Đề tài Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển nhiệt độ lò sấy sử dụng bộ ĐK PID

1.Cơ sở lựa chọn đề tài.
Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghiệp, kỹ thuật, điện tử thì một số các hệ thống điều khiển thô sơ 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.
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 sản phẩm 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 trong 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 Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên. Nhóm chúng em tiến hành thực hiện đề tài:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY 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 phải 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:
- Thời gian quá độ ngắn nhất.
- Độ quá điều chỉnh nhỏ nhất.
- Sai lệch tĩnh nhỏ nhất.
- Cấu trúc đơn giản nhất.
- 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 lò sấy. Trong thực tế và trong công nghiệp các lò sấy thường có công suất rất lớn, quán tính lớn, tầm nhiệt hoạt động rộng và có nhiều cách đốt nóng khác nhau như dùng lò 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 lò sấy phụ thuộc vào thể tích, vật liệu cách nhiệt và nguồn nhiệt.
Nhiệt độ buồng lò không hoàn toàn đồng đều 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 lò sấy. Nên vị trí đặt cảm biến phải đặt tại nơi đo nhiệt độ gió nóng.
3. Nội dung và 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 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 5 chương.
Chương I: Giới thiệu chung về lò sấy.
Chương II: Tổng quan về họ vi điều khiển.
Chương III: Tổng quan về bộ PID số.
Chương IV: Thiết kế và thi công.
Chương V: Kết luận.