Luận văn Nghiên cứu hệ điều khiển của máy khử độ co vải

- 1 - Luận văn Nghiên cứu hệ điều khiển của máy khử độ co vải - 2 - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY KHỬ ĐỘ CO VẢI 1.1. KHÁI QUÁT VỀ ĐƠN VỊ CÓ THIẾT BỊ Trong những năm gần đây ngành công nghiệp dệt may Việt Nam được tăng cường đầu tư và phát triển phù hợp chung trong nền kinh tế của đất nước. Công ty May 10 cũng không nằm ngoài xu thế đó. Là một doanh nghiệp chuyên sản xuất và gia công hàng may mặc thuộc Tổng công ty dệt may Việt Nam là một trong những công ty may hàng đầu của Việt Nam. Ra đời từ những ngày đầu của cuộc kháng chiến chống Pháp chuyên sản xuất hàng may mặc phục vụ quân đội. Ngày nay mặt hàng chủ yếu của công ty là sơ mi cao cấp phục vụ nhân dân trong nước và xuất khẩu. Từ năm 2004 để đa dạng hoá sản phẩm của mình công ty đã đầu tư xây dựng 2dây chuyền sản xuất hàng comple. Địa điểm chính của Công ty May 10 hiện nay nằm tại km 5 quốc lộ 5 trên đường Hà Nội đi Hải Phòng. Tại đây Công ty có 5 xí nghiệp thành viên trong đó 3xí nghiệp chuyên sản xuất sơ mi và 2xí nghiệp may comple sử dụng trên 25000 máy móc các loại với khoảng 5000 công nhân. Ngoài ra để tạo công việc cho các lao động tại tỉnh xa công ty đã liên doanh với các tỉnh để xây dựng các xưởng may tại đây như: tỉnh Thái Bình có 3 xí nghiệp may, tỉnh Nam Định 1 xí nghiệp, thành phố Hải Phòng 1xí nghiệp, tỉnh Thanh Hoá 1xí nghiệp, tỉnh Quảng Bình 1xí nghiệp. Để ra được một sản phẩm may có chât lượng cao ngoài yếu tố con người ra thì máy móc thiết bị là một yếu tố không thể thiếu. Phù hợp trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước nên máy móc và thiết bị của công ty được đầu tư trong những năm gần đây là bán tự động và tự động chủ yếu sử dụng linh kiện điện tử. 1.2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ MAY ÁO Tại Công ty cổ phần May 10 để phù hợp với cách quản lý của một công ty cổ phần với các xí nghiệp thành viên và các phòng ban phục vụ; trong một xí nghiệp được chia thành các khu vực như sau: +Khu vực cắt. +Khu vực may. +Khu vực là, hoàn thiện và đóng gói. Mỗi khi có một mã hàng mới thì phòng kỹ thuật có nhiệm vụ nghiên cứu để thiết kế ra mẫu, thử nghiệm và tìm ra các thông số kỹ thuật của nó. Với mẫu này vải từ kho được đưa đến tổ cắt và được cắt thành các chi tiết nhỏ theo mẫu, các mẫu này được gọi là mẫu bán thành phẩm. Mẫu bán thành phẩm này được chuyển đến khu vực may, tại đây các công nhân được tạo thành dây chuyền may ghép các mẫu này lại để tạo thành một sản phẩm hoàn chỉnh theo đúng các thông số mà kỹ thuật đưa ra. Khi đã có được sản phẩm hoàn chỉnh sản phẩm này được bộ phận KCS kiểm tra lại theo các chỉ tiêu kỹ thuật mà phòng kỹ thuật đưa ra. Khi sản phẩm được kiểm - 3 - tra đạt tùy từng loại vải và mã hàng mà sản phẩm có thể được đem đi giặt. Sản phẩm sau đó được chuyển tới khu vực là; tuỳ từng loại sản phẩm mà có yêu cầu công nghệ và kỹ thuật là khác nhau. Có hai công nghệ là hay được sử dụng là công nghệ là thổi và công nghệ là ép. Công nghệ là thổi là sử dụng hơi nóng có áp suất để thổi vào sản phẩm, sau đó dùng hơi khí nén hoặc hút chân không để làm khô sản phẩm. Công nghệ này được sử dụng để là sản phẩm comple. Công nghệ là ép là sử dụng hai bục ép nóng và cốt của sản phẩm; sản phẩm cần là được khoác vào cốt sau đó hai bục ép nóng được ép vào sản phẩm với một lực nhất định (để tạo lực ép này thường sử dụng lực của hơi khí nén thông qua xilanh). Công nghệ này thường được sử dụng để là sơ mi. Khi sản phẩm được là xong sẽ được đem đi gấp và đóng gói sau đó nhập kho. 1.3. YÊU CẦU CỦA CÔNG NGHỆ Thông thường các loại vải mới sau khi mang đi giặt, là sẽ xảy ra hiện tượng co hoặc dãn, tuỳ từng loại vải mà có sự co dãn nhiều hay ít. Chính vì vậy ngưòi kỹ thuật khi thiết kế luôn phải tính toán đến sự co dãn này để tránh cho sản phẩm sau khi sản xuất ra đem đi giặt sẽ không đạt yêu cầu. Phương pháp đơn giản nhất để tìm được độ co dãn của vải mà người ta thường áp dụng là chọn một mẫu vải có kích thước nhất định và đem đi giặt, sấy khô và là với đầy đủ các yếu tố giống như sản phẩm được sử dụng trong thực tế. Sau đó mẫu vải này được kiểm tra lại và so sánh với kích thước ban đầu từ đó có thể tính toán được độ co dãn của loại vải đó. Phương pháp này chỉ áp dụng được với những loại vải có độ co dãn ít nếu với loại vải có độ co dãn lớn thì không thể tính toán được một cách chính xác dẫn đến sản phẩm đến tay người tiêu dùng sau khi giặt sẽ không còn đẹp. Đặc biệt, với sản phẩm là comple với chất vải có độ co dãn lớn như len, dạ…và đặc biệt là yêu cầu không được co dãn khi giặt là. Với những loại vải này trước khi đem vào để may không còn cách nào khác là phải giặt trước. Điều này vấp phải một vấn đề là như thế thì khối lượng vải cần giặt lớn, tốn kém dẫn đến đẩy giá thành sản phẩm lên cao. Chính vì vậy một loại máy chuyên dùng để xử lý độ co vải ra đời. Máy này phải tạo ra được tất cả các yếu tố giống như trong điều kiện thực tế mà sản phẩm đựơc sử dụng để có thể thử nghiệm và sử lý được độ co dãn của vải trước khi vải được đưa vào gia công thành sản phẩm. 1.4. GIỚI THIỆU VỀ MÁY KHỬ ĐỘ CO VẢI. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy nhưng về công nghệ cơ bản để sử lý vải là giống nhau, vì vậy ở đây em xin được giới thiệu về một loại máy sử lý độ co vải có tên là JSM-622-T. Máy này hiện nay đang được sử dụng tại công ty cổ phần May 10 do hãng SENGA PHILIPPINES INC cung cấp. - 3 - 1.4.1.CẤU TẠO MÁY KHỬ ĐỘ CO: S3 ,S 4 Hình 1-1: Mô hình toàn bộ máy khử độ co vải 1. Băng tải 2. Con lăn 3. Động cơ truyền động kéo băng tải 4. Động cơ rải vải 5. Giàn hơi nóng 6. Sợi đốt 7. Động cơ hút 8. Động cơ rung băng tải 9. Cơ cấu chỉnh băng 1 4 2 5 6 3 7 8 - 4 - § 1 K 3 K 4 K 3 K 5 K 6 BT 1 BT 2 § 2 § 3 § 4 38 0V 50 /6 0H z 0, 22 A § én g c¬ ru ng b¨ ng t¶ i 38 0V /1 ,6 kW 50 /6 0H z 4, 7A § én g c¬ h ót 38 0V /1 7k W Sî i ® èt 20 0V /0 ,7 5k W § én g c¬ k Ðo b¨ ng t¶ i 20 0V /0 ,7 5k W § én g c¬ r¶ i v ¶i Q 1 Q 2 BA 25 00 V A 40 0/ 22 0V Q 4 Q 5 Q 3 1 2 Hình 1-2: Sơ đồ mạch lực - 5 - B S2 S3 S5 D M S4 S6 S8S7 K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 K 6 K 7 Y 1. 1 P § K 1 K 1 K 7 1 2 3 4 5 6 8 9 11 1210 13 151 4 Y 1. 2 Y 1. 3 S9 16 S1 7 Hình 1-3: Sơ đồ điều khiển - 6 - Hình 1-4: Cơ cấu chỉnh băng - 7 - 1.4.1.1.Băng tải Băng tải có kích thước18407500(mm); băng tải được chế tạo bằng một loại vật liệu đặc biệt có độ bền chắc cao được dệt thành dạng lưới tạo ma sát để có thể có thể dẫn vải đi từ đầu vào đến đầu ra của máy. Băng tải có thể chạy được nhờ có sự dẫn động của 5 con lăn và mô tơ truyền động. 1.4.1.2.Con lăn Hình 1-5: Con lăn Con lăn có 2 loại có kích thước khác nhau: +3 con lăn có kích thước đường kính  76(mm), có chiều dài 2000(mm) trong đó 2con lăn có tác dụng tạo lực căng cho băng tải, 1 con lăn dùng để chỉnh băng tải luôn ở vị trí giữa. +2 con lăn ở hai đầu băng tải có đường kính  113(mm), dài 2000(mm) trong đó có 1 con lăn nhận lực kéo trực tiếp từ động cơ kéo băng tải. 1.4.1.3.Động cơ truyền động kéo băng tải: Động cơ được điều chỉnh tốc độ bằng bộ biến tần để có thể điều chỉnh được thời gian vải đi qua máy; đồng thời nó có thể kết hợp với động cơ rải vải để có thể tạo được lực căng của vải khi vải đi qua máy trong quá trình sử lý độ co. Động cơ được sử dụng trong máy này là động cơ 3 pha 200V công suất 0,75 (kW). 1.4.1.4.Động cơ rải vải. Vải được chế tạo và cuộn thành cuộn vì vậy động cơ này kết hợp với một quả lô để tở vải ra khỏi cuộn sau đó đưa lên băng tải. Động cơ này được điều khiển thay đổi tốc độ bằng một bộ biến tần để có thể kết hợp với tốc độ của băng tải tạo lực căng cho vải trong quá trình sử lý. Động cơ được sử dụng là động cơ 3 pha 200(V) công suất 0.75(kW). Quả lô được động cơ rải vải kéo có đường kính  200(mm), có chiều dài 2000(mm) trên bề mặt phủ một loại vật liệu đặc biệt để tạo ma sát có thể kéo được vải. 1.4.1.5.Giàn hơi nóng: Được cấu tạo dạng hình hộp chữ nhật có kích thước 9001840150(mm) bề mặt có nhiều lỗ để có thể phun hơi nóng xuống vải. Bên trong có các đường ống để dẫn hơi nóng; hơi nóng được cấp từ nguồn bên ngoài có áp suất tối thiểu 4kg/cm2. Giàn hơi nóng này được lắp ở phía trên của băng tải. Hơi nóng từ nguồn bên ngoài - 8 - đi vào giàn hơi nóng qua các lỗ trên bề mặt của giàn và phun xuống vải. Khi vải đi qua đây sẽ hấp thụ hơi nóng và vải sẽ mềm đi tức là tương đương với khi ta dùng nước nóng để giặt. Trong qúa trình này kết hợp với sự căng của vải do hai động cơ rải vải và động cơ kéo băng tải tạo nên thì vải sẽ có hiện tưọng dãn. 1.4.1.6.Sợi đốt: Có công suất 17(kW), 3pha 380(V). Sợi đốt được cấu tạo liền nằm trong một bục kim loại có kích thước 9001840200(mm). Sợi đốt này được lắp phía trên của băng tải kết hợp với động cơ hút đặt phía dưới của băng tải tạo ra luồng không khí nóng làm khô vải. Nhiệt độ của sợi đốt khống chế và điều khiển bởi rơ le điều chỉnh nhiệt độ thông qua một cảm biến, cảm biến này được lắp trên bục kim loại. 1.4.1.7.Động cơ hút: Có công suất 1,6(kW), sử dụng điện áp 3 pha 380(V), lực hút 4,5(kPa), thể tích hút 22(m3/min). Động cơ hút được lắp một hệ thống ống hút và đặt ở phía dưới của băng tải. Hệ thống ống hút này được lắp đối diện với giàn nhiệt qua băng tải và kết hợp với giàn nhiệt tạo luồng không khí nóng để làm khô vải. 1.4.1.8.Động cơ rung băng tải: Có công suất 0,1(kW), điện áp 3pha 380 (V). Động cơ rung được lắp một puli lệch tâm và truyền lực rung vào một thanh nhôm đặt phía dưới băng tải qua một tay biên. Chính nhờ lực tác dụng rung của thanh nhôm này mà băng rung dẫn đến vải cũng được rung. Điều này chính là sự mô phỏng của quá trình khi ta giặt và giũ vải bằng tay. 1.4.1.9.Cơ cấu chỉnh băng: Băng tải được chạy trên 5 con lăn; yêu cầu của băng tải là luôn phải chạy ở vị trí giữa và nếu có lệch sang hai bên so với vị trí giữa một khoảng là nhỏ. Muốn làm được điều này người ta phải có một bộ phận để nhận biết được độ lệch của băng tải và tự động điều chỉnh băng về vị trí giữa. Để điều chỉnh được băng về vị trí giữa người ta thường dùng phương pháp trượt băng, tức là nếu muốn băng tải lệch về phía bên phải thì mép băng bên phải sẽ trùng hơn mép băng bên trái. Khi đó băng vừa chạy trên con lăn vừa có xu hướng trượt về phía bên phải nơi có mép băng trùng hơn. Thông thường người ta sử dụng một con lăn ở hai đầu có thể điều chỉnh được để làm căng hoặc trùng mép băng. Điều chỉnh con lăn này có thể sử dụng động cơ để kéo hoặc dùng lực đẩy của khí nén thông qua xilanh. Nếu sử dụng động cơ thì phần điều khiển sẽ rất phức tạp, giá thành cao, tác động không nhanh. Vì vậy ở đây với máy này ta sử dụng hơi khí nén để chỉnh con lăn thông qua cơ cấu chấp hành là xilanh. - 9 - 1.4.2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY: 1.4.2.1.Yêu cầu hoạt động: -Điện áp cung cấp cho máy là điện áp 3pha 380(V), tần số 50 Hz -Hơi khí nén tối thiểu 6kg/cm2. -Hơi nóng bão hoà 4-6 kg/cm2. 1.4.2.2.Hoạt động của máy: -Để cấp điện cho máy ta bật aptomat nguồn Q1 khi máy có điện và chờ hoạt động. -Aptomat Q2 dùng để cấp điện cho máy biến áp BA, máy biến áp này có điện áp sơ cấp 380V điện áp thứ cấp là 220V để cấp điện cho mạch điều khiển và biến tần điều khiển động cơ rải vải và động cơ kéo băng tải. Toàn bộ mạch điều khiển được cấp từ máy biến áp thông qua contactor K1. -Aptomat Q3 và contactor K2 cấp điện cho giàn sợi đốt điện trở có công suất 17kW -Aptomát Q4 và contactor K3 cấp điện cho động cơ rung băng tải. -Aptomat Q5 và contactor K4 cấp điện cho động cơ hút. *Để máy hoạt động được thì điều kiện đầu tiên là hơi khí nén phải đạt từ 4kg/cm2 trở lên khi đó đèn báo sẽ tắt, nếu không đèn báo thiếu khí sẽ sáng để người vận hành biết. Để khởi động máy ta ấn nút ấn M(4-5), khi đó contactor K1 có điện đóng tiếp điểm K1(4-5) để tự duy trì và đóng tiếp điểm K1(1-6) cấp điện cho mạch điều khiển. Khi muốn dừng máy ta ấn nút ấn D(3-4). Khi mạch điều khiển có điện bật công tắc S4 contactor K5 ,K6 có điện cấp điện cho hai biến tần điều khiển động cơ kéo băng tải và động cơ rải vải. Để hai contactor K5 , K6 , có điện thì công tắc S6 đóng(công tắc S6 là công tắc nhận biết được đã có vải nằm trên băng chuyền hay chưa). Động cơ rải vải và động cơ kéo băng tải sẽ chạy thuận ngay nếu công tắc S10 đóng dẫn đến các van trong biến tần được điều khiển mở cấp điện áp thuận cho động cơ. Băng tải chạy trên 5 con lăn và được chỉnh để luôn chạy ở vị trí giữa nhờ một con lăn, lực đẩy của xilanh (sơ đồ điều khiển xilanh như hình vẽ) . Khi băng tải bị lệch sang một bên nào đó, giả sử bị lệch về bên trái thì khi đó mép băng tải bên trái sẽ tác động vào công tắc S7 dẫn đến S7(6-14) đóng lại rơle K7 có điện đóng tiếp điểm K7(6-14) để tự duy trì. Khi đó van hơi Y1.1 có điện mở van cấp hơi cho xilanh; xilanh được lắp ở bên phải nên khi đó xilanh sẽ đẩy con lăn chỉnh băng lên phía trên làm cho mép băng bên phải sẽ trùng hơn mép băng bên trái. Băng tải vừa chay trên con lăn vừa trượt về phía bên phải nơi có mép băng trùng hơn. Khi băng trượt về phía bên phải mép băng sẽ tác động vào công tắc S8, công tắc S8 là công tắc thường đóng nên khi mép băng tải chạm vào nó thì dẫn đến S8(14-15) mở ra rơle K7 mất điện và van hơi Y1.1 mất điện theo. Van hơi không được cấp điện dẫn đến - 10 - xilanh được cấp hơi qua cổng trực tiếp do đó pitton của xilanh thu lại kéo con lăn phía bên phải thu vào làm cho mép băng bên phải căng hơn mép băng bên trái; băng tải lại vừa chạy vừa trượt sang bên trái. Nếu vì một lý do nào đấy giả sử van hơi bị kẹt hoặc hai công tắc S7 , S8 không tác động thì băng sẽ chạy lệch về bên phải hoặc bên trái quá khi đó mép băng sẽ tác động vào công tắc S5(10-12) (lắp ở vị trí của S5 , S6 nhưng sâu hơn một chút) làm cho K5 mất điện dẫn đến động cơ băng tải và động cơ rải vải ngừng hoạt động. Nếu muốn động cơ băng tải và động cơ rải vải chạy ngược ta gạt công tắc sang vị trí S9 mở ra khi đó biến tần sẽ được điều khiển mở van đảo chiều cấp điện cho động cơ chạy ngược. +Khi muốn sử dụng nhiệt độ bật công tắc S1(6-7) đồng hồ điều khiển nhiệt độ được cấp điện. Thông qua cảm biến B được lắp trong sợi đốt có tín hiệu phản hồi về nên đồng hồ có thể điều khiển sự đóng cắt của contactor K2 cấp điện cho sợi đốt để nhiệt độ của sợi đốt đạt được theo thông số đặt yêu cầu. +Để có thể hút khí nóng từ sợi đốt để làm khô vải ta bật công tắc S3 khởi động từ K4 có điện cấp điện cho động cơ hút hoạt động. Động cơ này được lắp cánh quạt trong một buồng kín nên khi động cơ chạy cánh quạt sẽ hút gió từ trên sợi đốt xuống tạo thành một luồng không khí nóng đi qua vải và làm khô vải. +Muốn rung băng tải ta bật công tắc S2 để khởi động từ K3 có điện cấp điện cho động cơ rung hoạt động. Khi động cơ chạy nhờ có một tay biên lắp lệch tâm với trục động cơ còn đầu kia lắp vào một thanh nhôm dặt phía dưới băng tải nên băng tải sẽ rung. - 11 - CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CỦA BĂNG TẢI VÀ ĐỘNG CƠ RẢI VẢI 2.1.YÊU CẦU CHO TRUYỀN ĐỘNG KÉO BĂNG TẢI VÀ ĐỘNG CƠ RẢI VẢI. Điều quan trọng của máy khử độ co vải là tốc độ của băng tải để đưa vải đi qua máy để sử lý. Nếu tốc độ băng tải không đạt thì việc sử lý vải cũng không đạt. Với mỗi loại vải khác nhau mà cần thời gian vải qua máy cũng khác nhau tức là tốc độ của băng tải cũng khác nhau. Mặt khác yêu cầu của máy là điều chỉnh tốc độ của hai động cơ rải vải và động cơ băng tải phải phù hợp với nhau để có thể đưa vải đi qua máy. Nếu tốc độ rải vải lớn hơn tốc độ chạy của băng tải thì vải sẽ bị trùng; nếu tốc độ của băng tải lớn hơn tốc độ rải vải thì vải đi qua băng sẽ quá căng. Chính vì vậy việc chọn loại động cơ, phương pháp điều chỉnh tốc độ cho động cơ rải vải và động cơ băng tải là rất quan trọng. Yêu cầu truyền nhiều động cơ với mỗi một truyền động cần phải làm việc với tốc độ thích hợp hoặc tốc độ không đổi gắn với yêu cầu chung của cả hệ. Với truyền động có yêu cầu phải giữ sức căng không đổi thì truyền động phải điều chỉnh cả tốc độ và lực kéo. Đối với hệ đồng bộ hoá tốc độ việc điều chỉnh hệ phụ thuộc vào loại liên kết cơ giữa các động cơ thành phần. +Các động cơ liên kết cơ cứng qua hộp giảm tốc yêu cầu đặc tính cơ của từng động cơ phải tuyệt đối cứng. +Các động cơ liên kết mềm với nhau qua băng vật liệu có tiết diện lớn, lực cân bằng truyền qua vật liệu cứng như vậy việc đồng bộ hoá có thể dùng đặc tính cơ các truyền động thành phần mềm. +Ở các vật liệu băng của nó không truyền được lực kéo. Như vậy truyền động chính trong hệ sẽ điều chỉnh tốc độ và phát tín hiệu đặt tốc độ cho tất cả các truyền động động cơ còn lại. các truyền động này có nhiệm vụ điều chỉnh giữ mômen không đổi. Tốc độ của tất cả các truyền động chạy theo băng còn lực căng giữa các cơ cấu truyền động do các mạch điều chỉnh xác định. +Nếu như không đo được trực tiếp lực kéo, người ta phải tạo mạch vòng nhân tạo trong dây truyền bằng tín hiệu tỷ lệ với chiều dài, mạch vòng có thể hiệu chỉnh tốc độ của từng động cơ trong hệ truyền động. +Ở dây truyền sản xuất vật liệu mỏng dễ đứt như giấy, vật liệu tổng hợp v.v… thì tất cả các truyền động thành phần phải được giữ tốc độ không đổi. Ở đây ta dùng phương pháp đồng bộ bám tức là điều chỉnh tất cả các truyền động có tỷ lệ tốc độ không đổi theo chiều chuyển động của vật liệu. - 12 - +Đối với truyền động có cuộn cuốn và cuộn nhả yêu cầu tốc độ truyền động phải thay đổi phụ thuộc vào đường kính các cuộn vật liệu, hay nói cách khác là giữ tốc độ dài băng vật liệu không đổi. Trước đây ở trường hợp này người ta chỉ có thể dùng động cơ một chiều vì có thể điều chỉnh tốc độ đơn giản nhưng cấu tạo động cơ lại phức tạp. Ngày nay người ta dùng động cơ xoay chiều với các bộ biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ. Các hệ này sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc có kết cấu đơn giản, vững chắc, giá thành rẻ, có thể làm việc trong mọi môi trường. Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp. Hình sau cho ta một khái niệm so sánh giữa hệ thống một chiều và xoay chiều điều chỉnh tần số. 2.2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Động cơ không đồng bộ ngày nay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thay cho các động cơ khác vì nó có nhiều ưu điểm như khởi động đơn giản, vận hành tin cậy, rẻ tiền và kích thước gọn nhẹ. Nhược điểm của nó là đặc tính cơ phi tuyến mạnh nên trước đây, với các phương pháp điều khiển còn đơn giản, loại động cơ này phải nhường chỗ cho động cơ điện một chiều. Nhưng với việc phát triển của các lý thuyết điều khiển, truyền động cộng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như kỹ thuật vi xử lý, điện tử công suất nên đã hạn chế được nhược điểm trên, đưa động cơ không đồng bộ trở thành phổ biến. Trước đây thường điều khiển động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp. Đây là một phương pháp đơn giản nhưng chất lượng điều chỉnh kể cả tĩnh lẫn động đều không cao. Để điều khiển được chính xác và hiệu quả phải nói đến phương pháp Giá thành truyền độ ầ ố Giá thành truyền động ộ ề100 60 100 30 Giá thành phần điều khiển Giá thành phần động cơ Giá thành phần điều khiển Giá thành phần động cơ P[kW] t[năm] P[kW] t[năm] Hình 2.6: Biểu đồ so - 13 - thay đổi tần số điện áp nguồn cung cấp. Do tốc độ động cơ không đồng bộ xấp xỉ tốc độ đồng bộ nên động cơ làm việc với độ trượt nhỏ và tổn hao công suất trượt trong mạch rôto nhỏ. Tuy nhiên phương pháp này còn phức tạp và đắt tiền. Thiết bị dùng để biến đổi tần số là các bộ nghịch lưu, có thể là nghịch lưu trực tiếp hoặc gián tiếp. Ta có thể sử dụng bộ biến tần là một thiết bị tích hợp cả chỉnh lưu, nghịch lưu lẫn điều khiển. Luật điều khiển trong mỗi biến tần tuỳ thuộc vào nhà sản xuất. Hiện nay để điều khiển động cơ đã có nhiều biến tần bán sẵn trên thị trường, ít khi còn phải thiết kế theo phương pháp kinh điển nữa. Các nhà sản xuất lựa chọn biến tần nhiều hơn bảng điều khiển sao - tam giác hoặc điện trở phụ hoặc các thiết bị điều khiển khác vì nó gọn nhẹ, điều khiển chính xác, tin cậy, đáp ứng được nhu cầu tự động hoá và từng bước hiện đại hoá xí nghiệp của họ. 2.2.1.Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ a)Phương trình đặc tính cơ. Để thành lập phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ ta sử dụng sơ đồ thay thế. Khi nghiên cứu ta đưa ra một số giả thiết sau: -Ba pha của động cơ là đối xứng. -Các thông số của động cơ không đổi nghĩa là không phụ thuộc vào nhiệt độ, điện trở rôto không phụ thuộc vào tần số dòng điện rôto; mạch từ không bão hòa nên điện kháng X1 , X2 không đổi. -Tổng dẫn mạch từ hoá không thay đổi, dòng điện từ hoá không phụ thuộc tải mà chỉ phụ thuộc điện áp đặt vào stato động cơ. -Bỏ qua các tổn thất ma sát, tổn thất trong lõi thép. -Điện áp lưới hoàn toàn sin và đối xứng ba pha. Với những giả thiết trên ta có sơ đồ thay thế một pha của động cơ như hình 2.7 - 14 - Trong đó : -Uf : Trị số hiệu dụng của điện pha stato -I ,I1 ,I2/ các dòng điện từ hoá, stato và dòng điện rôto đã quy đổi về stato -X ,X1 X2/ điện kháng mạch từ hoá, điện kháng tản stato và điện kháng tản rôto dã quy đổi về stato. -R ,R1 ,R2/ các điện trở tác dụng của mạch từ hoá, của cuộn dây stato và rôto đã quy đổi về stato. -s - độ trượt của động cơ    1 1s (2-1) 1 – Tốc độ góc của từ trường quay, còn gọi là tốc độ đồng bộ: p f 1 1 2   (2-2) trong đó: f1 – tần số của điện áp nguồn đặt vào stato. p – số đôi cực từ của động cơ.  - tốc độ góc của động cơ. Từ sơ đồ thay thế ta tính được dòng điện stato Uf Xf Rf X2’ s R'2 X R I1 I I2 Hình 2.7-Sơ đồ thay thế một pha của động cơ không đồng bộ - 15 -                                Xs RR XR UI nm f 2 22211 / 2 1 11  (2-3) XXX nm /21   điện kháng ngắn mạch Biểu thức (2-8) là phương trình đặc tính dòng điện stato và có thể biểu diễn trên hình (2-8) Từ (2-3) ta thấy: -Khi  =0, s=1 thì I1=Inm -Khi =1, s=0 thì ta có: I XR UI f                2211 1 (2-4) I1nm – dòng điện ngắn mạch stato I - dòng điện từ hoá có tác dụng tạo ra từ trường quay khi động cơ quay với tốc độ đồng bộ. Ta cũng tính được dòng điện rôto quy đổi về stato Rf=0 I0 MF ĐC  0  s Rf=0 I/2nm I1 Hình 2-8: Đặc tính dòng điện stato của động cơ không đồng bộ - 16 - Xs RR UI nm f 2 2 1/ 2 / 2 1          (2-5) Khi =1, s=0 thì I/2=0 Khi =0, s1=1 thì   XRR UII nm f nm 22 1 2 / 2 / 21    (2-6) Đặc tính dòng điện rôto được biểu diễn ở hình 2-9 dưới đây: Để tìm phương trình đặc tính cơ của động cơ ta dựa vào điều kiện cân bằng công suất trong động cơ : Công suất điện từ chuyển từ stato sang rôto: P12=Mđt . 1 Mđt là momen điện từ của động cơ. Nếu bỏ qua các tổn thất phụ thì Mđt = Mcơ = M Công suất đó chia thành hai phần: Pcơ : công suất đưa ra trên trục động cơ ∆P2: công suất tổn hao đồng trong rôto P12=Pcơ+∆P2 Hay M1=M + ∆P2 Do đó ∆P2 = M(! -) =M1.s (2-7) Mặt khác ∆P2= 3I2/2.R2/ (2-8) Nên 1 ' 22' 23 sM RI  (2-9)  1 Rf=0 Rf ≠ I/2nm I/2 Hình 2-9: Đặc tính dòng điện rôto của động cơ không ồng bộ - 17 - Thay giá trị I2/ đã tính được ở trên vào (2-9) và biến đổi ta có: s M Xs RR RU nm f                    2 2 1 ' 2 2' 1 ' 2 1 .3  (2-10) Biểu thức (2-10) là phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ. Nếu biểu diễn đặc tính cơ trên đồ thị sẽ là đường cong như hình (2-10) Có thể xác định các điểm cực trị của đường cong này bằng cách giải 0 ds dM ta sẽ được trị số của M và s tại điểm cực trị ký hiệu là Mth , sth (momen và độ trượt giới hạn), cụ thể là: XR Rs nm th 22 1 ' 2   (2-11) Thay (2-11) vào (2-10) để tìm Mth:        XRR UM nm f th 22 111 2 1 2 3  (2-12) Trong hai biểu thức trên dấu (+) ứng với trạng thái động cơ, dấu (-) ứng với trạng thái máy phát. Do đó Mth ở trạng thái máy phát lớn hơn Mth ở chế độ động cơ. sthF sth Mth MthF  =0 s Hình 2-10: Đồ thị đặc tính cơ của động - 18 - Ngoài ra khi nghiên cứu các hệ truyền động với động cơ không đồng bộ người ta quan tâm nhiều tới trạng thái làm việc của động cơ nên các đường đặc tính cơ lúc này thường biểu diễn trong khoảng tốc độ 0 ≤ s ≤ sth Đặc tính trên hình 2-11 ứng với dấu (+) Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có thể biểu diễn thuận tiện hơn bằng cách lập tỷ số giữa (2-10) và (2-12) và biến đổi sẽ được phương trình đặc tính cơ: ssS sM th th th thth a s s a M    )1(2 (2-13) Trong đó: R Ra 2 1 Đối với các động cơ công suất lớn thường R1 rất nhỏ so với Xnm , lúc này có thể bỏ qua R1 nghĩa là coi R1=0, asth =0 và (2-13) có dạng gần đúng: s s M s s M th th th   2 (2-14) 1 2 1  TN (Rf= 0) Rf≠0 Mđm Mth M 0 st Hình 2-11: Đặc tính cơ động cơ không đồng bộ  = f(M) trong chế độ động cơ - 19 - Trong đó: X Rs nm th ' 2 (2-15) X UM nm f th 1 2 1 2 3  (2-16) Nhiều trường hợp cho phép ta sử dụng những đặc tính gần đúng tuyến tính hoá các đặc tính trong đoạn làm việc. Ví dụ ở vùng độ trượt nhỏ s <<sth tỷ số ths s nhỏ,gần đúng coi s/sth =0. Lúc này đặc tính cơ ở dạng đơn giản: s S MM th th . 2  (2-17) Nó chính là tiếp tuyến với đường đặc tính cơ tại điểm đồng bộ 1: Đường 1 trên hình 2-11 Cũng có thể tuyến tính hoá đoạn làm việc qua điểm định mức như đường 2 trên hình(2-11). Phương trình gần đúng là: s S MM dm dm . (2-18) Từ dạng đặc tính biểu diễn trên trên hình (2-11) ta thấy độ cứng cơ biến đổi cả về trị số lẫn về dấu tuỳ theo điểm làm việc :            s s MM (2-19) Với đặc tính tuyến tính hoá đường 1 H.2-11: s M th th s M 2     1 1   s Vậy s M th th   1 2  (2-20) Tương tự với đặc tính 2 trên H.2-11: s M dm dm   1  (2-21) Như vậy trên đoạn làm việc của đặc tính cơ động cơ không đồng bộ  có giá trị âm và gần như không đổi. Đối với đoạn đặc tính s>sth , khi s>>sth bỏ qua s sth và phương trình đặc tính cơ sẽ là: - 20 - s M sM thth2 (2-22) và s sM thth 2 1 2    (2-23) Trong đoạn này độ cứng  là dương và giá trị của nó biến đổi. Động cơ không đồng bộ không làm việc trên đoạn đặc tính này. b)Ảnh hưởng của các thông số đến đặc tính cơ. Từ phương trình đặc tính cơ động cơ không đồng bộ các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ bao gồm: -Ảnh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato (nối thêm điện trở phụ R1f , X1f vào mạch stato). -Ảnh hưởng điện trở mạch rôto (nối thêm điện trở phụ R2f vào mạch rôto đối với động cơ rôto quấn dây). -Ảnh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ. -Ảnh hưởng của thay đổi tần số lưới cấp cho động cơ f1. Ngoài ra việc thay đổi số đôi cực sẽ làm thay đổi tốc độ đồng bộ và làm thay đổi đặc tính cơ (trường hợp này xảy ra đối với động cơ nhiều cấp tốc độ). Trong phần này ta sẽ lần lượt xét đến các ảnh hưởng trên: +Ảnh hưởng của suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ Khi điện áp lưới suy giảm theo (2-12) momen tới hạn sẽ giảm bình phương lần độ suy giảm của điện áp. Trong khi đó tốc độ đồng bộ 1 giữ nguyên và độ trượt tới hạn không thay đổi. Đối với động cơ công suất lớn làm việc với phụ tải bơm hoặc quạt gió; người ta dùng phương pháp tăng dần điện áp đặt vào động cơ để hạn chế dòng điện khi khởi động. +Ảnh hưởng của điện trở phụ, điện kháng phụ mạch stato. Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stato R1f , và X1f thì 1=conts, sth giảm; Mth giảm Giả sử cần hạn chế dòng điện khởi động từ Inm ứng với đặc tính tự nhiên đến dòng Inm ứng với đặc tính cơ có R1f hoặc X1f trong mạch stato: I’nm=Inm (<1) Còn M/nm=2Mnm Tổng trở ngắn mạch :  ZZ nmnm' - 21 - RXZR nmnmf nm        2 2 1  (2-24) XRZX nmnmf nm        2 2 1  (2-25) trong đó: RRRnm '21   XRRZ nmnm 22'21   +Ảnh hưởng của số đôi cực p Để thay đổi số đôi cực ở stato ta thường thay đổi cách đấu dây. Vì: p f 1 1 2   (2-26) và =1(1-s) (2-27) Nếu thay đổi số đôi cực p thì 1 thay đổi, do đó tốc độ động cơ cũng thay đổi. Còn sth không phụ thuộc vào p nên không thay đổi, nghĩa là độ cứng của đặc tính cơ vẫn giữ nguyên. Nhưng khi thay đổi số đôi cực sẽ phải thay đổi cách đấu dây ở stato của động cơ nên một số thông số như Uf , R1 , X1 có thể thay đổi và do đó tuỳ từng trường hợp sẽ ảnh hưởng khác nhau đến mômen tới hạn Mth của động cơ. +Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto: Đối với những động cơ không đồng bộ rôto dây quấn người ta thường mắc thêm điện trở phụ vào mạch rôto để hạn chế dòng điện khởi động hoặc để điều chỉnh tốc độ động cơ. Khi đưa R2f vào rôto thì: 1=conts Mth=conts X RRs nm f th ' 2 ' 2   R2f càng lớn sth càng lớn và theo (2-20) thì  càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng mềm khi đặc tính cơ nằm trong đoạn làm việc. Đặc tính cơ được biểu diễn trên H.2-12 - 22 - Theo (2-11):   XRR UI nm f nm '2 1' 2 ' 21    Rf càng tăng, dòng điện khởi động càng giảm. Trong một phạm vi nhất định khi Rf tăng sẽ làm cho Mkđ tăng lên, còn sau đó mômen khởi động sẽ giảm. Vì vậy phải căn cứ vào điều kiện khởi động và đặc diểm của phụ tải mà chọn trị số điện trở phụ cho thích hợp. +Ảnh hưởng của thay đổi tần số lưới điện f1 cấp cho động cơ. Xuất phát từ biểu thức 1=2f1/p, ta thấy rằng thay đổi tần số sẽ làm từ trường quay và tốc tộ từ trường quay thay đổi. -Xét trường hợp khi tăng tần số f1>f1đm từ biểu thức (2-16) biến đổi ta có: fL UpM nm th 2 1 22 8 3   (2-28) Khi tần số tăng, Mth giảm (với điện áp giữ không đổi), do vậy M  f 21 1 (2-29) -Trường hợp tần số giảm f1< f1đm , nếu giữ nguyên điện áp U1 thì dòng điện động cơ sẽ tăng rất lớn (vì tổng trở động cơ giảm theo tần số). Do vậy khi giảm tần số cần phải giảm điện áp theo một quy luật nhất định sao cho động cơ sinh ra được momen 0  TN 1 2 3 I2n I2  0 TN 1 2 3 Mth M a) b) c) Hình 2-12: Ảnh hưởng của điện trở mạch rôto đến các đặc tính cơ. a) Sơđồ đấu dây; b) Các đặc tính dòng điện rôto; - 23 - như trong chế độ định mức. Đó là bài toán tìm quy luật tối ưu trong chế độ làm việc tĩnh của hệ điều chỉnh tần số động cơ không đồng bộ. 2.2.2 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng phương pháp tần số: Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi tần nguồn áp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng động cơ KĐB trong nhiều ngành công nghiệp. Nó cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều nói chung và động cơ KĐB nói riêng. Trước hết chúng ta ứng dụng cho các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc như các truyền động của nhóm máy dệt, băng tải, bánh lăn ... phương pháp này còn được ứng dụng cho cả các thiết bị đơn lẻ nhất là những cơ cấu có yêu cầu tốc tốc độ cao như máy ly tâm, máy mài. Đặc biệt là hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách biến đổi nguồn cung cấp sử dụng cho động cơ KĐB rotor lồng sóc sẽ có kết cấu đơn giản vững chắc giá thành hạ có thể làm việc trong nhiều môi trường. Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là mạch điều khiển rất phức tạp. Đối với hệ thống này động cơ không nhận điện từ lưới chung mà từ một bộ biến tần. Bộ biến tần này có khả năng biến đổi tần số và điện áp ra một cách độc lập với nhau. Trong phần này đề cập đến hai nội dung: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số và các loại biến tần dùng trong hệ truyền động biến tần - động cơ KĐB 2.3. KHẢO SÁT CÁC PHƯƠNG ÁN TRYỀN ĐỘNG Phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu công nghệ và kết quả tính chọn công suất động cơ, từ đó tìm ra một phương án khả thi đáp ứng được cả yêu cầu về đặc tính kỹ thuật và kinh tế với công nghệ đặt ra. Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định được loại động cơ truyền động là một chiều hay xoay chiều, phương pháp điều chỉnh tốc độ phù hợp với đặc tính tải, sơ đồ nối bộ biến đổi đảm bảo yêu cầu truyền động. Để giải quyết vấn đề trên, trước hết ta đi phân tích các đặc tính kinh tế kỹ thuật của các phương pháp điều chỉnh động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha. - 24 - 2.3.1. Hệ điều chỉnh điện áp động cơ. a. Nguyên lý: Theo lý thuyết máy điện, ta có quan hệ giữa mô-men và điện áp đặt vào Stato động cơ như sau: sX s RR RU M mn f . ' '..3 2. 2 2 11 2 2 1                  Như vậy, ở một tần số nhất định, mô-men của động cơ KĐB tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào phần cảm (stato). Do đó, ta có thể điều chỉnh tốc độ đ/c KĐB bằng cách điều chỉnh điện áp stato trong khi giữ nguyên tần số. Để thực hiện được điều này người ta dùng các bộ biến đổi điện áp xoay chiều (ĐAXC). Thực tế, hầu hết các động cơ KĐB có tốc độ trượt tới hạn (ứng với đặc tính cơ tự nhiên) nhỏ, khi dùng điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vì dải điều chỉnh hẹp. Ngoài ra, khi giảm áp, mô-men động cơ còn bị giảm nhanh theo bình phương điện áp. Vì lý do này mà phương pháp này ít được dùng cho động cơ KĐB roto lồng sóc mà thường kết hợp với việc điều chỉnh mạch roto đối với động cơ KĐB roto dây quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh. b. Đánh giá về phạm vi ứng dụng: + Vì việc giảm điện áp đặt vào stato động cơ, trong khi giữ f=const không làm thay đổi tốc độ không tải lý tưởng, nên khi tăng điện trở phụ ở roto, tốc độ động cơ giảm, độ trượt tới hạn tăng lên kéo theo tăng tổn hao công suất trượt của động cơ: sPMP dtcs .)( 1   + Cùng với lý do trên, do phạm vi điều chỉnh phụ thuộc vào giá trị điện trở phụ đưa vào mạch roto nên yêu cầu đối với hệ cần phạm vi điều chỉnh rộng sẽ mâu thuẫn với việc giảm tổn thất điều chỉnh đối với tất cả các hệ truyền động. Tốc độ động cơ càng thấp (s càng lớn), nhất là trong trường hợp điều chỉnh sâu tốc độ, thì tổn hao công suất trượt càng lớn. Do có nhiều hạn chế như trên nên vấn đề điều chỉnh điện áp stato để điều khiển tốc độ động cơ chỉ được ứng dụng hạn hẹp. Hiện nay, nó thường ứng dụng làm bộ khởi động mềm (softstartor) với mục đích thay thế các bộ khởi động có cấp dùng rơ-le, công-tắc-tơ cho các động cơ công suất lớn và rất lớn so với lưới tiêu thụ chung. Trong phạm vi này nó cho phép tạo ra các đường đặc tính khởi động êm, - 25 - tránh việc gây sụt áp lưới, làm ảnh hưởng đến các tải khác khi các động cơ công suất lớn khởi động. Trong ứng dụng vào điểu chỉnh nó chỉ phù hợp với hệ truyền động với các phụ tải có mô-men là hàm tăng theo tốc độ (như quạt gió, bơm ly tâm). Lý thuyết chứng minh là đối với hệ truyền động có mô-men tải không đổi (Mc=const) thì tổn thất sẽ rất lớn khi điều chỉnh. Vì vậy, việc xem xét phương án truyền động dùng phương pháp điều chỉnh điện áp stato đối với hệ truyền động truyền động băng tải là không phù hợp; điều đó có nghĩa là phương án dùng điều chỉnh điện áp bị loại bỏ trong đồ án này. 2.3.2. Hệ điều chỉnh công suất trượt động cơ. a. Nguyên lý điều chỉnh: Theo kết quả nghiên cứu máy điện không đồng bộ thì công suất điện lấy ra từ mạch roto, được gọi là công suất trượt, tỷ lệ với độ trượt s. Theo cách tính tổn thất khi điều chỉnh thì công suất này bằng: sPsMMP dtccs ...).( 11    dt s P Ps  Như vậy theo biểu thức trên thì nếu ta bảo đảm giữ công suất đưa và mạch stato là không đổi, thì công suất điện từ Pđt cũng không đổi. Khi đó bằng cách nào đó ta thay đổi được tổn hao công suất trong mạch roto thì ta sẽ thay đổi được độ trượt s; tức là ta điều chỉnh được tốc độ động cơ. Đây chính là tinh thần của việc điều chỉnh công suất trượt. Trong thực tế việc thay đổi Ps có nhiều cách, đơn giản nhất là sử dụng điện trở phụ đưa và mạch roto làm tăng tổn thất. Việc này đối với các hệ thống truyền động công suất nhỏ thì không có vấn đề gì, nhưng với hệ truyền động công suất lớn thì các tổn hao là đáng kể. Vì vậy để tận dụng công suất trượt người ta dùng các sơ đồ nối tầng nhằm đưa công suất trượt trở lại lưới hoặc biến thành cơ năng hữu ích quay trục động cơ nào đó, khi đó ta có hệ truyền động nối cấp đồng bộ. Dưới đây xin giới thiệu một sơ đồ nguyên lý của một hệ nối cấp. Trong sơ đồ này thì sức điện động roto được chỉnh lưu thành điện áp một chiều qua bộ chỉnh lưu cầu điôt và qua điện kháng lọc cho nguồn dòng cấp cho bộ nghịch lưu phụ thuộc. Nghịch lưu làm việc với góc điều khiển từ 90o đến khoảng 140o, điều chỉnh góc điều khiển  trong khoảng này ta sẽ điều chỉnh được sức điện động chỉnh lưu trong mạch roto; tức là điều chỉnh được tốc độ không tải lý - 26 - tưởng của động cơ. Đặc tính cơ điều chỉnh của hệ nối tầng van điện được dựng qua việc thay đổi góc điều khiển  của nghịch lưu được dựng như hình vẽ; trong đó do ảnh hưởng của điện trở stato, điện trở mạch một chiều và điện kháng tản của máy biến áp (MBA) cũng như sụt áp do chuyển mạch của nghịch lưu và chỉnh lưu nên các đặc tính có độ cứng và mô-men tới hạn nhỏ hơn độ cứng và mô-men tới hạn của đặc tính tự nhiên. b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng: + Như đã phân tích ở trên việc sử dụng sơ đồ nối cấp chỉ có ý nghĩa trong hệ truyền động với công suất lớn (thường cỡ trên 500kW), vì khi đó công suất trượt đưa về mới là đáng kể và việc đầu tư cho các bộ biến đổi mới thoả đáng, không lãng phí. + Việc tái sử dụng công suất trượt rõ ràng làm tăng hiệu suất của hệ thống lên; việc điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh lượng công suất đưa về có thể đạt được những chỉ tiêu điều chỉnh tốt như êm,dải điều chỉnh khá rộng; tuy có hạn chế là mô-men tới hạn có suy giảm so với tự nhiên, mô-men của động cơ bị giảm khi tốc độ thấp. + Một vấn đề nữa là đối với các hệ thống công suất lớn vấn đề quan trọng là khởi động động cơ, thường dùng điện trở phụ kiểu chất lỏng để khởi động động cơ đến vùng tốc độ làm việc sau đó mới chuyển sang chế độ điều chỉnh công suất trượt. Vì vậy mà việc sử dụng hệ thống này chỉ phù hợp với các hệ truyền động có số lần khởi động, dừng máy và đảo chiều ít hoặc tốt nhất là không có đảo chiều. ĐC MBA CL đ NL phụ ộ Hình 2-13: Sơ đồ - 27 - Từ những đánh giá trên, đối chiếu với đặc điểm yêu cầu của hệ truyền động băng tải nên ta loại bỏ việc sử dụng phương án này cho hệ truyền động. 2.3.2. Hệ điều chỉnh xung điện trở rôto. a. Nguyên lý điều chỉnh: Trước hết cần phải nói rằng việc điều chỉnh điện trở roto chỉ áp dụng được với động cơ roto dây quấn chứ không sử dụng được cho động cơ roto lồng sóc. Như đã biết, với động cơ roto dây quấn, ta có thể thay đổi được độ cứng của đường đặc tính cơ bằng cách đưa điện trở phụ vào mạch roto động cơ. Thực chất của phương pháp này là điều chỉnh công suất trượt; công suất trượt ở đây được lấy bớt ra và được biến thành tổn hao nhiệt năng vô ích trên điện trở. + Vì độ trượt tới hạn tỷ lệ bậc nhất với điện trở roto nên: rdfth th R R RR R s s 2 2 20    Nếu coi đoạn đặc tính làm việc của động cơ, tức là đoạn có độ trượt từ s=0  sth, là tuyến tính thì khi điều chỉ điện trở roto ta có thể viết: 2 0 200 . R Rss R R s s s s rd rdth th  trong đó: s0 _ là độ trượt tới hạn khi điện trở roto là R2 (tức điện trở tự nhiên ở mạch roto); còn s _ là độ trượt khi điện trở roto là Rrd=R2+Rf. Theo biểu thức mô-men thì: 01 2 2 2 . 2 1 22 1 . .3 ]) ' .[( '.3 s RI X s RR s RU M rd mn f     Như vậy, khi thay đổi điện trở roto, nếu giữ dòng roto I2 không đổi thì mo- men không đổi và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Vì vậy, phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở roto rất thích hợp với hệ truyền động có mô-men tải không đổi (x=0). Thực tế, việc thay đổi điện trở roto dùng cấp điện trở ngày nay ít dùng, vì vừa có hiệu suất thấp, độ trươn điều chỉnh kém, đặc tính điều chỉ lại dốc. Vì thế điều chỉnh xung điện trở roto dùng van bán dẫn với các mạch vòng điều chỉnh sẽ tạo được đặc tính điều chỉnh cứng và đủ rộng; mặt khác lại dễ tự động hoá việc điều chỉnh. b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng: - 28 - Có thể nói việc sử dụng phương pháp xung điện trở roto trong điều chỉnh truyền động, về mặt lý thuyết, là một phương pháp đơn giản nhất, dễ thực hiện và vận hành; mạch điều chỉnh cũng rất đơn giản là gồm hai mạch vòng điều chỉnh (tốc độ và dòng điện). Do yêu cầu của truyền động là dùng động cơ không đồng bộ Roto lồng sóc nên ta không sử dụng được phương pháp này. Vì việc điều chỉnh điện trở Roto chỉ áp dụng được động cơ Roto dây cuốn chứ không sử dụng được cho động cơ Roto lồng sóc. 2.3.4. Hệ điều chỉnh tần số động cơ KĐB. a. Nguyên lý điều chỉnh: Theo lý thuyết máy điện ta có biểu thức: p f1 1 2    điều đó có nghĩa là thay đổi tần số sẽ làm tốc độ từ trường quáy và do đó dẫn đến tốc độ động cơ thay đổi. Dạng đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi tần số được trình bày dưới hình vẽ sau: + Từ đặc tính cơ ta thấy khi tần só tăng ( f>fđm), thì mô-men tới hạn lại giảm (với điện áp giữ không đổi), cụ thể là: 2 1 1 f M th  + Trong trường hợp tần số giảm, nếu giữ nguyên điện áp thì dòng điện động cơ tăng (do f giảm  X=2fL cũng giảm  I tăng), gây ảnh hưởng xấu đến các 1 1 đm 1 1 f11 f12 fđm f13 f14 Mth M  Hình 2.14.: Đặc tính cơ khi thay đổi tần số động cơ không đồng bộ - 29 - chỉ tiêu của động cơ. Vì vậy để bảo đảm một số chỉ tiêu mà không làm động cơ bị quá dòng cần phải điều chỉnh cả điện áp động cơ, cụ thể là giảm điện áp cùng với việc giảm tần số theo quy luật nhất định. b. Đánh giá và phạm vi ứng dụng + Từ đặc tính cơ của động cơ khi điều chỉnh nguồn ta có nhận xét là: Nếu đảm bảo được luật điều chỉnh điện áp – tần số thì ta có mọi đường đặc tính cơ mong muốn khi giảm tần số. Nghĩa là phương pháp điều chỉnh tần số nguồn cung cấp kết hợp với việc điều chỉnh điện áp stato mở ra khả năng áp dụng cho mọi yêu cầu truyền động. + Do có khả năng linh hoạt trong việc điều chỉnh cả tốc độ không tải lý tưởng và tốc độ trượt tới hạn; cụ thể là khi tốc độ trượt giảm thì tốc độ không tải cũng giảm với tỷ lệ tương ứng nên phương pháp này cho phép tổn thất điều chỉnh nhỏ nhất. + Vì việc điều chỉnh tần số yêu cầu phải điều chỉnh cả điện áp nên việc tìm ra quy luật điều chỉnh và trang bị thiết bị điều chỉnh , biến đổi công suất phức tạp ; nói chung giá thành các bộ biến tần có đắt hơn giá thành của các bộ biến đổi trang bị cho các phương pháp điều chỉnh khác. Từ những phân tích đánh giá trên ta thấy rằng việc chọn phương án truyền động dùng phương pháp điều chỉnh tần số là hoàn toàn có cơ sở vì tính kinh tế khi vận hành cũng như đáp ứng được yêu cầu truyền động của băng tải và động cơ rải vải. 2.4. ĐIỀU KHIỂN TẦN SỐ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 2.4.1 Khái niệm chung Điều khiển tần số là một phương pháp điều khiển hiện đại cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ (ĐK) trơn, rộng và hiệu quả. Hệ thống điều khiển tốc độ vòng hở động cơ bằng điều chỉnh tần số nguồn cấp sẽ chỉ thích hợp ở những hệ thống truyền động điện không yêu cầu cao về chất lượng quá trình quá độ và thông thường khi động cơ làm việc ở chế độ xác lập. Hệ thống điều khiển hở không thể đáp ứng được khi hệ thống cần có quá trình gia tốc nhanh vì tần số nguồn có thể thay đổi quá nhanh vượt quá tần số rôto giới hạn. Ở ngoài vùng điểm tới hạn dòng điện động cơ sẽ lớn, nhưng hệ số công suất, momen động cơ và hiệu suất thấp. Điều khiển có phản hồi sẽ cần thiết cho hệ thống làm việc ổn định trong chế độ xác lập khi điện áp nguồn và phụ tải thay đổi và có phản ứng quá độ nhanh. - 30 - 2.4.2 Nguyên lý điều chỉnh tần số: Nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách biến đổi tần số fi của điện áp stato được rút ra từ biểu thức xác định động cơ KĐB s = 2..fs Vậy sức điện động của dây quấn stato của động cơ tỷ lệ với tần số ra và từ thông: Es = C..fs Mặt khác nếu bỏ qua độ sụt áp trên tổng trở dây quấn stato tức coi Vậy đồng thời với việc điều chỉnh tần số ta phải điều chỉnh cả điện áp nguồn cung cấp. Từ công thức trên ta thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp nguồn Us không đổi thì từ thông động cơ sẽ biến thiên *Khi s giảm từ thông  của động cơ lớn lên làm cho mạch từ bão hoà và dòng điện từ hoá lớn lên. Do các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đôi khi nhiều động cơ còn phát năng lượng quá mức cho phép. *Khi s tăng từ thông  của động cơ giảm xuống và nếu mômen phụ tải không đổi thì theo biểu thức M = k..I.n.cos ta thấy dòng điện rotor Ir phải tăng lên.Vậy trong trường hợp này dây quấn động cơ chịu quá tải còn lõi thép thì phải non tải. Ngoài ra cũng vì lý do trên mômen cho phép và khả năng quá tải của động cơ giảm xuống. Vì vậy để tận dụng khả năng động cơ một cách tốt nhất là khi điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp biến đổi tần số người ta còn phải điều chỉnh cả điện áp và dòng điện theo hàm của tần số và phụ tải Việc điều chỉnh này chỉ theo hàm của tần số có đặc máy sản xuất có thể được thực hiện trong hệ kín. Khi đó nhờ các mạch hồi tiếp điện áp ứng với một tần cho trước nào đó sẽ biến đổi theo phụ tải Yêu cầu chính đối với đặc tính của truyền động điều chỉnh tần số đảm bảo độ cứng đặc tính cơ và khả năng quá tải trong toàn bộ dải điều chỉnh tần số và phụ tải ngoài ra còn có thể có vài yêu cầu về điều chỉnh tối ưu trong chế độ tĩnh 2.5. GIỚI THIỆU BIẾN TẦN Biến tần (BT) là thiết bị để biến đổi năng lượng điện xoay chiều từ tần số này sang tần số khác. Bộ Biến tần phải thoả mãn các yêu cầu sau:  Có khả năng điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đạt mong muốn.  Có khả năng điều chỉnh điện áp theo tần số để duy trì từ thông khe hở không đổi trong vùng điều chỉnh momem không đổi. fsCEsUsX sRsIsUs  022 - 31 -  Có khả năng cung cấp dòng điện định mức ở mọi tần số Sự mất ổn định của hệ thống biến tần - động cơ không đồng bộ là tổng trở của bộ biến đổi cộng với của mạch stato là một yếu tố gây mất ổn định cho hệ biến tần - động cơ. Bằng cách thay đổi thông số của bộ biến đổi hoặc bằng cách thiết lập các mạch vòng điều chỉnh và hiệu chỉnh thích hợp có thể loại trừ khả năng mất ổn định thông số của hệ. 2.5.1. Các loại biến tần : Gồm hai loại: Biến tần trực tiếp Biến tần gián tiếp Biến tần trực tiếp: Hình 2-15 Điện áp vào BT có điện áp U1 và tần số f1 chỉ qua một mạch van là ra ngay tải với tần số f2,U2. Đặc điểm: Hiệu suất biến đổi năng lượng cao do chỉ có một lần biến đổi điện năng .Thực hiện hãm tái sinh năng lượng mà không cần mạch điện phụ. Hệ số công suất thấp,tần số đIều chỉnh bị giới hạn trên bởi tần số nguồn cung cấp.Thường dùng cho hệ truyền động công suất lớn,tốc độ làm việc thấp. Biến tần gián tiếp: Biến tần nguồn áp:Hình 2-16 Đặc điểm là điện áp ra trên tải được định hình sẵn còn dạng dòng điện tải lại ít phụ thuộc vào tính chất tải .Việc điều chỉnh tần số điện áp ra trên tải được thực hiện dễ dàng bằng điều khiển qui luật mở van của phần nghịch lưu .Phương pháp điều khiển này thay đổi dễ dàng tần số mà không phụ thuộc vào lưới. Biến tần nguồn dòng : Hình 2-17 BTU1,f1 U2,f2 U2,f2U1,f1 L CCL NL L CL NLU1,f1 U2,f2 - 32 - Sơ đồ đơn giản, làm việc tin cậy, đã từng được sử dụng rộng rãi để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, rotor lồng sóc. Sơ đồ gồm một cầu chỉnh lưu và một cầu biến tần, mỗi tiristor được nối tiếp thêm một một điôt gọi là điôt chặn. 2.5.2. Giới thiệu biến tần MICROMASTER Vector: Với máy khử độ co vải để điều khiển tốc độ cho động cơ rải vải và động cơ kéo băng tải ta sử dụng biến tần MICROMASTER Vector do hãng SIEMENS chế tạo *Mạch lực Hình 2-18: Mạch lực của biến tần *Nguyên lý điều khiển: Dựa theo phương pháp biến điệu bề rộng xung, phương pháp này tiên tiến và hiệu quả vì: V1 V3 V4 V6 D1 D4 D3 D6 V5 V2 D5 D2 C D D D D U V W - 33 - -Vừa điều chỉnh được điện áp ra, vừa điều chỉnh được tần số -Điện áp ra gần hình sin -Có thể dùng chỉnh lưu không điều khiển ở đầu vào nghịch lưu làm tăng hiệu quả của sơ đồ Nội dung của phương pháp biến điệu bề rộng xung là so sánh một sóng sin chuẩn có tần số bằng tần số của điện áp ra nghịch lưu mong muốn với một điện áp răng cưa tần số cao cỡ 2kHz đến 10kHz. Phương pháp biến điệu bề rộng xung có nhiều dạng, trong đó có 2 dang đơn giản là: - Biến điệu bề rộng xung một cực tính. - Biến điệu bề rộng xung hai cực tính. Theo dạng điện áp ra một cực tính những khoảng điện áp sin chuẩn cao hơn điện áp răng cưa mở van để đưa điện áp ra tải, trong những khoảng điện áp sin chuẩn thấp hơn điện áp răng cưa khoá van để điện áp ra tải bằng không. Điện áp ra sẽ được tạo thành riêng cho nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm Theo dạng điện áp ra hai cực tính điiện áp ra sẽ là +E khi sin chuẩn cao hơn xung răng cưa, và là -E khi sin chuẩn thấp hơn. Hình vẽ sau mô tả nguyên lý hoạt động PWM Hình 2-19: Áp ra một cực tính Urm +E -E T/2 T 0 - 34 - Hình 2-20: Áp ra hai cực tính +Urm -Urm +E -E - 35 - 1 2 3 4 5 6 +10V 0V 1 V: 0-10V 2-10V ORI:0-20mA 4-20mA - + 24V 7 8 9 OR AIN1+ AIN1- DIN1 DIN2 DIN3 DIN4 +15V AIN2/PID+ AIN2/PID- A1OUT+ A1OUT- Motor PTC DIN5 DIN6 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 P+ N- 27 13 A2OUT+ A2OUT- 1 2 3 4 5 6 3 AD AD DA DA RS485 SI L1,L2,L3 3 AC 208 - 230V 3 AC 380 - 500V 3AC 525 -575V DC+ DC- EBU U, V, WPE M PE P Jog RS485 Hình 2-21: Sơ đồ nguyên lý biến tần - 36 - D ig ita l I np ut (7 ,5 -3 3V , m ax 5 m A ) Po w er S up pl y fo r PI D F ee db ac k Tr an so ce r (+ 15 V , m ax 5 0m A ) A na lo gu e in pu t 2 0 1 0V or 0 2 0m A A na lo gu e ou tp ut 1 04 2 0m A (5 00  lo ad ) or 0 2 0m A M ot or te m pp ro te ct io n in pu t N ot e: Fo r P TC m ot or th er m al p ro te ct io n P0 87 =1 D ig ita l I np ut s (7 ,5 -3 3V , m ax 5 m A ) D ig ita l I np ut s (7 ,5 -3 3V , m ax 5 m A ) P1 0+ 0V A IN + A IN - D IN 1 D IN 2 D IN 3 D IN 4 P1 5+ PI D IN + PI D IN -A 1O U T+ A O U T- PT C PT C D IN 5 D IN 6 R L1 A (N C) R L1 B (N O ) R L1 C (C O M ) 21 22 23 24 25 26 27 O ut pu t R el ay s( R L1 a nd R L2 ) m ax 0 ,8 A /2 30 V A C (o ve rv ol ta ge ca t2 ) 2 .0 A /3 0V D C (re si st iv e ra tin g) A 2O U T+ R L2 B (N O ) R L2 C (C O M ) P5 V + P+ N PE A na lo gu e O ut pu t 2 04 - 20 m A (5 00 lo ad ) us e w ith te rm in al 1 3 0V N P PE (c as e) 5V (m ax 2 50 m A Fr on t P an el R S4 85 D -ty pe 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 7 Po w er s up pl y (+ 10 V m ax 1 0m A ) A na lo gu e In pu t 1 -1 0V to + 10 V 02 10 V (in pu t i m pe da nc e 70 k  or 04 20 m A (R es is ta nc e= 30 0 ) Hình 2-22: Sơ đồ cầu đấu dây của biến tần - 37 - *Các thông số cài đặt của biến tần Các thông số có thể thay đổi bằng các phím trên mặt điều khiển P000 Hiển thị quá trình vận hành P001 Các chế độ hiển thị 0: Tần số ra 1: Tần số đặt 2= Dòng điện động cơ. 3= Điện áp một chiều 4= Mômen 5= Tốc độ 7=Phản hồi dạng PID 8= Điện áp ra 9=Tần số trục. Chỉ áp dụng cho chế độ điều khiển không cảm biến P002 Thời gian tăng tốc: Đó là thời gian cho môtơ đạt từ lúc khởi động đến tần số max. Nếu định thời gian quá ngắn thì có thể bị ngắt (lỗi F002 – lỗi quá dòng) Chọn P002=10s P003 Thời gian giảm tốc: Thời gian để giảm tốc từ tần số max về vị trí dừng động cơ. (Nếu thời gian quá ngắn sẽ bị lỗi F001) Chọn P003=10s P004 Thời gian tạo đường cong trơn Khi tăng tốc và giảm tốc tạo độ trơn để tránh rung, giật áp dụng cho băng tải máy dệt. Có tác dụng khi P001 và P002 lớh hơn 0,3s Chọn P004=1s P005 Đặt tần số ở chế độ vận hành số Chỉ có tác dụng khin P006=0 hoặc =3 Thời gian fma Timer - 38 - P006 Đặt chế độ tần số cho biến tần Lựa chọn chế độ điều khiển của phần cài đặt tần số cho biến tần 0= Biến tần chạy ở tần số cố định trong P005 và có thể thay đổi tăng giảm nhờ nút ấn lên, xuống. Nếu P007 = 0 tần số có thể tăng hoặc giảm bằng cách cài đặt một trong hai chương trình đầu vào số (P051 đến P055 hoặc P356) giá trị 11 hoặc 12 1= Tín hiệu điều khiển tương tự 2= Gán tần số, gán tần số chỉ được lựa chọn nếu giá trị của ít nhất một đầu vào số (P051 đến P055 hoặc P356)= 6, 17 hoặc 18 P007 Bàn phím điều khiển P009 Đặt thông số bảo vệ: 0= Thông số từ P001 đến P009 có thể đọc và đặt 1= Thông số từ P001 tới P009 có thể đặt và các thông số khác chỉ có thể đọc 2= Tất cả các thông số có thể đặt và đọc nhưng P009 tự trở về 0 khi mất nguồn 3= Tất cả các thông số có thể đặt và đọc P010 Dải hiển thị: Dải hiển thị cho màn hình khi P001= 0, 1, 4, 5, 7 hoặc 9(4số) P011 Nhớ điểm đặt tần số 0= không nhớ 1= Nhớ giá trị đặt khi tắt nguồn P012 Tần số động cơ nhỏ nhất: Đặt tần số động cơ nhỏ nhất (phải nhỏ hơn giá trị P013) P013 Tần số môtơ max P014 Bước nhảy tần số 1(Hz) P015 Tự động khởi động sau khi bị lỗi nặng 0= Không tự khởi động 1= Tự khởi động P016 Khởi động trong chế độ đang quay Cho phép biến tần khởi động khi môtơ đang quay Dưới mức bình thường không cho phép biến tần cho động cơ chạy từ 0Hz. Tuy nhiên mô tơ vẫn còn - 39 - quay bởi tải kéo nó sẽ làm cho động cơ dừng trước khi quay ngược lại 0= Khởi động bình thường 1= Khởi động lại sau khi có nguồn, lỗi hoặc OFF2 (nếu P018=1) 2= Khởi động lại bất kỳ thời điểm nào (có tác dụng trong tình huống động cơ quay bởi tải 3= như P016=1 biến tần sẽ chỉ khởi động lại môtơ theo chiều quay đã đặt 4= như P016=2 biến tần sẽ chỉ khởi động lại môtơ theo chiều quay đã đặt P017 Kiểu đường cong 1=tiếp tục tạo đường cong (như ở P004) 2=không tiếp tục tạo đường cong P018Tự khởi động sau khi bị lỗi 0= Không thể 1= Biến tần sẽ khởi động 5 lần sau khi bị lỗi. Nếu lỗi không xoá được sau 5 lần khởi động biến tần sẽ giữ nguyên tình trạng lỗi. Trên màn hình đèn báo lỗi sẽ nhấp nháy P019 Nhảy tần số theo một dãy: P021 Tần số tương tự nhỏ nhất Tần số tương ứng với giá trị tương tự đầu vào. Ví dụ: 0V/0mA hoặc 2V/4mA được xác định bởi P023 và cài đặt của DIP bằng lựa chọn các công tắc 1, 2, 3. Có thể đặt một giá trị cao hơn P022 để có quan hệ nghịch giữa đầu vào tương tự và tần số ra P022 Tần số tương tự lớn nhất Tần số tương ứng với giá trị tương tự đầu vào lớn nhất. Ví dụ: 10V hoặc 20mA được xác định bởi P023 và cài đặt của DIP bằng lựa chọn các công tắc 1, 2, 3. Có thể đặt một giá trị thấp hơn P021 để có quan hệ nghịch giữa đầu vào tương tự và tần số ra - 40 - Chú ý: Tần số ra giới hạn bởi giá trị đặt trong P012/P013 P023 Kiểu đầu vào tương tự 1: Cài đặt kiểu đầu vào tương tự 1 quan hệ với việc cài đặt của DIP các công tắc lựa chọn 1, 2, 3 0= 0V đến 10V/ 0 đến 20mA đầu vào đơn cực 1= 2V đến 10V/ 4 đến 20mA đầu vào đơn cực 2=2V đến 10V/ 4 đến 20mA đầu vào đơn cực Với điều khiển Start/ stop khi sử dụng đầu vào điều khiển tương tự 3= -10V đến +10V đầu vào lưỡng cực, -10V tương đương quay ngược ở tốc độ cài đặt ở P021, +10V tương đương quay thuận ở tốc độ cài đặt ở P022 Ghi chú: Cài đặt P023=2 sẽ không làm việc trừ khi bị ảnh hưởng bởi phần điều khiển ở dưới (ví dụ: P091=0 hoặc 4) và V> 1V hoặc 2mA P024 Bổ xung điểm đặt tương tự: Nếu biến tần không ở chế độ tương tự (P006=0 hoặc2) thì cài đặt thông số này: 0= Không thêm các điểm đặt tần số cơ bản tương tự như trong P006 1=Thêm đầu vào tương tự 1 cho điểm đặt tần số cơ bản giống như P006 2= tỷ lệ của điểm đặt cơ bản bởi đầu vào tương tự 1 trong phạm vi 0=100 P025 Đầu ra tương tự 1 Đưa ra dải đầu ra tương tự 1 theo bảng Sử dụng dải 0-5 nếu giá trị đầu ra min là 0mA P02 P02 P02 P02 f V/I - 41 - Sử dụng dải 100-105 nếu giá trị đầu ra min là 4mA P025= Lựa chọn Giới hạn đầu ra tương tự 0 / 4mA 20mA 0/100 Tần số đầu ra 0Hz Tần số đầu ra (P013) 1/101 Tần số đặt 0Hz Tần số đặt (P013) 2/102 Giới hạn động cơ 0A Giới hạn đầu ra max (P083P086/100) 3/103 Kết nối điện áp một chiều 4/104 Momen động cơ 250 +250 (100=P0859,55/P082 Nm) Tốc độ động cơ danh nghĩa (P082) 5/105 Tốc độ động cơ 0 P040 Thời điểm dừng 0- Không có chức năng 1-Ở chế độ vận hành bình thường thời gian giảm tốc xác định bằng giá trị đặt trong P013tới 0. Cài đặt P040 tới 1 sẽ tự động đặt lại tỷ lệ thời gian giảm tốc mà môtơ sẽ luôn dừng ở cùng thời điểm không phụ thuộc vào tần số làm việc - 42 - Ví dụ:P003=1s, P013=50Hz, P012=0Hz Nếu môtơ chạy ở 50Hz thì có lệnh dừng môtơ sẽ dừng trong 1s, Nếu môtơ chạy ở 25Hz môtơ sẽ dừng trong 2s, và nếu môtơ đang chạy ở 5Hz môtơ sẽ dừng trong 10s. Với mỗi trường hợp môtơ sẽ dừng ở vị trí tương ứng P042 Tần số cố định 2(Hz): Có hiệu lực với P006=2 và P054=6 hoặc 18, hoặc P053-55=17 P043 Tần số cố định 3 (Hz): Có hiệu lực với P006=2 và P053=6 hoặc 18, hoặc P053-55=17 P044 Tần số cố định 4 (Hz): Có hiệu lực với P006=2 và P052=6 hoặc 18, hoặc P053-55=17 P045 Đặt giá trị đảo ngược cho tần số cố định 1-4: Đặt chiều quay cho tần số cố định FF1 FF2 FF3 FF4 P045=0     P045=1     P045=2     P045=3     P045=4     P045=5     P045=6     P045=7     Thời điểm Có lệnh - 43 -  Giá trị đặt không đảo ngược  Giá trị đặt đảo ngược P046 Tần số cố định 5(Hz) Có hiệu lực với P006=2 và P051=6 hoặc 18, hoặc P053-55=17 P047 Tần số cố định 6(Hz) Có hiệu lực với P006=2 và P356=6 hoặc 18, hoặc P053-55=17 P048 Tần số cố định 7(Hz) Có hiệu lực với P006=2 và P053-55=17 P047 Tần số cố định 6(Hz) Có hiệu lực với P006=2 và P053-55=17 P045 Đặt giá trị đảo ngược cho tần số cố định 1-4: Đặt chiều quay cho tần số cố định FF5 FF6 FF7 FF8 P045=0     P045=1     P045=2     P045=3     P045=4     P045=5     P045=6     P045=7      Giá trị đặt không đảo ngược  Giá trị đặt đảo ngược P051 Lựa chọn chức năng điều khiển, DIN1 (cổng 5), giá trị tần số thứ 5 P052 Lựa chọn chức năng điều khiển, DIN2, (cổng 6) giá trị tần số thứ 4 P053 Lựa chọn chức năng điều khiển, DIN3, (cổng 7) giá trị tần số thứ 3. *Các lỗi thường gặp khi sử dụng và cài đặt biến tần F001 Quá áp F002 Quá dòng F003 Quá tải F004 Quá nhiệt động cơ F005 Quá nhiệt biến tần F008 Giao thức USS không hoạt động F009 Điện áp thấp F010 Lỗi thiết lập F011 Lỗi giao diện trong - 44 - F012 Nút ngắt tự động bên ngoài F013 Lỗi chương trình F057 Thời gan trễ khi lỗi F075 Quá dòng khi giảm tốc F101 Lỗi giao diên trong F106 Lỗi thông số P006 F112 Lỗi thông số P012/P013: Đặt lại thông số P012< P013 F151-F156 Lỗi thông số đầu vào số: Đổi cài đặt đầu vào số P051 đến P055 và P356 F118 Lỗi hiệu chỉnh tự động F201 Lỗi P006 =1 trong khi P201= 2: Thay đổi thông số P006 hoặc P201 F212 Lỗi thông số P211/P212: Đặt lại thông số P211<P212 F231 Dòng đầu ra không cân bằng: Xem F002 - 45 - CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ VÀ CƠ CẤU CHỈNH BĂNG TẢI 3.1.ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ: Nhiệt độ cần điều khiển ở máy khử độ co vải này là nhiệt độ của giàn nhiệt sợi đốt để làm khô vải nó đóng vai trò vô cùng quan trọng, trực tiếp ảnh hưởng đến chất lượng của vải sau khi sử lý. Nếu nhiệt độ cao quá sẽ làm cho vải sau khi sử lý sẽ bị co lại nhanh quá dẫn đến tuổi thọ của vải giảm hoặc nếu không trong quá trình sử dụng vải sẽ lại bị dãn. Ngược lại nếu nhiệt độ thấp quá thì sẽ không làm vải khô được và khi đem vào sử dụng thì vải sẽ bị co lại. Với mỗi loại vải mà có nhiệt độ cần thiết khác nhau để sử lý vải cho phù hợp. Chính vì vậy để điều khiển chính xác được nhiệt độ thì chất lượng vải sau khi sử lý sẽ đạt được theo mong muốn. Để điều khiển được chính xác nhiệt độ thì điều quan trọng phải có được phần tử cảm nhận được nhiệt độ chính xác, và thông qua đó có cơ cấu chấp hành để đóng cắt sợi đốt hợp lý sao cho nhiệt độ đạt được theo yêu cầu. Trước đây để điều khiển nhiệt độ người ta thường dùng các thermostart để điều khiển nhiệt độ. Với loại rơ le này nhiệt độ trênh lệch so với nhiệt độ đặt lên đến 35%-40% do đó với những trường hợp yêu cầu nhiệt độ chính xác thì không thể dùng được. Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của ngành thiết bị điện tử các bộ điều khiển nhiệt độ có độ chính xác cao ra đời đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao trong vấn đề điều khiển. 3.1.1Tính chọn cảm biến nhiệt độ: Để đo được chính xác được trị số của một giá trị nhiệt độ là một vấn đề không hề đơn giản. Thực vậy, phần lớn các đại lượng vật lý đều có thể xác định một cách định lượng nhờ so sánh chúng với một một đại lượng cùng bản chất được coi là đại lượng so sánh. Những đại lượng như vậy gọi là đại lượng mở rộng bởi vì chúng có thể được xác định bằng bội số hoặc ước số của đại lượng chuẩn (đại lượng so sánh). Ngược lại nhiệt độ là đại lượng gia tăng: việc nhân, chia nhiệt độ không có mộtý nghĩa vật lý rõ ràng. Bởi vậy nghiên cứu cơ sở vật lý để thiết lập thang đo nhiệt độ để có thể đo được nhiệt độ. Có nhiều cách đo nhiệt độ, trong đó có thể kể ra có các cách đo sau: -Phương pháp quang dựa trên sự phân bổ bức xạ nhiệt do dao động nhiệt. -Phương pháp cơ dựa trên sự dãn nở của vật rắn, của chất lỏng hoặc khí (với áp suất không đổi), hoặc dựa trên tốc độ âm -Phương pháp điện dựa trên sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ. Ở đây ta dùng phương pháp điện sử dụng cặp nhiệt điện để đo nhiệt độ. Cặp nhiệt điện có cấu tạo gồm hai dây dẫn A và B được nối với nhau bởi hai mối hàn có nhiệt độ T1 và T2. Suất điện động E phụ thuộc vào bản chất vật liệu làm các dây dẫn A, B và vào nhiệt độ T1, T2. Thông thường nhiệt độ của một mối hàn được giữ - 46 - ở một giá trị không đổi và biết trước, được gọi là nhiệt độ chuẩn (T1=Tref). Nhiệt độ T2 của mối hàn thứ hai, khi đặt trong môi trường nghiên cứu nó sẽ đạt tới giá trị Tc chưa biết. Nhiệt độ Tc là hàm của nhiệt độ Tx và của các quá trình trao đổi nhiệt có thể xảy ra. Dải nhiệt độ làm việc đối với một cặp nhiệt điện thường bị hạn chế. Ở nhiệt độ thấp năng suất nhiệt điện của nó giảm đi. Ở nhiệt độ cao cặp nhiệt điện có thể bị nhiễm bẩn do môi trường đo hoặc xảy ra hiện tượng bay hơi một trong các chất thành phần của hợp kim làm cặp nhiệt điện, hoặc là bị tăng kích thước hạt tinh thể dẫn đến làm tăng độ dòn cơ học, thậm chí có thể bị nóng chảy. Bảng dưới đây liệt kê một số loại cặp nhiệt điện thường gặp trong thực tế. Cặp nhiệt điện Nhiệt độ làm việc, 0C E, mV Độ chính xác Đồng/Constantan  =1,63mm -270 370 -6,258 đến 19,027 (-1000C  -400C): 2% (-400C 1000C):  0,8% (1000C3500C):  0,75% Sắt/Constantan  = 3,25mm -210 800 -8,096 đến 45,498 (00C4000C):  3% (4000C8000C):  0,75% Cromel/Alumel =3,25mm -2701250 -5,354 đến 50,633 (00C4000C):  3% (4000C12500C):  0,75% Cromel/Constantan =3,25mm -270  870 -9,835 đến 66,473 (00C4000C):  3% (4000C12500C):  0,75% Platin-Rodi(10%)/Platin =0,51mm -50 1500 -0,236 đến 15,576 (00C6000C):  2,5% (6000C15000C):  0,4% Platin-Rodi(13%)/Platin =0,51mm -50 1500 -0,226 đến 17,445 (00C5380C):  1,4% (5380C15000C):  0,25% Platin-Rodi(30%)/Platin =0,51mm 0 1700 0 đến 12,426 (8700C17000C):  0,5% - 47 - Wonfram-Reni(5%)/ Wonfram-Reni(26%) 0  2700 0 đến 38,45 - 48 - Hình 3-23: Sơ đồ đo nhiệt độ Khi nhiệt độ thay đổi ở đầu cảm biến đo thì sức điện động sinh ra trong cặp nhiệt điện cũng thay đổi theo. Tín hiệu này sẽ được đưa vào đầu vào của rơ le nhiệt độ và báo cho ta biết nhiệt độ tại khu vực đo là bao nhiêu. Đồng thời nó so sánh với nhiệt độ mà ta đặt, nếu nhiệt độ đo được thấp hơn nhiệt độ đặt thì tín hiệu ra sẽ cấp điện để đóng sợ đốt. Nếu nhiệt độ đo được cao hơn nhiệt độ đặt thì tín hiệu ra khỏi rơle sẽ ngắt điện cấp cho sợi đốt 3.1.2. Đồng hồ điều chỉnh nhiệt độ Có nhiều loại đồng hồ dùng để điều khiển nhiệt độ nhưng ở máy này ta dùng loại E5CN của OMRON chế tạo: ALM1 ALM2 HA ALM3 OUT1 OUT2 CMW STOP MANU OTT PV SV E5CN OMRON Hình 3-24: Mặt điều khiển A Nguồ n Ra E - 49 - + - m A V A B B + +- A la rm o ut pu t A la rm 1 /H ea rte r b um ou t a la rm A la rm 2 In pu t p ow er su pp ly 10 0- 24 0V A C ty pe 54321 1514131211 109876 Co nt ro l o up ut 1 R el ay o ut pu t 25 0V 3 A V ol ta ge o ut pu t 12 V 2 1m A Cu rr en t o ut pu t D C 4- 20 m A D C 0- 20 m A Co nt ro l o ut pu t1 + - Hình 3-25: Thông số đặt - 50 - 11 12 13 14 15 EV 1 EV 2 CT 1 E ve nt In pu ts an d CT 11 12 13 14 15 CT 1 Co m m un ic at io ns an d 2C Ts V ol tg at e O ut pu t an d CT CT 1 1514131211 R S4 85 A B CT 1 11 12 13 14 15 A B Co nt ro l o ut pu t2 Co m m un ic at io ns an d V ol ta ge O ut pu t R S4 85 D O N O T U SE + - -+ Co nt ro l o ut pu t2 D O N O T U SE Co nt ro l o ut pu t2 V ol tg at e ou tp ut : 12 V D C, 2 1m A Hình 3-26: Thông số đặt - 51 - 3.1.3 Cài đặt chương trình Hình 3-37: Sơ đồ đấu dây -Để đặt nhiệt độ ta sử dụng nút ,  trên mặt điều khiển. Các thông số nhiệt độ đặt sẽ hiện ở màn hình thứ 2, các thông số nhiệt độ mà cảm biến nhận được từ vật cần đo sẽ hiển thị ở màn hình 1 -Đặt nhiệt độ giới hạn cao nhất cho đồng hồ theo nhà chế tạo đặt là 13000C -Nhiệt độ giới hạn thấp nhất là -2000C -Ở đây ta sử dụng contactor để đóng cắt điện cho sợi đốt nên đồng hồ ta đặt CNtL ở chế độ ON/OFF -Chế độ d-U là chuyển đổi đo nhiệt độ là độ C hay độ F -Tuỳ từng loại vải yêu cầu sử lý nhiệt độ ổn định nhiều hay ít mà ta điều chỉnh độ trênh lệch giữa nhiệt độ đặt và nhiệt độ đo được để đóng cắt sợi đốt. Để làm được điều này ta chọn chế độ HYS và đặt độ trênh lệch nhiệt độ. 3.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN: Hệ thống khí nén được sử dụng trong máy khử độ co vải là dùng để điều chỉnh băng tải. Nguyên lý điều chỉnh băng tải như sau: Băng tải chạy trên các con lăn và luôn chạy ở vị trí giữa điều này khi chế tạo rất khó nhất là đối với băng tải dài và yêu cầu phải có rất nhiều con lăn để đỡ. Chính vì vậy nhà chế tạo đã sử dụng một con lăn động để có thể điều chỉnh băng tải. Nguyên lý hoạt động cơ cấu chỉnh băng tải như sau: Giả sử băng tải đang chạy ở vị trí giữa và đều trên các con lăn đỡ băng tải. Nếu băng tải bị lệch về một phía nào đó (giả sử băng tải bị lệch về phía bên trái) thì con lăn động có tác dụng làm cho mép băng tải phía bên ấy (bên trái) căng hơn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 12 1 1 3 1 4 1 5 100-240V + - K2 - 52 - mép băng đối diện (mép băng phải). Băng tải vừa chạy vừa trượt về phía có mép băng tải trùng hơn; kết quả là băng tải sẽ có xu hướng chạy về vị trí giữa. Để điều chỉnh con lăn động này có nhiều cách có thể dùng động cơ và các cơ cấu truyền động để kéo, nhưng với cách này cơ cấu rất phức tạp, cồng kềnh và tác động chậm. Chính vì vậy người ta sử dụng một hệ thống điều khiển khác đó là sử dụng khí nénvì có các ưu điếm là tác động nhanh cơ cấu điều khiển cũng không phức tạp lắm. Ta cũng biết rằng không khí nén là một trong những dạng năng lượng cũ mà con người đã sử dụng thay thế cho các lực cơ bản. Sự hiểu biết của nhân loại về khoa học khí nén là từ những thế kỷ đầu song nó phải chờ đến các thế kỷ sau này mới được nghiên cứu một cách có hệ thống, từ đó kỹ thuật khí nén mới được đưa vào các ngành công nghiệp. Chính vì vậy ngày nay khí nén được sử dụng rất rộng rãi ở trong tất cả mọi ngành nghề. 3.2.1Giới thiệu các thiết bị của cơ cấu chỉnh băng tải: Như đã giới thiệu ở trên cơ cấu chỉnh băng tải sử dụng khí nén và và xilanh để điều chỉnh sao cho băng tải luôn ở vị trí giữa. Trong thực tế thiết bị của ta chủ yếu dùng khí nén là các xilanh tác động đơn và tác động kép. a)Lực đẩy xilanh: -Lực đẩy xilanh sinh ra khi xilanh hoạt động phụ thuộc vào nguồn áp suất, đường kính xilanh và lực ma sát các đệm. Lực đẩy lý thuyết được xác định theo công thức: FLt=A.P Trong đó: FLt: Lực đẩy lý thuyết(N) A:Diện tích làm việc của bề mặt pitton(cm2) P:áp suất cung cấp (Kpa; 105N/cm2) Trong thực tế nó có những sai số thường thấy so với lực đẩy thật; để xác định lực đẩy thật cần tính đến những sai số nhận được do sức cản ma sát trong những điều kiện làm việc bình thường( vùng áp suất 400800kPa / 48 bar) người ta có thể giả định lực ma sát khoảng 320 lực lý thuyết: *Lực đẩy thực tế như sau: -Xilanh tác động đơn: Fn=A.P-(FR+FF) -Xilanh tác động kép +Ở hành trình thuận: Fn=A.P-FR +Ở hành trình ngược: Fn=A’.P-FR Trong đó: Fn : Lực đẩy thực tế - 53 - A : Bề mặt làm việc của pitton (cm2) 4 2DA  A’ : Bề mặt làm việc của pitton phía có cần A’=(D2-d2)/4 P: áp suất cung cấp (kPa, 105N/cm2) FR: Lực ma sát ( Bằng 320 FLt ) (N) FF :Lực phản hồi lò xo (N) D: Đường kính xilanh (cm) d : Đường kính của cần pitton (cm) b)Các van hành trình điều khiển xilanh: Chức năng chủ yếu của van hành trình là cung cấp tín hiệu để cơ cấu chấp hành (như xilanh…)đạt đến vị trí của hành trình đã định để điều khiển như đảo chiều chuyển động, điều chỉnh tốc độ, điều khiển các bộ phận khác. +Van đảo chiều: Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi dòng khí nén. Ký hiệu của van đảo chiều: Vị trí của van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o, a, b… hay các chữ số 0, 1, 2.. Vị trí “0” là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài vào. Đối với van 3 vị trí thì vị trí ở giữa ký hiệu là “o” là vị trí “không”. Đối với van 2vị trí thì vị trí “không” có thể là “a” hoặc “b”; thông thường vị trí bên phải “b” là vị trí “không”. Cửỷa noỏi van ủửụùc kyự hieọu nhử sau: ISO 5599 ISO 1219 Cửỷa noỏi vụựi nguoàn(tửứ boọ loùc khớ) 1 P Cửỷa noỏi laứm vieọc 2 , 4, 6, … A , B , C, … Cửỷa xaỷ khớ 3 , 5 , 7… R , S , T… Cửỷa noỏi tớn hieọu ủieàu khieồn 12 , 14… X , Y … a o b b a - 54 - - Ký hiệu và tên gọi của van đao chiều Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2 trong đó: +5: chỉ số cửa +2: chỉ số vị trí +Van tiết lưu: Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén nghĩa là thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành 1 0 Cửỷa xaỷ khớ khoõng coự moỏi noỏi cho oỏng daón 2(A) 4( B) 5( S) 1( P) 3(R) Noỏi vụựi nguoàn khớ neựn Cửỷa xaỷ khớ coự moỏi noỏi cho oỏng daón 14( Z) Cửỷa noỏi ủieàu khieồn 12(Y) Cửỷa noỏi ủieàu khieồn Cửỷa 1noỏi vụựi cửỷa 2 Cửỷa 1noỏi vụựi cửỷa 4 - 55 - Tên thiết bị Kí hiệu Van tiết lưu có tiết diện không đổi Khe hở của van có tiết diện không thay đổi, do đó lưu lượng dòng chảy không thay đổi Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: Lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi nhờ vào một vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện của khe hở Ký hiệu chung: Có mối ren: Không có mối ren: Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Van tiết lưu điều khiển bằng cữ chặn một chiều:Dòng khí nén chỉ có thể đi một chiều từ A sang B, tuỳ thuộc vào vị trí của cữ chặn mà tiết diện của khe hở của van thay đổi làm cho lưu lượng dòng chảy thay đổi Cơ cấu chấp hành -Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành dạng năng lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén) -Xilanh A    B A B   A B - 56 - Tên thiết bị Ký hiệu Xilanh tác dụng đơn (Xilanh tác dụng một chiều): áp lực khí nén chỉ tác dụng vào một phía của xilanh, phía còn lại là do ngoại lực hay lò xo tác dụng a.Chiều tác dụng ngược lại do ngoại lực a.Chiều tác dụng ngược lại do lò xo Xilanh tác dụng hai chiều (Xilanh tác dụng kép) Áp suất khí nén được dẫn vào hai phía của xilanh, do yêu cầu điều khiển mà xilanh sẽ đi vào hay đi ra tuỳ thuộc vào áp lực khí nén và phía nào Xilanh quay Hình biểu diễn biểu tượng của xilanh quay. Hai đường vào điều khiển để điều khiển piston có răng di chuyển qua lại. Khi cần piston di chuyển sẽ ăn khớp với một bánh răng làm bánh răng quay. Trục bánh răng sẽ được dùng để gắn cơ cấu chuyển động Xilanh trượt: Là loại xilanh không có cần piston, có chiều dài bằng một nửa so với xilanh có cần piston b a Kớ hieọu chung Kớ hieọu theo yeõu caàu ủaởc bieọt - 57 - SE 1 E 2 C 1 C 2 P 6 5 4 3 2 1 Hình 3-28: Sơ đồ điều khiển Xi lanh chỉnh băng tải 1. Khí nén 2. Đồng hồ áp lực 3. Công tắc áp lực 4. Tiết lưu 5. Cụm van điện từ 6. Xi lanh 3.2.2 Sơ đồ điều khiển xilanh chỉnh băng tải: - 58 - -Nguyên lý hoạt động cơ cấu chỉnh băng tải: Hình 3-29: Nguyên lý hoạt động cơ cấu chỉnh băng Khi băng tải bị lệch về phía bên trái thì công tắc S7 đóng lại dẫn đến contactor K7 có điện và tự duy trì. Đồng thời khi đó van điện từ Y1.1 cũng có điện mở van cấp hơi cho xilanh. Đường hơi cấp cho xilanh có chiều đẩy piston đi từ trong ra tức là khi đó quả lô di động sẽ bị đẩy làm cho mép băng bên trái căng hơn mép băng bên phải dẫn đến băng tải vừa chạy vừa trượt từ bên trái sang bên phải. Khi băng tải bị trượt về bên bên trái mép băng tải sẽ chạm vào công tắc S8 dẫn đến công tắc S8 mở ra làm cho contactor K7 mất điện và van điện từ Y1.1 cũng mất điện theo. Đường hơi cấp cho xilanh có chiều ngược lại đẩy piston đi vào trong, khi đó mép băng tải bên phải sẽ lại căng hơn mép băng bên trái và băng lại vừa chạy vừa trượt về phía bên trái. Để điều chỉnh băng tải ổn định và luôn ở vị trí giữa thì ta phải chỉnh mép băng tải tương đối căng như nhau. Dải xê dịch của băng tải so với vị trí giữa là vừa phải tức là ta có thể đặt công tắc để chỉnh băng tải so với vị trí giữa từ 7,5 đến 12 (mm). Các công tắc này được gá trên thành máy và công tác được chọn là loại công tắc có độ đóng cắt rất nhẹ để không ảnh hưởng làm hỏng băng tải. S7 K7 S8 K7 Y1.1 - 58 - CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PLC ĐỂ NÂNG CẤP HỆ ĐIỀU KHIỂN CỦA MÁY 4.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC 4.1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÀ GÌ : Tổng quát , một hệ thống điều khiển là tập hợp những dụng cụ, thiết bị điện tử, được dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chuyển đổi nhịp nhàng của một qui trình hoặc một hoạt động sản xuất . Nó thực hiện bất cứ yêu cầu nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn. Với thành quả của sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thì việc điều khiển những hệ thống phức tạp sẽ được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hoá hoàn toàn, đó là PLC, nó được sử dụng kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra, nó còn giao diện để kết nối với các thiết bị khác ( như là: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây,.....) . Khả năng chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những hệ thống lớn . Ngoài ra , nó còn thể hiện sự linh hoạt cao trong việc phân loại các hệ thống điều khiển. Mỗi một bộ phận trong hệ thống điều khiển đóng một vai trò rất quan trọng. Từ hình 4.30 ta thấy: PLC sẽ không nhận biết được điều gì nếu nó không được kết nối với các thiết bị cảm ứng . Nó cũng không cho phép bất kỳ các máy móc nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với động cơ. Và tất nhiên , vùng máy chủ phải là nơi liên kết các hoạt động của một vùng sản xuất riêng biệt. Hình 4-30: Hệ thống điều khiển PLC 4.1.2 VAI TRÒ CỦA PLC. Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được xem như là trái tim của hệ thống điều khiển . Với một chương trình ứng dụng (đã được lưu trữ bên trong bộ nhớ của PLC thì PLC liên tục kiểm tra trạng thái của hệ thống , bao gồm: kiểm tra Hiể n thị Cơ cấu Chấp hành PLC Cảm biến xử lý Điều khiển - 59 - tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập, dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và mang các tín hiệu điều khiển ra thiết bị xuất. PLC được dùng để điều khiển hệ thống từ đơn giản đến phức tạp. Hoặc ta có thể kết hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức hợp . 4.1.3 CÁC THIẾT BỊ NHẬP VÀ XUẤT DÙNG TRONG PLC 4.1.3.1 Các thiết bị nhập Sự thông minh của một hệ thống tự động hoá phụ thuộc vào khả năng đọc tín hiệu từ các cảm biến tự động của PLC. Hình thức giao diện cơ bản giữa PLC và các thiết bị nhập là: nút ấn, cầu dao phím Ngoài ra PLC còn nhận được tín hiệu từ các thiết bị nhận dạng tự động như: công tắc trạng thái , công tắc giới hạn ,cảm biến quang điện, cảm biến cấp độ,.....Các loại tín hiệu nhập đến PLC phải là trạng thái logic ON/OFF hoặc tín hiệu Analog. Những tín hiệu ngõ vào này được giao tiếp với PLC qua các modul nhập. 4.1.3.2 Các thiết bị xuất Trong một hệ thống tự động hoá, thiết bị xuất cũng là một yếu tố rất quan trọng . Nếu ngõ ra của PLC không được kết nối với thiết bị xuất thì hầu như hệ thống sẽ bị tê liệt hoàn toàn . Các thiết bị xuất thông thường là: động cơ , cuộn dây nam châm , relay, chuông báo,.....Thông qua hoạt động của motor, các cuộn dây, PLC có thể điều khiển một hệ thống từ đơn giản đến phức tạp. Các loại thiết bị xuất là một phần kết cấu của hệ thống tự động hoá và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống. Tuy nhiên , các thiết bị khác như là : đèn pilot ,còi và các báo động chỉ cho biết các mục đích như: báo cho chúng ta biết giao diện tín hiệu ngõ vào , các thiết bị ngõ ra được giao tiếp với PLC qua miền rộng của modul ngõ ra PLC. 4.1. 4 Bộ điều khiển lập trình được PLC là gì ? PLC là bộ điều khiển logic theo chương trình bao gồm : bộ xử lý trung tâm gọi là CPU (Central Procesing Unit ) chứa trương chình ứng dụng và các modul giao diện nhập xuất . Nó được nối trực tiếp đến các thiết bị I/O. Vì thế, khi tín hiệu nhập, CPU sẽ xử lý tín hiệu và gởi tín hiệu đến thiết bị xuất. 4.1. 5 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác - 60 - Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dần thay thế cho các hệ thống điều khiển bằng relay ,contactor thông thường . Ta hãy thử so sánh ưu khuyết điểm của hai hệ thống trên:  Hệ thống điều khiển thông thường : • Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn trên bảng điều khiển. • Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế ,lắp đặt. • Tốc độ hoạt động chậm. • Công suất tiêu thụ lớn . • Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều thời gian. • Khó bảo quản và sửa chữa. Hệ thống điều khiển bằng PLC: • Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn. • Công suất tiêu thụ ít hơn. • Sự thay đổi các ngõ vào , ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhờ phần mền điều khiển bằng máy tính hay trên console. • Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn. • Bảo trì hệ thống và sửa chữa dễ dàng. • Độ bền và tin cậy vận hành cao. • Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng. • Có thiết bị chống nhiễu. • Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu. • Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện các lệnh tuần tự của nó. • Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết. Do có những lý do trên PLC thể hiện rất rõ ưu điểm của nó so với các thiết bị điều khiển thông thường khác. PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các lệnh tuỳ theo yêu cầu của công nghệ. Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó, điều này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC. 4.1.6 Cấu trúc phần cứng của PLC : Cấu trúc phần cứng của tất cả các PLC đều có các bộ phận sau: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nhập, xuất. 4.1.6.1 Đơn vị xử lý trung tâm (CPU ): - 61 - Là bộ vi xử lý, liên kết với các hoạt động của hệ thống PLC , thực hiện chương trình, xử lý tín hiệu nhập xuất và thông tin liên lạc với các thiết bị bên ngoài. 4.1.6.2 Bộ nhớ ( Memory ): Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau. Đây là nơi lưu gữi trạng thái hoạt động của hệ thống và bộ nhớ của người sử dụng. Để đảm bảo cho PLC hoạt động, phải cần có bộ nhớ để lưu giữ chương trình, đôi khi cần mở rộng bộ nhớ để thực hiện các chức năng khác như: + Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái của các kênh xuất / nhập được gọi là Ram xuất nhập. + Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng bên trong : Time, counter, relay. Bộ nhớ gồm có những loại sau : + Bộ nhớ chỉ đọc (Rom: Read Only Memory ): Rom không phải là bộ nhớ khả biến, nó có thể lập trình chỉ một lần. Do đó không thích hợp cho việc điều khiển "mềm "của PLC . Rom ít phổ biến so với các loại bộ nhớ khác. + Bộ nhớ ghi đọc (Ram : Random Access Memory ): Ram là một bộ nhớ thường được dùng để lưu trữ dữ liệu và chương trình của người sử dụng . Dữ liệu trong Ram sẽ bị mất đi nếu nguồn điện bị mất . Tuy nhiên vấn đề này được giải quyết bằng cách gắn thêm vào Ram nguồn điện dự phòng . Ngày nay , trong kỹ thuật phát triển PLC , người ta dùng CMOSRAM nhờ sự tiêu tốn năng lượng khá thấp của nó và cung cấp pin dự phòng cho các Ram này khi mất nguồn .Pin dự phòng có tuổi thọ ít nhất một năm trước khi cần thay thế, hoặc ta chọn pin sạc gắn với hệ thống, pin sẽ được sạp khi cấp nguồn cho PLC. + Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xoá được (EPROM: Eresable Programmable Read Only Memory ): EPROM lưu trữ dữ liệu giống như ROM , tuy nhiên nội dung của nó có thể bị xoá đi nếu ta phóng tia tử ngoại vào, người viết phải viết lại chương trình trong bộ nhớ. + Bộ nhớ chỉ đọc chương trình xoá được bằng điện (EEPROM : Electric Erasable Programmable Read Only Memory) : EEPROM kết hợp khả năng truy linh động của Ram và tính khả biến của EEPROM, nội dung trên EEPROM có thể bị xoá và lập trình bằng điện tuy nhiên chỉ được một số lần nhất định . Trong thiết kế trên hệ PLC có nhiều hãng có các hệ điều khiển khác nhau như của OMRON, SIEMENS, MISUBISHI… Nhưng với bản đồ án này em xin - 62 - được sử dụng thiết bị điều khiển PLC S7-200 của hãng SIEMENS vì nó phù hợp với kiến thức cũng như sát thực với máy khử độ co vải - 63 - 4.2. GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC SIMATIC S7 -200 4.2.1. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA CPU Khái quát chung: S7- 200 làthiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng siemens cấu trúc theo module có các module mở rộng các module này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là khối vi lý CPU 212 và CPU 214 về hình thức bên ngoài sự khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào ra và nguồn cung cấp . CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra có khả năng mở rộng thêm bằng hai module mở rộng . CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra và có khả năng mở rộng thêm bằng 7 module mở rộng. Cấu trúc CPU 212 -512 từ đơn ( Word ) tức là 1 kbyte, để lưu chương trình thuộc miền bộ nhớ đọc/ghi được và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện EPROM .Vùng nhớ với tính chất như vậy được gọi là vùng nhớ non-votatile 512 từ đơn được lưu dữ liệu trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền nhớ non -volatile. 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic . Có thể ghép nối 2 module để mở rộng số cổng vào/ra , bao gồm cả 2 module tương tự (analog) Tổng số cổng logic vào /ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. 64 bộ tạo thời gian trễ (time ) trong đó có 2 time có độ phân giải 1ms , 8time có độ phân giải 10 ms và 54 time có độ phân giải 100ms. 64 bộ đếm (counter ) chia làm 2 loại bộ đếm chỉ đếm tiến và loại bộ đếm vừa đếm tiến vừa đếm lùi. 368 bít nhớ đặc biệt sử dụng làm các bit trạng thái hoặc các bit đặt chế độ làm việc. Có các chế độ ngắt và xử lý tín hiệu khác nhau bao gồm ngắt truyền thông ngắt theo sườn lên hoặc xuống . Ngắt theo thời gian và ngắt báo hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2khz) Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi Cấu trúc CPU 214 CPU 214 bao gồm 14 ngõ vào và 10 ngõ ra có khả năng mở rộng thêm bằng 7 module mở rộng. - 64 - 2048 từ đơn (4kbyte ) thuộc miền nhớ đọc /ghi non - volatile để lưu chương trình (dùng nhớ có giao diện EEPROM ). 2048 từ đơn (4kbyte) thuộc kiểu đọc /ghi để lưu dữ liệu (trong đó có 512 từ đầu thuộc miền EEPROM ). IO .O ,QO .O ,VO .O, SMO.1. Tổng số cổng vào /ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. Có 14 ngõ vào từ IO.O  IO.1 và I1.O  I1.5 Có 10 ngõ ra từ QO.O  IO.1 và Q1.O  QI.1 Có thể gắn thêm 1 module mở rộng bao gồm cả module analog. 128 timer chia làm 3 loại theo độ phân giải khác nhau 4 timer 1ms, 16 timer 10 ms và 108 timer 100ms. Có 128 bộ đếm chia làm hai loại + Chỉ đếm lên CTU + Vừa đếm lên vừa đếm xuống CTUD. Có 688 bít nhớ đặc biệt dùng để thông báo trạng thái và đặt chế độ làm việc. + SMO.O : luôn ở trạng thái 1. + SMO.1 : bằng 1 trong vòng quét đầu tiên Các chế độ ngắt và xử lý ngắt gồm ngắt truyền thông , ngắt theo sườn lên hoặc sườn xuống, ngắt thời gian ngắt của bộ đếm tốc độ cao và ngắt truyền xung. Có 3 bộ đếm tốc độ cao với nhịp 2khz và 7 khz. 2bộ phát xung nhanh cho dãy xung kiểu: PTO ( Pulse traisn output ) : điều tần PWM (Pulse width modulation ) : điều rộng xung 2 bộ chỉnh tương tự . Toàn bộ vùng nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ khi PLC bị mất nguồn nuôi. Các đèn báo trên S7 - 200 CPU 214 + SF (ĐèN Đỏ ) : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng . ĐènSF sáng lên khi PLC bị hỏng hóc . + Run (đèn xanh ) : đèn xanh chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình được nạp vào trong máy. + Stop (đèn vàng ) : đèn vàng chỉ PLC đang ở chế độ dừng - 65 - + Ixx (đèn xanh ) : đèn xanh ở cổng vào chỉ định ở trạng thái tức thời của cổng Ixx ( X.X = 0.0  1.5 ) + Qy.y (đèn xanh ) :đèn xanh ở cổng ra báo hiệu trạng thái tức thời của cổng Qy.y (y.y = 0.0  1.1 ) + TERM : cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ hoạt động cho PLC hoặc Run hoặc Stop 4.2.2. CẤU TRÚC BỘ NHỚ : Bộ điều khiển lập trình S7 -200 được chia thành 4 vùng nhớ. Với 1 tụ có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong thời gian nhất định khi mất nguồn bộ nhớ S7 -200 có tính năng động cao ,đọc và ghi được trong phạm vi toàn vùng loại trừ các bít đặc biệt SM (Special Memory) chỉ có thể truy nhập để đọc. 1 - Vùng chương trình : Là vùng bộ nhớ chỉ được sử dụng để lưu trữ các lệnh chương trình vùng này thuộc bộ nhớ trong độc và ghi được. 2 -Vùng tham số : Là vùng lưu dữ các tham số như : từ khoá, địa chỉ trạm ...cũng giống như vùng chương trình thuộc bộ nhớ trong đọc và ghi được. 3 - Vùng dữ liệu : Là vùng nhớ động được sử dụng cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kết quả các phép tính nó được truy cập theo từng bit từng byte vùng này được chia thành những vùng nhớ với các công dụng khác nhau. Vùng I ( Input image register): Là vùng nhớ gồm 8byte I (đọc /ghi ) : I.O  I.7 - Vùng Q (Output image register ): Là vùng nhớ gồm 8byte Q (đọc /ghi ) : Q.O  Q.7 Chửụng trỡnh Tham soỏ Dửừ lieọu Vuứng ủoỏi ửụ Chửụng trỡnh Tham soỏ Dửừ lieọu Chửụng trỡnh Tham soỏ Dửừ lieọu EEPROM Mieàn nhụự ngoaứi Hỡnh 4-31: Boọ nhụự trong vaứ ngoaứi cuỷa S7-200 - 66 - - Vùng M (Internal Memory bits ): Là vùng nhớ gồm 32 byte M (đọc /ghi ) : M.O  M.31 - Vùng V (Variable memory ): Là vùng nhớ gồm có 4096 byte V (đọc /ghi ) : V.O  V.4095 - Vùng SM ( Special memory ): Là vùng nhớ gồm có 86 byte chia làm 2phần SMO  SM29 chỉ đọc SMO  SM85 chỉ ghi 4 - Vùng đối tượng : Là time (định thì ), counter (bộ đếm ) tốc độ cao và các cổng vào/ ra tương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng vùng này không thuộc kiểu non - volatile nhưng đọc ghi được. - Timer (bộ định thì ): Đọc /ghi T0  T127 - Counter (bộ đếm ) : Đọc /ghi C0  C 127 - Bộ đệm vào analog (đọc) : AIW0  AIW30 - Bộ đệm ra analog (ghi) : AQW0  AQW30 - Accumulator (thanh ghi) : AC0  AC3 - Bộ đếm tốc độ cao : HSCO  HSC2 Tất cả các miền này đều có thể truy nhập được theo từng bit , từng byte, từng từ đơn (word - 2byte), từ kép (Doudble word). 4.2.3 CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH: Chương trình cho S7 -200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt. - Chương trình chính được kết thúc bằng lệnh kết thúc chương trình (End). - Chương trinh con là một bộ phận của chương trình . Các chương trình con phải được viết sau lệnh kết thúc chương trình chính đó là lệnh (End). - Các chương trình con được nhóm lại thành một nhóm ngay sau chương trình chính sau đó đến ngay các chương trình xử lý ngắt bằng cách viết - 67 - như vậy cấu trúc chương trình được rõ ràng và thuận tiện hơn trong việc đọc chương trình có thể trộn lẫn các chương trình con và chương trình xử lý ngắt đằng sau chương trình chính. - 68 - Thực hiện trong một vòng quét Thực hiện khi được chương trình chính gọi Thực hiện khi có tín hiệu báo ngắt 4.2.4 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH: S7 -200 biểu diễn một mạch logic cứng bằng một dãy các lệnh chương trình bao gồm một dãy các lệnh . S7 -200 thực hiện chương trình bắt đầu từ lệnh nhập đầu tiên và kết thúc ở lệnh lập trình cuối trong một vòng. Một vòng quét như vậy là dòng quét (scan). Một vòng quét (Scan cycle ) được bắt đầu bằng việc đọc trạng thái của đầu vào và sau đó thực hiện chương trình, vòng quét kết thúc bằng việc thay đổi trạng thái đầu ra. Trước khi bắt đầu một vòng quét tiếp theo S7 -200 thực thi các nhiệm vụ truyền thông . Chu trìng tiếp theo là chu trình lập. Main program . . . End {Stop} INT (n) { no  255 } chương trình xử lý ngắt . . . SBR (n) {no  255 } chương trình con . . - 69 - Giai đoạn chuyển Giai đoạn nhập dữ liệu ra ngoại vi dữ liệu từ ngoại Giai đoạn truyền thông giai đoạn thực hiện nội bộ và tự kiểm tra lỗi chương trình Hình 4-32: Thực hiện chương trình theo vòng quét trong S7 -200 Cách lập trình cho S7 -200 dựa trên hai phương pháp cơ bản : Phương pháp hình thang (lader logic -viết tắt là LAD ) và phương pháp liệt kê lệnh (statement list viết tắt là STL ). - Chương trình được viết theo kiểu LAD thiết bị lập trình sẽ tạo ra một chương trình thoe kiểu STL tương ứng và ngược lại. 1 - Phương pháp LAD : LAD là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ những thành phần cơ bản dùng trong LAD tương ứng với các thành phần cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như sau : - Tiếp điểm : là biểu tượng (symbol) mô tả các tiếp điểm rơle cvác tiếp điểm có thể thường đóng , thường mở - Cuộn dây (coil) : là biểu tượng mô tả rơ le mắc theo chiều dòng điện cung cấp cho rơle . - Hộp (box) : là biểu tượng mô tả các hàm khác nhau nó làm việc khi có dòng điện chạy đến hộp thường là các bộ thời gian (time), bộ đếm (counter) và các hàm toán học. - Mạng LAD : là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn thiện , đi từ đường nguồn bên trái sang nguồn bên phải dòng điện chạy từ trái qua tiếp điểm đến các cuộn dây hoặc các hộp trở về bên phải nguồn. 2 - Phương pháp liệt kê lệnh STL: Phương pháp liệt kê (STL) là phương pháp thực hiện chương trình dưới dạng tập hợp các câu lệnh . Mỗi câu lệnh trong chương trình kể cả những lệnh hình thức biểu diễn một chức năng của PLC - 70 - Để tạo một chương trình dạng STL người lập trình cần phải hiểu rõ phương pháp sử dụng của ngăn xếp logic của S7- 200 (S0  S8). Ngăn xếp logic là một khối gồm 9 bit chồng lên nhau. Tất cả các thuật toán liên quan đến ngăn xếp , đều chỉ làm việc với bit đầu tiên hoặc với bit đầu và bit thứ hai của ngăn xếp (S0  S1) giá trị logic mới đều có thể được gửi vào ngăn xếp. 4.3. LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY KHỬ ĐỘ CO VẢI 4.3.1Yeõu caàu coõng ngheọ Hieọn nay maựy khửỷ ủoọ co vaỷi ủang hoaùt ủoọng bỡnh thửụứng, vỡ vaọy ta seừ chuyeồn maựy sang ủieàu khieồn baống boọ laọp trỡnh PLC S7-200 do ủoự phaàn coõng ngheọ cuỷa maựy vaón phaỷi giửừ nguyeõn. Heọ thoỏng ủieàu khieồn seừ ủửụùc thay theỏ bụỷi boọ laọp trỡnh PLC S7-200 cho goùn. Do vaọy ta phaỷi dửùa vaứo sụ ủoà nguyeõn lyự hoaùt ủoọng cuỷa maựy ủeồ coự theồ laọp trỡnh baựm saựt vaứo ủoự vaứ laọp trỡnh cho boọ PLC maứ khoõng laứm thay ủoồi coõng ngheọ cuỷa maựy 4.3.2Xaực ủũnh caực tớn hieọu vaứo/ra cuỷa maựy khửỷ ủoọ co vaỷi 1.Caực ủaàu vaứo(INPUT): STT Kyự hieọu Chửực naờng 1 P Coõng taộc rụle aựp lửùc 2 D Nuựt aỏn dửứng maựy 3 M Nuựt aỏn mụỷ maựy 4 S1 Coõng taộc ủieàu khieồn caỏp ủieọn cho sụùi ủoỏt 5 S2 Coõng taộc ủieàu khieồn caỏp ủieọn cho ủoọng cụ rung baờng taỷi 6 S3 Coõng taộc ủieàu khieồn caỏp ủieọn cho ủoọng cụ huựt chaõn khoõng 7 S4 Coõng taộc baọt caỏp ủieọn cho hai bieỏn taàn BT1, BT2 ủieàu khieồn toỏc ủoọ ủoọng cụ raỷi vaỷi vaứ ủoọng cụ keựo baờng taỷi 8 S5 Coõng taộc an toaứn xaực ủũnh baờng taỷi khoõng bũ leọch ra khoỷi vũ trớ giửừa 9 S6 Coõng taộc nhaọn bieỏt ủaừ coự vaỷi treõn baờng taỷi 10 S7 Coõng taộc chổnh baờng beõn traựi 11 S8 Coõng taộc chổnh baờng beõn phaỷi - 71 - 12 S9 Coõng taộc caỏp ủieọn cho van ủieọn tửứ mụỷ caỏp hụi noựng ủeồ sửỷ lyự vaỷi 2.Caực ủaàu ra(OUTPUT): STT Kyự hieọu Chửực naờng 1 ẹ ẹeứn baựo loói khớ neựn yeỏu 2 K1 Rụle trung gian caỏp ủieọn maùch ủieàu khieồn 3 K2 CTT caỏp ủieọn cho sụùi ủoỏt 4 K3 CTT caỏp ủieọn cho ủoọng cụ rung baờng taỷi 5 K4 CTT caỏp ủieọn cho ủoọng cụ huựt chaõn khoõng 6 K5 CTT caỏp ủieọn cho bieỏn taàn ủieàu khieồn toỏc ủoọ ủoọng cụ keựo baờng taỷi 7 K6 CTT caỏp ủieọn cho bieỏn taàn ủieàu khieồn toỏc ủoọ ủoọng cụ raỷi vaỷi 8 K7 CTT duy trỡ ủeồ caỏp ủieọn cho van hụi Y1.1 ủieàu chổnh baờng taỷi 9 Y1.1 Van ủieọn tửứ mụỷ caỏp hụi cho xilanh ủeồ ủieàu chổnh baờng taỷi 10 Y1.2 Van ủieọn tửứ mụỷ caỏp hụi noựng cho giaứn hụi noựng ủeồ sửỷ lyự vaỷi 4.3.3 Lựa chọn PLC Tửứ baỷng soỏ lieọu caực ủaàu vaứo vaứ ủaàu ra ụỷ treõn ta thaỏy raống maựy khửỷ ủoọ co vaỷi coự taỏt caỷ 11 daàu vaứo vaứ 6 ủaàu ra. Vỡ vaọy ta coự theồ sửỷ duùng boọ laọp trỡnh logic PLC S7-200 CPU 214 ủeồ ủieàu khieồn cho maựy. 4.3.4. Xaực ủũnh caực ủũa chổ I/O Dửùa vaứo sụ ủoà nguyeõn lyự hoaùt ủoọng cuỷa maựy khửỷ ủoọ co vaỷi cho nhử hỡnh veừ ta coự theồ ủaởt caực tớn hieọu vaứo/ra nhử sau - 72 - BAÛNG CAÙC ẹềA CHặ ẹAÀU VAỉO TT Kyự hieọu ẹũa chổ Loaùi tieỏp ủieồm Chuự thớch 1 P I0.0 Coõng taộc rụ le aựp lửùc 2 D I0.1 Nuựt aỏn dửứng maựy 3 M I0.2 Nuựt aỏn mụỷ maựy 4 S1 I0.3 Coõng taộc ủieàu khieồn caỏp ủieọn cho sụùi ủoỏt 5 S2 I0.4 ẹaàu rụle tửứ boọ ủieàu khieồn nhieọt ủoọ E5CN baựo quaự ngửụừng 6 S3 I0.5 Coõng taộc ủieàu khieồn caỏp ủieọn cho ủoọng cụ huựt chaõn khoõng 7 S4 I0.6 Coõng taộc caỏp ủieọn cho hai bieỏn taàn BT1, BT2 ủieàu khieồn toỏc ủoọ ủoọng cụ raỷi vaỷi vaứ ủoọng cụ keựo baờng taỷi 8 S5 I0.7 Coõng taộc an toaứn xaực ủũnh baờng taỷi khoõng bũ leọch khoỷi vũ trớ giửừa 9 S6 I1.0 Coõng taực nhaọn bieỏt ủaừ coự vaỷi treõn baờng taỷi 10 S7 I1.1 Coõng taộc chổnh baờng beõn traựi 11 S8 I1.2 Coõng taực chổnh baờng beõn phaỷi 12 S9 I1.3 Coõng taộc caỏp ủieọn cho van ủieọn tửứ mụỷ caỏp hụi noựng ủeồ sửỷ lyự vaỷi - 73 - BAÛNG CAÙC TÍN HIEÄU ẹAÀU RA ẹũa chổ Chuự thớch Q0.0 ẹeứn baựo loói khớ neựn Q0.1 CTT caỏp ủieọn cho sụùi ủoỏt Q0.2 CTT caỏp ủieọn cho ủoọng cụ rung baờng taỷi Q0.3 CTT caỏp ủieọn cho ủoọng cụ huựt chaõn khoõng Q0.4 CTT caỏp nguoàn cho boọ bieỏn taàn ủieàu khieồn toỏc ủoọ ủoọng cụ ủoọng cụ keựo baờng taỷi Q0.5 CTT caỏp nguoàn cho boọ bieỏn taàn ủieàu khieồn toỏc ủoọ ủoọng cụ ủoọng cụ raỷi vaỷi Q0.6 Caỏp ủieọn cho van hụi Y1.1 ủieàu chổnh baờng taỷi Q0.7 Van ủieọn tửứ caỏp hụi noựng cho giaứn hụi noựng ủeồ sửỷ lyự vaỷi Q1.0 Van ủieọn tửứ caỏp hụi noựng cho giaứn hụi noựng ủeồ sửỷ lyự vaỷi K6 K5 K4 K2 Y1.1 Y1.2 Y1.3 - 74 - N ¸ p suÊt khÝ nÐn >= 4kg/cm2 B¾t ®Çu BËt ®Ì n c¶nh b¸o ¸p suÊt NhÊn nót M khëi ®éng m¸y Y NhÊn nót S1 cÊp nguån cho sî i ®èt gia nhiÖt giµn h¬i NhiÖt ®é giµn h¬i ®¹t gi¸ trÞ ®Æt ? KiÓm tra ¸p suÊt khÝ nÐn N § ãng khëi ®éng tõ K2 cÊp nguån cho sî i ®èt gia nhiÖt NhÊn nót S2 ®ãng khëi ®éng tõ cho ®éng c¬ rung NhÊn nót S3 ®ãng khëi ®éng tõ cho ®éng c¬ hót ch©n kh«ng Y § ãng khëi ®éng tõ K3 cho ®éng c¬ rung § ãng khëi ®éng tõ K4 cho ®éng c¬ hót ch©n kh«ng 1 2 KÕt thóc 4.3.5. Lưu đồ - 75 - 1 BËt Switch cÊp nguån cho hai biÕn tÇn BT1, BT2 B¨ng t¶i bÞ lÖch ra khái vÞ trÝ gi÷a? Y C¾t khëi ®éng tõ K5, K6 cÊp nguån cho hai biÕn tÇn BT1, BT2 V¶i ®· cã trªn b¨ng t¶i ? N N § ãng khëi ®éng tõ K5, K6 cÊp nguån cho hai biÕn tÇn BT1, BT2 Y KÕt thóc 2 B¨ng t¶i bÞ lÖch sang tr¸ i ? Y Më van cÊp h¬i cho Xy lanh bªn ph¶i B¨ng t¶i bÞ lÖch sang ph¶i ? § ãng van cÊp h¬i cho Xy lanh bªn ph¶i N KÕt thóc - 76 - 4.3.6. Viết chương trình: CHƯƠNG TRÌNH VIẾT TRONG STL Network 1 // Start program // Network Comment LD I0.2 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 Network 2 // Khi ap suat khi nen da du, may chuyen sang trang thai san sang hoat dong. LD M0.0 A I0.0 = M0.1 Network 3 // Khi ap suat khi nen chua du thi den canh bao ap suat khi nen chua du sang. LDN I0.0 = Q0.0 Network 4 // Nhiet do phan gia nhiet nho hon nhiet do dat trong bo dieu khien E5CN, bat nguon ra soi dot LD M0.1 A I0.3 AN I1.4 = Q0.1 Network 5 // Khi nhiet do gian hoi nong dat gia trị dat lan dau tien sau khi may chuyen sang trang thai lam viec thi set bit nho trang thai nay. LD I1.4 EU S M0.2, 1 Network 6 // Khi tat cong tac dieu khien cap nguon cho bo dieu khien nhiet do thi xoa trang thai nhiet do gian hoi dat gia tri dat LDN I0.3 - 77 - ED R M0.2, 1 Network 7 LD M0.1 A M0.2 = M0.3 Network 8 // Cap nguon cho dong co rung sau khi nhiet do va ap suat khi nen dat gia tri dat LD M0.3 A I0.4 = Q0.2 Network 9 // Cap nguon cho dong co hut chan khong sau khi nhiet do va ap suat khi nen dat gia tri dat LD M0.3 A I0.5 = Q0.3 Network 10 // Cap nguon cho bien tan dieu khien dong co keo bang tai khi nhiet do va ap suat dat gai tri dat LD M0.3 A I0.6 AN I0.7 A I1.0 = Q0.4 Network 11 // Cap nguon cho bien tan dieu khien dong co rai vai khi nhiet do va ap suat dat gia tri dat LD M0.3 A I0.6 AN I0.7 A I1.0 = Q0.5 Network 12 // Dieu chinh bang tai khi bang tai bi lech sang hai ben bang xy lanh dat ben phai. - 78 - LD M0.3 LD I1.1 O Q0.6 ALD AN I1.2 = Q0.6 Network 13 // Mo van dien tu so 1 cap hoi nong de xu ly vai LD M0.3 A I1.3 = Q0.7 Network 14 // Mo van dien tu so 2 cap hoi nong de xu ly vai LD M0.3 A I1.3 = Q1.0 CHƯƠNG TRÌNH VIẾT TRONG LAD KẾT LUẬN - 77 - KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, với đề tài “Nghiên cứu hệ điều khiển của máy khử độ co vải’’ đã giúp em hiểu thêm được những kiến thức đã học trong nhà trường có liên quan đến đề tài. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh và các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hoá cùng cá