Thiết kế hệ thống điều khiển lò sấy gỗ 50m3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH
BỘ MƠN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA
-------------------------

BÁO CÁO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỊ SẤY GỖ 50𝒎𝟑

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Hồng Sơn

Sinh viên thực hiện

: Phan Văn Hồng

Lớp

: K64 - CĐT

Ngành

: Cơng nghệ kỹ thuật Cơ điện tử

Mã sinh viên

: 1951080004

Khóa học

: 2019 – 2023

HÀ NỘI – NĂM 2023


LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta là một nước đang trong quá trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước, để từng bước bắt kịp sự phát triển của khu vực và thế giới về kinh tế và xã
hội. Vì vậy cơng nghiệp sản xuất đóng vai trị quan trọng trong việc phát triển kinh
tế. Để nâng cao năng suất trong quá trình sản xuất, việc tự động hóa hiện đại hóa
dây truyền sản xuất là một lựa chọn tối ưu nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cao,
giảm sức lao động của con người.
Ngày nay, công nghệ kỹ thuật ngày càng phát triển, đã và đang góp phần dút
ngắn thời gian sản xuất và sức lao động của con người trong việc sản xuất đáp ứng
hầu hết các yêu cầu đó hệ thống thống điều khiển lị sấy gỗ đã ra đời. Hệ thống điều
khiển lò sấy gỗ tự động là hệ thống cấp thiết phục vụ nhu cầu trong quá trình sản
xuất khiến rút ngắn thời gian trong quá trình vận hành. Do yêu cầu đến từ nhu cầu
cấp thiết phục vụ cho người tiêu dùng về xấy gỗ phục vụ trong q trình sản xuất.
Do đó hệ thống xấy gỗ khi cho sản phẩm vào lò sấy gỗ trong quá trình vận hành
thường xuyên ảnh hưởng từ những tác động bên ngồi vào khiến cho sản phẩm
khơng đảm bảo được chất lượng cho sản xuất cần phải được nghiên cứu tính tốn
thiết kế cho phù hợp để có thể hoạt động không cần sự điều khiển trực tiếp của con
người,...Để hiểu hơn về quy trình cơng nghệ điều khiển cũng như xuất phát từ thực
tế về tính ứng dụng bộ điều khiển lò sấy gỗ, em đã lựa chọn làm đề tài khóa luận tốt
nghiệp thiết kế hệ thống điều khiển lị sấy là 50m3.
Bố cục của khóa luận bao gồm:
- Được chia làm 4 chương:
Chương 1: Đặt vấn đề, giới thiệu tổng quát
Chương 2: Nội dung phần cứng
Chương 3: Nội dung phần phần mềm

Chương 4: Kết quả thực nghiệm
Hà Nội, ngày……..tháng……năm……
Sinh viên thực hiện đề tài
(Họ và tên)

Phan Văn Hoàng

i


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: ............................................................................................. ……
Mã sinh viên: ....................................................................................................... ……
Lớp: ..................................................................................................................... ……
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Kết luận: Đồng ý/Khơng đồng ý cho sinh viên…………nộp báo cáo khóa luận tốt
nghiệp.
Hà Nội, ngày……..tháng……năm……
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Chữ ký, Họ tên)

ii


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

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
(Chữ ký, Họ tên)

iv


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................... viii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1
1.1.1 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 1
1.1.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 1
1.1.3 Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 1
1.1.4 Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2
1.1.5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 2
1.1.6. Kết quả đạt được ............................................................................................. 3
1.2 Giới thiệu tổng quan về lị sấy gỗ ...................................................................... 3

1.2.1.Thơng số kỹ thuật lị sấy ................................................................................. 3
1.2.2 Cấu tạo lò sấy ................................................................................................... 4
1.2.3 Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 8
1.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển lò sấy gỗ......................................................... 11
1.3.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ................................................................... 14
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển ........................................... 15
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG THỐNG ĐIỀU KHIỂN
.................................................................................................................................. 17
2.1 Yêu cầu phần cứng hệ thống điều khiển ......................................................... 17
2.2 Bố trí đầu vào ra PLC của hệ thống điều khiển .............................................. 17
2.3 Tính tốn lựa chọn thiết bị mạch lực ............................................................... 18
c) Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển PLC ............................................................. 19
2.4 Sơ đồ đi dây....................................................................................................... 20
2.5 Thiết kế vỏ tủ điều khiển .................................................................................. 23
CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN ................................... 25
3.1 Thiết kế giao diện HMI .................................................................................... 25
3.1.1 Giao diện chính trên HMI đã thiết kế ........................................................... 25
v


3.1.2 Gán các biến cho đối tượng .......................................................................... 28
3.2 Xây dựng chương trình điều khiển PLC ......................................................... 30
3.2.1 Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển. ....................................................... 30
3.2.2 Lưu đồ điều khiển khởi động hệ thống ........................................................ 32
3.2.3 Chương trình điều khiển xây dựng cho bộ điều khiển trung tâm PLC ...... 33
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .......................................................... 42
4.1 Kết quả hệ thống điều khiển sau thiết kế giao diện và lập trình .................... 42
4.2 Lắp đặt, vận hành chạy thử .............................................................................. 43
4.3 Kết quả vận hành .............................................................................................. 43
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 47

1. Kết luận ....................................................................................................... 47
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 47
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................. 51

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thơng số kỹ thuật lị sấy gỗ hơi nước ........................................................3
Bảng 1.2: Chức năng các thiết bị trên tủ điều khiển trung tâm.................................13
Bảng 1.3: Chức năng các thiết bị trên tủ điều khiển lò sấy.......................................13
Bảng 2.1: Bố trí đầu vào/ ra tín hiệu cho PLC SIMEN S7-1200 ..............................17
Bảng 2.2: Liệt kê phụ tải của các thiết bị điều khiển ................................................18
Bảng 2.3: Lựa chọn khởi theo kết quả bảng 2.2 là....................................................19
Bảng 3.1: Gán biến đối tượng ...................................................................................28

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu tạo hầm sấy và các thiết bị trong hầm sấy ...........................................2
Hình 1.2: Mơ hình minh họa lị sấy gỗ .......................................................................4
Hình 1.3: Cấu tạo hầm sấy và các thiết bị trong hầm sấy ...........................................4
Hình 1.4: Hệ gia nhiệt .................................................................................................7
Hình 1.5: Cửa thơng gió điều khiển bằng động cơ chuyên dụng ................................7
Hình 1.6: Van cấp nhiệt ..............................................................................................7
Hình 1.7: Van cấp ẩm..................................................................................................7
Hình 1.8: Cánh quạt lị sấy gỗ .....................................................................................7
Hình 1.9: Động cơ lị sấy gỗ .......................................................................................7
Hinh 1.10: Tủ điều khiển trung tâm ..........................................................................11

Hình 1.11: Tủ điều khiển lị sấy ................................................................................12
Hình 1.12: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ..............................................................14
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển PLC.....................................................20
Hình 2.2: Sơ đồ đi dây tủ điều khiển trung tâm ........................................................21
Hình 2.3: Mạch động lực ..........................................................................................22
Hình 2.4: Mạch điều khiển ........................................................................................22
Hình 2.5: Bố trí thiết bị tủ điện điều khiển trung tâm ...............................................23
Hình 2.6: Bố trí thiết bị tủ điện điều khiển lị sấy .....................................................23
Hình 3.1: Giao diện chính HMI ................................................................................25
Hình 3.2: Giao diện trạng thái các thiết bị điều khiển các thiết bị ra ........................26
Hình 3.3: Giao diện bảng thơng số cảm biến lị sấy .................................................26
Hình 3.4: Hình ảnh minh họa của cảm biến nhiệt độ ................................................27
Hình 3.5: Hình ảnh minh họa của cảm biến đo độ ẩm mơi trường ...........................27
Hình 3.6: Trạng thái cài đặt bộ tham số loại gỗ ........................................................28
Hình 3.7: Hệ thống nút ấn điều khiển được trang bị trên mặt tủ điện ......................31
Hình 3.8:Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển chính ......................................32
Hình 3.9: Chương trình chính ...................................................................................34
Hình 3.10: Chương trình cài đặt lị sấy .....................................................................41
Hình 4.1: Trạng thái ban đầu của hệ thống điều khiển .............................................42
Hình 4.2: Chế độ bằng tay điều khiển bằng nút nhấn ...............................................43

viii


Hình 4.3: Sự thay đổi độ ẩm theo thời gian W= f (τ) của gỗ keo với các độ dày khác
nhau: đến 30mm, từ 31-60mm và trên 60mm ...........................................................44
Hình 4.4: Quan hệ t=f (τ) của gỗ keo với các độ dày khác nhau: đến30mm, từ 3160mm và trên 60mm .................................................................................................44
Hình 4.5: Quan hệ △t= f (τ) của gỗ keo với các độ dày khác nhau: đến 30mm,từ 3160mm và trên 60mm .................................................................................................45
Hình 4.6: Một số hình ảnh kết quả vận hành chạy hệ thống điều khiển lò sấy ........46

ix


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay, nhu cầu sử dụng các loại gỗ phục vụ cho các ngành công nghiệp
sản xuất là rất lớn. Trước khi gỗ được sử dụng để chế tạo thành phẩm đưa vào sử
dụng thì cần được sấy khơ. Tùy vào nhu cầu và mục đích sử dụng mà người ta sấy
gỗ dưới nhiều hình thức khác nhau như gỗ bóc, gỗ thanh. Về nguồn cung cấp cho hệ
thông sấy cũng cấp dưới nhiều dạng khác nhau như dùng hơi nóng từ lị hơi dùng
nhiệt để truyền nhiệt. Do đó việc sử dụng hệ thống điều khiển lò sấy gỗ tự động, lị
sấy gỗ hơi nước trong cơng nghiệp hay cịn gọi là lị sấy gỗ cơng nghiệp là khơng
thể thiếu được để nâng cao năng suất công việc giúp hoạt động ổn định, tối ưu,
chính xác, tốc độ hoạt động ổn định và chính xác hơn.
1.1.1 Mục tiêu nghiên cứu
Tính toán thiết kế được thiết bị cho hệ thống điều khiển của hầm sấy gỗ đảm
bảo các yêu cầu về mặt kỹ thuật.
Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển khiển lị sấy gỗ 50𝑚3 . Từ đó, làm
cơ sở cho việc thiết kế hệ thống điều khiển lò sấy gỗ tự động.
1.1.2. Nội dung nghiên cứu
Để thực hiện mục tiêu ban đầu, đề tài triển khai một số nội dung chính như
sau:
- Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
- Thiết kế hệ thống điều khiển
1.1.3 Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống thiết bị điện, điều khiển hệ thống, sơ đồ phần cứng điều khiển,
phần mềm điều khiển viết trên PLC.
- Thiết bị nghiên cứu
Thiết bị nghiên cứu của hệ thống điều khiển lị sấy gỗ có hệ thống cơ khí

được chế tạo có cấu tạo được mơ tả trên hình 2.1 gồm có:

1


Các thiết bị bao gồm:
- Dàn nhiệt
- Quạt đối lưu
- Trần đối lưu

- Cửa chính
- Cửa thốt ẩm
- Tủ điện, bảng điều khiển

- Ống dẫn nước ngưng, ống
phun ẩm, hệ thống cấp hơi nhiệt

Hình 1.1: Cấu tạo hầm sấy và các thiết bị trong hầm sấy
1.1.4 Phạm vi nghiên cứu
Hệ thống điều khiển và giám sát lị sấy gỗ có thể tích 50𝑚3 .
1.1.5. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp kế thừa tài liệu: Sưu tầm các tài liệu liên quan trong và ngoài
nước để hoàn thành nội dung tổng quan cũng như xây dựng phương án thi công của
hệ thống.
- Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Tham khảo các chuyên gia có
nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực hệ thống điều khiển.
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế sản xuất: Phục vụ hoàn thành nội
dung tổng quan và xây dựng phương án thiết kế.
- Phương pháp tính tốn thiết kế lý thuyết: Tính tốn lắp đặt các thiết bị và
các bộ phận, của các thiết bị có trong của hệ thống.

- Phương pháp thực nghiệm
Sử dụng phương pháp này để thực hiện bước đầu nhằm kiểm chứng và
khẳng định thêm tính chính xác của kết quả tính tốn lý thuyết. Đồng thời là bước
đầu để đưa kết quả nghiên cứu lý thuyết của đề tài vào thực tiễn.

2


1.1.6. Kết quả đạt được
- Hệ thống điều khiển và giám sát lị sấy gỗ, điều khiển chạy theo chương
trình được lập trình trước.
1.2 Giới thiệu tổng quan về lị sấy gỗ
Hiện nay đây là cơng nghệ sấy an tồn nhất vì Sản phẩm gỗ khơng tiếp xúc
trực tiếp với nguyên liệu đốt nên sẽ không xảy ra hiện tượng cháy mất gỗ. Ngồi
ra lị sấy gỗ tự động này có thể điều chỉnh được nhiệt độ sấy sao cho phù hợp với
từng loại sản phẩm cần sấy, từng giai đoạn sấy nên chất lượng sản phẩm được nâng
cao, tiết kiệm chi phí, nâng cao năng suất cho doanh nghiệp, các loại gỗ được sấy
khô kiệt từ trong lõi nên sẽ khơng xảy ra các hiện tượng như co, ngót, nứt gỗ.
1.2.1.Thơng số kỹ thuật lị sấy
- Thể tích lị sấy gỗ từ 20m3 đến 50m3.
- Gia nhiệt bằng hơi có cánh tản nhiệt.
- Hệ thống điều khiển thủ cơng hoặc bán tự động hoặc hồn tồn tự động, lập
trình máy tính theo quy trình sấy từng loại gỗ.
- Hệ thống phun ẩm, xả ẩm và đảo chiều tự động hoặc theo chương trình.
- Hệ thống nâng cửa dùng cơ cấu cánh tay đòn và hộp giảm tốc
- Cửa lò cách nhiệt bằng bông thủy tinh và được bọc bằng 2 lớp tơn.
Bảng 1.1: Thơng số kỹ thuật lị sấy gỗ hơi nước
Cơng suất Nhiệt độ lị
sấy (m2)
sấy(oC)

8
10
20
25

≥80
≥80
≥80
≥80

Cơng suất
quạt(kW)

Độ ẩm(%)

Kích thước
hầm(m)

0.75
1.1
1.1
1.5

<12
<12
<12
<12

4.4x2.2x2.5
5x2.5x2.5

5.5x3x3
6x3.5x3.2

3

Năng suất
hơi
(kG/h)
250
250
500
500


Hình 1.2: Mơ hình minh họa lị sấy gỗ
1.2.2 Cấu tạo lị sấy

Hình 1.3: Cấu tạo hầm sấy và các thiết bị trong hầm sấy
Các thiết bị bao gồm:
(1). Cửa thơng gió điều khiển bằng động cơ chun dụng
(2). Hệ thống quạt đảo chiều giúp đảo gió đều trong tồn bộ hầm sấy
(3). Hệ gia nhiệt
(4). Vòi phun ẩm
(5). Nhiệt kế bầu khô 01

4


(6). Nhiệt kế bầu ướt
(7). Cảm biến độ ẩm gỗ (cho phép 4 đến 8 cảm biến tùy quy mô hầm sấy và suất đầu tư)

(8). Gỗ sấy
(9).Nhiệt kế bầu khơ 02
(1). Cửa thơng gió điều khiển bằng động cơ chun dụng
Hay cịn gọi là cửa thốt ẩm, được lắp thành hàng phía trên nóc lị sấy và
được nối với nhau bằng một trục. Hộp thốt ẩm này cịn có một bộ điều khiển (gọi
là đầu dò – giúp đo độ ẩm trong lị)
Khi khơng khí trong lị sấy q ẩm, đầu dò đo độ ẩm sẽ điều khiển cho các
hàng cửa thốt ẩm này mở ra, và phần có áp suất cao của quạt đối lưu khơng khí sẽ
là nơi thốt ra các luồng khơng khí có độ ẩm cao, và phần áp suất thấp sẽ là lối vào
của luồng khơng khí mới
(2). Hệ thống quạt đảo chiều giúp đảo gió đều trong tồn bộ hầm sấy
Quạt đối lưu khơng khí này thường làm bằng nhơm, có sải cánh rộng và
thường được lắp trên trần phụ của lò sấy. Mỗi lị sấy gỗ thường có từ 3 đến 5 quạt
đối lưu tùy vào độ lớn của lò
Nhiệm vụ của quạt đối lưu khơng khí là giúp rút nhanh độ ẩm có trong bề
mặt gỗ cần sấy, giúp cả bề mặt gỗ dầy nhất cũng có thể khơ nhanh trong một thời
gian ngắn. Quạt đối lưu tác động lực vào khơng khí, giúp tạo gió nóng trong lị sấy,
vận tốc của gió trong lị đạt mức từ 2 – 4m/s. Quạt sẽ đổi chiều cứ 5 giờ một lần, để
đảm bảo 2 đầu gỗ đều được sấy khô đều
(3). Hệ gia nhiệt
Đây là bộ phận trao đổi nhiệt của lò sấy, thường bao gồm nhiều ống nhiệt
được hàn lại với nhau thành một khối hoàn chỉnh. Các ống nhiệt này thường được
gắn thêm nhiều lá nhôm mỏng (độ dẫn nhiệt rất cao) để tăng hiệu quả truyền nhiệt
cho lò sấy. Vì đặc trưng của lị sấy gỗ là hoạt động trong mơi trường có độ ẩm cao –
khiến các vật liệu bằng kim loại có xu hướng bị mài mịn nhanh chóng. Do đó, một
dàn nhiệt tốt thường được làm bằng thép khơng rỉ để dàn nhiệt có thể hoạt động tốt
trong một thời gian dài.
Hơi nước nóng bão hịa từ nồi hơi, khi đi qua dàn nhiệt này sẽ truyền một
lượng nhiệt cực lớn vào khơng khí bên trong lị.
(4). Vịi phun ẩm

Dùng để đóng mở van phun ẩm, tự động ngắt nguồn điều khiển khi van đã
mở hoàn tồn. Thơng thường, khi sử dụng cơng nghệ hơi nước để sấy gỗ, miếng gỗ
sẽ được luộc (phun ẩm) trước khi sấy.

5


Hay cịn gọi là cửa thốt ẩm, được lắp thành hàng phía trên nóc lị sấy và
được nối với nhau bằng một trục. Hộp thốt ẩm này cịn có một bộ điều khiển (gọi
là cảm biến – giúp đo độ ẩm trong lị).
Khi khơng khí trong lị sấy q ẩm, cảm biến đo độ ẩm sẽ điều khiển cho các
hàng cửa thốt ẩm này mở ra, và phần có áp suất cao của quạt đối lưu khơng khí sẽ
là nơi thốt ra các luồng khơng khí có độ ẩm cao, và phần áp suất thấp sẽ là lối vào
của luồng khơng khí mới.
(5). Nhiệt kế bầu khơ 01
Khi khơng khí có chứa hơi nước, nhiệt độ bầu ướt có thể đo được thơng qua
độ ẩm khơng khí. Trong khi độ ẩm đạt 100% thì độ ẩm khơng thì sẽ tạo thành nước.
Khi đó, nhiệt độ bầu ướt có thể hiểu được là nhiệt độ khơng khí đạt bão hịa, nhiệt
độ của nước sẽ đạt thấp nhất.
(6). Nhiệt kế bầu ướt
Nhiệt độ nhiệt kế ướt của một trạng thái là nhiệt độ ứng với trạng thái bão
hịa và có bằng của trạng thái khơng khí đã cho. Giữa và nhiệt độ nhiệt kế ướt tư có
mối quan hệ phụ thuộc. Trên thực tế ta có thể đo được nhiệt độ nhiệt kế ướt của
trạng thái khơng khí hiện thời là nhiệt độ trên bề mặt thoáng của nước.
(7). Cảm biến độ ẩm gỗ
Độ ẩm của gỗ được hiểu là tỷ lệ phần trăm của nước có trong gỗ và khối
lượng gỗ khô. Đây cũng là yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm có tốt hay
khơng. Nếu gỗ khơng được sấy kỹ sẽ gây ra những hư hại về kết cấu sản phẩm, tính
thẩm mỹ và cả tuổi thọ của sản phẩm.
(8). Gỗ sấy

Sấy gỗ là bước đầu tiên và quan trọng nhất trước khi gỗ xẻ được gia công.
Với gỗ sấy đạt tiêu chuẩn thì các sản phẩm cửa gỗ hay đồ nội thất làm ra từ
gỗ sẽ đạt được chất lượng tốt.

6


Hình 1.4: Hệ gia nhiệt

Hình 1.5: Cửa thơng gió điều khiển
bằng động cơ chuyên dụng

Hình 1.6: Van cấp nhiệt

Hình 1.7: Van cấp ẩm

Hình 1.8: Cánh quạt lị sấy gỗ

Hình 1.9: Động cơ lò sấy gỗ

7


1.2.3 Nguyên lý hoạt động
a – Chuẩn bị lò sấy:
Trước khi xếp gỗ vào sấy, cán bộ điều hành kỹ thuật sấy(Cơng nhân trực sấy)
cần kiểm tra tình trạng của các thiết bị lị sấy bao gồm.
+ Quạt gió
+ Hệ thống gia nhiệt
+ Hệ thống điều tiết ẩm

+ Hệ thống điện điều khiển quạt gió
+ Bằng cách vận hành đóng mở, chạy thử
Vệ sinh lò sấy và hoạch định việc xếp gỗ sấy trong lị (Tùy theo quy cách
kích thước của gỗ cần sấy)
b – Kỹ thuật xếp gỗ:
- Gỗ sấy được xếp trong lò sấy theo phương pháp xếp từng khối có thanh kê
trên balet đối với gỗ có quy cách dưới 1.000 mm, hoặc gỗ ván không cần tới balet.
- Thanh kê gỗ có tiết diện 30 x 30 mm
- Chiều dài thanh kê bằng bề rộng lớp gỗ xếp
- Thanh kê phải được đặt đầu hướng về phía quạt gió (Tức nằm ngang lị sấy)
tạo thành những hàng thanh kê thẳng đứng với những lớp gỗ sấy nằm dọc theo
chiều dài lò sấy.
- Các khối gỗ xếp có khoảng trống cách nhau khoảng 200 – 300 mm. Cách
tường trong lò sấy từ 400 – 500mm.
- Gỗ được xếp với chiều cao cách trần lò sấy 800mm. Với cách xếp lớp như
vậy sẽ tạo cho dịng khơng khí nóng (Mơi trường sấy) tuần hồn ngang qua giữa các
khối gỗ được dễ dàng.
Chú ý:
Đối với gỗ có nhiều quy cách kích thước khác nhau. Đặc biệt là gỗ cao su
cán bộ kỹ thuật hoặc người phụ trách sấy cần sắp các loại gỗ có cùng kích thước
hoặc tương đương vào cùng một lị sấy. Khơng xếp lẫn cây dày, cây mỏng vào cùng
lị sấy tránh tình trạng cùng một thời gian sấy mà dẫn đến cây khô cây ẩm.
c - Kiểm tra kỹ thuật:
Trước khi đóng cửa lị sấy để thực hiện điều hành một mẻ sấy, người cán bộ
kỹ thuật (Công nhân sấy) cần kiểm tra một lần nữa tình trạng của các thiết bị sấy
(Vale hơi,Vale nước hồi, Quạt gió, Nhiệt kế, …) và đặc biệt cần xem xét sai sót có
thể xảy ra: Thanh kê dư thừa, các vật liệu không nằm trong các chi tiết cần phải sấy

8

như đồ dùng của công nhân khăn lau, khẩu trang, áo, mũ nón … .Tuyệt đối khơng
để các thanh kê dư thừa ở vị trí trước quạt gió.
d – Khởi động lị sấy:
Sau khi hồn thành khâu kiểm tra kỹ thuật, tiến hành đóng cửa lị sấy lại
bằng hệ thống nâng hạ cửa và vận hành thiết bị lò sấy theo trình tự sau:
- Đóng cầu dao điện cho động cơ chạy thuận chiều theo chiều kim đồng hồ
(Cầu dao 2 chiều ở tủ điện)
- Bấm tuần tự các công tắc của động cơ để khởi động quạt gió
- Mở van hơi chính vào lị sấy
- Mở van hơi vào giàn nhiệt
- Kiểm tra nhiệt độ bằng cách thông qua đồng hồ áp kế
- Khống chế áp lực hơi vào giàn nhiệt P = 1 (kg/𝑐𝑚2 )
e – Điều tiết quá trình sấy:
Quá trình sấy sẽ diễn biến theo các giai đoạn sau đây :
– Giai đoạn làm nóng: (Gia nhiệt ban đầu)
Nhiệm vụ của giai đoạn này là làm nóng dần gỗ để đưa nhiệt độ của gỗ trước
khi sấy từ 𝑡 0 = 30𝑜 𝑐 lên đến nhiệt độ sấy 𝑡 0 = 50 – 60𝑜 𝑐 trong khoảng thời gian
nhất định (Khoảng 2 thiếng đồng hồ /1𝑐𝑚2 bề mặt ván). Để làm nóng gỗ – Khơng
làm khơ gỗ.
Ở giai đoạn này ta cần có một mơi trường sấy rất ẩm (Y = 100%), do đó cần
phải phun ẩm một cách liên tục với áp suất hơi P = 0.5 – 1 kg/𝑐𝑚2 trong thời gian
làm nóng gỗ.
– Giai đoạn hấp gỗ:
Giai đoạn này chỉ thực hiện đối với một số loại gỗ khó sấy: Gỗ tươi ướt có
hàm lượng ẩm ban đầu quá cao và gỗ sấy có kích thước lớn thay thế cho khâu luộc
gỗ ở nhiều cơ sở sản xuất thường làm.
Yêu cầu chủ yếu của giai đoạn này là tiếp tục duy trì tình trạng ẩm của môi
trường sấy ở mức gần như bão hịa hơi nước trong một thời gian thích hợp tùy theo
bề dày ván gỗ sấy (Theo quy trình sấy). Để làm được việc này ta sẽ phun ẩm định

kỳ ( 4 giờ phun 2 giờ .6 giờ phun 2 giờ .10 giờ phun 2 giờ).
-

Giai đoạn sấy 1: Còn gọi là sấy đầu – Sấy đẳng tốc

Giai đoạn này kéo dài trong một thời gian đủ để cho độ ẩm của gỗ sấy rút
xuống gần đến điểm bão hòa thớ gỗ. Trong thời gian dài hay ngắn phụ thuộc vào độ
ẩm ban đầu (Wa) loại gỗ và kích thước gỗ (theo quy trình sấy).

9


Đổi hướng gió: Đổi hướng gió là một yếu tố quan trọng trong một quy trình
sấy của tất các các loại gỗ được tiến hành như sau:
– Tắt các động cơ của quạt gió.
– Cắt dịng điện thuận chiều bằng cách ngắt cầu dao.
– Đóng cầu dao về dịng điện ngược chiều.
– Khi các động cơ của quạt gió ngưng hẳn thì mới bật cơng tắc cho quạt làm
việc trở lại.
Không được bật công tắc đảo chiều khi các quạt gió chưa ngưng hẳn.
Trường hợp khi đảo chiều gió mà các quạt gió cịn đang cịn trớn mà đã chuyển
cơng tắc ngay thì dẫn đến tình trạng:
– Nhanh hư hỏng bạc đạn
– Cánh quạt dễ bị biến dạng bởi thay đổi lực ly tâm đột ngột
Khi đổi chiều gió: nhất thiết phải đóng cửa thốt ẩm lại để tránh quạt gió sẽ hút
khơng khí ở ngồi vào lị sấy.
Trong thời gian này cần duy trì nhiệt độ sấy ổn định bằng nhiệt độ sấy ban
đầu và hãm không cho lớp gỗ bề mặt khô quá nhanh để đảm bảo quá trình di chuyển
ẩm từ tâm ván ra ngồi một cách liên tục và ở mức tối đa phù hợp với từng loại gỗ
sấy. Theo kinh nghiệm, trong giai đoạn này vẫn phải đóng kín các cửa thốt dẫn

khí.
– Giai đoạn xử lý giữa chừng:
Xử lý giữa chừng chỉ thực hiện đối với các loại gỗ khó sấy (Dễ sinh ra
khuyết tật, cong vênh, dạn nứt trong khi sấy, ván, gỗ có kích thước lớn…)
Để tiến hành giai đoạn này ta phải phun ẩm liên tục trong suốt thời gian xử lý giữa
chừng. Thời gian xử lý giữa chừng phụ thuộc vào kích thước ván, gỗ.
– Giai đoạn sấy 2 : Giai đoạn sấy cuối – Sấy giảm tốc
Giai đoạn này biểu thị q trình sấy mà ở đó độ ẩm của gỗ sấy giảm xuống
dưới điểm bão hòa thớ gỗ. Ở giai đoạn này q trình thốt ẩm sẽ khó khăn. Do vậy
trong quá trình sấy bước sang giai đoạn sấy 2 sẽ tăng dần nhiệt độ sấy và đồng thời
mở mở dần cửa thoát ẩm để tăng dần của môi trường sấy (làm khô dần môi trường
sấy) hỗ trợ cho q trình khơ của gỗ ở giai đoạn cuối.
f – Giai đoạn xử lý cuối cùng và làm nguội:
Đối với các loại gỗ dễ sấy, ván mỏng có thể khơng cần xử lý cuối, cịn nói
chung đối với các loại gỗ khó sấy, gỗ có kích thước lớn và gỗ có nhu cầu chất lượng
cao hoặc gỗ sau khi sấy có nhu cầu gia cơng ngay … thì cần phải xúc tiến giai đoạn

10


xử lý cuối trước khi làm nguội gỗ sấy. Mục đích của giai đoạn này là làm cân bằng
độ ẩm và ứng suất trong gỗ để ổn định kích thước gỗ trong q trình gia cơng.
Sau khi sử lý cuối:
– Mở cửa thốt dẫn khí (Cửa thốt ẩm).
– Tắt nhiệt hoàn toàn
– Cho quạt chạy liên tục để đẩy dần khơng khí nóng ra khỏi lị sấy và đưa
dần khơng khí nguội vào lị sấy để làm nguội. Q trình làm nguội nên tiến hành
một cách từ từ và chấm dứt khi nhiệt độ giảm xuống dưới 40𝑜 𝑐 .
1.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển lò sấy gỗ
Để điều khiển lò sấy đã chọn ở trên, được điều khiển qua hệ thống điều khiển

khóa luận thiết kế chế tạo được trình bày ở trên hình 1.10. Hệ thống điều khiển bao
gồm các thiết bị được trình bày trên bảng 1.2 tương ứng với các thiết bị thực tế hình
1.4 đến hình 1.8.
– Tủ điều khiển trung tâm: chức năng điều khiển giám sát các thiết bị từ tủ
điều khiển lị sấy qua truyền thơng modbus và điều khiển chạy qua PLC theo
chương trình cài đặt sẵn.
– Tủ điều khiển lò sấy: chức năng điều khiển chạy bằng tay và bán tự động
của các thiết bị hoạt động có trong tủ điện lị sấy.

Hình 1.10: Tủ điều khiển trung tâm

11


Hình 1.11: Tủ điều khiển lị sấy

12


Bảng 1.2: Chức năng các thiết bị trên tủ điều khiển trung tâm
STT

Tên thiết bị

Chức năng

1

PLC SIMEN S7-1200
1214 AC/DC/RL

2
3

Màn Hình HMI IOT
WECON 10.2 inch
Nguồn 24V 5A chuẩn

4

Relay kính 14 chân

5
6
7

Cầu chì
Đèn báo
Nút nhấn

Xử lý các tín hiệu đầu vào và đầu
ra bao gồm: tín hiệu nút nhấn, tủ lị
sấy , xử lý tín hiệu và số liệu được
nhập từ HMI thơng qua chương
trình đã lạp để xuất tín hiệu đầu ra
điều khiển thiết bị chấp hành
Thiết lập giao diện giám sát – điều
khiển
Cấp nguồn cho HMI, đèn báo,
relay

Đóng/ngắt dịng điện, được điều
khiển thơng qua tín hiệu từ PLC
Trống q tải rịng điện
Báo tín hiệu
Đóng/ngắt tín hiệu đầu vào

Số
lượng
01

01
01
01
05
03
01

Bảng 1.3: Chức năng các thiết bị trên tủ điều khiển lò sấy
STT

Tên thiết bị

Chức năng

Số
lượng

1

Aptomat

MCCB

Dùng để đóng, mở mạch điện áp thấp và
bảo vệ đường dây tự động nếu xảy ra tình
trạng quá tải hoặc ngắn mạch

5

2

Khởi động từ

Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây bằng
nhấn nút khởi động, cuộn dây Contactor có
điện hút lõi thép di động và mạch từ khép
kín lại. Làm đóng các tiếp điểm chính để
khởi động động cơ và đóng tiếp điểm phụ
thường hở để duy trì mạch điều khiển khi
bng tay khỏi nút nhấn khởi động. Khi
nhấn nút dừng, khởi động từ bị ngắt điện,
dưới tác dụng của lò xo nén làm phần lõi di
động trở về vị trí ban đầu; các tiếp điểm trở
về trạng thái thường hở. Động cơ dừng hoạt
động. Khi có sự cố quá tải động cơ, Rơle
nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn
dây, do đó cũng ngắt khởi động từ và dừng
động cơ điện
rơle nhiệt thường được gắn kèm với
contactor. Nhờ có rơle nhiệt mà các thiết bị,
máy móc hoạt động ổn định và bền bỉ hơn,

10

Mitsubishi

3

Rowle nhiệt
Mitsubishi

13

5


4

Relay kiếng 14
chân

5

Time thời gian

6

RELAY TIMER
ON OFF TF62DP60F

giảm nguy cơ bị hư hỏng trong quá trình sử

dụng do điện áp khơng ổn định
Đóng/ngắt dịng điện
Rơ le thời gian là một loại khí cụ điện được
sử dụng nhiều trong điều khiển tự động.
Với vai trò điều khiển trung gian giữa các
thiết bị điều khiển theo thời gian định trước
dùng để luân phiên, hoặc đảo chiều động cơ
điện

4
2

1

1.3.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Hình 1.12: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển được thiết kế gồm 3 cấp
- Cấp giám sát điều khiển (HMI): Là cấp đọc tín hiệu từ PLC lên để giám sát,
đồng thời xuất tín hiệu và giá trị được nhập trên màn hình xuống PLC để điều khiển
gián tiếp cấp thiết bị thường. Ví dụ, nhập giá trị xuống cho 1 thanh giá trị trên PLC

14


sẽ nhận được giá trị vừa nhập từ HMI và xử lý giá trị đó để xuất tín hiệu điều khiển
cấp thiết bị trường.
- Cấp điều khiển (PLC): PLC dùng để xây dựng chương trình điều khiển, là
trung tâm điều khiển của hệ thống. Cho phép cấp điều khiển giám sát đọc tín hiệu,
giá trị lên và nhận tín hiệu, ghi giá trị xuống để chương trình xử lý, đồng thời nhận

tín hiệu từ cấp thiết bị thường.
- Cấp thiết bị thường:
+ Cảm biến: Cảm biến sử dụng là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm. Được sử dụng để
phản hồi tín hiệu lên cấp điều khiển(PLC) khi nhiệt độ, độ ẩm vượt quá mức cài đặt.
PLC sử dụng tín hiệu này để ngắt tín hiệu các van điều khiển về trạng thái ban đầu.
+ Van cấp nhiệt: chức năng chính là đóng hoặc mở theo nhiệt độ cài đặt trên
thiết bị cài đặt. Được điều khiển từ tín hiệu từ thiết bị PLC.
+ Van cấp ẩm: van đóng hoặc mở theo độ ẩm cài đặt trên thiết bị cài đặt.
Được điều khiển từ tín hiệu từ thiết bị PLC.
+ Van xả ẩm: đảo gió đóng hoặc mở theo thiết bị cài đặt. Được điều khiển từ
tín hiệu từ thiết bị PLC.
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển
Bộ điều khiển hoạt động theo 2 chế độ : Tự động và bằng tay
- Chế độ chạy bằng tay: Bật hoặc tắt các thiết bị như quạt, van cấp nhiệt, van
cấp ẩm, van xả ẩm.
- Chế độ chạy tự động: Chế độ tự động gồm chế độ tự động hoàn toàn và chế
độ bán tự động:
+ Chế độ tự động chạy theo chu trình đã cài đặt như thơi gian chạy quạt, thời
gian bật cấp nhiệt, thời gian bật cấp ẩm, thời gian bật xả ẩm. Nhập xong số liệu,
nhấn nút ”Khởi động”sẽ chạy theo chương trình đã cài đặt.
+ Chế độ bán tự động
- Quạt được chạy theo tần số cố định trên núm vặn của BT, được đảo chiều
trong thời gian T1 và T2.
- Nhiệt độ: trong lò được khống chế bởi bộ điều khiển nhiệt độ FOX 1004
(nhiệt độ lò sẽ bám giá trị đặt trên BĐK, khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ set >
mở van cấp cấp nhiệt, khi nhiệt độ cao hơn hoặc = nhiệt độ set> đóng van cấp nhiệt)
- Độ ẩm: trong lị được điều khiển theo hai chu trình cấp ẩm và xả ẩm luân
phiên.

15

+ Chu trình cấp ẩm: Độ ẩm trong lị sẽ được khống chế đạt giá trị set trong
khoảng thời gian T (bộ nhớ 99H). Trong khoảng thời gian này độ ẩm trong lò sẽ
bám giá trị đặt. (Bật/tắt van cấp ẩm).
+ Chu trình xả ẩm 96+: độ ẩm trong lị sẽ được khống chế bám giá trị thiết
lập trong khoảng thời gian T (bộ nhớ 99H). Trong khoảng thời gian này độ ẩm
trong lò sẽ bám giá trị đặt (Bật/tắt van xả ẩm).

16