NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤNG LIÊN TỤC TRONG DÂY CHUYỀN GIẾT MỔ GÀ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH o0o ĐẶNG THANH SƠN NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤNG LIÊN TỤC TRONG DÂY CHUYỀN GIẾT MỔ GÀ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 03/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -o0o - ĐẶNG THANH SƠN NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤNG LIÊN TỤC TRONG DÂY CHUYỀN GIẾT MỔ GÀ Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số: 605214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN HÙNG Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 03/2011 NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA VÀ ĐIỀU KHIỂN CÁC THƠNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤNG LIÊN TỤC TRONG DÂY CHUYỀN GIẾT MỔ GÀ ĐẶNG THANH SƠN Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS TS TRẦN THỊ THANH Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM Thư ký: TS LÊ ANH ĐỨC Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM Phản biện 1: PGS TS NGUYỄN HỮU LỘC Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM Phản biện 2: TS BÙI NGỌC HÙNG Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM Ủy viên: TS NGUYỄN VĂN HÙNG Trường Đại Học Nơng Lâm TP HCM ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Đặng Thanh Sơn, sinh ngày 30 tháng 06 năm 1967 xã Tân Ngãi, thành phố Vĩnh Long Con ông Đặng Văn Sô bà Nguyễn Thị Đại Năm 1985 tốt nghiệp phổ thông trung học trường phổ thông trung học Lưu Văn Liệt, thành phố Vĩnh Long Năm 1990 tốt nghiệp Cao đẳng Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long, chuyên ngành Cơ khí Chế tạo Máy, niên khóa 1985 − 1990 Năm 1998 tốt nghiệp Đại học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, niên khóa 1996 − 1998 Từ năm 1990 đến làm việc Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ thuật Vĩnh Long Tháng 10 năm 2008 theo học Cao học chuyên ngành Cơ khí Nơng nghiệp trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Tình trạng gia đình: Vợ Hà Thị Thanh Thuý sinh năm 1968 Con Đặng Thiên Kim sinh năm 1995 Địa liên lạc: 57 Tân Xuân, Tân Ngãi, Thành Phố Vĩnh Long Điện thoại: 0918811002 Email: thanhsonvinhlong@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Đặng Thanh Sơn iv LỜI CẢM TẠ Để hồn thành luận văn thạc sĩ này, tơi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: Thầy TS Nguyễn Văn Hùng, trưởng môn Cơ Điện Tử, khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, tận tình hướng dẫn động viên tơi suốt q trình làm luận văn Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo Sau Đại Học, Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, Trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho thực luận văn Tập thể giảng viên khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt q trình học Cao Học Cơng ty Hương Giang, Thành Phố Nha Trang Công ty Năm Thắng, Long Hồ, Thành Phố Vĩnh Long giúp đỡ q trình thí nghiệm v TĨM TẮT Đề tài “Nghiên cứu tối ưu hóa điều khiển thơng số làm việc máy trụng liên tục dây chuyền giết mổ gà” tiến hành khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 05 năm 2010 đến tháng 03 năm 2011 Mục đích đề tài nhằm phục vụ hữu ích cho việc thiết kế, chế tạo sử dụng hệ thống trụng liên tục dây chuyền giết mổ gà đáp ứng nhu cầu nâng cao suất chất lượng sản phẩm Phương pháp nghiên cứu đề tài: ứng dụng thừa kế lý thuyết điều khiển tự động, phương pháp quy hoạch thực nghiệm, cơng trình cơng bố ngồi nước nhằm xây dựng hợp lý hóa nghiên cứu tối ưu chất lượng sản phẩm gồm: phần trăm lơng sót gà chi phí lượng riêng bị ảnh hưởng thông số làm việc máy trụng liên tục thể tích nước trụng, nhiệt độ trụng thời gian trụng Kết đề tài tìm cực trị miền tối ưu hóa theo tiêu chất lượng sản phẩm chi phí lượng riêng, mối quan hệ ảnh hưởng ba yếu tố: thể tích nước, nhiệt độ, thời gian trụng đến chất lượng sản phẩm chi phí lượng Kết xác định thể tích nước trụng 1.77 m3/25 con, nhiệt độ trụng 640C thời gian 90 giây chế tạo hệ thống điều khiển mực nước, nhiệt độ trụng theo kiểu PID mơ hình, giám sát hệ thống điều khiển phần mềm WinCC vi SUMMARY The thesis ''Study of optimization and control of working parameters of the continuos scalding machine in slaughtering chicken line'' was performed at the Faculty of Engineering, Nong Lam University of Ho Chi Minh City, from May 2010 to March 2011 The aim of this research is to give useful help for the design, manufacture and use of scalding systems continuously in slaughtering chicken lines to meet the requirements to improve productivity and product quality The investigation was implemented with the Box - Behken experiment design and the working parameters were controlled by PLC S7 - 200 The study has found extreme and optimized area based on product quality and energy costs in particular, the relationship of the three influence factors: scalding water flow, scalding temperature, scalding time to product quality and energy costs The result specified scalding water flow of 1.77 m3/25 con, scalding temperature of 640C within 90 seconds and made the control system of scalding water flow, scalding temperature by PID style models, observed control systems by WinCC software vii MỤC LỤC CHƯƠNG TRANG Trang chuẩn Y ii Lý lịch cá nhân iii Lời cam đoan iv Lời cảm tạ v Tóm tắt vi Summary vii Mục lục ix Danh sách ký hiệu ixi Danh sách hình xiv Danh sách bảng xiv viii MỤC LỤC Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu .2 Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan gà Tam hoàng .4 2.2 Tổng quan máy trụng dây chuyền giết mổ gà .5 2.2.1 Công nghệ giết mổ gà 2.2.2 Máy trụng dây chuyền giết mổ gà .6 2.2.2.1 Máy trụng kiểu mẻ 2.2.2.2 Máy trụng kiểu liên tục 2.2.2.2.1 Máy trụng liên tục dây chuyền 300 con/giờ 2.2.2.2.2 Máy trụng liên tục dây chuyền 4500 con/giờ 10 2.2.3 Máy trụng trình khảo sát 11 2.2.3.1 Nồi trụng thủ công 11 2.2.3.2 Thiết bị trụng kiểu mẻ 11 2.2.3.3 Máy trụng liên tục dây chuyền 500 con/giờ 12 2.2.3.4 Máy trụng liên tục dây chuyền 1000 con/giờ 13 Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1 Nội dung nghiên cứu 17 3.2 Phương pháp nghiên cứu 17 3.2.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống 17 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .17 3.2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 17 3.2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 18 3.2.2.3 Xác định thông số nghiên cứu 18 3.2.2.3.1 Xác định thông số 18 3.2.2.3.2 Xác định thông số vào 19 ix P.1.4.1 Kết phân tích phương sai hàm Y2 (Chi phí lượng) Analysis of Variance for Ar -Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value -A:V 224.19 224.19 14557.81 0.0000 B:tt 19.8765 19.8765 1290.68 0.0000 C:T 800.6 800.6 51987.02 0.0000 AB 0.621612 0.621612 40.36 0.0014 AC 24.9571 24.9571 1620.59 0.0000 BC 2.23661 2.23661 145.23 0.0001 Lack-of-fit 0.153018 0.0765089 4.97 0.0648 Pure error 0.077 0.0154 -Total (corr.) 1072.71 13 R-squared = 99.9786 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 99.9602 percent Standard Error of Est = 0.124097 Mean absolute error = 0.100918 Durbin-Watson statistic = 1.40245 (P=0.1856) Lag residual autocorrelation = 0.137732 Durbin-Watson statistic = 1.54559 (P=0.3826) Lag residual autocorrelation = 0.109836 P.2.4.2 Phân tích hồi quy hàm Y2 (Chi phí lượng) dạng mã hóa Regression coeffs for Y2 -constant = 30.0693 A:X1 = 5.29375 B:X2 = 1.57625 C:X3 = 10.0038 AB = 0.27875 AC = 1.76625 BC = 0.52875 P.2.4.3 Phân tích hồi quy hàm Ar (Chi phí lượng) dạng thực Regression coeffs for Ar -constant = 25.5197 A:V = -14.8833 B:tt = -0.397396 C:T = -0.282167 AB = 0.232292 AC = 0.19625 BC = 0.00440625 66 Phụ lục 3: Thực nghiệm theo phương án bậc II P.3.1 Ma trận thí nghiệm kết thực nghiệm phần trăm lơng sót chi phí lượng P.3.1.1 Ở dạng mã hóa Run X1 X2 X3 Y1 (% lơng sót) Y2 (W/con) -1 -1 3.84 16.47 -1 0.2 21.05 0 0.1 30 -1 4.42 37.9 1 0.48 47.06 -1 1.62 26.01 1 1.04 37.16 -1 2.3 23.53 -1 6.28 33.44 10 -1 -1 9.47 18.95 11 0 0.16 30.24 12 -1 1.72 32.94 13 0 0.15 30.16 14 1 1.42 42.11 15 -1 -1 8.68 23.41 67 P.3.1.2 Ở dạng thực Thể tích nước Nhiệt độ (m3/25 con) ( C) (giây) 1.7 64 2 Run Thời gian Y1 (% lơng sót) Y2 (W/con) 90 0.1 30 60 90 6.28 33.44 1.4 64 60 3.84 16.47 1.7 64 90 0.16 30.24 1.4 64 120 1.72 32.94 64 120 0.48 47.06 64 60 2.3 23.53 1.7 60 120 4.42 37.9 1.7 68 120 1.42 42.11 10 1.4 60 90 8.68 23.41 11 1.7 60 60 9.47 18.95 12 1.7 68 60 0.2 21.05 13 68 90 1.04 37.16 14 1.4 68 90 1.62 26.01 15 1.7 64 90 0.15 30.16 68 P.3.2 Kết xử lý số liệu, phân tích phương sai phân tích hồi quy theo phương án bậc II P.3.2.1 Kết phân tích phương sai hàm Y1 (% lơng sót) Analysis of Variance for %long sot -Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value -A:The tich nuoc 4.1472 4.1472 4013.42 0.0002 B:Nhiet 75.4606 75.4606 73026.40 0.0000 C:Thoi gian 7.54661 7.54661 7303.17 0.0001 AA 5.65823 5.65823 5475.71 0.0002 AB 0.8281 0.8281 801.39 0.0012 AC 0.0225 0.0225 21.77 0.0430 BB 33.908 33.908 32814.22 0.0000 BC 9.82823 9.82823 9511.19 0.0001 CC 1.86348 1.86348 1803.37 0.0006 Lack-of-fit 0.006625 0.00220833 2.14 0.3345 Pure error 0.00206667 0.00103333 -Total (corr.) 136.114 14 R-squared = 99.9936 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 99.9821 percent Standard Error of Est = 0.0321455 Mean absolute error = 0.0218889 Durbin-Watson statistic = 2.53583 (P=0.0398) Lag residual autocorrelation = -0.322747 P.3.2.2 Phân tích hồi quy hàm Y1 (% lơng sót) dạng mã hóa Regression coeffs for Y1 -constant = 0.136667 A:X1 = -0.72 B:X2 = -3.07125 C:X3 = -0.97125 AA = 1.23792 AB = 0.455 AC = 0.075 BB = 3.03042 BC = 1.5675 CC = 0.710417 P.3.2.3 Phân tích hồi quy hàm Q (% lơng sót) dạng thực Regression coeffs for Q -constant = 995.97 A:V = -74.1824 B:tt = -26.8314 C:T = -1.02463 AA = 13.7546 AB = 0.379167 AC = 0.00833333 BB = 0.189401 BC = 0.0130625 CC = 0.000789352 69 P.3.3.1 Kết phân tích phương sai hàm Y2 (Chi phí lượng riêng) Analysis of Variance for Ar -Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value -A:V 224.296 224.296 15019.83 0.0001 B:tt 19.9396 19.9396 1335.24 0.0007 C:T 800.2 800.2 53584.82 0.0000 AB 0.3136 0.3136 21.00 0.0445 AC 12.4609 12.4609 834.44 0.0012 BC 1.11302 1.11302 74.53 0.0132 Lack-of-fit 0.0411567 0.00685944 0.46 0.8054 Pure error 0.0298667 0.0149333 -Total (corr.) 1058.39 14 R-squared = 99.9933 percent R-squared (adjusted for d.f.) = 99.9883 percent Standard Error of Est = 0.122202 Mean absolute error = 0.0456889 Durbin-Watson statistic = 1.95622 (P=0.2459) Lag residual autocorrelation = -0.105325 P.3.3.2 Phân tích hồi quy hàm Y2 (chi phí lượng) dạng mã hóa Regression coeffs for Y2 -constant = 30.0287 A:X1 = 5.295 B:X2 = 1.57875 C:X3 = 10.0013 AB = 0.28 AC = 1.765 BC = 0.5275 P.3.3.3 Phân tích hồi quy hàm Ar (chi phí lượng) dạng thực Regression coeffs for Ar -constant = 25.4716 A:V = -14.9333 B:tt = -0.397604 C:T = -0.281347 AB = 0.233333 AC = 0.196111 BC = 0.00439583 70 Phụ lục 4: Chương trình tối ưu phần mềm matlab P.4.1 Bài toán đa mục tiêu % Tạo hàm mục tiêu: function f = fmulti_son(x) f(1) = 995.97 - 74.1824*x(1) - 26.8314*x(2) -1.02463*x(3) + 13.7546*x(1)^2 + 0.379167*x(1)*x(2) + 0.00833333*x(1)*x(3) + 0.189401*x(2)^2 + 0.0130625*x(2)*x(3) + 0.000789352*x(3)^2; f(2) = 25.4716 - 14.9333* x(1) - 0.397604* x(2) - 0.281347* x(3) + 0.233333* x(1)* x(2)+0.196111* x(1)* x(3) + 0.00439583* x(2)* x(3) % Tạo hàm ràng buộc function [c,ceq] = gmulti(x) c = [-(995.97 - 74.1824*x(1) - 26.8314*x(2) -1.02463*x(3) + 13.7546*x(1)^2 + 0.379167*x(1)*x(2) + 0.00833333*x(1)*x(3) + 0.189401*x(2)^2 + 0.0130625*x(2)*x(3) + 0.000789352*x(3)^2)]; ceq = []; %Tìm fmulti options = optimset('fminimax'); options = optimset('Largescale', 'off'); x0 = [1.4,80,60]; A = []; b = []; Aeq=[]; beq=[]; lb=[1.55,64,90]; ub = [1.78,68,120]; [x,fval,maxfval,exitflag]=fminimax('fmulti_son',x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,'gmulti_son', options) x= 1.4000 60.0000 60.0000 fval = 11.9722 15.7262 71 P.4.2 Bài toán mục tiêu Hàm mục tiêu function [f,G] = f_HairScalding(x) f = 995.97 - 74.1824*x(1) - 26.8314*x(2) - 1.02463*x(3) + 13.7546*x(1)^2 + 0.379167*x(1)*x(2) + 0.00833333*x(1)*x(3) + 0.189401*x(2)^2 + 0.0130625*x(2)*x(3) + 0.000789352*x(3)^2; G = [] %gradient x; Hàm ràng buột: function [c,ceq] = g_scald(x) c = - 995.97 + 74.1824*x(1) + 26.8314*x(2) +1.02463*x(3) -13.7546*x(1)^2 - 0.379167*x(1)*x(2) - 0.00833333*x(1)*x(3) - 0.189401*x(2)^2 - 0.0130625*x(2)*x(3) - 0.000789352*x(3)^2; ceq = []; options = optimset('fmincon'); options = optimset(options, 'Largescale', 'off'); x0 = [1.4,60,60]; A = []; b = []; Aeq=[]; beq=[]; lb=[1.55,64,90]; ub = [1.78,68,120]; [x,fmin,exitflag]= mincon('f_HairScalding',x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,'g_scald',options) x= 1.7695 64.0445 90.0020 fmin = 1.0728e-008 exitflag = 72 Phụ lục 5: Chương trình điều khiển máy trụng phương pháp PID 73 74 75 76 77 78 79 80 ... gia đình: Vợ Hà Thị Thanh Thuý sinh năm 1968 Con Đặng Thiên Kim sinh năm 1995 Địa liên lạc: 57 Tân Xuân, Tân Ngãi, Thành Phố Vĩnh Long Điện thoại: 0918811002 Email: thanhsonvinhlong@gmail.com... LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỤNG LIÊN TỤC TRONG DÂY CHUYỀN GIẾT MỔ GÀ ĐẶNG THANH SƠN Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS TS TRẦN THỊ THANH Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM Thư ký: TS LÊ ANH ĐỨC Trường... thành sản phẩm doanh nghiệp quan tâm triệt để nhằm nâng cao sức cạnh tranh, mở rộng thị trường Song song vấn đề an tồn vệ sinh thực phẩm chủ trương phủ, việc hồn thiện cơng nghệ thiết bị sản xuất