Nghiên cứu hệ thống cân băng định lượng

Công nghệ cân băng tải đã từ lâu là cần thiết và không thể thiếu trong các dây chuyền công nghiệp, trong các nhà máy xi măng , trong các nhà máy sản suất đá granite ..v..v… Kĩ thuật vi x

Lời mở đầu.

Trong những năm gần đây, cùng với tiến bộ khoa học kĩ thuật, công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc ta cũng đang diễn ra rất tốt đẹp Trớc tình hình đó thách thức đặt ra với ngành tự động hoá cũng hết sức cao, phải nắm bắt công nghệ mới để đa vào phục vụ sản suất thay thế cho công nghệ cũ, thủ công, lạc hậu Cho năng suất và chất lợng ổn định, tăng khả năng cạnh tranh cho hàng hoá trong nớc.

Công nghệ cân băng tải đã từ lâu là cần thiết và không thể thiếu trong các dây chuyền công nghiệp, trong các nhà máy xi măng , trong các nhà máy sản suất đá granite v v…

Kĩ thuật vi xử lý không mới nhng đang đổi mới rất nhanh về phần cứng và các ứng dụng, đã trở thành u việt trong các quá trình điều khiển tự động, thay thế rất nhiều thiết bị phức tạp để thể hiện các công việc phức tạp, biến nó trở thành đơn giản Ngày nay ứng dụng của vi xử lý hết sức rộng dãi trong các thiết bị công nghiệp cũng nh dân dụng.

Cùng với đó, công nghệ biến tần phát triển cũng đã giúp điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha một cách linh hoạt, thay thế các động cơ một chiều phức tạp

và đắt đỏ Với một dải điều chỉnh khá rộng.

Không chỉ dừng lại ở lý thuyết ,việc đi sâu để tìm hiểu về vi xử lý là rất cấp bách cho sinh viên, việc thực hiện đề tài : Nghiên cứu hệ thống cân băng định l“ ợng”

là sự thể hiện của những kiến thức mà em đã học ở sau 3 năm học tập ở trờng

Do kiến thức có hạn rất nhiều phần còn bỡ ngỡ, còn mới mà trong lúc làm đồ án

em mới trau dồi thểm (kĩ thuật vi xử lý, kĩ thuật lập trình) nên đồ án này em chỉ

dừng lại ở tìm hiểu công nghệ cân băng tải động và kĩ thuật vi xử lý, cha có thực

tế và kinh nghiệm nên chắc chắn đồ án em làm còn rất nhiều sai sót.

Em xin chân thành cảm ơn phòng thí nghiệm tự động hoá (Auto Lab) của trờng, cảm ơn thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh giám đốc của phòng thí nhiệm đã tạo

điều kiện cho em và đặc biệt cảm ơn Thạc sỹ Lê Anh Tuấn, cán bộ của trung tâm,

đã hớng dẫn giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập cũng nh làm đồ án

Sinh viên thực hiện:

2.Cấu tạo của cân băng định lợng

3.ứng dụng trong nhà máy Granite Thiên thạch

4.Cảm biến loadcell

Ι.2 Nguyên lý tính toán lu lợng của cân băng định lợng

2.Tính toán ổn định lu lợng băng tải.

3 Nguyên tắc trừ bì

4 Xác định sự trợt băng tải

Ι.3 Tính toán riêng cho băng tải trong nhiệm vụ đồ án

Chơng ΙΙ : Thiết kế động lực của cân băng tải có năng suất

50 ữ100 t/H

ΙΙ.1 Kết cấu động học của cân băng

1.Hoạt động của cân băng

2.Tính chọn loadcell của cân băng tải

ΙΙ.2 Tính chọn động cơ, công suất động cơ của cân băng tải

1 Động cơ xoay chiều ba pha

2.Tính chọn công suất động cơ

Chơng ΙΙΙ : Xây dựng hệ điều khiển

ΙΙΙ.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển

ΙΙΙ.2 Biến tần công nghiệp Toshiba

1 Khái Quát biến tần

2 Biến tần công nghiệp TOSHIBA

a Mạch lực biến tần công nghiệp TOSHIBA

b Các chế độ hoạt động

c Cách xử dụng biến tần

d Đặt thông số cơ bản

e Đặt phơng thức điều khiển

ΙΙΙ.3 Vi xử lý - Giới thiệu hệ vi điều khiển 80c537

1 Giới thiệu vi điều khiển 80C537

2 Các tín hiệu điều khiển

3 Phơng pháp lập trình cho Vi điều khiển

ΙΙΙ.4 Xây dựng hệ vi điều khiển và ngoại vi.- nguyên lý các mạch

1 Bo mạch chủ

2 Mạch encoder

3 Mạch lấy tín hiệu Analog từ loadcell.

4 Mạch hiển thì Led và bàn phím

5 Mạch biến đổi D/A

6 Mạch nguồn

ΙΙΙ.5 Keil Cx51 lập trình cho hệ vi điều khiển

1 Giới thiệu về Keil C

2 Các lu đồ chơng trình

Cân băng định lợng là một hệ thống cân băng tải động liên tục, là thiết bị

đầu vào của bộ phận tiếp nhiên liệu

Phần cơ khí bao gồm: băng tải, trục phễu dải liệu, động cơ, hộp số

Phần điều khiển bao gồm: cảm biến trọng lợng, sensor đo tốc độ, biến tần, mạch

điện tử hiện thị, hệ thống điều khiển Vi xử lý, phản hồi

Cân băng định lợng giúp điều khiển phối lợng liệu cho phù hợp với yêu cầu côngnghệ bằng cách điều chỉnh tốc độ Có phản hồi về bộ vi xử lý để điều khiển biếntần, ổn định lợng liệu đă đặt

2.Cấu tạo của cân băng định lợng.

10

31

9

8

65

4

211

Phễu cung cấp nguyên liệu

Sensor tốc độ

3 ứng dụng công nghệ cân băng tải trong nhà máy đá Granite Thiên Thạch.

Sơ đồ phối liệu.:

Các silo màu bên dới qua hệ thống các băng truyền đa bột màu lên các silo phía trên, tại một thời điểm chỉ một silo cho màu ra băng truyền, có nghĩa là khi cần loại màu nào thì cho loại bột màu tơng ứng lên các silo bên trên Qua hệ thống các thanh gạt, mỗi bột màu đợc gạt vào một silo riêng rẽ Hệ thống cân băng

Các băng tải dẫn truyền

Gia công

công nghệ đặt ra cho từng loại gạch.

4 cảm biến loadcell.

Cảm biến loadcell là thiết bị đặt dới băng tải để đo trọng lợng của vật liệutrên băng tải và đầu ra dạng áp huặc dòng tuỳ loại loadcell Nhờ cảm biến này,sau khi đã chuẩn hoá thì ta sẽ có lợng điện áp ra tơng ứng để truyền về bộ vi xử

Tải trọng cần đo

Dây rung

Ng ỡng hạn chế

Đầu đo trọng lợng là nơi đặt tải cần đo, nó truyền lực tác động trực tiếp của tảilên một dây dẫn đặt trong từ trờng không đổi làm thay đổi sức căng của dây dẫnlàm cho dây dao động, sự dao động của dây làm thay đổi sức căng của dây dẫntrong từ trờng sinh ra sức điện động cảm ứng Sức điện động này tỉ lệ chặt chẽvới tải trọng trên đầu cân.

Đầu cảm biến nhiệt độ để xác định nhiệt độ của môi trờng để thực hiện việcchỉnh định vì các phần tử SFT phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ

Bộ xử lý để xử lý các tín hiệu thu đợc và các tín hiệu bên ngoài theo phơng thứctruyền tin nối tiếp

B Nguyên lý tế bào cân TENZOMET.

Tế bào cầu Tenzomet cân theo nguyên lý cầu trở, trong đó giá trị của điên trở củacác nhánh cầu thay đổi bởi ngoại lực tác động lên cầu Khi có một nguồn cungcáp không đổi UN thì hai đờng chéo kia sẽ thu đợc tín hiêu thay đổi theo tảitrọng Khi cầu cân bằng thì Ura = 0

Khi cầu điện trở thay đổi do trọng lợng vạt thay đỏi:

cho qua bộ đổi A/D rồi gửi về bộ vi xử lý

Ι.2 Nguyên lý tính toán lu lợng của cân băng tải.

- Điều chỉnh sao cho P cung cấp không đôỉ.

Có nghĩa là bằng cách nào đó, ta làm cho khối lợng ra khỏi silo xuống băng tải làkhông đổi, phơng pháp này thờng áp dụng cho vật liệu rất mịn và nhỏ

Có ba phơng pháp điều chỉnh cấp liệu cho băng cân

+ Cấp liệu gián đoạn: dùng sensor phát hiện mức của vật liệu

+ Cấp liệu liên tục: Xử dụng bộ điều chỉnh PID để điều chỉnh thiết bị cấp liệu,thiết bị ở đây là van cấp liệu huặc van quay

+ Kết hợp cả hai phơng pháp trên

- Điều chỉnh tốc độ động cơ.

Thay đôỉ vận tốc của băng tải để đảm bảo lu lợng ra không đổi

+ Ta có thể dùng động cơ một chiều với bộ băm xung áp để điều chỉnh tốc độ(Hệ T - Đ), huặc dùng hệ máy phát - động cơ (F-Đ)

+ Ta có thể dùng động cơ xoay chiều ba pha với bộ biến tần

Ngày nay, với công nghệ biến tần phát triển, việc dùng biến tần với động cơ xoaychiều ba pha trở lên có nhiều u điểm, tuy độ điều chỉnh không bằng dùng độngcơ một chiều nhng dùng phơng pháp này động cơ rẻ và sẵn có hơn, thay thế vàmua mới dễ dàng, kết nối biến tần với bộ vi điều khiển dễ dàng Trong đồ án này

ta dùng hệ động cơ 3 pha và biến tần (biến tần gián tiếp )

Để có độ chính xác và dải điều chỉnh lu lợng cao thì cần phải kết hợp cả điềuchỉnh tốc độ động cơ và điều chỉnh lu lợng liệu đổ xuống băng, trong đồ án nàychỉ đề cập đến điều chỉnh tốc độ động cơ.

Để tính đợc lu lợng vật liệu trên băng cân, ta dùng cảm biến đo trọng lợng

loadcell gắn trên giá mang con lăn chịu tải Trọng lợng của vật liệu trên băng cân

đợc loadcell chuyển thành tín hiệu điện đa về bộ xử lí để tính toán ổn định lu ợng

l-Để xác định lu lợng liệu tại thời điểm đổ liệu, cần xác định đồng thời vận tốc dàicủa băng cân và trọng lợng liệu trên một đơn vị chiều dài của băng cân Tốc độ đ-

ợc đo bằng cảm biến tốc độ liên động với trục phụ của băng cân

Lu lợng Q (kg/s) sẽ bằng tích số giữa vận tốc băng và khối lợng kg/m đo về từloadcell

Q = λ*V

Trọng lợng đo đợc nhờ tín hiệu tỉ lệ từ loadcell Tín hiệu đa về dạng áp qua chuẩnhoá, biến đổi A/D về VĐK Biểu thị cho trọng lợng của băng tải trên một đơn vịdài

Loadcell đo tải trọng trên đơn dài của băng tải (đơn vị: Kg/m)

2 Tính toán ổn định lu lợng của cân băng tải.

Cân băng tải đo tải trọng trên băng truyền và điều chỉnh tốc băng đảm bảo

lu lợng ở thời điểm đổi liệu là không đổi bằng QĐ

Khi có sự chênh lệch không đúng với lu lợng đặt trong bộ vi xử lí thì sẽ có tínhiệu điều chỉnh đa vào biến tần để điều chỉnh động cơ

lấy giá trị trung bình trong một chu kì lấy mẫu T ứng với mỗi phân đoạn của

băng tải để so sánh với lợng đặt, từ đó đa tín hiệu điều khiển biến tần, với chu kì

lấy mẫu càng nhỏ thì độ chính xác trong ổn định lu lợng càng cao nhng cũng có

nghĩa là phải đa tín hiệu điều khiển về biến tần càng nhiều Nếu có chênh lệch

trên mỗi lần đo thì chắc chắn độ nhạy của động cơ cũng không thể đáp ứng

Trong đồ án này ta lấy chu kỳ lấy mẫu tích phân T số xung từ encoder

Q tb = ∫T tt t = ∫T v d t

T d Q

T1 0 * 1 0 λ * *

Lu lợng tức thời trên từng phân đoạn của băng tải đợc đa về bộ điều khiển qua

loadcell để xác đinh lu lợng trung bình trong một chu kì lấy mẫu

Qtb này sau mỗi chu kỳ sẽ đợc so sánh với QĐ (Lu lợng đặt) Từ đó đa ra tín hiệu

điều khiển biến tần

3.Nguyên tắc trừ bì.

Trọng lợng đo về từ loadcell là bao gồm cả trọng lợng của băng tải và

trọng lợng vật liệu, chình vì vậy phải tiên hành trừ bì, tức là trừ đi trọng lợng của

băng tải

Bộ vi xử lí đo đợc tín hiệu từ loadcell về sẽ tự động trừ bì theo nguyên tắc nh sau:

Cho băng tải chạy không tải, trọng lợng của mỗi phân đoạn băng tải sẽ đợc ghi

vào bộ nhớ, khi vận hành, lấy trọng lợng đo đợc trên mỗi phân đoạn trừ đi lợng bì

tơng ứng với băng tải đó trong bộ nhớ Điều này đảm bảo chính xác trong trờng

hợp băng tải không đều trên chiều dài của nó

4.Xác định trợt băng tải.

Khi trừ bì, một vấn đề đặt ra là phải đảm bảo trừ bì đúng đoạn băng tải

t-ơng ứng cũng nh phải cân lại bì khi mà khối lợng bì thay đổi trong quá trình vận

hành, nếu không kết quả sẽ sai lệch Điều này thực hiện nhờ cảm biến Belt index

đợc gắn trên băng tải

Khi ghi trọng lợng bì vào bộ nhớ cũng nh khi cân băng hoạt động thì phải gặp

cảm biến Belt index thì mới bắt đầu thực hiện, điều này đảm bảo cho đồng bộ dữ

liệu

Khi xác định độ lệch, cho băng tải chạy không tải và so sánh dữ liệu giữa hai lần

quay, khi có sự sai lêch tức là đã có sự trợt của băng tải cần phải ghi lại lợng bì,

nguyên nhân là do có sự trợt của băng tải, cần phải báo động để căng lại , kiểm

tra lại băng tải

Lợng bì sẽ đợc định kì cân lại sau mỗi một quá trình vận hành để đàm bảo chính

xác khi lợng bì không còn đúng nh ban đâu trong qúa trình vận hành

Ι.3 Tính toán cho băng tải trong nhiệm vụ đồ án.

Trong đồ án này, do không có cảm biến belt index và băng tải ở đây là đều

cho nên sẽ không tiến hành trừ bì theo nguyên lý trên, để đơn giản, ta đa cả lợng

bì vào hệ số Km để tính ổn định lu lợng tải

Qtt = ∆Q = Km*∆λ*KV*∆V

Qtb = ∫T tt t = ∫T V ∆ ∆v d t

T d Q

Với Encoder đo đợc 100 xung với một vòng quay của bộ đếm xung

Encoder sẽ đo thời gian t trong một xung của encoder một xung bằng bằng cách

xử dụng timer của chip AT89C2051, đo thời gian trong một cửa sổ xung

Trong đó t = (số xung clock) x (thời gian 1 xung clock ) = m x (1às).

m : là số xung clock

D : Đờng kính Puli bị động

Với tần số bộ thạch anh bằng 12MHz thì mỗi xung clock đúng bằng 1às

T chu kỳ lấy tích phân sẽ lấy là bội số của t Tuỳ độ chính xác cần thiết mà ta lấy

chu kì lấy mẫu T lớn hay nhỏ

Chơng 2

thiết kế hệ thống

động lực cho hệ

Tốc độ của băng tải đợc đa về từ trục bị động qua bộ phát xung chuyển thành tín

hiệu xung đa về mạch đếm xung đo thời gian trong của sổ xung, qua mạch này

Loadcell

Nạp liệu

Biến tần

Bộ Điều khiển

Hộp giảm tốc

tốc độ động cơ.

Vi điều khiển hoạt động theo nguyên tắc tích phân, sau một chu kì lấy mẫu sẽ so

sánh tốc độ và trọng lợng, lu lợng đặt, đa tín hiệu qua bộ cách ly và biến đổi D/A

vào biến tần để điều khiển động cơ, thay đổi tốc độ động cơ để đảm bảo cho lu

l-ợng không đổi, động cơ xử dụng là động cơ không đồng bộ 3 pha, rôto lồng xóc

Vật chặn liệu là để cho lợng liệu dải đều và hạn chế chiều cao của vật liệu, điều

này giúp cho lợng liệu trên mặt băng ít thay đổi

Khi có tải chạy trên băng thì moment lực của tải trọng sẽ đợc cân bằng với

moment của đối trọng và loadcell

Cấu trúc cầu cân bằng moment lực.

áp dụng công thức tổng hợp moment ta có :

F0L0 = F1L1 +F2L2

Trong đó:

F0 : là lực của tải trọng tác động lên đầu cân

F1 : là lực của loadcell phải chịu

F2 : là lực của đối trọng

L0 : là khoảng cách tay đòn từ tải đến Puli (0.12m)

L1 : là khoảng cách từ Puli đến loadcell (0.16m)

L2 : là khoảng cách từ đối trọng đến puli (0.25m)

F0 =

0

2 2 2 1 1 1 0

2 2 1

L

L a m L a m L

L F L

2 2 1

L

L m L F m L

L m L

Trong đó : m1 : khối lợng chịu tải của loadcell

m2 : khối lợng của đối trọng (10kg)

Năng suất tối đa yêu cầu của băng tải là Q = 100T/h

Chọn tốc độ truyền tải (tốc độ trung bình) 1m/s

Khi đó trọng lợng của vật liệu đợc truyền tải trên một đơn vị chiều dài đợc tính :

3600

* 1

000 100

25 0

* 10 12 0

* 8 9

* 2

9 0

* 8 , 27

*

*

* 2

*

1

2 2 3

kg L

L m Lo g L

≈

−

=

− λ

vậy ta chọn loadcell chịu tải trung bình 80 kg.

ΙΙ.2 Tính chọn động cơ, công suất động cơ của cân băng

tải.

1.Động cơ không đồng bộ 3 pha.

Trớc đây các hệ thống có điều khiển tốc độ không dùng động cơ KĐB vì

khó điều chỉnh, hiện nay với công nghệ biến tần phát triển thì việc điều khiển đã

đợc khắc phục và tỏ ra có u điểm Động cơ không đồng bộ có kết câu đơn giản,

dễ chế tạo, vân hành an toàn, xử dụng nguồn trực tiêp từ lới điện xoay chiều ba

pha nên động cơ KĐB đợc xử dụng rộng rãi trong công nghiệp, dải công suất

rộng và vì thế mà chiếm một tỉ lệ lớn so với động cơ khác Có xu hớng thay thế

các động cơ một chiều trong các hệ truyền động mà ở đó độ chính xác điều chỉnh

tốc độ không quá khắt khe

Động cơ KĐB có từ thông và mômen phụ thuộc vào rất nhiều tham số Do vậy hệ

điều chỉnh tự dộng truyền động cho động cơ KĐB là hệ điều chỉnh nhiều tham số

' 2

2 1

*

*

* 3

nm

X S

R R S

R U M

ω

Trong đó: ω1 là tốc đọ góc của từ trờng quay, ω1 = 2Π*f/p

f1 là tần số điện áp lới

P là số đôi cực từ

U1 là giá trị hiệu dụng điện áp pha Stato

R1 là điện trở cuộn dây Stato

R2 là điện trở Roto đã quy đổ về stato.

Xnm là điện kháng ngắn mạch

S là hệ số trợt tốc độ của động cơ

S = (ω1-ω) / ω1

Với ω là tốc độ góc của động cơ

Từ phơng trình cho thấy M = f(s) phụ thuộc vào các đại lợng U1,ω1,R2 Tơng ứng

với mỗi đại lợng ta có một cách điều chỉnh điện áp động cơ

+ Phơng pháp điều chỉnh điện trở mạch roto.

+ Phơng pháp điều chỉnh điện áp Stato.

+ Phơng pháp điều chỉnh công trợt.

+ Phuơng pháp điều chỉnh tần số nguồn cấp cho stato.

Phơng pháp điều chỉnh điện trở Roto và Điên áp Stato áp dụng chủ yếu cho động

cơ Roto dây quấn, với Roto lồng sóc thì phải điều chỉnh theo phơng pháp điều

chỉnh tần số nguồn cấp cho Stato Với công nghệ điện tử công suất, công nghệ

biến tần phát triển hiện nay thì việc điều chỉnh tần số trở thành u điểm

Tốc độ đồng bộ của động cơ là:

n1=(60*f1) / p

Ta thấy tốc độ động bộ của động cơ KĐB có thể thay đổi nếu thay đổi tần số lới

điện f1 Do đó, tốc độ của động cơ n = n1(1-S) cũng thay đổi theo

Khi thay đổi tần số lới điện f1 cùng với việc bỏ qua điện trở dây quấn Stato, tức là

coi R1 = 0 thì moment tới hạn đạt cực đại:

n n

th

X

U X

n

U M

* 2

3

* 55 9 2

3

1

2 1 1

2 1

⇒

n th

L

f *

* ) 2 (

2 2

1 2

π

Đặt a = 3p2/ [2(2Π)2*Ln] ⇒ 2

1

2 1

3

*

f

U a

M th =

Biểu thức trên cho thấy khi tăng tần số nguồn mà giữ nguyên U1 thì moment tới

hạn sẽ giảm rất nhiều Do đó, khi thay đổi tần số để thay đổi tốc độ mà cần đảm

bảo cho moment tới hạn không đổi thì cần phải cùng lúc thay đổi điện áp cấp cho

stato U1 Giữ cho tỉ số const

động (D=0.24m)

η1 lµ hiÖu suÊt b¨ng t¶i; η2 lµ hiÖu suÊt hép sè.

F3 lµ lùc cña träng lîng trªn bng t¶i: F3=λ*L*g

V là vận tốc hoạt động max của băng tải.

η1 là hiệu suất băng tải; η2 là hiệu suất hộp số

x©y dùng hÖ ®iÒu

khiÓn.

Ch

¬ng ΙΙΙ :

X©y dùng hÖ ®iÒu khiÓn.

ΙΙΙ.1 CÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn

Tín hiệu từ loadcell đợc chuẩn hoá nhờ bộ K3NV của Omron, đa tín hiệu 0 ữ

5V về bộ biến đổi A/D trong của vi điều khiển.

Tín hiệu điều khiển từ VĐK đợc qua bộ biến đổi D/A và đợc cách li kiểu Opto

couple (để tránh hiện tợng tần số cao ở biến tần làm hòng bộ VĐK.) đa về biến

tần.

Từ Bộ VĐK qua bộ đệm để tăng khả năng lái tín hiệu đến mạch hiển thị số led

7 thanh và bàn phím (Vì đây là tín hiêu từ VĐK ra nên cần thiết phải đệm).

Đếm xung qua Mạch Encoder, nối với VĐK qua chuẩn RS 232 đa tín hiệu tốc

độ về VĐK dạng số.(Digital).

Trong các hệ thống điều chỉnh tự động trong công nghiệp hiện nay thơng sử dụng

các quy luật điều chỉnh chuân: tỉ lệ, tich phân, tỉ lệ tích phân, tỉ lệ vi phân, tỉ lệ vi

tích phân

- Quy luật tỷ lệ (P: Proportion)

Tín hiệu điều khiển trong qua luật tỉ lệ đợc hình thành theo công thức:

Uđ = Km.e

Trong đó Km đợc gọi là hệ số khuếch đại của quy luật Theo tính chất của khâu

khuyếch đại, ta thấy tín hiệu ra của khâu luôn luôn trùng pha với tính hiệu vào ,

vậy nên u điểm của quy luật này là tốc độ tác động nhanh Tuy nhiên quy luật

này có nhợc điểm cơ bản là đối với các hệ thống tĩnh đối với các đối tợng tĩnh

- Quy luật tích phân.(I: Integral)

Trong quy luật tích phân, tín hiệu điều khiển đợc xác định theo biểu thức:

Uđ = ∫ = ∫ t

i

t e d T d e

K . 1 .

Trong đó Ti = 1/K gọi là thời gian tích phân.

Từ công thức cho thấy, giá trị điều khiển Uđ chỉ đạt giá trị xác lập (Khi này quá

trình điều khiển kết thúc) khi e = 0 Ưu điểm của quy luật này là triệt tiêu đợc sai

lệch d Đặc tính của khâu tích phân là tín hiệu ra của nó luôn chậm pha so với tín

hiệu vào 1 góc π/2 vậy nên quy luật này tác động chậm

- Quy luật tỉ lệ tích phân.(PI ).

Để vừa tác động nhanh vừa triệt tiêu đợc sai lệch tĩnh, ta kết hợp hai quy luật

tỉ lệ và tích phân lại Tín hiệu điều khiển đợc xác định theo công thức:

Uđ = ( + 1.∫ . t)

i

m e d T e K

Km là hệ số khuyếch đại

Ti : là hằng số thời gian

Với Km và Ti thích hợp thì quá trình điều khiển sẽ tối u với thời gian tác động

không châm lắm và sai lệch tĩnh không nhiều

Nhng do có thành phần tích phân nên tốc độ tác động của quá trình điều khiển

châm đi, nếu đối tợng có nhiễu tác động liên tục mà đòi hỏi độ chính xác cao thì

quy luật PI không đáp ứng đợc

- Quy luật tỉ lệ vi tích phân.(PID).

Để tăng tốc độ tác động của quy luật PI, ta ghép thểm thành phần vi phân, tác

động điều khiển theo công thức:

Um = ( 1 )

t

e d t i m

d

d T d e T e

Km : hệ số khuyếch đại

Ti : thời gian lấy tích phân

Td : thời gian vi phân

Trong hệ thống cân băng tải này ta ổn định lu lợng theo quy luật PID để có thể

đảm bảo tác động nhanh, sai lệch tĩnh ít, chịu nhiễu và độ chính xác cao

e = Qđặt – QGiá trị điều khiển xác lập khi e = 0 Lúc này lu lợng băng tải bằng lu lợng đặt

ΙΙΙ.2 Biến tần công nghiệp Toshiba.

1.Khái Quát điều chỉnh tốc độ biến tần.

Biến tần gián tiếp TRANZITOR.

Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần số , ta phải có bộ

biến tần thay đổi đồng thời tần số và điện áp

Để tạo ra các bộ biến tần có U và f thay đổi, có rất nhiều loại Máy biến tần công

nghiệp Toshiba dùng trong băng tải ở đây dùng loại biến tần Tranzitor công suất,

làm việc theo nguyên lý điều biến độ rộng xung.(PWM-pulse width modulation)

Bộ biến tần loại này đáp ứng đợc yêu cầu điều chỉnh, đồng thời nó còn tạo ra

điên áp và dòng điện gằn giống hình Sin

Sơ đồ biến tần ba pha gián tiếp dùng Tranzitor công suất Sơ đồ biến tần ba pha gián tiếp dùng Tranzitor công suất gồm:

+ Bộ chỉnh lu có lọc bằng tụ, biến đổi điện áp xoay chiều lới thành điện áp một

chiều cung cấp cho bộ nghịch lu

+ Bộ nghịch lu biến đổi điện áp một chiều từ bộ chỉnh lu thành điện áp xoay

chiều có tần số biến đổi đợc

Sơ đồ dùng 6 tranzitor công suất T1 ữ T6 và 6 Diode đấu song song ngợc với 6

Tranzitor tơng ứng

Tín hiệu điều khiển Vb đợc đa vào bazơ của tranzitor có dạng chữ nhật chu kì

2Π, độ rộng là Π/2

Khi Vb= “0” , tranzitor bị khoá

Khi Vb= “1” , tranzitỏ mở bão hoà

Các tranzitor đợc điều khiển theo thứ tự 1,2,3,4,5,6,1,2,3…

Các tín hiệu điều khiển lệch nhau Π/3

Xét pha A: biểu thức giải tích của điện áp pha:

1 sin

2

t t

2 (sin

2

ϕ ω

2 (sin

4 (sin

2

ϕ

π ω

2.Biến tần công nghiệp TOSHIBA VF-S9.

a.Mạch lực của biến tần.

3 pha 200 ~ 230v , 50/60 Hz Loại 400v: 3 pha 380 ~ 500v , 50/60 Hz.

Cực dong của dòng một chiều có thể cấp vàp qua P A.

DC Reactor.

tín hiệu dòng

Đ

Mạch chính

Bộ lọc

Ry

II Nguồn

P24

kết nối truyền thông nối tiếp

FMV FMC

Tín hiệu điện áp vào điều chỉnh 0ữ10V

FLC FLB FLA RY RC

Máy đo tần số

Rơ le phát hiện lỗi

phát hiện tín hiệu tốc độ thấp

MCCB R/L

Sơ đồ nối nguồn vào 3 pha:

Bàn phím và màn hình hiển thị:

b Hoạt động cơ bản của biến tần-các chế độ.

Biến tần VF-S9 có 3 chế độ màn hình:

1.Chế độ màn hình chuẩn.:

Chế độ này hiển thị khi biến tần đang làm việc

Chế độ này hiển thị tần số đầu ra và đặt giá trị tần số Đồng thời cũngbáo tình

trạng chạy của biến tần ở góc trái màn hình

Nếu có nỗi trong khi biến tần làm việc, sẽ có đèn báo lỗi trên màn hình

+ C : Dòng cao hơn dòng định mức cho phép.

+ P : Điện thế cao hơn mức định mức

+ L : Khi quá tải 50% huặc cao hơn

+ H : Khi nhiêt độ bên trong biến tần tăng qúa mức cho phép

2.Chế độ điều chỉnh:

Khi hiển thị ở chế độ này ta có thể điều chỉnh các thông số cũng nh chức năng

cần thiết cho biến tần, làm việc cho phù hợp với tải

Thông số cơ bản: Thông số cơ bản đợc thiết lập trớc khi biến tần làm việc

Thông số mở rộng: Thông số cho cài đặt chi tiết và riêng biệt

Thông số ngời xử dụng: Những thông số khác với các thông số mặc định chuẩn

Thông số này để cài đặt và thay đổi cài đặt

Chọn các thống số cần cài đặt bằng nút lên xuống

rôi ấn nút ENT để chọn

Thay đổi các thông số cài đặt.

Sau khi chon đặt xong, ấn ENT để nhớ.

Chuyển sang chế độ cài đặt: ấn MON

Chọn F_ _ _ trong danh sách bằng nút lên xuống.‘ ’

- Tìm và thay đổi các thông số đã cài đặt tr ớc đó.

Mục này tự động tìm kiếm các thông số đã đặt trớc đó với những giá trị khác với

giá trị mặc định (nếu các thông số không khác với mặc định thì mục này sẽ

không hiển thị gì) Các thông số cũng có thể thay đổi trong mục này.(Các thông

số đã đợc lập trình cũng đợc hiển thị )

ấn MON để đa vể la chọn.

ấn lên xuống tìm mục:

ấn enter(ENT) để chọn chức năng này.

ấn lên xuống để tìm những thông số có giá trị khác mặc định.

ấn enter(ENT) để hiển thị.

ấn lên xuống để thay đổi giá trị mong muốn.

ấn ENT để lu giá trị vừa đặt.

ấn tiếp lên xuống để chọn tiếp các giá trị cần hiển thị

và thay đổi.

Khi xuất hiện thì quá trình tìm kiếm kêt thúc.

Khi không cần tìm nũa thì ấn MON để quay về.

Khi ấn tiếp MON để đa về chế độ hiển thị trạng thái,

ENT

ENT

MON

MON

ấn MON đa màn hình về chế độ cài đặt.

ấn lên xuống chọn mục UL(upper limit), LL (Lower limit)

ấn enter để chon mục này

Trong mục này dùng nút lên xuống để đặt ngỡng cho tần số, tần số đặt FH

cao nhất chỉ đợc thay đổi trong ngỡng này

ấn MON đa về chế độ cài đặt

ấn lên xuống để tìm mục FH

Đa vào giá trị max và ấn ENT để nhớ

: Tần số cc đại

- Chọn chiều quay thuận & ngợc.

ấn MON đa màn hình về chế cài đặt cơ bản

Nhấn lên xuống lựa chọn mục

Trong mục này, ấn lên xuống để chọn chạy ngợc hay thuận

: Chạy thuận

: chạy ngợc

- Tăng moment khởi động.

Đồng thời điều chỉnh điện áp và tần số ra của biến tần cung cấp cho động cơ làm

tăng moment khởi dộng của động cơ Trong mục này , biến tần có tích hợp chế

độ lựa chọn tự động điều khiển nh là: Véc tơ điều khiển

Xử dụng phơng pháp vecter điều khiển (điều khiển tự động)

Làm tăng moment khởi động và độ chính xác vận hành cao

ấn MON đa màn hình về chế độ cài đặt

ấn lên xuống đa về mục AU2

ấn ENT chon mục này

ấn lên xuống đa về giá tri 01

ấn ENT lựa chọn

Tăng moment theo phơng pháp thông thờng.( điều khiển tỉ lệ U/f không đổi)

Chuyển biến tần sang chế độ điều khiển này cũng chính là chế độ mặc định của

nhà sản xuất Chỉ việc đa giá trị trong AU2 về 0

Sau đó đặt chế độ điều khiển lựa chọn liên tục trong mục về 0

5 Đặt thời gian tăng, giảm tốc.

Tăng giảm thời gian quá độ trong lúc tăng, giảm tốc

: Tự động tăng giảm tốc

: Thời gian tăng tốc 1

: Thời gian giảm tốc 1

- Chế độ tự động thời gian tăng giảm tốc.

* Tự động tăng giảm thời gian tăng giảm tốc theo tốc tăng dòng tải trong vùng

1/8 thời gian đặt của và đến vô tận

• Tự động thời gian ngắn nhất với 120% của tốc độ tăng dòng Là giá trị đạt

đợc quan trọng với thời tăng giảm tốc

- Chế độ đặt thời gian tăng giảm tốc thờng.

Thời gian tăng tần số từ 0 Hz đến tần số max và thời gian giảm tần số từ max

e.Đặt Phơng thức điều khiển

CNOd = 0: Thực hiện đóng , mở biến tần bằng tín hiệu ngoài

CNOd = 1 : Thực hiện đóng , mở biến tần trên bảng điều khiển Run, stop

điều chỉnh tần số

0,1,2

FNOd = 0 : Điều chỉnh bằng tín hiệu bên ngoài

(VIA, VIB: 0 ữ 10V, II : 4 ữ 20 mA)

FNOd = 1 : Điều chỉnh bằng nút ấn

ΙΙΙ.3 Vi điều khiển - Giới thiệu hệ vi xử lý 80c537.

1 Giới thiệu Vi điều khiển 80C537.

Vi xử lý 80c537 Có hai loại, 84 chân :

(P-LCC-84) và loại 100 chân (P-MQFQ-100-2)

Chức năng Dải điều chỉnh Giá trị mặc định

Điều chỉnh thời gian tăng 0.1-3600s 10,0s

Điều chỉnh thời gian giảm 0.1-3600s 10,0s

dựa trên cơ sở công nghệ chế tạo chíp 80c51.

ACMOS là công nghệ chế tạo chip hoạt động với tốc độ cao và nhiều đặc tính

nh giảm thiểu dòng tiêu thụ, công suất vô ích, có thể làm việc ở chế độ nghỉ để

tiêt kiệm năng lợng

Vi xử lý thế hệ 80c537 bao gồm những đặc tính của 80c515 và có mở rộng thểm

khả năng về số học, đặc tính “fail – safe”, có thể xử lý tín hiệu tơng tự (Analog)

và có thểm bộ định thời Và đặc biệt loại này thiết kế để hoạt động với bộ nhớ

chơng trình bên ngoài nên không đợc tích hợp ROM bên trong

Là loại vi xử lý dùng với bộ nhớ chơng trình bên ngoài.

- Với tần số giữ nhịp 12MHz thì chu kì lệnh là 1às

- Với tần số giữ nhịp 16MHz thì chu kì lệnh là 750ns.

- Địa chỉ trực tiếp 256 bits cho xử lý số học.

- 64Kb địa chỉ hoá cho bộ nhớ chơng trình và dữ liệu.

- 4 bộ định thời và đếm 16 bits.

- Có bộ giữ và so sánh 16 bits với 21 kênh ra tốc độ cao và 5 đầu vào giữ.

(CCU-compare/capture).

- 8 con trỏ địa chỉ cho định địa chỉ dữ liệu ngoài.

- 14 vector ngắt , 4 lứa chọn u tiên có cấp bậc.

- Bộ A/D 8 bits với đầu 12 đầu vào đa thành phần và điện áp xoay chiều

đặt đợc.

- 2 giao diện nối tiếp

- 9 cổng với 56 đờng ra và 12 đờng vào.

- Hai lựa chọn 32 huặc 16 bits, mặc định là 32 bits và thay đổi theo bộ

nhân chia ngoại vi (MUL/DIV unit - MDU).

* MDU: Mul / Div Unit (Bé nh©n , chia)

* CCU: Capture / compare Unit.(Bé lu vµ so s¸nh)

* USART: Universal Asynchronous Receiver and Transmitter.(ThiÕt bÞ thu

ph¸t v¹n n¨ng)

Lo¹i 84 ch©n(P_LCC 84) – Plastic leaded carrier package.

Lo¹i 100 ch©n(P-QMFP-100-2): Plastic quad metric flat package.

M« t¶ ch©n.

Kí hiệu

(symbol)

Số thứ tự chân Loại Chức năng(Function)

P-LCC-84 P-MQFP-100P4.0 ữ P4.7 1ữ3, 5ữ9 64ữ66, 68ữ72 I / O Cổng hai hớng với điện trở

Trong cao Nhờ điện trở này,khi mà nó đợc đẩy cao thì cácchân cổng 4 là cổng vào

Cổng 4 cũng có chức năng sosánh

(kích hoạt chức năng tiết kiệmnăng lợng)

Start watchdog timer.(Bật bộ

đếm watchdog)

Mức thấp ở chân này đặt chophần mềm kích hoạt MC hoạt

động ở chế độ nghỉ để tiết kiệmnăng lợng

Khi ở mức thấp cũng nh trongquá trình reset thì bộ định thờiwatchdog tắt

Khi mức tín hiệu cao, phầnmềm điều khiển quá trình hoạt

động nghỉ bị phong toả Mức tínhiệu cao khi reset làm cho bộ

định thời watchdog hoạt động

kì máy sẽ làm cho bộ vi xử lýkhởi động lại