Hệ thống điều khiển dây chuyền kiềm PK - M1

LỜI NÓI ĐẦU Trên thế giới, có thể nói nghành dệt may là một trong những nghành lâu đời và phát triển nhất. Ngày nay nó không những giải quyết nhu cầu ăn mặc mà còn góp phần làm đẹp cho mỗi người, cho xã hội. Chính vì vậy nghành dệt may được các nước rất quan tâm liên tục nâng cấp và hiện đại hóa dây chuyền, nhất là các nước phát triển như Mĩ, Anh , Nhật…. Ở Việt Nam, cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước, nghành dệt may Việt Nam đang có bước chuyển mình lớn, đã bước đầu đưa được sản phẩm của mình vào các thị trường khó tính như Mĩ, liên minh châu Âu. Tuy vậy, trong điều kiện chung của cả đất nước cũng như đối với từng nhà máy chúng ta không đủ kinh phí để nhập ngoại toàn bộ một dây chuyền sản xuất mà chỉ có thể nhập từng phân đoạn cần thiết. Phần còn lại chúng ta tự nghiên cứu sản xuất sao cho phù hợp với công nghệ đặt ra hoặc tự nâng cấp sửa chữa để phù hợp với điều kiện kinh tế của nhà máy, đồng thời khai thác được triệt để các thiết bị sẵn có. Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của kĩ thuật điều khiển tự động trong đó có điều khiển logic lập trình (Programmable logic control) và điều khiển giám sát SCADA (Supervisory Control And Data Aqusition), điều khiển phân tán (Distributed control System) nghành dệt may nói chung và công ty dệt kim Đông Xuân nói riêng cũng đã và đang dần từng bước ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật mới vào việc quản lý sản xuât, điều khiển các quá trình nhằm mục đích nâng cao hiệu quả sản xuất, tăng mức độ an toàn sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm để tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Với đề tài là : Hệ thống điều khiển tự động máy kiềm bóng PK-M1 trong nhà máy dệt kim Đông Xuân, bài toán đặt ra ở đây là bài toán điều chỉnh đồng bộ tốc độ động cơ. Trong hệ thống gồm có động cơ, biến tần, bộ điều chỉnh PI tương tự, các bộ phản hồi tín hiệu, bộ điều chỉnh nhiệt độ… Thuật toán điều khiển ở đây dựa trên sai lệch tín hiệu đầu ra so với tín hiệu đặt. Bố cục đồ án tốt nghiệp của chúng em được chia làm 7 chương và một phụ lục: Chương I: Tæng quan vÒ nhµ m¸y DÖt kim §«ng Xu©n Doximex Ch­¬ng II. Kh¸i qu¸t vÒ xÝ nghiÖp xö lý hoµn tÊt s¶n phÈm Ch­¬ng III. Giíi thiÖu tổng quát vÒ VËt liÖu sîi dÖt Ch­¬ng IV. Giíi thiÖu vÒ c«ng ®o¹n kiÒm bãng Ch­¬ng V. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn vµ bé ®iÒu khiÓn MCA Chương VI. Biến tần Micromaster 420 của Siemens Chương VII. Xây dựng giao diện thu thập dữ liệu Phụ lục Do năng lực và thời gian có hạn nên chắc chắn sẽ có nhiều sai sót và hạn chế, chúng em rất mong nhận được nhiều nhận xét, góp ý của các thầy cô và các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đinh Văn Nhã và các thầy cô trên bộ môn đã giúp đỡ và hướng dẫn chúng em rất nhiều trong thời gian thực tập cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên Nguyễn Quang Vũ PHẦN A NHÀ MÁY DỆT KIM ĐÔNG XUÂN DOXIMEX CHƯƠNG 1 D P L M A B N O C K I H E G Cổng 2 Cổng 1 Dốc Vĩnh Tuy Cầu Mai Động Sơ đồ mặt bằng công ty dệt kim Đông Xuân Công ty dệt 8/3 Công ty hoá phẩm Cửu Long Công ty bánh kẹo Hải Châu TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY Nhà máy dệt kim Đông Xuân nằm trên ở số 524 đường Minh Khai - Hà Nội trên diện tích gần 5000 m2 xung quanh là các xí nghiệp khác. Chú Thích: Kí hiệu Tên Chức năng A Nhà Dệt B Nhà Tâng1: In hoa, cào bông Tầng 2: Dệt, Tầng 3, 4 : May C Nhà Xử lý hoàn tất D Nhà Lò dầu tải nhiệt E Nhà Lò hơi G Nhà Khu xử ý nước H Nhà Khu cơ khí - điện I Nhà Nhà ăn ca K Nhà Quản lý điều hành L Nhà Gara ôtô M Nhà Nhà để xe đạp, xe máy N Nhà Trạm điện O Nhà Khu xử lý nước thải P Nhà Nhà xe Nhà máy dệt kim Đông Xuân là một trong những doanh nghiệp tiêu biểu của nghành dệt may Việt Nam. Nhiệm vụ và chức năng chính của công ty là : Sản xuất và xuất khẩu các loại vải và sản phẩm Dệt kim. Nhập khẩu các loại vải, nguyên phụ liệu hóa chất, thiết bị phụ tùng ngành Dệt may. Thành lập vào năm 1959, với tổng số vốn điều lệ lên đến : 5.790.000 USD. Tổng số lao động hiện có là 1230 người. Trong đó số công nhân là 1060, còn lại là khối văn phòng, tổ chức…. Hiện tại công ty có 6 nhà máy trực thuộc nằm rải rác trong nội thành Hà Nội, chủ yếu thuộc quận Hai Bà Trưng. Hầu hết các thiết bị sản xuất cũng như máy móc của công ty được nhập khẩu từ các nước có nghành dệt may phát triển như Nhật Bản và Hàn Quốc. Sản phẩm chính của công ty là : Áo ngắn tay, Bít tất, quần áo trẻ con, đồ lót nam nữ….vv Năm vừa qua công ty được cấp chứng về quản lý chất lượng sản phẩm ISO 9002. Tình hình hoạt động sản xuất kinh doanh của nhà máy Là một doanh nghiệp hàng đầu về sản xuất các sản phẩm may mặc từ vải đông xuân, dây chuyền của nhà máy nhiều khi chỉ hoạt động tới 30% công suất thiết kế bởi nhiều nguyên nhân mà ở đây em không đề cập đến, số lượng công nhân rất đông với hệ thống dây chuyền máy móc khá hiện đại với trình độ tự động hoá tương đối cao. Nhiệm vụ trọng tâm của xí nghiệp là phải đảm bảo chất lượng sản phẩm và đảm bảo sản xuất đúng tiến độ và thời gian qui định. Nhà máy gồm có các phân xưởng chính và chức năng cơ bản sau: • Phân xưởng dệt: Với chức năng chính là: dệt thành vải nguyên liệu thô từ nguồn nguyên liệu sợi nhập về chứ nhà máy không có hệ thống sản xuất sợi, sản phẩm của phân xưởng là vải nguyên liệu. Nhưng chưa có được màu sắc, chất lượng, độ bền, độ ẩm... đạt yêu cầu. Để nâng cao chất lượng sợi ta phải đưa vải nguyên liệu thô này qua phân xưởng xử hoàn tất sản phẩm • Phân xưởng xử lý hoàn tất sản phẩm: Với chức năng chính là hoàn thiện, nâng cao chất lượng sản phẩm đạt các yêu cầu kỹ thuật. Sản phẩm của công đoạn này là vải kỹ thuật được dùng cho nhiều mục đích khác nhau và được đưa xàn phân xưởng may • Phân xưởng may: Là phân xưởng sản xuất thành phẩm để bán ra thị trường của nhà máy. Đây là công đoạn sản xuất cuối cùng của nhà máy trứơc khi xuất xưởng. • Phân xưởng In: Đây là công đoạn hoàn thiện sản phẩm để có hình mẫu theo thiết kế trước khi đem bán ra thị trường. Nguyên liệu của công đoạn này có thể là sản phẩm của phân xưởng may hoặc phân xưởng xử lý hoàn tất. • Các nhà máy và phân xưởng phụ trợ: Trạm điện, Hệ thống xử lý nước và nồi hơi, phân xưởng cơ khí, phân xưởng xử lý chất thải. PHÂN XƯỞNG DỆT PHÂN XƯỞNG XỬ LÝ HOÀN TẤT PHÂN XƯỞNG MAY HỆ THỐNG ĐIỆN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG HỆ THỐNG NƯỚC VÀ HƠI NƯỚC HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHO, PHÂN PHỐI SẢN PHẨM KHO NGUYÊN LIỆU HỆ THỐNG QUẢN LÝ, VẬN HÀNH SỬA CHỮA THIẾT BỊ Hình 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ nhà máy dệt kim Đông Xuân CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT VỀ XÍ NGHIỆP XỬ LÝ HOÀN TẤT SẢN PHẨM (FABRIC FINISHING ENTERPRISE) I. Nhiệm vụ Xí nghiệp xử lý hoàn tất sản phẩm là một bộ phận gia công quan trọng trong dây chuyền sản xuất của nhà máy dệt kim Đông Xuân, có nhiệm là hoàn thiện và nâng cao chất lượng của vải nguyên liệu như: tẩy trắng, nhuộm màu các loại vải may ô xuân- thu làm cho sản phẩm có chất lượng tốt hơn, đảm bảo đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật, tính chất mỹ quan, phù hợp với yêu cầu thị hiếu ngày càng cao của khách hàng trong và ngoài nước. II. Công nghệ và đặc điểm KiÒm mµu Nhuém C¸n sÊy NhËp kho Hình 2: Sơ đồ công nghệ phân xưởng xử lý hoàn tất sản phẩm Lµm mÒm Tính chất công nghệ đặc điểm là trong dây chuyền có rất nhiều loại sản phẩm với nhiều màu sắc, nhiều loại vải khác nhau, sản phẩm từng mẻ có trọng lượng lớn, yêu cầu kỹ thuật từng công đoạn phức tạp nên chỉ cần một sơ xuất nhỏ có thể gây hỏng sản phẩm hàng loạt, làm thiệt hại và ảnh hưởng chung tới toàn bộ dây chuyền sản xuất của công ty. Sự gắn kết sản phẩm nguyên liệu đầu vào đầu ra của các công đoạn gắn kết với nhau rất rời rạc và thường do công nhân đảm nhiệm là chính. Do đó nhiệm vụ trọng tâm là phải đảm bảo chế độ hoạt động tốt của các công đoạn. Các thiết bị chính 2 máy tẩy trắng : B 1 máy giặt : A 2 máy nhuộm : C1, C2 2 máy trải phảng và mở khổ vải : D1, D2 1 máy kiềm bóng : G Và nhiều thiết bị máy móc khác III.Trình độ tự động hoá và khả năng điều khiển tự động Trong dây chuyền sản xuất có nhiều loại vải, với nhiều màu sắc khác nhau và một đặc điểm nổi bật là ta không có hệ thống tự động hoá hoàn toàn mà chỉ có thể xây dựng chế độ hoạt động tự động cho từng máy trong từng công đoạn đơn lẻ do đặc trưng của hệ thống sản xuất, trong và giữa các công đoạn thường phải sử dụng nhân công cho nên đòi hỏi mỗi công nhân không những phải có trình độ kỹ thuật lành nghề mà còn phải có kiến thức và kỹ năng phân biệt, sử dụng thành thạo các hoá chất, thuốc nhuộm, các quii trình kỹ thuật tiêu chuẩn thì mới dảm bảo chất lượng Trong quá trình sản xuất còn luôn phải sử lý những tình huống biến động trong thực tế sản xuất mang tính chất ngẫu nhiên như: chất lượng sợi, điện, hơi, nước v.v... Như vậy trong mỗi ca sản xuất nhất thiết mỗi công đoạn phải ghi đầy đủ, chi tiết tình trạng chất lượng xử lý từng cang vải vào sổ theo dõi và bàn giao ca để các cán bộ lỹ thuật có biện pháp xử lý kỹ thuật cho phù hợp cũng như để tìm nguyên nhân sự cố, biến động chất lượng sản phẩm. Như vậy ta chỉ cần nghiên cứu thiết kế, nâng cấp hệ thống điều khiển cho từng máy độc lập mà ít phải chú ý tới khả năng tích hợp hệ thống điều khiển giám sát SCADA cho cấp xí nghiệp. Như vậy những khó khăn đặt ra là rất rõ ràng. CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SỢI DỆT Những thành phần cơ bản của sơ gồm Thành phần cơ bản Tỷ lệ (%) Xenlulô 85-90 LinhiN 1 PectiN 5 Nhựa sáp 0.5 Nước 7-9 Muối khoáng 1 I. Phân loại sợi Xơ, sợi là nguyên liệu của nguyên công dệt. Người ta phân các loại xơ, sợi thành các loại sau: Xơ thiên nhiên: Gồm các loại xơ có sẵn trong tự nhiên Xơ động vật: tơ tằm, các loại lông thú: cừu, thỏ... Xơ thực vật: Xơ bông, đay, gai, dừa.... Xơ khoáng vật: Sợi thuỷ tinh, Amiăng, kim loại... Xơ tái sinh: lấy từ các polyme tự nhiên là các loại sơ lấy từ những sơ, sợi có sẵn trong tự nhiên nhưng sau đó qua quá trình chế biến hoá học ta thu được sơ như: Visco, Polinozic.... Xơ tổng hợp: từ các polyme tổng hợp là sơ dùng nguyên liệu ban đầu là : dầu mỏ, than đá....sau đó qua quá trình chế biến hóa học ta sẽ thu được những loại sơ như: Polieste(PE), ..... II. Tính chất của các loại sơ Xơ thực vật: Là loại sơ vỏ lá cây do từ nhiều nguồn cung cấp nên tính chất chúng có khác và thành phần thay đổi phụ thuộc vào nguồn gốc Vì vậy thành phần chính của xơ tự nhiên là Xenlulô cho nên tính chất của xenlulô là tính chất cơ bản của xơ bông. • Tính chất của xơ bông: Xơ bông có độ xoắn tự nhiên nên dẽ kéo sợi Rất dễ nhuôm với nhiêug dạng thuốc nhuộm và hoá chất khác nhau Xơ bông trương nở trong nước, đặc biệt là nước nóng Dưới tác dụng của những chất oxi hoá mạnh như H2O2, nước Javen, axít HNO3 Xenlulô bi oxi hoá thành oxits Xenlulô tan trong kiềm. Nếu nồng độ chất oxihoá đậm đặc, thời gian tác dụng lâu, và ở nhiệt độ cao thì xenlulô bị phá huỷ toàn bộ. Xenlulô bị trương nở mạnh trong môi trường dung dịch xút đậm đặc, nhưng nếu nồng độ xút quá cao thì, nhiệt độ lớn và có mặt chất oxi hoá thì bị phá huỷ rất nhanh chóng. Lợi dụng tính chất này để làm bóng vải Xenlulô chị đươc nhiệt độ thấp, Xenlulô bị cháy ở nhiệt độ cao thành CO2 vàH2O. • Tính chất của xơ tái sinh: Xơ tái sinh là xơ có nguồn gốc từ xenlulô nên tính chất cơ bản giống như tính chất của xenlulô. Nhưng do có tác động của quá trình chế biến nên tính chất cơ lý khác với xenlulô. • Tính chất của xơ tổng hợp: Xơ tổng hợp là loại chất dẻo. Tính chất của xơ phụ thuộc vào những chất ban đầu đem tổng hợp. Nhưng chúng có tính chất cơ bản là: Ở nhiệt độ 1500C đến 3000C thì bị mềm ra và bị chảy lỏng Xơ tổng hợp không có độ xoắn tự nhiên như xơ bông nên khó kéo sợi Xơ tổng hợp tan được trong một số dung môi, không tan trong nước, không có khả năng liên kết với nước vì vậy độ ẩm trong xơ, vải tổng hợp rất thấp. Cho nên người ta phải pha thêm bong vào để đảm bảo độ ẩm thích hợp dùng làm vải may mặc. Đa số sợi tổng hợp có độ bền cơ lý cao hơn xơ bông và chỉ nhuộm được với những hoá chất nhất định. CHƯƠNG 4 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG ĐOẠN KIỀM BÓNG I. Khái niệm Xót ®Æc N­íc l· V¶i kiÒm NhiÖt ®é: 400C NhiÖt ®é: 150C Nång ®é: 250Be H×nh 3: S¬ ®å c«ng nghÖ m¸y kiÒm V¶i Là máy kiềm bóng PK_M1 nằm trong bộ phận xử lý hoàn tất của nhà máy II. Đặc điểm, công nghệ Vải thô nguyên liệu được đưa qua bể xút đặc. Bể này có các đầu đo nồng độ Be cùng các hệ thống điều khiển nồng độ xút kết hợp với hệ thống điều khiển đồng tốc 8 động cơ kéo 8 trục rulô. Sau đó vải được đưa qua bể nước lã dùng để rửa xút nhằm giặt bỏ lớp kiềm oxít tạo bề mặt bóng cho vải. Vải đưa ra khỏi khâu này được đưa vào hệ thống vắt khô. Và chờ đưa tới công đoạn sau. III. Quá trình kiềm vải may ô ở máy kiềm bóng PK_M1: BƠM VÀO BỂ PHA XÚT BƠM 250Be Đầy LÀM LẠNH 150C XỤC HƠI 400C Đầy CHẠY ĐỘNG CƠ VÀO VẢI TĐĐ Điều khiển PI RA VẢI BEGIN END. H×nh 4: L­u ®å ho¹t ®éng cña hÖ thèng PK_M1 Mục đích của quá trình kiềm: Do vải may ô là loại sợi dệt một mặt do đó liên kết sợi không chặt chẽ như vải hai mặt nên vải bị nhão. Vì vậy phải đưa vải qua khâu kiềm bóng để đảm bảo tính chất sau: Sản phẩm giữ đúng qui cách không bị nhão Mật độ vải dày hơn Độ bền vải tăng lên Mặt vải bóng, thớ vải nổi rõ, khi mặc cảm thấy mát. Vải sợi bông qua kiềm co lại là do quá trình ngâm trong xút đặc(250Be) ở nhiệt độ thấp trong thời gian ngắn và không căng kéo. Sau khi qua kiềm vải sẽ có những thay đổi sau: Sự biến đổi lý học: Sợi bông nở to, đường kính tăng tới 50% còn chiều dài co lại tới 20% Sự biến đôỉ hoá học: Xenlulô biến thành Xenlulô kiềm Vải sau khi ở mắng kiềm đưa sang máy giặt nóng để khử xút thì sự biến đổi bề mặt ngoài của sợi vẫn còn giữ nguyên cấu tạo còn cấu tạ của Xenlulô kiềm thì bị phân huỷ thành Hydrát xenlulô. THIẾT BỊ PK_M1 Loại vải Áo may « Nồng độ xút 250Be Tốc độ chạy vải 25 m/p Nhiệt độ dung dịch xút 180 Nhiệt độ khoang giặt 400 Chất ngâm 0.5% Áp lực các cặp trục cao su 0.6 Kgf/cm2 Hydrát xenlulô nở to, xốp hơn có độ ẩm cao hơn dễ dàng tham gia phản ứng hoá học và khả năng hấp thụ thuốc nhuộm cao hơn. Tuỳ từng loại vải ta có các điều kiện kỹ thuật khác nhau. IV. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy kiềm bóng PK_M1 Để thực hiện các yêu cầu công nghệ kiềm bóng như đã nêu thì ta thấy dây chuyền kiềm bóng PM_M1 được tích hợp từ nhiều hệ đơn để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau trong cùng một quá trình sản xuất. Các nhiệm vụ đó là: Điều khiển 8 động cơ kéo 8 trục rulô chạy đồng tốc Điều khiển nhiệt độ của xút Điều khiển nồng độ xút Điều khiển mức 1. Hệ cơ điện • Nhiệm vụ: Hệ cơ điện có nhiệm vụ dẫn và kéo vải liên tục trong nhiều giờ qua các bể chứa xút và bể chứa nước. Trong quá trình chạy vải, hệ phải đảm bảo cho vải luôn chạy với tốc độ hợp lý phù hợp với yêu cầu về nồng độ của hệ điều khiển nồng độ xút và đảm bảo độ căng trùng hợp lý không để xảy ra tình trạng vải chỗ trùng chỗ căng dãn đến rách vải. Như vậy ta phải đảm bảo điều khiển đồng tốc của 8 động cơ kéo. • Cấu tạo: Phần cơ khí có chiều dài L=14.95m, chiều rộng D=2.315m, được chia làm 7 khoang và 1 giàn phơi. Mỗi khoang đều có hệ thống rulô sắt, rulô bọc cao su, bể chứa (xút hoặc nước), hệ thống ống dẫn và Van(Xút, nươc, khí nén), 1 động cơ 3 pha, hộp biến đổi tốc độ, các thiết bị truyền động. Giàn phơi nằm trên khoang số 5 chỉ gồm các rulô sắt và một động cơ 3 pha để điều khiển chuyển động của các rulô. Ngoài ra các khoang còn có các sensor vị trí để phản hồi tín hiệu vị trí về bộ điều khiển Khung cơ khí: Làm giá đỡ chính cho các bộ phận khác của hệ thống Bể chứa: Có 2 bể chứa xút (250Be) ở đầu vào vải của dây chuyền. 5 bể chứa nước nóng phía sau dùng để giặt và khử xút Rulô sắt và Rulô bọc cao su: Có nhiệm vụ cuộn vải qua các bể chứa Động cơ 3 pha: Sử dụng động cơ World Energy của TOSHIBA với các thông số ghi trên vỏ như sau: Th«ng sè Gi¸ trÞ Volt 200 220 230 Hz 50/60 Hz Amp 6.8 6.2 6.0 Rmp 1420 1710 1730 Power 1.5 (2.2) kW SARTING KVA/KTWW 11 10 12 Qua các hệ thống dây curoa thì các động cơ kéo các rulô Tủ điều khiển: Tủ chứa các bộ điều khiển PI tương tự MCA, các bộ biến MICROMASTER 420 của SIEMENS, hệ thống khởi động từ, hệ thốg rơle, các đồng hồ đo, các nút điều khiển....Tủ điều khiển này có nhiệm vụ điều khiển 8 động cơ chạy đồng tốc. Hệ thống dẫn khí nén: Hệ thống này có nhiệm vụ mở khổ và căng vải Các thiết bị khác: Hộp biến tốc, Sensor đo tốc độ, nhiệt độ, áp suất.... • Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý hoạt động cảu hệ rất đơn giản. Đó là khí đóng Aptomát các động cơ hoạt động kéo các rulô kéo vải chạy liên tục từ đầu vào đến đầu ra. Vải có dạng ống nên trứơc đó được đưa qua thiết bị mở khổ vải. Sau đó nó được đưa lần lượt vào hai thùng chứa xút. Tại đây xút được pha và điều khiển nồng độ theo yêu cầu công nghệ và các phản ứng chính diễn ra tại đây. Khi ra khỏi bể xút vải được đưa qua hệ thống rulô vắt và căng lên giàn phơi để làm giảm nồng độ xút trong vải. Từ giàn phơi vải được đưa qua bể chứa nước nóng để tiếp tục làm giảm nồng độ xút ngấm trong vải. Trong quá trình chạy vải tạ mỗi khoang khí nén được bơm trực tiếp vào vải để nó căng phồng nên hết cỡ sau đó cho vải đi qua các rulô được ép chặt bằng khí nén như vậy vải vừa được mở khổ và ép phẳng. Khi vải ra đến đầu ra thì được gọi là vải kiềm, tuy vậy nồng độ kiềm còn trong vải còn rất nhỏ. Tới đây vải được xếp lên xe để chuyển xang công đoạn khác. Vận hành POWER ON OFF AUTO MAN OFF 1 ON 8 ON 1 OFF 8 OFF BUZZER STOP Tủ điện 1 Tủ điện 2 Chú thích Đồng hồ chỉ tốc độ máy Chiết áp điều chỉnh tốc độ khi máy ở chế độ MAN Đèn báo hiệu Nút bấm để dừng hoặc để bật Chiết áp điều chỉnh tốc độ máy ở chế độ AUTO Đồng hồ chỉ điện áp hay dòng điện Khi máy ở Mode AUTO: Trước tiên chúng ta phải bật tất cả các aptomát trong tủ điện. Sau đó xoay công tắc về phía AUTO. Tiếp theo ấn nút CONTROL_ON thì tất cả các động cơ sẽ chạy tự động. Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta dùng chiết áp để xoay. Sau khi máy đã hoạt động xong, ta ấn nút CONTROL_STOP ở tủ điện 1, sau đó xoay công tắc vê OFF. Cuối cùng là đóng Aptomát chính của tủ điện. Việc lựa chọn tốc độ SET_POINT là tuỳ thuộc vào kỹ sư vận hành hệ thống căn cứ vào tình hình các yếu tố tác động lên hệ thống. Hệ thống sẽ tự động điều khiển đồng tốc 8 động cơ theo tốc độ đặt SET_POINT Khi máy ở Mode MAN: Chúng ta phải bật tất cả các Aptômát để đóng điện. Sau đó xoay công tắc về phía MAN để lựa chọn chế độ chạy tay. Sau đó ấn nút CONTROL_ON để máy hoạt động. Chú ý là ở Mode MAN thì để 8 động cơ chạy được thì ta phải ấn lần lượt đủ 8 nút CONTROL_ON của 8 động cơ. Để điều chỉnh tốc độ các động cơ, chúng ta dùng các chiết áp của từng động cơ đó. Sau khi cả 8 động cơ đã hoạt động thì ta phải ấn STOP ở tủ điện 1 và ngắt áptômát chính của tủ điện. Nếu cần dừng một động cơ nào đó thì ta ấn nút STOP của động cơ đó. ở chế độ MAN thì ta phải chú ý cố gắng quan sát đồng hồ đo tốc độ của các động cơ để kịp thời điều chỉnh sao cho tốc độ của nó đồng tốc với các động cơ còn lại và bám theo giá trị SET_POINT. 2. Hệ lạnh và pha xút Nhiệm vụ: Hệ có nhiệm vụ điều chỉnh xút đạt nhiệt độ và nồng độ đúng với yêu cầu công nghệ để đưa vào bể chứa. Sơ đồ công nghệ Nguyên lý hoạt động Hệ pha xút Do dây chuyền chỉ cần một lượng xút nhất định trong mỗi mẻ, và xút được tái sử dụng nên ta pha xút bằng cách điều khiển tay. Lúc đầu xút ở dạng rắn, sau đó được hoá lỏng có nồng độ 500Be và được đưa vào bể chứa thứ nhất. Tiếp theo xút được bơm vào bể pha lo•ng bằng bơm P1. đồng thời nước cũng được bơm vào cho đến khi đạt nồng độ và lượng xút theo yêu cầu thì các bơm sẽ được tắt. Trong bể pha lo•ng có 2 động cơ khuấy trộn. Nồng độ xút đựoc đo bằng một bộ đo và khi đạt yêu cầu thì nó sẽ đưa ra tín hiệu báo ngắt đối với các bơm. Tiếp theo xút đạt yêu cầu về nồng độ sẽ được bơm áng bể lạnh để hạ nhiệt độ yêu cầu vì các lý do công nghệ đã nêu. BÓ pha lo·ng SV n­íc pha lo·ng Tíi bé ®o tû träng BÓ lµm viÖc M¸y l¹nh BÎ thu håi P1 NaOH 500Be èng ®o tû träng SV P2 V1 V2 S¬ ®å nguyªn lý pha xót Hệ lạnh Xút pha loãng được đưa xang hệ lạnh để hạ nhiệt độ, sau đó xút lạnh được đưa đến thùng sử lý vải. Trong qúa trình bơm xút lạnh vào bể chứa, do quá trình trao đổi nhiệt có thể làm nhiệt độ của xút bị hạ xuống không đạt yêu cầu. Nhiệt độ trong bể được đo bằng một sensor cảm biến nhiệt cấp tín hiệu vào bộ điều khiển. Khi đó bộ điều khiển nhiệt độ sẽ đưa tín hiệu điều khiển bơm 5 bơm xút từ thùng xử lý vải 3 trở về thùng xả cặn 6. Đồng thời bộ điều khiển cũng đưa tín hiệu để cấp xút lạnh vào bể làm việc. Chu trình kín như vậy luôn được điều khiển tự động giúp cho nhiệt độ trong thùng 1 3 4 5 6 2 Sơ đồ nguyên lý hệ máy lạnh Chó thÝch: 1, M¸y l¹nh 2, Th¸p gi¶i nhiÖt 3,Thïng xö lý v¶i 4, M¸y b¬m n­íc gi¶i nhiÖt 5, B¬m NaOH 6, Thïng x¶ cÆn §õ¬ng èng n­íc gi¶i nhiÖt §õ¬ng èng NaOH xử lý luôn đạt nhiệt độ ổn định, đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ngoài ra trong thùng sử lý có sensor báo mức đưa tín hiệu báo mức trong bể chứa. Vận hành hệ thống Sau khi đã mở van nước SV và bơm P1 để trộn dung dịch NaOH ở Panel đìêu khiển. Khi bể đầy có đèn báo, lúc này ta đo nồng độ Be của dung dịch pha loãng, ta mở van V2 khoảng 1 phút (Với độ mở van 50%). Mở van tay khí nén cấp cho hệ thống đo kiểm tra đồng hồ tại van giảm áp xem có đúng trong khoảng 1-1.4 Bar. Nếu không đúng thì điều chỉnh van giảm áp. Sau đó bật nút ON trên Panel. Ta kiểm tra nồng độ trên đồng hồ chỉ thị 0Be. Khi các chỉ tiêu đạt yêu cầu thì mở vanV3, V4 tháo xút xuống bể làm việc và vận hành P2 chậy tuần hoàn. Nếu các thông số vẫn chưa đạt thì ta làm tiếp như sau : - Ân nút Pump ở tủ điều khiển tổng - Sang bên Panel điện chuyển công tắc về MAN nếu nồng độ Be lớn hơn yêu cầu, Ta mở van nước bằng cách ấn và giữ nút ON-H2O và vẫn phải để van V2 mở. Đến khi nào 0Be đạt yêu cầu thì thôi. Nếu nồng độ 0Be nhỏ hơn yêu cầu thì ta bật bơm P1 bằng cách nhấn và giữ nút ON_NaOH cho đến khi nồng độ Be đạt yêu cầu thì thôi. Chú ý: Để đảm bảo độ an toàn có một ngưỡng giới hạn để khi ta mở nước hoặc mở NaOH bằng tay khi đến ngưỡng đó ta sẽ không thể mở thêm được nữa và mức bể đã đầy, Nếu nồng độ 0Be vẫn chưa đạt yêu càu thì ta phải mở van tay xả bớt xuống bể làm việc hoặc tháo đi rồi sau đó mới có thể điều chỉnh tiếp. Ch­¬ng 5 NGUY£N Lý §IÒU KHIÓN Vµ Bé §IÒU KHIÓN MCA I. Giới thiệu qua về bộ điều khiển MCA Bộ điều khiển MCA là bộ điều khiển chính của dây chuyền, chúng có nhiệm vụ điều chỉnh đồng tốc 8 động cơ. Trong đó có bộ MCA-Sb là một bộ khuyếch đại, MCA-Wb là bộ điều khiển PI tương tự Bộ điều khiển MCA-Sb: Là bộ điều khiển theo luật P dùng để - Điều chỉnh tốc độ chính - Điều khiển theo luật P - Đầu ra là thay đổi điện áp, dòng điện tác động lên mạch lực điều khiển động cơ - Đầu vào có 2 đầu vào chính: SET_POINT và dòng phản hồi tác dụng Bộ điều khiển MCA-Wb - Điều khiển theo luật PI - Điều chỉnh tốc độ các động cơ từ 2 đến 8 bám theo tốc độ động cơ chính và theo tốc độ đặt trước SET_POINT - Tự điều chỉnh tốc độ theo tín hiệu phản hồi II. Nguyên lý điều khiển Chế độ AUTO MCA-Sb BiÕn tÇn 1 §C 1 R MCA-Wb BiÕn tÇn 2 §C 2 MCA-Wb BiÕn tÇn 3 ĐC 3 MCA-Wb BiÕn tÇn 8 §C 8 ChuyÓn ®æi ChuyÓn ®æi ChuyÓn ®æi U®k U®k U®k U®k §Æt tham sè T¶i T¶i T¶i T¶i TÝn hiÖu chñ ®¹o R c¨ng trïng R c¨ng trïng R c¨ng trïng Sơ đồ điều khiển chế độ Mode AUTO Trước khi đóng nguồn điện của dây chuyền, ta chỉnh chiết áp tổng R ở tủ điều khiển. Tín hiệu từ chiết áp đặt tới đầu vào SET_POINT của bộ điều khiển MCA-Sb và MCA-Wb và nó chính là tín hiệu đặt tốc độ để bộ MCA-Sb điều khiển tốc độ động cơ 1 chạy ổn định với tốc độ xung quanh giá trị đặt đó đồng thời nó cũng là tín hiệu vào của MCA-Wb để điều khiển các động cơ còn lại bám theo tốc độ của động cơ 1. Khi đóng nguồn điện, động cơ 1 sẽ chạy với tốc độ ổn định SET_POINT đó. Các động cơ còn lại sẽ bám theo tốc độ của động cơ 1 đông thời các bộ điều khiển MCA-Wb sẽ điều khiển để các động cơ có tốc độ hợp lý sao cho tốc độ chạy vải tại các vị trí là tương đối bằng nhau. Phản ứng điều khiển của MCA để hệ thống ổn định theo yêu cầu công nghệ khi có động cơ nào đó không đạt tốc độ mong muốn. Ta xét: R căng trùng ở đây sử dụng hệ quả cân- đòn gánh làm thay đổi vị trí con chạy biến trở và phản hồi về bộ điều khiển. Giả sử khi động cơ 2 tăng tốc còn động cơ 1 và động cơ 3 tốc độ không đổi thì tốc độ vải phía sau rulô 2 tăng lên còn tốc độ vải phía trước rulô 2 không đổi. Do đó tại rulô 2 vải bị trùng nên lực kéo lên rulô 2 giảm làm quả cân hạ xuống. Biến trở căng trùng hồi tiếp điện áp dương về bộ MCA-Wb tín hiệu này qua bộ khuyếch đại đảo làm giảm tín hiệu ra và điều khiển theo luật PI làm động cơ 2 chạy chậm lại. Đồng thời lúc đó tốc độ vải phía rulô 1 cũng tăng lên, còn tốc độ vải phía sau rulô 1 không đổi. Do đó tại đây vải sẽ kéo rulô1 xuống, quả cân 1 nâng lên. Biến trở cưng trùng R1 hồi tiếp điện áp âm về bộ MCA-Wb tín hiệu này qua bộ khuyếch đại đảo làm tăng tín hiệu ra điều khiển động cơ 1 tăng tốc độ đuổi theo động cơ 2. Như vậy, tại một thời điểm cả 2 động cơ 1 và 2 cùng được thay đổi tốc độ tuỳ thuộc vào lực căng trùng của vải tại các điểm khác nhau để đảm bẩo cho tốc độ vải tại 2 điểm là gần như nhau. Khi hệ thống hoạt động tốt thì tất cả các động cơ (trừ động cơ 1) đều được điều khiển thưo nguyên lý đó. Và khi tốc độ vải tại các điểm gần như nhau thì hệ thống ổn định. Cấu trúc mạch điều khiển Ta nhận thấy đối tượng điều khiển SISO đó là các biến tần và động cơ, còn các bộ điều khiển PI chính là các bộ MCA-Wb PI Đối tượng điều khiển e(t) u(t) - w(t) y(t) Sơ đồ khối cấu trúc điều khiển Chế độ MAN BiÕn tÇn §éng c¬ R T¶i Sơ đồ điều khiển chế độ Mode MAN Trước khi cấp nguồn cho dây chuyền, ta đặt tần số thích hợp cho mỗi biến tần bằng cách điều chỉnh chiết áp của chế độ MAN. Khi điều chỉnh ta quan sát đồng hồ hiển thị và đây là tần số đặt của biến tần. Vì là chế đô MAN nên ta phải làm thế nào đặt tần số cho các biến tần đề 8 động cơ chạy đồng tốc với nhau và như vậy là rất không chính xác. Viêc đặt tần số biến tần dựa chủ yếu vào kinh nghiệm nên chất lượng không tốt so với chế độ AUTO. Chế đô MAN chỉ dùng trong một số trườgn hợp đặc biệt như: khi chạy thử, vào dây mồi, chế độ AUTO bị hỏng....ở chế độ MAN không có sự tham gia điều khiển của bộ MCA. Nếu các điều kiện không đổi thì các động cơ đều chạy ổn định với tốc độ ứng với tần số đặt ban đầu. M« pháng ®Ó t×m tham sè cho bé ®iÒu khiÓn Đối tượng điều khiển là động cơ: Từ các tham số định mức ghi trên vỏ động cơ ta mô hình động cơ xấp xỉ bậc nhất có trễ và có hàm truyền Bộ điều khiển sử dụng luật PI nên hàm truyền của nó là Để tìm tham số Kp , TI của bộ điều khiển ta dùng phương pháp Zigler-Nichol ta có Trong đó: KP là hệ số khuếch đại TI là hằng số thời gian tích phân T là thời gian quá độ của động cơ khi chưa có bộ điều khiển L là thời gian trễ K biên độ hàm quá độ Ta xây dựng sơ đồ khối trên Sumulink như sau : Sơ đồ mô phỏng đặc tính quá độ của động cơ Đặc tính quá độ thu được Như vậy ta thu được các giá trị T=5s, L=0.5s, k=1.018 Ta thu được sơ bộ các tham số của bộ điều khiển PI : Đây chỉ là kết quả tính sơ bộ tham số bộ điều khiển ứng với đối tượng mà thôi. Để kiểm tra ta phải mô phỏng đối tượng. Sơ đồ khối hệ thống khi có bộ điều khiển PI. Khi đó ta thu được đặc tính đối tượng điều khiển như sau. Nhận xét: Ta thấy rằng khi có bộ điều khiển PI với các tham số mà ta đã tính toán thì đặc tính quá độ của đối tượng tốt hơn rất nhiều III. Kết Luận Như vậy em đã tìm hiểu được một cách khá chi tiết về các yêu cầu công nghệ của máy kiềm bóng PK_M1, và nghiên cứu thêm về luật đìêu khiển của bộ điều khiển MCA. Đồng thời với cách tạm phân chia máy kiềm bóng PK_M1 thành các hệ đơn sẽ tạo điều kiện cho việc tiếp tục nghiên cứu, nâng cấp cải tạo thiết bị đặc biệt là ở phương diện điều khiển. Đó là cách điều khiển nhiệt độ, nồng độ và chế độ vận hành của hệ lạnh pha xút, nguyên lý hoạt động của hệ khí nén và hơi nước, nguyên lý hoạt động và vận hành của hệ cơ điện. Vấn đề đặt ra: Từ các nghiên cứu ở trên hãy xét khả năng nâng cấp bộ điều khiển và nghiên cứu thiết kế luật điều khiển mới, đồng thời là phải hiệu chỉnh lại tham số của bộ điều khiển mới bởi vì sau thời gian hoạt động thì các tham số định mức của đối tượng không còn giống như cũ nữa. Điều này cũng chính là nhiệm vụ của kỹ sư điều khiển hệ thống ? CH¦¥NG 6 BIÕN TÇN MICROMASTER 420 CñA SIEMENS Trong thực tế hiện nay hệ truyền động biến tần động cơ có mặt trong rất nhiều các ứng dụng tự động hóa. Do đó việc nắm bắt được lý thuyết về biến tần là hết sức cần thiết cho công việc. Họ biến tần MICROMASTER của Siemens và Altivar31 của Schneider đang được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam. Em đã chọn họ biến tần của Siemen để trình bày dưới đây. I. Lý thuyết chung Biến tần chính là biến đổi tần số từ tần số này sang tần số khác.Biến đổi tần số là phép biến đổi điện năng một chiều hoặc xoay chiều có tần số cố định thành những dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ các khoá điện tử. Nếu tần số được tạo ra bằng cách đóng cắt từng đoạn thích hợp một dòng xoay chiều có tần số cao hơn, ta có bộ biến tần trực tiếp. Trường hợp dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển nhờ đóng cắt nguồn một chiều ta có bộ nghịch lưu. Để điều khiển tốc độ động cơ ta thay đổi tần số điện áp xoay chiều cấp cho động cơ. Do đó ta sẽ sử dụng biến tần. 1. Biến tần trực tiếp Trong biến tần trực tiếp điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều với tần số khác bằng mạch van. Sơ đồ cấu trúc tổng quát Hình 17: Sơ đồ khối biến tần trực tiếp Điện áp xoay chiều U1 , (tần số fl) chỉ cần qua một mạch van là chuyển ngay với tần số khác. Vì vậy biến tần loại này có hiệu suất rất cao. Tuy nhiên trên thực tế do số lượng van lớn (nhất là với mạch 3 pha). Việc thay đổi tần số ra f2 khó khăn và phụ thuộc vào tần số f1. Vì vậy hiện nay chủ yếu chỉ có loại biến tần này với phạm vi điều chỉnh tần số f2 £ fl. Mặc dù về nguyên tắc có thể lập biến tần với f2 > fl song mức độ khó khăn sẽ tăng lên nhiều. * Các tính chất chung của biến tần trực tiếp - Trong biến tần trực tiếp đường cong điện áp đầu ra là đường ghép nối các đoạn hình sin của điện áp nguồn bằng cách nối tải vào các pha của nguồn một cách luân phiên nhờ cấc van bán dẫn. Các van bán dẫn trong biến tần trực tiếp được chuyển mạch tự nhiên. - Biến tần trực tiếp có hiệu suất cao do chỉ có 1 lần biến đổi điện năng và cho phép thực hiện hãm tái sinh năng lượng mà không cần có mạch điện phụ. Cũng có thể dễ dàng thực hiện điều chỉnh điện áp và tần số đầu ra của biến tần trực tiếp với dạng sóng điện áp gần hình sin. Tuy nhiên hệ số công suất thấp, số lượng van bán dẫn ở mạch lực khá n._.