KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA Họ tên sinh viên : VŨ DUY KIÊN BÙI XUÂN HẢI Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2009-2013 Tháng năm 2013   KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA Thực hiện: Bùi Xuân Hải Vũ Duy Kiên Khóa luận đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành CƠ ĐIỆN TỬ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Hùng KS Nguyễn Trung Trực Tháng năm 2013 i   LỜI CẢM ƠN Trong thời gian khảo sát thực tế nhà máy đường Phổ Phong, nhóm chúng em ln quan tâm hướng dẫn tận tình từ cán công nhân viên nhà máy suốt trình khảo sát Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý công ty cán công nhân viên nhà máy tạo điều kiện tốt cho chúng em Với hướng dẫn tận tình cán cơng nhân viên, nhóm em tìm hiểu quy trình hoạt động sản xuất, nguyên tắc làm việc thiết bị, phân xưởng, chế độ công nghệ nhà máy… Và đặc biệt em tìm hiểu kỉ hệ thống cấp liệu cho trình ép mía.Thực tập nhà máy hội tốt cho em trải nghiệm, vận dụng kiến thức học vào thực tế, từ giúp em hiểu nâng cao kiến thức công nghệ sản xuất đường Đề tài: “Khảo sát thiết kế hệ thống cấp liệu tự động day chuyền ép mía” Gồm phần : Phần : Khảo sát hệ thống cấp liệu dây chuyền ép mía nhà máy Phần : thiết kế hệ thống cấp liệu tự động dây chuyền ép mía Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành biết ơn đến quý công ty cán công nhân viên nhà máy, đồng thời em chân thành cảm ơn q thầy, Khoa Cơ Khí Cơng Nghệ Trường ĐH Nơng Lâm Tp.Hồ Chí Minh đặc biệt đến giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Hùng KS Nguyễn Trung Trực hướng dẫn em hoàn thành phần thiết kế đề tài hoàn thành báo cáo suốt thời gian thực đề tài TP HỒ CHÍ MINH Ngày Sinh viên thực BÙI XUÂN HẢI VŨ DUY KIÊN ii   tháng năm 2013 TÓM TẮT Đề tài: “Khảo sát thiết kế hệ thống cấp liệu tự động dây chuyền ép mía” thực nhà máy đường Phổ Phong tỉnh Quảng Ngãi trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh từ tháng đến tháng năm 2013 Đề tài có nội dung : - Khảo sát thực tế tính kĩ thuật dây chuyền ép mía nhà máy đường - Xây dựng phương án điều khiển tự động cho dây chuyền ép mía iii   MỤC LỤC Nội dung Trang TRANG TỰA i  LỜI CẢM ƠN ii  TÓM TẮT iii  MỤC LỤC .iv  DANH SÁCH CÁC HÌNH vi  Chương 1  MỞ ĐẦU 1  1.1 Đặt vấn đề 1  1.2 Mục đích đề tài 2  1.2.1 Mục đích chung 2  1.2.2 Mục đích cụ thể 2  Chương 3  TỔNG QUAN 3  2.1 Đối tượng nghiên cứu 3  2.2 Sơ lược công nghệ sản xuất đường công nghệ ép mía 3  2.2.1 Sơ lược công nghệ sản xuất đường 3  2.2.2 Sơ lược cơng nghệ ép mía 6  2.2.2.1 Phương pháp lấy nước mía 6  2.2.2.2 Cơng đoạn lấy nước mía 9  2.3 Sơ lược số thiết bị 9  2.3.1 Động 9  2.3.2 Biến tần .12  2.3.3 PLC 14  2.3.4 Cảm biến 16  2.3.5 Đồng hồ tủ điện đa MFM384 17  iv   2.4 Sơ lược phần mềm Autobase 18  2.5 Sơ lược KEPServerEX 20  Chương 21  NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21  3.1 Nội dung nghiên cứu .21  3.2 Phương pháp nghiên cứu 21  3.2.1 Phương tiện thực .21  3.2.2 Sử dụng phần mềm để mô phỏng, điều khiển hệ thống 21  Chương 22  KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22  4.1 Khảo sát hệ thống cấp liệu tự động 22  4.1.1 Băng tải .23  4.1.2 Băng tải 25  4.1.3 Máy băm 27  4.1.4 Băng tải cào hộp vị .30 4.1.5 Băng tải hộp vị 2, 32  4.2 Thiết kế phần điều khiển hệ thống cấp liệu tự động day chuyền ép mía 34  4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 34  4.2.2 Giải thuật điều khiển 35  4.3 Thiết kế giao diện giám sát điều khiển 40  4.3.1 Giao diện toàn hệ thống 40  4.3.2 Giao diện phận 41  4.5 Kết nối thiết bị 44  4.6 Nhận xét 44  Chương 45  KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 45  5.1 Kết luận 45  5.2 Đề nghị hướng phát triển 45  TÀI LIỆU THAM KHẢO 46  PHỤ LỤC .47  v   DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Trang Hình 2.1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất đường 3  Hình 2.2: Sơ đồ cơng nghệ ép mía 6  Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu đơn 7  Hình 2.4: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kép 8  Hình 2.5: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kết hợp 8  Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động động điện pha .10  Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây .10  Hình 2.8: Biến tần 12  Hình 2.9: Sơ đồ nối dây biến tần .13  Hình 2.10: Sơ đồ đấu dây biến tần .13  Hình 2.11: Sơ đồ kết nối thực biến tần 14  Hình 2.12: Ứng dụng PLC .14  Hình 2.13: Đồng hồ tủ điện đa MFM384 17  Hình 2.14: Chức kết nối AUTOBASE 18  Hình 2.15: Phần mềm KEPServerEX 20  Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền ép mía .22  Hình 4.2: Chi tiết băng tải 23  Hình 4.3: Sơ đồ băng tải 24  Hình 4.4: Một đầu băng tải 25  Hình 4.5: Nối tiếp băng tải băng tải 25  Hình 4.6: Chi tiết băng tải 26  Hình 4.7: Sơ đồ băng tải 26  Hình 4.8 : Động băng tải 27  Hình 4.9: Máy băm 27  Hình 4.10: Sơ đồ máy băm 28  Hình 4.11: Máy băm 28  vi   Hình 4.12: Bảng điều khiển máy băm 29  Hình 4.13: Hộp vị sau băng tải cào 30  Hình 4.14: Sơ đồ băng tải cào hộp vị 31  Hình 4.15: Sơ đồ băng tải cào 32  Hình 4.16: Hộp vị 32  Hình 4.17: Sơ đồ băng tải cào hộp vị 2,3 32  Hình 4.18: Che ép 33  Hình 4.19 : Sơ đồ khối kết nối điều khiển 34  Hình 4.20: Thuật tốn điều khiển băng tải cào 35  Hình 4.21: Sơ đồ mơ tả mức vị 36  Hình 4.22: Thuật tốn điều khiển băng tải cào 2, .37  Hình 4.23: Thuật tốn chống tràn bồn nước mía 38  Hình 4.24: Thuật toán bảo vệ động 39  Hình 4.25: Giao diện điều khiển hệ thống 40  Hình 4.26: Giao diện mơ băng tải 41  Hình 4.27: Giao diện mơ băng tải cào 42  Hình 4.28: Giao diện mơ băng tải cào 2,3,4 .43  vii   Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Các ngành công nghiệp nặng nhẹ có tầm quan trọng hàng đầu phát triển Việt Nam nước khác giới Một số nghành công nghệ sản xuất đường Đường nguồn dinh dưỡng người thành phần thiếu phần ăn người,nó ba nguồn cung cấp cấp dinh dưỡng chính.Mặt khác đường nguyên liệu quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm như: sản xuất bánh kẹo,đồ hộp, nước giải khác…và xuất đường yếu tố quan trọng đóng góp vào phần phát triển kinh tế Trong điều kiện sản xuất nhà máy đường Phổ Phong (Quảng Ngãi) khâu cấp liệu (mía băm) có nhiều nhược điểm: Làm việc khơng ổn định điều khiển tay Nhằm góp phần nâng cao suất hệ thống định nghiên cứu nâng cao mức độ tự động hóa hệ thống Được chấp thuận Khoa Cơ Khí Cộng Nghệ,Trường Đại Học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, KS Nguyễn Trung Trực, tiến hành thực đề tài : “ Khảo sát thiết kế hệ thống cấp liệu tự động dây chuyền ép mía tự động ”   1.2 Mục đích đề tài 1.2.1 Mục đích chung Khảo sát tình hình hoạt động hệ thống cấp liệu dây chuyền ép mía nhà máy đường Phổ Phong,từ cho phương án tính tốn hệ thống điều khiến tự động cho dây chuyền ép mía 1.2.2 Mục đích cụ thể Tiến hành khảo sát tính kỉ thuật dây chuyền ép mía bao gồm thơng số sau :  Cấu tạo hệ thống chấp hành dây chuyền ép mía  Cấu tạo hệ thống điều khiển cho dây chuyền ép mía  Tính ổn định hệ thống  Khảo sát tính hiệu hệ thống mang lại thông qua số liệu thực tế  Năng suất mang lại sử dụng hệ thống điều khiển nhà máy  Chi phí cho hệ thống điều khiển Dựa thông số xác định trình khảo sát điều kiện làm việc cụ thể, tiến hành thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho dây chuyền ép mía   Chương trình giúp giữ ổn định mức mía hộp vị 1, giữ ổn định mức mía tồn hệ thống Khi mức mía hộp vị khoảng ổn định cài đặt [h1min;h1max] hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ động đầu vào (tăng hay giảm tần số) để đưa mức mía hộp vị khoảng ổn định Nếu ngắt tự động tùy chỉnh theo u cầu Hình 4.21: Sơ đồ mơ tả mức vị Ví dụ hình trên, mức vị ngồi khoảng vạch đỏ, chương trình tự động tự động điều chỉnh tốc độ tải mía để mức vị trở khoảng vạch đỏ 36   Bắt đầu h: Mức Int h, hmin, hmax f: Tần số động Int f t: biến thời gian, tsp: Thời gian cài Nhập hmin hmax Nhập t1sp, t2sp Đọc h, f -t1=0, t2=0 ha1max a2>a2max a3>a3max S Đ h1max=0 h1min=-1 Kết thúc Hình 4.24: Thuật tốn bảo vệ động Giải thích thuật tốn: Chương trình giúp bảo vệ động máy băm khơng bị q tải mía bị mắc kẹt Giá trị cài đặt a1max, a2max, a3max ngưỡng an tồn cho phép Khi cường độ dòng điện vượt qua mức này, điều chỉnh khoảng vị cài đặt [h1min;h1max] xuống mức mía bồn để giảm tốc độ băng tải lượng mía vào giảm xuống lượng mía máy băm băm dễ dàng khỏi tình trạng mắc kẹt 39   4.3 Thiết kế giao diện giám sát điều khiển 4.3.1 Giao diện tồn hệ thống Hình 4.25: Giao diện điều khiển hệ thống Trên giao diện mơ tồn hệ thống giám sát hoạt động tất phận Giao diện hiển thị tần số dòng diện vào motor mức mía hộp vị, mức nước mía thùng 40   4.3.2 Giao diện phận Hình 4.26: Giao diện mơ băng tải Tại đây, người quản lý quan sát tốc độ băng tải 1, cường độ dòng điện động dao băm dao băm Đồng thời quan sát thông số băng tải cào 1, hộp vị Khi mơ còng thay đổi ccac1 thơng số cường độ dòng điện động dao băm 41   Hình 4.27: Giao diện mơ băng tải cào Tại đây, người quản lý thay đổi thông số cài đặt hộp vị 1, thay đổi tốc độ motor Khi mơ thay đổi thơng số để thử chương trình như, mức mía hộp vị, mức nước mía bồn, mức cường độ dòng điện động dao băm 42   Hình 4.28: Giao diện mơ băng tải cào 2,3,4 Tại đây, người dùng thay đổi thông số tốc độ động cơ, thời gian nghỉ Khi mơ thay đổi thơng số mức mía hộp vị, timer 43   4.5 Kết nối thiết bị Q trình kết nối nhóm sử dụng biến tần INVT Goodrive 10 kết nối với phần mềm Autobase với hỗ trợ phần mềm KEPServerEX Hình thức kết nối sau: Biến tần INVT Goodrive 10 Đưa giá trị Thay đổi giá trị KEPServer EX Truyền giá trị Truyền tín hiệu Autobase Giải thích: Giá trị từ biến tần phần mềm KEPServerEX nhận KEPServerEX chuyển giá trị qua phần mềm Autobase Phần mềm Autobase thị giá trị biến tần lên giao diện giám sát điều khiển Sau đó, người dùng cài đặt hay thay đổi giá trị biến tần Autobase gửi tín hiệu điều khiển qua cho phần mềm KEPServerEX Rồi sau phần mềm KEPServerEX thay đổi giá trị biến tần 4.6 Nhận xét Với thiết kế điều khiển PLC hỗ trợ Autobase giúp cho trình tự động hóa hệ thống dễ dàng thuận lợi cho việc triển khai thực Qua trình kết nối thực, nhận thấy phần mềm Autobase thu-nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển tốt 44   Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Khảo sát hệ thống dây chuyền ép mía tự động gồm: Băng tải, máy băm, hộp vị, che ép,… đạt kết Đã thiết kế điều khiển tự động giao diện giám sát, điều khiển Kết nối thử nghiệm phần mềm giám sát với thiết bị 5.2 Đề nghị hướng phát triển Thiết kế hộp vị thích hợp với lượng mía đưa vào Thiết kế tốc độ che ép để dễ dàng điều khiển lượng mía với mức nước mía ép Giám sát hoạt động hệ thống thông qua mạng truyền thông để từ xa biết tình hình hoạt động người điều khiển hệ thống Có thể tự động hóa hồn tồn hệ thống, nâng cao mức độ ổn định, không phụ thuộc vào công nhân nhiều Nâng cao suất sản xuất đường lĩnh vực công nghiệp đường 45   TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Nguyễn Bá Hội-Giáo trình lý thuyết điều khiển logic -ĐH Đà Nẵng Nguyễn Văn Hùng-Kỹ thuật lập trình ứng dụng –ĐH Nơng Lâm TPHCM (Phần thuật toán) Website: http://www.dientuvietnam.net/forums/forum.php (Phần mềm Autobase) Tài liệu Tiếng Anh PLC Lab Manual http://www.infoPLC.net Operation manual CHV160A series special inverter for water supply DIEN DAN BIEN TAN http://bientan.com Website: http://www.kepware.com/ (Phần mềm KEPServer) 46   PHỤ LỤC DATA SHEET PLC 47   48   49   Thông số ngõ vào biến tần CHV 160A 50   ... tài : “ Khảo sát thiết kế hệ thống cấp liệu tự động dây chuyền ép mía tự động ”   1.2 Mục đích đề tài 1.2.1 Mục đích chung Khảo sát tình hình hoạt động hệ thống cấp liệu dây chuyền ép mía nhà... vào thực tế, từ giúp em hiểu nâng cao kiến thức công nghệ sản xuất đường Đề tài: Khảo sát thiết kế hệ thống cấp liệu tự động day chuyền ép mía Gồm phần : Phần : Khảo sát hệ thống cấp liệu dây. .. tốn hệ thống điều khiến tự động cho dây chuyền ép mía 1.2.2 Mục đích cụ thể Tiến hành khảo sát tính kỉ thuật dây chuyền ép mía bao gồm thơng số sau :  Cấu tạo hệ thống chấp hành dây chuyền ép mía