NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG THAN BÙN BẰNG BĂNG TẢI ĐAI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ****************** PHẠM VĂN TOẢN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG THAN BÙN BẰNG BĂNG TẢI ĐAI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 12 năm 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ****************** PHẠM VĂN TOẢN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG THAN BÙN BẰNG BĂNG TẢI ĐAI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số : 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn Khoa học: PGS.TS TRẦN THỊ THANH Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 12 năm 2009 i NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ĐỊNH LƯỢNG THAN BÙN BẰNG BĂNG TẢI ĐAI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH PHẠM VĂN TOẢN Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Thư ký: TS BÙI NGỌC HÙNG Đại học Nông Lâm TP HCM Phản biện 1: TS NGUYỄN VĂN HÙNG Đại học Nông Lâm TP HCM Phản biện 2: TS LÊ HIẾU GIANG Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Ủy Viên: PGS TS TRẦN THỊ THANH Đại học Nông Lâm TP HCM ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tên Phạm Văn Toản, sinh ngày 30 tháng 10 năm 1979 huyện Vĩnh Lộc tỉnh Thanh Hóa Con ơng Phạm Văn Tài Bà Nguyễn Thị Vần Năm 1999 tốt nghiệp phổ thông trung học Trường Bổ túc dân tỉnh Đồng Nai Năm 2004 tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Cơ Điện Tử Trường Đại học Dân Lập Lạc Hồng, niên khóa 1999 – 2004 Năm 2004 đến công tác trường Đại học Lạc Hồng, Chức vụ Quản sinh khoa Cơ Điện Học cao học chuyên ngành khí nơng nghiệp Trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, niên khóa 2007 – 2010 Tình trạng gia đình: Vợ Phạm Thị Hà, sinh năm 1980, công nhân công tác công ty bảo vệ Long Hải Con trai tên Phạm Thế Tùng nhỏ Địa liên lạc: Số nhà 19/A5 – Tổ 39 khu phố – P Tân phong – Biên Hòa – Đồng Nai Điện Thoại: 0618.870.561 – 0918.261.562 Email: toanlhu@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố trong cơng trình khác Tác giả Phạm văn Toản iv LỜI CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: Cơ PGS.TS Trần Thị Thanh, trưởng khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, TS Nguyễn Như Nam, Trưởng môn Máy Sau thu hoạch – Chế biến trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, tận tình hướng dẫn động viên tơi suốt q trình thực luận văn Ban giám hiệu, phòng đào tạo Sau đại học, ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Cơng Nghệ trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn Tập thể giảng viên khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt trình tơi học Cao Học Tập thể học viên lớp cao học Cơ Khí Khóa 2006 giúp đỡ tơi trình học tập thực đề tài v TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng điều khiển tự động định lượng than bùn băng tải đai công nghệ sản xuất phân vi sinh” tiến hành khoa Cơ khí – Cơng nghệ trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng năm 2009 đến tháng năm 2009 Đề tài thiết kế, chế tạo thành công mơ hình băng tải định lượng có kết hợp định lượng theo phương pháp khối lượng Việc “cân động” dòng cấu tử băng tải phương pháp tinh chỉnh định lượng liên tục góp phần giảm sai số định lượng từ 8,52 % xuống 1,09 % Kết có ý nghĩa khoa học lẫn thực tiễn Đã xác định thông số làm việc tối ưu mơ hình: chiều cao cửa cung cấp định lượng h = 53 mm; khoảng cách hai lăn tựa khoảng đặt cảm biến l = 49 cm Chỉ tiêu tối ưu đạt sai số định lượng nhỏ hs = 1,09 % Đã xác định được thông số điều khiển PID, từ xác định thời gian ổn định hệ thống sau 35s vi SUMMARY The study entitled “Research on the application of automatic control system to determine the quantity of peat by means of conveyor belts into the microbiological fertilizer producing technology” was performed at the Faculty of Mechanics and Technology in Nong Lam University of Ho Chi Minh City from March 2009 to September 2009 The main product of the study is to design and make the model of a peat quantifying conveyor belt in the microbiological fertilizer producing technology The conveyor belt will work on the basis of the co-ordination between volume quantum and mass quantum The dynamic weight of the compound on the conveyor belt helps to reduce the quantum error from 8.52% to 1.09% This result is both scientifically and practically significant The study has also determined the maximal parameter of the model: the height of the quantum supply door h = 53 mm; the distance between two rollers against the sensor l = 49 cm The reached optimum indicator is the least quantum error hs = 1.09 % Finally, various parameters of the PID control have been determined through the study, from which, the stable period of the system that is determined is 35s vii MỤC LỤC CHƯƠNG TRANG Trang tựa Trang chuẩn Y ii Lý lịch cá nhân iii Lời cam đoan iv Lời cảm tạ v Tóm tắt vi Summary vii Mục lục viii Danh sách ký hiệu xii Danh sách hình xvi Danh mục bảng xviii viii MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ TỔNG QUAN 2.1 Công nghệ sản xuất phân vi sinh 2.1.1 Phân vi sinh 2.1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất phân vi sinh 2.1.3 Một số tính chất lý nguyên liệu than bùn 2.2 Lý thuyết định lượng 2.2.1 Khái niệm định lượng yêu cầu kỹ thuật định lượng 2.2.2 Phân lớp vật liệu định lượng 2.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng định lượng 2.2.4 Các máy định lượng dùng cho sản phẩm hạt rời 13 2.2.4.1 Thùng định lượng 14 2.2.4.2 Đĩa định lượng 16 2.2.4.3 Vít định lượng 18 2.2.4.4 Băng tải đai định lượng 19 2.2.5 Kết nghiên cứu nước 23 2.2.5.1 Kết nghiên cứu nước 23 2.2.5.2 Kết nghiên cứu nước 26 2.3 Tổng quan lý thuyết điều khiển tự động 27 2.3.1 Kỹ thuật điều khiển 26 2.3.2 Kỹ thuật điều chỉnh 26 2.4 Ý kiến thảo luận 28 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 3.1 Nội dung nghiên cứu 30 ix Phụ lục Kết tính tốn tối ưu hóa Phụ lục Kết khảo nghiệm so sánh P.7.1 Kết khảo nghiệm FILE: SOSA 10/22/09 Row MAY 01:55:33 PM Page SAISO (%) BTKH 1.10 BTKH 1.08 BTKH 1.07 BTKH 1.09 BTKH 1.08 BTTT 8.52 BTTT 8.35 BTTT 8.91 BTTT 8.16 10 BTTT 8.67 - P.7.2 Kết xử lý số liệu 10/22/09 01:57:16 PM Page Table of Least Squares Means for SOSA.SAISO -95% Confidence Level Count Average Stnd Error for mean -GRAND MEAN 10 4.8030000 0645755 4.6540469 4.9519531 73 A:SOSA.MAY BTKH 1.0840000 0913236 8733485 1.2946515 BTTT 8.5220000 0913236 8.3113485 8.7326515 -10/22/09 01:57:46 PM Page Multiple range analysis for SOSA.SAISO by SOSA.MAY Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups BTKH 1.0840000 X BTTT 8.5220000 X -contrast BTKH - BTTT -7.43800 difference +/- limits 0.29791 * - * denotes a statistically significant difference Phụ Lục Các thông số kỹ thuật hệ thống điều khiển định lượng P.8.1 Đặc tính kỹ thuật PLC S7 – 200 CPU 224 modul mở rộng Analog E235 - Điện áp cung cấp: 220 VAC - Ngõ rơ le Analog PLC S7 – 200 CPU 224- Modul E235 P.8.2 Đặc tính kỹ thuật đầu thị cân OMRON đọc tín hiệu từ loadcell - Điện áp cung cấp 220VAC - Ngõ đưa PLC ngõ dòng 0(4) – 20mA - Được kết nối với K33- L1B 74 Loadcell Đầu hiển thị cân OMRON P.8.3 Đặc tính kỹ thuật Loadcell - Điện áp cung cấp: 10VDC - Độ nhạy loadcell: 2mV/V - Khả tải 50 Kg P.8.4 Đặc tính kỹ thuật biến tần điều khiển động - Biến tần YASKAWA – Vsmini - Phạm vi điều khiển tần số – 400 Hz - Điện áp cung cấp pha 380 V Biến tần Màn hình OP73 P.8.6 Đặc tính kỹ thuật hình OP73 - Nguồn cung cấp: 24VDC - Tốc độ giao tiếp PLC, ta chọn với nhiều tốc độ khác Phần mềm lập trình cho hình WinCC Flexible 75 Phụ lục Chương trình điều khiển MAIN (OB1) Network LD Network Title SM0.1 MOVB 50, SMB34 ATCH INT_0, 10 CALL HSC_INIT ENI R V5000.0, Network LD SM0.0 CALL PID_CONTROL Network LD SM0.1 MOVW +0, AQW0 MOVD +0, sumpulse MOVD +0, sumpulse1 MOVD +0, sumpulse2 MOVD +0, tm3 MOVD +0, tm4 MOVD +0, tm5 MOVD +0, tm1 MOVD +0, tm2 MOVD +0, khoiluongcan Network LD run_button EU LD OP_run EU OLD S inverter, R OP_stop, Network LDN run_button EU LD OP_stop EU OLD 76 R inverter, R OP_run, Network LD inverter LPS A mode_select MOVW vantoc_tam, AQW0 AENO = Den_Xanh LRD AN mode_select MOVW 5500, AQW0 AENO = Den_Vang LRD NOT MOVW 0, AQW0 AENO = Den_Do LRD A mode_select MOVR khoiluongcan, khoiluonghienthi AENO MOVR *R p_current_s_tb, p_current 3600.0, p_current LPP AN mode_select MOVD 0, khoiluonghienthi reset_HC3 (SBR0) Network LD SM0.0 MOVD +0, SMD138 MOVD +0, SMD142 HSC HSC_INIT (SBR1) LD SM0.0 77 MOVB 16#F8, SMB137 MOVD +0, SMD138 MOVD +0, SMD142 HDEF 3, ENI HSC trungbinh2 (SBR2) Network LD SM0.0 DTR #N, #tam3 Network LD SM0.0 MOVR #New, #tam1 AENO -R #Avg, #tam1 AENO MOVR /R #tam1, #tam4 #tam3, #tam4 Network LD SM0.0 +R #tam4, #Avg analog (SBR3) Network LD Network Title SM0.0 LPS ITD #inana, #tam3 AENO DTR #tam3, #tam4 AENO MOVR *R 1.93, #tam1 #tam4, #tam1 LPP MOVR #tam1, #tam2 AENO -R 11080.0, #tam2 AENO MOVR #tam2, #tam5 AENO 78 /R 23700.0, #tam5 AENO LPS AR>= #tam5, 0.15 MOVR #tam5, #outana LPP AR< #tam5, 0.15 MOVR 0.0, #outana congsuat (SBR4) Network LD Network Title SM0.0 LPS MOVR 2.0, #tam1 AENO *R #Q, #tam1 AENO MOVR *R #tam1, #tam2 #V, #tam2 LPP MOVR /R #tam2, #congsuat 0.52, #congsuat can_calib (SBR7) Network LD Network Title SM0.0 LPS AW>= #in_a, +7500 LPS CALL ITD trungbinh1, #in_a, 16, #tam1 #tam1, #tam2 AENO DTR #tam2, #tam3 LRD CALL trungbinh, 16, #tam3, #tam6 LRD ROUND #tam6, #tam7 AENO DTI #tam7, #tt8 LPP 79 CALL analog, #tt8, tm5 LRD LPS AN V5000.1 AR>= tm5, 0.1 MOVR tm5, tm3 AENO S V5000.1, LRD AR> A tm5, 0.0 V5000.1 MOVR tm3, tm4 AENO +R tm5, tm4 AENO MOVR tm4, #out_a AENO /R 2.0, #out_a AENO MOVR #out_a, tm3 LPP AR= tm5, 0.0 MOVR 0.0, #out_a AENO MOVR 0.0, tm3 LPP AW< #in_a, +7500 LPS AR= OW= A p_current_s, 0.0 V5000.0 LPS MOVR tm1, #tb1 AENO +R 0.001, #tb1 AENO MOVR -R tm1, #tb2 0.001, #tb2 LPP AR +R p_current_s, #tb1 0.001, p_current_s_tb AENO MOVR p_current_s_tb, tm1 LPP LPS AR>= p_current_s, #tb2 AR= #tt1, 0.0 85 LPS MOVR tm6, #tt2 AENO +R 0.001, #tt2 AENO MOVR -R tm6, #tt3 0.001, #tt3 LPP AR +R #tt1, #tt2 0.001, #kq AENO MOVR #kq, tm6 LRD AR< -R #tt1, #tt3 0.001, #kq AENO MOVR #kq, tm6 LRD AR>= #tt1, #tt3 AR