THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY

    BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY Họ tên sinh viên: Nguyễn Hữu Doanh Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khoá: 2007 - 2011 Tháng năm 2011     THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ SẤY Tác giả NGUYỄN HỮU DOANH Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn: KS Đào Duy Vinh Tháng 05 năm 2011     LỜI CẢM TẠ Trong trình học tập trình thực đề tài, em học hỏi rút nhiều kinh nghiệm quý báo trước trường Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến: Quý thầy Khoa Cơ Khí - Trường Đại Học Nơng Lâm TP HCM tận tình bảo suốt trình học tập làm đề tài vừa qua Chân thành cảm ơn đến thầy Đào Duy Vinh, người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài, tận tình hướng dẫn em hồn thành đề tài tốt nghiệp Cảm ơn toàn thể bạn bè lớp DH07CD giúp đỡ trình học tập vượt qua bốn năm đại học Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ động viên suốt trình học tập thực đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2011 Sinh viên Nguyễn hữu Doanh i        TÓM TẮT Đề tài “Thiết kế đo điều khiển nhiệt độ lò sấy” Điều khiển nhiệt độ ứng dụng nhiều công nghiệp đặt biệt công nghiệp chế biến, bảo quản, mục đích đề tài thiết kế thử nghiệm đo điều khiển nhiệt độ lò sấy bắp “Cơng Ty Cổ Phần Giống Cây Trồng Miền Nam” Dưới hướng dẫn thầy Đào Duy Vinh em thực đề tài bao gồm: - Khảo sát hệ thống sấy bắp “Công Ty Cổ Phần Giống Cây Trồng Miền Nam” Thiết kế đo điều khiển nhiệt độ Lắp đặc đo điều khiển nhiệt độ vào hệ thống sấy bắp giống Kiểm tra khả xử lý điều khiển ii        MỤC LỤC Trang tựa i Lời cảm ơn .ii Tóm tắt đề tài iii Mục lục iv Danh sách hình v CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu PLC (Programable Logic Control) 2.1.1 Các thành phần PLC 2.1.2 Cấu tạo chung PLC 2.1.3 Phân loại PLC 2.2 Thiết bị đo khống chế nhiệt độ 11 2.3 Cảm biến nhiệt 12 2.4 Công tắc tơ 12 2.5 Nút nhấn công tắc xoay 13 2.6 Động pha 14 2.7 Vít me đai ốc 15 2.8 Cơng tắc hành trình 16 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Tổng quan hệ thống sấy vĩ ngang không đảo chiều 17 3.2 Các giải pháp điều khiển đưa 18 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN iii        4.1 Thiết kế phần cứng 21 4.1.1 Sơ đồ khối 21 4.1.2 Kết cấu 22 4.1.3 Nguyên lý hoạt động điều khiển dựa sơ đồ tổng quan 23 4.2 Thiết kế hệ thống van 23 4.2.1 Yêu cầu 23 4.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 23 4.3 Phần mềm chương trình điều khiển 27 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 28 4.3.2 Chương trình 29 4.3.3 Nguyên lý hoạt động 32 4.4 Kết khảo nghiệm 32 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận 38 5.2 Đề nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 iv        DANH SÁCH CÁC HÌNH Chương Hình 2.1 – Sơ đồ ngun lý vòng quét Hình 2.2 – Giao diện vào Hình 2.3 – Ghép cách điện Hình 2.4 – Cách ly tín hiệu Hình 2.5 – Kiếu module Hình 2.6 – Độ khó hệ thống Hình 2.7 – PLC LOGO! 10 Hình 2.8 – Đo khống chế nhiệt độ 11 Hình 2.9 – Cảm biến nhiệt 12 Hình 2.10 – Công tắc tơ 12 Hình 2.11 – Nút nhấn 13 Hình 2.12 – Cơng tắc xoay 13 Hình 2.13 – Động pha 14 Hình 2.14 – Vít me, đai ốc 15 Hình 2.15 – Cơng tắc hành trình 16 Chương Hình 3.1 – Tổng quan hệ thống sấy bắp 17 Hình 3.2 – Điều khiển thể tích lò 18 Hình 3.3 – Điều khiển cấp nhiệt vào quạt 19       v        Chương Hình 4.1 – Sơ đồ hệ thống điều khiển 21 Hình 4.2 – Tổng quan hệ thống sấy 22 Hình 4.3 – Cơ cấu truyền động 24 Hình 4.4 – Cơ cấu van 25 Hình 4.5 – Sơ đồ điện điều khiển thiết bị 26 Hình 4.6 – Mạch cơng suất điều khiển đảo chiều động AC 220v pha 27 Hình 4.7 – Phần mềm LOGO!Soft V 27 Hình 4.8 – Chương trình điều khiển 31 Hình 4.9 – Đồ thị nhiệt độ buồng sấy không điều khiển 33 Hình 4.10 – Đồ thị nhiệt độ buồng sấy điều khiển 33 Hình 4.12 – Nhiệt độ cửa lò ngày tháng 34 Hình 4.13 – Nhiệt độ buồng sấy ngày tháng 34     vi        Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề : - Ngày đất nước ta giai đoạn hòa nhập kinh tế giới, gia nhập WTO Nền kinh tế nông nghiệp cổ điển phải có bước chuyển theo cơng cơng nghiệp hóa đại hóa Đứng trước xu nơng nghiệp nói chung lĩnh vực nơng sản nói riêng bước nghiên cứu để giới hóa - Theo kinh nghiệm ông cha ta “ nước, nhì phân, tam cần, tứ giống ’’ Vậy vấn đề giống trồng dạy phải quan tâm từ xa xưa Ngày công nghệ sản xuất giống trồng phát triển xưa nhiều Có nhiều máy sấy hạt giống thay cho phương pháp phơi nắng trước Tuy nhiên mức độ tự động hóa hệ thống máy sấy hạn chế với yêu cấu chất lượng hạt giống ngày cao máy sấy khơng phù hợp mà cần phải nâng cao chất lượng hạt giống Vấn đề nhiệt độ thật toán cần phải giải để tăng phẩm chất hạt giống - Với quy mô tấn/năm cần tạo “ công ty giống trồng miền nam ’’cần phải áp dụng áp dụng điều khiển nhiệt độ hệ thống máy sấy - Từ nhu cầu thực tiễn với mong muốn ứng dụng khí, điều khiển tự động vào công nông nghiêp đại, hướng dẫn thầy Đào Duy Vinh Em thực đề tài : “Thiết kế đo điều khiển nhiệt độ lò sấy” 1        1.2 Mục đích đề tài: - Mục đích đề tài thiết kế thử nghiệm đo khống chế nhiệt độ lò sấy bắp theo u cầu “Cơng Ty Cổ Phần Giống Cây Trồng Miền Nam ’’ sở Củ Chi - Công ty chuyển sử dụng lò sấy bắp thương phẩm thành lò sấy bắp giống nên đòi hỏi mức nhiệt độ có tính ổn định cao hơn, tránh tình trạng nhiệt thời gian dài gây chết mầm sức sống ảnh hưởng đến giống - Mục đích ứng dụng kiến thức học vào thực tế, nắm số kinh nghiệm thực tế hữu ích cho cơng việc tương lai Trên sở mục đích đó, nội dung thực đề tài sau : Khảo sát hệ thống sấy bắp “Công Ty Cổ Phần Giống Cây Trồng Miền Nam” tìm giải pháp khống chế nhiệt độ Thiết kế, chế tạo tủ điện điều khiển nhiệt độ tự động dùng PLC Khảo nghiệm sơ đánh giá khả hoạt động thiết bị 2        Hình 4.8 Chương trình điều khiển 31        4.3.3 Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu từ hai cảm biến nhiệt qua xử lý tín hiệu chuyển đổi từ analog sang digital đến chân I1 I2 Khi nhiệt độ buồng sấy mức nhiệt thấp chân I1 kích PLC phát tín hiệu Q1 điều khiển motor đóng van, motor quây 20 giây dừng kiểm tra nhiệt độ nhiệt độ mức thấp motor kích quay tiếp 20 giây dừng kiểm tra đến gặp công tắc hành trình dừng, chưa đến cơng tắc hành trình mà nhiệt độ mức trung gian mức cao mức thấp motor dừng giữ nguyên trạng thái, nhiệt độ buồng sấy mức nhiệt chân I2 kích PLC phát tín hiệu Q2 điều khiển motor mở van, motor quây 20 giây dừng kiểm tra giây nhiệt độ mức motor tiếp tục đóng van đến gặp cơng tắc hành trình dừng, mức thấp chân I1 kích motor đóng van Cơ cấu có hai chế độ hoạt động điều khiển công tắc xoay Trạng thái điều khiển tay : Thông qua hai nút nhấn sw1 sw2 Nhấn sw1 kích motor quay thuận đóng van Nhấn sw2 kích motor quay nghịch mở van Trạng thái điều khiển tự động thông qua trạng thái điều khiển PLC chân Q1 Q2 motor 4.4 Kết khảo nghiệm - Bộ điều khiển gắn thử nghiệm lò sấy bắp giống cơng ty cổ phần Trung tâm giống miền nam sở Củ Chi - Được đồng ý ban giám đốc, sấy thử nghiệm mẻ bắp giống đạt kết 32        a Đồ thị thái nhiệt độ phút lần đo -Nhiệt độ buồng sấy có điều khiển nhiệt độ buồng sấy khơng điều khiển Hình 4.9 Đồ thị nhiệt độ buồng sấy khơng điều khiển Hình 4.10 Đồ thị nhiệt độ buồng sấy điều khiển 33        Hình 4.11 Đồ thị nhiệt độ buồng sấy khơng điều khiển Hình 4.12 Đồ thị nhiệt độ buồng sấy điều khiển - Quan sát đồ thị hình 4.9 Ta thấy thay đổi nhiệt độ lớn, mức độ gợn sóng cao nhiệt độ có mức ổn định thấp, thay đổi nhiệt độ phụ thuộc phần lớn vào công nhân 34        đốt lò, cơng nhân dò nhiệt độ nhiệt kế khống chế nhiệt cách thêm bớt lượng chất đốt - Quan sát hình 4.10 Ta thấy tính ổn định nhiệt độ cao hơn, khoảng nhiệt ,nhiệt độ buồng sấy khống chế tốt Nhiệt độ buồng sấy phụ thuộc vào tốc độ đóng mở van phụ thuộc tỉ lệ khí hòa trộn - Nhiệt độ trước qua điều khiển nhiệt độ buồng sấy:( Hình 4.13) Hình 4.13 Nhiệt độ cửa lò ngày tháng Hình 4.14 Nhiệt độ buồng sấy ngày tháng 35        Nhiệt độ cửa lò dao động khoảng nhiệt độ từ 55 °C đến khoảng 245 °C, nhiệt độ trung bình mức 150 °C Nhìn vào đồ thị ta thấy chuổi nhiệt độ đầu vào có độ thay đổi lớn, đồ thị có độ rợn sóng cao, nhiệt độ lò thay đổi liên tục có mức ảnh hưởng lớn đến sản phẩm sấy, nhiệt độ có lúc dao động mức cao khoảng thời gian dài, gây khả nhiệt buồng sấy, nhiệt độ cửa vào phụ thuộc vào thời gian đốt ngày đêm, nhiệt độ trung bình ngày cao đêm - Nhiệt độ sau qua điều khiển: (Hinh 4.14) - Quan sát đồ thị ta nhận thấy nhiệt độ khống chế, độ gợn sóng đồ thị giảm, chênh lệch nhiệt độ ngày đêm giảm, nhiệt trung bình đạt mức nhiệt độ yêu cầu - Nhiệt độ dao động khoảng 33 °Cđến 48 °C, mức trung bình 40 °C 36        Tùy thuộc vào nguyên liệu đốt mà nhiệt độ có mức dao động khác : Nhiệt độ cửa lò Nhiệt độ buồng sấy - Vào ban đêm rạng sáng nhiệt độ môi trường thấp, khả gia nhiệt từ lò vào buồng sấy thấp, nhiệt độ ngưỡng gây khó điều khiển 37        Chương KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu thi công, tập luận văn hoàn thành thời hạn đạt mục tiêu đề thiết kế đo điều khiển nhiệt độ lò sấy trì khoảng cho phép Đề tài giải vấn đề điều khiển khống chế nhiệt độ, ứng dụng PLC vào thực tế điều khiển, giải tốt vấn đề nhiệt lò sấy Việc thực đồ án giúp cho em có hội ứng dụng kiểm tra kiến thức học vào thực tế Nhưng quan trọng cả, việc thực luận văn giúp em tiến hành công tác tự nghiên cứu khoa học cấp độ phù hợp với khả trình độ 38        5.2 Đề nghị : - Hướng phát triển: Từ tập luận văn phát triển theo nhiều hướng khác - Điều khiển nhiệt độ theo khoảng chênh lệch với nhiệt độ môi trường, tăng giảm theo tỉ lệ nhiệt ngày đêm khác Có thể mở rộng đo điều khiển nhiệt độ nhiều thiết bị khác 39        TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Công Bằng – Hồng Chấn Huy , BT lớn :kỹ thuật điện ,Trường đại học cơng nghệ Sài Gòn Điều khiển logic PLC , TS Nguyễn Như Hiền – TS Nguyễn Mạnh Tùng, NXB Khoa học tự nhiên cơng nghệ Hà Nội 2007 Giáo trình “ Khí cụ điện ” Trường Cao Đẳng Ngoại ngữ - Công Nghệ Việt Nhật Kỹ thuật đo lường , TS Nguyễn Hữu Công – Đại học quốc gia Hà Nội Một số trang wed :  www.ebook.edu.vn  www.tailieu.vn  www.cdtvn.net  www.thuvienluanvan.com 40        PHỤ LỤC Một số đồ thị xuất từ excel: Theo mức thấp nhiệt độ lò , mức cao nhiệt độ buồng sấy: Nhiệt độ trước qua điều khiển Nhiệt độ sau qua điều khiển 41        Nhiệt độ trước qua điều khiển Nhiệt độ sau qua điều khiển 42        Một số hình ảnh trình chế tạo khảo nghiệm Cơ cấu truyền động Kết cấu lò đốt quạt trước điều khiển 43        Van phối khí Kết cấu sau gắn van phối khí 44        Hộp điều khiển Kết cấu bên hợp điều khiển 45    ...    THIẾT KẾ BỘ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LỊ SẤY Tác giả NGUYỄN HỮU DOANH Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn: KS Đào... viên suốt trình học tập thực đề tài TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng năm 2011 Sinh viên Nguyễn hữu Doanh i        TÓM TẮT Đề tài “Thiết kế đo điều khiển nhiệt độ lò sấy” Điều khiển nhiệt độ ứng dụng