KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA Họ và tên sinh viên :

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG

TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

Họ và tên sinh viên : VŨ DUY KIÊN

Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2009-2013

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG

TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian khảo sát thực tế tại nhà máy đường Phổ Phong, nhóm chúng em luôn được sự quan tâm và hướng dẫn tận tình từ các cán bộ công nhân viên trong nhà máy trong suốt quá trình khảo sát Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý công ty và cán bộ công nhân viên trong nhà máy đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng

em

Với sự hướng dẫn tận tình của các cán bộ công nhân viên, nhóm em đã được tìm hiểu về quy trình hoạt động sản xuất, nguyên tắc làm việc của thiết bị, của từng phân xưởng, chế độ công nghệ của nhà máy… Và đặc biệt là em đã được tìm hiểu kỉ

về hệ thống cấp liệu cho quá trình ép mía.Thực tập trong nhà máy là một cơ hội tốt cho

em được trải nghiệm, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế, và từ đó giúp em hiểu và nâng cao kiến thức về công nghệ sản xuất đường

Đề tài: “Khảo sát và thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong day chuyền ép mía” Gồm 2 phần :

Phần 1 : Khảo sát hệ thống cấp liệu trong dây chuyền ép mía của nhà máy

Phần 2 : thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền ép mía

Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn đến quý công ty và các cán bộ công nhân viên nhà máy, đồng thời em cũng chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh và đặc biệt đến giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Hùng và KS Nguyễn Trung Trực đã hướng dẫn em hoàn thành phần thiết kế của đề tài và hoàn thành bài báo cáo này trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

TP HỒ CHÍ MINH Ngày tháng năm 2013

BÙI XUÂN HẢI

TÓM TẮT

Đề tài: “Khảo sát và thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền ép mía” được thực hiện tại nhà máy đường Phổ Phong tỉnh Quảng Ngãi và trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2013

Đề tài có nội dung :

- Khảo sát thực tế các tính năng kĩ thuật của dây chuyền ép mía của nhà máy đường

- Xây dựng phương án điều khiển tự động cho dây chuyền ép mía

MỤC LỤC

TRANG TỰA i 

LỜI CẢM ƠN ii 

TÓM TẮT iii 

MỤC LỤC iv 

DANH SÁCH CÁC HÌNH vi 

Chương 1 1 

MỞ ĐẦU 1 

1.1 Đặt vấn đề 1 

1.2 Mục đích của đề tài 2 

1.2.1 Mục đích chung 2 

1.2.2 Mục đích cụ thể 2 

Chương 2 3 

TỔNG QUAN 3 

2.1 Đối tượng nghiên cứu 3 

2.2 Sơ lược về công nghệ sản xuất đường và công nghệ ép mía 3 

2.2.1 Sơ lược về công nghệ sản xuất đường 3 

2.2.2 Sơ lược về công nghệ ép mía 6 

2.2.2.1 Phương pháp lấy nước mía 6 

2.2.2.2 Công đoạn lấy nước mía 9 

2.3 Sơ lược về một số thiết bị 9 

2.3.1 Động cơ 9 

2.3.2 Biến tần 12 

2.3.3 PLC 14 

2.3.4 Cảm biến 16 

2.3.5 Đồng hồ tủ điện đa năng MFM384 17 

2.4 Sơ lược về phần mềm Autobase 18 

2.5 Sơ lược về KEPServerEX 20 

Chương 3 21 

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 

3.1 Nội dung nghiên cứu 21 

3.2 Phương pháp nghiên cứu 21 

3.2.1 Phương tiện thực hiện 21 

3.2.2 Sử dụng phần mềm để mô phỏng, điều khiển hệ thống 21 

Chương 4 22 

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22 

4.1 Khảo sát hệ thống cấp liệu tự động 22 

4.1.1 Băng tải 1 23 

4.1.2 Băng tải 2 25 

4.1.3 Máy băm 27 

4.1.4 Băng tải cào hộp khẩu vị 1 30

4.1.5 Băng tải các hộp khẩu vị 2, 3 và 4 32 

4.2 Thiết kế phần điều khiển hệ thống cấp liệu tự động trong day chuyền ép mía 34 

4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 34 

4.2.2 Giải thuật điều khiển 35 

4.3 Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển 40 

4.3.1 Giao diện toàn bộ hệ thống 40 

4.3.2 Giao diện các bộ phận 41 

4.5 Kết nối thiết bị 44 

4.6 Nhận xét 44 

Chương 5 45 

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 45 

5.1 Kết luận 45 

5.2 Đề nghị và hướng phát triển 45 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 

PHỤ LỤC 47 

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất đường 3 

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ ép mía 6 

Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu đơn 7 

Hình 2.4: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kép 8 

Hình 2.5: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kết hợp 8 

Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 3 pha 10 

Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây 10 

Hình 2.8: Biến tần 12 

Hình 2.9: Sơ đồ nối dây chính của biến tần 13 

Hình 2.10: Sơ đồ đấu dây của biến tần 13 

Hình 2.11: Sơ đồ kết nối thực của biến tần 14 

Hình 2.12: Ứng dụng của PLC 14 

Hình 2.13: Đồng hồ tủ điện đa năng MFM384 17 

Hình 2.14: Chức năng kết nối của AUTOBASE 18 

Hình 2.15: Phần mềm KEPServerEX 20 

Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền ép mía 22 

Hình 4.2: Chi tiết về băng tải 1 23 

Hình 4.3: Sơ đồ băng tải 1 24 

Hình 4.4: Một đầu của băng tải 1 25 

Hình 4.5: Nối tiếp giữa băng tải 1 và băng tải 2 25 

Hình 4.6: Chi tiết băng tải 2 26 

Hình 4.7: Sơ đồ băng tải 2 26 

Hình 4.8 : Động cơ băng tải 2 27 

Hình 4.9: Máy băm 27 

Hình 4.10: Sơ đồ máy băm 28 

Hình 4.11: Máy băm 3 28 

Hình 4.12: Bảng điều khiển máy băm 1 và 2 29 

Hình 4.13: Hộp khẩu vị sau băng tải cào 1 30 

Hình 4.14: Sơ đồ băng tải cào hộp khẩu vị 1 31 

Hình 4.15: Sơ đồ băng tải cào 4 32 

Hình 4.16: Hộp khẩu vị 3 32 

Hình 4.17: Sơ đồ băng tải cào hộp khẩu vị 2,3 và 4 32 

Hình 4.18: Che ép 33 

Hình 4.19 : Sơ đồ khối kết nối điều khiển 34 

Hình 4.20: Thuật toán điều khiển băng tải cào 1 35 

Hình 4.21: Sơ đồ mô tả mức khẩu vị 36 

Hình 4.22: Thuật toán điều khiển băng tải cào 2, 3 và 4 37 

Hình 4.23: Thuật toán chống tràn bồn nước mía 38 

Hình 4.24: Thuật toán bảo vệ động cơ 39 

Hình 4.25: Giao diện điều khiển hệ thống 40 

Hình 4.26: Giao diện mô phỏng băng tải 1 41 

Hình 4.27: Giao diện mô phỏng băng tải cào 1 42 

Hình 4.28: Giao diện mô phỏng băng tải cào 2,3,4 43 

nghiên cứu và nâng cao mức độ tự động hóa hệ thống

Được sự chấp thuận của Khoa Cơ Khí Cộng Nghệ,Trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh và dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, KS Nguyễn Trung Trực, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài : “ Khảo sát và thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền ép mía tự động ”

1.2 Mục đích của đề tài

1.2.1 Mục đích chung

Khảo sát tình hình hoạt động của hệ thống cấp liệu trong dây chuyền ép mía của nhà máy đường Phổ Phong,từ đó cho phương án tính toán hệ thống điều khiến tự động cho dây chuyền ép mía

1.2.2 Mục đích cụ thể

Tiến hành khảo sát các tính năng kỉ thuật của dây chuyền ép mía bao gồm các thông số sau :

 Cấu tạo của hệ thống chấp hành của dây chuyền ép mía

 Cấu tạo hệ thống điều khiển cho dây chuyền ép mía

 Tính ổn định của hệ thống

 Khảo sát tính hiệu quả của hệ thống mang lại thông qua số liệu thực tế

 Năng suất mang lại khi sử dụng hệ thống điều khiển hiện tại của nhà máy

 Chi phí cho hệ thống điều khiển

Dựa trên các thông số cơ bản xác định trong quá trình khảo sát và điều kiện làm việc cụ thể, tiến hành thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho dây chuyền ép mía

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là điều khiển tự động của PLC để đảm bảo những yêu cầu hoạt động của hệ thống và sự kết hợp của PLC với cảm biến và phần mềm mô phỏng

Nghiên cứu thiết kế sao cho mô phỏng và kết nối thử hoạt động tốt, đúng theo yêu cầu điều khiển

2.2 Sơ lược về công nghệ sản xuất đường và công nghệ ép mía

2.2.1 Sơ lược về công nghệ sản xuất đường

Công nghệ sản suất đường được thể hiện như sau:

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất đường

Xử lý nguyên liệu

Ép mía lấy nước

Làm sạch nước mía

Cô đặc nước mía

Nấu đường và trợ tinh

Ly tâm, sấy, đóng bao, thành phẩm

Kiểm nghiệm KSC và an toàn lao động

Nguyên liệu mía sau khi khai thác được vận chuyển về nhà máy bằng ôtô tải, sau khi được kiểm tra, xác định chữ đường, rồi được cần cẩu mía đưa vào tập trung ở sân mía

Sau đó cẩu mía lần lượt đưa mía đến bàn lùa để đưa một lượng mía thích hợp xuống các băng tải, trong bàn lùa có 7 xích tải đưa mía xuống băng tải, rồi đến máy băm 1 được bằm thành nhiều mảnh, tiếp tục băng tải 1 đưa lên cao rồi rơi xuống băng tải 2, tại đây mía được băm nhuyễn hơn Sau đó băng tải 2 đưa đến băng tải cao su rồi đến che ép I

Trước khi vào che ép I, trên băng tải cao su có máy hút sắt từ để hút các vụn sắt thép còn lẫn trong mía Sau đó, mía lần lượt đi qua 4 che ép để lấy triệt để lượng nước mía có trong cây mía, còn bã sau khi ép được băng tải cao su đưa đến lò hơi làm nguyên liệu đốt

Qua 4 che ép, nước mía được lấy ra khoảng 95% Nước mía hỗn hợp được lấy ra

từ che ép I và che ép II qua hệ thống lọc bã là sàng lọc cong đi vào thùng nước mía hỗn hợp, còn bã thì trục xoắn đưa về che ép II để tiếp tục ép Nước mía được lấy ra từ che ép III làm nước thẫm thấu cho che ép I, còn nước mía lấy ra từ che ép IV làm nước thẫm thấu cho che ép II Người ta dùng nước thẫm thấu có nhiệt độ 550C để tưới vào

bã sau khi ra khỏi che ép III

Nước mía hỗn hợp sau khi ra khỏi các che ép có PH = 55.2, nồng độ

13160Bx, sau đó gia vôi sơ bộ nước mía có PH=5.45.8, tiếp đó người ta bổ sung

H3PO4 88% với lượng pha loãng nhất định

Nồng độ pha loãng P2O5 có trong nước mía hỗn hợp được pittông định lượng bơm lên liên tục để hòa trộn đều, lượng vôi được bơm liên tục với nước mía hỗn hợp

đã được gia vôi sơ bộ chảy vào cân tự động, cứ ba tấn mía từ thùng cân bơm gia nhiệt

I, sau khi gia nhiệt 66 đến 700C nước mía hỗn hợp được bơm sang thiết bị xông SO2lần I, ở đây nước mía được xông SO2 với cường độ nhất định 1114ml, tiến hành trung hòa nước mía hỗn hợp với nồng độ sữa vôi 680Be, liều lượng nhất định đảm bảo pH 77.2

Sau khi trung hòa xong, nước mía hỗn hợp được bơm sang thùng chứa rồi bơm đi gia nhiêt II nâng nhiệt độ lên 1021040C, sau đó bơm sang thiết bị lắng

Tại đây nước mía hỗn hợp được tách ra làm 2 phần: nước chè trong và nước bùn Nước chè trong được lấy ra từ các ngăn của thùng lắng chảy vào khung lọc trong, nước bùn được bùn lắng ở đáy chảy về thùng nước bùn

Nước bùn được chảy liên tục về bộ phận lọc bùn là thiết bị trống lọc chân không

để tách làm 2 phần là bã bùn và nước lọc trong, bã bùn được tách nước bùn và thải ra ngoài làm phân bón, còn nước lọc trong về thùng lắng, nếu nước lọc trong còn bẩn thì bơm qua thùng chứa xử lý lại, nếu nước lọc trong trong thì được bơm đi cùng với nước chè qua thiết bị gia nhiệt III để nâng nhiệt độ lên 1151180C

Nước chè trong được bơm liên tục qua hệ thống bốc hơi và lần lượt đi từ nồi 1 đến nồi 4 do sự chênh lệch áp suất giữa các nồi Sau khi ra khỏi nồi cuối cùng ta được chè thô có nồng độ 52560Bx rồi bơm sang thùng chứa để xông SO2 lần II nhằm tẩy màu để được chè tinh có PH =4.95.2 để bơm đi nấu đường

Tiến hành nấu đường A Khi được đường non A ta xả xuống thùng trợ tinh, rồi xuống máng phân phối để đưa vào máy ly tâm

Đường non A có Bx=9395%, AP=8283 Sau khi qua máy ly tâm gián đoạn ta thu được đường cát A, mật nguyên A1 và mật loãng A2 Dùng mật A1, A2 và mật chè

để nấu non B có Bx =8588, AP =7677

Sau thời gian nấu ta đưa xuống trợ tinh thời gian 46 giờ đưa xuống máy ly tâm non B ta thu được mật B và đường cát B Mật B đưa xuống thùng chứa dùng dể nấu non C Còn đường cát B pha trộn 1824 giờ rồi đưa xuống máng phân phối, đưa xuống máy ly tâm non C ta được cát C và mật rỉ

Mật rỉ dùng làm nguyên liệu sản xuất cồn Còn đường cát C pha loãng với nước rồi bơm qua sunfit hóa lần II

Sau khi ly tâm đương non A ta có sản phẩm là đường cát A đựơc xả xuống sàng rung sau đó được sấy bằng không khí nóng 1000C Sau đó được băng tải đưa đến sàng chọn hạt, quá trình băng tải đưa đi được làm nguội bởi hệ thống quạt Trước khi sấy,

độ ẩm đường là 0,51% và sau khi sấy độ ẩm đường còn 0.050.08% và được đưa

lên sàng chọn hạt Ở đây đường được phân loại, những hạt không đạt yêu cầu và sẽ bị loại ra và hồi dung trở lại, để nấu lại cùng với đường bụi thu được sau khi sấy

Những hạt đường đạt yêu cầu được đưa xuống phía dưới qua cân điện tử rồi vào bao, mỗi bao có trọng lượng là 50kg được đóng bao, dán nhãn rồi đưa vào kho bảo quản

2.2.2 Sơ lược về công nghệ ép mía

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ ép mía

Công nghệ ép mía là một phần của công nghệ sản xuất đường Công nghệ ép mía đóng vai trò quyết định năng suất, chất lượng của quá trình sản xuất Vì vậy công nghệ

Hộp khẩu vị Máy hút sắt

2.2.2.1 Phương pháp lấy nước mía

-Phương pháp ép khô

Đây là phương pháp ép lấy nước mía mà không sử dụng nước thẩm thấu, chỉ dùng áp lực làm vở tế bào để lấy nước mía, do đó hiệu suất lấy đường thấp (khoảng 92 – 95%) và một lượng nhỏ đường còn nằm trong tế bào không thể lấy ra được

Nước mía lấy được (do không bị pha loãng) nên thuận lợi cho quá trình bốc hơi, tiết kiệm được năng lượng bốc hơi

Phương pháp ép khô chỉ sử dụng ở các nhà máy đường thủ công, trong phòng thí nghiệm…

-Phương pháp ép ướt (có sử dụng nước thẩm thấu)

Để lấy được nhiều đường ra từ cây mía, thì việc phun nước thấm vào bã mía được xem là biện pháp hiệu quả

Khi mía bị ép, màng tế bào bị rách và co lại, đồng thời nước mía chảy ra Sau khi

ra khỏi che ép, các tế bào nở ra và có khả năng hút nước mạnh Chính vì vậy, mà người ta đã phun nước vào lớp bã để hoà tan một lượng đường còn lại trong tế bào, qua lần ép sau nước đường pha loãng được lấy ra, và tiếp tục như vậy cho đến khi đường được lấy ra với mức cao nhất

Có 3 phương pháp ép ướt

Phương pháp ép thẩm thấu đơn :

Chỉ dùng nước nóng phun ngay vào bã khi ra khỏi miệng ép (trừ che ép cuối cùng), do đó khả năng lấy đường từ mía là rất cao

Tuy nhiên lượng nước thẩm thấu đưa vào lớn, nước mía hỗn hợp bị pha loãng, dẫn đến khó khăn cho quá trình bốc hơi như: tiêu hao nhiều năng lượng, thời gian bốc hơi kéo dài, đồng thời làm cho một lượng lớn đường bị chuyển hoá và phân hủy

Phương pháp ép thẩm thấu kép :

Đây là phương pháp có dùng nước mía pha loãng làm nước thẩm thấu, thường được áp dụng cho hệ thống ép ở các nhà máy có 4 che ép Đối với phương pháp này, nước nóng được phun vào bã khi ra khỏi miệng ép của che ép thứ 3, nước mía loãng

ép ra từ máy 4 được bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã ra khỏi che ép thứ 2, nước mía ra từ máy 4 được bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã ra khỏi che ép thứ 2, nước mía loãng ép ra từ che ép thứ 3 được bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã ra ở che ép thứ nhất Nước mía lấy ra từ máy 1 và máy 2 được tập trung lại thành nước mía hỗn hợp

Hình 2.4: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kép

Phương pháp ép thẩm thấu kết hợp :

Áp dụng ở các nhà máy có từ 5 che ép trở lên, và nâng công suất ép

Hình 2.5: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kết hợp

2.2.2.2 Công đoạn lấy nước mía

a) Xử lí mía

Nhằm tạo điều kiện cho quá trình ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất và hiệu suất ép Hệ thống xử lí mía trước khi ép bao gồm các quá trình sau:

San bằng mía: Do đưa xuống băng tải, mía ở trạng thái lộn xộn, không đồng đều,

do dó cần phải san bằng lớp mía trên băng tải, đảm bảo độ đồng đều của lớp mía, tăng mật độ mía

Băm mía: Mía được băm thành từng mảnh nhỏ nhằm phá vỡ lớp vỏ cứng của cây mía làm tế bào mía lộ ra, đồng thời san mía thành lớp ổn định trên băng tải và nâng cao mật độ mía trên băng tải Nhờ vậy:

- Nâng cao năng suất ép

- Nâng cao hiệu suất ép mía

Đánh tơi: Sau khi qua máy băm, lượng mía chưa được băm nhỏ còn nhiều nên chúng cần phải qua máy đánh tơi để phá vỡ hơn nữa tổ chức tế bào của cây mía, và làmtăng mật độ mía đưa vào che ép Nếu dùng máy đánh tơi, hiệu suất ép có thể tăng khoảng 1%

b) Ép giập

Ép giập vừa có tác dụng lấy nước mía ra từ cây mía (khoảng 60 – 70%), vừa làm cho mía giập vụn hơn Đồng thời thu nhỏ thể tích lớp mía, cung cấp mía đều đặn cho các che ép sau, tạo điều kiện cho các che ép sau làm việc ổn định, làm tăng năng suất, hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao

Động cơ điều khiển chủ yếu là động cơ 3 pha, thay đổi tần số sẽ thay đổi tốc độ

Vì vậy động cơ được điều khiển bằng biến tần.Thiết bị điện chuyển đổi điện năng AC thành cơ năng.Ứng dụng nhiều trong công nghiệp do nguồn điện có sẵn.Đơn giản, hiệu quả.Vận hành tin cậy hơn động cơ DC

Nối các thanh dẫn với nhau sẽ xuất hiện dòng ngắn mạch Các thanh dẫn sẽ quay

Cách nối dây :

Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây

Cách khởi động động cơ 3 pha :

 Cách điều khiển

Hiện nay, có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 3 pha không đồng

bộ trong đó sử dụng bộ biến tần và bộ điều khiển VS là rất phổ biến

Điều khiển VS : Phương pháp sữ dụng bộ điều khiển VS là một phương pháp

điều khiển đã được áp dụng từ lâu Động cơ VS (VS motor) là một động cơ có gắn

khớp từ (Magnetic Coupling) có khả năng điều chỉnh được tốc độ máy công tác Khớp

từ thực chất là một khớp ly hợp mà thao tác "ly" và "hợp" được thực hiện bởi từ

trường một chiều của nam châm điện Tùy theo từ trường này mạnh hay yếu dẫn đến lực từ liên kết giữa trục động cơ và trục máy công tác mạnh hay yếu và cuối cùng là tốc độ trên đầu trục của máy công tác là nhanh hay chậm Ta có thể điều chỉnh trơn tốc

độ ra trục máy công tác bằng bộ điều khiển điện áp một chiều nối với cuộn dây của khớp từ

Điều khiển biến tần : Ngày nay, với việc phát triển của công nghệ bán dẫn, biến

tần là lựa chọn số 1 cho việc điều khiển tốc độ động cơ 3 pha không đồng bộ

Với các tính năng vượt trội của biến tần:

Tốc độ làm việc của máy công tác sẽ được điều chỉnh vô cấp bằng cách điều chỉnh vô cấp tốc độ quay của motor không đồng bộ, nên tiết kiệm được một lượng điện năng lớn, cải thiện hệ số công suất của motor

Biến tần INVT sử dụng linh kiện công suất của hãng nổi tiếng Eupec thuộc cộng hòa liên bang Đức, thiết kế hai cấp công suất, khả năng quá tải cao (150% trong vòng 60s, 180% trong vòng 10s).Dải điều chỉnh tốc độ của biến tần INVT là từ 0 ~ 400Hz, do đó có khả năng tăng tốc động cơ lên rất cao (8 lần so với điện lưới)

Chế độ điều khiển V/F, SVC, VC, Torque.Momen khởi động lớn, khả năng bù momen lên đến 10%, khởi động êm motor

Chức năng thắng động năng và thắng DC.Chức năng bảo vệ motor với việc phát hiện lỗi như: Quá áp, thấp áp, mất pha ngõ vào, mất pha ngõ ra, quá tải motor, quá dòng, chạm đất…

Biến tần INVT còn tích hợp nhiều chức năng hữu dụng khác như: Chạy đa cấp tốc độ, chạy nhấp, chạy ziczac, PLC đơn giản, dừng tự do, bắt tốc độ…

Khả năng kết nối máy tính, PLC, HMI thông qua cổng truyền thông, khả năng kết nối song song 2 màn hình hiển thị kéo xa tới 110m

2.3.2 Biến tần

Công dụng :

Kết nối với động cơ để biến đổ tần số của

dòng điện vào động cơ Làm thay đổi số vòng quay của động cơ khi có tín hiệu vào thiết bị điều khiển như PLC Trong đề tài này tín hiệu từ cảm biến gửi về PLC rồi PLC đưa tìn hiệu ra điều khiển cho biến tần thay đổi tần số dòng điện vào động cơ từ đó thay đổi tốc độ quay của băng tải

Hình 28: Biến tần

Thông số kĩ thuật :

 Điện áp vào : 380±15%

 Tần số đầu vào : 47~63Hz

 Điện áp ngõ ra : 0~tỉ lệ với điện áp vào

 Tần số ngõ ra : 0~400Hz

Sơ đồ đấu dây :

Hình 2.9: Sơ đồ nối dây chính của biến tần

Hình 2.10: Sơ đồ đấu dây của biến tần

PLC (Programmable Logic Controllers) là những bộ điều khiển lập trình được

Chúng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hay trong thương mại PLC theo dõi

các trạng thái ngõ vào, ra các quyết định theo chương trình định sẵn và xuất các tín

hiệu điều khiển ra ngõ ra để tự động hóa quá trình (process) hay máy móc (machine)

Hình 2.12: Ứng dụng của PLC

PLC ( Viết tắt của cụm từ Programmable Logic Controller ) là thiết bị cho phép

thực hiện các phép toán điều khiển số thong qua ngôn ngữ lập trình, tha cho việc điều

Động cơ

Biến tần

khiển thuật toán đó bằng các mạch số Như vậy với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt

dễ dàng traao đổi thộng tin với môi trường xung quanh

Toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng chương trình con hoăc chương trình ngắt Trường hợp dung lượng nhớ của PLC không đủ cho việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sữ dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho việc lưu trữ Để có thể thực hiện một chương trình PLC phải có tính năng như một máy tính, nghĩa là có bộ vi xử lý CPU, một hệ điều hành, một bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và thong tin môi trường xung quanh Ngoài ra PLC còn có những chức năng như bộ đếm (Counter),bộ định thời gian (Timer)…Và những khối hàm chuyên dùng

Ưu điểm của PLC so với đấu dây thuần túy và tính năng ưu việt trong môi trường công nghiệp :

 Kích cỡ nhỏ hơn

 Thay đổi thiết kế dễ hơn và nhanh hơn khi có yêu cầu

 Có chức năng chẩn đoán lỗi và ghi đè

2.3.4 Cảm biến

Giới thiệu về cảm biến :

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất, trọng lượng…) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện như (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đó

Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M)

S = F(M) Người ta gọi (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến (M) là đại lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo) Thông qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá trị (M)

 Cảm biến điện dung :

Cảm biến điện dung khi có mặt của đối tượng làm thay đổi điện dung C của bản cực

Cảm biến tiệm dung gồm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các bản cực cách điện); mạch dao động; bộ phát hiện; mạch đầu ra

Đối tượng phát hiện là chất lỏng, vật liệu phi kim, thuỷ tinh, nhựa Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn Cảm biến điện dung chịu ảnh hưởng bởi bụi và độ ẩm

Trong đề tài này chung ta sữ dụng cảm biến điện dung để nhận biết mức thay đổi của nguyên liệu mía trong các hộp khẩu vị từ đó chuyển thành tín hiệu điện đưa về PLC

 Cảm biến siêu âm :

Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm Cảm biến gồm 2 module.1 module phát ra sóng siêu âm và 1 module thu sóng siêu âm phản xạ về Đầu tiên cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm với tần số khoảng 40KHz Nếu có chướng ngại vật trên đường đi , sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng

Bằng cách đo thời gian từ lúc phát và nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách

từ cảm biến đến chướng ngại vật

Sữ dụng cảm biến siêu âm đễ xác định mức nước mía trong bồn là biện pháp chống tràn hiệu quả Khoảng cách từ mặt nước mía tới cảm biến được xác định chính xác khi dùng cảm biến siêu âm mà không có chướng ngại vật nào

2.3.5 Đồng hồ tủ điện đa năng MFM384

Hình 2.13: Đồng hồ tủ điện đa năng MFM384

MFM384: Đồng hồ tủ điện đa chức năng (multi function electronic meter): Volt, Ampe, công suất, cosphi, tần số, năng lượng của SELEC, thích hợp để gắn tủ điện, tiết kiệm không gian tủ, dễ dàng đọc trị số,

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH:

 Kích thước 96x96mm (mặt ngoài 99x99mm, khoét lỗ 92x92mm)

 Đo điện áp 3 pha / Three phase voltage (rms)

 Đo dòng điện 3 pha / Three phase current (rms)

 Đo công suất tác dụng 3 pha (đo từng pha) / Three phase active power

 Đo công suất phản kháng 3 pha (đo từng pha) / Three phase reactive power

 Đo công suất biểu kiến 3 pha (đo từng pha) / Three phase apparent power

 Đo điện năng / Three phase energy (Active, Reactive,Apparent)

 Đo hệ số công suất 3 pha từng pha

 Đo tần số

 Hiển thị : LCD : 4 hàng x 4 số + 3 biểu đồ cho dòng điện + 8 số điện năng KWH

 Sử dụng cho mạng 3 pha 4 dây, 3 pha 3 dây hoặc 1 pha 2 dây

 Biến dòng thứ cấp : 1A hoặc 5A

 Biến dòng sơ cấp chọn được từ 5 đến 10,000/5A (bất kỳ giá trị nào)

 Điện áp thứ cấp có thể chọn từ 100V đến 500V (áp dây)

 Điện áp sơ cấp có thể chọn từ 100V đến 500,000V (bất kỳ giá trị nào)

 Tiên hao năng lượng ngõ vào : Max 0.5VA / phase

 Cấp chính xác : (%): Điện áp : 0.5, dòng điện : 0.5, Tần số : 0.01Hz, Điện năng :

1, Công suất tác dụng : 1, công suất phản kháng : 2, công suất biểu kiến

 Nguồn nuôi : 90 đến 270VAC

 Khả năng nhớ : 10 năm cho chỉ số điện năng

 Khả năng truyền thông qua MODBUS và qua phần mềm của hãng

 Đây là đồng hồ chuyên dụng, cao cấp

 Vui lòng đọc kỹ hướng dẫn trước khi sử dụng

2.4 Sơ lược về phần mềm Autobase

Hình 2.14: Chức năng kết nối của AUTOBASE

Phần mềm AUTOBASE :

AUTOBASE là phần mềm được phát triển dựa hệ điều hành Window (OS), đây

là công cụ phát triển tự động hoá có thể giám sát và điều khiển tất cả lĩnh vực tự động Phần mềm này cài đặt trên máy tính được kết nối với các thiết bị tự động (PLC), giám sát và điều khiển các giá trị thiết lập, giá trị đo lường và trạng thái của các thiết bị

Ngoài tính năng giám sát và điều khiển còn bao gồm tất cả các chức năng cần thiết của tự động hoá Bất cứ hệ thống tự động hoá nào cũng có thể giải quyết bởi sản phẩm Autobase

Một số tính năng của AUTOBASE :

 Animation editor

Sử dụng các đối tượng analog hoặc digital để soạn thảo và tạo hoạt hình trên khung, có thể tự do chỉnh sửa hoạt hình với 32bit màu tinh xảo, thiết lập tốc độ, số lượng khung hình và kích thước

 Studio

Là chương trình soạn thảo các Module Để soạn thảo Module, có tính năng soạn thảo Scipt, soạn thảo báo cáo (Report), soạn thảo tag, soạn thảo màn hình đồ hoạ vv… Các module dễ dàng tạo ra trong thời gian ngắn Trên chương trình Studio hỗ trợ các đối tượng như : đối tượng xu hướng thời gian thực, xu hướng lịch sử, chữ cái, meta, hình vuông, đa giác, đường dây, hình ảnh, các nút bấm, cửa sổ điều khiển, đồ thị

2.5 Sơ lược về KEPServerEX

Hình 2.15: Phần mềm KEPServerEX

KEPServerEX là phần mềm linh hoạt có khả năng mở rộng kết nối, quản lý giám sát và kiểm soát các thiết bị tự động hóa đa dạng và các ứng dụng phần mềm Truyền thông được quản lý thông qua một nền tảng mạnh mẽ hỗ trợ một loạt các tiêu chuẩn mở như OPC, API và giao diện hệ thống tự động hóa khác nhau

KEPServerEX cho phép hoạt động và ra quyết định trong tất cả các cấp của một tổ chức cải thiện

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

 Khảo sát dây chuyền ép mía về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tình trạng

 Khảo sát linh kiện sử dụng

 Thiết kế phương án điều khiển hệ thống

 Xây dựng mô phỏng hệ thống

 Kết nối, thử nghiệm thực

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương tiện thực hiện

Các thiết bị và dụng cụ thực hiện khảo sát :

 Thước dây : dài 7m dùng để đo kích thước của các chi tiết của hệ thống

 Đồng hồ VOM, đồng hồ điện áp pha dùng để đo dòng điện, hiệu điện thế,

 Dụng cụ đo lưu lượng mía trên băng tải

Dựa trên những số liệu và sự hỗ trợ của mọi người trong nhà máy

3.2.2 Sử dụng phần mềm để mô phỏng, điều khiển hệ thống

Toàn bộ hệ thống được vẽ và giám sát điều khiển trên phần mềm autobase Khi cài đặt phần mềm autobase thiết lập các tag ứng với các bộ phận của dây chuyền Thông qua các tag này phần mềm sẽ lấy biến ngõ ra vào từ chương trình viết trong PLC khi được kết nối và tác động để nhận tín hiệu vào và xuất tín hiệu điều khiển Khi người điều khiển sữ dụng chế độ tự động những bộ phận chuyền liệu của dây chuyền sẽ chạy tự động và hiển thị kết quả lên màn hình điều khiển

Khi chọn chế độ điều khiển bằng tay thì người điều khiển phải nhập các thông

số cài đặt của biến tần, mức cài đặt của cảm biến