Báo cáo nghiên cứu xây dựng hệ thống máy cuốn giấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG
MÁY CUỐN GIẤY
Giảng viên hướng dẫn : TS.Nguyễn Trung Dũng
Nhóm thực hiện : Nhóm 6
Lớp : Tự Động Hóa 3 – K59

Hà Nội – 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG
MÁY CUỐN GIẤY
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Đắc Long

Nguyễn Duy Nội

Vũ Văn Duy

Chu Minh Sinh

Trần Quốc Bảo

Trần Minh Quyền

Lê Anh Đức
Đỗ Đức Lâm

Ninh Quốc Quân
Phạm Quang Việt

Nguyễn Minh Tú

Trần Anh Tú

Vũ Minh Hiếu
Lớp:

Tự động hóa 3 K59

Hà Nội 2022



CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ, XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN
TRUYỀN ĐỘNG
1.1 Tổng qt về bài tốn
 Quy trình sản xuất giấy :
- Nguyên liệu để sản xuất giấy thường là gỗ và tre , nửa . Trước khi đưa vào
máy chặt , nguyên liệu được rửa và bóc vỏ . Qua máy chặt , ngun liệu có
kích thước phù hợp được đưa qua sân chứa mảnh , sau đó đưa lên các băng
chuyền và phân phối vào các nồi nấu theo một tỷ lệ xác định trước . Nguồn
nguyên liệu khác là giấy loại được thu gom để tái chế .
- Cơng đoạn nấu có chức năng chuyển dăm mảnh thành dung dịch bột Trước khi

nấu người ta dung hơi bão hịa sấy khơ đến một nhiệt độ nhất định . Tiếp đó
dùng hóa chất trộn với nguyên liệu . Quá trình nấu bắt đầu bằng các phản ứng
giữa nguyên liệu với hóa chất . Dung dịch bột tiếp tục được bơm sang bể
phóng , đây là nơi tập trung trước khi chuyển sang công đoạn rửa sàng .
- Công đoạn rửa , sàng có chức năng loại bỏ tạp chất lẫn trong dung dịch nấu .
Để thực hiện chức năng này , người ta sử dụng các máy đánh tới sàng áp lực
để loại các mẫu mắt và bột sống . Tiếp đó , dung dịch được đưa qua các máy
lọc chân không để rửa sạch .
- Tẩy trắng là công đoạn quan trọng quyết định chất lượng của giấy Nhiệm vụ
của nó là tạo ra sản phẩm bột giấy có chất lượng đảm bảo yếu cầu . Ở cơng
đoạn này người ta dung hóa chất để tây bột giấy và chủ yếu là clo.
- Công đoạn xeo giấy có nhiệm vụ chuyển bột giấy thành tờ giấy theo đúng yêu
cầu chất lượng .
+ Giai đoạn 1 , bột được nghiền nhỏ nhằm tăng khả năng liên kết giữa các thở
sợi Đôi ta
+ Giai đoạn 2 , bột được trộn với các phụ gia khác như : nhựa thông . phèn ,
cao lanh , ... Sau đó được bơm vào hòm phun . Bột được phun lên lưới để hình
thành lúc này tờ giấy ướt có độ khơ 18 20 % . Tiếp theo , tờ giấy được chuyển
sang lô ép để nâng cao độ khô tờ giấy lên khoảng 38-40 % .Sau các lỗ ép là
các lỗ sấy , tại đây giấy được sấy có độ khơ lên tới 92-94 % .
+ Nhằm nâng cao chất lượng bề mặt , tờ giấy được đưa sang lô ép phẩm . keo
và ép quang . Cuối cùng giấy được quấn vào các lỗ thành
+ Giai đoạn cuối cùng là quần thu hồi giấy . Giấy được quấn vào một lỗi kim
loại tới khi đạt được kích thước nhất định thì được đưa tới nơi cắt hoặc sản
xuất sản phẩm tiêu dùng . Trong giai đoạn này thường có nhiều vấn đề xảy ra
như giấy bị nhân gấp chồng nên nhau hoặc bị đứt , rách , ... nguyên nhân chủ
yếu là do tốc độ của lô quần và tốc độ giấy ra khơng đồng nhất với nhau .
Vì vậy trong bài tốn này nhóm chúng em muốn thực hiện phương pháp dùng
PLC để điều chỉnh tốc độ động cơ và ổn định tốc độ bằng PID . Để từ đó giai
đoạn quấn thu hồi giấy không xảy ra sự cố

1.2 Giới thiệu cơng nghệ/ bài tốn:
u cầu: Xây dựng hệ thống TĐĐ tự động cho trục cuốn giấy với thông số sau:
o Tốc độ cuốn giấy (tối đa) v = 120 (m/ph)
o Lực căng của giấy là 300 (N)
o Đường kính lớn nhất khi lơ giấy đạt kích thước là Dmax=1500 (mm)
o Đường kính lơ D1, D2 là: D1=D2=200 (mm)
o Đường kính lõi cuốn giấy: Do=400 (mm)
o Khoảng cách D1 và D2 là H=400 (mm)
o Khối lượng riêng của lõi thép quấn: 7800 (kg/m³)
Thiết kế hệ thống truyền động điện cho công đoạn quấn thu hồi giấy với các số liệu :
Nguồn điện xoay chiều 3 pha 220/380 V.
Tải của hệ thống truyền động điện được cho như hình

1.3 Phân tích u cầu cơng nghệ:
a) Phân tích u cầu cơng nghệ:
-Trong bài tốn này thì điều khiển ổn định tốc độ là phần vơ cùng quan trọng và cực
kì khó khăn vì nếu tốc độ khơng ổn định thì băng giấy sẽ bị đứt ngay lập tức. Để đáp
ứng được nhu cầu đó ta sử dụng biến tần để ổn định tốc độ và dùng PLC để kiểm soát
cũng như tham gia điều khiển tính tốn trường hợp đường kính cuộn giấy (Do) tăng
hay giảm để truyền tham số phù hợp đến biến tần.
-Hệ thống hoạt động ổn định, bám càng sát với đồ thị tốc độ mong muốn thì
càng tốt.
-Sai số nằm trong khoảng cho phép.
-Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ


Như vậy, để đáp ứng được nhu cầu bài toán cơng nghệ đặt ra thì phương pháp điều
khiển bám cho hệ PLC – Biến tần – Động cơ là khả dĩ và phù hợp nhất.

1.4 Chọn Phương án truyền động
Chọn phương án truyền động là dựa trên các yêu cầu cơng nghệ và kết quả tính chọn
cơng suất động cơ, từ đó tìm ra một loạt các hệ truyền động có thể thỏa mãn yêu cầu
đặt ra. Bằng việc phân tích, so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật các hệ truyền động
này kết hợp tính khả thi cụ thể mà ta có thể lựa chọn được một vài phương án hoặc
một phương án duy nhất để thiết kế.
Lựa chọn phương án truyền động tức là phải xác định được loại động cơ truyền động
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.
Hiểu và nắm vững được các khái niệm cơ bản nhất về điều chỉnh tự động động
cơ không đồng bộ ba pha, các phương pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ này.
Các phương pháp điều chỉnh tự động truyền động động cơ không đồng bộ 3 pha:
1.4.1 Phương pháp điều chỉnh tần số điện áp không đổi
Nếu giả thiết điện áp và dòng điện đầu ra của các bộ biến tần là hình sin,có biên
độ và tần số điều khiển được thì nhìn vào các sơ đồ thay thế,các biểu thức tính dịng
điện và mơmen có thể thấy rằng khi điều chỉnh tần số thì trở kháng của động cơ có thể
thay đổi dẫn đến dịng điện,từ thơng, mơmen thay đổi,do đó khi điều chỉnh tần số thì
nhất thiết phải điều chỉnh cả điện áp động cơ để đảm bảo động cơ khơng bị q dịng
và khả năng sinh mơ men theo u cầu các đặc tính tải.

Đặc tính có điều chỉnh tần số theo luận giữ khả năng quá tải không đổi.


Cấu trúc phương pháp điều khiển U/f
Nhận xét: phương pháp này chỉ phù hợp với những ứng dụng đơn giản khơng địi hỏi
chất lượng truyền động cao, phạm vi điều chỉnh hẹp 10:1.
1.4.2 Phương pháp điều chỉnh trực tiếp mômen để điều khiển tốc độ động cơ
không đồng bộ
Phương pháp điều chỉnh trực tiếp momen dựa trên ảnh hưởng trực tiếp của điện áp
đầu vào lên từ thông stator để điều khiển góc lệch giữa vector từ thơng Stator và

vector từ thơng Rotor, qua đó điều khiển trực tiếp momen của động cơ.
Phương pháp điều chỉnh trực tiếp momen có cấu trúc đơn giản, dễ thực hiện, cho đáp
ứng momen nhanh, tuy nhiên độ đập mạch của momen lại khá cao.
Đã có rất nhiều phương án để giảm đọ đập mạch của momen như phương án tạo hình
cho các nam châm vĩnh cửu, uốn các nam châm lượn chéo theo trục Rotor hay bằng
các thiết kế thích hợp cho dây quấn Stator. Những phương án này đều liên quan đến
việc thay đổi cấu tạo của động cơ nên không thể áp dụng rộng rãi được.

Sơ đồ cấu trúc điều chỉnh trực tiếp mômen


Đây là sơ đồ đơn giản nhất của điều khiển trực tiếp mômen. Sơ đồ này bao gồm
các bộ phận chính:
+ Bộ điều chỉnh từ thơng stator của động cơ
+ Bộ điều chỉnh trực tiếp mômen của động cơ
+ Bảng chọn vector điện áp
+ Bộ điều chỉnh tốc độ của động cơ
+ Bộ ước lượng từ thông stator trên hệ tọa độ 
+ Bộ ước lượng mômen trên hệ tọa độ 
1.4.3 Phương pháp điều chỉnh tựa từ thông rotor để điều khiển tốc độ động cơ
không đồng bộ
Phương pháp điều chỉnh tựa từ thông rotor dựa trên việc chia tách dòng điện Stator
làm hai thành phần, một thành phần tạo từ thông Rotor và một thành phần tạo momen
quay. Sự phân chia này nhằm mục đích điều khiển riêng rẽ từ thơng và momen của
động cơ qua đó làm cho động cơ xoay chiều ba pha có thể đạt được những đặc tính
điều khiển/điều chỉnh tốt gần như động cơ một chiều.
Bằng phương pháp này, ta nhận được mối liên hệ giữa từ thông và mômen quay của
động cơ khơng đồng bộ như sau:

Mục đích của phương pháp điều chỉnh tựa theo từ thơng rơto chính là thơng qua

việc chuyển trục toạ độ cố định β -> trục toạ độ stato -> trục toạ độ rơto nhằm tách
biệt dịng điện điều chỉnh stato độc lập với dòng điều chỉnh từ thơng. Dịng điện trên
stato khi qua trục stato được phân tích thành hai thành phần isd và isq, thơng qua khâu
điều chỉnh dòng hai thành phần này được điều chỉnh độc lập với nhau (không tồn tại
trễ) nên lúc này điều chỉnh động cơ không đồng bộ ba pha giống như điều chỉnh động
cơ một chiều. Ở đây, dòng điện isq giống như dòng điện phần ứng (iư) của động cơ
một
chiều. Mômen động cơ một chiều sẽ tỷ lệ với thành phần dịng điện stato isq và từ
thơng  r chỉ phụ thuộc vào dòng điện isd.


Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động KĐB điều chỉnh tựa từ thơng rơto
Trong đó:
-ω*s ,|ψs*|,M* là tốc độ đặt, từ thông đặt và mômen đặt.
-Khối 1: Là khâu thực hiện điều chỉnh dịng từ thơng.
-Khối 2: Khâu thực hiện hiệu chỉnh dịng và từ thơng độc lập theo PID
-Khối 3: Mạng tính điện áp (thực hiện tính điện áp ra usd và usq từ đại lượng đầu
ra của khối 1).
-Khối 4: Thực hiện hiệu chỉnh điện áp chuyển từ trục toạ độ dq sang αβ -khi biết
trước góc ϧs
-Khối 5: Thực hiện điều chế vectơ không gian điện áp đặt lên cực của động cơ tạo
ra các biên độ pha, tần số cho khâu điều chỉnh dịng. Ngồi ra khâu này cịn thực
hiện tính tốn thời gian đóng cắt thiết bị điện tử cơng suất đưa tín hiệu xung ra
điều khiển biến tần.
-Khối 6: Thực hiện chuyển đổi dòng điện ba pha sang dòng điện hai pha.


-Khối 7: Thực hiện chuyển ngược lại từ trục αβ -sang trục dq.
-Khối 8: Mơ hình tốn từ thơng (MHTT) có chức năng tính tốn giá trị thực của từ
thơng và góc ϧs . Ta coi động cơ khơng đồng bộ là một đối tượng điều chỉnh đa

thơng số.
Mạch vịng trong điều khiển gồm có các khâu điều chỉnh dịng (khối 2), chuyển
tọa độ điện áp (khối 4), điều chỉnh vectơ khơng gian (khối 5) hồn tồn tương tự
nhau. Mạch vịng ngồi gồm khâu điều chỉnh vị trí và điều chỉnh tốc độ
Từ những ưu điểm trên, Phương pháp điều chỉnh tựa từ thông rotor là phương pháp tối
ưu trong vấn đề điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha. Trên cơ sở đó, các tham số
điều khiển: dịng điện, điện áp, từ thông mạch stato, mômen, tốc độ… của động cơ
được biến đổi qua trục toạ độ từ thơng rơto cho phép điều khiển từ thơng và momen
hồn tồn độc lập với nhau thơng qua điều khiển giá trị tức thời của dòng (động cơ
tiếp dòng) hoặc giá trị tức thời của điện áp (động cơ tiếp áp). Phương pháp điều khiển
vector cho phép tạo ra những phản ứng nhanh, chính xác của cả từ thơng và momen
trong cả quá trình quá độ cũng như quá trình xác lập của máy điện xoay chiều giống
như máy điện một chiều.
Đây chính là bản chất của hệ thống truyền động PLC – Biến tần – Động cơ. Đó là
vịng điều khiển kín, điều khiển bám theo tốc độ, vị trí góc.
1.5 Hệ thống truyền động PLC – Biến tần – Động cơ
Trước hết chúng ta cần hiểu khái niệm về hệ thống điều khiển bám – đó là hệ thống tự
động điều chỉnh dùng để lặp lại một giá trị thay đổi theo quy luật bất kỳ nào đó. Đặc
điểm của hệ này là tín hiệu điều khiển (hay cịn gọi là tín hiệu vào) ngẫu nhiên và thay
đổi theo thời gian, tín hiệu ra thay đổi theo đúng quy luật của tín hiệu vào với độ chính
xác nhất định.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ, đối với hệ PLC – biến tần – động cơ thì điều
chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số. Cấu trúc của hệ truyền động này là
điều khiển tựa theo từ thông roto.

Sơ đồ cấu trúc của hệ bám động cơ không đồng bộ


Trong hệ điều khiển này, ta coi biến tần – động cơ là một khối đối tượng cần điều
chỉnh và bộ điều khiển ở đây là máy tính hoặc PLC. Trong đó, tín hiệu vào là điện áp

và tần số, tín hiệu ra là tốc độ và vị trí của động cơ.
1.5.1 Điều chỉnh ổn định tốc độ động cơ của PLC
PID là bộ điều khiển kín được coi là lý tưởng đối với các tham số các bộ điều khiển
liên tục. Kết hợp giữa các bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân – vi phân, PID được coi là bộ
điều khiển động mà việc thay đổi tham số của bộ điều khiển có khả năng làm thay đổi
các đặc tính động và đặc tính tĩnh của hệ điều khiển tự động.

Điều khiển với bộ điều khiển PID
Đặc biệt trong hệ điều khiển PLC – biến tần – động cơ, để thấy rõ được vai trò của bộ
điều khiển PID trong quá trình điều khiển ổn định tốc độ và vị trí góc của hệ này.
Theo sơ đồ cấu trúc hình thu thập giá trị đặc tính bám của hệ thống trước và sau khi có
bộ điều chỉnh PID.
Từ đó, ta có mơ hình bài tồn điều khiển bám động cơ không đồng bộ ba pha theo
phương pháp tự từ thơng roto:

Các vịng điều khiển trong hệ truyền động điện
CHƯƠNG 2 TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ
2.1. u cầu kĩ thuật
Nguồn động lực trong một hệ thống truyền động điện là động cơ điện. Các yêu
cầu kỹ thuật, độ tin cậy trong q trình làm việc và tính kinh tế của hệ thống truyền


động điện phụ thuộc chính vào sự lựa chọn đúng động cơ điện và phương pháp điều
khiển động cơ.
Chọn một động cơ điện cho một hệ thống truyền động điện bao gồm nhiều tiêu
chuẩn phải đáp ứng:
 Động cơ phải có đủ cơng suất.
 Tốc độ phù hợp và đáp ứng được phạm vi điều chỉnh tốc độ với một
phương pháp điều chỉnh thích hợp.
 Thỏa mãn các yêu cầu mở máy và hãm điện.

 Phù hợp với nguồn điện năng sử dụng (loại dịng điện, cấp điện áp...).
 Thích hợp với điều kiện làm việc (điều kiện thơng thống, nhiệt độ, độ
ẩm, khí độc hại, bụi bặm, ngồi trời hay trong nhà...).
Việc chọn đúng cơng suất động cơ có ý nghĩa rất lớn đối với hệ truyền động
điện. Nếu nâng cao công suất động cơ chọn so với phụ tải thì động cơ sẽ kéo dễ dàng
nhưng giá thành đầu tư tăng cao, hiệu suất kém và làm tụt hệ số công suất cosθ của
lưới điện do động cơ chạy non tải. Ngược lại nếu chọn công suất động cơ nhỏ hơn
cơng suất tải u cầu thì động cơ hoặc không kéo nổi tải hay kéo tải một cách nặng nề,
dẫn tới các cuộn dây bị phát nóng quá mức, làm giảm tuổi thọ động cơ hoặc làm động
cơ bị cháy hỏng nhanh chóng.
Để tính chọn cơng suất động cơ trong hệ thống có điều chỉnh tốc độ cần phải
biết những yêu cầu cơ bản sau:






Đặc tính phụ tải Pyc(ω), Myc(ω) và đồ thị phụ tải: Pc(t), Mc(t), ω(t).
Phạm vi điều chỉnh tốc độ: ωmax và ωmin.
Loại động cơ (một chiều hoặc xoay chiều) dự định chọn.
Phương pháp điều chỉnh và bộ biến đổi trong hệ thống truyền động cần.
phải định hướng xác định trước.


2.2. Xây dựng, tính toán công suất
Sơ đồ phân tích lực:

P2
Tổng hợp lực ta có: ⃗P=⃗

P1 + ⃗

=> P = N1 + N2
N1 = N 2 =

P
mg
=
2 cosα 2 cosα

Trong đó
m = mg + mo
Chiều dài của giấy: L =

( Dmax ¿ ¿ 2−Do 2) π
(1.5 ¿ ¿ 2−0.42 )π
¿=
¿ = 10943 m
4T
4.0,00015

Khối lượng của giấy: mg =

Bw . L. A 100.10943.3,8
=
= 4158 kg
1000
1000

Khối lượng lõi giấy: mo = ρ

π . l. Do2
π .3,8 . 0.42
= 7800
= 3725 kg
4
4

 m = 4158 + 3725 = 7883 kg
Ta có:
sin α =

0.3
=0,35
0.85

 cos α = √ 1−0.352 = 0.94


N1 = N 2 =

7883.9,8
= 41092 N
2.0,94

Momen cản tại X1,X2: Mc1 = Mc2 = Fms.

D2
D2
0.1

= N2.k.
= 41092.0,03.
= 62 Nm
2
2
2

Ta có phương trình động lực học của động cơ:
M −Mc=J

dw 1 dj
+ w
dt 2 dt

 M =Mc+ J

dw 1 dj
+ w
dt 2 dt

Hay P = Pcst + Pcsđ
Công suất tĩnh:
Pcst = Mcw + Ftvt = (Mc1+Mc2)w + Ftv = (62+62).20 + 300.2 = 3080 w
Với w =

vt
2
=
= 20 rad/s
R

0.1

Công suất động:
Pcsđ = J

dw 1 dj
Δw 1 2 ΔJ
+ w =J
+ w
(1)
dt 2 dt
Δt 1 2
Δt 2

Δw = | wosau – wotrước| = ¿

v
v
2
2
−
∨¿ | = ¿
− ∨¿ = 7.33 rad/s
Romax Romin
0.75 0.2

Δt1 là thời gian đặt đến tốc độ ổn định, chọn Δt1 = 10s
Δt2 là thời gian đạt đến momen lớn nhất: Δt2 =

L 10943

=
= 5471,5 s
v
2

Gọi Jr là momen quán tính của các phần chuyển động quay quy đổi về trục động cơ:
2

2

1
1
1
2 wo
2 w1
2
+ m1. R 1
+ m 2. R 2
Jr = Jo + J1 + J2 = mo . Ro
2
2
2
2
2
w2
w2
2

2

πl D1
π .3,8 .0.2
Với m1 = m2 = ρ
= 7800
= 931 kg
4
4

w 1 = w2 =
1
2

v
2
=
= 20 rad/s
R 1 0.1

2
J = m Rmax =

1
2

1
2
7883.0.75 = 2217 kg.m2
2

2

Jr trước = mo . Rmin

2

2

wo trước 1
1
2 w1
2
+ m1. R 1
+ m 2. R 2
2
2
2
2
w2
w2

1
10 2 1
202 1
¿ 3725.0.22 2 + 931. 0.12 2 + 931.0.12 = 28 kg.m2
2
20 2
20 2


2

2

1
1
1
2 wo sau
2 w1
2
+ m 1. R 1
+ m2. R 2
Jr sau = m. Rmax
2
2
2
2
2
w2
w2
2
2
1
1
1
2 2.67
2 20
2
+ 931. 0.1
+ 931. 0.1 = 48,8 kg.m2
= 7883.0.75
2

2
2
2
20
20 2

 ΔJ = 48,8 – 28 = 20,8 kg.m2
Thay vào (1) ta được:
Pcsđ = 2217

7.33 1
2 48.8
+ 2,67
= 1625 w
10 2
5471,5

 P = 3080 + 1625 = 4705 w
Do tổn hao công suất 10% và tổn hao 10% trên hộp số nên ta có
Pdc = P + P.20% = 1,2 P = 4705.1,2 = 5646 w
Hệ số dự trữ k = 1,2 ÷ 1,5 chọn k = 1,3
Vậy Pdt = 5646.1,3 = 7339,8 w
=> Chọn động cơ có công suất 7,5kw
1.6. Xác định loại động cơ và các tham số của hệ thống
 Thông tin động cơ không đồng bộ 3 pha Hem 3K132M2 (7.5kw)
Hình ảnh

Thông tin sản phẩm

Động cơ không đồng bộ 3 pha Hem 3K132M2 (7.5kw)
Mã sản phẩm:
Hem 3K132M2
(7.5kw)

Động cơ không đồng bộ 3 pha Hem 3K132M2 (7.5kw) là dòng
động cơ theo thiết kế mới nhất của việt nam, động cơ có ưu điểm
đó là hiệu suất cao, mô men mở máy khỏe, tiếng ồn và độ rung
thấp, kiểu dáng hình thức đẹp, kích thước lắp đặt và dãy công suất
phù hợp với tiêu chuẩn IEC. Chất lượng động cơ được đảm bảo bởi
hệ thống Quản lý chất lượng Quốc tế ISO 9001. Động cơ được sử
dụng rộng rãi để truyền động trong các máy móc thiết bị như máy
cắt gọt kim loại, máy bơm, quạt gió, máy nghiền trộn, máy xay xát.
Động cơ khơng đồng bộ 3 pha Hem 3K132M2 (7.5kw) có tốc độ
vịng quay 2900v/p,với trọng lượng 69kg.
Ưu điểm của Động cơ không đồng bộ 3 pha Hem 3K132M2
(7.5kw):
1. Hiệu quả cao
2. Tiết kiệm năng lượng
3. Mô men khởi động cao
4. Tiếng ồn thấp
5. rung động ít
6. Bảo trì
7. Hình dáng đẹp


 Thông số kĩ thuật
Hãng sản xuất

Hem

Loại động cơ

Động cơ không đồng bộ 3 pha

Điện áp (V)

220 – 380V/50Hz

Dòng điện (A)

26.6

Tốc độ vòng quay (v/phút)

2900

Công suất (kW)

7.5

Hiệu suất (%)

85

Hệ số công suất

0.87

Tỷ số momen khởi động

2

Tỷ số momen cực đại

2.2

Tỷ số dòng điện khởi động

7

Trọng lượng (kg)

69

Xuất xứ

Việt Nam

CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
3.1. Hàm truyền của hệ thống
Phương trình chuyển động:
J dw
M −Mc= .
p dt

Chuyển sang miền laplace, ta có:
'

J

p
M ( p )−Mc ( p ) = . pw=¿ w= [ M ( p )−Mc ( p ) ]
p
Jp

Ta có mạch vòng điều chỉnh tốc độ:

Chọn Encoder có tín hiệu đầu ra Uw = 0 ÷ 10V => Chọn Uw = 10V


¿> Kw =

Uw 30.Uw 30.10
=
=
=0.033
wdm π . ndm π .2900

Số đôi cực p’ = 2
Momen quán tính J = 0.005 kg.m2
Ta có hàm truyền xấp xỉ của khâu DTC với Tm = 2 ms.
Gdtc ( p ) =

M
1
=
Md 1+ pTm

Hàm truyền đạt của Encoder khi bỏ qua Tw là: Kw
Xét trường hợp momen tải Mc = 0

Hàm truyền đạt của đối tượng:
AS=Gdtc .

p'
p' Kw
. Kw=
Jp
( 1+ pTm ) . Jp

Áp dụng chuẩn tối ưu đối xứng:
Rw ( p )=

Ftu
1+ 4 pT
v ơ´ i Ftu=
2 2
3 3
AS .(1−Ftu)
1+ 4 pT + 8 p T +8 p T

1+ 4 pT
2 2
3 3
(1+ 4 pT ) . ( 1+ pTm ) . Jp
1+ 4 pT +8 p T +8 p T
Rw=
= '
'
p Kw
1+ 4 pT

p Kw .(8 p2 T 2 +8 p3 T 3 )
.(1−
)
2 2
3 3
(1+ pTm ) . Jp
1+ 4 pT +8 p T +8 p T

Chọn T = Tm
¿> Rw =

(1+ 4 pT ) ( 1+ pTm ) Jp
'

2

2

3

3

p Kw .( 8 p T + 8 p T )
¿

=

( 1+4 pT m ) . ( 1+ pTm ) Jp ( 1+ 4 pT m ) J
= '
'

2 2
2
8 p Kw Tm p .(1+ pTm) 8 p Kw Tm p

J
J
+ '
2
8 p Kw Tm p 2 p KwTm
'

Bộ điều khiển có dạng PI:
Kp+

Với:
Kp=

J
0,005
=
=18.94
2.2
.0,033
.0.002
2 p KwTm
'

1
Ti . p

Ti=

'

2

2

8 p Kw Tm 8.2.0 .033 . 0.002
=
=0.00042
J
0,005


CHƯƠNG 4: CHỌN VÀ CẤU HÌNH PLC
1. Lựa chọn PLC và module
 Lựa chọn PLC:
 Sử dụng PLC Siemens S7-1200 DC/DC/DC

 Thông số kỹ thuật:
 CPU 1212C DC / DC / DC
 CPU nhỏ gọn
 Trên bo mạch I / O:8 DI 24 V DC; 6 DO 24 V DC; 2 AI 0-10 V DC,
Nguồn điện: DC 20.4-28.8V DC
 Bộ nhớ chương trình / dữ liệu 75 KB
 Sơ đồ khối PLC:

 Module Analog AQ 2x14BIT_1

 Thông số kỹ thuật: SIMATIC S7-1200, ANALOG OUTPUT SB 1232, 1
AO, +/- 10VDC (12 BIT RES.) OR 0 – 20 MA (11 BIT RES) (6ES72324HA30-0XB0)
 Thiết bị đọc tín hiệu phản hồi Encoder
 Encoder Omron E6B2-CWZ6C 1000 p/r


 Thông số kỹ thuật:
- Model: Omron E6B2-CWZ6C 1000 p/r.
- Điện áp sử dụng: 5~24VDC.
- Dòng tiêu thụ: max 80mA.
- Số xung: 1000 xung / 1 vòng (1000 p/r).
- Số kênh xung: 3 kênh xung riêng biệt A, B, Z.
- Tần số đáp ứng tối đa: 100Khz.
- Dạng ngõ ra xung: NPN cực thu hở (cần mắc trở treo lên VCC để
tạo mức cao (High).
- Đường kính trục: 6mm.
- Đường kính thân: 40mm.
2. Cấu hình cho bộ điều khiển PLC
 Cấu hình phần cứng
- Chọn loại CPU S7-1200 1212C DC/DC/DC
- Chọn AQ module SB1232 12bit


 Cấu hình phần cứng để đọc xung tốc độ cao của Encoder
Chọn High Speed counter (HSC) sau đó chọn HSC1

-

Chọn Function và cấu hình như bên dưới. Kiểu đếm ở đây là: Couter, chế độ:
Đếm 2 pha A/B, pha A được đấu vào đầu vào I0.0, pha B được đấu vào đầu
vào I0.1

-

Ở tab DI 8/DQ 6 chọn Digital Input


-

Ở Channel 0 và Channel 1 chọn Input filters là 0.1 millisec

-

Tính tốc độ con lăn
Số xung sẽ được trả về thanh ghi ID1000
Ta có cách tính tốc độ của con lăn từ encode:
s=

ID 1000
×0.628
1000

với 1000 là số xung cho 1 vòng
0.628 mét là chu vi con lăn


t=0.628/60(phút)
 tốc độ của con lăn V=S/t (m/phút)

 Thiết lập phần mềm
- Xử lý tín hiệu Encoder đầu vào

+ Hàm tính tốn ra m/min

-

Cấu hình bộ điều chỉnh PID
+ Tạo một OB mới là kiểu Cyclic interrput (OB30) (cứ 100ms làm mới 1 lần)