ĐỒ ÁN : TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ BƠM NƯỚC TRONG NHÀ MÁY

ĐỒ ÁN : TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ BƠM NƯỚC TRONG NHÀ MÁY Giảng viên hướng dẫn: Lê Quang Đức 1.1.Tính cần thiết và ứng dụng của đề tài Xuất phát từ tình trạng các nhà máy muốn bơm nước lên hồ chứa, mà phải qua trung gian nhiều hồ khác nữa. Việc máy bơm có hoạt động hay không phụ thuộc rất nhiều vào việc hồ dưới có nước hay không nếu không có nước máy bơm cứ chạy dẫn đến cháy máy bơm; nếu như hồ trên đã đầy rồi mà máy cứ bơm dẫn tới tình trạng lãng phí nước. Chính vì thế nên nhóm em quyết định khắc phục những vẫn đề đó bằng việc kết hợp đo mức nước ở cả hai hồ rồi ra quyết định là có cho máy bơm hoặc động hay không.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC : TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ BƠM NƯỚC TRONG NHÀ MÁY

Ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Giảng viên hướng dẫn: Lê Quang Đức

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

Nguyễn Quang Tin 1811050089 18DTDA2

Nguyễn Trần Thanh Tú 1811050098 18DTDA2

Mai Văn Hiệp 1811050303 18DTDA2

1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tính cần thiết và ứng dụng của đề tài

Xuất phát từ tình trạng các nhà máy muốn bơm nước lên hồ chứa, mà phải qua trung gian nhiều hồ khác nữa Việc máy bơm có hoạt động hay không phụ thuộc rất nhiều vào việc hồ dưới có nước hay không nếu không có nước máy bơm cứ chạy dẫn đến cháy máy bơm; nếu như hồ trên đã đầy rồi mà máy cứ bơm dẫn tới tình trạng lãng phí nước Chính vì thế nên nhóm em quyết định khắc phục những vẫn đề đó bằng việc kết hợp đo mức nước ở cả hai hồ rồi ra quyết định là có cho máy bơm hoặc động hay không

1.2 Nhiệm vụ cần thự hiện

- Giám sát mực nước của hồ nguồn

- Giám sát mực nước của bồn chứa nước nhà máy

- Bơm nước nước khi bồn chứa hết nước

- Bơm manual để phù hợp với từng nhu cầu công việc

1.3 Phạm vi giới hạn của đồ án

Các chức năng không có trong hệ thống

- Không báo lượng nước (theo đơn vị đo lường)

- Không hiện thị lượng nước (theo đơn vị đo lường)

- Không bơm tự động theo yêu cầu (bơm đầy hồ khi chế độ full)

- Không bơm ngược lại hồ nguồn

1.4 Bố cục và thời gian thực hiện

Thực hiện đồ án trong 8 tuần của môn học

2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

2.1 Tìm hiểu đề tài

Trên thế giới, việc sử dụng PLC để điều khiển mực nước đã được áp dụng từ lâu và ngày càng phổ biến còn ở Việt Nam, việc sử dụng PLC cũng đang phát triển và việc

áp dụng PLC để điều khiển mực nước trong các bồn chứa đang trở nên phổ biến hơn Với tính năng nổi trội, PLC cho phép điều khiển với độ chính xác cao, dễ dàng Hiện nay, đã có nhiều nhà máy cũng như công trình sử dụng như:

Mô phỏng quy trình sử lý và lọc nước

Hệ thống giám sát trạm bơm

2.2 Kỹ thuật

- Ứng dụng và sử dụng các chức năng điều khiển của PLC để điều khiển hệ thống

- Dùng các sensor để phát hiện mực nước và phát tín hiệu về PLC điều khiển

- Đưa vào máy bơm có công xuất lớn để tiết kiệm thời gian bơm nước

- Hệ thống đơn giản dễ sử dụng

2.3 Thị trường

Hệ thống bơm nước được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp ngoài ra còn

có các chung cư hoặc nhà cao tầng

Nguồn nước là nguyên liệu rất quan trọng đặc biệt là các công việc như lương thực thực phẩm, tản nhiệt máy móc cơ khí, …

Chính vì vậy họ mong muốn có 1 hệ thống giám sát cũng như quy trình bơm tự động đơn giản nhưng hiệu quả để giải quyết các vấn đề

2.4 Xã hội và môi trường

Thân thiện với môi trường vì không thải ra khí thải gây ô nhiễm không khí

Quy trình lắp đặt đơn giản tiết kiệm được thời gian thi công cũng như chi phí

3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

3.1 Đề xuất phương pháp thực hiện

Đề tài hệ thống điều khiển và giám sát bơm nước tự động cho nhà máy nhằm vào đối tượng các nhà máy, công trình vừa và nhỏ có sử dụng nguồn nước trong quy trình sản xuất cụ thể là nhà máy chế biến lương thực thực phẩm tư nhân

Nên hệ thống bơm được thiết kế với công xuất không quá lớn để tránh việc dư công suất và chiếm không gian quá lớn trong nhà máy cũng như giảm chi phí đầu

tư mà vẫn đảm bảo được các chức năng cơ bản cần thiết của hệ thống

3.2 Lựa chọn phương pháp thiết kế

- Lựa chọn các bồn chứa phù hợp với nhu cầu sử dụng của nhà máy

- Sử dụng thẳng nguồn nước của nhà máy nước của nhà nước không thông qua bồn nguồn trung giảm giúp giảm không gian và chi phí

- Sử dụng các cảm biến ngắt để chống tràn và an toàn lao động

- Thiết kế chế độ manual để bơm lượng nước phù hợp với công việc tại thời điểm đó

- Nếu trong quy trình automatic hệ thống bơm một cách tự động khi cạn đề luôn dáp ứng được lượng nước sử dụng

3.3 Xác định cấu hình, tính năng, thông số kỹ thuật của sản phẩm

Nguyên lý hoạt động của sản phẩm

+ Khi nhấn START hệ thống được khởi động và báo đèn nguồn lúc này đang trong trạng thái automatic nên khi cảm biến cạn phát hiện mực nước trong bồn hết thì máy bơm tự động hoạt động để bơm nước vào bồn tiếp tục phục vụ sản xuất khi bồn đầy thì dừng bơm

+ Khi nhấn ON chuyển qua chế động manual ( thủ công ) máy bơm hoạt động đến lúc nhấn OFF hoặc bồn đầy dùng để tùy chỉnh được lượng nước cần dùng trong quy trình sản xuất

Cấu hình sản phẩm :

- Phần điều khiển:

+ PLC là bộ điều khiển logic nơi điều khiển mọi hoạt động của sản phẩm

* SỐ NGÕ VÀO SỐ: 8

* SỐ NGÕ RA SỐ: 8, TRANSISTOR(SINK)

* NGUỒN CUNG CẤP: 240 VAC

* ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC

* CÔNG SUẤT: 30W

* TRỌNG LƯỢNG: 0.6KG

* CÓ THỂ MỞ RỘNG 16 ĐẾN 128 NGÕ VÀO/RA

* TRUYỀN THÔNG RS232C, RS 485

* KÍCH CỠ (W X H X D): 130X90X86

Sơ đồ chân:

+ Nút nhấn dùng điều khiển hay thay đổi trạng thái của sản phẩm

+ Sensor là cảm biến nhận các trạng thái của bồn nước.

Hãng CARLO GAVAZZI

- Output: Transistor NPN/PNP

- Trạng thái hiện thị : LED-indication for output ON

- Power supply: DC types: 10 to 40 VDC

- Áp lưc: 10bar ở 60 độ

- Tần số hoạt động: 30Hz

- Cường độ cảm biến: 0-100Lux hoặc 0-50000Lux

- Cable: 2 mét

- Nhiệt độ hoạt động: -20 đến +80 độ

- Chất liệu: Nhựa Polysulphone

Ứng dụng.

- Đo mực nước trong bồn, bể

- Kiểm soát mực nước khi kết nối với một số thiết bị khác

- Tối ưu hóa hệ thống tự động hóa

+ Contactor

là loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt điện cho máy bơm

+ Tiếp điểm: 1NO+1NC, 1NO, 1NC, 2NO+2NC

+ Dòng điện contactor LS: Từ 6a – 800a

+ Nhiệt độ thấp nhất: Từ -5 độ C – 40 độ C

+ Điện áp điều khiển: 380V

- Phần động lực:

+ Máy bơm công suất lớn dùng trong công nghiệp dùng để bơm nước từ nguồn vào bồn chứa của nhà máy

Động cơ: MÁY BƠM CÔNG NGHIỆP 30KW CM80-200B

Là động cơ dùng để bơm nước cấp cho nhà máy

Thông số kỹ thuật

Thông tinMô tả

Model: CM 80 – 200B

Hãng sản xuất : PENTEX

Xuất xứ: Italy

Công suất : 40 HP – 30 kW

Lưu lượng : 84 – 225 m3/h

Cột áp: 51 – 38 mét

Điện áp sử dụng : 3 phase – 50Hz

Họng hút – họng xả: 100 – 80 (mm)

Bảo hành: 12 tháng

CO – CQ: Có

Các thông tin kỹ thuật khác:

Vật liệu thân bơm : Gang

Vật liệu cánh bơm : Gang

Kích thước (D x R x C) : 850 x 380 x 490 (mm) Khối lượng : 23.3 kg

Nhiệt độ chất lỏng: -10 – 90oC

Áp xuất làm việc max: 10bar

Lớp cách điện : Cấp F

Mức độ bảo vệ động cơ: IP55

Bồn chứa nước (hãng Sơn Hà)

Mức chứa : 20.000 L (20m khối)

Chất liệu : Inox

Loại : Nằm ngang

Đường kính 2200mm

Chiều dài thân bồn 5000mm

Chiều dài cả bồn 5500mm

Chiều cao cả bồn 2450mm

Chiều rộng cả bồn 2300mm

Số người sử dụng phù hợp dùng trong công nghiệp sản xuất

4 Thiết kế thí nghiệm, mô hình

4.1 Thiết kế quy trình các bước tiến hành thiết kế điều khiển

- Xác định nghiệm vụ thư

- Lập sơ đồ khối chức năng

- Viết grafcet và SFC

- Lập code PLC

- Chạy thử và sửa lỗi

- Mô phỏng chức năng bằng lapview

4.2 Xác lập các chức năng điều khiển và xây dựng sơ đồ khối chương trình điều khiển và

giám sát

- Chức năng :

+ Automatic : Tự động bơm nước khi bồn nước cạn và tự động ngắt khi đầy

+ Manual : Điều kiển bằng thủ công để tùy chỉnh lượng nước cần dùng và cũng tự ngắt khi bồn đầy

- Sơ đồ khối giám sát và điều khiển

Dừng máy bơm

Dừng máy bơm OFF

4.3 Chọn các thiết bị, lập bảng tính giá thành và ước lượng thời gian thi công

Các thiết bị để thiết kế tủ điện :

ST

T

Các thiết bị động lực :

ST

T

Và các chi phí khác như : chi phí xây dựng, chi phí nhân công, …

Ước lượng thời gian thi công : 4 tháng

4.4 Các thiết kế cơ khí

Cad máy bơm nước

5. Thi công thí nghiệm, mô hình (mô phỏng)

5.1 Mạch điều khiển

5.2 Mạch động lực

5.3 Viết GRAFCET

5.4 SFC

5.5 Mô phỏng trên Labview

Mô phỏng tổng quát

Mô phỏng chức năng automatic khi nước cạn bơm tự hoạt động

Mô phỏng chức năng manual khi nhấn on thì bơm hoạt động

6 Tổng kết đánh giá

6.1 Ưu điểm

- Tự động bơm nước khi hết nước cung cấp kịp thời lượng nước dùng trong sản xuất

- Có chức năng manual có thể bơm lượng nước phù hợp với nhu cầu của nhà máy

- Hệ thống đơn giản giúp giảm chi phí xây dựng, lắp đặt cũng như nhân công.

- Thay thế sức lao động, giám sát thường xuyên của con người.

6.2 Nhược điểm

- Chưa có thiết bị do lượng nước trong bồn.

- Hệ thống đơn giản hóa nên nhiều chức năng hẹn giờ, bơm theo mức, … chưa có.

- Còn phụ thuộc vào nguồn nước từ nhà máy lọc.

- Có cảm biến chất lỏng giúp tự ngắt khi nước đầy và bơm khi hết nước.

- Có chức năng bảo vệ khi bồn nguồn hay nguồn nước hết.

6.3 Xét các khía cạnh

- Hệ thống đơn giản phù hợp với các nhà máy xí nghiệp vừa và nhỏ.

- Không gây ra khói hay chất thải không gây ô nhiễm môi trường.

6.4 Hướng phát triển

- Thêm các chức năng về đặt thời gian, đặt lượng nước hay mực nước cần bơm.

- Thiết kế cơ khí giúp nâng cao độ bền.

- Lập ra quy trình lắp đặt chặc chẽ giảm thời gian cũng như nhân công thi công.