52 Hình 3.13. Tủ điện hoàn chỉnh * Hệ thống hoàn chỉnh: Hình 3.14. Hệ thống hoàn chỉnh 3.2.2. Kết quả thi công, chế tạo phần mềm
53
a. Kết quả phần mềm lập trình với ngôn ngữ LAD trên chương trình TIA Portal v13:
Hình 3.15. Kết quả phần mềm
b. Kết quả dò tham số bộ PID
KP = 35.1878
KI = 85.78429
KD = 21.58565
3.3. Kết quả chạy thử nghiệm và hoàn thiện thiết bị sấy
a. Hệ thống chạy không tải với Setpoint 500 C:
Cho hệ thống vận hành không tải liên tục trong thời gian 3 giờ đồng hồ tiến hành lấy mẫu nhiệt độ trong buồng sấy (hiển thị trên màn hình báo nhiệt độ, độ ẩm Prosens) với tần suất lấy mẫu là 10 phút, sau đó so sánh mẫu thu được với giá trị đặt (Setpoint) để xác định sai số nhiệt độ điều khiển, tỉ lệ % sai số so với giá trị đặt cho kết quả như trên bảng 6:
54
Bảng 6. Sai số hệ thống khi chạy không tải tại Setpoint 500 C
b. Hệ thống chạy có tải với Setpoint 500 C. * Sử dụng nguyên liệu sấy là hành:
55
Thời điểm bắt đầu sấy, nhiệt độ buồng sấy là 230 C, độ ẩm 83,1 %, khi kết thúc quá trình sấy, độ ẩm buồng sấy là 15 %, thời gian sấy là 23,3 giờ.
Hình 3.17a. Hành sau khi sấy
56
Trong suốt quá trình sấy, nhiệt độ trong buồng sấy được thu thập, lấy mẫu với tần suất 30 phút/1 lần.
Bảng 7. Bảng giá trị lấy mẫu sấy hành từ lần 1 đến lần 23
Dữ liệu sau đó được tổng hợp lại, rồi đem so sánh với giá trị nhiệt độ đặt (500 C), độ sai lệch E(t) giữa giá trị đặt (SV) và nhiệt độ buồng sấy (PV) được xác định theo biểu thức: E(t)= | PV-SV|. Từ đó, độ sai lệch E(t)% được tính theo công thức: E(t)% = (E(t) / SV)*100% . Kết quả cụ thể được xác định trên bảng 7 và bảng 8.
Bảng 8. Bảng giá trị lấy mẫu sấy hành từ lần 24 đến lần 46
57
Kết quả ở bảng 7 và bảng 8 cho thấy rằng: Giá trị sai lệch Et% lớn nhất là 0,8%, nhỏ hơn rất nhiều so với 5% (giá trị lớn nhất cho phép của một hệ thống được coi là ổn định).
* Sử dụng nguyên liệu sấy là lá thìa canh
Tiến hành sấy lá thìa canh với nhiệt độ đặt 500 C, độ ẩm buồng sấy trước khi sấy là 82,1%, quá trình sấy kết thúc với độ ẩm 15%, thời gian sấy đo được là 11,5 giờ.
Thực hiện lấy mẫu nhiệt độ trong buồng sấy với tần suất lấy mẫu là 30 phút/lần.
Hình 3.18. Nguyên liệu sấy là lá thìa canh
Tiến hành so sánh nhiệt độ trong buồng sấy trong các lần lấy mẫu rồi so sánh với nhiệt độ đặt, các giá trị Et và Et% được xác định như trên bảng 9:
Bảng 9. Bảng giá trị lấy mẫu sấy lá thìa canh
58
c. Một số nhận xét, đánh giá hệ thống sấy và chất lượng của sản phẩm sấy Từ kết quả chạy thử nghiệm và hoàn thiện hệ thống sấy, hệ thống đã cho thấy sự ổn định trong quá trình sấy với các loại nguyên liệu sấy khác nhau, nhiệt độ trong buồng sấy khá ổn định, mức độ dao động xung quanh giá trị đặt nhỏ. Sản phẩm sấy cho chất lượng tương đối đồng đều. Điều đó cho thấy sự hợp lý trong thiết kế thi công hệ thống sấy cả về cơ khí lẫn điều khiển.
59
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Kết luận 4.1. Kết luận
Từ quá trình bắt đầu nghiên cứu, thiết kế, thi công đến giai đoạn chạy thử, kiểm nghiệm và hoàn thiện hệ thống tự động ổn định nhiệt độ buồng sấy nông sản, khóa luận đã thành công trong việc hoàn thành mục tiêu nghiên cứu và rút ra được một số kết luận như sau:
- Đã thành công trong việc thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống cơ khí và sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp điện và điều khiển cho buồng sấy nông sản.
- Chế tạo thành công các bộ phận cơ khí và các bộ phận điều khiển của hệ thống buồng sấy nông sản cả về phần cứng lẫn phần mềm.
- Lắp ráp, kết nối các bộ phận tạo thành hệ thống sấy hoàn chỉnh.
- Hệ thống sấy hoạt động ổn định với độ sai lệch Et% < 5% (nằm trong giới hạn cho phép). Không những thế, hệ thống khi hoạt động còn cho mức độ sai lệch rất nhỏ ( dưới 1%).
- Sản phẩm sấy có chất lượng đồng đều nhau tại mỗi mẻ sấy và giữa các mẻ sấy.
- Hệ thống sấy có thể sấy được nhiều nguyên liệu nông sản khác nhau, tạo nên sự đa dạng cho khả năng sấy của hệ thống.
4.2. Đóng góp của đề tài
a. Đề tài đã bổ sung và cung cấp thêm một sự lựa chọn trong việc thiết kế, sử dụng thiết bị điều khiển mới của Siemens: PLC S7-1200 trong các hệ thống điều khiển tự động, cụ thể là trong việc thiết kế, chế tạo hệ thống ổn định nhiệt độ buồng sấy. Việc sử dụng S7-1200 thay thế cho S7-200 đã làm giảm giá thành chế tạo hệ thống trong khi chất lượng hệ thống còn được cải thiện hơn nhờ những ưu điểm vượt trội của S7-1200 so với S7-200.
b. Việc kết hợp sử dụng đồng thời năng lượng mặt trời và năng lượng điện lưới bổ sung cung cấp cho quá trình sấy đã khắc phục được nhược điểm về yếu tố công suất trong việc sử dụng hoàn toàn năng lượng mặt trời, đồng thời làm giảm bớt việc tải công suất từ lưới điện, giúp làm giảm chi phí sấy.
60
4.3. Hạn chế, tồn tại
Hệ thống sấy sau khi được hoàn thành thì bên cạnh những ưu điểm, hiệu quả đã được kiểm nghiệm thì vẫn còn tồn tại một số hạn chế như sau:
- Buồng sấy vẫn bị thất thoát nhiệt ra ngoài vì vỏ cách nhiệt buồng sấy được làm từ gỗ, trong quá trình sấy, nhiệt trong buồng sấy vẫn truyền được qua lớp gỗ và khuếch tán ra ngoài, đồng thời, các khe hở tại các vị trí lắp ghép các tấm gỗ cũng tạo điều kiện cho nhiệt bên trong buồng sấy thoát ra ngoài.
- Vị trí đặt các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong buồng sấy cũng chưa phải là lựa chọn tối ưu nhất, ngoài việc làm giảm tính thẩm mỹ của hệ thống sấy còn làm tăng sự sai lệch của giá trị phản hồi gửi về bộ phận điều khiển.
- Thời gian quá độ của hệ thống còn lớn, gia tốc tăng nhiệt thấp do công suất của bộ phận cung cấp nhiệt còn hạn chế.
4.4. Kiến nghị, đề xuất giải pháp
a. Kiến nghị
Để giải quyết được những hạn chế vẫn còn tồn tại, khóa luận cần có thêm thời gian để nghiên cứu và đưa ra phương hướng giải quyết. Và cũng do khả năng tài chính cũng còn hạn hẹp nên nhiều bộ phận, thiết bị tạo thành hệ thống cho chất lượng chưa cao. Kính mong lãnh đạo khoa Kỹ Thuật Công Nghệ có phương án hỗ trợ về mặt kinh phí, giúp cho đề tài có thêm năng lực tài chính để giải quyết những mặt hạn chế đang còn tồn tại.
b. Đề xuất giải pháp
- Để khắc phục hiện tượng buồng sấy bị thất thoát nhiệt ra ngoài, mặt trong buồng sấy nên được dán một lớp inox mỏng đặt trên một lớp bông thủy tinh cách nhiệt. Đồng thời, các khe hở tại các vị trí lắp ghép cần được gia công bịt kín lại.
- Cải thiện độ sai lệch của tín hiệu phản hồi từ cảm biến bằng cách thử nhiều vị trí lắp cảm biến hơn nữa, để tìm ra vị trí hợp lý nhất làm giảm sự sai lệch của tín hiệu.
- Sử dụng bộ phận cung cấp nhiệt có công suất lớn hơn, làm tăng quá trình gia tốc nhiệt qua đó làm giảm thời gian quá độ của quá trình sấy.
61
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Công Danh (2013), Điều khiển nhiệt độ dùng PLC S7-200 và
EM231, Đại học Cần Thơ.
[2]. Lê Tiến Lộc, Lâm Thanh Hiển (2010), Nghiên cứu ba chế độ điều khiển
On/Off, PID, Fuzzy và ứng dụng trong điều khiển mô hình lò nhiệt, Đại học Lạc
Hồng.
[3]. Nguyễn Văn May (2007), Giáo trính kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội.
[4]. Nguyễn Thị Hoài Sơn, Nguyễn Văn Hồng, Ứng dụng vi điều khiểnATMEGA 8535 họ AVR trong tự động điều khiển khí sấy nông sản và hiển thị kết quả trên máy tính.
62
PHỤ LỤC