Đang tải... (xem toàn văn)
1 Thiếtkế mônhọctruyềnđộngđiệntựđộng TRƯỜNGĐẠIHỌCGIAOTHÔNGVẬNTẢI BÁOCÁOBÀITẬPLỚN Thiếtkếhệthốngtruyềnđộngcuộnthuhồigiấytheo côngnghệtrục nổi NguyễnTrọngThiện NguyễnVănThăng DươngXuânTrường Giảng viênh[.]
TRƯỜNGĐẠIHỌCGIAOTHƠNGVẬNTẢI BÁOCÁOBÀITẬPLỚN Thiếtkếhệthốngtruyềnđộngcuộnthuhồigiấytheo cơngnghệtrục NguyễnTrọngThiện NguyễnVănThăng DươngXnTrường Giảng viênhưTớrnầngdDẫuny:LợiNguyễnTrungDũngTrầnVănKhanh Bộmôn: Khoa: TăngTuấnMinh NguyễnXuânThượng Thiếtkế mônhọctruyềnđộngđiệntựđộng Đ iện –Điệntử NguyễnThànhLong NguyễnĐứcTô n Chữkýcủa GVHD HÀNỘI,12/2021 Lờicảmơn Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại học Giao thông vận tảiđã đưa môn học Truyền độn điện tự động vào trương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng emxin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên: Thầy Nguyễn Trung Dũng dạy dỗ, truyền đạtnhữngkiến thứcquýbáu choemtrong suốtthời gianhọctậpvừa qua Trong thời gian tham gia lớp học Truyền động điện tự động thầy, chúngem có thêmchomìnhnhiềukiếnthứcbổích,tinhthầnhọctậphiệuquả,nghiêmtúc.Đâychắcchắnsẽlà nhữngkiến thức qbáu,là hànhtrang để emcóthểvững bước saunày Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡngỡ Mặc dù chúng em cố chắck h ó c ó t h ể t r n h k h ỏ i n h ữ n g t h i ế u s ó t v n h i ề u chỗ cịn chưa xác báo cáo tập lớn, kính mong thầy xem xét góp ý để bàitậplớn củachúng emđượchồn thiệnhơn Emxinchânthànhcảmơn! MỤCLỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀCÔNGĐOẠNQUẤNTHUHỒIGIẤY 1.1 Giớithiệutổngquanvềcôngnghệsảnxuấtgiấy .5 1.2 Côngđoạnquấnthuhồigiấy .5 CHƯƠNG2.PHÂNTÍCH,ĐÁNHGIÁVÀLỰACHỌNPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾ 2.1 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾCƠKHÍ 2.2 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾMẠCHĐỘNGLỰC 2.2.1 Độngcơ 2.2.2 Hộpgiảmtốc 2.2.3 Cácthiếtbịđóngcắtvà bảovệ 2.3 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾMẠCHĐIỀUKHIỂN 2.3.1 Bộđiềukhiển 2.3.2 Bộđiềuchỉnh tốc độ 2.3.3 Thiếtbịđotốc độ 10 2.3.4 Thiếtbịđo dòngđiện 11 CHƯƠNG3.XÂYĐỰNGPHƯƠNGÁNTRUYỀNĐỘNG 12 3.1 Lựachọnhệ truyềnđộngdùngđộngcơ mộtchiều 12 3.2 Lựa chọnchiếnlượcđiềukhiểntốcđộbằngmạchbămxungtầnsốcao 13 CHƯƠNG4.TÍNHTỐNTHIẾTKẾ 14 4.1 TÍNHTỐNLỰACHỌNĐỘNGCƠ .14 4.2 Thiếtkếtínhtốnphầnđiêukhiển 17 4.3 BộđiềukhiểnPID chohệthốngtruyềnđộng .18 4.3.1 Xâydựngmạchvòngdòngđiện .18 4.3.2 Xâydựngmạchvòngtốc độ 19 4.3.3 MôphỏngtrênMatLab 20 CHƯƠNG5.LỰACHỌNTHIẾTBỊ .21 5.1 ThiếtbịđiềukhiểnPLC 21 5.2 Thiếtbịbảovệ 23 5.3 Máypháttốc 24 5.4 IGBT 24 5.5 Bộgiảmtốc 25 5.6 Diodechochỉnhlưucầu3pha 25 5.7 Diodegiảmtổnhao 26 CHƯƠNG6.BẢNVẼMẠCHĐIỀUKHIỂN VÀMẠCHĐỘNGLỰC 27 Hình1:Bảnvẽmạchđộnglực 27 Hình2:Bảnvẽmạchđiềukhiển .27 CHƯƠNG7.CHƯƠNGTRÌNHĐIỀUKHIỂNPLC TRÊN PHẦN MỀMS7_SIMATIC.28 Tómtắtnộidungbàitậplớn Vấnđề cầnthực hiện: Tínhtốn,xâydựngbộđiềukhiểnPIDchohệthốngtruyềnđộngcủatrụclơcuộngiấyđápứng ucâucủabài tốnđồng thờiổn địnhtốcđộ chođộng Độngcơ:Dcmotor Bộđiềukhiển: PLC Cơng cụ sử dụng lập trình PLC:Cơngcụmơphỏng:MatlabSimuli nk CHƯƠNG1.G IỚITHIỆUTỔNGQUANVỀCÔNGNGHỆSẢNXUẤTGIẤYVÀC ÔNGĐOẠNQUẤNTHUHỒI GIẤY 1.1 GIỚITHIỆUTỔNGQUANVỀCÔNGNGHỆSẢNXUẤTGIẤY Nguyên liệu để sản xuất giấy thường gỗ tre, nứa Trước đưa vào máy chặt, nguyênliệu rửa bóc vỏ Qua máy chặt, ngun liệu có kích thước phù hợp đưa quasân chứa mảnh, sau đưa lên băng chuyền phân phối vào nồi nấu theo tỷ lệxácđịnh trước Cơngđoạnnấucóchứcnăngchuyểndămmảnhthànhdungdịchbột.Trướckhinấungườita dung hơibãohịasấykhơđếnmộtnhiệuđộnấtđịnh.Tiếpđódunghóachấttrộnvớingun liệu Q trình nấu bắt đầu phản ứng nguyên liệu với hóa chất Dungdịch bột tiếp tục bơm sang bể phóng, nơi tập trung trướ chuyển sang cơngđoạnrửa,sàng Cơng đoạn rửa, sàng có chức loại bỏ tạp chất lẫn dung dịch nấu Để thực hiệnchức này, người ta sử dụng máy đánh tơi, sàng áp lực để loại mấu mắt bộtsống Tiếpđó,dungdịchđược đưaqua cácmáylọcchânkhơng đểrửasạch Tẩy trắng cơng đoạn quan trọng định chất lượng cảu giấy Ở cơng đoạn ngườita dunghóachấtđểtẩy bộtgiấyvàchủ yếu làClo Cơng đoạn xeo giấy có nhiệm vụ chuyển bột giấy thành tờ giấy theo yêu cầu chấtlượng Giai đoạn 1, bột nghiền nhỏ nhằm tang khả liên kết thớ sợi Giaiđoạn 2, bột trộn với ác phụ gia khác : nhựa thông, phèn, cao lanh… Sau đượcbơm vào hịm phun Bột phun lên lưới để hình thành giấy, lúc tờ giấy ướt có độkhơ 18- 20% Tiếp theo, tờ giấy chuyển sang lô ép để nâng cao độ khô tờ giấy lênkhoảng 38-40% Sau lô ép lô sấy, giấy sấy có độ khơ lên tới 9294% Nhằm nâng cao chất lượng bề mặt, tờ giấy đưa sang lô ép keo ép quang Cuốicùnggiấy đượcquậnvàocáclơthành phẩm 1.2 CƠNGĐOẠNQUẤNTHUHỒIGIẤY Giấy thành phẩm thu hồi vào lơ Vì giấy chyển động qua nhiều lơquay nên việc điều chình tốc độ lơ có ý nghĩa quan trọng Việc giữ ổn định tốcđộ động theo yêu cầusẽ đảm bảo sức căng giấy Không bảo đảm điều sẽàm đứt giấy trùng giấy Vì việc giữ ổn định điều chỉnh tốc độ động theo tỷsốđặt trướclà1việclàmrất cần thiết CHƯƠNG2.PHÂNTÍCH,ĐÁNHGIÁVÀLỰACHỌNPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾ 2.1 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾCƠKHÍ Hình1:Mơhìnhcơ khí Giấy thành phẩm đưa với vận tốc v thu hồi vào lô D Lơ cuốnD0này đặt tì lên trụ quay bên dưới, trụD1vàD2bên quay, ma sát lăngiữaD1v D2v l ô c u ố n D0sẽ làm choD0quay theo với vận tốc dài D 1v D2.Như theo thời gian, lượng giấy lô D0 tăng lên khiến cho đường kínhcủa lơ D0thay đổi vận tốc giấy khơng bị ảnh hưởng vận tốc phụthuộcvào vận tốcquaycủaD 1v D 2.2 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾMẠCHĐỘNGLỰC 2.2.1 Độngcơ 2.2.1.1 HệTruyềnĐộng1Chiều Truyền động điện chiều: Dùng động điện chiều Truyền động điện chiều sửdụngchocácmáycóucầucaovềđiềuchỉnhtốcđộvàmơmen,nócóchấtlượngđiềuchỉnh tốt Tuy nhiên, động điện chiều có cấu tạo phức tạp giá thành cao, nữanó địi hỏi phải có nguồn chiều, trường hợp khơng có u cầu caovềđiều chỉnh,người ta thườngchọn độngcơKĐBđểthaythế 2.2.1.2 HệTruyềnĐộngXoayChiều Truyền động điện không đồng bộ: Dùng động điện xoay chiều không đồng Động cơKĐBbapha có ưu điểm làcó kết cấu đơn giản,dễ chếtạo,vận hành an toàn,s d ụ n g nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha Tuy nhiên, trước hệ truyền độngđộngcơKĐBlạichiếmtỷlệrấtnhỏdoviệcđiềuchỉnhtốcđộđộngcơKĐBcókhókhănhơn động điện chiều Trong năm gần đây, phát triển mạnh mẽ côngnghiệpchếtạocácthiếtbịbándẫn côngsuấtvàkỹthuậtđiệntửtinhọc,truyềnđộngkhôngđồng phát triển mạnh mẽ khai thác ưu điểm mình, đặc biệt hệ cóđiều khiển tần số Những hệ đạt chất lượng điều chỉnh cao, tương đương với hệtruyềnđộngmộtchiều 2.2.2 Hộpgiảmtốc Qua qua trình tính tốn để tính chọn động so sánh tốc độ quay định mức động vớitốc độ quay trục D2 ta xét đến việc có cần thiết sử dụng hộp số hay khơng Hộp sốnàysẽtiêutốnmộtphầncơngsuấtnêncần lựa chọnđộngcơcócơngsuấtphùhợp 2.2.3 Cácthiếtbịđóng cắtvàbảovệ 2.2.3.1 MCCB MCCBlà loại thiết bị bảo vệ điện thường sử dụng cho điện áp tần số từ 50Hzvà60Hz,đượcthiếtkếvớidịngđịnhmứchiệntạilêntới2.500ampe.Nhưvớihầuhếtcác loạibộ ngắtmạch,MCCBsẽcó bachứcnăngchính: Bảo vệ chống tải: dòng điện giá trị định mức tồn lâu mức bìnhthường Bảovệchốngcácsựcốvề điện:trongmộtlỗinhưngắnmạchhoặclỗiđườngdây,cótrườnghợp dịngđiệncựccao sẽbịgiánđoạnngaylậptức Đảm nhận nhiệm vụ bật tắt mạch điện: thường ngắt mạch, chứcnăng phổ biến nhiên, chúng sử dụng trường hợpmạchđiệnkhơng cómột cơng tắc thủcơng thích hợp 2.2.3.2 Rơlenhiệt Rơ le nhiệt loại khí cụ dùng để bảo vệ động mạch điện có cố tải.Relay nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện có qn tính nhiệt lớn Cầnphảicóthờigianphátnóng, dođórờlenhiệtcóthờigianlàmviệc từvàigiâyđếnvàiphút 2.3 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾMẠCHĐIỀUKHIỂN Để đảm bảo cơng nghệ, người ta dung hai mạch vòng điều chỉnh dòng điện mạchvịngđiềuchỉnhtốcđộchotừng động cơhoặcnhómđộngcơ 2.3.1 Bộđiềukhiển PLC thiết kế để sử dụng cơng nghiệp củng cố để chịuđược số điều kiện bất lợi liên quan đến môi trường phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt,nhiễuđiện, xửlýthô vàđộ rungcao PLC làmột vídụđiểnhìnhvềhệthống h oạtđộng theo thời gian thực khả tạo kết đầu thời gian ngắn có thểsaukhiđánhgiáđầuvào.Điềunàyrấtquantrọngtronghệ thốngcơngnghiệpvìthờigianlàmộtphầnlớncủanhàmáyvàquytrình sảnxuất Ngược lại, vi điều khiển cứng cáp Nó khơng thiết kế để hoạt độngnhư thiết bị độc lập PLC Nó thiết kế để nhúng vào hệ thống bên ngồisẽ cứng cáp so với PLC Vì lý này, vi điều khiển bị lỗi khiđược triển khai số tình định chip dễ vỡ dễdàngbị hỏng Với mơ hình sản xuất công nghiệp, cần lựa chọn thiết bị điều khiển có độ tin cậy cao, làmviệc ổn định thời gian dài có tốc độ tính tốn cao Với yêu cầu trên,chúng em sử dụng PLC (Programable Logic Controller) Đây thiết bị sử dụng rấtphổbiếntrong lĩnh vựcsản xuất 2.3.2 Bộđiềuchỉnh tốcđộ Có3phươngphápđiềuchỉnhtốc độđộngcơ điện1chiều - Phươngphápthayđổiđiệntrởphụroto: Mắc nối tiếpR pvào phần cứng, từ (1) suy Rưtăng lên, suy raωgiảm, độ dốc đườngđặctínhgiảm.Cácđường1,2là đườngđặctínhsaukhităngRư, đường TN đường đặctínhtựnhiêncủađộng cơban đầu - Phươngphápthayđổitừthơng Điều chỉnh từ thơng kích từ động điện chiều điều chỉnh momen điện từ củađộng cơM=KΦΦI sức điện động quay động Eư=KΦΦω Khi từ thơng giảm tốcđộqua yc độ ng cơtănglêntrongphạ mvi giớihạ nc v iệ c tha y đổitừ thông N hư ng theoc ô n g t h ứ c k h i Φ t h a y đ ổ i t h ì m o m e n , d ò n g đ i ệ n I c ũ n g t h a y đ ổ i n ê n k h ó t í n h đ ợc chínhxácdịngđiềukhiểnvàmomentải Vìvậy,phươngphápnàtđượcsửdụng - Phươngphápthayđổiđiệnápphầnứng Khithayđổiđiệnápphầncứngthìtốcđộđộngcơđiệnthayđổitheophươngtrìnhsau: ω= Uư Rư k.Φ −I k.Φ Vìtừthơngcủađộngcơkhơngđổinênđộdốcđặctínhcơcũngkhơngđổi,cịntốc độ khơng tải lý tưởng tùy thuộc vào giá trị điện ápUưcủa hệ thống Do có thểnóiphươngpháp điềukhiểnnàylàtriệt để Có3phươngphápphổbiếnđiềuchỉnhtốcđộ độngcơKĐB - Phươngphápthayđổiđiệntrởphụroto: Việc điều chỉnh điện trở rotor thực cách thay đổi độ rộng xung kích chotransistorIGBT Độrộngxungcànglớnsẽlàmchođiệntrởtrungbìnhthêmvàorotorcàngnhỏvàngượclại Phươngphápnàychỉcóthểthực hiệnđốivớiđộngcơrotordâyquấn,trongkhiloạiđộngcơnàyhiệnnat đượcsửdụng.Hơnnữa,tổnhaotrênđiệntrởlàmgiảmhiệusuấtvậnhành Đâylànhượcđiểm chínhcủaphương phápnày - Phươngphápthayđổiđiệnápstator Trên đặc tính cho thấy, hoạt động bình thường vùng tuyến tính, tốc độ động cơthayđổikhơngđángkểkhiđiệnápthayđổi.Tuynhiên,kỹthuậtnàykhơngthểdùngchođiềuchỉnhtốcđộvớiphạmvirộng, ngồira cịncónhượcđiểmlà làmthiếtbịyếuđinhanhchóngvàkhơngđápứng đượcmơmencản lớn - Phươngphápthayđổitầnsốnguồncấpchostator Thơngthường, độngcơlàmviệcởvùngcóđộtrượttốcđộnhỏ, nêntốc độđộngcơ gầnbằngtốc độđồngbộ Nếuthayđổitốc độđồngbộthìsẽthayđổiđượctốcđộđộngcơ Phương pháp có nhược điểm: vùng tần số thấp làm động q dịng trởkhángcủacuộndâygiảm,cịnởvùngtầnsốcaocóthể làmđộngcơ bịsuygiảmmơmen.Khităngcao tầnsố,tốcđộđồngbộtăng,mơmencựcđạigiảm,mơmenkhởiđộnggiảm,tốcđộtạimơmen cựcđạităng,dịng khởi độnggiảm Để khắc phục điều này, ta cần điều chỉnh đồng thời điện áp Tức kết hợp hai phươngphápthayđổiđiệnápvà thayđổitầnsốtạistator,hiệuquảhiệuquả điềuchỉnhtốcđộsẽlàcaonhất,haichứcnăng nàyđều đượctíchhợp trongbiếntần 2.3.3 Thiếtbịđotốcđộ Để đo tốc độ quay động cơ, ta có hai lựa chọn sử dụng Tacho generator (đưa tínhiệuanalog)hoặcEncoder(đưaratínhiệudigial).Vớitínhiệugiátrịđodạnganalog ,tacầnsửdụngmộtbộlọcRCđểlọctínhiệu.Vậyđểđơngiảnhóathiếtkế,nhómemquyếtđịnh sử dụng Encoder để đo tốc độ, kết hợp với PLC (có chức High Speed Counter) đểđọcxung tín hiệu digital 2.3.3.1 Encoder Định nghĩa:Encoder thiết bị cảm biến cung cấp tín hiệu phản hồi Encoder chuyểnđổic h u y ể n đ ộ n g t h n h t í n h i ệ u đ i ệ n c ó t h ể đ ợ c đ ọ c b i m ộ t s ố l o i t h i ế t b ị đ i ề u k h i ể n hệ thống điều khiển chuyển động, chẳng hạn đếm PLC Encoder gửi tínhiệuphảnhồicóthểđượcsửdụngđểxácđịnh vịtrí,sốlượng,tốcđộ hướng Cấutạo:Encoderbaogồm 1đĩaquaycókhtlỗgắnvào trụcđộngcơ 1đènLeddùnglàmnguồnphátsáng 1mắtthuquangđiệnđượcsắpxếpthẳnghàng Bảngmạchđiệngiúpkhuếchđạitínhiệu ... CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY VÀCÔNGĐOẠNQUẤNTHUHỒIGIẤY 1.1 Giớithiệutổngquanvềcôngnghệsảnxuấtgiấy .5 1.2 Công? ?oạnquấnthuhồigiấy .5 CHƯƠNG2.PHÂNTÍCH,ĐÁNHGIÁVÀLỰACHỌNPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾ... LỰACHỌNHỆTRUYỀNĐỘNGDÙNGĐỘNGCƠMỘTCHIỀU - Trong hệ thống quấn thu hồi giấy người ta sử dụng hệ thống truyền động cũ, hệ truyền? ?ộng1chiều.Trongđó,ta sửdụngcácbộchỉnh lưubapphacấpđiệnchocácđộngcơ - Ưu điểm... vận tốcquaycủaD 1v D 2.2 PHÂNTÍCHPHƯƠNGÁNTHIẾTKẾMẠCHĐỘNGLỰC 2.2.1 Độngcơ 2.2.1.1 H? ?Truyền? ?ộng1Chiều Truyền động điện chiều: Dùng động điện chiều Truyền động điện chiều sửdụngchocácmáycóucầucaovềđiềuchỉnhtốcđộvàmơmen,nócóchấtlượngđiềuchỉnh