bài tập lớn bộ môn đo lường và cảm biến trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI đề tài:thiết kế trạm bán xăng dầu tự độngtram bán xăng dầu tự động sử dụng các thiết bị đo và bộ cảm biến để tối ưu hóa việc bán xăng dầu tự động
LỜI NÓI ĐẦU Trong kinh tế quốc dân, lượng nhân tố tối quan trọng, có khả trì, động lực để phát triển sản xuất Trong đó, xăng dầu nguồn lượng thiếu hoạt động sản xuất, giao thong vận tải, góp phần to lớn vào phát triển kinh tế quốc dân Tự động hoá lĩnh vực hình thành phát triển rộng lớn phạm vi toàn giới, đem lại phần không nhỏ cho việc tạo sản phẩm có chất lượng độ phức tạp cao phục vụ nhu cầu thiết yếu sống Ở nước ta, lĩnh vực tự động hoá Đảng Nhà nước quan tâm đấu tư lớn, với lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch kinh tế theo định hướng công nghiệp hoá - đại hoá đất nước Không mục đích đó, việc ứng dụng tự động hóa vào phân phối sản phẩm tới người tiêu dùng cần thiết Trên sở đó, chúng em chọn đề tài “ Thiết kế trạm bán xăng tự động ” Sau thời gian hướng dẫn tận tình thầy giáo Hà Văn Phương thầy cô môn Tự động hoá, báo cáo chúng em hoàn thiện Do thời gian đề tài ngắn khả hạn chế, chắn báo cáo chúng em nhiều thiếu sót Chúng em mong nhận đóng góp thầy cô bạn để báo cáo chúng em đuợc hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC PHẦN I : Trình bày tổng quan công nghệ hẹ thống trạm bán xăng tự động PHẦN II:Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống PHẦN III:Liệt kê cảm biến có hệ thống PHẦN IV:Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống PHẦN V:Trình bày loại cảm biến lựa chọn PHẦN VI:Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính toán, xử lý, đo tín hiệu đầu của cảm biến để tác động đến đối tượng điều khiển PHẦN VII:Đánh giá sai số của hệ thống PHẦN I: YÊU CẦU TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ 1.1/Giới thiệu chung trạm bán xăng dầu tự động Xăng dầu sản phẩm có vai trò quan trọng tất cả lĩnh vực sản xuất đời sống xã hội Việc đưa sản phẩn tới người tiêu dùng cách ngắn hiệu quả giúp cắt giảm được khoản chi định thật cần thiết cho doanh nghiệp tiện lợi cho người tiêu dùng mặt thời gian Với sở hạ tầng công nghệ đại, mô hình trở thành phương thức bán hàng có nhiều ưu vượt trội Những trạm bơm xăng tự động trở thành phần tất yếu sống.những trạm bơm xăng dầu tự động giúp tiết kiệm chi phí thuê nhân công qua giảm giá bán lẻ nhiên liệu, Đơn giản hóa việc đổ nhiên liệu toán (có thể tiền mặt, thẻ xăng trả trước, thẻ tín dụng…),Tránh tình trạng gian lận số lượng nhiên liệu với hóa đơn đầy đủ, rõ ràng Giải pháp sử dụng cảm biến để xác định nhận diện giá trị tiền mặt, sau thực trình bơm xăng xuất mức xăng tương ứng cho khách hàng với hỗ trợ của cảm biến , tất cả tự động hóa cách tối đa ,không cần hỗ trợ của nhân viên 1.2/ Chế độ bán xăng dầu tự động Chế độ bán xăng dầu tự động chế độ vận hành trực tiếp trạm bán xăng dầu tự động , tín hiệu đầu vào xử lý tự động có điều kiện cho trước , hệ thống tự động xuất lượng sản phẩm tương ứng ngừng , chờ khách hàng nhận sản phẩm, sau quay lại trạng thái ban đầu 1.3/ Giới thiệu bán xăng dầu tự động tại: 1.3.1/ Sơ đồ bán hàng: Khách hàng chọn cột nhiên liệu cần mua Khách hàng chọn phương thức toán Khách hàng toán tr 1.3.2/ Khách hàng đến trạm đổ nhiên liệu: Khách hàng nhấn nút Open xăng Khách hàng bơm nhiên liệu Kết thúc bán hàng Khách hàng cần chọn nhiên liệu cần mua , ghi rõ loại nhiên liệu , đơn giá, có nhiên liệu : RON 92-II, RON 95-II, E5 RON 92-II, DO 0,05S, Dầu hoả Khách hàng toán cách sử dụng tiền nhét vào khe nhận tiền ( sử dụng mệnh đáp ứng : 10000đ,20000đ,50000đ,100000đ,500000đ) sử dụng thẻ mua xăng công ty Khách hàng nhấn Open để xác nhận số tiền toán, sau khách hàng nhận nhiên liệu Kết thúc mua hàng 1.3.3/ Khách hàng trước rời trạm: Khách hàng đảm bảo đặt lại vòi bơm nhiên liệu nơi quy định,đảm bảo an toàn cháy nổ trước rời trạm 1.4/ Hệ thống công nghệ : - Hệ thống điện động lực, điện điều khiển, điện chiếu sáng - Hệ thống tự động hóa điều khiển, thiết bị van, máy bơm, xử số liệu trước xuất nhiên liệu 1.5/ Khu vực làm việc: - Vị trí để xe mua nhiên liệu - Khu vực đặt bơm - Khu bể trụ chứa xăng dầu hệ thống công nghệ xuất nhập xăng dầu - Khu hệ thống công nghệ xuất nhập - Hệ thống PCCC - Sơ đồ công xuất nhiên liệu, sơ đồ phân phối điện, phương án phòng cháy chữa cháy, sơ đồ PCCC có đầy đủ dụng cụ PHẦN II: MÔ TẢ NGUYÊN LÍ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG 2.1/Các yêu cầu hệ thống Các mục tiêu kinh tế - kỹ thuật mà hệ thống Tự động hoá bán xăng, dầu phải đạt là: • Hệ thống có độ an toàn, tin cậy cao để phục vụ liên tục ổn định cho người mua • Hệ thống có độ xác cao đo đạc, cấp hàng giảm tỷ lệ hao hụt tới mức thấp • Hệ thống Tự động hoá phải đảm bảo việc bán hàng nhanh chóng thuận tiện, giảm tác động chủ quan người, nâng cao xuất lao động Tăng cường khả giám sát trình xuất hàng kiểm tra cố • Hệ thống phải lưu trữ số liệu trình bán hàng (lượng thực xuất, nhiệt độ trung bình ) kết nối với hệ thống thông tin quản lý giúp cho công tác quản lý chặt chẽ, xác, nhanh chóng thuận tiện • Hệ thống tự động hoá điều khiển động bơm, điều khiển van, tính toán cách xác theo lượng hàng đặt trước (Vpreset) • Hệ thống đảm bảo cho việc phát triển hệ thống sau dễ dàng, tiết kiệm Hệ thống không phá vỡ quy hoạch chung trạm trình đại hoá 2.2/ Nguyên lí vận hành của hệ thống Hình 1:Tổng quan thiết bị Hình 2:sơ đồ nguyên lý 2.2.1/Nguyên lí hoạt động: Sau toán vi xử lí xác định số lít xăng (hoặc số xung) tương ứng với số tiền toán Tiếp theo, khách hàng bấm Open van điện từ cấp điện mở van động xoay chiều hoạt động áp suất hệ thống tăng lên nhờ van áp suất xả áp để giữ cho áp suất giá trị xác định Khách hàng sử dụng vòi bơm nhấn tay cò để bơm xăng đĩa xung bị công tơ thể tích tác động làm quay mạch vi xử lí đếm số xung nhận Đến giá trị xung định trước mạch vi xử lí ngắt nguồn cấp vào van điện từ làm van điện từ đóng lại đồng thời động xoay chiều ngừng hoạt động Cảm biến lưu lượng: Trong trường hợp tốc độ dòng chảy không ổn định báo lỗi lên mạch vi xử lí dừng toàn hệ thống báo lỗi lên công ty Cảm biến nhiệt độ: Khi cấp điện vào đầu cảm biến, cảm biến theo dõi nhiệt độ thiết bị hiển thị nhiệt độ Khi nhiệt độ vượt mức cho phép, thiết bị thị nhiệt độ phát tín hiệu Tín hiệu gửi lại vào tín hiệu điều khiển PLC S7-300 PLC S7-300 hiển thị hình báo lỗi để nhân viên công ty đến trạm theo dõi kiểm tra Cảm biến đo mức: Khi cấp điện vào đầu cảm biến, cảm biến theo dõi mức nước thiết bị hiển thị mức nước Khi mức nước vượt mức cho phép, thiết bị thị mức phát tín hiệu Tín hiệu gửi lại vào tín hiệu điều khiển PLC S7-300 PLC S7-300 hiển thị hình báo lỗi để nhân viên công ty đến theo dõi kiểm tra Khi mức nhiên liệu điều kiện cho phép, nhân viên bổ sung vào bồn chứa xăng dầu 2.2.2/Vận hành hệ thống Sau khách hàng nhét tiền vào nhấn nút Open ,bộ vi xử lý tín hiệu cho tín hiệu hiển thị hình hiển thị khách hàng ấn cò vòi bơm, van điện từ mở đồng thời gửi tín hiệu mạch vi xử lý , mạch xử lí đưa tín hiệu vào điều khiển xoay chiều ĐC-AC điều khiển tốc độ động , dòng nhiên liệu qua cảm biến lưu lượng xuất thực đếm ,đồng thời cảm biến lưu lượng gửi tín hiệu trở lại mạch vi xử lý thông qua mạch khuếch đại tín hiệu để tín hiệu ngừng bơm tín hiệu đầu tín hiệu đầu vào Cấu trúc chung của hệ thống: Hình ảnh phần động lực: Hình ảnh phần mạch xử lý : Cảm biến lưu lượng: Khi xăng dầu qua cảm biến lưu lượng, cảm biến theo dõi lưu lượng nước nước thiết bị hiển thị lưu lượng Khi lưu lượng nước vượt mức cho phép 80 lít/ phút, Cảm biến gửi tín hiệu mạch vi xử lý để điều chỉnh tốc độ động Cảm biến nhiệt độ: Khi cấp điện vào đầu cảm biến, cảm biến theo dõi nhiệt độ thiết bị hiển thị nhiệt độ Khi nhiệt độ vượt mức cho phép, cảm biến đưa tín hiệu cảnh báo đồng thời báo công ty để nhân viên kiểm tra xử lý kịp thời 2.3/ Hệ thống toán Có phương thức toán thẻ tiền mặt: 2.3.1/ Thanh toán thẻ Máy quẹt thẻ toán tự động - Tính tiền linh hoạt cho khách hàng Không cần sử dụng giao dịch tiền mặt nên giám đáng kể loại chi phí phát sinh Nhanh chóng quản lý ghi nhận toán toàn khách hàng Vì công tác ghi nhận doanh thu bán hàng nhanh Dễ dàng quản lý toàn khách hàng từ văn phòng quản lý trung tâm Dễ hàng quản lý bán hàng phân tích nhanh chóng xu hướng bán hàng Hệ thống sử dụng nhiều loại thẻ khác ví dụ : Loại thẻ RFID, Thẻ từ, thẻ chíp, thẻ mã vạch… 2.3.2/ Thanh toán tiền mặt Thông thường loại CCD - Charge Couple Device Tương tự cảm biến máy ảnh số cấp thấp hơn, Vi điều khiển phân tích vùng phản xạ ánh sáng + tính toán khoảng cách vạch sáng tối ( Khoảng cách vạch cực ký quan trọng ) giải mã loại ký tự tương ứng với tập hợp vạch theo chuẩn mã vạch ( Mã vạch chiều : Code128 code39, UPC8, AEN 13 , hai chiều PDF417 ) Sau giải mã thành ký tự truyền lên Host lưu vào bọ nhớ đệm thiết bị đọc đợi lệnh truyền có lệnh truyền tương ứng với chuẩn truyền thông RS232, Keyboard, IR, Wireless, gửi dũ liệu vủa giải mã theo yêu cầu tới nơi nhận Thông thường để đọc giải mã xác vạch thiết bị đọc thường có tốc độ quyét 72 scan/sec khoảng cách đọc thông thường tùy thuộc vào loại tia quét Lazzer Diod Laser, vvv Ngoài loại có gương phản gọi Ormni Dricctional Scanner - Quét xoay vòng - Loại thường đặt mặt bàn tốc độ đọc thường lớn Mã vạch bắt đầu lạc hậu ( nước ) người ta tiến tới thay thẻ nhận dạng sóng điện từ - RFID PHẦN III: LIỆT KỆ CÁC CẢM BIẾN CÓ TRONG HỆ THỐNG 3.1/ Cảm biến nhiệt độ: cảm biến vào bồn chứa: vào RON 92-II, Dầu hoả 3.2/ Cảm biến lưu lượng: Đặt hệ thống đường ống xuất xăng vào RON 95-II, vào E5 RON 92-II, vào DO 0,05S, vào 3.3/ Cảm biến mức: vào RON 92-II, 3.4/ vào RON 95-II, vào E5 RON 92-II, vào DO 0,05S, vào Dầu hoả cảm biến ánh sáng PHẦN IV: Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống Ngoài phương pháp ,chúng ta lựa chọn phương án sau: +) cảm biến mức: Chúng ta lựa chọn cảm biến siêu âm ,cảm biến đo mức phao FG – NED phương pháp áp suất thủy tĩnh LMK 809 +) cảm biến lưu lượng: Chúng ta lựa chọn cảm biến đo lưu lượng lưu lượng kế điện từ ống co Venturi Pitot tube +) cảm biến ánh sáng : Chúng ta lựa chọn Quang trở CDS PHẦN V: Trình bày loại cảm biến lựa chọn 5.1) cảm biến nhiệt độ : Trong hệ thống bồn chứa hệ thống chữa cháy tự động , bồn có cảm biến nhiệt độ để theo dõi nhiệt độ nhiên liệu ,cảm biến xác định nhiệt độ xăng số cảm biến nhiệt độ chữa cháy nhiệt độ tăng cao ( 90 độ ) cảnh báo cố công ty cho nhân viên kiểm tra xử lý, tính nhiệt độ trung bình nhằm quy đổi xác thể tích chuẩn 15 độ Có thể lựa chọn số phương án: Cặp nhiệt điện (Thermocouple – Can nhiệt), Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD), Điện trở oxit kim loại (PTC Thermistor NTC Thermistor), Cảm biến nhiệt bán dẫn, Nhiệt kế xạ (Hay hỏa kế) Do dải nhiệt độ đo tương đương với nhiệt độ môi trường nên ta dùng cảm biến PT100 (thuộc loại cảm biến nhiệt điện trở) hợp lý PT100 xác,dễ sử dụng giá thành rẻ so với loại cảm biến khác a) Giới thiệu Nhiệt kể điện trở Plantium cung cấp xác dải nhiệt độ rộng (từ -200˚C đến 850˚C).Có nhiều loại cảm biến đạt tiêu chuẩn nhà sản xuất khác chế tạo với thông số kỹ thuật khác bao bì khác để thích hợp với ứng dụng Không giống cặp nhiệt điện, không cần dùng cáp đặc biệt để kết nối đến cảm biến b) Thông số kỹ thuật Đầu đo nhiệt độ (Sensor đo nhiệt độ) - Hãng sản xuất: Siemens (Đức) - Kiểu nhiệt điện trở Platinum (Pt-100) - Điện trở 00C : 100 Ω - Hệ số nhiệt độ A = 0,00385 - Khoảng đo từ ÷ 1000C (Phù hợp yêu cầu 0-500C) - Độ xác ≤ 0.140C ( Phù hợp yêu cầu sai số [...]... Hơi, Khí, Dầu, Nước, Gas -Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây của van, phần động (lõi thép) của nam châm điện nối liền trục với van bị hút và mở van cho xăng và dầu đi qua Khi mất dòng điện, phần động của nam châm bị thả ra và van bị đóng lại, xăng dầu không đi qua Công suất tiêu thụ của cuộn dây nam châm từ 15-25W c) Số lượng và vị trí lắp đặt d) Nguyên lý hoạt động và cấu... lí hoạt động Đồng hồ đo lưu lượng kiểu bánh răng Oval đo dòng chất lỏng bằng cách sử dụng một áp lực chênh lệch yếu để quay đôi bánh răng oval Hai bánh răng ăn khớp bịt kín đầu vào và đầu ra nhằm tạo ra độ chênh lệch áp lực Với việc quay bánh răng thiết bị có thể đo được chính xác lượng chất lỏng trong khe hở hình lưỡi liềm hoặc đo trong khoang.Tổng số lượng chất lỏng cho 1 vòng quay của cặp bánh răng... đặt d) Nguyên lý hoạt động và cấu tạo: -Cấu tạo: Hình 2.7: Van điện từ -Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây của van, phần động (lõi thép) của nam châm điện nối liền trục với van bị hút và mở van cho xăng và dầu đi qua Khi mất dòng điện, phần động của nam châm bị thả ra và van bị đóng lại, xăng dầu không đi qua Công suất tiêu thụ của cuộn dây nam châm từ 15-25W e) Số lượng van điện... tốc độ quay của bánh răng Do độ trượt giữa bánh răng và thành buồng là rất nhỏ,cho nên việc đo không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng Một trục đầu ra bị quay theo 1 tỷ lệ tới bánh răng oval bởi sức hút của sự ghép từ tính.Trục đầu ra này lái 1 bộ bánh răng nhằm cung cấp việc ghi bộ đếm trong bộ phận kỹ thuật theo gallon,lít,hay pound… Hình 3 Cơ cấu truyền động của 2 bánh răng oval... qua tải làm cho mạch báo động hoạt động - Người ta cũng có thể dùng mạch như trên, với tải là một bóng đèn để có thể cháy sáng về đêm và tắt vào ban ngày Hoặc có thể tải là một relais để điều khiển một mạch báo động có công suất lớn hơn Mạch mở điện tự động về đêm dùng điện AC: - Ban ngày, trị số của quang điện trở nhỏ Điện thế ở điểm A không đủ để mở Diac nên Triac không hoạt động, đèn tắt về đêm, quang... lượng - Thể hiện được tổng mức dòng đã chảy qua, tốc độ dòng tức thời chảy qua, tổng số lần reset bộ đo lưu lượng - Đơn giản hóa thiết kế và vật liệu mới cùng với lớp bọc bên ngoài đã tăng tuổi thọ của thiết bị - Có thể giao tiếp với thiết bị đo dễ dàng b) Thông số kỹ thuật: Tên thiết bị: GM007 - 1” Oval Gear Pulse Meter: Đầu ra: 4-20 mA Dải lưu lượng : 0-100 lít/ phút( Phù hợp với dải lưu lượng 0-80 lít/phút)... phép bạn xác định số vòng quay của động cơ ,vận tốc và chiều quay của động cơ PHẦN VI: Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến và tính toán, xử lý, đo tín hiệu đầu ra của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển 6.1) Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến + Cảm biến nhiệt độ : cảm biến xác định nhiệt độ trong từng cây xăng khi nhiệt độ trong cây xăng tăng quá cao và một số cảm... 95-II, 1 vào E5 RON 92-II, 1 vào DO 0,05S, 1 vào Dầu hoả + Cảm biến lưu lượng: Để đảm bảo cho việc bơm xăng dầu, sử dụng một cảm biến đo lưu lượng trên 10 đầu ra nhiên liệu như trên hình mô tả nguyên lý 6.2/ Tính toán, xử lý, đo tín hiệu đầu ra của cảm biến để tác động đến các đối tượng điều khiển Cơ sở lý thuyết : • S= S- diện tích ống R- bán kính ống • V= V- vận tốc dòng chảy(m/s) g- gia... này giảm rất nhỏ có thể dưới 100 ôm khi được chiếu sáng mạnh b) nguyên lý hoạt động cấu tạo và kí hiệu Nguyên lý làm việc của quang điện trở là khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất bán dẫn Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào... a=h/10 a- Áp suất(Atm) PHẦN VII:Đánh giá về sai số của hệ thống +) Giới hạn: Sai số của phép đo 0.5% +) Nguyên nhân : - Sai số thiết bị hệ thống Ảnh hưởng của môi trường (nhiệt độ , áp suất, ) đến thiết bị +) Biện pháp: - Sử dụng các thiết bị hiện đại Thường xuyên bảo trì bảo dưỡng thiết bị Hạn chế sự ảnh hưởng của môi trường The End