gia nhiệt máy tiệt trùng trong dây chuyền sản xuất nước dừa part8 pps

Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
78

Hình 4.6: Cấu trúc bên trong của LM335
- Tính chất cơ bản của LM335:
+ LM335 có độ biến thiên theo nhiệt độ là: 10mV / 1
0
C
+ Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 25
0
C nó
có sai số không quá 1%. Với tầm đo từ 0
0
C 128
0
C, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên
tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào.
+ Tiêu tán công suất thấp
+ Dòng làm việc từ 450
m A 5mA
+ Dòng điện ngợc 15mA
+Dòng điện thuận 10mA
+ Độ chính xác : khi làm việc ở nhiệt độ 25
0
C với dòng làm việc 1mA thì
điện áp ngõ ra từ 2,94V 3,04V.
Với thông số kỹ thuật trên mà nhà sản xuất đa ra LM335 có đặc tính điện:

Theo thông số của nhà sản xuất LM335, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ
ra nh sau:

V
out
= 0,01xT
0
K
Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
79
= 2,73 + 0,01xT
0
C
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0
0
C 100
0
C ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra
nh sau:
ở 0
0
C thì điện áp ngõ ra V
out
= 2,73 (V)
ở 5
0
C thì điện áp ngõ ra là V
out
= 2,78 (V)

ở 100
0

C thì điện áp ngõ ra V
out
=3,73 (V)
Tầm biến thiên điện áp tơng ứng là 1V với khoảng nhiệt độ từ 0
0
C -100
0
C
Để tạo khoảng so sánh tín hiệu lấy ra ứng với điều kiện làm việc của môi trờng
ta cần một mạch khuếch đại khoảng biến thiên của tín hiệu ra. Đây là mạch so sánh
tín hiệu ra của cảm biến với tín hiệu đặt điện áp ứng với điệu kiện làm việc nhiệt độ
môi trờng ngoài. Vì khoảng biến thiên điện áp của bộ cảm biến là 1V với khoảng
biến thiên nhiệt độ từ 0
0
C 100
0
C. Trong khi đó, yêu cầu mạch đầu vào của PLC có
mức điện áp từ 0V 10V, vì vậy ta sử dụng mạch khuếch đại tín hiệu điện áp, với
hệ số khuếch đại 2 lần giúp cho việc lập trình đợc đơn giản hơn.
- Mạch khuyếch đại
Sử dụng IC bán dẫn LM335 có độ nhạy là 10mV/
0
K ta có mạch khuyếch đại
điện áp ra và chuẩn hoá điên áp đầu ra. Ta có sơ đồ mạch nh sau:

-5V
+5V
-5V
+5V
+5V
-5V
+5V
JH1
Analog Output
1
1
+
-
U2
OP07CP
3
2
1
8
6
74
R1
2.2K
+
-

U1
OP07CP
3
2
1
8
6
74
C1
10u
R4
10k
13
2
R3
2.2K
R7
RESISTOR
R8
RESISTOR
C4
10u
JP1
Nguon
1
2
3
C3
10u
C2

10u
R2
10k
13
2
+
-
U3
OP07CP
3
2
1
8
6
74
R6
RESISTOR
D1
LM335
1
3
2
R5
RESISTOR
Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
80

Hình 4.6: Sơ đồ mạch điện khuyếch đại tín hiệu của LM335
Mạch gia công thực hiện hai chức năng là khuyếch đại và hiệu chỉnh để tạo
ra điện áp là 0V khi đo ở 0
0
C.
Xét mạch ta thấy:
Các khuyếch đại thuật toán ta sử dụng loại OP07 là loại OA có phần bù thấp.
U1 và U2 đóng vai trò là các bộ các bộ đệm điện áp lý tởng: có trở kháng vào rất
lớn và trở kháng ra rất nhỏ, không để các đầu vào ảnh hởng lẫn nhau.
Các tụ C1, C2, C3 và C4 có tác dụng chống nhiễu và ổn địmh nguồn nuôi cho
mạch.
Ta có áp tại chân 2 của cảm biến LM335 là:
V
s
= K*T
a
[
o
K] = K*(273 + t
a
[
o
C]) với K = 10mV/
0
K
Tại 0
0
K, V
s
= 0V, nên tại 0

0
C => V
s
= 2,73V.
ệ V
s
= 2,73 + K*t
a
[
o
C].
để có giá trị điện áp ra của LM335 tại 0
0
C là 2,73V, trong thực tế ta nhúng cảm
biến vào nớc đá và hiệ chỉnh R4 cho đến khi điện áp ra của LM335 là 2,73V thì
dừng. Do đó nhằm tạo ra điện áp đầu ra là 0V tại 0
o
C ta cần có khối trừ phần điện
áp 2,73V tại 0
0
C mà LM335 tạo ra. Biến trở R2 chính là phần bù trừ điện áp mà ta
nói ở trên. U3 đóng vai trò là bộ cộng có khuyếch đại. Xét trờng hợp nó tuyến
tính, áp dụng phơng pháp xếp chồng cho từng ngõ vào, ngắn mạch ngõ vào còn
lại. Gọi V
out1
là ngõ ra của U3 ứng với ngõ vào đảo, V
out2
là áp ngõ ra của U3 ứng
với ngõ vào không đảo. Hai thông số này đợc tính nh sau:
21

*
5
6
Uout
V
R
R
V =
12
*
)87(*5
)65(*8
Uout
V
RRR
RRR
V
+
+
=
Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
81
Nh vậy điện áp đầu ra của U3 là:
V
out
= V
out1
+ V
out2

=
21
*
5
6
*
)87(*5
)65(*8
UU
V
R
R
V
RRR
RRR

+
+

Chọn R5 = R7, R6 = R8 ta đợc:
V
out
= )(*)(*
5
6
2121 UUVUU
VVAVV
R
R
=

Suy ra điện áp tại đầu ra của mạch (JH1) sẽ thay đổi A
V
*10mV khi nhiệt độ
thay đổi 1
0
C .
Ta chon R6 = 22K
và R5 = 10 K. Để tính chọn R3, ta xét điều kiện hoạt
động của của LM335 ở nhiệt độ t
a
= 25
0
C, I
R
= 1mA thì điện áp ngõ ra của LM335
là 2,98V.
ệ R3 = =

K
mA
VV
02,2
1
98,25

Chọn R3 = 2,2 K. ta cũng chọn R1 = 2,2K.
4.7.kết nối và chạy thử mô hình
.4.7.1 Sơ đồ kết nối chức năng của mô hình.

Hình4.7: Sơ đồ kết nối chức năng của mô hình





Cảm biến
nhiệt
PL
C
Mạch điều khiển
bằng Rơle
Phần tử
chấp hành
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
82

B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
83
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
84
Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
85

Cảm biến nhiệt có chức năng đo nhiệt độ của sản phẩm và khuyếch đại tín
hiệu để đa vào PLC để PLC thực hiện chức năng điều khiển của mình đa ra các
tín hiệu tới các cơ cấu chấp hành
PLC có nhiệm vụ thu nhập tín hiệu từ cảm biến, sau đó xử lý và đa quyết
định điều khiển đến các cơ cấu chấp hành trong dây chuyền.
Mạch điều khiển bằng Rơle chính là các cơ cấu chấp hành nhằm tác động
các phần tử chấp hành làm việc.
Phần tử chấp hành chính là các phần tử làm nhiệm vụ thực hiện các thao tác
mà PLC điều khiển.
4.7.2.Ghép nối và chạy thử mô hình.
Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
86
Từ việc nghiên cứu và thiết kế của đề tài, ta đi thực hiện ghép nối mô hình
mô phỏng quá trình hoạt động của quá trình gia nhiệt. Cho mô hình chạy theo
chơng trình đợc viết cho PLC ở trên. Do mô hình chỉ có tính chất mô phỏng lại
quá trình gia nhiệt tại khâu tiệt trùng lên không có tính chất ứng dụng trong thực tế.
Mô hình đã đáp ứng đợc với yêu cầu của đề tài là mô phỏng lại công nghệ trong
sản xuất.
Chơng 5. kết luận và đề nghị
5.1. Kết luận.

Sau một thời gian nghiêm túc nghiên cứu và tim hiểu tài liệu, mặc dù gặp
không ít khó khăn nhng với sự tận tình giúp đỡ của thầy giáo ThS. Phan Văn
Thắng cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay tôi đã cơ bản hoàn thành đề tài
Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển quá trình gia nhiệt tại dây chuyền sản
xuất nớc dứa cô đặc . Qua quá trình thực hiện đề tài tôi có một số kết luận nh
sau:

* Mặt tích cực
- Báo cáo đã nêu đợc vai trò của tự động hoá cũng nh các ứng dụng của nó
trong quá trình sản xuất, đặc biệt là trong điều kiện nớc ta hiện nay.
- Qua quá trình thực hiện đề tài này chúng ta đã biết cách sử dụng phần mềm
lập trình để lập trình điều khiển quá trình tự động hoá trong các dây chuyền sản
xuất.
- Đề tài này còn giúp cho chúng ta hiểu đợc sự khác nhau giữa lý thuyết
điều khiển và thực tế của nó khi đem ứng dụng trong sản xuất thực tế.
- Đề tài cũng nêu đợc vai trò và ứng dụng của cảm biến trong quá trình điều
khiển, đồng thời cũng đa ra đợc cách thiết kế, chế tạo một cảm biến đơn giản.
- Từ thực tế sản xuất và nghiên cứu phần mềm Simatic S7 200 đề tài đã xây
dựng đợc mô hình quá trình gia nhiệt trong dây chuyền sản xuất nớc dứa cô đặc.
* Mặt hạn chế
- Đề tài mới chỉ xây dựng mô hình điều khiển dới dạng bảng điều khiển nên
mới chỉ thể hiện một cách tơng đối dây chuyền hoạt động của nó trong thực tế.
Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
87
- Đề tài chỉ dừng lại việc xây dựng mô hình mô phỏng quá trình sản xuất do
đó đề tài không đợc ứng dụng trong thực tế đây là một hạn chế lớn nhất của đề tài.
- Dây chuyền sản xuất trong thực tế là một dây chuyền khá hiện đại và mới ở
nớc ta, đề tài mới chỉ nêu đợc sự ảnh hởng của yếu tố nhiệt độ đến sản phẩm mà
cha kể đến ảnh hởng của các yếu tố khác nh áp suất, lu lợng
5.2 Đề NGHị
- Tăng cờng lợng đề tài nghiên cứu khoa học để sinh viên có điều kiện tiếp
xúc nhiều hơn với các phần mềm tự động hoá và lập trình.
- Cần tạo cho sinh viên các điều kiện thuận lợi trong quá trình làm báo cáo
nh trang thiết bị, không gian và địa điểm phù hợp.

Báo cáo tốt nghiệp Lê Mạnh Hùng
Lớp tự động hoá 46 Khoa cơ điện Trờng DHNNI - HN
88
Tài liệu tham khảo
1. Phan Xuân Minh
Hớng dẫn lập trình S7 200
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật
2. Nguyễn Doãn Phớc, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà
Tự động hoá với Simatic S7 300
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật
3. Nguyễn Tấn Phớc

ứng dụng PLC SIEMENS Và MOELLER trong tự động hoá
Nhà xuất bản TP Hồ CHí MINH
4. Tăng Văn Mùi, Nguyễn Tiến Dũng
Điều khiển logic lập trình PLC
Nhà xuất bản thống kê
5. Bùi Hải, Dơng Đức Hồng, Hà Mạnh Thứ
Thiết bị trao đổi nhiệt
6. http//:www.Siemens.de/Automation