Tính toán thiết kế thiết bị làm đá khô CO2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN GIA CƠNG ÁP LỰC - VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Đề tài: Tính tốn thiết kế thiết bị làm đá khơ CO2 Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực Lớp MSSV : : : T.S Đinh Văn Duy PGS.TS Phạm Văn Nghệ Nguyễn Văn Hùng Kỹ thật khí 08 20142106 HÀ NỘI - 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN GIA CÔNG ÁP LỰC - VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ Đề tài: Tính tốn thiết kế thiết bị làm đá khô CO2 Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực Lớp MSSV : : : T.S Đinh Văn Duy PGS.TS Phạm Văn Nghệ Nguyễn Văn Hùng Kỹ thuật khí 08 20142106 HÀ NỘI - 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MƠN GIA CƠNG ÁP LỰC – VIỆN CƠ KHÍ o0o NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Hùng Lớp: Kỹ thuật khí 08 Khóa: K59 MSSV: 20142106 Chun ngành: Gia công áp lực Hệ: Kỹ sư Tên đề tài: “Tính tốn thiết kế thiết bị làm đá khơ CO2” Các số liệu ban đầu: Nội dung thuyết minh: Chương Tổng quan đá khô CO2 Chương Tính tốn thiết kế thiết bị làm đá khơ CO2 cơng nghiệp Chương Tìm hiểu ứng dụng hệ thống điều khiển PLC Các vẽ: Tên vẽ Kích thước (A0, A1…) Số lượng (bản) Bản vẽ tổng thể A0 01 Bản vẽ lắp A0 02 Bản vẽ chế tạo A0 05 Bản vẽ quy trình A0 01 Hà Nội, ngày 14 tháng 06 năm 2019 Giáo viên hướng dẫn T.S Đinh Văn Duy VIỆN CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BM GIA CÔNG ÁP LỰC Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: (Dành cho cán hướng dẫn) Sinh viên thực đồ án tốt nghiệp: Họ tên sinh viên: Lớp: Khóa: MSSV: Chuyên ngành: Hệ: Giáo viên hướng dẫn: Nhiệm vụ giao thực hiện: Kết thực hiện: Số trang thuyết minh Số vẽ Sản phẩm hoàn thiện a Mức độ hiểu biết sinh viên đề tài tốt nghiệp: b Thuyết minh: c Bản vẽ: d Thái độ làm việc: Đồ án đủ khối lượng, chất lượng đồ án (kỹ sư/cử nhân) ngành Gia công áp lực Đề nghị cho phép bảo vệ trước hội đồng chấm tốt nghiệp Đánh giá chung: /10 Hà nội, ngày….tháng….năm 20… Người hướng dẫn ( Kí ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Gần mạng xã hội xuất thuật ngữ loại đá “ nửa ngày không tan” Sau tìm hiểu em biết đá CO2 hay có tên gọi khác đá khơ, đá khói, … Thực tế đá khơ ứng dụng nhiều năm trước đến gần sử dụng rộng rãi phổ biến Cũng qua tìm hiểu thơng tin em nhận thấy nhu cầu đá khô phục vụ công nghiệp Việt Nam lớn, nhiên có nhà máy cung cấp đá khơ cho nhu cầu cơng nghiệp, đa số quy trình làm đá khô thường làm theo phương pháp thủ công, tốn nhiều công sức, nhân công , thời gian hao tốn nguyên liệu Năng suất hiệu kinh tế không cao Nắm bắt vấn đề đó, nhờ định hướng thầy T.S Đinh Văn Duy em giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài “ Tính tốn thiết kế thiết bị sản xuất đá khơ CO2” Do khả thực tế cịn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót Chúng em mong bảo tận tình thầy bạn bè để chúng em hiểu thêm kiến thức chuyên môn Do khả thực tế hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót đồ án, em mong nhận bảo tận tình thầy giúp em hiểu kiến thức chuyên môn Hà Nội tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Mục lục LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐÁ KHÔ 1.1 Đá khơ 1.2 Lịch sử phát triển 1.3 Thành phần cấu tạo đá khô CO2 1.4 Quy trình sản xuất đá khơ 1.5 Đặc tính đá khơ .11 1.6 Ứng dụng đá khô 11 1.7 Một số lưu ý sử dụng đá khô 15 1.8 Công nghệ thu thập, lưu trữ xử lý co2 16 1.8.1 Nguồn nguyên liệu CO2 16 1.8.2 Công nghệ thu hồi lưu giữ CO2 16 1.8.3 Thu khí CO2 17 1.8.4 Cơ sở hình thành đá khơ 18 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM ĐÁ KHÔ TRONG CÔNG NGHIỆP 20 2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 20 2.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ 20 2.2.1 Phân tích hoạt động máy 20 2.2.2 Tính tốn thiết kế buồng ép đá khơ 21 CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC 46 3.1 Giới thiệu chung plc 46 3.2 Cấu trúc - nguyên lý hoạt động plc 47 3.2.1 Cấu trúc .47 GVHD : T.S Đinh Văn Duy SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp 3.2.2 Nguyên lý hoạt động PLC .49 3.3 hoạt động xử lý bên plc 52 3.3.1 Xử lý chương trình 52 3.3.2 Xử lý xuất nhập 53 3.4 Ưu nhược điểm plc công nghiệp .54 3.5 Ứng dụng PLC công nghiệp 56 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 GVHD : T.S Đinh Văn Duy SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo phân tử CO2 Hình 1.2 Quy trình sản xuất đá khơ nhà máy Hình 1.3 Dây chuyền sản xuất đá khơ cơng nghiệp Hình 1.4 Bảo quản kem đá khơ q trình vận chuyển Hình 1.5 Bảo quản cá ngừ, tôm đá khô xuất sang thị trường Nhật Bản Hình 1.6 Bảo quản thực phẩm tươi sống đá khô bảo quản rau củ đá khơ Hình 1.7 Bảo quản thuốc vắc-xin Hình 1.8 Tháp ly đám cưới Hình 1.9 Tạo khói sân khấu Hình 1.10 Máy tạo khói mini Hình 1.11 Đá khơ dùng trang trí bàn tiệc Hình 1.12 Một số ứng dụng CO2 lĩnh vực khí Hình 1.13 Hệ thống thu hồi khí CO2 cơng nghiệp 13 Hình 2.1 Sơ đồ ngun lí Hình 2.2 Bộ phận làm việc máy 18 Hình 2.3 Các thành phần cylinder - piston 19 Hình 2.4 Cylinder - Piston tác động đơn 20 Hình 2.5 Cylinder - Piston tác động kép 21 Hình 2.6 Cylinder - Piston kiểu bậc 21 Hình 2.7 Cylinder – Piston kiểu pluger GVHD : T.S Đinh Văn Duy 21 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Hình 2.8 Các thành phần cylinder 23 Hình 2.9a Sơ đồ kết cấu van chiều 30 Hình 2.9b Sơ đồ kết cấu van tràn 30 Hình 2.9b Sơ đồ kết cấu van tràn 31 Hình 2.10 Các thành phần máy bơm 31 Hình 2.11 Các đồ thị lực ép 34 Hình 2.12 Kết cấu phận lọc 39 Hình 2.13 – Sơ đồ bố trí lọc 40 Hình 2.14 – Kết cấu thùng dầu 43 Hình 3.1: Nguyên lý chung cấu trúc PLC 45 Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng lập trình PLC 47 Hình 3.3: Chu vịng qt CPU PLC GVHD : T.S Đinh Văn Duy SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐÁ KHÔ CO2 1.1 Đá khơ Đá khơ tên gọi Việt Nam cho chất hóa học tên khoa học Cacbon dioxit Ngồi số người cịn gọi đá khói, đá khí, băng khơ, nước đá khơ Tên tiếng anh đơn giản “Dry Ice” Tuy nhiều tên gọi khác xuất phát từ nhu cầu sử dụng, tính chất cơng dụng mà tạo nên, giả sử số người làm bên lĩnh vực dịch vụ cưới hỏi cần sử dụng loại đá để tạo khói họ gọi ln loại đá đá khói,… 1.2 Lịch sử phát triển Đá khơ khơng phát minh ra, thuộc tính carbon dioxide rắn(CO2 rắn) phát vào năm đầu kỷ XX. Đá khô lần sản xuất thương mại vào năm 1920 Hoa Kỳ Một công ty thương mại đăng ký nhãn hiệu tên đá khô vào năm 1925 từ người ta gọi carbon dioxide thể rắn là đá khô Prest-Air Devices Company of Long Island công ty sản xuất thành công đá khô tại New York vào năm 1925 Cũng năm đó, Schrafft sử dụng đá khơ để giữ cho kem khơng tan chảy phịng khách họ. Đá khô đã sử dụng rộng rãi để làm lạnh đông lạnh thực phẩm từ kỷ XX đến Hầu hết loại kem giới sử dụng cách để đông lạnh sau chiến thứ II mà thiết bị điện lạnh có giá rẻ hoạt động hiệu Việc sản xuất đá khô không có nhiều thay đổi nhiều thập kỷ qua trình tương đối đơn giản ta dùng áp suất cao để làm lạnh khí carbon dioxide Việc sử dụng đá khô đã giảm phần tiện lợi điện lạnh Gần đây, người ta GVHD : T.S Đinh Văn Duy SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC 3.1 Giới thiệu chung plc PLC viết tắt Programmable Logic Controlle, thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm Một kiện kích hoạt thật sự, bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên gọi thiết bị vật lý Một điều khiển lập trình liên tục “lặp” chương trình “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ngõ vào xuất tín hiệu ngõ thời điểm lập trình Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối ( điều khiển Relay) người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn yêu cầu sau : - Lập trình dể dàng , ngơn ngữ lập trình dể học - Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa - Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp - Hồn tồn tin cậy trog mơi trường công nghiệp - Giao tiếp với thiết bị thơng minh khác : máy tính, nối mạng, mơ Modul mở rộng - Giá cạnh tranh Các thiết kế nhằm thay cho phần cứng Relay dây nối Logic thời gian Tuy nhiên, bên cạnh việc địi hỏi tăng cường dung lượng nhớ tính dể dàng cho PLC mà bảo đảm tốc độ xử lý giá … Chính điều gây quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC công nghiệp Các tập lệnh nhanh chóng từ lệnh logic đơn giản đến lệnh đếm , định thời , ghi dịch … sau chức làm tốn máy lớn … Sự phát triển máy tính dẫn đến PLC có dung lượng lớn , số lượng I / O nhiều Trong PLC, phần cứng CPU chương trình đơn vị cho trình điều khiển xử lý hệ thống Chức mà điều khiển cần thực xác GVHD : T.S Đinh Văn Duy 47 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp định chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực viêc điều khiển dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức qui trình cơng nghệ , ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dể dàng mà không cần can thiệp vật lý so với dây nối hay Relay Hiện với phát triển ngành công nghiệp điện tử cho phép chế tạo hệ vi xử lý liên tiếp, dựa sở vi xử lý, điêu khiển logic có khả nẳng lập trình (PLC) đời, cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ điều khiển liên kết cứng trước đây, việc dùng PLC trở nên phổ biến công nghiệp tự động hố Có thể liệt kế ưu điểm việc sử dụng PLC gồm: - Giảm bớt việc đấu nối dây thiết kế hệ thống, giá trị logic nhiệm vụ điều khiển thực chương trình thay cho việc đấu nối dây - Tính mềm dẻo cao hệ thống - Bộ nhớ: Cổng ngắt đếm tốc độ cao khối vi xử lý trung tâm - Hệ điều hành Bộ đếm vào – Bộ định thời Bộ đếm Bit Cổng vào Onboard Quản lý ghép nối Bus PLC - Bộ nhớ vào : Hình 3.1: Nguyên lý chung cấu trúc PLC GVHD : T.S Đinh Văn Duy 48 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp 3.2 Cấu trúc - nguyên lý hoạt động plc 3.2.1 Cấu trúc Tất PLC có thành phần : Một nhớ chương trình RAM bên ( mở rộng thêm số nhớ EPROM ) Một vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các Modul vào /ra Bên cạnh đó, PLC hồn chỉnh cịn kèm thêm mơt đơn vị lập trình tay hay máy tính Hầu hết đơn vị lập trình đơn giản có đủ RAM để chứa đựng chương trình dạng hồn thiện hay bổ sung Nếu đơn vị lập trình đơn vị xách tay, RAM thường loại CMOS có pin dự phịng, chương trình kiểm tra sẳn sàng sử dụng truyền sang nhớ PLC Đối với PLC lớn thường lập trình máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc kiểm tra chương trình Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … Đối với PLC cỡ nhỏ phận thường kết hợp thành khối Cũng có số hãng thiết kế PLC thành mơ đun để người sử dụng lựa chọn cấu hình PLC cho phù hợp mà tốn nhất, đồng thời đáp ứng yêu cầu ứng dụng Một PLC có nhiều mô đun thành phần phần cứng PLC có khối sau: GVHD : T.S Đinh Văn Duy 49 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc phần cứng lập trình PLC Dựa vào sơ đồ khối ta thấy PLC gồm có khối là: Khối nguồn, khối vi xử lý – nhớ, khối đầu vào, khối đầu Thơng thường tín hiệu xuất nhập đầu dạng số (1- 0), cịn tín hiệu dạng liên tục ta cần gắn khối xuất nhập dạng liên tục (Analog)  Mô đun nguồn: (Moudule) Là khối chức dùng để cung cấp nguồn ổn định điện áp cho PLC hoạt động Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24V chiều Tuy nhiên có PLC sử dụng điện áp 220V xoay chiều  Mô đun CPU (Centrol rocessor Unit module): Bao gồm vi xử lý nhớ  Mơ đun nhập: (Input Module) Tín hiệu vào: Các tín hiệu đầu vào nhận thông tin điều khiển bên ngồi dạng tín hiệu Logic tín hiệu tương tự Các tín hiệu Lơgic từ nút ấn điều khiển cơng tắc hành trình, tín hiệu báo động, tín hiệu quy trình cơng nghệ,… Các tín hiệu tương tự đưa vào PLC tín hiệu điện áp từ nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ cho lị tín hiệu từ máy phát tốc, cảm biến  Mơ đun xuất (Output Module): Trong PLC Module xuất quan trọng khơng module nhập Nó có 16 ngõ mà Module xuất, người sử dụng kết nối nhiều module lại với để số ngõ phù hợp Đối với ứng dụng nhỏ cần 16 ngõ Những ứng dụng lớn dùng tới 26 256 ngõ Cũng giống Module nhập ngõ Module xuất tiếp điểm rơle, khả chịu tải lớn 220V/1A Nếu muốn khống chế phụ tải công suất lớn thơng qua thiết bị trung gian như: CTT Aptomat Triac… 3.2.2 Nguyên lý hoạt động PLC Trong q trình thực chương trình CPU ln làm việc với bảng ảnh Tiếp theo việc qt chương trình truyền thơng nội tự kiểm tra lỗi Vòng quét kết thúc giai đoạn chuyển liệu từ đệm ảo ngoại vi Những trường hợp cần thiết phải cập nhật module trình thực chương trình Các PLC đại có sẵn lệnh để thực điều Tập lệnh PLC chứa lệnh trực tiếp đặc biệt, lệnh tạm thời dừng hoạt động bình thường GVHD : T.S Đinh Văn Duy 50 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp chương trình để cập nhật module ra, sau quay lại thực chương trình Thời gian cần thiết để PLC thực vòng quét gọi thời gian vòng quét (Scan time) Thời gian vịng qt khơng cố định, tức khơng phải vịng quét thực khoảng thời gian Có vịng qt thực lâu, có vịng qt thực nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh chương trình thực hiện, vào khối lượng liệu truyền thơng vịng qt Một vịng qt chiếm thời gian qt ngắn chương trình điều khiển thực nhanh Nguyên lý hoạt động dựa Hình 3.3: Chu vịng quét phận sau : CPU PLC  Đơn vị xử lý trung tâm CPU điều khiển hoạt động bên PLC Bộ xử lý đọc kiểm tra chương trình chứa nhớ, sau thực thứ tự lệnh chương trình , đóng hay ngắt đầu Các trạng thái ngõ phát tới thiết bị liên kết để thực thi Và tồn hoạt động thực thi phụ thuộc vào chương trình điều khiển giữ nhớ  Hệ thống bus Hệ thống Bus tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song : Address Bus : Bus địa dùng để truyền địa đến Modul khác Data Bus : Bus dùng để truyền liệu Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền tín hiệu định điểu khiển đồng hoạt động PLC Trong PLC số liệu trao đổi vi xử lý modul vào thông qua Data Bus Address Bus Data Bus gồm đường, thời điểm cho phép truyền bit byte cách đồng thời hay song song GVHD : T.S Đinh Văn Duy 51 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Nếu môt modul đầu vào nhận địa Address Bus , chuyển tất trạnh thái đầu vào vào Data Bus Nếu địa byte đầu xuất Address Bus, modul đầu tương ứng nhận liệu từ Data bus Control Bus chuyển tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động PLC Các địa số liệu chuyển lên Bus tương ứng thời gian hạn chế Hê thống Bus làm nhiệm vụ trao đổi thông tin CPU, nhớ I/O Bên cạch đó, CPU cung cấp xung Clock có tần số từ 118 MHZ Xung định tốc độ hoạt động PLC cung cấp yếu tố định thời, đồng hồ hệ thống  Bộ nhớ PLC thường yêu cầu nhớ trường hợp : Làm định thời cho kênh trạng thái I/O Làm đệm trạng thái chức PLC định thời, đếm, ghi Relay Mỗi lệnh chương trình có vị trí riêng nhớ, tất vị trí nhớ đánh số, số địa nhớ Địa ô nhớ trỏ đến đếm địa bên vi xử lý Bộ vi xử lý giá trị đếm lên trước xử lý lệnh Với địa , nội dung ô nhớ tương ứng xuất đấu ra, trình gọi trình đọc Bộ nhớ bên PLC tạo bỡi vi mạch bán dẫn, vi mạch có khả chứa 2000 ÷ 16000 dịng lệnh , tùy theo loại vi mạch Trong PLC nhớ RAM, EPROM sử dụng RAM (Random Access Memory ) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bị nguồn điện nuôi bị Để tránh tình trạng PLC trang bị pin khơ, có khả cung cấp lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm Trong thực tế RAM dùng để khởi tạo kiểm tra chương trình Khuynh hướng dùng CMOSRAM nhờ khả tiêu thụ thấp tuổi thọ lớn GVHD : T.S Đinh Văn Duy 52 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc không ghi nội dung vào Nội dung EPROM khơng bị mất nguồn , gắn sẵn máy , nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng khơng muốn mở rộng nhớ dùng thêm EPROM gắn bên PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi xóa EPROM Mơi trường ghi liệu thứ ba đĩa cứng hoạc đĩa mềm, sử dụng máy lập trình Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường dùng để lưu chương trình lớn thời gian dài  Kích thước nhớ : Các PLC loại nhỏ chứa từ 300 ÷1000 dịng lệnh tùy vào công nghệ chế tạo Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả chứa từ 2000 ÷16000 dịng lệnh Ngồi cịn cho phép gắn thêm nhớ mở rộng RAM , EPROM  Các ngỏ vào I / O Các đường tín hiệu từ cảm biến nối vào modul ( đầu vào PLC ) , cấu chấp hành nối với modul ( đầu PLC ) Hầu hết PLC có điện áp hoạt động bên 5V , tín hiêu xử lý 12/24VDC 100/240VAC Mỗi đơn vị I / O có địa chỉ, hiển thị trạng thái kênh I / O cung cấp bỡi đèn LED PLC , điều làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng đơn giản Bộ xử lý đọc xác định trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực việc đóng hay ngắt mạch đầu 3.3 Các hoạt động xử lý bên plc 3.3.1 Xử lý chương trình Khi chương trình nạp vào nhớ PLC , lệnh vùng địa riêng lẻ nhớ PLC có đếm địa bên vi xử lý, chương trình bên nhớ vi xử lý thực cách lệnh một, từ đầu cuối chương trình Mỗi lần thực chương trình từ đầu đến cuối gọi chu kỳ GVHD : T.S Đinh Văn Duy 53 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp thực Thời gian thực chu kỳ tùy thuộc vào tốc độ xử lý PLC độ lớn chương trình Một chu lỳ thực bao gồm ba giai đoạn nối tiếp : • Đầu tiên, xử lý đọc trạng thái tất đầu vào Phần chương trình phục vụ cơng việc có sẵn PLC gọi hệ điều hành • Tiếp theo, xử lý đọc xử lý lệnh chương trình Trong ghi đọc xử lý lệnh, vi xử lý đọc tín hiệu đầu vào, thực phép tốn logic kết sau xác định trạng thái đầu • Cuối cùng, vi xử lý gán trạng thái cho đầu modul đầu 3.3.2 Xử lý xuất nhập Gồm hai phương pháp khác dùng cho việc xử lý I / O PLC :  Cập nhật liên tục Điều đòi hỏi CPU quét lệnh ngỏ vào (mà chúng xuất chương trình ), khoảng thời gian Delay xây dựng bên để chắn có tín hiệu hợp lý đọc vào nhớ vi xử lý Các lệnh ngỏ lấy trực tiếp tới thiết bị Theo hoạt động logic chương trình , lệnh OUT thực ngỏ cài lại vào đơn vị I / O, nên chúng giữ trạng thái lần cập nhật  Chụp ảnh trình xuất nhập Hầu hết PLC loại lơn có vài trăm I / O, CPU xử lý lệnh thời điểm Trong suốt trình thực thi, trạng thái ngõ nhập phải xét đến riêng lẻ nhằm dị tìm tác động chương trình Do yêu cầu relay 3ms cho ngõ vào, nên tổng thời gian cho hệ thống lấy mẫu liên tục trở nên dài tăng theo số ngõ vào Để làm tăng tốc độ thực thi chương trình, ngõ I / O cập nhật tới vùng đặc biệt chương trình Ở đây, vùng RAM đặc biệt dùng đệm lưu trạng thái logic điều khiển đơn vị I / O Mỗi ngõ vào có địa I / O RAM Suốt trình copy tất trạng thái vào I / O RAM Quá trình xảy chu kỳ chương trình (từ Start đến End ) GVHD : T.S Đinh Văn Duy 54 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Thời gian cập nhật tất ngõ vào phụ thuộc vào tổng số I/O copy tiêu biểu vài ms Thời gian thực thi chương trình phụ thuộc vào chiều dài chương trình điều khiển tương ứng lệnh khoảng từ 110 s 3.4 Ưu nhược điểm plc công nghiệp 3.4.1 Đặc điểm hệ thống điều khiển dùng Rơle - Tốn nhiều dây dẫn - Thay phức tạp - Cần công nhân sửa chữa tay nghề cao - Công suất tiêu thụ lớn - Thời gian sửa chữa lâu - Khó cập nhật sơ đồ nên gây khó khăn cho cơng tác bảo trì thay Tóm lại: Ở hệ thống relay cũ để điều khiển đóng ngắt thiết bị sau thực thi tác vụ theo khoảng thời gian xác định, hay dùng Timer Controller, đếm kiện, sản phẩm,… dùng Counter Controller số khí hay hiển thị Led đoạn, LCD… giá trị cài đặt thao tác controller này, vấn đề bắt đầu phức tạp dần hệ thống cần nhiều timer hay counter riêng lẻ phải phối hợp có hệ thống tác vụ liên tục khơng có tính lặp lại, lúc tủ điều khiển ta bắt đầu tải số lượng controller, dây nối điều khiển, cable nguồn bắt đầu tăng lên hệ thống cần thay đổi tham số trình điều khiển tốn nhiều công sức để thiết lập Timer hay Counter Quá phức tạp Chúng ta chưa tính đến khả lão hố thiết bị, tính xác từ từ theo thời gian, chưa tính đến khả hư hỏng tức thời số lượng thiết bị tiều tốn nhiều tiền chi cho việc chuẩn đoán thay cịn chưa tính đến số thời gian vơ ích ngừng hệ thống khơng vận hành sản xuất được, có lẽ kiện nêu hồn tồn với cơng thức: “Xác suất số lần hỏng hóc tăng tỷ lệ thuận với tổng số thiết bị có tham gia trình điều khiển” GVHD : T.S Đinh Văn Duy 55 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp 3.4.2 Đặc điểm hệ thống điều khiển dùng PLC Sự đời hệ điều khiển PLC làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển quan niệm thiết kế chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm sau: - Giảm 80% số lượng dây nối - Công suất tiêu thụ PLC thấp - Có chức tự chuẩn đốn giúp cho cơng tác sửa chữa nhanh chóng dễ dàng - Chức điều khiển thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có yêu cầu thêm bớt thiết bị vào, - Số lượng rơle timer nhiều so với hệ điều khiển cổ điển - Số lượng tiếp điểm chương trình sử dụng khơng hạn chế - Thời gian hồn thành chu trình điều khiển nhanh (vài ms) dẫn đến tăng cao tốc độ sản xuất - Chương trình điều khiển in giấy vài phút giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì sửa chữa hệ thống - Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học - Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa - Dung lượng nhớ lớn để chứa chương trình phức tạp - Hồn tồn tin cậy môi trường công nghiệp - Giao tiếp với thiết bị thơng minh khác như: máy tính, nối mạng, Modul mở rộng - Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ - Giá cạnh tranh Đặc trưng PLC khả lập trình được, số IP dải quy định cho phép PLC hoạt động môi trường khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy, tỉ lệ hư hỏng thấp, thay hiệu chỉnh chương trình dễ GVHD : T.S Đinh Văn Duy 56 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp dàng, khả nâng cấp thiết bị ngoại vi hay mở rộng số lượng đầu vào nhập đầu xuất đáp ứng tuỳ nghi khả xem tiêu chí cho nghĩ đến thiết kế phần điều khiển trung tâm cho hệ thống hoạt động tự động 3.5 Ứng dụng PLC công nghiệp Từ ưu điểm nêu trên, PLC ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp như: - Hệ thống nâng vận chuyển - Dây chuyền đóng gói - Các robot lắp giáp sản phẩm - Điều khiển bơm - Dây chuyền xử lý hố học - Cơng nghệ sản xuất giấy - Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh - Sản xuất xi măng - Công nghệ chế biến thực phẩm - Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn - Dây chuyền lắp giáp Tivi - Điều khiển hệ thống đèn giao thông - Quản lý tự động bãi đậu xe - Hệ thống báo động - Dây chuyền may công nghiệp - Điều khiển thang máy - Dây chuyền sản xuất xe ôtô - Sản xuất vi mạch - Kiểm tra trình sản xuất GVHD : T.S Đinh Văn Duy 57 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Từ tìm hiểu em chọn hệ thống điểu khiển PLC sử dụng van solenoid cơng tắc hành trình Những thành phần đảm bảo giá thành rẻ , độ bền cao , làm việc ổn định mơi trường lạnh liên tục mà đạt độ xác q trình vận hành Hình 3.4 Sơ đồ bố trí hệ thống thủy lực GVHD : T.S Đinh Văn Duy 58 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp Quá trình Thời gian(giây) Khởi động Xy lanh di chuyển sang phải Nạp nguyên liệu 20 Xy lanh di chuyển sang phải 30 Xy lanh di chuyển lên 30 Xy lanh di chuyển sang trái Xy lanh di chuyển lên 35 Xy lanh di chuyển sang phải Xy lanh di chuyển xuống   Xy lanh di chuyển sang phải 30 Tổng 175 Bảng 3.1 Thời gian chu trình hoạt động thiết bị Kết luận: Do hạn chế khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, phần em tìm hiểu xây dựng quy trình hoạt động, bố trí hệ thống PLC máy nhiên chưa thể ứng dụng vào phần lập trình điều khiển PLC, em bổ sung sản phẩm sản xuất công nghiệp GVHD : T.S Đinh Văn Duy 59 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Khí CO2 chất thải nhà máy công nghiệp gây nhiều tác hại ô nhiễm môi trường, gây hiệu ứng nhà kính.v.v…nhưng thu hồi giải tốn mơi trường, ngồi cịn mang lại lợi ích kinh tế lớn, thị trường kg CO2 lỏng khoảng 5.000 VNĐ/1kg, đá khô khoảng 35.000 VNĐ/1kg Theo báo cáo Ngân hàng giới, bên “cung” chủ yếu thị trường bon xít là: Trung Quốc (35,5%), Ấn Độ (24,25%), Brazil (6,25%), v.v Các bên “cầu” chủ yếu thị trường là: Anh (28,11%), Thụy Sỹ (20,35%), Hà Lan (11,895), Nhật (11,43%), Thụy Điển (6,39%), Đức (5,72%), v.v Việt Nam tham gia thị trường với tư cách bên cung mức khoảng 0,03%, với giá trung bình khoảng 16,8 USD/tấn, họ dự báo nhu cầu CO2 tăng mạnh Qua quá trình tìm hiểu, tính toán và thiết kế máy làm đá khô CO 2, em đã rút được một số kinh nghiệm sau : Một số các thông số chi tiết được lựa chọn theo kinh nghiệm, cũng có những chi tiết được tiêu chuẩn hóa : xi lanh, piston, các loại van, các đường ống … - Kết cấu máy và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản và dễ thực hiện Để máy hoạt động tối ưu và tăng hiệu quả sử dụng cho máy ép, quá trình thiết kế cần lựa chọn chính xác và phù hợp các thông số và kết cấu của máy Yếu tố tự động hóa ngày càng được chú ý sử dụng và phát triển công nghiệp, và đó các loại máy móc khí cần được trang bị hệ thống điều khiển tự động nhằm nâng cao suất làm việc cũng hiệu quả lao động Trên là đề tài nghiên cứu “Tính tốn thiết kế thiết bị sản xuất đá khô CO 2” mà em đã thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy T.S Đinh Văn Duy Mặc dù đã sơ bộ hoàn thành phần thuyết minh không thể tránh khỏi các sai sót Em rất mong nhận được các góp ý đề nghị cũng chỉ bảo của các thầy cô để em có thể hoàn thiện phần kiến thức này Em xin chân thành cảm ơn ! GVHD : T.S Đinh Văn Duy 60 SVTH : Nguyễn Văn Hùng Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Tính toán và thiết kế hệ dẫn động khí (tập 1, 2) – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển NXB Giáo dục [2] Thủy lực và máy thủy lực (tập 1, 2) – Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạc Cần – NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1984 [3] Giáo trình PLC, tài liệu học tập, Đại học Cơng nghiệp Tp.HCM, lưu hành nội bộ, 2006 [4] Các catalogue van , piston , xilanh … [5] Đồ thị môn kĩ thuật nhiệt ,Hà Mạnh Thư ,Đại học Bách Khoa hà Nội,2008 [6] Giáo trình kĩ thuật nhiệt,Trần Văn Phú , Nhà xuất Giáo dục ,2010 [7] PLC lập trình ứng dụng cơng nghiệp,Trần San , Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2008 [8] Sổ tay dung sai lắp ghép, Ninh Đức Tốn, Nxb Giáo dục, 2007 [9] Các Website : www.tailieu www.weddien.com www.wikipedia.org GVHD : T.S Đinh Văn Duy 61 SVTH : Nguyễn Văn Hùng ... sư Tên đề tài: ? ?Tính tốn thiết kế thiết bị làm đá khô CO2? ?? Các số liệu ban đầu: Nội dung thuyết minh: Chương Tổng quan đá khơ CO2 Chương Tính tốn thiết kế thiết bị làm đá khô CO2 công nghiệp... khí CO2 17 1.8.4 Cơ sở hình thành đá khơ 18 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ LÀM ĐÁ KHƠ TRONG CÔNG NGHIỆP 20 2.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 20 2.2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ... GIỚI THIỆU VỀ ĐÁ KHÔ 1.1 Đá khơ 1.2 Lịch sử phát triển 1.3 Thành phần cấu tạo đá khô CO2 1.4 Quy trình sản xuất đá khô 1.5 Đặc tính đá khơ