Chương 2 Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.6. Phương pháp thực hiện nội dung 5
điều khiển sấy
+ Thiết kế sơ đồ khối hệ thống:
Sơ đồ khối hệ thống được thiết kế như trên hình 2.23, có hai chế độ cấp nguồn điện cho hệ thống, chế độ cấp nguồn thứ nhất: sử dụng nguồn năng lượng từ điện lưới. Chế độ cấp nguồn thứ hai: sử dụng nguồn điện năng được tạo ra từ năng lượng mặt trời. Pin mặt trời sau khi hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời sẽ làm nhiệm vụ chuyển hóa quang năng thành điện năng, nguồn điện một chiều này sau khi đi qua bộ điều khiển sạc sẽ đi đến bộ phận tích điện là ắc quy, nguồn điện một chiều từ ắc quy sau khi đi qua bộ phận nghịch lưu (Inverter) sẽ được chuyển thành nguồn điện xuay chiều cung cấp
32
cho hệ thống. Nguồn điện xuay chiều hệ thống ngoài nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho các khối cảnh báo, khối hồng ngoại, khối hiện thị, và quạt AC còn được trích một phần đi qua bộ phận chỉnh lưu, nguồn điện một chiều ở đầu ra của bộ chỉnh lưu sẽ cung cấp điện cho các khối điều khiển, khối cảm biến, khối chấp hành và quạt DC.
Hình 2.24. Sơ đồ khối hệ thống cấp nguồn và điều khiển sấy+ Tính chọn linh kiện, thiết bị: + Tính chọn linh kiện, thiết bị:
* Hệ thống chuyển hóa quang năng thành điện năng: Sử dụng tấm pin mặt trời công suất 300W, kích thước 1961 x 995 x 40 mm.
33
* Thiết bị dự trữ năng lượng điện sử dụng bình ắc quy JS 12V-120Ah:
Hình 2.26. Ắc quy JS 12V-120Ah
* Bộ nghịch lưu DC-AC sử dụng Inverter Sanshun có công suất 1000VA, ngoài khả năng chuyển đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay chiều dạng hình sin khá chuẩn, cung cấp hai ngõ ra xoay chiều với mức điện áp khác nhau: 110V và 220V, thiết bị còn có chế độ sạc cho ắc quy từ điện lưới, thiết bị có khả năng sạc được đầy điện cho ắc quy có dung lượng lên đến 200 Ah.
Hình 2.27. Inverter Sanshun
* Thiết bị được lựa chọn làm bộ điều khiển trung tâm là PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (hình 2.27), có 14 ngõ vào số (nhận tín hiệu 24V), 10 ngõ
34
ra số (xuất tín hiệu 24VDC), và 2 ngõ vào analog ( nhận tín hiệu 0-10V). Hoạt động với điện áp được cấp 24VDC, có 1 ngõ ra cấp nguồn 24VDC.
Hình 2.28. PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC
* Tính chọn thiết bị điều khiển tốc độ động cơ DC: Sử dụng module L298. * Tính chọn bộ phận đảm nhiệm khâu chuẩn hóa tín hiệu, khâu khuếch đại tín hiệu điều khiển PID và khâu DAC.
Thiết bị đảm nhận khâu chuẩn hóa tín hiệu là bộ điều khiển nhiệt độ Shihlin SDV302, đầu vào nhận tín hiệu từ cảm biến PT100, đầu ra cho phép chọn 2 chế độ tín hiệu chuẩn hóa dạng áp: 0-10v hoặc dạng dòng: 4-20mA.
Thiết bị đảm nhận khâu khuếch đại tín hiệu điều khiển từ PID là SSR của hãng Carlo Gavazzi, ngõ vào điều khiển từ: 4-20mA, ngõ ra có dải điện áp từ: 0-400VAC, cho phép dòng tối đa tại ngõ ra lên đến 25A.
Thiết bị đảm nhận khâu DAC là board SB1232 của Siemens, cho phép hỗ trợ 2 chế độ analog ngõ ra với dạng áp: 0-10V và dạng dòng: 0-20mA.
35
* Bộ phận đo nhiệt độ tại buồng sấy và nhiệt độ tại bộ phận cấp nhiệt cưỡng bức sử dụng cảm biến PT100 dải đo: 0-200 oC của hãng DOO KWANG - Hàn Quốc, bộ phận nhận tín hiệu từ nhiệt độ từ bộ phận cấp nhiệt cưỡng bức và chuyển tín hiệu số gửi về PLC là bộ điều khiển nhiệt độ Dotech FX của Hàn Quốc.
Hình 2.30. Cảm biến PT100 và bộ điều khiển nhiệt độ DOOTECH FX
* Tính chọn thiết bị đo độ ẩm và hiển thị:
Sử dụng cảm biến đo độ ẩm – hiển thị ProSens model: QM 621 của hãng Simex, Ba Lan, cảm biến độ ẩm chịu được nhiệt độ lên tới 120 0C, cho tín hiệu đầu ra: 4-20mA tương ứng với độ ẩm 0-100%.
Hình 2.31. Cảm biến đo độ ẩm và hiển thị ProSens
* Tính chọn các thiết bị bảo vệ và các cơ cấu chấp hành trung gian, vật tư phụ đi kèm: Chọn áp tô mát Schneider 10A, cầu chì bảo vệ quá dòng 5A, rơ le trung gian Omron 24VDC, , Contactor LS 9A, Cầu dao Vinakip 30A và vật tư phụ đi kèm như: dây dẫn, dây thít, đầu cốt...
36
Hình 2.32. Các thiết bị bảo vệ và cơ cấu chấp hành trung gian+ Thiết kế mạch nguyên lý hệ thống cấp nguồn và điều khiển: + Thiết kế mạch nguyên lý hệ thống cấp nguồn và điều khiển:
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển được thiết kế nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ tổng thể như sau:
Sử dụng PLC S7-1200 làm bộ điều khiển trung tâm, điều khiển nhiệt độ buồng sấy theo phương pháp PID, điều khiển tốc độ của hai quạt DC bằng phương pháp điều xung PWM, giám sát quá trình sấy theo sự thay đổi của độ ẩm. Từ yêu cầu công nghệ tổng thể như trên, sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển được minh họa như trên hình 2.24, và được thiết kế bằng phần mềm Autocad electrical 2014.
37
+ Thiết kế tủ đựng hệ thống điều khiển:
Hình 2.34.Thiết kế tủ điều khiển+ Thiết kế tủ điện của hệ thống: + Thiết kế tủ điện của hệ thống:
Tủ điện của hệ thống (hình 2.33), được thiết kế dạng 3D trên phần mềm SolidWorks:
38
Hình 2.35b.Thiết kế mặt trong tủ điện