I. Giới thiệu chung và thiết kế hệ thống
Đồ án môn học "Điều khiển hệ thống điện công nghiệp" tập trung vào việc thiết kế hệ thống điện cho thang cuốn tự động. Đề tài này xuất phát từ nhu cầu vận chuyển người và hàng hóa ngày càng tăng trong các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, v.v. Mục tiêu của đồ án là mô phỏng hệ thống điện cho thang cuốn tự động bằng phần mềm PLC Omron CX-One. Đồ án bao gồm các nội dung chính như tổng quan về thang cuốn và PLC, giả lập động cơ trên Matlab/Simulink, mô phỏng hệ thống điện thang cuốn trên CX-One và kết luận, nhận xét.
Nhóm sinh viên đã lựa chọn thiết kế hệ thống cho thang cuốn có tải trọng tối đa 1000kg (16 người), chiều rộng 1.4m và góc nghiêng 30 độ. Hệ thống sử dụng một động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha, biến tần, và các cảm biến an toàn, báo cháy. Việc lựa chọn kích thước thang cuốn dựa trên yêu cầu đề bài và thông số của thang cuốn Mitsubishi S800. Đồ án cũng tính toán lực đỡ của xà gồ, dầm đỡ, công suất tải trên trục động cơ và công suất động cơ. Việc mô phỏng động cơ trên Matlab/Simulink giúp kiểm tra và tối ưu hóa hệ thống điều khiển. Đồ án thể hiện sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, mang lại giá trị ứng dụng cao trong thực tế.
II. Điều khiển và lập trình PLC
Đồ án đi sâu vào việc sử dụng PLC Omron CP1L/1H để điều khiển hệ thống thang cuốn. Phần này trình bày chi tiết về cấu trúc của PLC, bao gồm các thành phần chính như giao diện đầu vào/ra, CPU, bộ nhớ, và nguồn cung cấp. Đồ án cũng giải thích về lưu đồ thực hiện trong PLC, cách thức các bit đầu vào trong PLC tương tác với tín hiệu điện bên ngoài, địa chỉ bộ nhớ, các đèn LED chỉ thị trạng thái, và cách định địa chỉ bộ nhớ các đầu vào/ra.
Việc lập trình PLC được thực hiện bằng sơ đồ bậc thang (Ladder Diagram), một ngôn ngữ lập trình trực quan và dễ hiểu. Đồ án cung cấp ví dụ về mạch tự giữ và giải thích cách thức hoạt động của các thành phần trong sơ đồ bậc thang. Việc mô phỏng hệ thống thang cuốn trên CX-One giúp kiểm tra hoạt động của chương trình PLC và giao diện điều khiển. Đồ án cho thấy sự thành thạo của nhóm sinh viên trong việc sử dụng PLC để điều khiển hệ thống điện công nghiệp.
III. Mô phỏng và tính toán hệ thống
Đồ án thực hiện mô phỏng động cơ trên Matlab/Simulink. Mô hình này sử dụng động cơ rotor lồng sóc và bộ điều khiển PI để điều chỉnh tốc độ. Việc cài đặt các thông số như điện áp DC đầu vào, hệ số Kp và Ki được thực hiện để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Kết quả mô phỏng cho thấy tốc độ và momen đầu ra của động cơ. Đồ án cũng tính toán các thông số quan trọng của hệ thống điện, bao gồm dòng định mức của động cơ, hệ số khởi động, và hệ số an toàn. Dựa trên các tính toán này, đồ án lựa chọn các thiết bị đóng cắt phù hợp, bao gồm MCCB và Contactor của Schneider.
Ngoài ra, đồ án còn trình bày quy trình chọn và cài đặt biến tần Omron 3G3MX2-A4075. Việc lựa chọn biến tần dựa trên công suất động cơ và các yêu cầu điều khiển. Đồ án mô tả chi tiết các tính năng của biến tần, bao gồm điều khiển vector dòng, momen khởi động lớn, và tích hợp chức năng an toàn. Phần này của đồ án cho thấy khả năng tính toán và lựa chọn thiết bị của nhóm sinh viên.
IV. Kết luận và đánh giá
Đồ án "Thiết kế hệ thống điện cho thang cuốn tự động" đã hoàn thành các mục tiêu đề ra. Nhóm sinh viên đã thiết kế và mô phỏng thành công hệ thống điện cho thang cuốn, sử dụng PLC Omron và phần mềm CX-One. Đồ án đã tính toán các thông số quan trọng của hệ thống, lựa chọn thiết bị phù hợp, và lập trình PLC để điều khiển hoạt động của thang cuốn. Việc mô phỏng trên Matlab/Simulink giúp kiểm tra và tối ưu hóa hệ thống điều khiển.
Đồ án có giá trị thực tiễn cao, có thể áp dụng trong thiết kế và vận hành hệ thống thang cuốn tự động. Đồ án thể hiện sự hiểu biết sâu sắc về điều khiển hệ thống điện công nghiệp và khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế của nhóm sinh viên. Lưu đồ thuật toán và sơ đồ bậc thang được trình bày rõ ràng, giúp người đọc dễ dàng nắm bắt được logic điều khiển của hệ thống. Giao diện điều khiển trên CX-One cũng được thiết kế trực quan và dễ sử dụng. Tóm lại, đồ án là một sản phẩm hoàn chỉnh và chất lượng, đáp ứng được yêu cầu của môn học.
