NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG MÁY SẤY TẦNG SÔI 10 TẤNGIỜ

Đề tài đã thực hiện và đạt được một số kết quả sau: • Thiết kế mạch điều khiển và động lực cho hệ thống sấy tầng sôi 10 tấngiờ  Mạch điều khiển cấu trấu lò đốt.  Mạch điều khiền gàu tải tầng sôi.  Mạch điều khiển cấu liệu tầng sôi.  Mạch điều khiển nhiệt độ lò đốt. • Thiết kế chương trình giám sát, điều khiển máy sấy tầng sôi với chế độ tự động và bằng tay  Chương trình giám sát nhiệt độ lò đốt.  Chương trình giám sát cấp liệu lò đốt và máy sấy tầng sôi. • Lưu và chuyển dữ liệu qua internet.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG MÁY SẤY TẦNG SÔI 10 TẤN/GIỜ Họ tên sinh viên: CAO XUÂN ƯỚC HỒ MINH THỨC Tháng 06 năm 2013 Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2009-2013 NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG MÁY SẤY TẦNG SÔI 10 TẤN/GIỜ TÁC GIẢ CAO XUÂN ƯỚC – HỒ MINH THỨC Khóa luận tốt nghiệp đệ trình 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 06 năm 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn tất quý thầy cô 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 chúng em nhiệt tình thời gian thực đề tài Em xin bày tỏ biết ơn chân thành thầy Nguyễn Văn Hùng anh Nguyễn Trung Trực 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 gửi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo cho em điều kiện thuận lợi suốt trình hoàn thành luận văn TPHCM, ngày tháng 06 năm 2013 Sinh viên thực CAO XUÂN ƯỚC HỒ MINH THỨC TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu điều khiển tự động hệ thống máy sấy tầng sôi 10 tấn/ giờ” thực trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh cơng ty lương thực Vĩnh Long, xí nghiệp lương thực Trà Ơn ( xã Xn Hiệp, Trà Ôn, Vĩnh Long ), thời gian từ tháng đến tháng năm 2013 Đề tài thực đạt số kết sau: • Thiết kế mạch điều khiển động lực cho hệ thống sấy tầng sôi 10 tấn/giờ  Mạch điều khiển cấu trấu lò đốt  Mạch điều khiền gàu tải tầng sôi  Mạch điều khiển cấu liệu tầng sôi  Mạch điều khiển nhiệt độ lò đốt • Thiết kế chương trình giám sát, điều khiển máy sấy tầng sôi với chế độ tự động tay  Chương trình giám sát nhiệt độ lò đốt  Chương trình giám sát cấp liệu lò đốt máy sấy tầng sơi • Lưu chuyển liệu qua internet MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT HMI: Human Machine Interface PLC: Programmable Logic Controller LAD: Ladder Logic STL: .Statement List FBD: Function Block Diagram RS 232: Recommended Standard 232 RS 485: Recommended Standard 485 DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Để bảo quản lúa sau thu hoạch tốt khâu phơi sấy khâu quan trọng Việc làm khô lúa đến độ ẩm phù hợp để hạn chế phát triển lồi trùng, nấm mốc giảm hoạt động sinh lý sinh hóa hạt gây suy giảm chất lượng lúa trình lưu thông, tồn trữ tiêu thụ Dựa yêu cầu thực tế, lĩnh vực bảo quản chế biến nơng sản sau thu hoạch cần có thêm trang thiết bị nhằm: nâng cao suất, giảm hao hụt sản lượng nông sản, nâng cao giá trị nông sản sau thu hoạch, giảm nhân công lao động Để giải vấn đề trên, việc nâng cao mức tự động hóa vào khâu sấy cần thiết Hệ thống sấy trang bị thêm tự động kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió, kiểm sốt nạp liệu, phân phối tác nhân sấy hợp lý Việc vận hành hệ thống sấy tự động giúp theo dõi giám sát trình hoạt động hệ thống; hệ thống tự điều chỉnh thông số riêng, theo yêu cầu chế độ sấy Do vậy, đề tài “Nghiên cứu điều khiển tự động hệ thống máy sấy tầng sôi 10 tấn/giờ” thực với hướng dẫn PGS.TS.Nguyễn Văn Hùng, KS.Nguyễn Trung Trực nhằm góp phần nâng cao mức tự động hóa vào q trình vận hành máy sấy tầng sơi 1.2 Mục đích Đề tài “Nghiên cứu điều khiển tự động hệ thống máy sấy tầng sơi 10 tấn/giờ” thực với mục đích góp phần đưa điều khiển tự động vào trình vận hành hệ thống máy sấy tầng sôi để nâng cao suất sấy, nâng cao chất lượng sản phẩm, làm cho hệ thống hoạt động cách liên tục, giảm nhân công lao động… Đề tài thực với mục tiêu cụ thể sau: • Thiết kế mạch điều khiển động lực cho hệ thống sấy tầng sôi 10 tấn/giờ • Thiết kế chương trình giám sát điều khiển máy sấy tầng sôi với chế độ tự động tay • Lưu chuyển liệu qua internet Chương TỔNG QUAN 2.1 Lý thuyết máy sấy tầng sơi điều khiển lò đốt 2.1.1 Ngun lý hoạt động máy sấy tầng sơi Hình 2.1 Hình ảnh máy sấy tầng sơi Chú thích: Quạt Buồng sấy Luồng khí nóng Ống dẫn bụi khơng khí Thùng chứa hạt Cyclon lắng bụi Bộ phận thiết bị sấy tầng sơi buồng sấy, phía buồng sấy có đặt ghi lò dẫn luồng khí từ lò đốt Phía buồng sấy thép có đục nhiều lỗ thích hợp lưới thép để tác nhân sấy qua hạt không lọt xuống Tác nhận sấy(TNS)có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp thổi từ lên để qua lớp vật liệu Với tốc độ đủ lớn tác nhân sấy nâng hạt lúa lên làm cho lớp hạt lúa xáo trộn, q trình sơi q trình trao đổi nhiệt ẩm mãnh liệt tác nhân sấy vật liệu sấy Các lớp vật liệu khô hơn, nhẹ nằm lớp tầng hạt sơi mức độ hạt khơ đưa ngồi qua đường tháo liệu gàu tải đưa  − − − Thiếp bị máy sấy tầng sơi: Lò đốt : sử dụng lò đốt trấu Quạt: quạt ly tâm, thổi khí nóng từ lò vào buồng sấy tạo sơi sấy hạt Buồng sấy: dạng hình hộp có sàn sấy hình chữ nhật, lúa từ phễu trục đẩy liên tục vào buồng sấy, lúa “sôi lên” dọc sàn sấy nhờ sức đẩy khí sấy tháo cuối sàn trục tháo hạt Khơng khí sấy khỏi lớp hạt qua cyclon để lóng tạp chất 2.1.2 Ưu nhược điểm sấy tầng sôi  − − − − − −  − − − Ưu điểm: Năng suất sấy cao Vật liệu sấy khơ Có thể tiến hành sấy liên tục Hệ thống thiết bị sấy tương đối đơn giản Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu khỏi buồng sấy Có thể điều chỉnh thời gian sấy Nhược điểm: Trở lực lớp sôi lớn Tiêu hao nhiều điện để thổi khí tạo lớp sơi Yêu cầu cỡ hạt nhỏ tương đối đồng 2.1.3 Điều khiển nhiệt độ lò đốt Nhiệt độ đại lượng vật lý diện khắp nơi nhiều lĩnh vực, đặc biệt cơng nghiệp sản phẩm, thiết bị hay điều kiện làm việc cần nhiệt độ khác Muốn có nhiệt độ phù hợp cần phải có hệ thống điều khiển Tùy theo tính chất, u cầu q trình mà đòi hỏi phương pháp điều khiển thích hợp Hệ thống điều khiển nhiệt độ phân làm hai loại: Hệ thống điều khiển hồi tiếp (feedback control system) hệ thống điều khiển (sequence control system)  Điều khiển hồi tiếp thường xác định giám sát kết điều khiển, so sánh với yêu cầu thực thi tự động điều chỉnh  Điều khiển thực bước điều khiển tùy theo hoạt động điều khiển trước xác định 2.2 Các thiết bị đóng cắt điều khiển 2.2.1 Aptomat Là loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt điện tay tự động ngắt mạch điện có cố tải hay ngắn mạch Hình 2.2 Aptomat khối 2.2.1.1 Phân loại  Theo cấu tác động (tự ngắt) người ta chia loại sau: − Áp tô mát nhiệt: tác động từ cấu điện nhiệt, thời gian tác động chậm Loại thường dùng để bảo vệ tải − Áp tô mát điện từ: tác động nhờ cấu điện từ, thời gian tác động −  − − −  − −  − − − − nhanh Loại thường dùng để bảo vệ ngắn mạch Áp tô mát điện từ nhiệt Theo kết cấu người ta chia loại sau: Áp tô mát cực Áp tô mát cực Áp tô mát cực Theo điện áp sử dụng người ta chia loại sau: Áp tô mát pha (có cực) Áp tơ mát pha (có ba cực) Theo cơng dụng người ta chia loại sau: Áp tơ mát dòng cực đại Áp tô mát điện áp thấp Áp tô mát chống giật Áp tô mát đa 2.2.1.2 Thông số kỹ thuật Khi lựa chọn áp tô mát ta cần ý thơng số kỹ thuật sau: − Dòng điện định mức áp tô mát I dm (A) Đây dòng điện lớn cho phép áp tơ mát làm việc thời gian lâu dài mà không bị tác động (khơng bị ngắt) Dòng điện khơng nhỏ dòng điện tính tốn phụ tải 10 Nhận xét trình khảo nghiệm: Dựa vào bảng số liệu khảo nghiệm bảng 4.3, 4.4, 4.5 quan sát trực quan biểu đồ hình 4.15, 4.16, 4.17, 4.18 thấy độ vượt ngưỡng nhiệt độ nhỏ, thời gian đáp ứng để khống chế nhiệt độ vào ngưỡng chậm Tuy nhiên,có thể thấy giải thuật điều khiển nhiệt độ đáp ứng yêu cầu thực tế khống chế nhiệt độ ngưỡng (td; tt) dải nhiệt độ từ 60 oC tới 95 oC Do vậy, hệ thống đáp ứng yêu cầu thực tế: điều khiển giám sát trình sấy chế độ tự động tay, sấy lúa với suất lớn 10 tấn/giờ 64 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Vì vốn kiến thức hạn chế mức độ rộng lớn đề tài nên đạt số kết sau: − Đã thiết kế phận điều khiển nhiệt độ lò đốt tầng sơi khoảng nhiệt độ từ 60 đến 95 oC − Đã thiết kế chương trình giám sát điều khiển máy sấy tầng sôi với chế độ tự động tay − Chương trình điều khiển có khả lưu chuyển liệu qua internet 5.2 Đề nghị − Đề điều khiển lò đốt, cần kết hợp thêm thơng số đầu vào độ ẩm áp suất để đưa giải thuật tốt cho việc điều khiển − Để nâng cao chất lượng hạt lúa sau sấy, trang bị cho buồng sấy cảm biến đo lưu lượng gió, để người giám sát kiểm soát va đập hạt với 65 Tài Liệu Tham Khảo Tài liệu tiếng Việt Phan Hiếu Hiền, Nguyễn Văn Xuân, Lê Văn Bạn, Nguyễn Hùng Tâm, Trương Vĩnh, 2000 Máy sấy hạt Việt Nam Nhà xuất Nông Nghiệp ĐẶNG QUANG LỘC, 1996 – Bảo quản nông sản – Trường Đại Học Nơng Lâm, Thành Phố Hồ Chí Minh NGUYỄN HAY - Giáo trình sau thu hoạch- Trường Đại Học Nơng Lâm, Thành Phố Hồ Chí Minh Bùi Hồng Huế, 2003 Giáo Trình điện Cơng Nghiệp Nhà xuất Xây Dựng Tài liệu tiếng Anh: SIEMENS S7-200 Programmable Controller MODICON Modbus Protocol Reference Guide Tài liệu Internet: Trang chủ Autobase: http://autobase.biz 66 Phụ Lục Phụ lục 1: Thiết kế giao diện người dùng (HMI) Studio chương trình soạn thảo Tag đối tượng dùng để kết nối liệu với chương trình truyền thơng, nhận liệu để hiển thị đồ họa chương trình giám sát Tag làm việc với liệu Bit Tag DI,DO; Word tag AI,AO; String Tag ST; Group Tag DO Group Các Tag quản lý thành nhóm loại Tag Khởi động Tag editor Để khởi động ta chọn Start/Programs/AutoBase 10.0.4 English/AutoBase Studio Click kép vào biểu tượng Studio ( ) 67 Font Menu Vùng hiển thị nhóm Mỗi nhóm Tag chọn từ khóa hiển thị khu vực hiển thị Tạo Tag Vùng hiển thị Tag Có thể chọn lựa tất cácTag ứng dụng phím Shift Ctrl, muốn tạo nhiều Tag loại ta sử dụng chức Copy Paste Tag tạo sau gán tên với chữ số liên tiếp Thiết lập Tag Khi tạo dự án Tag tạo theo loại, Tag chế độ Disabled Nhấn lên nút nhấn lên gốc Tag tạo sử dụng nút / để tạo thêm Tag, hộp thoại Add Tag xuất ta đặt Tag Type Link Type, sau nhấn Tag tạo Để chỉnh sửa Tag click lần vào Tag click vào nút hộp thoại Tag Properties xuất ta thiết lập thuộc tính Tag P L C _ S C A N : a AI Tag 68 Chọn Tab AI, Click Double vào Tag AI tạo Click vào hộp thoại chỉnh sửa Tag xuất n điểm ý xuất cảnh báo, thời gian ngắn giá trị thay đổi lớn hỗn xuất cảnh báo ện báo động Thông thường lựa chọn báo động: Cao > High; thấp > Low thiết lập Vùng giá trị đầu vào tối thiểu, tối đa cho đồ hoạ Nhập địa chỉ, cổng chương trình truyền thơng Full, Base giá trị sử dụng AI Max, PlcFull, PlcBase giá trị AI Max, Min đầu vào thiết bị Thiết lập phương pháp tính giá trị từ giá trị đo lường Phương pháp hiển thị giá trị vượt mức giá trị vùng full, Ba Thiết lập số để làm giảm giá trị trung bình đo lường giá trị hiệ Thiết lập số lần hiển thị hộp thoại xác nhận (Confirm) có giá trị Ngăn chặn xuất nhiều cảnh báo cách thiết lập giá trị thu hồi cảnh báo theo giá t Xuất cảnh báo thay đổi (%) giá trị thiết lập Scrip “Calc số sử HiHi / LoLo Khi DO chọn – giá trị AI mứcFilter” thiết lập HiHicó/ thể LoLotạo thìhàm Tag DO sẽdụng ON khơng có giá trị trả phép tính số học (Ví du: Value/100) AO Tag – Giá trị đầu AO thay đổi giá trị AI thay đổi AO SV - Thiết lập giá trị đầu cho Tag AO 69 Thông số thiết lập Nội dụng thiết lập Chọn kết nối Tag kiểu PLC- SCAN WORD : Vùng nhớ WORD (16 bit, 0~65534) HiByte : Byte cao WORD (0 ~ 255) LoByte : Byte thấp WORD (0 ~ 255) Float : Vùng nhớ FLOAT(32 bit, giá trị thực) DWORD : Vùng nhớ DWORD (32 bit, ~ 4294967295) int : Vùng nhớ WORD phân chia +/- từ (-32768 ~ 32767) Long : Vùng nhớ DWORD phân chia +/- từ (-2147483648 ~ 2147483647) word HL : Nội dung DWORD xếp theo WORD Hi/Lo nhận giá trị (0 ~ 4294967295) Ví dụ) Địa Tag PLC-SCAN = 0, giá trị Word =1, giá trị Word1 =2, Như word HL = 1x65536+2 MEMORY TYPE Word LH : Nội dung DWORD xếp theo WORD Lo/Hi nhận giá trị (0 ~ 4294967295) Lo/Hi Ví dụ) Địa Tag PLC-SCAN = 0, giá trị word =1, giá trị word1 = 2, Word HL = 2x65536+1 DWORD HL : Nội dung DWORD nhận giá trị 64 bit theo xếp Hi/Lo DWORD LH: Nội dung DWORD nhận giá trị 64 bit theo xếp Lo/Hi BCD : Giá trị WORD, DWORD thiết lập theo dạng BCD (BinaryCoded Decimal) (sử dụng địa 16 nhị phân chuyển đổi thành 10 nhị phân) Ví dụ) thiết lập giá trị thập phân word 1024 (16 nhị phân = 0400), BCD kiểm tra 400, khơng kiểm tra giá trị đo lường 1024 Sub Type : sử dụng kết hợp với nhớ WORD thiết lập theo kiểu Unit nhớ WORD Nhập vòng chữ số (V, mA, m, km, g, kg) đơn vị mẫu tự tiếng Hàn, tiếng Anh, số Tag AI 70 Thông số thiết lập Nội dụng thiết lập Giá trị đầu vào analog hình đồ hoạ hiển thị theo số, phương pháp hiển thị số cách nhập theo 7.3, 10.1, 12.4 Là số trước dấu thập phân toàn số ( bao gồm dấu thập phân) số sau dấu thập Format phân phương thức hiển thị {0:C0}, {0:C1}, … : Hiển thị số thập phân, đơn vị tỷ lệ 1000, hiển thị tiền tệ (\, $) {0:N0}, {0:N1}, … : hiển thị số thập phân, đơn vị tỷ lệ 1000 Proportion - Phép toán theo tỷ lệ thuận giá trị Full, Base, PlcFull, PlcBase COS(-90~90) Sử dụng phép toán số dạng COS Calculate the filter Nocalculate – Giá trị đầu vào sử dụng giá trị Power ratio - Chỉ số tăng, giảm tuyến tính Power origin – Chỉ số giá trị đo lường sử dụng theo giá trị gốc Alarm Wav file Scipt – Tạo cơng thức tính tốn cách sử dụng Script Chọn âm đầu FILE WAV xuất cảnh báo Alarm graphics files Nhập tên module đồ hoạ hiển thị xuất cảnh báo Nhập ưu tiên cảnh báo từ ~ 999 thiết lập Tag sử dụng cảnh báo Có thể thiết lập âm cảnh báo khác nhau, hình cảnh báo, in dòng, mục ưu tiên cảnh báo (Settings | Alarm set priority) Trong chương Alarm priority trình quản lý SMS người sử dụng thiết lập vị trí đầu ưu tiên cảnh báo Tức thấy Tag gộp thành nhóm theo lịch trình đầu ưu tiên Scan time Using the alarm Save Data cảnh báo Chu kỳ đọc giá trị nhập theo đơn vị (mSec) chương trình truyền thơng Thiết lập xuất cảnh báo Thiết lập lưu liệu Nội dung thông số thiết lập Tab AI thuộc tính Tag 71 b Tag AO Nhấp lần vào Tag AO tạo nhấp vào nút xuất hộp thoại chỉnh sửa Tag C c T h i ế t K h i k i T h i ế t P o r t l : P o c DI Tag Nhấp chuột lần vào Tag DI tạo nhấp vào nút xuất hộp thoại chỉnh sửa Tag Chọn Tab DI Nhập địa Port, vị trí, kiểu liệu chương trình truyền thơng Nhập kí tự hiển thị trạng thái ON/OFF Tag DO thiết lập kết nối Tag DI ON DO, OFF DO thiết lập giá trị đầu Tag DO tag DI ON/OFF Out1, Out2 thiết lập Tag DO kết nối DI 72 d DO Tag Nhấp chuột lần vào Tag DO Click vào nút xuất hộp thoại chỉnh sửa Tag Chọn Tab DO P o r t : C h ọ n l o P o r t e Tag String Nhấp lần vào Tag string tạo click vào nút xuất hộp thoại chỉnh sửa Tag Chọn Tab ST N h ậ p đ ị a C h ọ n K i ể u T 73 P h n g p h p t h i ế Phụ lục 2: Gửi Email Gửi Email Autobase @MailSend(string mail_server, string username, string password, int ssl, string mail_to, string mail_from, string title, string text, int text_format, string filename) Trong đó: - string mail_server : tên mail server - string username : ID email người gửi - string password : password email người gửi - int ssl : chức bí mật [not use(0), use(1)] - string mail_to : Email người nhận - string mail_from : Email người nhận - string title : tiêu đề Email - string text : nội dung Email - int text_format : Định dạng nội dung [Text(0), HTML(1)] - string filename : đường dẫn file đính kèm Gửi Email tay: @MailSend("smtp.mail.yahoo.com", "caouoc_cdt@yahoo.com", "09153035", 0, "caouoc_cdt@yahoo.com","caouoc_cdt@yahoo.com", "Mail chứa liệu từ hệ thống sấy", "Đây Email gửi liệu từ hệ thống sấy!", 0, "D:\\thesis\\sayvinhlong\\reportsay.xls"); Gửi Email tự động: h=@GetTimeHour(); m=@GetTimeMin(); s=@GetTimeSec(); if(h==$gio && m==$phut && s==$giay) { @MailSend("smtp.mail.yahoo.com", "caouoc_cdt@yahoo.com", "09153035", 0, "caouoc_cdt@yahoo.com","caouoc_cdt@yahoo.com", "Tự động gửi Mail", "Đây Email gửi liệu tự động từ hệ thống sấy!", 0, "D:\\thesis\\sayvinhlong\\reportsay.xls"); 74 } Phụ lục 3: Chương trình điều khiển nhiệt độ Autobase: thoigiangiam=$thoi_gian_giam; thoigiantang=$thoi_gian_tang; s0= @GetTimeSec(); if($chon0==1 && $nhiet_do > $nguong_tren) { if($f_cap_lieu_tang_soi0) { if(s0