THIẾT kế THIẾT bị sấy TRONG dây CHUYỀN sản XUẤT CHÈ

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ PHAN THỊ CHUYẾN KHÓA 14 HỆ ĐÀO TẠO KỸ SƯ DÂN SỰ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CHÈ NĂM 2020 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ PHAN THỊ CHUYẾN KHÓA 14 HỆ ĐÀO TẠO KỸ SƯ DÂN SỰ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA MÃ NGÀNH: 5252020118 THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CHÈ NĂM 2020 HỌC VIỆN KĨ THUẬT QUÂN SỰ KHOA KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Phê chuẩn Ngày.… tháng … năm CHỦ NHIỆM KHOA Độ mật: Số NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: Phan Thị Chuyến Ngành: Lớp: Chuyên ngành: Khóa Tên đề tài : Thiết kế thiết bị sấy dây chuyền sản xuất chè Các số liệu ban đầu : Nội dung thuyết minh: - Lời nói đầu - Các chương nội dung đồ án: + Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất chè + Chương 2: Tổng quan thiết bị sấy + Chương 3: Thiết kế thiết bị sấy chè - Phần kết luận - Tài liệu tham khảo Số lượng ……………………… Nội dung vẽ Cán hướng dẫn:Phùng Mạnh Hùng Ngày giao : / / Chủ nhiệm mơn Ngày hồn thành :…./……/…… Hà Nội ,ngày…tháng….năm Cán hướng dẫn Sinh viên thực Đã hoàn thành nộp đồ án ngày …tháng …năm… Ký ghi rõ họ tên Phan Thị Chuyến - Bổ sung bìa, kết luận; chỉnh lại tờ nhiệm vụ ĐA theo quy định, - Chỉnh sửa tài liệu tham khảo theo quy định - Nội dung giới thiệu PLC dài (14 trang), cần cắt gọn lại 6-8 trang; biến tần tương tự (12 trang ==> 5-7 trang) - Chỉnh lại thuận toán: Bắt đầu Kết thúc hình oval - Chỉnh sửa lại số hình vẽ sơ đồ đấu nối - Chương trình PLC chuyển sang phần phụ lục MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ 1.1 Ngành sản xuất chè Việt Nam .3 1.2 Các dạng sản phẩm chè 1.3 Khái quát dây chuyền sản xuất chè 1.3.1 Nguyên liệu 1.3.2 Thu hái vận chuyển bảo quản 1.3.3 Làm héo chè 1.3.4 Vò chè sàng chè 10 1.3.5 Lên men 11 1.3.6 Sấy khô .13 1.3.7 Phân loại chè 13 1.3.8 Đóng thùng bảo quản 14 1.3.9 Chè thành phẩm 14 CHƯƠNG TỔNG QUAN THIẾT BỊ SẤY .15 2.1 Cơ sở khoa học phương pháp sây 15 2.2 Mục đích cơng nghệ phạm vi thực 17 2.3 Các thành phần hệ thống sấy .17 2.4 Phân loại thiết bị sấy 18 2.5 Thiết bị sấy băng tải .20 2.6 2.5.1 Nguyên lý hoạt động thiết bị sấy băng tải tầng 21 2.5.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị sấy băng tải nhiều tầng .21 2.5.3 Một số dạng cấu tạo máy sấy băng tải .22 Phương pháp điều khiển nhiệt độ sấy 26 2.6.1 Khái quát PID 26 2.6.2 Phương pháp xác định thông số hàm PID 28 2.6.3 Ưu nhược điểm sử dụng điều khiển PID .30 CHƯƠNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY CHÈ 32 3.1 3.2 3.3 Quy trình sấy chè 32 3.1.1 Mơ hình sấy chè .32 3.1.2 Ngun lí hoạt động mơ hình 32 3.1.3 Sơ đồ khối điều khiển quy trình sấy chè 33 Tính tốn thiết bị 34 3.2.1 Thiết bị băng tải .34 3.2.2 Tính cơng suất động vận tải liên tục cấp ngun liệu 36 3.2.3 Tính cơng suất động hệ thống sấy .38 3.2.4 Chọn quạt 41 3.2.5 Tính tốn thiết bị đóng cắt .41 Lựa chọn thiết bị điều khiển 45 3.3.1 Tổng quan thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC Programmable Logic Control 45 3.4 3.3.2 Đặc điểm điều khiển lập trình .46 3.3.3 Giới thiê ̣u về PLC S7-1500 47 3.3.4 Biến tần LSIC5 56 3.3.5 Lựa chọn cảm biến 65 3.3.6 Thiết bị gia nhiệt .67 3.3.7 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều SCR .67 3.3.8 Nút nhấn 68 Sơ đồ mạch động lực, mạch điều khiển, đấu nối 71 3.4.1 Sơ đồ mạch động lực 71 3.4.2 Sơ đồ mạch điều khiển tay 72 3.5 Các tín hiệu vào /ra 73 3.6 Lưu đồ thuật toán 75 3.7 Viết chương trình mơ giám sát wincc .75 3.7.1 Giám sát wincc 75 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 90 DANH MỤC HÌNH VẼ (ko có quy định, bỏ đi) Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất chè .4 Hình 1.2 Làm héo máy .9 Hình 1.3 Sơ đồ quy trình lên men 13 Hình 2.1 Nguyên lý sấy đối lưu 21 Hình 2.2 Máy sấy băng tải tầng 21 Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo máy sấy băng tải nhiều tầng 22 Hình 2.4 Máy sấy băng tải 22 Hình 2.5 Nguyên lý cấu tạo máy sấy nhiều băng tải 23 Hình 2.6 Cấu tạo băng khay lật 24 Hình 2.7 Băng tải khay lật kiểu lề 24 Hình 2.8 Máy sấy băng tải vải 25 Hình 2.9 Máy sấy băng tải lưới thép treo gấp khúc 25 Hình 2.10 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vịng kín 26 Hình 2.11 Thành phần điều khiển PID 27 Hình 2.12 Xác định tham số cho mơ hình xấp xỉ bậc có trễ 29 Hình 3.1 Mơ hình sấy chè 32 Hình 3.2 Sơ đồ khối quy trình điều khiển sấy chè 33 Hình 3.3 Sơ đồ tính toán lực băng tải 37 Hình 3.4.Sơ đồ tính tốn lực .39 Hình 3.5 Quạt đẩy khí nóng 41 Hình 3.6 Role bảo vệ pha 600PSR .44 Hình 3.7 Cấu tạo PLC S7-1500 47 Hình 3.8 Phần mềm TIA Portal V14 50 Hình 3.9 Ngơn ngữ lập trình LAD 52 Hình 3.10 Ngơn ngữ lập trình FBD 52 Hình 3.11 Khối hàm PID _Compact 53 Hình 3.12 Biến tần LS IC5 56 Hình 3.13 Ý nghĩa tên biến tần Ls 57 Hình 3.14 Thơng số biến tần IC5 58 Hình 3.15 Sơ đồ khối biến tần IC5 60 Hình 3.16 Đấu dây biến tần LS IC5 61 Hình 3.17 Các nhóm thơng số biến tần IC5 65 Hình 3.18 Cảm biến nhiệt độ dạng củ hành 66 Hình 3.19 Cảm biến PT100 dạng dây .66 Hình 3.20 Thanh gia nhiệt 67 Hình 3.21 Module SCR .68 Hình 3.22 Nút nhấn 68 Hình 3.23 Động pha Oriental 69 Hình 3.24 Mạch động lực 71 Hình 3.25 Mạch điều khiển tay 72 Hình 3.26 Sơ đồ kết nối biến tần .72 Hình 3.27 Sơ đồ kết nối PLC S7-1500 73 Hình 3.28 Thêm thiết bị giám sát TIA .76 Hình 3.29 Kết nối SIMATIC PC Station với PLC S7-1500 .76 Hình 3.30 Tạo hình giám sát .77 Hình 3.31 Tạo băng tải cho hệ thống sấy băng tải cấp nguyên liệu .77 Hình 3.32 Tạo quạt thổi khí nóng 78 Hình 3.33 Tạo trượt 78 Hình 3.34 Tạo nhiệt độ 79 Hình 3.35 Tạo thêm hình 79 Hình 3.36 Tạo đồ thị PID 80 Hình 3.37 Tạo xilanh 80 Hình 3.38 Tao xilanh 81 Hình 3.39 Tạo cảm biến 81 Hình 3.40 Tạo thiết bị gia nhiệt 82 Hình 3.41 Tạo nút bấm 82 Hình 3.42 Tạo nhập giá trị .83 Hình 3.43 Tạo đèn báo 83 Hình 3.44 Tạo động .84 Hình 3.45 Giao diện giám sát chương trình điều khiển 85 Hình 3.46 Tạo hiệu ứng cho đèn .85 Hình 3.47 Tạo kiện cho nút nhấn 86 Hình 3.48 Tạo kiện cho xi lanh 87 DANH MỤC BẢNG (ko có quy định, bỏ đi) Bảng 1.1 Chi tiết phân loại chè nguyên liệu Bảng 1.2 Chi tiết diện tích chè sau làm héo Bảng 1.3 Chi tiết biến đổi hóa học Bảng 1.5 Chi tiết phân loại chè nguyên liệu Bảng 2.1 Một số đặc tính chủ yếu thiêt bị sấy đối lưu thơng dụng 18 Bảng 2.2 Tính tốn thông số điều khiển .29 Bảng 2.3 Xác định thông số 30 Bảng 3.1 Các module CPU S7-1500 47 Bảng 3.2 Module đầu ra/vào số 49 Bảng 3.3 Module đầu vào/ra tương tự .49 Bảng 3.4 Các module truyền thông để liên kết điểm-điểm .50 Bảng 3.5 Các module truyền thông PROFIBUS PROFINET 50 Bảng 3.6 Đặc điểm kỹ thuật ( Mức200-230V) 58 Bảng 3.7 Điều khiển biến tần 58 Bảng 3.8 Hoạt động biến tần 59 Bảng 3.9 Mô tả chân đấu L1, L2, U, V, W, P, P1, G 61 Bảng 3.10 Mô tả chân đấu P1, P2, P3, P4, P5, P24, VR, I, CM, AM-CM, 30A,30C, 30B, MO-EXTG .61 Bảng 3.11 Bàn phím biến tần LS IC5 .63 Bảng 3.12 Cài đặt biến tần nhóm chức Input/Output (I/O Group) 64 Bảng 3.13 Nhóm chức biến tần LS IC5 65 Bảng 3.14 Thông số kĩ thuật cần biết động Oriental .69 Bảng 3.15 Quy đinh tín hiệu vào/ 73 79 Hình 3.51 Tạo đồ thị PID Tạo xilanh (hình 3.37 & hình 3.38)  Toolbox  Elements  Symbol library  Properties  Properties  GeneralConveyors,MiscRetracted pusher Hình 3.52 Tạo xilanh  Toolbox  Elements  Symbol library  Properties  Properties  GeneralConveyors,MiscExtened pusher 80 Hình 3.53 Tao xilanh Tạo cảm biến : Toolbox  Elements  Symbol library  Properties  Properties  General  Sensors(hình 3.39) Hình 3.54 Tạo cảm biến Tạo thiết bị gia nhiệt : Toolbox  Elements  Symbol library  Properties  Properties  General  Heat exchanger 3( hình 3.40) 81 Hình 3.55 Tạo thiết bị gia nhiệt Tạo nút bấm: Toolbox  Elements  Button(hình 3.41) Hình 3.56 Tạo nút bấm Tạo ô nhập giá trị hiển thị giá trị nhiệt độ thời gian: Toolbox  Elements  I/O field (hình 3.42) Hình 3.57 Tạo nhập giá trị Tạo đèn báo: Toolbox  Basic objects  Circle (hình 3.43) 82 Hình 3.58 Tạo đèn báo Tạo vật thể động cho băng tải : Toolbox  Elements  Symbol library  Properties  Properties  General  MotorsMotor4 (hình 3.44) Hình 3.59 Tạo động Sau sử dụng vật thể, đèn báo, nút bấm, cảm biến… ta xây dựng giao diện chương trình điều khiển giám sát (hình 3.45) 83 Hình 3.60 Giao diện giám sát chương trình điều khiển Để tạo hiệu ứng cho đèn báo Chọn đèn ( Đ4 )  Properties  Animations  Display  Dynamize colors and flashing  Ở phần Tag name chọn tag PLC ứng với đèn cần thay đổi màu  Ở phần Type chọn Range  Chọn màu sắc đèn thay đổi giá trị 84 Hình 3.61 Tạo hiệu ứng cho đèn Để bật tắt hệ thống ta cần tạo kiện cho nút bấm Auto, Start, Stop, CTHT1, CTHT2, RESET sau: Chọn nút bấm  Properties  Events  Press  Add function  SetBit  Release  Add function  ResetBit Hình 3.62 Tạo kiện cho nút nhấn Để tạo bật tắt xilanh cần tạo kiện cho xilanh sau : Chọn xilanhPropertiesAnimationsDisplayMake visibility dynamic Ở phần 85 Tag name chọn tag PLC ứng với xilanh cần cài đặt Ở phần Type chọn Single bit VisibilityInvisible( khối thứ chọn Visible ) Hình 63 Tạo kiện cho xi lanh 3.7.2 Mô hệ thống phần mềm S7-PLCSIM WinCC runtime Để mô hệ thống phần mềm S7-PLCSIM ta cần kết nối chương trình điều khiển máy với CPU giả lập phần mềm S7-PLCSIM: Control Panel  Set PG/PC Interface (32-bit)  Trong mục Access Point of the Application: Chọn S7ONLINE(STEP7)  Trong mục Interface Parameter Assignment Used: Chọn PLCSIM.TCPIP.1 Ok (Hình 3.40) 86 Hình 3.40 Kết nối máy tính với CPU giả lập Để bắt đầu mơ ta kích vào biểu tượng Simulation công cụ Chọn Start search để bắt đầu trình giả lập (Hình 3.41) Hình 3.41 Bắt đầu trình giả lập S7-PLCSIM 87 Vào SIMtables  IN PUT OUTPUT: Chọn tín hiệu I/0, vùng nhớ M, DB cần sử dụng chương trình giả lập (Hình 3.43) Hình 3.43 Chọn tín hiệu I/O vùng nhớ Để mơ chương trình giám sát: Chọn PC-System_1  HMI_RT_1  Screens  Screen_1 kích vào cơng cụ ta giao diện hình 3.44 Start Runtime on the PC 88 Hình 3.44 Giao diện giám sát Wincc Runtime Ta bắt đầu tiến hành mô cách nhấn nút Auto giao diện, sau nhấn nút Start Sau nhấn cơng tác hành trình báo cửa đóng đèn báo cửa tắt quạt gió bắt đầu hoạt động 30 phút 89 Cài đặt giá trị SetPoint mong muốn, sau thang gia nhiệt hoạt động, nhiệt độ đạt 95, cảm biến báo có trè bên bang tải băng tải hoạt động xilanh1 mở cứa cho chè vào(giả lập giá trị nhiệt độ cách kéo trượt ) cảm biến k tác động thi xilanh xe đóng cửa tránh nhiệt động ngồi Trẻ đưa vào lị sấy nhờ băng tải, sấy 25 phút , cảm biến tác động xilanh mở cho trè đồng thời gia nhiệt tắt 90 Nhập tần số đề điều khiển động tối dã 50Hz, Nhấn nút Đồ thị PID để chuyển đến đồ thi PID 91 Đường màu Đen giá trị input đường màu Đỏ giá trị SetPoint mong muốn đường màu Xanh đường Output KẾT LUẬN Sau trình nghiên cứu phát triển đề tài thiết kế thiết bị sấy dây chuyền sản xuất chè hướng dẫn tận tình thầy cơ, em hồn thành đồ án với nội dung đặt ra, với em thu số kết quả: + Hiểu quy trình cơng nghệ sản xuất chè , ngun lí sấy chè + Điều khiển nhiệt độ PID dùng PLC S7 1500 để thay chế độ điều khiển ON-OFF máy sấy băng tải + Giám sát nhiệt độ WinCC Tuy nhiên thời gian có hạn kiến thức thân nhiều hạn chế nên trình làm đồ án khơng thể tránh thiếu sót như: chưa có sản phẩm thực tế Em mong thầy cô bạn đọc chân thành góp ý xây dựng để đồ án hồn thiện Và mong muốn lớn em sau hoàn thành đồ án ứng dụng vào thực tế i 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bin cộng sự, “Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1”, NXB KHKT Hà Nội Nguyễn Bin cộng sự, “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2”, NXB KHKT Hà Nội Trần Văn Phú, “Kỹ thuật sấy”, NXB GD Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB GD Hoàng Văn Chước, “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy”, NXB KHKT Nguyễn Bin, “Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 4”, NXB KHKT Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam,“Cơ học vật liệu rời tập 2”, NXB KHKT Trần Văn Phú, “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy”, NXB GD Phạm Văn Trí, Dương Đức Hồng, Nguyễn Cơng Cẩn, “Lị cơng nghiệp”, NXB KHKT Hà Nội 1999 10 Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 10”, Đại học bách khoa Tp Hồ Chí Minh 11 I.A Khotrolava, “Kĩ thuật chế biến chè”, nd Ngô Hữu Hợp & Nguyễn Năng Vinh, NXB Nông nghiệp, Hà Nội –1985 12 Phạm Văn Thơm, “Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng”, ĐH Cần Thơ 1997 13 Vũ Quang Hồi,Nguyễn Văn Chất,Nguyễn Thị Liên Anh,”Trang bị điện-điện tử/máy công nghiệp dùng chung”,NXB giáo dục 14 Nguyễn Văn May, “Giáo trình Kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm”, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2004 15 S7_1500 automation system & manual S7-1500 siemens 93 ... nhiệt thiết bị sấy đối lưu: chiều, ngược chiều với dòng cắt - Theo kết cấu: thiết bị sấy phòng, thiết bị sấy đường hầm, thiết bị sấy băng tải, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy phun, thiết bị sấy. .. Chương Tổng quan thiết bị sấy; - Chương Thiết kế thiết bị sấy chè 3 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CHÈ 1.1 Ngành sản xuất chè Việt Nam Việt Nam nước sản xuất chè lớn thứ xuất chè lớn thứ... nghệ sản xuất chè; - Nghiên cứu, thiết kế thiết bị sấy chè nhằm làm chủ thiết bị dây chuyền công nghệ sản xuất chè uống liền tạo sản phẩm đáp ứng nhu cầu xã hội; - Ứng dụng PLC vào mơ hình sấy