đề tài THIẾT kế điều KHIỂN GIÁM sát hệ THỐNG sấy lúa tự ĐỘNG

Trường Đại Học Công Nghiệp AB Khoa ĐIỆN Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG – GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm sấy 1.1.2 Bản chất đặc trưng trình sấy 1.2 Vật liệu sấy tác nhân sấy 11 1.2.1 Cấu tạo hạt lúa 11 1.2.2 Các đặc tính chung khối thóc 12 1.2.3 Các yêu cầu đặc trưng hạt sấy 13 1.2.4 Cơng nghệ sấy thóc 14 1.3 Các phương pháp sấy loại máy sấy thóc 14 1.3.1 Sấy khơng khí tự nhiên – Phơi nắng 14 1.3.2 Các phương pháp sấy nhân tạo - dạng máy sấy thóc 15 CHƯƠNG – TÍNH CHỌN THIẾT BỊ HỆ THỐNG SẤY 20 2.1 Tính tốn tổng qt 20 2.1.1 Tính tốn cân vật chất 20 2.1.2 Cân nhiệt lượng 22 2.2 Tính tốn q trình sấy thực tế 23 2.2.1 Tổn thất nhiệt môi trường xung quanh 23 2.2.2 Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang 25 2.2.3 Các thông số sau trình sấy thực 25 2.2.4 Tính tốn cân nhiệt lượng q trình sấy thực .26 2.2.5 Tính tiêu hao nhiên liệu 27 2.3 Lựa chọn thiết bị 27 2.3.1 Buồng đốt 27 2.3.2 Tính chọn quạt 29 2.3.3 Cảm biến quang 32 2.3.4 Cơng tắc hành trình 33 2.3.5 Công tắc 34 2.3.6 Nút nhấn 34 2.3.7 Băng tải 35 2.3.8 Rơ le trung gian 36 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ PLC – S7 1200 VÀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL 40 3.1 Khái quát chung PLC 40 3.1.1 Lịch sử hình thành 40 3.1.2 Các loại PLC thông dụng 40 3.1.3 Ngơn ngữ lập trình 41 3.1.4 Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC 41 3.1.5 Ứng dụng PLC 43 3.2 PLC – S7 1200 43 3.2.1 Cấu trúc 43 3.2.2 Phân vùng nhớ 45 3.2.3 Tập lệnh S7 – 1200 46 3.2.4 Sơ đồ đấu dây 48 3.3 Phần mềm Tia – Portal 50 3.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic 50 3.3.2 Các bước tạo project 50 CHƯƠNG – THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA 54 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 54 3.1.1 Nguyên lý vận hành hệ thống 54 3.1.2 Lưu đồ thuật toán 56 3.2 Mạch lực điều khiển thiết bị 59 3.3 Mạch điều khiển hệ thống 60 3.3.1 Sơ đồ đấu nối PLC 60 3.4 Lập trình điều khiển PLC S71200 62 3.4.1 Xác định đầu vào 62 3.4.2 Cấu hình phần cứng 64 3.4.3 Lập trình PLC S71200 64 3.5 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada 79 3.5.1 Cấu hình thiết bị 79 3.5.2 Thiết kế giao diện Scada 80 3.6 Kết mô 80 3.6.1 Tải chương trình xuống PLC 80 3.6.2 Chạy runtime Scada 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình – Một tay máy robot thông dụng công nghiệp 11 Hình – Phương pháp sấy tự nhiên 15 Hình – Một loại cảm biến từ 23 Hình – Quạt máy sấy công nghiệp 29 Hình – Một loại cảm biến quang 33 Hình – Cấu tạo cơng tắc hành trình 34 Hình – Công tắc ký hiệu công tắc 34 Hình – Nút nhấn ký hiệu nút nhấn 35 Hình – Cấu tạo băng tải 35 Hình 10 - Rơ le trung gian 36 Hình 11 - Cấu tạo rơ le trung gian 38 Hình 12 - Rơ le OMRON MY4N-J DC24 38 Hình 13 - Sơ đồ khối PLC 41 Hình 14 - Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay 48 Hình 15 - Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay 49 Hình 16 - Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 49 Hình 17 - Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V15.1 50 Hình 18 - Creat new project 50 Hình 19 - Đặt tên cho dự án 51 Hình 20 - Configure a device 51 Hình 21 - Add new device 52 Hình 22 - Chọn loại CPU 52 Hình 23 - Một project tạo 53 Hình 24 – Lưu đồ thuật tốn hệ thống 56 Hình 25 – Lưu đồ thuật toán chế độ tay 57 Hình 26 – Lưu đồ thuật toán chế độ tay 58 Hình 27 – Mạch lực hệ thống 59 Hình 28 - Sơ đồ đấu nối PLC S71200 60 Hình 29 - Sơ đồ đấu nối module 8DI/8DO PLC S71200 61 Hình 30 - Sơ đồ đấu nối module Analog PLC S71200 62 Hình 31 – Bảng tag đầu vào Input phần mềm tia portal 63 Hình 32 – Bảng tag đầu Output phần mềm tia portal 64 Hình 33 - Cấu hình phần cứng PLC 64 Hình 36 - Phần cứng Scada 79 Hình 37 - Kết nối PLC với Scada 79 MỤC LỤC BẢNG BIỂU Bảng - Các thành phần hóa học hạt lúa 11 Bảng - Một số loại PLC thông dụng 40 Bảng - Một số CPU S7 - 1200 44 Bảng - Phân vùng nhớ 45 Bảng - Tập lệnh xử lý bít 46 Bảng - Tập lệnh Timer, Counter 46 Bảng - Tập lệnh toán học 47 Bảng - Tập lệnh di chuyển 48 Bảng – Danh sách tag đầu vào PLC 62 Bảng 10 - Danh sách tag đầu vào PLC 63 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày…tháng…năm 2021 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày… tháng…năm 2021 Giáo viên phản biện LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển giới xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đổi bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa, vừa xây dựng sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển kinh tế đất nước Điều địi hỏi phải nghiên cứu áp dụng dây chuyền, máy móc thiết bị tiên tiến đại, có khả tự động hóa cao để đưa công nghệ vào lĩnh vực sống Trong ngành ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA đóng vai trị quan trọng q trình phát triển đất nước Để đáp ứng nhu cầu to lớn việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, địi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ lực trình độ chuyên môn để kịp thời giải vấn đề liên quan đến kỹ thuật khí, điện-điện tử kỹ thuật phần mềm Từ thực tế trên, sinh viên ngành Tự động hóa, từ kiến thức học, nhóm tác giả chúng tơi lựa chọn thực đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG SẤY LÚA TỰ ĐỘNG” Việc tạo hệ thống để thay người công việc vấn đề cần thiết Trong thời gian thực đề tài, nhóm tác giả nhận giúp đỡ quý thầy cô bạn, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Văn A để nhóm hồn thành đề tài cách tốt Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Việc hoàn thành đề tài khơng tránh sai lầm thiếu sót Nhóm mong phê bình, đánh giá thầy để nhóm rút kinh nghiệm phát triển thêm đề tài Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2022 Nhóm tác giả thực hiện: Trần Văn A Trần Văn B CHƯƠNG – GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan kỹ thuật sấy 1.1.1 Khái niệm sấy: Hạt sản phẩm nông nghiệp trước nhập kho bảo quản phải có độ ẩm mức độ an tồn Điều kiện thích hợp độ ẩm để bảo quản hạt giới hạn từ 12%-14% Phần lớn hạt thu hoạch có độ ẩm cao hơn, điều kiện mùa mưa độ ẩm khí cao nên nước tự nhiên hạt chậm lại Với độ ẩm hạt lớn 14% hoạt động sống tăng, hơ hấp mạnh, lơ hạt bị ẩm nóng thêm Đó điều kiện thuận lợi cho phát triển vi sinh vật côn trùng, lô hạt tự bốc nóng làm cho hạt bị hỏng Để tránh tượng ta phải đảm bảo độ ẩm hạt xuống khoảng 14% Do đó, nước nơng nghiệp nhiệt đới khí hậu nóng ẩm mưa nhiều nước ta sấy phương pháp quan trọng Hạt ẩm ảnh hưởng không tốt đến kĩ thuật xay xát Sản lượng bột giảm, chi phí lượng tăng lên, bột dính vào máy chế biến làm máy nhanh bị hỏng; hạt thu sản phẩm chế biến từ hạt bảo quản khó tiêu phẩm chất thấp hạt sấy hay phơi khơ q trình thủy phân chất béo thực chậm , tượng đắng hạt sản phẩm chế biến giảm, côn trùng sâu mọt bị tiêu diệt Những hạt bị bốc nóng thời kì đầu, nhờ q trình phơi sấy, hạt trở lại bình thường, q trình tự bốc nóng dừng lại tính chất kỹ thuật hạt phục hồi Hạt cịn tươi chưa hồn thành q trình chín sinh lí nhờ q trình sấy q trình chín sinh lí rút ngắn, hạt có đặc tính kĩ thuật thích hợp Sấy khơ sản phẩm trình phức tạp: sấy cần đảm bảo giữ tính chất sản phẩm, đảm bảo chất lượng giữ trạng thái tốt Quá trình sấy thực chất trình dùng nhiệt để làm bốc phần lượng nước có sản phẩm Q trình phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước, dạng liên kết vật liệu sấy tính chất hóa học sản phẩm trạng thái bề mặt sản phẩm hút ẩm 1.1.2 Bản chất đặc trưng trình sấy Sấy trình tách ẩm khỏi sản phẩm (hoặc chuyển nước sản phẩm sang thể hơi) Quá trình thực chênh lệch áp suất nước môi trường xung quanh (Pxq) bề mặt sản phẩm (Psp) Để làm cho lượng ẩm bề mặt sản phẩm bay cần có điều kiện Psp>Pxq=∆P trị số ∆P lớn độ ẩm chuyển môi trường xung quanh mạnh Psp phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm ban đầu vật liệu sấy phụ thuộc vào tính chất liên kết nước với sản phẩm Sự thoát ẩm bề mặt tăng lên nhiệt độ tốc độ luồng khơng khí tăng, độ ẩm tương đối giảm áp suất khơng khí giảm Do thoát ẩm bề mặt dẫn đến khuếch tán bên Đó kết phá vỡ mối cân tương đối sản phẩm thay đổi nhiệt độ phân chia nước không đồng sản phẩm Trong sản phẩm ( hạt ) vận chuyển nước nơi có độ ẩm cao đến nơi có độ ẩm thấp Sự chênh lệch độ ẩm phần khác hạt nguyên nhân khuêch tán bên sấy Sự thay đổi mặt phân bố nhiệt độ điểm khác hạt làm cho vận chuyển độ ẩm tăng từ chỗ có nhiệt độ cao đến chỗ có nhiệt độ thấp Q trình sấy xúc tiến nhanh nhờ tăng nhiệt độ không khí nhiệt độ hỗn hợp khơng khí khói lị(t), giảm độ ẩm tương đối khơng khí( φ), tăng vận tốc khơng khí(v) nhờ giảm áp suất khơng khí mơi trường (B) Trong q trình sấy, sau nước mơi trường xung quanh nhiều, tức áp suất Pxq cành tăng độ ẩm sản phẩm giảm đến lúc đạt trị số cân Khi Pxq=Psp độ ẩm gọi độ ẩm cân Tại độ ẩm cân ∆P=0, q trình sấy ngừng lại Đối với thóc, ẩm diện hai nơi: bề mặt hạt (ẩm bề mặt) nhân hạt (ẩm bên trong) Ẩm bề mặt nhanh chóng bay hạt tiếp xúc với khơng khí nóng thổi qua nó, ẩm bên nhân hạt bay chậm phải di chuyển từ nhân hạt bề mặt hạt kết ẩm bề mặt ẩm bên bay với tốc độ khác Kết chênh lệch tốc độ sấy hàm lượng ẩm lấy giảm trình sấy Đối với hầu hết loại máy sấy hạt, tốc độ sấy thường nằm khoảng 0.5%/h -1%/h hàm lượng ẩm hạt sau lần qua máy sấy giảm từ 2-4% phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu hạt, nhiệt độ sấy tốc độ tác nhân sấy (3) Chương trình chế độ tự động (FC2) (4) Chương trình đọc Analog (FC3) (5) Chương trình mơ (FC4) (6) Chương trình đưa tín hiệu đầu Output (FC5) 3.5 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada 3.5.1 Cấu hình thiết bị Hình 34 - Phần cứng Scada Hình 35 - Kết nối PLC với Scada 3.5.2 Thiết kế giao diện Scada 3.6 Kết mô 3.6.1 Tải chương trình xuống PLC Bước 1: Nhấn vào nút Simulation để chạy PLC SIM Bước 2: Nhấn nút “Load” để tải chương trình PLC Bước 3: Nhấn chọn “Start module” sau nhấn “Finish” Bước 4: Vào khối chương trình muốn giám sát thực nhấn biểu tượng đeo kính để online chương trình PLC 3.6.2 Chạy runtime Scada Bước 1: Vào hình thiết kế giao diện nhấn nút “RT” Bước 2: Giám sát chương trình giao diện điều khiển giám sát tia portal TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Bùi Quốc Khánh - TS Nguyễn Văn Liễn, “Truyền động điện”, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 [2] Th.S Lê Văn Tiến Dũng, “Điều khiển khí nén thủy lực”, Nhà xuất Giáo Dục, 2005 [3] Khoa Cơ khí - Bộ môn Cơ điện tử, “Cảm biến hệ thống đo”, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, 2013 [4] “Khí cụ điện”, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2005 [5] PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí” Tập I, Nhà xuất Giáo Dục, 1998 [6] GS TS Phan Kì Phùng, Th.S Thái Hoàng Phong, “Sức bền vật liệu” Nhà xuất Đà Nẵng, 2005 ... án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG SẤY LÚA TỰ ĐỘNG” Việc tạo hệ thống để thay người công việc vấn đề cần thiết Trong thời gian thực đề tài, nhóm tác giả nhận giúp... Ứng dụng PLC  Điều khiển dây truyền đóng gói bao bì, tự động mạ tráng kẽm, sản xuất bia, sản xuất xi măng…  Hệ thống rửa ô tô tự động  Điều khiển thang máy  Điều khiển máy sấy, máy ép nhựa…... Ưu điểm sấy tầng sôi là: - Năng suất sấy cao - Vật liệu sấy khơ - Có thể tiến hành sấy liên tục - Hệ thống thiết bị sấy liên tục - Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu khỏi buồng sấy - Có thể điều chỉnh