Tài liệu này sẽ cung cấp cho bạn một mô tả chi tiết về quy trình sản xuất viên nén gỗ trên nền PLC FX5U. Viên nén gỗ là một sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp gỗ và có nhiều ứng dụng khác nhau. Quy trình sản xuất viên nén gỗ trên nền PLC FX5U sẽ được điều khiển và giám sát bởi hệ thống PLC FX5U. PLC sẽ đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra một cách tự động và hiệu quả, đồng thời cung cấp các thông tin và dữ liệu quan trọng để quản lý và kiểm soát quá trình sản xuất. Với sự kết hợp giữa công nghệ PLC và quy trình sản xuất viên nén gỗ, bạn có thể đạt được hiệu suất cao, chất lượng ổn định và tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình sản xuất.
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ
Tổng quan về viên nén gỗ
Viên nén gỗ (hình 1.1) là một loại nhiên liệu sinh học dạng nén được sản xuất từ phần thừa của những nguyên liệu tự nhiên như mùn cưa, gỗ vụn, trấu, thân cây khô,… Nguyên liệu trên qua quá trình sản xuất vật liệu và làm nông nghiệp thừa ra được thu thập, đưa ra dây chuyền sản xuất hiện đại, với quá trình ép vận tốc cao cùng tác động của nhiệt độ và áp suất đã được nén và gắn kết tự nhiên lại thành thành phẩm viên nén gỗ.
Với kích thước nhỏ gọn và hiệu quả sử dụng cao, đặt biệt nguồn gốc hoàn toàn tự nhiên, viên nén gỗ ngày càng được ưa chuộng và chứng tỏ vị thế của mình trên thị trường các nguồn nhiên liệu sạch khác.
Tùy theo loại nguyên liệu sản xuất mà viên nén gỗ được chia thành các loại khác nhau Một số sản phẩm viên nén gỗ phổ biến và được sử dụng nhiều hiện nay như:
Viên nén gỗ từ cây keo
Viên nén từ gỗ tràm nước
Viên nén gỗ từ bùn bột giấy trộn than cám
Viên nén từ mùn dừa làm thức ăn gia súc
Viên nén gỗ từ vỏ trấu
Viên nén gỗ từ bã mía
Hình 1.1 Viên nén gỗ [ CITATION Placeholder1 \l 1033 ]
1.1.2 Ưu điểm của viên nén gỗ
Vì được sản xuất bằng nguyên liệu tự nhiên trên dây chuyền hiện đại Viên nén gỗ có khá là nhiều ưu điểm vượt trội so với nhiên liệu hóa thạch
Giá thành rẻ hơn nhiều so với các nguồn nhiên liệu phổ biến: việc sử dụng viên nén gỗ trong thời gian dài sẽ giúp tiết kiệm khá nhiều chi phí như:
Một tấn viên nén gỗ tạo ra năng lượng tương đương với 120 Gallon dầu nhưng giá thành lại rẻ hơn dầu đến 42%
Một tấn viên nén gỗ tạo ra năng lượng tương đương với 170 Gallon Proban nhưng giá thành chỉ bằng 67%
Một tấn viên nén gỗ tạo ra năng lượng BTU tương đương 4.755 kWh điện nhưng giá thành lại chỉ bằng 38%
Thân thiện với môi trường: Khác với nhiều nguồn nhiên liệu khác sẽ sinh ra nhiều khói độc và bụi khi sử dụng, viên nén gỗ không chỉ tận dụng chất thải nông nghiệp, công nghiệp mà còn có độ tro thấp chỉ 1.17%
Nhiệt lượng cao: Viên nén gỗ phát ra nhiệt lượng khá cao khi đốt, trung bình,
1 kg viên nén gỗ khi đốt có thể sinh ra 4260 kcal và có thể cao hoặc thấp hơn tùy theo loại nguyên liệu dùng để sản xuất. Ít sinh ra khói: Được sản xuất bằng dây chuyền hiện đại, viên nén gỗ có độ ẩm khá nhỏ (nhỏ hơn 8%) vì thế khi đốt ít sinh ra khói, không gây hại cho sức khỏe người sử dụng.
1.1.3 Ứng dụng của viên nén gỗ
Với nhiều ưu điểm nổi bật viên nén gỗ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực từ công nghiệp đến đời sống như:
Dùng trong hệ thống đốt trong các ngành công nghiệp
Dùng trong hệ thống sưởi ấm thay cho sưởi bằng điện và than
Dùng trong hệ thống hấp, sấy, thanh trùng, tiệt trùng trong các nhà máy thực phẩm, đồ uống.
Dùng để tạo nhiệt trong các nhà máy nhiệt điện
Lót chuồng, trại chăn nuôi gà, ngựa, bò, dê,
Dùng trong hệ thống cung cấp nhiệt cho bể bơi nước nóng bốn mùa,mạng nước nóng cho khu vui chơi, nhà hàng khách sạn, trường học,khu phục hồi chức năng.
Dùng cho hệ thống nồi nấu rượu, bếp ăn công nghiệp tại các nhà hàng, khách sạn lớn,…
1.1.4 Lợi ích khi sử dụng viên nén gỗ
Với những ưu điểm vượt bật về chất lượng và hiệu quả, viên nén gỗ đem lại được nhiều lợi ích như:
Nguồn nguyên liệu ổn định: Khác với những loại nguyên liệu hóa thạch như than, dầu,… sẽ bị hao mòn dần qua thời gian sử dụng khiến giá thành tăng cao. Viên nén gỗ tận dụng những nguyên liệu có thể tái tạo được như mùn gỗ, bột giấy, mùn cưa, vỏ trấu,… để sản xuất, đảm bảo trữ lượng ổn định và giá thành ít bị dao động nhất.
Tăng tuổi thọ lò hơi, thiết bị đốt: viên nén gỗ được sản xuất qua một dây chuyền hiện đại, đảm bảo nhiệt lượng phát ra trung bình/kg luôn ổn định, không gây nên sự chênh lệch nhiệt lượng quá lớn, góp phần tăng tuổi thọ lò hơi và thiết bị đốt. Đặc biệt, trong quá trình sử dụng, viên nén gỗ khi đốt cũng ít sinh ra khói giúp tuổi thọ của các loại bếp, lò hơi tăng lên cao hơn, lợi ích tiêu dùng cũng được tăng lên rõ rệt.
Không gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng: Được chế biến từ những nguyên liệu thuần tự nhiên nên khi đốt viên nén gỗ sẽ không sinh ra những chất khí độc hại ảnh hưởng đến chất lượng môi trường sống. Việc sử dụng viên nén gỗ là đang góp phần tạo ra một môi trường sống trong lành và tự nhiên hơn.
Sử dụng đơn giản, vệ sinh, tiện lợi: Được nén thành từng viên dài tiện dụng, không cần mất nhiều công sức và thời gian để xử lý trước khi tiến hành đốt như than hay dầu.
Có thể tận dụng tro sót lại để làm phân bón sạch: Một đặc điểm được rất nhiều người ưa thích ở viên nén gỗ chính là dư lượng tro sau khi đốt có thể tận dụng làm phân bón sạch cho sản xuất nông nghiệp vô cùng tiết kiệm và tiện dụng Đây cũng là một trong những loại phân bón sinh học hiệu quả cao.
1.1.5 Tiêu chuẩn viên nén gỗ
Tiêu chuẩn kỹ thuật viên nén gỗ được xác định tùy thuộc vào quy mô sản xuất cũng như thị trường mà các nhà sản xuất sẽ xuất khẩu viên nén gỗ Tuy nhiên, về cơ bản, viên nén gỗ dù xuất sang thị trường nào cũng đều cần đáp ứng các tiêu chuẩn về độ ẩm, đường kính, chiều dài, và một số thông số liên quan kèm theo
Một viên nén gỗ đạt tiêu chuẩn kỹ thuật thông thường là viên nén gỗ có độ ẩm ít hơn 8%, đường kính 1/4 đến 5/16 inch, chiều dài khoảng 30mm, vô cơ Ash nhỏ hơn 1%, Và có năng lượng phát ra lớn hơn 4260 Kcal/kg Đây là những tiêu chuẩn cơ bản mà một viên nén gỗ cao cấp cần đáp ứng.
Tiềm năng phát triển ngành sản xuất viên nén gỗ
Hiện nay, các mặt hàng gỗ và sản phẩm gỗ của các doanh nghiệp Việt Nam đã được xuất khẩu đến nhiều thị trường quốc tế, trong đó có viên nén được sản xuất từ các phụ phẩm gỗ Ðây là mặt hàng được nhiều quốc gia phát triển chọn lựa nhằm thay thế những nhiên liệu gây ảnh hưởng môi trường.
Tiềm năng của ngành này còn rất lớn đòi hỏi các nhà sản xuất trong nước đẩy mạnh chất lượng, giảm giá thành sản phẩm để chiếm lĩnh lợi thế cạnh tranh…
Viên nén gỗ là loại sản phẩm được làm từ vụn gỗ, dăm gỗ và các loại cành lá cây, phụ phẩm bỏ đi từ những công đoạn khác nhau trong sản xuất, chế biến gỗ. Theo các chuyên gia của Hiệp hội Gỗ và lâm sản Việt Nam (VIFOREST), những nhà nhập khẩu nước ngoài nhập viên nén gỗ về làm nhiên liệu chất đốt sinh học, chất hút ẩm chuồng trại và phân bón cho các loại cây vì nguyên liệu làm từ 100% chất hữu cơ.
Với ý nghĩa bảo vệ môi trường và tái sử dụng các nguồn nguyên liệu thừa tạo nên nhiên liệu mới có ích cho nên thị trường viên nén đang ngày càng được mở rộng, nhất là tại các nước phát triển thuộc EU và Hàn Quốc, Nhật Bản Thực tế, theo đánh giá của các nhà quản lý, phụ phẩm từ gỗ để sản xuất các dạng viên nén đủ tiêu chuẩn xuất khẩu của các doanh nghiệp trong nước hiện rất lớn Một trong những điểm mạnh trực tiếp góp phần vào sự hình thành và phát triển của ngành sản xuất viên nén gỗ Việt Nam là do nguồn nguyên liệu đầu vào dồi dào, được tạo ra từ gỗ phụ phẩm của ngành chế biến gỗ Mặt khác, cơ sở chế biến viên nén không đòi hỏi đầu tư về công nghệ quản lý lớn và phức tạp, tạo cơ hội cho nhiều doanh nghiệp tham gia vào khâu sản xuất Việt Nam có lợi thế về địa lý với các nguồn nguyên liệu cho sản xuất viên nén nằm gần các cảng biển xuất khẩu, thuận tiện cho việc vận chuyển Ðây là những thuận lợi cơ bản để ngành sản xuất viên nén gỗ phát triển mạnh mẽ trong thời gian tới Còn tại thị trường thế giới, viên nén gỗ được sử dụng rộng rãi trong cả đời sống hằng ngày lẫn trong các ngành sản xuất công nghiệp Bên cạnh đó, việc sử dụng nguồn nguyên liệu tái sinh hữu cơ đã góp phần bảo vệ môi trường và không gây nguy hiểm tới sức khỏe của người sử dụng Do vậy, dư địa xuất khẩu các sản phẩm viên nén gỗ hiện được coi là còn tiềm năng lớn.
1.3 Tổng quan về công ty DAVIWOOD[ CITATION Placeholder1 \l 1033 ]
Công ty TNHH đầu tư Đan – Việt (DAVIWOOD) được thành lập vào ngày 16 tháng 12 năm 2014 với trụ sở chính tọa lạc tại khu công nghiệp Tân Phú Thạnh, Huyện Châu Thành A, Tỉnh Hậu Giang, Việt Nam Vốn đầu tư ban đầu 100.000.000.000 VNĐ Với công nghệ từ Thụy Sĩ chuẩn chất lượng Châu Âu trong giai đoạn một công ty sản xuất được 40.000 tấn than bánh và bột viên mỗi năm. Giai đoạn hai công ty sản xuất được 100.000 tấn than bánh và bột viên mỗi năm.
Hình 1.2 Công trình nhà máy DAVIWOOD
Tổng quan về công ty DAVIWOOD [1]
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUY TRÌNH SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ
2.1 Nguyên lý hoạt động của quy trình sản xuất viên nén gỗ Để tạo ra một viên nén gỗ chất lượng phải thông qua một quy trình sản xuất như hình 2.1.
Thu mua và nghiền nguyên liệu: Gỗ được tuyển chọn từ các nguồn cung uy tín và đáp ứng đủ các tiêu chuẩn sản xuất quốc tế Gỗ sau khi được mua về sẽ được lựa chọn, phân chia vào các máy nghiền, nguyên liệu sau khi nghiền sẽ có dạng như mùn cưa với các kích thước đồng đều, đảm bảo sẽ tạo ra thành phẩm chất lượng, với tỷ trọng nén cao nhất.
Tạo độ ẩm vừa đúng cho nguyên liệu: Nguyên liệu sau khi nghiền thành mùn cưa sẽ được đưa vào hệ thống sấy đến độ ẩm thích hợp Đây là khâu rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng viên nén gỗ thành phẩm Độ ẩm phù hợp của nguyên liệu sản xuất viên nén gỗ thường dao động từ 10-14%, tuy nhiên nguyên liệu đầu vào sau khi nghiền lại thường có độ ẩm khá cao từ 18-35% vì vậy, việc cân bằng độ ẩm là cần thiết.
Tạo hình viên nén gỗ: sau khi nguyên liệu đạt được độ ẩm thích hợp sẽ được đưa vào miệng của máy nén bằng băng tải Hệ thống băng tải sẽ chịu trách nhiệm cung cấp nguyên liệu liên tục và đều đặn vào miệng nạp của máy nén viên Nguyên liệu được đưa vào dưới công nghệ hiện đại về tốc độ và áp suất sẽ được nén thành các viên gỗ nhỏ và đều nhau mà không cần đến bất cứ phụ gia hay hóa chất kết dính nào.
Giảm nhiệt độ cho viên nén gỗ: Viên nén gỗ sau khi được nén dưới áp suất cao và có nhiệt độ rất nóng nên không thể đóng gói ngay được mà cần làm mát trước. Băng tải sẽ vận chuyển viên nén gỗ vào máy làm mát và máy sẽ làm giảm nhiệt độ của viên nén Sau bước này, các viên nén với kích thước chỉnh tề đã được ra lò và sẵn sàng để sử dụng. Đóng gói thành phẩm viên nén gỗ: Sau bước làm mát, băng tải tiếp tục đưa viên nén gỗ vào phễu của máy đóng gói và viên nén gỗ sẽ được đóng kín bằng bao
PE từ 15-50 Kg/bao tùy theo yêu cầu của khách hàng Sau bước này, thành phẩm viên nén g đã sẵn sàng để vận chuyển tới khách hàng.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUY TRÌNH SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ
Nguyên lý hoạt động của quy trình sản xuất viên nén gỗ
Để tạo ra một viên nén gỗ chất lượng phải thông qua một quy trình sản xuất như hình 2.1.
Thu mua và nghiền nguyên liệu: Gỗ được tuyển chọn từ các nguồn cung uy tín và đáp ứng đủ các tiêu chuẩn sản xuất quốc tế Gỗ sau khi được mua về sẽ được lựa chọn, phân chia vào các máy nghiền, nguyên liệu sau khi nghiền sẽ có dạng như mùn cưa với các kích thước đồng đều, đảm bảo sẽ tạo ra thành phẩm chất lượng, với tỷ trọng nén cao nhất.
Tạo độ ẩm vừa đúng cho nguyên liệu: Nguyên liệu sau khi nghiền thành mùn cưa sẽ được đưa vào hệ thống sấy đến độ ẩm thích hợp Đây là khâu rất quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng viên nén gỗ thành phẩm Độ ẩm phù hợp của nguyên liệu sản xuất viên nén gỗ thường dao động từ 10-14%, tuy nhiên nguyên liệu đầu vào sau khi nghiền lại thường có độ ẩm khá cao từ 18-35% vì vậy, việc cân bằng độ ẩm là cần thiết.
Tạo hình viên nén gỗ: sau khi nguyên liệu đạt được độ ẩm thích hợp sẽ được đưa vào miệng của máy nén bằng băng tải Hệ thống băng tải sẽ chịu trách nhiệm cung cấp nguyên liệu liên tục và đều đặn vào miệng nạp của máy nén viên Nguyên liệu được đưa vào dưới công nghệ hiện đại về tốc độ và áp suất sẽ được nén thành các viên gỗ nhỏ và đều nhau mà không cần đến bất cứ phụ gia hay hóa chất kết dính nào.
Giảm nhiệt độ cho viên nén gỗ: Viên nén gỗ sau khi được nén dưới áp suất cao và có nhiệt độ rất nóng nên không thể đóng gói ngay được mà cần làm mát trước. Băng tải sẽ vận chuyển viên nén gỗ vào máy làm mát và máy sẽ làm giảm nhiệt độ của viên nén Sau bước này, các viên nén với kích thước chỉnh tề đã được ra lò và sẵn sàng để sử dụng. Đóng gói thành phẩm viên nén gỗ: Sau bước làm mát, băng tải tiếp tục đưa viên nén gỗ vào phễu của máy đóng gói và viên nén gỗ sẽ được đóng kín bằng bao
PE từ 15-50 Kg/bao tùy theo yêu cầu của khách hàng Sau bước này, thành phẩm viên nén g đã sẵn sàng để vận chuyển tới khách hàng
Hình 2.1 Quy trình sản xuất viên nén gỗ[ CITATION Placeholder1 \l 1033 ]
Các cơ cấu máy của ngành sản xuất viên nén gỗ
2.2.1.1 Tổng quan máy bằm gỗ
Máy băm dăm gỗ như hình 2.2 là thiết bị đặc biệt để sản xuất dăm gỗ chất lượng cao Với mức độ tự động hóa và khả năng thích ứng mạnh mẽ Máy tạo ra sản lượng lớn và hiệu quả cao Máy băm là thiết bị băm dăm gỗ công suất lớn, có thể nhanh chóng cắt các loại gỗ tròn, cành, thông, dương, thành các dăm gỗ có kích thước đồng đều Sản lượng của máy băm gỗ công nghiệp này có thể được tùy chỉnh trong khoảng 1tấn/giờ đến 10tấn/giờ.
2.2.1.2 Cấu tạo máy băm gỗ
Máy làm dăm gỗ này bao gồm thân máy, con lăn cắt, cuộn cấp liệu trên và dưới, băng tải và hệ thống thủy lực.
Thân của máy băm gỗ trống được hàn bằng các tấm thép có độ bền cao và là cơ sở cho sự hỗ trợ của toàn bộ máy.
Thiết bị cắt của nó là một bánh xe trống quay, hai, ba hoặc bốn dao bay được gắn trên con lăn của máy cắt , và các dao bay được cố định trên con lăn của máy cắt bằng một khối áp lực.
Trong quá trình băm dăm gỗ, các dao bay sẽ quay liên tục và cắt các khúc gỗ thành dăm gỗ một cách nhanh chóng.
Hệ thống thủy lực của máy băm này được cung cấp bởi một máy bơm dầu vào xi lanh và nắp của nó có thể được kích hoạt để tạo điều kiện thay thế lưỡi cắt.
Hình 2.3 Cấu trúc máy băm gỗ
Hệ thống cắt của máy băm được thiết kế chủ yếu bao gồm các con lăn dao đặc biệt Thường có nhiều lưỡi cắt quay gắn trên trục cán dao Khi cho các loại gỗ có kích thước khác nhau, con lăn tiếp liệu trong hệ thống cắt của nó có thể nổi lên và xuống trong một phạm vi nhất định với sự hỗ trợ của hệ thống thủy lực, để gỗ đi vào hệ thống cắt một cách trơn tru mà không bị rung lắc.
Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động máy bằm gỗ
Những dăm gỗ đủ tiêu chuẩn được con lăn dao cắt ra sẽ lọt qua lỗ lưới và thải ra khỏi đáy, còn những dăm gỗ lớn hơn sẽ tiếp tục được cắt trong thùng cắt Nắp của máy băm gỗ trống có thể được mở ra để thuận tiện cho việc thay thế lưỡi dao và điều chỉnh vị trí của lưỡi dao.
Hình 2.5 Sơ đồ làm việc của máy băm
2.2.2.1 Nguyên lý hoạt động của máy sàng lồng
Máy sàng lồng là một thiết bị hoạt động dựa trên lực ly tâm chuyên dùng để sàng và rửa những nguyên liệu hữu cơ, dăm gỗ, hoa quả, phân bón, quặng, cát….để lọc ra những nguyên liệu phù hợp theo yêu cầu sản xuất.
Máy sàng lồng (hình 2.4) có cấu tạo gồm các bộ phận chính đó là: khung chịu lực tốt, sàng lưới, trục quay, động cơ điện, hộp giảm tốc…
Máy sàng lồng được hoạt động theo nguyên lý là vật liệu sẽ được đưa đến khoang sàng lồng, tại lồng sàng sẽ được thiết kế thành các khoang nhỏ có kích thước mắt to nhỏ khác nhau Khi máy được khởi động thì động cơ sẽ làm cho hộp giảm tốc chuyển động, dưới tác động của lực ly tâm làm cho sàng quay với biên độ tròn, tạo ra sự chuyển động của nguyên liệu trong khoang lưới sàng Tại đây, vật liệu sẽ được lật đảo tịnh tiến theo vòng tròn hướng ra đầu cuối máng xả của lồng quay, khi khi vật liệu đi tới khoang nào thì kích cỡ vật liệu phù hợp với mắt lưới sẽ được lọt xuống, còn lại những vật liệu bị thải loại sẽ được đưa về cuối sàng quay và đưa ra ngoài theo hệ thống máng thải Tốc độ quay của máy có thể được điều chỉnh thông qua hộp giảm tốc và biến tần.
2.2.2.2 Ưu điểm của máy sàng lồng
Máy có thiết kế đơn giản, dễ vận hành cũng như dễ dàng bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế vật tư phụ tùng.
Máy sàng lồng tiêu thụ năng lượng thấp Nhưng lại mang đến năng suất làm việc cao, hiệu quả sàng lọc cao, có thể sàng lọc và rửa sạch sản phẩm.
Máy hoạt động khá êm ái, chống ồn tốt, không làm ảnh hưởng đến môi trường làm việc xung quanh. Đặc biệt, đối với những loại vật liệu dạng ẩm mà lỗ sàng lại nhỏ hay gây tắc sàng thi máy sàng lồng sẽ được thiết kế hệ thống chổi quét để chống tắc mặt sàng rất tối ưu.
2.2.3.1 Giới thiệu máy sấy thùng quay
Sấy thùng quay hay còn gọi là máy sấy thùng quay như hình 2.7 là một ống thép tròn, được bố trí nằm ngang có góc nghiêng từ 1 đến 6 độ Trong thùng quay có có dạng xoắn hoặc cánh đảo rưới trộn để vật liệu sấy được đảo trộn và phân ly tốt nhất.
Khi vật liệu sấy được cấp vào 1 đầu đi vào thùng quay sẽ được đảo trộn liên tục và nhờ tốc độ quay của thùng quay, vật liệu sấy sẽ di chuyển từ đầu này đến đầu kia của thùng quay Lò đốt gia nhiệt được quạt sấy hút vào thùng theo chiều ngược hoặc cùng so với chiều chuyển động của vật liệu làm liệu được khô nhanh chóng.
Hệ thống sấy mùn cưa còn được sử dụng rộng rãi trong việc sấy khô các nguyên liệu khác chip gỗ, viên gỗ, rơm và các sinh khối khác có năng lực sản xuất Cao đến 15 tấn / giờ
Hình 2.7 Máy sấy thùng quay
Hệ thống sấy mùn cưa bao gồm thiết bị gia nhiệt, thiết bị cho ăn, thiết bị vận chuyển, thiết bị xả, thiết bị chiết xuất bụi và các thiết bị phụ trợ khác Máy sấy quay có cấu tạo hợp lý, có thể thay đổi độ nghiêng và tần suất quay Chất liệu được sấy khô đi vào máy sấy quay, và khi máy sấy quay, vật liệu được nâng lên bằng một số cánh đảo bên trong Khi vật liệu đủ cao để cuộn lại các vây, nó rơi xuống dưới cùng của máy sấy trống quay, đi qua dòng khí nóng khi nó rơi và hơi ẩm được loại bỏ. Trong suốt quá trình đảo và sấy như vậy, nguyên liệu được dịch chuyển từ phía đầu thùng quay tới phía cuối thùng và đạt độ khô cần thiết, hơi nước được theo ống thoát ra ngoài, cuối cùng nguyên liệu được thoát ra ngoài qua bộ phân phối liệu ra.
Hình 2.8 Nguyên lý hoạt động của quy trình sấy
2.2.3.3 Ưu điểm của máy sấy thùng quay 3 tầng
Có nguồn gốc từ công nghệ sấy tiên tiến của Đức, bao gồm các lồng sấy hình trụ đồng tâm, đường kính khác nhau đặt lồng vào nhau theo một mối quan hệ toán học và dạng cấu trúc nhất định Nó giúp để kiểm soát chính xác tỷ lệ lấp đầy của nguyên liệu đầu vào, mức cấp khí, thời gian lưu, không có hiện tượng đường hầm gió và cải thiện hiệu quả sử dụng nhiệt.
So với máy sấy 1 lồng cùng công suất, máy sấy 3 lổng hiệu suất sấy tăng 40% và mức tiêu thụ năng lượng giảm 50% Chiều dài trống bằng 1/3 so với máy sấy 1 lồng, và diện tích xây dựng ít hơn khoảng 65%
Tìm hiểu plc FX5U MITSUBISHI
PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Tiếng Việt: Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được) Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển.
Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan)
Ngôn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất.
PLC dựa vào các tín hiệu ngõ vào và các thuật toán điều khiển bên trong do người lập trình viết, nó sẽ xuất các tín hiệu ngõ ra để điều khiển các thiết bị khác.Ngày nay các hệ thống điều khiển hiện đại không thể thiếu PLC, nó được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực điện tự động hóa, phục vụ cho nhiều ngành, nhiều loại máy móc như: cấp nước, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ thống điện, máy đóng gói, máy chế biến thực phẩm, dây chuyền băng tải…
3.1.2 Cấu trúc phần cứng plc Mitsubishi
Thành phần cơ bản của PLC gồm có: khối xử lý trung tâm (CPU – Central Procesing Unit), các module vào/ra, nguồn cung cấp (Power Supply Unit) và thiết bị lập trình (Programming Device).
Hình 3.2 Cấu trúc phần cứng PLC Mitsubishi
1.1.1 Bộ xử lý trung tâm (central processing unit)
Là vi xử lý thực hiện các lệnh trong bộ nhớ chương trình Nhập dữ liệu ở ngõ vào, xử lý chương trình, nhớ chương trình, xử lý các kết quả trung gian và các kết quả này được truyền trực tiếp đến cơ cấu chấp hành để thực hiện chương trình xuất dữ liệu ra các ngõ ra.
Bộ nhớ dùng để chứa chương trình số liệu, đơn vị nhỏ nhất là bit Nếu không có bộ nhớ thì PLC không thể hoạt động được Có nhiều loại bộ nhớ khác nhau và chúng có thể mở rộng để thực hiện các chức năng khác:
Vùng đệm tạm thời lưu trữ trạng thái của các kênh xuất – nhập gọi là RAM xuất – nhập
Lưu trữ tạm thời các trạng thái của các chức năng bên trong: các bộ định thì(Timer), các bộ đếm (Counter), các Rơ le
3.1.4 Các module xuất – nhập (input – output)
Mọi hoạt động bên trong PLC đều có mức điện áp ±5V hoặc ±15V, trong khi đó tín hiệu điều khiển bên ngoài theo chuẩn công nghiệp là 24V DC hoặc 240V AC. Khối cổng Input – Output đóng vai trò là mạch giao tiếp giữa các vi mạch điện tử bên trong PLC với các mạch công suất bên ngoài, nó thực hiện chuyển đổi mức tín hiệu và cách ly Ta có nhiều loại ngõ ra như ngõ ra dùng rơ le, ngõ ra dùng transitor, ngõ ra dùng triac.
Cổng ra dùng rơ le có các đặc điểm:
Có thể đóng cắt được cả dòng điện 1 chiều lẫn xoay chiều, khi nối với các thiết bị ngoài không cần phân biệt cực tính
Đáp ứng chậm, không chịu được tần số đóng cắt cao
Tuổi thọ thấp (tiếp điểm relay chỉ cho phép đóng cắt vài chục nghìn lần)
Cổng ra dùng transitor có các đặc điểm:
Chỉ đóng cắt được dòng điện 1 chiều, khi nối với các thiết bị bên ngoài phải phân biệt cực tính
Đáp ứng nhanh, chịu được tần số đóng cắt cao
Hình 3.3 Sơ đồ module vào (a) và module ra (b)
Hệ thống tập hợp một số dây dẫn kết nối các module trong PLC gọi là BUS, đây là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều tín hiệu song song.
3.1.6 Đấu nối thiết bị đầu vào
Theo nguồn cấp đầu vào ta có 2 dạng đấu nối: AC (100-240 V) và DC (24 V). Trong mỗi dạng đấu nối được chia ra 2 loại riêng biệt: Sink input và Source input. Sink hay Source thực ra là khái niệm liên quan đến chiều đi của dòng điện vào/ra khỏi các chân Input/Output của thiết bị PLC Dòng điện luôn đi từ cực dương về cực âm, theo nguyên tắc này với sơ đồ Sink Input, dòng điện đi vào chân S/S và ra khỏi chân X, thiết bị nối về phải có đầu ra âm (ví dụ cảm biến NPN) Ngược lại, với sơ đồ Source Input, dòng điện đi vào chân X và ra khỏi chân S/S, thiết bị nối về phải là loại đầu ra dương (Ví dụ cảm biến PNP)
Hình 3.4 Các kiểu đấu nối đầu vào của PLC
3.1.7 Đấu nối thiết bị đầu ra
Với PLC loại Sink Output, dòng điện đi vào chân Y và ra ở chân COM, vớiPLC loại Source Output, dòng điện đi vào ở chân +V và ra ở chân Y Từ đây ta phải lựa chọn cách đấu nối ở tải cho phù hợp với chiều đi của dòng điện.
Hình 3.5 Các kiểu đấu nối đầu ra của PLC
Thực chất nó là một bộ biến đổi tương tự - số (A/D) Nó chuyển tín hiệu tương tự ở đầu vào thành các giá trị dưới dạng số ở đầu ra Dùng để kết nối các thiết bị đo với bộ điều khiển: chẳng hạn như đo nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng, áp suất, lưu lượng, khối lượng….
Các module vào tương tự nhận tín hiệu tương tự (dòng điện, điện áp) từ thiết bị trường, từ các bộ chuyển đối (Transducer), từ các bộ truyền tín hiệu (Transmitter) biến đổi thành tín hiệu số nhờ bộ biến đổi ADC.
Tín hiệu điện áp có thể là đơn cực và lưỡng cực:
Tín hiệu đơn cực có các dải điện áp sau: (0V÷ +5V), (0V ÷ +10V), (1V ÷ +5V)
Tín hiệu lưỡng cực có dải điện áp như sau: (-5V ÷ +5V), (-10V ÷ +10V).
Tín hiệu dòng điện có dải: (0mA ÷ 20mA) và (4mA ÷ 20mA)
Ngoài các module vào tương tự với tín hiệu điện áp và dòng điện chuẩn như ở trên, còn có các module tương tự, mà tín hiệu vào nhận trực tiếp từ các sensor Ví dụ, các sensor nhiệt độ (cặp nhiệt ngẫu, điện trở nhiệt Pt 100…), sensor áp suất… Mạch vào của các module này là các bộ khuếch đại tín hiệu nhỏ Vì vậy, dây nối sensor với các đầu vào phải được bọc kim để chống nhiễu
Analog output cũng là một phần của module analog Thực chất nó là một bộ biến đổi số - tương tự (D/A) Nó chuyển tín hiệu số ở đầu vào thành tín hiệu tương tự ở đầu ra Dùng để điều khiển các thiết bị với dải đo tương tự Chẳng hạn như điều khiển Van mở với góc từ 0- 100%, hay điều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz Các module ra tương tự nhận tín hiệu số từ CPU, biến đổi thành tín hiệu điện áp và dòng điện để điều khiển các thiết bị trường Thành phần cơ bản của module ra tương tự là bộ DAC Tín hiệu ra tương tự được chuẩn hóa theo các thiết bị trường.
Ví dụ, tín hiệu ra điện áp có các dải: (0V÷ +5V), (0V ÷ +10V), (1V ÷ +5V) tín hiệu dòng điện có các dải: (0mA ÷ 20mA) và (4mA ÷ 20mA).
Trong thực tế, ngoài các module vào/ra tương tự riêng biệt, nhà sản xuất còn cung cấp các module vào/ra tương tự kiểu hỗn hợp Ví dụ, module 2 kênh vào – 2 kênh ra tương tự, module 4 kênh vào – 1 kênh ra tương tự.
Hình 3.6 Sơ đồ hoạt động của Module analog
Biến tần Mitsubishi
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được Do tốc độ của động cơ chịu ảnh hưởng của tần số nên khi thay đổi tần số của dòng điện cấp vào động cơ ta có thể thay đổi tốc độ động cơ.
Các bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch điều khiển.
Hình 3.12 Các thành phần chính của biến tần Nguyên lý hoạt động của biến tần:
Nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu, sau đó lọc thành nguồn điện một chiều bằng phẳng nhờ tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode.
Tiếp đến, điện áp một chiều được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng, thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng cách điều chế độ rộng xung (PWM)
Biến tần Mitsubishi có các điều khiển như sau:
Điều khiển véc tơ đường từ tính sớm.
Điều khiển véc tơ thực không cảm biến
Với các khả năng điều khiển như:
Điều khiển bằng phím PU.
Điều khiển bằng công tắc và biến trở ngoài.
Điều khiển trực tiếp bằng PC.
Điều khiển thông qua PLC.
Biến tần của Mitsubishi hỗ trợ được việc bù moment ở tốc độ thấp, hỗ trợ tốt cho khả năng điều khiển của động cơ ở tốc độ thấp Với khả năng hỗ trợ nhiều loại tải khác nhau, với các yêu cầu điều khiển khác nhau, biến tần của Mitsubishi thích hợp cho quá trình điều khiển của dây chuyền ở trí như: Máy sấy, máy làm nguội,
Giới thiệu về HMI GOT2000 Mitsubishi
GOT là một HMI dạng bảng cảm ứng cho phép thao tác chuyển mạch, hiển thị dữ liệu, hiển thị đèn, hiển thị tin nhắn và những nội dung khác trên màn hình giám sát thay vì bảng điều khiển thông thường
Dòng GOT2000 của Mitsubishi có nhiều module khác nhau như: GT27, GT25, GT23 Mỗi thiết bị có dung lượng bộ nhớ người dùng và kích thước màn hình khác nhau Ưu điểm của việc sử dụng GOT:
Thu nhỏ bảng điều khiển nhờ thiết lập các chức năng phần mềm, không còn phải sử dụng các thiết bị chuyển mạch phần cứng và đèn
Thiết lập bằng phần mềm thay cho việc đấu dây giữa các thành phần trong bảng điều khiển giúp giảm bớt chi phí đấu dây
Dễ dàng thay đổi thông số kỹ thuật bằng cách thay đổi các thiết lặp dữ liệu màn hình bằng phần mềm chuyên dụng.
Tìm hiểu phần mềm GX WORKS3
GX Works3 là phần mềm lập trình PLC mới của Mitsubishi dành cho 2 dòng PLC mới của hãng là FX5U (iQ-F) và iQ-R GX Works3 có rất nhiều tính năng ngoài thiết lập tham số cho từng module của PLC, lập trình bằng nhiều ngôn ngữ (LAD, FBD, SFC, ST), như là chuẩn đoán lỗi của từng module trong PLC, theo dõi chương trình trực tiếp khi PLC hoạt động, theo dõi các dữ liệu trong các vùng nhớ dữ liệu khác vùng nhớ chương trình, chuẩn đoán tình trạng của hệ thống mạng CC- Link, bổ sung các bản cập nhật firmware cho các module, vv…
Hình 3.14 Phần mềm GX WORKS3
Bước 1: Khởi động phần mềm GX Works3
Hình 3.15 Giao diện phần mềm GX WORKS3 Bước 2: Chọn Project/New để tạo project mới:
Hình 3.16 Tạo Project mới Trong cửa sổ New có các lựa chọn sau:
Series: Chọn dòng PLC cần lập trình FX5CPU.
Type: chọn loại PLC cần lập trình là FX5U
Program Language: Chọn ngôn ngữ lập trình cho PLC.
Khai báo xong các thông số chọn OK.
Hình 3.17 Giao diện chính khi cài project
3.4.2 Các thiết bị dùng trong lập trình
Ngõ vào và ngõ ra là các bộ nhớ 1 bit, nhưng các bit đó có ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái của các ngõ vào và ngõ ra vật lý Ngõ vào nhận tín hiệu trực tiếp từ cảm biến và ngõ ra là các relay, transistor hay triac vật lý Các ngõ vào và ngõ ra cần được ký hiệu và đánh số để có địa chỉ xác định và duy nhất Mỗi nhà sản xuất PLC đều có ký hiệu và cách đánh số riêng, nhưng về ý nghĩa cơ bản là giống nhau Theo cách đánh số của hãng Mitsubishi, các ngõ vào và ngõ ra được đánh số theo hệ cơ số 8 (octal) Các ngõ vào hay ngõ ra liên tiếp sẽ được đánh số liên tiếp nhau
Ta có thể dùng các module mở rộng để tăng số lượng ngõ vào và ngõ ra của PLC Tuy nhiên tổng số ngõ vào và ngõ ra không được vượt quá 256.
Relay là bộ nhớ 1 bit và có tác dụng như relay phụ trợ vật lý trong mạch điều khiển dùng relay truyền thống, nên được gọi là relay logic Relay được ký hiệu là M và được đánh số thập phân Ví dụ : M0, M500, M8000
Relay chốt: relay được chốt là relay duy trì được trạng thái khi không cấp điện cho PLC
Relay phụ trợ ổn định trạng thái: Một số relay phụ trợ được dùng trong PLC. Cuộn dây của các relay này được điều khiển bởi các tiếp điểm, tương tự như cách điều khiển ngõ ra Tất cả relay phụ trợ có một số tiếp điểm thường mở và thường đóng được dùng trong PLC khi có yêu cầu Lưu ý: các tiếp điểm này không điều khiển trực tiếp các tải bên ngoài, chỉ có relay ngõ ra (Y) mới có thể làm được.
Relay chuyên dùng: PLC có một số relay phụ trợ chuyên dùng, các relay này có những chức năng chuyên biệt.
Relay trạng thái được ký hiệu là S và được đánh số thập phân Ví dụ: S0, S1, S2…Theo thuật ngữ máy tính, relay này còn được gọi là cờ.
Thanh ghi (register) là bộ nhớ 16 bit (word) và được dùng để lưu số liệu. Thanh ghi được ký hiệu là D và được đánh số thập phân Ví dụ: D0, D200, D800, D8002 Có thể tạo thanh ghi 32 bit (double word) bằng cách kết hợp 2 thanh ghi dữ liệu.
Nếu nội dung của thanh ghi là số, thì bit cao nhất (MSB) được dùng để chỉ dấu dương hay âm của số đó gọi là bit dấu Nếu bit dấu là 0 thì tương ứng với số dương và 1 tương ứng với số âm.
Hình 3.18 Thanh ghi 16 BitThanh ghi 32 bit (double word):
3.4.3 Lệnh timer (bộ định thì)
Các bộ định thì hoạt động bằng cách đếm các xung clock Ngõ ra của Timer được kích hoạt khi giá trị được đạt đến giá trị hằng số K Khoảng thời gian trôi qua được tính bằng cách lấy giá trị đếm được nhân với độ phân giải của Timer.
Bộ định thì ký hiệu là T và được đánh số thập phân, ví dụ : T0, T1, T200,… Tham số của bộ định thì là khoảng thời gian định thì
Tham số này có thể là hằng số hoặc biến số, được nhập vào là số nguyên và đơn vị là 1 mili giây, 10 mili giây, 100 mili giây tùy độ phân giải bộ định thì sử dụng
Timer 10ms đếm giá trị 100 khi đó khoảng thời gian trôi qua được tính như sau: 100*10ms = 100*0,01s = 1s.
Counter được dùng để đếm các sự kiện Bộ đếm trên PLC được gọi là bộ đếm logic, vì nó bộ nhớ trong PLC được tổ chức có tác dụng như là bộ đếm vật lý Số lượng bộ đếm có thể sử dụng tùy thuộc vào loại PLC.
Bộ đếm được ký hiệu là C và được đánh số thập phân, ví dụ : C0, C1 K10, C235
Tham số của bộ đếm là giá trị đếm của bộ đếm, nó có thể là hằng số hoặc tham số Ví dụ C0 K20 (tham số là hằng số), C128 D0 (tham số là biến số)
Bộ đếm lên: nội dung bộ đếm tăng lên 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm
Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm
Bộ đếm lên - xuống: nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm 1, tùy thuộc cờ chuyên dùng cho phép chiều đếm, khi có cạnh xung lên của xung kích bộ đếm
Bộ đếm pha: bộ đếm loại này thực hiện đếm lên hay đếm xuống tùy thuộc vào sự lệch pha của hai tín hiệu xung kích bộ đếm, thường dùng với encoder
Bộ đếm tốc độ cao: bộ đếm này đếm được xung kích có tần số cao,20kHz trở xuống tùy thuộc số lượng bộ đếm loại này được sử dụng đồng thời Bộ đếm loại này còn được chế tạo riêng trên module chuyên dùng Khi đó tần số đếm có thể đạt tới 50kHz.
3.4.5 Các tập lệnh lập trình cơ bản
3.4.5.1 Lệnh khởi tạo, kết nối nối tiếp, kết nối song song
Bảng 3.1 Các tập lệnh LD, LDI, AND, ANI, OR, ORI
Tên lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị
Lệnh khởi tạo giá trị logic loại tiếp điểm thường hở
Lệnh khởi tạo giá trị logic loại tiếp điểm thường đóng
Lệnh nối tiếp với tiếp điểm thường hở NO Sử dụng kết quả này như kết quả hoạt động.
Lệnh nối tiếp với tiếp điểm thường đóng Sử dụng kết quả này như kết quả hoạt động.
Lệnh kết nối song song với tiếp điểm thường hở NO.
Sử dụng kết quả này như kết quả hoạt động
Lệnh kết nối song song tiếp điểm thường đóng
NC Sử dụng kết quả này như kết quả hoạt động.
Lệnh Out dùng để điều khiển cuộn dây, nhiều lệnh
Out có thể được nối song song với nhau.
3.4.5.2 Lệnh khởi tạo xung not, kết nối nối tiếp với xung not, kết nối song song với xung not
Bảng 3.2 Các tập lệnh LDP, LDF, ANDP, ANDF, ORP, ORF
Tên lệnh Chức năng Dạng mẫu Thiết bị
Lệnh khởi tạo bit logic bắt xung cạnh lên Chỉ dẫn ngay khi có cạnh lên của thiết bị bit (s) Khi các thiết bị Word được xác định bởi các bit con, tiếp điểm này chỉ dẫn ngay khi trang thái của bit thay đổi từ 0 1.
Tìm hiểu phần mềm GT DESIGNER 3
3.5.1 Giới thiệu phần mềm GT DESIGNER 3
GT Designer3 là phần mềm chuyên dụng để thiết kế giao diện và lập trình điều khiển cho màn hình HMI của nhà sản xuất Mitsubishi Phần mềm nằm trong gói phần mềm GT Works3 được Mitsubishi phân phối rộng rãi đến người sử dụng. Một số ưu điểm nổi bật của phần mềm :
Giao diện phần mềm được thiết kế trực quan, dễ nhìn và hiện đại
Kho hình ảnh và biểu tượng phong phú và sinh động
Hỗ trợ các dòng HMI từ đời cũ đến mới
Tùy chỉnh, cài đặt, theo dõi các thông số trực tiếp trên phần mềm
Cung cấp đầy đủ các công cụ hỗ trợ lập trình
Tự động cài đặt thêm phần mềm GT Simulator3
Phần mềm có kích thước nhỏ gọn và không yêu cầu máy tính có cấu hình cao
Dễ dàng cài đặt trên các hệ điều hành Windows : từ XP đến 10
Hình 3.20 Phần mềm GT Designer 3
Vào All Program - Melsoft Application – GT Works3 - GT Designer3 hoặc nhấp đúng vào biểu tượng GT Designer3.
Khi đó hộp thoại Select Project sẽ xuất hiện, để tạo trang màn hình mới ta chọn New, để mở trang màn hình đã có sẵn ta chọn Open.
Hình 3.21 Hộp thoại New Project Wizard
Tiếp đến ta chọn New, hộp thoại New Project Wizard xuất hiện Ta chọn Next.
Hình 3.22 Hộp thoại New Project Wizard
Tiếp theo ta chọn loại màn hình trong khung GOT Type, sau khi chọn xong ta nhấn Next
Hình 3.23 Chọn loại màn hìnhXác nhận thông tin, nếu đúng ta chọn Next, nếu chưa đúng ta chọn Back và trở lại bước trên để chọn lại loại màn hình cho đúng với yêu cầu.
Hình 3.24 Kiểm tra thông tin
Chọn loại PLC kết nối, với FX – 5U ta chọn MELSEC iQ-F Sau khi chọn xong, ta nhấn Next.
Hình 3.25 Chọn PLC kết nốiSau đó ta nhấn Finish để hoàn thành tạo màn hình mới.
3.5.3 Tạo các đối tượng trên HMI
Tạo các trang màn hình lập trình: vào Screen chọn New sau đó sẽ có các tùy chọn của màn hình: Base Screen (màn hình chính), Window Screen (màn hình cửa sổ), Report Screen (màn hình cảnh báo)
Hình 3.26 Tạo trang màn hình Để chọn màn hình chính mới ta chọn Base Screen, hộp thoại Screen Property xuất hiện Ta cần chú ý số thứ tự của màn hình trong ô Screen No và ta có thể đặt tên cho màn hình trong ô Screen Name.
Tạo các dòng chữ hiển thị: vào Figure chọn Text sau đó nhấp vào màn hình, hộp thoại Text xuất hiện
Hình 3.28 Hộp thoại Text Trong hộp thoại ta có thể nhập văn bản, chọn kích thước, màu sắc, các định dạng Sau khi nhập văn bản và định dạng văn bản ta chọn OK để hoàn thành tạo dòng chữ.
Tạo nút chuyển trang màn hình: để tạo được nút chuyển trang màn hình ta cần có ít nhất 2 màn hình chính Chọn Object – Switch – Go To Screen Switch, sau đó nhấn chuột vào vị trí muốn đặt nút chuyển trang.
Hình 3.29 Tạo nút chuyển trang màn hình Để thiết lập thông số đầu vào ta chọn Object – Numerical Display/Input –Numerical Input, sau đó kéo thả chuột vào màn hình chính Ở hộp thoại Numerical
Input ta có thể thiết lập các thông số như: kích thước cửa sổ (Numerical Size), giới hạn của dãy số (Digits) và lựa chọn thanh ghi (Device).
Hình 3.30 Thiết lập thông số đầu vào
Hình 3.31 Hộp thoại Numerical Display Để hiển thị các thông số ta vào Object – Numerical Display/Input – Numerical Display Thiết lập các thông số của Numerical Display tương tự như Numerical Input Ngoài ra ta còn có thể hiển thị đèn báo, đồ thị, cảnh báo, parametter,…
Tạo các nút điều khiển hệ thống: vào Object – Switch – Switch, sau đó nhấp vào màn hình để tạo nút Để cấu hình cho nút điều khiển ta nhấp đúp vào biểu tượng của nút vừa tạo, hộp thoại Switch xuất hiện Để tạo nút ON/OFF ta chọn vàoBit, sau đó chọn thiết bị cần điều khiển trong ô Device Ta cũng có thể thay đổi màu sắc của nút (Style) và đặt tên cho nút (Text) Sau khi cài đặt xong các thuộc tính ta chọn OK để hoàn tất việc cấu hình cho nút ấn
Từ phần mềm GT Designer 3 ta có thể gọi phần mềm mô phỏng bằng cách chọn Tools – Simulator – Activate Một màn hình hiện lên tương tự như màn hình HMI thật Ta có thể thao tác trên màn hình mô phỏng như thao tác trên HMI ở thực tế
Hình 3.33 Gọi phần mềm mô phỏng GT Simulator 3
XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN QUY TRÌNH SẢN XUẤT VIÊN NÉN GỖ BẰNG PHẦN MỀM GX WORKS3 VÀ
Lập trình với phần mềm GX WORKS3
4.1.1 Quá trình điều khiển tổng thể dây chuyền sản xuất viên nén gỗ Để sản xuất được viên nén gỗ có chất lượng tốt và có năng suất cao đòi hỏi phải có một quy trình tự động từ khâu nhập nguyên liệu đến khâu thành phẩm. Việc đầu tiên của quy trình là khởi động máy bằm gỗ, máy bằm giúp biến các khúc gỗ, cành gỗ,… thành các dăm gỗ thô (30-50mm), các dăm bào thô được chuyển vào thùng chứ Thùng chứa gỗ dăm chứa 100m 3 có hệ thống thủy lực để đẩy và cung cấp gỗ dăm có định lượng Gỗ dăm được vận chuyển từ thùng chứa vào sàng lồng, từ đây dăm gỗ lớn sẽ duy chuyển vào trống sấy, còn dăm mụn sẽ được làm chất đốt cho lò đốt.
Sàng lồng làm nhiệm vụ phân loại kích cỡ dăm gỗ Đạt yêu cầu sẽ được vít tải chuyển vào cấp liệu cho trống sấy Hệ thống trống sấy 3 tầng, nguyên liệu sau khi sấy đạt độ ẩm sẽ được hút dẫn vào tháp làm nguội và vận chuyển vào máy nghiền. Máy nghiền nghiền gỗ dăm sau khi sấy thành mùn cưa Sau khi nghiền thành mùn cưa, mùn cưa sẽ được xử lý bụi và chuyển vào thùng chứa
Nguyên liệu mùn cưa sẽ được vận chuyển đúng định lượng cung cấp cho máy ép viên gỗ Viên nén sau khi được nén xong sẽ qua hệ thống làm nguội Làm nguội xong sẽ được đóng gói theo khối lượng yêu cầu
Hình 4.1 Quy trình sản xuất viên nén gỗ
Gỗ thô Máy bằm gỗ Dăm gỗ thô
Máy sàng Dăm gỗ được sàng lọc
Dăm gỗ có độ ẩm phù hợp Máy nghiền Mùn cưa
Viên nén gỗ (nóng) Máy làm nguội
Viên nén gỗ đạt chuẩn Máy đóng gói
Hình 4.2 Lưu đồ quy trình sản xuất viên nén
Bắt đầu Máy bằm Đầy Thùng chứa 1
Sàng lồng Máy sấy Máy nghiền Đầy Thùng chứa 2
Máy ép viên Máy làm nguội Máy đóng gói Kết thúc
4.1.2 Điều khiển quá trình sấy
Máy sấy được thiết kế sử dụng nguồn nhiệt của lò đốt chí vì thế trước khi khởi động quá trình sấy phải đảm bảo lò đốt đã hoạt động và có lượng nhiệt phù hợp cho quá trình sấy.
Các cảm biến nhiệt độ được đặt ở đầu ra lò đốt gửi tín hiệu về PLC để xử lý và hiển thị trên HMI để giám sát Ta giả lập nhiệt độ lò đốt bằng cách nhập nhiệt độ vào hệ thống Quạt thổi lò có chức năng đưa nhiệt từ lò đốt vào trống sấy Khi nhiệt độ lò đạt mức nhiệt độ sấy ta bắt đầu quá trình sấy.
Cảm biến nhiệt độ giám sát nhiệt độ trong trống sấy gửi tính hiệu về PLC. PLC so sánh nhiệt độ sấy và nhiệt độ thực trong trống sấy Nếu nhiệt độ thực cao hơn nhiệt độ sấy thì PLC sẽ giảm tính hiệu ngõ ra giảm tốc độ quạt thổi lò cho đến khi nhiệt độ bằng nhiệt độ sấy nếu một thời gian mà nhiệt độ giảm xuống chưa bằng nhiệt độ sấy thì HMI sẽ báo lỗi và tiến hành tắt quạt thổi lò Nếu như nhiệt độ thực thấp hơn nhiệt độ sấy thì PLC sẽ tăng tín hiệu ngõ ra, tăng tốc độ quạt thổi lò cho đến khi bằng nhiệt độ sấy Nếu đang tăng 100% công suất mà nhiệt độ chưa bằng nhiệt độ sấy thì sẽ báo lỗi thiếu nhiệt.
SVTH: Võ Văn Trung Tính 54
Khởi động lò đốt, băng tải cấp liệu, quạt thổi lò
Cảm biến nhiệt độ tại thùng sấy truyền về PLC
So sánh nhiệt độ cảm biến với nhiệt độ sấy phần mềm GX WORKS3 và GT DESIGNER3
Khi nhiệt độ lò đốt bằng đến lớn hơn nhiệt độ sấy, ta lần lược khởi động động cơ quay thùng, quạt hút và băng tải ra liệu Cảm biến nhiệt độ giám sát trống sấy truyền về PLC và bắt đầu so sánh với nhiệt độ cần sấy Nhiệt độ trống sấy bằng nhiệt độ sấy sẽ mở cửa cấp liệu, khởi động vít tải 2, vít tải 1 cấp liệu cho trống sấy. Ở quá trình sấy nhiệt độ luôn được ổn định bằng thuật toán PID so sánh nhiệt độ trong trống sấy và nhiệt độ sấy để đảm bảo sản phẩm có độ ẩm phù hợp nhất cho quá trình ép viên.
Cảm biến đủ liệu truyền về PLC, lúc này sẽ tắt lần lược vít tải 1, vít tải 2 và cửa cấp liệu và bắt đầu thực hiện quá trình sấy.
Hình 4.3 Mô phỏng quy trình sấy
Khi khởi động máy sấy nếu khởi động không thành công thì kết thúc quy trình, khởi động thành công ta khởi động lần lược quạt hút, động cơ quay thùng và băng tải ra liệu Khi khởi động xong các thiết bị và đạt nhiệt độ sấy ta mở cửa cấp liệu tiếp theo là vít tải 2, vít tải 1 Đợi khoảng thời gian cấp liệu, có tín hiệu đủ liệu tắt vít tải 1 đến vít tải 2 cuối cùng là cửa cấp liệu sau đó ta thực hiện quá trình sấy. Sau quản thời gian sấy sẽ thực hiện lại quá trình trên cho đến khi không còn nguyên liệu và tắt hệ thống.
Quạt thổi lò Động cơ quay thùng
Kết thúc Giữ nguyên tốc độ quạt Giữ nguyên tốc độ quạt độ sấy độ sấy
Hình 4.3 Lưu đồ ổn định nhiệt độ sấy
Mở động cơ quay thùng
Mở băng tải ra liệu Đạt điều kiện nhiệt độ
Mở Vít tải 1 Đủ liệu vào máy sấy
Dừng vít tải 1 Dừng vít tải 2 Đóng cửa cấp liệu
Thực hiện quá trình sấy
Hình 4.5 Lưu đồ điều khiển quy trình sấy
4.1.3 Điều khiển quá trình làm nguội và đóng gói
Sau khi được ép thành viên do quá trình ép phải chịu áp lực cao nên các viên nén có nhiệt độ khá cao không thể đóng gói được Làm nguội theo phương thức dòng không khí ngược Bắt đầu khởi động máy làm nguội, nếu khởi động không được thì ta kết thúc quy trình Khởi động thành công, cửa cấp liệu mở cho nguyên liệu vào và bắt đầu trao đổi nhiệt với luồn không khí từ cửa gió từ dưới lên Khi nguyên liệu đến mức chỉ định cửa cấp liệu sẽ đóng và mở cửa xã, khi hết nguyên liệu cửa xã sẽ đóng lại và mở lại cửa cấp liệu
Viên nén gỗ sau khi được làm nguội được chuyển vào hệ thống đóng gói Cửa cấp liệu vào bồn mở cho viên nén vào, khi xác định có nguyên liệu trong bồn và phát hiện có bao, van xã mở cấp nguyên liệu vào bao theo đúng khối lượng định trước.
Mở băng tải ra liệu
Tắt băng tải ra liệu
Bắt đầu Đo mức nguyên liệu trong bồn
Có đủ nguyên liệu trong bồn
Tín hiệu có bao chứa
Thực hiện quá trình cân
Cân đúng khối lượng cài đặt
Khởi động băng tải ra liệu
Kết thúc Hình 4.7 Lưu đồ quá trình cân, đóng gói nguyên liệu
Xây dựng chương trình điều khiển trên phần mềm GX WORKS3
4.2.1 Chương trình tự động điều khiển dây chuyền Ở chế độ này mọi thứ được lặp trình một cách tự động, các máy được khởi động tuần tự đảm bảo quá trình hoạt động một cách khoa học nhất có thể.
Hình 4.5 Chương trình khối AUTO
4.2.2 Chương trình điều khiển quá trình sấy
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ đầu vào được đọc từ vùng nhớ SD6020 (input data of CH1) hoặc SD6060 (input data of CH2) Ta dùng lệnh MOV để di chuyển tín hiệu từ SD6020 hoặc SD6060 về một vùng nhớ khác như: D10, D100,… để thực hiện cho công tác tính toán và xuất ra dữ liệu.
Ta lấy tỷ lệ scale là 0 – 4000 point, tương ứng 0 – 10 V, ứng với cảm biến nhiệt độ ta sử dụng từ 0 – 400 0 C
Ta tính nhiệt độ theo công thức:
4000 tín hiệu vào Trong chương trình chạy mô phỏng, ta thay thế dữ liệu từ vùng nhớ SD6020 và SD6060 thành một vùng nhớ D102 Để tiến hành mô phỏng, ta cho thực hiện cộng trừ dữ liệu thông qua biến D102 rồi đưa về FB mô phỏng nhiệt độ, giả lập như nhiệt độ tăng giảm như ở ngoài.
Hình 4.6 Function Block (FB) mô phỏng nhiệt độ Để giả lập tín hiệu nhiệt độ đầu vào ta dùng hàm cộng trừ để xây dựng khối FB
Hình 4.7 Chương trình mô phỏng tín hiệu nhiệt độ Để nhiệt độ sấy luôn được ổn định ta tiến hành so sánh 2 giá trị nhiệt độ là nhiệt độ cài đặt (D100) và nhiệt độ trong máy sấy (D102) truyền về, dùng hàm PID ổn định nhiệt độ bằng cách điều khiển tần số (D109) tốc độ quạt thổi lò cấp nhiệt cho trống sấy.
Hình 4.8 Chương trình FB dùng PID ổn định nhiệt độCác thông số cài đặt PID có thể tham khảo sách hướng dẫn của hãng.
Hình 4.9 Chương trình FB cài đặt các thông số cho hàm PID
4.2.3 Chương trình điều khiển quá trình sấy
Quá trình sấy được vận hành bằng hình thức tuần tự Khi có tính hiệu sấy (M15) sẽ khởi động động cơ quay bồn (M61), quạt hút (M62), băng tải ra liệu (M63), quạt thổi lò (M67) Có tín hiệu đủ nhiệt mở cửa cấp liệu (M64) sau đó mở vít tải 2 (M66) và vít tải 1 (M65) Tín hiệu đủ liệu sáng đèn thì sẽ tắt lần lược vít tải 1(M65), vít tải 2 (M66), cửa cấp liệu (M64) Bắt đầu quá trình sấy.
Hình 4.10 chương trình FB điều khiển quá trình sấy
Hình 4.11 Chương trình điều khiển quá trình sấy
4.2.4 Chương trình làm nguội và đóng gói
Sau khi viên nén gỗ từ máy nén ra được đưa vào máy làm nguội để giảm nhiệt độ xuống khoảng 5 – 7 0 C Tín hiệu làm nguội (M18) mở cửa cấp liệu (M81) và đợi đến khi tín hiệu đến mức (M182) bật lên thì mở cửa xã (M82) và băng tải ra liệu (M83) Xã hết nguyên liệu đóng cửa xã và tiếp tục tiếp nguyên liệu.
Hình 4.12 Chương trình FB làm nguội
Hình 4.13 Chương trình FB điều khiển quá trình làm nguội
Tín hiệu đóng gói (M19) mở cửa cấp liệu (M92) đến khi có tín hiệu đầy (M97) bắt đầu quá trình cân Trong quá trình cân khi cảm biến có bao (M96) sẽ mở van (M95) để cấp liệu cho bao chứ, khối lượng bằng khối lượng cân sẽ đóng van và bật băng tải ra liệu (M91)
Hình 4.14 Chương trình FB điều khiển quá trình đóng gói (P1)
Hình 4.15 Chương trình FB điều khiển quá trình đóng gói (P2)