Đề tài Dây truyền kiềm bóng pk_m1

Hình8 : Sơ đồ nguyên lý pha xút Máy lạnh Bể chứa xút đặc Bể pha loãng Thiết bị đo nồng độ Thiết bị điều khiển và đo nhiệt độ Bơm pha xút và bơm thu hồi xút . Nguyên lý hoạt động: Hệ pha xút: Do dây chuyền chỉ cần một lượng xút nhất định trong mỗi mẻ, và có thể được tái sử dụng nên ta pha xút bằng cách điều khiển tay. Lúc đầu xút ở dạng rắn, sau đó dược hoá lỏng có nồng độ 500Be và được đưa vào bể thứ nhất. Tiếp theo xút được bơm P1 bơm vào bể pha loãng, đồng thời nước cũng được bơm vào cho đến khi đạt được nồng độ và lượng xút theo yêu cầu công nghệ thì các bơm xút và bơm nước được ngắt. Trong bể pha loãng có hai động cơ khuấy để trộn đều xút và nước. Khi pha xút, luôn có thiết bị đo nồng độ xút, khi xút đạt nồng độ yêu cầu thì nó sẽ đưa ra tín hiệu ngắt bơm. Tiếp theo xút sẽ được bơm sang hệ lạnh để hạ nhiệt độ theo yêu cầu. Hình9: Sơ đồ nguyên lý hệ máy lạnh Máy lạnh 5. Bơm NaOH Tháp giải nhiệt 6. Thùng xả cặn Thùng xử lý vải Đường ống nước giải nhiệt Máy bơm nước giải nhiệt Đường ống NaOH Hệ lạnh: Xút pha loãng được đưa qua giàn lạnh để hạ nhiệt độ, sau đó xút lạnh được đưa đến thùng xử lý vải . Trong quá trình bơm xút lạnh vào thùng xử lý vải, do quá trình trao đổi nhiệt xút trong thùng có thể không đạt yêu cầu, khi đó bộ điều khiển nhiệt độ sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển bơm 5 bơm xút từ thùng xử lý 3 vải trở về thùng xả cặn 6. Đồng tời bộ điều khiển cũng đưa ra tín hiệu điều khiển để đưa xút lạnh từ máy lạnh xuống thùng xử lý vải Chu trình kín như vậy luôn được điều khiển tự động giúp cho nhiệt độ xút trong thùng xử lý vải luôn chính xác không sai lệch nhiều , đảm bảo chất lượng sản phẩm . Ngoài ra trong thùng xử lý vải luôn có sensor báo mức , khi xút đầy bơm xutú sẽ bị ngắt . Cách vận hành hệ thống đo 0Be NaOH: Sau khi đã mở nước bầng van SV + bơm P1 để trộn dung dịch NaOH (pha loãng) ở bên Panel điều khiển điện (có thể dùng Auto hoặc MAN). Khi bể đấy có đèn báo. Lúc này muốn kiểm tra 0Be của bể pha loãng, thì ta mở van tay V2 khoảng 1 phút (Mở khoảng 50% độ mở van). Mở van tay khí nén cấp cho hệ thống đo kiểm tra đồng hồ tại van giảm áp xem có đúng khoảng 1-1,4 bar. Nếu không đúng thì điều chỉnh van giảm áp. Sau đó bất nút ON trên panel, ta xem đồng hồ chỉ thị 0Be đã đạt yêu cầu về mặt công nghệ chưa .Nếu đạt rồi thì mở van xuống bể làm việc và vận hành P2 chạy tuần hoàn. Nếu không đạt thì tiếp theo sẽ làm sau: ấn nút pump ở tủ điều khiển tổng. Sang bên Panel điện chuyển công tắc về phía MAN (bằng tay) nếu 0Be lớn hơn yêu cầu, ta mở van nước bằng cách ấn và giữ nút ON-H2O (chú ý khi đó van V2 vẫn mở). Đến khi nào 0Be đạt yêu cầu thì thôi (giữ bằng tay) Chú ý: Để đảm bảo độ an toàn có một ngưỡng mức giới hạn để khi ta mở nước hoặc NaOH bằng tay khi đến ngưỡng đó, ta không thể mở thêm được nữa vì mức bể đã đầy, nếu 0Be vẫn chưa đạt yêu cầu thì ta phải mở van tẩy bớt xuống bể làm việc sau đó ta mới có thể pha loãng hoặc cô đặc tiếp tục bằng tay van nước và bơm P1- NaOH. Khi đang bơm P2 tuần hoàn làm việc để kiểm tra 0Be ta đóng van V2, mở van V1 (cỡ 10-15% độ mở van). Hoặc trước khi bơm về bể thu hồi ta có thể kiểm tra 0Be của nó cũng bằng cách trên. Chú ý: Trong suốt quá trình do van khí nén cấp cho ống đo 0Be không được đóng lại và không được điều chỉnh lưu lượng kế tỷ trọng điện tử. Lưu lượng kế luôn có hòn bi nằm trong khoảng 2/3 thang đo chỉ số của nó. 2.1.3 Hệ khí nén nước và hơi - Nhiệm vụ: Hệ cung cấp nước để pha xút, cung cấp nước cho tháp giải nhiệt của máy lạnh, cung cấp nước để giặt. Hệ cung cấp khí nén ở áp suất cao để đo nồng độ xút, để ép các rulô cao su, để làm căng vải. Hệ cung cấp hơi nóng để tăng nhiệt độ của các thùng nước giặt nóng. Cấu tạo: Gồm hệ thống đường ống dẫn khí nén, dẫn nước, dẫn hơi, các van đóng mở... Nguyên lý hoạt động: - Trước khi chạy vải: Nước được dùng để pha xút và bơm đày các thùng chưa nước. Khí nén dùng để đo nồng độ xút, ép các rulô cao su và được sục vào các thùng chứa xút, các thùng chứa nước nơi có vải chạy qua để làm vải căng phồng. Hơi nóng được sục vào các bể nước để tăng nhiệt độ nước, phục vụ giặt nóng. - Trong quá trình chạy vải: Nước liên tục được tưới vào vải bằng các vòi phun nhỏ để làm vải dễ căng phồng hơn. Các van khí nén vẫn được mở để theo dõi nồng độ xút, ép các rulô cao su , và để làm vải căng phồng . Các van hơi nóng vẫn được mở để ổn định nhiệt độ của nước. 3. Giới thiệu về công nghệ làm mềm vải: Sau khi vải đã được dệt thành tấm, qua công đoạn kiềm bóng qua hoá chất sau đó được mở khổ và cán thô ,tăng độ bền thủng lỗ kim rồi đưa ra ngoài để chuyển sang công đoạn tiếp theo. 3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: a. Cấu tạo : Hình 10 : Sơ đồ cấu tạo máy CALATOR Mâm quay vải. 6.Hộp đựng vải. Trục dẫn vải. 7. Cần chặn vải. Trục dẫn vải. 8.Thước chặn vải. Trục dẫn vải. 9.Rulô cán. Trục gấp vải. 10. Trục Gấp vải. Ngoài ra có 4 động cơ Động cơ1: là động cơ quay mâm để vải vào(động cơ với công suất 3,75 Kw). Động cơ2:Động cơ chính quay Rulô(động cơ một chiều, công suất 0,37 Kw). Động cơ 3: Động cơ dẫn vải vào (động cơ một chiều,công suất 0,37 Kw). Động cơ 4: Động cơ xếp vải ra (động cơ một chiều,công suất 0,25 Kw). b - Nguyên lý hoạt động: Vải được đưa vào xe để vải đặt trên mâm để vải (1) ,đưa vải qua trục dẫn vải (2) (3) (4) được kéo tới trục gấp vải (6). ở đây vải được nhúng vào dung dịch các chất làm mềm vải ,bởi cần chặn vải (7) và sau đó được đưa qua thước mở khổ (8) để lấy khổ vải ,tiếp tục qua lo cán vải để làm phẳng và bớt nước ngấm trong vải kết thúc quá trình vải đI qua trục gấp vải để vào xe chứa vải .Vải xẽ được đưa sang công đoạn sử lý khác. 4. Công nghệ nhuộm vải (Máy nhuộm FUKUOKA): 4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Hình 11: Sơ đồ công nghệ máy nhuộm. * Cấu tạo máy nhuộm gồm những thiết bị sau: 1. Hai tăng dùng để chứa vải khi tẩy cũng như khi nhuộm, chúng được chế tạo hình dạng như một chữ U, nó cho phép vải chạy theo một vòng tròn để nhiệt cũng như các hợp chất hoá học khác sẽ ngấm đều,đồng thời hạn chế sự mất nhiệt một cách tối đa và đảm bảo nhiệt độ sẽ tăng một cách từ từ khi ta muốn ra nhiệt . 2. Một máy bơm chính công suất 15W, đùng để bơm tuần hoàn dòng nước trong các tăng chứa vải khi chúng ta muốn ra nhiệt,nó có tác dụng làm tăng dòng nhiệt một cách từ từ và hạn chế sự mất nhiệt. 3.Hai động cơ công suất 1.5 KW dùng để cuốn vải vào trong hai tăng khi thực hiện thao tác vào vải ,đồng thời được dùng để cuốn vải vào trong hai tăng khi nhuộm và tẩy . 4.Một động cơ 0.4 KW dùng để quay guồng là để tránh bị rối vải . 5. Một bơm công suất 0.4KW dùng để bơm cấp hoá chất khi tẩy và khi nhuộm . 6. Một sensor đo mức nước không dùng phao cơ học 61F-GPN -AC 200V Của hãng OMRON, dùng để đo các mức nước trong các tăng , sensor này cung cấp cho chúng ta 5 mức nước tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ nhuộm của từng loại vải . - Một bộ điều khiển nhiệt độ có thể lập trình được PC_800 của hãng SHINKO, có đầu vào là các tín hiệu của các sensor đo nhiệt (RTD:điện trở nhiệt ) và đầu ra là các xung theo thời gian và là đầu vào của PLC - Một PLC của hãng OMRON dạng CQM1, dùng điều khiển các bơm, các động cơ, và các van dùng để cấp xả nước cho các tăng . Bình ngưng. - Nhiệt điện trở RTD ,dùng để đo nhiệt độ của các tăng và là đầu vào của PC - 800. - Ngoài ra còn có 5 van điện khí nén dùng để cấp xả nước hoặc cấp khí nén cho hai tăng trong quá trình tẩy cũng như nhuộm: SV1: dùng để cấp khí nóng khi ra nhiệt. SV2: dùng để cấp nước nguội khi cần hạ nhiệt độ. SV3: đùng để xả nước của bình ngưng trong quá trình hạ nhiệt. SV4: dùng để xả nước khi nhuộm cũng như khi tẩy xong . SV5: dùng để cấp nước nhuộm như lúc đầu .Nguyên lý hoạt động của các van này như sau : Mỗi van đều có một xilanh khí nén và một cuộn dây hút . Khi cuộn dây không có điện, thì khí nén sẽ làm cho các pittông của xilanh chuyển động ngược lại đồng thời mở các van .tuỳ thuộc vào các cách bố trí mà sự hoạt động của các van có thể thay đổi . b - Nguyên lý hoạt động của máy nhuộm: - Trước hết ta cần phải biết máy nhuộm này là một hệ thống bán tự động, chính vì vậy cho nên vẫn tồn tại các quá trình cần phải điều khiển bằng tay. - Máy nhuộm được tự động hoàn toàn quá trình cấp xả nước và quá trình nhiệt độ, tất cả các quá trình tự động này được điều khiển bằng một bộ điều khiển khả trình PLC - CQM1 và bộ điều khiển nhiệt độPC - 835%. Trong đó PC_835 là bộ điều khiển cho PLC_CQM1. Bước một: Bấm nút REEL - ON (RIGHT) và REEL- ON (LEFT)để cuốn vải vào hai tăng, sau khi vào vải xong thì chuyển sang bước hai . Bước hai: Bấm nút AUTO để bắt đầu cấp nguồn cho PC - 835, từ PC -835 sẽ có tín hiệu điều chỉnh quá trình cấp nước cho hai tăng, khi nước đă vào đầy thì sensor đo mức nước (6) sẽ có tín hiệu báo ngừng cấp nước cho PLC. Sau khi nước được cấp xong ta bấm nút PTNđể lựa chọn trương trình điều khiển nhiệt độ sau đó bấm nút RUN trên bàn phím điều khiển của PC -835, để bắt đầu cho quá trình cấp nhiệt tự động, ở đây tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà ta lựa chọn trương trình cho phù hợp bằng phím PTN của PC - 835, chúng ta có thể lựa chọn bước bắt đầu hoạt độngcủa mỗi trương trình, chứ không phải bắt buộc mỗi trương trình là phải bắt đầu từ bước số 1. Bước 3: Bước náy không phải tự động mà là do người công nhân tự điều chỉnh cấp háo chất theo yêu cầu công nghệ .sau khi đã cấp hết hoá chất cần thiết cho một quá trình thì mọi hoạt động của máy nhuộm sẽ hoạt động của máy nhuộm sẽ hoạt động một cách tự động theo chương trình đã được lập sẵn trên PC - 835 sẽ đưa ra tín hiệu cho công nhân vận hành biết đã xong quá trình nhuộm hay tẩy. Bước 4: Ra vải sau khi có tín hiệu kết thúc trương trình, thì người công nhân bấm nút PLATDOWN - ON trên tủ điều khiển để ra vải, khi guồng ra vải sẽ hoạt động để đưa vải ra. 5. Công nghệ cán sấy vải (máy COMPTEX): 5.1 Giới thiệu về công nghệ cán sấy: Vải sau khi được làm bóng, làm mềm và nhuộm màu thì không còn giữ được các tiêu chuẩn như mong muốn về khổ vải và độ bền .sau đó vảI còn được gấp lại thàh từng xúc để thuận tiện cho việc kiểm tra và vận chuyển.chính vì những lý do trên máy cán xấy vải đã ra đời . Hình 12: Sơ đồ công nghệ máy COMTEX 6.Kết luận: Trong chương 1 chúng ta đã tìm hiểu chi tiết về các yêu cầu công nghệ của máy kiềm bóng PK - M1, đó là sự tác động của nồng độ và nhiệt độ xút tới tính chất cúa vật liệu sợi dệt, do đó nó ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng vải. Đồng thời trong chương này ta chia máy kiềm thành các hệ thành phần nhỏ hơn để tiện cho việc tìm hiệu nguyên lý hoạt động của máy. Đó là cách điều chỉnh nồng độ, nhiệt độ của hệ lạnh - pha xút; nguyên lý hoạt động của hệ khí nén - nước - hơi; nguyên lý hoạt động của hệ cơ điện. Từ các yêu cầu về công nghệ, vai trò của từng thành phần ta tiếp tục nghiên cứu bộ điều khiển và nguyên lý điều khiển của hệ cơ điện được trình bày ở chương 2. Chương II Bộ điều khiển MCA và nguyên lý điều khiển 1. Yêu cầu công nghệ đối với hệ truyền động nhiều động cơ Truyền động điện nhiều động cơ thường được sử dụng trong dây chuyền sản xuất liên tục , trong đó vật liệu đồng thời chạy qua nhiều phầôn truyền động của thiết bị công nghệ , mỗi một chuyênr động cần phải làm việc với tốc độ thích hợp hoặc với tốc độ không đổi gắn với yêu cầu chung của cả hệ . Tuỳ thuộc vào sản phẩm, kích thước, vật liệu cũng như yêu cầu chất lượng đòi hỏi cấu trúc của hệ truyền động đơn giản hay phức tạp. Trong sản phẩm công nghiệp, chúng ta thường gặp các máy cán liên tục máy xéo giấy, trong công nghiệp dệt và sản xuất thuỷ tinh ...vv Đặc tính của truyền động nhiều động cơ cho thấy các dây chuyền công nghệ sản xuất liên tục gồm các yêu cầu cơ bản: Tất cả các truyền động thành phần đều phải giữ tỷ lệ tốc độ không đổi trong cả chế độ tĩnh và chế độ động, ta gọi là yêu cầu đồng bộ hoá tốc độ . Đối với dây chuyền sản xuất các vật liệu thay đổi, hoặc bề dày vật liệu thay đổi dẫn đến yêu cầu về tốc độ làm việc, thường tỷ lệ này thay đổi không lớn , vùng điều chỉnh tốc độ O(2:1 đến 6:1) Một số dây chuyền yêu cầu chất lượng sản phẩm cao như độ đồng đều vật liệu cao sai số ít. Như vậy hệ truyền động phải đảm bảo có độ chính xác cao. Một số vật liệu được sản xuất trong dây chuyền liên tục có yêu cầu về chủng loại, tính chất đặt ra yêu cầu phải giữ sức căng không đổi. Vì vậy yêu cầu hệ truyền động điều chỉnh cả tốc độ và cả lực kéo. * Đối với hệ đồng bộ hóa tốc độ việc điều chỉnh hệ phụ thuộc vào loại liên kết cơ giữa các động cơ thành phần Các động cơ liên kết cơ cứng qua hộp giảm tốc yêu đặc tính cơ của từng động cơ phải tuyệt đối cứng . Các động cơ liên kết mềm với nhau qua băng vật liệu có liên kết lớn, lực cân bằng truyền qua vật liệu cứng như vậy việc đồng bộ cơ thể dùng đặc tính cơ các truyền động thành phần mềm. ở các vật liệu băng của nó không truyền được lực kéo. Như vậy truyền động chính trong hệ sẽ điều chỉnh tốc độ và phát tín hiệu đặt tốc độ cho tất cả các trưyền động cơ còn lại, các truuyền động này có nhiệm vụ điều chỉnh giữ mômen không đổi. Tốc độ của tất cả truyền động chạy theo băng còn lực căng giữa các cơ cấu truyền động do các mạch điều chỉnh xác định. Nếu như không đo được trực tiếp lực kéo, người ta phải tạo mạch vòng nhân tạo trong dây chuyền bằng tín hiệu tỷ lệ với chiều dài, mạch vòng có thể hiệu chỉnh tốc độ của từng động cơ trong hệ truyền động. ở dây chuyền sản xuất vật liệu mỏng dễ dứt như giấy , vật liệu tổng hợp ... vv thì tất cả các truyền động thành phần phải dược giữ tốc độ không đổi .ở đây ta dùng phương pháp đồng bộ bám tức là điều chỉnh tất cả các truyền động có tỷ lệ tốc độ không đổi theo chiều chuyển động của vật liệu . Đối với vật liệu không đổi truyền động có cuộn cuốn và cuộn nhả yêu cầu tốc độ truyền động phải thay đổi phụ thuộc vào đường kính các cuộn vật liệu , hay nói cách khác là giữ tốc độ dài băng vật . Đối với dây chuyền kiềm bóng PK - M1, do vải chạy liên tục và yêu cầu vải có độ căng vừa phải nên ta dùng phương pháp đồng bộ bám tức là điều chỉnh tất cả các truyền động có tỷ lệ không đổi theo chiều chuyển của vật liệu và có mạch vòng điều chỉnh. 2. Cấu taọ bộ điều khiển MCA Bộ điều khiển MCA là bộ điều khiển chính của dây chuyền, chúng có nhiệm vụ điều chỉnh đồng tốc các động cơ. Có hai loại MCA là MCA - Sb và MCA-Wb. Trong đó bộ MCA-Sb là một bộ khuếch đại, bộ MCA - Wb là bộ điều khiển PI tương tự. 2.1 Bộ điều khiển MCA - Sb Bộ điều khiển MCA-Sb là một bộ điều chỉnh tín hiệu có các công dụng sau: Điều chỉnh tốc độ chính Điều chỉnh tỷ lệ Thay đổi điện áp, dòng điện Thay đổi bộ cảm nhận Trong dây chuyền kiềm bóng bộ MCA- Sb có nhiệm vụ chính là đặt tốc độ chủ đạo cho tất cả các động cơ còn lại. Sơ đồ chân nối: K1,K2 : Lực vào I1 : Lực vào điều chỉnh tiêu chuẩn I2 : Nối đất C : Lực vào nguồn điện X : Lực vào bổ trợ khi có lực vào dòng điện UV : Điện áp nguồn E : Nguồn điện trực tiếp an toàn O1O2,O3O2 : Lực ra Các ngõ Giá trị Ein (I1- I2) DC ~ 10V Zin (I1-I2) 10KW Ein (I1-I2) 0 ~ ±10V Zin (K1-I2) 10 KW Ein (K2-I2) 0 ~ ± 10V Zin (k2-I2) 10 KW Iin (C-I2) 4 ~ 20mA 2 ~ 10mA 10 ~ 50mA Hình 13: Cấu tạo bên trong MCA-Sb Eout = A*Ein (I1- I2) +K1*Ein (K1- K2) – K2*Ein (I1-I2) 2.2. Bộ điều khiển MCA-Wb Bộ điều khiển MCA-Wb là bộ điều khiển PI có nhiệm vụ ddieeuf chỉnh tốc độ các động cơ thứ 2 đến động cơ thứ 8bám theo tốc độ đặt trươcs và tự chỉnh tốc độ khi có tín hiệu sai lệch phản hồi về. Hình 14: Cấu tạo bên trong MCA-Wb Quan hệ giữa lực vào và lực ra Các ngõ Giá trị Điện áp nguồn 200/220V 50/60 Hz Ein (I1- I2) DC 0 ~ ± 10V Zin (I1-I2) 20KW Ein (D2-I2) DC 0 ~ ± 10V Zin (D2-I2) 3.5 KW Eout =A*Ein (I1- I2) –(K1+t/T)*Ein(D2-I2) T= 5 ~ 70sec Hình 15 : Mạch nguyên lý MCA-Wb 3.Nguyên lý điều khiển 3.1 Chế độ chạy tự động Chuyển đổi ĐC8 Biến tần8 Chuyển đổi đôỉe ĐC3 Biến tần3 Chuyển đổi ĐC2 Biến tần 2 ĐC1 Biến tần 1 MCA-Sb MCA-Wb MCA-Wb MCA-Wb Hình 16 : Sơ đồ điều khiển chế độ tự động Trước khi đóng nguồn điện của dây chuyền, ta chỉnh chiết áp tổng R ở tủ điều khiển. Tín hiệu từ chiết áp tới đầu vào I1 của bộ MCA-Sb, có nhiệm vụ đặt tốc độ cho động cơ 1 để động cơ 1 luôn chạy với tốc độ không đổi theo giá trị đặt. Đồng thời giá trị đặt đó cũng được đưa tới đầu vào I1 của 7 bộ MCA-Wb để điều khiển các động cơ còn lại bám theo tốc độ của động cơ1. Khi đóng nguồn điện, động cơ 1 sẽ chạy với tốc độ cố định , các động cơ còn lại sẽ bám theo tốc độ của động cơ 1 đồng thời các bộ MCA-Wb sẽ điều khiển để các động cơ có tốc độ hợp lý sao cho tốc độ vải ở các vị trí khác nhau là bằng nhau . Các bộ MCA-Wb sẽ điều khiển như sau : Hình 17 : Sơ đồ nguyên lý phản hồi tín hiệu Vậy câu hỏi đặt ra là trong quá trình quá độ, khi có bất kỳ một động cơ nào đó vượt quá hoặc không đạt tới tốc độ đặt thì các bộ MCA sẽ phản ứng như thế nào để hệ thống ổn định theo yêu cầu công nghệ. Ta sẽ xét hệ ba động cơ sát nhau như hình vẽ. Trông đó cơ cấu phản hồi tín hiệu lực căng rồi chuyển thành tín hiệu điện là hệ đòn gánh rulô, quả cân , điểm tựa O và điện trở căng chùng R. Vải được quấn qua các rulô , khi hệ thống không hoạt động thì quả cân hạ xuống .Khi hệ thống hoạt động , lực căng của vải sẽ kéo rulô xuống và nâng quả cân lên .Tuỳ theo lực căng của vải mà quả cân được nâng cao hay nâng thấp . Tương ứng với vị trí quả cân là tín hiệu điện áp được phản hồi về từ điện trở căng chùng thông qua cảm biến vị trí. Khi động cơ 2 tăng tốc độ còn động cơ 1và động cơ 3 có tốc độ không đổi tì tốc độ vải phía sau rulô2 tăng lên còn tốc độ vải phía trước rulô 2 không đổi .Do đó tại rulô 2 vải bị căng chùng nên lực kéo lên rulô 2 giảm , quả cân 2 hạ xuống .Biến trở căng chùng hồi tiếp điện áp dương về bộ MCA-Wb qua chân D2 , tín hiệu này qua bộ khuếch đại đảo A3 làm giảm tín hiệu ra O1 điều khiển động cơ 2 chạy chậm lại . Đồng thời lúc đó, tốc độ vải ở phía trưởculo1 cũng tăng lên , cò tốc độ ở phía sau rulô1 không đổi . Do đó tại đây vải sẽ kéo rulô1 xuống , quả cân 1 nâng lên . Biến trở căng chùng R1 hồi tiếp điện áp âm về bộ MCA-Wb qua chân D2 tín hiệu này qua bộ khuếch đại đảo A3 làm tăng tín hiệu ra O1 điều khiển động cơ chạy nhanh lên để bắt kịp tốc độ của động cơ 2 . Như vậy tạimột thời điểm cả hai động cơ 1 và động cơ 2cùng được thay đổi tốc độ tuỳ thuộc vào lực căng của vải tại các điểm khác nhau để đảm bảo cho tốc độ vải tại hai vị trí là gần như nhau . Khi hệ thống hoạt động thì tất cả các động cơ (trừ động cơ1) đều được điều chỉnh theo nguyên lý đó , và khi tốc độ vải tại tất các vị trí đều gần như nhau thì hệ sẽ ổn định . Từ những phân tích trên đây ta thấy hệ thống này đã sử dụng bộ điều khiển PI để điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp . Vậy ta có thể xây dựng sơ đò khối của hệ thống như sau : Đối tượng điều khiển PI W(t) e(t) u(t) y(t) Hình18 : Sơ đồ khối điều khiển Đối tượng điều khiển là biến tần và động cơ , bộ điều khiển PI là các bộ MCA-Wb , w(t) tín hiệu chủ đạo , e(t) sai lệch , y(t) tín hiệu ra . Tất cả đều chuyển đổi về tín hiệu điện áp Động cơ Biến tần 3.2 Chế độ chạy bằng tay Tải R Hình 19 : Sơ đồ điều khiển chế độ chạy bằng tay Trước khi cấp nguồn cho dây chuyền , ta đặt tần số thích hợp cho mỗi biến tần bằng cách điều chỉnh các chiết áp của chế độ hoạt động bằng tay . Khi điều chỉnh chiết áp sẽ có đồng hồ hiển thị tần số theo yêu cầu nên ta dễ dàng đặt tần số mong muốn . Với giá trị đặt này biến tần sẽ điều chê tần số theo yâu cầu điều khiển tốc độ động cơ . Điều quan trọng nhất là khi đặt tần số cho 8 biến tần để điều khiển 8 động cơ ta phải đặt giá trị các tần số như thế nào để các động cơ có thể chạy đồng tốc với nhau ? Vì trong chế độ chạy có thể đặt được giá trị tân số thích hợp như vậy đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm thực tế , bởi vì tốc độ của các động cơ không bằng nhau mà chỉ tỷ lệ với nhau . ở chế độ chạy bằng tay việc điều chỉnh đồng tốc của các động cơ là không chính xác . Do việc đặt tỷ lệ tần số giữa các biến tần là dựa theo kinh nghiệm nên tốc độ chạy vải ở các vị trí khác nhau thì sẽ có sai lệch lớn , dẫn đến vải bị căng kéo gây ảnh hưởng đến chất lượng của vải . Vì vậy chế đọ chạy bằng tay chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt , như chạy thử , khi vào dây mồi , chế độ tự động bị hỏng ...chế độ bằng tay không có sự tham gia của bộ điều chỉnh MCA , tất cả các động cơ đều chạy với tốc độ cố định tương ứng với giá trị tần số đã đặt lúc đầu . 4. Kết luận Trong chương 2 chúng ta đã tìm hiểu về các bộ điều khiển của hệ cơ điện Đó là bộ khuếch đại MCA-Sb có nhiệm vụ đặt tốc độ ,bộ điều khỉên PI tương tự MCA-Wb có nhiệm vụ ổn định tốc độ động cơ . Đồng thời ta tìm hiểu được nguyuên lý điều khiển chính của hệ : sử dụng bộ điều khiển PI tương tự để điều khiển đối tượng SISO ( động cơ xoay chiều ba pha roto lồng sóc ) theo nguyên lý hồi tiếp . Qua chương 1 và chương 2 chúng ta đã hiểu rõ về các yêu cầu công nghệ , nguyên lý hoạt động , nguyên lý điều khiển của máy kiềm từ đó ta có thể phân tích các ưu nhược điểm của bộ điều khiển PI tương tự để đưa ra các hướng phát triển , cải tiến hệ thống được trình bày ở chương 3và chương 4. Chương III Bộ điều khiển PI của biến tần MICROMASTER 420 Bộ điều khiển của dây chuyền là bộ điều khiển PI tương tự, được lắp đặt từ năm 1991, hiện nay dây chuyền vẫn hoạt động tốt nhưng nó cũng có một số nhược điểm: Việc tìm tham số của bộ điều khiển như hằng số thời gian tích phân Ti và hệ số khuyếch đại k là rất khó khăn và không được chính xác lắm. Để tìm các tham số này ta phải điều chỉnh các biến trở của bộ điều khiển bằng phương pháp dò tìm. Mà các biến trở này có độ chính xác không cao nên khó dò tìm được tham số mong muốn. Vì vậy mỗi lần tìm lại tham số cho bộ điều khiển mất rất nhiều thời gian. Thêm nữa là bộ điều khiển PI tương tự có độ ổn định không cao, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố chẳng hạn như nhiệt độ của môi trường. Vì những lý do trên nên ta có thể thay thế bộ điều khiển PI tương tự bằng bộ điều khiển PI số bởi vì đối với bộ điều khiển PI số thì việc số hoá các tham số cần tìm dễ dàng hơn với độ chính xác cao hơn so với bộ điều khiển PI tương tự và chúng ta còn có thể áp dụng các phương pháp mô phỏng hệ thống để rút ngắn thời gian xác định các tham số tối ưu. Sau khi tìm hiểu một số bộ điều khiển PI số của các biến tần. Em quyết định chọn bộ điều khiển PI của Biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS. Bởi vì so với các biến tần khác biến tần MICROMASTER 420 có nhiều tính năng ưu việt hơn và giá cả cũng phù hợp với người tiêu dùng. Sau đây en xin giới thiệu về bộ biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS. 1. Giới thiệu chung về biến tần: - Biến tần là biến đổi từ tần số này sang tần số khác. Biến đổi tần số là phép biến đổi điện năng một chiều hoặc xoay chiều có tần số cố định thành những dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ các khoá điện tử. Nếu tần số được tạo ra bằng cách đóng cắt từng đoạn thích hợp một dòng xoay chiều có tần số cao hơn, ta có bộ biến tần trực tiếp. Trong trường hợp dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển nhờ đóng cắt nguồn một chiều ta có bộ biến tần gián tiếp (bộ ngịch lưu). 1.1 Biến tần trực tiếp Qua biến tần trực tiếp điện áp xoay chiều U1 tần số f1 được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều U2 tần số f2 bằng mạch van. Mạch van U(f1)~ U(f2)~ Sơ đồ khối biến tần trực tiếp Biến tần trực tiếp có hiệu suất cao. Trong thực tế đo số lượng van lớn (nhất là với mạch 3 pha). Việc thay đổi tần số ra f2 khó khăn và phụ thuộc vào tần số f1. Vì vậy hiện nay chủ yếu chỉ có loại biến tần với phạm vi tần số f2Ê f1. Mặc dù về nguyên tắc có thể lập biến tần với f2>f1 song mức độ khó khăn sẽ tăng lên nhiều. * Các tính chất chung của biến tần trực tiếp: Trong biến tần trực tiếp đường cong điện áp đầu ra là đường ghép nối các đoạn hình sin của điện áp nguồn bằng cách nối tải vào các pha của nguồn một cách luân phiên nhờ các van bán dẫn. Các van bán dẫn trông biến tần trực tiếp được chuyển mạch tự nhiên. Biến tần trực tiếp có hiệu suất cao do chỉ có 1 lần biến đổi điện năng và cho phép thực hiện hãm tái sinh năng lượng mà không cần có mạch điện phụ. Ta cũng có thể dễ dàng thực hiện điều chỉnh điện áp và tần số đầu ra của biến tần trực tiếp với dạng điện áp gần hình sin. Tuy nhiên hệ số công suất thấp, số lượng van bán dẫn ở mạch lực khá nhiều và tần số điều chỉnh bị giới hạn trên bởi tần số nguồn cung cấp và điều khiền chuyển mạch tự nhiên của các van bán dẫn. Biến tần trực tiếp hay được dùng cho truyền động điện công suất lớn, tốc độ làm việc thấp (ví dụ để cung cấp cho các động cơ roto lồng sóc, các điện cơ roto dây quấn cấp bởi 2 nguồn, các động cơ đồng bộ...) 2. Biến tần gián tiếp Chỉnh lưu Bộ lọc Nghịch lưu độc lập U(f1)~ ~U(f2) Sơ đồ khối cấu trúc biến tần gián tiếp Điện áp xoay chiều tần số f1 đầu tiên được chuyển thành một chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua đồng bộ lọc rồi mới được biến trở lại điện áp xoay chiều với tần số f2 nhờ bộ ngịch lưu. Do phải biến đổi điện áp 2 lần, nên hiệu suất kém hơn so với biến tần trực tiếp. Nhưng biến tần gián tiếp đổi thành tần số ra f2 một cách dễ dàng mà không phụ thuộc vào tần số f1 vì tần số ra f2 chỉ phụ thuộc vào mạch điều khiển. Hơn nữa với sự ứng dụng của hệ điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý và dùng các loại van Tranzitor đã cho phép phát huy tối đa các ưu điểm của loại biến tần này. 2. Bộ biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS. 2.1 Giới thiệu tổng quát: Biến tần MICROMASTER 420 của SIEMENS là thiết bị hoàn hảo phù hợp với nhiều ứng dụng, đáp ứng các yêu cầu của nền công nghiệp hiện đại. Nhờ được thiết kế theo kiểu đơn vị module nên việc nâng cấp MICROMASTER 420 dễ dàng. Khi cần thêm các tuỳ chọn, người sử dụng chỉ cần cắm vào hoặc kết hợp thêm các module phụ thif tất cả đều sẵn sàng. Không còn bận tâm đến khả năng quá tải, bảo vệ quá áp và sụt dưới áp... vì các sản phẩm này đã bao hàm đầy đủ các tính năng bảo vệ trên theo các chứng nhận quốc tế tương ứng. MICROMASTER 42 dễ dàng có thể làm việc thích hợp trong các môi trường truyền thông thông thường. Bộ biến tần này hoàn toàn phù hợp với kỹ thuật tự động tích hợp hoàn toàn. Chỉ việc cắm module truyền thông tương thích vào là xong. Có thể sử dụng bộ biến tần này ở bất kỳ khu vực nào, từ vùng rừng nhiệt đới nhiều mưa, đến các vịnh hẹp tại Nauy. Và có thể làm việc trong môi trường nhiệt độ từ –100c – 500c, với độ ẩm tương đối lên đến 95% mà tính năng làm việc không hề suy giảm. Bộ thiết bị này còn phù hợp với tất cả các tiêu chuẩn chỉnh thông dụng trên thế giới. MICROMASTER 420 hoàn hảo do có các tỉnh năng chính yếu sau: + Chế độ thắng hỗn hợp dùng cho việc thắng có điều khiển, không cần dùng đến các điện trở thắng. + Các bộ điều khiển tự động loại PI tự chỉnh định dùng cho việc điều khiển quá trình đơn giản trong chế độ điều khiển. + Khả năng thích nghi tự động đối với các thời gian gia tốc hay giảm tốc đội khi dòng hay áp đạt được giới hạn, nhằm tránh việc phải ngừng máy khi có sự cố. + Chức năng tự động khởi lực khi mất điện nguồn hay do sự cố. Bộ biến tần MICROMASTER 420 phù hợp với các ứng dụng cho các bộ truyền động tốc độ thay đổi bao gồm máy bơm; quạt và các hệ thống băng truyền. Dải điện áp từ 200V đến 480V với công suất từ 1/6H – 15HP. 2.2 Các đặc điểm và các tính năng * Các đặc điểm chính Đưa vào vận hành dễ dàng; Kết cấu kiểu module cho phép cấu hình linh hoạt đến mức tối đa; Có ba đầu vào số được lập trình độc lập: Có một đầu vào cho tín hiệu tương tự (0V – 10V) có thể được sử dụng như đầu vào số thứ tư cho tín hiệu số: Có một đầu ra tương tự lập trình được (0mA – 20mA) Có một đầu ra rơle lập trình được : 30V DC/5A: tải tính trở 250V DC/2A: tải khang Động cơ chạy êm nhờ sử dụng tần số chuyển mạch cao; Bảo vệ đầy đủ cho động cơ và bộ biến tần. * Các tính năng về cơ khí Kiểu module Nhiệt độ làm việc từ -100c đến 500c Có thể lắp sát nhau, giảm không gian chiếm chỗ trong tủ điện Việc nối cáp đơn giản, các dây nối đến động cơ và nguồn điện được cách ly nhằm đạt tối ưu khả năng tương thích điện từ; Bảng điều khiển tháo rời được; Các đầu nối dây kiểu không dùng đầu vít dùng vít * Các tính năng làm việc Công nghệ IGBT hiện đại nhất; Điều khiển bằng kỹ thuật vi xử lý; Điều khiển dòng từ thông (FCC) nhằm cải thiện đáp ứng đông, tối ưu hoá việc điều khiển động cơ; Có khả năng lập trình nhiều điểm Viff; điều khiển theo luật V/f tuyến tính; điều khiển V/f theo hàm bậc 2. Khởi động lại kiểu bám Bù độ trượt Hồi tiếp kiểu P= cho việc điều khiển quá trình đơn giản Gia tốc và giảm tốc đều lập trình được từ 0s – 650s; Độ dóc tăng tốc độ êm; Khả năng hạn dòng nhanh, bảo đảm thiết bị làm việc không bị cắt. Thời gian đáp ứng của đầu vào số ngắn; Điều chỉnh tốc độ trộn vì sử dụng ngõ vào analog 10bit với độ phân giải cao; Thắng kiểu hỗn hợp bảo đảm thắng nhanh có điều khiểu; 4 bước nhảy tần số; Tụ điện nối Y tháo ráp được, dùng khi lắp đặt trên nguồn cấp loại trung tính cách ly; Có giao diện nối tiếp RS 232 hoặc RS 485. 2.3 Các thông số cơ bản của biến tần a. Quick Commissioning (thực hiện nhanh) P0010 = 1 P0100: Làm việc tại châu Âu/ Bắc Mỹ P0300: Chọn kiểu môtơ P0304: Điện áp định mức của động cơ P0305: Dòng định mức P0307: Công suất định mức của động cơ P0308: Hệ số cosy (định mức của động cơ0 P0309: Hiệu suất định mức của động cơ) P3010: Tần số định mức của động cơ P0311: Tốc độ định mức của động cơ P0335: Làm mát động cơ P0640: Hệ số quá tải của động cơ (%) P0700: Chọn lệnh nguồn P1000: Chọn điểm cài đặt tần số P1080: Tần số tối thiểu P1120: Thời gian tăng tốc P1121: Thời gian giảm tốc P1135: Thời gian OFF3 giảm tốc P1300: Chế độ điều khiển VIS và FCC P3900: Các tính toán khởi động b.Inverter Unit P0004 = 2 P0003: Cấp truy cập của người sử dụng P0010: Đưa vào hoạt động nhanh r0018: Version của hệ điều hành (firmware) r0026: Điện áp (Dc – Link) r0039: Điện năng tiêu thụ (Kwh) P0040: resset điện năng tiêu thụ r0206: Công suất định mức của bộ biến tần r0207: Dòng điện định mức của bộ biến tần r0208: Điện áp đầu vào định mức P1800: Tần số xung P1820: Đảo thứ tự pha đầu ra c.Motor Data (Dữ liệu của động cơ) P0004 = 3 P0003: Cấp truy cập của người sử dụng P0010: Đưa vào thực hiện nhanh r0034: Bảo vệ nhiệt độ cho động cơ (I2t) P0300: Chọn kiểu motor P0304: Điện áp định mức của động cơ P0305: Dòng điện định mức của động cơ P0307: Công suất định mức của động cơ P0308: Hệ sos cosy (định mức của động cơ) P0309: Hiệu suất định mức của động cơ P310: Tần số định mức của động cơ P311: Tốc độ định mức của động cơ P0335: Làm mát động cơ P0340: Tính toán các thông số của động cơ P0350: Điện trở dây cuốn pha – pha của stato P0611: Thời hàng I2+ của động cơ P0614: Mức độ cảnh báo quá tải I2+ của động cơ P0640: Hệ số quá tải của động cơ P1910: Chọn dữ liệu của động cơ r 1912: Điện trở stato được xác định d,Các yêu cầu và các vào (ra số P0004 = 7) r0002: Trạng thái Drive P0003: Cấp truy cập của người sử dụng P0010: Đưa vào thực hiện nhanh r0052: Từ trạng thái 1 r0053: Từ trạng thái 2 P0700: Chọn lên nguồn P0701: Chức năng ngõ vào số 1 P0702: Chức năng ngõ vào số 2 P0703: Chức năng ngõ vào số 3 P0704: Chức năng ngõ vào số 4 r0722: Giá trị đầu vào số P0731: Chức năng đầu ra số e.Các vào ra tương tự P0004 = 8 P0003: Cấp truy cập của người sử dụng P0010: Đưa vào thực hiện nhanh r0752: Điện áp ngõ vào tương tự r0754: Giá trị ngõ vào tương tự được làm trơn r0755: Giá trị ngõ vào tương tự chuẩn hoá thành 16384 P0756: Quan sát ngõ vào tương tự P0757: Giá trị X1 của tỉ lệ ngõ vào tương tự P0758: Giá trị Y2 của tỉ lệ ngõ vào tương tự P0759: Giá trị X2 của tỉ lệ ngõ vào tương tự P0760: Giá trị Y2 của tỉ lệ ngõ vào tương tự P0761: Độ rộng của dải biên P0771: Chức năng ngõ ra tương tự r0774: Giá trị ngõ ra tương tự P0777: Giá trị X1 của các đặc tính ngõ ra tương tự P0778: Giá trị Y1 của các đặc tính ngõ ra tương tự P0779: Giá trị X2 của các đặc tính ngõ ra tương tự P0780: Giá trị Y2 của các đặc tính ngõ ra tương tự P0781: Dải biên ngõ ra tương tự f.Setpoint Chanel & Ramp Generator P0004 = 10 g.Drive Feature P0004 = 12 h.Motor Control P0004 = 13 i.Communication P0010 = 20 k.Alarms, warnings & Monitorring P0010 = 21 l.PI controller P0004 = 22 m.Factory settings P0010 = 30 2.4 Các lựa chọn thêm. a.Panel điều khiển cơ bản BOP (Basic Operator Panel) Khi dùng Panel điều khiển cơ bản BOP ta có thể cài đặt các thông số riêng biệt. Các giá trị và đơn vị được hiển thị bằng 5 chữ số. Một bảng điều khiển vận hành cơ bản có thể được dùng với nhiều bộ biến tần. Bảng điều khiển vẫn hành cơ bản này có thể gắn thẳng lên bộ biến tần hoặc trên cửa tự điều khiển bằng cách dùng phụ kiện lắp đặt. Các thông số hoạt động cài đặt cho Panel BOP Kiểu thông số Giải thích Theo tiêu chuẩn Châu Âu (Bắc Mỹ) P0100 Làm việc tại châu Âu/ Bắc Mỹ 50 Hz, kw (60Hz, hp) P0307 Công suet định mức của động cơ Kw (Hp) P0310 Tần số của động cơ 50 Hz (60 Hz) P0311 Tốc độ định mức của động cơ 1395 (1680)rpm P1082 tần số tối đa 50Hz (60 Hz) Chức năng của các phím trên Panel BOP. Khởi động động cơ Dừng động cơ Đổi hướng quay Động cơ jog Các chức năng Nhập thông số Tăng tốc độ động cơ Giảm tốc độ động cơ Ví dụ: Các bước thay đổi thông số P1082 qua Panel BOP Các bước Kết quả hiển thị 1. ấn P để nhập thông số r0000 2. ấn D cho đến khi hiện P0010 P0010 3.ấn P để nhập giá trị cho P0010 0 4. ấn D để đặt P0010 = 1 1 5. ấn P để ghi và thoát P0010 6. ấn D đến khi hiện P1082 P1082 7. ấn P để nhập giá trị của thông số P1082 50.00 8. ấn ẹ để chọn tần số lớn nhất theo yêu cầu 35.00 9. ấn p để ghi và thoát P1082 10. ấn ẹ để trở về P0010 P0010 11. ấn P để nhấp giá trị của thông số P0010 1 12. ấn ẹ để giá trị của P0010 trở về 0 1 13. ấn p để ghi và thoát giá trị của thông số 0 14. ấn ẹ để trở về tới r 0000 R0000 15. ấn P để thoát 35.00 b.Panel điều khiển nâng cao AOP ( Advanced Operator Panel) Panel AOP cho phép đọc các bộ thông số từ bộ biến tần hoặc ghi các thông số vào bộ biến tần (đọc/ ghi). Có thể lưu đến 10 bộ thông số khác nhau trong AOP. Panel AOP hiển thị thông số dạng văn bản rõ ràng và có khả năng chuyển đổi sang nhiều ngôn ngữ khacs nhau. Từ Panel AOP có thể điều khiển đến 31 bộ biến tần thông qua giao thức USS. Ta có thể lắp trực tiếp AOP vào bộ biến tần hoặc dùng phụ kiện lắp đặt AOP và cửa tủ điều khiển. Module truyền thông PROFIBUS Module PROFIBUS có thể truyền với tốc độ 12 MB. Panel AOP hay Panel BOP đều có thể gắn chung vào module ROFIBUS để trở thành mặt hiển thị khi vận hành. module ROFIBUS có thể được cấp điện nguồn 24V từ bên ngoài, các Bus vẫn còn hoạt động khi cắt nguồn từ bộ biến tần. 2.5 Các thông số kỹ thuật. Điện thế tiêu thụ và dãy công suet 200Vữ 240V 1pha AC ± 10% 0,12KW ữ 3KW 200 Vữ240V 3pha AC ± 10% 0,12KW ữ 55KW 380 Vữ480V 3pha AC ± 10% 0,37KW ữ 11KW Tần số đầu vào 47 Hz ữ 63 Hz Tần số đầu ra 0 Hz ữ 650 Hz Hệ số công suet >0,7 Hiệu suất của biến tần 96% ữ 97% Khả năng chịu quá tải 60 giây với dòng điện bằng 1,5 dòng điện định mức và 300 giây với dòng nhỏ hơn định mwcs. Dòng điện vào khởi động Thấp hơn dòng vào định mức phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f, bậc 2 V/f (cho đặc tính của quạt); có thể lập trình V/f, điều khiển dòng từ thông (FCC) Tần số PWM 2KHz ữ 16 KHz (mỗi bước là 2KHz) Các tần số cố định 7, có thể lập trình được Dải tần số bỏ qua 4, có thể lập trình được Độ phân giải điểm cài đặt 0,01 Hz kỹ thuật số 0,01 Hz dạng chuỗi 10 bit dạng analog Các đầu vào số 3 đầu vào lập trình được và độc lập; có thể chuyển đổi qua lại PND/NPN Đầu vào tương tự 1, có thể lập trình được (OMA ữ 20mA) có thể sử dụng như đầu vào số thử. Đầu ra rơ le Có 1 đầu ra thường mở để có thể lựa chọn. 30VDC/5A với tải trở hoặc 250V/2A với tải cảm Đầu ra tương tự 1, có thể lập trình được 014mA đến 20mA Giao diện nối tiếp RS485/RS232 Khả năng tương thích điện từ trường Chọn bộ lọc EMC với mã hiệu EN 55011, nhóm A hoặc B Hãm Hãm DC, hãm hỗn hợp Cấp bảo vệ IP 20 Dải nhiệt độ làm việc -100c - +500c Nhiệt độ bảo quản -400c -700c Độ ẩm 95% RH không đông đặc Độ cao lắp đặt Độ cao 100m so với mực nước biển Các tính năng bảo vệ Dưới áp Quá áp Quá tải Sự cố chạm đất Ngắn mạch Chống ngừng đột ngột Roto bị kẹt Quá nhiệt động cơ theo I2t, PTC Quá nhiệt bộ biến tần Bảo vệ tham số PIN Các chuẩn UL, CUL, , C – tick Nhãn hiệu Phù hợp theo chuẩn áp dụng cho điện áp thấp EC – 72/23/EEC và chuẩn tương thích điện từ 89/336/ÊC kích thước trọng lượng Cỡ vỏ: W*H*D (mm) Trọng lượng) ( Trọng lượng) A: 73*173*14 1,0 B: 149*202*172 3,3 C: 185*245*195 5,0 2.6 Mã sự cố và mã cảnh báo a.Mã sự cố F0001: Quá dòng F0002: Quá điện áp F0003: Dưới điện áp F0004: Bộ biến tần quá nhiệt F0005: Biến tần I2T F00010: PTC quá nhiệt của động cơ F00011: I2T quá nhiệt của động cơ F00021: Sự cố chạm đất F00030: Làm mát quạt bị sự cố F00041: Không F00051: Sự cố thông số EEPROM F00060: Hết thời gian xử lý ASIC F00071: Không có dữ liệu từ USS ( COMM LINK) trong suốt thời gian nghỉ của điện tín F00080: Mất tín hiẹu nhập ACV F00085: Sự cố bên ngoài F000101: Tràn ngăn xếp F000221: Hồi tiếp PID dưới giá trị cực tiểu F000222: Hồi tiếp PDI dưới giá trị cực đại F000450: BIST kiểm tra sự cố F000499: Cách ly cảnh báo sự cố A000501: Giới hạn dòng b.Mã cảnh báo A000502: Kích hoạt bộ điều khiển điện thế DC cực đại A000503: Giới hạn dưới điện áp A000504: Biến tần quá nhiệt A000505: Biến tần I2T A000506: Chu kỳ làm việc của biến tần A000511: Quá nhiệt động cơ I2T A000530: Một trong các quạt bị hư A0006000: Cảnh báo tràn RTOS A000700: Cảnh báo CB1 A000701: Cảnh báo CB2 A000702: Cảnh báo CB2 A000703: Cảnh báo CB4 A000704: Cảnh báo CB5 A000705: Cảnh báo CB6 A000706: Cảnh báo CB7 A000708: Cảnh báo CB9 A000710: Lỗi các thông tin liên lạc BC A000711: Lỗi cấu hình CB A000910: Bộ điều khiển điện thế DC cực đại không được cho làm việc A000920: Các thông số ADC cài đặt sai A000921: Các thông số DAC cài đặt sai A000922: Biến tần không mang tải 3. Sơ đồ mạch điện tổng quát của biến tần 3.1 Sơ đồ đấu dây giữa động cơ và biến tần. Điện áp xoay chiều 1 pha. 3 pha qua bộ chỉnh lưu sẽ được điện áp một chiều. Điện áp một chiều qua bộ lọc sau đó được đưa vào bộ ngịch lưu, các xung điều khiển đóng mở các van tiristo được lấy từ CPU của biến tần sẽ điều chế điện áp một chiều thành xoay chiều với tần số yêu cầu. Các đàu ra tương tự cho phép ta có thể đưa tín hiệu sang biến tần tiếp theo, cổng RS485 cho phép ta kết nối với máy tính để hiển thị. Tất cả các chế độ điều khiển của MICROMASTER 420 đều dựa trên cơ sở điều khiển V/f. Tốc độ tối đa là 3000 vòng/phút ở tần số 50 Hz hoặc 3600 vòng/ phút ở tần số 60 Hz. Có 4 chế độ điều khiển: + Linear V/f control: Được sử dụng cho các ứng dụng có momen quay biến đổi và momen quay là hằng số như các bơm, băng chuyền. + Flux Current Control (FCC): Sử dụng để cải tiến năng suất và tính năng của động cơ + Quadratic V/f control: dùng cho các tải có momen quay biến đổi như quạt và máy bơm + Multi – point V/f cotrol 3.2 Bộ điều khiển PI của biến tần MICROMASTER a.Đặt các tham số cho động cơ trong hệ dây chuyền kiềm Tham số Giá trị Chú thích P0003 1 Cấp truy cập của người sử dụng P0004 3 Bộ lọc thông số P0300 1 Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc P0010 1 Đưa vào làm việc nhanh P0100 0 Công suất tính bằng KW r0208 230(V) Dải điện áp đầu vào định mức 0 ữ 230 V P0304 230V Dải điện áp đầu ra động cơ 0 ữ 230 V P0305 6.0 (A) Dòng định mức của động cơ P0307 1,5 (2,2) Công suất định mức của động cơ P0308 0,81 Hệ số cos y của động cơ P0309 95% Hiệu suất định mức của động cơ P0310 100 Hz Dải tần số động cơ 0 ữ 100 Hz p0311 1730 Tốc độ định mức của động cơ P0340 1 Tính toán các thông số của động cơ P0350 Điện trở của dây cuốn Stator P082 100 Tần số tối đa của động cơ b.Nối biến tần với máy tính Các cổng vào/ra A, D và truyền thông Để ghép nối máy tính với biến tần ta sử dụng cổng RS485 được tích hợp trên biến tần và sử dụng thêm các phụ kiện: Bảng điều khiển vận hành nâng cao (AOP) - Bảng điều khiển AOP cho phép đọc các bộ thông số từ bộ biến tần hoặc ghi các thông số vào bộ biến tần. (Có thể lưu đến 10 bộ thông số khác nhau trong AOP)/ - Từ bảng điều khiển AOP có thể điều khiển đến 31 bộ biến tần thông qua giao thức USS (tức là ta có thể sử dụng bảng điều khiển AOP để điều khiển 8 bộ biến tần nhờ viẹc có thể đánh địa chỉ cho từng biến tần) * Phụ kiện nối dây từ máy tính đến bộ biến tần, để điều khiển trực tiếp bộ biến tần từ máy vi tính nếu có cài đặt phầm mêm thích hợp (Drive Monitor) Bộ mạch chuyển đổi RS 232 cách ly dùng cho việc liên lạc PPI tin cậy đến máy tính. Giắc nối Sub – D và dây cáp nối theo chuẩn RS 232 c.Ghép nối từ biến trở căng chùng tới biến tần: Tín hiệu từ biến trở căng chùng là tín hiệu phản hồi điều khiển được đưa vào biến tần thông qua đầu vào tương tự của biến tần tuy nhiên do thiết kế nguyên bản dùng bộ điều khiển tương tự (bộ điều khiển MCA) do đó tín hiệu đặt được lấy từ bộ MCA thứ nhất (bộ này không có tín hiệu phản hồi) do đó chỉ có 7 biến trở căng chùng. Để có thể sử dụng triệt để giải pháp này ta có thể thay thế các biến trở căng chùng bằng cảm biến đo tốc độ EC5K của Omron. Khi đó tín hiệu phản hồi cũng được đưa vào đầu vào tương tự. d.Đặt tham số cho bộ điều khiển PI Bộ điều khiển PI này được tích hợp ngay trong biến tần dùng để điều khiển các hệ điều khiển đơn giản. Cài đặt thông số PI cho bộ điều khiển tích hợp Tham số Giá trị Chú thích P0003 2 (hoặc 3) Cấp truy cập của người sử dụng P0004 22 Bộ lọc thông số P0010 1 Cho phép thay đổi các tham số P2000 1 Cho phép sử dụng bộ điều khiển PI P2200 0= Disabled Nguồn: Kích hoạt bộ điều khiển PI P2201 1= Enabled Điểm cài đặt cố định 1 P2202 Điểm cài đặt cố định 2 P2203 Điểm cài đặt cố định 3 P2204 Điểm cài đặt cố định 4 P2205 Điểm cài đặt cố định 5 P2206 Điểm cài đặt cố định 6 P2207 Điểm cài đặt cố định 7 r2224 Điểm nối: Điểm cài đặt cố định PI P2231 Bộ nhớ điểm cài đặt của điểm cài đặt bằng phím P2232 P2240 Điểm cài đặt bằng kỹ thuật số r2250 Điểm cài đặt đầu ra số PI làm việc P2253 Nguồn: Điểm cài đặt PI P2257 Thời gian tăng tốc cho điểm cài đặt PI P2258 Thời gian giảm tốc cho điểm cài đặt PI r2260 Điểm nối: Điểm cài đặt PI P2264 755 Nguồn: Hồi tiếp PI P2265 Hằng số thời gian lọc hồi tiếp PI r2266 Điểm nối: Hồi tiếp PI P2271 0 Loại cảm biến PI P2272 Điểm nối: Tín hiệu hồi tiếp tỉ lệ PI r2273 Điểm nối: Lỗi PI P2280 Đặt hệ số khuyếch đại P2285 Thời gian tích phân p2291 Giới hạn trên đầu ra của PI P2292 Giới hạn dưới đầu ra của PI r2294 Điểm nối: ngõ xuất PI 4. Kết luận: Trong chương 3 chúng ta đi sâu tìm hiểu biến tần Micromaster 420 của Siemens về nguyên lý hoạt động , tham số cũng như cách cài đặt các tham số và các tính năng ưu việt của biến tần loại này khi dùng để điều khiển đồng tốc các động cơ .Với khgả năng tương thích cao của việc thay thế bộ điều khiển PI tương tự bằng bộ điều khiển PI số có ngay trong biến tần là một giải pháp hợp lý . chương IV mô phỏng đối tượng bằng chương trình simulink trong matlab 1. Mô hình hoá đối tượng Đối tượng của ta ở đây là động cơ ba pha roto lồng sóc. Để rút ngắn thời gian tìm các tham số của bộ điều khiển bằng cách mô phỏng hệ thống ta cần có mô hình mô tả chính xác đến mức tối đa đối tượng điều chỉnh. Mô hình toán học thu được cần phải thể hiện rõ các đặc tính thời gian của đối tượng điều chỉnh. Tuy nhiên mô hình của ta không nhằm mục đích mô phỏng chính xác về mặt toán học đối tượng động cơ. Mô hình ở đây chỉ để phục vụ cho việc xây dựng các thuật toán điều khiển. Điều đó dẫn đến các điều kiện được giả thiết trong khi lập mô hình . Các điều kiện đó một mặt đơn giản hoá mô hình có lợi cho việc thiết kế sau này, mặt khác chúng gây nên sai lệch nhất định – sai lệch trong phạm vi cho phép giữa đối tượng và mô hình. Sau này, các sai lệch phải được loại trừ bằng các biện pháp thuộc về kỹ thuật điều chỉnh . Vì cấu trúc phân bố các cuộn dây phức tạp về mặt không gian, vì các mạch từ móc vòng ta phải chấp nhận một loạt các điều kiện sau đây trong khi mô hình hoá động cơ. Các cuộn dây Stator được bố trí một cách đối xứng về mặt không gian Các tổn hao sắt từ và sự bão hoà từ có thể bỏ qua. Dòng từ hoá và từ trường được phân bố hình sin trên bề mặt khe từ Các điện trở và điện cảm tạm được coi là không đổi Trong trường hợp quá trình quá độ điện từ xảy ra rất nhanh so với quá trình quá trình quá độ của động cơ thì có thể bỏ qua quá trình quá độ điện từ khi khảo sát động cơ không đồng bộ là hàm của nhiều biến điện áp, điện trở roto, tần số, tốc độ ...Trong trường hợp cụ thể mômen là hàm ít nhất của hai biến: biến ra là tốc độ và một biến vào nào đó gọi là biến y. M = M(y,w) Do tính chất phi tuyến mạnh của đặc tính của ĐCKĐB nên thường dùng phương pháp tuyến tính hoá quanh điểm làm việc. M = MB + DM và y = Y0 + Dy MC= MCB + DM và w= wB +Dy trong đó gia số mômen là thay thế vào phương trình chuyển động Sau một vài phép đại số cần thiết ta có hàm truyền của ĐCKĐB là : Trong đó Tm :hằng số thời gian điện cơ Km : là hệ số khuếch đại của ĐCKĐB với biến vào y Trong trường hợp dùng công thức Kloss để tính mômen thì có thể lấy gần đúng : Và nếu mômen tải không phụ thuộc tốc độ MC=MC0sign[w] thì ta tính được : Trong đó :J là mômen quán tính w0 là tốc độ không tải Sth mômen tới hạn Với : Uf1 :là trị số hiệu dụng của biến áp pha stato Xnm =X1d +X2d :điện kháng ngắn mạch X1d ,X2d : Là điện kháng tản stato và điện kháng tản rôtođã quy đổi về stato R1 ,R2 : là điện trở cuộn dây stato và điện trở roto đã quy đổi về stato w1 : tốc độ góc của từ trường quay còn gọi là tốc độ đồng bộ. f1 : tần số của điện áp nguồn đặt vào stato . p : là số đôi cực từ động cơ Như vậy ta đã xác định được mô hình toán học của động cơ , tuy vậy ta vẫn chưa biết các tham số của động cơ để tính hằng số thời gian và hệ số khuếch đại . Ta sẽ dùng phương pháp tìm các tham số từ nhãn động cơ. Trên nhãn động cơ có các thông số sau: - Công suất danh định PN = 1,5 kW - Định IN = 6 Điện áp danh định (pha –pha )UN = 220V - Dòng danh định 2A của dòng danh định : Kháng phức của một pha : ZN = Upha/Ipha Điện trở gần đúng của roto :Rrằ sZN -Tần số danh định : fN =60 Hz -Tốc độ quay danh định nN = 1710 vòng /phút - Hệ số công suất cosj =0,8 Từ các thông số trên ta sẽ tính toán các tham số đọng cơ là Kmy và Tm:Các tham số được tính gần đúng cho chế độ danh định theo các bước . Tính giá trị dòng tạo từ thông isd Công suất danh định : PN = 3UphaIpha cosj Môdule suất danh định : Từ (4) và (5) ta suy ra : Thay (1) vào (6) ta suy ra : Thay (7) vào (2) ta suy ra : Từ (8) ta có thể dẫn dắt được công thức gần đúng sau : Tại bước (5) khi tính công suất PN ta đã bỏ qua tổn hao rơi trên điện trở stato mà khônggây sai số đáng kể . + Tính giá trị dòng tạo mômen quay isq +Tính tần số roto (tần số trượt ) wr + Tính điện kháng tản : +Tính điện cảm tản : + Tính điện kháng chính : + Tính điện trở stato Rs : Chấp nhận xấp xỉ Rs ằ Rr + Tính hệ số trượt tới hạn : + Tính mômen tới hạn : + Tính hằng số thời gian Tm : + Tính hệ số khuếch đại Kmy với đầu vào là tần số : Ta có : Suy ra : Vậy ta có hàm truyền đạt của động cơ là : Sau khi đã dùng các thuật toán để đưa ra được hàm truyền đạt của đối tượng và ta sẽ dùng chương trình mô phỏng bằng matlab để xây dung thuật toán đIều chỉnh 2. Mô phỏng đối tượng bằng chương trình Simulink trong matlab để tìm các tham số cho bộ điều khiển PI 2.1 Giới thiệu về Matlab và Simulink: Matlab là một chương trình hỗ trợ cho các tính toán khoa học và kỹ thuật với các phần tử cơ bản là các ma trận trên các máy tính cá nhân (Matlab là viết tắt của Matrix Laboratory). Matlab được sử dụng nhiều trong các nghiên cứuvề tính toán của các bàI toán về kỹ thuật như lý thuyết điều khiển tự động, kỹ thuật thống kê xác suất, sử lý tín hiệu số , đại số tuyến tính …Khi nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động ta có thể lập chương trình mô phỏng bằng Matlab. SIMULINK là phần mở rộng của Matlab, dùng để mô phỏng các hệ động lực bằng sơ đồ khối . Như vậy thay cho việc lập trình ta chỉ cần ghép nối các khối có sẵn trong thư viện của SIMULINK, sau đó vào số liệu cho từng khối và tiến hành mô phỏng. Kết quả có thể quan sát trên các osilloscope hoặc quan sát trên đồ hoạ của Matlab. SIMULINK có thể mô phỏng cho cả hệ liên tục và rời rạc , tuyến tính và phi tuyến . Trong thư viện của nó có nhiều khối với các đặc tính khác nhau . Nó được thiết kế trong môi trường Windows, nhờ đó ta có thể ghép nối sơ đồ một cách dễ dàng bằng chuột. 2.2 Tìm tham số của bộ điều khiển PI: Hàm truyền của động cơ : Để tìm đặc tính quá độ của động cơ ta xây dựng mô hình mô phỏng trong Simulink của matlab như sau : Hình 20: Sơ đồ khối mô phỏng động cơ Trong đó : Khối Step là khối đặt tín hiệu 1(t) cho động cơ . Khối Tranfer Fcn là hàm truyền đạt của động cơ . Khối Scope là khối hiển thị đặc tính quá độ của động cơ . Hàm truyền của động cơ là một khâu bậc nhất , nhưng trong thực tế luôn xảy ra hiện tượng trễ , vì vậy tại khâu Step ta đặt thời gian trễ cho động cơ là khoảng 0,2s . Ta có bảng thông số của khâu Step : Hình 21 : Bảng giá trị đặt của khối step Ta có dặc tính của hàm quá độ của động cơ : Hình22:Đặc tính động cơ Coi mô hình của động cơ là mô hình xấp xỉ bậc nhất có trễ , nên ta có thể xác định các tham số của bộ đIều khiển PI theo công thưc sau : Bộ đIều khiển PI với hàm truyền : R(s) =Kp(1+1/TIs) thì ta chọn : ; Trong đó : Kp: Là hệ số khuếch đại TI: Là hằng số tích phân . T: Thời gian quá độ của động cơ . L: Là thời gian trễ . k :Biên độ hàm quá độ . Theo đặc tính của hàm quá độ ta xác định được : T=4,5s ; L=0,5s ;k=1,018 Theo công thức trên ta tính được giá trị các tham số : TI=10.0,5/3=1,67 kP=0,9.4,5/1,018.0,5=7,956 Từ các tham số trên ta xây dựng được sơ đồ khối mô phỏng của hệ thống bằng matlab như sau : Hình 23:Sơ đồ khối hệ thống mô phỏng bằng Matlab Trong đó : Khối Step là khối đặt tín hiệu chủ đạo cho bộ điều khiển PI. Bộ điiêù khiển PI được xây dựng như sau : Hình 24: Sơ đồ khối bộ điều khiển PI Khối Gain đặt giá trị khuếch đại cho bộ điều khiển PI . Khối Scope là khối hiển thị đặc tính của hệ thống . Tài liệu tham khảo