Thiết kế hệ thống điều khiển băng tải vận chuyển xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH
BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
======***=====

BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN
XÁC GIA SÚC, GIA CẦM BỊ DỊCH BỆNH

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Hoàng Sơn

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Trung Hiếu

Mã sinh viên

: 1951080635

Ngành

: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử

Lớp

: K64 - CNCĐT

Khóa

:2019 – 2023

Hà Nội - Năm 2023


LỜI MỞ ĐẦU
Hệ thống băng tải, hệ thống băm chặt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh khi
đưa từ thùng chứa vào hệ thống thiêu hủy là những trang thiết bị cần thiết trong hệ
thống thiêu hủy xác gia súc gia cầm bị dịch bệnh. Các gia súc gia cầm bị dịch bệnh
sau khi tập trung đến khu vực thiêu hủy bằng xe chuyên dùng vận chuyển thì được
đưa lên hệ thống băm chặt bằng hệ thống băng tải trước khi đưa vào lị đốt với mục
đích phân nhỏ xác gia súc, gia cầm để tăng năng suất đốt thơng qua việc tăng diện
tích cháy của xác. Trong điều kiện làm việc của hệ thống, các đặc tính động lực học
và điều khiển giúp tăng tính chính xác của hệ thống. Do đó, hệ thống điều khiển
băng tải vận chuyển xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh khi đưa từ thùng chứa vào hệ
thống thiêu hủy cần phải được nghiên cứu tính tốn thiết kế cho phù hợp. Khố luận
tốt nghiệp bày kết quả cơng việc "Thiết kế hệ thống điều khiển bẳng tải vận
chuyển xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh". Kết quả nghiên cứu làm cơ sở đưa ra
phương án thiết kế về cấu trúc và kích thước, phục vụ q trình chế tạo hệ thống
trong thực tế.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế hệ thống điều khiển bẳng tải vận chuyển xác gia
súc, gia cầm bị dịch bệnh đã được chọn làm khóa luận tốt nghiệp. Kết quả nghiên
cứu của đề tài sẽ đưa ra cơ sở lý luận về bộ phận tự động cấp liệu cho các hệ thống
thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh.
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Thiết kế phần cứng.
Chương 3: Xây dựng chương trình hệ thống điều khiển
Hà Nội, ngày…..tháng….. năm 2023
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trung Hiếu

i


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ iv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................1
1.1 Tổng quan về hệ thống thiết bị thiêu hủy xác gia súc, gia cầm đang được nghiên
cứu ...............................................................................................................................1
1.1.1 Sơ đồ công nghệ thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh ...........................1
1.1.2 Hệ thống thiết bị thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh ..........................3
1.2 Tổng quan về hệ thống tự động đưa xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh vào lò đốt
.....................................................................................................................................3
1.2.1 Cấu tạo hệ thống đưa xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh vào lò đốt ..................4
1.2.2 Nguyên lý hoạt động ..........................................................................................5
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .................................................................6
2.1 Tính tốn trang bị điện cho hệ thống điều khiển...................................................6
2.1.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện cần trang bị cho hệ thống .6
2.1.2. Tính tốn lựa chọn thiết bị cho tủ điều khiển .................................................14
2.2 Tính tốn lựa chọn hệ thống thuỷ lực .................................................................16
2.2.1. Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống. .................................................................16
2.2.2. Tính đường kính trong xilanh .........................................................................18
2.2.3. Tính tốn và lựa chọn bơm thủy lực. ..............................................................19
2.2.4. Tính tốn và lựa chọn đường ống dầu thủy lực ..............................................21
2.2.5. Tính tốn và lựa chọn van ...............................................................................23

2.2.6. Tính tốn và lựa chọn thùng dầu .....................................................................24
2.3. Thiết kế phần cứng hệ thống điều khiển ............................................................26
2.3.1 Bố trí tín hiệu PLC ...........................................................................................26
2.3.2.. Sơ đồ điều khiển .............................................................................................28
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG........31
3.1. Nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển logic .............................................31
3.2. Xây dựng lưu đồ điều khiển ...............................................................................32
3.3. Chương trình điều khiển xây dựng bộ điều khiển trung tâm PLC .....................35
3.4. Kết quả thực nghiệm ..........................................................................................35
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ii


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ nguồn S8VS-24024A Omron ................................ 13
Bảng 2.2 Liệt kê phụ tải của các thiết bị điều khiển ................................................. 14
Bảng 2.3 Các thơng số kỹ thuật tính cho các đầu ra của băng tải như sau: .............. 15
Bảng 2.4 Lựa chọn khởi theo kết quả bảng 2.2 là..................................................... 15
Bảng 2.5 Lựa chọn kích thước đường ống cho hệ thống thủy lực ............................ 23
Bảng 2.6 Phân bố đầu vào tín hiệu cho PLC FX3U-64MT ...................................... 26
Bảng 2.7 Phân bố đầu ra tín hiệu cho PLC FX1N .................................................... 27

iii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ quy trình thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh. .... 1
Hình 1.2 Hệ thống thiết bị thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh .................... 3

Hình 1.3 Tổng quan về hệ thống tự động đưa xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
vào lò đốt. .................................................................................................................... 3
Hình 1.4: Hệ thống băng tải và băm chặt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh. ............ 4
Hình 1.5: Quá trình hoạt động đưa xác gia súc, gia cầm vào lò đốt của hệ thống
băng tải và băm chặt .................................................................................................... 5
Hình 2.1 PLC Mitsubishi FX-64M ............................................................................. 6
Hình 2.2 Hình ảnh của khởi động từ(MCC22C,6a) .................................................... 7
Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động khởi động từ............................................................... 8
Hình 2.4 Hình ảnh thực tế của Role Omron ............................................................... 9
Hình 2.5 Cấu trúc, câu tạo của Role Omron ............................................................. 10
Hình 2.6 Hình ảnh minh họa hoạt động rơle ............................................................. 10
Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động của rơle .................................................................... 11
Hình 2.8 Hình ảnh thực tế Aptomat 3 pha ................................................................ 11
Hình 2.9 Cấu tạo bên trong của Aptomat 3 pha ........................................................ 12
Hình 2.10 Bộ nguồn S8VS-24024A Omron ............................................................. 13
Hình 2.11 Sơ đồ đi dây thủy lực cho thiết bị băm chặt xác gia súc .......................... 17
Hình 2.12 Hệ thống thủy lực cho bộ phận băm chặt................................................. 17
Hình 2.13 Kết cấu bơm bánh răng ăn khớp ngồi .................................................... 20
Hình 2.14 Mơ tả ngun lý làm việc của bơm bánh răng ......................................... 21
Hình 2.15 Bơm thủy lực Ronzio W4 ........................................................................ 21
Hình 2.16 Đường ống trong mạch thủy lực .............................................................. 22
Hình 2.17 Hình ảnh van an tồn MRV-03-P-3 ......................................................... 24
Hình 2.18 Hình ảnh van tiết lưu MTCV-02W .......................................................... 24
Hình 2.19 Cấu tạo thùng dầu thủy lực ...................................................................... 25
Hình 2.20 Cấu trúc hệ thống điều khiển ................................................................... 26
Hình 2.21 Bố trí tủ điện hệ thống điều khiển băng tải vẩn chuyển xác gia súc, gia
cầm bị dịch bệnh ....................................................................................................... 29
Hình 2.22 lắp đặt đi dây trên tủ điện ......................................................................... 30
Hình 3.1 Hình ảnh dây chuyền vận chuyển xác gia súc gia cầm bị dịch bệnh ......... 31
Hình 3.2 Sơ đồ lưu đồ thuật tốn điều khiển tự động ............................................... 33

Hình 3.3 Lưu đồ điều khiển chế độ tự động được mã hố bởi tín hiệu điều khiển
PLC............................................................................................................................ 34
Hình 3.4: Hình thực tế dây chuyền đưa lợn vào lò đốt ............................................. 35
Hình 3.5: Sản phẩm ban đầu trước khi cho vào dây chuyền..................................... 36
Hình 3.6: Sản phẩm sau khi cho vào dây chuyền ..................................................... 36
iv


CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về hệ thống thiết bị thiêu hủy xác gia súc, gia cầm đang được
nghiên cứu
1.1.1 Sơ đồ công nghệ thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
Công nghệ thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh, bao gồm một số khâu
như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ quy trình thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh.
a) Khâu công việc 1: Đưa xác gia súc, gia cầm vào băng tải:
Xe vận chuyển xác gia súc, gia cầm di chuyển đến địa điểm đặt hệ thống
thiêu hủy và lùi đuôi xe vào phễu chứa xác gia súc, gia cầm ở cuối băng tải. Người
lái xe điều khiển đổ xác gia súc, gia cầm trong thùng chứa của xe vận chuyển vào
phễu chứa của băng tải.
Người điều khiển băng tải cho băng tải hoạt động, xác gia súc, gia cầm di
chuyển từ phễu chứa lên hệ thống băm chặt.
b) Khâu công việc 2: Phân tách xác thành phần nhỏ hơn (Băm chặt xác
thành mảnh):
Băm chặt xác gia súc, gia cầm thành mảnh nhỏ để tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình đốt xác gia súc, gia cầm được băm thành mảnh nhỏ. Quá trình băm chặt
đảm bảo không phát tán virut, vi khuẩn ra môi trường. Kích thước băm phụ thuộc
vào lị đốt.

1


c) Khâu công việc 3: Đưa xác gia súc, gia cầm vào lò đốt:
Đưa xác gia súc, gia cầm đã băm chặt vào lị đốt (đưa tồn bộ các bộ phận
của gia súc, gia cầm). Quá trình đưa xác gia súc vào lò đốt được thực hiện bằng cơ
cấu gạt.
d) Khâu công việc 4: Đốt xác gia súc, gia cầm trong lò đốt sơ cấp:
Sau khi đưa xác gia súc vào lò đốt, người điều khiển bật bép đốt để tạo ra
nhiệt đốt cháy xác gia súc, gia cầm. Khi cháy tạo ra khói bụi, do vậy cần phải có
quạt hút khói, bụi sang lị đốt cấp thứ cấp.
e) Khâu cơng việc 5: Đốt lại khí thải, khói thải chưa cháy hết:
Tồn bộ khói thải, khí thải sau khi cháy ở lò đốt cấp sơ cấp được quạt hút
sang lò đốt thứ cấp. Tại lị đốt thứ cấp khói thải, khí thải lại được đốt lại một lần
nữa để cháy hoàn toàn các chất hữu cơ chưa cháy hết.
f) Khâu cơng việc 6: Thu hồi tro bụi:
Sau khi khói bụi, khí thải được đốt ở lị đốt thứ cấp thì được hút ra xyclon, tại
đây tro, bụi được lắng xuống phía dưới, khí thải được quạt hút đẩy vào hệ thống làm
mát để giảm nhiệt độ của khí thải.
g) Khâu cơng việc 7: Làm mát khói, khí thải:
Khí thải, khói sau khi từ lị đốt thứ cấp ra có nhiệt độ cao (khoảng
1000÷1200 độ C). Do vậy cần phải giảm nhiệt độ trước khi thải ra môi trường. Để
giảm nhiệt độ của khí thải ta cho khí thải đi qua hệ thống phun mưa, khí thải tiếp
xúc với nước nên giảm nhiệt độ.
h) Khâu cơng việc 8: Lọc khói, khí thải:
Khói, khí thải sinh ra từ lị các lị đốt có chứa nhiều thành phần độc hại, đồng
thời có mùi. Để đáp ứng dược nhu cầu khí thải xả ra mơi trường đạt quy chuẩn Việt
Nam thì khí thải phải được lọc trước khi xả thải. Q trình lọc khí thải được thực
hiện như sau:
- Sử dụng quạt hút cao áp hút tồn bộ khí thải đã được làm mát bằng giàn

phun mưa.
- Đẩy khí thải qua dung dịch nước vơi trong. Khí thải sau khi được sục qua
nước vơi thì các chất gây hại cho sức khỏe và mơi trường được giữ lại trong dung
dịch nước. Khí sau khi sục qua dung dịch nước sạch.
i) Khâu công việc 9: Xả khí thải ra mơi trường:
Khí thải sau khi sục qua nước vôi giảm nhiệt độ, sạch và được dẫn ra ống
khói thải ra ngồi mơi trường. Để khí thải không ảnh hưởng đến sức khỏe của người
và gia súc thì ống khói để xả khí thải phải đạt được chiều cao nhất định.
2


1.1.2 Hệ thống thiết bị thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
Để thực hiện được quy trình công nghệ thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm như
trên (hình 1.2), cần phải có hệ thống thiết bị đi kèm. Từ kết quả nghiên cứu đã thiết
kế hệ thống chuyên dùng thiêu hủy xác gia súc gia cầm bị dịch bệnh (hình 1.2, mơ
tả tổng qt) bao gồm 3 hệ thống chính sau: Hệ thống băng tải vận chuyển và băm
chặt xác (hình 1.2-(1)); hệ thống lị đốt (hình 1.2-(2)); hệ thống xử lý khí thải
(hình 1.2-(3)). Sau đây sẽ tiến hành phân tích chi tiết về cấu tạo cũng như nguyên lý
hoạt động của hệ thống băng tải vận chuyển và băm chặt xác, từ đó là cơ sở đưa ra
phương án điều khiển hoạt động cho hệ thống này.
(1)

(2)

(3)

Hình 1.2 Hệ thống thiết bị thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
(1)-Hệ thống băng tải,băm chặt xác; (2)-Hệ thống lò đốt xác; (3)-Hệ thống xử lý khí
thải
1.2 Tổng quan về hệ thống tự động đưa xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh vào lò đốt

Hình 1.3 Tổng quan về hệ thống tự động đưa xác gia súc,
gia cầm bị dịch bệnh vào lò đốt.

3


1.2.1 Cấu tạo hệ thống đưa xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh vào lò đốt
Hệ thống băng tải và băm chặt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh được tính
tốn thiết kế phần cơ khí qua nghiên cứu [2], được mơ tả chi tiết trên hình 1.4 với
các bộ phận chính sau:
-Bộ phận tải (có máng phía ngồi) có chức năng hứng xác lợn được đưa vào
để thiêu hủy. Từ đó đưa xác lợn vào bộ phận thang nâng vận (hình 1.4-(1));
- Bộ phận thang nâng vận đưa xác lợn lên trên cao với mục đích để đưa vào
tạo độ cao so với cửa vào của lò đốt phía sau (hình 1.4-(2));
-Bộ phận băm chặt bao gồm băng tải đưa lợn vào, dao băm được truyền động
bằng hệ truyền động xi lanh thủy lực (hình 1.4-(3,4)), với mục đích phân tách xác
gia súc thành nhiều phần nhỏ hơn để tăng diện tích cháy và tăng diện tích chứa
trong lò, từ tăng năng suất thiêu hủy và giảm diện tích lị khi chế tạo với một năng
suất đốt được cho trước;
-Bộ phận băng đưa xác vào lò đốt bao gồm băng tải, máng trượt (hình
1.4-(5), và xilanh đẩy xác vào lị đốt. Bộ phận này có nhiệm vụ phân phối, đưa xác
vào của cửa hai lò theo yêu cầu điều khiển (hình 1.4-(6));
-Bộ phận bao che (hình 1.4-(7)) có chức năng hứng, chắn, gom máu để đưa
vào lị đốt. Bộ phận này đảm bảo trong quá trình băm chặt, các chất thải không bị
bắn ra môi trường, đồng thời hứng máu và các chất lỏng phát sinh để đưa vào lò
đốt. Đảm bảo tránh việc lây nhiễm chéo vi khuẩn ra mơi trường bên ngồi.

Hình 1.4: Hệ thống băng tải và băm chặt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh.
(1)-Phễu chứa xác gia súc, gia cầm đầu và vào hệ thống; (2)-Bộ phận vận thang

nâng; (3)- Băng tải đưa xác vào bộ phận băm chặt xác; (4)-Bộ phận băm chặt xác;
(5) băng tải đưa xác vào lò đốt; (6)-Bộ phận máng và xi lanh đẩy để đưa xác vào lị
đốt; (7)-Bộ phận bao che đảm bảo khơng lọt xác, chất thải, máu ra ngồi mơi
trường
4


1.2.2 Nguyên lý hoạt động
Quá trình hoạt động nhằm đưa xác gia súc, gia cầm vào lò đốt của hệ thống
băng tải và băm chặt được mơ tả trên hình 1.5 gồm:
-Bước 1: Đưa xác gia súc, gia cầm vào bộ phận vận thang nâng. Khi xác gia
súc, gia cầm được đưa vào băng tải đầu vào (phễu), băng tải sẽ chuyển động để di
chuyển xác vào vận thang nâng;
-Bước 2: Vận thang nâng đưa xác gia súc, gia cầm lên cao trước khi đưa qua
bộ phận băm chặt;
-Bước 3: Băm chặt, bước này được tiến hành với gia súc (con vật có kích
thước lớn), đối với gia cầm có kích thước nhỏ hơn (gà, vịt...) thì có thể bỏ qua bước
3 để tiến hành luôn bước 4;
-Bước 4: Đưa xác gia súc, gia cầm đã được chặt nhỏ hơn vào cửa của lị đốt
thơng qua máng và xilanh gạt.

Bước
Bước

Bước

Bước

Hình 1.5: Quá trình hoạt động đưa xác gia súc, gia cầm vào lò đốt của hệ thống
băng tải và băm chặt

5


CHƯƠNG 2:
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Trong chương này, khoá luận tiến hành tính tốn, lựa chọn các thiết bị phần
cứng của hệ thống điều khiển. Sau đó, thiết kế mạch phần cứng cũng như tủ điện
của hệ thống điều khiển
2.1 Tính toán trang bị điện cho hệ thống điều khiển
2.1.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện cần trang bị cho hệ
thống
a) PLC FX3U - 64M

Hình 2.1 PLC Mitsubishi FX-64M
– FX-16MT Là thế hệ thứ ba trong gia đình họ PLC FX Series, là một dạng
PLC nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric.
– Sản phẩm được thiết kế đáp ứng cho thị trường quốc tế, tính năng đặc biệt
mới là hệ thống “bus bộ chuyển đổi” được bổ sung cho hệ thống bus hữu ích cho
việc mở rộng thêm các tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng .
Đặc điểm kỹ thuật FX-16MT:
– Bộ CPU với 16 I/O: 8 đầu vào và 8 đầu ra transistor (Sink)
– Nguồn cấp: 100 – 240 VAC
– Công suất: 30 W
– Bộ nhớ chương trình: 64.000 Bước
– Tích hợp đồng hồ thời gian thực .
– Bộ đếm: 235
– Timer: 512
– Tích hợp cổng thơng tin RS232C, RS 485.
6

b) Khởi động từ (MCC 22C,6a)

Hình 2.2 Hình ảnh của khởi động từ(MCC22C,6a)
Khởi động từ hay còn được gọi là Contactor hoặc cơng tắc tơ theo cách nói
của người Việt, đây là một khí cụ điện hạ áp đặc biệt quan trọng trong các hệ thống
điện. Nó có nhiệm vụ thực hiện việc đóng, cắt thường xuyên các mạch điện động
lực.
* Cấu tạo của khởi động từ
Ba bộ phận chính của khởi động từ bao gồm: Nam châm điện, hệ thống tiếp
điểm và hệ thống dập hồ quang.
Nam châm điện: Bao gồm 1 lõi sắt, 1 lò xo để đẩy lõi nắp dịch chuyển về vị trí
ban đầu, cuộn dây để tạo ra lực hút nam châm. Chức năng của nam châm điện là tạo
ra từ trường.
Hệ thống tiếp điểm: Bao gồm tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ:
Tiếp điểm chính: Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở, sẽ đóng lại khi cấp
nguồn vào mạch từ của khởi động từ trong tủ điện làm mạch từ hút lại. Là tiếp điểm
có khả năng cho dịng điện lớn đi qua.
Tiếp điểm phụ: Tiếp điểm phụ có 2 trạng thái: thường đóng và thường mở. Là
tiếp điểm có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A.
Hệ thống dập hồ quang: Do việc chuyển mạch liên tục, hồ quang điện sẽ xuất
hiện làm các tiếp điểm bị cháy và mòn dần nên cần hệ thống dập hồ quang.
7


* Nguyên lý hoạt động của khởi động từ

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động khởi động từ
Khi cấp nguồn điện vào mạch điện điều khiển bằng với giá trị điện áp định

mức của cơng tắc tơ và khởi động, dịng điện sẽ đến 2 đầu cuộn dây quấn cố định
trên lõi từ. Từ trường được sinh ra, lực từ xuất hiện hút lõi dịch chuyển và hình
thành mạch từ kín. Lúc này, khởi động từ ở trạng thái hoạt động. Khi đó các tiếp
điểm chính sẽ đóng, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (khi thường hở sẽ đóng lại
và khi thường đóng sẽ mở ra), trạng thái này được duy trì.
Khi ngắt dịng điện vào mạch, khởi động từ cũng sẽ bị ngắt điện. Dưới tác
dụng của lò xo nén sẽ làm cho phần lõi di động trở về với vị trí ban đầu, theo đó,
các tiếp điểm trở sẽ trở về trạng thái thường hở. Động cơ lúc này sẽ dừng hoạt
động.
* Ưu điểm của khởi động từ
Đảm bảo an tồn cho người dùng khi có chế độ đóng ngắt từ xa, đồng thời
trong những hệ thống độc hại thì có lớp vỏ để ngăn chặn hồ quang phóng ra ngồi.
Hoạt động ổn định, bền bỉ, ít gặp sự cố. Phù hợp sử dụng cho các thiết bị, hệ
thống điện phức tạp, công suất lớn.
Thiết kế gọn với trọng lượng khá nhẹ và chắc chắn, có thể lắp đặt tại nhiều vị
trí khác nhau và tận dụng các khơng gian chật hẹp.
Giá thành phải chăng, dễ dàng tìm mua trên thị trường.
Thời gian đóng cắt điện nhanh chóng, giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ hiệu
quả.
Những tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ của contactor có thể chịu ăn mòn cao,
chống mài mòn tốt.

8


Nhờ những ưu điểm nổi bật như vậy nên thiết bị này được sử dụng rộng rãi
trong các khu công nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất,
* Ứng dụng của khởi động từ
Trong điện công nghiệp và điện dân dụng, khởi động từ được sử dụng để điều
khiển vận hành các động cơ hay thiết bị điện như: Hệ thống đèn chiếu sáng sử dụng

PLC hoặc rơ le cài đặt thời gian, người dùng có thể tự động bật tắt đèn chiếu sáng
theo giờ, ngày quy định; Điều khiển động cơ để motor có thể khởi động trực tiếp,
hoặc kết hợp với một số rơ le nhiệt để bảo vệ cho motor khi phải làm việc quá tải;
Điều khiển tụ bù nhằm mục đích đóng, cắt các cấp của tụ bù để phù hợp với tải làm
việc;
Trong ngành tự động hóa: Địi hỏi xử lý những hệ thống điện có tính chất
phức tạp và khó khăn. Nên cần phải có sự can thiệp của bộ xử lý, thông qua phương
pháp cơ – điện tử sử dụng khởi động từ để có thể đáp ứng được những q trình
đóng gói sản phẩm, ép nhựa.
c) Rơle Omron

Hình 2.4 Hình ảnh thực tế của Role Omron
* Cấu tạo của rơle
Trong một rơle thường có cấu tạo gồm 4 phần chính, đó là:
- Nam châm điện
- Phần ứng
9


- Tiếp điểm
- Lá nhíp, lị xo

Hình 2.5 Cấu trúc, cấu tạo của Role Omron
* Nguyên lý hoạt động của rơle

Hình 2.6 Hình ảnh minh họa hoạt động rơle
Khi dịng điện chạy qua mạch thứ nhất (1), nó kích hoạt nam châm điện (màu
nâu), tạo ra từ trường (màu xanh) thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) và kích hoạt mạch
thứ hai (2). Khi tắt nguồn, một lò xo kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch
thứ hai một lần nữa.

Đây là một ví dụ về rơle “thường mở” (NO): các tiếp điểm trong mạch thứ hai
không được kết nối theo mặc định và chỉ bật khi dịng điện chạy qua nam châm. Có
một loại rơle khác là “thường đóng” (NC; các tiếp điểm được kết nối để dòng điện
chạy qua chúng theo mặc định) và chỉ tắt khi nam châm được kích hoạt, kéo hoặc
đẩy các tiếp điểm ra xa nhau. Thông thường rơle thường mở là phổ biến nhất.
Ví dụ về nguyên lý hoạt động của rơle điện từ
10


Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động của rơle
Mạch đầu vào (vịng màu xanh) bị tắt và khơng có dịng điện chạy qua cho đến
khi có tác động (có thể là cảm biến hoặc cơng tắc) bật nó. Mạch đầu ra (vòng lặp
màu đỏ) cũng bị tắt.
Khi một dòng điện nhỏ chạy trong mạch đầu vào, nó sẽ kích hoạt nam châm
điện (được hiển thị ở đây dưới dạng một cuộn dây màu xanh đậm), tạo ra một từ
trường xung quanh nó.
Năng lượng từ nam châm điện kéo thanh kim loại trong mạch đầu ra về phía
nó, đóng cơng tắc và cho phép dòng điện lớn hơn nhiều chạy qua mạch đầu ra.
Mạch đầu ra vận hành một thiết bị có dòng điện cao như đèn hoặc động cơ
điện.
d) Aptomat 3 pha

Hình 2.8 Hình ảnh thực tế Aptomat 3 pha

11


* Cấu tạo của Aptomat 3 pha
Thông thường, MCCB được chế tạo có hai cấp tiếp điểm là tiếp điểm chính và
hồ quang. Hoặc có một số loại ba tiếp điểm là tiếng điểm chính, phụ và hồ quang.

Hình 2.9 Cấu tạo bên trong của Aptomat 3 pha
Nhờ thiết kế phù hợp với mạch điện công suất lớn như hệ thống điện trong nhà
xưởng, nhà máy, khu công nghiệp, nên MCCB trở thành sự lựa chọn hàng đầu cho
nhiều đơn vị để đảm bảo an toàn cho hoạt động sản xuất, kinh doanh
* Nguyên lý hoạt động của Aptomat 3 pha
Cầu dao điện tự động 3 pha hoạt động theo nguyên lý:
– Cho 3 dây pha đi qua tâm biến dịng có lõi sắt hình xuyến. Đây là một biến
thế lõi xuyến với cuộn sơ cấp 1 vòng dây (2 dây mát & 1 dây nóng qua tâm biến
thế) & cuộn thứ cấp nhiều vòng dây.
– Dòng đi ra ở dây nóng và về dây mát là ngược nhau, nghĩa là từ trường biến
thiên chúng sinh ra trong lõi sắt của biến dòng ngược chiều nhau. Nếu 2 dòng này
bằng nhau, 2 từ trường biến thiên sinh ra cũng triệt tiêu lẫn nhau làm điện áp ra của
cuộn thứ cấp biến dòng = 0.
– Nếu điện áp qua hai dây bị rò, dòng điện trên 2 dây khác nhau, 2 từ trường
biến thiên sinh ra khác nhau làm xuất hiện trong điện cảm ứng trên cuộn thứ cấp
của biến dòng. Dòng điện này được đưa vào IC để kiểm tra xem có lớn hơn dịng rị
rỉ ra hay khơng, nếu lớn hơn thì IC sẽ cấp điện cho Triac cấp điện cho cuộn hút của
Aptomat.
– Để phát hiện dòng rò lớn hơn vài trăm MA thì khơng cần IC mà dùng ngay
lực điện từ tạo ra khi có dịng điện chạy trong cuộn dây để đóng ngắt Aptoma
e) Nguồn 24V
12


Hình 2.10 Bộ nguồn S8VS-24024A Omron
Bộ nguồn S8VS-24024A Omron đạt công suất 240W, hiệu suất 80% và được
trang bị những tính năng mới nhất nhằm bảo vệ quá tải, quá áp trên hệ thống.
S8VS-24024A Omron bị ảnh hưởng biến đổi nhiệt độ môi trường rất nhỏ chỉ ở tối
đa 0,05% / ℃.

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ nguồn S8VS-24024A Omron
STT

Bộ phận

Thông số

1

Nguồn cấp

100,240VAC (85 264 VAC)

2

Ngõ ra

24VDC

3

Công suất

240W

4

Hiệu suất

80%

5

Tuổi thọ

10 năm

6

Phương pháp làm mát tự nhiên

7

Cấp bảo vệ IP20 (trừ phần cầu đấu)

8

Phạm vi biến điện áp đầu ra

10 đến+15% với V.ADJ

9

Tiêu chuẩn

UL,C -UL,US,CE

10

Hệ số công suất

0,9 phút

* Chức năng được bổ sung trên thiết bị S8VS-24024A Omron
- Bảo vệ quá tải (tự động đặt lại).
- Chỉ thị điện áp đầu ra (chuyển đổi).
- Dấu hiệu đầu ra hiện tại (chuyển đổi).
- Báo động điện áp thấp đầu ra (đầu ra bóng bán dẫn, tối đa 30VDC, tối đa
50mA).
13


- Bảo vệ quá áp (tắt điện áp đầu vào và bật lại đầu vào).
- Chỉ số đầu ra (màu: xanh).
* Môi trường để bộ nguồn S8VS-24024A Omron hoạt động hiệu quả nhất
- Nhiệt độ môi trường (Hoạt động): -10oC đến 60oC
- Nhiệt độ môi trường (Lưu trữ): -25oC đến 65oC
- Độ ẩm xung quanh (Hoạt động): 25% đến 85%
- Độ ẩm xung quanh (Lưu trữ): 25 %đến 90%
2.1.2. Tính toán lựa chọn thiết bị cho tủ điều khiển
Bảng 2.2 Liệt kê phụ tải của các thiết bị điều khiển
Thiết bị

Thiết bị

Cơng suất

Số

Tổng

Tổng cộng cơng

(W)

lượng

cơng suất

suất tính chọn

Động cơ bơm dầu

7500

1

7500

∑𝑃

Aptomat

Động cơ băng tải

1500

4

6000

= 13000

Khởi động

Động cơ bơm dầu

7500

1

7500

7500

Động cơ băng tải

1500

1

1500

1500

điều khiển

từ động cơ
bơm dầu
Khởi động

từ động cơ
băng tải
a) Tính tốn chọn khởi động từ:
+ Cơng thức tính chọn khởi động từ theo dòng điện
- Dòng điện chạy động cơ:
`I =

P
√3 U cos∅

(A)

(2.1)

P: công suất động cơ (W)
U: Điện áp sử dụng được lựa chọn giữa 2 pha (V)
I: Dịng điện động cơ sử dụng (A)
Cosø: hệ số cơng suất
+ Dòng điện định mức chọn khởi và aptomat
IK = I. 1,25 =
Với 1,25 là hệ số dự trữ đẩy tải
14

1,25.P
√3 .U .Cos∅

(A)

(2.2)

Vậy các khởi động từ tương ứng được tính (chọn theo bảng 2,3):
Bảng 2.3 Các thơng số kỹ thuật tính cho các đầu ra của băng tải như sau:
Số lượng

Ghi chú

14,5

𝐈𝐊 (W)
22

1

1500

3

4,5

4

∑ = 13000

25,1

31,1

1

Động cơ bơm
dầu
Động cơ các
băng tải
Aptomat cho
hệ thống

STT

P (W)

I (A)

1

7500

2
3

Từ kết quả tính tốn dịng diện để lựa chọn thiết bị (Ik), dựa vào catalog của
các thiết bị được sản xuất trên thị trường khóa luận lựa chọn các thiết bị tủ điện của
hãng LS như bảng 2.4 sau:
Bảng 2.4 Lựa chọn khởi theo kết quả bảng 2.2 là
STT

Tên loại khởi, aptomat

In(A)

1

MC 22b

22(A)

Số
lượng
1

2

MC 6a

6(A)

4

3

TD100H FMU

40 A

1

Đối tượng phụ
tải
Động cơ bơm
dầu

Động cơ các
băng tải
Aptomat cho
hệ thống

b) Tính tốn và chọn dây điện
Cơng thức tính chọn dây theo dịng điện là:
I = S. J

(2.3)

Trong đó:
I: là cường độ dịng điện (A).
S: là tiết diện của dây dẫn (mm²).
J: là mật độ của dòng điện cho phép chạy qua.
Với 1,25 là hệ số dự trữ đẩy tải
- Áp dụng công thức (2.3) tính chọn dây cho động cơ bơm là:
I=P/√3.U cos∅

(2.4)

= 7500/380.1,7. 0,8 = 14,5 (A)
Suy ra: S = I/J = 14,5/5,5 = 2,7 (mm2)

15

(2.5)


Với 1,25 là hệ số dự trữ đẩy tải ta có thể chọn được tiết diện dây dẫn của động

cơ bơm là 3,5 (mm2)
- Áp dụng (2.3) tính chọn dây dẫn cho động cơ băng tải là:
I =P/√3 .U cos∅

(2.6)

= 1500/380.1,7. 0,8. 1,25 = 2,9 (A)
Suy ra: S= I/J = 2,9/5,5 = 0,6 (mm2)

(2.7)

Với 1,25 là hệ số dự trữ đẩy tải ta có thể chọn được tiết diện dây dẫn của băng
tải là 0,75 (mm2).
2.2 Tính tốn lựa chọn hệ thống thuỷ lực
Hệ thống thủy lực là bộ phận quan trọng của hệ thống điều khiển băng tải vận
chuyển xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh số lượng thủy lực cần phải trang thiết bị
theo thiết kế trong các chương trước. Do vậy, cần tính tốn lựa chọn hệ thống thủy
lực làm cơ sở lý luận cho việc tiến hành thiết kế điều khiển.
Theo yêu cầu, hệ thống chấp hành thủy của hệ thống điều khiển băng tải vận
chuyển xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh bao gồm có:
- 01 xilanh thủy lực có chức năng tạo chuyển động cho dao băm chặt xác gia
súc gia cầm theo phương thẳng đứng, với vận tốc 3,5m/h
- Hành trình s = 0,6(m) = 600(mm)
- Chế độ làm việ: làm việc êm.
2.2.1. Sơ đồ mạch thủy lực của hệ thống.
Theo nguyên lý của hệ thống điều khiển băng tải vận chuyển xác gia súc, gia
cầm bị dịch bệnh nghiên cứu xây dựng sơ đồ hệ thống thủy lực như hình 2.11 và
hình 2.12 đi dây thủy lực cho thiết bị bộ phận băm chặt xác lợn.

16

Hình 2.11 Sơ đồ đi dây thủy lực cho thiết bị băm chặt xác gia súc

Hình 2.12 Hệ thống thủy lực cho bộ phận băm chặt
a) Hệ thống thủy lực bao gồm:
- Trạm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dịng chất lỏng cơng
tác cho cơ cấu chấp hành. Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng ở đây là bơm
thủy lực, với động cơ dẫn động là loại động cơ điện xoay chiều ba pha.
- Van phân phối: Loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điện xoay
chiều (điện áp 220V), kiểu 4/3. Van này có chức năng phân phối dịng chất lỏng
làm việc đến các khoang làm việc của các xi lanh.
- Cơ cấu chấp hành: Cơ cấu chấp hành dùng trong hệ truyền động ở đây chính
là xy lanh. Cơ cấu chấp hành này có chức năng nhận năng lượng của dịng chất lỏng
cơng tác, rồi biến năng lượng đó thành động năng chuyển động (tịnh tiến).
- Van giảm áp: dùng để điều chỉnh và ổn định áp suất. Khi áp suất của hệ
thống tăng thì dịng chất lỏng sẽ được xả qua van về bể chứa để hạ áp suất của hệ
thống xuống một giá trị đã đặt.
Yêu cầu điều kiện cho xilanh nâng hạ dao cho bộ phận băm chặt (chuyển động
theo phương thẳng đứng):
- Xi lanh bộ phận băm chặt chuyển động theo phương thẳng đứng, có thể
chuyển động và dừng tại một ví trí bất kỳ khi có tín hiệu:

17


- Khi có tín hiệu “nâng” lên để nhấc dao thì xilanh chuyển động thụt ra, tín
hiệu nâng này duy trì trong suốt quá trình xilanh chuyển động ra. Khi mất tín hiệu
nâng xilanh phải dữ nguyên trang thái tại thời điểm mất tín hiệu hiệu điều khiển.
- Khi có tín hiệu “hạ” để dao hạ xuống, Piston xilanh chuyển dộng vào, tín

hiệu “hạ” duy trì trong suốt xilanh chuyển động vào. Trong q trình hạ dao xuống
nếu gặp tín hiệu từ cơng tắc hành trình báo về, tiến hiệu điều khiển “hạ” lập tức mất
cho dù người điều khiển vẫn tác động lên nút diều khiển. Khi mất tín hiệu “hạ”,
Xilanh phải giữ nguyên trang thái tại thời điểm mất tín hiệu điều khiển.
2.2.2. Tính đường kính trong xilanh
Theo cơng thức tính lực ở hành trình tiến của xy lanh:
(2.8)

Trong đó:
F - Lực tạo ra ở đầu cần piston, (N);
p - Áp suất làm việc của hệ thống, (Pa);
D - Đường kính trong của xy lanh, (m);
Chọn áp suất làm việc của hệ thống p= 250 Bar = 25Mpa
Do đó, đường kính trong của xy lanh là: D=0,09m = 90mm. Do đó, chọn
đường kính trong xi lanh D= 90 mm.
Để xác định đường kính cán piston ta căn cứ và tải trọng tác dụng khi piston
làm việc với tải trọng lớn nhất. Theo kết cấu của piston thì khi làm việc nó chỉ chịu
ứng suất nén nên theo sức bền vật liệu ta có cơng thức xác định đường kính cán
piston như sau:
Tính theo điều kiện bền:

P
 
F



(2.9)

Trong đó: P - là tải trọng tác dụng lên cán piston

.d 2
F- diện tích cán piston: F =
4

 

là ứng suất cho phép của vật liệu, với vật liệu chế tạo piston thường dùng
[ ]=180MPa
σ
18

(2.10)


Thay vào ta có cơng thức xác định đường kính cán piston:
D

≥√(4*p\π*[σ]

= 34,3(mm)

(2.11)

Căn cứ vào các điều kiện trên thực tế chọn theo kinh nghiệm thoả mãn điều
kiện ổn định chọn D = 35 mm.
Với kết cấu của máy uốn định hình, hai xi lanh tạo chuyển động cho bàn uốn
theo phương thẳng đứng kém cứng vững hơn nên trong nghiên cứu này lựa chọn
đường kính cán piston hai xi lanh thẳng đứng D=45mm.
2.2.3. Tính tốn và lựa chọn bơm thủy lực.

Để tính chọn bơm thủy lực, chúng ta cần phải tính lưu lượng lớn nhất mà bơm
cần phải cấp cho hệ thống chấp hành. Một số công thức thường dùng trong tính tốn
hệ thủy lực như sau:
- Diện tích có ích của xilanh phía khơng có trục (dường kính piston):

  D 2 3,14  D 2
A1 

4
4

(2.11)

với D là đường kính trong của xi lanh thủy lực.
- Diện tích cần xi lanh thủy lực

A2 

d2
4



3,14  d 2
4

(2.12)

với d là đường kính piston
- Diện tích có ích của xilanh phía có trục là:

A  A1  A2

(2.13)

- Lực tác động lên xi lanh
F  A P

(2.14)

với A là diện tích có ích, P là áp suất dầu. Do vậy, lực đẩy (đầu khơng có
cần) và lực kéo (đầu có cần) là hồn tồn khác nhau.
- Lưu lượng cần cung cấp cho các đầu xilanh

Q  A v

(2.15)

với A là diện tích có ích, là vận tốc chuyển động của piston, do đó lưu lượng
hai đầu của xilanh và là khác nhau (nếu v = constant). Tuy nhiên, khi tính lưu lượng
để chọn bơm thủy lực, chúng ta cần lấy lưu lượng lớn lớn nhất cần cung cấp cho
xilanh, tức là.
- Lưu lượng cần cho 1 xilanh tạo chuyển động theo phương thẳng đứng của
bàn ép:
19


(2.16)
(cm3/phút)
- Lưu lượng riêng của bơm được tính như sau:

(2.17)
(cm3/vịng)
Với là vận tốc góc của động cơ điện (vận tốc góc của tục bơm thủy lực, nếu
chọn bơm bánh răng), là tổn thất lưu lượng của bơm.
Dựa vào thông số áp suất làm việc của hệ thống là, nghiên cứu chọn kiểu
bơm thủy lực là kiểu bơm bánh răng ăn khớp ngồi vì những lý do sau:
- Với những hệ thống có áp suất làm việc phạm vi 250 (Bar) thì bơm bánh
răng là loại thích hợp, vì bơm bánh răng là một kiểu bơm được chế tạo cho phạm vi
áp suất làm việc này;
- Tính phổ biến trên thị trường, kết cấu đơn giản, các nhà cung cấp dễ chế tạo;
- Giá thành rẻ và phù hợp, nhiều hãng sản xuất đều cung cấp. Do vậy có rất
nhiều sự lựa chọn đem đến cho người thiết kế.

Hình 2.13 Kết cấu bơm bánh răng ăn khớp ngoài
1- Cặp bánh răng; 2- Vành chắn; 3- Thân bơm; 4.1-4.2-Bích bơm; 5- Phớt chắn
dầu ở trục quay; 6- Ổ đỡ; 7- Vòng chắn điều chỉnh độ hở.
Cấu tạo của bơm bánh răng được trình bày trên hình 2.13 với các bộ phận
như: Cặp bánh răng (1); vành chắn (2); thân bơm (3); hai mặt bích của bơm tại hai
đầu (4.1) và (4.2); phớt chắn dầu ở trục quay (5); ổ đỡ (6); vòng chắn điều chỉnh độ
hở (7).
Bơm bánh răng làm việc dựa trên sự thay đổi thể tích, khi thể tích của buồng
hút A tăng thì bơm hút dầu và thực hiện chu kỳ hút, khi thể tích giảm thì bơm đẩy
dầu ra ở buồng B và thực hiện chu kỳ nén. Nếu như trên đường dầu bị đẩy ra ta đặt
20