NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐÔNG CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐÁNH LÔNG GÀ TRONG DÂY TRUYỀN GIẾT MỔ GIA CẦM ỨNG DỤNG PLC S7200

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐÔNG CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐÁNH LÔNG GÀ TRONG DÂY TRUYỀN GIẾT MỔ GIA CẦM ỨNG DỤNG PLC S7-200 Sinh viên thực NGUYỄN ĐĂNG KHOA Khóa ln đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Hùng Tháng năm 2010 i LỜI CẢM TẠ Em xin trân trọng cảm ơn tất Quý Thầy / Cơ trường Đại học Nơng Lâm TP.Hồ Chí Minh q thầy / Cơ khoa Cơ Khí- Cơng Nghệ trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường Em xin chân thành cảm ơn Thầy / Cô môn Cơ Điện Tử giúp đỡ em nhiệt tình thời gian thực đề tài Em xin tỏ biết ơn chân thành thầy Nguyễn Văn Hùng tận tình hướng dẫn em suốt trình làm luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, em xin cảm ơn quý Thầy / Cô hội đồng dành thời gian nhận xét góp ý để luận văn em hoàn thiện Cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo cho em điều kiện thuận lợi suốt q trình hồn thành luận văn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Đăng Khoa ii TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu điều khiển tự động thông số làm việc máy đánh lông gà dây chuyền giết mổ gia cầm ứng dụng PLC S7-200” Được tiến hành môn điện tử trường đại học Nông Lâm TP.HCM, năm 2010 Kết thu được: • Mơ hình máy đánh lơng chế tao đồng dạng theo theo thực tế gồm: Khung máy, đĩa ngón tay đánh lơng cao su, motor, máng hứng lơng • Kết thiết kế cấu tạo phận điều khiển tự động yếu tố gồm: Khoảng cách khe hở hai má đánh lông, tốc độ đĩa băng chuyền, thời gian đánh lông Khe hở đánh lơng điều khiển theo kiểu vòng kín so sánh giá trị đặt giá trị tức thời, vận tốc đĩa đánh lông điều khiển theo kiểu PID.Thời gian đánh lông điều khiển thông qua vận tốc motor điều khiển băng chuyền theo phương pháp vòng kín • Kết khảo nghiệm cho thấy toàn hệ thống hoạt động tương đối ổn định Khoảng cách khe hở hai má đánh lông 150 mm, tốc độ đĩa điều khiển 100 vòng/phút, thời gian 2,8 phút iii MỤC LỤC TRANG Trang tựa Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sác hình vi Danh sách bảng viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài Chương TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan công nghệ giết mổ gia cầm 2.1.1.Công nghệ giết mổ gia cầm 2.1.2 Máy đánh lông hệ thống giết mổ gia cầm 2.2 Tổng quan PLC ứng dụng điều khiển tự động máy đánh lông 2.2.1 Sơ lược PLC 2.2.2 Giơi thiệu CPU 222 11 2.2.3 Kết nối PLC với thiết bị 12 2.2.4 PLC Module chức 12 2.2.5 Đọc xung tốc độ cao PLC 16 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động encoder 20 2.3.1 Giới thiệu Encoder 20 2.3.2 Nguyên lý encoder: 21 2.4 Tổng quan phần mềm giám sát WinCC 23 2.4.1 Giới thiệu 23 2.4.2 Các bước để tạo dự án WinCC 24 2.5 Phần mềm PC Access 24 iv Chương 24 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1 Nội dung nghiên cứu 24 3.2 Linh kiện, thiết bị sử thiết kế điều khiển 24 3.3 Phương pháp nghiên cứu 24 3.3.1 Phương pháp lý thuyết 24 3.3.2 Phương pháp thiết kế phần điều khiển tự động 24 3.3.3 Điều khiển máy đánh lông phần mềm WinCC 6.0 26 Chương 27 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27 4.1 Điều khiển tự động máy đánh lông kiểu đĩa 27 4.1.1 Điều khiển khe hở hai má đánh lông 28 4.1.2 Điều khiển vận tốc đĩa đánh lông 32 4.1.3 Điều khiển thời gian đánh lông 35 4.2 Hiển thị giá trị thông số điều khiển lên WinCC 6.0 37 4.3 Kết khảo nghiệm sơ 37 Chương 39 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 5.1 Kết luận 39 5.2 Đề nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 42 v DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1 Qui trình giết mổ gia cầm Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo máy đánh lông kiểu chảo Hình 2.3 Máy đánh lơng Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo máy đánh lông kiểu trống Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo máy đánh lơng kiểu đĩa Hình 2.6 Máy đánh lông kiểu đĩa Hình 2.7 Máy đánh lông kiểu đĩa Hình 2.8 Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị điều khiển 12 Hình 2.9 PLC S7-200 module 13 Hình 2.10 Cấu hình PLC 13 Hình 2.11 Các contact định cấu hình chiết áp chỉnh Module EM235 14 Hình 2.12.Sơ đồ đấu nối dây với module analog 15 Hình 2.13 Chọn mode đọc xung tốc độ cao loại counter (HC0, HC1, ) 16 Hình 2.14 Mode 0,1,2: Dùng đếm pha với hướng đếm xác định bít nội16 Hình 2.15 Mode 3,4,5: Dùng đếm pha với hướng đếm xác định bít ngoại, tức chọn từ ngõ vào input 17 Hình 2.16 Mode 6,7,8: Dùng đếm pha với xung vào, xung để đếm tăng xung đếm giảm 17 Hình 2.17 Mode 9,10,11: Dùng để đếm xung A/B Encoder 18 Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý Encoder trục động 21 Hình 2.19 Hai kênh A B lệch pha encoder 22 Hình 3.1 Đường đặc tính đối tượng 25 Hình 3.2 Sơ đồ điều khiển PID cho đối tượng 25 Hình 4.1 Giao diện điều khiển mơ hình máy đánh lơng gà 27 Hình 4.2 Sơ đồ khối điều khiển 28 Hình 4.3 Kết cấu khí điều khiển khe hở hai má đánh lông 29 Hình 4.4 Giao diện điều khiển khe hở đánh lơng 29 Hình 4.5 Sơ đồ khối điều khiển khe hở hai má đánh lơng 30 vi Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý mạch khuyếch đại xung encoder 30 Hình 4.7 Mạch đảo chiều động dùng relay 31 Hình 4.8 Thuật tốn điều khiển khe hở hai má đánh lông 31 Hình 4.9 Kết cấu khí điều khiển vận tốc đĩa đánh lông 32 Hình 4.10 Giao diện điều khiển vận tốc đánh lơng 33 Hình 4.11 Sơ đồ vòng hở vận tốc đánh lơng 33 Hình 4.12 Đặc tính độ đối tượng sau nhận dạng 33 Hình 4.13 Xác định thơng số PID phương pháp Ziegler – Nichols 34 Hình 4.14 Sơ đồ khối điều khiển vòng kín PID 34 Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật điều khiển vận tốc đánh lơng băng PID 35 Hình 4.16 Hệ thống xích treo sơ đồ truyền động 35 Hình 4.17 Sơ đồ khối điều khiển vận tốc băng chuyền 36 Hình 4.18 Lưu đồ giải thuật điều khiển vận tốc băng chuyền 36 Hình 4.19 Ảnh hưởng chiều dài đến độ xác khe hở đánh lơng 37 Hình 4.20 Biểu đồ vận tốc theo thời gian 37 Hình 4.21 Biểu đồ vận tốc băng chuyền theo thời gian 38 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1 Các cơng tắc định cấu hình module Analog 14 Bảng 2.2 Mô tả chế độ đếm loại HSC, quy định địa vào 19 Bảng 3.1 Cách xác định thông số PID 26 Bảng 4.1 Các thiết bị điều khiển máy đánh lông tự động 28 viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Cùng với phát triển kinh tế, đời sống người dân nâng lên, nhu cầu thực phẩm tăng cao Tuy nhiên, để có thịt tình hình dịch bệnh nguy hiểm liên tục bùng phát đàn gia cầm, cần giải đồng nhiều mối quan hệ, từ công tác giống, thức ăn, chăm sóc, chuồng trại, giết mổ, vận chuyển, bảo quản… phải đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ sản lượng thịt ngày tăng, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng: phải có qui mơ giết mổ tập trung, quy trình giết mổ ngày tiên tiến, đại, xoá phương thức giết mổ thủ cơng khơng phù hợp, giảm thiểu nguy lây nhiễm sản phẩm gia cầm Nhiều công ty đầu tư dây chuyền giết mổ như: Cơng ty thực phẩm an tồn Hương Giang, TP.Nha Trang, Khánh Hòa; Cơng ty thực phẩm an tồn Celine Thái, Bình Thuận; Cơng ty thực phẩm an tồn D&F, H.Thống Nhất, Đồng Nai, Trong có số dây chuyền nhập từ nước số chế tạo nước Các dây chuyền nhập từ nước ngồi có giá thành cao số yếu tố hoạt động chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam Các dây chuyền chế tạo nước chưa tự động hóa hồn tồn Trong dây chuyền giết mổ máy đánh lơng máy quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Vì nghiên cứu máy đánh lông dây chuyền giết mổ gà thật cần thiết có ý nghĩa lớn góp phần hạ giá thành thiết bị, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Trong dây chuyền giết mổ gia cầm nay, máy đánh lông ưu việt sử dụng phổ biến máy đánh lông kiểu đĩa với cấu tạo nguyên lý hoạt động theo Jacobus Gerardus Vertegaal Boxmeer, 1968 (United States Patent US3596309) Theo TS.Nguyễn Văn Hùng, 2007, Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm máy đánh lông kiểu đĩa dây chuyền giết mổ gia cầm liên tục, máy đánh lông nghiên cứu với hai yếu tố đầu vào là: Vận tốc đĩa thời gian đánh lông Chế độ họat động tốt 326 vòng/phút thời gian 2,8 phút Máy hoạt động đảm bảo suất 300-500 con/giờ, chất lượng gà sau đánh lông tốt, 98% không bị dập Trên sở kế thừa kết cơng trình cơng bố, tiếp tục nghiên cứu tự động hóa cho máy đánh lơng kiểu đĩa Giúp q trình điều khiển xác nhằm giảm sức lao động, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Đặc biệt là việc điều khiển tự động khe hở hai má đánh lơng, điều khiển xác vận tốc đánh lông thời gian đánh lông máy đánh lông, với cho phép Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí Cơng Nghệ hướng dẫn trực tiếp thầy Tiến Sĩ Nguyễn Văn Hùng, môn Cơ Điện Tử thực đề tài: “Nghiên cứu điều khiển tự động thông số làm việc máy đánh lông gà dây chuyền giết mổ gia cầm ứng dụng PLC S7-200” 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu máy đánh lông gà dây chuyền giết mổ gà, với mục đích vận dụng kiến thức PLC cải tiến số cấu máy để điều khiển tự động trình đánh lơng với việc giám sát thơng qua máy vi tính Kết nghiên cứu ứng dụng hữu ích phụ vụ việc thiết kế chế tạo máy đánh lông tự động dây chuyền giết mổ gia cầm mà sử dụng làm sở đào tạo nghiên cứu có liên quan TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Trần Thu Hà, 2007,.Lập trình vơi S7 WinCC 6.0 Nhà xuất Hồng Đức, 342 trang [2] Nguyễn Văn Hùng, 2007 Bài giảng Kỹ thuật lập trình áp dụng ĐH Nông Lâm TP.HCM, 150 trang [3] Nguyễn Văn Hùng, 1999 Giáo Trình Thiết kế máy Trường đại học Nơng Lâm TP.HCM [4] Nguyễn Văn Hùng, 2006 Kết nghiên cứu công nghệ thiết bị giết mổ gia cầm phù hợp điều kiện Việt Nam, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm Nghiệp số 2/2006, trang 64-67 [5] PGS.TS.Dương Văn Tiển, 2006 Giáo trình phương pháp luận nghiên cứu khoa học Nhà xuất Xây dựng [6] TS.Nguyễn Văn Hùng, 2008 Giáo Trình Phương pháp số Matlab ứng dụng Nhà xuất Nông nghiệp [7] Trần Dỗn Tiến, 1999 Tự động điều khiển q trình công nghệ Nhà xuất giáo duc, 236 trang [4] Võ Văn Sự, 2008 Tổng quan tình hình chăn ni gia cầm gà thả vườn Việt Nam Viện Chăn ni < http://www.VCN.VNN.VN > [5] Huỳnh Thái Hồng, 2006 Giáo trình lý thuyết điều khiển tự động.Trường Đại học bách khoa TP.HCM [6] Lê Văn Bạn, Lê Ngọc Bích, 2007 Giáo trình PLC Trường Đại học nơng lâm TP.HCM, 69 trang [7] Nguyễn Bá Hội, 2007 Giáo trình lý thuyết điều khiển logic Trường Đại học Đà Nẵng- Trường Đại học Bách Khoa, 69 trang [8] Nguyễn Văn Hùng, 2008 Hướng dẫn tóm tắt PLC S7-200 Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, 75 trang [9] Nguyễn Kim Ánh, 2007 Nguyên tắc xây dựng dự án WinCC Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 71 trang 40 Tài liệu tiếng Anh [10] Elmer M.Davis, 1949 Defeathering Poultry Patented US 2469953 [11] Jacobus Gerardus Vertegaal Boxmeer, 1968 Poultry-Plucking machine Patent US 3596309 [12] Grover S.Harben, 1979 Drum/Disk poultry picker Patented US 4179772 [13] Sams A R, 2001 Poultry meat processing BocaRaton CRS Press [14] Everett T.Conaway, 2005 Poultry de-feathering apparatus Patent US 6918825 B2 [15] Edward H.Covell, 1989 Poultry Scalding System and Process (United States Patent US 4852215) [7] Herrick Kimball, 2005 Anyone Can Build a Whizbang Chicken Scalder 41 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Chương trình đọc xung encoder hiển thị khoảng cách 42 43 44 Phụ lục 2:Chương trinh đọc xung encoder hiển thị vận tốc 45 46 Phụ lục 3: Chương trình xử lý PID điều khiển vận tốc 47 48 49 50 Phụ lục 4: Chương trình điều khiển vận tốc băng chuyền 51 52 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CĨ LIÊN QUAN Hình Mơ hình máy đánh lơng chế tạo Hình Mạch khuyếch đại xung encoder chế tạo 53 Hình Giao diện giám sát tổng thể 54 ... TẠ Em xin trân trọng cảm ơn tất Quý Thầy / Cô trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh q thầy / Cơ khoa Cơ Khí- Cơng Nghệ trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường Em... trình hồn thành luận văn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Đăng Khoa ii TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu điều khiển tự động thông số làm việc máy đánh lông gà dây chuyền... điều khiển xác vận tốc đánh lông thời gian đánh lông máy đánh lông, với cho phép Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí Cơng Nghệ hướng dẫn trực tiếp thầy Tiến Sĩ Nguyễn Văn Hùng, môn Cơ Điện Tử thực đề tài: