(Luận văn) điều khiển truyền động máy gạt phôi bằng module pid mềm của plc s7300

1 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN HỒNG QUY lu an va n ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG MÁY GẠT PHÔI p ie gh tn to BẰNG MODULE PID MỀM CỦA PLC S7300 d oa nl w nf va an lu lm ul z at nh oi LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA z m co l gm @ an Lu Thái Nguyên – 2015 n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si Lời nói đầu lu an Ngày với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, thiết bị máy móc n va ngày trở lên tiện dụng người, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào to tn nghành công nghiệp trở thành xu tối ưu tất yếu, tự động hóa hệ thống máy ie gh móc tối tân phức tạp theo ý muốn người khơng cịn điều khó khăn p Các hệ thống điều khiển máy công nghiệp áp dụng quy luật điều nl w khiển từ cổ điển đại Kết thu hệ thống hoạt động với độ oa xác cao, tính ổn định bền vững, thời gian đáp ứng nhanh d Trong điều khiển công nghiệp, điều khiển PID mềm PLC S7-300 lựa chọn lu nf va an tối ưu cho hệ thống điều khiển có hàm truyền( phương trình trạng thái) điều khiển vị trí, điều khiển vận tốc, điều khiển mức, điều khiển nhiệt độ…PLC đưa vào lm ul ứng dụng rộng dãi công nghiệp, đặc biệt dây truyền sản xuất Trong hệ z at nh oi thống máy gạt phôi nhà máy Gang thép Lào Cai, PLC ứng dụng để tự động hóa q trình chuyển động xe gạt thơng thơng qua chương trình điều khiển module mềm PLC S7-300 z @ Để giúp cho việc học tập nghiên cứu vận hành sửa chữa hệ thống máy gạt phôi tự động l gm nên em chọn đề tài luận văn “ Điều khiển truyền động máy gạt phôi module PID mềm PLC S7-300” Trong thời gian nghiên cứu làm luận văn thiết bị máy em co m không tránh khỏi thiếu sót mong thầy bạn đóng góp thêm để em hồn an Lu thiện luận văn tốt n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Võ Quang Lạp thầy tận tình hướng dẫn em đề tài này, cảm ơn thầy cô dành thời gian lắng nghe bảo giúp em tìm sai sót giải đáp thắc mắc em trình hoàn thiện luận văn lu an n va Chƣơng tn to p ie gh TỔNG QUAN VỀ MÁY GẠT PHÔI nl w 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY GẠT PHƠI oa Máy gạt phơi thép loại máy sử dụng lĩnh vực sản xuất thép, máy gạt phơi d sử dụng nhà máy có quy mơ sản xuất lớn đáp ứng yêu cầu làm lu nf va an việc liên tục, chịu nhiệt cao, tải lớn làm việc bền bỉ, giảm thiểu sức lao động người môi trường làm việc khắc nghiệt nhiệt độ, độ ẩm Trong q trình làm việc lm ul phơi thép đến sàn vận chuyển cịn nóng khoảng 300-600oC, để vận z at nh oi chuyển phôi thép sàn làm nguội ta cần phải sử dụng máy gạt phơi để làm việc Để tạo phôi thép, ban đầu người ta nấu luyện nước gang từ quặng sắt thành phần khác, nước gang nấu luyện từ quặng sắt Lò cao chuyển sang hệ thống Lò z @ thổi xưởng Luyện thép sau pha trộn thêm chất mangan, silic, huỳnh thạch, l gm vơi, lơ mít, Quặng sắt, hợp kim…được nấu luyện nhiệt độ cao thơng qua hệ thống lị thổi đỉnh (hoặc thổi đáy, thổi sườn) oxy cao áp tạo nước thép với mác thép tùy theo co m pha trộn chất, nhiệt độ để thép 1600 độ tùy vào mác thép thành phần thép sau an Lu nước thép chuyển qua hệ thống đúc liên tục, người vận hành đo nhiệt thêm lần nhiệt độ yêu cầu 1530 độ đến 1600 độ, hệ thống đúc liên tục tạo n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si phôi với mác thép theo yêu cầu sản xuất tỷ lệ pha trộn chất tỷ lệ nước q trình kéo dịng phơi thép, phơi thép đúc thành hình thơng qua hệ thống khuân đúc hệ thống máy kéo nắn thép, tùy cơng suất nhà máy đúc dòng thép, dòng thép, dòng thép Từ máy kéo nắn phôi thép đưa hệ thống máy cắt phôi tự động, gian cắt phôi, phôi thép cắt tự động tùy yêu cầu sản xuất loại phơi 6m 12m, sau phơi thép cắt phơi chuyển sàn lăn vận chuyển nhờ lăn dẫn hướng, từ sàn lăn vận chuyển phôi thép đưa tới sàn lăn máy gạt phơi, máy gạt phơi có nhiệm vụ đưa phôi thép tới sàn nguội, để tập kết phôi kho chứa phôi lu an n va p ie gh tn to d oa nl w an lu Hình 1.1: Mơ hình hệ thống đúc liên tục dịng phơi thép nf va 1.1Cơng dụng máy gạt phôi Máy gạt phôi dạng xe di chuyển đặt đường ray sàn làm lm ul nguội phơi thép có cơng dụng vận chuyển phôi từ sàn lăn vận chuyển để đưa tới sàn lật z at nh oi từ sàn lật phôi thép cầu trục đưa tới nơi xếp phơi, máy gạt phơi sàn lật phơi ngồi việc vận chuyển phôi, làm nguội phôi, giảm thiểu sức lao động người cịn có tác z dụng chống phơi bị cong vênh, giúp sản phẩm đầu có chất lượng tốt m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si lu an Hình 1.2: Máy gạt phơi thép n va 1.1.2Các truyền động máy tn to Máy gạt phơi có hai truyền động truyền động chạy tiến lùi( Truyền động gh điện), truyền động nâng hạ gạt để gạt phơi(Truyền động điện khí nén) p ie *Truyền động tiến lùi: Xe gạt phôi chạy tiến lùi theo vận hành người thao tác, w chuyển động tiến/lùi có đoạn biến tốc sau oa nl -Q trình gạt phơi tiến:Dừng - Chậm - Nhanh-Chậm - Dừng d (0 m/p -5m/p-20m/p/5m/p-0m/p) Q trình chạy tiến gạt phơi sàn lật để làm nguội an lu lấy phôi nf va -Q trình lùi xe gạt phơi:Dừng - Chậm - Nhanh-Chậm - Dừng lm ul (0 m/p -5m/p-20m/p/5m/p-0m/p) Quá trình chạy lùi xe gạt phơi vị trí ban đầu để chờ phôi gạt z at nh oi Khi tiến xe gạt phôi lùi xe gạt phơi hệ thống có chút khác, gạt phơi động làm việc có tải chế độ động hệ thống tăng tốc (Động cơlàm việc góc phần tư thứ z I), động quay ngược vị trí ban đầu nghĩa động làm việc không tải, động @ gm làm việc chế độ động (Góc phần tư thứ III), giảm tốc độ từ cao xuống thấp tùy theo m co đồ chế độ làm việc sau l chiều quay động làm việc chế độ hãm động năng(ở góc phần tư thứ II thứ IV) Sơ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si Hình 1.3: Các chế độ làm việc xe gạt phôi A1 :Xe chạy thuận với tốc độ cao lu an A2: Xe chạy thuận với tốc độ thấp n va A1’: Xe chạy ngược với tốc độ cao tn to A2’: Xe chạy ngược với tốc độ thấp gh B1, B2: Chế độ hãm xe giảm tốc từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp chế độ chạy thuận p ie B1’, B2’: Chế độ hãm xe giảm tốc từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp chế độ quay ngược w Tốc độ chậm ban đầu xe chưa chạy tới vị trí gạt phơi xe chạy với tốc độ chậm oa nl tới vị trí gạt phơi xe chạy với tốc độ nhanh gần tới vị trí trung d chuyển với sàn lật xe lại chạy với tốc độ thấp để phôi đưa vào ăn khớp với an lu trình lật phơi sàn lật.Các cấp tốc độ cài mặc định sẵn biến tần M440, nf va việc thay đổi cấp tốc độ thực xe chạy tới vị trí sensor cảm biến tiệm lm ul cận, vị trí cảm biến đặt vị trí điểm biến tốc *Chuyển động nâng hạ gạt để gạt phôi:Chuyển động hoạt động theo hai chế độ z at nh oi nâng hạ gạt tự động nâng hạ gạt tay -Ở chế độ tự động xe gạt bắt đầu chuyển từ tốc độ thấp lên tốc độ cao gạt tự z động hạ xuống để giữ phôi theo chiều tiến xe gạt, hết hành trình gạt, phơi đưa @ gm tới vị trí trung chuyển sàn lật gạt tự động nâng lên l - Ở chế độ tay người vận hành chủ động ấn nút bàn điều khiển để điều chỉnh m co trình nâng hạ gạt cho đáp ứng nhu cầu sản xuất an Lu Chuyển động nâng hạ gạt không sử dụng động chuyển động xe gạt màthanh gạt nâng hạ thực thông quapittong xi lanh khí nén cao áp n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si Cả hai chuyển động điều khiển thơng qua PLC S7-300, nhiên có chuyền động xe gạt phôi điều khiển thông qua PID mềm PLC S7-300 kết nối với biến tần Siemens M440, trongđề tài luận văn em chọn truyền động xe gạt phôi để nghiên cứu khảo sát 1.1.3Sơ đồ cấu tạo máy gạt phơi sau: 1.1.3.1 Cấu tạo khí lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo 1: Động truyền động máy gạt phơi (380v /45kw) n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 2: Thanh gạt phôi sử dụng hệ thống khí nén điều khiển thơng qua PLC 3: Thanh ray để xe gạt phôi di chuyển 4: Máng cáp để chứa cáp điện đường khí nén 5:Vị trí cảm biến tiệm cận 6: Xe gạt phôi 7: Hai bánh tỳ động xe 8:Trụ đỡ hệ thống xe gạt phôi 9: Ống mềm dẫn khí nén vào xi lanh 10:Xi lanh khí nén * Xe gạt phôi gồm: + Động không đồng ba pha roto lồng sóc (45kw) lu + Cơ cấu phanh hãm xi lanh khí nén an + Máy phát tốc n va + Hộp giảm tốc to tn +Cơ cấu gạt khí nén ie gh + Máng cáp p *Máng cáp loại máng cuộn tròn lại xe di chuyển cáp điện cáp tín nl w hiệu,và đường ống khí nén đặt máng cáp oa *Thanh gạt xe gạt phơi bố trí gạt sử dụng xi lanh khí nén để nâng hạ d gạt, khí nén cấp vào xi lanh với áp lực 0,5-0,8Mpa nf va an lu z at nh oi lm ul z an Lu + Cơ cấu gạt(3) m + Ống kim loại mềm dẫn khí nén(2) co + Xi lanh khí nén(1) l gm @ Hình 1.5: Xi lanh khí nén n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 10 + Ống kẽm DN25 dẫn khí nén, chia khí(4) + Trục truyền chuyển động giúp nâng hạ gạt(5) *Các cảm biến tiệm cận lắp để định vị trí thay đổi tốc độ xe gạt phơi *Động truyền động máy gạt phơi: lu Hình 1.6: Động an + Động roto lồng sóc cơng suất 45Kw/380v, 735r/min(1) va n + Bộ phanh hãm xi lanh khí nén(2) to tn + Hộp giảm tốc(3) ie gh + Máy phát tốc(4) p *Thanh ray để xe gạt phôi di chuyển w Chiều dài ray 9,42m, xe gạt phơi di chuyển ray 6,91m d oa nl khoảng hình vẽ nf va an lu z at nh oi lm ul Hình 1.7: Thanh ray Một cấu bánh gắn với trục truyền lắp xe để ăn khớp với ray z m co l gm @ 1.1.3.2 Cấu tạo điện điện điều khiển an Lu Hình 1.8: Bánh ăn khớp với ray n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 92 Hình 3.11: Giới hạn làm việc chỉnh lưu PWM Nếu điều chỉnh dòng điện giữ biến động 𝑖𝐿 xung quanh dòng điện đặt 𝑖𝐿 đặt lu Gọi góc 𝜉 góc biến động lớn hai vector Up1 Up2 ta có 𝜉 an Lu Đây phương trình quan hệ điện áp nguồn điện áp chiều, dòng tải giá trị n Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn va điện cảm.Từ xác định giá trị điện cảm cực đại ac th si 93 𝑈2 𝑑𝑐 ∗𝑈 𝑚 L < 3.20 𝜔𝑖 𝐿𝑑 3.2.2.2Ước lượng vector điện áp đầu vào a Ước lượng vector điện áp đầu vào Có thể đo trực tiếp vector điện áp đầu vào phép đo bị ảnh hưởng lớn không đối xứng pha điện áp lưới điện, nhiễu lưới…Do người ta thường ước lượng vector điện áp thông qua thông số trung gian Một phép ước lượng tín hiệu điện áp thơng qua dịng điện cơng suất, thấy sử dụng biến điệu vector khơng gian có hai trạng thái thơng khóa Sa,Sb,Sc (111) (000) lu cơng suất tác dụng tồn công suất phản kháng, cụ thể: an n va 𝑝 𝑡 = 𝐿 𝑖𝑎 + 𝑑𝑡 3𝐿 𝑑𝑖 𝑎 𝑑𝑡 𝑖𝑐 + 𝑑𝑖 𝑏 𝑑𝑡 𝑑𝑖 𝑐 𝑖𝑏 + 𝑑𝑖 𝑐 𝑖 𝑑𝑡 𝑐 𝑖 𝑑𝑡 𝑐 =0 3.21 ≠0 gh tn to 𝑞 𝑡 = 𝑑𝑖 𝑎 p ie Từ phương trình ta tính được: −𝑖𝐿𝛽 𝑖𝐿𝛼 𝑞 oa nl w 𝑈𝐿𝛼 𝑖𝐿𝛼 = 2 𝑈𝐿𝛽 𝑖𝐿𝛼 +𝑖𝐿𝛼 𝑖𝐿𝛼 d Giá trị góc tọa độ α,β điện áp an lu nf va +𝑈 𝑈𝐿𝛽 𝐿𝛼 3.22 𝑈𝐿𝛼 cos𝛾𝑈𝐿 = +𝑈 𝑈𝐿𝛼 𝐿𝛽 z at nh oi lm ul b Ước lượng vector từ thông ảo 𝑈𝐿𝛽 sin𝛾𝑈𝐿 = z Nếu giả thiết chỉnh lưu PWM có đầu vào Uđk , đầu máy điện không đồng ảo, @ co l stator động ảo gm sức điện động động điện áp lưới, điện trở, điện cảm thơng số cuộn dây m Ta định nghĩa vector từ thơng móc vịng qua khe hở khơng khí động ảo 𝛹𝐿 an Lu vector biểu diễn tọa độ 𝛼 − 𝛽 Và d –q Nếu bỏ qua điện trở R vector 𝛹𝐿 n Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn va vng góc với 𝑈𝐿 Mơ hình động ảo đồ thị vector mơ tả hình sau ac th si 94 lu an n va p ie gh tn to w d oa nl Hình 3.13: Mơ hình động ảo đồ thị vector từ thông ảo với chỉnh lưu PWM 3.24 an lu 𝛹𝐿 = 𝛹𝑆 + 𝛹𝑖 nf va Từ đại lượng vector từ thông ảo biểu diễn hệ d – q, vector 𝐼𝐿 trùng 𝑈𝐿 hình sau: z at nh oi lm ul trục q, biểu đồ vector sơ đồ mơ tả dịng cơng suất chỉnh lưu PWM biểu diễn z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 95 lu an n va gh tn to p ie Hình 3.14: Quan hệ điện áp từ thông ảo với dịng cơng suất chỉnh lưu PWM oa nl w Từ thông ảo xác định qua vector đầu vào chỉnh lưu PWM, 𝑈𝑆 d Ψ𝐿𝛼 = an lu nf va Ψ𝐿𝛽 = 𝑑𝑖𝐿𝛼 )𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑑𝑖𝐿𝛽 + 𝐿 ) 𝑑𝑡 𝑑𝑡 (𝑈𝑠𝛼 + 𝐿 (𝑈𝑠𝛽 lm ul Trong đó: z at nh oi U𝑠𝛼 = 𝑈𝑑𝑐 (𝑆𝑎 − U𝑠𝛽 = z 2 (𝑆𝑏 + 𝑆𝑐 )) 3.25 𝑈𝑑𝑐 𝑆𝑏 − 𝑆𝑐 l gm @ ΨL = Ψs + Ψi m co Từ đại lượng vector từ thơng ảo, biểu diễn hệ tọa độ d – q vector 𝐼𝐿 trùng diễn hình sau: an Lu 𝑈𝐿 trục q biểu đồ vector sơ đồ mơ tả dịng cơng suất chỉnh lưu PWM biểu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 96 lu an Hình3.15 : Sơ đồ cấu trúc nhận dạng vector từ thông ảo n va Từ thông ảo xác định qua vector đầu vào chỉnh lưu PWM, 𝑈𝑆 tn to ie gh Ψ𝐿𝛼 = (𝑈𝑠𝛼 + p Ψ𝐿𝛽 = (𝑈𝑠𝛽 + 𝑑𝑖 𝐿𝛼 𝑑𝑡 𝑑𝑖 𝐿𝛽 𝑑𝑡 ) 3.26 ) d Trong đó: oa nl w Sơ đồ cấu trúc nhận dạng vector từ thơng ảo trình bày hình an lu nf va U𝑠𝛼 = 𝑈𝑑𝑐 (𝑆𝑎 − 2 (𝑆𝑏 + 𝑆𝑐 )) 3.27 𝑈𝑑𝑐 𝑆𝑎 − 𝑆𝑐 z at nh oi lm ul U𝑠𝛽 = c Phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM có mục đích chung lại z dựa nguyên tắc khác Chúng phân loại dựa hai nguyên tắc: Điều @ gm khiển dựa điện áp điều khiển dựa từ thông ảo Điều kiện dựa điện áp ước co l lượng điện áp lưới điều khiển dịng điện hay cơng suất m Điện áp lưới điều khiển dịng điện gọi phương pháp VOC(Voltage Oriented an Lu Control), theo cơng suất gọi DPC(Direct Power Control) n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 97 Hình 3.16: Các phương pháp điều khiển chỉnh lưu PWM Điều khiển dựa từ thông ảo phương pháp điều khiển cần phải ước lượng từ thông ảo lưới điện áp dụng phương pháp điều khiển từ thông stator động không đồng lu cho lưới điện Nếu điều khiển mạch vịng dịng điện gọi phương pháp an VFOC(Voltage Flux Oriented Control), điều khiển dựa theo cơng suất gọi n va phương pháp VF-DPC to Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng theo vector điện áp dựa vào dòng p ie  gh tn d Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM định hướng thao vector điện áp w điện (VOC) oa nl Đặc điểm phương pháp điều khiển dựa vào dịng điện xử lý tín hiệu hai hệ tọa độ d tọa độ cố định 𝛼 − 𝛽 hệ tọa độ d – q giá trị dòng điện đo hệ bapha lu an biến đổi sang hệ tọa độ cố định 𝛼 − 𝛽, sau biến đổi sang hệ tọa độ d – q Cấu nf va trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC trình bày hình sau: z at nh oi lm ul z co l gm @ m Hình 3.17: Hệ truyền động động xoay chiều – biến tần dùng chỉnh lưu PWM với an Lu phương pháp điều khiển n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 98 lu an n va tn to p ie gh Hình 3.18: Cấu trúc điều khiển chỉnh lưu PWM theo VOC Các khâu chức khối điều khiển chỉnh lưu theo phương pháp VOC gồm : nl w - Khâu đo dòng điê ̣n và ước lươ ̣ng điê ̣n áp lưới: Thực hiê ̣n đo dòng điê ̣n xoay chiề u đầ u vào d oa chỉnh lưu (iLa, iLb), biế n đổ i dòng điê ̣n ở ̣ ba pha sang vector không gian ̣ to ̣a ̣ cớ lu đinh ̣ α-β(iLα, iLβ) tính thành phần vector điện áp lưới hệ tọa độ α-β(uLα, uLβ) nf va an - Khâu biế n đổ i α-β → k-γ: thực hiê ̣n xác đinh ̣ góc γ giữa vector điê ̣n áp lưới và tru ̣c α ̣ to ̣a đô ̣ α-β, cũng là góc giữa tru ̣c d của ̣ to ̣a đô ̣ quay d -q với tru ̣c α hai hệ tọa lm ul đô ̣ cố đinh ̣ α-β, phục vụ cho việc chuyển tọa độ vector dòng và áp z at nh oi - Khâu biế n đổ i α-β → d-q làm nhiê ̣m vu ̣ biế n đổ i ̣ to ̣a đô ̣ vector dòng điê ̣n lưới , đầ u nhâ ̣n đươ ̣c các thành phầ n của vector dòng điê ̣n lưới ̣ to ̣a đô ̣ quay d-q(iLd, iLq) - Khâu biế n đổ i d-q → α-β làm nhiê ̣m vu ̣ biế n đổ i ̣ to ̣a đô ̣ vector điê ̣n áp tải qui đổ i, đầ u z nhâ ̣n đươ ̣c các thành phầ n của vector điê ̣n áp tải ̣ to ̣a đô ̣ gm @ khiể n khâu điề u chế đô ̣ rô ̣ng xung PWM α-β(usα, usβ) dùng để điều m co ULd = UL ULq = Phương trình: l Cấ u trúc điề u khiể n CLPWM the o VOC: Ta cho ̣n tru ̣c d trùng với vector điê ̣n áp U L ta có an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 99 di Ld  Li Lq  U sd dt di U Lq  Ri Lq  L Lq  Li Ld  U sq dt U Ld  Ri Ld  L Được rút gọn (với giả thiế t R  ) là: di Ld  Li Lq  U sd dt  Li Ld  U sq U Ld  L Cấ u trúc các ma ̣ch vòng điề u khiể n CLPWM đươ ̣c trin ̀ h bày hin ̀ h 3.19 Trong đó * lươ ̣ng đă ̣t dòng điê ̣n i q  , lươ ̣ng đă ̣t dòng i*d lấ y từ đầ u bô ̣ điề u chỉnh điê ̣n áp mô ̣t chiề u lu uLd an ΔUdc Udc i PI * d va + n Bộ điều khiển điện áp - + ΔUd PI usd + + Bộ điều khiển dòng + id -ωL iq -ωL p ie gh tn to Udc oa nl w d + lu an i 0 * q usq PI + nf va Bộ điều khiển dòng lm ul Hình 3.19 Cấ u trúc các mạch vòng điề u khiể n CLPWM theo VOC z at nh oi Vector dòng điê ̣n I L trùng với trục d ta có: I Ld  I L ILq = Dòng điện i d i q đươ ̣c ước lươ ̣ng từ i a, ib qua khâu biế n đổ i to ̣a đô ̣ a , b, c → α-β → d-q Góc vector điện áp γL đươ ̣c xác đinh ̣ từ công thức: z U L   sin  U  U 2L  U L2  i L   ;  i L  q U L cos   U  U 2L  U 2L  L L m co l gm @ UL i L  UL i L  i 2L i L an Lu Cấ u trúc điề u khiể n CLPWM theo VOC đươ ̣c trin ̀ h bày hin ̀ h 3.20 n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 100 lu an n va gh tn to ie Hình 3.20 Cấ u trúc điề u khiể n CLPWM theo VOC p Cấ u trúc ma ̣ch vòng dòng điê ̣n của chỉnh lưu tích cực đươ ̣c trình bày hình 3.21 w Kp nl + d oa i*d R  Ls - Ki s nf va an lu -id uLd usd - uLd ωL ωL Kp usq Ki s - z at nh oi -iq ωL lm ul i *q ωL + uLq R  Ls uLq z l gm @ co Hình 3.21 Cấ u trúc mạch vòng dòng điê ̣n của chỉnh lưu tích cực m Tính tham số: Cấ u trúc ma ̣ch vòng dòng điê ̣n bỏ tác đô ̣ng giữa hai kênh d , q: an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 101 KP u *s i* us 1  Tt s - i 1/ R  Ts Ki s Hình 3.22 Cấ u trúc mạch vòng dòng điê ̣n bỏ qua tác động giữa hai kênh d, q Đối tượng mạch vòng dòng điện: G i (s)  i(s) 1/ R  * u s  Ts  Ts t lu an n va Trong đó: T  L : Hằ ng số thời gian ma ̣ch vòng dòng điê ̣n R to gh tn Tt: Hằ ng số thời gian của bô ̣ biế n đổ i p ie Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu module ta tính đươ ̣c tham số bô ̣ điề u chỉnh dòng điê ̣n sau: L  K  p  2Tt  Hay  Kp L L R    K i  Ti 2Tt T 2T L 2Tt  t  R d oa nl w  Ti  T  L  K  p  2Tt  nf va an lu lm ul 2.3 Mô phỏng ̣ truyề n đô ̣ng số xung áp – đô ̣ng điêṇ mô ̣t chiề u dùng card arduino truyề n đ ộng cho xe gạt phôi a Tham số mô phỏng + L = 10mH m an Lu Tham số bô ̣ điề u khiể n dòng: co + Udc = 650V l Phầ n mô ̣t chiề u của biế n tầ n PWM: gm + U~ = 220/380, f = 50Hz @ Tham số nguồ n vào khố i chin̉ h lưu z + C = 1000mF z at nh oi 3.2.3.1 Cấ u trúc mô phỏng ̣ truyền động xe gạt phôi n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 102 + Kp = 10 + Ki = 1000 Tham số bô ̣ điề u khiể n áp U dc: + Kp = 0,2 + Ki = 20 Tham số bô ̣ điề u khiể n tố c đô ̣: + Kp = 2,6 + Ki = 50 b Cấ u trúc mô phỏng ̣ thố ng và sơ đồ chi tiế t Trong ̣ thố ng này sử du ̣ng điề u khiể n chỉnh lưu PWM là phương pháp VOC , phần nghịch lưu sử dụng phương pháp điều khiển trực ti ếp momen (DTC) Sơ đồ mô phỏng ̣ thố ng dùng phầ n mề m PLECS cha ̣y MATLAB Sơ đồ mô phỏng ̣ thớ ng đươ ̣c trin ̀ h bày hình vẽ sau: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul Hình 3.23 Sơ đờ mô phỏng chỉnh lưu PWM tải điê ̣n trở điề u khiể n theo VOC z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 103 Hình 3.24 Sơ đờ mơ phỏng chi tiế t khớ i điề u khiể n chỉnh lưu PWM theo phương pháp VOC mơ hình hình 3.23 Hình 3.25 Chi tiế t khố i “PLECS circuit” của mô hình lu an c Các kết mô chỉnh lưu PWM n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu Hình 3.26 Điê ̣n áp một chiề u sau chỉnh lưu PWM điề u khiể n theo VOC z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 104 Hình 3.27 Điê ̣n áp và dòng điê ̣n pha A của chỉnh lưu PWM điều khiển theo VOC lu an n va tn to ie gh Hình 3.28 Dịng điện chiều sau chỉnh lưu PWM điều khiển theo VOC thời p gian 1/6 chu kỳ nguồ n d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z l gm @ an Lu gian chu kỳ ng̀ n m co Hình 3.29 Điê ̣n áp và dòng điê ̣n pha A của chỉnh lưu PWM điề u khiể n theo VOC thời n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với đề tài: “Điều khiển truyền động máy gạt phôi module PID mềm PLC S7- 300” Và từ yêu cầu mục tiêu đặt giải vấn đề hệ thống điều khiển truyền động cho xe gạt phôi tương đối đầy đủ cụ thể là: lu Đã nêu tổng quan cần thiết việc tính tốn, khảo sát hệ truyền động từ an điện xoay chiều roto lồng sóc điều khiển modul mềm PID PLC S7-300 n va xây dựng sơ đồ khối hệ truyền động thích hợp hệ truyền động biến tần- động to tn Đây hệ thống sử dụng phổ biến thực tế, đồng thời giải thích rõ p ie gh nguyên lý khối sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống w Đã tính tốn khảo sát mơ để đánh giá sơ chất lượng hệ truyền động đồng oa nl thời tiến hành thí nghiệm với chế độ khác hệ thống truyền động biến tần-động d điện xoay chiều điều khiển PID S7-300 phịng thí nghiệm trường Kết lu an thí nghiệm giúp cho việc so sánh đánh giá với tính tốn lý thuyết, từ khẳng định nf va chất lượng hệ thống truyền động đảm bảo để ứng dụng cho chuyển động máy lm ul gạt phôi Nhà máy gang thép Lào Cai.Đề xuất việc ứng dụng hệ truyền động cho chuyển động máy gạt phôi Kiến nghị z at nh oi z Trong luận văn tính toán kiểm nghiệm hệ truyền động điện chưa @ gm đưa vào hệ thống dây chuyền để kiểm nghiệm, việc tính tốn khảo sát chi tiết m co tiến hành nghiên cứu thêm l xác nhiên để đảm bảo chất lượng hệ thống đưa vào sản xuất cụ thể cần an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tiếng Việt [1] Tất tập tài liệu phục vụ đánh giá liên quan đến thiết kế hệ thống điều khiển PLC S7300, mã số: KC 03.06/06-10 lu [2] TS Trầ n Tho ,̣ PGS.TS Võ Quang Lạp (2004), Cơ sở điề u khiể n tự động truy ền động an n va điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội tn to [3] Vũ Quang Hồi, Nguyễn Minh Chất, Nguyễn thị Liên Anh Trang bị điện – điện tử, NXB ie gh Giáo dục Hà Nội p [4] Nguyễn Phùng Quang – Dùng cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật oa nl w Hà Nội năm 2006 [5] Nguyễn Trọng Thuần – Điều khiển logic & ứng dụng – NXB Khoa học & kỹ thuật Hà d nf va an lu Nội năm 2006 [6] Các tài liệu phịng thí nghiệm * Intermet http://www.hiendaihoa.com z at nh oi lm ul * Tiếng Anh z m co l gm @ http://www.dientuvietnam.net an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn ac th si