Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIÊP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ ĐỐT THIÊU HỦY XÁC GIA SÚC, GIA CẦM BỊ DỊCH BỆNH Giáo viên hướng dẫn :THS.Lê Minh Đức Sinh viên thực : Nguyễn khánh Mã sinh viên : 1951081029 Khóa : 2019-2023 Lớp : K64 – CĐT Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử Hà Nội, 2023 LỜI MỞ ĐẦU lý chọn đề tài Mối quan tâm lo lắng ô nhiễm môi trường trở nên thiết thực cấp bách người hành tinh Ngành công nghiệp ngày phát triển kéo theo tăng lên đáng kể lượng rác thải Lượng xác gia súc, gia cầm rắn công nghiệp đặc biệt xác gia súc, gia cẩm công nghiệp nguy hại thải bỏ trực tiếp vào môi trường gây nhiễm mơi trưởng ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng Mặt khác q trình phát triển chăn ni xảy dịch bệnh dịch lở mồm long móng trâu bỏ, dịch cúm H5N1, đặc biệt dịch tả lợn Châu Phi, đồng thời với việc nghiên cứu loại vắc xin phịng chống có nhiều nghiên cứu công nghệ thiết bị thiêu hủy gia súc gia cầm bị dịch bệnh nhằm tiêu diệt tận gốc vi rút vi khuẩn lây bệnh, hạn chế lây lan Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc nước có nhiều nghiên cửu công nghệ, thiết bị thiêu hủy gia súc gia cầm bị dịch bệnh Xác gia súc, gia cầm công nghiệp nguy hại, gia súc gia cầm bị dịch bệnh xác gia súc, gia cầm chứa thành phần độc hại tồn lâu mơi trường Vì tác động có hại mà xác gia súc, gia cầm công nghiệp nguy hại gia súc gia cầm bị dịch bệnh kiểm sốt chặt chẽ để tránh tác động có hại đến sức khỏe cộng đồng giảm rủi ro môi trường Xử lý xác gia súc, gia cầm rắn công nghiệp nguy hại phương pháp đốt phương pháp sử dụng rộng rãi giới phù hợp với điều kiện nước ta Xuất phát từ nhu cầu thực tế mà đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh” chọn làm khoá luận tốt nghiệp Kết nghiên cứu đề tài đưa sở lý luận phận tự động lò đốt thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Từ đó, làm sở cho việc thiết kế hệ thống điều khiển cho lò đốt thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Đối tượng nghiên cứu Hệ thống điều khiển lò đốt xác gia súc gia cầm gồm: Hệ thống trang bị điện, điều khiển hệ thống, sơ đồ phần cứng điều khiển, phần mềm điều khiển vv Phạm vi nghiên cứu Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Phương pháp nghiên cứu i - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: sử dụng nghiên cứu cơng trình khoa học, tổng hợp sở lý luận để giải nội dung: tổng quan vấn đề nghiên cứu, tạo lập sở lý luận đề tài - Phương pháp kế thừa: sử dụng phân tích lựa chọn, sử dụng kết nghiên cứu giới nước có liên quan phục vụ giải nội dung lý thuyết, nhận xét đánh giá kết - Phương pháp thực nghiệm: Để kiểm chứng kết hoạt động hệ tự động nghiên cứu Bố cục khóa luận Đề tài chia làm chương: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Thiết kế phần cứng Chương 3: Xây dựng chương trình hệ thống Kết luận kiến nghị Hà Nội, ngày … tháng … năm…… Sinh viên thực Nguyễn Khánh ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Mã sinh viên: Lớp: Kết luận: Đồng ý/Không đồng ý cho sinh viên…………nộp báo cáo khóa luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày…….tháng……năm…… GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Mã sinh viên: Lớp: GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Phụ tải thiết bị điều khiển Bảng 2.2: Kết tính tốn dịng điện lựa chọn thiết bị sau Bảng 2.3: Bảng 3.1: Bảng 3.2: Lựa chọn khởi theo kết bảng Phân bố đầu vào tín hiệu cho PLC FX3U phân bố đầu tín hiệu cho PLC FX3U i DANH MỤC HÀNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Nhật Bản Hình 1.2: Hệ thống lị đốt xác động vật qui mơ nhỏ Hàn Quốc Hình 1.3: Hình 1.4: Hình 1.5: Hệ thống thiết bị thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Sơ đồ cơng nghệ quy trình thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Cấu tạo hệ thống lò đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Hình 1.6: Các phận lị đốt sơ sấp Hình 1.7: Hình ảnh thực tế lị đốt sơ cấp Hình 1.8: Hình 1.9: Các phận lị đốt thứ cấp Hình ảnh Lị đốt thứ cấp hình ảnh thật Hình 2.1: Hình ảnh PLC Mitsubishi FX-16MT Hình 2.3: Hình ảnh nguyên lý hoạt động khởi động từ Hình 2.4: Hình ảnh Rơle Hình 2.5: Hình 2.6: Hình ảnh cấu tạo rơle Hình ảnh nguyên lý hoạt động rơle Hình 2.7: Hình 2.8: Hình 2.9: Hình 2.10: Hình 2.11: Hình 2.12: Hình 2.13: Hình 2.14: Hình ảnh Aptomat pha Hình ảnh cấu tạo bên Aptomat pha Hình ảnh nguồn S8VS-24024A Omron Cấu trúc hệ thống điều khiển lò đốt xác Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu vào PLC Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu PLC Sơ đồ chân tín hiệu vào/ra đầu đốt DO Hình 2.15: Sơ đồ dây Mạch động lực động bơm quạt Hình 2.16: Hình 2.17: Hình 2.18: Hình 3.1 Hình 3.2 Hình ảnh tủ điện 2D Hình ảnh tủ điện 3D Hình ảnh thực tế tủ điện Sơ đồ lưu đồ thuật toán điều khiển Sơ đồ lưu đồ thuật toán điều khiển ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu hệ thống thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm Việt nam Thế giới 1.2.Tổng quan lò đốt xác gia súc, gia cầm nghiên cứu chế tạo 1.2.1 Cấu tạo lò đốt xác gia súc, gia cầm 1.2.2 Nguyên lý làm việc lò đốt xác gia súc, gia cầm CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 10 2.1 Tính tốn lựa chọnTrang bị điện, điều khiển hệ thống 10 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động thiết bị điện trang bị hệ thống10 2.1.2 Tính tốn lựa chọn thiết bị điện chịu tải hệ thống điều khiển 17 2.2 Thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống 19 2.2.1 Bố trí tín hiệu điều khiển vào cho PLC 19 2.2.2 Thiết kế hệ thông điều khiển 21 2.2.3 Thiết kế tủ điện 28 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 30 3.1 Phân tích tốn điều khiển 30 3.2 Nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển logic 30 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống 34 3.4 Kết thực nghiệm 37 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 4.1 Kết luận 38 4.2 Kiến nghi 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO iii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu hệ thống thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm Việt nam Thế giới Tại nước phát triển giới Nhật bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, thiết bị thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh sử dụng phổ biến trang trại, công ty chăn nuôi gia súc, gia cầm lớn Hệ thống thiết bị thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh phổ biến hệ thống đốt xác động vật nhiên liệu đốt dầu diesel, tùy theo yêu cầu lị đốt có suất khác nhau, qui mô khác nhau, loại nhỏ sử dụng cho qui mô chăn ni nhỏ lẻ, loại lị lớn sử dụng cho trang trại chăn nuôi tập trung qui mô lớn Các loại lị đốt chủ yếu sử dụng cơng nghệ đốt tự động, đốt cấp sơ cấp thứ cấp, khí thải xử lý đạt tiêu chuẩn mơi trường Sau số loại lị đốt xác động vật thế giới: - Trên hình 1.1 mơ tả hệ thống lị đốt xác gia súc , gia cầm sử dụng Nhật Bản Loại lị đốt có suất thiêu hủy gia súc gia cầm bị dịch bệnh cao, qui mơ lớn, lị đốt điều khiển tự động, khí thải xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường, vi rút, vi khuẩn tiêu diệt hồn tồn Hình 1.1: Hệ thống thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh Nhật Bản - Hình 1.2 mơ tả hệ thống lị đốt xác gia súc, gia cầm sử dụng Hàn Quốc Loại lị có quy mơ nhỏ trung bình, với suất đốt từ 300-500 kg/h xác gia súc, gia cầm, hệ thống đốt điều khiển tự động, sử dụng nhiên liệu đốt dầu diesel Với suất đốt này, Hàn Quốc loại lị thích hợp với trang trại có số lượng lợn ni trung bình, vùng ni lợn khơng tập chung có quy mỗ tương đương với cấp xã, phường, thị trấn Việt Nam - Trên hình 1.2 mơ tả hệ thống thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh công ty mối trường Bắc Kinh- Trung Quốc nghiên cứu sản xuất, chế tạo, hiệu sử dụng nhiều trang trại chăn nuôi Trung Quốc Với suất thiêu hủy khoảng tấn/h xác động vật, loại lò tương ứng với quy mô trang trạng nuôi lợn Trung Quốc Đặc điểm hệ thống xác gia súc chặt nhỏ trước đưa vào lò đốt nhằm tăng diện tích cháy xác, tăng suất thiêu hủy lị Hình 1.2: Hệ thống lị đốt xác động vật qui mô nhỏ Hàn Quốc Tóm lại: Các nước phát triển giới Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc sử dụng công nghệ thiêu hủy, với đưa hệ thống thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh vào triển khai thực tế công tác xử lý xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh thay cho công nghệ chôn lấp nhằm đảm bảo vệ sinh mô trường tốt công tác dập dịch Các đặc điểm chung hệ thống thiêu hủy giới là: sử dụng lò đốt xác dạng đứng (thay cho lò đốt dạng nằm) để lửa tiếp xúc hơn, trực tiếp với vật cần cháy (ở xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh); Các hệ thống thiêu hủy điều khiển tự động, đảm bảo hoạt động ăn khớp với phận, chi tiết lò đốt; Nhiên liệu đốt dầu diesel 1.2 Tổng quan lò đốt xác gia súc, gia cầm nghiên cứu chế tạo Từ kết nghiên cứu [1, 2, 3] thiết kế hệ thống chuyên dùng thiêu hủy xác gia súc gia cầm bị dịch bệnh (hình 1.3, mơ tả tổng quát) bao gồm hệ thống sau: Hệ thống băng tải vận chuyển băm chặt xác (hình 1.3-(1)); hệ thống lò đốt Sơ đồ dây từ PCL qua rơle, Khởi tới đầu đốt DO 25 Hình 2.14: Sơ đồ dây 26 Hình 2.15: Mạch động lực động bơm quạt 27 2.2.3 Thiết kế tủ điện Sau thiết kế hệ thống điều khiển mục 2.2.1 Khoá luận tiến hành thiết kế tủ điện, tủ điện thiết kế 3D phần mềm SolidWorks 2019 phần mềm thiết kế khí 3D sử dụng phổ biến Kích thước tổng thể tủ điện chiều dọc 650mm, chiều ngang 500mm cánh tủ chiều dọc 450mm, chiều ngang 300mm Hình 2.16: hình ảnh tủ điện 3D Hình 2.17: hình ảnh tủ điện 2D 28 Hình 2.18: Hình ảnh thực tế tủ điện 29 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 3.1 Phân tích bài tốn điều khiển Bài toán điều khiển xây dựng yêu cầu cơng nghệ hoạt động hệ thống lị đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh bao gồm yêu cầu sau: - Hệ thống lò chia thành khối lị A B, khối lị có thiết kế 500 kg/h xác gia súc [1] Hai khối hoạt động đồng thời hoạt động khối theo lượng xác cần đốt yêu cầu thời gian xử lý - Khi hai khối lị hoạt động, hệ thống xử lý khí thải phía sau phải hoạt động, tức quạt hút bơm nước làm mát hệ thống xử lý khí thải phải hoạt động theo để xử lý lượng khí thải phát từ lị đốt - Khi hai khối lị ngừng hoạt động, hệ thống xử lý khí thải dừng hoạt động 3.2 Nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển logic Từ yêu cầu hoạt động hệ thống lò đốt phân tích mục 3.1 Lưu đồ thuật tốn điều khiển xây dựng sau 30 Hình 3.1: Sơ đồ lưu đồ thuật tốn điều khiển 31 Hình 3.2: Sơ đồ lưu đồ thuật toán điều khiển 32 Phân tích lưu đồ tḥt tốn điều khiển Khi có tín hiệu Start có tín hiệu Stop (X10=1;X11=1) tín hiệu khởi động, khí quạt bơm chạy (Y10=1;Y11=1) Khi có tín hiệu bật khối A khối B ( tín hiệu Start X10=1) tín hiệu đầu đốt hai khối lị A,B vào trạng thái hoạt động - Nếu lò I