CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN Giới thiệu nội dung của chương: Trong chương này, nhóm sẽ đưa ra cái nhìn tổng quát về đồ án Băng chuyền cũng như trình bày cách nhóm quản lý quá trình thực hiện đồ án.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Xuất phát từ mong muốn hiểu rõ hệ thống Băng chuyền, một trong những hệ thống vô cùng quan trọng trong hệ thống dây chuyền sản xuất của các nhà máy, xí nghiệp. Hệ thống băng chuyền nhờ những tính năng ưu việt đã có nhiều sự ứng dụng quan trọng sự phát triển của các doanh nghiệp sản xuất. Vì vậy nhóm chúng em đã chọn đề tài này để nghiên cứu.2 DANH SÁCH KIỂM TRA PHẠM VI DỰ ÁN (PROJECT SCOPE CHECKLIST) 1. Mục tiêu của dự án Dự án tập trung vào việc xây dựng mô hình Băng chuyền và thiết kế bộ điều khiển thích nghi cho hệ thống nhằm duy trì ổn định tốc độ của băng chuyền so với giá trị mong muốn.
Ngoài ra đánh giá nhận xét được sự ảnh hưởng của các tham số Bộ điều khiển, đối tượng. Sản phẩm của dự án Mô hình Băng chuyền hoàn thiện và tối ưu về mặt chất lượng (nếu có thể). Những cột mốc của dự án (Milestones) - 22/08/2022: Bắt đầu dự án - 27/10/2022: Bắt đầu mô phỏng, phân tích, tính toán, chọn phương án phù hợp cho đề tài - 01/11/2022: Tiến hành xây dựng phần cơ khí (khung sườn của mô hình) 08/11/2022: Phân tích tính hiệu quả của phương án và lên kế hoạch khắc phục - 10/11/2022: Bắt đầu thiết kế, thi công các bộ điều khiển - 12/11/2022: Lắp mạch, thi công, chạy thử - 14/11/2022: Kiểm tra, đánh giá, chỉnh sửa - 05/12/2022: Hoàn thiện sản phẩm - 27/12/2022: Bảo vệ đồ án 1. Các yêu cầu về kỹ thuật - Điều khiển tốc độ và dòng điện của động cơ thông qua bộ điêu khiển sao cho mô hình vận hành trơn tru, không xảy ra các hiện tượng sai lệch, trục trặc trong quá trình vận hành băng chuyền.
- Hệ thống làm việc ổn định, mô hình đẹp mắt,… 1.3 MA TRẬN ƯU TIÊN CỦA DỰ ÁN Hình 1.1 Ma trận ưu tiên của dự án 1.4 BẢNG TÓM TẮT CÔNG VIỆC Hình 1.2 Bảng tóm tắt công việc 1.5 MA TRẬN TRÁCH NHIỆM Hình 1.3 Ma trận phân công nhiệm vụ. GIẢN ĐỒ GANTT CỦA DỰ ÁN Hình 1.4 Giản đồ Gantt của dự CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TẢI 2. CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG CỦA TẢI 2. Lựa chọn của nhóm - Động cơ 1 chiều kích từ độc lập - Tải tịnh tiến - Cơ cấu truyền động của tải: Băng chuyền - Ứng dụng: Băng chuyền di chuyển các sản phẩm Hình 2.1 Mô hình băng chuyền vẽ mô phỏng 2.
Hình vẽ Hình 2.2 Tải hệ thống truyền động tịnh tiến 2. ĐỒ THỊ TỐC ĐỘ DỰ KIẾN CỦA TẢI Hình 2.3 Đồ thị tốc độ dự kiến của tải - Chọn tốc độ dự kiến của băng tải là 0,25 (m/s), khối lượng hàng hoá trên băng tải là m=(200-1000)(g) 2. CHỌN TỐC ĐỘ DỰ KIẾN TRÊN TRỤC ĐỘNG CƠ Bán kính rulo: r = 0,015(m) Tốc độ quay của rulo là = = 16,67(rad/s) - Tỉ số truyền động = = (Khi qua hộp số và quay ngược chiều nhau) 2. XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN MOMEN TẢI VÀ MOMEN QUÁN TÍNH CỦA HỆ Theo đồ thị dự kiến tốc độ của tải ta xác định được các quá trình diễn ra - Giai đoạn 1 : Động cơ từ =0 đến =16,67(rad/s) trong vòng 1s( từ giây thứ 0 đến giây thứ 1) - Giai đoạn 2 : Động cơ giữ nguyên tốc độ trong vòng 2s( từ giây thứ 1 đến giấy thứ 3) - Giai đoạn 3 : Động cơ tăng tốc độ từ =16,67(rad/s) về =0(rad/s) trong vòng 0,5s( từ giây thứ 3 đến giây thứ 3,5) - Giai đoạn 4 : Động cơ giữ nguyên tốc độ =0(rad/s) trong vòng 1s( từ giây thứ 3,5 đến giây thứ 4,5) - Giai đoạn 5 : Động cơ đảo chiều, giảm tốc độ từ =0 xuống =-16,67(rad/s) trong vòng 1s( từ giây thứ 4,5 đến giây thứ 5,5) - Giai đoạn 6 : Động cơ giữ nguyên tốc độ trong vòng 2s( từ giây thứ 5,5 đến giây thứ 7,5) - Giai đoạn 7 : Động cơ tắt dần tốc độ về 0(rad/s) Momen tải Tem – Jm.
) Do Jm không đáng kể nên ta bỏ qua momen quán tính Tem = TL+ JL.m) - Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém và sai số tốc độ càng lớn. - Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức (chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm). - Chỉ áp dụng cho động cơ điện có công suất nhỏ, vì tổn hao năng lượng trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cần trục. - Đánh giá các chỉ tiêu: Phương pháp này không thể điều khiển liên tục được mà phải điều khiển nhảy cấp.
Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải. - Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở phụ lớn, chất lượng không cao dù điều khiển rất đơn giản. → Phương pháp không khả thi, ít được sử dụng. Điều chỉnh điện áp Có 2 phương pháp điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều bằng điện áp: - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ Khi điện áp Va cấp vào phần ứng tăng thì tốc độ quay của động cơ điện 1 chiều tăng theo, phương pháp điều khiển này khá triệt để và được sử dụng phổ biến để điều khiển tốc độ động cơ DC.
Lựa chọn phương pháp điều khiển Cả 3 phương pháp trên đều điều chỉnh được tốc độ động cơ điện một chiều nhưng chỉ có phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng của động cơ là tốt nhất và hay được sử dụng nhất vì nó thu được đặc tính cơ có độ cứng không đổi, điều chỉnh tốc độ bằng phẳng và không bị tổn hao. → Áp dụng phương pháp điều chỉnh tốc động động cơ 1 chiều bằng thay đổi điện áp phần ứng vào động cơ 2. CẤP NGUỒN CHO ĐỘNG CƠ - Nguyên tắc khi thiết kế mạch công suất và mạch điều khiển là phải đảm bảo cách ly về điện giữa hai phần đó. Vì thế nên cần 2 loại nguồn cách ly hoàn toàn: + Nguồn cấp cho mạch điều khiển + Nguồn cấp cho mạch công suất điều khiển động cơ - Việc cách ly có thể thực hiện qua Opto.
- Từ nguồn 220 V qua máy biến áp ra 18 VAC sau đó qua bộ chỉnh lưu để chuyển thành 18 VDC. - Qua các IC 7805, IC 7812 để tạo nguồn 5 VDC và 12 VDC. - Có thể dùng tụ điện để hạn chế nhiễu. - Để đảo chiều động cơ, ta dùng mạch cầu H và dùng nguồn 12 VDC để cấp nguồn.
PHÁC THẢO SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN MẠCH CÔNG SUẤT 3. LỰA CHỌN MẠCH CÔNG SUẤT ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 3. Chỉnh lưu Để cấp nguồn cho tải một chiểu, cần thiết kế các bộ chỉnh lưu. Các bộ chỉnh lưu biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều.
Các loại bộ biến đổi này có thể là chỉnh lưu không điều khiển và chỉnh lưu có điều khiển. Để giảm công suất vô công, ngưòi ta thường mắc song song ngược với tải một chiéu một điốt (loại sơ đồ này được gọi là sơ đồ có điốt ngược). Trong các sơ đồ chỉnh lưu có điốt ngược, khi có và không ‘có điều khiển, năng lượng được truyền từ phía lưới xoay chiều sang một chiều, nghĩa là các loại chỉnh lưu đó chỉ có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu nhận năng lượng từ lưới. Các bộ chỉnh lưu có điều khiển, không điốt ngược có thể trao đổi năng lượng theo cả hai chiều.
Khi năng lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải một chiều, bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu nhận năng lượng từ lưới, khi nẫng lượng truyền theo chiều ngược lại (nghĩa là từ phía tải một chiều về lưới xoay chiều) thì bộ nguồn làm việc ở chế độ nghịch lưu trả năng lượng về lưới. Cấu trúc chỉnh lưu BAL - biến áp lực có chức năng chuyển cấp điện áp và số pha chuẩn của lưới điện sang giá trị điện áp và số pha thích hợp với mạch chỉnh lưu - tải. MV - mạch van, các van bán dẫn được đấu theo một kiểu sơ đồ nào đó, ở đây trực tiếp thực hiện quá trình biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều. MĐK - mạch điều khiển.
Khi MV sử dụng van bán dẫn điều khiển được sẽ có mạch này để thực hiện việc cho van dẫn dòng vào các thời điểm cần thiết nhằm khống chế năng lượng đưa ra tải. Tùy thuộc van sử dụng mà các chỉnh lưu được phân thành 3 loại sau: • Nếu các van đều là thyristor thì gọi là chỉnh lưu điều khiển. • Nếu van được dùng là diode thì gọi là chỉnh lưu không điều khiển. • Nếu mạch van dùng cả diode và thyristor thì gọi là chỉnh lưu bán điều khiển.
LSB - mạch lọc san bằng. Khâu này nhằm đảm bảo điện áp hay dòng điện ra bằng phẳng theo mong muốn của tải. Nếu điện áp sau MV đạt yêu cầu, có thể bỏ khâu LSB. HT - khối hỗ trợ, gồm các mạch giúp theo dõi và đảm bảo BCL hoạt động bình thường, thí dụ như mạch tín hiệu, mạch đo lường điện áp và dòng điện, mạch bảo vệ, nguồn 1 chiều ổn định cho mạch điều khiển và khống chế.
Các mạch chỉnh lưu cơ bản - Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ - Chỉnh lưu một pha có điểm giữa - Chỉnh lưu cầu 1 pha - Chỉnh lưu tia 3 pha - Chỉnh lưu cầu 3 pha - Chỉnh lưu tia 6 pha 3. Chỉnh lưu có điều khiển Các diode xuất hiện trong bộ chỉnh lưu điều khiển dưới dạng mạch điều khiển bán phần. Các diode này dùng để thay thế cho thyristor trong mạch làm giảm giá thành mạch động lực lẫn mạch điều khiển. Ngoài ra còn có công dụng hạn chế thành phần xoay chiều của dòng chỉnh lưu, dẫn đến chất lượng dòng điện phẳng hơn.
Do đó giúp tăng hiệu suất cũng như hệ số công suất nguồn điện. Ở một vài dạng mạch, việc đưa thêm diode vào làm tăng khả năng điều khiển góc kích alpha trong thực tế đạt đến giá trị lý tưởng. Tải R Ở nửa chu kỳ dương: Khi xuất hiện xung kích G1 thì dòng điện từ nguồn qua Thysistor D1, qua tải, qua Diode D2 và về nguồn.