1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Đồ án môn học điều khiển tự động hóa hệ thống điện công nghiệp thiết kế băng tải

48 28 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Băng Tải
Tác giả Lê An Toàn, Đoàn Khải Uy
Người hướng dẫn PGS. TS Trương Việt Anh
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Điều Khiển Tự Động Hóa Hệ Thống Điện Công Nghiệp
Thể loại đồ án môn học
Năm xuất bản 2021
Thành phố Thủ Đức
Định dạng
Số trang 48
Dung lượng 4,71 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT VỀ BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP (7)
    • 1.1 Băng tai công nghiệp (0)
    • 1.2 Cấu tạo (7)
    • 1.3 Phân loại (8)
    • 1.4 Ứng dụng (13)
  • CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI (14)
    • 2.1 Mô hình băng tai thiết kế (0)
    • 2.2 Tính toán công suất tai trên trục động cơ (15)
      • 2.1.1. Tính toán các hệ số trong hệ thống (15)
      • 2.1.2 Tính toán công suất ở đầu động cơ với các mức công suất khác nhau (16)
    • 2.3 Tính chọn công suất động cơ va biến tần (16)
      • 2.3.1 Tính chọn công suất động cơ (16)
      • 2.3.2 Tính chọn công suất biến tần (18)
    • 2.4 Lựa chọn động cơ va biến tần trong thực tế (18)
  • CHƯƠNG 3. BIẾN TẦN IG5A (22)
    • 3.1 Cấu tạo va chức năng biến tần IG5A (22)
    • 3.2 Thông số hoạt động (23)
    • 3.3 Sơ đồ dây (0)
    • 3.4 Điều khiển PID (27)
  • CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỆN. 24 (30)
    • 4.1 Thiết kế hệ thống điều khiển (0)
    • 4.2 Bố trí hệ thống điện – điều khiển cho băng tai (31)
  • CHƯƠNG 5. MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK (33)
    • 4.1 Mô hình điều khiển băng tai trong phần mềm Matlab/Simulink (33)
    • 4.2 Mô phỏng quá trình điều khiển va đánh giá kết qua (37)
      • 4.2.1 Thiết lập thông số các khối (37)
      • 4.2.2 Kết quả mô phỏng (40)
      • 4.2.3 Nhận xét về kết quả (45)

Nội dung

KHÁI QUÁT VỀ BĂNG TẢI CÔNG NGHIỆP

Cấu tạo

Cấu tạo của băng tải bao gồm các bộ phận chính như động cơ giảm tốc, bộ điều khiển kiểm soát tốc độ, biến tần, sensor, timer, cảm biến và PLC.

… Bụ̣` con lăn ké́o (con lăn truyờ̀̀n lự`c chủ̉ đụ̣`ng ) bằng thé́p mạ ` kẽ̃m hoặ`c nhụm ỉ50, ỉ60, ỉ76, ỉ89, ỉ102 …

Bộ` truyề̀n độ`ng xí́ch hoặ`c đai.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hệ` thố́ng khung băng tả̉i thườ̀ng đượ`c là̀m bằng nhôm đị `nh hì̀nh, thé́p sơn tĩ̃nh điệ`n hoặ`c Inox.( khung, chân, thà̀nh chắ́n)

Hệ` thố́ng mặ`t băng tả̉i: mặ`t belt hoặ`c con lăn,…

Hình 1.2 Cấu tạo của một băng tải

Ngoài ra, còn có thêm một số bộ phận khác tùy thuộc vào ứng dụng của băng tải Tất cả các bộ phận đều được thiết kế hợp lý, khoa học và tối ưu để mang lại hiệu quả cao.

Phân loại

Băng tải cao su là một phần quan trọng và không thể thiếu trong hệ thống truyền tải, được sử dụng để vận chuyển vật liệu tại các nhà máy, xí nghiệp, và các công ty sản xuất gạch, ngói, xi măng Nó cũng được áp dụng tại các điểm khai thác cát, sỏi, trong ngành sản xuất thép, cũng như trong các nhà máy nhiệt điện, đặc biệt phổ biến trong ngành khai thác than và khoáng sản.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 1.3 Băng tải cao su

Băng tải con lăn là thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp sản phẩm, có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa và giá đỡ thùng hàng Loại băng tải này được chia thành 4 loại chính: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn nhựa PVC, và băng tải con lăn truyền động cơ bằng motor.

Hình 1.4 Băng tải con lăn

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Các loại con lăn trên thị trường:

- Con lăn thép mạ kẽm

Băng tải thường được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là ngành thực phẩm Hệ thống băng tải này giúp truyền tải sản phẩm tươi sống hoặc đã chế biến một cách an toàn và vệ sinh Hơn nữa, băng tải xích cũng được ứng dụng rộng rãi trong các khâu hoàn tất kim loại hoặc ngành công nghiệp phân phối, ngành ô tô.

Hình 1.5 Băng tải xích

Băng tải xoắn ốc là thiết bị chủ yếu được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, nước uống và bao bì sản phẩm Nó hoạt động theo nguyên tắc vận chuyển nguyên vật liệu liên tục, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả công việc.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 1.6 Băng tải xoắn ốc

Băng tải con lăn linh hoạt, hay còn gọi là băng tải con lăn xếp, được sử dụng để chuyển hàng hóa như thùng carton và các sản phẩm dạng hộp Với khả năng co dãn và thay đổi chiều dài, băng tải giúp việc lưu giữ và vận hành trở nên nhanh chóng và dễ dàng Thiết kế có thể bẻ cong theo nhiều góc độ khác nhau cùng với bánh xe khóa vững chắc cho phép tạo ra các đường chuyển tải linh hoạt ở nhiều bán kính cong Đây là giải pháp đầu tư chi phí hiệu quả nhất cho cả các trạm phân phối lớn và các công ty vừa và nhỏ.

Hình 1.7 Băng tải linh hoạt

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Chuyể̉n hà̀ng hó́a bằng thù̀ng, can, chai, hộ`p, khay, mâm….lên cao thì̀ ta phả̉i dù̀ng loạ `i băng tả̉i đứ́ng.

Băng tải đứng bao gồm một trụ cột thẳng đứng chính và các bàn tay, bàn đỡ chạy dọc theo trụ cột theo hình elip một cách tuần hoàn Hàng hóa được đưa lên các tầng cao hơn một cách dễ dàng và tuần hoàn Khác với các loại băng tải khác, băng tải đứng có thể tải được rất nhiều loại hàng với hình dạng khác nhau như thùng, can, chai, khay nhựa, mâm, khay gỗ, vỉ, xô, bao, v.v Sản phẩm được vận chuyển theo phương thẳng đứng để đảm bảo sản phẩm không bị biến dạng trong quá trình tải Kết hợp với băng tải đứng thường là các băng tải ngang bằng con lăn, thích hợp cho việc phân phối hàng tải qua từng các tầng lầu.

Hình 1.8 Băng tải đứng

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Loạ `i băng tả̉i nà̀y khá́ phù̀ hợ`p vớ́i môi trườ̀ng khắ́c nghiệ`t, thườ̀ng dù̀ng cho ngà̀nh thự`c phẩ̉m.

Băng tải rung là thiết bị quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như khai thác mỏ, luyện kim, xây dựng, than, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm và các sản phẩm ngành công nghiệp dệt may Chúng giúp tối ưu hóa quy trình vận chuyển và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Băng tải rung được ứng dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng, luyện kim, công nghiệp hóa chất, khai thác mỏ, máy móc, than, thuốc lá, thực phẩm và dược phẩm Thiết bị này chủ yếu được sử dụng để vận chuyển các vật liệu dạng bột, dạng hạt, dạng cục và hỗn hợp.

Hình 1.8 Băng tải rung

Ứng dụng

Hệ thống băng tải ngày càng trở nên quan trọng trong các dây chuyền sản xuất và công trình thi công, từ quy mô lớn đến nhỏ Được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề như công nghiệp ô tô, điện tử, chế tạo, sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, bao bì và in ấn, băng tải giúp nâng cao hiệu quả kinh tế Với khả năng lắp đặt linh hoạt ở nhiều địa hình khác nhau, hệ thống này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn giảm thiểu tai nạn lao động, đảm bảo an toàn cho người lao động.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BĂNG TẢI

Tính toán công suất tai trên trục động cơ

2.1.1 Tính toán các hệ số trong hệ thống

Bảng 2.1 Hệ số ma sát Rulo và dây đai

Bảng trên đưa ra hệ số ma sát Rulo trên cơ sở điều kiện của rulo và vật liệu làm ra Pulley.

Tra bảng ta tìm được hệ` số́ ma sá́t Rulo η1 = 0.3

Hợ̀` sụ́́ ma sá́t đụ̣`ng cơ à = 0.95

Hiệu suất truyền lực của hộp số η2 = 0.9

Vậ`n tố́c yêu cầu của băng tả̉i V = 1 m/s

Khi băng tải kéo lên với trọng lượng W = 460 kg (bao gồm trọng tải định mức 450 kg và khối lượng dây đai 10 kg), đường kính pully D = 0.2 m, động cơ 4 cực có tốc độ quay định mức N = 1420 vòng/phút.

Tố́c độ` Rulo n 1 = [vòng/s] = 96 [vòng/phút]

Khi chọn bộ truyền động xích kết nối hộp số và Rulo với tỷ số truyền 1:1, bạn có thể bỏ qua sự chênh lệch về tốc độ và moment Đồng thời, cũng không cần xem xét ma sát trong hệ thống truyền động xích.

Tỉ số́ truyề̀n i hộ`p số́ = tố́c độ` pully / tố́c độ` độ`ng cơ Page | 9

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

=> Chọn ti số truyền hộp số i

Momen đầ̀u củ̉a Rulo: T1 = [Nm]

Momen đầ̀u hộ`p số́ T = [Nm]

Công suấ́t ở đầu trụ `c độ`ng cơ P = W = 1.3kW

2.1.2 Tính toán công suất ở đầu động cơ với các mức công suất khác nhau

Công suất tai quy về đầu trục động cơ

Tính chọn công suất động cơ va biến tần

2.3.1 Tính chọn công suất động cơ Đặc điểm động cơ băng tai:

Băng tải là thiết bị công nghiệp hoạt động liên tục với chế độ làm việc dài hạn Yêu cầu công nghệ của băng tải không cần điều chỉnh tốc độ, mà cần đảm bảo tốc độ ổn định cho mọi trọng lượng tải cho phép.

+ Hệ truyền động của băng tải cần đảm bảo khởi động đẩy tải Moment khởi động của động cơ M kđ = (1.6 – 1.8) M đm

+ Nguồn điện cung cấp đảm bảo được nhu cầu cho phép của tải.

Phương pháp tính toán chọn động cơ:

Khi lựa chọn công suất động cơ cho băng tải, cần chú ý đến công suất cản tĩnh mà không tính toán chế độ quá độ hay kiểm tra điều kiện phát nóng và quá tải Trong điều kiện làm việc nặng nề, việc kiểm tra theo điều kiện mở máy là rất cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Sau đây là quá trình tính toán công suất động cơ theo điều kiện cản tĩnh o Công suất P 1 để dịch chuyển vật liệu: P 1 = F 1 v = 215.7 x 1 = 215.7 (W)

F 1 = L.∂.cosα.k 1 g: Lực dịch chuyển vật liệu

F 1 = 15.30.cos(12’).(0.05).(9.8) = 215.7 (N) Α: Góc nghiêng của băng tải

L: Chiều dài của băng tải

Khối lượng vật liệu trên một mét băng tải được xác định thông qua hệ số tính đến lực cản khi di chuyển vật liệu, với k1 = 0.05 Gia tốc trọng trường được ký hiệu là g Để khắc phục tổn thất do ma sát, công suất P2 cần thiết được tính bằng công thức P2 = F2 v, trong đó F2 = 48.9 và v = 1, dẫn đến P2 = 18.4 W.

F 2 = 2L ∂ b cosα.k 2 g : Lực cản do mát sát sinh ra F 2 = 2.15 0.34.cos(12’).0.2.(9.8) = 18.4 (N) k 2 : Hệ số tính đến lực cản khi không tải.

∂ b : Khối lượng băng tải trên 1 mét băng tải. o Công suất P 3 để nâng tai

F 3 = L.∂.sinα.g: Lực cần thiết nâng vật

F 3 = 15.30.sin(12’).(9.8) = 916.9 (N) o Công suất tĩnh của băng tai:

P = P 1 + P 2 + P 3 = 215.7 + 18.4 + 916.9 = 1151 (W) o Công suất động cơ truyền động băng tai được tính theo biểu thức sau:

P đc = = 1534.7(W) = 1.53 (kW) k 3 : Hệ số dữ trữ về công suất (k 3 = 1.2 – 1.25) Đối với hệ thống băng tải đang thiết kế, ta chọn k 3 = 1.2 η: Hiệu suất truyền động.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

2.3.2 Tính chọn công suất biến tần

Công suất biến tần được tính theo công thức:

Với K at là hệ số an toàn Trong thiết kế băng tải, hệ số an toàn được chọn phù hợp với nhu cầu là K at = 1.4

Lựa chọn động cơ va biến tần trong thực tế

Hình 2.3 Catalog động cơ KĐB 3 pha hãng Hitachi

Khi tính toán công suất tải quy về đầu trục động cơ, ta tính được P max (ứng với 100% công suất tải) là 1.3 kW.

Khi lựa chọn công suất động cơ trong điều kiện cản tĩnh, cần tính toán công suất động cơ tối thiểu là 1.53 W Đồng thời, cũng cần xem xét hiệu suất và dự trữ cho động cơ để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Dựa trên hai kết quả đã phân tích, chúng tôi quyết định chọn động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc của hãng Hitachi Motor với công suất 1.5 kW (2HP).

Những thông số chính của động cơ.

Thông số kỹ thuật của động cơ

Tên thương hiệu Hitachi Motors

Loại động cơ Động cơ không đồng bộ 3 pha

Công suất định mức 1,5 kW (2 HP) Điện áp định mức 380 V

Dong điện định mức 3,5A

Tốc độ định mức 1420 vong/phút

Moment định mức 10.3 Nm

Ti số dong mở máy (Imm/I đm) 5.14

Ti số moment mở máy (Mmm/M đm) 2.25

Ti số Moment lớn nhất (Mmax/M đm) 2.5

Moment quán tính 0.0033 kg.m2

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 2.4 Động cơ Hitachi không đồng bộ 3 pha công suất 2 HP(1.5 kW) Lý giải về động cơ được chọn:

Chọn động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc với công suất 2 HP và moment định mức 10.3 Nm là phù hợp với yêu cầu công suất của tải Động cơ 4 cặp cực có tốc độ tương đối thấp và moment cao hơn so với động cơ 2 cực Trong bài báo cáo này, động cơ 4 cực được xem là lựa chọn tối ưu hơn, cả về độ lợi công suất và tài chính.

Từ kết quả tính toán chọn biến tấn IG5A có công suất 2.2 kW (3HP) điện áp 400V

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 2.5 Catalog biến tần IG5A từ nhà sản xuất

Thông số kỹ thuật của biến tần được chọn

Tên sản phẩm Biến tần IG5A Điện áp ngõ vào 380 - 480 V Điện áp ngõ ra 380 - 480 V

Tần số tối đa 400 Hz

Tần số định mức 50 - 60 Hz

Phương pháp làm mát Không khí cương bức

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

BIẾN TẦN IG5A

Cấu tạo va chức năng biến tần IG5A

Biến rần IG5A sở hữu nhiều chức năng quan trọng, bao gồm điều khiển, hoạt động, bảo vệ và khả năng chịu đựng trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt Thông tin chi tiết về các chức năng này được trích xuất trực tiếp từ Catalog của nhà sản xuất, giúp người dùng hiểu rõ hơn về hiệu suất và ứng dụng của sản phẩm.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 3.1 Phím chức năng và công dụng

Thông số hoạt động

Biến tần IG5A có 4 nhóm thông số hoạt động

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 3.2 Biến tần IG5A có 4 nhóm thông số hoạt động

- Drive Group: Cá́c thông số́ cơ bả̉n cầ̀n thiế́t để̉ biế́n tầ̀n chạ `y Thông số́ chẳng hạ `n như Tầ̀n số́ mụ `c tiêu, Accel / Decel time có́ thể̉ cà̀i đặ`t.

- FU Group 1: Cá́c thông số́ chứ́c năng cơ bả̉n để̉ điề̀u chỉnh tầ̀n và điện áp đầu ra.

- FU Group 2: Cá́c tham số́ chứ́c năng nâng cao để̉ đặ`t cá́c tham số́ như Điều khiển PID và̀ Vậ`n hà̀nh độ`ng cơ thứ́ hai.

- I/O group: Cá́c thông số́ cầ̀n thiế́t để̉ tạ `o nên mộ`t chuỗi sử̉ dụ `ng thiế́t bị ` đầ̀u cuố́i đầ̀u và̀o / ra đa chứ́c năng.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 3.3 Sơ đồ chân biến tần IG5A

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 3.4 Các Terminal và mô tả đặc tính

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Chức năng điều khiển PID được tích hợp sẵn trong biến tần, giúp tiết kiệm chi phí mà không cần trang bị thêm thiết bị bên ngoài Để thực hiện điều khiển PID hiệu quả, người dùng cần cài đặt các thông số phù hợp trong bảng bên dưới, các thông số này sẽ xác định chế độ làm việc của PID trong việc điều khiển động cơ.

Hình 3.5 Chức năng điều khiển PID

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 3.6 Sơ đồ điều khiển PID trong IG5A

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Chú thích các thông số trên hình:

3-Thêm giao tiếp RS-485 và̀o danh mụ `c PID Feedback

Giá trị PID REF có thể được thay đổi và kiểm tra trong phần "rEF" của nhóm DRV, với đơn vị là [Hz] khi H58 = 0 và [%] khi H58 = 1 Bên cạnh đó, giá trị PID FBK cũng có thể được kiểm tra trong phần "Fbk" của nhóm DRV, với đơn vị tương đối so với "rEF".

6-Nế́u chuyể̉n mạ `ch PID đượ`c đưa và̀o đầu vào đa năng (P1 ~ P8), Nếu H58 là̀ 1, [%] đượ`c chuyể̉n đổ̉i thà̀nh [Hz].

7-Tầ̀n số́ đầ̀u ra đượ`c hiể̉n thị ` trong “SPD” củ̉a nhó́m DRV.

8-PID OUT of Normal PID là̀ mộ`t cự`c và̀ nó́ bị ` giớ́i hạ `n bở̉i H55 (H-Limit) và̀ H56 (L-Limit) 9-100% là̀ F21 (Tầ̀n số́ tố́i đa)

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Điều khiển PID

Chức năng điều khiển PID đã được tích hợp sẵn trong biến tần, giúp loại bỏ nhu cầu trang bị thêm thiết bị bên ngoài Để thực hiện điều khiển PID hiệu quả, người dùng cần cài đặt các thông số cụ thể theo bảng hướng dẫn, những thông số này sẽ đặc trưng cho chế độ làm việc của PID trong điều khiển động cơ.

Hình 3.5 Chức năng điều khiển PID

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 3.6 Sơ đồ điều khiển PID trong IG5A

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Chú thích các thông số trên hình:

3-Thêm giao tiếp RS-485 và̀o danh mụ `c PID Feedback

Giá trị `PID REF` có thể được thay đổi và kiểm tra trong phần "rEF" của nhóm DRV, với đơn vị là [Hz] khi H58 = 0 và [%] khi H58 = 1 Ngoài ra, giá trị `PID FBK` cũng có thể được kiểm tra trong phần "Fbk" của nhóm DRV, với đơn vị tương đối so với giá trị “rEF”.

6-Nế́u chuyể̉n mạ `ch PID đượ`c đưa và̀o đầu vào đa năng (P1 ~ P8), Nếu H58 là̀ 1, [%] đượ`c chuyể̉n đổ̉i thà̀nh [Hz].

7-Tầ̀n số́ đầ̀u ra đượ`c hiể̉n thị ` trong “SPD” củ̉a nhó́m DRV.

8-PID OUT of Normal PID là̀ mộ`t cự`c và̀ nó́ bị ` giớ́i hạ `n bở̉i H55 (H-Limit) và̀ H56 (L-Limit) 9-100% là̀ F21 (Tầ̀n số́ tố́i đa)

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VÀ BỐ TRÍ HỆ THỐNG ĐIỆN 24

Bố trí hệ thống điện – điều khiển cho băng tai

- Mô hình thiết kế băng tải trong phần mềm Sketchup Pro 2021

Hình 3.2 Ảnh mô hình băng tải được xây dựng trên phần mềm Sketchup

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.3 Bố trí các thiết bị trên băng tải.

- Lắp đặt encoder hồi tiếp.

Encoder được lắp trên rulo chính của băng tải, với lựa chọn Encoder của hãng Omron, loại 4 dây (bao gồm 2 dây nguồn và 2 dây tín hiệu ra A, B) Loại encoder này có trục lõm và độ phân giải đạt 1024.

Encoder có nguồn cấp 24VDC được lấy từ ngõ ra 24VDC của biến tần.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

MÔ HÌNH HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK

Mô hình điều khiển băng tai trong phần mềm Matlab/Simulink

Sử dụng phần mềm Matlab/Simulink để mô hình hóa hệ thống điều khiển băng tải, mô hình mô phỏng được thực hiện trên phiên bản Matlab R2019a.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.1 Mô hình mô phỏng điều khiển tốc độ băng tải.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.2 Biến tần IG5A

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.3 Bộ điều khiển PI

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Thực tế, biến tần IG5A đã tích hợp bộ điều khiển PID/PI, nên khi điều khiển sẽ trực tiếp lập trình trên biến tần,

 Nguồn điện xoay chiều 3 pha 380V được cấp từ bên ngoài đi vào biến tần.

 Tại khối biến tần IG5A:

 Điện áp cấp vào biến tần được nghịch lưu thành điện áp xoay chiều

Điện áp được chuyển đổi thành điện áp 3 pha với tần số và điện áp phụ thuộc vào tín hiệu Input_Voltage từ bộ điều khiển PI Điện áp này được lấy ra từ biến tần và kết nối với bộ đo lường trước khi được đưa vào động cơ.

Trong khối PI Controller, tín hiệu đặt và tín hiệu hồi tiếp từ Encoder sẽ được lập trình xử lý để tạo ra điện áp điều khiển Input_Voltage Tín hiệu này sau đó được đưa vào khối biến tần IG5A để thực hiện quá trình nghịch lưu.

Động cơ hoạt động dựa trên nguồn điện được cung cấp từ biến tần, với tần số và điện áp có thể điều khiển Hai giá trị quan trọng của động cơ bao gồm tốc độ và mô-men xoắn, được lấy ra và đo lường để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Nguyên lý điều khiển trong mô hình này tập trung vào việc điều chỉnh tốc độ băng tải với tải trọng thay đổi, đồng thời sử dụng hồi tiếp tín hiệu để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Tín hiệu yêu cầu và tín hiệu đo được từ động cơ được gửi qua bộ xử lý PI Controller, nơi tín hiệu này sẽ được xử lý và tạo ra tín hiệu điều khiển Tín hiệu điều khiển sau đó được đưa vào biến tần, tại đây nó tác động để điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ, đảm bảo biên độ và tần số hợp lý Khi được cấp điện, động cơ sẽ duy trì tốc độ ổn định mặc dù moment tải có thay đổi.

Mô phỏng quá trình điều khiển va đánh giá kết qua

4.2.1 Thiết lập thông số các khối

 Động cơ: Động cơ được chọn không có săn trong thư viện Simulink, vì vậy cần thiết lập thủ công thông số cho động cơ:

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.4 Thiết lập thông số động cơ.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.5 Thiết lập thông số biến tần

Hình 4.6 Thiết lập thông số bộ điều khiển PI

 Bộ tín hiệu yêu cầu

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.7 Thiết lập tín hiệu đặt

Yêu cầu mô phỏng: Điều khiển tốc độ động cơ không đổi ở 1m/s với moment thay đổi:

4.2.2 Kết quả mô phỏng

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.8 Tín hiệu ngõ ra của động cơ

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.9 Tín hiệu ngõ ra của động cơ so với tín hiệu yêu cầu.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.10 Điện áp và dòng điện cung cấp cho động cơ.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hình 4.11 Tín hiệu điều khiển và tốc độ động cơ

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

4.2.3 Nhận xét về kết quả

Về mặt tương đối, động cơ đáp ứng được tốc độ yêu cầu không đổi khi tải thay đổi trọng tải cả tăng và giảm.

Động cơ phản ứng với sự thay đổi moment tải, và sự chênh lệch trong kết quả là do động cơ phải chịu thêm tổn hao cơ khí Điều này dẫn đến việc động cơ cần tạo ra moment chênh lệch một chút so với nhu cầu tải.

+ Ưu điểm của hệ thống Điều khiển được tốc độ động cơ phù hợp với yêu cầu.

Hệ thống điều khiển đơn giản, dể dàng thiết kế và điều khiển.

Tốc độ của con có sự bất ổn khi thay đổi tải, chưa hoàn toàn đảm bảo độ trơn tru, nhưng trong một phạm vi nhất định, vẫn có thể chấp nhận được.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Băng tải là thiết bị truyền động quan trọng, chuyên dụng cho việc di chuyển sản phẩm giữa các vị trí trong khu sản xuất và dây chuyền tự động Với thiết kế đa dạng và dễ sử dụng, băng tải ngày càng được cải tiến và tích hợp nhiều chức năng điều khiển Dự án thiết kế hệ thống băng tải sẽ bao gồm các bước như giới thiệu tổng quan về băng tải, tính toán động cơ phù hợp, lựa chọn thiết bị điều khiển như biến tần và hộp số, xây dựng mô hình 3D và thiết kế cấu trúc hệ thống Động cơ không đồng bộ 3 pha được lựa chọn do tính hiệu quả và ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng sản xuất.

Việc sử dụng biến tần trong điều khiển động cơ thay vì chỉ sử dụng hộp số giúp hệ thống băng tải hoạt động an toàn, linh hoạt và chính xác hơn, đồng thời tăng tuổi thọ cho thiết bị Biến tần IG5A của hãng LS là một lựa chọn phổ biến cho hệ thống này Mặc dù đề tài điều khiển không quá khó đối với sinh viên chuyên ngành, nhưng vẫn là một thách thức cho nhóm Nhóm đã nỗ lực hết sức để hoàn thành đề tài và xin chân thành cảm ơn thầy Trương Việt Anh đã hỗ trợ nhiệt tình Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ độc giả để nâng cao kinh nghiệm trong lĩnh vực điều khiển.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Ngày đăng: 28/09/2022, 16:06

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Trần Quang Thọ (2018), Truyền động điện tự động, NXB Đại học Quốc gia TP HCM Sách, tạp chí
Tiêu đề: Truyền động điện tự động
Tác giả: Trần Quang Thọ
Nhà XB: NXB Đại học Quốc gia TP HCM
Năm: 2018
[2] Vu Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh (2006), Chương 5: Trang bị điện điện tử – Các thiết bị vẫn tải liên tục, trong “Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung”, Tái bản lần thứ 5, NXB Giáo dục Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chương 5: Trang bị điện điện tử – Các thiết bị vẫn tải liên tục", trong “"Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung
Tác giả: Vu Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh
Nhà XB: NXB Giáo dục
Năm: 2006
[3] Karl J. Astrom, Tore Hagglund (1995), PID Controller: Theory, Design and Turning, 2 nd Edition, Instrument Society of American Sách, tạp chí
Tiêu đề: PID Controller: Theory, Design and Turning
Tác giả: Karl J. Astrom, Tore Hagglund
Năm: 1995
[4] Hitachi electric motors for industrial application, Hitachi Technology Industrial (Thailand).Ltd, trang 22, https://www.wingleehardware.com/PDF/Hitachi/CatalogueHitachiMotor.pdf Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hitachi electric motors for industrial application
[5] Compact & Powerful Inverter Starvert iG5A, LS Industrial Systems, trang 8 https://www.tme.eu/Document/cf1187374b6370b25f8f15a3dea2dbbd/sv-ig5a.pdf[6]SV-iG5A User Manual, LS Industrial Systemshttps://inverterdrive.com/file/LS-Starvert-iG5A-Manual Sách, tạp chí
Tiêu đề: Compact & Powerful Inverter Starvert iG5A", LS Industrial Systems, trang 8 https://www.tme.eu/Document/cf1187374b6370b25f8f15a3dea2dbbd/sv-ig5a.pdf[6] "SV-iG5A User Manual
[7] Incremental 40-mm-dia. Rotary EncoderE6B2-C, OMRON Corporation Industrial Automation Companyhttps://www.mouser.com/datasheet/2/307/e6b2-c_ds_csm491-25665.pdf Sách, tạp chí
Tiêu đề: Incremental 40-mm-dia. Rotary EncoderE6B2-C
[8] Cá́ch Lự̣a Chọ̣n Motor Cho Băng Tả̉i Chuẩn Nhấ́t Hiệ̣n Nay(17/3/2021), https://minhmotor.com/dong-co-bang-tai.html Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cá́ch Lự̣a Chọ̣n Motor Cho Băng Tả̉i Chuẩn Nhấ́t Hiệ̣n Nay(17/3/2021)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w