Sau quá trình tìm hiểu và nhờ sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn và Th.S Bùi Quốc Khánh cùng các thầy cô giáo
trong khoa Điện – Điện tử cùng với sự cố gắng của bản thân. Trong đồ án em
đã giải quyết được:
Đã tìm hiểu được về dây truyền sơ chế tôn để đánh giá được tầm quan
trọng của việc xử lý làm sạch tôn trong ngành đóng tàu, qua đó em đã hiểu
được cấu tạo nguyên lý hoạt động của dây truyền, quy trình về công nghệ làm
sạch tôn đối với công ty đóng tàu
81 trang |
Chia sẻ: baoanh98 | Lượt xem: 784 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống tiền chế thép cho công nghệ đóng tàu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
0 ÷ 400 250 ÷ 600 250 ÷ 600
Phương pháp phun hạt kim loại tạo ra năng suất và chất lượng cao, môi
trường sạch hơn. Nhược điểm của phương pháp này là giá thành cao và không
dùng được cho các tấm thép có chiều dày nhỏ.
2.4.1.2. Thông số kỹ thuật và sơ đồ công nghệ của hệ thống phun bi làm
sạch tôn.
a. Buồng làm sạch và phễu thu hồi hạt thép bao gồm.
Buồng làm sạch và lớp chống ăn mòn.
Phễu thu hồi hạt thép.
Các cửa vào ra của buồng làm sạch.
37
b. Các bánh phun li tâm.
Đây là một thiết kế hoàn hảo với các roto quay cân bằng với công suất
cao, được trang bị bằng các bánh phun li tâm (dễ thay thế) và được dẫn động
bằng các motor điện không đồng bộ thông qua các dây đai cao su hình V.
c. Phễu cung cấp tự động.
Silo chứa và tách các hạt thép là bộ phận tách, tách những vật liệu như
đất từ môi trường mài. Để mỗi chu kì hạt thép quay trở lại làm sạch đến
buồng phun.
Khi mài sẽ có những tạp chất như: chất thải, xỉ những tạp chất này,
nếu trộn lại tạo ra các hạt mài được thổi trong các ống và mang lại phiền toái
cho hoạt đông làm sạch.
Các hạt thép tạp chất, tại bánh phun là nguyên nhân gây ra mòn cho các
bộ phận của bánh phun. Do vậy tuổi thọ của các bộ phận sẽ giảm đi rất nhiều.
d. Vít tải.
Dưới tận cùng của phễu thu hôi hạt thép có lắp đặt một số vít tải làm
nhiệm vụ vận chuyển các hạt thép đã phun và sản phẩm của quá trình phun tới
băng tải.
e. Băng tải gầu.
Băng tải gầu vần chuyển theo phương thẳng đứng các hạt thép và sản
phẩm sau khi phun từ phễu chứa tới bộ phận phân loại và thu hồi nhờ băng tải
gầu.
f. Thiết bị phân loại thu hồi hạt thép và silo.
Thiết bị phân loại hạt thép và silo được thiết kế cẩn thận và được chế
tạo từ thép tấm, được đặt tại đỉnh của băng tải gầu, phía trên của buồng phun.
Thiết bị được dùng để phân loại và thu hồi hạt thép sạch còn khả năng sử
dụng trong chu trình từ các hạt thép và các sản phẩn sau khi phun. Thiết bị
này được thiết kế như các tầng sàng gió và việc làm sạch các hạt thép bằng
khí được thực hiện từ các ống dẫn khí của quạt hút bụi. Các hạt thép được silo
giữ lại, đặt bên trong thiết bị phân loại để sử dụng lại.
38
g. Băng tải con lăn bên trong buồng làm sạch.
Đây là băng tải con lăn đặc biệt đảm bảo việc vận chuyển liên tục các
phôi thép vào bên trong buồng làm sạch và được dẫn động bằng xích.
h. Thiết bị làm sạch hạt thép tại của ra buồng làm sạch.
Thiết bị này được lắp đặt tại cửa ra của buồng làm sạch, với mục đích
là để làm sạch toàn bộ các hạt thép còn dính với phôi bao gồm:
01 chổi quay có nhiệm vụ làm sạch mọi hạt thép còn dính trên bề mặt
phôi.
01 vít tải đặt song song với chổi quay có nhiêm vụ chặn toàn bộ các hạt
thép.
01 quạt thổi có nhiệm vụ loại trừ mọi vẩy thép còn sót lại sau quá trình
quét.
i. Màu sơn của thiết bị làm sạch.
Toàn bộ bề mặt của thiết bị phun làm sạch sẽ được quét và khử dầu,
sau đó sơn theo 2 bước:
01 lớp sơn chống gỉ.
01 lớp sơn bên ngoài, mầu sơn theo yêu cầu của khách hàng.
k. Hệ thống thu bụi.
Sau khi tiền hành phun bi sẽ có một lượng bụi rất lớn, vì vậy để tránh ô
nhiễm môi trường thì phải sử lý cho bụi đi qua hệ thống lọc bụi trước khi ra
ngoài.
h. Hệ thống giảm chấn chống ồn.
Hệ thống giảm chấn đặc biệt được cung cấp lắp đặt làm giảm độ ồn của
máy phun làm sạch < 85D.
2.4.2. Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc.
2.4.2.1. Cấu tạo
Máy điện quay nói riêng và máy điện không đồng bộ nói riêng gồm 2
phần cơ bản: phần quay (rô-to) và phần tĩnh (stato). Giữa phần tĩnh và phần
quay là khe khí. Dưới đây chúng ta nhiên cứu từng phần riêng biệt.
39
a. Cấu tạo của stato
Stato gồm 2 phần cơ bản là mạch từ và mạch điện.
Mạch từ: Mạch từ của stato được ghép bằng các lá thép điện kỹ thuật
có chiều dày khoảng 0,3-0,5mm, được cách điện 2 mặt để chống dòng Fucô.
Lá thép stato có dạng hình vành khăn (hình 9.1), phía trong được đục các
rãnh. để giảm dao
động từ thông, số rãnh stato và rô to không được bằng nhau .
Ở những máy có công suất lớn, lõi thép được chia thành từng phần
(section) nhằm tăng khả năng làm mát của mạch từ. Các lá thép được ghép lại
với nhau thành hình trụ. Mạch từ được đặt trong vỏ máy. Vỏ máy được làm
bằng gang đúc hay thép. Để tăng diện tích tản nhiệt, trên vỏ máy có đúc các
gân tản nhiệt. Ngoài vỏ máy còn có nắp máy, trên nắp máy có giá đỡ ổ bi.
Tuỳ theo yêu cầu mà vỏ máy có đế để gắn vào bệ máy hay nền nhà hoặc vị trí
làm việc. Trên đỉnh có móc để giúp di chuyển thuận tiện. Trên vỏ máy gắn
hộp đấu dây.
Mạch điện của stato: Mạch điện là cuộn dây máy điện ta đã trình bày ở
phần trên.
Hình 2.6: Lá thép stato và rô to máy điện dị bộ: 1-Lá thép stato, 2-Rãnh, 3-Răng,
4-Lá thép rô to
a) b)
40
b. Cấu tạo của rô to
Mạch từ: Giống như mạch từ stato, mạch từ rô to cũng gồm các lá thép
điện kỹ thuật cách điện đối với nhau có hình như hình 9.1. Rãnh của rô to có
thể song song với trục hoặc nghiêng đi một góc nhất định nhằm giảm dao
động từ thông và loại trừ một số sóng bậc cao. Các là thép điện kỹ thuật được
gắn với nhau thành hình trụ Ở tâm lá thép mạch từ được đục lỗ để xuyên trục,
rô to gắn trên trục. Ở những máy có công suất lớn rô to còn đục các rãnh
thông gió dọc thân rô to.
Mạch điện: Mạch điện của loại rô to này được làm bằng nhôm hoặc
đồng thau. Nếu làm bằng nhôm thì được đúc trực tiếp vào rãnh rô to, 2 đầu
được đúc 2 vòng ngắn mạch, cuộn dây hoàn toàn ngắn mạch, chình vì vậy gọi
là rô to ngắn mạch. Nếu làm bằng đồng thì được làm thành các thanh dẫn và
đặt vào trong rãnh, hai đầu được gắn với nhau bằng 2 vòng ngắn mạch cùng
kim loại. Bằng cách đó hình thành cho ta một cái lồng chính vì vậy loại rô to
này còn có tên rô to lồng sóc. Loại rô to ngắn mạch không phải thực hiện cách
điện giữa dây dẫn và lõi thép.
2.4.2.2. Nguyên lý hoạt động.
Để xét nguyên lý làm việc của máy điện dị bộ, ta lấy mô hình máy
điện 3 pha gồm 3 cuộn dây đặt cách nhau trên chu vi máy điện một góc 1200 ,
rô to là cuộn dây ngắn mạch. Khi cung cấp vào 3 cuộn dây 3 dòng điện của
hệ thống điện 3 pha có tần số là f1 thì trong máy điện sinh ra từ trường quay
với tốc độ 60f1/p. Từ trường này cắt thanh dẫn của rô to và ststo, sinh ra ở
cuộn stato sđđ tự cảm e1 và ở cuộn dây rô to sđđ cảm ứng e2 có giá trị hiệu
dụng như sau:
E1=4,44W1 f1kcd
E2=4,44W2 f1kcd
41
Do cuộn rô to kín mạch, nên sẽ có dòng điện chạy trong các thanh dẫn
của cuộn dây này. Sự tác động tương hỗ giữa dòng điện chạy trong dây dẫn rô
to và từ trường, sinh ra lực, đó là các ngẫu lực (2 thanh dẫn nằm cách nhau
đường kính rô to) nên tạo ra mô men quay. Mô men quay có chiều đẩy stato
theo chiều chống lại sự tăng từ thông móc vòng với cuộn dây. Nhưng vì stato
gắn chặt còn rô to lại treo trên ổ bi, do đó rô to phải quay với tốc độ n theo
chiều quay của từ trường. Tuy nhiên tốc độ này không thể bằng tốc độ quay
của từ trường, bởi nếu n=ntt thì từ trường không cắt các thanh dẫn nữa, do đó
không có sđđ cảm ứng, E2=0 dẫn đến I2=0 và mô men quay cũng bằng không,
rô to quay chậm lại, khi rô to chậm lại thì từ trường lại cắt các thanh dẫn, nên
lại có sđđ, lại có dòng và mô men, rô to lại quay. Do tốc độ quay của rô to
khác tốc độ quay của từ trường nên xuất hiện độ trượt và được định nghĩa như
sau:
s%=
ttn
nttn 100% (2.1)
Do đó tốc độ quay của rô to có dạng:
n = ntt(1-s) (2.2)
Bây giờ ta hãy xem dòng điện trong rô to biến thiên với tần số nào.
Hình 2.7: Cách tạo từ trường quay trong máy điện bằng dòng điện
3 pha
S + +
+ a
∙ ∙
∙
x
b
y
c
z
N
S
.
.
a
+ +
+
∙ x
b
y
c
z
N
S
∙ +
a
∙ +
+
x
b
y
c
z
N
a) b) c)
42
Do n ntt nên (ntt-n) là tốc độ cắt các thanh dẫn rô to của từ trường
quay.
Vậy tần số biến thiên của sđđ cảm ứng trong rô to biểu diễn bởi:
1
sf
ttn
n)tt(n
60
pttn
60
n)ptt(n
ttn
ttn
60
n)ptt(n
2
f
(2.3)
Khi rô to có dòng I2 chạy, nó cũng sinh ra một từ trường quay với tốc
độ:
tt
12
tt2 sn
p
60sf
p
60f
n (2.4)
So với một điểm không chuyển động của stato, từ trường này sẽ quay với tốc
độ :
ntt2s = ntt2+n = sntt+n = sntt+ntt(1-s)=ntt
Như vậy so với stato, từ trường quay của rô to có cùng giá trị với tốc
độ quay của từ trường stato.
2.4.2.3. Phƣơng trình cân bằng sđđ và sơ đồ tƣơng đƣơng.
Khi cấp cho stato máy điện dị bộ một điện áp U1 (với máy dị bộ rô to
dây quấn cuộn dây phải được nối tắt lại với nhau, hoặc nối qua các điện trở
ngoài), thì trong rô to có dòng điện chạy (I2 0), sẽ làm xuất hiện mô men
quay và quay rô to với tốc độ n <ntt (theo nguyên lý hoạt động).
Sđđ cảm ứng trong cuộn dây stato và trong rô to biểu diễn bằng biểu thức
sau:
E1=4,44kcd1 W1f1
E2=4,44kcd2 W2f2
Ký hiệu E20= 4,44kcd2 W2f1 đồng thời lưu ý f2=sf1 ta có:
E20=sE2 (2.5)
43
Bây giờ trong máy điện có 2 từ trường quay: từ trường quay do stato
sinh ra và từ trường do rô to sinh ra. Hai từ trường này tác động lên nhau để
tạo ra một từ trường tổng như trong máy biến áp.
Từ trường do dòng I2 sinh ra cũng gồm từ thông chính và từ thông tản.
Từ thông tản gây ra trở kháng X2= Lt2. Nếu gọi điện trở thuần của rô to là R2
ta có phương trình cân bằng sđđ ở mạch rô to như sau:
2
X2Ij
2
R2I2E (2.6)
Từ (2.6) ta có thể tính dòng I2 theo biểu thức:
2
2
X2
2
R
2
E
I (2.7)
Khi động cơ dị bộ không quay, nó là một biến áp ngắn mạch phía thứ
cấp, tần số ở stato bằng tần số ở rô to. Khi rô to quay tần số phía sơ cấp và
phía thứ cấp khác nhau. Để só thể sử dụng sơ đồ tương đương của máy biến
áp ta phải biến đổi để tần số của 2 phía bằng nhau. (Ở máy biến áp tần số phía
sơ cấp bằng tần số phía thứ cấp). Muốn thế ta thực hiện như sau:
Ta có: X2 = Lt2 =2 f2Lt2 =2 sf1Lt2
Đặt X20=2 f1Lt2
Vậy: X2=sX20 (2.8)
Thay (2.6) và (2.8) vào (2.7) ta được:
2)
20
(X
2
2s
R
20
E
2)
20
(sX2
2
R
20
sE
I
44
2.4.2.4. Biểu thức mô men điện từ của động cơ.
Công suất cơ học của máy điện không đồng bộ phụ thuộc vào tốc độ
quay của rô to (tốc độ cơ):
Pcơ=M cơ. (2.9)
Do đó mô men điện từ của máy điện không đồng bộ có thể tính được
bằng biểu thức:
coω
dt
P
M (2.10)
Ở đây :
Theo sơ đồ thay thế ta có công suất điện từ vào roto sẽ ứng với công
suất sinh ra điện trở R2
’/s. Do đó:
Pdt = m1I2
’
R2
’
/s (2.11)
cơ =
p
1
2ππ
p
ttω
60
2ππ
Trong đó n-tốc độ quay của rô to tính bằng vòng phút, tt-tốc độ góc
quay của từ trường đo bằng rad/giây, p-số đôi cực. Thay công suất điện từ
bằng (2.11) ta được:
M=m1I
'
2
2
s
'
2
R
.
coω
1
Từ sơ đồ tương đương ta được.
U1
R1 X1 X’2
R’2
I1 I’2
E1 =
E2’
I0
X0
R0
s
R 2
'
Hình 2.8: Sơ đồ mạch thay thế động cơ dị bộ.
45
I2’ =
2
2
X'
1
X
2
s
'
2
R
1
R
1
U
(2.12)
Thay vào (2.12) ta được:
M=
s
'
2
R
2
2
X'
1
X
2
s
'
2
R
1
R
2
1
U
ttω
1
pm
(2.13)
2.4.2.5. Quá trình khởi động động cơ.
Quá trình đưa động cơ từ trạng thái nghỉ sang trạng thái làm việc ổn
định được gọi là quá trình khởi động hay là quá trình mở máy. Trong quá
trình mở máy này, mô men mở máy là đặc tính chủ yếu nhất trong những đặc
tính mở máy của động cơ điện. Muốn cho máy quay được thì mô men mở
máy phải lớn hơn mô men tải tĩnh và mô men ma sát tĩnh. Trong quá trình
tăng tốc, phương trình cân bằng động của mô men như sau:
dt
dω
J Mj Mc M (2.14)
Trong đó:
M: Mô men điện từ động cơ điện.
Mc: Mô men cản.
Mj: Mô men quán tính.
4g
2GD
J là mô men quán tính.
g = 9.81 m/s
2
là gia tốc trọng trường.
G và D là trọng lượng và đường kính phần quay.
ω là tốc độ roto.
46
Khi đã biết đặc tính cơ của động cơ điện M = f1(n) và của tải Mc = f2(n)
thì có thể từ công thức trên tìm ra quan hệ giữa tốc độ và thời gian n =f(t)
trong quá trình khởi động. Cũng từ công thức trên ta thấy muốn đảm bảo tăng
tốc độ thuận lợi, trong quá trình mở máy phai giữ 0
dt
dω
, nghĩa là M > Mc.
Với một quán tính như nhau, M – Mc càng lớn tốc độ càng nhanh. Ngược lại
những máy có quán tính lớn thì thời gian mở máy lâu. Đối với trường hợp có
yêu cầu mở máy nhiều lần thì thời gian ảnh hưởng đến năng suất lao động.
Theo yêu cầu của sản suất, động cơ điện không đồng bộ lúc làm việc
thường phải mở máy va ngưng máy nhiều lần. Tùy theo tính chất tải và tình
hình của lưới điện mà yêu cầu về mở máy đối với động cơ điện cũng khác
nhau. Có khi yêu cầu mô men mở máy lớn, có khi cần hạn chế dòng điện mỏ
máy có khi cần cả hai. Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ điện phải có tính
năng khởi động thích ứng.
Trong nhiều trương hợp, do phương pháp mở máy hay do chọn động cơ
điện có tính năng mở máy không thích đáng nên thường hỏng máy.
Nói chung khi mở máy động cơ cần phải xét đến yêu cầu cơ bản sau:
1. Phải có mô men mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.
2. Dòng điện mở máy càng nhỏ càng tốt.
3. Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản rẻ tiền, chắc
chắn.
4. Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt.
Những yêu cầu cơ bản trên thường mâu thuẫn với nhau như khi đòi hỏi
dòng điện mở máy nhỏ thì thường làm cho mô men mở máy giảm theo hoặc
cần thiết bị đắt tiền. Vì vậy căn cứ vào điều kiện làm việc cụ thể mà chọn
phương pháp mở máy thích hợp.
Khi đóng trực tiếp tức là đóng động cơ vào lưới thông qua một thiết bị
nào (Hình 2.6). Việc cấp một điện áp định mức cho stato của động cơ dị bộ
lồng sóc, khi rô to chua kịp quay, thực chất động cơ làm việc ở chế độ ngắn
mạch. Dòng động cơ rất lớn, có thể gấp dòng định mức từ 4-8 lần.
47
Tuy dòng khởi động lớn nhưng mô men khởi động lại rất nhỏ (cosφ =
0.1 – 0.2) mặt khác khi khởi động từ thông cũng giảm xuống làm cho mô men
khởi động càng nhỏ.
Hình 2.9: khởi động trực tiếp
48
2.4.3. BIẾN TẦN MICROMASTER Vector.
MICROMASTER Vector (MMV) là một loại biến tần tiêu chuẩn với
công nghệ điều khiển vector không sensor dùng cho điều khiển tốc độ động
cơ ba pha. Có sẵn các kiểu từ nhỏ gọn MICROMASTER Vector 120W biến
tần này được điều khiển bằng vi sử lý (McroProcessor ). Phương pháp điều
biên độ rộng với dải tần số xung tùy chọn cho phép động cơ cực kỳ êm. Bộ
biến tần và các động cơ được cung cấp đầy đủ chức năng bảo vệ khác nhau.
Đặc điểm:
Dễ lắp đặt và lập trình.
Khả năng quá tải 200% trong 3s hay 150% trong 60s.
Mô men khỏi động cao và đảm bảo độ chính xác trong điều tốc
nhờ điều khiển vector.
Tùy chpnj bộ lọc tích phân RFI trong các biến tần đầu vào một
pha MMV12 – MMV300 và các biến tần đầu vào 3 pha MMV220/3.
Chức năng điều khiển giới hạn dòng điện nhanh ( FCL) đảm bảo
vận hành chính xác.
Dải nhiệt độ làm việc 0 – 500C.
Khả năng điều khiển tù xa qua cáp RS485 dùng dao nối tiếp đa
năng US.
Bao gồm hàng loạt các thông số đủ để đáp ứng hầu hết các ứng
dụng.
Bộ nhớ trong ổn định đẻ lưu giữ các thông tin được cài đặt.
Thông báo lỗi trương trình hóa trước theo yêu cầu tiêu chuẩn
Châu Âu và Bắc Mỹ.
Tần số ra ( tương ứng với tốc độ động cơ ) có thể điều khiển
bằng một trong các phương án sau:
i. Điểm đặt tần số sử dụng bàn phím.
ii. Điểm đặt tần số Analog ( tương tự ) với độ phân giả
cao (đầu vào dòng hoặc áp).
iii. Chiết áp bên ngoài điều khiển tốc độ động cơ.
iv. 8 tần số cố định thông qua đầu vào nhị phân.
v. Chức năng chiết áp động cơ thông qua truyền số liệu từ
xa (giao diện nối tiếp).
49
Định sẵn hãm động năng bằng dòng một chiều với cơ cấu
hãm kết hợp.
Định sẵn phương pháp hãm bằng điện trở ngoài (MMV).
Thời gian gia tốc/giảm tốc có thể lập trình linh hoạt.
Bù trừ động bằng cách điều khiển dòng liên tục thay đổi.
Panel điều khiển trước bằng phần mềm.
Hai đầu ra role có thể lập trình được (13 chức năng).
Đầu ra tương tự có thể lập trình được ( 1 đối với MMV)
Đầu nối ngoài cho panel điều khiển nâng cao tùy chọn
hoặc sử dụng giao diện RS485 ngoài.
Tự động phát hiện động cơ bằng 2,4,6 hoặc 8 cực bằng
phần mềm.
Tích hợp sẵn phần mềm điều khiển quạt gió làm mát.
2.4.4. Những lƣu ý chung khi nắp đặt.
Nguy hiểm Chú ý
Nhiệt độ 0 – 500C
Độ cao so với
mặt nước biển
Nếu bộ biến tần lắp ở độ cao > 1000m
Điện giật Không để hở phần mạch điện ra ngoài
Chấn động Không lắp biến tần nơi có nhiều rung động
Nhiễu điện từ Không lắp biến tần ở nơi có nhiều sóng điện từ
Khí độc hại
Không lắp biến trong môi trường có khí độc hại như khí
bẩn, ăn mòn
Nước
Đảm bảo nắp biến tần ở xa nơi có khả năng bị nguy hiểm do
nước. Không nắp đặt gần đường ống có hơi nước ngưng tụ,
tránh nhưng nơi có độ ẩm cao.
Quá nhiệt
Đảm bảo rằng các đường thông khí của biến tần không bị bịt
kín. Nên lắp đặt biến tần thẳng đứng thì việc thông gió sẽ dễ
dàng hơn.
Chú ý: vật liệu bằng nhựa của biến tần có thể bị suy biến do dầu hoặc
chất nhờn, cần phải tẩy rửa sạch trước khi sử dụng.
50
2.4.5. Nguyên tắc nối dây để giảm thiểu các ảnh hƣởng của nhiễu điện từ.
Các bộ biến tần được thiết kế trong môi trường công nghiệp có mức độ
nhiễu điện từ cao. Thông thường, nếu lắp đặt tốt thì vận hành máy sẽ an toàn
và không bị trục trặc. Tuy nhiên nếu trục trặc thì làm theo các nguyên tắc sau
sẽ đảm bảo an toàn.
1. Đảm bảo rằng các thiết bị trong tủ được tiếp đất bằng dây cáp dầy,
ngắn tới điểm sao chung hoặc thanh cái. Điều đặc biệt quan trọng là các thiết
bị điều khiển nối với bộ biến tần ( ví dụ một PLC ) được tiếp đất hoặc nối với
điểm sao như nối với bộ biến tần bằng 1 dây cáp ngắn và dầy, các dây dẫn dẹt
thường được dùng hơn vì chúng có điện trở thấp. Dây tiếp địa tới động cơ
điều khiển bằng bộ biến tần nên được nối trực tiếp với đất từ bộ biến tần đó.
2. Dùng các gioăng đệm hình răng cưa khi gắn bộ biến tần và đảm bảo
rằng tấm tản nhiệt và Panel được nối dây điện chuẩn, nếu cần thiết có thể cạo
lớp sơn đi.
3. Nếu có thể được, dùng các lá chì để bọc các đầu nối tới bảng mạch điều
khiển. Cắt các đầu nối của dây dẫn gọn gàng, đảm bảo các đầu dây hở không
được để lộ ra ngoài.
4. Cách ly các đầu nối dây điều khiển ra khỏi các đầu nối dây nguồn càng
xa càng tốt, sử dụng các đường vào riêng. Nếu cáp nguồn điều khiển và cáp
nguồn giao nhau thì nên đặt chúng vắt ngang nhau 900 nếu có thể.
5. Đảm bảo rằng các công tắc tơ trong tủ phải khử nhiễu, kể cả bộ nhiễu
R-C cho các công tắc tơ xoay chiều AC và các đi ốt “bánh đà” cho các công
tắc tơ một chiều. Điều này đặc biệt quan trọng nếu công tắc tơ được điều
khiển từ các rơ le trên bộ biến tần.
6. Dùng các dây cáp được bịt chì hoặc sắt ở đầu cho các đầu mối nguồn
và cố định lớp vỏ bọc cáp ở hai đầu.
7. Nếu thiết bị được đưa vào hoạt động trong môi trường có nhiễu điện từ
sử dụng bộ lọc RI để giảm bớt nhiễu bức xạ từ biến tần. Trong trường hợp
này, bộ lọc phải được gắn càng gần biến tần càng tốt và phải được tiếp địa tốt,
đồng thời tấm kim loại đi kem cũng nên gắn cố định vào biến tần.
8. Chọn tần số chuyển mạch thấp nhất để giảm nhiễu điện từ do biến tần
gây ra.
51
Sơ đồ khối của MICROMASTER Vector.
CPU
P
~
=
=
3~
M
UVW
PE
1 2 3 4 5
IIPSwithes
B+/DC
R
B
SI
PE
1-3 AC250V
3AC380-500V
AD
HD
DA
P+
N
RS485
24
25
26
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
-
+
0-10v
0-20v
0-20mA
4-20mA
24
+10V
0V
Hình 2.10: Sơ đồ khối của MICROMASTER Vector
Mortor
PIC
DN5
DN6
RL1
RL2
52
2.4.6. BỘ ĐIỀU KHIỂN SIMATIC PLC S7-300.
2.4.6.1. Thiết bị điều khiển logic khả trình.
Thiết bị điều khiển logic khả trình ( progamble logic control) viết tắt là
PLC, la thiết bị cho phép hoạt động linh hoạt các thuật toán số thông qua một
ngôn ngữ lập trình, thay thế cho việc thể hiện thuật toán đó bằng mạch số.
Như vậy, với trương trình điều khiển trong mạch, PLC PLC trở thành một bộ
điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đôi thuật toán và đặc biệt dễ thay đổi thông tin
với môi trường xung quanh ( với các PLC khác hoặc máy tính). Toàn bộ
trương trình điều khiển được lưu nhớ trong bộ lưu nhớ của PLC dưới dạng
các khối trương trình ( khối OB, FC hoặc FB ) và được thực hiện theo chu kỳ
vòng quét ( scan ).
Bộ nhớ chương trình
Bộ đệm
vào/ ra
Khối sử lý
trung tâm
+
Hệ điều hành
Timer
Bộ đếm
Bít cờ
Cổng vào ra
onboard
Cổng ngắt và
đếm tốc độ
Quản lý ghép nối
Bus của
PLC
Hình 2.11: Nguyên lý chung về cấu trúc bộ điều khiển logic khả trình (PLC).
53
2.4.6.2. Các module của PLC-S7300
Để tăng tính mềm dỏe trong ứng dụng thực tế mà ở phần lớn các đối
tượng điều khiển có số tín hiệu đầu vào, đầu ra cung như chủng loại tín hiệu
vào ra khác nhau mà các bộ điều khiển PLC được thiết kế không bị cứng hóa
về cấu hình. Do đó chúng được chia nhỏ thành các môdule. Số lượng các
module được sủ dụng nhiều hay ít tùy theo bài toán, nhưng tối thiểu bao giờ
cũng phải có một module chính la module CPU. Các module còn lại là các
module nhận/ truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển, các module chức năng
chuyên dùng như PID, điều khiển động cơ chúng được gọi chung la module
mở rộng.
Module CPU: là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành bộ nhớ,
các bộ thời gian, bộ đếm số, cổng truyền thông ( RS485) và còn có thể có
một vài cổng vào ra số. Các cổng vào ra số có trên module CPU được gọi là
cổng vào ra onboard. Trong họ STEP7-300 có nhiều loại module CPU khác
nhau chúng thường được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong nó như module
CPU312, module CPU314, CPU315.
Những module cùng xử dụng một loại vi xử lý, nhưng khác nhau về
cổng vào ra onboard cũng như các khối hàm đặc biệt được tích hợp sẵn trong
thư viện của hệ điều hành phục vụ việc số đông các cổng vào ra onboard này
sẽ được phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM ( viết tắt
của Intergated Function Module ). Ví dun như module CPU312 IFM, module
CPU 314 IFM Ngoài ra còn có các loai module CPU với hai cổng truyền
thông, trong đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ nối
mạng phân tán. Kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là phần mềm tiện
dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại module
CPU này được phân biệt với những module CPU khác bằng thêm cụm từ DP
(Distributed Port) trong tên gọi, ví dụ module CPU315-DP.
Module mở rộng: Được chia làm 5 loại chính:
PS (Power Supply): module nguồn nuôi có 3 loại 2A, 5A và 10A.
54
SM (Single Module ): Module mở rộng cổng tín hiệu vào ra bao gồm
các loại sau:
DI (Digital Input): Module mở rông các cổng vào số, số các cổng vào
số mở rộng có thể là 8, 16, 32.. tùy thuộc loại module.
DO (Digital Output): Module mở rộng các cổng ra số, số các cổng ra số
có thể là 8, 16, 32 tùy thuộc loại module.
DI/DO (Digital Input/ Digital Output): Module mở rộng các cổng
vào/ra số, các cổng vào/ra số có thể là 8 vào/ 8 ra hoặc 16 vào/ 16 ra tùy thuộc
từng loại module
AI (Analog Input): Module các cổng mở rộng tương tự. Về bản chất
chúng là bộ chuyển đổi tương tự số 12 bit (AD), tức là mỗi tín hiệu tương tự
được chuyển thành một tín hiệu số dài 12 bit. Số các cổng vào tương tự có thể
là 2, 4 hoặc 8 tùy theo từng loại module .
AO (Analog UotPut): Module mở rộng cổng ra tương tự. Về bản chất
chúng là bộ chuyển đổi số tương tự 12 bit (DA), tức là mỗi tín hiệu tương tự
được chuyển thành một tín hiệu số dài 12 bit. Số các cổng vào tương tự có thể
là 2, 4 hoặc 8 tùy theo từng loại module .
AI/AO (Analog Input/ Analog UotPut): Module mở rộng cổng vào/ra
tương tự. Số các cổng vào/ra tương tự có thể là 4 vào/ 2ra hoặc 4 vào / 4 ra
tùy theo module.
IM (Interface Module ): Module ghép nối, đây là loại module chuyên
dụng có nhiêm j vụ nối từng nhóm các nhóm module mở rộng với nhau thành
các khối được quản lý bởi một module CPU. Thông thường các module mở
rộng gắn liền với nhau trên một thanh được gọi la rack. Trên một rack chỉ có
thể gá nhiều nhất là 8 module mở rộng (không kể module CPU, Module có
nguồn nuôi). Một module CPU S7-300 có thể làm việc trực tiếp nhiều nhất
với 4 rack và các rack này được nối với nhau qua module IM.
55
FM (Function Module ): Module chức năng điều khiển riêng, ví dụ như
module điều khiển động cơ bước, module điều khiển servo, module PID,
module điều khiển vòng kín
CP ( Communnication Module ): Module phục vụ truyền thông trong
mạng giữa các PLC hoặc máy tính.
2.4.6.3 Cấu trúc bộ nhớ CPU
Bộ nhớ của S7-300 được chia làm 3 vùng chính:
Vùng chứa chương trình ứng dụng được chia làm 3 miền:
OB (Organisation block): miền chứa chương trình tổ chức.
FC (Function ): miền chứa chương trình tổ con tổ chức thành hàm có
biến hình để trao đổi giữ liệu với chương trình đã gọi nó.
FB (Functing Block ): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành
hàm và có khả năng trao đổi giữ liệu cới bít cờ một khối chương trình nào
khác. Các dữ liệu này được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng biệt( gọi là
DB – Datablock).
Vùng chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng được
phân chia thành bẩy miền khác nhau bao gồm:
I (Process Image Input): Miền bộ đếm các giữ liệu cổng vào số. Trước
khi bắt đầu thực hiện chương trình. PLC sẽ đọc các giá trị logic tất cả các
cổng đầu vào và cất giũ trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng
dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu
của cổng vào từ bộ đếm I.
Q (Process Image Output): Miền bộ đếm các giữ liệu cổng ra số. Kết
thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đếm
Q tới các cổng ra số. Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị
trực tiếp đến tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ đếm Q.
M: Miền các biến số. chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để
lưu giữ các tham số cấn thiết có thể truy nhập nó theo địa chỉ bít ( M ), byte
(MB), từ (MW) hay từ kép (MD).
56
T: Miền nhớ phục vụ thời gian ( Time) bao gồm viện lưu giữ giá trị
thời gian đặt trước (PV – Preset value), giá trị đếm thời gian tức thời ( CV –
Current Value ) cũng như giá trị logic đầu ra của bộ đếm thời gian.
C: Miền nhớ phục vụ bộ đếm ( Counter ) bao gồm việc lưu giữ các giá
trị đặt trước ( PV – Preset Value ), giá trị đếm tức thời, (CV – Current Value )
giá trị logic đầu ra của bộ đếm.
PI: Miền địa chỉ cổng đầu vào của các module tương tự ( I/O External
input). Các giá trị tương tự tới cổng vào của module tương tự sẽ được module
đọc và chuyển tự động theo những địa chỉ. Chương trình ứng dụng có thể truy
nhập miền nhớ PI theo từng byte (PIB), từng từ (PIW) hoặc theo từng từ kĐp
(PID).
PQ: Miền địa chỉ cổng ra cho các module tương tự chuyển tới các cổng
ra tương tự. Chương trình ứng dụng có thể truy nhập theo miền nhớ PQ theo
từng byte ( PQB ), từng từ (PQW) hoặc theo từng từ kĐp ( PQD).
Vùng chứa các khối giữ liệu, được chia làm 2 loại:
DB ( Data block ): Miền chứa các dữ liệu tổ chức thành khối. Kích
thước cũng như số lượng do người sử dụng quy dịnh, phù hợp với từng bài
toán điều khiển. Chương trình có thể truy nhập miền này theo từng bít (DBX),
byte (DBB), từ (DBW), từ kĐp (DBD).
L (Local data block ): Miền dữ liệu địa phương, được các khối chương
trình OB, FC, FB tổ chức và sử dụng cho các biến nháp tức thời trao đổi dữ
liệu các biến hình thức với những khối chương trình đã gọi nó. Nội dung của
một số dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị khóa khi kết thúc chương trình tương
ứng trong OB, FC, FB. Miền này có thể truy nhập chương trình theo bít (L),
byte (LB), từ (LW), hoặc từ kĐp (LD).
2.4.6.4. Vòng quét chƣơng trình.
PLC thực hiện theo chương theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi
là vòng quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ
liệu từ cổng vào số tới bộ đếm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương
57
trình. Trong vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh
kết thúc của khối OB1 (Block end ). Sau giai đoạn thực hiện chương trình lá
giai đoạn chuyển nội dung của bộ đếm ảo Q tới các cổng ra số. Vòng quét
được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông tin nội bộ và kiểm lỗi.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian
quét ( scan time ). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng
quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vong
quét thực hiện lâu có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong
chương trình được thực hiện, vào khối dữ liệu được truyền thông trong vòng
quét.
Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng sử lý, tính toán và gửi tín
hiệu hiệu đến đối tượng có khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng
quét. Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định thời gian thực của
chương trình điều khiển PLC . Thời gian vòng quét càng ngắn tính thời gian
thực của chương trình càng cao.
Nếu sử dụng các khối chương trình đặc biệt có chế độ ngắt, ví dụ như
khối OB40, OB80 chương trình của các khối đó sẽ được thực hiện trong
vòng quét khi xuất hiên tín hiệu báo ngắt cùng chủng loại. Các khối chương
trình này có thể thực hiện tại mọi điểm trong vòng quét chứ không bị gò ép là
phải ở trong giai đoạn thực hiện tại chương trình. Chẳng hạn tín hiệu báo ngắt
khi PLC đang ở giai đoạn truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dùng
công việc truyền thông và kiểm tra để thực hiện khối lượng chương trình
tương ứng với tín hiệu báo ngắt đó. Với hình thức sử lý tín hiệu ngắt như vậy,
thời gian vòng quét càng lớn khi càng có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện trong
vòng quét.
Do đó, để nâng cao tính thời gian thực của chương trình điều khiển
tuyệt đối không nên viết chương trình sử lý ngắt quá dài hoặc quá lạm dụng
việc sử dụng chế độ ngắt trong chương trình điều khiển.
58
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra thông thường lệnh không làm việc
trực tiếp tới cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đếm ảo của cổng trong vùng bộ
nhớ tham số. việc truyền thông tin giữa bộ đếm ảo với ngoại vi trong các giai
đoạn 1 và 3 do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số module CPU, khi gặp
lệnh vào ra ngay lập tức, hệ thống sẽ cho ngừng mọi công việc khác, ngay cả
chương trình sử lý ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp đến cổng vào ra.
2.4.6.5. Cấu trúc chƣơng trình.
Chương trình cho S7-300 được lưu trong bộ nhớ PLC ơ vùng dành
riêng cho chương trình và có thể được lập với hai dạng khác nhau:
Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một
khối bộ nhớ. Loại hình tuyến tính này phù hợp với các bài toán tự động nhỏ
không phức tạp. Khối được chọn phải là khối OB1, là khối mà PLC luôn quét
và quay lai lệnh đầu tiên.
Lập trình có cấu trúc: chương trình được chia thành những phần nhỏ
với từng nhiệm vụ riêng và các phần này nằm trong các khối chương trình
khác nhau.
VÒNG QUÉT
Tuyền thông và
kiểm tra nội bộ
Chuyển dữ liệu
từ cổng vào tới I
Thực hiện
chương trình
Chuyển dữ liệu từ
cổng Q tới cổng ra
Hình 2.12: Vòng quét chương trình
59
Loại hình cấu trúc này phù hợp với bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ
phức tạp. PLC S7-300 có 4 loại khối cơ bản:
Loại khối OB ( Organization block ): khối tổ chức quản lý chương trình
điều khiển.
Khối FC ( Program Block ): khối chương trình với những chức năng
riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm
Khối PB (Funtion Block): Là khối FC đặc biệt có khả năng trao đổi
một lượng giữ liệu lớn với các khối chương trình khác.
Khối DB ( Data Block ): khối chứa các dữ liệu cần thiết để thực hiện
các chương trình các tham số của khối đo do người dùng tự đặt.
Chương trình trong các khối được liên kết với nhau bằng các lệnh gọi
khối, chuyển khối. Xem những phần chương trình trong các khối như là các
chương trình con thì S7-300 cho phép gọi chương trình con lồng nhau tức là
từ chương trình này gọi được một chương trình con khác và từ chương trình
con này gọi một chương trình con thứ hai số các lệnh lồng nhau phụ thuộc
vào từng chủng loại module CPU mà ta sử dụng. ví dụ như khối module
Lệnh 1
Lệnh 2
Lệnh n-1
Lệnh n
Hình 2.13: cấu trúc khối OB1
Vòng quét
OB1
60
CPU314 thì số lệnh gọi lồng nhau nhiều nhất có thể cho phép là 8. Nếu số lần
gọi khối lồng nhau vượt quá con số giơi hạn cho phép, PLC sẽ tự chuyển sang
chế độ Stop và đặt cờ báo lỗi.
Khối OB1 luôn được PLC quét và thực hiện lệnh đầu tiên đến lệnh cuối
cùng và quay lai lệnh đầu tiên.
2.4.6.6. Những khối OB đặc biệt.
Trong khi khối OB được thực hiện đều đặn ở vùng trong vòng quét giai
đoạn thực hiện chương trình (giai đoạn 2) thì các khối OB khác chỉ được thực
hiện khí xuất hiện tín hiệu báo ngắt tương ứng, nói cách khác chương trình
viết cho các khối OB này chỉ là chương trình sử lý tín hiệu ngắt.
Chúng bao gồm:
1. OB10 ( Time Of Day Interupt ): Chương trình trong khối OB10 sẽ
được thực hiện sau một khoảng thời gian đã quy định.
2. OB20 (Time Delay Interrupt ): Chương trình trong khối OB20 sẽ
được thực hiện trong khoảng thời gian trễ đặt trước kể từ khi gọi chương trình
hệ thống SFC 32 để đặt thời gian trễ.
3. B35 ( Cylic Interrupt ): Chương trình trong OB35 sẽ được thực hiện
cách đều nhau một khoảng thời gian cố định.
Hệ
điều
hành
OB1
FC1
FB5
FB2
FC3
FC7
FB9
Hình 2.14: Cấu trúc chương trình
61
4. OB40 ( Hardware Iterrupt ): Chương trình trong OB40 sẽ được thực
hiện khi xuất hiện một tín hiệu báo ngắt từ ngọa vi vào module CPU.
5. OB80 ( Cyle Time Fault ): Chương trình trong khối OB80 sẽ thực
hiện khi thời gian vòng quét vượt quá thời gian cực đại.
6. OB81( Power Supply Fault ): Module CPU sẽ gọi chương trình
trong khối OB81 khi phát hiện có lỗi về nguồn nuôi.
7. OB82 (Diagotics Interrupt ): Chương trình trong OB82 sẽ được gọi
khi CPU phát hiện sự cố các module vào/ra.
8. OB85 ( Not Load Fault ): CPU sẽ gọi khối OB85 khi phát hiện thấy
chương trình ứng dụng có sử dụng chế độ ngắt. Nhưng chương trình xử lý tín
hiệu ngắt lại không có trong khối OB tương ứng.
9. OB87 ( Comunication Fault ): Khối OB87 sẽ được gọi khi CPU
phát hiện thấy lỗi trong truyền thông ví dụ không có tín hiệu trả lời từ đối tác.
10. OB100 ( Start up Information ): Khối OB100 sẽ được thực hiện
một lần khi CPU chuyển từ trạng thái STOP sang RUN.
11. OB101 ( Cold Start Up Information ): Khối OB101 sẽ được thực
hiện một lần khi công tác nguồn của CPU chuyển từ trang thái OFF sang ON.
12. OB121: Khối OB121 sẽ được thực hiện khi CPU phát hiện lỗi trong
chương trình như đổi sai kiểu dữ liệu.
13. OB125: Khối này sẽ được thực hiện khi CPU phát hiện lỗi sai trong
truy cập module chương trình.
2.4.6.7. Ngôn ngữ lập trình của PLC S7-300.
PLC S7-300 có ban ngôn ngữ lập trình cơ bản là:
Ngôn ngữ liệt kê, ký hiệu STL ( Statement list ): Đây là dạng ngôn ngữ
lập trình thông thường của máy tính. Một trương trình được ghép bởi nhiều
câu lệnh theo một thuật toán nhất định , mỗi lệnh đều chiếm một hàng và có
cấu trúc riêng: “tên lệnh” + “ toán hạng”.
62
Ngôn ngữ hình thang, ký hiệu la LAD ( Ladder Logic): đây là dạng
ngôn ngữ đồ họa thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển
logic.
Ngôn ngữ hình khối, ký hiệu FBD ( Function Block Diagram ). Đây là
kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển
số.
Một chương trình trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang dạng STL,
nhưng ngược lại thì chưa chắc đã chuyển được do trong STL có những lệnh
trong LAD hay FBD không có.
63
CHƢƠNG 3
XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHO DÂY CHUYỀN LÀM SẠCH
TÔN
3.1. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG CỦA DÂY CHUYỀN.
3.1.1. Các linh kiện đƣợc sử dụng.
Sơ đồ khối mạch điều khiển.
Để thiết lập mô hình dây truyền công nghệ ta dựa trên cơ sở của sơ đồ
khối sau:
Khối sử lý trung
tâm
AT89S52
Khối cảm
biến quang
Khối cấp nguồn
điện áp sử dụng
Điều khiển động
cơ quay cánh tay
và động cơ mài
Khối điều khiển
băng truyền
Hình 3.1: Sơ đồ khối dây truyền
64
Trong mạch điều khiển sử dụng linh kiện chính là IC
AT89S52-24PU. Được biểu diễn trên hình 3.2 và hình 3.3.
Các chân IC AT89S52 được chia làm 4 khối chức năng chính sau:
Port 0 (P0.0 – P0.7): Port 0 gồm 8 chân ngoài chức năng
xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp giữ liệu và địa chỉ (AD0 – AD7)
Port 1 (P1.0 – P1.7): Chức năng duy nhất của port 1 là chức
năng xuất nhập cũng như các port khác port 1 có thể xuất nhập giữ liệu
theo bít hoặc byte.
Hình 3.3. Hình ảnh thực tế.
Hình 3.2 Sơ đồ chân IC
65
Port 2 (P2.0 – P2.7): Port 2 ngoài chức năng là cổng vào/ra
như Port 1 và Port 0 còn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ
ngoài.
Port 3 (P3.0 – P3.7): Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng
xuất nhập còn có một chức năng như sau:
Bít Tên Chức năng
P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp
P3.2 ITN0 Ngắt bên ngoài 0
P3.4 INT1 Ngắt ngoài 1
P3.4 T0 Ngõ vào của timer/counter0
P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter1
P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
Chân Psen: Chân điều khiển đọc chương trình của bộ nhớ ngoài.
Chân ALE: Là tín hiệu chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số giao
động của vi điều khiển. Tín hiệu ALE la tín hiệu cho phép vi mạch chốt
bên ngoài.
Chân AE: Cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay
ngoài. AE =1 thì thực hiện chương trình trong ram nội, AE = 0 thực hiện
ở ngoài ram.
RST (reset): Ngõ vào reset trên chân số 9 khi RST =1 thì bộ nhớ vi
điều khiển sẽ được khởi động lại thiết lập ban đầu.
Chân XTAL1, XTAL2: 2 chân này được nối song song voi thạch
anh tần số 33Mhz, để tạo giao động cho vi điều khiển
66
GND, VCC: Cung cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển qua chân 20
và 40.
Thông số kỹ thuật IC-AT89S52:
Datasheets AT89S52
Product Photos 40-DIP Pkg
Product Training Modules MCU Product Line Introduction
Standard Package 10
Category Integrated Circuits (ICs)
Family Embedded - Microcontrollers
Series 89S
Core Processor 8051
Core Size 8-Bit
Speed 24MHz
Connectivity UART/USART
Peripherals WDT
Number of I /O 32
Program Memory Size 8KB (8K x 8)
Program Memory Type FLASH
EEPROM Size -
RAM Size 256 x 8
Voltage - Supply (Vcc/Vdd) 4 V ~ 5.5 V
Data Converters -
Oscillator Type Internal
Operating Temperature -40°C ~ 85°C
Package / Case 40-DIP (0.600", 15.24mm)
Packaging Tube
Catalog Page 663 (US2011 Interactive)
663 (US2011 PDF)
Other Names Q2897580
67
Sáu rơ le được dùng đê cung cấp nguồn và đảo chiều động cơ cánh
tay (hình 3.4).
LM7815 và LM7805 cung cấp nguồn cho vi điều khiển (hình 3.6
và hình 3.7).
Sơ đồ điều khiển động cơ làm sạch.
Sau khi chọn linh kiện ta bắt đâu xây dựng mạch in cho mô hình
điều khiển, trước khi xây dựng mạch in ta thiết lập được sơ đồ điều
khiển cho hệ thống.
Trước tiên là sơ đồ mạch tạo khối giao động, nút reset và chíp điều
khiển (hình 3.8), sau đó là sơ đồ khối tạo ra mạch nguồn 12v và 5v (hình
3.9), tiếp theo là sơ đồ khối mạch điều khiển các động cơ quay trái (hình
3.10), quay phải (hình 3.11), quay trên (hình 3.12). Cuối cùng là động cơ
điều khiển chuyền động băng tải (hình 3.13).
Hình 3.4: Rơ le HRS2H
Hình 3.5: LM-7812
Hình 3.6: LM-7805
Hình 3.7: A1013
68
Hình 3.8:Sơ đồ khối dao động, nút reset và chip điều khiển.
Hình 3.9: Khối nguồn tạo ra 12V và 5V.
69
Hình 3.10: Sơ đồ động cơ bên trái.
Hình 3.11: Sơ đồ động cơ bên phải.
70
Hình 3.12: Sơ đồ động cơ mặt trên.
Hình 3.13: Sơ đồ động cơ điều khiển truyền động băng tải.
Sau khi thiết lập được các sơ đồ điều khiển cho các động cơ của quá
trình truyền động của dây truyền ta bắt đâu tiến hành thiết kế mạch in trên bo
mạch rồi gắn linh kiện trên mạch in (hình 3.14), ghép nối với máy tính nạp
chương trình điều khiển cho IC AT89S52. Hoàn thiện mô hình lắp ráp các chi
tiết cơ khí cho mô hình chạy thử.
71
Hình 3.14: Sơ đồ mạch in.
3.1.2: Nguyên lý hoạt động và chức năng các phần tử mạch điều khiển.
Mạch điều khiển được sử dụng vi điều khiển AT89S52 để cấp nguồn
cho các động cơ chuyển động.
Băng tải chuyển động nhờ động cơ bước, đông cơ này có 4 cuộn dây
mỗi cuộn được điều khiển bằng một transistor TIP41C.
Ba động cơ quay cánh tay được sử dụng là động cơ gắn hộp số nhằm
giảm tốc độ quay 4 vòng/giây. Mỗi động cơ quay được đảo chiều bằng 2 rơ le
HRS2H, góc mở của hai cánh tay hai bên được giữ cân bằng nhờ cảm biến
quang ở hai bên cánh tay.
Ba động cơ làm sạch được sử dụng động cơ 6v.
Điện trở suất NE05 có chức năng giảm điện áp từ 12v xuống 7v để cấp
nguồn cho LM7805 nuôi mạch điều khiển IC.
Khi tấm thép được đưa lên băng truyền sẽ được nhận biết băng cảm
biến quang. Lúc này hai cánh tay bắt đầu chuyển động lại gần băng chuyền,
72
cánh tay bên trên hạ thấp xuống. Khi các cánh tay chạm vào tấm thép các
động cơ làm sạch và bắt đầu làm sạch đều 3 mặt của tấm thép. Khi tâm thép
đã được làm sạch và chạy ra khỏi băng tải các động cơ trở lại vi trí ban đầu và
dừng cho đến khi tấm thép tiếp theo được cho chạy trên băng tải. Chu trình
làm việc được lặp lại.
73
3.2 LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN.
Quá trình điều khiển cho IC - AT89S52 được viết bằng phần mềm
KEIL-C-8.5
#include
#include
sbit M1=P1^3;//cuon day so 1 cua dong co buoc
sbit M2=P1^4;//cuon day so 2 cua dong co buoc
sbit M3=P1^5;//cuon day so 3 cua dong co buoc
sbit M4=P1^6;//cuon day so 4 cua dong co buoc
sbit M=P1^0 ;
sbit qtrai1=P2^0;//chan dieu khien motor ben trai quay theo chieu mo ra
sbit qtrai2=P2^1;//chan dieu khien motor ben trai quay theo chieu khep vao
sbit qphai1=P2^2;//chan dieu khien motor ben phai quay theo chieu mo ra
sbit qphai2=P2^3;//chan dieu khien motor ben phai quay theo chieu khep vao
sbit qtren1=P2^4;//chan dieu khien motor ben tren quay theo chieu mo ra
sbit qtren2=P2^5;//chan dieu khien motor ben tren quay theo chieu khep vao
sbit xung=P1^0; //chan bam xung cap xung chung cho 3 motor dieu khien
can gat
sbit kiem_tra=P3^3;
sbit ctrai=P0^0; //noi voi cam bien vi ben trai
sbit cphai=P0^1; //noi voi cam bien vi ben phai
sbit ctren=P0^2; //noi voi cam bien vi ben tren
sbit nhan=P0^5; //chan doc muc logic tu mat nhan
sbit quay=P1^1;//dieu khien 3 mo tor quay choi
bit dem,dung_quay_tren;
sbit led=P2^7; //led bao co vat trong pham vi quet
void delay()
{unsigned int i;
for(i=0;i<30000;i++);
74
}
unsigned char n,m,dem_quay_tren;
unsigned int dem_tre,nhan0,nhan1;
void main()
{
IE=0X8A; //su dung ngat 2 timer T0,T1
TMOD=0X11;//2 timere che do 1
TH1=TL1=0;
TH1=0;//thoi gian nap lai cua timer 1 la 65,535ms
TH0=-50//thoi gian nap lai cua timer 1 la 12,8ms
TR1=TR0=1;//bat 2 timer
qtren1=qtrai1=qphai1=0; //ban dau mo cac can gat
qtren2=qtrai2=qphai2=1;
M1=M2=M3=M4=0;//tat dien cac cuon day cua dong co buoc
quay=0; //tat dien tai cac dong co quay choi
while(1) ; //khong lam gi ca
}
void ngat_T1(void) interrupt 3 //khi ngat timer 1 xay ra(lap lai lien tuc voi
chu ki 65,536ms)
{
if(nhan==1) nhan0++;//neu doc chan tin hieu tu mat thu hong ngoai phai
hien vat la 1 thi tang gia tri bien nhan0
//vi phai doc nhieu lan trong mot khoang thoi gian de chong nhieu
if(nhan==0) nhan1++;//neu doc chan tin hieu tu mat thu hong ngoai phai
hien vat la 0 thi tang gia tri bien nhan1
//vi phai doc nhieu lan trong mot khoang thoi gian de chong nhieu
if(nhan0==50) //neu doc du 50 lan
{
led=0; dem=1; //bat led bao,cat dau cho phep dem
75
qtrai1=qphai1=1;
qtrai2=qphai2=0;//bat 2 motor quay can gat khep vao
nhan0=nhan1=0; //reset 2 bien xac nhan
}
if(dem==1) dem_tre++; //khi dat bat bien dem ta dung bien dem_tre de xac
dinh thoi gian tuong doi
//dua vao so la tran cua timer
if(dem_tre==180) //180 lan tran sau khi bat bien dem(thoi gia khoang
180*65,536ms=11.7 giay)
quay=1; //luc do bat motor quay choi
if(dem_tre==250) //250 lan tran sau khi bat bien dem(thoi gia khoang
180*65,536ms=11.7 giay)
{
dem_tre=0; //reset bien dem_tre de phuc vu lan quet tiep theo
qtren1=1;
qtren2=0; //bat motor motor phia tren ep xuong
dem=0; //reset bien dem
}
if(nhan1==220)//khoang thoi gian 220 lan tran timer 1 khi khong con vat
chan mat thu phat
{
led=1; //tat led bao co vat tren bang tai
qtrai2=qphai2=1;
qtrai1=qphai1=0; //bat motor mo can gat quay ra
}
if(nhan1==300)//khoang thoi gian 220 lan tran timer 1 khi khong con vat
chan mat thu phat
76
{nhan1=nhan0=0;//reset 2 bien dem de phuc vu vho lan quet sau
qtren2=1;
qtren1=0; //dieu khien motor phia tren quya choi quet len
quay=0; //bat motor quay choi quet
}
if(ctrai==0) qtrai1=1; //neu cam bien gioi han co tin nhieu thi dieu
khien motor quay can gat trai ngung quay
if(cphai==0) qphai1=1;//neu cam bien gioi han co tin nhieu thi dieu
khien motor quay can gat trai ngung quay
//phan phia duoi nay la dieu khien dung motor quay can gat phia tren
theo nguyen tac tre
if(qtren1==0) dung_quay_tren=1; //khi bat dau bat motor quay can
gat len tren thi cung bat bien dung_quay tren
if(dung_quay_tren==1)//moi la tran timmer neu bien nay duo cbat thi
tang gia tri bien dem_quay_tren
dem_quay_tren++;
if(dem_quay_tren==60)//60 lan tran timer ke tu khi bat motor quay can
gat len tren
{
dem_quay_tren=0; //reset bien dem_quay_tren
dung_quay_tren=0; //reset bien dung_quay_tren
qtren1=1; //tat motor quay can gat tren
}
}
void ngat_T0(void) interrupt 1
{
TH0=-50;//thoi gai trn cua timer 0 la 12.8 ms
n++;m++; //2 bien n va m xac dinh so lan tran timer 0
77
if(qtrai1==0||qphai1==0)//neu dang bat 2 role quay can gat trai phai ra ngoai
thi
{
if(m==1) xung=1;
if(m==15)xung=0; //tao ra xung voi do rong xung la 15/25 voi chu ki
12.8*25 ms = 320ms
}
else
{
if(m==1) xung=1; //neu khong phai nhu vay thi
if(m==3) xung=0; //tao ra xung voi do rong xung la 2/25 voi chu ki 12.8*25
ms = 320ms
}
if(m==25) m=0;
//cung cap xung lan luot cho cac cuon day cua dong co buoc
//voi thoi gian cao dien la 2*12.8=15.6ms
if(n==2) {M1=1;M4=0;} //cap dien cho cuon thu nhat,tat dien cuon thu
tu
if(n==4) {M2=1;M1=0;} //cap dien cho cuon thu hai,tat dien cuon thu
nhat
if(n==6) {M3=1;M2=0;} //cap dien cho cuon thu ba,tat dien cuon thu
hai
if(n==8) {M4=1;M3=0;n=0;} //cap dien cho cuon thu tu,tat dien cuon thu ba
}
78
Hình 3.14: Mạch điều khiển
Hình 3.15: Mô hình hoàn thiện.
79
KẾT LUẬN
Sau quá trình tìm hiểu và nhờ sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của
GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn và Th.S Bùi Quốc Khánh cùng các thầy cô giáo
trong khoa Điện – Điện tử cùng với sự cố gắng của bản thân. Trong đồ án em
đã giải quyết được:
Đã tìm hiểu được về dây truyền sơ chế tôn để đánh giá được tầm quan
trọng của việc xử lý làm sạch tôn trong ngành đóng tàu, qua đó em đã hiểu
được cấu tạo nguyên lý hoạt động của dây truyền, quy trình về công nghệ làm
sạch tôn đối với công ty đóng tàu.
Đã đi sâu tìm hiểu và xây dựng hệ thống mô hình sơ chế tôn đơn giản.
Tuy vậy nhưng em vẫn còn nhiều thiếu sót chưa giải quyết được do
thời gian và trình độ có hạn nên em kính mong được sự góp ý bổ xung của
các thầy giáo, cô giáo và các bạn sinh viên để bản đồ án của em được hoàn
thiện hơn.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Tiến Lâm
80
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy điện. Nhà xuất bản xây
dựng Hà Nội.
2. GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2000), Điều khiển hệ thống truyền
động điện , Đại Học Hàng Hải.
3. Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Mạnh Tiến, Đoàn Quang Vinh (2004),
điều khiển động cơ xoay chiều cấp từ bộ biến tần, nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật Hà Nội.
4. Trần Trọng Minh (2006), giáo trình điện tử công suất. Nhà xuất bản
giáo dục.
5. Nguyễn Mạnh Tiến – Vũ Quang Hồi (2003), Trang bị điện – điện tử
máy gia công kim loại, Nhà xuất bản giao dục.
6. Nguyễn Bính (2000), Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kỹ
thuật .
81
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. ................................................................................................... 11
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH TÔN ĐÓNG TÀU ......... 11
1.1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ LÀM
SẠCH TÔN ĐÓNG TÀU. ............................................................................ 11
1.2. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC SỬ LÝ LÀM SẠCH THÉP
TRONG NGÀNH ĐÓNG TÀU. ................................................................... 13
1.3 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ TỔNG THỂ CỦA DÂY TRUYỀN SƠ CHẾ
TÔN ................................................................................................................ 16
CHƢƠNG 2. ................................................................................................... 18
TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ SƠ CHẾ
TÔN ................................................................................................................ 18
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG. ........................................................................... 18
2.2 MỤC ĐÍCH. ............................................................................................. 19
2.3 CẤU TẠO DÂY TRUYỀN. .................................................................... 19
2.4. BUỒNG LÀM SẠCH ............................................................................. 32
CHƢƠNG 3 .................................................................................................... 63
XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHO DÂY CHUYỀN LÀM SẠCH TÔN ......... 63
3.1. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG CỦA DÂY CHUYỀN. ..................................... 63
3.2 LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN. ................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 80
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 23.NguyenTienLam.pdf