khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuấtHệ 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 ra từ kho chứa hàng, Van 2 đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van 1 được điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Điện -o0o - Báo Cáo Bài Tập Lớn Môn Đo Lường Và Cảm Biến Đề Tài : Xét khâu chất lỏng vào thùng hệ thống sản xuất Nhóm gồm thành viên: Phạm văn Kiên Tô Văn Huy Phạm Đức Trung Nguyễn Văn Bảo Lương Văn Thành Giáo Viên Hướng Dẫn Nhóm Page1 : Nguyễn Đăng Hải ĐỀ TÀI Xét khâu rót chất lỏng vào thùng hệ thống sản xuất,mơ tả cơng nghệ hình vẽ: 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 hàng, Van đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa Các thông số cần giám sát mức chất lỏng bồn chứa mức chất lỏng rót vào thùng, vị trí thùng băng tải Đối tượng điều khiển động kéo băng tải, Van 1, Van thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải Bồn chứa cao 2m thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót có tính dẫn điện, khơng có tính chất ăn mòn hóa học Nhóm Page2 u cầu : Trình bày tổng quan công nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng Mô tả nguyên lý vận 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? Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến va tính tốn 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) LỜI NĨI ĐẦU Nhóm Page3 Nước ta thời kì phát triển nghiệp cơng hóa-hiện đại hóa, việc áp dụng thành tựu khoa học kĩ thuật vào đời sống sản xuất điều thiếu để phát triển đất nước Một ngành công nghiệp phát triển có tính thực tiễn cao vào đời sống sản xuất ngành Điện Tự Động Hóa ,xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó,nhóm chúng em tìm hiểu đề tài:Xét khâu rót chất lỏng vào thùng hệ thống sản xuất,nhằm phục vụ cho việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu Việc thực tập lớn bổ ích cho sinh viên, giúp sinh viên tự tìm tòi học hỏi, hiểu nhiều quy trình chiết rót cách vận hành nó, từ làm tảng nguồn kiến thức dồi cho sinh viên hoạt động cơng tác chun ngành vàcác hoạt động đời sống lĩnh vực thiết kế, thi cơng, quản lý hệ thốngchiết rót Các hệ chiết rót chất lỏng ứng dụng rộng rãi Mặc dù có nhiều cố gắng trình làm đề tài khơng tránh khỏi sai sót cách trình bày phần thể đề tài mình.Mong thầy,cơ bạn góp ý bổ sung thêm để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Nhóm Page4 Mục lục CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ I Khái quát chung đề tài .7 Tổng quan hệ thống băng tải Tổng quan công nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót 12 Nguyên lí hoạt động hệ thống 25 CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN 26 I.Yêu cầu đề tài 26 II.các hướng giải .26 2.1 Các loại cảm biến dùng hệ thống 26 2.2 Chi tiết loại cảm biến 26 2.3 Lý lựa chọn cho thiết kế .49 2.4 Tính chọn thiết bị .49 CHƯƠNG KẾT LUẬN 54 3.1 Kết đạt 54 3.2 Các hạn chế thực 54 3.3 Biện pháp khắc phục 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ I Khái quát chung đề tài Ngày việc ứng dụng khoa học-công nghệ vào lao động sản xuất nhu cầu khơng thể thiếu Nó định việc tăng suất lao động, hạ giá Nhóm Page5 thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu kinh tế, chất lượng sản phẩm Và hệ thống sản xuất chất lỏng, mà cụ thể hệ thống chiết rót chất lỏng trong ví dụ điển hình cho việc áp dụng khoa học-công nghệ cách thành công hiệu Hình 1.1: Dây chuyền sản xuất nước Về cơng nghệ, hệ thống chiết rót chất lỏng sử dụng cảm biến, động cơ, điều khiển để điều khiển cho hệ thống hoạt động xác, nhanh chóng, hiệu Hệ thống chiết rót chất lỏng vào thùng ứng dụng phổ biến nhà máy, xí nghiệp Nó giúp cho việc định mức định lượng trở nên xác, đảm bảo vệ sinh Trong thực tế yêu cầu đo mức lưu lượng chất lỏng xuất nhiều lĩnh vực: Sản xuất nông nghiệp: đảm bảo lượng nước tưới tiêu cho trồng, đảm bảo lượng nước bể, hồ nuôi thủy hải sản Công nghiệp sản xuất rượu, bia Đo mức xăng, dầu khai thác dầu khí Khống chế mức nước thủy điện, nhiệt điện Đo mức chất lỏng phòng thí nghiệm, xét nghiệm Xử lý nước thải nhà máy, thành phố Nhóm Page6 Tùy theo yêu cầu độ xác mức lưu lượng chất lỏng ứng dụng mà lựa chọn loại cảm biến khác Cụ thể, với đề tài giao, chúng em tìm hiểu xây dựng hệ thống chiết rót chất lỏng với yêu cầu sau: Các thông số cần giám sát: mức chất lỏng bồn chứa mức chất lỏng rót vào thùng , vị trí thùng băng tải Đối tượng điều khiển: động kéo băng tải, Van1, Van2 thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải Bồn chứa cao 2m thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót: khơng có tính dẫn điện, khơng có tính chất ăn mòn hóa học Hệ thống gồm có : Kho: chứa thùng rỗng Thùng: chứa chất lỏng rót Động cơ: kéo băng tải Hai nút khởi động dừng hệ thống: Start, Stop Bồn chứa: chứa chất lỏng cần rót Van 1: điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa Van 2: điều khiển để rót chất lỏng vào thùng Nhóm Page7 Chất lỏng cần rót mà chúng e hướng tới nước tinh khiết – lavie Như biết, nhiều gia đình dụng nước tinh khiết tiện, với ý nghĩ loại nước lọc hết chất bẩn, uống nước vừa đảm bảo vệ sinh lại đảm bảo an tồn sức khỏe Có thể nói, nước tính khiết nước qua q trình xử lí khống chất ngun tố vi lượng có nước tự nhiên, chẳng ngồi O2 H2 Tổng quan hệ thống băng tải 1.1 Băng tải Hiểu cách đơn giản hiểu băng tải chế máy vận chuyển tải đơn (thùng carton, hộp, túi ,…) số lượng lớn vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ điểm A đến điểm B Nhóm Page8 Hình1.1.1 Dây chuyền băng tải Định nghĩa chuyên nghiệp hệ thống băng tải thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu sản xuất với khoảng cách Vậy Băng chuyền, băng chuyền công nghiệp, hệ thống băng chuyền, băng tải phận quan trọng dây chuyền sản xuất, lắp ráp doanh nghiệp, nhà máy nước Góp phần tạo nên môi trường sản xuất động, khoa học giải phóng sức lao động mang lại hiệu kinh tế cao 1.2 Cấu tạo băng tải Hệ thống băng tải thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu sản xuất với khoảng cách Thành phần cấu tạo: Nhóm Một động giảm tốc trục vít điều khiển kiểm soát tốc độ Bộ lăn, chuyền lực chủ động Hệ thống khung đỡ lăn Hệ thống dây băng lăn Page9 Hình 1.2 Cấu tạo băng tải Mỗi loại băng tải sử dụng trường hợp định, cần tìm hiểu để sử dụng đạt hiệu cao Các bước để lựa chọn động cho băng tải: Bước 1: Phân tích tải trọng Tổng tải trọng khối hàng băng chuyền: W=300kg Tốc độ băng chuyền: V=9.5m/phút Hệ số ma sát : µ=0.15 Hệ số ma sát pully: π1=0.95 Hệ số ma sát hộp giảm tốc: π2=0.9 Thời gian làm việc: giờ/ngày Dòng điện: 3pha – 220V – 50Hz Bước 2: Tính chọn tỉ số truyền Tỉ số truyền tỉ số vòng quay pully/bánh hộp số Tốc độ vòng quay pully: N1= tốc độ gói hàng/ Dxπ (D: Đường kính pully) Tốc độ vòng quay hộp số: N2=N1x(Tốc độ pully/ số rănghộp số) Tỉ số truyền động = tốc độ vòng quay hộp số / tốc độ vòng quay pully Bước 3: Tính mơmen động Momen đầu pully: T1=(µ x W x D/2)/η1 Momen đầu hộp số: T2=(T1 x tỉ số truyền) x η2 Bước 4: Tính cơng suất động HP = (T x N)/716.2 Nhóm Page10 o E4PA-LS50-M1-N: loại khoảng cách đo 50-500mm o E4PA-LS200-M1-N: loại khoảng cách đo 120-2000mm o E4PA-LS400-M1-N: loại khoảng cách đo 240-4000mm o E4PA-LS600-M1-N: loại khoảng cách đo 400-6000mm o E4PA-P01: thiết bị để hiệu chỉnh cảm biến Cảm biến siêu âm Carlo Gavazzi UA18CLD15AG - Nguồn cấp từ 15-30VDC - Phạm vi: 100-3500mm - Cấp độ bảo vệ: IP 67 - Output: 0-10V/ 4-20mA /NPN/PNP-NO/NC - Thân: M12/M18/M30 - Được sản xuất theo tiêu chuẩn công nghệ Châu Âu hãng Carlo Gavazzi Italy - Là dòng cảm biến đa chức với phạm vi hoạt động lớn từ 1002500mm Analog output dễ dàng cài đặt điểm hiệu chỉnh Nhóm Page42 ngưỡng sử dụng linh hoạt, xác teach-in mode nghịch đảo tín hiệu output Sử dụng nguồn cấp từ 15-30VDC Chống ngược cực, ngắn mạch tạm thời - Đo khoảng cách, đo mức chất lỏng có độ bám dính mà dòng cảm biến khác không hoạt động - Cấp độ bảo vệ: IP 67 - Output: 0-10V 4-20mA 2.2.4 Cảm biến đo mức kiểu phao Nguyên lý: dựa va sức nặng phao để kích hoạt cảm biến mức phao hoạt động Hình 2.2.4.1: Một số loại cảm biến đo mức kiểu phao Công Tắc Điện Phao Nước JY-168AB trọn Nhóm Page43 Hình 2.2.4.2: Cơng Tắc Điện Phao Nước JY-168AB trọn Hình 2.4.4.2: Cơng Tắc Điện Phao Nước JY-168AB (sơ đồ lắp ráp tên phận) Nhóm Page44 Hình 2.4.4.3:Cơng Tắc Điện Phao Nước JY-168AB (lắp hồn chỉnh) Hình 2.4.4.4: Ứng dụng Công Tắc Điện Phao Nước JY-168AB Ứng dụng : Nước hồ đầy tự động bơm, nước hồ cạn tự mở bơm để bơm nước vào hồ đồng thời kiểm soát mực nước nguồn (bể chứa) Và số ứng dụng khác Nhóm Page45 Thông số * Điện áp 250V AC / 50HZ ; Dòng chịu tải bơm HP * Số lần đóng-ngắt triệu lần * Áp suất bồn atmosphere * Hộp rơ le có cỡ để lắp trực tiếp lên chỗ nối (ren trong) ống 3/4 inch inch 2.2.5 Van điện từ Là loại van dùng để đóng mở điện Một số loại van thơng dụng Hình 2.2.5.1Van điện từ UNID US15 Nhóm Lưu chất: khí, nước, dầu Pipe size: ZG1/2 Norminal Diameter: 17mm Loại van: port position Áp suất hoạt động: 0.05~1.5 MPa Page46 - Nhiệt độ cho phép: -5~1850C - Điện áp cung cấp: 220VAC Hình 2.2.5.2: Van dp10 - Ứng dụng: Hơi nước, khơng khí, nước, dầu (nhớt: 20cSt hơn) - Áp suất lớn nhất: 10kgf / cm2 - Áp lực chênh lệch tối thiểu: 0.5 kgf / cm2 - Nhiệt độ cho phép: 1800C - Trạng thái bình thường : đóng cửa - Model: DP-10 Nhóm Page47 Hình 2.4.5.1: Van điện từ 2W 160-15 Mơ tả : Là van nước điều khiển đóng-mở điện 220V AC Trạng thái bình thường van ln đóng, cần mở van cấp điện 220V cho van Ứng dụng: Sử dụng hệ thống tưới tự động,điều khiển từ xa,… Thông số kĩ thuật Điện áp điều khiển 220VAC 50Hz Đường kính ống 21mm Nhiệt độ môi trường làm việc từ âm đến 80 độ C Áp suất chịu tối đa 7kg/cm2 Khối lượng 850 gram Kích thước (Dài x Rộng x Cao, mm) 120 x 80 x 60 Nhóm Page48 2.3 Lý lựa chọn cho thiết kế Sau nghiên cứu kĩ lưỡng yêu cầu hệ thống chiết rót đề tài thực tế ngồi tham khảo số tài liệu, nhóm em định chọn loại cảm biến mục 2.2.1 cảm biến đáp ứng yêu cầu hệ thống chiết rót, khơng cảm biến thông dụng sống, lắp đặt dễ dàng giá thành rẻ, dễ tìm sửa thay thế… giúp hệ thống đơn giản khơng phức tạp nhiều thiết bi cảm biến không cần thiết 2.4 Tính chọn thiết bị 2.4.1 Lựa chọn cảm biến cho thiết bị Sau tìm hiểu hệ thống chúng em lựa chọn loại cảm biến phù hợp cho hệ thống chiết rót chất lỏng là: - Cảm biến siêu âm E4PA-P01 - Cảm biến quang E3Z-R61 - Cảm biến đo mức nước VP04EP Thơng số cảm biến chọn: E4PA-P01 hình trụ analog Nhóm Page49 catalog E4PA-P01 Cảm biến siêu âm hình trụ, với ngỏ analog 4-20mA, 0-10VDC Dùng để đo khoảng cách độ dầy Nguồn cấp 12-24VDC ±10% Khơng phụ thuộc hình dáng, tính chất, màu sắc vật thể Tần số sóng siêu âm hoạt động 65-380Kz Góc phát sóng hẹp ±80, kiểm tra vật có diện tích nhỏ 100x100mm Đèn báo thị trạng thái ngỏ màu xanh Nhiệt độ hoạt động -10~550C, đạt độ kín IEC IP65 Lắp đặt đơn giản, dễ dàng bảo trì, thiết kế với tuổi thọ cao Ứng dụng phát vật thể mức chất lỏng CẢM BIẾN QUANG EZ3 Nhóm Page50 Đặc điểm Kích Thước : 40x12x21 (mm) Chọn kiểu đầu tác động theo sáng/ tối Chức đèn báo hiệu ổn định; điều chỉnh độ nhạy Hình khối nhỏ gọn 31x20x11mm ,Nguồn cấp 10~30VDC Nhiều chế độ: thu phát chung, phản xạ gương, thu phát riêng tối đa 30m Ngỏ transistor Open Collector PNP, PNP-NO 100mA Chế độ làm việc Light-ON/Dark-ON lựa chọn qua switch chọn Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra, cấp nguồn ngược cực Hình trụ Ø18, dài 65mm, nhiệt độ làm việc -25~550C Sử dụng LED hồng ngoại bước sóng 660nm, thời gian đáp ứng 2.5ms Tia sáng nhỏ, góc nhìn hẹp thích hợp cho ứng dụng xác Vỏ bọc PBT (polybutylene terephthalate), độ kín đạt IEC IP67 Kiểu đấu nối: dây dài 2m connecter CẢM BIẾN ĐO MỨC CHẤT LỎNG VP04EP - Môi trường làm việc: chất lỏng co tính ăn mòn vá khong ăn mòn, hóa chất… - Output: NPN/PNP/NO/NC - Điện áp: 10-40VDC/100-265VAC 2.4.2 Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến xử lý tín hiệu đầu Thiết kế vị trí lắp đặt Nhóm Page51 Chú thích sơ đồ: Kho:chứa thùng rỗng CB1 CB4: Là cảm biến quang E3Z-R61( phát thùng ) CB2: Cảm biến đo mức nước VP04EP CB3: Cảm biến siêu âm E4PA-P01 2.4.3 sơ đồ khối Nhóm Page52 Trong dây truyền chiết rót chúng em chia làm hai hệ thống hoạt động riêng biệt là: hệ thống rót hệ thống bơm chất lỏng vào bể 1.Hệ thống rót: Hệ thống gồm: cảm biến quang E3Z-R61, Cảm biến siêu âm E4PAP01, động đẩy thùng, băng tải,van điện Trong hệ thống rót tất cảm biến thiết bị hệ thống điều khiển quản lý để hệ thống hoạt động nhip nhàng khâu, không gây sai sót xung đột khâu Hệ thống bơm chất lỏng vào bể Hệ thồng bao gồm cảm biến Cảm biến đo mức nước VP04EP van điện Hệ thống hoạt động hoàn toàn độc lập Cảm biến đo mức có vai trò phát bể đầy bể cạn để đóng mở van điện bơm chất lỏng vào bể để trì chất lỏng bể mức ổn định Nhóm Page53 Chương Kết luận 3.1 Kết đạt -Từ đề tài chúng em hiểu rõ cách thiết kế sử dụng cảm biến cách đo lường cách hợp lí đạt hiểu Từ hiểu tầm quan trọng thiết bị cảm biến đo lường vào đời sống sản xuất -Đã có nghiên cứu tìm hiểu tổng quan hệ thống -Xây dựng hệ thống rót chất lỏng lý thuyết -Giải yêu cầu chung đưa -Hệ thống đơn giản, dễ sửa chữa, giá thành hạ -Đối với thân: Có thêm kiến thức hệ thống sản xuất chất lỏng, kiến thức loại cảm biến trình thực đề tài Có kinh nghiệm trình bày tập lớn Có thêm kinh nghiệm hoạt động nhóm 3.2 Các hạn chế thực - Hệ thống nhiều hạn chế kĩ hiểu biết nhóm chưa hồn thiện - Không thể thực nghiệm hệ thống để xác định thiếu sót - Khả thu thập liệu chưa đạt hiệu cao - Việc tham gia hoạt động, thảo luận nhóm chưa có hiệu mong muốn - Việc trình bày nhiều thiếu sót Nhóm Page54 3.3 Biện pháp khắc phục - Tính tốn lưa chọn thiết bị hệ thống phù hợp tránh lãng phí - Có thể sử dụng PLC (điều khiển logic khả trình) để độ xác cao - Trau dồi kiến thức thực tế chuyên môn… Nhận xét chung: Chúng em học thêm nhiều điều tham gia xây dựng đề tài: “Tìm hiểu thực khâu rót chất lỏng vào chai hệ thống sản xuất chất lỏng”, có thêm nhiều hiểu biết kiến thức chuyên ngành kiến thức thực tế sản xuất, rút nhiều kinh nghiệm từ sai sót khó khăn gặp phải trình thực Vì lý khách quan chủ quan, làm chúng em nhiều thiếu sót, mong thầy thơng cảm đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thiện thêm kĩ thân tương lai Tài liệu tham khảo Phạm Thượng Hàn Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lí tập 1, Nhóm Page55 NXB Khoa học Kỹ thuật, 1996 Lê Văn Doanh Các cảm biến Kỹ thuật đo lường điều khiển NXB Khoa học Kỹ thuật, 2001 Phạm Thị Ngọc Yến, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Thị Lan Hương Cơ sở kỹ thuật đo lường NXB Khoa học Kỹ thuật, 2009 Ngô Diên Tập Đo lường điều khiển máy tính NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999 Nhóm Page56