Chương 1- Giới thiệu chung về lò nhiệt 1.6 Các phương pháp điều chỉnh nhiệt độ của lò 1.1 Phương pháp dùng máy biến áp Đây là phương pháp điều chỉnh điện áp theo cấp, nó đòi hỏi biến áp phải có công suất lớn. phương pháp dùng để thay đổi mức điện ấp cung cấp cho lò. Đấy là phương pháp thô sơ, ít dùng trong hệ thống điều khiển tự động.2 Phương pháp dùng rơle Phương pháp này có đặc điểm là khống chế mức nhiệt độ, mức điện áp khác nhau. Nhưng do rơle chỉ có tác dụng điều khiển ở một số thời điểm nhất định nên điều chỉnh mang tính chất không liên tục.
Mặt khác quá trình điều khiển luôn bị dao động, phụ thuộc vào các thời điểm đặt khác nhau vì thế độ chính xác điều chỉnh không cao, role phải đóng ngắt nhiều lần nên độ tin cây kém. Tuy nhiên phương pháp này có ưu điểm: đơn giản, dễ nơi, phù hợp với yêu cầu công nghê, đòi hỏi độ chính xác cao.3 Phương pháp dùngrơlekết hợp với thysisor Khi sử dụng phương pháp này thì khả năng điều chỉnh với các phạm vi khác nhau là tương đối tốt. Tuy nhiên phương pháp này không thực hiện bởi vì khi tiếp điểm của role đóng, ta luôn có cả chu kỳ cung cấp cho tải nhưng khi mở nguồn thì cũng cấp phía thysistor bị ngắt, do đó việc cung cấp cho lò chỉ hoàn toàn do thysistor và như vậy công suất đưa vào lò sấy chỉ điều khiển được ½ chu kì.4 Phương pháp dùng hai thysistor mắc song song ngược. Khi có xung điều khiển thì hay thysistor sẽ lần lượt mở cho dòng đi qua .Ta có thể điều khiển cho thysistor liên tục chuyển từ đóng sang mở tương ứng với công suất của lò thay đổi min-max.
Phương pháp này cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng, đáp ứng yêu cầu điều khiển , độ chính xác điều 12 Luan van Chương 1- Giới thiệu chung về lò nhiệt khiển tương đối cao, độ nhay và điều chỉnh tương đối lớn có khả năng tương đối liên tục và đều đặn.Phương pháp điều chỉnh dùng hai thysistor có thể điều khiển theo biên độ hoặc theo độ rông xung.5 Phương pháp dùng triac Triac có chức năng giống như thysistor mác song song ngược chiều, vì vậy để đơn giản mạch điều khiển công suất ta có thể dùng triac thay cho 2 thysistor mắc song song ngược. KẾT LUẬN: Qua các phương pháp điều chỉnh lò nhiệt ta thấy phương pháp sử dụngtriac là phù hợp nhất với đề tài vì triac có nhữngưu điểm sau : - Điều chỉnh trơn được điện áp ra nên điều chỉnh trơn được nhiệt độ. - Mạch nhỏ gọn, linh hoạt, dễ tự động hóa, phù hợp với yêu cầu của một bộ thiết bị thí nghiệm điều khiển tự động. - Mạch điều khiển triac đơn giản hơn 2 thysistor.
13 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHẦN TỬ TRONG MÔ HÌNH 2.Sơ đồ khối các phần tử trong mô hình Nhiệm vụ từng khối: - Khối nguồn: Có nhiêm vụ cung cấp nguồn nuôi cho toàn bộ hệ thống. - Bộ điều khiển nhiệt: Có nhiệm vụ điều khiển, hiển thị và ổn định nhiệt độ bên trong lò. - Bộ điều khiển nguồn: Có nhiệm vụ điều khiển nguồn cung cấp cho lò nhiệt. - Lò nhiệt: Đối tượng gia nhiệt.
- Cảm biến: Có nhiệm vụ đo nhiệt độ bên trong lò và phản hồi về bộ điều khiển nhiệt. 11 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình 2.2 Bộ điều khiển nhiệt độ Khái niệm: Bộ điều khiển nhiệt độ là thiết bị dùng để điều khiển nhiệt độ tại một địa điểm nhất định nào đó. Bộ điều khiển không chỉ giúp đo lường mà còn kiểm soát nhiệt độ. Cấu tạo chung: - Lớp vỏ: là lớp ngoài cùng bảo vệ phần bên trong như các mạch điều khiển, các khối xử lý,… - Phần hiển thị: Phần này nằm ở bề mặt lớp lớp vỏ có thường là dạng led 7 thanh hoặc màn hình LCD tùy bộ điều khiển có nhiệm vụ hiển thị tất cả các thông tin của bộ điều khiển như: hiển thị đầu vào ra, hiển thị chế độ hoạt động, hiển thị nhiệt độ.
- Khối xử lý, điều khiển: Khối này nằm bên trong lớp vỏ được tích hợp các mạch điều khiển, xử lý, mạch công suất, nguồn nuôi, nguồn điều khiển, chức năng truyền thông, … Sẽ thực hiện điều khiển chỉ đạo các thông tin cài đặt của người dùng hoặc tự động điều chỉnh theo chế độ cài đặt…vv. Ưu điểm của bộ điều khiển: - Vận hành thiết bị an toàn. - Giảm tiêu thụ năng lượng. - Giảm chi phí nhân lực.
- Duy trì các tiện nghi về nhiệt. - Xác định rõ vấn đề bảo trì. - Giám sát tốt cho hệ thống. Ứng dụng của bộ điều khiển: 12 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình Bộ điều khiển nhiệt độ thường được sử dụng trong các hệ thống gia nhiệt, máy ép nhựa, lò sấy, các lò ấp trứng, lò nướng, hoặc nồi hơi, hệ thống tạo độ ẩm, hệ thống khí nén, cũng như để điều khiển các loại van, điều khiển van on off, điều khiển van tuyến tính, điều khiển PID, điều khiển ON/OFF.
Một số hãng sản xuất của bộ điều khiển: Bộ điều khiển nhiệt độ Omron. Bộ điều khiển nhiệt độ Autonic. Bộ điều khiển nhiệt độ Panasonic. Bộ điều khiển nhiệt độ RKC.
Bộ điều khiển nhiệt độ của hãng Honeywell.3 Giới thiệu chung về các bộ điều khiển nhiệt độ.1 Bộ điều khiển nhiệt độ Autonics TK4S-Series. * Đặc điểmchung: 13 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình Hình 2.Bộ điều khiển Autonics TK4S-Series. 14 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình Bảng 2.Thông số kĩ thuật bộ điều khiển Autonics TK4S-Series. 1 Chỉ thị chế độ Auto turning 2 Chỉ thị ngõ ra điều khiển 3 Chỉ thị ngõ ra cảnh báo (Alarm) 4 Chỉ thị điều khiển bằng tay 5 Chỉ thị giá trị đặt Phím MODE để đăng nhập nhóm thông số, chuyển qua lại giữa 6 các thông số, lưu giá trị cài đặt 7 Thay đổi chế độ, di chuyển qua lại giữa các chữ số 8 Phím ngõ vào số, giảm chữ số 9 Phím ngõ vào số, tăng chữ số 10 Hiển thị giá trị cài đặt 11 Đơn vị đo/ hiển thị 12 Hiển thị giá trị đo lường hiện tại - Điều khiển nhiệt độ Autonics TK4S-Series những chức năng được nâng cấp: Cài đặt thông số đơn giản (bằng DAQMaster), mẫu mới ngõ ra cảnh báo 3 (Model có ngõ ra Rơle OUT2 (heating&cooling), ngõ ra truyền phát tín hiệu 2 ( Model ngõ ra Transmission).
- Chu kỳ lấy mẫu với tốc độ cực nhanh: 50ms (nhanh hơn 10 lần so với những model trước đây). - Cải thiện khả năng quan sát với phần hiển thị lớn và LED sáng cao. - Hiệu suất cao với những chế độ điều khiển heating/cooling và điều khiển tự động/bằng tay. - Hỗ trợ truyền thông RS485 (Modbus RTU).
15 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình - Điều khiển nhiệt độ Autonics TK Series cho phép cài đặt thông số qua cổng USB của PC. - Tiết kiệm không gian lắp đặt với thiết kế nhỏ gọn. - Ứng dụng của Điều khiển nhiệt độ Autonics TK Series: sử dụng để điều khiển nhiệt độ trong các lò nhiệt, máy đúc nhựa, công nghiệp giấy, gỗ, hóa chất, linh kiện điện tử, chế biến thực phẩm. Dòng sản phẩm Autonics TK series.Bao gồm các dòng:Autonics TK4S, TK4M,TK4N,TK4SP,TK4H, TK4L,TK4W.
Chức năng nổi bật của bộ điều khiển Autonics TK series. - Được tích hợp sẵn chương trình quản lí thiết bị tích hợp DAQMaster. - Có thể ẩn đi những thông số (hàm cài đặt) ít được dùng hoặc không cần thiết. - Có thể cài đặt lên đến 3 ngõ ra cảnh báo và 2 ngõ ra truyền phát tín hiệu.
- Điều khiển nhiệt độ Autonics TK-series được hỗ trợ chức năng truyền thông RS485(Modbus RTU). - Ngõ ra đa dạng : Bao gồm Relay, SSRP, Dòng và SSR (SSRP có thể chọn điều khiển chuẩn/pha/chu kỳ). - Cảnh báo đứt heater (trừ AUTONICS TK4SP). - Chức năng cài đặt nhiều giá trị thông qua ngõ vào số (DI).
- Cảnh báo đứt vòng lặp. * Ưu điểm - Chu kỳ lấy mẫu với tốc độ cực nhanh: 50ms (nhanh hơn 10 lần so với những model trước đây). 16 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình - Tiết kiệm không gian lắp đặt với thiết kế nhỏ gọn: giảm xuống khoảng 38% (60mm) chiều sâu so với các model trước đây. - Giá thành phù hợp với sinh viên.
- Phổ biến trên thị trường. * Nhược điểm: Chế độ cảnh báo ít.2 Bộ điều khiển nhiệt độ Omron dòng E5CD * Đặc điểm chung - Điều khiển nhiệt độ Omron dòng E5CD có sẵn các đầu vào analog. - Cài đặt dễ dàng với hiển thị 11 thanh. - Cài đặt cổng Tool cho phép dễ dàng kết nối với máy tính.
- Trong bộ điều khiển nhiệt độ E5CD, các model được cài đặt truyền thông Modbub. - Kết nối dể dàng với phần mềm CX-Thermo qua cáp USB. - Ứng dụng bộ điều khiển nhiệt độ Omron E5CD: Sử dụng để điều khiển nhiệt độ trong các lò nhiệt, máy đúc nhựa, công nghiệp giấy, gỗ, hóa chất, linh kiện điện tử, chế biến thực phẩm. * Ưu điểm - Nhiều chức năng như cảnh báo đứt mạch điều khiển, đầu ra chỉnh tay, đầu ra transfer.
- Tiết kiệm không gian lắp đặt. - Phổ biến trên thị trường, được các công ty công nghiệp ưa dùng. * Nhược điểm - Tốc độ trích mẫu trung bình (250 ms). 17 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình - Giá thành cao.Bộ điều khiển Omron E5CD.4 Cảm biến nhiệt độ 2.1 Cảm biến RTD RTD là thuật ngữ viết tắt của từ Resistance Temperature Detectors là một loại cảm biến nhiệt độ dùng để đo nhiệt.
RTD có thiết kế là một thanh kim loại hay dây kim loại mà điện trở của nó phụ thuộc theo sự thay đổi của nhiệt độ. RTD cũng được gọi là điện trở nhiệt bao gồm các loại : Pt100, Pt500, Pt1000, Ni100, Ni500. Trong đó 2 loại chính thường dùng trong công nghiệp đo là loại Pt100 và Ni100,can nhiệt K. 18 Luan van Chương 2- Giới thiệu về các phần tử trong mô hình Hình 2.Cảm biến nhiệt độ Pt100.
* Ưu điểm: - Hiện nay nhiệt điện trở là dòng sản phẩm luôn được săn lùng nhiều nhất bởi thang đo của nó rất rộng; sai số trong khi đo rất thấp mà giá thành rẻ hơn các cặp nhiệt điện rất nhiều. - Cảm biến nhiệt điện trở RTD được thiết kế rất đa dạng về chiều dài, loại dây, loại cây nên rất linh hoạt trong việc lắp đặt trong nhà máy.