“NGHIÊN cứu ỨNG DỤNG PLC điều KHIỂN hệ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN tần ĐỘNG cơ TRONG CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP




NGUYỄN QUANG HUY






“NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU
KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN -
ĐỘNG CƠ TRONG CÔNG NGHỆ
CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG”




Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Mã số: 60520216

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT






Thái Nguyên, 2014
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



Người hướng dẫn khoa học: TS. Đỗ Trung Hải.



Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Như HIển
Phản biện 2: TS. Nguyễn Văn Vỵ





Luận văn này được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn
Họp tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

Vào hồi 13 h30 ngày 18 tháng 8 năm 2014.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên
- Thư viện trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp

1

MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Do khắc phục được một số nhược điểm của động cơ một chiều
trong cấu tạo và khi làm việc như: không cần có cổ góp và chổi than,
những thứ dễ bị mòn và yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên;
không sinh ra tia lửa điện trong quá trình làm việc. Vì vậy, hệ truyền
động - động cơ không đồng bộ đ
ã và đang được ứng dụng nhiều trong
thực tế sản xuất.
Một nhược điểm cơ bản của hệ truyền động này là việc điều
chỉnh tốc độ ở dải rộng gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên với sự phát triển
của công nghệ vật liệu, của khoa học kỹ thuật việc mở rộng dải điều
chỉnh tốc độ của hệ truyền động này đã được khắc phục bằng phương
pháp điều chỉnh tần số (Hệ truyền động biến tần - động cơ).
Với các hệ truyền động yêu cầu chất lượng điều khiển không
cao thì điều khiển theo cấu trúc hệ hở là đáp ứng được yêu cầu. Tuy
nhiên, với các hệ truyền
động yêu cầu chất lượng điều khiển cao thì
trong hệ phải có mạch tổng hợp và tạo tín hiệu điều khiển.
Công nghệ cân băng được dùng nhiều trong các dây truyền
công nghiệp ví dụ như sản xuất xi măng. Nó là một trong những công

nghệ yêu cầu chất lượng điều khiển cao, vì vậy việc nghiên cứu ứng
dụng PLC để điều khiển hệ truyền
động biến tần động cơ theo yêu cầu
công nghệ cân băng định lượng là việc làm cần thiết và là hướng nghiên
cứu chính của bản luận văn.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu lý thuyết về động cơ không đồng bộ, phương pháp
điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi tần số. Nghiên cứu về
biến tần, PLC; công nghệ cân b
ăng định lượng; phân tích lựa chọn, xây
dựng cấu trúc và thuật toán điều khiển.
Phân tích và tổng hợp hệ bằng mô hình toán. Xây dựng mô hình
thực nghiệm để kiểm tra, đánh giá các kết quả nghiên cứu lý thuyết.

2
Sử dụng công cụ nhận dạng mô hình của phần mềm
Matlab (Mathwork) để xác định mô hình toán học của đối tượng và
kết quả sẽ giúp xác định được mô hình toán học của đối tượng phản ánh
đúng bản chất của đối tượng vật lý thực.
Điều khiển
hệ truyền động biến tần - động cơ đáp ứng yêu
cầu công nghệ cân băng định lượng
là một kỹ thuật tiên tiến, là một
trong những công nghệ yêu cầu chất lượng điều khiển cao.

Từ nghiên cứu nghiên cứu ứng dụng PLC để điều khiển hệ
truyền động biến tần động cơ theo yêu cầu công nghệ cân băng định
lượng có thể phát triển vào
trong các dây truyền công nghiệp như
sản xuất xi măng, sản xuất gạch … Do đó nghiên cứu ứng dụng PLC

để điều khiển hệ truyền động biến tần động cơ theo yêu cầu công nghệ
cân băng định lượng có tính khoa học và thực tiễn cao.

3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
1.1. Lý thuyết chung về hệ thống cân băng định lượng.
1.1.1. Đặt vấn đề
Hệ thống cân băng định lượng là một trong các hệ thống có vai
trò rất quan trọng trong các dây truyền sản xuất trong công nghiệp,
thương mại. Các quá trình công nghệ nói chung đều đi từ xử lý các
nguyên liệu thô ban đầu để tạo ra các thành phẩm. Vậy làm thế nào để

định lượng được khối lượng nguyên liệu đầu vào một cách chính xác và
để cho ra đời các sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng với chi phí sản xuất
thấp nhất?
1.1.2. Khái niệm
Cân băng định lượng là bao gồm các thiết bị ghép nối với nhau
mà thành, nó thuộc dạng cân định lượng băng tải, được dùng cho hệ
thống cân liên tục (liên tục theo chế độ dài hạn lặp lại). Thực hiệ
n việc
phối liệu một cách liên tục theo tỷ lệ yêu cầu công nghệ đặt ra.
Cân băng định lượng trong luận văn đề xuất nghiên cứu là cân
băng tải, nó là thiết bị cung cấp kiểu trọng lượng vật liệu được chuyên
trở trên băng tải mà tốc độ của nó được điều chỉnh để nhận được lưu
lượng vật liệu ứng vớ
i giá trị do người vận hành đặt trước.
1.1.3. Cấu tạo của cân băng định lượng

Hình 1. 1 Sơ đồ cấu tạo cân băng định lượng
1
5

1
2
3
6
7
8
9

4

4
1.1.4. Nguyên lý tính lưu lượng của cân băng định lượng
1.1.4.1. Nguyên lý tính lưu lượng
Cân băng định lượng (cân băng tải) là thiết bị cung cấp liệu
kiểu trọng lượng. Vật liệu được chuyên trở trên băng tải, mà tốc độ của
băng tải được điều chỉnh để nhận được lưu lượng đặt trước khi có nhiễu
tác động lên hệ (ví dụ liệu không xuố
ng đều).
Để xác định lưu lượng vật liệu chuyển tới nơi đổ liệu thì phải
xác định đồng thời vận tốc của băng tải và trọng lượng của vật liệu trên
1 đơn vị chiều dài ∂ (kg/m). Trong đó tốc độ của băng tải được đo bằng
cảm biến tốc độ có liên hệ động học với động c
ơ.
Tốc độ băng tải V (m/s) là tốc độ của vật liệu được truyền tải.
Tải của băng truyền (ƍ) là trọng lượng vật liệu được truyền tải trên một
đơn vị chiều dài ∂ (kg/m).

Cân băng tải có bộ phận đo trọng lượng để đo ∂ và bộ điều khiển
để điều chỉnh tốc
độ băng tải sao cho điểm đổ liệu, lưu lượng dòng chảy
liệu bằng giá trị đặt do người vận hành đặt trước.
Do đó lưu lượng có thể tính là:
Q =
gL
VFc
g
L
VFc
*
*2
2
*

(1.5)
1.1.4.2. Đo trọng lượng liệu trên băng tải
Trọng lượng đo nhờ tín hiệu của LoadCell bao gồm trọng
lượng của băng tải và trọng lượng vật liệu trên băng. Vì vậy để đo được
trọng lượng của liệu thì ta phải tiến hành trừ bì.
1.1.5. Khái quát về điều chỉnh cấp liệu cho cân băng
Việc điều chỉnh cấp liệ
u cho băng cân định lượng chính là điều
chỉnh lưu lượng liệu cấp cho băng cân và được thực hiện bằng 3
phương pháp.
- Phương pháp 1 (Điều chỉnh cấp liệu gián đoạn)
Phương pháp này điều chỉnh cấp liệu bằng tín hiệu của sensor
cấp liệu kiểu trôi để điều khiển một số thiết bị cấp liệu.

5

Hình 1. 2 Định lượng gián đoạn
Vị trí của sensor cấp liệu theo kiểu trôi được đặt ở phía cuối của ống liệu.
- Phương pháp 2 (Điều chỉnh cấp liệu liên tục)

Hình 1. 3 Định lượng liên tục
Phương pháp này điều chỉnh cấp liệu liên tục cho băng cân
định lượng sử dụng bộ điều chỉnh PID để điều chỉnh cấp liệu (có thể là
van cấp liệu hoặc van quay) để đảm bảo cho lượng tải trên một đơn vị
chiều dài băng tải là không đổi.
- Phương pháp 3 (Điều chỉnh mức vật li
ệu trong ngăn xếp)
Phương pháp điều chỉnh mức liệu trong ngăn xếp có thể coi là
sự kết hợp của 2 phương pháp trên: phương pháp điều chỉnh gián đoạn
và điều chỉnh liên tục. Phương pháp này tận dụng những ưu điểm và
khắc phục những nhược điểm của 2 phương pháp trên và được thiết kế
đặc biệt cho các băng cân đị
nh lượng.

6
1.2. Cấu trúc hệ thống cân băng

Hình 1. 4 Cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
1.3. Hệ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ dùng biến tần
1.3.1. Động cơ không đồng bộ
1.3.1.1. Khái quát về động cơ không đồng bộ
1.3.1.2. Công thức tính chọn động cơ không đồng bộ
* Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động

Hình 1. 5 Sơ đồ cấu trúc hệ truyền động
* Tính chọn công suất động cơ
Công suất động cơ:
P
1
=
1
12
F
V







BỘ
KHUẾCH ĐẠI

MÃ
HÓA
XUNG
BỘ
ĐIỀU
KHIỂ
N
BIẾ
N
M
V
Q
đ
Q
Loadcel
Hộp
giảm tốc
Động cơ
KĐB
AC
M N
t
X

7
1.3.2. Khái quát về biến tần
1.3.2.1. Định nghĩa
Biến tần là thiết bị biến đổi điện xoay chiều ở tần số này thành
điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
1.3.2.2. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản.
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha
được chỉnh lưu và lọc
thành nguồn 1 chiều bằng phẳng.

Hình 1. 6 Nguyên lý hoạt động của biến tần
1.3.2.3. Ưu điểm khi sử dụng biến tần
- Bảo vệ động cơ khỏi mài mòn cơ khí.
- Tiết kiệm điện, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.
- Đáp ứng yêu cầu công nghệ.
- Tăng năng suất sản xuất.
1.3.3. Điều chỉnh tần số động cơ bằ
ng biến tần
Muốn điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần
số ta phải có một bộ nguồn xoay chiều có thể điều chỉnh tần số điện áp
một cách đồng thời thông qua một biến tần.
1.4. Cảm biến trọng lực Loadcell
1.4.1. Khái niệm Loadcell
Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực ho
ặc trọng
lượng thành tín hiệu điện.
Loadcell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh
hay các lực biến thiên chậm. Một số trường hợp loadcell được thiết kế
để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế của Loadcell.

8
1.4.2. Tế bào cân đo trọng lượng
Là thiết bị đo trọng lượng trong hệ thống cân định lượng bao
gồm 2 loại tế bào là loại SFT (Smat Foree Tran Sduer) và tế bào cân
Tenzomet.

1.4.2.1. Nguyên lý tế bào cân số SFT
Đầu đo trọng lượng là nơi đặt tải cần đo, nó truyền lực tác động
trực tiếp của tải lên một đây dẫn đặt trong từ trường không đổi. Nó làm
thay đổi sức că
ng của dây dẫn nên dây dẫn bị dao động (bị rung). Sự dao
động của dây dẫn trong từ trường sinh ra sức điện động cảm ứng. Sức điện
động này có tác động chặt chẽ lên tải trọng đặt trên đầu đo.
Đầu cảm biến nhiệt độ xác định nhiệt độ của môi trường để
thực hiện việc chỉnh định vì các phần tử SFT phụ thu
ộc vào rất nhiều
vòng nhiệt độ.
1.4.2.2. Nguyên lý tế bào cân Tenzomet
Nguyên lý tế bào cân Tenzomet dựa theo nguyên lý cầu điện
trở, trong đó giá trị điện trở của các nhánh cầu thay đổi bởi ngoại lực
tác động lên cầu.
1.4.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
1.4.3.1. Cấu tạo
Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất
là "Strain gage" và thành phần còn lại là "Load".

Hình 1. 7 Cấu tạo của một Loadcell

9
1.4.3.2. Nguyên lý hoạt động
Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng
Wheatstone. Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng
trong cầu điện trở, và do đótrả về tín hiệu điện áp tỉ lệ.
1.4.3.3. Thông số kĩ thuật cơ bản
- Độ chính xác, công suất định mức, dải bù nhiệt độ, cấ
p bảo vệ.

- Điện áp, độ trễ, trở kháng đầu vào, điện trở cách điện, phá hủy cơ học,
giá trị ra, trở kháng đầu ra. Quá tải an toàn, hệ số tác động của nhiệt độ.
- Hệ số tác động của nhiệt độ tại điểm 0.
1.4.3.4. Công thức tính khối lượng của LoadCell
Khi có tải chạy trên băng thì mô men lực của tải trọng sẽ đượ
c
cân bằng với mômen lực của đối trọng và LoadCell.

Hình 1. 8 Cấu trúc cầu cân bằng mô men lực

1
220
1
1
2
l
lmLg
L
m



(Kg)
1.5. Băng tải cao su
Hệ thống băng tải được sử dụng để vận chuyển hàng hóa hoặc
tài liệu từ một điểm cố định khác trong một không gian. Các chức năng
cụ thể của hệ thống băng tải có thể khác nhau đáng kể tùy thuộc vào
thiết kế của máy, nhưng nhiều hệ thống sử dụng một băng tải cao su để
v
ận chuyển hàng hoá.

10
1.6. Sensor đo tốc độ
1.6.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Để điều khiển số vòng quay hay vận tốc động cơ thì chúng ta
nhất thiết phải đọc được góc quay của động cơ. Một số phương pháp có
thể được dùng để xác định góc quay của động cơ bao gồm tachometer
(thực ra tachometer đo vận tốc quay), dùng biến trở xoay, hoặc dùng
mã hóa xung encoder.

Hình 1. 9 Encoder quang tương đối
Trong đó: 1. Nguồn sáng 2. Thấu kính hội tụ
3. Đĩa quay 4. Đầu thu quang
Cảm biến nhận biết và xuất ra giá trị 0/1 tương ứng. Khi đĩa
quay được một vòng thì encoder xuất được số xung tương ứng số rãnh
trên đĩa. Trong đề tài sử dụng encoder có 32 xung.
1.6.2. Đo vận tốc băng tải
Để xác định vận tốc dài của băng tải thì ta phải đọc được tốc
độ
quay của tang bị động. Trong hệ thống này chúng ta sử dụng phương
pháp mã hóa vòng quay thành xung (encoder) loại tương đối để xác định
tốc độ quay tang bị động. Encoder được gắn đồng trục với tang bị động.
1.7. Đo khối lượng liệu trên băng.
Để xác định khối lượng liệu trên băng tải ta phải sử dụng cảm
biến trọng lực (Loadcell) đặt dưới băng tả
i. Tín hiệu ra cảm biến trọng
lực rất nhỏ cỡ vài chục mV tùy loại cảm biến, thường 1÷2 mV/V. Do
đó để nhận biết được tín hiệu đó ta phải sử dụng mạch khuếch đại vi sai
để. Tín hiệu sau mạch khuếch đại được đưa về PLC xử lí.

11
1.8. Kết luận chương 1
Chương 1 đã trình bày được khái quát chung về hệ thống cân
băng định lượng. Xây dựng được cấu trúc chung của hệ thống cân băng
định lượng; các thành phần của hệ thống gồm động cơ truyền động
điện, biến tần, băng tải, bộ phận giảm tốc; lý thuyết về tế bào cân; lý
thuyết về phương pháp xác định tốc độ
quay dùng phương pháp mã hóa
xung; các phần tử để thu thập tín hiệu phản hồi hệ thống cũng như các
công thức tính các đại lượng vận tốc, khối lượng từ các tín hiệu phản
hồi đó.

12
CHƯƠNG 2. TỔNG HỢP HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
2.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
Xuất phát từ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng được trình
bày trong chương 1, ta xây dựng được sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng
định lượng được trình bày như hình 2.2.

Hình 2. 1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống cân băng định lượng
Để
tổng hợp hệ thống, tìm ra luật điều khiển ta phải xác định
mô hình toán học mô tả các thành phần trong cấu trúc hệ thống. Tác giả
sử dụng công cụ nhận dạng mô hình (System Identification toolbox)
của phần mềm Matlab (Mathwork) để xác định mô hình toán học. Khi
đó ta coi đối tượng điều khiển gồm biến tần, động cơ, bộ phận giảm tốc
và băng tải, với tín hiệu vào là tín hi
ệu điều khiển biến tần U
đk
và tín

hiệu ra là vận tốc dài của băng tải V. Khi đó cấu trúc hệ thống được thể
hiển trên hình 2.3.

Hình 2. 2 Sơ đồ cấu trúc hệ
BT

ĐC

GT

BgT

Q

BĐK

U
đ
(
-
)
V

m

Đối
Q
đ
e

e

Q

BĐK

U
đk
(-)

V

m
Q
đ
Hệ thống
Băng tải

13
2.2. Nhận dạng mô hình toán học đối tượng
2.2.1. Thu thập dữ liệu vào/ra của đối tượng
Để nhận dạng mô hình toán học đối tượng (Hệ thống băng tải)
ta thực hiện cấp tín hiệu điều khiển U
đk
cho biến tần, đó đáp ứng vận
tốc của băng tải.

Hình 2. 3 Sơ đồ thu thập dữ liệu nhận dạng
Sau khi thu thập dữ liệu vào/ra của hệ băng tải, đáp ứng vận tốc
băng tải với thời gian trích mẫu 1ms, ta tiến hành nhận dạng đối tượng

sử dụng công cụ của Matlab (System Identification toolbox). Các
bước tiến hành nhậ
n dạng trên Matlab tóm lược như sau.
+ Nhập dữ liệu vào/ra theo thời gian với thời gian trích mẫu 0.01s:
+ Lựa chọn loại mô hình và nhận dạng:
+ Mô hình toán học nhận dạng mô tả hệ thống:
+ Đặc tính quá độ:
+ Hàm truyền hệ thống cân băng:

8694.4
(1 0.78045 )(1 0.41093 )
DT
W
ss



(2.2)
Vậy mô hình toán học nhận dạng được đã mô tả được quan hệ
giữa tín hiệu vào/ra của đối tượng.
2.3. Xác định bộ điều khiển
Ở đây ta phải thực hiện hai bài toán:
2.3.1. Bài toán 1 (Xác định luật điều khiển)
Bài toán này được thực hiện dựa trên việc tổng hợp bộ điều
khiển lưu lượng hệ thống cân băng định lượ
ng. Sơ đồ cấu trúc hệ thống
U
đk
V

Hệ thống
Băng tải

14
điều khiển điều khiển lưu lượng hệ cân băng định lượng được trình bày
trong hình sau:

Hình 2. 4 Cấu trúc điều khiển hệ thống
Ở đây ta phải xác định quy luật điều khiển của bộ điều khiển lưu
lượng R
Q
sao cho trong quá trình làm việc lưu lượng liệu thực của hệ
thống luôn bám theo một lượng đặt cho trước. Bộ điều khiển R
Q
được
tổng hợp theo phương pháp modul tối ưu. Để thực hiện tổng hợp R
Q
ta
giả thiết khối lượng m là hằng số (nguyên liệu trên băng là đồng nhất).

Hình 2. 5 Cấu trúc điều khiển hệ thống (m là hằng số)
Bộ điều khiển R
Q
:

55
0.41093 1 1
2 1.5 8694.4 0.78045 2 1.5 8694.4 0.78045
1
2.0186 10 4.9124 10

Q
R
s
s


   


2.3.2. Bài toán 2 (Lựa chọn thiết bị thực hiện luật điều khiển)
Để thực hiện luật điều khiển. Trong luận văn sử dụng PLC họ S7-200
Q

Q
đ
(-)

v
R
Q
m

u
d
k
e

W
DT
Q

Q
đ
(-)

m

v
R
Q
X

u
d
k
e

W
DT

15
2.4. PLC S7-200
2.4.1. Giới thiệu chung họ PLC S7- 200
* Đặc điểm họ PLC S7 - 200:
* Ứng dụng:
* S7-200 CPU:
* Các module mở rộng:
PLC S7-200 có thể mở rộng ngõ vào/ra bằng cách ghép nối
thêm các module mở rộng về phía bên phải của CPU. Bảng dưới trình
bày các module có thể mở rộng của PLC S7-200. Với các CPU khác

nhau các thành phần mở rộng được sẽ khác nhau.
* Giao tiếp:
2.4.3. Modul mở rộng tương tự EM235
EM 235 là một module tương tự gồm có 4 đầu vào tươ
ng tự
(AI – analog input) và 1 đầu ra tương tự (AO – analog output) 12bit
(có tích hợp các bộ chuyển đổi A/D và D/A 12bit ở bên trong).
Thành phần trong modul EM235:
Tín hiệu đầu ra: VO 0÷10V, IO 0÷20mA.
Nguồn nuôi: 24VDC.
2.5. Kết luận chương 2
Chương 2 đã trình bày việc nhận dạng mô hình toán học hệ
thống cân băng định lượng và tổng hợp bộ điều chỉnh lưu lượng cho hệ.
Luật điều khiển lưu lượng được xác định theo phương pháp modul tố
i
ưu. Để thực hiện luật điều khiển tác giả chọn sử dụng PLC S7 200.

16
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM HỆ CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
3.1. Các thiết bị thực nghiệm
3.1.1. Động cơ
Động cơ truyền động điện cho băng tải là động cơ xoay chiều
rôto lồng sóc do hãng Toshiba Corporation chế tạo sản xuất. Thông số
kỹ thuật động cơ:

Hình 3. 1 Động cơ truyền động kéo băng tải
3.1.2. Biến tần
Biến tần cấp điện cho động cơ là biến tần Commander SE do
hãng Control Techniques sản xuất. Thông số kỹ thuật biến tần:

Hình 3. 2 Biến tần Commander SE


17
3.1.3. Loadcell
Để đo khối lượng nguyên liệu trên băng, tác giả sử dụng cảm biến
loadcell mã hiệu PT1000 do hãng PT sản xuất.

Hình 3. 3 Loadcell PT1000 gắn trên băng tải
Tín hiệu ra của loadcell được đưa vào modul mở rộng tương tự EM235
của PLC S7-200.

Hình 3. 4 Modul mở rộng EM235
3.1.4. Thiết bị đo vận tốc băng tải

Hình 3. 5 Encoder gắn trên tang bị động

18
3.1.5. PLC S7 200 (thiết bị thực hiện luật điều khiển)

Hình 3. 6 Thiết bị thực hiện luận điều khiển - CPU226
3.1.6. Băng tải

Hình 3. 7 Băng tải liệu
3.1.7. Bảng điều khiển

Hình 3. 8 Bảng điều khiển

19
3.1.7. Mô hình thực nghiệm hệ thống cân băng định lượng

Hình 3. 9 Mô hình thực nghiệm hệ thống cân băng định lượng
3.2. Thực nghiệm
3.2.1. Cấu trúc thực nghiệm
- Cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng như hình vẽ.
- Tham số bộ điều khiển lưu lượng theo quy luật.
3.2.2. Kết quả thực nghiệm
3.2.2.1. Đáp ứng hệ với tín hiệu đầu vào là hàm bước nhảy
- Tín hiệu lưu lượng
đặt dạng bước nhảy: Q
đ
= 100 kg/h
- Đáp ứng lưu lượng của hệ:


Hình 3. 10 Đáp ứng lưu lượng hệ với tín hiệu đặt dạng hàm bước nhảy


20
- Đáp ứng vận tốc dài băng tải:

Hình 3. 11 Đáp ứng vận tốc dài băng tải với tín hiệu đặt dạng hàm bước nhảy
- Tín hiệu khối lượng trên băng tải:

Hình 3. 12 Tín hiệu khối lượng trên băng tải khi tín hiệu đặt dạng hàm bước nhảy
3.2.2.2. Đáp ứng hệ với tín hiệu đầu vào dạng bậc thang
- Tín hiệu lưu lượng đặt: Q
đ
= {100kg/h, 50kg/h, 150kg/h}
- Đáp ứng lưu lượng của hệ:

Hình 3. 13 Đáp ứng lưu lượng hệ với tín hiệu đặt thay đổi

21
- Đáp ứng vận tốc dài băng tải:

Hình 3. 14 Đáp ứng vận tốc dài băng tải với tín hiệu đặt thay đổi
- Tín hiệu khối lượng trên băng tải:

Hình 3. 15 Tín hiệu khối lượng trên băng tải khi tín hiệu đặt thay đổi
3.2.2.3. Đáp ứng hệ khi nguyên liệu trên băng không đồng nhất
(nhiễu tác động)
- Tín hiệu tốc độ đặt: Q
đ
= 100kg/h
- Đáp ứng lưu lượng của hệ:

Hình 3. 16 Đáp ứng lưu lượng hệ khi nguyên liệu băng không đồng nhất

22
- Đáp ứng vận tốc dài băng tải:

Hình 3. 17 Đáp ứng vận tốc dài băng tải khi nguyên liệu băng không đồng nhất
- Tín hiệu khối lượng trên băng tải:

Hình 3. 18 Tín hiệu khối lượng trên băng tải khi nguyên liệu băng
không đồng nhất
3.2.2.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm
Từ các kết quả thực nghiệm trên, có thể thấy một số đặc điểm sau:
- Đáp ứng của hệ thống luôn bám theo tín hiệu đặt cho dù các tín hiệu

đặt là các dạng khác nhau.
- Thời gian xác lập nhanh, lượng quá điều chỉnh nhỏ.

23
3.3. Kết luận chương 3
Chương 3 đã trình bày về các thiết bị phục vụ thực nghiệm hệ
thống cân băng định lượng với bộ điều khiển lưu lượng được thực hiện
bởi PLC S7-200 CPU 226. Thực hiện thực nghiệm điều khiển hệ thống
cân băng định lượng với các dạng lưu lượng đặt khác nhau và thu các
kết quả đạ
t được đúng với lý thuyết đã phân tích. Bộ điều chỉnh lưu
lượng trình bày trong chương 3 đã thực hiện tốt chức năng của bộ điều
chỉnh lưu lượng.