Phương Pháp Đồng Bộ Tốc Độ Dây Chuyền Sản Xuất Giấy

Ngày nay, với thị hiếu ngày càng cao của người tiêu dung, đòi hỏi các nhà sản xuất phải không ngừng cải tiến, nâng cấp dây chuyền sản xuất để có những sản phẩm không chỉ có chất lượng tốt mà mẫu mã cũng phải đẹp.

Nếu như trước đây mười mấy năm về trước, việc đồng bộ các thiết bị máy móc chỉ có thể dựa vào các liên kết cơ khí trên cơ sở tính toán tỷ số truyền phù hợp. Mặc dù phương pháp này có ưu điểm là tốc độ đồng bộ chính xác gần như tuyệt đối nhưng có nhược điểm là không linh hoạt. Nếu muốn thay đổi tỷ số truyền thì phải thay đổi các cấu kiện cơ khí.

Hiện nay với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, đặc biệt trong lĩnh vực truyền động và tự động hóa. Việc sử dụng các máy biến tần để điều khiển các trục động cơ và thay đổi tỷ lệ tốc độ giữa các trục đã trở nên dễ dàng hơn và mang lại hiệu quả rất tích cực. Đặc biệt là khi cần điều khiển chính xác nhiều động cơ cùng một lúc.

Có thể kể đến một số phương pháp đồng bộ tốc độ phổ biến như sau:

Đồng bộ tốc độ bằng analog

Sử dụng biến tần ở chế độ tham chiếu đầu vào analog, như vậy việc thay đổi tỷ lệ analog ngõ vào của 2 biến tần cũng chính là thay đổi tỷ lệ đồng bộ. Có 1 vài cách để thực hiện đồng bộ bằng analog như sau:

1/ Sử dụng bộ điều khiển để phát analog: Cách này bộ điều khiển hoạt động như một Master trong khi các biến tần thì hoạt động như các Slave. Master sẽ phát analog cho 2 hoặc nhiều biến tần và điều chỉnh tỷ lệ analog này một cách phù hợp. Ưu điểm lớn nhất của cách này là khi một biến tần bị lỗi khi đang vận hành thì cũng sẽ không ảnh hưởng đến các biến tần khác.

2/ Sử dụng ngõ phát analog của biến tần để làm tham chiếu cho biến tần khác: Lúc này biến tần đảm nhận phát analog sẽ đóng vai trò là Master còn các biến tần nhận tín hiệu analog sẽ là các Slave. Cách làm này khá đơn giản nhưng nếu biến tần phát bị lỗi thì các biến tần khác cũng không chạy được.

Đồng bộ tốc độ bằng cách phát xung

Đa số các loại biến tần hiện nay trên thị trường đều có tích hợp ngõ nhận xung đầu vào và ngõ phát xung đầu ra. Cho phép nhận tín hiệu tần số xung đầu vào để làm tham chiếu.

Như vậy ta có thể sử dụng chức năng nhận xung và phát xung của biến tần để thực hiện việc đồng bộ tốc độ giữa nhiều biến tần khác nhau.

Nguyên lý hoạt động như sau:

Tạo ra một tín hiệu tham chiếu (reference signal) có tần số và pha nhất định. Các biến tần của từng động cơ sẽ so sánh tín hiệu này với tín hiệu phản hồi từ encoder hoặc tachometer của động cơ mình, sau đó điều chỉnh tần số và pha để hai tín hiệu này trùng nhau.

Ưu điểm của phương pháp này là được tích hợp sẵn trên biến tần, độ chính xác cao và dễ điều chỉnh.

Ứng dụng: Các hệ thống yêu cầu đồng bộ chính xác cao như băng tải đồng bộ, máy cuốn, máy in…

Đồng bộ tốc độ bằng truyền thông

Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là: Các biến tần được kết nối với nhau thông qua một mạng truyền thông (ví dụ: CANopen, Profibus). Một biến tần chính sẽ đóng vai trò master, gửi tín hiệu điều khiển đến các biến tần còn lại (slave). Các slave sẽ thực hiện theo lệnh của master để đạt được đồng bộ.

Vì đa phần các loại biến tần đều được tích hợp sẵn truyền thông Modbus Rs485, do đó thiết bị Modbus Master có thể truyền tốc độ tham chiếu cho các biến tần trong mạng, tỷ lệ tốc độ do Master quyết định theo yêu cầu công nghệ.

Sơ đồ tham khảo:

Truyền thông Modbus Rs485 được tích hợp và sử dụng nhiều vì giá rẻ và thông dụng, tuy nhiên cũng có 1 số nhược điểm như: tốc độ truyền chậm, khả năng chống nhiễu thấp khi truyền xa …

Hiện nay đã có nhiều giao thức truyền thông chuẩn mới cho độ tin cậy cao, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp như: Profinet, EtherCat, Mechatrolink ….

Ưu điểm của việc đồng bộ bằng mạng truyền thông là độ linh hoạt cao và dễ dàng để mở rộng hệ thống.

=> Xem thêm: Giải pháp Mechatrolink cho chế tạo máy

Ứng dụng thực tế của đồng bộ tốc độ

Việc đồng bộ tốc độ giữa các động cơ hoặc thiết bị là một yêu cầu quan trọng trong nhiều hệ thống tự động hóa, từ các ứng dụng đơn giản đến các hệ thống công nghiệp phức tạp. Khi các thiết bị hoạt động với cùng một tốc độ, hiệu suất của hệ thống được cải thiện đáng kể, đồng thời giảm thiểu rủi ro hư hỏng và tăng tuổi thọ của thiết bị.

Dưới đây là một số ứng dụng điển hình của việc đồng bộ tốc độ:

• Ngành giấy: đồng bộ tốc độ giữa các trục lô ép, trục lô sấy, trục lô gia keo ….
• Ngành nhựa: đồng bộ tốc độ giữa các trục lô kéo màng nhựa hoặc sợi nhựa
• Ngành dệt sợi: đồng bộ tốc độ giữa các trục lô trong máy se sợi (spindle, capstan, winding)

Ví dụ về đồng bộ tốc độ dây chuyền sản xuất nhựa.

Hệ thống sử dụng biến tần Yaskawa phát xung đồng bộ tốc độ.