Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIÊP 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 LÒ ĐỐT THIÊU HỦY
XÁC GIA SÚC, GIA CẦM BỊ DỊCH BỆNH

Giáo viên hướng dẫn

:THS.Lê Minh Đức

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn khánh

Mã sinh viên

: 1951081029

Khóa

: 2019-2023

Lớp

: K64 – CĐT

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử

Hà Nội, 2023


LỜI MỞ ĐẦU
1. lý do chọn đề tài
Mối quan tâm lo lắng về sự ô nhiễm môi trường đang dần dần trở nên thiết
thực và cấp bách đối với mọi người trên hành tinh. Ngành công nghiệp ngày càng
phát triển kéo theo là sự tăng lên đáng kể lượng rác thải. Lượng xác gia súc, gia cầm
rắn công nghiệp đặc biệt là xác gia súc, gia cẩm công nghiệp nguy hại nếu thải bỏ
trực tiếp vào mơi trường thì gây ra sự ô nhiễm môi trưởng và ảnh hưởng tới sức
khỏe của cộng đồng. Mặt khác trong quá trình phát triển chăn nuôi đã xảy ra dịch
bệnh như dịch lở mồm long móng đối với trâu bỏ, dịch cúm H5N1, đặc biệt là dịch
tả lợn Châu Phi, đồng thời với việc nghiên cứu các loại vắc xin phịng chống thì có
nhiều nghiên cứu về cơng nghệ và thiết bị thiêu hủy gia súc gia cầm bị dịch bệnh
nhằm tiêu diệt tận gốc vi rút vi khuẩn lây bệnh, hạn chế lây lan.
Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc là những nước có nhiều nghiên cửu về cơng
nghệ, thiết bị thiêu hủy gia súc gia cầm bị dịch bệnh. Xác gia súc, gia cầm công
nghiệp nguy hại, gia súc gia cầm bị dịch bệnh là xác gia súc, gia cầm chứa các
thành phần độc hại và tồn tại lâu trong mơi trường.
Vì những tác động có hại của nó mà xác gia súc, gia cầm công nghiệp nguy
hại và gia súc gia cầm bị dịch bệnh được kiểm soát chặt chẽ để tránh những tác
động có hại đến sức khỏe cộng đồng và giảm rủi ro về môi trường. Xử lý xác gia
súc, gia cầm rắn công nghiệp nguy hại bằng phương pháp đốt đang là phương pháp
đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới và phù hợp với điều kiện của nước ta hiện
nay.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế này mà đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển lò
đốt thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh” đã được chọn làm khoá luận tốt
nghiệp. Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đưa ra cơ sở lý luận về bộ phận tự động lò
đốt thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh.

1. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh. Từ đó,
làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống điều khiển cho lò đốt thiêu huỷ xác gia súc, gia
cầm bị dịch bệnh
2. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống điều khiển lò đốt xác gia súc gia cầm gồm: Hệ thống trang bị điện,
điều khiển hệ thống, sơ đồ phần cứng điều khiển, phần mềm điều khiển...vv
3. Phạm vi nghiên cứu
Thiết kế hệ thống điều khiển lò đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
4. Phương pháp nghiên cứu

i


- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: được sử dụng trong nghiên cứu các cơng
trình khoa học, tổng hợp cơ sở lý luận để giải quyết các nội dung: tổng quan về vấn
đề nghiên cứu, tạo lập cơ sở lý luận của đề tài.
- Phương pháp kế thừa: được sử dụng trong phân tích lựa chọn, sử dụng các
kết quả đã được nghiên cứu trên thế giới và trong nước có liên quan phục vụ giải
quyết nội dung lý thuyết, nhận xét đánh giá kết quả.
- Phương pháp thực nghiệm: Để kiểm chứng kết quả hoạt động của hệ tự động
được nghiên cứu.
5. Bố cục của khóa luận
Đề tài được chia làm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chương 2: Thiết kế phần cứng
Chương 3: Xây dựng chương trình hệ thống
Kết luận và kiến nghị

Hà Nội, ngày … tháng … năm……

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Khánh

ii


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên:
Mã sinh viên:
Lớp: ...................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Kết luận: Đồng ý/Không đồng ý cho sinh viên…………nộp báo cáo khóa luận tốt
nghiệp.

Hà Nội, ngày…….tháng……năm……
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

iii


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên:
Mã sinh viên:
Lớp: ..................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1:

Phụ tải trên các thiết bị điều khiển

Bảng 2.2:

Kết quả tính tốn dịng điện lựa chọn thiết bị như sau

Bảng 2.3:
Bảng 3.1:
Bảng 3.2:

Lựa chọn khởi theo kết quả bảng
Phân bố đầu vào tín hiệu cho PLC FX3U
phân bố đầu ra tín hiệu cho PLC FX3U

i


DANH MỤC HÀNH VẼ
Hình 1.1:

Hệ thống thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh của Nhật Bản

Hình 1.2:

Hệ thống lị đốt xác động vật qui mơ nhỏ của Hàn Quốc

Hình 1.3:
Hình 1.4:
Hình 1.5:

Hệ thống thiết bị thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
Sơ đồ công nghệ quy trình thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
Cấu tạo hệ thống lò đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh

Hình 1.6:

Các bộ phận lị đốt sơ sấp

Hình 1.7:

Hình ảnh thực tế của lị đốt sơ cấp

Hình 1.8:
Hình 1.9:

Các bộ phận lị đốt thứ cấp
Hình ảnh Lị đốt thứ cấp hình ảnh thật

Hình 2.1:

Hình ảnh PLC Mitsubishi FX-16MT

Hình 2.3:

Hình ảnh nguyên lý hoạt động khởi động từ

Hình 2.4:

Hình ảnh Rơle

Hình 2.5:
Hình 2.6:

Hình ảnh cấu tạo rơle
Hình ảnh nguyên lý hoạt động của rơle

Hình 2.7:
Hình 2.8:
Hình 2.9:
Hình 2.10:
Hình 2.11:
Hình 2.12:
Hình 2.13:
Hình 2.14:

Hình ảnh Aptomat 3 pha
Hình ảnh cấu tạo bên trong của Aptomat 3 pha
Hình ảnh bộ nguồn S8VS-24024A Omron
Cấu trúc hệ thống điều khiển lò đốt xác
Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu vào PLC
Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu ra PLC
Sơ đồ chân tín hiệu vào/ra đầu đốt DO

Hình 2.15:

Sơ đồ đi dây
Mạch động lực động cơ bơm và quạt

Hình 2.16:
Hình 2.17:
Hình 2.18:
Hình 3.1
Hình 3.2

Hình ảnh tủ điện 2D
Hình ảnh tủ điện 3D
Hình ảnh thực tế tủ điện
Sơ đồ lưu đồ thuật toán điều khiển
Sơ đồ lưu đồ thuật toán điều khiển

ii


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ........................................ 1
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu hệ thống thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm tại
Việt nam và Thế giới ................................................................................................... 1
1.2.Tổng quan về lò đốt xác gia súc, gia cầm được nghiên cứu chế tạo ..................... 2
1.2.1. Cấu tạo của lò đốt xác gia súc, gia cầm ............................................................ 5
1.2.2. Nguyên lý làm việc lò đốt xác gia súc, gia cầm ................................................ 9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG .................................................................. 10

2.1. Tính tốn lựa chọnTrang bị điện, điều khiển của hệ thống................................ 10
2.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện trang bị trong hệ thống10
2.1.2. Tính tốn lựa chọn các thiết bị điện chịu tải của hệ thống điều khiển ............ 17
2.2. Thiết kế sơ đồ điều khiển hệ thống .................................................................... 19
2.2.1. Bố trí tín hiệu điều khiển vào ra cho PLC....................................................... 19
2.2.2. Thiết kế hệ thông điều khiển ........................................................................... 21
2.2.3. Thiết kế tủ điện................................................................................................ 28
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG .......... 30
3.1. Phân tích bài tốn điều khiển ............................................................................. 30
3.2. Nghiên cứu xây dựng thuật toán điều khiển logic ............................................. 30
3.3 Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống....................................................... 34
3.4 Kết quả thực nghiệm ........................................................................................... 37
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 38
4.1 Kết luận ............................................................................................................... 38
4.2 Kiến nghi ............................................................................................................. 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO

iii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu hệ thống thiêu huỷ xác gia súc, gia cầm
tại Việt nam và Thế giới
Tại các nước phát triển trên thế giới như Nhật bản, Hàn Quốc, Trung Quốc,
các thiết bị thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh đã được sử dụng phổ biến ở các
trang trại, các công ty chăn nuôi gia súc, gia cầm lớn.
Hệ thống thiết bị thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh phổ biến nhất hiện
nay đó là hệ thống đốt xác động vật nhiên liệu đốt bằng dầu diesel, tùy theo u cầu
các lị đốt có năng suất khác nhau, qui mô khác nhau, loại nhỏ sử dụng cho qui mơ
chăn ni nhỏ lẻ, loại lị lớn sử dụng cho trang trại chăn nuôi tập trung qui mơ lớn.

Các loại lị đốt hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ đốt tự động, đốt 2 cấp sơ cấp và
thứ cấp, khí thải được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường. Sau đây là một số loại lị đốt
xác động vật trên thế thế giới:
- Trên hình 1.1 mơ tả hệ thống lị đốt xác gia súc , gia cầm đang được sử dụng
tại Nhật Bản. Loại lị đốt có năng suất thiêu hủy gia súc gia cầm bị dịch bệnh
cao, qui mơ lớn, lị đốt được điều khiển tự động, khí thải được xử lý đạt tiêu
chuẩn môi trường, vi rút, vi khuẩn được tiêu diệt hồn tồn.

Hình 1.1: Hệ thống thiêu hủy gia súc, gia cầm bị dịch bệnh của Nhật Bản
- Hình 1.2 mơ tả một hệ thống lò đốt xác gia súc, gia cầm đang được sử dụng
tại Hàn Quốc. Loại lò này có quy mơ nhỏ và trung bình, với năng suất đốt từ
300-500 kg/h xác gia súc, gia cầm, hệ thống đốt được điều khiển tự động, sử
dụng nhiên liệu đốt là dầu diesel. Với năng suất đốt này, tại Hàn Quốc loại lò

1


này thích hợp với các trang trại có số lượng lợn ni trung bình, hoặc các
vùng ni lợn khơng tập chung có quy mỗ tương đương với cấp xã, phường,
thị trấn tại Việt Nam.
- Trên hình 1.2 mơ tả hệ thống thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh do
công ty mối trường Bắc Kinh- Trung Quốc nghiên cứu sản xuất, chế tạo, hiệu
đang được sử dụng tại nhiều trang trại chăn nuôi ở Trung Quốc. Với năng suất
thiêu hủy khoảng 1 tấn/h xác động vật, loại lò này tương ứng với quy mô các
trang trạng nuôi lợn tại Trung Quốc. Đặc điểm của hệ thống này là xác gia súc
được chặt nhỏ trước khi đưa vào lò đốt nhằm tăng diện tích cháy của xác, tăng
năng suất thiêu hủy của lị.

Hình 1.2: Hệ thống lị đốt xác động vật qui mơ nhỏ của Hàn Quốc
Tóm lại: Các nước phát triển trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung

Quốc đã sử dụng công nghệ thiêu hủy, cùng với đó là đưa hệ thống thiêu hủy xác
gia súc, gia cầm bị dịch bệnh vào triển khai thực tế trong công tác xử lý xác gia súc,
gia cầm bị dịch bệnh thay cho công nghệ chôn lấp nhằm đảm bảo vệ sinh mô trường
và tốt hơn trong công tác dập dịch. Các đặc điểm chung của hệ thống thiêu hủy trên
thế giới là: sử dụng các lò đốt xác dạng đứng (thay cho lò đốt dạng nằm) để ngọn
lửa tiếp xúc đều hơn, trực tiếp với vật cần cháy (ở đây là xác gia súc, gia cầm bị
dịch bệnh); Các hệ thống thiêu hủy đều được điều khiển tự động, đảm bảo hoạt
động ăn khớp với nhau giữa các bộ phận, chi tiết của lò đốt; Nhiên liệu đốt bằng
dầu diesel.
1.2. Tổng quan về lò đốt xác gia súc, gia cầm được nghiên cứu chế tạo
Từ kết quả nghiên cứu [1, 2, 3] đã thiết kế hệ thống chuyên dùng thiêu hủy xác
gia súc gia cầm bị dịch bệnh (hình 1.3, mơ tả tổng qt) bao gồm 3 hệ thống chính
sau: Hệ thống băng tải vận chuyển và băm chặt xác (hình 1.3-(1)); hệ thống lị đốt

2


(hình 1.3-(2)); hệ thống xử lý khí thải (hình 1.3-(3)). Sau đây sẽ tiến hành phân tích
chi tiết về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của từng hệ thống bộ phận, từ đó
là cơ sở đưa ra phương án điều khiển hoạt động của từng bộ phận cũng như phương
án điều khiển hoạt động toàn bộ hệ thống thiêu hủy.
(1)
(3)
(2)

(1)

(2)

(3)

Hình 1.3: 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
Cơng nghệ thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh, bao gồm một số
khâu như sau:

3


Hình 1.4: Sơ đồ cơng nghệ quy trình thiêu hủy xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
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.
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. Q trình băm chặt
đảm bảo khơng phát tán virut, vi khuẩn ra mơi trường. Kích thước băm phụ thuộc
vào lị đốt.
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 lị đốt được thực hiện bằng cơ
cấu gạt.
Khâu cơng 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.
Khâu cơng việc 5: Đốt lại khí thải, khói thải chưa cháy hết.

4


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 tồn các chất hữu cơ chưa cháy hết.
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.
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 mơi 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.
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 toàn 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 môi trường được giữ lại trong dung
dịch nước. Khí sau khi sục qua dung dịch nước sạch.
Khâu cơng việc 9: Xả khí thải ra mơi trường.
Khí thải sau khi sục qua nước vơi giảm nhiệt độ, sạch và được dẫn ra ống

khói thải ra ngồi mơi trường. Để khí thải khơng ảnh hưởng đến sức khỏe của
người và gia súc thì ống khói để xả khí thải phải đạt được chiều cao nhất định.
1.2.1. Cấu tạo của lò đốt xác gia súc, gia cầm
Hệ thống là đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh được tính tốn thiết kế qua
nghiên cứu [2], được mơ tả chi tiết trên hình 1.5 bao gồm cặp 2 lị đốt gồm: lị đốt
sơ cấp (cấp I, hình 1.5-(21)) và lị đốt thứ cấp (cấp II, hình 1.5-(22)). Việc thiết kế
này nhằm đảm bảo có thể tháo lắp di động và di chuyển được trên thùng xe công te
nơ để tới các địa phương nơi xảy ra dịch bệnh. Đồng thời có thể đốt độc lập nhau
từng cặp tùy vào khối lượng xác cần thiêu hủy.

5


Hình 1.5: Cấu tạo hệ thống lị đốt xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh
(2-1)- Lò đốt sơ cấp (cấp I); (2-2)-Lò đốt thức cấp (cấp II)
- Lò đốt sơ cấp có chức năng đốt lần 1 xác gia súc, gia cầm bị dịch bệnh.
Nhiệt độ được thiết kế [1] là 800 độ C. Để thực hiện được chức năng này, các bộ
phận chính của lị đốt sơ cấp được thiết kế gồm có:
+ Bộ phận lị chính được gắn với đế thép, thuận tiện với di chuyển ;
+ Cửa đưa xác vào lị được bố trí phía trên, được chuyển động thơng qua
xilanh thủy lực đóng mở;
+ Cửa lấy tro được bố trí phía dưới
+ Hệ thống 02 đầu đốt dầu

6


Hình 1.6: Các bộ phận lị đốt sơ sấp
(1)-Thân lị chính; (2)- cửa đưa xác gia súc, gia cầm vào; (3)-Cửa lấy xỉ; (4)-Đầu
đốt dầu Diesel với số lượng 02

Hình 1.7:Hình ảnh thực tế của lị đốt sơ cấp
- Lị đốt thứ cấp ( cấp II) có chức năng đốt lần 2 nhằm đảm bảo xác gia súc,
gia cầm bị dịch bệnh được cháy hết và đảm bảo các chất nguy hiểm được đốt cháy.
Nhiệt độ được thiết kế [1] là 1200 độ C. Để thực hiện được chức năng này, các bộ
phận chính của lị đốt sơ cấp được thiết kế gồm có:
+ Bộ phận lị chính được gắn với đế thép, thuận tiện với di chuyển
+ Hệ thống 01 đầu đốt dầu
+ Cửa thốt khói

7


Hình 1.8: Các bộ phận lị đốt thứ cấp
(1)-Thân lị chính;(2)-Cửa khói;(3)-Đầu đốt dầu Diesel số lượng (1); (4-Chân đế

Hình 1.9: Hình ảnh thực tế lị đố thứ cấp

8


1.2.2. Nguyên lý làm việc lò đốt xác gia súc, gia cầm
Khâu thiêu đốt xác gia súc gia cầm Xác gia súc gia cầm sau khi được băm chặt
nhỏ được đưa vào lò đốt cấp I số . Xung quanh lị đốt cấp I có 2 đầu đốt bằng dầu
diesel, đầu đốt này tự động điều chỉnh cường độ ngọn lửa theo trọng lượng xác
động vật đưa vào buồng đốt nhờ cảm biến trọng lượng và chương trình điều khiển
tự động đốt. Khi xác gia súc được đưa vào trong buồng đốt, hệ thống đốt được kích
hoạt (với phun sẽ phun dầu ở dạng sương mù, kết hợp hệ thống đánh lửa và quạt
thổi khơng khí vào buồng đốt) tạo ra ngọn lửa cháy ở trong buồng đốt, ngọn lửa này
sẽ đốt cháy xác gia súc bị dịch bệnh.

Khi ngọn lửa cháy tạo ra nhiệt độ cao trong buồng đốt, với nhiệt độ lên đến
800 °C thì xác động vật tự cháy, lúc này giảm dầu phun vào buồng đốt. Q trình
cháy tạo ra khí thải, khí thải được di chuyển trong đường ống cách nhiệt đến buồng
đốt cấp II trên hình. Tại đây khói thải, khí thải lại được đốt lần thứ 2 để cháy hồn
tồn, q trình đốt tương tự như đốt cấp I, sử dụng dầu để tạo ra nhiệt năng, nhưng
nhiệt độ đốt cao hơn để cháy triệt để.
Trong quá trình đốt ở buồng đốt cấp I và ở buồng đốt cấp II thì có quạt thổi
khí vào để cho cháy hồn tồn (cháy thừa khơng khí), nên khói bụi, tro di chuyển từ
buồng đốt cấp I sang buồng đốt Cấp II và di chuyển sang hệ thống lắng bụi và lấy
tro trên hình vẽ, tại đây bụi và tro được lắng xuống đáy để đưa ra ngồi cịn khí thải
được quạt hút đưa vào hệ thống xử lý khói thải số .

9


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
Trong chương này, khoá luận tiến hành thiết kế phần cứng hệ thống điều khiển
gồm: tính tốn các thiết bị điện cần trang bị cho hệ thống điều khiển, bố trí tín hiệu
điều khiển cho PLC, thiết kế cách mạch cần thiết cho hệ thống điều khiển và tủ điện
điều khiển
2.1. Tính tốn lựa chọnTrang bị điện, điều khiển của hệ thống
2.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện trang bị trong hệ
thống
a) PLC Mitsubishi FX-16MT

Hình 2.1: Hình ảnh PLC Mitsubishi FX-16MT
- 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 xung cho hệ thống bus hữu ích cho

việc mở rộng thêm các tính năng đặc biệt và khối truyền thơng mạng.
- Khả năng tối đa có thể mở rộng lên đến 10 khối trên xe buýt mới này.
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;

10


-Tích hợp đồng hồ thời gian thực;
- Bộ đếm: 235;
- Timer: 512;
- Tích hợp cổng thơng tin RS232C, RS 485.
b) Khởi động từ MITSUBISHI

Hình 2.2: Hình ảnh khởi động từ MITSUBISHI
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.
Nguyên lý hoạt động

11


Hình 2.3: Hình ảnh nguyên lý hoạt động khởi động từ
Khởi động từ hoạt động với nguyên lý như sau: Khi cấp nguồn điện vào
mạch điện điều khiển bằng với giá trị điện áp định mức của công tắc tơ và khởi
động, dòng 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 ta),
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 toàn 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 không 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 mịn cao,
chống mài mòn tốt;
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

12


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
Cấu tạo của rơle: Trong một rơle thường có cấu tạo gồm 4 phần chính, đó là

- Nam châm điện;
- Phần ứng;
- Tiếp điểm;
- Lá nhíp hoặc lị xo
Hình ảnh bên dưới cho thấy thiết kế thực tế của một rơle cơ bản.

Hình 2.4: Hình ảnh rơle

13


Hình 2.5: Hình ảnh cấu tạo rơle

Nguyên lý hoạt động của rơle
Hình ảnh bên dưới minh họa cho cách rơle hoạt động

Hình 2.6: Hình ảnh nguyên lý hoạt động của rơle
- Khi dòng 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 lị xo kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch
thứ hai một lần nữa. Ví dụ về rơle “thường mở” (NO): các tiếp điểm trong mạch thứ

14


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.
d) Aptomat 3 pha

Hình 2.7:Hình ảnh Aptomat 3 pha
Cấu tạo của Aptomat 3 pha
Thông thường aptomat (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 2.8: Hình ảnh cấu tạo bên trong của Aptomat 3 pha

15


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 Aptomat 3 pha
- Cho 3 dây pha đi qua tâm biến dòng 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 miliampe thì khơng cần IC mà dùng ngay
lực điện từ tạo ra khi có dịng điện chạy trong cuộn dây để đóng ngắt Aptomat
e) Nguồn 24 V

Hình 2.9:Hình ảnh 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% / ℃.

16


Thông số kỹ thuật bộ nguồn S8VS-24024A Omron
- Nguồn cấp 100 240 VAC (85 264 VAC);
- Ngõ ra 24VDC;
- Công suất 240w;
- Hiệu suất 80%;
- Cấp bảo vệ IP20 (trừ phần cầu đấu);
- Phạm vi biến điện áp đầu ra -10 đến + 15% với V.ADJ;
- Tiêu chuẩn UL, C-UL US, CE;
- 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: Có (chuyển đổi);
- Dấu hiệu đầu ra hiện tại Có (chuyển đổi);
Mơi trường để bộ nguồn S8VS-24024A Omron hoạt động hiệu quả nhất
- Nhiệt độ môi trường (Hoạt động): -10 đến 60OC;
- Nhiệt độ môi trường (Lưu trữ): -25 đến 65OC;
- Độ ẩm xung quanh (Hoạt động): 25 đến 85%;
- Độ ẩm xung quanh (Lưu trữ): 25 đến 90%
2.1.2. Tính tốn lựa chọn các thiết bị điện chịu tải của hệ thống điều khiển
Để tính tốn lựa chọn các thiết bị điều khiển hệ thống, đầu tiên cần thống kê
phụ tại của các thiết bị, từ đó làm cơ sở để tính dịng điện chạy qua thiết bị điều
khiển để có thể lựa chọn được các thiết bị
Bảng 2.1: Phụ tải trên các thiết bị điều khiển
Thiết bị điều

Thiết bị

Cơng suất

khiển

Số

Tổng cơng

Tổng cơng

lượng

suất

suất tính
chọn

Đầu đốt Do

400

6

2,400

Động cơ quạt

7,500

1

7,500

Động cơ bơm

1,000

1

1,000

Khởi đầu đốt

Đầu đốt Do

400

1

4,000

400

Khởi quạt

Động cơ quạt

7,500

1

7,500

P+=7,500

Khởi bơm

Động cơ bơm

1,000

1

1,000

P=1,000

Aptomat

17

∑p+=10900