Đề tài:
“Nghiên cứu tổng quan về công nghệ máy cán dây. Thiết kế chương trình điều
khiển truyền động cho các động cơ thực hiện.”
LỜI MỞ ĐẦU
Sự bùng nổ của ngành công nghiệp cơ khí và điện tự động hóa đã đạt những
thành tựu to lớn, đem lại rất nhiều lợi ích trong công việc cũng như nhiều thiết bị
ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Mặc dù các máy gia công kỹ
thuật số đang là xu hướng mới của thị trường nhưng đây là những thiết bị đắt tiền
và phức tạp. Do đó các máy gia công kim loại như máy tiện, máy mài, máy bào
giường, máy rèn rập… vẫn là các thiết bị chủ yếu trong việc chế tạo cơ khí. Nên
việc nghiêm cứu, tìm hiểu cải tiến nó là một trong những vấn để rất được quan tâm
hiện nay.
Môn học Trang Bị Điện là môn học có thể giúp em thực hiện các công việc
này. Được giao đề tài về máy cán dây là loại máy phổ biến nhất trong công nghệ
gia công kim loại. Với yêu cầu là” Phân tích các phương pháp điều khiển truyền
động công nghệ cán dây. Thiết kế bộ điều khiển truyền động ăn dao tự động cho
máy tiện F- Đ”. Qua thời gian học tập nghiên cứu và chỉ bảo tận tình của thấy
Hoàng Xuân Bình em đã hoàn thành đồ án này.
Mặc dù đồ án đã hoàn thành đạt kết quả nhất định nhưng do thời gian có
hạn, kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót. Em mong được sự
góp ý ủng hộ của các thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn
Mục lục:
Nội dung Trang:
Lời giới thiệu 2
Chương 1: Tổng quan về công nghệ dây 4
1.1. Đặc điển công nghệ cán dây 4
1.2. Động cơ truyền động trong dây chuyền cán 5
1.3. Các thiết bị do lường và quan sát 10
Chương 2: Mô hình hóa toán học của hệ thống 15

Nguyên lý làm việc của nhóm máy là giũ thể tích dây bằng nhau qua mỗi đầu
chuốt trong những khoảng thời gian như nhau. Điều kiện này có thể bị phá vỡ do
đầu chuốt bị mòn hoặc do nguyên nhân khác. Muốn giữ điều kiện này, cần phải
giảm tốc độ của các tang kéo trung gian tương ứng. Có 2 cách làm :
a) Tự động điều chỉnh thay đổi tốc độ các tang kéo trung gian không có sự
trượt trên tang.
b) Thay đổi độ trượt tương đối của các dây trên tang kéo trung gian khi giữ tốc
độ tang kéo không đổi. Tốc độ dài của tang kéo lớn hơn 2 - 4% tốc độ dây.
Công nghệ các dây trong một chu trình bắt đầu bằng chỉnh máy ở tốc độ
thấp không quá 0,5 – 1m/s và chế độ là chạy nhắp. Chỉnh máy kết thúc khi dây
đã quấn đủ trên các tang kéo và ra khỏi máy. Lúc này máy chuyển sang chạy ở
tốc độ cao. Việc tăng tốc từ tốc độ bò lên tốc độ làm việc hay giảm tốc độ
ngược lại phải đẩm bảo bằng phẳng để tránh đứt dâyhay không đều tiết diện.
Trong quá trình cũng phải đẩm bảo điều chỉnh vô cấp tốc độ làm việc tuỳ theo
hình dáng và kích thước tiết diện ngang của dây.
Trong máy cán dây nhóm I ( có thay đổi lượng dây ở các tang kéo trung
gian), việc điều chỉnh vô cấp tốc độ của mỗi tang kéo là nhờ đai hình thang kết
hợp với hộpp tốc độ 4 cấp điều chỉnh bằng tay. Điều dó cho phép điều chỉnh tốc
độ bằng phảng trong dải rộng và có thể sử dụng được truyền động xoay chiều.
Trong máy cán dây nhóm II ( không thay đổi lượng dây ở các tang kéo
trung gian), người ta dùng truyền động một chiều và tự động điều chỉnh tốc độ
qua điều chỉnh từ thông.
Việc điều chỉnh quan hệ tốc độ giữa các tang kéo nhờ thay đổi mômen quay
trên trục tang kéo dưới tác dụng của sức căng dây. Các động cơ dẫn động các
tang kéo được mắc nối tiếp các phần ứng với nhau.
1.2. Động cơ truyền động trong dây truyền cán.
1.2.1. Truyền động điện xoay chiều cho máy cán dây.
Một số máy cán dây dùng truyền động điện xoay chiều với động cơ không đồng
bộ 3 pha rôtor dây quấn, công suất dưới 55kW, 380V, 1500vg/ph. Máy cán
công suất nhỏ có thể dùng động cơ xoay chiều rôtỏ lồng sóc. Động cơ nối với

Ð
1M
1k
rth
3k
3k
3k
3m
2m
2
HT
1ht
3k
Re
2k
2K
380
220
V
Re
Re
Re
Re
rth
Hình 8-55. Sơ đồ TĐĐ máy cán dây dùng các động cơ không đồng bộ rotor
lồng sóc
2Đ là động cơ không đồng bộ rôtor lồng sóc 0,6kW kéo máy bơm dầu. Dộng
cơ 1Đ là các tang kéo công suất 17kW. Bảo vệ các động cơ bàng các cầu chì
1CC, 2CC và các rơle nhiệt 1RN, 2RN.
Các điện trở R ở mạch stator động cơ 1Đ dùng để giảm tốc độ động cơ khi

2m
3
HT
2ht
k3
Re 2k
2K
380
220
V
Re
Re
Re
Re
rth3
k3
k2
k1
Ð
1ht
k2
Ð
k1
rth1
k2
rth2
3CC
Hình 8-56. Sơ đồ TĐĐ máy cán dây dùng các động cơ không đồng bộ rotor
dây quấn.
Dừng máy bằng tay nhờ nút D. Các công tắc hành trình 1HT, 2HT sẽ dừng

7
Ð
6FT
3K
ÐK
3T
2kt
ÐK
Ð
?
ÐK
1t
1k
2k
Phôi cán
vòng móc
Rulô qu?n
C
?m bi?n
xung
6
Ð
5
Ð
4
Ð
3
Ð
2
Ð

6
Ð
5
Ð
4
Ð
3
Ð
2
Ð
1R
2R
3R
CBV
CBI
XP
RI
2
Ð
RE
ÐG
Ð
?N
Ð
?
3
- 380V
Hình 8-58. Sơ đồ truyền động thyristor máy cán dây7/550.
1.3. Các thiết bị đo lường và quan sát.
Trong dây truyền kéo đồng sử dụng nhiều động cơ, để kéo dây qua các

1
, W
2
là số vòng dây trên 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp.
I
1
, I
2
là dòng điện trên 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp.
k
I
là hệ số biến dòng.
Trong truyền động điện 1 chiều sử dụng bộ biến đổi tiristor ta có thể thực
hiện đo dòng điện từ phía xoay chiều. Có thể sử dụng 3 biến dòng lắp ở 3 pha như
hình 2.8. rồi dùng cầu chỉnh lưu diode đưa về thành điện áp 1 chiều.
D 2
B I
D 4
U 2 I
D 6
D 1
R 0
U 2 I 0
C
R 1
D 5
B I
D 3
D 0
0

= RC, hằng số thời gian mạch lọc.
b. Đo tốc độ.
Có rất nhiều loại cảm biến để đo tôc độ như: Máy phát tốc 1 chiều, xoay
chiều, đo tốc độ bằng phương pháp đếm xung(cảm biến cảm ứng đô\o tốc độ, cảm
biến quang đo tốc độ), cảm biến điện từ đo vận tốc dài,… Trên thực tế hay dùng
máy phát tốc và phương pháp đo tốc độ bằng đếm xung. Trong bài thiết kế sinh
viên chọn đo tốc độ động cơ bằng phương pháp đếm xung(encoder).
Encoder mục đích dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, đĩa quay có
thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc.
Encoder gồm 2 loại: encoder tuyệt đối và encoder tương đối.
Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục.
Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Người ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa
quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ
(rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt
một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, người ta
ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay không. Khi trục quay, giả sử trên đĩa chỉ
có một lỗ duy nhất, cứ mỗi lần con mắt thu nhận được tín hiệu đèn led, thì có nghĩa
là đĩa đã quay được một vòng.
Hình 2.9: a) sơ đồ cảm biến quang tốc độ.
b) sơ đồ nguyên lý transistor.
Để làm tăng độ mịn: xác định được chính xác số vòng quay hoặc xác định
chính xác đĩa quay được 1/2, 1/3, … 1/n vòng. Người ta thực hiện tăng số lỗ hoặc
rãnh trên đĩa mã hóa.
Đỗi với encoder tương đối: gồm 2 vòng lỗ để có thể kết hợp xác định chiều
quay, 1 lỗ định vị để xác định đĩa quay được 1 vòng.
Hình 2.10: đĩa mã hóa của encoder tương đối.
a)
b)
Hình 2.11: xung ra trên cảm biến quang tốc độ.
a) Xung A và B lệch nhau 90

+
=
1
1
(2 – 13)
Trong đó T
ω
là hằng số thời gian mạch lọc tích phân.
c. Cảm biến chiều dài.
Ta thực hiện đo chiều dài dây giữa hai tang kéo liên tiếp thông qua tốc độ
động cơ truyền động và 1 khâu tích phân. Hàm truyền của khâu đo có dạng như
sau[8]:
sT
W
L
ϕ
+
=
1
1
(2 – 14)
Chương 2: Mô hình toán của hệ thống.
2.1. Các động cơ truyền động chính trong dây truyền cán.
2.1.1. Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.
a. Động cơ điện 1 chiều.
Trong nền sản xuất hiện đại động cơ điện 1 chiều vẫn được sử dụng rộng rãi
nhờ những ưu điểm của nó như đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, cấu trúc mạch động
lực đơn giản, Tuy nhiên vẫn có nhưng nhược điểm: Giá thành đắt, sử dụng nhiều
kim loại mầu, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp,…
b. Phân loại.

I: dòng điện phần ứng.
R
ư
, L
ư
:điện trở, điện cảm phần ứng động cơ.
R
k
, L
k
:điện trở, điện cảm phần kích từ của động cơ.
U
k
: điện áp đặt vào kích từ.
I
k
: dòng điện phần kích từ.
Các phương trình của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập[5].
- Điện áp phần ứng:
dt
di
LiREU
uu
+=−
(2 – 1)
)1(
uu
sTiREU +=−
(2 – 2)
- Điện áp kích từ:

(2 – 7)
- Tốc độ góc:
j
MM
dt
d
c
−
=
ω
(2 – 8)
- Từ thông:
φ = c
k
i
k
(2 – 9)
Trong đó: T
u
: hằng số thời gian phần ứng. T
u
= L
u
/ R
u
.
T
k
: hằng số thời gian kích từ. T
k

điện áp đặt vào phần ứng động cơ. Do yêu câu truyền động và cách lựa chọn động
cơ là động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập nên ta chỉ nghiên cứu sâu 2 phương
pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp phần ứng và điều
chỉnh tốc độ động cơ bằng điều chỉnh từ thông kích từ.
a. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều bằng điều chỉnh điện áp đặt vào phần
ứng.
Khi thực hiện điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp phần
ứng ta chỉ có thể thực hiện điều chỉnh dưới định mức. đặc điểm của phương pháp
này là lúc điều chỉnh tốc độ mô men. Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện áp
được thể hiện như hình 2.13.
Hình 2.13: đặc tính cơ động cơ điện 1 chiều kích thích độc lập
ở những điện áp khác nhau.
b. Điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều bằng điều chỉnh từ thông kích từ.
Từ phương trình đặc tính cơ tổng quát (2 – 10) ta nhận thấy khi thay đổi từ
thông thì cả 2 thành phần của ω đều thay đổi, làm cho độ dốc của đặc tính cơ thay
đổi (theo chiều hướng giảm xuống), thể hiện như trên hình 2.x. Việc thay đổi từ
thông chỉ có thể thực hiện theo chiều giảm từ thông. Như vậy: φ
đm
> φ
1
> φ
2
>…thì
ω
đm
< ω
1
< ω
2
<… tuy nhiên khi giảm từ thông quá mức thì dòng điện I

Khi bỏ qua sức điện động E ta được mô hình của động cơ điện 1 chiều như
hình 2.18.
Hình 2.18: Mô hình động cơ điện 1 chiều khi bỏ qua E
2.2. Xây dựng mô hình toán của hệ truyền động điện.
2.2.1. Vấn đề đồng bộ tốc độ và sức căng của dây truyền nhiều động cơ.
Hệ truyền động dây truyền kéo đồng là 1 hệ truyền động nhiều động cơ, dây
chuyền chạy liên tục. Khi hoạt động yêu cầu đồng bộ tốc độ, sức căng giữa các
trục kéo. Nếu không đảm bảo yêu cầu đồng bộ thì có thể dây đồng sẽ bị đứt. Trong
thực tế có thể sử dụng 1 khối đặt tốc độ, tốc độ của các khối còn lại được lấy tỷ lệ
với khối đặt tốc độ.
Trong truyền động nhiều trục vấn đề đồng bộ tốc độ, sức căng của các trục
kéo có thể thực hiện theo hai phương pháp: Đồng bộ tốc độ nguồn cấp chung và
đồng bộ tôc độ nguồn cấp riêng.
- Đồng bộ tốc độ nguồn cấp chung: Các động cơ được cấp chung từ 1 nguồn
điện, và tốc độ động cơ được điều chỉnh theo nguyên tắc điều chỉnh từ thông. Khi
điện áp phần ứng không đổi và giống nhau ta có[4]:
2
1
2
1
kt
kt
I
I
=
ω
ω
(2 – 14)
Khi có sai lệch tốc độ thì dưới tác động của bộ cảm biến chiều dài sẽ đưa tín
hiệu đến bộ điều chỉnh làm thay đổi kích từ động cơ sao cho: