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 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 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 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 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: Hình 1.1 Cổng Công ty 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. Hình 1.2 Giới thiệu sản phẩm 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 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 to ≤ 93,7OC, 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. 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 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 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: 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 Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo hương cốm Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo mềm: 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 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 26.634m2 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 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 BOD5 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. 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 ) 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. + 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. 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 100C và cao nhất là 230C - 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 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 ( Tvà T) và được mắc nối tiếp với tải. Hình 3.1 : Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều.  Hình 3.2 : Đồ thị dòng điện và điện áp khi ra tải thuần trở. 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 Tvà Tsẽ được mở ra trong từng nửa chu kỳ khi có xung điều khiển ứng với các thời điểm t( mở T) nghĩa là t và t ( mở T) nghĩa là t 2. Tại thời điểm t thì điện áp về không nên van Tkhóa lại, tại thời điểm t 2 thì điện áp về không nên van Tkhóa lại. Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải bằng : Như vậy , bằng cách thay đổi góc điều khiển ( góc mở tiristo ) giá trị điện áp trên tải cũng thay đổi tương ứng. Giá trị trung bình của dòng điện qua van : Giá trị hiệu dụng của dòng tải là : Giá trị điện áp ngược lớn nhất đặt lên tiristo là : Công suất phản kháng : 3.2 Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều một pha dùng hai điốt và hai tiristo đấu song song Hình 3.3 : Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều Chương 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC 4.1. Tính toán chọn van bán dẫn công suất Thông số : Điện trở tải : Dòng trung bình qua tiristor là : . Hệ số dự trữ khoảng (), ta chọn . Vậy chọn loại tiristo có trị số dòng trung bình là : Điện áp ngược lớn nhất qua tiristo là: Vậy cần chọn van chịu được điện áp khoảng : Tra phụ lục 2 sách hướng dẫn thiết kế điện tử công suất ta chọn được van tiristo : 4.2. Tính toán mạch bảo vệ quá áp Biên độ điện áp vào khi lưới điện cao nhất : Với hệ số dự trữ thì điện áp tối đa cho phép đặt lên van khi hoạt động là : Hệ số quá áp khi làm việc : Với ta có Với thì ta có điện tích tích lũy qua van là : Vậy chọn Ta có Áp dụng công thức tính được . Vậy chọn 4.3. Thiết kế mạch lực Hình 4.1 : Mạch lực Chương 5 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 5.1 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 5.1 : Sơ đồ mạch điều khiển 5.2. Khâu tạo xung đồng bộ 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 : do. Mặt khác điện thế ở cổng ( + ) của sẽ dương hơn điện thế ở cổng ( - ) , giữ cho đầu ở trạng thái ổn định dương Khi đột biến từ xuống sẽ làm diot khóa còn dẫn. Do khóa điện thế ở cổng đột biến xuống thành , vẫn dẫn đưa điện áp âm vào cổng của làm cho nó âm hơn cổng nên đầu lật trạng thái xuống xuất hiện dòng đi qua 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 thì lật về trạng thái ổn định ban đầu bằng . Khi đột biến từ lên sẽ có quá trình tương tự nhưng ngược lại : khóa lại dẫn. Do khóa nên điện thế ở cổng đột biến về không, dẫn đưa điện áp dương vào cổng của làm cho nó dương hơn cổng nên đầu lật trạng thái xuống . Xuất hiện dòng đi qua tụ theo chiều ngược , dòng này sẽ làm giảm điện thế ở cổng cũng âm dần. Khi điện thế ở cổng về không thì lật trạng thái trở về trạng thái ổn định . là dòng qua tụ ở thời điểm mạch tác động : Để mạch hoạt động đúng phải đảm bảo điều kiện xác lập 5.2.2. Tính toán chọn phần tử Hai diot có điện áp vào là điện áp đồng pha với trị số hiệu dụng bằng điện áp đồng pha. Chọn Điện áp đồng bộ có biên độ là . 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 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 : Chọn điện trở Chọn góc duy trì và thoát năng lượng Vậy độ rộng xung đồng bộ ứng với thời gian là : Hằng số thời gian nạp tụ thỏa mãn điều kiện xác lập : Vậy chọn Chọn Ta có . Vì nguồn nên Ta có . Vậy chọn giá trị chuẩn Giá trị của tụ C được tính từ trị số đã chọn Chọn giá trị chuẩn 5.3. Khâu tạo điện áp răng cưa 5.3.1. Răng cưa tuyến tính hai nửa chu kỳ 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 ( bảo hòa âm ) điôt dẫn điện áp tren tụ bằng điện áp đầu ra của : , điện áp trên điện trở bằng điện áp đầu ra trên ( bỏ qua sụt áp trên ) : Theo biểu thức này điện áp trên tụ cũng như đầu ra tăng trưởng tuyến tính. Khi điện áp này đạt chỉ số ngưỡng của điôt ổn áp thì nó thông và giữ điện áp ra ở chỉ số này. Ở nửa chu kỳ sau ( bảo hòa dương ), khóa nên dòng điện qua bằng không. Lúc này dòng điện đi qua tụ bằng dòng đi qua điện trở , dòng này chiều với dòng đi qua tụ ở nửa chu kỳ trước, có nghĩa là tụ C phóng điện Do đó điện áp trên tụ cũng là điện áp ra, giảm xuống theo hàm tuyến tính. Khi điện áp giảm đến không rồi âm xuống thì điôt 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 : Tính điện trở : Chọn , chọn điện áp ổn áp loại BZX79 có Chọn một điện trở nối tiếp với biến trở vào vị trí Tính điện trở : Chọn thời gian nạp là : Chọn góc phạm vi điều khiển là Vậy thời gian nạp của tụ là : mà Vậy Chọn . 5.4. Khâu so sánh Hình 5.4 : So sánh hai cửa dùng khuếch đại thuật toán 5.4.1. Nguyên lý hoạt động của khâu so sánh Là so sánh điện áp điều khiển với điện áp răng cưa để tạo ra điện áp ở cửa ra. Điện áp răng cưa được đưa vào cửa trừ của khuếch đại thuật toán, còn điện áp điều khiển được đưa vào cửa cộng của khuếch đại thuật toán. Ở đây và thì điện áp tuân theo qui luật : Do đó khi thì . khi thì . 5.4.2. Tính toán Để đảm bảo dòng điện đi vào các cửa của khuếch đại thuật toán nhỏ hơn 1mA ta chọn 5.5. Khâu tạo xung đơn Hình 5.5 : Tạo xung đơn bằng mạch vi phân RC 5.5.1. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ Khi điện áp đưa vào khâu so sánh ở mức thấp thì tụ C được nạp bằng nguồn âm theo . Khi chuyển lên mức cao , ở thời điểm ban đầu trên điện trở R xuất hiện một xung điện áp có giá trị bằng tổng điện áp có sẵn trên tụ ( đang bằng ) cộng với điện áp đầu ra của khâu so sánh (cũng bằng ) do chúng mắc nối tiếp nhau nên sẽ là . Sau đó tụ C bắt đầu quá trình nạp đảo để cuối cùng lại đạt đến trị số nhưng ngược dấu. Qui luật biến đổi điện áp đ , với - Điện áp nhận ở đầu ra chính là điện áp trên điện trở R Suy ra dòng điện có qui luật Vậy độ rộng xung đơn 5.5.2. Tính toán chọn phần tử : Lấy Để đảm bảo dòng vào bóng T khoảng đạt trị số khoảng 1mA Với Điện trở phải nhỏ hơn nhiều so với điện trở R để đảm bảo dòng qua bong T vì vậy chọn giá trị , chọn Chọn - Giá trị tụ C : chọn Chọn 5.6. Khuếch đại xung và biến áp xung Hình 5.6 : Sơ đồ khuếch đại xung và biến áp xung. 5.6.1. Khuếch đại xung Theo tính toán ở mạch lực ta chọn van tiristo T10-12 Van có tham số Chọn biến áp xung có tỉ số Điện áp sơ cấp BAX : Dòng sơ cấp biến áp xung : Nguồn công suất phải có trị số lớn hơn để bù lại sụp áp trên điện trở vì vậy chọn . Từ hai giá trị và ta chọn được bóng loại BFY52 có Chọn bóng loại BC107 có . Dòng làm việc của cực bazo bóng : Vậy điện trở đầu vào Chọn 5.6.2. Biến áp xung Công suất biến áp xung : Do chế độ làm việc của biến áp xung là từ hóa một phần nên chọn vật liệu lõi thép BAX là Ferit, chọn Số vòng dây cuộn sơ cấp biến áp xung : Trong đó : là độ rộng một xung truyền qua biến áp xung thường có giá trị từ 10 đến . Ở đây ta chọn . Vậy (vòng). Chọn (vòng) Vòng dây thứ cấp biến áp xung :(vòng) Giá trị dòng trung bình sơ cấp biến áp xung : Giá trị dòng trung bình thứ cấp biến áp xung : Chương 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÍN VÀ MÔ PHỎNG 6.1. Xây dựng sơ đồ cấu trúc 6.1.1. Sơ đồ khối : Hình 6.1 : Sơ đồ khối Bộ điều chỉnh ( ) : Chức năng : điều chỉnh và ổn định nhiệt độ theo yêu cầu mình muốn. Bộ biến đổi lò sấy : Chức năng : cấp điện cho dây đốt lò điện trở, điều chỉnh và ổn định nhiệt độ lò điện trở bằng cách tự động khống chế công suất đưa vào lò Lò điện trở :biến đổi điện năng thành nhiệt năng trên nguyên lý đun Đo nhiệt độ : Chức năng : đo và phản hồi về a). Nguyên lý làm việc : Nếu nhiệt độ phản hồi về thấp hơn nhiệt độ mình muốn ta điều chỉnh bộ cấp nguồn cho lò điện trở cho đến khi đạt được nhiệt độ mình muốn. Tùy theo điện áp nguồn cấp cho lò sấy mà ta có được nhiệt độ khác nhau nghĩa là nếu ta tăng điện áp nguồn cấp thì nhiệt độ của lò sấy cũng tăng lên… 6.1.2. Sơ đồ cấu trúc Hình 6.2 : Sơ đồ cấu trúc Bộ biến đổi : Hệ số khuếch đại bộ biến đổi Hằng số thời gian bộ biến đổi Lò điện sấy : Hệ số khuếch đại lò sấy Hằng số thời gian lò sấy (phút) Khâu phản hồi nhiệt độ : Hệ số khuếch đại khâu phản hồi : Hằng số thời gian khâu phản hồi: chọn 6.1.3. Tổng hợp bộ điều chỉnh - Theo sơ đồ cấu trúc trên thí đối tượng điều chỉnh là hàm truyền đạt: Các hằng số thời gian rất nhỏ so với hằng số thời gian của lò sấy Đặt Như vậy sơ đồ cấu trúc lại có dạng : Hình 6.3 : sơ đồ cấu trúc Để tìm thông số bộ điều chỉnh ta dùng phép gán : (*) Áp dụng tiêu chuẩn tối ưu modul : Thế hàm và vào phương trình (*) ta được : Chọn đây là khâu tỉ lệ tích phân PI Mạch khâu PI : Hình 6.3 : hình khâu PI Vậy bộ điều chỉnh có hàm truyền đạt là : Và hàm truyền đạt mạch vòng là ; 6.2. Mô phỏng KẾT LUẬN Trong bản đồ án này em đã nghiên cứa và tìm hiểu rút ra các ý chính sau: - Tổng quan về công ty cổ phần tràng an Tìm hiểu công nghệ lò sấy và dây chuyền đùn SNACK, cơ cấu tổ chức ,quy trình công nghệ sản suất và hệ thống tự động hóa của nhà máy Nghiên cứu các đặc điểm chính lò sấy như trang bị điện, nguyên lý hoạt động, hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy…. Tính toán và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy… Do thời gian có hạn, khối lượng kiến thức nhiều, trình độ còn hạn chế nên bản đồ án này không tránh khỏi khiếm khuyết . Vì vậy em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong bộ môn. Em chân thành cảm ơn sự tạo điều kiện giúp đỡ của ban lãnh đạo , các phòng ban, phân xưởng công ty bánh kẹo TRÀNG AN , đặc biệt là phòng kỹ thuật cơ điện và cô giáo Nguyễn Thị Liên Anh đã giúp em hiểu được quy trình công nghệ cũng như nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển thực tế từ đó vận dụng và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách hướng dẫn thiết kế điện tử công suất Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật tháng 8 năm 2009 Tác giả : Phạm Quốc Hải [2] Sách điều chỉnh tự động truyền động điện Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật tháng 3 năm 2008 Tác giả: Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Phạm Quốc Hải Dương Văn Nghi [3] Sách điện tử công suất Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật năm 2007 Tác giả: Võ Minh Chính – Phạm Quốc Hải – Trần Trọng Minh