Truyền động điện lò quay trong dây chuyền sản xuất xi măng

Chỉnh lưu Tiristor cầu 3 pha sử dụng bộ điều khiển với vi xử lí 16 bít, 38MHz. Giao diện người sử dụng : Bàn phím, màn hình hiển thị. Mạch bảo vệ R/C cho mỗi Tiristor. Phản hồi dòng sử dụng biến dòng. Có thể phản hồi tốc độ dùng máy phát tốc. Bộ điều khiển PID. Giao tiếp RS232 hoặc 485 + các đèn hiển thị. Tín hiệu phản hồi về từ máy phát tốc là tín hiệu số và tương tự. Điện trở Shunt bên mạch kích từ làm nhiệm vụ bảo vệ mất từ thông và đảm bảo kinh tế phía mạch kích từ. Ngoài ra, trong simoreg còn tích hợp thêm các mạch bảo vệ như: Bảo vệ mất kích từ. Bảo vệ quá tốc độ. Bảo vệ quá tải. Bảo vệ mất tín hiệu từ máy phát tốc. Bảo vệ mất pha và hiển thị thứ tự pha. Bảo vệ quá dòng. Bảo vệ quá áp du/dt cho các Tiristor. Tản nhiệt bằng quạt + cánh tản nhiệt. Cách ly. 2.3.3. Hoạt động. Một vi xử lý 16 bit thực hiện việc điều khiển chức năng giao tiếp và chức năng của các mạch vòng kín và hở. Các chức năng điều khiển được cài đặt trong phần mềm như các Module chương trình và được truy cập thông qua các thông số. Các giá trị đặt và giá trị hiện tại có thể ở dạng tương tự hoặc dạng số. Với từng loại bộ biến đổi có dòng điện định mức riêng và dòng cho phép riêng (dòng cho phép có thể lên tới 1,5 lần dòng định mức). Bộ vi xử lý còn có chức năng tính toán giá trị I2t để bảo vệ Tiristor khỏi bị phá huỷ vì hiện tượng quá nhiệt, nếu như giá trị tính toán được vượt quá giá trị cho phép thì lỗi sẽ được thông báo và tuỳ thuộc vào mức độ lỗi mà bộ biến đổi sẽ hoạt động tiếp hoặc dừng hoạt động. Sự cân bằng của các mạch vòng điều chỉnh liên quan đến tốc độ định mức của động cơ. 2.3.4. Giới thiệu về họ SIMOREG D.../640A-1200A, 3-ph AC 400V bis 750V/1Q. Với các thông số của động cơ sử dụng truyền động cho lò quay như trên, ta chọn SIMOREG loại có dòng từ 640A1200A, điện áp nguồn 3-ph AC 400 đến 750V/1Q. Với các thông số chính sau: Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật. 6RA24..-4DS22 6RA24..-4GS22 6RA24..-4KS22 87 91 87 91 85 87 Nguồn cấp định mức cho phần ứng V 3-ph.AC 400 (+15%/-20%) 3-ph.AC 500 (+10%/-15%) 3-ph.AC 400 (+10%/-15%) Nguồn cấp định mức cho mạch điện tử V 2-ph.AC 400 (+15%/-25%) ; In = 0,5A. Nguồn cấp định mức cho quạt V 3-ph.AC 400 (±15%). Nguồn cấp định mức cho phần kích từ V 2-ph.AC 400 (+15%/-20%). Tần số định mức Hz Bộ biến đổi tự động điều chỉnh theo tần số nguồn trong dải từ 45Hz đến 65Hz. Điện áp một chiều định mức V 485 600 900 Dòng điện một chiều định mức A 850 1200 850 1200 640 860 Khả năng quá tải Lớn nhất là 150% dòng một chiều định mức. Công suất định mức kW 412 582 510 720 576 860 Tổn hao tại giá trị dòng định mức W 3300 4900 3400 5000 4000 4800 Điện áp kích từ một chiều định mức V Lớn nhất là 325V. Dòng kích từ một chiều định mức A 30A Nhiệt độ môi trường oC 0 -> 35oC tại Iđm , làm mát cưỡng bức . Nhiệt độ vận chuyển và bảo quản oC -30 đến +85 Độ cao lắp đặt ≤ 1000m ở điều kiện dòng định mức. Độ ổn đinh tốc độ ∆n = 0,006%ωđm khi giá trị đặt là số. ∆n = 0,1%ω®m khi giá trị đặt là tương tự. Khối lượng kg 77 Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý bộ simoreg Hình 2.7. Sơ đồ đầu nối bộ simoreg Sau đây ta đi khảo sát các bảng mạch chính bên trong bộ simoreg. a./ Bảng mạch C98043-A1600. Bảng 2.2. Các đầu nối của bảng mạch C98043-A1600. Đầu dây nối Chức năng XJ1 Cho phép ghi vào EPROM VT 1-2: Cho phép ghi. VT 2-3: Không cho phép ghi. XJ2 Nguồn cấp 5V cho giao diện bộ biến đổi (C98043-A1618) VT 1-2: Không cấp nguồn. VT 2-3: Cấp nguồn cho giao diện BBĐ. XJ3 Kết thúc đường truyền RS485 VT 1-2: Đường truyền không kết thúc. VT 2-3: Đường truyền kết thúc (X500.3 và X500.8 nối qua một điện trở 150W). XJ4 Kết thúc đường truyền RS485 VT 1-2: Đường truyền X500.8 kết thúc sau X500.5(M5) nối qua điện trở 390W. VT 2-3: Đường truyền không kết thúc. XJ5 Kết thúc đường truyền RS485 VT 1-2: Đường truyền X500.3 kết thúc sau X500.6(P5) nối qua điện trở 390W. VT 2-3: Đường truyền không kết thúc. XJ6 Tín hiệu truyền từ giao diện bộ biến đổi (C98043-A1618) VT 1-2: Tín hiệu không được đưa tới X501. VT 2-3: Tín hiệu được đưa tới X501. XJ7 Tín hiệu vào giao diện bộ biến đổi (C98043-A1618) VT 1-2: Tín hiệu không được đưa tới X501. VT 2-3: Tín hiệu được đưa tới X501. XJ8 Tín hiệu điều khiển giao diện bộ biến đổi (C98043-A1618) VT 1-2: Tín hiệu không được đưa tới X501. VT 2-3: Tín hiệu được đưa tới X501. XJ9 Nối đất M5/2 (của các đầu vào lựa chọn nhị phân) với đất M (của hệ thống trong) VT 1-2: Không nối. VT 2-3: Nối. XJ10 Nguồn cấp 24V cho các đầu ra lựa chọn nhị phân VT 1-2: Nguồn cấp P24 trong. VT 2-3: Nguồn cấp P24 ngoài đấu qua đầu XB-49. XJ11 Encoder, track 1 VT 1-2: Điện áp định mức 15V. VT 2-3: Điện áp định mức 5V. XJ12 Encoder, track 2 VT 1-2: Điện áp định mức 15V. VT 2-3: Điện áp định mức 5V. XJ13 Encoder, 0mark VT 1-2: Điện áp định mức 15V. VT 2-3: Điện áp định mức 5V. Nút ấn S1 S2 S3 Giảm. Tăng. Thay đổi chế độ. Chuyển mạch S4 Điểm đặt chính ( XA-4, XA-5) VT 1-2: 0...±10V. VT 2-3: 0...20mA. Chuyển mạch S5 Đầu vào lựa chọn Analog 1(XA-6, XA-7) VT 1-2: 0...±10V. VT 2-3: 0...20mA. b./ Bảng mạch giao diện động cơ C98043-A1617. Dây nối XJ100: Nối đất M5/3(cho các đầu vào của hệ thống cảm biến của động cơ) với đất trong M. VT 1-2: Đầu nối kín. VT 2-3: Đầu nối hở. Dây nối XJ101: Chọn loại cảm biến đo nhiệt độ động cơ. VT 1-2: KTY84 hoặc PTC. VT 2-3: PT100. c./ Bảng mạch PC mở rộng giao diện C98043-A1618. Dây nối XJ200: Đầu cuối đường truyền RS485. VT 1-2: Đường truyền X502.8 kết thúc sau X502.5(M5) nối qua điện trở 390W. VT 2-3: Đường truyền không kết thúc. Dây nối XJ201: Đầu cuối đường truyền RS485. VT 1-2: Đường truyền không kết thúc. VT 2-3: Đường truyền kết thúc (X502.3 nối với X502.8 qua một điện trở 390W). Dây nối XJ202: Đầu cuối đường truyền RS485. VT 1-2: Đường truyền X502.3 kết thúc sau X502.6(P5) nối qua điện trở 390W. VT 2-3: Đường truyền không kết thúc. 2.3.5. Giới thiệu về chức năng của một số đầu cuối. a./ Khối nguồn. Bảng 2.3. Thông số liên quan đến khối nguồn. Chức năng Đầu cuối Tham số liên quan Đầu vào nguồn cấp phần ứng 1U1 1V1 1W1 P071 Thiết bị bảo vệ Kết nối mạch phần ứng với động cơ 1C1(1D1) 1D1(1C1) P072 P100 P101 b./ Quạt. Sử dụng cho các bộ biến đổi có I³200A, làm mát cưỡng bức. Bảng 2.4. Thông số liên quan đến quạt. Chức năng Đầu cuối Giải thích Nguồn cấp 4U1 4V1 4W1 BBĐ 200A-600A: 3ph-400VAC(±15%); 0,24A; 95W BBĐ ³600A: 3ph-400VAC(±15%); 2x0,27A; 2x120W Thiết bị bảo vệ PE c./ Mạch kích từ. Bảng 2.5. Thông số liên quan đến mạch kích từ. Chức năng Đầu cuối XF Giải thích Tham số liên quan Kết nối với nguồn Kết nối với kích từ 3U1 3W1 3C 3D 2pha400VAC(+15%/20%) Điện áp 1 chiều định mức 325V P102 d./ Nguồn cấp cho các thiết bị điện tử. Bảng 2.6. Thông số về nguồn cấp cho thiết bị điện tử. Chức năng Đầu cuối XP Giải thích Nguồn cấp 5U1 5W1 2 pha 400VAC(+15%/-25%) In=0,5A. e./ Khối điều khiển mạch vòng kín và mạch vòng hở. Bảng 2.7. Các đầu vào Analog-điểm đặt: Chức năng Đầu cuối XA,XB Giải thích Tham số liên quan M P10 N10 1 2 3 ±0,5% tại 250C Đầu vào lựa chọn: Điểm đặt + Điểm đặt - 4 5 S4 ở VT1: ±10V; 515kW; độ phân giải: 0,6mV. S4 ở VT2: 0-20mA; 300W 4-20mA; 300W S4 P701 P702 P703 P704 Đầu vào lựa chọn: Analog 1+ Analog 1- 6 7 S5 ở VT1: ±10V; 515kW; độ phân giải: 0,6mV. S5 ở VT2: 0-20mA; 300W 4-20mA, 300W S5 P710 P711 P712 P713 P714 Đầu vào lựa chọn: Analog 2 Đất 8 9 ±10V, 52kW Độ phân giải: 10,8mV. P716 P717 P718 P719 Đầu vào lựa chọn: Analog 3 Nối đất 10 11 ±10V, 52kW Độ phân giải: 10,8mV. P721 P722 P723 P724 Bảng 2.8. Các đầu vào Analog-giá trị phản hồi tốc độ, máy phát tốc. Chức năng Đầu cuối XT Giải thích Tham số liên quan Đầu nối máy phát tốc: 80V-250V 25V-80V 8V-25V Nối đất 101 102 103 104 ±250V; 438kW ±80V; 138kW ±25V; 44kW P083 P706 P707 P708 P709 Bảng 2.9. Các đầu vào Encorder. Chức năng Đầu cuối XA,XB Giải thích Tham số liên quan Nguồn cấp(13V-18V) Đất Track 1: Nguồn + Nguồn - Track 2: Nguồn + Nguồn - 0 mark: Nguồn + Nguồn - 26 27 28 29 30 31 32 33 200mA, ngắn mạch qua PTC Tải £ 5mA ở 15V. XJ11 XJ12 XJ13 P083 P140 P141 P142 P143 Bảng 2.10. Các đầu ra Analog. Chức năng Đầu cuối Giải thích Tham số liên quan Giá trị dòng điện phản hồi Nối đất 12 13 0...±10V ứng với 0...±200% Iđm Tải max: 2mA P739 Đầu ra lựa chọn: Analog 1 Nối đất 14 15 0...±10V Tải max: 2mA Độ phân giải: ±11bit P740 P741 P742 P743 P744 Đầu ra lựa chọn: Analog 2 Nối đất 16 17 0...±10V Tải max: 2mA Độ phân giải: ±11bit P745 P746 P747 P748 P749 Đầu ra lựa chọn: Analog 3 Nối đất 18 19 0...±10V Tải max: 2mA Độ phân giải: ±11bit P750 P751 P752 P753 P754 Đầu ra lựa chọn: Analog 4 Nối đất 20 21 0...±10V Tải max: 2mA Độ phân giải: ±11bit P755 P756 P757 P758 P759 Bảng 2.11. Các đầu vào điều khiển nhị phân. Chức năng Đầu cuối XA,XB Giải thích Tham số liên quan Nguồn cấp M5/2, nối đất cho các đầu ra nhị phân 34 44 35 45 24V DC, tải max 100mA. M5/2 phải được nối với M thì hệ thống mới hoạt động(XJ9 ở VT2-3) XJ9 XJ9 ON/OFF 37 Tín hiệu cao ở mức cao: ON Chức năng ON cùng với tín hiệu cao ở đầu 38 sẽ thúc đẩy hoạt động của máy phát tốc. Tín hiệu ở mức thấp hoặc đầu 37 mở:OFF. Giảm kích hoạt của máy tạo gia tốc tới n<nmin (P370), bộ điều khiển ngừng hoạt động, công tắc OFF. Tín hiệu cho phép 38 Tín hiệu cao: cho phép bộ điều khiển hoạt động. Tín hiệu thấp: bộ điều khiển bị cấm. Lựa chọn đầu vào: Nhị phân 1 39 P761 Lựa chọn đầu vào: Nhị phân2 40 P762 Lựa chọn đầu vào: Nhị phân3 41 P763 Lựa chọn đầu vào: Nhị phân4 42 P764 Lựa chọn đầu vào: Nhị phân5 43 P765 Lựa chọn đầu vào: Nhị phân6 Báo lỗi 44 Nhóm tín hiệu này tác động theo sườn dương. BBĐ sẽ tiếp tục ở trong trạng thái lỗi cho đến khi lỗi này được báo và được loại bỏ. Sau đó BBĐ ở trạng thái tạm ngừng hoạt động cho đến khi tín hiệu thấp đặt vào đầu 37 thì trạng thái này bị huỷ bỏ. P766 Bảng 2.12. Thông số khối ngắt an toàn (E-stop). Chức năng Đầu cuối X5 Giải thích Tham số liên quan Nguồn cấp 106 24VDC, tải max 50mA, ngắn mạch qua PTC. Chuyển mạch 105 Ie=20mA Nút ấn 107 Công tắc thường đóng Ie=30mA Khởi động lại 108 Công tắc thường mở Ie=10mA Bảng 2.13. Các đầu ra điều khiển nhị phân. Chức năng Đầu cuối Giải thích Tham số liên quan Nguồn cấp ngoài cho đầu ra lựa chọn nhị phân. Nối đất 49 47 51 24VDC(XJ10 ở VT2-3). Đối với nguồn cấp trong tải max cho lựa chọn đầu ra là 10mA, nguồn cấp ngoài là 100mA. XJ10 Đầu ra lựa chọn “” 46 Tín hiệu cao (16-30V): không có lỗi. Tín hiệu thấp (0-2V): có lỗi. P771 Đầu ra lựa chọn: nhị phân 2 48 P772 Đầu ra lựa chọn: nhị phân 3 50 P773 Đầu ra lựa chọn: nhị phân 4 52 P774 Rơle của công tắc tơ K1, loại chung. Rơle của công tắc tơ K1, loại thường mở. 109 110 Khả năng tải: £250VAC, 4A, cosf=1 £250VAC, 2A, cosf=0,4 £30VDC, 2A 2.3.6. Giới thiệu về bộ biến đổi Tiristor cấp nguồn cho phần ứng động cơ. Hình 2.8. Bộ biến đổi Tiristo cấp nguồn cho phần ứng động cơ. Do lò quay không yêu cầu đảo chiều nên bộ biến đổi T cấp điện cho phần ứng chỉ cần dùng một cầu chỉnh lưu ba pha gồm 6 T chia thành 2 nhóm: Nhóm katôt chung : T1, T3, T5. Nhóm anôt chung : T2, T4, T6. Điện áp xoay chiều cấp cho bộ biến đổi: Đặt q=wt Trong mỗi nhóm, khi một tisritor mở, nó sẽ khoá ngay tisritor dẫn dòng trước nó. Góc mở được tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên, thứ tự mở của các T như sau: Bảng 2.14. Thời điểm đóng mở tiristor. Thời điểm Mở Khoá q1 = p/6 + a T1 T5 q2 = 3p/6 + a T2 T6 q3 = 5p/6 + a T3 T1 q4 = 7p/6 + a T4 T2 q5 = 9p/6 + a T5 T3 q6 = 11p/6 + a T6 T4 Hình 2.9. Đồ thị điện áp và dòng điện. Điện áp đầu ra trung bình của bộ biến đổi T: Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van : Ungmax= Dòng điện chảy qua các van là : IT = Id/ 3 2.3.7. Giới thiệu về bộ biến đổi cấp nguồn cho kích từ động cơ. Sơ đồ (hình 2.10): Hình 2.10. Nguồn cấp cho mạch kích từ. Trong đó : Dòng kích từ một chiều tương ứng với giá trị điện trở shunt như sau: Dòng kích từ một chiều Điện trở shunt lắp trên A1603 5A R178 10A R177, R178 15A R174, R177, R1778 20A R173, R174, R177, R178 25A R172, R173, R174, R177, R178 30A R171, R172, R173, R174, R177, R178 Bộ biến đổi cấp điện cho phần kích từ động cơ là bộ biến đổi cầu 1 pha bán điều khiển. Hoạt động: - q = a: phát xung mở T1 nên T1 và Đ2 dẫn. - p< q < p+a: Đ1 và Đ2 dẫn. Ukt = 0 - q = p+a: phát xung mở cho T2 nên T2 và Đ1 dẫn. - 2p 0, Đ1 và Đ2 dẫn. Hình 2.11. Đồ thị điện áp và dòng điện mạch kích từ Giá trị điện áp ra trung bình và dòng trung bình qua van là: Chương 3 SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CỦA SIMOREG DÙNG TRONG LÒ QUAY 3.1. Sơ đồ khối tổng thể phần điều khiển của bộ Simoreg Do yêu cầu công nghệ lò quay không cần đảo chiều quay và tốc độ làm việc nhỏ nên động cơ một chiều dùng để quay lò chỉ cần điều chỉnh điện áp phần ứng mà không cần điều chỉnh kích từ. Vì vậy, ở đây ta chỉ xét sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển điều chỉnh điện áp phần ứng. Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển điện áp phần ứng 3.2. Phân tích sơ đồ 3.2.1. Khâu xử lý tín hiệu Sơ đồ hình 3.2 Hình 3.2. Sơ đồ khối xử lý tín hiệu a./ Khối tạo tín hiệu đặt Bảng 3.1. Thông số liên quan đến sơ đồ Tên tham số Đặt Giải thích P701 100% P701= X: điện áp đầu vào (dòng điện đầu vào). Y: tỷ lệ phần trăm đặt cho điện áp vào (dòng điện vào). P703 00 Từ điều khiển cho tín hiệu đặt: x0: Tín hiệu đặt được lấy đúng dấu. x1: Tín hiệu đặt được lấy giá trị tuyệt đối. x2:Tín hiệu đặt được lấy đảo dấu. x3: Tín hiệu đặt được lấy ngược dấu giá trị tuyệt đối. 0x: Đầu vào là điện áp ±10V(S4 của A1600 ở VT1) 1x: Đầu vào là dòng điện 4-20mA (S4 ở VT2). 2x: Đầu vào là dòng điện 0-20mA. P702 0x0,0061% Đặt giá trị bù thêm vào tín hiệu đặt. P704 0ms Đặt thời gian lọc cho tín hiệu đặt. P001 75,1% Hiển thị đầu vào XA-4, XA-5. Tín hiệu đặt được lấy từ các đầu XA-4, XA-5. Tuỳ theo giá trị cài đặt trong P703 mà tín hiệu đặt là giá trị điện áp hoặc dòng điện. Ta có bảng lựa chọn như sau: ±10V 4-20mA 0-20mA S4 1 2 2 P703 0x 1x 2x Tín hiệu dạng điện áp hoặc dòng điện được đưa qua một khâu khuếch đại và một khâu lọc có thời gian lọc 1ms, sau đó sẽ được đưa qua một bộ ADC để chuyển thành tín hiệu số. Tín hiệu số được đưa qua một khâu chuẩn hoá có hệ số P701/100%. Tín hiệu sau chuẩn hoá đi qua một bộ lựa chọn, tuỳ theo giá trị đặt trong P703 mà tín hiệu được nhân với các hệ số khác nhau như 100%, 200%, 250%. Tín hiệu ra khỏi bộ lựa chọn này sẽ được bù thêm một lượng đặt trong P702 trước khi được đưa qua bộ lựa chọn 2, ở bộ lựa chọn này tín hiệu sẽ được xác định dấu cho phù hợp với tải ( tải không đổi, tải phản kháng, tải thế năng...). Tín hiệu tiếp tục được lọc thêm một lần nữa. Việc cho phép tín hiệu đặt được điều khiển bởi hàm vào nhị phân BEF43. P001 để hiển thị giá trị tín hiệu ra khỏi khối tạo tín hiệu đặt. b./ Khối xử lý tín hiệu phản hồi Bảng 3.2. Thông số liên quan đến sơ đồ Tham số Đặt Chức năng P708 10 Từ điều khiển cho tín hiệu phản hồi: x0: Tín hiệu phản hồi được lấy đúng dấu. x1: Tín hiệu phản hồi được lấy giá trị tuyệt đối. x2:Tín hiệu phản hồi được lấy đảo dấu. x3: Tín hiệu phản hồi được lấy ngược dấu giá trị tuyệt đối. 0x: XT101, XT102, XT103 không nối đi đâu. 1x: Tín hiệu phản hồi được lấy từ XT101. 2x: Tín hiệu phản hồi được lấy từ XT102. 3x: Tín hiệu phản hồi được lấy từ XT103. P706 80V Giá trị chuẩn của điện áp đặt vào ứng với nmax (điện áp của máy phát tốc ứng với nmax ). P707 120x0,0061% Đặt lượng bù cho tín hiệu phản hồi. P709 0ms Đặt thời gian lọc cho tín hiệu phản hồi. P002 74,5% Hiển thị giá trị tại các đầu XT101, XT102, XT103, XT104. Tín hiệu phản hồi được lấy từ một trong 3 đầu XT101, XT102, XT103 tuỳ theo giá trị đặt vào P708. Ta có bảng lựa chọn như sau: 80-250V 25-80V 8-25V XT101 XT102 XT103 P708 1x 2x 3x Tín hiệu phản hồi điện áp được đưa qua một khâu khuếch đại (thực chất là một khâu phân áp) và được lọc qua một bộ lọc có thời gian lọc là 1ms. Tín hiệu qua bộ biến đổi ADC sẽ chuyển thành tín hiệu số. Nhằm mục đích chuẩn hoá tín hiệu người ta đưa tín hiệu qua một khâu lựa chọn hệ số 1, a=250/P706, b=80/P706, c=25/P706. Tín hiệu sau khi được chuẩn hóa được đưa tiếp tới bộ lựa chọn thứ 2 để chọn dấu, tiếp đến lại được đưa qua một khâu lọc. Việc cho phép tín hiệu phản hồi tuỳ thuộc vào hàm vào nhị phân BEF44. P002: Hiển thị giá trị tại các đầu XT101 đến XT104. K004: Giá trị điện áp phản hồi . 3.2.2. Khâu hạn chế cho bộ tích phân gia tốc RFG Sơ đồ hình 3.3 Hình 3.3. Sơ đồ khối hạn chế điểm đặt cho RFG Bảng 3.3. Các thông số liên quan đến sơ đồ Tham số Đặt Chức năng P029 75,04% Hiển thị đầu vào khâu hạn chế cho bộ tích phân gia tốc. P625.00 P625.01 P625.02 P625.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối (connector) được dùng. Khi thay đổi thứ tự đầu nối thì hệ số nhân với giá trị đặt giới hạn (+) (cho bộ hạn chế) sẽ thay đổi do vậy giới hạn (+) cho bộ hạn chế cũng thay đổi theo. P315 100% Giá trị đặt giới hạn (+) cho bộ hạn chế của khâu tích phân gia tốc. P319 100% Giá trị đặt giới hạn (+) cho bộ hạn chế của khâu tích phân gia tốc, giá trị này sẽ được đưa vào nếu có lệnh “giảm giá trị đặt”. P316 -100% Giá trị đặt giới hạn (-) cho bộ hạn chế của khâu tích phân gia tốc. P320 -100% Giá trị đặt giới hạn (-) cho bộ hạn chế của khâu tích phân gia tốc, giá trị này sẽ được đưa vào nếu có lệnh “giảm giá trị đặt”. P626.00 P626.01 P626.02 P626.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối (connector) được dùng. Khi thay đổi thứ tự đầu nối thì hệ số nhân với giá trị đặt giới hạn (-) (cho bộ hạn chế) sẽ thay đổi do vậy giới hạn (-) cho bộ hạn chế cũng thay đổi theo. P623.00 P623.01 P623.02 P623.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối (connector) đưa tới bộ tích phân gia tốc. Các đầu nối: K198: Đầu vào bộ hạn chế cho bộ tích phân gia tốc. K194: Đầu ra bộ hạn chế cho bộ tích phân gia tốc. K196: Giá trị giới hạn (+) nhỏ nhất của khâu hạn chế cho bộ tích phân gia tốc. K197: Giá trị giới hạn (-) nhỏ nhất của khâu hạn chế cho bộ tích phân gia tốc. 3.2.3. Khâu tích phân gia tốc RFG Sơ đồ hình 3.4 Bảng 3.4. Các thông số liên quan đến sơ đồ Tham số Đặt Chức năng P028 75,01% Hiển thị đầu vào RFG. P624.00 P624.01 0 0 Thứ tự đầu nối (connector) nối tới tín hiệu giảm các giá trị thời gian trong RFG. P303 P304 P305 P306 5s 5s 0s 0s Thời gian cho tăng tốc 1. Thời gian cho giảm tốc 1. Thời gian cho tăng gia tốc 1. Thời gian cho giảm gia tốc 1. P307 P308 P309 P310 0s 0s 0s 0s Thời gian cho tăng tốc 2. Thời gian cho giảm tốc 2. Thời gian cho tăng gia tốc 2. Thời gian cho giảm gia tốc 2. P311 P312 P313 P314 0s 0s 0s 0s Thời gian cho tăng tốc 3. Thời gian cho giảm tốc 3. Thời gian cho tăng gia tốc 3. Thời gian cho giảm gia tốc 3. P027 75,01% Hiển thị đầu ra của bộ tích phân gia tốc. P622.00 P622.01 P622.02 P622.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối (connector) nối tới bộ hạn chế của bộ điều chỉnh tốc độ. P620.00 P620.01 P620.02 P620.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối (connector) được dùng. Khi thay đổi thứ tự đầu nối thì hệ số nhân với giá trị đặt giới hạn (+) (cho bộ hạn chế của bộ điều chỉnh tốc độ) sẽ thay đổi do vậy giới hạn (+) cho bộ hạn chế cũng thay đổi theo. P621.00 P621.01 P621.02 P621.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối (connector) được dùng. Khi thay đổi thứ tự đầu nối thì hệ số nhân với giá trị đặt giới hạn (-) (cho bộ hạn chế của bộ điều chỉnh tốc độ) sẽ thay đổi do vậy giới hạn (-) cho bộ hạn chế cũng thay đổi theo. P300 100% Giá trị giới hạn (+) của bộ hạn chế cho bộ điều chỉnh tốc độ. P301 -100% Giá trị giới hạn (-) của bộ hạn chế cho bộ điều chỉnh tốc độ. P302 00 Từ điều khiển chế độ hoạt động của RFG. Các đầu nối: K192: Đầu vào của RFG. K185: Thời gian trễ của tín hiệu đặt thời gian tăng tốc (0,01s). K186: Thời gian trễ của tín hiệu đặt thời gian giảm tốc (0,01s). K187: Thời gian trễ của tín hiệu đặt thời gian tăng gia tốc (0,01s). K188: Thời gian trễ của tín hiệu đặt thời gian giảm gia tốc (0,01s). K190: Đầu ra của RFG. K191: Đo tốc độ thay đổi đầu ra của RFG (khoảng thay đổi của đầu ra RFG khi một xung được kích hoạt). K183: Đầu vào bộ hạn chế cho bộ điều chỉnh tốc độ. K181: Giá trị giới hạn (+) của bộ hạn chế cho bộ điều chỉnh tốc độ. K182: Giá trị giới hạn (-) của bộ hạn chế cho bộ điều chỉnh tốc độ. K170: Đầu vào bộ điều chỉnh tốc độ. Chức năng của khâu tích phân gia tốc là làm cho tín hiệu đặt tốc độ tăng hoặc giảm từ từ trong một khoảng thời gian nào đó hoặc với một gia tốc nào đó mà không tăng hay giảm đột ngột. Qua khâu RFG tín hiệu đặt tốc độ bị trễ một khoảng thời gian. RFG hoạt động theo chế độ như sau: Tín hiệu vào RFG sẽ được thay đổi theo một gia tốc cho trước: tín hiệu vào RFG sẽ thay đổi theo gia tốc đã đặt trước cho đến khi đạt được đến giá trị đặt của chúng trong khoảng thời gian đặt trước. Trong hệ SIMOREG dùng cho lò quay RFG hoạt động ở chế độ đặt thời gian, các giá trị thời gian được đặt trong 3 bộ tham số: - Bộ tham số 1: Các tham số P303, P304, P305, P306 chứa các giá trị thời gian (thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, thời gian tăng gia tốc, thời gian giảm gia tốc). Khi bắt đầu mở máy giá trị thời gian được đặt trong bộ tham số 1 nhân với hệ số tương ứng của các đầu nối (connector) đã được chọn thông qua tham số P624 rồi đưa vào RFG. Khi tín hiệu tốc độ đã đạt đến giá trị đặt thì tuỳ theo giá trị chứa trong P302 sẽ quyết định bộ tham số thời gian nào được sử dụng tiếp theo: P302=xx0x: RFG hoạt động như máy tạo gia tốc. P302=xx1x: RFG hoạt động như bộ tích phân gia tốc, sau khi tín hiệu tốc độ đạt đến giá trị đặt lần đầu tiên thì thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, thời gian tăng gia tốc, thời gian giảm gia tốc bằng 0. P302=xx2x: RFG hoạt động như bộ tích phân gia tốc, sau khi tín hiệu tốc độ đạt đến giá trị đặt lần đầu tiên thì thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, thời gian tăng gia tốc, thời gian giảm gia tốc đặt trong bộ tham số 2 được sử dụng. P302=xx3x: RFG hoạt động như bộ tích phân gia tốc, sau khi tín hiệu tốc độ đạt đến giá trị đặt lần đầu tiên thì thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, thời gian tăng gia tốc, thời gian giảm gia tốc đặt trong bộ tham số 3 được sử dụng. - Bộ tham số 2: Các tham số P307, P308, P309, P310 chứa các giá trị thời gian (thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, thời gian tăng gia tốc, thời gian giảm gia tốc). Ngoài P302 bộ tham số thời gian 2 còn phụ thuộc vào P637, do P637 có mức ưu tiên cao hơn nên khi P637=1 thì bộ tham số thời gian 2 được sử dụng. - Bộ tham số 3: Các tham số P311, P312, P313, P314 chứa các giá trị thời gian (thời gian tăng tốc, thời gian giảm tốc, thời gian tăng gia tốc, thời gian giảm gia tốc). Bộ tham số thời gian 3 còn phụ thuộc vào P638, khi P638=1 thì bộ tham số thời gian 3 được sử dụng. Hoạt động của RFG được điều khiển bởi P646: + P646 =1: khi tín hiệu tốc độ đạt đến giá trị đặt lần đầu tiên ngay sau khi mở máy thì tham số P302 quyết định bộ tham số nào được đưa vào tiếp theo. + P646 = 0: Bộ tham số thời gian 1 sẽ tiếp tục được sử dụng cho đến khi P646 = 1, lúc đó P302 lại quyết định bộ tham số nào tham gia quá trình hoạt dộng. Khi dừng máy hệ thống dừng ở bộ tham số thời gian 1. Bit 0 hoặc đầu 37 quyết định tín hiệu có được đưa vào RFG hay không. Hình 3.4. Sơ đồ khâu tích phân gia tốc RFG 3.2.4. Khâu hạn chế momen và dòng điện phần ứng. Sơ đồ hình 3.5 Hình 3.5. Sơ đồ khâu hạn chế momen và hạn chế dòng điện Bảng 3.5. Các thông số liên quan đến sơ đồ Tham số Đặt Chức năng P178 0% Đặt tốc độ chuyển đổi, nếu tốc độ > giá trị đặt trong P184 và chức năng chuyển đổi được lựa chọn thì bộ giá trị hạn chế momen 2 được lựa chọn từ bộ giá trị hạn chế momen 1. P180 300% Giá trị giới hạn momen (+) 1. P182 300% Giá trị giới hạn momen (+) 2. P181 -300% Giá trị giới hạn momen (-) 1. P183 -300% Giá trị giới hạn momen (-) 2. P605.00 P605.01 P605.02 P605.03 2 2 2 2 Thứ tự đầu nối, mỗi đầu nối khác nhau có hệ số khác nhau nên khi thay đổi đầu nối thì hệ số cũng thay đổi. Do vậy khi thay đổi đầu nối tới giá trị hạn chế momen thì giá trị này cũng thay đổi theo . Thay đổi giá trị hạn chế momen (+). P606.00 P606.01 P606.02 P606.03 2 2 2 2 Thay đổi giá trị hạn chế momen (-). P170 10 Lựa chọn bộ điều chỉnh dòng điện/momen: X0: bộ điều chỉnh momen không hoạt động. X1: bộ điều chỉnh momen hoạt động. 0x: bộ điều chỉnh momen có chức năng như bộ điều chỉnh dòng điện. 1x: bộ hạn chế momen hoạt động. P601.00 P601.01 P601.02 P601.03 2 2 2 2 Đầu nối đưa vào bộ hạn chế dòng điện. P603.00 P603.01 P603.02 P603.03 2 2 2 2 Thay đổi giới hạn dòng điện (momen thuận). P604.00 P604.01 P604.02 P604.03 2 2 2 2 Thay đổi giới hạn dòng điện (momen ngược). P171 P172 100% -100% Giới hạn dòng điện (momen thuận). Giới hạn dòng điện (momen ngược). P074 001 Từ điều khiển cho khối nguồn: X1: BBĐ hoạt động ở một góc phần tư. X2: BBĐ hoạt động ở bốn góc phần tư. 0x: không nối thêm SITOR. 1x: nối thêm SITOR. P075 00 Từ điều khiển cho bộ điều chỉnh I2t của khối nguồn: X0: bộ điều chỉnh không hoạt động, Iư giới hạn bởi Idm của bộ biến đổi. X1: một điện trở tải được mắc thêm vào, bộ điều chỉnh I2t không hoạt động, Iư giới hạn bởi1,5 Idm của bộ biến đổi. X2: bộ điều chỉnh hoạt động. 02:khi bộ điều chỉnh I2t đáp ứng thì chuông 10 báo động đồng thời giá trị dòng giới hạn tự động giảm xuống thấp hơn dòng định mức của BBĐ, đến khi giá trị tuyệt đối của dòng đi vào bộ hạn chế dòng < Idm của BBĐ và độ tăng nhiệt độ < ngưỡng cho phép thì giá trị hạn chế dòng điện mới tăng trở lại và chuông 10 tắt. 12: khi bộ điều chỉnh I2t đáp ứng thì lỗi F039 được thông báo và BBĐ ngừng hoạt động. Các đầu nối: K145: đầu vào bộ hạn chế momen. K290: từ thông động cơ. K143: momen giới hạn (+) nhỏ nhất. K141: đầu ra của bộ hạn chế momen. K133: đầu vào bộ hạn chế dòng điện. K120: đầu vào bộ tạo trễ nhằm giảm áp lực lên bộ bánh răng. K131: dòng điện giới hạn (+) nhỏ nhất. K132: dòng điện giới hạn (-) nhỏ nhất. Bộ hạn chế momen để tạo giá trị đặt cho bộ điều chỉnh dòng điện, P164 đặt tốc độ chuyển đổi, nếu có tín hiệu P694=1 và giá trị tuyệt đối của tốc độ phản hồi lớn hơn giá trị đặt trong P184 thì bộ giá trị giới hạn momen 2 (đặt trong P182, P183) sẽ hoạt động thay thế cho bộ giá giới hạn 1 (đặt trong P180, P181). Giới hạn momen (+) được tính bằng cách: lấy giá trị nhỏ nhất được chọn từ (P605.00, P605.01, P605.02, P605.03) nhân với ½P172½, kết quả được so sánh với P180 (P182), nếu nhỏ hơn thì nhân thêm giá trị . Giới hạn momen (-) được tính bằng cách: lấy giá trị lớn nhất được chọn từ (P606.00, P606.01, P606.02, p606.03) nhân với ½P172½, kết quả so sánh với P181 (P183), nếu lớn hơn thì nhân với . P169: lựa chọn momen giới hạn momen và dòng điện giới hạn. P170: lựa chọn mạch vòng điều chỉnh dòng điện /momen. Các chế độ hoạt động của hệ thống: P169=0, P170=0: mạch vòng điều chỉnh dòng điện có giới hạn dòng điện. P169=0, P170 =1: mạch vòng điều chỉnh momen có giới hạn momen, từ giá trị đặt momen tính ra giá trị đặt dòng điện: P169=1, P170=0: mạch điều chỉnh dòng điện với hạn chế momen, từ giá trị giới hạn momen tính ra giá trị dòng điện giới hạn dòng điện: P169=1, P170=1: không tồn tại. Chức năng của bộ hạn chế dòng điện là để bảo vệ động cơ và bộ biến đổi. Vi xử lý sẽ tính toán nhiệt độ của các Tiristor, nếu như giá trị tính toán được lớn hơn giới hạn cho phép thì dòng điện sẽ được giảm xuống hoặc bộ biến đổi SIMOREG ngừng hoạt động và báo lỗi. Nếu hệ thống làm việc bình thường thì đầu vào bộ hạn chế dòng điện là đầu ra của bộ hạn chế momen. Nếu hệ thống ở trạng thái dừng máy hoặc dừng khẩn cấp thì bộ hạn chế momen sẽ được nối tắt. Giá trị giới hạn (+) của bộ hạn chế dòng điện được tính bằng cách: lấy giá trị nhỏ nhất của các đầu nối( P603.00, P603.01, P603.02, P603.03) nhân với giá trị đặt trong P171, kết quả sẽ được so sánh với dòng điện tính từ khối bảo vệ quá nhiệt cho Tiristor, giá trị nhỏ hơn sẽ được lấy. Giá trị giới hạn (-) của bộ hạn chế dòng điện được tính bằng cách: lấy giá trị nhỏ nhất của các đầu nối( P604.00, P604.01, P604.02, P604.03) và giá trị lựa chọn chế độ hoạt động của bộ biến đổi SIMOREG (1Q hoặc 4Q) nhân với giá trị đặt trong ½P172½, kết quả sẽ được so sánh với dòng điện tính từ khối bảo vệ quá nhiệt cho Tiristor, giá trị lớn hơn sẽ được lấy. 3.2.5. Mạch vòng tốc độ Sơ đồ hình 3.6 Bảng 3.6. Các thông số liên quan đến sơ đồ Tham số Đặt Chức năng P608.00 P608.01 P608.02 P608.03 2 2 2 2 Số thứ tự đầu nối đưa vào bộ điều chỉnh tốc độ. P228 0ms Thời gian lọc cho tín hiệu vào bộ điều chỉnh tốc độ. P026 75% Hiển thị đầu vào bộ điều chỉnh tốc độ . P083 1 Lựa chọn dạng phản hồi tốc độ: 0: không phản hồi tốc độ. 1: tốc độ phản hồi được lấy từ máy phát tốc đưa vào các đầu XT101 đến XT104. 2: tốc độ phản hồi được lấy từ encoder. 3: tốc độ phản hồi được tính từ giá trị sức điện động (K287) và được đánh giá bởi tham số P115. 4: tốc độ phản hồi được lấy từ tham số P609. P609 2 Lựa chọn đầu nối (connector) nối với giá trị tốc độ phản hồi. P115 100% Tốc độ max khi hoạt động không có máy phát tốc. P025 75% Hiển thị giá trị tốc độ phản hồi. P200 0ms Thời gian lọc tín hiệu phản hồi. P201 P203 0Hz 0Hz Lọc dải. P202 P204 0 0 Chất lượng lọc dải. P205 0ms Thời gian vi phân tốc độ phản hồi. P224 0011 Từ điều khiển của bộ điều chỉnh tốc độ: xxx0: thành phần I được đưa về 0. xxx1: thành phần I được kích hoạt. xx0x: thành phần P được đưa về 0. xx1x: thành phần P được kích hoạt. x0xx: tín hiệu vào bộ điều chỉnh tốc độ được lấy đúng dấu. x1xx: tín hiệu vào bộ điều chỉnh tốc độ được lấy đảo dấu. 0xxx: tín hiệu phản vào bộ điều chỉnh tốc độ được lấy đúng dấu. 1xxx: tín hiệu phản vào bộ điều chỉnh tốc độ được lấy đảo dấu. P553 P554 P555 2 2 2 Đầu nối sử dụng cho các thành phần P, I, D. 2: giá trị xác lập là 0%. P550 P225 P556 P559 3 3 0% 0% P551 P226 P557 P560 0,65s 0,65s 0% 0% P552 P227 P558 P561 0% 0% 0% 0% P223 0 Từ điều khiển cho bộ tiền điều chỉnh: 0: bộ tiền điều chỉnh bị nối tắt. 1: bộ tiền điều chỉnh hoạt động tạo điểm đặt momen. P084 1 1: chế độ điều chỉnh mạch vòng tốc độ. 2: chế độ điều chỉnh mạch vòng dòng điện/momen. P550 2 Lựa chọn nguồn tạo tín hiệu đặt cho truyền động ăn theo (slave drive). P607.00 P607.01 P607.02 P607.03 2 2 2 2 Đầu nối (connector) tạo điểm đặt momen. Các đầu nối: K004: giá trị tốc độ phản hồi. K167: giá trị tốc độ phản hồi có dấu. K166: giá trị tốc độ phản hồi lấy giá trị tuyệt đối. K169: giá trị vi phân của tốc độ phản hồi. K165: giá trị phản hồi tốc độ để đưa vào bộ điều chỉnh tốc độ. K170: giá trị đặt của tốc độ . K168: giá trị đặt đưa vào bộ điều chỉnh tốc độ. K160: đầu ra bộ điều chỉnh tốc độ. K161: thành phần P của bộ điều chỉnh tốc độ. K162: thành phần I của bộ điều chỉnh tốc độ. K163: độ lệch giữa giá trị đặt và giá trị phản hồi. K164: độ lệch giữa giá trị đặt và giá trị phản hồi sau khâu D. K147: đầu ra bộ điều chỉnh tốc độ và bộ tiền điều chỉnh. K145: đầu vào bộ hạn chế momen. Hệ thống điều khiển 2 mạch vòng có những tính năng tốt ở trạng thái ổn định và trạng thái động, có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, thiết kế cũng rất thuận tiện cho nên được sử dụng rất rộng rãi. Tuy nhiên nhược điểm chính lại là ở chỗ không tránh khỏi độ quá điều chỉnh và tính năng kháng nhiễu bị hạn chế. Vì vậy trong một số trường hợp nếu có yêu cầu không cho phép quá điều khiển hoặc yêu cầu cao về tính năng kháng nhiễu thì hệ thống hai mạch vòng kín có bộ điều chỉnh PI không thể đáp ứng được. Một phương pháp hiệu quả và đơn giản để giải quyết vấn đề này là cho thêm một khâu phản hồi vi phân tốc độ vào bộ điều chỉnh tốc độ. Khâu phản hồi vi phân tốc độ được đưa vào mạch vòng điều khiển có thể hạn chế được độ quá điều khiển, vì vậy mà đầu phản hồi vào bộ điều chỉnh tốc độ ngoài thành phần tốc độ phản hồi còn có thêm thành phần vi phân tốc độ. Tín hiệu phản hồi và tín hiệu đặt được đưa vào bộ điều chỉnh tốc độ, bộ điều chỉnh tốc độ là bộ điều chỉnh kiểu PI. Bộ điều chỉnh tốc độ mang tính chất thích nghi, các tham số Kp, Tn được điều chỉnh theo sự thay đổi của hệ thống để đạt trạng thái tối ưu. a./ Các phương pháp xác định tốc độ phản hồi - Dùng encoder: đây là phương pháp phản hồi tốc độ kiểu xung số, khi đó P083=2. - Dùng máy phát tốc: giá trị tốc độ phản hồi tỷ lệ với điện áp đầu ra ở máy phát tốc, khi đó P083 =1. b./ Hoạt động. Khi các tham số của hệ thống thay đổi thì P553 và P554 sẽ thay đổi tương ứng với sự thay đổi đó sao cho hệ thống đạt được trạng thái tối ưu, từ giá trị mà P553, P554 nhận được sẽ tính ra thành phần Kp, Tn. Thành phần Kp thay đổi theo giá trị đầu nối (connector) _được lựa chọn thông qua P553. P556: xác định điểm chuyển đổi thứ nhất_tương ứng là Kp1(P550). P559: xác định điểm chuyển đổi thứ hai_tương ứng là Kp2(P225). Nếu giá trị đặt trong P553 < điểm chuyển đổi thứ nhất thì Kp=Kp1. Nếu giá trị đặt trong P553 >điểm chuyển đổi thứ hai thì Kp=Kp2. Nếu không thì Kp tỷ lệ tuyến tính với P553. Tn thay đổi theo giá trị đầu nối (connector) _được lựa chọn thông qua P554. P557: xác định điểm chuyển đổi thứ nhất_tương ứng là Tn1(P551). P560: xác định điểm chuyển đổi thứ hai_tương ứng là Tn2(P226). Nếu giá trị đặt trong P554 < điểm chuyển đổi thứ nhất thì Tn=Tn1. Nếu giá trị đặt trong P554 >điểm chuyển đổi thứ hai thì Tn=Tn2. Nếu không thì Tn tỷ lệ tuyến tính với P554. Tín hiệu đặt và tín hiệu phản hồi được đưa vào bộ điều chỉnh tốc độ, tuỳ theo mức chênh lệch giữa hai tín hiệu này mà đầu ra bộ điều chỉnh tốc độ có giá trị phù hợp để đưa vào bộ điều chỉnh dòng điện. Quá trình điều khiển sẽ kết thúc khi tín hiệu phản hồi bằng tín hiệu đặt. Bit 7 của từ điều khiển STWF cho phép bộ điều chỉnh tốc độ hoạt động theo kiểu PI hoặc là P: 1: bộ điều chỉnh kiểu P. 0: bộ điều chỉnh kiểu PI. Nếu bộ điều chỉnh tốc độ là bộ điều chỉnh kiểu P thì mạch vòng tốc độ có vô sai cấp 1 đối với tín hiệu điều khiển và hữu sai đối với nhiễu, nếu bộ điều chỉnh tốc độ là kiều PI thì mạch vòng tốc độ là vô sai cấp 2 đối với tín hiệu điều khiển và vô sai cấp 1 đối với nhiễu. Tuỳ theo yêu cầu của công nghệ mà sử dụng kiểu P hoặc PI, đối với lò quay thì bộ điều chỉnh tốc độ phải là kiểu PI. Tham số P222 đặt ngưỡng chuyển đổi cho bộ điều chỉnh P/PI: P222=0%: chức năng chuyển đổi P/PI không hoạt động. P222=xxxx: tuỳ thuộc vào giá trị phản hồi, bộ điều chỉnh chuyền từ PI sang P nếu tốc độ phản hồi giảm xuống nhỏ hơn giá trị đặt trong P222, bộ điều chỉnh I chỉ hoạt động trở lại nếu giá trị phản hồi tốc độ lớn hơn giá trị P222 cộng với 2%nmax. Hình 3.6. Sơ đồ mạch vòng điều chỉnh tốc độ 3.2.6. Mạch vòng dòng điện và khối phát xung. Sơ đồ hình 3.7 Hình 3.7. Sơ đồ mạch vòng dòng điện Bảng 3.7. Các thông số liên quan đến sơ đồ Tham số Đặt Chức năng P019 71% Hiển thị dòng điện phần ứng phản hồi. P602 2 Đầu vào bộ điều chỉnh dòng điện, xác định dòng điện phản hồi. P020 67% Hiển thị dòng điện đặt phần ứng. P155 0,13 Hệ số Kp của bộ điều chỉnh dòng điện. P156 0,035s Hệ số Tn của bộ điều chỉnh dòng điện. P154 11 Từ điều khiển của bộ điều chỉnh dòng điện: X0: thành phần I đưa về 0. X1: thành phần I hoạt động. 0x: thành phần P đưa về 0. 1x: thành phần P hoạt động. P110 0,209W Điện trở mạch phần ứng. P111 6,05mH Điện cảm mạch phần ứng. P153 1 Từ điều khiển cho bộ tiền điều chỉnh: 1: bộ tiền điều chỉnh hoạt. 0: bộ điều chỉnh bị nối tắt. P600 2 Lựa chọn đầu vào bộ hạn chế aw , aG. 2: đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện. P150 50 Giới hạn aG. P151 1500 Giới hạn aw. P159 0,01% Ngưỡng đảo chiều. P018 61,30 Hiển thị góc mở. P152 200ms Lọc tần số nguồn cấp. P158 0ms Thời gian tăng dòng điện đặt. Các đầu nối: K116: giá trị tuyệt đối dòng điện phản hồi. K142: giá trị momen. K117: dòng điện phản hồi có dấu. K115: giá trị dòng điện phản hồi đưa vào bộ điều chỉnh tốc. K120: đầu vào bộ tạo trễ nhằm giảm áp lực lên hộp bánh răng. K119: đầu ra bộ tạo trễ K118: giá trị đặt bộ điều chỉnh tốc độ. K287: sức điện động có dấu. K305: điện áp nguồn trung bình cấp cho phần ứng. K110: đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện. K121: đầu ra bộ tiền điều chỉnh dòng điện. K111: đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện, thành phần P. K112: đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện, thành phần I. K113: đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện, độ lệch giá trị dòng điện đặt và giá trị dòng điện phản hồi. K102: đầu ra bộ điều chỉnh dòng điện và bộ điều chỉnh tiền dòng điện. K101: đầu vào bộ hạn chế aw , aG. K100: đầu ra bộ hạn chế aw , aG. Chức năng của mạch vòng điều chỉnh dòng điện trong hệ truyền động 1 chiều là trực tiếp xác định giá trị momen, ngoài ra còn có chức năng bảo vệ. Bộ điều chỉnh dòng điện có thể là bộ điều chỉnh PI. Bên cạnh đó còn một bộ tiền chỉnh hoạt động song song với bộ điều chỉnh dòng điện, đầu ra bộ điều chỉnh và tiền chỉnh dòng điện xác định góc mở Tirisor. Khi nối động cơ một chiều kích từ độc lập vào các bộ biến đổi bán dẫn thì trong một điều kiện nhất định của tốc độ, momen và góc điều khiển sẽ xảy ra hiện tượng dòng điện bị gián đoạn. Khi này các đặc tính tĩnh và động của động cơ khác rất nhiều so với ở chế độ dòng điện liên tục. Trong khoảng thời gian tồn tại xung dòng điện, tốc độ động cơ tăng lên do có xung momen điện từ , khi dòng điện bằng 0 thì tốc độ động cơ bị giảm xuống do momen bằng 0. Sự gián đoạn của dòng điện gây ra đập mạch tốc độ động cơ, nếu momen quán tính đủ lớn thì đập mạch tốc độ sẽ nhỏ và ngược lại. Do giá trị đầu và cuối của mỗi xung dòng trong một chu kì đều là 0 cho nên không có sự gia tăng giá trị trung bình của dòng điện theo thời gian, do đó trong chế độ gián đoạn điện cảm không có tác dụng hạn chế dòng điện trung bình. Đối với hệ truyền động T-Đ khi dòng điện rơi vào vùng gián đoạn thì đặc tính và hàm truyền của động cơ thay đổi rất mạnh so với khi dòng điện liên tục điều này làm cho việc tổng hợp các bộ điều chỉnh thêm phức tạp, giải pháp thông thường là sử dụng các bộ điều chỉnh thích nghi có khả năng thay đổi được cấu trúc và thông số giúp cho hệ đạt được các đặc tính điều chỉnh tốt hơn. Để hệ đạt được chất lượng điều chỉnh tốt nhất thì khi dòng điện gián đoạn thì bộ điều chỉnh là bộ điều chỉnh kiểu I, khi liên tục sẽ là kiểu PI. Để nhận biết được dòng điện là gián đoạn hay liên tục sử dụng một cảm biến dòng điện và một chuyển mạch điện tử để chuyển bộ điều chỉnh từ I sang PI và ngược lại. Tuy nhiên công việc này thực khá phức tạp, vì vậy người ta sử dụng một bộ tiền chỉnh dòng điện. a./ Bộ điều chỉnh dòng điện có khâu tiền chỉnh phi tuyến. Cấu trúc như sau: Hình 3.8. Điều chỉnh thích nghi băng khâu tiền chỉnh Trong đó Fx là khối phi tuyến chưa biết cấu trúc, còn Ri(p) có cấu trúc PI. Khâu S01(p) có hàm truyền như sau: S01(p) = Với Tb = Tđk + Tcl ; Tđk , Tcl lần lượt là hằng số thời gian mạch điều khiển chỉnh lưu và sự chuyển mạch chỉnh lưu. K(Uđk , E) = phụ thuộc vào Uđk và E Dựa vào sơ đồ khối ta có: S01(p) = Từ đây suy ra: Mục tiêu của ta là: = 1 nên suy ra được S01(p).FX = 1 hay FX = 1/S01(p) => FX = Khi tổng hợp hệ thống ta bỏ đi khâu đạo hàm để tránh nhiễu nên FX = Từ đây suy ra : Trong chế độ dòng gián đoạn, khi E = const thì coi gần đúng Ui = K. và khi đó hệ số khuếch đại vi sai của đối tượng là: K(Uđk) = = 4K. với K là hằng số xác định trước Ta có : Tính tích phân hàm trên ta thu được FX = Ku.. Đặc tính của khối phi tuyến FX: Hình 3.9. Đặc tính khối phi tuyến FX Khi hoạt động bộ tiền điều chỉnh ghi lại các giá trị điện trở, điện cảm, sức điện động và điện áp lưới cho nên mà hệ thống luôn được điều chỉnh phù hợp tương ứng với sự thay đổi cấu trúc trong mạch phần ứng. b./ Hoạt động. Tín hiệu phản hồi dòng điện sẽ được lấy từ biến dòng xoay chiều hai pha được lắp trên phần xoay chiều của mạch phần ứng. Bộ điều chỉnh dòng điện là bộ điều chỉnh mang tính thích nghi, khi hệ thống thay đổi thì 2 tham số P155, P156 cũng thay đổi tương ứng cho nên Kp, Tn cũng của bộ điều chỉnh dòng điện cũng thay đổi theo. Tuỳ theo độ lệch giá trị giữa tín hiệu phản hồi dòng điện và tín hiệu đặt mà tín hiệu Udk để tạo góc mở Tiristor sẽ phù hợp, quá trình điều chỉnh sẽ kết thúc khi mà hai tín hiệu có giá trị bằng nhau. Tín hiệu từ bộ tiền chỉnh và bộ điều chỉnh dòng điện được đưa vào một khâu hạn chế góc mở T, khâu hạn chế được sử dụng để tránh hiện tượng sập nghịch lưu và điện áp Udk lớn hơn điện áp răng cưa. Từ bộ phát xung sẽ phát ra xung điều khiển T của bộ biến đổi cấp điện cho mạch phần ứng. Chương 4 TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN 4.1. Tổng hợp mạch vòng điều khiển. Để tổng hợp được hệ điều khiển ta phải đi xây dựng sơ đồ cấu trúc của hệ thống. Từ đó xây dựng các luật điều khiển khác nhau cho hệ thống. 4.1.1. Mô tả toán học động cơ một chiều. Động cơ một chiều là phần tử phi tuyến vì mạch từ không tuyến tính. Khi điện cảm càng giảm thì mạch từ càng bão hòa. Do đó ta cần đưa ra một số giả thiết sau: Mạch từ động cơ chưa bão hòa. Phản ứng phần ứng được bù đủ. Điện trở phần ứng không đổi, không phụ thuộc vào nhiệt độ. + - + - L­ Ukt R­ E­ Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Phương trình của động cơ : Giả sử coi ф = const. Mạch phần ứng. Mạch kích từ. Với ф = const ta đi tuyến tính hóa phương trình mạch phần ứng và thu được phương trình có dạng như sau: Uư(p) = RưI(p) + pLưI(p) +k ф w(p) => Uư(p) = Rư(1 + pLư/Rư)I(p) + k ф w(p) Đặt Tư = Lư/Rư ta thu được phương trình: Uư(p) = Rư(1 + pTư)I(p) + k ф w(p) Và k ф I(p) - Mc(p) = Jpw(p) Từ đây ta có sơ đồ tổng hợp : Hình 4.2. Mô hình động cơ điện một chiều. Thông số động cơ dùng trong lò quay như sau: Công suất động cơ : P = 450KW Tốc độ định mức : n =1000 vòng/phút Dòng điện định mức : Iư = 780A Điện áp định mức : Uư = 600 V Dòng kích từ định mức : Ikt = 8,6A =const Dải điều chỉnh tốc độ : 50 - 1000 vòng/phút Số đôi cực : Zp =2 Hiệu suất của động cơ là : = = = 0,96 Vận tốc góc của động cơ : = = = 104,72 (rad/s) Áp dụng công thức: L­ = KL . => Rư = 0,5.(1-0,96). 0,015 (Ω) Áp dụng công thức: Lư = KL . Trong đó : KL là hệ số lấy giá trị 5,5 5,7 (đối với máy không bù). KL = 1,4 1,9 (đối với máy có bù). Vì máy có bù, do đó ta chọn KL = 1,9 Lư = 1,9 . = 0,73.10-3 (H) Hằng số thời gian Tư : T­ = = = 0,049 (s) Ta có : kϕ = : = = 5,62 Hằng số thời gian cơ học Tc : Tc = Trong đó : J∑ = Jđc + Jlò =1,5Jđc Mà J®c = = = = 244 (kg.m2) Suy ra : J∑ = 1,5.244 = 366 (kg.m2) Vậy hằng số thời gian cơ học Tc = = 0,174 (s) 4.1.2. Mô tả toán học bộ chỉnh lưu Tiristor. Có thể coi gần đúng hàm truyền của bộ chỉnh lưu Tiristor như là một khâu quán tính bậc nhất có hàm truyền là: Với Kcl = = = 60 Tcl = = 3,33(ms) Vậy ta có hàm truyền bộ biến đổi Tiristor là : 4.1.3. Mô tả toán học cảm biến dòng điện. Coi gần đúng hàm truyền của cảm biến dòng điện là khâu quá tính bậc nhất : Với KI = Chọn TfI = 1 ms được hàm truyền như sau : 4.1.4. Mô tả toán học máy phát tốc. Hiện nay trong truyền động động cơ điện một chiều người ta sử dụng phương pháp đo tốc độ chủ yếu là dùng phát tốc một chiều. Do hệ truyền động lò quay yêu cầu điều chỉnh tốc độ chính xác nên ta phải chọn phát tốc có độ chính xác cao.Yêu cầu độ chính xác phát tốc từ 0,5 - 1 %. Có thể coi hàm truyền của phát tốc là khâu quán tính bậc nhất như sau : Trong đó các giá trị được xác định: Kω = Tfω = 1ms - 5 ms Ta chọn : Tfω = 5 ms và thu được hàm truyền máy phát tốc : 4.1.5. Sơ đồ cấu trúc điều khiển. Cấu trúc điều khiển gồm vòng điều chỉnh tốc độ và vòng điều chỉnh dòng điện : Hình 4.3. Sơ đồ cấu trúc điều khiển. 4.1.6. Tổng hợp mạch vòng dòng điện. Cắt bỏ mạch vòng nội. Mạch vòng dòng điện có tần số cắt lớn, thay đổi dòng điện làm hệ thống ít bị ảnh hưởng nên cắt bỏ sức điện động E. Động cơ làm việc ở chế độ dòng liên tục. Nhận thấy tốc độ biến thiên dòng diện nhanh hơn nhiều so với tốc độ biến thiên tốc độ. Nên khi tổng hợp mạch vòng dòng điện ta bỏ qua tín hiệu phản hồi tốc độ. Hình 4.4. Mạch vòng dòng điện tối ưu cho quá trình điện từ. Do TfI = 1(ms), Tcl = 3,33(ms) đều rất nhỏ so với hằng số thời gian Tư nên ta thay bằng 1 khâu quán tính bậc nhất với hằng số thời gian là TI = Tcl + TfI = 4,33 (ms). Khi đó, mạch vòng dòng điện có dạng sau: Hình 4.5. Mạch vòng dòng điện rút gọn. Với KSI = = 20 Dùng tiêu chuẩn tối ưu module để tổng hợp mạch vòng dòng điện với bộ điều khiển là khâu PI có hàm truyền như sau :  Trong đó: KRI(p)= = 0,28 TRI = Tư = 0,049 (s) => Khi đó ta có hàm truyền hệ thống hở : Hàm truyền kín hệ thống: FkI(p) = = Khi tổng hợp mạch vòng dòng điện theo tiêu chuẩn môđun tối ưu đã bỏ qua ảnh hưởng của sức điện động động cơ. Để khắc phục tác động của nhiễu tải ta đưa thêm khâu bù sức điện động vào hệ thống. Hình 4.6. Mạch vòng dòng điện có bù sức điện động. Ta có: Wb = Ta bỏ khâu đạo hàm trong khâu bù để tránh nhiễu, khi đó : Wb = = = 0,017 4.1.7. Tổng hợp mạch vòng tốc độ. Hình 4.7. Sơ đồ điều khiển mạch vòng tốc độ. Để thuận tiện trong quá trình tổng hợp ta xấp xỉ khâu thành khâu quán tính bậc nhất bằng việc bỏ đi thành phần 2TI2p2. Khi đó hàm truyền đối tượng điều chỉnh có dạng sau: SOω(p) = Ta đặt: TS = 2TI + Tfω = 2.4,33+5 = 13,66 (ms) Suy ra : SOω(p) = Theo tiêu chuẩn tối ưu đối xứng, hàm truyền chuẩn có dạng : Fkω(p) = Ta dùng bộ điều chỉnh tốc độ kiểu PI có hàm truyền: Rω(p) = Hàm truyền đạt của hệ hở : FOω(p) = Rω(p).SOω(p) =. Với K1 = Hàm truyền đạt của hệ kín : Fω(p) == Áp dụng điều kiện của tiêu chuẩn tối ưu đối xứng, ta tìm được các phương trình hệ số của phương trình đặc tính : Suy ra : (K1T0 )2 - 2K1KT0 = 0 Và (KT0)2 - 2 K1KT02TS = 0 Giải hệ phương trình trên ta được : T0 = 4TS ; K = 2K1TS Hàm truyền đạt hệ kín sẽ là : Fkω(p) = với Tω = TS Thay số vào tính toán ta được: Rω(p) = = . = . => Rω(p) = 83,64. Hàm chuẩn tối ưu có dạng: Fkω(p) = = Do hàm truyền có khâu vi phân 4pTS làm cho hệ thống có độ quá điều chỉnh lớn, thời gian điều chỉnh dài. Muốn hệ thống đạt chất lượng tốt hơn và ổn định hơn ta cần một khâu hạn chế lượng đặt gia tốc (Ramp): = 4.2. Mô phỏng mạch vòng điều khiển. 4.2.1. Kết quả mô phỏng mạch vòng khi chưa hiệu chỉnh. Sơ đồ mô phỏng simulink như sau: Hình 4.8. Sơ đồ mô phỏng mạch vòng khi chưa hiệu chỉnh. (rad/s) (s) Hình 4.9. Đáp ứng tốc độ khi chưa hiệu chỉnh. (A) (s) Hình 4.10. Đáp ứng dòng điện khi chưa hiệu chỉnh. Nhận xét: Rõ ràng đáp ứng như vậy là chưa tốt và không đúng với thực tế. Với hệ số khuếch đại bộ điều chỉnh KP = 83,64 và KI = 83,64/0,005 = 1520,7 là quá lớn. Điều đó dẫn đến hệ bị dao động và thời gian đạt xác lập sẽ lâu hơn. Đồng thời, kết quả mô phỏng dòng điện cũng không đúng với thực tế bởi vì hệ truyền động điện lò quay không yêu cầu đảo chiều động cơ nên dòng điện sẽ không có giá trị âm. Với kết quả như vậy chưa đáp ứng được yêu cầu công nghệ nên ta cần hiệu chỉnh lại thông số bộ PI điều chỉnh tốc độ và đặt lại thời gian của bộ hạn chế gia tốc lượng đặt. Ta chọn KP = 30, KI = 25 và thời gian của bộ hạn chế gia tốc lượng đặt là 1,21s. 4.2.2. Kết quả mô phỏng mạch vòng khi hiệu chỉnh. Sơ đồ mô phỏng simulink như sau: Hình 4.11. Sơ đồ mô phỏng hệ thống đã hiệu chỉnh. (rad/s) (s) Hình 4.12. Đáp ứng tốc độ khi hiệu chỉnh. (A) (s) Hình 4.13. Đáp ứng dòng điện khi hiệu chỉnh. Nhận xét : Sau khi hiệu chỉnh lại, đáp ứng của hệ thống đã tốt hơn rất nhiều và phù hợp với yêu cầu công nghệ của hệ thống. KẾT LUẬN Qua thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Truyền động điện lò quay dây chuyền sản xuất xi măng" đã giúp em hiểu rõ hơn những vấn đề lý thuyết và thực tế liên quan đến nội dung đề tài và đã giúp em củng cố được rất nhiều kiến thức đã học trong nhà trường. Đề tài tốt nghiệp đã đề cập đến những vấn đề chính như: Công nghệ sản xuất xi măng và công nghệ lò nung; tổng quan về Simoreg, đây là bộ biến đổi được sử dụng trong lò quay tại nhà máy xi măng Hoàng Thạch; khảo sát chất lượng hệ thống thông qua tính toán các bộ điều chỉnh và từ đó mô phỏng mạch vòng dòng điện, mạch vòng tốc độ bằng phần mềm Matlab_Simulink. Là một sinh viên của khoa Điện và bộ môn Tự Động Hóa ,được trang bị những kiến thức về nhiều môn học trong đó có môn truyền động điện,qua bài giảng của các thầy cô và quá trình tìm hiểu đã giúp em hoàn thành bản đồ án này. Đây là mảng đề tài khá rộng, với khối lượng công việc lớn và mới mẻ đối với chúng em cho nên em đã gặp một số khó khăn trong quá trình thiết kế, song được sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn và sự giúp đỡ nhiệt tình của các bạn cùng lớp, nên em đã hoàn thành bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu đó. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian cũng như về trình độ của bản thân, nên không tránh khỏi còn nhiều chỗ thiếu sót, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn để em hoàn thiện hơn bản đồ án này. Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy cô và các bạn, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Văn Liễn đã nhiệt tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án này! Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Minh Tùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi, Điều chỉnh tự động truyền động điện, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội 2002. [2] Phạm Quốc Hải, Võ Minh Chính, Điện tử công suất, Nhà Xuất Bản Giáo Dục, 2002. [3] Nguyễn Phùng Quang, Matlab & Simulink, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2004. [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Cơ sở truyền động điện, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2007. [5] Nhà máy ximăng Hoàng Thạch, Công nghệ sản xuất ximăng, Tài liệu dành cho học viên. [6] SIEMENS, SIMOREG K, Instruction Manual, 6RA24 converters with microprocessor, from 6kW to 774kW in a B6C fully controlled tree-phase bridge circuit and circulating current-free, anti-parallel circuit (B6)A(B6)C for DC variable-speed drives, Order-No.: 6RX1240-0AD76.