đề tài nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy

Đề tài
Nghiên cứu tính toán và
thiết kế hệ thống điều
khiển nhiệt độ lò sấy

1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TRÀNG AN 4
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của công ty 4
1.2. Đặc điểm hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty 4
1.2.1. Các lĩnh vực sản xuất và kinh doanh của công ty 4
1.2.2. Máy móc thiết bị 5
1.2.3. Nguyên vật liệu 6
1.2.4. Đặc điểm qui trình công nghệ 7
1.2.4.1 Dây chuyền kẹo sữa 7
1.2.4.2 Dây chuyền bánh pháp 7
1.2.4.3 Dây chuyền bánh quế 7
1.2.2.4 Dây chuyền đùn snack 7
1.2.4.5 Dây chuyền bánh quy 7
1.3 Hiện trạng môi trường 9
1.3.1 Vị trí địa lý 9
1.3.2 Điều kiện tự nhiên 9
1.3.3 Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 10
Chương 2 : MÔ TẢ CÔNG NGHỆ DÂY TRUYỀN ĐÙN SNACK BC 45
VÀ LÒ SẤY 11
2.1 Giới thiệu về dây truyền 11
2.2 Mô tả chung về công nghệ và nguyên lý hoạt động 11
2.2.1 Động cơ quạt M03 11
2.2.2 Đông cơ bơm nước M33 11
2.2.3 Động cơ trục chính M04 12

2.2.4 Động cơ cấp liệu M31 13
2.2.5 Động cơ dao cắt M36 13
2.2.6 Động cơ hút liệu M34 14
2.2.7 Động cơ trộn M32 14
2.2.8 Lò sấy 14
2.3 Mô tả công nghệ lò sấy 14
2.3.1 Công nghệ lò sấy 14
2.3.2 Nguyên lý hoạt động 15
2.3.3 Trang bị điện 15
Chương 3 : BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 16
3.1 Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha 16
3.1.1 Nguyên lý hoạt động của sơ đồ 17
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC 18
4.1 Tính toán chon van bán dẫn công suất 18
4.2 Tính toán mạch bảo vệ 18
4.3 Thiết kế mạch lực 19
Chương 5 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 20
5.1 Sơ đồ mach điều khiển

2
5.2 Khâu tạo xung đồng bộ 21
5.2.1 Nguyên lý hoạt động 21
5.2.2 Tính toán chọn phần tử 22
5.3 Khâu tạo điện áp răng cưa 23
5.3.1 Răng cưa tuyến tính hai nửa chu kỳ 23
5.4 Khâu so sánh 25
5.4.1 Nguyên lý hoạt động 26
5.4.2 Tính toán chọn phần tử 26
5.5 Khâu tạo xung đơn 26
5.5.1 Nguyên lý hoạt động 27

5.5.2 Tính chọn phần tử 27
565 Khuếch đại xung và biến áp xung 28
5.6.1 Khuếch đại xung 28
5.6.2 Biến áp xung 28
Chương 6 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÍN VÀ MÔ PHỎNG 30
6.1 Xây dựng sơ đồ cấu trúc 30
6.1.1 Sơ đồ khối 30
6.1.2 Sơ đồ cấu trúc 31
6.1.3 Tổng hợp bộ điều chỉnh 31
6.2 Mô phỏng 33
KẾT LUẬN 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 37


3
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi học xong mỗi sinh viên phải tự đánh giá quá trình học tập của mình qua quá
trình làm đồ án tốt nghiệp theo yêu cầu được giao. Đây không phải là để kiểm nghiệm lại
những kiến thức đã học mà còn giúp sinh viên nghên cứu những kiến thức mới trong quá
trình sản xuất. Đồng thời giúp sinh viên có thể liên hệ vận dụng kiến thức giữa lý thuyết
và thực tế.
Ngành Tự động hóa Tự động hóa là một ngành công nghệ liên quan đến việc ứng
dụng các kỹ thuật cơ khí hiện đại, kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật máy tính vào việc vận
hành và điều khiển quá trình sản xuất. Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng
cao, yêu cầu về số lượng và chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng.
Điều đó đòi hỏi các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức
độ tự động hóa ngày càng cao với việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ
giúp của máy tính. Tự động hóa cũng giúp con người giảm sức lao động tay chân, nâng
cao năng suất, chất lượng, tiết kiệm thời gian, chính xác các quá trình sản xuất. Tăng hiệu
quả kinh tế cho các doanh nghiệp.

Trong đề tài này em Nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt
độ lò sấy của dây chuyền đùn snack BC 45 . Tuy bản thân đã có cố gắng nhưng kiến thức
có hạn không thể tránh khỏi những sai sót. Mong các thầy các cô giúp đỡ và chỉ dẫn thêm
để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong trường cũng như viện điện nói
chung và các thầy, các cô trong bộ môn tự động hoá nói riêng đã cho em nhiều kiến thức
trong những năm qua và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Nguyễn Thị Liên
Anh đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Hà nội ngày 29 tháng 10 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Phạm Viết Hải

4
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TRÀNG AN
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của Công ty
Công ty Cổ phần Tràng An - doanh nghiệp Nhà nước, tiền thân là: "Xí nghiệp
công tư hợp danh bánh kẹo Hà Nội" được thành lập sau ngày giải phóng thủ đô. Với các
tên gọi qua từng thời kỳ như sau:
18/04/1975: Xí nghiệp Kẹo Hà Nội,
thuộc Sở Công nghiệp Hà Nội, đóng tại
204 Đội Cấn, quận Ba Đình, Hà nội.
01/08/1989: Nhà máy kẹo Hà Nội, gồm 2
cơ sở đóng tại phường Quan Hoa và
phường Nghĩa Đô, Cầu Giấy, Hà Nội.
08/12/1992: Công ty Bánh kẹo Tràng
An, đóng tại Phùng Chí Kiên - Nghĩa Đô
- Cầu Giấy - Hà Nội.
01/10/2004: Chính thức Cổ phần hoá

theo quyết định của UBND thành phố HN thành Công ty Cổ phần Tràng An. Trụ sở
chính: Phố Phùng Chí Kiên - phường Nghĩa Đô - Cầu Giấy - Hà Nội.
Trải qua gần 40 năm kinh nghiệm, Công ty Cổ phần Tràng An đã không ngừng phát triển
lớn mạnh và trở thành một
trong những doanh nghiệp hàng đầu Việt
nam, đặc biệt là thương hiệu "Tràng An"
đã thành thương hiệu uy tín chất lượng
được công nhận và đứng vững trên thị
trường.
1.2. Đặc điểm hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty
1.2.1. Các lĩnh vực sản xuất, ngành nghề kinh doanh của công ty

Hình 1.2 Giới thiệu
sản phẩm
Hình 1.1 Cổng Công ty
5
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Ngành nghề sản xuất kinh doanh truyền thống của công ty là sản xuất bánh kẹo
các loại, nước giải khát.
Các ngành sản xuất khác:
* Sản xuất kinh doanh các sản phẩm công nghệ thực phẩm – vi sinh; xuất nhập khẩu các
loại: vật tư, nguyên liệu, hương liệu, phụ gia, thiết bị, phụ tùng có liên quan đến ngành
công nghệ thực phẩm – vi sinh.
* Dịch vụ đầu tư, tư vấn, tạo nguồn vốn đầu tư, nghiên cứu đào tạo, chuyển giao công
nghệ, thiết kế, chế tạo, xây lắp thiết bị và công trình chuyên ngành thực phẩm.
* Kinh doanh khách sạn, chung cư, nhà cao tầng, nhà hàng, đại lý, cho thuê văn phòng,
du lịch, hội chợ, triển lãm, thông tin, quảng cáo.
* Tham gia mua, bán cổ phiếu trên thị trường chứng khoán.
. Nhóm sản phẩm thế mạnh của Công ty:
* Kẹo Chewy: Được sản xuất từ sữa tươi nguyên chất trên dây chuyền thiết bị công nghệ

hiện đại nhất Việt Nam, theo nguyên lý cô chân không màng siêu mỏng đảm bảo sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng cao nhờ nhiệt độ cô thấp t
o
≤ 93,7
O
C, do đó sản phẩm giữ
được hương vị tự nhiên và vi chất dinh dưỡng, dễ ăn và thích hợp với mọi lứa tuổi.
* Kẹo cứng hoa quả, lôlypop: Mang hương vị hoa quả đặc trưng, đa dạng của miền nhiệt
đới, kẹo que lôly đặc biệt được các em nhỏ yêu thích vì có que cắm ăn hợp vệ sinh, rất
phù hợp với picnic.
* Bánh quế: Là sản phẩm bánh quế số 1 Việt Nam, bán chạy nhất trên thị trường trong
nhiều năm qua.
* Snack Teppy: Đi vào thị trường và có ấn tượng tốt với người tiêu dùng vì chất lượng
cao, sản xuất trên dây chuyền thiết bị của Cộng hoà Pháp với công nghệ đùn ép, rất an
toàn cho sức khoẻ, đặc biệt do công nghệ mới snack không qua chiên ở nhiệt độ cao có
nguy cơ ảnh hưởng đến sức khoẻ như 1 số sản phẩm khác theo khuyến cáo của WHO.
* Bánh qui Golden Coin: Sản phẩm được người tiêu dùng ưa thích nhờ chất lượng cao và
chủng loại đa dạng.
* Bánh trứng nướng Paris Pancake: Dây chuyền thiết bị tối tân của Trung Quốc, công
nghệ của Pháp, là sản phẩm lần đầu tiên được sản xuất tại Việt Nam. Với các vị kem đa
dạng làm từ nguyên liệu cao cấp của Châu Âu, sản phẩm đem lại cho người tiêu dùng
cảm giác thơm ngon, bổ dưỡng.
1.2.2. Máy móc thiết bị
Hiện nay công ty đã có thêm 5 dây chuyền sản xuất bánh kẹo với công nghệ tiên
tiến của Pháp, Indonexia, Trung Quốc.

6
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Một số thiết bị :
Hình 1.3 Sản xuất kẹo sữa.

Hình 1.4 Lò nướng bánh Pháp
Hình 1.5 Thiết bị nấu kẹo sữa
1.2.3. Nguyên vật liệu

7
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Đặc thù của công ty là sản xuất bánh kẹo với nhiều chủng loại (kẹo Chewy, kẹo
cứng hoa quả, bánh ốc quế, bánh kem…). Vì thế, nguồn nguyên vật liệu được sử dụng
cũng hết sức đa dạng và phong phú như: đường, muối, bột mỳ, sữa, dầu ăn, hương liệu…
1.2.4. Đặc điểm về quy trình công nghệ
Cải tiến quy trình công nghệ và áp dụng những tiến bộ của khoa học công nghệ
vào sản xuất là một trong những mục tiêu đổi mới sau cổ phần hóa của công ty. Hiện nay
hầu hết các công đoạn sản xuất sản phẩm của công ty đều được chạy trên những dây
chuyền hiện đại.
1.2.4.1. Dây chuyền kẹo sữa
Là dây chuyền có công nghệ hiện đại tiên tiến bậc nhất hiện nay trên thế giới. Với
công nghệ đặc biệt sử dụng sữa tươi nguyên chất, nấu trong điều kiện cô chân không
màng siêu mỏng "Super-thin Film Vacuum Cooker" giúp sản phẩm giữ được hương vị tự
nhiên, các vi chất dinh dưỡng từ sữa tươi nguyên chất Mộc Châu, thêm vào đó là các
hương vị truyền thống độc đáo ấn tượng của Tràng An như hương cốm, cà phê sữa,
sôcôla sữa , hương hoa quả đặc trưng của miền nhiệt đới. Với dây chuyền hiện đại và
khổng lồ này, Tràng An sắp cho ra mắt khách hàng các sản phẩm hấp dẫn như
kẹo ngô, đậu đỏ, khoai môn góp phần làm phong phú bộ sưu tập sản phẩm kẹo mềm
cao cấp có uy tín của mình.
1.2.4.2. Dây chuyền bánh Pháp – French Pancake
Với công nghệ đặc biệt của Pháp, sản phẩm lần đầu tiên được sản xuất tại Việt
nam, với giá trị dinh dưỡng cao, thơm ngon, đa dạng về hương vị kem như khoai môn,
đậu đỏ, dâu, dừa sản phẩm thực sự đã chinh phục khách hàng ngay từ loạt đầu tiên ra
mắt thị trường.
1.2.4.3. Dây chuyền bánh quế

Dây chuyền thiết bị công nghệ đồng bộ của Indonexia, đây là sản phẩm bánh quế
số 1 Việt nam và liên tục bán chạy nhất trên thị trường Việt nam trong nhiều năm qua.
1.2.4.4. Dây chuyền Snack
Với toàn bộ thiết bị công nghệ đặc biệt của Cộng hoà Pháp, dây chuyền Snack có
công suất lớn nhất Việt nam này liên tục hoạt động 3 ca hết công suất để phục vụ nhu cầu
khách hàng. Hương vị đặc biệt thơm ngon, chất lượng cao như các sản phẩm Teppy bò,
cua, cà chua, BBQ, tôm, chay Đặc biệt là sử dụng công nghệ đùn ép không qua chiên
dầu ở nhiệt độ cao như các sản phẩm Snack khác, sử dụng Teppy Snack Tràng An thực
sự mang lại sự an toàn cho sức khoẻ người tiêu dùng.
1.2.4.5. Dây chuyền bánh quy

8
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Dây chuyền hiện đại với công suất lớn của Trung Quốc, có thể tạo ra các chủng
loại sản phẩm bánh qui đa dạng chất lượng cao. Nhờ vậy, dây chuyền này tuy mới nhập
từ đầu năm 2003 nhưng chỉ sau một thời gian ngắn đã chiếm lĩnh thị trường và tạo được
ấn tượng chất lượng tốt trong lòng người tiêu dùng.
Một số sơ đồ công nghệ sản xuất:
Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo hương cốm:

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo hương cốm


Nguyên liệu
(nha, đường,
nước)
Hòa tan
Nấu
Đánh trộn
Làm nguội

Quật kẹo
Định hình và
gói
Làm nguội
Đóng túi,
đóng hộp
Phụ liệu, mỡ,
sữa
Tinh dầu
Kho
9
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo mềm:

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo mềm
1.3. Hiện trạng môi trường
1.3.1. Vị trí địa lý
Công ty cổ phần Tràng An nằm trên phường Nghĩa Đô – quận Cầu Giấy ở về phía
tây bắc thành phố Hà Nội.
Phía bắc tiếp giáp khu tập thể 5 tầng.
Phía đông giáp giới cụm dân cư của phường.
Phía nam và phía tây giáp giới Học viện quân sự.
Diện tích toàn bộ mặt bằng của công ty là 26.634m
2
1.3.2. Điều kiện tự nhiên
Công ty nằm ở khu vực Hà Nội là khu vực thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa,
mưa nhiều. Nước mưa chảy chàn khá sạch, tuy vậy không tránh khỏi hiện tượng nước

Nguyên liệu
(nha, đường,

nước)
Hòa tan
Nấu kẹo
Nhào trộn
Làm nguội
Quật kẹo
Vuốt kẹo
Cắt viên
Làm nguội
Nước rửa
Nước ngưng
Đóng túi
Nước làm mát
Hơi nước
10
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
mưa chảy tràn qua mặt bằng của Công ty sẽ kéo theo cặn bã, rác và đất cát vào hệ thống
tiêu thoát nước làm tắc hệ thống. Mặt khác, nước mưa thường tập trung với khối lượng
lớn tại khu vực của công ty, hệ thống nước mặt gần nhất là sông Tô Lịch và hệ thống ao
hồ nhỏ thuộc phường Dịch Vọng.
1.3.3. Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước
Hiện tại trong sản xuất của công ty từ nguyên liệu đầu vào đến sản phẩm đầu ra
cuối cùng đều không có hóa chất độc hại.
Nước dùng cho sản xuất và sinh hoạt của Công ty được lấy từ nguồn nước cấp chung của
công ty. Nước sử dụng tại công ty cho các mục đích sau:
Hòa đường và trộn nguyên liệu.
Rửa nền nhà, xưởng và vệ sinh máy móc thiết bị.
Phục vụ sinh hoạt.
Nước thải của công ty thải từ công đoạn trên có những lượng chất hữu cơ (các loại
đường, tinh bột và các tạp chất hữu cơ khác …) làm cho chỉ số COD và BOD

5
tăng lên.
Nước thải từ các điểm thải của các phân xưởng sản xuất và nước mưa trên mặt bằng của
Công ty được thu gom vào các mương ngầm, sau đó đưa qua hệ thông xử lý và theo hệ
thống mương thải của Công ty đổ vào hệ thống cống ngầm của thành phố.

11
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
Chương 2
MÔ TẢ CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐÙN
SNACK BC 45 VÀ LÒ SẤY
2.1. Giới thiệu về dây truyền
Toàn bộ thiết bị công nghệ dây truyền sản xuất snack BC 45 của cộng hòa pháp
Dây truyền đùn snack bc 45 gồm có 8 động cơ chính.
2.2. Mô tả chung về công nghệ và nguyên lý làm việc của dây truyền đùn
snack
Khởi động hệ thống :
Trước tiên, ta gạt cầu dao tổng QS00 cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống chuẩn bị làm
việc. Các đầu ra của máy biến áp T00A, T00B, T00C, T00D và bộ nguồn 24(V) DC có
điện sẵn sàng cung cấp cho các thiết bị điều khiển.
Sau đó ấn nút khởi động tổng SM01, cuộn dây công tắc tơ KA01A có điện theo đường :
( 0020, SU01A, SU01B, SU01C, SA01, SM01, KA01A, 0021 ) và đóng tiếp điểm
thường mở KA01A ( 0104, 0105 ) để tự duy trì, đóng tiếp điểm thường mở KA01A
(0104, 0110 ) cấp điện cho đầu dây 0100 qua tiếp điểm rơle KA04G ( 0110, 0100 ) đã
đóng.
2.2.1. Động cơ quạt M03
M03 là động cơ quạt 3 pha có chức năng làm mát cho động cơ quay vít tải, động
cơ do hãng ABB sản xuất, công suất định mức P=0,75 KW, tốc độ 1450 vòng/phút.
- Nguyên lý hoạt động : sau khi đóng cầu dao tổng QS00 và ấn nút khởi động tổng
SM01 thì đầu dây 0100 có điện, bộ điều khiển SIMOREG được cấp nguồn qua

đầu dây 0024, 0025 của biến áp T00D, ở mạch điều khiển SIMOREG ( sơ đồ 4 )
tiếp điểm QM03 (0410,0416 ) đóng lại cấp tín hiệu 48VDC cho đầu INPUT X6.2.
Khi đó tại đầu ra OUTPUT 24VDC cấp nguồn cho cuộn dây rơle KA04/1 làm tiếp
điểm thường mở KA04/1 ( 0100, 0304 ) đóng. Cuộn kích từ có điện theo đường
( 0100, KA04/1, QM03,[KM03], 0021 ) làm đóng các tiếp điểm động lực KM03
cấp nguồn điện cho động cơ M03 hoạt động.
2.2.2. Động cơ bơm nước M33
- M33 là động cơ bơm nước vào khoang vít tải để tạo áp suất trong khoang vít tải
- M33 do hãng ABB sản xuất : Công suất định mức P= 0,37 KW
Tốc độ định mức n= 1360 (vòng/phút )

12
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
Điện áp định mức U=400 V
Dòng điện định mức I=1,3 A
- Nguyên lý hoạt động : đóng attomat QM33, ấn nút SM33 cuộn dây của khởi động
từ KM33 được cấp nguồn theo đường ( 0100, SA33, SM33, QM33, KM33, 0021 )
làm đóng tiếp điểm thường mở KM33 (3303, 3304 ) để tự duy trì, các tiếp điểm
động lực KM33 đóng cấp nguồn cho động cơ M33 hoạt động.
2.2.3. Động cơ trục chính M04
- M04 là động cơ trục chính quay vít tải, đây là động cơ 1 chiều do hãng ABB sản
xuất :
Công suất định mức P= 44KW
Tốc độ định mức n= 2000 vòng/phút
Điện áp phần ứng U= 458 V
Điện áp kích từ U= 330 V
Dòng điện phần ứng I= 107 A
Dòng điện kích từ I= 4,3A
- M04 được cấp điện và điều chỉnh tốc độ bằng bộ điều khiển SIMOREG-DC của
hãng seimen.

- Động cơ M04 quay và điều chỉnh tốc độ bằng chiết áp RV04 của hãng sfernice
- Nguyên lý hoạt động :
Khi các điều kiện liên động dã thỏa mãn, ấn nút SM04 cuộn dây rơle
[KA04C] được cấp nguồn, đóng tiếp điểm thường mở KA04C ( 0409, 0410 ) phát
tín hiệu ON vào đầu INPUT X6.8 của bộ điều khiển SIMOREG. Khi đó rơle
[KA04/2]có điện làm đóng tiếp điểm KA04/2 ( 0109,0440 ) cấp nguồn cho rơ le
KA04K đong các tiếp điểm thường mở KA04K (0466, 0467) sơ đồ 5 cấp nguồn
điện kích từ cho động cơ M04.
Khi kích từ động cơ có điện thì đóng tiếp điểm MCR(X96.1, X96.2) cấp nguồn
cho rơ le [KA04B] đóng tiếp điểm KA04B ( 0402, 0403 ) nối tiếp với tiếp điểm
KA04C (0401, 0402 ) tạo mạch duy trì cho rơ le [KA04C].
Khi có kích từ tiếp điểm KA04B ( 0109, 0439 ) đóng lại, cuộn khởi động từ KM04
có điện làm đóng các tiếp điểm KM04 sơ đồ 5 cấp nguồn 3 pha cho bộ điều khiển
SIMOREG và sẵn sàng cấp nguồn cho phần ứng động cơ M04.
- Một số tín hiệu cảnh báo : + Cảm biến nhiệt BT04 đo nhiệt độ của động cơ M04
đưa về bộ điều khiển SIMOREG, khi nhiệt độ động cơ M04 qua giới hạn tiếp
điểm của rơ le [KA04/6] đóng mạch đèn cảnh báo H041RD.

13
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
+ Màn hình LED P04A hiển thị dòng điện phần ứng của động cơ M04.
+ màn hình LED P04B hiển thị tốc độ của động cơ M04…
2.2.4. Động cơ cấp liệu M31
- M31 là động cơ xoay chiều 3 pha do hãng KTRON sản xuất
Công suất định mức P= 0,75 KW
Tốc độ định mức n= 1400 vòng/phút
Điện áp định mức U= 400 V
Dòng điện định mức I= 2,2 A
- Động cơ M31 được điều khiển bằng biến tần VAR31 của hãng Danfoss
- Động cơ M31 được điều chỉnh tốc độ bằng chiết áp RV31 của hãng sfernice

- Nguyên lý hoạt động :
Sau khi ấn nút khởi động tổng SM01 cuộn dây khởi động từ [KM31] có điện
đóng các tiếp điểm của KM31 động lực cấp nguồn 3 pha cho các đầu 91, 92, 93,
của biến tần VAR31 đồng thời cá tiếp điểm KM31 (3105, 3106).
Động cơ M31 chỉ hoạt động khi động cơ trục chính quay vít tải đã chạy, nghĩa
là các tiếp điểm thường mở KM04 (3014, 3015) đã đóng. Ấn nút SM31 cuộn dây
rơ le [KA31A] được cấp nguồn theo đường (0100, SA31, SM31, KM04, KM31,
[KM31A], 0021) làm đóng các tiếp điểm KA31A (3103, 3104) để tự duy trì, và
đóng tiếp điểm thường mở KA31A (3123,3124) phát tín hiệu cho biến tần hoạt
động, sau đó vặn chiết áp RV31 để điều chỉnh tốc độ động cơ M31.
2.2.5. Động cơ dao cắt M36
- M36 là động cơ dao cắt 3 pha do hãng ABB sản xuất
Công suất định mức P= 0,75 (KW)
Tốc độ định mức n= 1410 (vòng/phút)
Điện áp định mức U= 400(V)
Dòng điện định mức I= 2 (A)
- Động cơ M36 được điều khiển bằng biến tần VAR36 của hãng Danfoss
- Động cơ M36 được chỉnh bằng chiết áp RV36 của hãng sfernice
- Nguyên lý hoạt động :
Sau khi ấn nút khởi động tổng SM01 thì cuộn khởi động từ [KM36] có điện
theo đường (0100,QM36, [KM36], 0021) làm đóng các tiếp điểm KM36 mạch
động lực cấp nguồn điện cho các đầu 91,92 ,93 ,của biến tần VAR36, và đóng các
tiếp điểm KM36(3605, 3626) chuẩn bị cho mạch điều khiển động cơ.

14
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
Động cơ M36 chỉ hoạt động khi động cơ cấp liệu M31 đã hoạt động, nghĩa là
các tiếp điểm của rơ le [KA31A] là KA31A (3604, 3605) đã đóng.
Khi đó ấn nút SM36 cuộn dây rơ le [KA36A] có điện theo đường (0100,
SA36,SM36, KA31A, KM36, SQ36B, SQ36A, KA36A, 0021), đóng KA36A

(3603, 3604) để tự duy trì, đóng tiếp điểm KA36A (3623, 3624) phát tin hiệu cho
biến tần VAR36 hoạt động.
Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta vặn chiết áp RV36.
2.2.6. Động cơ hút liệu M34
- Động cơ hút liệu M34 là động cơ 3 pha do hãng LEROI SOMER sản xuất.
Công suất định mức P = 1,5 kW
Điện áp định mức U = 400 V
Dòng điện định mức I = 3,6 A
- Nguyên lý hoạt động :
Hoạt động của M34 phụ thuộc vào 2 senser BNH31(mức cao) và BNB (mức
thấp), ban đầu 2 senser này đều đóng cấp điện cho rơ le thời gian đóng chậm
KT31H và rơ le trung gian KA31B, khi đó đóng 2 tiếp điểm KA31B và KT31H
cấp điện cho rơ le KA31C .như vậy khởi động từ KM34 được cấp nguồn đóng tiếp
điểm mạch lực cho động cơ hút nguyên liệu.
2.2.7. Động cơ trộn M32
- Động cơ M32 do hãng sew usocome sản xuất
Công suất định mức P = 1,5 kW
Tốc độ định mức n = 1400 ( vòng/ phút )
Điện áp định mức U = 400 V
Dòng điện định mức I = 3,55 A
2.2.8. Lò sấy
2.3. Mô tả công nghệ lò sấy
2.3.1. công nghệ lò sấy
- Lò sấy CP62A/B do hãng CLEXTRAL sản xuất
Công suất định mức P =4,5 kW
Điện áp định mức U = 400 V
Dòng điện định mức I = 11,25 A
- Lò sấy có nhiều dải điều chỉnh nhiệt độ , tùy từng loại sản phẩm mà ta có dải điều
chỉnh nhiệt độ khác nhau.
- Nhiệt độ làm việc của lò sấy thấp nhất là 100

0
C và cao nhất là 230
0
C

15
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
- Thời gian tăng nhiệt độ từ 0 đến 100 mất khoảng 10 phút
- Lò sấy được điều khiển bởi bộ điều áp xoay chiều 1 pha
- Bảng hiển thị ZC62 do hãng EURTHERM sản xuất
- Bộ đo nhiệt độ BJ62…
2.3.2. Nguyên lý hoạt động
• Lò sấy là một khâu trong dây truyền đùn snack nhưng nó lại rất quan trọng sản
phẩm dầu ra của dây truyền. Nếu ta điều chỉnh nhiệt độ không chính xác ảnh
hưởng đến sản phẩm như làm cháy sản phẩm hoặc làm sản phẩm không chín …do
vậy em đã quyết định chọn thiết kế hệ thống điều khiển lò sấy nhiệt độ làm đề tài
tốt nghiệp.
2.3.3.Trang bị điện


16
Chương 3: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều
Chương 3
BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU
3.1. Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều một pha
• Để thay đổi giá trị điện áp xoay chiều, ngoài phương pháp cổ điển là dùng máy
biến áp, người ta có thể dùng các bộ tiristo đấu song song ngược. Nhờ biện pháp
này việc điều chỉnh điện áp được linh hoạt hơn ( vô cấp , nhanh, dễ tạo các mạch
vòng tự động điều chỉnh ). Kích thước của bộ biến đổi gọn, nhẹ và có giá thành hạ
hơn nhiều so với biến áp.

• Sơ đồ bộ biến đổi một pha gồm một bộ tiristo đấu song song ngược ( T
1
và T
2
) và
được mắc nối tiếp với tải.
u
t
R
t
T
2
T
1
i
t
u
L
Hình 3.1 : Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều.
t
t
t
u
0
1
u
t
i
t
0

0
t
1
t
2
Hình 3.2 : Đồ thị dòng điện và điện áp khi ra tải thuần trở.

17
Chương 3: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều
3.1.1. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
- Khi chưa có van mở thì tải chưa được nối với nguồn nên điện áp ra tải bằng
không.
- Các tiristo T
1
và T
2
sẽ được mở ra trong từng nửa chu kỳ khi có xung điều khiển
ứng với các thời điểm t
1
( mở T
1
) nghĩa là
α
1
≤
t
≤
π
và t
2

( mở T
2
) nghĩa là
2
α
≤
t
≤
2
π
. Tại thời điểm t
=
π
thì điện áp về không nên van T
1
khóa lại, tại thời điểm
t
=
2
π
thì điện áp về không nên van T
2
khóa lại.
- Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải bằng :
2
2 2
2
1
1 1
0 0

21 1 sin 2
( 2 sin ) (1 2cos ) (
2 2
t t
u
U u d u t d t u f
π π
π α α
θ θ α
π π π π
− +
= ∫ = ∫ = − = =
Như
vậy , bằng cách thay đổi góc điều khiển
α
( góc mở tiristo ) giá trị điện áp trên tải
cũng thay đổi tương ứng.
- Giá trị trung bình của dòng điện qua van :

1
sin (1 os )
m m
t
U U
I d c
R R
π
α
θ θ α
π π

= ∫ = +
- Giá trị hiệu dụng của dòng tải là :

2 2
1 sin 2
( ) sin
2
2
m m
U U
I d
R
R
π
α
α
θ θ π α
π
π
= ∫ = − +
- Giá trị điện áp ngược lớn nhất đặt lên tiristo là :
2
2U
- Công suất phản kháng :

2
sin
Q P
α
α

π
=
3.2 Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều một pha dùng hai điốt và hai tiristo đấu
song song
T
1
R
t
i
t
u
t
T
2
D
1
D
2
u
vào
Hình 3.3 : Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều

18
Chương 4: Tính toán và thiết kế mạch lực
Chương 4
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC
4.1. Tính toán chọn van bán dẫn công suất
Thông số :
4,5( )
400( )

11,25( )
t
t
t
P kW
U V
I A
=
=
=

- Điện trở tải :
2
4500
36( )
11,25
t
t
t
P
R
I
= = = Ω

- Dòng trung bình qua tiristor là :
0,45 0,45.11,25 5,1( )
tbvan t
I I A= = =
. Hệ số dự trữ
khoảng (

1,7 2,5÷
), ta chọn
2b =
.
Vậy chọn loại tiristo có trị số dòng trung bình là :

max
2 2.5,1 10,2( )
tb tbvan
I I A= = =
- Điện áp ngược lớn nhất qua tiristo là:

ax
max 2
2. 2.380 536( )
m
ng f
U U U V= = = =

Vậy cần chọn van chịu được điện áp khoảng :

max
2 2.536 1072( )
van ng
U U V= = =
- Tra phụ lục 2 sách hướng dẫn thiết kế điện tử công suất ta chọn được van tiristo
10 12T
−
:

max
ax
12( )
1200( )
3( )
75( )
200( / )
40( / )
tb
m
g
g
I A
U V
U V
I mA
du
V s
dt
di
A s
dt
µ
µ
=
=
=
=
=
=

4.2. Tính toán mạch bảo vệ quá áp
- Biên độ điện áp vào khi lưới điện cao nhất :

2 max max
1,1 1,1. 2.380 591( )
m ng
U U V= = =
- Với hệ số dự trữ
2b =
thì điện áp tối đa cho phép đặt lên van khi hoạt động là :

max
max
1200
600( )
2
CP
ng LV
U
U V
b
= = =

19
Chương 4: Tính toán và thiết kế mạch lực
- Hệ số quá áp khi làm việc :

max
2 max
600

1
2
ng LV
m
U
k
U
= = ≈
Với
1k
=
ta có
ax min
8, 1,8, 0,9
m
C R R
∗ ∗ ∗
= = =
- Với
5,1( )
tbvan
I V=
thì ta có điện tích tích lũy qua van là :
0,06Q A s
µ
=
6
'
min
2 max

2 2.0,06.10
0.9 0,18
591
m
Q
C C nF
U
−
∗
⇒ = = =
Vậy chọn
0,2C nF=
- Ta có
2 max 2 max
min ax
2 2
a m a m
m
L U L U
R R R
Q Q
∗ ∗
Σ
≤ ≤
Áp dụng công thức tính được
61,5( ) 126( )RΩ ≤ ≤ Ω
. Vậy chọn
75( )R = Ω
4.3. Thiết kế mạch lực
u

t
T
2
T
1
i
t
cR
u
L
Hình 4.1 : Mạch lực


20
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
Chương 5
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
5.1 Sơ đồ mạch điều khiển
1
oa
U
lùc
1
r
c
1
2
oa
r
2

r
4
r
5
r
3
d
5
7
r
2
oa
2
oa
2
oa
8
r
d
z
c
2
11
r
oa
12
r
r
1 3
c

3
ss
u
e
+
an d
an d
r
6
e
-
14
r
1 6
r
§
14
+
§
e
13
t
2
§
9
r
15
b ax
§
12

+
§
e
11
§
10
r
1 7
t
1
t
4
t
3
b ax
U
bv
d
5
tx1
u
tx 2
u
g
1
k
1
g
2
k

2
§ K
u
d
1
d
2
d
3
d
4
lù c
u t¶i
Hình 5.1 : Sơ đồ mạch điều khiển

21
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
5.2. Khâu tạo xung đồng bộ
1
oa
U
l
1
r
c
1
2
oa
r
2

r
4
r
5
r
3
2
oa
e
-
d
1
d
2
d
3
d
4
®b
u
v
u
x

t
t
t
u
0
db

u
x
0
0
T/2
T
t
xdb
u
db
Hình 5.2 : Mạch tạo xung đồng bộ chính xác theo điểm qua không của điện áp nguồn
5.2.1. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
- Ở trạng thái bình thường khi tụ C kết thúc quá trình nạp hay phóng thì không có
dòng qua tụ nữa, khi đó chỉ có dòng chạy qua 4 điện trở làm cho điện áp ở điểm X
:
0,5
X
U E=
do
2 4 3 5
( ) ( )R R R R+ = +
. Mặt khác điện thế ở cổng ( + ) của
2
OA
sẽ
dương hơn điện thế ở cổng ( - ) , giữ cho đầu
2
OA
ở trạng thái ổn định dương
bh

U+
- Khi
V
U
đột biến từ
bh
U+
xuống
bh
U−
sẽ làm diot
3
D
khóa còn
4
D
dẫn. Do
3
D

khóa điện thế ở cổng
( )−
đột biến xuống thành
E−
,
4
D
vẫn dẫn đưa điện áp âm
vào cổng
( )+

của
2
OA
làm cho nó âm hơn cổng
( )−
nên đầu
2
OA
lật trạng thái

22
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
xuống
bh
U−
xuất hiện dòng
1
i
đi qua
5 4 4 1
R R D C OA→ → → →
nạp cho tụ, dòng
này sẽ giảm dần theo độ nạp của tụ làm cho điện thế ở cổng
( )+
cũng dương dần
lên theo. Khi điện thế cổng
( )+
đạt đến trị số
E−
thì

2
OA
lật về trạng thái ổn định
ban đầu bằng
bh
U+
.
- Khi
V
U
đột biến từ
bh
U−
lên
bh
U+
sẽ có quá trình tương tự nhưng ngược lại :
4
D

khóa lại
3
D
dẫn. Do
4
D
khóa nên điện thế ở cổng
( )+
đột biến về không,
3

D
dẫn
đưa điện áp dương vào cổng
( )−
của
2
OA
làm cho nó dương hơn cổng
( )+
nên
đầu
2
OA
lật trạng thái xuống
bh
U−
. Xuất hiện dòng
2
i
đi qua tụ theo chiều ngược
1 3 2 3
( )OA D R R E→ → → → −
, dòng này sẽ làm giảm điện thế ở cổng
( )−
cũng âm
dần. Khi điện thế ở cổng
( )−
về không thì
2
OA

lật trạng thái trở về trạng thái ổn
định
bh
U+
.

4
.
.ln
m
xungdb
I R
t
E
τ
=

m
I
là dòng qua tụ ở thời điểm mạch tác động :
2 4
2 0,5
bh D
m
U E U
I
R R
+ −
=
+

- Để mạch hoạt động đúng phải đảm bảo điều kiện xác lập
(0,5 )
xungdb
T t
τ
< −
5.2.2. Tính toán chọn phần tử
- Hai diot
1 2
,D D
có điện áp vào là điện áp đồng pha với trị số hiệu dụng bằng điện
áp đồng pha.
Chọn
12( ), 10( ), 50
dp
E V U V f Hz= ± = =
- Điện áp đồng bộ có biên độ là

max
2 2.10 14,14( )
dp dp
U U V= = =
.
Đây là chỉ số lớn nhất khi điện áp lưới biến động nó còn có thể cao hơn nữa.Vì
vậy dùng một bộ bảo vệ đầu vào OA bằng 2điôt đấu song song ngược.
- Chọn điôt
1 2
,D D
và tất cả các điôt trong đồ án theo phụ lục 5 sách hướng dẫn thiết
kế điện tử công suất loại 1N4001 có trị số :

max
1( )
50( )
tb
ng
I A
U V
=
=
- Chọn điện trở
1
15( )R k= Ω
- Chọn góc duy trì và thoát năng lượng
0
min
5
α
=
Vậy độ rộng xung đồng bộ
0
min
5
α
=
ứng với thời gian là :

23
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển

0

0
5 .0,5 5.0,5.20
0,278( )
180 180
xungdb
T
t ms= = =
- Hằng số thời gian nạp tụ thỏa mãn điều kiện xác lập :

4 (0,5 )
0,5
10 0,278
2,43
4 4
xungdb
xungdb
T t
T t
ms ms
ms
τ
τ
< −
−
−
⇒ < = =
Vậy chọn
1( )ms
τ
=

Chọn
4
10( )R k= Ω
- Ta có
4
ln
m
xungdb
I R
t
E
τ
=

3
3
4
12 0,278
exp( ) exp( ) 1,58.10 ( )
10 1
xungdb
m
t
E
I A
R
τ
−
⇒ = = =
.

- Vì nguồn
12( )E V= ±
nên
( 1,5) (12 1,5) 10,5( )
bh
U E V= − = − =
- Ta có
2 4
3
2 0,5
2.10,5 0,5.12 0,7
16,6( )
1,58.10
bh D
m
U E U
R R k
I
−
+ −
+ −
+ = = = Ω

2 4
16,6 16,6 10 6,6( )R R k⇒ = − = − = Ω
. Vậy chọn giá trị chuẩn
2
6,2( )R k= Ω
- Giá trị của tụ C được tính từ trị số
τ

đã chọn

3
9
3
2 4
10
61,7.10 61,7( )
16,2.10
C nF
R R
τ
−
−
−
= = = =
+
Chọn giá trị chuẩn
62( )C nF=
5.3. Khâu tạo điện áp răng cưa
5.3.1. Răng cưa tuyến tính hai nửa chu kỳ
d
5
7
r
2
oa
2
oa
r

d
z
c
2
e
+
u
rc
8
®k
u

24
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
t
t
u
db
0
0
u
rc
t
xdb
Hình 5.3 : Mạch tạo điện áp răng cưa tuyến tính dùng xung đồng bộ chính xác
a. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
- Ở nửa chu kỳ đầu khi điện áp đồng pha
0
dp
U <

(
1
OA
bảo hòa âm
dp bh
U U= −
) điôt
5
D
dẫn điện áp tren tụ
2
C
bằng điện áp đầu ra của
2
OA
:
C rc
U U=
, điện áp trên điện
trở
7
R
bằng điện áp đầu ra trên
1
OA
( bỏ qua sụt áp trên
5
D
) :
7

R db
U U=

7
2 7 2 7
1 1 1
a bh
dp C C R
U U
U U i dt i dt dt t
C C C R C R
= = ∫ = ∫ = ∫ =
Theo biểu thức này điện áp trên tụ
2
C
cũng như đầu ra tăng trưởng tuyến tính. Khi
điện áp này đạt chỉ số ngưỡng của điôt ổn áp
Z
D
thì nó thông và giữ điện áp ra ở
chỉ số này.
- Ở nửa chu kỳ sau
0
db
U >
(
1
OA
bảo hòa dương
db bh

U U= +
),
5
D
khóa nên dòng
điện qua
7
R
bằng không. Lúc này dòng điện đi qua tụ
2
C
bằng dòng đi qua điện
trở
8
R
, dòng này chiều với dòng đi qua tụ
2
C
ở nửa chu kỳ trước, có nghĩa là tụ C
phóng điện

8
2 2 8 2 8
1 1
Z Z Z
RC C D R D D p
E E
U U U i dt U dt U t
C C R C R
= = − ∫ = − ∫ = −

Do đó điện áp trên tụ
2
C
cũng là điện áp ra, giảm xuống theo hàm tuyến tính. Khi
điện áp giảm đến không rồi âm xuống thì điôt
Z
D
dẫn theo chiều thuận như các
điôt thường, giữ cho điện áp ở giá trị xắp xỉ sụt áp trên điôt bằng -0,7(V).
Từ đây mạch trở lại trạng thái đầu và điện áp nhận được trong một chu kỳ điện
lưới xoay chiều có dạng răng cưa đi lên.
b. Tính toán chọn phần tử :

25