THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

85 3.6K 18
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY SỬ  DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY SỬDỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ _________ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do –Hạnh phúc ___________ Hưng yên, ngày tháng năm 2008 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoá học : 2004 - 2008 Ngành học : Kỹ thuật điện Lớp : ĐK2K Sinh viên thực hiện: TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘSẤY SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID I. Dữ liệu cho trước: Công suất lò; dải nhiệt độ cần điều chỉnh; nguồn cung cấp; thể tích II. Nội dung cần hoàn thành: • Thuyết minh đề tài: Trình bày ý tưởng thiết kế, phương án thực hiện, quá trình thiết kế thi công phần cứng, thuật toán điều khiển chương trình điều khiển, ) • Phải đảm bảo tính khả thi, hiệu quả kinh tế khả năng ứng dụng thực tế. • Các bản vẽ thiết kế đầy đủ chính xác. • Sản phẩm phải đảm bảo tính kỹ thuật, mỹ thuật hoạt động tốt. • Trình bày được hướng phát triển của đề tài. III. Sản phẩm: • 02 cuốn thuyết minh. • 01 Hệ thống điều khiển lò. • 01 đĩa CD với toàn bộ nội dung của đề tài. Giáo viên hướng dẫn: 1. 2. Ngày giao đề tài : / /2008 Ngày hoàn thành : / /2008 TRƯỞNG BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA Đỗ Quang Huy NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………. Hưng Yên, ngày tháng năm 2008 Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ……………………………………………….………………………………………… ………………………………………………. Hưng Yên, ngày tháng năm 2008 Người nhận xét: LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay, nhất là ngành công nghiệp luyện kim, chề biến thực phẫm… vấn đề đo khống chế nhiệt độ đặc biệt được chú trọng đến vì nó là một yếu tố quyết định chất lượng sản phẫm. Nắm được tầm quan trọng của vấn đề trên nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu thiết kế một hệ thống đo khống chế nhiệt độ tự động làm sao để đáp ứng nhanh nhất dễ sử dụng nhất với mong muốn là giải quyết những yêu cầu trên thì việc sử dụng bộ PID số để đạt được nhanh nhất những chỉ tiêu chất lượng đề ra. Và hiện nay nền nông nghiệp đang rất phát triển, một yêu cầu được đặt ra là khi nông sản, thực phẩm không bán được thì vấn đề bảo quản sao cho tốt nhất Với yêu cầu đó thì chúng ta nghĩ ngay đến lò sấy để bảo quản nông sản, lương thực. Với mong muốn giải quyết những vấn đề trên có lợi ích cao trong quá trình sản xuất chúng em đã tiến hành nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độsấy sử dụng bộ điều khiển PID. Những kiến thức năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án cuối khóa. Vì vậy chúng em cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức đã học ở trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt đồ án này. Những sản phẫm những kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có vì lớn lao. Nhưng đó là những thành quả của năm học tập. Là thành công đầu tiên của chúng em trước khi ra trường . Tuy nhiên do thời gian trình độ có hạn nên có nhiều thiếu sót, rất mong có sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo cũng như bạn bè để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu xắc đến các thầy cô giáo trong khoa Điện – Điện tử đặc biệt là cô giáo Nguyễn Thị Luyến thầy giáo Giang Hồng Bắc đã tận tình giúp đỡ tạo điều khiện cho chúng em hoàn thành đồ án này. MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẤY 9 1.1.1. Đặt vấn đề : 9 1.1.2.Ưu điểm của sấy 9 1.1.3.Nhược điểm của điện : 10 1.1.4 Thông số của lò sấy 10 1.2.1. Các yêu cầu cơ bản về sấy : 10 1.2.2. Vỏ : 10 1.2.3. Lớp lót : 11 1.2.4. Dây nung : 11 1.2.5. Hình vẽ nguyên lý sấy : 12 12 1.3.1. Nguyên lí hoạt động của sấy: 12 1.3.2. Tổn thất nhiệt trong sấy : 12 1.4.1. Phương pháp dùng máy biến áp: 13 1.4.2. Phương pháp dùng rơle : 13 1.4.3. Phương pháp dùng rơle kết hợp với Thysistor : 13 1.4.4. Phương pháp dùng hai Thysistor mắc song song ngược 13 1.4.5. Phương pháp dùng triac 13 1.5.1 Lý thuyết: 14 1.5.2 Thực nghiệm 14 CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 18 2.3.1.Cấu trúc bên trong của AT89C51 19 2.3.2.Chức năng các chân trong vi điều khiển AT89C51 : 21 2.3.3 Tổ chức bộ nhớ 23 2.3.4. Các thanh nghi có chức năng đặc biệt 27 2.3.5. Bộ nhớ ngoài 30 2.3.6. Lệnh reset 32 2.3.7 Hoạt động của bộ định thời 33 2.3.8. Hoạt động post nối tiếp: 39 2.3.9. Hoạt động ngắt 42 2.3.10. Ngôn ngữ lập trình C cho vi điều khiển 89C51 44 3.2.2. Một số bộ PID xấp xỉ từ liên tục sang số 56 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Cơ sở lựa chọn đề tài. Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghiệp điện tử, kỹ thuật thì một số các hệ thống điều khiển đã dần dần được tự động hóa. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi điều khiển, PLC … được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp, ít chính xác đã được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước. Trong quá trình sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay, việc đo và khống chế nhiệt độ tự động là một yêu cầu hết sức cần thiết và quan trọng. Vì nắm bắt được nhiệt độ làm việc của cả một hệ thống, dây chuyền sản xuất giúp chúng ta biết được tình trạng làm việc của hệ thống. Qua đó có những xử lý kịp thời tránh được những hư hỏng có thể xảy ra. Đối với vấn đề khống chế nhiệt độ thì trong các hệ thống điều khiển trong công nghiệp hiện nay luôn yêu cầu cần độ chính xác và thời gian đáp ứng , xử lý nhanh nhất bởi vậy trung tâm của chương trình điều khiển thường là những bộ PID số. Và hiện nay nền nông nghiệp đang rất phát triển, một yêu cầu được đặt ra là khi nông sản, thực phẩm không bán được thì vấn đề bảo quản sao cho tốt nhất Với yêu cầu đó thì chúng ta nghĩ ngay đến lò sấy để bảo quản nông sản, lương thực. Để đáp ứng được yêu cầu đo và khống chế nhiệt độ tự động của lò sấy thì có rất nhiều phương pháp để thực hiện, qua quá trình học và nghiên cứu khảo sát vi điều khiển 89C51 thì thấy rằng vi điều khiển có ứng dụng rất tốt và việc đo và khống chế nhiệt độ lò sấy, và muốn hệ thống chính xác đạt được hiệu quả nhanh nhất thì không thể thiếu được bộ điều khiển PID số. Được sự đồng ý của khoa Điện - Điện tử Trường Đại Học Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên. Nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘSẤY SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID Các hệ thống điều khiển khi thiết kế đều yêu cầu thỏa mãn chất lượng đặt ra, các chỉ tiêu chất lượng phai tốt nhất theo một nghĩa nào đó. Trong trường hợp tổng quát, các chỉ tiêu tối ưu của một hệ thống điều khiển thường được gọi là tiêu chuẩn tối ưu, các tiêu chuẩn tối ưu đó là: 0 Thời gian quá độ ngắn nhất. 1 Độ quá điều chỉnh nhỏ nhất. 2 Sai lệch tĩnh nhỏ nhất. 3 Cấu trúc nhỏ nhất. 4 Năng lượng tiêu thụ trong hệ thống ít nhất. Việc nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển tự động luôn là chỉ tiêu quan tâm đầu tiên của các nhà thiết kế. Xuất phát từ chỉ tiêu đó nhiều lý thuyết điều khiển hiện đại ra đời thay thế cho những lý thuyết cũ . 2. Đối tượng nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là sấy: Trong thực tế trong công nghiệp các sấy thường có công suất rất lớn quán tính lớn, tầm nhiệt hoạt động rộng có nhiều cách đốt nóng khác nhau như dùng xo, khí đốt, sóng cao tần Khi điều khiển nhiệt độ, đặc tính cần chú ý là độ quán tính năng suất tỏa nhiệt ra môi trường. Tính chất của sấy phụ thuộc vào thể tích, vật liệu cách nhiệt nguồn nhiệt. Nhiệt độ buồng không hoàn toàn động điều nên việc xác định nhiệt độ còn phụ thuộc nhiều vào vị trí đặt bộ cảm biến nhiệt độ. Ở đây đối tượng điều chỉnh chính là nhiệt độ gió nóng mà được đốt nóng bởi cuộn dây trong sấy. Nên vị trí đặt cảm biển phải đặt tại nơi đo nhiệt độ gió nóng. 3. Nội dung phạm vi nghiên cứu. Nội dung chính của đồ án đề cập đến những vấn đề chính sau: - Tổng quan lý thuyết vi điều khiển, điều khiển số( bộ PID số). - Đặc điểm công nghệ của sấy. - Thiết kế hệ thống sử dụng bộ PID số để điều khiển nhiệt độ sấy. - Khảo sát mô phỏng. - Kết luận. Toàn bộ nội dung đồ án được chia thành 5 chương. Chương I: Giới thiệu chung về sấy. Chương II: Tổng quan về họ vi điều khiển. Chương III: Tổng quan về bộ PID số. Chương IV: Thiết kế thi công. Chương V: Kết luận. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu. - Nghiên cứu lý thuyết điều khiển số ( bộ PID số). - Nghiên cứu về đối tượng điều khiển. - Xây dụng được sơ đồ, thuật toán chương trình điều khiển. - Khảo sát mô phỏng trên phần mềm Matlab Simulink. 5. Phương pháp nghiên cứu. - Nghiên cứu lí thuyết để xây dựng thuật toán điều khiển. - Dùng mô phỏng để kiểm nghiệm kết quả nghiên cứu lý thuyết. - Dùng thực nghiệm để khẳng định kết quả nghiên cứu. 6. Sơ đồ tổng quan của hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy. Nhiệm vụ công việc từng phần: 5 sấy: Miêu tả được mô hình sấy, ưu nhược điểm của sấy, các phương pháp điều khiển nhiệt độ cho sấy nhận dạng đối tượng. 6 Cảm biến: Chọn loại cảm biến thích hợp để sử dụng. Nêu ra đặc điểm cấu tạo tính chất của cảm biến. 7 Khối KD tín hiệu: Mục đích để KD tín hiệu từ cảm biến nằm trong khoảng 0 – 5V, để có thể đưa vào bộ biến đổi ADC. 8 ADC: Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số đưa vào vi điều khiển. 9 Vi điều khiển: Thực hiện yêu cầu của đề tài. 10 Khổi hiển thị: Chức năng chính là hiển thị nhiệt độ của sấy tín hiệu đặt. 11 Khổi điều chỉnh nhiệt độ: Lấy tín hiệu từ vi điều khiển để quay lại điều khiển cuộn dây trong sấy. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẤY 1.1. Đặc điểm của lò sấy. 1.1.1. Đặt vấn đề : Ngày nay cùng sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì kỹ thuật đã đem lại cho con người những thành tựu to lớn. Giúp cho con người giải phóng được sức lao động. Và đáp ứng xu thế đó vi điều khiển đã đáp ứng được những nhu cầu ấy và khẳng định được vị thế vững chắc của mình trong mọi lĩnh vực. Điển hình trong công nghệ bảo quản chế biến nông sản, thì việc ổn định nhiệt độ là yếu tố hàng đầu để nâng cao chất lượng sản phẩm. Vì vậy ứng dụng của vi điều khiển trong tự động sấy các mặt hàng nông sản là rất quan trọng , cụ thể ở đây là ổn định nhiệt độ đáp ứng được yêu cầu của người mua, bảo quản nông sản được tốt hơn. Ngoài ra còn có thể giải phóng sức lao động 1.1.2.Ưu điểm của sấy. Các sấy có nhiều ưu điểm thể hiện rõ như sau :  Tạo được nhiệt độ cao .  Đảm bảo tốc độ nung lớn.  Nhiệt độ ổn đinh, dễ điều chỉnh tốc độ nhiệt độ.  Kết cấu kín.  Có khả năng cơ khí hoá, tự động hoá cao.  Vệ sinh, gọn nhẹ.  Thích hợp khi sử dụng trong nhiều yêu cầu khác nhau. 1.1.3.Nhược điểm của điện : Bên cạnh những ưu điểm đó điện còn có những nhược điểm cơ bản sau đây :  Năng lượng điện có giá cao hơn so với các năng lượng khác.  Yêu cầu trình độ cao khi sử dụng. 1.1.4 Thông số của lò sấy. Thông số cho trước: - Công suất lò sấy: P = 1,6 KW. - Dải nhiệt độ: 0 0 C÷100 0 C - Thể tích lò: V= 0,3m 3 . 1.2 Cấu tạo lò sấy. 1.2.1. Các yêu cầu cơ bản về sấy :  Hợp lí về mặt công nghệ :Cấu tạo của sấy không những phù hợp với quá trình công nghệ yêu cầu mà còn phải tính đến khả năng sử dụng nó với các quy trình công nghệ khác nếu không làm tăng độ phức tạp trong thiết kế giá cả không quá cao hơn.  Hiệu quả về kĩ thuật: là hiệu suất cực đại của kết cấu khi nó có các thông số khác xác định như kích thước, công suất, trọng lượng.  Chắc chắn, tin cậy khi làm việc.  Tiện lợi khi sử dụng.  Rẻ đơn giản khi chế tạo.  Hình dáng nhỏ gọn, đẹp. 1.2.2. Vỏ : Vỏ sấy là một khung cứng vững chủ yếu để chịu trọng tải trong quá trình làm việc của mặt khác cũng là để giữ lớp cách nhiệt đảm bảo sự kín hoàn toàn hay tương đối của sấy. Đối với các sấy làm việc với khí bảo vệ sự cần thiết của vỏ là phải hoàn toàn kín, đối với bình thường sự kín của vỏ là để giảm tổn thất nhiệt tránh được sự lùa của không khí vào lò. Khung vỏ thường cứng chắc đủ để chịu được trọng trải của lớp lót, tải các chi tiết cơ khí gắn trên vỏ lò. Vỏ sấy có hai dạng cơ bản : dạng chữ nhật dạng hình tròn. 0 Vỏ chữ nhật thường dùng trong các buồng băng tải và, liên tục, đáy bước đáy rung 1 Vỏ tròn được dùng trong cá giếng chụp v v Vỏ tròn chịu được tác dụng bên trong tốt hơn vỏ hình chữ nhật cùng một lượng thép làm vỏ . Khi làm vỏ tròn người ta thường chọn độ dầy tương ứng của tấm thép so với đường kính vỏ như sau: Đường kính Độ dày tấm thép 1000-2000mm 3-6mm [...]... vi võy ờ iờu khiờn c nhiờt ụ cua lo sõy mụt cach chinh xac thi viờc nghiờn cu c iờm cua lo la hờt sc quan trong, nhõt la viờc nhõn dang chinh xac c ụi tng ờ co thờ tinh toan c thụng sụ cua bụ iờu khiờn PID Vi viờc nhõn dang ụi tng thi chung em a tiờn hanh nhiờu lõn lam thi nghiờm vi mụ hinh lo sõy, sau o tim c ng c tinh va ham truyờn cua hờ thụng CHNG II:TNG QUAN V H VI IU KHIN 2.1.Gii thiờu: B vi iu . ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID I. Dữ liệu cho trước: Công suất lò; dải nhiệt độ cần điều chỉnh; nguồn cung cấp; thể tích lò II. Nội. số( bộ PID số). - Đặc điểm công nghệ của lò sấy. - Thiết kế hệ thống sử dụng bộ PID số để điều khiển nhiệt độ lò sấy. - Khảo sát và mô phỏng. - Kết luận. Toàn bộ nội dung đồ án được chia thành. quyết những vấn đề trên và có lợi ích cao trong quá trình sản xuất chúng em đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy sử dụng bộ điều khiển PID. Những kiến thức năng

Ngày đăng: 11/04/2014, 16:49

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ SẤY

    • 1.1.1. Đặt vấn đề :

    • 1.1.2.Ưu điểm của lò sấy.

    • 1.1.3.Nhược điểm của lò điện :

    • 1.1.4 Thông số của lò sấy.

    • 1.2.1. Các yêu cầu cơ bản về lò sấy :

    • 1.2.2. Vỏ lò :

    • 1.2.3. Lớp lót :

    • 1.2.4. Dây nung :

    • 1.2.5. Hình vẽ nguyên lý lò sấy :

    • 1.3.1. Nguyên lí hoạt động của lò sấy:

    • 1.3.2. Tổn thất nhiệt trong lò sấy :

    • 1.4.1. Phương pháp dùng máy biến áp:

    • 1.4.2. Phương pháp dùng rơle :

    • 1.4.3. Phương pháp dùng rơle kết hợp với Thysistor :

    • 1.4.4. Phương pháp dùng hai Thysistor mắc song song ngược.

    • 1.4.5. Phương pháp dùng triac.

    • 1.5.1 Lý thuyết:

    • 1.5.2 Thực nghiệm.

    • CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ HỌ VI ĐIỀU KHIỂN

      • 2.3.1.Cấu trúc bên trong của AT89C51.

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan