Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 27 Chương III NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÂN DOSIMAT Cân Dosimat là hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh lượng liệu vào máy nghiền theo yêu cầu công nghệ. Đồng thời cân mức liệu đổ vào máy nghiền theo thời gian tấn/giờ và đưa lên đồng hồ chỉ thị báo cho người vận hành biết. 3-1. Giới thiệu về công nghệ Dosimat. Hệ thống điều khiển Dosimat là một hệ thống điều khiển tự động, hoàn toàn theo một chu trình kín. Hệ thống Dosimat có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Hàng giờ bột liệu được lấy ra từ đầu ra của máy nghiền liệu, được đưa về phòng thí nghiệm bằng phương pháp bán tự động bột liệu được nghiền lại, cân định lượng và ép thành viên. Viên này là viên mẫu được đưa vào máy phân tích Rơnghen, chúng được phân tích và tính ra 8 mẫu phổ tương ứng với 8 hàm lượ ng của 8 nguyên tố chính trong mẫu: Si, Al, Fe, Ca, Mg, S, K, Cl. Các trị số cường độ phổ với một đường định trước cho sẵn (là kết quả của phương pháp phân tích hóa) được đưa vào máy tính điện tử từ trước đó. Tính được tỷ lệ % của các oxit các nguyên tố trên. Căn cứ vào tỷ lệ % của các oxít máy tính điện tử sẽ tính được ra 3 mô đun bão hòa với KH = 2 3232 8,2 )35,065,1( SiO OFeOAlCaO +− ≈0,8 ÷1 LSF = 32322 65,018,18,2 100 OFeOAlSiO CaOx ++ ≈ 85 ÷100 Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 28 SiM = 3232 2 OFeOAl SiO + = 1,7 ÷ 3,5 và AIM = 32 32 OFe OAl ≈ 0,7 ÷ 2 Căn cứ vào 3 mô đun FLS đã cho trước là hàm lượng % của 4 thành phần phối liệu (đá vôi, đá sét, cát, sỉ). Máy tính sẽ phân tích ra tỷ lệ % cần thiết của 4 thành phần phối liệu trên và sẽ tác động vào cân băng Dosimat. Cân băng là bộ phận thừa hành có nhiệm vụ cung cấp 4 thành phần phối liệu theo đúng tỷ lệ % phối liệu mà máy tính đưa ra. 3-2. Hệ thống truyền động điện. Sơ đồ khối chung của hệ thống TĐĐ cân băng Dosimat ở hình (3-1) a) Băng tải. Là loại băng tải cao su dài 3,5 m, rộng 1,2 m được truyền động nhờ một động cơ một chiều kích từ độc lập, kéo qua bộ giảm tốc và được điều khiển bằng hệ thống cân tự động. Băng tải truyền động theo phương năm ngang. Động c ơ quay tang trống chủ động nhờ ma sát mà băng tải truyền động. Để khắc phục độ võng của băng tải người ta đặt các con lăn ở phía dưới lòng băng tải. Toàn bộ băng tải và giá đặt băng tải, động cơ đều đặt trên giá cân và được đè lên tế bào cân tức là tế bào cân đặt ở phía dưới hai bên giá băng tải. b) Động cơ. Động cơ củ a Dosimat là loại động cơ một chiều kích từ độc lập loại: 300/ 2k. 140SP N 0 36946 có các thông số sau: P đm = 2,2 kW U đ = 220 V. I d = 11,2 A. Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 29 N= 1600 v/ph. U KT = 220V. I KT = 0,25 A. c) Tủ điều khiển Dosimat. Được đặt trong cabin điều khiển cầu xúc mặt trước của bộ điều khiển Dosimat gồm: - Một đồng hồ chỉ kim đo tốc độ vòng/ phút. - Đồng hồ đo tổng (tấn) dạng công tơ mét. - Một đồng hồ kim chỉ tấn/giờ. - Một công tắc thao tác START/STOP. - Một công tắ c chọn mức vận hành LOCALMAN-AUTOCONTROL. Đồng thời trên trung tâm cũng được bố trí các chỉ thị tương tự. 3.3. Nguyên lý điều khiển cân Dosimat. a) Để hệ thống chuẩn bị làm việc phải có đủ các điều kiện sau: - Điện áp nguồn cung cấp đến động cơ. - Chiết áp có điện áp thay đổi từ 0 ÷12 V được đặt trước giới hạn dòng đi ện phần ứng lớn nhất của động cơ I max = 2 I đm . - Chiết áp có điện áp thay đổi từ 0 ÷12 V được đặt trước giới hạn tốc độ min cho động cơ. - Có nguồn kích từ. - Tín hiệu đặt trên trung tâm cho phép với các điều kiện trên thì động cơ đã xác định một góc α ban đầu cho các Thyristor. Khi đó Dosimat có tín hiệu báo sẵn sàng khởi động. Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 30 b) Quá trình khởi động. - Chạy tự động. Rơ le d 1 đóng tiếp điểm 10a 9 sang 10 b 1 . Rơ le d 1 đóng tiếp điểm 10b 8 sang 10 a 6 . - Chạy tại chỗ. Rơ le d 1 đóng tiếp điểm 10a 9 sang 10 a 4 . Rơ le d 1 đóng tiếp điểm 10b 8 sang 10 a 6 . Khi chạy tại chỗ thì tín hiệu đặt từ trung tâm không có tác dụng nữa mà phải thông qua tín hiệu tương ứng đặt tại công đoạn. Tại chiết áp V 5 có điện áp thay đổi từ 0 ÷ 10 V. Để thay đổi điện áp vào khối 370-R. - Khởi động. Khi trên trung tâm hoặc vận hành tại chỗ khởi động thì mạch được đóng vào bộ biến đổi (BĐ-TĐ) dẫn đến động cơ được khởi động, Dosimat sẽ tự động điều chỉnh tốc độ động cơ tăng hoặc giảm để được lượ ng liệu phù hợp tương xứng với trị số đã được đặt trước. Mạch điều chỉnh gồm có: + Mạch vòng điều chỉnh lưu lượng. + Mạch vòng điều chỉnh tốc độ. + Mạch vòng điều chỉnh dòng điện. Khi thiết bị hoạt động lượng liệu được đưa vào băng tải cân, băng tải tác dụ ng lên tế bào cân, các tế bào cân tạo ra tín hiệu điện áp. Các tín hiệu này cùng với tín hiệu đến được đặt trước sẽ so sánh với nhau và qua các bộ khuyếch đại. Các tín hiệu khuyếch đại được đưa đến bộ logic A06 và tới bộ tạo xung A05 tới biến áp xung để điều khiển góc mở α tăng hoặc giảm làm Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 31 thay đổi điện áp. Phần ứng động cơ dẫn đến làm thay đổi tốc độ động cơ. Khi đạt được trị số yêu cầu thì tín hiệu điều khiển và tín hiệu phát tốc sẽ bằng nhau về trị số và điện áp. Đầu vào bộ khuyếch đại A 2 (A07) sẽ tương ứng là “0”. c) Cuộn kích từ. Cuộn kích từ động cơ được cung cấp bởi bộ chỉnh lưu không điều khiển cầu 1 pha (370-A04). Điện áp ra là không đổi. Trong trường hợp mất điện áp từ một cụm trong bộ điều chỉnh sẽ tự động khóa Thyristor. 3-4. Phân tích hệ thống điều khiển Dosimat. 3.4.1. Sơ đồ khối hệ thống. Thành lập sơ đồ khối từ sơ đồ nguyên lý. Hình 3-1: Sơ đồ khối hệ thống. 370K: Là bộ khuyếch đại MV RQ: Khối điều chỉnh lưu lượng Rω: Khối điều chỉnh tốc độ Ri: Khối điều chỉnh dòng điện ĐKFX: Khối điều khiển phát xung BBĐ: Bộ biến đổi Tiristơ § Range + - + - 370K R Q R W R I 370-R Q ® ω I 370-A08 370-A07 §KFX U7 BB§ § U®k Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 32 Đ: Động cơ 4.4.2. Sơ đồ nguyên lý chung của bộ cân Dosimat Để đo trực tiếp lượng liệu (trọng lượng) đổ vào máy nghiền người ta dùng tế bào cân gắn dưới giá băng tải mang liệu. Tín hiệu đầu ra của tế bào cân bằng tỷ lệ với khối lượng của vật liệu tác dụng trên một tiết diện. Tế bào cân bao gồm các bộ cảm biến sức c ăng. Điện trở lực thay đổi theo lực tác dụng nên nó nghĩa là thay đổi theo khối lượng vật liệu trên băng tải. Các điện trở của cảm biến được nối điện vào một cầu Wheatstone. Điện áp ra của cầu được đưa đến bộ khuyếch đại mv (370-K) chức năng của bộ khuyếch đại mv này là khuyếch đại điện áp đư a từ tế bào cân tới rồi đưa lên chỉ thị. Bộ khuyếch đại này có liên quan tới chiết áp Range, chiết áp này để điều chỉnh hệ số khuyếch đại. Đầu ra của bộ khuyếch đại mv (370-K) được so sánh với tín hiệu từ máy tính đưa xuống tạo nên tín hiệu điều khiển đưa đến bộ (370-R). Bộ (370-R) là bộ khuyếch đại thuật toán (trong sơ đồ có 2 bộ khuyế ch đại 370R). Một bộ khuyếch đại được sử dụng như một bộ biến đổi phân cực khi thiết bị chạy không có cân. Khi chạy tại chỗ Rơle d 1 đóng tiếp điểm 10a 9 sang tiếp điểm 10a 4 và rơle d 3 đóng tiếp điểm 10b 8 sang tiếp điểm 10a 6 lúc này người vận hành tại chỗ sẽ chỉnh định triết áp R5 để đặt tín hiệu từ 0 ÷10 V tương ứng với lượng liệu tấn/giờ. Khi rơle d 1 đóng tiếp điểm 10a 9 sang 10b 1 và rơle d 3 đóng tiếp điểm 10b 8 sang 10a 2 thì bộ khuyếch đại PI này cung cấp 1 tín hiệu analog giữa 0 và +10 đến để điều khiển động cơ họat động. Nếu khi lượng liệu trên băng ra nhiều hơn lượng liệu đặt trước tức là tốc độ động cơ tăng khi đó U f tốc Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 33 sẽ tăng qua (370-K) thì tín hiệu phản hồi dương hơn qua bộ PI tín hiệu chủ đạo để điều khiển tốc độ động cơ giảm xuống (tín hiệu ra ở cực b 3 được nối phản hồi tới đầu vào để tạo luật điều khiển PI). Bộ 370- C là bộ khuyếch đại cung cấp sự thay đổi trạng thái và báo động của tải trọng dưới. Khi bộ khuyếch đại PI cung cấp điện áp lớn hơn +10 và trường hợp khi tín hiệu khuyếch đại của (370-K) là quá nhỏ. Tín hiệu ra ở cực a 2 của bộ 370-R là tín hiệu chủ đạo của bộ điều khiển tốc độ 370-A08. Đây là bộ điều chỉnh tốc độ động cơ sao cho nó tương ứng với tốc độ đã đặt trước, tương ứng với tín hiệu đã đặt mà không phụ thuộc vào tác động nhiễu như điện áp nguồn, nhiệt độ, sự thay đổi tải. Tín hiệ u đầu ra của bộ 370-R đưa vào bộ điều chỉnh 370-A08 ở cực a 1 (0 ÷+10) và đưa vào bộ khuyếch đại thuật toán A 1 . Sau đó tín hiệu chỉ đạo được đặt vào đầu đảo cực A 2 , tín hiệu phản hồi âm tốc độ của máy phát tốc (đầu vào a 8 ) cũng được đặt vào đầu đảo của khuyếch đại thuật tóan A 2 . Bộ khuyếch đại thuật toán có nhiệm vụ tạo luật điều khiển PI có chức năng làm giới hạn được tín hiệu dòng điện cực đại. Như vậy bộ 370-A08 sẽ điều khiển tốc độ động cơ theo tín hiệu chủ đạo đã đặt mà không phụ thuộc vào nhiễu. Tín hiệu ra của bộ 370 –A08 được đặt vào cực b6 của bộ 370 – A07 làm tín hiệu ch ủ đạo cho bộ điều chỉnh dòng điện 370 – A07. Đây là bộ điều chỉnh dòng điện so sánh và tạo xung nhiệm cụ của bộ 370 –A07 lấy tín hiệu phản hồi âm dòng qua biến dòng so sánh với tín hiệu chỉ đạo đưa từ bộ 370-A08 sang làm tín hiệu chỉ đạo để điều chỉnh điện áp điều khiển cho ra một xung có độ rộng thay đổi để điều khiển điện áp phần ứng động cơ. Tín hiệu ra của bộ điều chỉnh dòng điện so sánh tạo xung 370-A07 được đưa vào cực a 6 của bộ 370-A06, chức năng của bộ 370-A06 là tạo điều Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 34 khiển logic liên quan đến φ, tạo các tín hiệu xung răng cưa đồng bộ với điện áp phần ứng. Ở bộ 370-A04 là khối tạo tín hiệu đồng bộ và chỉnh lưu kích từ. Khi có kích từ thì Trazitơr sẽ mở tương ứng với một tín hiệu bằng 0 đưa đến cực a8 của khối logic 370 – A06. Nếu không có kích từ thì trazitor sẽ khóa tương ứng với tín hiệu bằng 1 (XF =1) đưa đến cực a8 của khối 370-A06 nó sẽ khóa bộ 370-A08 và 370 –A07 không cho hai bộ này hoạt động dẫn đến hệ thống ngừng hoạt động. Hai tín hiệu ra của bộ 370-A06 được đưa vào bộ khuyếch đại 370 – A05 dùng để khuyếch đại xung mở sau đó được đưa đến biến áp xung để đến từng cặp Thyristor. Hình 3.2: Sơ đồ khối chung cân băng Dosimat Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 35 Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat 36 3.4.3. Phân tích khối U 7 (mạch lực).(Hình 3-4) - Giới thiệu sơ đồ. Biến áp nguồn 380v/300v là nguồn xoay chiều qua cầu chì bảo vệ S 1 đưa vào cực 78-79 đầu vào của cầu chỉnh lưu một pha đối xứng gồm 4 Thyristor. Nguồn một chiều được lấy ra trên cực 35-54 của cầu chỉnh lưu đưa đến cuộn lọc san bằng K 1 và đến cực của động cơ. Đầu 74-75 là đầu vào cực biến áp xung, đầu ra của biến áp xung lấy trên cực 3,4 và 5,6 sau đó đi vào cực G của Thyristor TH 1 , TH 4 . Đầu 76-77 là đầu vào của biến áp xung dùng để mở Th 2 , Th 3 đầu ra lấy trên cực 3,4,5,6. - Nguyên lý hoạt động của sơ đồ. π α 0 π+α 2 π θ U d θ i T1,4 i d i T2,3 [...]... Dosomat 3.4.7.Phân tích khối điều chỉnh tốc độ (370-A08): (hình 3-10) Bộ (370-A08) là bộ điều khiển tốc độ động cơ sao cho nó duy trì tương ứng với tốc độ đã đặt, để tương ứng với lượng liệu để đáp ứng được yêu cầu công nghệ mà không phụ thuộc vào nhiễu như điện áp nguồn, nhiệt độ, sự thay đổi của tải Tín hiệu đầu vào của bộ (370-A08) được đặt trên cực a1 Tín hiệu ra của bộ (370-A08) là tín hiệu chủ đạo... R17 Nếu khi lượng liệu trên băng ra nhiều hơn lượng liệu đặt trước tức là tốc động 53 Chương III: Nguyên cứu hệ thống điều khiển cân Dosomat cơ tăng lên khi đó điện áp phát tốc phát ra cũng tăng lên qua bộ 370 – K thì tín hiệu phản hồi dương hơn tín hiệu đặt Lúc này bộ PI sẽ phát huy tác dụng của nó tức là tạo tín hiệu chủ đạo để điều khiển tốc độ động cơ giảm xuống tỷ lệ với lượng liệu đã đặt đáp ứng... được nối đến cực b3, b6 được chỉnh lưu nhờ 2 điốt D1, D2 Khuyếch đại xung gồm hai nửa giống nhau Mỗi nửa có 3 tranzitor điều khiển T1, T2, T3 tương ứng có 2 tranzitor công suất là T4, T5 Nửa kia gồm 3 tranzitor T6, T7, T8 và 2 Trazitor công suất T9, T10 - Nguyên lý hoạt động Khi có tín hiệu logic ZA a6 = 0 thì T1 bị khóa còn T2 thông dẫn đến T5 thông và cung cấp một điện áp 30v đến đầu vào của biến... hiệu phản hồi dương hơn tín hiệu đặt Lúc này bộ PI sẽ phát huy tác dụng của nó tức là tạo tín hiệu chủ đạo để điều khiển tốc độ động cơ giảm xuống tỷ lệ với lượng liệu đã đặt đáp ứng được nhu cầu của công nghệ 3.4.9 Bộ khuyếch đại370 – K Đây là bộ khuyếch đại MV làm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu đưa từ tế bào cân tới Bộ khuyếch đại này có liên quan đến chiết áp Range, chiết áp này dùng để chỉnh hệ số... là cố định Khi động cơ làm việc bình thường thì T3 thông, T4 khóa Khi tín hiệu ra của khuyếch đại thuật toán A1 (tín hiệu điều khiển) nhỏ đi một mức nào đó ứng với vận tốc động cơ là thấp nhất (lượng liệu ít đi) làm cho T4 thông dẫn đến tín hiệu điều khiển âm đi và động cơ lại làm việc trên giá trị nhỏ nhất cho phép T5, T6 là hai Tranzitor được điều khiển bằng tín hiệu lấy từ bộ logic (370 –A06) đưa... 2 = 220.4,14 = 244V 2,828 - Điện áp ngược đặt lên mỗi Thyristor Ungmax = 2 2 U2 = 2 2 224 = 690V Vậy ta chọn van T – 25 có các thông số sau: ITB = 25 A Ungmax = 1000V ΔU = 1V b) Tính chọn máy biến áp Công suất của máy biến áp là: Sba = 1,23 Pđ = 1,23.Ud.Id = 1,23.220.11,2=3030VA = 3 KVA Chọn lõi thép MBA LU 40 64 với các lá thép dày 0,35 mm Cường độ từ thẩm trong lõi thép chọn Bm = 1,1 (Tesla) - Tính . hệ thống điều khiển tự động điều chỉnh lượng liệu vào máy nghiền theo yêu cầu công nghệ. Đồng thời cân mức liệu đổ vào máy nghiền theo thời gian tấn/giờ. chất lượng sản phẩm. Hàng giờ bột liệu được lấy ra từ đầu ra của máy nghiền liệu, được đưa về phòng thí nghiệm bằng phương pháp bán tự động bột liệu được