60 NGUYỄN TẤN ĐỜI TẠ VĂN PHƯƠNG GIÁO TRÌNH THỰC TẬP TRANG BỊ ĐIỆN - KHÍ NÉN (Giáo trình dùng cho sinh viên ngành CNKT ĐK & TĐH) NHAØ XUAÁT BAÛN ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH GVC.ThS NGUYỄN TẤN ĐỜI GV.TS TẠ VĂN PHƯƠNG GIÁO TRÌNH THỰC TẬP TRANG BỊ ĐIỆN-KHÍ NÉN (Giáo trình dùng cho sinh viên ngành CNKT ĐK & TĐH) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2022 2 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của khoa học - công nghệ hiện nay trên thế giới, ngành công nghiệp tự động tại Việt Nam cũng có nhiều tiến bộ vượt bậc, trong đó phải kể đến các lãnh vực điều khiển tự động hóa, truyền động và hệ thống điện khí nén trong các dây chuyền sản xuất tự động trong nhà máy. Vấn đề trang bị điện cho các hệ thống máy móc, thiết bị càng trở nên quan trọng, thiết yếu để đảm bảo cho hoạt động của các hệ thống sản xuất ổn định, chính xác. Giáo trình Thực tập trang bị Điện – Khí nén được biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên ngành Điện, Điện tử, Tự động hóa kiến thức về các thiết bị điều khiển điện, khí nén, cùng với các kỹ năng lắp đặt, nối dây mạch điều khiển điện, khí nén, kỹ năng lập trình PLC, kỹ năng cài đặt và vận hành biến tần công nghiệp; ngoài ra, còn giúp sinh viên hình thành thái độ làm việc đúng đắn, xây dựng tác phong công nghiệp trong quá trình thực tập trên thiết bị.
Nội dung Giáo trình gồm 8 bài thực tập liên quan đến 3 nội dung, gồm: (i) Mạch điều khiển điện – khí nén: thiết kế, lắp đặt và nối dây các mạch tiếp điểm điều khiển các thiết bị điện, khí nén. (ii) Ứng dụng PLC trong điều khiển hệ thống: thiết kế và lắp đặt các mạch điều khiển dùng PLC thay thế cho các mạch tiếp điểm, cấu hình phần cứng trạm PLC S7-1200, viết chương trình PLC điều khiển hệ thống. (iii) Cài đặt và vận hành biến tần công nghiệp: sử dụng biến tần điều khiển các động cơ 3 pha, nối dây và cài đặt tham số cho biến tần để điều khiển mở máy, đảo chiều quay và thay đổi tốc độ động cơ. Nhóm tác giả trân trọng cảm ơn quý thầy cô, đồng nghiệp tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, quý anh chị đối tác tại các nhà máy, công ty đã hỗ trợ, đóng góp ý kiến quý báu để nhóm tác giả hoàn thành giáo trình này.
Các ý kiến góp ý để hoàn thiện, gợi mở hơn các vấn đề liên quan, xin vui lòng gởi về địa chỉ: Nguyễn Tấn Đời – Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM, số 01, Võ Văn Ngân, TP Thủ Đức; email: doint@ hcmute. TP Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021 Nhóm tác giả 3 4 BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC: Alternative Current – Dòng điện xoay chiều CTHT: Công tắc hành trình CB: Circuit Breaker – Bộ ngắt điện tự động DC: Direct Current – Dòng điện một chiều INV: Inverter – Biến tần LS: Limit Switch – Công tắc hành trình MCB: Miniature Circuit Breaker – Thiết bị đóng ngắt mạch công suất nhỏ NC: Normal Close – Tiếp điểm thường đóng NO: Normal Open – Tiếp điểm thường mở PLC: Programmable Logic Controller – Thiết bị logic lập trình được TBĐ-KN: Trang bị Điện – Khí nén VFD: Variable Frequency Drive – Biến tần V: Voltage – Điện áp VOM: Voltage Ohm Miliammeter – Đồng hồ đo vạn năng 5 6 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu.3 Bảng các chữ viết tắt.7 Bài 1: Khảo sát Bộ thực hành .2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.15 Bài 2: Mạch Điều khiển tiếp điểm.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.24 Bài 3: Mạch Điều khiển Điện – Khí nén.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.35 Bài 4: Mạch Điều khiển PLC S7-1200.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.48 Bài 5: Mạch Phân loại Sản phẩm.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.57 Bài 6: Cài đặt và Vận hành Biến tần.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.68 Bài 7: Giao tiếp PLC và Biến tần.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.79 8 Bài 8: Tủ điện công nghiệp.2 Vật tư, thiết bị.3 Các bước thực hiện.4 Các sai hỏng thường gặp.5 Ôn tập, giao bài.6 Phiếu đánh giá.93 Tài liệu tham khảo.94 9 10 BÀI 1 KHẢO SÁT BỘ THỰC HÀNH Thời gian thực hành: 5 tiết 1.1 Mục tiêu Sau khi thực hiện xong bài này, sinh viên có khả năng: - Nhận dạng được các thiết bị sử dụng trên bộ thực hành TBĐ-KN. - Vẽ cấu tạo và giải thích được nguyên lý làm việc của các thiết bị. - Đo kiểm tra chất lượng và hoạt động của các thiết bị.
- Hình thành thói quen làm việc nhóm và tác phong công nghiệp. - Tổ chức làm việc khoa học, đảm bảo an toàn lao động.2 Vật tư, thiết bị - Bộ thực hành TBĐ-KN. - Đồng hồ đo VOM. - Bộ công cụ và dây nối lắp mạch điện.3 Các bước thực hiện Quan sát các thiết bị trên bộ thực hành theo hình vẽ 1.1: Bộ thực hành TBĐ-KN Sinh viên tuyệt đối tuân theo các qui định an toàn về cháy nổ, an toàn về điện trong phòng Thực hành trang bị Điện – Khí nén (phòng D502) khi thực hiện các bài thực hành.
Không cấp nguồn bộ thực hành - Nhận dạng các thiết bị trên Bộ thực hành TBĐ-KN, phân chia theo 4 nhóm thiết bị: Nguồn, Thiết bị điện, Thiết bị khí nén, PLC. - Xác định các ký hiệu, số chân trên thiết bị. - Sử dụng VOM thang đo Ωx10 đo kiểm tra tiếp điểm và cuộn dây các thiết bị. Cấp nguồn 220V bộ thực hành - Sử dụng VOM đo kiểm tra nguồn 220VAC, nguồn 24VDC.
- Cấp nguồn 220VAC kiểm tra hoạt động của Contactor, Timer, Counter. - Cấp nguồn 24VDC kiểm tra hoạt động của Van, Đèn, Relay. Lắp mạch và kiểm tra thiết bị - Lắp và kiểm tra mạch điều khiển Van khí nén.2: Mạch điều khiển Van khí nén o Lắp mạch theo sơ đồ nguyên lý trong hình 1. o KHÔNG CẤP NGUỒN.
Dùng VOM thang đo Ωx10 kiểm tra thông mạch, ngắn mạch, hở mạch. o Cấp nguồn 24VDC, vận hành mạch theo nút FOR và STOP. - Lắp và kiểm tra mạch khởi động trực tiếp động cơ 3 pha.3: Mạch mở máy Hình 1.4: Mạch điều khiển mở máy 13 o Lắp mạch động lực và mạch điều khiển theo hình 1.4 o KHÔNG CẤP NGUỒN. Dùng VOM thang đo Ωx10 đo kiểm tra thông mạch, ngắn mạch và hở mạch.
o Cấp nguồn 3 pha 380VAC cho động cơ M. o Cấp nguồn 220VAC cho cuộn dây Contactor K. o Cấp nguồn 24VDC cho mạch điều khiển. o Vận hành mạch theo nút nhấn FOR và STOP.4 Các sai hỏng thường gặp Việc lắp và kiểm tra các mạch điện trên giúp sinh viên làm quen với thao tác lắp mạch và kiểm tra hoạt động của các thiết bị, nên có thể xảy ra một số vấn đề sau: - Dây nối không gọn gàng, không an toàn.
- Hở mạch nguồn. - Ngắn mạch nguồn. Để đảm bảo an toàn và tránh hư hỏng thiết bị, sinh viên phải tuyệt đối thực hiện theo hướng dẫn của giảng viên trong lớp.5 Ôn tập, giao bài a. Câu hỏi ôn tập - Vẽ sơ đồ cấu tạo, ghi số chân của các thiết bị trên bộ thực hành: Relay, Contator, Timer, Counter.
- Giải thích nguyên lý hoạt động của các thiết bị trong hình 1. - Vẽ sơ đố kết nối khí nén giữa Van và Xy-lanh trên bộ thực hành. - Giải thích sự khác biệt khi đo kiểm tra giá trị điện trở của Relay, Contactor, Timer, Counter. - Vẽ sơ đồ chân của Relay 5 chân, 14 chân.
Câu hỏi giao bài - Nêu các phương pháp mở máy động cơ không đồng bộ 3 pha. - Nêu các ứng dụng cụ thể của Timer, Counter trong thực tế. - Sử dụng phần mềm CADe vẽ mô phỏng các mạch điện, khí nén. - Sử dụng phần mềm FluidSIM vẽ mô phỏng các mạch khí nén.6 Phiếu đánh giá Mỗi nhóm sinh viên in riêng mẫu PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH, ở trang sau, để giảng viên chấm điểm trong từng buổi học thực hành.
15 PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HÀNH Môn học: Thực hành TBĐ-KN BÀI 1: KHẢO SÁT BỘ THỰC HÀNH Họ tên SV:. TT TIÊU CHÍ NỘI DUNG ĐIỂM ĐIỂM ĐÁNH GIÁ ĐÁNH GIÁ CHUẨN ĐẠT 1 Kỹ thuật - Nhận biết các thiết bị 4 - Lắp mạch điện - Kiểm tra mạch điện - Vận hành mạch theo yêu cầu 2 Thời gian - Hoàn thành đúng giờ 1 3 Thao tác - Thao tác theo GV hướng dẫn 2 - Sử dụng dụng cụ, thiết bị 4 An toàn - An toàn về điện 2 - An toàn vận hành 5 Vệ sinh - Vệ sinh bàn thực hành 1 TỔNG 10 GIẢNG VIÊN. 16 BÀI 2 MẠCH ĐIỀU KHIỂN TIẾP ĐIỂM Thời gian thực hành: 5 tiết 2.1 Mục tiêu Sau khi thực hiện xong bài này, sinh viên có khả năng: - Thiết kế được các mạch điều khiển sử dụng tiếp điểm. - Trình bày được các bước nối dây và vận hành một mạch điều khiển.
- Lắp được các mạch động lực và mạch điều khiển tiếp điểm. - Thực hiện được kiểm tra và vận hành mạch. - Hình thành thói quen làm việc nhóm và tác phong công nghiệp. - Tổ chức làm việc khoa học, đảm bảo an toàn lao động.2 Vật tư, thiết bị - Bộ thực hành TBĐ-KN.
- Đồng hồ đo VOM. - Bộ công cụ và dây nối lắp mạch điện.3 Các bước thực hiện 2.1 Mạch điều khiển đảo chiều động cơ 3 pha a. Lắp và kiểm tra mạch động lực Các bước nối dây mạch động lực: theo hình 2. - Nối chung với nhau các điểm sau: sau tiếp điểm pha thứ nhất L1 của MCB, trước tiếp điểm động lực pha thứ nhất KT và trước tiếp điểm động lực pha thứ nhất KN.
- Nối chung với nhau các điểm sau: sau tiếp điểm pha thứ hai L2 của MCB, trước tiếp điểm động lực pha thứ hai KT và trước tiếp điểm động lực pha thứ hai KN. 17 - Nối chung với nhau các điểm sau: sau tiếp điểm pha thứ ba L3 của MCB, trước tiếp điểm động lực pha thứ ba KT và trước tiếp điểm động lực pha thứ ba KN.