KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG PHA SƠN TỰ ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CHẾ BIẾN SƠN NƯỚC

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG PHA SƠN TỰ ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CHẾ BIẾN SƠN NƯỚC Tác giả VÕ HUY THỊNH Khoá luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Độn

BỘ GIÁO DỤC VÀ DÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG PHA SƠN TỰ ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CHẾ BIẾN SƠN NƯỚC

Họ và tên sinh viên: VÕ HUY THỊNH Ngành hoc: ĐIỀU KHIỂN TỰ DỘNG

Niên khoá: 2007-2011

Tháng 6/2011

KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐỊNH LƯỢNG PHA SƠN TỰ ĐỘNG

TRONG HỆ THỐNG CHẾ BIẾN SƠN NƯỚC

Tác giả

VÕ HUY THỊNH

Khoá luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:

ThS: NGUYỄN BÁ VƯƠNG

Tháng 6 năm 2011

ii

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em cảm ơn thầy cô của Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích trong suốt thời gian học tập tại trương

Em xin gởi lời cảm ơn đến bộ môn Điều Khiển Tự Động cùng toàn thể thầy cô trong Khoa Cơ Khí đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn để em thực hiện đề tài này Đặc biệt, trong quá trình thực hiện đề tài này nhà máy sơn Petrolimex Paints em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn làm đề tài ThS Nguyễn Bá Vương và ThS Nguyễn Văn Công Chính

Một lần nữa em xin cảm ơn thầy cô và các bạn trong lớp đã giúp đỡ em thực hiện đề tài này

Kính chúc Thầy Cô sức khỏe và thành đạt trong cuộc sống

TP.HCM, tháng 6 năm 2011

TÓM TẮT

Mỗi quá trình sản xuất đều sử dụng một lượng nguyên, nhiên liệu ban đầu để sản xuất ra sản phẩm mong muốn Bên cạnh sản phẩm, quá trình sản xuất đồng thời

sẽ phát sinh ra chất thải Khác với cách tiếp cận truyền thống về môi trường là xử

lý các chất thải phát sinh, sản xuất sạch hơn (SXSH) là hướng tiếp cận mới hướng tới việc tăng hiệu suất sử dụng tài nguyên, giảm thiểu các phát thải và tổn thất ra môi trường Chính vì vậy, việc áp dụng các dây chuyền sản xuất tự động nhằm tăng năng suất, chất lượng đồng thời kiểm soát chặt chẽ, giảm thiểu lượng chất thải ra môi trường đã được chú ý đầu tư trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là ngành sản xuất sơn Trên tinh thần đó, Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên (TNHH MTV) Sơn Petrolimex vừa nhập khẩu một dây chuyền sản xuất sơn nước hoàn toàn tự động từ châu Âu, với qui trình công nghệ xanh, không chứa các thành phần gây ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường sinh thái Việc khảo sát, tìm hiểu một cách đầy đủ

về hệ thống này để có thể làm chủ về công nghệ, về điều hành cũng như công tác bảo trì, sửa chữa về sau là rất cần thiết đang được đặt ra Xuất phát từ nhu cầu đó, đề tài

“Khảo sát hệ thống định lượng pha sơn tự động trong hệ thống chế biến sơn nước tại Nhà máy Sơn Petrolimex” được tiến hành nhằm mục đích: khảo sát, tìm hiểu hệ thống định lượng pha sơn tự động trong hệ thống chế biến sơn nước, phân tích, đề nghị giải pháp cải tiến cho phù hợp với điều kiện sản xuất và thị trường tại Việt Nam Sau quá trình thực hiện, đề tài đã đạt được những kết quả như sau:

 Nắm bắt quy trình sản xuất sơn nước

 Kết quả khảo sát và phân tích kết cấu, nguyên lý hoạt động của hệ thống và của từng thành phần trong toàn bộ dây chuyền sản xuất

 Kết quả khảo sát hệ thống tự động sử dụng trong dây chuyền

 Đề xuất giải pháp cải tiến

iv

MỤC LỤC

TRANG TỰA i 

LỜI CẢM ƠN ii 

TÓM TẮT iii 

MỤC LỤC iv 

Chương 1 MỞ ĐẦU 1 

2.1.  Đặt vấn đề 1 

2.2.  Mục tiêu đề tài 2 

2.3.  Giới hạn đề tài 2 

Chương 2 TỔNG QUAN 3 

2.1.  Sơ lược về nhà máy Sơn Petrolimex 3 

2.2.  Sản xuất sơn hệ nước 4 

2.2.1.  Khái niệm sơn 4 

2.2.2.  Nguyên liệu sơn 4 

2.2.3.  Quy trình sản xuất sơn nước 5 

2.3.  Các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất sơn nước 6 

2.3.1.  Máy khuấy trộn (Mixer) 6 

2.3.2.  Máy phân tán (Disperser/Dissolver) 8 

2.3.3.  Máy khác trong quá trình sản xuất sơn 8 

2.4.  Thiết bị đo lực và cân tự động 9 

2.4.1.  Nguyên lý Loadcell 9 

2.4.2.  Phân loại Loadcell [5] 11 

2.4.3.  Ứng dụng loadcell trong đo lường 13 

2.4.4.  Loadcell trong cân bồn tỉnh 14 

2.4.5.  Loadcell trong cân bồn khuấy trộn 15 

2.5.  Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) 15 

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 18 

3.1.  Thời gian nghiên cứu 18 

3.2.  Đối tượng nghiên cứu 18 

3.3.  Phương pháp thực hiện 18 

3.4.  Phương tiện thưc hiện 18 

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 

4.1.  Quy trình sản xuất sơn nhũ tương gốc nước tại Nhà máy Sơn Petrolimex 20 

4.2.  Giới thiệu dây chuyền thiết bị sản xuất sơn nhũ tương gốc nước tại Nhà máy Sơn Petrolimex 22 

4.2.1.  Sơ đồ hệ thống thiết bị 22 

4.2.2.  Sơ đồ hệ thống SCADA điều khiển hoạt động của dây chuyền thiết bị 24 

4.2.3.  Quá trình định lượng 30 

4.3.  Quá trình điều khiển trong công đoạn phân tán 31 

4.4.  Quá trình điều khiển trong công đoạn phối trộn 35 

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 38 

5.1.  Kết Luận 38 

5.2.  Đề nghị : 38 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 

A.  Tài liệu trong nước 40 

B.  Tài liệu nước ngoài 40 

C.  Trang web 40 

PHỤ LỤC 41 

vi

DANH SÁCH HÌNH

 

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sơn nhũ tương gốc nước [2] 5 

Hình 2.2 Các dạng cánh khuấy 6 

Hình 2.3 Các dạng máy khuấy 7 

Hình 2.4 a)Máy khuấy đơn mẻ; b) Máy khuấy liên tục 7 

Hình 2.5: Các dạng máy và cánh phân tán 8 

Hình 2.6: Mối tương quan giữa lực và biến dạng 9 

Hình 2.7: Phương pháp đo lực đơn giản 10 

Hình 2.8 Cấu tạo loadcell 11 

Hình 2.9 Cầu Wheatstone và công thức tính 11 

Hình 2.10 Canister Loadcell 11 

Hình 2.11 Bending Beam Loadcell 12 

Hình 2.12: Double-Ended Bending Beam Loadcell 12 

Hình 2.13: S- Beam Loadcell 13 

Hình 2.14: Sơ đồ khối của một ứng dụng loadcell đơn giản 13 

Hình 2.15: Ứng dụng Loadcell trong cân bồn tỉnh 14 

Hình 2.16: Loadcell chuyên dụng cho cân bồn khuấy 15 

Hình 2.17: Cấu trúc một hệ thống SCADA đơn giản [6] 16 

Hình 4.1: Quy trình sản xuất sơn nước tại Nhà máy Sơn Petrolimex 20 

Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống thiết bị sản xuất sơn nhũ tương gốc nước tại Nhà máy Sơn Petrolimex 23 

Hình 4.3: Sơ đồ hệ thống SCADA 25 

Hình 4.4: Một phần giao diện phần mềm SCADA 27 

Hình 4.5: Một số PLC, biến tần, relay và khởi động từ trong hệ thống 27 

Hình 4.6: Giao diện đầu 28 

Hình 4.7: Giao diện lưu và báo lỗi hệ thống 28 

Hình 4.8: Giao diện đồ thị quá trình 29 

Hình 4.9: Giao diện thiết lập công thức 29 

Hình 4.10: Nguyên lý cấu tạo của máy phân tán đa trục DS1 32 

Hình 4.11: Hình ảnh thực tế của máy phân tán đa trục DS1 33 

Hình 4.12: Giao diện HMI của máy phân tán đa trục DS1 34 

Hình 4.13: Nguyên lý cấu tạo của bồn khuấy MT1 36 

Hình 4.14: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo kết nối đường ống từ DS1 đến MT1÷MT8 36 

Hình 4.15: Hình ảnh thực tế của hệ thống máy khuấy MT1÷MT8 37 

Hình 1 : Sơ đồ lắp đặt loadcell DS-1 41 

Hinh 2 : Bồn LPS-1  

Hình 3 : Sơ đồ lắp đặt loadcell  

Hình 4 : Cấu tạo của 2 bồn MT-3 , MT-4  

Hinh 5 : Vị trí lắp loadcell ở MT-3, MT-4  

Hình 6 : Cấu tạo của 2 bồn MT-7 , MT- 8  

Hình 7 Sơ đồ công nghệ sản xuất sơn dung môi  

1

Chương 1

MỞ ĐẦU

2.1 Đặt vấn đề

XX, từ cơ sở là dầu thực vật như dầu lanh, dầu chẩu, dầu cao su sẵn có trong nước Ở thời kỳ này, sản lượng sơn còn ít, chủng loại hạn chế, sản phẩm chủ yếu là sơn dầu cung cấp cho lĩnh vực xây dựng Đến nay, từ chỗ chỉ sản xuất được một vài loại sơn thông dụng, chất lượng thấp, ngành sản xuất sơn của Việt Nam đã có thể sản xuất được nhiều loại sơn đặc chủng, có chất lượng cao như sơn trang trí, sơn dân dụng, sơn dầu, sơn nước, sơn nhũ tương, sơn bột,…và các loại sơn kỹ thuật như sơn trong môi trường nước biển (sơn tàu biển, dàn khoan), sơn giao thông (sơn mặt đường, sơn phản quang), sơn chống thấm, sơn chịu nhiệt phục vụ cho từng yêu cầu đặc thù của thị trường

tế sản xuất, việc ứng dụng các hệ thống thiết bị hiện đại, đặc biệt là áp dụng các dây chuyền sản xuất tự động, đã và đang được ngành sơn trong nước đầu tư rất lớn nhằm mục đích nâng cao hiệu quả sản xuất và thuận lợi hơn khi chuyển đổi sản xuất theo từng dòng sản phẩm Hiện nay, đa số các dây chuyền đều nhập khẩu từ nước ngoài, các cơ sở cơ khí trong nước chưa đáp ứng được Tuy nhiên việc nghiên cứu nắm bắt công nghệ, kỹ thuật của các dây chuyền sản xuất là một bước chuẩn bị ban đầu để có thể đưa nền sản xuất nước nhà tiếp cận với công nghệ thế giới, làm cơ sở tiến xa hơn trong tương lai

Được sự cho phép của khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, sự hướng dẫn của thầy thạc sỹ Nguyễn Bá Vương, tôi thực

hiện đề tài: “Khảo sát hệ thống định lượng pha sơn tự động trong hệ thống chế biến sơn nước tại Nhà máy Sơn Petrolimex”

- Chỉ khảo sát chi tiết các bộ phận chính và dễ tiếp cận

- Việc bố trí, theo dõi các quá trình điều khiển chỉ thực hiện theo kế hoạch sản xuất chung của nhà máy

3

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Sơ lược về nhà máy Sơn Petrolimex

Công ty TNHH MTV Sơn Petrolimex là thành viên của Công ty cổ phần xuất nhập khẩu Petrolimex được thành lập vào ngày 09 tháng 09 năm 2009 Công ty Sơn Petrolimex chuyên sản xuất các loại sơn trang trí, sơn dầu công nghiệp cao cấp trên dây chuyền công nghệ hiện đại và nguồn nguyên vật liệu được lựa chọn kỹ lưỡng nhập khẩu từ châu Âu Công ty được quản lý theo hệ thống tiêu chuẩn chất lượng ISO 9001:2008 Các sản phẩm do Công ty Sơn Petrolimex sản xuất với qui trình công nghệ xanh, không sử dụng chì và thủy ngân, không chứa các thành phần gây ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường sinh thái, đáp ứng mọi nhu cầu khắt khe nhất của thị trường

Nhà máy sơn Petrolimex vừa mới lắp đặt mới 02 dây chuyền sản xuất sơn hệ dầu và sản xuất sơn hệ nước, hệ thống áp dụng công nghệ điều khiển SCADA từ châu

Âu Nhà máy đặt tại khu công nghiệp Vietnam - Singapore Idustrial Park 2, Bình Dương Công suất thiết kế 16 triệu lít/ca/năm cho sơn hệ nước và 4 triệu lít/ca/năm cho sơn hệ dầu

Hiện tại Nhà máy đang trong quá trình sản xuất và có phương châm “liên tục cải tiến và đổi mới” nhằm ngày càng nâng cao năng suất, hiệu suất, chất lượng sản phẩm và đảm bảo môi trường làm việc

2.2 Sản xuất sơn hệ nước

2.2.1 Khái niệm sơn

Sơn là hệ phân tán gồm nhiều thành phần (chất tạo màng, chất màu… trong môi trường phân tán) Sau khi phủ lên bề mặt vật liệu nền nó tạo thành lớp màng đều đặn, bám chắc, bảo vệ và trang trí bề mặt vật liệu cần sơn [1]

Sơn nhũ tương gốc nước (sơn hệ nước): chất tạo màng của các loại sơn này tan trong nước Ưu điểm của loại sơn này là giảm độc hại, không gây ra cháy nổ Hiện nay trong ngành xây dựng ở nước ta, loại sơn này được sử dụng rộng rãi để sơn nhà trang trí và chống thấm [2]

2.2.2 Nguyên liệu sơn

Sơn bao gồm các thành phần chính như sau [2]:

số loại nhựa tan trong nước như latex hay acrylic, một số loại nhựa khác chỉ tan trong dung môi hữu cơ như epoxy, nhựa alkyd

Các chất phụ gia bao gồm: chất hóa dẻo, chất làm khô, chất chống bọt, chống rêu mốc, chất dàn, chất chống lắng v.v…

của màng sơn Bột màu bao gồm bột màu vô cơ và bột màu hữu cơ

phân tán có thể là dung môi hữu cơ, có thể là nước, ngoài ra còn sử dụng chất pha

5

loãng

2.2.3 Quy trình sản xuất sơn nước

Quy trình sản xuất sơn nước hay còn gọi là sơn gốc nước được trình bày như hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất sơn nhũ tương gốc nước [2]

hoạt động bề mặt, chất tạo bọt v.v), một phần chất tạo màng là nhựa latex acrylic, styrene-acrylic) và nước sạch được đưa vào thùng muối ủ, khuấy nhẹ để hỗn hợp trộn đều và trở nên đồng nhất, ủ trong thời gian vài giờ, sau đó mới chuyển sang

Nước sau khi làm lạnh , dung môi vệ sinh thiết

Nước thải, cặn sơn

Bao bì , nhãn mác hỏng Pha Sơn

Chất tạo màng ,Bột độn , dung môi , phụ gia , nước

công đoạn 2 Nhựa latex tan trong nước Sau khi hỗn hợp nguyên liệu đã được thấm ướt và đồng nhất thành dạng paste, paste sơn được chuyển tiếp vào công đoạn khuấy

trộn [2]

chất tạo màng, phụ gia, nước và được khuấy ở thùng khuấy có máy khuấy tốc độ cao Thùng khuấy sơn được làm lạnh vỏ thùng để giữ cho nhiệt độ hỗn hợp khuấy không bị nóng lên Khi hỗn hợp khuấy đã đạt được độ khuyếch tán đồng đều, độ mịn và độ linh động, sản phẩm cuối cùng sẽ được chuyển sang công đoạn đóng thùng[2]

nhựa Bao bì sau khi in phun được đóng nắp và dán nhãn [2]

2.3 Các thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất sơn nước

2.3.1 Máy khuấy trộn (Mixer)

Dùng để khuấy trộn đều các vật liệu bột, huyền phù nhũ tương, lỏng trong hỗn hợp sơn bên trong trong thùng chứa hoặc bồn chứa [3] Tùy theo quá trình, công nghệ sản xuất sơn, tính chất hóa lý của sơn,… mà người ta sử dụng các dạng máy khuấy, cánh khuấy khác nhau[4]

Cơ cấu khuấy trộn của máy chủ yếu là các cánh khuấy với nhiều kiểu biên dạng khác nhau: cánh khuấy tấm bản (hình 2.2.a); dạng đĩa cánh (hình 2.2.b); chân vịt (hình 2.2.c); hoặc turbine (hình 2.2.d)

a) b) c) d)

Hình 2.2 Các dạng cánh khuấy

Tùy theo khối lượng trong một mẻ khuấy, độ nhớt của sơn tương ứng sử dụng máy khuấy một tầng cánh, nhiều tầng cánh, tốc độ khuấy [4] Hình 2.3.a là bồn khuấy

độ nhớt nhỏ hơn 1200cp Hình 2.3.b là một dạng bồn khuấy sử dụng cho dung tích

7

cánh khuấy dạng chân vịt thích hợp cho các loại sơn có độ nhớt nhỏ hơn 1000cp [4]

Hình 2.3 Các dạng máy khuấy

Tùy thuộc vào quy trình sản xuất liên tục hoặc dạng mẻ tương ứng với 2 loại máy

khuấy liên tục và máy khuấy dạng mẻ Hình 2.4.a là máy khuấy đơn mẻ, phù hợp với

sản xuất sơn có nhiều chủng loại và nhiều màu, dễ vệ sinh và chỉnh tốc độ phù hợp

Hình 2.4.b là máy khuấy liên tục, máy gồm có 2 phần Stator và Rotor, máy thích hợp

cho sản xuất các loại sơn có ít chủng loại, ít màu, độ nhớt nhỏ hơn 1000cp[4]

a) b)

Hình 2.4 a)Máy khuấy đơn mẻ; b) Máy khuấy liên tục

2.3.2 Máy phân tán (Disperser/Dissolver)

Nguyên lý cấu tạo của máy phân tán như hình 2.5 Trong sản xuất sơn chủ yếu là làm đồng nhất các hỗn hợp bột, huyền phù nhũ tương vào dung dịch lỏng Để cho các hạt bột màu, phụ gia hòa tan gần như hoàn toàn trong dung dịch lỏng thì bắt buộc phải

sử dụng các máy phân tán, vì máy phân tán có tốc độ cao, lực cắt lớn và hiệu suất phân tán các hạt vào dung dịch cao Máy có thể chạy ở chế độ khuấy trộn bình thường khi tốc độ tiếp tuyến của đĩa phân tán nằm trong khoảng vận tốc 3 đến 15m/s, máy thực sự chạy ở chế độ phân tán khi vận tốc tiếp tuyến của máy khoảng 20 đến 30m/s Công

phân tán mà có máy phân tán đơn trục (hình 2.5.a, b, d), máy phân tán đa trục (hình 2.5.c,e) Tùy theo độ nhớt của sơn tương ứng với cấu tạo máy phân tán có ống dẫn dòng (hình 2.5.b), máy phân tán có kết hợp cánh khuấy (hình 2.5.d) Tùy theo khả năng sinh bọt của sơn tương ứng sử dụng máy phân tán chân không hoặc hở[4]

chất lý hóa của sơn Trên hình 2.5, có cánh phân tán dạng răng (Teeth), cánh phân tán dạng thanh đĩa (Bars), cánh phân tán dạng đĩa pin (Pins), cánh phân tán dạng lưỡi dao (Blades)[4]

Hình 2.5: Các dạng máy và cánh phân tán  

2.3.3 Máy khác trong quá trình sản xuất sơn

- Máy lọc sơn: Để đảm bảo sản phẩm sơn đạt độ mịn, sạch là rất quan trọng Do đó

trong công đoạn đóng gói, ít nhất phải qua một lần màng lọc Có 2 kiểu lọc sơn cơ bản,

9

lọc túi áp lực và lọc rung [4]

- Hệ thống làm mát: Trong quy trình công nghệ sản xuất sơn, khâu phân tán hoặc

khâu nghiền phải sử dụng nước làm mát để hỗ hợp paste sơn không bị bay hơi dung

môi, đồng thời làm ảnh hưởng tới tính chất của sơn sản phẩm Nước được đưa qua hệ

nghiền sơn Nước ra khỏi thiết bị có nhiệt độ cao sẽ được làm nguội sau đó đưa trở lại

làm lạnh cho mục đích làm mát khâu phân tán hoặc nghiền [2]

- Máy lạnh, khí nén: Máy lạnh được sử dụng để tạo ra nước lạnh làm mát cho quá trình

nghiền Khí nén được dùng trong quá trình sản xuất sơn được cung cấp bởi máy nén

khí Máy nén khí tiêu tốn nhiều điện năng, khí nén được dự trữ ở áp suất cao trong các

balông chứa khí, sau đó cung cấp cho các cơ cấu chấp hành trong sản xuất sơn, như:

Bơm màng, xilanh khí nén, xilanh rung, van bi tự động [2]

2.4 Thiết bị đo lực và cân tự động

2.4.1 Nguyên lý Loadcell

Khi chúng ta tác dụng một lực nén hay kéo P đúng tâm vào một thanh vật liệu

đồng nhất thì vật sẽ bị biến dạng một đoạn Δt như hình 2.6.a Khi chúng ta thay đổi giá

trị lực thì giá trị biến dạng Δt thay đổi tương ứng với giá trị lực như đồ thị biểu diễn

trên hình 2.6.b [5]

a) b)

Hình 2.6: Mối tương quan giữa lực và biến dạng

Dựa vào những tính chất “biến dạng đàn hồi” của vật người ta đã ứng dụng để chế tạo những thiết bị ứng dụng trong đời sống và sản xuất như: cân sử dụng lò xò, cân đồng hồ… Để đo được lực tác dụng lên thanh vật liệu đồng chất đó, người ta dán một tấm điện trở train gauge và kết nối mạch điện cầu Wheatstone như hình 2.7 Với điều kiện nguồn điện không đổi, giá trị các điện trở ban đầu bằng nhau, điện trở không thay đổi theo nhiệt độ; khi đó chúng ta thấy giá trị điện áp đo được tỉ lệ thuận với giá trị lực tác dụng V=k.P trong đó k là hằng số Đó là nguyên lý cơ bản sử dụng để chế tạo loadcell [5]

Hình 2.7: Phương pháp đo lực đơn giản

Tránh trường hợp khác nhau nhiệt độ của các điện trở dẫn đến sai số đo lớn và để tín hiệu rõ hơn, người ta kết nối các train gauge cho loadcell như hình 2.8 [5] Cách tính toán loadcell dựa vào tính toán cầu Wheatstone như hình 2.9

Hình 2.8

2.9 Cầu Wh [5]

Bending Beam : Ứng dụng cho các loại lực nhỏ và đơn giản Loadcell được bắt

bu lông giữ chặt thông qua hai lỗ lắp Khi ta mở lớp bên ngoài ra, chúng ta có thể thấy

lỗ lớn được khoan thông qua dầm Điều này tạo nên khoảng mỏng ở mặt trên và dưới dầm, lực sẽ tập trung vào khu vực mỏng ấy chính vì vậy các thiết bị đo có thể được gắn kết trên bề mặt bên ngoài

Hình 2.11 Bending Beam Loadcell Double-Ended Bending Beam: Sự biến dạng được áp dụng trong thiết kế

loadcell này đạt được bằng cách hình thành hai dầm uốn vào vật chịu tải Điều này cho phép cảm biến độ biến dạng được gắn tại các lỗ ren trên đường trung tâm, giữa 2 dầm Nhìn chung, cấu hình này khiến người dùng thân thiện nhiều hơn nữa vì chiều thẳng đứng của nó ngắn và thiết kế nhỏ gọn

Hình 2.12: Double-Ended Bending Beam Loadcell

S-Beam: Các lực được tập trung ở khu vực giống như Bending Beam, lý thuyết của

hoạt động của loại loadcell này hơi khác nhau vì hai đầu của "S" uốn cong trở lại trong trung tâm, và các lực được áp dụng qua các trung tâm khu vực đó Tuy nhiên, coi nó

như Bending Beam bị biến đổi để có thể giúp người ta hình dung loại cell hoạt động

dễ dàng hơn

13

Hình 2.13: S- Beam Loadcell

Các dạng loadcell khác: Từ các dạng loadcell cơ bản trên, ngày nay người ta đã

phát triển ra nhiều loại loadcell khác nhau tùy theo các ứng dụng trong thực tế Như, loadcell bán dẫn, loadcell siêu nhỏ, loadcell chống quá tải…

2.4.3 Ứng dụng loadcell trong đo lường

Hình 2.14: Sơ đồ khối của một ứng dụng loadcell đơn giản

lượng… Hình 2.14, trình bày một sơ đồ khối cơ bản trong quá trình ứng dụng loadcell

Để có thể hiển thị được các giá trị lực từ các loadcell, người ta kết nối loadcell với các thiết bị chịu tải và sàn cố định Loadcell sẽ chuyển đổi các đại lượng không điện (tải trọng, khối lượng…) thành đại lượng điện áp Do tín hiệu ra của loadcell rất nhỏ, nên

để có thể tạo thành tín hiệu phù hợp cho một số thiết bị có thể đọc được, người ta kết nối mạch khuếch đại sau loadcell, hệ số khuếch đại có thể cài đặt cố định hoặc hiệu chỉnh một lần khi hiệu chuẩn Sau khi tín hiệu đã được khuếch đại, thì phải qua một thiết bị chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số để phù hợp cho các thiết bị hiển thị có thể đọc được và hiển thị lên màn hình hiển thị Tùy theo mục đích đo lường

mà thiết bị cuối có thể xuất tín hiệu điều khiển hoặc báo động hoặc chỉ hiển thị giá trị đo[5]

2.4.4 Loadcell trong cân bồn tỉnh

Để cân một thiết bị lớn, hoặc bồn chứa thì người ta phải gắn loadcell và kết nối thiết bị như hình 2.15

Hình 2.15: Ứng dụng Loadcell trong cân bồn tỉnh

Trên hình 2.15 chúng ta thấy, các loadcell được gắn sao cho các lực tác dụng lên giữa các loadcell phải đối xứng nhằm mục đích tải trọng đặt lên bồn ở mọi vị trí thì giá trị hiển thị vẫn không phụ thuộc vào vị trí tải trọng So với ứng dụng ở hình 2.14 thì trong cân bồn tỉnh này các loadcell phải được nối với bộ kết nối trước khi vào bộ khuếch đại [5]

15

2.4.5 Loadcell trong cân bồn khuấy trộn

Bồn khuấy trộn khác với bồn tỉnh về lực tác dụng; ngoài những lực tác dụng giống bồn tỉnh, bồn khuấy còn có các lực tác dụng theo phương ngang, các lực xoắn

do lực cản của cánh khuấy sinh ra Do đó, để đo được tải trọng của các bồn khuấy thì người ta sử dụng các loại loadcell có khả năng khử các lực theo phương ngang và kết nối gá đặt như dạng ứng dụng cho bồn tĩnh [5]

Hình 2.16 là một loại loadcell có khả năng khử các lực tác dụng theo phương ngang

Hình 2.16: Loadcell chuyên dụng cho cân bồn khuấy

2.5 Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA)

SCADA (viết tắt tiếng Anh: Supervisory Control And Data Acquisition) hiểu

theo nghĩa truyền thống là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Nhằm

hỗ trợ con người trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa.[6]

Cấu trúc một hệ SCADA có các thành phần cơ bản sau (hình 2.17)

 Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm

(central host computer server).[6]

 Trạm thu thập dữ liệu trung gian : Là các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ xa

(Programmale Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp

hành…).[6]

 Hệ thống truyền thông : bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết

bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ [6]

 Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là các thiết bị hiển thị quá trình xử lí dữ liệu để người vận hành điều khiển các quá trình hoạt động của

hệ thống [6]

Hình 2.17: Cấu trúc một hệ thống SCADA đơn giản [6]

Cơ chế thu thập dữ liệu:

Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quá trình các RTU quét thông tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thi nhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong Các máy chủ quét các RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này [6]

Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó cho phép các RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ.[6]

17

Xử lí dữ liệu:

Dữ liệu truyền tải trong hệ SCADA có thể là dạng liên tục (anlog), dạng số (digital) hay dạng xung (pulse) [6]

Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giao diện

đồ họa GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thống điều khiển

giám sát hoặc các thiết bị trong hệ thống Tại một thời điểm, dữ liệu được hiện thị dưới dạng hình ảnh tĩnh, khi dữ liệu thay đổi thì hình ảnh này cũng thay đổi theo.[6]

Trong trường hợp dữ liệu của hệ thống biến đổi liên tục theo thời gian, hệ SCADA thường hiện thị quá trình thay đổi dữ liệu này trên màn hình giao diện đồ họa (GUI) dưới dạng đồ thị.[6]

Một ưu điểm lớn của hệ SCADA là khả năng xử lí lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra sự cố Nhìn chung, khi có sự cố hệ SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử lí sau:

• Sử dụng dữ liệu cất giữ trong các RTU: trong các hệ SCADA có các RTU có dung lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn định dữ liệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớ của RTU Do đó, khi hệ thống xảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụng tạm dữ liệu này cho đến khi hệ thống hoạt động trở lại bình thường

• Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ SCADA đều được thiết kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệ thống truyền thông hai đường truyền, các RTU đôi hoặc hai máy chủ…do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ SCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo dưỡng , sửa chữa , kiểmtra…)[6]

Chương 3

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

3.1 Thời gian nghiên cứu

Đề tài bắt đầu tiến hành từ ngày 28/03/2011- 23/05/2011

Từ ngày 28/03/2011 đến ngày 06/04/2011: tìm hiểu về đề tài và lý thuyết liên quan, lập đề cương chi tiết

Từ ngày 07/04/2011 đến ngày 14/04/2011: tìm hiểu tổng quan về dây chuyền sơn nước, tìm hiểu các thành phần cấu thành hệ thống như: loadcell, bồn, hệ thống SCADA

Từ ngày 15/04/2011 đến ngày 23/05/2011: tìm hiểu khảo sát hệ thống định lượng pha sơn tự động trong hệ thống chế biến sơn nước

3.2 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống định lượng pha sơn tự động trong hệ thống chế biến sơn nước tại nhà máy sơn Petrolimex

3.3 Phương pháp thực hiện

liệu, sách báo

nước bằng hồ sơ kỹ thuật tại Nhà máy

Tiếp cận khảo sát trực tiếp về cấu tạo và hoạt động của hệ thống định lượng pha sơn tự động theo qui trình từ khảo sát chi tiết đến khảo sát toàn hệ thống

Tiếp cận, tìm hiểu và vận hành thực tế trên máy tính về hệ thống điều khiển SCADA đang sử dụng tại Nhà máy

3.4 Phương tiện thưc hiện

19

Tài liệu kỹ thuật chuyên ngành

Các tài liệu kỹ thuật về dây chuyền do Nhà máy cung cấp Máy tính cá nhân