HD4 vũ tuấn anh nghiên cứu thiết kế điều khiển tốc độ quạt thông gió cho trang trại chăn nuôi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THƠNG GIĨ CHO TRANG TRẠI CHĂN NI Giáo viên hướng dẫn : Nhóm sinh viên thực hiện: ThS Vũ Tuấn Anh Ngô Thanh Long - 2018601666 Lương Văn Ngân - 2018604551 Nguyễn Văn Quân - 2018604590 Hà Nội - 2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày…… tháng… năm 2022 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày……tháng…năm 2022 Giáo viên chấm phản biện MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU 12 LỜI CẢM ƠN 13 LỜI NÓI ĐẦU 14 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THƠNG GIĨ TRANG TRẠI CHĂN NUÔI 15 1.1 Đặt vấn đề 15 1.1.1 Lịch sử phát triển .15 1.1.2 Các vấn đề đặt 16 1.2 Lý chọn đề tài 16 1.3 Mục đích nghiên cứu 17 1.4 Giới hạn đề tài .17 1.4.1 Phương pháp thực 17 1.4.2 Giới hạn đề tài 17 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THƠNG GIĨ CHO TRANG TRẠI CHĂN NI 18 2.1 Tổng quan hệ thống 18 2.1.1 Tầm quan trọng quạt thơng gió 18 2.1.2 Khái niệm 19 2.1.3 Mục đích 19 2.1.4 Nguyên lý làm việc 19 2.1.5 Phân loại 19 2.1.6 u cầu hệ thống thơng gió 20 2.1.7 Hệ thống thơng gió 21 2.1.8 Quạt thơng gió thường gặp .22 2.1.9 Lựa chọn quạt thơng gió cho trang trại 25 2.1.10 Nhiệt độ chuồng nuôi 26 2.2 Hệ thống điều khiển 27 2.2.1 Bộ điều khiển PLC 28 2.2.2 Nguyên lý hoạt động PLC 30 2.3 Hệ thống điện 33 2.3.1 Biến tần 33 2.3.2 Nguyên lý hoạt động Biến tần 33 2.3.3 Động không đồng pha 34 2.4 Các loại cảm biến 37 2.4.1 Cảm biến nhiệt độ Pt100 37 2.4.2 Nguyên lí hoạt động: 38 2.4.3 Cảm biến nhiệt độ PT100 loại dây 39 2.4.4 Cảm biến nhiệt độ PT100 loại dây 39 2.4.5 Cảm biến nhiệt độ loại dây 40 2.5 Hệ thống giám sát HMI .41 2.6 Các khối nguồn 42 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THÔNG CHO TRANG TRẠI CHĂN NUÔI 44 3.1 Thiết kế hệ thống khí 44 3.1.1 Thiết kế mơ hình 44 3.1.2 Thi công mô hình .45 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển .46 3.2.1 Các thông số cài đặt biến tần phù hợp với yêu cầu toán 46 3.2.2 Các ghi đặc biệt sử dụng module tích hợp analog 47 3.2.3 Thiết kế hệ thống giám sát qua HMI 48 3.2.4 Hệ thống điều khiển 55 3.2.5 Mô hệ thống Wincc 57 3.3 Hệ thống điện 58 3.3.1 Các thiết bị có mạch điện .58 3.3.2 Mạch nguồn 67 3.3.3 Mạch động lực 68 3.3.4 Mạch điều khiển .68 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THƠNG GIĨ CHO TRANG TRẠI CHĂN NUÔI 70 4.1 Kết đạt 70 4.2 Định hướng phát triển 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 72 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ thơng gió trang trại chăn ni 18 Hình 2.2 Nguyên lý thơng gió trang trại chăn ni 18 Hình 2.3 Quạt thơng gió trang trại ni bị .21 Hình 2.4 Quạt thơng gió trang trại ni gà 22 Hình 2.5 Thơng gió sử dụng kênh dẫn gió 22 Hình 2.6 Quạt ly tâm cánh nghiêng hướng sau 23 Hình 2.7 Quạt ly tâm hướng trước .23 Hình 2.8 Quạt thơng gió kiểu gắn tường 23 Hình 2.9 Quạt thơng gió kiểu gắn mái 23 Hình 2.10 Quạt thơng gió hút bụi 24 Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống điều khiển 27 Hình 2.12 Một số loại PLC .28 Hình 2.13 sơ công PLC 28 Hình 2.14 Sơ đồ cấu tạo chung PLC 29 Hình 2.15 Nguyên lý hoạt động PLC 30 Hình 2.16 Ứng dụng PLC phân loại sản phẩm 32 Hình 2.17 Ứng dụng PLC điều khiển mức nước 32 Hình 2.18 Ứng dụng PLC mơ hình chiết rót chai tự động 32 Hình 2.19 Sơ đồ cấu tạo biến tần 33 Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh dòng điện .34 Hình 2.21 Nguyên lý hoạt động động 34 Hình 2.22 Điều khiển động cách thay đổi điện áp stator 36 Hình 2.23 cảm biến PT100 37 Hình 2.24 Cảm biến nhiệt độ PT100 dây .39 Hình 2.25 Cảm biến nhiệt độ PT100 dây .39 Hình 2.26 Cảm biến nhiệt độ PT100 dây .40 Hình 2.27 Các loại cảm biến PT100 41 Hình 2.28 Giao diện HMI thực tế .41 Hình 2.29 Sơ đồ kết nối nguồn 42 Hình 3.1 Khung gắn thiết bị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] wikiwand, “Thơng gió,” [Trực tuyến] Available: https://www.wikiwand.com [Đã truy cập 28 04 2022] [2] Wikipedia, “Thơng gió,” 2013 [Trực tuyến] Available: https://vi.wikipedia.org [Đã truy cập 28 04 2022] [3] Đ Tâm, “Phân loại hệ thống thơng gió,” 15 07 2020 [Trực tuyến] Available: https://datafan.vn/ky-thuat-quat-cong-nghiep [Đã truy cập 28 04 2022] [4] Yanstore, “Lưu ý giúp thi công quạt công nghiệp trang trại hiệu quả,” 01 03 2022 [Trực tuyến] Available: https://tinhbotnghe.net.vn [Đã truy cập 28 04 2022] [5] Panoma, “Hướng dẫn tính tốn số lượng quạt thơng gió cho trang trại,” 09 08 2019 [Trực tuyến] Available: https://panomavietnam.com [Đã truy cập 28 04 2022] [6] P Linh, “Tầm quan trọng quạt thơng gió trang trại chăn nuôi,” 20 05 2019 [Trực tuyến] Available: https://phuonglinh.vn [Đã truy cập 28 04 2022] [7] M Trang, “PLC,” [Trực tuyến] Available: http://nangsuatxanh.vn/cong-tydao-tao-plc-chuyen-nghiep-o-hcm.html [Đã truy cập 28 04 2022] [8] Trần Thế San- Nguyễn Ngọc Phương, Thiết kế lập trình PLC, NXB Khoa học kĩ thuật [9] B T L N Q T Lê Ngọc Duy, Cảm biến hệ thống đo, NXB KH&KT, 2019 [10] N H Thái, Ứng Dụng Solidworks Thiết Kế Cơ Khí, 2007: NXB khoa học kỹ thuật [11] T T Minh, Giáo trình điện tử công suất, NXB giáo dục, 2014 71 PHỤ LỤC M1002 FROM K0 K0 D0 K1 TO K0 K1 H0 K1 FROM K0 K6 D30 K1 MOV H2020 D1115 Enabling s ingle posi tive pulse at the mo 19 31 37 M1012 100ms cloc k pulse, 0ms ON / 0ms OFF M1000 Monitoring normally open conta ct Analog mod e selectio n (0 : Vol tage / 1: C M10 M20 ( AUTO MODE MANUAL MOD E M11 ) lamp auto mode M11 lamp auto mode 41 M20 M10 ( MANUAL MOD AUTO MODE E M21 ) lamp manua l mode M21 lamp manua l mode 45 M1 M2 M11 SET PB_start 49 PB_stop lamp auto mode M0 Run M0 < D30 K200 MOV K1600 Run D1117 EX2 analog output ch annel (D A 1) >= D30 K200 95 D30 K350 ( M30 ) ( Y1 ) M30 MOV K4000 D1117 EX2 analog output ch annel (D A 1) M21 lamp manua l mode 102 M2 M1 M11 RST PB_stop PB_start lamp auto mode M0 Run M6 MOV K0 D1117 EX2 analog output ch annel (D A 1) ( 115 M1011 FLT D30 D6 FLT D1117 D14 10ms clock pulse, 5m s ON/ 5ms O FF EX2 analog output ch annel (D A 1) DEDIV D6 K10 D10 DEDIV D14 K80 D20 152 END M6 ) Totally Integrated Automation Portal rotating_action / PLC_1 [CPU 1214C AC/DC/Rly] / Program blocks Main [OB1] Main Properties General Name Main Language LAD Information Title "Main Program Sweep (Cycle)" Family Number Numbering Automatic Author Version Main Name Input Type OB Comment 0.1 Data type User-defined ID Default value Bool Bool Initial_Call Remanence Temp Constant Network 1: CHẠY THIẾT BỊ %M80.0 "RUN" %M80.1 "STOP" %M80.2 "switch" %Q0.0 "RUN_FAN" %Q0.0 "RUN_FAN" Network 2: dừng quạt %M80.1 "STOP" %M900.0 "Tag_9" Network 3: XUNG 200MS %M80.0 "RUN" %M900.0 "Tag_9" Totally Integrated Automation Portal %DB1 "T3" %Q0.0 "RUN_FAN" TON Time "T3".Q T#400MS IN Q PT ET %M80.2 "switch" T#0ms %DB2 "T4" TON Time "T4".Q T#600MS IN Q PT ET T#0ms %DB3 "T5" TON Time "T5".Q T#800MS IN Q PT ET T#0ms %DB4 "T6" TON Time "T6".Q T#1200MS IN Q PT ET T#0ms %DB5 "T7" TON Time "T7".Q T#1400MS IN Q PT ET T#0ms %DB6 "T8" TON Time "T8".Q T#1600MS IN Q PT ET T#0ms %DB7 "T9" TON Time "T9".Q T#1800MS IN Q PT ET T#0ms Network 4: kích xung 200ms "T3".ET "T3".ET >= Time = Time = Time = Time = Time = Time = Time = Real 20.0 %M80.2 "switch" %MD30 "T0" Real 35.0 MOVE EN 50.0 ENO IN OUT1 %M80.2 "switch" Network 14: %MD10 "VF" %MD10 "VF" Totally Integrated Automation Portal %M900.0 "Tag_9" MOVE EN 0.0 ENO IN OUT1 Network 15: %MD10 "VF" Totally Integrated Automation Portal Network 15: (1.1 / 2.1) %M1.3 "AlwaysFALSE" %MD10 "VF" %MD10 "VF" >= Real = Real 40.0 %MD10 "VF" < Real 45.0 %M2.0 "XUNG_200MS" %MD10 "VF" %MD10 "VF" >= Real 35.0 < Real 40.0 %M2.1 "XUNG_300MS" %MD10 "VF" >= Real 30.0 %MD10 "VF" < Real 35.0 %MD10 "VF" %MD10 "VF" >= Real < Real 25.0 30.0 %MD10 "VF" >= Real 20.0 %MD10 "VF" < Real 25.0 %M2.3 "XUNG_600MS" %MD10 "VF" >= Real 15.0 %MD10 "VF" < Real 20.0 %M2.4 "XUNG_700MS" %MD10 "VF" >= Real 10.0 %MD10 "VF" < Real 15.0 %M2.5 "XUNG_800MS" %MD10 "VF" %MD10 "VF" >= Real < Real %M2.6 "XUNG_900MS" 5.0 10.0 %M0.0 "Clock_10Hz" %M2.2 "XUNG_400MS" %M0.3 "Clock_2Hz" 2.1 ( Page1 - 7) %M20.0 "xung_DK" Totally Integrated Automation Portal Network 15: (2.1 / 2.1) 1.1 ( Page1 - 6) %MD10 "VF" > Real 0.0 %MD10 "VF" < Real 5.0 %M0.5 "Clock_1Hz" Totally Integrated Automation Portal Network 16: trạng thái fan %Q0.0 "RUN_FAN" %M20.0 "xung_DK" %M900.0 "Tag_9" CLK Q %M20.1 "p1" %M80.2 "switch" %MW100 "STATUS_FAN1" > Int ADD Auto (Int) P_TRIG EN ENO %MW100 "STATUS_FAN1" IN1 OUT IN2 MOVE EN ENO IN OUT1 %MW100 "STATUS_FAN1" %MW100 "STATUS_FAN1" Kiểm tra Người vẽ Ths Vũ Tuấn Anh Ngô Thanh Long Ngày vẽ 14/05/2022 Trường đại học Công Nghiệp Hà Nội HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THƠNG GIĨ TRANG TRẠI CHĂN NI Tỷ lệ 1:10 MCB L1 L2 G P1 P2 P3 P4 P5 P24 VR VI I CM P P1 SV02 IC5-1 N U V W AM CM 30A 30B 30C MO EXTG QUẠT QUẠT 24V 0V GND V0+ I0+ VI0V1+ I1+ VI1V2+ I2+ VI2V3+ I3+ VI3FE VO0 IO0 VO1 IO1 AG 0V COM1 USB VR0 VR1 S/S X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 UP ZP Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 DVP04PT-S 24V 0V GND L+ LIFG L+ LIFG L+ LIFG L+ LI- FG RS232 WHILE RED RED Trường đại học công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí - lớp Cơ điện tử Kiểm tra Ths Vũ Tuấn Anh 11/5/2022 Người vẽ Lương Văn Ngân 24/4/2022 PT100 3-WIRE L N DVP20XSX211T COM USB SLAVE HMI 24V 0V 24V 0V Bản vẽ hệ thống điện điều khiển quạt thơng gió trang trại chăn nuôi Kiểm tra Người vẽ Ths Vũ Tuấn Anh Ngô Thanh Long Ngày vẽ 14/05/2022 Trường đại học Công Nghiệp Hà Nội HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THƠNG GIĨ TRANG TRẠI CHĂN NI Tỷ lệ 1:10 Nhấn MANUAL F=50 (Hz) S S Đ S Bắt đầu Nhấn AUTO Đ Nhấn START Đ Tp > 35°C S Tp < 20°C S F=2*Tp - 20(Hz) Biến tần Động Nhấn STOP Đ Kết thúc Đ F=20 (Hz) Vũ Tuấn Anh Người vẽ Lương Văn Ngân Kiểm tra 24/04/2022 11/05/2022 Trường Đại học cơng nghiệp Hà Nội Khoa khí - lớp điện tử Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống ... điều chỉnh điện áp đầu 12 Đèn hiển thị có dịng điện biến đổi 43 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ QUẠT THÔNG CHO TRANG TRẠI CHĂN NUÔI 3.1 Thiết kế hệ thống khí 3.1.1 Thiết kế. .. chỉnh tốc độ quạt thơng gió để tiết kiệm điện giúp quạt chạy tối ưu 1.2 Lý chọn đề tài Nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển tốc độ quạt thơng gió với chức điều khiển tốc độ quạt thơng gió biến... độ chuồng lớn, cần phải điều chỉnh cho quạt thông gió chạy với tốc độ cao Vào ngày mát mẻ, nhiệt độ chuồng vừa đủ, quạt chạy tốc độ cao khơng cần thiết Vì cần có hệ thống tự động điều chỉnh tốc