MÔN điều KHIỂN QUÁ TRÌNH hệ THỐNG sản XUẤT TƯƠNG ớt

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO 20% MƠN ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT NHĨM: THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 i BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 1/ 55 MỤC LỤC NHÓM: i CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài: 1.2 Mô tả chức năng: 1.2.1.Rửa: 1.2.2.Chần: 1.2.1 Nghiền: 1.2.4.Nấu : 1.2.5 Làm nguội: 1.2.6.Đóng chai: 1.3 Đối tượng nghiên cứu: 1.4 Hoạt động : 1.5 Ứng dụng : 1.6 Mục đích nghiên cứu: CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cảm biến mức: Nguyên lý hoạt động: 10 Ưu nhược điểm ứng dụng: 12 Ứng dụng: 13 Hình 2.1.8: Ứng dụng cảm biến đo mức chất rắn 14 Thông số kỹ thuật: 14 HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 2/ 55 Các hãng sản xuất: 15 2.2 Cảm biến nhiệt độ: 15 2.3.Cảm biến vị trí : 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 31 3.1.Cảm biến đo mức sóng siêu âm có hiển thị ULM-70 31 3.1.1:Cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 33 3.1.2:Cảm biến quang 37 3.1.3:Hệ thống chà rửa chần trái 40 3.1.4:Máy nghiền tương ớt công nghiệp JML40 41 3.1.5:Máy chiết rót tương ớt 42 3.1.6:Bộ điều khiển PLC S7-1200 44 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG 44 4.1.Sơ đồ công nghệ hệ thống: 45 4.2.Sơ đồ khối: 46 4.1.1.Các biến trình hệ thống: 46 4.3.Phương pháp điều khiển hệ thống 46 4.4.Sơ đô cấu trúc điều khiển: 47 CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN 49 4.1 Hoạt động hệ thống: 49 4.2 Lưu đồ giải thuật 49 DANH MỤC HÌNH ẢN BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 3/ 55 Hình 1.Máy rửa Hình 2.Máy chần Hình 3.Máy Nghiền Hình 4.Hệ thống làm nguội Hình 5.Đóng chai Hình 6.Một số hình ảnh cảm biến mức 11 Hình 7.Cảm biến đo mức tiếp xúc 12 Hình 8.Cảm biến đo mức khơng tiếp xúc 12 Hình 9.Nguyên lý hoạt động Cảm biến mức dạng phao 13 Hình 10.Nguyên lý hoạt động Cảm biến đo mức dạng điện dung 14 Hình 11.Nguyên lý hoạt động Cảm biến siêu âm đo mức nước 14 Hình 12.Ứng dụng cảm biến đo mức chất lỏng 16 Hình 13.Ứng dụng cảm biến đo mức chất rắn 16 Hình 14.Một số hình ảnh cảm biến nhiệt độ 18 Hình 15.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ 18 Hình 16.Các loại cảm biến nhiệt 20 Hình 17.Cặp nhiệt điện 21 Hình 18.Nhiệt điện trở (RTD – Resistance Temperature Detectors) 24 Hình 19.Cảm biến vị trí 30 Hình 20.Thiết bị cảm biến đo điện 31 Hình 21.Thiết bị cảm biến quang 32 Hình 22.Thiết bị cảm biến dựa hiệu ứng Hall 34 Hình 23.Cảm biến ULM-70 35 Hình 24.Cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 37 Hình 26.Cấu tạo cảm biến nhiệt độ RTD Pt100 38 Hình 27.Bảng thơng số điện trở Pt100 ứng với nhiệt độ đo 39 Hình 28.Cảm biến quang 40 Hình 29.Nguyên lý hoạt động cảm biến xuyên tia 41 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 4/ 55 Hình 32.Nguyên lý hoạt động cảm biến phản xạ ngược 42 Hình 34.Nguyên lý hoạt động cảm biến khuếch tán 42 Hình 36.Hệ thống chà rửa chần trái 43 Hình 37.Máy nghiền tương ớt công nghiệp JML40 44 Hình 39.Máy chiết rót tương ớt 45 Hình 42.Thơng số kỹ thuật PLC S7-1200 47 Hình 40.Sơ đồ nối dây PLC 47 Hình 44.Sơ đồ cơng nghệ hệ thống 48 Hình 45.Sơ đồ khối 49 Hình 46.Sơ đồ cấu trúc điều khiển 50 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 5/ 55 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn tới thầy giáo TS Lê Anh Tuấn giảng viên Trường Đại học Tôn Đức Thắng thầy người trực tiếp giảng dạy tơi mơn Điều khiểu q trình Trong trình thực báo cáo nhờ kiến thức thầy truyền đạt lớp với tài liệu thầy giúp đỡ tơi hồn thành tốt tiểu luận Sau chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến trường đại học Tôn Đức Thắng tạo điều kiện sở vật chất, trang thiết bị để giúp đỡ báo cáo lần Chúng xin chân thành cảm ơn! BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 6/ 55 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài: - Trong môi trường công nghiệp nay, có nhiều hệ thống điều khiển áp dụng cho nhiều tác dụng để tăng chất lượng, xuất làm việc sản lượng cho nghành nghề Và nghành thực phẩm vậy, việc cơng nghiệp hóa dụng hệ thống làm nâng cao chất lượng, sản lượng giảm giá thành tiết nghiệm quy trình sản xuất - Tương ớt loại sản phẩm ưa chuộng giới Dùng để trộn vào ăn chế biến sẵn, chế biến ăn khác nhau, tiện lợi đơn giản Sản phẩm tương ớt nhiều nước giới sản xuất từ lâu đời, với quy trình chế biến hồn hảo cho sản phẩm có chất lượng tốt - Ở nước ta, việc sản xuất tương ớt mẻ, chất lượng sản phẩm chưa cao Do chưa quan tâm nghiên cứu công nghệ chế biến Việc nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ điều cần thiết Chính đề tài : " Nghiên cứu hệ thống sản xuất tương ớt gia vị " nhằm tối ưu hóa bước làm nhằm tạo sản phẩm cách đơn giản tối ưu hóa bước làm 1.2 Mơ tả chức năng: Hệ thống sản xuất tương ớt thực bước tự động nhờ thiết bị nhằm” rửa nguyên liệu, chần, nghiền, nấu, làm nguội để thành phẩm cuối tương ớt cách nhanh chóng BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 7/ 55 1.2.1.Rửa: Nhằm loại bỏ tạp, bụi bẩn, chất bám nguyên liệu băng truyền nước máy xịt khơng khí làm khơ BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Trang 8/ 55 Hình 1.Máy rửa 1.2.2.Chần: Hình 2.Máy chần - Chần công đoạn nhằm tiêu diệt số vi sinh vật, làm giảm hoạt tính enzyme cách thông qua băng truyền khác nhiệt độ nước từ 95-100 độ C 1.2.1 Nghiền: Nghiền công đoạn tạo độ mịn sệt cho sản phẩm , tạo điều kiện để trộn, gia nhiệt máy xay công suất lớn BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 40/ 55 3.1.2:Cảm biến quang - Cảm biến quang thiết bị chuyển đổi tia sáng thành tín hiệu điện tử Tương tự điện trở quang; đo lượng ánh sáng vật lý chuyển thành dạng thiết bị đọc Hình 27.Cảm biến quang - Một cảm biến quang học chuyển đổi tia sáng thành tín hiệu điện tử Mục đích cảm biến quang học đo lượng ánh sáng vật lý tùy thuộc vào loại cảm biến Sau chuyển thành dạng đọc thiết bị đo tích hợp - Ưu điểm: Có độ nhạy cao, độ đồng cao Có thể gửi nhận tín hiệu quang khoảng cách xa Tránh phải chuyển đổi điện tử quang tử riêng biệt vị trí cảm biến, giảm chi phí tăng tính linh hoạt - Nhược điểm: 40 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 41/ 55 Một khó khăn tất cảm biến; quang học thông thường, nhiễu từ nhiều hiệu ứng Ví dụ, cảm biến dùng để đo độ căng áp suất nhạy cảm với nhiệt độ Dễ vỡ Nhạy cảm với bụi bẩn nhiệt độ thường - Nguyên lý hoạt động: a) Cảm biến xuyên tia Hệ thống bao gồm hai thành phần riêng biệt máy phát máy thu đặt đối diện Máy phát chiếu chùm sáng vào máy thu Sự gián đoạn chùm ánh sáng hiểu tín hiệu chuyển mạch máy thu Khơng liên quan đến nơi xảy gián đoạn Hình 28.Nguyên lý hoạt động cảm biến xuyên tia b) Cảm biến phản xạ ngược Máy phát máy thu nhà; qua phản xạ; chùm sáng phát hướng ngược lại máy thu Sự gián đoạn chùm ánh sáng bắt đầu hoạt động chuyển mạch Việc gián đoạn xảy đâu khơng quan trọng 41 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Trang 42/ 55 Hình 29.Nguyên lý hoạt động cảm biến phản xạ ngược c) Cảm biến phản xạ khuếch tán Cả máy phát máy thu nằm vỏ Ánh sáng truyền qua bị phản xạ đối tượng phát Hình 30.Nguyên lý hoạt động cảm biến khuếch tán 3.1.3:Hệ thống chà rửa chần trái 42 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 43/ 55 - Hệ thống băng tải rửa trái rau củ bao gồm thiết bị điều khiển, bồn chứa nước, hệ thống băng tải cấp liệu đầu vào, hệ thống băng tải cấp liệu đầu ra, máy tạo bọt khí, vịi phun áp lực cao, động phun nước áp lực cao, đường ống, hệ thống lọc cặn thiết bị phụ kiện khác kèm tạo nên hệ thống khép kín giúp doanh nghiệp tiết kiệm nhân lực, xuất cao hiệu chi phí phát sinh q trình vận hành Hình 31.Hệ thống chà rửa chần trái - Phương pháp làm hệ thống băng tải rửa trái rau củ làm bọt khí phun kết hợp máy ozone diệt khuẩn Máy tạo bọt khí sử dụng tạo bọt khí áp suất cao đẩy nguyên liệu trạng thái lăn truyền động Nguyên liệu rơi vào nước tác động kết hợp bọt khí nước áp lực từ vòi phun nước tạo ma sát vật liệu bọt khí lấy bùn tạp chất bụi bẩn vật liệu, vòi phun áp lực cao phía thiết bị liên tục phun nước để triệt tiêu hoàn toàn vật liệu nước, để vật liệu tẩy rửa làm mà khơng bị chết làm giảm đáng kể hư hỏng rau trì nguyên vẹn nguyên liệu có tác dụng tốt việc làm loại rau dễ hư hỏng 43 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Trang 44/ 55 - Thơng thường hệ thống rửa chần ghép nối tiếp với để tạo thành chuỗi liên tục Nước rửa chần phải đảm bảo độ tiêu Bộ Y tế quy định Sau trái rửa đưa qua máy chần dạng băng tải, sử dụng nước nước nóng để đình q trình sinh hóa khử khuẩn bề mặt giúp giữ màu sắc tươi nguyên hoa Nhiệt độ máy chần trái thường cài đặt từ 75-100oC thời gian vịng 3-5 phút, sau chuyển qua nước lạnh nhanh 3.1.4:Máy nghiền tương ớt công nghiệp JML40 - Xay nhỏ ngun liệu có tính chất cứng nhằm làm tăng hiệu suất cho trình ép tránh tương bị kẹt trục ép Tùy loại trái có tốc độ thời gian nghiền phù hợp Do hỗn hợp nghiền có tính axit, nhiều vitamin hoạt chất ăn mòn nên phận buồng nghiền làm inox không gỉ để không ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng nguyên liệu Hình 32.Máy nghiền tương ớt công nghiệp JML40 - Đặc điểm kỹ thuật: 44 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 45/ 55 Bên máy thiết kế lớp vỏ cách điện, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Đặc biệt, thiết bị nghiền bột mịn ướt JML-140 nghiền liên tục, thời gian làm việc dài không bị ngắt điện Sản phẩm sử dụng nguồn điện pha, tiện lợi cho hộ gia đình sử dụng Cơng suất nghiền máy nghiền JML-140 nghiền 100kg/giờ Và đảm bảo chất lượng thực phẩm đạt độ mịn cao Đỡ tốn thời gian công sức người sử dụng Buồng nghiền 100% inox đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Đơn giản sử dụng, an toàn tuyệt đối cho người dùng Máy có thiết kế nhỏ gọn Có thể di chuyển lắp đặt máy nơi sử dụng 3.1.5:Máy chiết rót tương ớt Chuyên dùng để chiết rót loại dung dịch tương ớt, dung dịch có hạt, sate, nước sốt hay loại gia vị Với ưu điểm chiết dung dịch chứa hạt có đường kính lớn cách dễ dàng đạt trọng lượng xác giúp giải tốn khơng nhỏ việc đóng gói - Hình 33.Máy chiết rót tương ớt 45 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 46/ 55 - Đặc điểm kỹ thuật: Có khoảng điều chỉnh chiết rộng phù hợp cho nhiều sản phẩm giúp bạn tiết kiệm chi phí đầu từ máy móc Máy hoạt động dựa vào nguyên lý chiết rót định lượng piston tạo áp suất chênh lệch lớn giúp hút đẩy nguyên liệu tốt hơn, chiết rót ổn định suất cao Bồn chứa nguyên liệu nằm ngang với thể tích lớn kết hợp cách khuấy giúp nguyên liệu trộn tránh phân lớp, đảm bảo độ xác q trình chiết rót Các mối hàn xử lý kỹ góc tốt trách tồn đọng ngun liệu trình sử dụng sau vệ sinh Máy cấu tạo từ vật liệu inox 304 sáng bóng đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm Các yếu tố thơng minh tích hợp vào hệ thống điều khiển để tối ưu trình hoạt động - Thông số kỹ thuật: Nguồn điện: 220/50Hz Công suất: 400W Năng suất: 15-20 Sản phẩm/phút Khoảng định lương: 50 – 500ml Độ xác: ±1% Áp suất khí nén: 0.4-0.6 Mpa Tốc độ băng tải: 0-7 mét/phút Thể tích bồn chứa: 100L 46 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 47/ 55 Kích thước máy: 2000x 1050 x 1800 mm Trọng lượng máy: 300 Kg 47 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 48/ 55 3.1.6:Bộ điều khiển PLC S7-1200 Hình 34.Thơng số kỹ thuật PLC S7-1200 Hình 35.Sơ đồ nối dây PLC 48 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 49/ 55 CHƯƠNG 4: MƠ PHỎNG 4.1.Sơ đồ cơng nghệ hệ thống: Hình 36.Sơ đồ cơng nghệ hệ thống Bồn ớt: Chứa ớt tươi chưa làm Hệ thống vệ sinh: Rửa phân loại ớt tươi Hệ thống luộc chính: Cho ớt vào luộc ớt ớt làm chín chuyển sang công đoạn Máy nghiền: Nghiền ớt thành mãnh nhỏ để giúp dễ dàng tiến hành trình trộn Bồn nước, bồn gia vị: Cung cấp nước gia vị cho trình trộn Bồn trộn: Thực công đoạn trộn, nguyên liệu trộn điều tiến hành sang bước Hệ thống gia nhiệt: Thực nấu ớt phối trộn để tạo hỗn hợp tương ớt hoàn chỉnh Hệ thống chiết rót, đóng chai: Thực chiết rót hỗn hợp tương ớt hồn chỉnh đóng chai 4.2.Sơ đồ khối: 49 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 50/ 55 Hình 37.Sơ đồ khối 4.1.1.Các biến trình hệ thống: - Biến điều khiển: Nhiệt độ luộc chín nhiệt độ để gia nhiệt Khối lượng ớt nghiền để dùng cho việc trộn Lượng nước gia vị dùng để trộn Cảm biến siêu âm dùng để thực trinh chiết rót đóng chai - Biến cần điều khiển: Ớt tươi Ớt Ớt luộc chín Ớt nghiền Ớt phối trộn Hỗn hợp hoàn chỉnh 4.3.Phương pháp điều khiển hệ thống 50 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 51/ 55 Trong hệ thống sử dụng phương pháp điều khiển truyền thẳng có thiết bị đo biến nhiễu, tín hiệu đo cảm biến gửi điều khiển truyền thẳng Các thành phần hệ thống gồm: - Cảm biến dùng để đo lường - Bộ điều khiển truyền thẳng(FFC) - Thiết bị chấp hành (control element) - Tín hiệu bên gồm: tín hiệu đặt (setpoint), tín hiệu điều khiển (CO), Biến điều khiển (MV), biến cần điều khiển (CV), biến nhiễu (DV) Ưu điểm phương pháp truyền thẳng: Đơn giản Tác động nhanh (bù nhiễu kịp thời trước ảnh hưởng tới đầu ra) Nhược điểm phương pháp truyền thẳng: Phải đặt thiết bị đo nhiễu Không loại trừ ảnh hưởng nhiễu không đo Nhạy cảm với sai lệch mơ hình Khơng có khả ổn định q trình khơng ổn định 4.4.Sơ cấu trúc điều khiển: Hình 38.Sơ đồ cấu trúc điều khiển 51 BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 52/ 55 HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 53/ 55 HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ... 14 Thông số kỹ thuật: 14 HỆ THỐNG SẢN XUẤT TƯƠNG ỚT ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BÁO CÁO ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Trang 2/ 55 Các hãng sản xuất: 15 2.2 Cảm biến nhiệt độ:... quan đến hệ thống (sơ đồ khối, sơ đồ công nghệ, sơ điều khiển? ??) 1.4 Hoạt động : Hệ thống sản xuất tương ớt : Băng chuyền thứ 1: nhằm rửa ớt nước ống thổi khí làm khơ Băng truyền thứ :trần ớt nước... nắp, đóng thùng 1.5 Ứng dụng : Hệ thống sản xuất tương ớt áp dụng nhiều nhà máy sản xuất tương ớt với số lượng lớn nhằm xuất bán nhiều cho thị trường Ở Việt Nam tương ớt gia vị quen thuộc dụng hàng