CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Thiết kế mô hình, tủ điện, sơ đồ khối hệ thống điện điều khiển và lựa chọn các thiết bị phù hợp cho mô hình. Chương 4: Thi Công Mô Hình Trình tự thi công mô hình, chạy mô hình. Chương 5: Kết quả, Nhận Xét, Đánh Giá Nhận xét và đánh giá kết quả đạt được. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 QUY TRÌNH NƯỚNG BÁNH TRUNG THU 2.1 Mô tả quy trình làm bánh Hình 2.
1: Hình ảnh bánh trung thu. Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu làm bánh trung thu rất đa dạng, bánh sẽ có rất nhiều loại nhân khác nhau. + Phần vỏ bánh: bột nếp rang, đường bột, nước lạnh. + Phần nhân bánh: sầu riêng xay nhuyễn, đường.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Dụng cụ làm bánh: chảo, tô, khuôn bánh. Các bước làm bánh Bước 1: Để làm phần nhân, đầu tiên cho thịt sầu riêng đã được xay nhuyễn vào chảo, đun sôi rồi cho thêm đường vào trộn đều cùng cho đến khi thấy đường tan hết, hỗn hợp nhân sánh đặc lại thì tắt bếp. Để nhân sầu riêng nguội ở nhiệt độ phòng, sau đó chia thành những phần nhỏ bằng nhau (khoảng 50gr) rồi đặt vào trong tủ lạnh cho đông cứng lại. Bước 2: Phần nhân bánh, trộn đều bột nếp rang và đường bột lại với nhau trong tô sạch, sau đó thêm nước, gia vị vào trộn đều lần nữa cho đến khi bột tạo thành 1 khối dẻo mịn.
Bước 3: Chia bột làm vỏ bánh ra thành các phần nhỏ đều nhau tuy theo kích thước bánh, sau đó vo tròn. Tiếp theo ta đặt nhân sầu siêng đã được làm lạnh vào giữa miếng bột đã được ấn dẹp trước đó, sau đó túm lại bột rồi vo tròn lại sao cho nhân không bị hở ra ngoài. Cuối cùng ta rắc 1 lớp bột nếp rang vào trong khuôn bánh để chống dính rồi cho viên bánh vào khuôn, ấn và nén để tạo hình cho bánh.2 Mô Tả quy trình nướng bánh Đầu tiên ta lót vào khay giấy nến, gỡ bánh ra khỏi khuôn và xếp vào khay nướng. Tiếp theo ta làm hỗn hợp trứng để quét lên mặt bánh nướng: 1 ít nước + 1 lòng đỏ trứng + ít nước màu, khuấy đều hỗn hợp.
Chuẩn bị lò nướng làm nóng trước 15 phút, sau khi lò nóng, cho khay bánh vào ngăn giữa lò nướng 5 phút. Nướng được 5 phút ta lấy bánh ra, xịt 1 lớp nước phun sương lên bánh. Để 2 - 3 phút dùng cọ mịn quét thêm 1 lớp màu cho bánh, sau đó cho khay bánh trở lại lò nướng 6 phút. Qua 6 phút lấy bánh ra lập lại phần phun sương và quét mặt bánh.
Cuối cùng cho khay bánh vào nướng thêm 6 phút là bánh chín.2 SƠ LƯỢC BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Bộ điều khiển PID tên tiếng anh là (Proportional Integral Derivative Controller) hay còn được gọi với tên là điều khiển vi tích phân tỉ lệ. Bộ điều khiển PID được sử BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT dụng rất rộng rãi trong thực tế để điều khiển nhiều loại đối tượng khác nhau như nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực chất lỏng trong bồn chứa…do nó có khả năng làm triệt tiêu sai số xác lập, tăng tốc độ đáp ứng quá độ, giảm độ vọt lố nếu các thông số của bộ điều khiển được chọn lựa thích hợp. 2: Cấu trúc bộ điều khiển PID. Công thức bộ điều khiển PID: 𝒅𝒆 U = KP.
+ e: sai số giảm tín hiệu thực tế và tín hiệu đặt. + u: tín hiệu điều khiển. + y: ngõ ra hệ thống.1 Phân loại Bộ điều khiển PID sẽ bao gồm: - Bộ điều khiển PID liên tục BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 3: Hệ thống bộ điều khiển PID liên tục.
- Bộ điều khiển PID số (rời rạc). 4: Hệ thống bộ điều khiển PID số (rời rạc).2 Các thông số bộ điều khiển PID Bộ điều khiển PID sẽ bao gồm ba khâu tương ứng với ba thông số chính: - Khâu tỉ lệ (Proportional) KP. - Khâu tích phân (Integration) KI. - Khâu vi phân (Derivative) KD.
Nếu lựa chọn các thông số này phù hợp (tín hiệu đặt và tín hiệu thực tế trùng nhau) thì hệ thống sẽ hoạt động tốt,ổn định. Khâu tỉ lệ (Proportional) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hàm truyền: K(s) = KP. Đặc tính thời gian: Y(s) = KP. 5: Khâu tỉ lệ bộ điều khiển PID.
Chú ý: - KP càng lớn thì tốc độ đáp ứng càng nhanh. - KP càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ ( nhưng không thể triệt tiêu). - KP càng lớn thì các cực của hệ thống có xu hướng di chuyển ra xa trục thực => Hệ thống càng dao động và độ lọt vố càng cao. - Nếu KP tăng quá gí trị giới hạn thì hệ thống sẽ mất ổn định.
Khâu tích phân (Integration) Hàm truyền: K(s) = KI/s. Đặc tính thời gian: Y(s) = KI. 6: Khâu tích phân bộ điều khiển PID. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chú ý: - Tín hiệu ngõ ra được xác định bởi sai số.
- KI càng lớn thì đáp ứng quá độ càng chậm. - KI càng lớn thì sai số xác lập càng nhỏ. Hệ số khuếch đại của khâu tích phân sẽ bằng vô cùng khi tần số bằng 0 => triệt tiêu sai số xác lập với hàm nấc. - KI càng lớn thì độ lọt vố càng cao.
Khâu vi phân (Derivative) Hàm truyền: K(s) = KD. Đặc thời gian: Y(s) = KD. 7: Khâu vi phân bộ điều khiển PID. Chú ý: KD càng lớn thì đáp ứng quá độ càng nhanh.
KD càng lớn thì độ vọt lố càng nhỏ. Hệ số khuếch đại tần số cao là vô cùng lớn nên khâu hiệu chỉnh D rất nhạy với nhiễu tần số cao. Khâu vi phân không thể sử dụng một mình mà phải dùng kết hợp với các khâu P hoặc khâu I.3 Các phương pháp tìm thông số PID (KP, KI, KD) Có rất nhiều phương pháp để tìm thông số PID như: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Phương pháp Ziegler – Nichols. - Phương pháp Cohen-Coon.
- Phương pháp Tyreus-Luyben. - Phương pháp Autotune. Và phương pháp phổ biến nhất để chọn được thông số cho các bộ điều khiển PID hiện nay đó là phương pháp Zeigler – Nichols.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Trong đề tài này sẽ thực hiện thi công mô hình lò nướng bánh thực tế. Đầu tiên nhóm xây dựng phần cứng cho mô hình lò nướng, có một bình gas dùng để đưa khí gas vào bộ van sau đó đưa khí gas vào lò nướng để đốt.
Motor tạo ra gió sẽ đưa gió vào lò nướng để làm mát trong lò đồng thời gió sẽ được trộn với luồng khí gas sau đó sẽ gió và khí gas khi đã được trộn sẽ được dẫn đến trong lò. Tại đây bộ đánh lửa nhận biết được có khí gas sẽ mồi lửa làm cho luồng khí gas và gió được đốt lốt lên và trong lò sẽ nóng lên. Về mô hình phần điều khiển sẽ sử dụng bộ lập trình PLC S7-1200 để thực hiện việc điều khiển cho mô hình, kết hợp với các thiết bị như cảm biến nhiệt độ, van trộn khí gas để điều khiển cho toàn bộ hệ thống. Thiết bị đầu vào: Nút nhấn, công tắc, cảm biến nhiệt độ.
Thiết bị đầu ra: Đèn 220 VAC, động cơ quạt gió 220 VAC, relay, van trộn khí gas. Thiết bị điều khiển trung tâm: PLC S7-1200 Thiết bị giao diện điều khiển: màn hình HMI TOP.1 Cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị đã được sử dụng rất phổ biến, rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Không chỉ dùng để đo nhiệt độ mà còn dùng cảm biến để đo các đại lượng không điện khác như xác định nồng độ, thành phần chất khí,… BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ là dựa trên quá trình nhiệt (đốt nóng, làm lạnh) mà đại lượng đo chính là nhiệt độ. Tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào khác.
Một số loại cảm biến được sử dụng phổ biến, thông dụng trên thị trường hiện nay: - Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector - RTD). - Nhiệt kế bức xạ. Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector - RTD) Hình 2. 8: Nhiệt điện trở.
- Cấu tạo RTD: gồm có dây kim loại làm từ vật liệu: đồng, platinum, nikel,… sẽ được quấn tùy theo hình dáng đầu đo. RTD thường có loại 2 dây, 3 dây, 4 dây. Loại 4 dây sẽ cho kết quả đỏ chính xác hơn. - Nguyên lí hoạt động: khi có nhiệt độ thay đổi điện trở giữa 2 đầu dây kim loại sẽ thay đổi, tùy vào chất liệu kim loại thì RTD sẽ cho ra khoảng nhiệt độ nhất định phù hợp.
Điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt của cảm biến càng cao. - Ưu điểm: có độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dề dàng sử dụng, không hạn chế về chiều dài dây. - Nhược điểm: giá thành cao và tầm đo nhiệt độ bé hơn cặp nhiệt điện. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 11 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Ứng dụng: RTD được dùng trong các ngành công nghiệp môi trường, gia công vật liệu, hóa chất,… Hiện nay RTD phổ biến thường gặp nhất đó là cảm biến PT.
Cảm biến PT được làm từ vật liệu Platinum với điện trở suất cao, độ nhạy cao, chống bị mài mòn oxi hóa, tầm đo nhiệt độ rộng. Nhiệt điện trở là một loại điện trở biến đổi theo nhiệt độ nên sẽ không thể nào đọc được nhiệt độ trực tiếp. Do vậy để đọc được nhiệt độ ta phải thông qua các bộ chuyển đổi tín hiệu sang dòng hoặc sang áp. Khi sử dụng các bộ chuyển đổi tín hiệu ta có thể tăng khả năng chính xác cho cảm biến khi đọc nhiệt độ.
Ở đây ta sẽ dùng bộ chuyển đổi tín hiệu sang dòng 4-20 mA. 9: Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ PT100 sang 4- 20mA. Cách đấu nối cảm biến PT100 3 dây vào bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ Hình 2. 10: Cách nối dây PT100 và bộ chuyển đổi.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 12 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT b. Cặp nhiệt điện ( Thermocouple ) Hình 2.