skkndownloadbychat@gmail.com ●Bước
2.2.2.1 Quy trình công nghệ ●Bước 1:
● Bước 1:
- Cấp nước vào nồi cháo theo quy trình công nghệ. - Bật cánh khuấy 28 vòng/phút.
- Cho malt lót + CaSO4 .
- Đổ gạo đã nghiền vào, trộn đều rồi cho enzym Termamyl. ● Bước 2:
- Nâng nhiệt nồi cháo lên 860C ( khoảng 20 phút).
- Giữ nhiệt độ 860C trong 30 phút (tốc độ cánh khuấy 14 vòng/phút). Trong thời gian này hòa bột malt lót với nước để bổ sung.
- Hạ nhiệt độ xuống 720C (trong khoảng 10 phút) bằng cách cho bột malt lót đã hòa nước ở trên và cấp thêm nước.
- Giữ nhiệt độ 720C trong 20 phút (tốc độ cánh khuấy 14 vòng/phút).
- Nâng nhiệt độ nồi cháo lên 1000C (khoảng 25-30 phút). (tốc độ cánh khuấy 28 vòng/phút).
- Giữ nhiệt độ 1000C trong 30 phút (tốc độ cánh khuấy 14 vòng/phút). ● Bước 3:
- Bơm cháo sang nồi malt (2 giai đoạn : giai đoạn nâng nhiệt nồi malt lên 520C và lên 640C) : tắt hơi nồi cháo, tăng tốc độ cánh khuấy lên 28 vòng/phút, mở van từ nồi gạo sang nồi malt, bật bơm.
● Bước 4:
- Sau khi bơm cháo sang nồi malt, cấp nước nóng 76-80oC tráng nồi cháo, bơm đẩy sang nồi malt rồi tiến hành CIP nước nóng nồi cháo.
2.2.2.2. Thiết kế bộ điều khiển PID điều khiển nhiệt độ nồi Gạo + Sử dụng phương pháp thực nghiệm tương tự nồi Malt, ta có mô hình nồi gạo là:
skkndownloadbychat@gmail.com
( ) 0.000657e−15
G s=
s(s+1)
Sử dụng phương pháp Ziegler-Nichols 2:
-Thay thế bộ điều khiển PID bằng bộ điều khiển P với hệ số khuếch đại Kp. Tăng Kp từ 0 đến Kth
Ta có Kth = 180, Tth = 70, theo Ziegler-Nichols 2 ta có bộ điều khiển P Với: Kp=0.5*Kth = 90 120 100 80 60 40 20 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 26: Đồ thị đáp ứng bộ điều khiển P nồi gạo Chú thích :
- Đường màu xanh lá cây là giá trị đặt - Đường màu xanh da trời là giá trị đáp ứng
Ta nhận thấy giá trị đáp ứng bám sát giá trị đặt và có sai số ở khoảng thời gian ngắn, có thể chấp nhận được.
2.2.3. Quy trình vận hành nồi Hoa 2.2.3.1. Quy trình công nghệ ● Bước 1
- Trước khi nhận dịch từ nồi lọc phải kiểm tra độ sạch, tráng lại nước nóng nồi hoa. ● Bước 2
- Dịch từ nồi lọc sang ngập bầu gia nhiệt thì tiến hành gia nhiệt. - Khi toàn bộ khối dịch bắt đầu sôi thì tính thời gian.
- Sau sôi 10 phút, tắt hơi, gia cao CO2, trợ lắng, ZnCl2, caramel rồi tiếp tục đun sôi. - Sau sôi 30 phút, tắt hơi, gia hoa Premiant ( Hoa viên 9,1) rồi tiếp tục đun sôi. - Sau sôi 72 phút, tắt hơi, gia hoa Aroma ( Hoa viên 7,2) rồi đun nhẹ.
- Sau sôi 80 phút thì tắt hơi, kết thúc đun sôi ● Bước 3:
- Bơm dịch sang nồi lắng xoáy. ● Bước 4:
- CIP nước nóng nồi hoa để tránh bám cặn.
2.2.3.2. Thiết kế bộ điều khiển PID điều khiển nhiệt độ nồi Hoa + Hàm truyền nồi Hoa
( ) 0.3583e−25s
G s=
skkndownloadbychat@gmail.com
Sử dụng phương pháp tối ưu hóa mô hình nội.
Theo tài liệu tham khảo ta có bộ thông số PID như sau: Kth = 8.6, Td = 400
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 28: Đồ thị đáp ứng bộ điều khiển P nồi Hoa Chú thích :
-Đường màu xanh lá cây là giá trị đặt -Đường màu xanh da trời là giá trị đáp ứng
Ta nhận thấy giá trị đáp ứng bám sát giá trị đặt và có sai số ở khoảng thời gian ngắn, có thể chấp nhận được.
Chương 3: Lập trình chương trình PLC
skkndownloadbychat@gmail.com
Từ quy trình sản xuất bia ta có lưu đồ thuật toán cho các quy trình công nghệ :
skkndownloadbychat@gmail.com
skkndownloadbychat@gmail.com
skkndownloadbychat@gmail.com
skkndownloadbychat@gmail.com
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 34: Lưu đồ thuật toán nồi lắng xoáy
skkndownloadbychat@gmail.com
3.2 Lập trình bộ điều khiển PID điều khiển nhiệt độ
Hiện nay ngoài phương pháp sử dụng bộ điều khiển PID riêng cho van tuyến tính thì bộ điều khiển PID mềm xây dựng trong chương trình và chạy trực tiếp trên PLC được sử dụng rất nhiều. Do tính tiện dụng, giảm được chi phí, kỹ sư lập trình dễ dàng thiết lập và
cài đặt chương trình nên phương pháp này được sử dụng khá phổ biến. Chính vì vậy em quyết định xây dựng bộ điều khiển PID mềm trên PLC S7-1500.
Nồi Gạo
Hình 35: Lập trình bộ điều khiển pid điều khiển nhiệt độ + Setpoint : giá trị nhiệt độ mong muốn cần đạt đưuọc
+ Input : giá trị thực tế của nồi
+ Output : giá trị đáp ứng mà bộ PID xuất ra để nhiệt độ của nồi đạt đến giá trị Setpoint + 3 hàm move : gán giá trị lần lượt các thông số KP, KI, Kd mà người dùng nhập.
skkndownloadbychat@gmail.com
Tương tự với nồi Malt và nồi Hoa. ● Nồi malt :
● Nồi hoa
Hình 36: Nồi hoa
Hình 37: Nồi Malt
3.3 Lập trình toàn bộ chương trình - Phân cổng vào ra:
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 38: Phân công vào ra
skkndownloadbychat@gmail.com
Chương 4: Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển
4.1 Sơ đồ hệ thống
Hình 39: Sơ đồ khối hệ thống
Hình trên là sơ đồ khối kết nối hệ thống giám sát và điều khiển, trong đó: 4.1.1 SQL server
MS SQL Server là hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) của Microsoft. Nó được xây dựng cho các chức năng cơ bản như lưu trữ dữ liệu do nhu cầu sử các phần mềm theo mô hình khách - chủ. MS SQL Server có thể chạy được trên một hoặc nhiều máy dùng chung mạng. Ở hệ thống này, SQL Server có chức năng lưu trữ dữ liệu (database) của hệ thống được gửi từ phía giao diện WinformC#.
4.1.2 Winform C#
Winform hay còn được gọi là windows form là một giải pháp được chạy trên nền windows, cụ thể là phần mềm Visual Studio 2019. Khối này có chức năng hiển thị, giám sát, điều khiển hệ thống. Winforms có thể truy vấn dữ liệu ở SQL Server đồng thời gửi những dữ liệu quan trọng đến SQL Server.
skkndownloadbychat@gmail.com
4.1.3 KepServerEX
Đây là bộ phận trung gian giúp kết nối giữa phần hiện trường (PLC) và giao diện giám sát (winforms C#).
4.1.4 PLCsim
Phần mềm giúp mô phỏng hoạt động của PLC, giúp việc thiết kế chương trình trở nên thực tế hơn.
4.1.5 TiaPortal
Phần mềm lập trình PLC, có chức năng xử lý, đọc, ghi dữ liệu tại cấp hiện trường.
4.2 Kết nối giao diện với PLC
Khai báo các tag trung gian
Hình 40: Khao báo các tag trung gian 4.3 Các giao diện và hướng dẫn sử dụng
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 41: Giao diện đăng nhập Trên giao diện đăng nhập phần mềm có:
Các vị trí điền thông tin tài khoản của người sử dụng.
Nút “đăng nhập” để đăng nhập sau khi đã nhập đúng Account và Password. Nếu nhập sai thông tin đăng nhập thì phần mềm sẽ báo lỗi sai tài khoản hoặc mật khẩu.
Nút “Thoát” để thoát chương trình. Thông tin tài khoản người sử dụng phần mềm được đăng kí và quản lý trên cơ sở dữ liệu (ở đây cơ sở dữ liệu được sử dụng là SQL server)
skkndownloadbychat@gmail.com
4.3.2 Giao diện chính
Hình 43: Giao diện chính
Sau khi đăng nhập thành công tài khoản và mật khẩu, chương trình sẽ chuyển sang giao diện vận hành chính. Trên giao diện vận hành chính có các nút tương ứng với các chức năng:
“Nồi gạo”:Mở giao diện giám sát của nồi Gạo.
“Nồi Hoa”:Mở giao diện giám sát của nồi Hoa.
“Nồi Lắng Xoáy”: Mở giao diện giám sát của nồi Lắng Xoáy.
“Nồi Malt”:giao diện giám sát của nồi Malt
“Nồi Lọc”:Mở giao diện giám sát của nồi Lọc.
skkndownloadbychat@gmail.com
4.3.3 Giao diện nồi gạo
Hình 44: Giao diện nồi gạo Giao diện này sẽ theo dõi trạng thái hoạt động của nồi gạo.
“Quay lại”để quay lại giao diện chính
“Nồi Malt”là để chuyển sang giao diện nồi Malt.
“ Chi tiết”để vào xem các thông số chi tiết của nồi Gạo. Dưới đây là giao diện chi tiết về giám sát nồi gạo.
“ Nhiệt độ”:Hiển thị nhiệt độ hiện tại của nồi.
“ Tốc độ”:Hiển thị tốc độ quay của cánh khuấy
“ Trạng thái”hiển thị nội dung“An toàn”hoặc cảnh báo “ Vượt ngưỡng an toàn”nhiệt độ của nồi
skkndownloadbychat@gmail.com
“Cài đặt ngưỡng”: Cài đặt nhiệt độ cao nhất cho phép (trong từng quá trình gia nhiệt do quá độ) hoặc do các tình huống phát sinh. Nhập nhiệt độ cần đặt sau đó nhấn Enter để hoàn tất.
Nếu nhiệt độ vẫn ở mức an toàn thì sẽ hiển thị“An Toàn”
Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép thì cảnh báo“ vượt ngưỡng an toàn”.
“KP” “KI” “KD” phía bên phải để nhập thông số PID điều khiển nhiệt độ nồi. Trong trường hợp cần thay đổi thông số PID của nồi, cần nhập vào các ô tương ứng sau đó ấn
“Cập nhật”để cập nhật giá trị PID.
“Quay lại”để trở lại giao diện phía trước(Nồi gạo)
Hình 45: Chi tiết nồi gạo
4.3.4 Giao diện nồi Malt
“Quay lại”để quay lại giao diện chính.
skkndownloadbychat@gmail.com
“ Chi tiết”để vào xem các thông số chi tiết của nồi Malt. Giao diện chi tiết nồi Malt cũng tương tự nồi gạo.
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 46: Giao diện nồi Malt Hình 47: Chi tiết nồi Malt
skkndownloadbychat@gmail.com
4.3.5 Giao diện nồi Hoa
Hình 48: Giao diện nồi Hoa
“Quay lại”để quay lại giao diện chính.
skkndownloadbychat@gmail.com
“Chi tiết”để vào xem các thông số chi tiết của nồi Hoa. Giao diện chi tiết nồi Hoa cũng tương tự nồi Gạo và nồi Malt.
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 49: Chi tiết nồi hoa 4.3.6 Giao diện nồi lọc “Quay lại” để quay lại giao diện chính.
skkndownloadbychat@gmail.com
Hình 50: Giao diện nòi lọc
Nồi này không cần điều khiển nhiệt độ nên không có các thông tin chi tiết. 4.3.7 Giao diện nồi lắng xoáy
Hình 51: Giao diện nồi lắng xoáy
“Quay lại”để quay lại giao diện chính.
“Nồi Hoa”là để chuyển sang giao diện “Nồi Hoa”.
Nồi này không cần điều khiển nhiệt độ nên không có các thông tin chi tiết.