Đồ án thiết kế hệ thống rót chất lỏng vào thùng trong sản xuất
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI —KHOA ĐIỆN— BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG RÓT CHẤT LỎNG VÀO THÙNG TRONG SẢN XUẤT Giáo viên hướng dẫn : Võ Thị Cẩm Thùy Nhóm thực đề tài : Nhóm Lớp : Điện – K9 Hà Nội - 2016 Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm HỆ THỐNG RÓT CHẤT LỎNG VÀO THÙNG TRONG SẢN XUẤT - Giáo Viên Bộ Môn: Cô: Võ Thị Cẩm Thùy – Bộ môn Đo Lường Cảm Biến Khoa Điện - Nhóm 2: Lớp Điện – K9 Nguyễn Thị Tuyết Phan Hồng Sơn Hoàng Thị Thu Lê Văn Tường Hoàng Văn Tuấn Nhận Xét Của Giáo Viên Bộ Môn Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Bài tập lớn môn Đo lường & Cảm biến-2013 Đề tài Hệ thống gồm : Động kéo băng tải, hai nút khởi động dừng hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng đẩy từ kho chứa thùng, Van điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van điều khiển để đưa chất lỏng vào thùng bồn chứa Các thông số cần giám sát mức chất lòng bồn chứa mức chất lòng rót vào thùng, vi trí thùng băng tải Đối tượng điều khiển động kéo băng tải, Vanl, Van2 thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải Bồn chứa cao 2m thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót tính dẫn điên, tính chất ăn mòn hóa học Phiếu giao đề tài Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Bài tập lớn môn Đo lường & Cảm biến-2013 Đề tài Yêu cầu: Trình bày tổng quan công nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng Mô tả nguyên lý vân hành hệ thống? Liệt kê cảm biến có hệ thống Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? Trình bày loại cảm biến lựa chọn? ( chi tiết ) Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính toán xử lý tín hiệu đầu cảm biến để tác động đến đối tượng điều khiển? Đánh giá sai số hệ thống ( giới hạn, nguyên nhân biện pháp khắc phục) Phiếu giao đề tài Bài tập lớn môn Đo lường & Cảm biến-2014 YÊU CẦU CHUNG - Bìa gồm: - Tên đề tài Danh sách SV nhóm Tên GV hướng dẫn - Đầu có nội dung giao đề tài (Phiếu giao đề tài) - Và hướng dẫn yêu cầu chung bố cục trình bày - Bổ cuc trình bày theo hướng dẫn sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế Chương 2: Nội dung thực 2.1 - Yêu cầu đề tài 2.2 - Các hướng giải Bài Tập Lớn Biến 2.3 - Lý lựa chọn cho thiết kế Đo Lường-Cảm 2.4 - Tính chọn thiết bị Chương 3: Kết luận 3.1 - Các kết đạt 3.2 - Các hạn chế thực 3.3 - Biện pháp khắc phục Chương 4: Bài dịch tài liệu cảm biến 4.1 - Bản tài liệu lý thuyết 4.2 - Bản tài liệu sử dụng cảm biến Mục lục - Phông chữ sử dụng báo cáo: Times New Roman-14 - Thời gian nộp : - Mỗi nhóm in nộp - Lớp trưởng tồng hơp file mềm nhóm, ghi đĩa CD - nộp lại cho GV giảng dạy trước bảo vệ Chú ý: Các nhóm không trình bày theo hướng dẫn GV trả báo cáo - coi không đạt lần Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Lời Nói Đầu – Ngày việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất nhu cầu thiếu Nó định việc tang suất lao động, hạ giá thành sản phẩm , giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu kinh tế, chất lượng sản phẩm – Đối với đất nước thời kỳ phát triển nghiệp công nghiệp hóa- đại hóa nước ta nay, việc bước giới hóa hoạt động lao động sản xuất quan trọng việc làm cần thiết – Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em tới việc tìm hiểu đề tài “Xây dựng thiết kế khâu chiết rót chất lỏng vào thùng sản xuất.”, nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu – Ở đề tài lần chúng em hướng đến thiết kế loại máy chiết rót chất lỏng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật , hiệu kinh tế, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường tương đối phù hợp với công nghệ sản xuất nước – Vì kinh nghiệm thân kiến thức không nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận đống góp ý kiến từ phía thầy cô Chúng em xin chân thành cảm ơn! Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Mục Lục Chương 1: Tổng Quan Hệ Thống 1.1-Ứng dụng thực tế 1.2-Cơ sở lý thuyết 1.3-Giới thiệu hệ thống Chương 2: Nội dung thực 2.1-Yêu cầu đề tài 2.2-Các hướng giải 2.3-Lý lựa chọn cho thiết kế 2.4-Tính chọn thiết kế Chương 3: Kết luận 3.1-Các kết đạt 3.2-Các hạn chế thực 3.3-Biện pháp khắc phục Chương 4: Bài dịch tài liệu cảm biến 4.1-Bản tài liệu lý thuyết 4.2-Bản tài liệu sử dụng cảm biến Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Chương 1: Tổng Quan Hệ Thống 1.1-Ứng Dụng Thực Tế: Với phát triển vượt bậc công nghệ, ngày xuất lĩnh vực kết hợp khí, công nghệ thông tin điện tử:Cơ khí tự động hóa Trên giới, khí tự động hóa xuất lâu phát triển mạnh,một sản phẩm khí-tự động hóa hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động,hệ thống rót nước vào bình lọc tinh khiết,hệ thống chiết rót tự động nhà máy bia… Một số hình ảnh hệ thống thực tế Hình 1.1:Hệ thống rót nước tinh khiết vào bình Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động công nghệ đại,không cần can thiệp bàn tay người giúp cho nước đảm bảo an toàn vệ sinh đạt suất cao Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến Dây chuyền chiết thiết kế đặc biệt để tạo dễ dàng cho người vận hành điều khiển hoạt động vòi rót; vòi rót truyền động động tốc độ cho phép chạy qua trái/phải chạy tới/lui Hệ thống điều khiển chuyển động có độ xác cao, giao diện thân thiện cho phép người vận hành chưa đào tạo kỹ vận hành máy Hình 1.2:Dây chuyền rót nước uống C2 tự động Dây chuyền rót nước uống C2 tự động gồm nhiều khâu đồng hóa với làm việc nhịp nhàng xác Hệ thống dây chuyền có sử dụng băng tải vận vận chuyển chuyên chở thành phần ứng dụng công nghiệp,trong lĩnh vực thực phẩm chế biến, giải khát… 1.2-Cơ Sở Lý Thuyết: a-Động kéo băng tải: Sử dụng động điện xoay chiều Bài Tập Lớn Biến • Đo Lường-Cảm Cấu tạo nguyên lý hoạt động Động gồm có phần stator rotor Stator gồm cuộn day ba pha điện quấn lõi sắt bố trí vành tròn để tạo từ trường quay Rotor hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép Khi mắc động vào mạng điện xoay chiều, từ trường qua stator gay làm cho rotor quay trục Chuyển động quay rotor trục máy truyền sử dụng để vận hành máy công cụ cấu truyền động khác ( đề tài dùng để kéo băng tải chuyển động • Phân loại 10 Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Ứng dụng đo mức nước cảm biến siêu âm + Ứng dụng nhiều hệ thống xử lý nước thải, báo mức thủy triều, báo mức dầu, axit, dung dịch keo, bột… + Tín hiệu tương ứng 4-20mA 0-10VDC, tín hiệu tiêu chuẩn sử dụng hiển thị, PLC để đọc, xử lý xuất tín hiệu điều khiển tín hiệu cảnh báo (báo đầy, báo cạn…) + Cảm biến siêu âm ứng dụng đếm sản phẩm môi trường có nhiều bụi, cảm biến quang khả hoạt động tốt, nhờ có thêm ngõ NPN PNP (trong phạm vi hoạt động out phạm vi hoạt động out) Hoặc sữ dụng tín hiệu analog để đếm sản phẩm cách so sánh tín hiệu analog có vật vật 65 Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Ứng dụng đếm sản phẩm cảm biến siêu âm + Đối với ứng dụng đếm sản phẩm điều kiện cần thiết diện tích vật phải đủ lớn để sóng siêu âm hoạt động Tham khảo thêm tài liệu để biết phạm vi nhận vật, tùy vào loại cảm biến có phạm vi khác - Thông số phạm vi hoạt động cảm biến siêu âm + Tùy vào loại khoảng cách cảm biến siêu âm có bán kính hoạt động khác Do sử dụng cảm biến siêu âm cần ý đến điều tránh sóng siêu âm va vào thành, vật khác, gây nhiễu lúc đo đếm 66 Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Phạm vi hoạt động cảm biến + Đây nhược điểm lớn cảm biến có phạm vi hoạt động lớn, nên nơi có không gian chật hẹp bó tay đường ống chẳng hạng Cái nhược điểm thứ hai vật cản đường sóng, dù bể lớn đến nữa, điển bồn chứa có cách khuấy - Cách cài đặt khoảng cách hoạt động cho cảm biến siêu âm + Cảm biến siêu âm có hai loại phi 18mm phi 30mm cài đặt theo bước sau: • Cài đặt khoảng cách cho loại có phạm vi 2200mm trở xuống (loại phi 18) o Đầu tiên ta xác định ngưỡng xa (P1) ngưỡng gần (P2) phải đảm bào nằm phạm vi hoạt động loại cảm biến o Cấp nguồn cho cảm biến, sau đặt cảm biến vuông góc với mặt phẳng ( ngưỡng xa trước (P1)) Nhấn nút lần cảm biến nhả ra, thấy đèn chớp tắt xong ngưỡng xa P1 Sau di chuyển cảm biến lại ngưỡng gần (P2), nhấn nút lần nhả ra, thấy đèn chớp lần tắt, phần cài đặt khoảng cách xong P2 67 Bài Tập Lớn Biến • o o - Đo Lường-Cảm Cài đặt khoảng cách cho loại có phạm vi 3500mm trở lên (loại phi 30) Tương tự ngưỡng xa trước (P1)) Nhấn nút lần cảm biến nhả ra, thấy đèn chớp liên tục không tắt xong ngưỡng xa P1 Lúc đèn chớp nhé, sau di chuyển cảm biến siêu âm lại ngưỡng gần (P2), nhấn nút lần nhả ra, thấy đèn tắt chớp lại lần tắt luôn, phần cài đặt khoảng cách xong Đảo ngược tín hiệu ngõ ra, khoảng cách gần output 4mA hay 20mA Nhấn giữ nút vòng 14 giây đến hai đèn chớp liên tục nhả nút nhấn Lúc lần nhấn nút tín hiệu ngõ đảo trạng thái Đồng thời ngõ NPN va PNP thay đổi trạng thái theo Các model cảm biến siêu âm Carlo Gavazzi Các loại model cảm biến siêu âm – Loại có khoảng cách đo từ 50~400mm: + UA18CAD04PGTI, UA18CAD04NGTI, UA18CAD04NKTI, UA18CAD04PKTI 68 Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến + Loại có bán kích hoạt động 60mm, phải đảm bảo vật cản vùng hoạt động, loại có bán kích hoạt động nhỏ nhất, thích hợp cho ứng dụng có không gian nhỏ hẹp – Loại cảm biến siêu âm có khoảng cách đo phạm vi từ 100~900mm, bán kính hoạt động 150mm, thân cảm biến phi 18mm + UA18CAD09PGTI, UA18CAD09NGTI, UA18CAD09NKTI, UA18CAD09PKTI – Loại có khoảng cách đo từ 200~2200mm, bán kính hoạt động 250mm, thân có đường kính phi 18mm, nút cài đặt phạm vi nằm thân + UA18CAD22PGTI, UA18CAD22NGTI, UA18CAD22PKTI, UA18CAD22NKTI – Loại có phạm vi từ 250~3500mm, bán kính hoạt động 300mm, đường kính thân phi 30mm, nút nhấn cài đặt khoảng cách đặt gần chổ giây + UA30CAD35PGTI, UA30CAD35NGTI, UA30CAD35NKTI, UA30CAD35PKTI – Cảm biến siêu âm có khoảng cách hoạt động từ 350~6000mm, bán kính hoạt động 450mm, thân có đường kính phi 30mm, dòng có khoảng cách lớn hãng Carlo Gavazzi + UA30CAD60PGTI, UA30CAD60NGTI, UA30CAD60NKTI, UA30CAD60PKTI • Các loại khác, model cũ không sản xuất, thay model trên, loại nút cài đặt khoảng cách tích hợp thân, mà cài đặt thông qua dây màu trắng kết nối xuống mass với khoảng thời gian đinh, việc cài đặt phức tạp, Ngoài thân có đường kính lớn - Cảm biến sợi quang Khoảng cách phát dài môi trường khắc nghiệt Màn hình hiển thị kỹ thuật số đôi giới - - Giá trị thiết lập trước giá trị 69 Bài Tập Lớn Biến o - - Đo Lường-Cảm Có thể thay đổi giá trị thiết lập trước giám sát lượng ánh sáng nhận Giá trị đỉnh giá trị đáy o Chức trì giúp hiển thị đồng thời giá trị đỉnh giá trị đáy Tốc độ độ xác cao ngành công nghiệp Cung cấp hàng loạt ứng dụng với tốc độ đáp ứng 50μs cao ngành công nghiệp - Chế độ độ phân giải cao không bão hòa vùng tiệm cận gần Chế độ độ phân giải cao FS-V20 mở rộng mức ánh sáng tối đa nhận từ mức 4.095 thông thường đến mức 65.520 để cảm biến mục tiêu gần (Đang chờ cấp sáng chế.) - Tia LED công suất mạnh & Khoảng cách phát hàng đầu ngành công nghiệp Công suất cao cho phép FS-V20 phát cách đáng tin cậy tất môi trường sử dụng sợi quang mỏng, điều kiện kém, hư hỏng Gấp lần so với công suất cảm biến sợi quang thông thường - Khoảng cách cảm biến đạt 1500mm thiết bị sợi quang thu phát độc lập FU-7F chuẩn Điều khiển hiển thị đơn giản 70 Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến FS-V20 thiết kế nhằm chinh phục chức hiệu suất cao trì đặc tính điều khiển hiển thị đơn giản Lịch sử phát triển lâu dài cảm biến sợi quang Keyence cho phép cung cấp cho FS-V20 cân tinh tế điều khiển đặc tính dễ sử dụng Phát ổn định suốt tuổi thọ lâu dài Được cung cấp thêm hai tính cho khả phát ổn định xác cao Cần thiết cho cảm biến sợi quang trì phát ánh sáng ổn định thời gian dài Dao động phát ánh sáng giảm suốt thời gian dài làm tổn hại khả phát xác cao Đèn LED màu đỏ yếu tố FS-V20 chức S-APC giải vấn đề mà cảm biến thông thường Cảm biến lưu lượng – Dùng để kiểm soát hệ thống xả nước thải công nghiệp, sữa, bùn bê tông Vật liệu: Phần tiếp xúc bên cao su mềm, cao su cứng, cao su đặc biệt PTFE dùng cho nước thải ngành hóa chất Mặt bích làm thép cacbon hay inox 340, 316 – Đặc tính kỹ thuật đồng hồ đo lưu lượng chất lỏng 71 Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến – Đồng hồ đo khối lượng chất lỏng thường đo lưu lượng tức thời lưu lượng tổng + Kiểu: điện từ, dạng cơ, dạng sóng + Kích thước: DN15 - DN300mm Tín hiệu ra: 4-20mA, pulse, dạng xung + Áp suất: PN6 - PN40 (64), 150lb, 300lb, Jis10k/16k/20k + Tốc độ dòng đo: 0.1 – 12m/s Đảm bảo tính xác lâu dài ổn định + Cấp độ bảo vệ: IP67, IP68 + Nhiệt độ chất lỏng: lên đến 150oC + Màn hình hiển thị: LCD 2x16 ký tự + Nguồn cấp: 85 tới 240VAC + Dải lưu lượng: nằm khoảng vận tốc 0,5 – 5m/s + Độ xác: ±0.2% giá trị đo phiên điện, ±0.4% giá trị đo phiên pin + Nguồn cấp 220VAC, 12-24 V pin + Tín hiệu xuất: Analog 4÷20mA + Màn hình hiển thị: LCD Cảm biến lân cận dạng điện dung – E2K-C25ME1 2M cảm biến tiệm cận điện dung phát khoảng cách xa với chức điều chỉnh độ nhạy Loại: tiêu chuẩn Thân cảm biến hình trụ tròn, đầu cảm biến dạng đầu lồi Cho phép phát không tiếp xúc vật kim loại phi kim loại nhưkính, gỗ, nước, dầu,nhựa, v.v… Khoảng cách phát vật: 3-25 mm Tần số đáp ứng: 70 Hz Điện áp hoạt động: 24 đến 24 VDC Có sẵn khuyếch đại với nguồn điện áp cấp rộng đầu tải tới 200 mA Kết nối: DC dây, cáp nối sẵn dài m Đa dạng ngõ ra: NPN, NO – – – – – – – – – 72 Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến Cảm biến báo mức – Tiêu chuẩn lắp đặt, chống chịu: + Cảm biến Negele có đầu lắp đặt: Adaptor G1/2 “ + Cảm biến Negeke dễ dàng lắp đặt lên tank đường ống bạc nối chuyên dụng EMZ-132 hệ thống sẵn có EHG- /1/2” EHG- /M12 + + + + 02.Housing-dau-gai-bao-muc-Anderson- Negele-Levelswitch-NCS-11 Cảm biến Negele chịu quy trình CIP/SIP lên tới 143 độ C vòng tối đa 120 phút Các vật liệu cảm biến Negele tiếp xúc với sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn quản lý thực phẩm dược phẩm (FDA Food and Drug administration) Thân vỏ cảm biến Negele làm thép không rỉ, đầu cảm biến tạo PEEK Các chuẩn kết nối trình (proccess connection) cảm biến thể rõ thông tin chủng loại tiêu chuẩn vệ sinh ví dụ: Tri- 73 Bài Tập Lớn Biến clamp, dairy flange (DIN11851), Varivent… – + + + + + – + + Đo Lường-Cảm 03.kieu-ren-bao-muc-Anderson- Negele-Level-switch-NCS-11 Đặc điểm Nguyên lý đo không phụ thuộc độ dẫn điện chất liệu sản phẩm Thời gian phản ứng ngắn [...]...Bài Tập Lớn Đo Lường-Cảm Biến Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khcs nhau Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ b-Băng Tải: Băng tải bố NN • Cấu tạo Hình 1.6: Băng tải bố NN − Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu... hệ thống nhưng ta sẽ chọn cảm biến làm việc để đạt độ tin cậy nhất,hạn chế sai số.Tại vị trí số 3 ta sẽ đặt cảm biến áp suất để điều khiển cho van 1 theo dõi áp suất chất lỏng trong bồn.Vị trí số 4 sẽ đặt cảm biến lưu lượng để điều khiển van rót và theo dõi chất lỏng trong thùng đến mức nhất định Chương trình hoạt động: 32 Bài Tập Lớn Biến Đo Lường-Cảm Rót 5s N Y Dừng rót chất lỏng Delay 1s Cảm biến... làm tăng tiết diện thông nhau giữa khoang 10 và 11 Quá trình đó lặp đi lặp lại, làm cho ống trượt thực hiện dao động quanh vị trí thiết lập Mọi sự thay đổi áp suất ở cửa vào hoặc cửa ra của van đều kéo theo sự di chuyển của ống trượt Tóm lại tại cửa ra áp suất được giữ cố định Trong van dạng này khoang 7 là một rãnh hẹp, nối khoang với cửa ra có tác dụng như một thiết bị chống rung và làm giảm dao động... động hạ xuống và bắt đầu rót chất lỏng vào thùng trong thời gian delay nhất định.Sau đó cảm biến phát tín hiệu khi đã rót chất lỏng vào thùng và băng tải tiếp tục chạy để đưa thùng đến các khâu tiếp theo Chương 2: Nội Dung Thực Hiện 2.1-Yêu cầu của đề tài: - Xây dựng hệ thống gồm : Động cơ kéo băng tải, hai nút khởi động và dừng hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng được đẩy... - - Dựa trên áp suất sai lệch: Kiểu cảm biến lưu lượng được sử dụng phổ biến nhất là dựa vào phép đo áp suất rơi trên một đoạn ống thu hẹp Bởi vì lương lớn thông tin và ác cảm biến kiểu dựa vào sự thu hep đường ống này cho kết quả có độ chính xác cao khi được sử dụng chính xác Các ống ‘venturi’, các tấm ‘orifica’ và các ‘nozzle’ là những ví dụ về các thiết bị giảm áp thường được đặt trong đường ống... 5 cũng tăng lên, đẩy phần tử điều khiển đi lên trên, kết quả là làm giảm tiết diện cửa thoát, dẫn tới làm giảm P2 Trường hợp P2 giảm thì phần tử điều khiển đi xuống làm tăng tiết diện cửa thoát kéo theo tăng P2 Như vậy quá trình này làm cho P2 gần như không đổi Van giảm áp tác động gián tiếp: Cấu tạo : gồm phần tử điều khiển chính - ống trượt 1, ống trượt có dạng trụ với các đoạn có kích thước ... Cấu tạo nguyên lý hoạt động Động gồm có phần stator rotor Stator gồm cuộn day ba pha điện quấn lõi sắt bố trí vành tròn để tạo từ trường quay Rotor hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép Khi... lõi thép Khi mắc động vào mạng điện xoay chiều, từ trường qua stator gay làm cho rotor quay trục Chuyển động quay rotor trục máy truyền sử dụng để vận hành máy công cụ cấu truyền động khác ( đề... Lường-Cảm Biến Động điện xoay chiều sản xuất với nhiều kiểu công suất khcs Theo sơ đồ nối điện phân làm loại: động pha pha theo tốc độ có động đồng động không đồng b-Băng Tải: Băng tải bố NN • Cấu