Qua thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã phần nào nắm được quy trình công nghệ chế biến bia trong nhà máy, cách lựa chọn PLC điều khiển hệ thống và thiết kế giao diện giám sát qua Winform C. Có thể thấy rằng SCADA được ứng dụng mạnh mẽ trong lĩnh vực tự động hóa với chức năng điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu của nó.Mặc dù nhóm đã rất cố gắng nhưng do hiểu biết còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vậy nên chúng em rất mong được Thầy đánh giá và đưa ra nhận xét để giúp nhóm hoàn thiện hơn đề tài này.
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN DCS & SCADA Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho nhà nấu bia Hà Nội, 2023 Lời cảm ơn Nhóm em xin trân thành cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình TS Đào Quý Thịnh suốt trình thực báo cáo Thầy hỗ trợ nhóm đưa kế hoạch, nhận xét thiếu sót, định hướng phương án thực hiện, nhờ mà nhóm hồn thành đề tài cách thuận lợi Thời gian làm báo cáo Thầy giúp cho nhóm học hỏi thêm nhiều kiến thức không kiến thức chuyên ngành mà kết hợp với môn chuyên ngành khác, đồng thời nâng cao khả làm việc nhóm, khả phân tích xử lý toán thực tế Chúng em xin trân trọng cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BIA VÀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT .1 1.1 1.2 1.3 1.4 Giới thiệu thành phần 1.1.1 Gạo 1.1.2 Malt 1.1.3 Nấm men 1.1.4 Hoa Houblon 1.1.5 Nước .5 Quy trình cơng nghệ 1.2.1 Công đoạn nghiền 1.2.2 Công đoạn nấu 1.2.3 Công đoạn lọc 1.2.4 Công đoạn nấu hoa Houblon Sơ đồ công nghệ nồi nấu 1.3.1 Nồi gạo 1.3.2 Nồi Malt 10 1.3.3 Nồi hoa 10 1.3.4 Nồi lọc 11 Các thiết bị sử dụng nồi nấu 11 1.4.1 Động khuấy 11 1.4.2 Máy bơm dịch .11 1.4.3 Van gia nhiệt 12 1.4.4 Van khí nén 12 1.4.5 Cảm biến nhiệt độ 13 1.4.6 Cảm biến mức .13 CHƯƠNG MƠ HÌNH HĨA HÀM TRUYỀN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CÁC ĐỐI TƯỢNG 15 2.1 2.2 Các phương pháp xây dựng mơ hình tốn học 15 2.1.1 Mơ hình hóa lý thuyết 15 2.1.2 Mơ hình hóa thực nghiệm 16 Thiết kế điều khiển PID điều khiển nhiệt độ cho nồi nấu 16 2.2.1 Nồi gạo 16 2.2.2 Nồi Malt 18 2.2.3 Nồi Hoa 19 CHƯƠNG PLC VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 22 3.1 Bảng liệt kê vào/ra .22 3.2 Lựa chọn PLC 22 3.3 Sơ đồ đấu dây 22 3.4 Lưu đồ thuật toán 24 CHƯƠNG PHẦN MỀM GIAO DIỆN GIÁM SÁT 30 4.1 Giao diện hệ thống .30 4.2 Giao diện máy điều khiển từ xa để lấy báo cáo 39 CHƯƠNG KẾT LUẬN .42 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Gạo Hình 1.2 Malt .2 Hình 1.3 Men bia .3 Hình 1.4 Hoa Houblon .4 Hình 1.5 Nước Hình 1.6 Quy trình cơng nghệ Hình 1.7 Sơ đồ cơng nghệ nồi gạo .9 Hình 1.8 Sơ đồ cơng nghệ nồi Malt 10 Hình 1.9 Sơ đồ công nghệ nồi hoa 10 Hình 1.10 Sơ đồ công nghệ nồi lọc 11 Hình 1.11 Động khuấy 11 Hình 1.12 Bơm ly tâm .12 Hình 1.13 Van cấp nhiệt 12 Hình 1.14 Van khí nén .13 Hình 1.15 Cảm biến nhiệt độ 13 Hình 1.16 Cảm biến mức 14 Hình 2.1 Mơ hình nồi nấu nhà máy 15 Hình 2.2 Mơ hình q trình nồi gạo Matlab Simulink 17 Hình 2.3 Đồ thị đáp ứng điều khiển P nồi gạo 17 Hình 2.4 Mơ hình q trình nồi Malt Matlab Simulink 19 Hình 2.5 Đồ thị đáp ứng điều khiên P nồi malt 19 Hình 2.6 Mơ hình q trình nồi hoa Matlab Simulink 20 Hình 2.7 Đồ thị đáp ứng điều khiển P nồi Hoa 20 Hình 3.1 Bảng liệt kê vào/ra 22 Hình 3.2 PLC S7-1500 22 Hình 3.3 Sơ đồ đấu dây tín hiệu Digital 23 Hình 3.4 Sơ đồ đấu dây tín hiệu Analog 24 Hình 3.5 Lưu đồ công nghệ tổng quát .24 Hình 3.6 Lưu đồ thuật toán nồi gạo 25 Hình 3.7 Lưu đồ thuật toán nồi Malt .26 Hình 3.8 Lưu đồ thuật tốn nồi lọc 27 Hình 3.9 Lưu đồ thuật tốn nồi hoa 28 Hình 3.10 Lưu đồ thuật tốn nồi lắng xốy .29 Hình 4.1 Giao diện đăng nhập 30 Hình 4.2 Hệ thống thông báo đăng nhập không thành công 30 Hình 4.3 Hệ thống xác nhận với người dùng 31 Hình 4.4 Giao diện hệ thống 31 Hình 4.5 Trạng thái kết nối với PLC .32 Hình 4.6 Giao diện nồi gạo 32 Hình 4.7 Giao diện chi tiết nồi gạo 33 Hình 4.8 Hệ thống báo nhập sai .33 Hình 4.9 Hệ thống báo nhập 34 Hình 4.10 Giao diện chi tiết nồi gạo với tài khoản “Người vận hành” 34 Hình 4.11 Giao diện nồi hoa 35 Hình 4.12 Giao diện chi tiết nồi hoa 35 Hình 4.13 Giao diện nồi Malt 36 Hình 4.14 Giao diện chi tiết nồi Malt 36 Hình 4.15 Giao diện nồi lọc .37 Hình 4.16 Giao diện nồi lắng xốy 37 Hình 4.17 Giao diện quản lý tài khoản 38 Hình 4.18 Giao diện báo cáo 38 Hình 4.19 Giao diện báo cáo sau nhấn vào “Load report” 39 Hình 4.20 Giao diện đăng nhập máy điều khiển từ xa 39 Hình 4.21 Giao diện .39 Hình 4.22 Giao diện lấy liệu nồi gạo .40 Hình 4.23 Giao diện lấy liệu nồi Malt .40 Hình 4.24 Giao diện lấy liệu nồi hoa .41 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Chất lượng hoa Houblon CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN BIA VÀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG SẢN XUẤT 1.1 Giới thiệu thành phần Nguyên liệu để dùng để sản xuất bia bao gồm: gạo, malt, H2O, men, hoa houblon Trong hai nguyên liệu dùng để sản xuất bia malt hoa houblon Ngồi thay malt ngun liệu phụ mì, gạo ngơ để giảm chi phí sản xuất Cho đến bia giới sản xuất chủ yếu với công thức cổ điển: BIA = MALT + HOA HOUBLON + NƯỚC Việc sản xuất dựa tảng công nghệ tiên tiến tn theo nghiêm ngặt quy trình cơng nghệ tiêu chuẩn Việt Nam giới 1.1.1 Gạo Chỉ nguyên liệu phụ chiếm 30% thành phần nguyên liệu sản xuất bia Đây nguyên liệu sử dụng để thay nhằm giảm chi phí sản xuất, cải thiện thành phần dịch chiết, cải thiện mùi vị bia, để bảo quản lâu dài trình sản xuất người ta thay phần malt số loại đại mạch chưa nảy mầm loại ngũ cốc khác thay nguyên liệu nảy mầm Nhờ mà ta thu bia thành phẩm với giá rẻ hơn, chất lượng bia thành phẩm giảm không đáng kể Do nước ta nước nông nghiệp nên gạo nông sản phổ biến giá thành rẻ, thành phần hóa học tương ứng với thành phần hóa học malt, nên người ta thường chọn gạo làm thành phần thay lượng malt Yêu cầu chất lượng gạo: Đồng kích thước, màu sắc, khơng có hạt mốc, mối mọt, khơng có mùi hơi, khơng cát sạn Độ ẩm: 12% đến 14% Độ hòa tan: 80% đến 85% Hình 1.1 Gạo 1.1.2 Malt Là loại hạt ngũ cốc hay thường gọi lúa mạch Chiếm 70% thành phần nguyên liệu sản xuất bia thường nhập từ nước ngồi có dạng hạt sau nghiền Malt dùng để tạo màu cho bia, với malt bình thường khơng đủ độ màu người ta thêm malt “đen” để tăng độ màu cho Bia Yêu cầu chất lượng Malt: Độ ẩm 5-6% Độ hịa tan/chất khơ xay nhuyễn >80% Chênh lệch : xay nhuyễn/ xay khô 1.2-1.5% Protein tổng 9.5-10% Cỡ hạt > 2.5mm lớn 85% Cỡ hạt < 2.5mm bé 1% Độ 2.5 EBC Thời gian đường hóa hồn tồn 70oC 15 phút Tốc độ lọc bình thường pH từ 5-6 Độ màu 3-4 EBC Hình 1.2 Malt 1.1.3 Nấm men Nấm men dung sản xuất bia có khả hấp thụ chất dinh dưỡng môi trường nước mạch nhà loại đường hòa tan, hợp chất nitơ axit amin, peptit, vitamin, nguyên tố vi lượng qua màng tế bào Sau hang loạt phản ứng sinh hóa mà đặc trưng trình trao đổi chất để chuyến hóa chất thành dạng cần thiết cho trình phát triển lên men nấm men tiến hành Căn vào đặc điểm kết hợp với điều kiện khách quan, nhà máy chọn sử dụng nấm men chìm Saccharomyces để sử dụng lên men bia cho nhà máy Yêu cầu chất lượng nấm men: Thuần khiết đời men giống dùng 6-10 chù kì lên men Tỉ lệ tế bào chồi 15-20% Tỉ lệ men chết 5% Tế bào to khỏe, hình dáng đặc trưng Men giống không nhiễm vi sinh vật Men khô hoạt hóa thiết bị có hoạt hóa chứa dịch nha 14oC