bÀI TIỂU LUẬN hệ thống sấy lúa scadas

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

BÀI TIỂU LUẬN
Môn: SCADA
Mã học phần: EMA3135_40
Giảng viên: ThS. Nguyễn Quang Nhã

Đề tài: HỆ THỐNG SẤY LÚA

Nhóm thực hiện:

Nguyễn Tiến Trường Sơn
Trịnh Hồng Quân

- 19021107
- 19021095

1


MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN...........................................................................................6
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................6
CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU CHUNG..........................................................................................................8
1.1. Tổng quan về kỹ thuật sấy.....................................................................................................................8
1.1.1. Khái niệm về sấy......................................................................................................................8
1.1.2. Bản chất đặc trưng của quá trình sấy.....................................................................................8
1.2. Vật liệu sấy và tác nhân sấy.................................................................................................................10
1.2.1. Cấu tạo hạt lúa......................................................................................................................10

1.2.2. Các đặc tinh chung của khối thóc..........................................................................................11
1.2.3. Các u cầu đặc trưng của hạt sấy.......................................................................................12
1.2.4. Cơng nghệ sấy thóc...............................................................................................................13
1.3. Các phương pháp sấy và các loại máy sấy thóc..................................................................................13
1.3.1. Sấy bằng khơng khí tự nhiên – Phơi nắng............................................................................13
1.3.2. Các phương pháp sấy nhân tạo - các dạng máy sấy thóc....................................................14
CHƯƠNG 2 - GIỚI THIỆU VỀ PLC – S7 1200 VÀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL...............19
2.1 Khái quát chung về PLC..................................................................................................................19
2.1.1 Lịch sử hình thành..................................................................................................................19
2.1.2 Các loại PLC thơng dụng.........................................................................................................19
2.1.3 Ngơn ngữ lập trình.................................................................................................................20
2.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC..........................................................20
2.1.5 Ứng dụng PLC.........................................................................................................................22
2.2 PLC – S7 1200................................................................................................................................22
2.2.1Cấu trúc...................................................................................................................................22
2.2.2Phân vùng bộ nhớ...................................................................................................................24
2.2.3 Tập lệnh S7 – 1200..................................................................................................................25
2.2.4 Sơ đồ đấu dây.........................................................................................................................27


2.3 Phần mềm Tia – Portal...................................................................................................................29
2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic.............................................................................................29
2.3.2 Các bước tạo một project.......................................................................................................29
CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA.................................33
3.1. Xây dựng thuật toán điều khiển..........................................................................................................33
3.1.1. Nguyên lý vận hành hệ thống...............................................................................................33
3.1.2. Lưu đồ thuật tốn..................................................................................................................35
3.2. Lập trình điều khiển PLC S71200.........................................................................................................38
3.2.1. Xác định đầu vào ra...............................................................................................................38
3.2.2. Cấu hình phần cứng...............................................................................................................39

3.2.3. Lập trình PLC S71200.............................................................................................................40
3.3. Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada.....................................................................................54
3.3.1. Cấu hình thiết bị....................................................................................................................54
3.3.2. Thiết kế giao diện Scada........................................................................................................54
3.4. Kết quả mơ phỏng...............................................................................................................................55
3.4.1. Tải chương trình xuống PLC...................................................................................................55
3.4.2. Chạy runtime Scada...............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................................59



MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 – Một tay máy robot thơng dụng trong cơng nghiệp...................................................................10
Hình 2 – Phương pháp sấy tự nhiên.........................................................................................................14
Hình 3 - Sơ đồ khối PLC.............................................................................................................................20
Hình 4 - Sơ đồ đấu dây CPU 1214C AC/DC/Relay.....................................................................................27
Hình 5 - Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/Relay.....................................................................................28
Hình 6 - Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC.........................................................................................28
Hình 7 - Biểu tượng phần mềm TIA - Portal V16......................................................................................29
Hình 8 - Creat new project........................................................................................................................29
Hình 9 - Đặt tên cho dự án........................................................................................................................30
Hình 10 - Configure a device.....................................................................................................................30
Hình 11 - Add new device.........................................................................................................................31
Hình 12 - Chọn loại CPU............................................................................................................................31
Hình 13 - Một project mới được tạo ra....................................................................................................32
Hình 14 – Lưu đồ thuật tốn hệ thống.....................................................................................................35
Hình 15 – Lưu đồ thuật tốn chế độ bằng tay..........................................................................................36
Hình 16 – Lưu đồ thuật toán chế độ bằng tay..........................................................................................37

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 - Các thành phần hóa học của hạt lúa.........................................................................................10


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2022
Giảng viên hướng dẫn


LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất
nước ta đang đổi mới và bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa, vừa xây
dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển nền kinh tế đất nước. Điều đó địi
hỏi phải


nghiên cfíu và áp dụng những dây chuyền, máy móc và thiết bị tiên tiến hiện đại, có
khả năng tự động hóa cao để đưa cơng nghệ vào mọi lĩnh vực của cuộc sống. Trong đó
ngành ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA đóng một vai trị rất quan trọng trong q trình phát
triển của đất nước. Để đáp fíng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tfí nói
chung, địi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lực và
trình độ chuyên môn để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơ khí,
điện-điện tfí và kỹ thuật phần mềm.
Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Cơ Điện Tử, từ những kiến thfíc
đã được học, nhóm tác giả chúng tơi đã lựa chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề
tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG SẤY LÚA TỰ ĐỘNG”.
Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người trong cơng việc là vấn đề hết
sfíc cần thiết.
Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm em đã nhận được sự giúp đỡ của quý
thầy cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Quang
Nhã để nhóm có thể hồn thành đề tài này một cách tốt nhất. Nhóm em xin chân thành
cảm ơn! Việc hoàn thành đề tài này sẽ khơng tránh được những sai lầm thiếu sót.
Nhóm rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cơ để nhóm có thể rút ra
được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy!
Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2022
Nhóm thực hiện:
Nguyễn Tiến Trường Sơn
Trịnh Hồng Quân

CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tổng quan về kỹ thuật sấy
1.1.1. Khái niệm về sấy:
Hạt và các sản phẩm nông nghiệp trước khi nhập kho bảo quản đều phải có độ
ẩm ở mfíc độ an tồn. Điều kiện thích hợp của độ ẩm để bảo quản hạt là ở giới hạn từ
12%-14%. Phần lớn hạt thu hoạch về có độ ẩm cao hơn, trong điều kiện những mùa
mưa độ ẩm của khí quyển cao nên sự thốt hơi nước tự nhiên của hạt chậm lại. Với độ
ẩm của hạt lớn hơn 14% thì hoạt động sống tăng, hơ hấp mạnh, lơ hạt bị ẩm và nóng
thêm. Đó là những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và cơn trùng, lơ
hạt tự bốc nóng và làm cho hạt bị hỏng. Để tránh hiện tượng trên ta phải đảm bảo độ
ẩm của hạt xuống khoảng 14%. Do đó, đối với một nước nơng nghiệp nhiệt đới khí
hậu nóng ẩm mưa nhiều như nước ta thì sấy là một phương pháp rất quan trọng.
Hạt ẩm ảnh hưởng không tốt đến kĩ thuật xay xát. Sản lượng bột giảm, chi phí
năng lượng tăng lên, bột dính vào máy chế biến và làm máy nhanh bị hỏng; hạt thu
được và sản phẩm chế biến từ hạt sẽ bảo quản khó và chỉ tiêu phẩm chất sẽ thấp. ở
những hạt đã sấy hay phơi khơ thì q trình thủy phân chất béo thực hiện chậm , hiện
tượng đắng của hạt và sản phẩm chế biến giảm, côn trùng sâu mọt sẽ bị tiêu diệt.
Những hạt bị bốc nóng ở thời kì đầu, nhờ quá trình phơi sấy, hạt trở lại bình
thường, q trình tự bốc nóng dừng lại và những tính chất kỹ thuật của hạt được phục
hồi. Hạt cịn tươi chưa hồn thành q trình chín sinh lí thì nhờ q trình sấy q trình
chín sinh lí được rút ngắn, hạt có được đặc tính kĩ thuật thích hợp của nó. Sấy khơ sản
phẩm là một q trình rất phfíc tạp: khi sấy cần đảm bảo giữ được tính chất của sản
phẩm, đảm bảo chất lượng và giữ nó ở trạng thái tốt.
Quá trình sấy thực chất là quá trình dùng nhiệt để làm bốc hơi một phần lượng
nước có trong sản phẩm. Q trình này phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước, dạng liên
kết của vật liệu sấy và tính chất hóa học của sản phẩm và trạng thái bề mặt của sản
phẩm hút ẩm.
1.1.2. Bản chất đặc trưng của quá trình sấy.
Sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi sản phẩm (hoặc chuyển nước trong sản

phẩm sang thể hơi). Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất của hơi
nước ở môi trường xung quanh (Pxq) và trên bề mặt sản phẩm (Psp). Để làm cho


lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bay hơi cần có điều kiện Psp>Pxq=∆P. trị số ∆P càng
lớn thì độ ẩm chuyển ra môi trường xung quanh càng mạnh. Psp phụ thuộc vào nhiệt
độ sấy, độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy và phụ thuộc vào tính chất liên kết của nước
với sản phẩm.
Sự thoát ẩm trên bề mặt tăng lên khi nhiệt độ và tốc độ của luồng khơng khí
tăng, khi độ ẩm tương đối giảm và áp suất khơng khí giảm. Do vậy sự thốt ẩm trên bề
mặt dẫn đến sự khuếch tán bên trong. Đó là kết quả của sự phá vỡ mối cân bằng tương
đối trong sản phẩm cũng là do sự thay đổi nhiệt độ và sự phân chia nước không đồng
đều trong sản phẩm. Trong sản phẩm ( và nhất là hạt ) sự vận chuyển nước bắt đầu từ
nơi có độ ẩm cao đến nơi có độ ẩm thấp. Sự chênh lệch độ ẩm ở những phần khác
nhau của hạt là nguyên nhân của sự khuêch tán bên trong khi sấy. Sự thay đổi về mặt
phân bố nhiệt độ ở những điểm khác nhau của hạt làm cho sự vận chuyển độ ẩm tăng
từ chỗ có nhiệt độ cao đến chỗ có nhiệt độ thấp.
Q trình sấy có thể được xúc tiến nhanh hơn nhờ sự tăng nhiệt độ khơng khí
hoặc nhiệt độ của hỗn hợp khơng khí và khói lị(t), giảm độ ẩm tương đối của khơng
khí( φ), tăng vận tốc khơng khí(v) và nhờ sự giảm áp suất khơng khí trong mơi trường
(B). Trong q trình sấy, càng về sau hơi nước của mơi trường xung quanh càng nhiều,
tfíc là áp suất Pxq cành tăng và độ ẩm của sản phẩm càng giảm đến một lúc nào đó sẽ
đạt được trị số cân bằng. Khi đó Pxq=Psp và độ ẩm đó được gọi là độ ẩm cân bằng.
Tại độ ẩm cân bằng thì ∆P=0, quá trình sấy ngừng lại.
Đối với thóc, ẩm hiện diện ở hai nơi: ở bề mặt hạt (ẩm bề mặt) và ở nhân hạt
(ẩm bên trong). Ẩm bề mặt sẽ nhanh chóng bay hơi khi hạt được tiếp xúc với khơng
khí nóng thổi qua nó, cịn ẩm bên trong nhân hạt sẽ bay hơi chậm hơn bởi vì đầu tiên
nó phải di chuyển từ nhân hạt ra bề mặt hạt và kết quả là ẩm bề mặt và ẩm bên trong
sẽ bay hơi với tốc độ khác nhau. Kết quả của sự chênh lệch này là tốc độ sấy và hàm
lượng ẩm được lấy đi sẽ giảm trong quá trình sấy. Đối với hầu hết các loại máy sấy

hạt, tốc độ sấy thường nằm trong khoảng 0.5%/h -1%/h. hàm lượng ẩm của hạt sau
mỗi lần qua máy sấy có thể giảm từ 2-4% phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của hạt, nhiệt
độ sấy và tốc độ tác nhân sấy.


1.2. Vật liệu sấy và tác nhân sấy
1.2.1. Cấu tạo hạt lúa
-

Mày lúa: trong quá trình sấy và bảo quản, mày lúa rụng ra làm tăng lượng tạp chất và
bụi trong khối hạt.

-

Vỏ trấu: bảo vệ hạt gạo, chống các ảnh hưởng của môi trường và sự phá hoại của sinh
vật, nấm mốc.
- Vỏ hạt: bao bọc nội nhũ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit và protein.
- Vội nhũ: là thành phần chính của hạt lúa, chfía 90% là gluxit.

-

Phơi: nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội nhũ
để nuôi mầm khi hạt lúa nảy mầm

Hình 1 – Một tay máy robot thơng dụng trong cơng nghiệp
Thành phần hóa học của hạt thóc gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose.
Ngồi ra trong hạt lúa cịn chfía một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 thành
phần kể trên như: đường, tro, chất béo, sinh tố. Thành phần hóa học của hạt lúa phụ
thuộc vào nhiều yếu tố như giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc.
Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng.

Bảng 1 - Các thành phần hóa học của hạt lúa:
Nước

Gluxit

Protit

Lipit

Xenlulo

Tro

Vitamin B1

13%
64,03%
6,69%
2,1%
8,78%
5,36%
5,36%
Ở Việt Nam, lúa gạo là nguồn lương thực chính khơng thể thiếu trong đời sống
con người. lúa cịn là ngun liệu để sản xuất tinh bột, sfí dụng nhiều trong các ngành
công nghiệp thực phẩm. Lúa cũng được dùng làm thfíc ăn chăn ni gia súc, gia cầm.


Hiện nay, Việt Nam đang đfíng thfí hai thế giới về lương gạo xuất khẩu trên thế
giới, và tiếp tục đẩy mạnh việc xuất khẩu gạo sang các nước trên thế giới. Đây là một
trong những nguồn thu ngoại tệ chính của đất nước.

1.2.2. Các đặc tính chung của khối thóc.
a. Tính tan rời: là đặc tính khi đổ thóc từ trên độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang, lúa
tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón. Góc tạo thành bởi đường sinh với
mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của
khối hạt. Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên cịn gọi
là góc ma sát trong, kí hiệu (φ1). Dựa vào độ tan rời này để xác định sơ bộ chất
lượng và sự thay đổi chất lượng lúa trong quá trình sấy và bảo quản. Đối với thóc, góc
nghỉ khoảng từ 32-40o.
Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi
hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng trượt gọi là
góc trượt (góc ma sát ngồi), kí hiệu (φ 2). Trường hợp không phải là một hạt mà là một
khối hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên.
Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ, ngược lại góc nhỏ thì khả
năng dịch chuyển lớn, nghĩa là độ rời lớn.
Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố
như kích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại
tạp chất trong khối hạt. đối với góc trượt cịn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại
vật liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt. Bề mặt hạt thóc xù xì thì góc nghỉ và góc
trượt lớn.
Độ ẩm tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiêu tạp chất rác thì độ rời càng
nhỏ. Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm.
Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo
quản. nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra q trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị
nén chặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời.
b. Tính tự phân loại: Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau (hạt chắc, hạt
lép, tạp chất…), khơng đồng chất (khác nhau về hình dạng, kích thước , tỉ trọng…), do
đó trong q trình di chuyển chúng tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng gọi là
tính tự phân của khối hạt. Hiện tượng tự phân loại ảnh hưởng xấu đến việc

làm khô và bảo quản hạt. Những vùng nhiều hạt lép và tạp chất sẽ dễ bị hút ẩm. Dễ bị
cuốn theo tác nhân sấy trong quá trình sấy.
c. Độ xốp của khối hạt: độ xốp của vật liệu (ε) là thành phần thể tích bị chiếm chỗ do
khoảng khơng gian giữa các hạt. Giá trị của độ xốp phụ thuộc vào hình dạng hạt, cách
mà chúng sắp xếp trong khối hạt (những hat nhỏ có thể lấp đầy các khoảng trống giữa
các hạt lớn). Trong quá trình sấy, khối hạt cần có độ xốp (lỗ hổng) cần thiết cho quá
trình truyền nhiệt với tác nhân sấy được dễ dàng.

Trong đó:

: mật độ khối hạt chfía trong đơn vị thể tích đó( khối lượng thể

tích)

: khối lượng riêng của hạt chfía trong đơn vị thể tích đó.

d. Tính dẫn nhiệt và tính truyền nhiệt: q trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt trong khối hạt
luôn tiến hành theo hai phương pháp song song đó là dẫn nhiệt và đối lưu. Đại lượng
đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của lúa là hệ số dẫn nhiệt (λ= 0.12-0.2 kCal/m.h.độ)
e. Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm trong q trình sấy: thường là hiện tượng ở
bề mặt. Vì vậy, trong q trình sấy ln xảy ra nhiều giai đoạn:
sấy => ủ => sấy => ủ…
Để giúp độ ẩm trong nhân hạt có thời gian di chuyển ra bề mặt hạt, làm cho lúa
được khơ đều và ít bị nfít gãy khi xay xát.
1.2.3. Các yêu cầu đặc trưng của hạt sấy
Thóc sau khi sấy có thể được dùng làm lương thực hoặc để làm giống, dự trữ.
Vì vậy, lúa sau khi sấy cần đảm bả được các yêu cầu sau:
- Hạt thóc cịn ngun vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo.
- Hạt thóc cịn giữ ngun hình dạng, kích thước và màu sắc.
- Có mùi vị đặc trưng của hạt thóc và khơng có mùi vị khác(mùi tác nhân sấy)

- Hạt thóc khơng bị rạn nfít, gãy vụn và đặc biệt là lúa giống phải đảm bảo khả năng
nảy mầm của hật sau khi sấy.
- Sau khi sấy, thóc phải đạt độ ẩm bảo quản, nếu không sẽ là môi trường tốt cho mối,
mọt phá hoại


Tóm tắt quy trình cơng
nghệ.

Lúa
↓
Thu hoạch
↓
Loại tạp chất-phân
loại
↓
Sấy
↓

↓

↓ Kho bảo
quản
Đóng bao
Xay xát
↓
↓
Kho bảo quản
Gạo
↓

Kh
o
bả
o
qu
ản
1.2.4. Cơng nghệ sấy thóc.
Thóc là đối tượng cần xfí lý nhiệt nhiều
hơn bất cfí loại hạt ngũ cốc nào khác. Sấy làm
giảm độ ẩm của thóc vừa thu hoạch đến mfíc an


tồn (13-14%) để bảo

của hạt, có khả năng diệt trừ nấm, côn trùng, sâu

quản và xay xát. Yêu cầu

mọt…bởi tác dụng của ánh nắng mặt trời. Nhưng

cơ bản của quá trình sấy là

phơi nắng có nhược điểm là khơng chủ động và

nâng cao tốc độ sấy, giảm

phụ thuộc vào điều kiện thời tiết rất lớn, nhất là

thiểu thời gian sấy và năng

canh tác 2 vụ: Mùa khô rất ngắn ngủi không

lượng tiêu hao mà vẫn giữ

cho

được chất lượng sản phẩm
sấy. Trong sấy thóc đối lưu
thời gian sấy phụ thuộc
vào rất nhiều yếu tố như:
các thông số chế độ sấy
(nhiệt độ, độ ẩm tương
đối, tốc độ khí sấy, chiều
dầy lớp hạt),phương pháp
sấy (sấy liên tục và gián
đoạn,sấy có đảo hạt, đảo
gió, làm dịu sau sấy...) và
vật liệu sấy (loại thóc, kích
thước hạt, độ chín khi thu
hoạch, độ ẩm ban đầu và
độ ẩm cuối q trình sấy
của thóc.
1.3. Các phương pháp sấy và
các loại máy sấy thóc
1.3.1. Sấy bằng khơng khí tự
nhiên – Phơi nắng
Đó là phương pháp
lợi dụng ánh nắng mặt trời
để làm khô hạt và sản
phẩm.

Phơi

nắng

là

phương pháp không tốn
kém về nhiên liệu. Nó thúc
đẩy q trình chín sinh lí


phép phơi nắng tự nhiên một cách nhanh chóng. Phơi nắng cịn tốn nhiều cơng lao
động và khơng cơ giới hóa được. Thời gian để đạt được độ ẩm an toàn thường dài.
Tuy vậy trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta vẫn áp dụng phương pháp phơi nắng
đối với các loại ngũ cốc và một số nông sản khác. Những sản phẩm cần phơi trải thành
những lớp mỏng nên mặt đất hay trên chiếu, phên…nên gặp rất nhiều bất tiện: dễ bị
lẫn cát, dễ bị ẩm khi gặp mưa. Vì vậy khi cần làm khơ một khối lượng lớn sản phẩm
trong thời gian ngắn bất kể điều kiện thời tiết thế nào thì ta sfí dụng các phương pháp
sấy nhân tạo.

Hình 2 – Phương pháp sấy tự nhiên
1.3.2. Các phương pháp sấy nhân tạo - các dạng máy sấy thóc.
1.3.2.1. Cấu tạo hệ thống sấy tĩnh vỉ ngang.
Máy sấy tĩnh vỉ ngang có cấu tạo đơn giản, phù hợp với sản xuất phân tán và giá
thành chấp nhận được.
Máy sấy tĩnh vỉ ngang có cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính: quạt, lị đốt, buồng
sấy và nhà che. Được chia làm 2 loại là loại khơng có đảo gió và loại có đảo gió.
• Máy sấy tĩnh vỉ ngang loại khơng đảo gió.

Q trình sấy được thực hiện như sau: thóc được đổ trên mặt sàn lưới lỗ với lớp
dày khoảng 0.2-0.5m. Khơng khí nóng tạo nên bởi lị đốt, được quạt sấy hút và thổi
vào gió hơng, sau khi đã hịa trộn với khơng khí mơi trường đạt đến nhiệt độ khí sấy
cần thiết. Sau đó từ ống gió hơng, khí sấy chuyển hướng qua buồng gió chính (buồng
sấy) nằm phía dưới sàn lỗ và đi hướng lên xuyên qua lớp hạt mang ẩm thoát ra ngồi.
Q trình sấy tiếp diễn cho đến khi cả lớp hạt dưới và trên đạt được độ ẩm cần thiết.


Nhược điểm của loại khơng có đảo gió là chiếm nhiều mặt bằng tfíc năng suất
thấp tính theo diện tích chiếm chỗ. Phải đảo trộn thủ cơng để có sự đồng đều ẩm độ hạt
sau khi sấy, nên không phù hợp với u cầu cơ giới hóa cơng đoạn sấy.
• Máy sấy tĩnh vỉ ngang loại có đảo chiều khơng khí sấy.

Để khắc phục nhược điểm của loại sấy khơng đảo gió. Máy sấy vỉ ngang loại có
đảo chiều khơng khí sấy có những ưu điểm mới là kết cấu nhỏ gọn, so với các máy sáy
tĩnh với cùng năng suất, nó chỉ chiếm ½ diện tích mặt bằng lắp đặt, do sấy lớp hạt dầy
hơn (50-60cm). khơng cịn tốn công lao động cào đảo, vẫn đảm bảo độ đồng đều ẩm
độ hạt sau khi sấy. Giải quyết được bài tốn đồng đều ẩm độ hạt sau khi sấy, vì về
nguyên tắc, luồng khí đi lên hoặc đi xuống theo phương thẳng đfíng thì đồng đều nhất.
Ngồi ra, lớp hạt nằm ngang ít chịu nén, có khả năng tự điều chỉnh cục bộ khối vật liệu
sấy do co rút khi vật liệu sấy khơ dần, ít tác động xấu đến độ phân bố gió đã được thiết
lập, do đó tăng được khả năng đồng đều về ẩm độ sau cùng của sản phẩm. Điều này
khó đạt được nếu đảo chiều với lớp hạt thẳng đfíng.
1.3.2.2. Máy sấy tháp
•

Cấu tạo, ngun lí hoạt động và đặc điểm.
Hệ thống máy sấy gồm caloriphe hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn

với khơng khí, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác.

Tháp sấy là một khơng gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với
chiều rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí các hệ thống kênh dẫn và thải
tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy. Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng
luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi
vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy
do trọng lượng bản thân của chúng. Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giũa
dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt
kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó. Vì vậy trong thiết bị sấy
tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giũa tác
nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng,
kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó.
Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gầu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt
đất theo chuyển động thẳng đfíng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy. Tùy theo cách bố trí
của dịng hạt di chuyển qua tháp sấy có thể lien tục hoặc tuần hoàn - theo mẻ.


a) Sấy tháp liên tục:
Hạt qua tháp sấy một lượt rồi vào bin ủ, và nghỉ (ủ) ở đó một thời gian (từ 224h tùy chế độ sấy và loại hạt) sau đó lại qua tháp sấy lượt thfí 2,3…mục đích của ủ là
cho độ ẩm ở trung tâm hạt có thời gian ra ngồi mặt để dễ bốc hơi. Chênh lệch ẩm độ
quá nhiều giữa gần mặt hat với trung tâm hạt sẽ gây fíng suất làm gãy vỡ hạt. điều này
là tối kị trong sấy lúa. Xay ra gạo bị bể thành tấm.
Khơng khí vào từ những máng úp ngược, và thoát ra ở những máng song song
nằm so le phía trên và phía dưới.
b) Sấy tháp tuần hoàn
Hạt đi qua tháp sấy được gầu tải đư trở lại tháp. Thời gian “ủ” thực chất là thời
gian hạt ở trong gầu tải và ở trong thùng chfía phía trên buồng sấy nên tương đối ngắn,
khoảng 30’. Hạt chảy xuống giữa hai vách lưới lỗ song song cách nhau 15-23cm.
khơng khí từ buồng giữa thổi xun qua lớp hạt. lớp hạt trong và lớp hạt ngồi cfí đi
xuống song song, khơng trộn lẫn nhau nên có sự chênh lệch độ ẩm cuối.
So với máy sấy tĩnh, các loại máy sấy tháp hiện chưa được sfí dụng nhiều đặc

biệt là sấy lúa vì các loại máy này chỉ hoạt động hiệu quả với lúa có độ ẩm <24% chỉ
có ở vụ Đơng Xn, cịn Hè Thu thường 28-30%, và hiện tại “tập quán” sấy ở ta chủ
yếu “đối phó” cho vụ Hè Thu. Ngoài ra , vấn đề giá đầu tư và chi phí sấy các loại máy
này đều khá cao sao với các loại máy sấy tĩnh vỉ ngang.
1.3.2.3. Máy sấy tầng sôi.
Sấy tầng sôi là một trong các phương thfíc sấy thích hợp cho việc sấy các hạt
nơng sản.
Bộ phận chính của TBS tầng sơi là một buồng sấy, phía dưới buồng sấy đặt ghi
lị. Ghi buồng sấy là một tấm thép có đục nhiều lỗ thích hợp hoặc lưới thép để tác nhân
sấy đi qua nhưung hạt khơng lọt xuống được. tác nhân sấy có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp
được thổi từ dưới lên để đi qua lớp vật liệu. Với tốc độ đủ lớn, tác nhân sấy nâng các
hạt vật liệu và làm cho lớp hạt xáo trộn. Q trình sơi này là q trình trao đổi nhiệt ẩm
mãnh liệt nhất giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy. Các hạt vật liệu khô hơn nên nhẹ hơn
sẽ nằm ở lớp trên của tầng hạt đang sơi; và ở một độ cao nào đó hạt khơ sẽ được đưa ra
ngồi qua đường tháo liệu.
Ưu điểm của sấy tầng sôi là:
- Năng suất sấy cao


- Vật liệu sấy khơ đều
- Có thể tiến hành sấy liên tục
- Hệ thống thiết bị sấy liên tục
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ vật liệu ra khỏi buồng sấy
- Có thể điều chỉnh thời gian sấy Nhược
điểm:
- Trở lực sôi lớn
- Tiêu hao nhiều điện năng để thổi khí tạo lớp sơi
- u cầu cỡ hạt nhỏ và tương đối đồng đều
Như ta biết thiết bị sấy vỉ ngang có thể vận hành khơng phụ thuộc vào thời tiết
và có năng suất sấy cao hơn, thời gian sấy ngắn hơn và chất lượng sản phẩm sấy tốt

hơn so với việc phơi thóc trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời. Tuy nhiên, cho đến nay các
kết quả nghiên cfíu xây dựng mơ hình dự đốn thời gian sấy thóc tĩnh theo lớp dầy
(fíng với kiểu thiết bị sấy vỉ ngang) được cơng bố trong và ngồi nước là rất ít. Việc dự
đốn thời gian sấy một mẻ thóc sấy là rất quan trọng, vì fíng với các điều kiện sấy xác
định nếu thời gian sấy khơng đủ thì thóc sẽ khơng sấy được xuống độ ẩm bảo quản an
tồn, cịn nếu ngược lại thì sẽ lại làm giảm năng suất của thiết bị, làm tăng giá thành
của một đơn vị sản phẩm sấy. cấu trúc và dạng liên kết ẩm trong hạt thóc,…). Trong
bài này ta sfí dụng phương pháp sấy tĩnh vỉ ngang để sấy thóc. Trong đó ảnh hưởng
của nhiệt độ và tốc độ khí sấy, chiều dầy lớp hạt và khoảng thời gian giữa các lần đảo
gió đến thời gian sấy riêng trong sấy thóc tĩnh theo lớp dầy. Các điều kiện ban đầu như
nguồn gốc của hạt, điều kiện thu hoạch và xfí lý hạt trước quá trình sấy. Ảnh hưởng
của độ ẩm tương đối của khí sấy có vai trị quan trọng đối với q trình sấy thóc.
Tác nhân sấy là hỗn hợp khói và khơng khí được hịa trộn với nhau rồi được dẫn
qua các kênh dẫn để trao đổi nhiệt, ẩm với khối thóc mang vào, sau đó khí thải được
dẫn ra ngồi.
Trong phương pháp này ta sfí dụng tác nhân sấy là khói lị tận dụng phế thải của
ngành nơng nghiệp. Khói lị thường được sfí dụng trong các thiết bị sấy vừa cung cấp
nhiệt cho vật liệu sấy vừa mang ẩm thải vào mơi trường.
Trong khói lị chỉ có hai thành phần là khói khơ và hơi nước. Coi khói lị là tác
nhân sấy vì thế ta có thể dùng đồ thị I-d của khơng khí ẩm để biểu diễn các trạng thái


hay q trình nhiệt động của khói lị. Hay nói cách khác khói lị cũng có các thơng số
như entanpy I, độ chfía ẩm d, độ ẩm tương đối giống như khơng khí ẩm.
Khói lị được sinh ra do đốt trấu, nguồn nhiên liệu rất dồi dào ở vùng đồng bằng
sông Hồng


CHƯƠNG 2 - GIỚI THIỆU VỀ PLC – S7 1200 VÀ PHẦN MỀM LẬP
TRÌNH PLC TIA – PORTAL

2.1 Khái quát chung về PLC
2.1.1 Lịch sử hình thành
Thiết bị điều khiển khả trình (PLC, programmable logic controller) là một loại máy
tính điều khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển
logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình, do nhà phát minh người Mỹ Richard Morley
lần đầu tiên đưa ra ý tưởng vào năm 1968. Dựa trên yêu cầu kỹ thuật của General
Motors là xây dựng một thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế cho mạch
điều khiển logic cfíng, cơng ty Allen Bradley và Bedford Associate (Modicon) đã đưa
ra trình bày đầu tiên. Trước đây thiết bị này thường được gọi với cái tên
Programmable Controller, viết tắt là PC, sau này khi máy tính cá nhân PC (Personal
Computer) trở nên phổ biến từ viết tắt PLC hay được dùng hơn để tránh nhầm lẫn.
2.1.2 Các loại PLC thông dụng
Bảng 2 - Một số loại PLC thơng dụng.

Hãng

Hãng Siemens

Các dịng PLC
S7 – 200: CPU 212, CPU 214, CPU 222, CPU 224…
S7 – 300: CPU 313, CPU 314, CPU 315…
S7 – 400: CPU 412, CPU 413, CPU 414, CPU 416… S7
– 1200: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C…
Dòng CPM1A, CPM2A, CPM2C
Dòng CQM1

Hãng Omron

Dòng CP1E
Dòng CP1L

Dòng CP1H
Dòng CJ1/M
Dòng FX: FX1N, FX1S, FX2N, FX3G…

Hãng Mitsubishi

Dòng A PLC: A large CPU, QnAS CPU, AnS CPU
Dòng Q PLC
Dòng L PLC


Hãng Delta

Dòng DVP – SA
Dòng DVP – SC
Dòng DVP – SX
Dịng DVP –
SV Dịng DVP – ES

2.1.3 Ngơn ngữ lập trình
Các ngơn ngữ lập trình PLC được quy định trong chuẩn IEC 61131 – 3
bao gồm:
✓ Ngơn ngữ lập trình cơ bản:
✓ Instruction List (IL): dạng hợp ngữ.
✓ Structured Text (ST): giống Pascal. Các ngôn ngữ đồ họa:
✓ Ladder Diagram (LD): giống mạch rơ le.
✓ Function Block Diagram (FBD): giống mạch nguyên lý.
✓ Sequential Function Charts (SFC): xuất xfí từ mạng Petri/Grafcet.
2.1.4 Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC.
2.1.4.1

Cấu trúc.

Hình 3 - Sơ đồ khối PLC
Bộ xfí lý trung tâm (CPU): Bao gồm một hay nhiều bộ vi xfí lý điều hành hoạt
động của tồn hệ thống.
Các kênh truyền (các BUS): bus dữ liệu (thường là 8 bit), đường dẫn các thông tin
dữ liệu, mỗi dây truyền 1 bit dạng số nhị phân. Bus địa chỉ (thường là 8 hoặc 16 bit),
tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ. Bus điều khiển, truyền tín hiệu điều khiển từ CPU


đến các bộ phận. Bus hệ thống, trao đổi thông tin giữa các cổng nhập xuất và thiết bị
nhập xuất.
Bộ nguồn: cung cấp nguồn một chiều (5V) ổn định cho CPU và các thành phần
chfíc năng khác từ một nguồn xoay chiều (110, 220V…) hoặc nguồn một chiều (12,
24V…).
Các thành phần vào/ra: đóng vai trị là giao diện giữa CPU và quá trình kỹ thuật.
Nhiệm vụ của chúng là chuyển đổi, thích fíng tín hiệu và cách ly giữa các thiết bị
ngoại vi (cảm biến, cơ cấu chấp hành) và CPU.
Đầu vào số (DI: Digital Input): các ngõ vào của khối này được kết nối với các bộ
chuyển đổi tạo ra tín hiệu nhị phân như nút ấn, cơng tắc, cảm biến tạo tín hiệu nhị
phân. Dải điện áp đầu vào có thể là 5 VDC, 12 – 24 VDC/VAC, 48 VDC, 100 – 120
VAC, 200 – 240 VAC…
Đầu vào tương tự (AI: Analog Input): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương
tự thành tín hiệu số. Các ngõ vào của khối này thường được kết nối với các bộ chuyển
đổi tạo ra tín hiệu analog như cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, hay ngõ ra
analog của biến tần. Các chuẩn tín hiệu tương tự thường gặp là 4 – 20mA, 0 – 5V, 0 –
10V.
Đầu ra tương tự (AO: Analog Output): Khối này có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số
được gfíi từ CPU đến đối tượng điều khiển thành tín hiệu tương tự. Các đầu ra của

khối này được kết nối với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu tương tự như ngõ
vào analog của biến tần, van điện từ…
Đầu ra số (DO: Digital Output): Các đầu ra của khối này được kết nối với các đối
tượng điều khiển nhận tín hiệu nhị phân như đèn báo, cuộn hút Relay… Có 3 loại đầu
ra số là dạng Trans (1 chiều), Triac (xoay chiều) và Relay với các dải điện áp 5 VDC,
24 VDC, 12 – 48VDC/VAC, 120 VAC, 230 VDC.
Phương thfíc thực hiện chương trình.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét
(Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng vào số
tới vùng bộ đệm ảo ngõ vào, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.
Trong từng vịng qt, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên cho đến lệnh
kết thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của
bộ đệm ảo ngõ ra tới các cổng ra số. Vịng qt được kết thúc bằng giai đoạn truyền
thơng


nội bộ và kiểm tra lỗi. Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là
thời gian vịng qt (scan time). Thời gian vịng qt khơng cố định, tfíc là khơng phải
vịng qt nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vịng
qt thực hiện lâu, có vịng qt thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chương
trình được thực hiện và khối lượng dữ liệu truyền thơng… trong vịng qt đó.
2.1.5 Ứng dụng PLC
✓ Điều khiển các dây truyền đóng gói bao bì, tự động mạ tráng kẽm, sản xuất
bia, sản xuất xi măng…
✓ Hệ thống rfía ơ tơ tự động.
✓ Điều khiển thang máy.
✓ Điều khiển máy sấy, máy ép nhựa…
2.2 PLC – S7 1200
2.2.1 Cấu trúc
S7 – 1200 là một dịng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm sốt

nhiều fíng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh làm
cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho fíng dụng sfí dụng với S7 – 1200.
S7 – 1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp
sẵn, các đầu vào vào/ra (DI/DO).
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển.
S7 – 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thơng mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc
RS232.
Phần mềm dùng để lập trình cho S7 – 1200 là Step 7 Basic. Step 7 basic hỗ trợ
ba ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA
Portal của Siemens.
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chfíc năng, tốc độ xfí lý lệnh, bộ nhớ
chương trình khác nhau. PLC S7 – 1200 có các loại sau:


Bảng 3 - Một số CPU S7 - 1200
Tính năng

CPU 1211C

CPU
1212C

CPU 1214C

CPU 1215C

Kích thước vật lý
(mm)

90x100x75

90x100x75

110x100x75

130x100x75

30 Kbytes

50 Kbytes

75 Kbytes

100 Kbytes

1 Mbyte

4 Mbyte

4 Mbyte

10 Kbytes

10 Kbytes

10 Kbytes

10 Kbytes

8 Inputs / 6
Out

14 Inputs /

14 Inputs /

Kiểu số

6 Inputs / 4
Out

10 Out

10 Out

Kiểu
tương tự

2 inputs

2 inputs

2 inputs

2 inputs / 2
outputs

Work

Bộ nhớ
người
dùng

Load
Retentive

I/O tích
hợp trên
CPU

1 Mbyte

Inputs

1024 bytes

1024 bytes

1024 bytes

1024 bytes

Outputs

1024 bytes

1024 bytes

1024 bytes

1024 bytes

Bit nhớ (M)

4096 bytes

4096 bytes

4096 bytes

4096 bytes

none

2

8

8

1

1

1

1

3

3

3

3

3 built – in
I/O, 5 with
SB

4 built – in
I/O, 6 with
SB

6

6

3 at 100kHz

3 at 100kHz

3 at 100kHz

1 at 30kHz

3 at 30kHz

3 at 30kHz

CPU 1214C

CPU 1215C

Kích
thước bộ
đệm

Module mở rộng vào
ra (SM)
Board tín hiệu
(SB) Board pin
(BB) Board truyền
thơng (CB)
Module truyền thơng
(CM)

Total
Bộ đếm
tốc độ
cao

3 at 100kHz
Singe
phase

Tính năng

SB: 2 at
30kHz

CPU 1211C

SB: 2 at
30kHz
CPU
1212C