuất cung cấp riêng cho từng dòng sản phẩm, điềuđó sẽgiúp bạn biết rõ cách đấu
dây biến tầnđúng quy chuẩn. Để chắcchắn, bạn nên để các đơn vịuy tín có các kỹsư
chuyên môn cao lắpđặt và đấu nối cho bạn. Bên cạnh đó bạn cần tìm hiểu các tính
năng phụcủa sản phẩm nhưkháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn
cấp, khảnăng mởrộng… để lắpđặt, sửdụng và bảo dưỡng thiết bịmột cách an toàn
và hiệu quả.Có rất nhiều các loại biến tần khác nhau nhưbiến tần Siemens, Omron,
ABB, Schneider.... Trong bài thực hành này tập trung tìm hiểu vềbiến tần Mitsubishi
FR-E500
b) Biến tần FR E500 của Mitsubishi
Hình 1: Biến tần FR-E5000 của Mitsubishi