Thiết kệ bộ điều khiển cho công đoạn ép của dây chuyền sản xuất viên gỗ nén

Để hướng tới sự phát triển bền vững, ta cần những dạng năng lượng xanh, năng lượng tái tạo giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng tới môi trường. Một trong dạng năng lượng được sử dụng phổ biến hiện nay là viên nén gỗ. Viên nén gỗ là một dạng năng lượng đốt tái sinh, có tiềm năng thay thế nhiên liệu hóa thạch truyền thống vốn đang gây ảnh hưởng lớn tới môi trường. Ngay tại Việt Nam, viên nén gỗ đang dần trở thành một mặt hàng xuất khẩu quan trọng. Đầu tư vào viên nén gỗ là sự đầu tư vào tương lai. Trong đồ án này, tôi xin giới thiệu về khâu ép trong quá trình sản xuất viên nén gỗ. Tôi chọn đề tài này bởi vì đây là một đồ án thiết thực, có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất, hướng tới mục tiêu xa hơn nữa là một nền an ninh năng lượng ổn định vũng mạnh, một môi trường sống không còn ô nhiễm. 1. Lý do chọn đề tài Ngành sản xuất viên nén gỗ Việt Nam vẫn còn thiếu những nhà máy tự động hóa, dẫn tới năng suất chưa tối đa. Vì vậy, tôi muốn nghiên cứu phương pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất viên nén để nâng cao năng suất, chất lượng mặt hàng, tăng khả năng cạnh tranh của nhãn hiệu Việt Nam so với thế giới, đồng thời chứng mình rằng tự động hóa dây chuyền sản xuất viên nén gỗ là hoàn toàn khả thi và thiết thực. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nắm vững quy trình công nghệ của dây chuyền sản xuất viên nén gỗ. - Đưa ra được giải pháp tự động hóa cho dây chuyền sản xuất viên nén gỗ. 3. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu quy trình công nghệ dây chuyền sản xuất viên nén gỗ từ bước đầu nguyên liệu cho đến khi đóng gói sản phẩm. 8 - Tập trung nghiên cứu tự động hóa cho công đoạn ép của dây chuyền sản xuất viên nén gỗ. 4. Phương pháp nghiên cứu - Khảo sát trực tiếp quy trình sản xuất viên nén gỗ tại nhà máy sản xuất viên nén gỗ của công ty Đông A – khu công nghiệp Nam Cấm, thành phố Vinh. - Tìm hiểu các tài liệu lý thuyết về sản xuất viên nén. 5. Cấu trúc đề tài Trong báo cáo đồ án tốt nghiệp này, phần nội dung đề tài xin được chia làm 3 chương. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU TRANG BỊ ĐIỆN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA HỆ THỐNG ÉP VIÊN GỖ NÉN CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐO VÀ TIN HỌC CÔNG NGHIỆP .*** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY) Đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO CÔNG ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VIÊN GỖ NÉN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN PHƯƠNG NAM MSSV: 20156098 LỚP: CNĐK&TĐH 02 K60 Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN CẢNH QUANG Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - *** NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên: Nguyễn Phương Nam Khóa: K60 Viện: Điện Mã số sinh viên:20156098 Ngành: Cơng nghệ điều khiển tự động hóa Đầu đề thiết kế/Tên đề tài Thiết kệ điều khiển cho công đoạn ép dây chuyền sản xuất viên gỗ nén Các số liệu ban đầu Không có Các nội dung tính tốn, thiết kế Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC với biến tần, cảm biến để điều khiển tốc độ động cơ, qua điều chỉnh suất chất lượng sản xuất Sử dụng điều khiển PID tự động qua commissioning tool PLC siemens Cán hướng dẫn Nguyễn Cảnh Quang Ngày giao nhiệm vụ thiết kế 30/2/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ 7/6/2019 Ngày tháng năm CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký, ghi rõ họ tên) MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 1.1 VIÊN GỖ NÉN LÀ GÌ? 1.2 ỨNG DỤNG CỦA VIÊN GỖ NÉN 11 1.3 CÁC TIÊU CHUẨN SẢN XUẤT VIÊN GỖ NÉN 13 1.4 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN CỦA VIÊN GỖ NÉN 16 1.5 CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 18 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU TRANG BỊ ĐIỆN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA HỆ THỐNG ÉP VIÊN GỖ NÉN 30 2.1 BÀI TỐN TỰ ĐỘNG HĨA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 30 2.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG ĐOẠN ÉP 31 2.3 CÁC TRANG THIẾT BỊ TRONG CÔNG ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 32 2.4 TÌM HIỂU CÁC THIẾT BỊ CHẤP HÀNH 35 2.5 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN 38 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 51 3.1 CÁC YÊU CẦU VỀ SẢN PHẨM ĐẦU RA 51 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 51 3.3 SỬ DỤNG CHỨC NĂNG PID CỦA PLC S7-1200 57 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Viên nén gỗ Hình 1.2 Biểu đồ phân bố ứng dụng viên nén gỗ Ủy ban Kinh tế Liên Hiệp Quốc châu Âu khảo sát 11 Hình 1.3 Lị sưởi viên nén gỗ 11 Hình 1.4 Nhà máy nhiệt điện lớn Anh Quốc sử dụng wood pellet (Drax power station) 12 Hình 1.5 Thống kê chất lượng mặt hàng viên nén gỗ đến từ thương hiệu Việt Nam 15 Hình 1.6 Tính hình xuất viên nén gỗ từ năm 2012 đến năm 2018 Việt Nam 16 Hình 1.7 Sản lượng nhập thị trường Hàn Quốc năm gần 17 Hình 1.8 Sơ đồ miêu tả hệ thống sản xuất viên nén gỗ 18 Hình 1.9 Bìa gỗ 19 Hình 1.10 Máy băm gỗ 20 Hình 1.11 Mơ tả ngun lý hoạt động máy băm gỗ 20 Hình 1.12 Hoạt động máy nghiền búa (hình trên) cấu bên máy nghiền búa (hình dưới) 21 Hình 1.13 Cơ cấu sấy quay 22 Hình 1.14 Cơ cấu sấy gió 23 Hình 1.15 Trộn phụ gia 23 Hình 1.16 Khi nguyên liệu ép ướt 24 Hình 1.17 Khi ngun liệu ép q khơ 24 Hình 1.18 Tải vít buồng trộn 25 Hình 1.19 Cơ cấu ép viên nén khuôn phẳng (trái) ép viên nén khuôn vịng (phải) 25 Hình 1.20 Ngun lý máy ép viên nén khn phẳng 26 Hình 1.21 Ngun lý máy ép viên nén khn vịng 26 Hình 1.22 Viên nén thành phẩm sau làm mát 27 Hình 1.23 Nguyên lý máy làm mát viên nén gỗ 28 Hình 1.24 Viên nén gỗ địng thành tải 29 Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ mô tả hoạt động công đoạn ép dây chuyền ép viên gỗ nén 31 Hình 2.2 Sơ đồ thiết kế nhà máy sản xuất viên nén gỗ 32 Hình 2.3 Sơ đồ thiết kế cho cơng đoạn ép – hình ảnh phóng to 33 Hình 2.4 Băng tải 35 Hình 2.5 Động pha 35 Hình 2.6 Vít tải 35 Hình 2.7 Động pha 35 Hình 2.8 Máy ép viên gỗ nén Kahl 36 Hình 2.9 Động điện cho phận thủy lực - hình ảnh thực tế 36 Hình 2.10 Động điện cho phận quay, hình ảnh thực tế 37 Hình 2.11 Máy nén khí (trái) Nồi (phải) 37 Hình 2.12 Cảm biến JB-SD-AC220V Parker 38 Hình 2.13 Cảm biến đo độ ẩm MTR-731A 39 Hình 2.14 Hệ thống sử dụng van 40 Hình 2.15 Van cánh bướm 40 Hình 2.16 Nguyên lý truyền động quay 41 Hình 2.17 Bộ truyền động haitima HTD-052-DA 41 Hình 2.18 Bộ định vị điện khí kiểu xoay 42 Hình 2.19 Biến tần FRENIC-ACE FRN0012E2S-4GB - ảnh thực tế 43 Hình 2.20 Biến tần FRENIC - MINI FRN0007C2S-4a - ảnh thực tế 45 Hình 2.21 Khởi động mềm pstx300-600-70 hãng ABB 46 Hình 2.22 cpu 1215c dc/dc/relay siemens - ảnh thực 48 Hình 2.23 Khả mở rộng PLC S7-1200 49 Hình 2.24 Một vài thơng số module AQ SM1232 50 Hình 2.25 Một vài thơng số module AI SM 1231 50 Hình 3.1 Viên nén đạt chất lượng viên nén chất lượng 51 Hình 3.2 Sơ đồ vịng điều khiển 52 Hình 3.3 Kết nối vào biến tần, khởi động mềm PLC 53 Hình 3.4 Điều khiển chạy dừng động thông qua chân REV FWD biến tần 54 Hình 3.5 Vài thông số cần thiết lập cho đầu AO khởi động mềm 54 Hình 3.6 Kết nối DI kiểu source cho biến tần 54 Hình 3.7 Thêm CPU 55 Hình 3.8 Thiết lập loại tín hiệu analog khối module 55 Hình 3.9 Xử lý tín hiệu analog vào, đưa dạng để hiển thị 56 Hình 3.10 Màn hình hiển thị HMI cơng đoạn ép dây chuyền ép viên gỗ nén - hình ảnh thực tế khảo sát 56 Hình 3.11 Tạo khối cyclic interrupt 57 Hình 3.12 Các chế độ vận hành pid_compact thơng qua giá trị state 58 Hình 3.13 Khối PID_compact 58 Hình 3.14 Configuration khối pid_compact 58 Hình 3.15 Loại điều khiển 59 Hình 3.16 chọn chế độ hoạt động automatic mode 59 Hình 3.17 Lựa chọn đầu vào cho PID 60 Hình 3.18 Điều chỉnh PID 60 Hình 3.19 Chọn Download to device, tải chương trình xuống PLC 61 Hình 3.20 Chọn commissioning 61 Hình 3.21 Màn hình commissionning, bắt đầu với nhận dạng pretuning, nhấn start 61 Hình 3.22 Chọn Fine tuning tuning mode, sau nhấn start 62 Hình 3.23 Nhấn upload PID parameters để cập nhật thông số PID 62 Hình 3.24 Điều chỉnh tham số PID tay 63 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các thiết bị chấp hành………………………………………………………………… 32 Bảng 2.2 Các thiết bị điều khiển cảm biến…………………………………………………… 33 LỜI MỞ ĐẦU Nhân loại bước vào thời kì thịnh vượng, công nghệ phát triển với đầy đủ tiện ích, thuận tiện Song, đánh đổi cho công công nghiệp hóa, đại hóa việc mơi trường sống bị nhiễm, khí hậu thay đổi, lồi thực vật động vật tuyệt chủng Con người giống loài gây ảnh hưởng lớn tới trái đất Sự tồn loài người bao phủ khắp bề mặt trái đất, hồn tốn thống trị địa cầu Ngay nơi người định cư tận khơi xa, người ghi dấu ấn tồn “hịn đảo” rác Nhìn vào lịch sử tồn người, thấy nhiệt độ trái đất tăng lên nhanh vào thời điểm tại, rõ ràng trách nhiệm Dẫu biết sống luôn thay đổi tiến hóa, song phó mặc thứ cho tự nhiên tự thích nghi, có ngày người phải chứng kiến tất sinh vật sống biến Chúng ta cần phải hành động, bây giờ! Năng lượng phần tất yếu đời sống người Giống hổ phải ăn thịt, cần ánh sáng để quang hợp, phát triển người cần có dạng lượng than đá, dầu mỏ , điện… Cuộc sống đại, nhu cầu tiêu thụ lượng ngày cao Để hướng tới phát triển bền vững, ta cần dạng lượng xanh, lượng tái tạo giảm thiểu loại bỏ hồn tồn ảnh hưởng tới mơi trường Một dạng lượng sử dụng phổ biến viên nén gỗ Viên nén gỗ dạng lượng đốt tái sinh, có tiềm thay nhiên liệu hóa thạch truyền thống vốn gây ảnh hưởng lớn tới môi trường Ngay Việt Nam, viên nén gỗ dần trở thành mặt hàng xuất quan trọng Đầu tư vào viên nén gỗ đầu tư vào tương lai Trong đồ án này, xin giới thiệu khâu ép q trình sản xuất viên nén gỗ Tơi chọn đề tài đồ án thiết thực, áp dụng vào thực tiễn sản xuất, hướng tới mục tiêu xa an ninh lượng ổn định vũng mạnh, môi trường sống khơng cịn nhiễm Lý chọn đề tài Ngành sản xuất viên nén gỗ Việt Nam cịn thiếu nhà máy tự động hóa, dẫn tới suất chưa tối đa Vì vậy, tơi muốn nghiên cứu phương pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất viên nén để nâng cao suất, chất lượng mặt hàng, tăng khả cạnh tranh nhãn hiệu Việt Nam so với giới, đồng thời chứng tự động hóa dây chuyền sản xuất viên nén gỗ hoàn toàn khả thi thiết thực Mục tiêu nghiên cứu - Nắm vững quy trình cơng nghệ dây chuyền sản xuất viên nén gỗ - Đưa giải pháp tự động hóa cho dây chuyền sản xuất viên nén gỗ Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu quy trình cơng nghệ dây chuyền sản xuất viên nén gỗ từ bước đầu nguyên liệu đóng gói sản phẩm - Tập trung nghiên cứu tự động hóa cho cơng đoạn ép dây chuyền sản xuất viên nén gỗ Phương pháp nghiên cứu - Khảo sát trực tiếp quy trình sản xuất viên nén gỗ nhà máy sản xuất viên nén gỗ công ty Đông A – khu cơng nghiệp Nam Cấm, thành phố Vinh - Tìm hiểu tài liệu lý thuyết sản xuất viên nén Cấu trúc đề tài Trong báo cáo đồ án tốt nghiệp này, phần nội dung đề tài xin chia làm chương CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU TRANG BỊ ĐIỆN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA HỆ THỐNG ÉP VIÊN GỖ NÉN CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 1.1 Viên gỗ nén gì? Viên gõ nén (wood pellet) hạt nhỏ có đường kính 6,8,10 12 mm chiều dài không 25mm làm từ mùn cưa chế biến , dăm gỗ sấy khơ, làm nóng nén lại Khi làm nóng tiếp xúc với áp suất cao, lignin, thành phần liên kết gỗ, làm mềm cho phép sản phẩm gỗ định hình ép thành viên Những viên gỗ khô bắt lửa nhanh nên ứng dụng rộng rãi hoạt động sản xuất từ dân dụng đến cơng nghiệp Hình 1.1 Viên nén gỗ Viên gỗ nén có kích thước nhỏ nên tiện lợi sử dụng làm chất đốt cho lò đốt lò Wood pellets dày đặc thường sản xuất với lượng thấp nội dung độ ẩm (dưới 10%) Điều làm cho đốt cháy với hiệu cao Mức độ ẩm thấp, có nghĩa wood pellets đốt tiết kiệm nhiều lượng so với nhiên liệu mà gồm độ ẩm cao theo ý nghĩa chất thải nhiều lượng đốt cháy ẩm Độ ẩm thấp wood pellets làm chó sử dụng bếp thiết bị sưởi ấm Đặc tính viên gỗ dễ quản lý so với nhiên liệu sinh khối khác Vì hình dạng tốc độ thủy ổn định, viên gỗ thích hợp để sử dụng lắp đặt đốt tự động tiết kiệm đáng kể thời gian công sức cho nồi phát điện bếp viên cho nhà Có thể vận chuyển đường dài viên gỗ có mật độ lượng cao lượng lượng truyền tải lớn Ngồi viên gỗ xử lý nhiệt, lưu trữ thời gian dài với rủi ro Ta liệt kê ưu điểm viên gỗ nén sau: + Chất lượng hạt cao, ổn định hình dáng tỉ lệ thủy + Mức độ ẩm thấp, có nghĩa viên gỗ nén đốt tiết kiệm nhiều lượng để loại bỏ độ ẩm thân nhiên liệu đốt + Dễ dàng vận chuyển, đóng gói, bảo quản lưu trữ kích thước nhỏ + Sử dụng đơn giản, vệ sinh dễ dàng + Mật độ lượng cao khoảng 4800 cal/kg, cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch truyền thống than đá Có khả thay cho hệ thống lượng từ quy mô nhỏ đến quy mô lớn + Thân thiện với môi trường, đủ khả tuân thủ điều kiện thải đốt mơi trường Thải phát sinh tro mà thiệt hại mơi trường xung quanh so với chất đốt khác Hơn nữa, viên nén gỗ sản xuất từ coi vật liệu chất thải từ máy chế biến gỗ, có nghĩa sản xuất viên nén gỗ góp phần làm giảm vấn đề chất thải + Được làm từ tài nguyên tái tạo mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn… Rất lý tưởng cho hệ thống tái tạo lượng khép kín Tất nhiên, viên gỗ nén có nhược điểm nó: - Việc đốt cháy viên gỗ nén giải phóng lượng lớn CO2 vào khơng khí, ảnh hưởng đến vần đề nóng lên tồn cầu Một số người cho viên gỗ nén trung tính cacbon, tức lượng CO2 sinh chết tự nhiên lượng CO2 thải ép thành viên nén đốt Điều đúng, nhiên họ qn khơng tính đến lượng CO2 phát thải q trình sản xuất (các lị đốt, lị hơi) lượng CO2 phát thải q trình vận chuyển (nhiên liệu xăng, dầu cho xe,tàu) Tức là, viên gỗ nén phần gia tăng ảnh hưởng hiệu ứng nhà kính - Viên gỗ nén chưa thể thay hồn tồn nhiên liệu hóa thạch khác, nhà sản xuất bị tổn thất nặng nề giá dầu giới suy giảm - Viên nén gỗ cháy hết thường để lại chút cặn dư nên lâu ngày cần phải vệ sinh thiết bị tiêu thụ - Chiếm diện tích lưu trữ gấp lần so với dầu 10 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 3.1 Các yêu cầu sản phẩm đầu o Độ ẩm nguyên liệu đầu vào ép phải khoảng 8-10%, độ ẩm sản phẩm khơng thay đổi nhiều, 8-10% độ ẩm số hoàn hảo để ép đáp ứng tiêu chuẩn xuất o Về ngoại hình: chắc, khơng bị vụn, sản phẩm chứa bụi tốt, hạt đạt chiều dài tiêu chuẩn, không bị gãy cụt ngủn không dài o Về sản lượng: công suất ép phải xấp xỉ tấn/h ( máy ép có cơng suất tối đa 2.5 tấn/h) Hình 3.1 Viên nén đạt chất lượng viên nén chất lượng Yêu cầu giám sát tự động: Theo dõi thông số kĩ thuật tần số hoạt động động băng tải, dòng điện tải máy ép 3.2 Thiết kế hệ thống điều khiển + Các đối tượng điều khiển Đối tượng cần điều khiển: dòng tải I3 động máy ép Đối tượng điều khiển: f1,f2,f4 động M1,M2,M4 Bộ điều khiển PLC Thiết bị chấp hành: Biến tần, khởi động mềm + Xác định nguyên tắc điều khiển: Hệ thống điều khiển đơn giản, điều khiển tốc độ động để tải đầu không đổi, nên ta sử dụng điều khiển PID quen thuộc + Sơ đồ vòng điều khiển 51 SP Bộ điều khiển PLC Các biến tần khởi động mềm f1,f2,f4 Dòng điện tải I3 Hình 3.2 Sơ đồ vịng điều khiển + Kết nối phần tử với Tổng quát: Kết nối biến tần, khởi động mềm, cảm biến PLC dựa tín hiệu analog digital, kết nối PLC, module mở rộng máy tính qua ethernet Sơ đồ Hình 3.2 bao gồm biến tần điều khiển động M1, M2 M4, khởi động mềm cho động M3, PLC s7-1200 module 1231 8AI, module 1232 4AQ Hệ thống sử dụng nguồn để cấp nguồn 24V cho module vào cấp nguồn tín hiệu cho đầu DQ PLC (+24V dương nguồn, GND âm nguồn 24V) Như vậy, tín hiệu phản hồi FMA/FM có giá trị 0-10V (khơng thể thay đổi dạng) nối với AI1 PLC, 0+ 2+ module đầu vào tương tự Đây tín hiệu phản hồi giá trị tần số f1,f2,f4 biến tần PLC Tín hiệu analog điều khiển từ PLC cài đặt theo chuẩn 4-20mA Các chân 0,1,2 module đầu analog plc kết nối với chân C1 biến tần để nhận tín hiệu điều khiển tần số làm việc động f1,f2,f4 Chân 11 biến tần chất đất tín hiệu analog vào/ra Tín hiệu AO khởi động mềm (29) có giá trị 4-20mA (có thể thay đổi dạng) để phản hồi tín hiệu dịng điện tải I3 động M3 (29) nối 2+ (30) nối 2- Ngồi ra, tín hiệu điều khiển van phản hồi van, tín hiệu từ cảm biến độ ẩm 4-20mA Các chân REV, FWD biến tần start, stop khởi động mềm nối với DQ PLC có tác dụng điều khiển động chạy dừng 52 Hình 3.3 Kết nối vào biến tần, khởi động mềm PLC Để việc kết nối hoàn thiện, ta cần cài đặt vài tham số biến tần khởi động mềm Đối với biến tần động M1,M2 M4 F01 = (Biến tần thay đổi tần số dựa giá trị dòng điện chân C1) F02 = ( để điều khiển động chạy dừng thơng qua tín hiệu số FWD REV) F03 F04 cài đặt dải tần số tương ứng F31 = (để chân FM/FMA phản hồi tín hiệu tần số theo điện áp từ 0-10V) 53 Hình 3.4 Điều khiển chạy dừng động thông qua chân REV FWD biến tần Hình 3.6 Kết nối DI kiểu source cho biến tần + Cài đặt đầu cho analog cho khởi động mềm Hình 3.5 Vài thơng số cần thiết lập cho đầu AO khởi động mềm 54 + Cấu hình phần mềm cho PLC tia portal Hình 3.7 Thêm CPU Thêm cpu, thêm module vào AI x8 AQ x4 Hình 3.8 Thiết lập loại tín hiệu analog khối module Thiết lập dạng tín hiệu mà cổng analog đọc/phát dòng điện hay điện áp 55 0-20mA hay 4-20mA 0-10V, +-10V,+-5V… Sử dụng khôi chức norm_x để đưa giá trị analog nhận thành tín hiệu theo % Out = (value-min)/(max-min) Sử dụng hàm scale_X để đưa tín hiệu xử lý theo phần trăm qua dải giá trị thật tín hiệu Trong hình ví dụ cách để thị giá trị dịng điện tải máy ép Tín hiệu nhận vào dòng điện 0-10mA, lưu trữ thông tin dạng số tương đương từ 027648 Qua hai hàm chuyển đổi, ta hiển thị giá trị dịng điển tải xác Hình 3.9 Xử lý tín hiệu analog vào, đưa dạng để hiển thị Sau cùng, tiến hành thiết kế hình HMI, ta hình hiển thị Hình 3.10 Màn hình hiển thị HMI cơng đoạn ép dây chuyền ép viên gỗ nén - hình ảnh thực tế khảo sát 56 3.3 Sử dụng chức PID PLC S7-1200 PLC S7-1200 sở hữu chức đại hữu dụng, khả tự động nhận dạng hệ thống đưa điều khiển PID phù hợp thông qua chức commissioning PID_compact Tôi xin đưa vài hướng dẫn để sử dụng chức Tạo khối cyclic interrupt để PID hoạt động tuần hồn theo tần số cố định khơng quan tâm tới vòng quét thiết bị khác Điều chỉnh tần số hoạt động cyclic interupt thông qua cyclic time Probram blocks  add new block  cyclic interrupt  OK Hình 3.11 Tạo khối cyclic interrupt Thêm khối PID_compact Thao tác: Instructions  Technology  PID control  PID_compact  kéo ngồi hình Đây số đầu vào khối PID_compact input: đầu vào (%) input_per: đầu vào (analog từ 0-27648) output: đầu (%) output_per: đầu (analog từ 0-27648) output_pwm: đầu xung điều khiển state: trạng thái hoạt động 57 Hình 3.12 Các chế độ vận hành pid_compact thơng qua giá trị state Hình 3.13 Khối PID_compact Vào configuation để tùy chỉnh khối pid_compact Thao tác: Project tree PLC_1  Technology objects  PID_compact_1 [DB1] Hình 3.14 Configuration khối pid_compact 58 Trong controller type, chọn loại điều khiển Voltage giá trị đầu PID Vol, mV… Nếu chọn Length ta có giá trị độ dài cm,dm,m… Tuy nhiên ta ln giữ ngun General, giá trị % Thao tác: Basic settings  controller type Hình 3.15 Loại điều khiển Invert control logic: đầu PID tăng giá trị lớn giá trị đặt (nghịch đảo) Trong phần Set Mode to, có chế độ vận hành bao gồm: inactive – không hoạt động; pretuning – nhận dạng thô; fine tuning – nhận dạng tinh; automatic mode – chạy tự động ; manual mode – vận hành tay (tự điều chỉnh thông số PID) Ở ta tạm thời chọn automatic mode Hình 3.16 chọn chế độ hoạt động automatic mode Tiếp tục lựa chọn đầu vào Thao tác: Input / output parameters 59 Nếu chọn Input Output tín hiệu tín hiệu số (đã qua xử lý) Cịn sử dụng tín hiệu đầu vào tương tự chọn input_PER(analog) / output_ PER(analog) Output_PWM đầu tạo xung Các thông số phần process value settings để điều chỉnh dải scale, giới hạn tín hiệu vào ra, ta giữ ngun Hình 3.17 Lựa chọn đầu vào cho PID Trong phần Advanced settings, bỏ qua đầu tiên, chọn PID Parameters Tại ta tích vào Enable manual entry muốn tự điều chỉnh PID tay Nhưng bỏ tích muốn sử dụng commissing tool để nhận dạng tự động, Hình 3.18 Điều chỉnh PID 60 Sau cài đặt xong, tải chương trình xuống PLC, ta sử dụng commissioning để PLC nhận diện hệ thống tự động, tự đưa số PID Hình 3.19 Chọn Download to device, tải chương trình xuống PLC Chọn commissioning bên configuration Hình 3.20 Chọn commissioning Trong phần này, ta bắt đầu nhận dạng hệ thống với Pretuning Thao tác: Ở mục Turning mode  Pretuning  Start Hình 3.21 Màn hình commissionning, bắt đầu với nhận dạng pretuning, nhấn start 61 Sau pretuning kết thúc, ta có PID thơ đáp ứng tương đối khoảng 8090% Ta chuyển qua chế độ fine tuning để hệ thống đưa pid xác Thao tác: Tuning mode  Fine tuning  Start Hình 3.22 Chọn Fine tuning tuning mode, sau nhấn start Sau hồn thành commissioning (chạy ổn định rồi, PID dừng hoạt động), ta upload thông số pid vào điều khiển Hình 3.23 Nhấn upload PID parameters để cập nhật thơng số PID Ta hồn tồn tự tinh chỉnh tay sau bước để hệ thống tốt Bằng cách quay lại phần PID parameters Configuration, tích Enable manual entry, lúc ta phép thay đổi thông số PID Một q trình nhận dạng kết thúc, có pid ổn định cho hệ thống, ta không cần nhận dạng lại nữa, miễn khơng có thay đổi phần cứng hệ thống Giữ nguyên tham số PID nhận dạng, để PID_compact hoạt động automatic mode trình sản xuất, vận hành 62 Hình 3.24 Điều chỉnh tham số PID tay 63 KẾT LUẬN Trước xu giảm thải chất gây ô nhiễm môi trường, ngành công nghiệp sản xuất viên gỗ nén trở thành mối quan tâm hàng đầu kinh tế nước nhà khắp cường quốc công nghiệp giới Tuy sản xuất viên nén có mặt từ kỉ trước, song ngành sản xuất viên nén gỗ Việt Nam mang tính thủ cơng Hy vọng đồ án chứng minh thuyết phục tự động hóa sản xuất viên nén gỗ hồn tồn để doanh nghiệp sẵn sàng đầu tư áp dụng, nâng cao suất lao động Với tầm hiểu biết có hạn, đồ án đem tới góc nhìn khía cạnh dây chuyền sản xuất viên nén gỗ Qua đồ án này, tơi trình bày giải vấn đề sau: + Nắm vững quy trình công nghệ sản xuất viên nén gỗ + Đưa ý tưởng, phương pháp phương thức cụ thể để điều khiển tự động cho khâu ép dây chuyền sản xuất viên nén Tuy vậy, đồ án chưa hoàn thiện bởi: + Đồ án chưa nghiên cứu tự động hóa cho khâu sấy, trộn làm mát + Đồ án chưa có hội áp dụng thử nghiệm trực tiếp Phương hướng phát triển tương lai: Thiết kế tự động hóa cho toàn dây chuyền nhà máy 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] SIEMENS, SIMATIC S7-1200 Programmable controller System Manual V4.2, 09/2016 [2] Fuji Electric FA Components & Systems Co., Ltd., USER’S MANUAL FRENIC MINI SERIES, January 2004 [3] Fuji Electric Co., Ltd., FRENIC – ACE Instruction Manual, 2015 [4] ABB Inc., Softstarters Type PSTX30 PSTX370 Installation and commissioning manual, 2015 [5] Garrett Blom, The Feasibility of a Wood Pellet Plant Using Alternate Sources of Wood Fibre, 2009 [6] Pieter D Kofman1, The production of wood pellets, COFORD, 2007 [7] Nevena Misljenovic; Reidar Barfod Schüller; Odd-Ivar Lekang; Carlos Salas-Bringas, The Effect of Waste Vegetable Oil Addition on Pelletability and Physical Quality of Wood Pellets, 2014 [8] Dmitry Tarasov, COMPARATIVE ANALYSIS OF WOOD PELLET PARAMETERS: CANADIAN CASE STUDY, 2013 65 ... ĐIỆN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA HỆ THỐNG ÉP VIÊN GỖ NÉN CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO GIAI ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 1.1 Viên. .. cơng đoạn trước đó, khơng sử dụng công đoạn ép 31 2.3 Các trang thiết bị công đoạn ép dây chuyền ép viên gỗ nén Hình 2.2 Sơ đồ thiết kế nhà máy sản xuất viên nén gỗ 32 Hình 2.3 Sơ đồ thiết kế cho. .. DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 30 2.2 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG ĐOẠN ÉP 31 2.3 CÁC TRANG THIẾT BỊ TRONG CÔNG ĐOẠN ÉP CỦA DÂY CHUYỀN ÉP VIÊN GỖ NÉN 32 2.4 TÌM HIỂU CÁC THIẾT