BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG đề tài AUGER FILLER.pdf

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Tài Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Bảo An 2010101 Hồ Thái Đại Lợi 2011579 Triệu Việt Hoàng 2011240 AUGER FILLER I Mô tả hoạt động hệ thống: → Bước bắt đầu: Động điều khiển băng tải di chuyển hộp vào vị trí → Sensor phát hộp → Chuyển thông tin Unidrive:  Bộ (điều khiển băng tải) cho dừng băng tải  Bộ (định lượng) bắt đầu cấp nguyên liệu  Sau Unidrive cấp liệu xong → Chuyển thông tin Unidrive → Hiển thị CTIU → Điều khiển băng tải → Quay lại bước bắt đầu II Các vấn đề hệ thống: 1 Điều khiển băng tải: - Cần điều khiển thông số motor như: + Công suất + Tốc độ - Tránh ngã, đổ hộp hoạt động/dừng (do tác dụng việc gia tốc băng tải) - Phát hộp đến vị trí để cấp liệu Định lượng: - Lượng nguyên liệu cấp vào phễu phải liên tục - Điều khiển motor vitme để cấp đủ lượng nguyên liệu cần thiết vào hộp - Đặt hộp vào vị trí để cấp liệu An tồn: Tránh tràn ngun liệu vào phễu gây ảnh hưởng tới phận khác Cấu hình hiển thị / thơng số hệ thống III Các thiết bị hệ thống: - Motor VSD (VFD) / Driver - HMI / Controller - Cảm biến: + Loại vật liệu + Khoảng cách + Tốc độ (băng tải) + Mức (tránh tràn nguyên liệu vào phễu) - Valve điều khiển cấp liệu IV Vấn đề điều khiển hệ thống: - Thời gian tăng tốc / dừng (vì băng tải hộp có qn tính) - Việc tăng tốc / giảm tốc đột ngột gây hư hỏng động thành phần khí khác → Giải pháp: Giảm dịng khởi động, điện áp phát - Profile tốc độ ảnh hưởng tới gia tốc V Cấu trúc kinh điển: THÔNG TIN VỀ CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ DC AC (đồng b ĐỘNG CƠ STEP SERVO I Động điện chiều ( Động DC) Ưu điểm: - Ưu điểm bật động điện chiều có momen mở máy lớn, kéo tải nặng khởi động - Khả điều chỉnh tốc độ tải tốt - Tiết kiệm điện năng, bền bỉ, tuổi thọ lớn - Mật độ momen xoắn tương đối cao động - Động chiều chạy êm phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng - Khả tải tốt nhiễu điện từ nhỏ Nhược điểm: - Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền hay hư hỏng trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên, tuổi thọ ngắn - Có tiếp điểm trượt cổ góp chổi than gây tia lửa điện gây nguy hiểm, điều kiện môi trường dễ cháy nổ mài mòn học - Giá thành đắt mà công suất không cao Ứng dụng: Trong lĩnh vực đời sống: tivi, máy công nghiệp, đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc biệt công nghiệp giao thông vận tải, thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi lớn…… Kỹ thuật điều khiển: Có số phương pháp thông dụng để điều khiển động điện chiều sau: - Điều khiển tốc độ động điện chiều cách sử dụng điện trở  Đây xem phương pháp đơn giản nhất, cần mắc nối tiếp điện trở vào phần ứng, độ dốc đường đặc tính giảm, số vòng quay giảm tốc độ chậm tương ứng - Điều khiển tốc độ động điện chiều cách điều khiển từ thông  Điều chỉnh từ thơng hay cịn gọi điều chỉnh momen điện từ sức điện động động Khi từ thơng giảm tốc độ quay động tăng lên Tuy nhiên, thực tế, phương pháp sử dụng khó để thực - Điều khiển tốc độ động điện chiều cách điều khiển điện áp phần ứng  Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng động điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động Khi thay đổi điện áp phần ứng tốc độ quay động thay đổi tương ứng II Động điện xoay chiều ( Động AC) Động điện đồng Động điện đồng động xoay chiều, hoạt động tốc độ không đổi xác định tần số hệ thống Động loại cần có dịng điện chiều (DC) để kích thích có momen khởi động thấp, động đồng thích hợp với thiết bị ứng dụng khởi động mức tải thấp máy nén khí, tần số thay đổi hay máy phát điện Động đồng cải thiện hệ số công suất hệ thống, lý chúng thường hay sử dụng với hệ thống dùng nhiều điện Động điện không đồng + Động điện không đồng pha Chỉ có cuộn dây stato, hoạt động nguồn điện pha, có rơto lồng sóc cần thiết bị để khởi động động Hiện nay, loại động phổ biến sử dụng thiết bị gia đình quạt, máy giặt, máy sấy quần áo có cơng suất khoảng – mã lực + Động điện không đồng ba pha Từ trường quay nguồn cung ba pha cân sinh Những động loại có lực cơng suất cao hơn, có rơto lồng sóc rơto dây quấn (khoảng 90% có rơto lồng sóc), tự khởi động Ước tính khoảng 70% động cơng nghiệp thuộc loại này, chúng sử dụng máy bơm, máy nén, băng tải, lưới điện công suất cao máy mài Chúng thích hợp dải từ 1/3 tới hàng trăm mã lực Ưu điểm: - Cấu tạo đơn giản, dễ dàng sử dụng - Sử dụng nguồn điện trực tiếp từ lưới điện, không cần chỉnh lưu - Khả điều khiển tốc độ quay đa dạng - Kết cấu bền vững, khả chịu tải tốt nhờ chế bảo vệ - Giá thành thấp so với truyền động dùng động chiều Nhược điểm: - Moment khởi động nhỏ, không sử dụng ứng dụng cần momen khởi động lớn - Tiêu tốn nhiều điện so với động chiều Ứng dụng: - Dân dụng: Ngày động điện pha dùng hầu hết lĩnh vực, từ động nhỏ dùng lị vi sóng để chuyển động đĩa quay, máy giặt, quạt điện - Công nghiệp: Công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ, khai khống, dầu mỏ, máy móc cơng nghiệp, cần trục điện - Công nghệ thông tin: động điện xoay chiều thường thấy thiết bị máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang (chúng động bước nhỏ) Kỹ thuật điều khiển Có số phương pháp thông dụng để điều khiển động điện xoay chiều sau: - Thay đổi số vòng dây Stator - Mắc nối tiếp với động điện trở hay cuộn dây điện cảm - Điều khiển điện áp đưa vào động - Điều khiển tần số đặt vào động III Động bước (step) Ưu điểm: - Có ưu điểm khả cung cấp mô men xoắn cực lớn, đặc biệt dải vận tốc thấp vận tốc trung bình - Một điểm cộng động bước thị trường bền, giá thành sản phẩm tương đối thấp, việc mua bán, trao đổi thuận tiện, không gặp trở ngại Khơng có vậy, việc thay động bước trình sản xuất tương đối dễ dàng Nhược điểm: - Hay xảy tượng khó chịu, chẳng hạn bị trượt bước Lý biết đến lực từ yếu hay đơi cịn nguồn điện cấp vào động không đủ - Một điểm trừ q trình hoạt động, động bước thường gây tiếng ồn khó chịu có tượng động bị nóng dần lên Với động bước hệ độ ồn tượng nóng động giảm đáng kể - Không nên sử dụng động bước cho thiết bị máy móc địi hỏi tốc độ cao Ứng dụng: - Ứng dụng động bước ngành cơng nghiệp tự động hố, đặc biệt thiết bị máy móc cần phải có xác Chẳng hạn loại máy móc cơng nghiệp đại, giúp phục vụ cho q trình gia cơng khí như: Máy cắt cơng nghệ plasma CNC, máy cắt công nghệ CNC laser,… - Ngồi ra, lĩnh vực cơng nghệ máy tính, động bước Step sử dụng loại ổ đĩa cứng ổ đĩa mềm, chí máy in,… - Trong lĩnh vực y tế, động bước sử dụng để sản xuất máy quét y tế, máy lấy mẫu, chí cịn có bên máy chụp ảnh nha khoa kỹ thuật số, bơm chất lỏng, mặt nạ phòng độc loại máy móc phân tích mẫu máu - Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng, động bước dùng trình chế tạo máy ảnh, đem lại chức lấy nét xác sắc sảo cho máy ảnh, đồng thời có chức thu phóng loại camera kỹ thuật số tự động hay loại máy in 3D Kỹ thuật điều khiển Hiện nay, có phương pháp để điều khiển động bước sử dụng phổ biến nhất, là: - Điều khiển động bước dạng sóng (Wave): Đây phương pháp điều khiển cấp xung cho điều khiển, hoạt động theo thứ tự định cho cuộn dây pha - Điều khiển động bước đủ (Full step): Đây phương pháp điều khiển cấp xung lúc, đồng thời cho cuộn dây pha xếp - Điều khiển động nửa bước (Half step): Chính phương pháp điều khiển kết hợp phương pháp điều khiển động dạng sóng điều khiển động bước đủ Khi điều khiển động theo phương pháp giá trị góc bước nhỏ lần số bước động bước tăng lên lần so với phương pháp điều khiển động bước đủ Tuy nhiên, phương pháp điều khiển có phát xung điều khiển vơ phức tạp - Điều khiển động vi bước (Microstep): Đây phương pháp mới, áp dụng trình điều khiển động bước Từ đó, cho phép động bước dừng lại định vị khoảng vị trí nửa bước bước đủ  Ưu điểm dễ thấy phương pháp động hoạt động hiệu với góc bước nhỏ độ xác cao Do xung cấp động có dạng sóng nên máy hoạt động êm hơn, hạn chế vấn đề cộng hưởng lực động hoạt động IV Động servo Ưu điểm: - Khả điều khiển tốc độ, vị trí mơ-men xác - Mô-men không đổi khoảng tốc độ từ đến tốc độ định mức, servo thường sử dụng số ứng dụng cần mô-men cao tốc độ thấp - Hiệu suất hoạt động cao tới 90%, sinh nhiệt khơng dao động - Tốc độ cao tần suất làm việc thay đổi nhanh, liên tục - Tốc độ đáp ứng phản hồi nhanh, quán tính thấp (gần khơng có qn tính) - Hoạt động êm ái, nhẹ, tiết kiệm điện (động servo tiết kiệm 5- 20% điện so với động thường) - Kích thước trọng lượng nhỏ hơn, bị hư hỏng Nhược điểm: Khi sử dụng động servo yêu cầu người sử dụng phải có kiến thức lập trình để sử dụng linh hoạt động servo cho ứng dụng thực tế Ứng dụng: Với nhiều tı́nh bật, hiệu suất cao, khả điều khiển xác vị trí, tốc độ, lực căng, vận hành mạnh mẽ hoạt động ổn định thời gian dài, hệ thống AC servo phù hợp với nhiều ứng dụng từ bản, đa đến chuyên dụng, đại nhiều ngành công nghiệp khác như: - Điều khiển cánh tay Robot - Hệ thống máy CNC - Ứng dụng máy sản xuất trang - Hệ thống dao cắt bay, cắt quay - Hệ thống máy cắt túi nilon - Điều khiển hệ thống máy đóng gói - Ứng dụng máy in công nghiệp - Ứng dụng hệ thống vận chuyển xếp hàng hóa - Điều khiển máy chế tạo thiết bị điện tử… Kỹ thuật điều khiển: Công nghệ điều khiển động servo gồm hai phần là: Servo Drive Servo Motor + Servo Motor: cịn gọi đồng động Khi có dịng điện qua xuất hiện tượng cảm ứng điện từ tác động lên từ trường vòng dây bên nam châm vĩnh cửu tạo lực điện Encoder ghi nhận tốc độ, vị trí, trạng thái hoạt động,… gửi đến điều khiển – Servo Drive + Servo Drive: hệ thống truyền động điều khiển hồi tiếp vịng kín Được thực cách nhận tín hiệu điều khiển xung từ encoder Sau truyền lệnh đến động Servo để hoạt động theo lệnh Cùng lúc nhận tín hiệu phản hồi vị trí tốc độ động từ encoder Dựa vào tín hiệu phản hồi về, điều khiển servo so sánh tín hiệu lệnh ban đầu điều chỉnh phù hợp để đảm bảo động hoạt động theo yêu cầu đưa 10 CÁC THUẬT NGỮ ĐƯỢC SỬ DỤNG Cảm biến (Sensor): Cảm biến là thiết bị phát phản hồi số loại đầu vào từ môi trường vật lý Đầu vào cụ thể ánh sáng, nhiệt, chuyển động, độ ẩm, áp suất số nhiều tượng mơi trường khác Đầu nói chung tín hiệu chuyển đổi thành hình đọc vị trí cảm biến truyền điện tử qua mạng để đọc xử lý thêm CTIU (Control Techniques Interface Unit): CTIU dòng sản phẩm có chi phí thấp, lắp đặt kết nối đơn giản, giao diện vận hành chi tiết nhiều tính CTIU cung cấp khả giám sát điều khiển rộng rãi, tùy thuộc vào độ phức tạp ứng dụng hệ thống Trạng thái hệ thống hiển thị nhiều dạng số, chữ số, bar graphs, live graphs trends plots HMI: HMI (Human Machine Interface) thiết bị cung cấp giao diện giao tiếp người dùng máy móc Unidrive SP Unidrive SP biến tần có đầu vào AC đầu AC Có dạng dạng tủ; dạng khối; lắp bảng Unidrive SP điều khiển nhiều loại động công nghiệp cấu hình để hoạt động theo phương thức sau:  Điều khiển vòng hở theo dạng V/Hz  Điều khiển vector vòng hở AC  Điều khiển từ thơng roto vịng hở (RFC)  Điều khiển vector vịng kín  Điều khiển Servo cho động nam châm vĩnh cửu đồng / động không chổi than VFD (VSD): VFD từ viết tắt “Variable Frequency Drive”, thường gọi biến tần ,còn gọi điều chỉnh dịng xoay chiều (AC drive),bộ điều chỉnh tốc độ (VSD – variable speed drive), biến đổi tần số (VFI – variable frequency inverter),… Bất kể tên gọi nào, VFD loại điều khiển động truyền động 11 điều khiển động điện VFD kiểm soát tốc độ mô-men xoắn động để đáp ứng yêu cầu ứng dụng cách thay đổi tần số nguồn điện áp Tần số liên kết trực tiếp với RPM động cơ; tần số cao, số RPM lớn Được áp dụng nhiều với loại động có yêu cầu thay đổi tốc độ như: Bơm, quạt, băng tải, thang máy… CÁC THUẬT NGỮ LIÊN QUAN Bar Graph Thanh Bargraph thể thay đổi liên tục mực nước, dầu, áp suất, nhiệt độ, … Trends plots  Là dạng đồ thị biểu diễn thay đổi biến (tag) theo thời gian Có loại trend chính: Trend thời trend khứ (history) 12 ... để điều khiển động bước sử dụng phổ biến nhất, là: - Điều khiển động bước dạng sóng (Wave): Đây phương pháp điều khiển cấp xung cho điều khiển, hoạt động theo thứ tự định cho cuộn dây pha - Điều. .. phương pháp điều khiển động dạng sóng điều khiển động bước đủ Khi điều khiển động theo phương pháp giá trị góc bước nhỏ lần số bước động bước tăng lên lần so với phương pháp điều khiển động bước... nhiên, phương pháp điều khiển có phát xung điều khiển vơ phức tạp - Điều khiển động vi bước (Microstep): Đây phương pháp mới, áp dụng q trình điều khiển động bước Từ đó, cho phép động bước dừng lại