Điều khiển nhiệt độ của tủ sấy hoa quả

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ    BÀI TẬP LỚN Kỹ thuật đo lường cảm biến Đề bài: Điều khiển nhiệt độ tủ sấy hoa quả: 50 ÷ 95 oC; Độ xác: ± 1.2 oC GV hướng dẫn : SV thực Lớp : : HÀ NỘI: 03/2021 Đặt vấn đề: Xây dựng hệ thống tủ sấy hoa dải nhiệt với dải làm việc: 50 ÷ 90 ; độ xác ± 1.2 -Chức hệ thống: sấy khô hoa với đầu vào nguyên liệu tươi khối lượng 200kg -Tính năng: Báo nhiệt độ lên hình HMI Thay đổi nhiệt độ qua hình u cầu tính xác cao Có đèn báo sáng chế độ làm việc Linh kiện dễ kiếm, thay bảo dưỡng cần thiết -Ứng dụng: áp dụng cho quy mơ nhỏ, sản xuất theo hộ gia đình, dễ lắp đặt, chi phí hợp lý Phương hướng lựa chọn thiết bị: Trong này, sử dụng hệ thống gia nhiệt điện trở, hệ thống điều khiển bằng plc a) Lựa cảm biến: Với đặc tính cần ổn định, tính xác, khơng u cầu khả chịu rung sóc va đập, đề xuất chọn cảm biến Pt100 Cấu tạo nguyên lý: Pt100 cấu tạo gồm đầu cảm biến vật liệu Platin (bạch kim) nối với hoặc dây kim loại (phổ biến loại dây) loại (gọi đầu nóng, đầu đo), đầu để lấy tín hiệu điện trở (đầu lạnh, đầu tham chiếu) Nguyên lý hoạt động Pt100 Pt100 hoạt động loại RTD khác, chuyển đổi nhiệt độ cần đo thành tín hiệu điện trở Khi nhiệt độ đầu đo Pt100 thay đổi xuất điện trở đầu cảm biến, là sở để đo nhiệt độ Pt100 Khi nhiệt độ cần đo tăng giảm, điện trở RAB = RPt100 (xem bỏ qua điện trở dây dẫn) tăng giảm theo nhiệt độ cần đo (nhiệt độ tăng điện trở tăng, nhiệt độ giảm điện trở giảm) Đo giá trị điện trở ta suy ngược lại giá trị nhiệt độ Trong ứng dụng cơng nghiệp, người ta thường dùng Pt100 tích hợp thêm transmitter để chuyển đổi tín hiệu điện trở sang tín hiệu dịng điện để dễ điều khiển đưa tín hiệu xa Đặc tính: số thơng tin cần lưu ý Đường kính đầu dị: Có kích thước thơng dụng 3mm, 5mm, 6mm, 8mm, 10mm, 12mm, 15mm tùy theo nơi lắp đặt nhiệt độ mà chọn kích thước phù hợp Chiều dài đầu dị :Chiều dài đầu dò dao động tư 30mm, 40mm, 50mm, 60mm, 70mm, 80mm, 90mm, 100mm, 110mm, 120mm….2000mm Kiểu kết nối : ren thơng dụng khí G1/4, G1/2, G3/8… Vật liệu dùng cho đầu dò : SS304, SS310, SS316 Lõi pt100 dạng dây : Có dây, dây dây Có Pt100 đơn Pt100 đơi Đối với loại dây: Ta chọn thêm phần chiều dài dây nối, tiêu chuẩn la 2000mm, Nếu dài đặt hàng Đối với loại củ hành: Loại củ hành chọn head có transmitter hay khơng, có chống cháy nổ hay không ? Với yêu cầu đề bài, ta sử dụng loại pt100 dạng dây, có dây nối, Ưu điểm: dải đo phù hợp Đầu rò dạng dây dễ lắp đặt Dễ mua, thay Nhược điểm: giá thành cao, mua từ nguồn không đảm bảo nguy hang bị làm giả cao b) Lựa chọn PLC Các ưu điểm sử dụng PLC so với hệ thống sử dụng role Chức Hệ thống sử dụng PLC Hệ thống sử dụng Rơle Chương trình cho phép đạt điều khiển linh hoạt phức tạp Ngoài điều khiển gốc, PLC cho phép nhiều chức khác xử lý liệu, tùy biến vị trí truyền thơng Điều khiển phức hợp rơ le cơng việc khó khăn cần lượng rơ le lớn Phải dây phức tạp rắc rối – Chúng đưa điều khiển bật , tắt Khơng có lứa chọn khác Sửa đổi diều Có thể chỉnh sửa tự khiển linh cách sửa đổi chương trình ngồi việc sửa đổi dây dẫn hoạt Độ tin cậy Độ tin cậy tuổi thọ cao Khi sử dụng tiếp điểm, chất lượng tiếp điểm bị giới hạn tuổi thọ trường hợp sử dụng lâu dài Dễ dàng bảo Việc hư hỏng thiết bị theo dõi phần mềm trì Khi xuất lỗi khó xác định ngun nhân thay cần phải tìm xác rơ le hỏng Hỗ trợ quy Mang lại khả linh hoạt mô lớn độ mở rộng nhiều so với rơ le phức tạp cao Việc sử dụng quy mơ lớn gặp khó khăn điều kiện thời gain nhân lực ngoại vi … Các modul PLC thay riêng, dễ ràng Ở phạm vi tập, sử dụng PLC S7 1200 c) Chọn trở nhiệt: Chọn điện trở khơ có cánh tản nhiệt, đầu ren 16mm Nguồn điện: 220V Công suất: 1000W (1 KW) Chất liệu: Inox 304 Chiều dài từ chân ren: 90cm Đường kính ống: Ø16 mm d) Chọn nguồn ni hệ thống: Vì hệ thống nhỏ dùng nguồn điện lưới 220V trực tiếp, nhiên để đảm bảo ổn định hệ thống cần mắc thêm ổn áp thêm nguồn ni dự phịng Với hệ thống trở nhiệt cánh tản, plc, chiếu sáng, quạt đối lưu ta nên chọn ổn áp máy phát dự phịng(nếu có) khoảng 5kva phù hợp e) Chọn quạt đối lưu: Quạt đối lưu giúp cho luồng khí nóng đối lưu, làm cho q trình nước diễn nhanh Quạt phía đáy, phía sau Vị trí bố trí quạt có ảnh hưởng lớn đến chuyển động luồng nhiệt Ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng thực phẩm sấy khay thùng chứa f) Chọn hình HMI: Để thuận tiện cho q trình kiểm xốt điều chỉnh, ta sử dụng hình HMI để kết nối với plc Chọn hình HMI Delta DOP-107BV Màn hình rộng: 7inch (800X480), hình màu TFT 65,536 màu Tích hợp cơng COM truyền thơng RS232/RS485/RS422 Tích hợp cổng USB Host cho việc xuất liệu nhớ bên ngồi Tích hợp cổng USB Slave cho việc upload/download chương trình Nhiệt độ vận hành: 0-50 độ C Nguồn cấp: 24 Vdc qua PC g) Chọn thiết bị điều khiển trực tiếp trở nhiệt quạt: Để điều khiển trở nhiệt quạt cần có thiết bị nhận tín hiệu từ PLC, từ biến đổi giá trị dịng áp đưa vào mạch lực qua thay đổi cơng suốt trở quạt, điều khiển nhiệt độ theo ý muốn Có nhiều điều khiển thích hợp, sử dụng Modul Triac điều khiển điện áp xoay chiều với ưu điểm kết nối với PLC, điều khiển dòng phù hợp để thay đổi nhiệt độ, dải làm việc rộng 3) Thiết kế hệ thống: a) Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý điều khiển điều khiển nhiệt độ lị thơng qua việc thay đổi điện áp vào trở Quạt thơng gió có nghiệm vụ đối lưu luồng khí từ trở phát ra, giúp nhiệt lò Cảm biến nhiệt độ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện gửi PLC để xử lý Giá trị nhiệt độ hiển thị lên hình HMI Có thể tang giảm nhiệt độ bảng cảm ứng hình HMI Khi nhiệt độ 90 đèn cảnh báo ngưỡng cao sáng, PLC tự động ngắt điện mạch vào trở nhiệt Khi nhiệt độ xuống 50, có đèn báo ngưỡng thấp sáng b) Sơ đồ khối hệ thống: Phân tích hệ thống: hệ thống có nguồn ni 220v AC làm nghiệm vụ cấp điện cho PLC, modul điều khiển, trở nhiệt, quạt đối lưu PLC đảm nhiệm vị trí tiếp nhận thơng tin từ cảm biến, phân tích tính tốn đưa hình, điều khiển modul triac Cảm biến có nghiệm vụ đo nhiệt độ trực tiếp lị, qua chuyển đổi tín hiệu thành chuẩn 4-20mA ( 0-5V) đưa vào PLC phân tích, cảm biến cấp nguồn 24V trực tiếp từ PLC lắp thêm chỉnh lưu riêng Màn hình HMI có nghiệm vụ hiển thị thông tin đến người sử dụng, đồng thời phương tiện giao tiếp người với PLC Modul triac nhận tín hiệu điều khiển từ PLC, từ đầu vào 220V biến đổi thành mức điện áp quy đổi Thanh trở nhiệt dựa vào điện áp vào mà cho cơng suất tương ứng, từ lượng nhiệt lò phù hợp với yêu cầu Quạt đối lưu nhận lệnh điều khiển từ PLC chạy nghỉ để phù hợp với chế độ ... quạt, điều khiển nhiệt độ theo ý muốn Có nhiều điều khiển thích hợp, sử dụng Modul Triac điều khiển điện áp xoay chiều với ưu điểm kết nối với PLC, điều khiển dòng phù hợp để thay đổi nhiệt độ, ... thống tủ sấy hoa dải nhiệt với dải làm việc: 50 ÷ 90 ; độ xác ± 1.2 -Chức hệ thống: sấy khô hoa với đầu vào nguyên liệu tươi khối lượng 200kg -Tính năng: Báo nhiệt độ lên hình HMI Thay đổi nhiệt độ. .. hoạt động: Nguyên lý điều khiển điều khiển nhiệt độ lị thơng qua việc thay đổi điện áp vào trở Quạt thơng gió có nghiệm vụ đối lưu luồng khí từ trở phát ra, giúp nhiệt lò Cảm biến nhiệt độ chuyển