Chương 1. TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG
1.3 Hệ thống cân băng định lượng trong nhà máy sản xuất xi măng
1.3.4. Hệ truyền động cân băng định lượng
Ta phải chọn hệ truyền động điện để cho các cân băng hoạt động chính xác ổn định theo các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Động cơ phải đảm bảo công suất đủ lớn (0,75KW tới 1,5KW).
- Khởi động đầy tải trên băng.
- Điều trỉnh trơn 1 để đạt được độ chính xác trong điều chỉnh.
- Đảm bảo độ bền vật lý đối với các thiết bị.
1.3.4.2 Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển
Hệ thống cân băng định lượng là hệ thống điều khiển tự động với sự tham gia điều khiển của máy tính. Do vậy nó có những đặc điểm cấu trúc như sơ đồ khối sau:
- Máy tính: Thực hiện chức năng xử lý thông tin, sau khi thu thập và tính toán giá trị đầu vào để đưa ra tín hiệu điều khiển theo một luật điều chỉnh nào đó.
- A/D: Bộ biến đổi tín hiệu tương tư ra tín hiệu số.
Máy tính Thiết bị
chấp hành
D/A ĐTĐK
Đo lường A/D
Hình 1.20. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển bằng PC
- D/A: bộ biến đổi tín hiệu từ tín hiệu số ra tín hiệu tương tự.
- Thiết bị chấp hành: Thực hiện các lệnh điều chỉnh từ máy tính đưa ra tác động lên đối lượng điều khiển.
- Đối tượng điều khiển: Là động cơ điện, biến điện năng thành cơ năng kéo máy sản suất.
- Khối đo lường: Có nhiệm vụ thu nhận thông tin cần thiết và chuyển các thông tin đó thành tín hiệu điện (dòng, áp).
1.3.4.3. Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động của hệ thống điều khiển tự động
* Khối 1: Đầu đo khối lượng
* Khối 2: Khối khuếch đại.
Tín hiệu từ bộ chuyển đổi rất nhỏ do đó ta cần dùng bộ khuếch đại tín hiệu.
Có rất nhiều bộ khuếch đại, giữa bộ khuếch đaị thuật toán và bộ khuếch đại thông thường về cơ bản không khác nhau nhiều, cả hai loại này đều dùng khuếch đại điện áp, dòng điện và công suất. Trong khi tính chất của bộ khuyếch đại thông thường phụ thuộc vào kết cấu bên trong của mạch thì tác dụng của bộ khuyếch đại thuật toán có thể thay đổi được và chỉ phụ thuộc vào các linh kiện mắc ở ngoài.
Đặt năng suất Qđặt
(kg/ph)
Đầu đo khối lượng
K/Đ A/D
Máy tính
D/A Biến
tần
Phản hồi tốc độ
Động cơ U2,f2
v (m/phút) m (kg/m)
U1,f1
Hình 1.21. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động cân băng định lượng
29
* Khối 3: Bộ chuyển đổi A/D và D/A
Là bộ chuyển đổi tương tự số, làm nhiệm vụ chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số, và ngược lại.
Ta phải sử dụng bộ chuyển đổi này vì: Các tín hiệu điều khiển thường là tín hiệu tương tự, trong hệ thống điều khiển số ta cũng sử dụng máy tính để điều khiển hệ thống, máy tính chỉ có thể xử lí đối với các tín hiệu số. Vì vậy cần phải chuyển đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số nhờ bộ chuyển đổi A/D. Còn khi đưa tín hiệu ra để điều khiển các thiết bị hoặc hiển thị thông qua khối hiển thị ta dùng bộ chuyển đổi D/A để chuyển tín hiệu số thành tín hiệu tương tự.
* Khối 4: Máy tính
Máy tính thực hiện chức năng thu thập thông tin số liệu và xử lí các thông tin đó, tính toán giá trị đầu vào để đưa ra tín hiệu điều khiển nào đó.
* Khối 5: Biến tần
Biến tần dùng để biến đổi U1, f1 thành U2, f2 theo yêu cầu để cung cấp cho động cơ. Lúc này động cơ không được nối trực tiếp với lưới điện mà nối qua bộ biến tần.
* Khối 6: Động cơ
Người ta thường sở dụng động cơ không đồng bộ tô to lồng sóc. Trong thực tế động cơ điện không đồng bộ được sử dụng rộng rãi hơn so với động cơ một chiều, nó có một số ưu nhược điểm sau:
- Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, kích thước trọng lượng nhỏ hơn khi cùng một công suất định mức, giá thành rẻ, dễ sử dụng, tính năng kỹ thuật tốt, làm việc tin cậy, vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành ít hơn. Sử dụng trực tiếp lưới điện xoay chiều ba pha, do đó trong nhiều trường hợp không cần các thiết bị biến đổi kèm theo v.v...
- Nhược điểm: Điều chỉnh tốc độ và khống chế các quá trình quá độ khó khăn hơn, hệ số công suất thấp, động cơ lồng sóc có các chỉ tiêu khởi động xấu (dòng điện khởi động lớn, mômen khởi động nhỏ).
* Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi khởi động ta đưa tín hiệu vào trạng thái sẵn sàng và chạy chương trình điều khiển trên máy tính, máy tính khởi động và chạy theo năng suất đã định trước. Trên sơ đồ khối của băng tải được lắp đặt các cân điện tử để đo tải trọng trên chiều dài băng tải xác định (thường trong khoảng 11,5m), tín hiệu đo được qua bộ khuyếch đại để đưa vào máy tính. Các tín hiệu khối lượng (m) và vận tốc (v) được đọc vào máy tính theo các đường tín hiệu khối lượng và tốc độ.
Máy tính sẽ tính được năng suất thực của các cân Qthực = m.v so sánh với năng suất đặt trước Qđặt của chúng được nhập vào từ bàn phím sau khi được hiệu chỉnh thì sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển Uđk (thường có giá trị 0 10V) để điều khiển các động cơ thông qua bộ biến tần. Mục đích là để điều chỉnh tốc độ động cơ hợp lý cho băng tải cân băng sao cho sai số năng suất thực của cân Qthực với năng suất định mức Qđặt của chúng đạt được ≤ 2%.
Khi hệ thống có sự cố như băng tải ngừng hoạt động hoặc mất nguồn nguyên liệu dẫn tới tốc độ băng tải nhanh (động cơ điều chỉnh tốc độ băng tải có tốc độ lớn hơn định mức), hoặc lượng nhiên liệu xuống quá nhiều làm cho băng tải dừng hoạt động, thì đầu đo khối lượng sẽ đưa tín hiệu vào máy tính.Lúc này trong máy tính đã được cài đặt chương trình sẵn sẽ xử lý ngay sự cố xảy ra, làm cho tất cả hệ thống đều dừng làm việc và báo lỗi để công nhân vận hành biết và xử lý.
* Nhận xét:
Với nguyên lý và những yêu cầu về truyền động cho cân băng định lượng trong dây chuyền sản xuất xi măng ở nhà máy xi măng Hoàng Mai chúng ta thấy việc ứng dụng cho hệ truyền động biến tần - động cơ điện có dùng máy tính để điều khiển và giám sát hệ thống là hệ truyền động tối ưu nhất. Vì vậy trong chương tiếp theo sẽ nghiên cứu khảo sát, tính toán hệ thống Biến tần – Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha với việc ứng dụng PLC – S7 300 sẽ đáp ứng được yêu cầu truyền động này.
31
Chương 2. KHẢO SÁT TÍNH TOÁN HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHO