LUẬN văn cơ điện tử THIẾT kế hệ THỐNG TRỘN DUNG DỊCH và CHIẾT CHAI

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.97 MB, 91 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỘN DUNG
DỊCH VÀ CHIẾT CHAI

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
ThS. PHẠM VĂN TẤN

SINH VIÊN THỰC HIỆN:
QUÁCH HOÀNG VŨ
MSSV:
1041435
NGUYỄN TUẤN NHÀN
MSSV:
1041404
Ngành: Cơ điện tử
Khóa : 30

Cần Thơ, tháng 12/2008

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỘN DUNG
DỊCH
VÀ
Trung tâm Học liệu
ĐH Cần
ThơCHIẾT
@ Tài liệuCHAI
học tập và nghiên cứu
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
ThS. PHẠM VĂN TẤN

SINH VIÊN THỰC HIỆN:
QUÁCH HOÀNG VŨ
MSSV:
1041435
NGUYỄN TUẤN NHÀN
MSSV:
1041404

Giáo viên phản biện:
Ts. TRẦN THANH HÙNG
Luận văn được bảo vệ tại: Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Bộ môn Tự Động Hóa
Khoa Công Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ vào ngày 30 tháng 11 năm 2008.

Mã số đề tài:

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
· Thư viện khoa Công Nghệ , Trường Đại Học Cần Thơ.
· Website: />

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
@&?

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Trung.......................................................................................................................................
tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
@&?

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Trung.......................................................................................................................................
tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

Nguyễn Tuấn Nhàn

i

LỜI NÓI ĐẦU
@&?
Dòng PLC S7xxx hiện nay rất phổ biến trong công nghiệp. Phòng thí
nghiệm Kỹ thuật điều khiển (KTĐK) chưa được trang bị loại này. Đề tài này
nhằm mục đích tiếp cận, sử dụng và ứng dụng PLC vào việc thiết kế mô hình điều
khiển với S7-200. Mô hình có thể bổ sung cho bộ thí nghiệm của phòng thí
nghiệm KTĐK.
Ngoài mục đích trên, xuất phát từ nhu cầu thực tế, khi mà các nhà máy chế
biến thực phẩm cần rất nhiều công nhân trong các khâu từ pha trộn dung dịch đến
chiếc rót, đồng thời phải tuân thủ các vấn đề vệ sinh, thẩm mỹ, an toàn cho người
tiêu dùng, người lao động…Việc ứng dụng PLC vào việc điều khiển tự động hệ
thống pha trộn, chiếc rót đã giải quyết được các vấn đề trên, đồng thời giúp tăng
năng suất và mang lại nhiều hiệu quả kinh tế. Qua đó, có thể thấy được vai trò
cũng như khả năng ứng dụng to lớn mà PLC mang lại trong sản xuất công nghiệp.
Nó thật sự là một phần tử không thể tách rời.
Ngoài việc am hiểu về PLC S7-200, để thực hiện được đề tài này còn cần

Trungcótâm
Học
Cầnmôn
Thơ
Tài điện
liệu tử…nên
học tập
vàchắn

nghiên
nhiều
kiếnliệu
thứcĐH
chuyên
về @
cơ khí,
chắc
chúngcứu
tôi
không thể tránh khỏi những sai sót cũng như hạn chế trong quá trình thực hiện và
trình bày. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn
sinh viên để đề tài được hoàn chỉnh hơn.

Cần Thơ, tháng 12 năm 2008
Sinh viên thực hiện
QUÁCH HOÀNG VŨ
NGUYỄN TUẤN NHÀN

ii

ABSTRACT
@&?
Nowadays, the series of S7xxx PLC is very popular in industry. The Automation
Control Laboratory haven’t been equipped an experiment model with this one.
The project aims to approach, use, and apply S7-200 PLC to control a real
experiment model which can be equipped for the lab.
Moreover, originating in the needs of reality, food producing factories really need
a lot of labors in the pouring phase, and they have to satisfy the standard of

hygiene, aestheticism, safe of customer and labors…Applying PLC to control
producing line can solve all of the above problem. Moreover, that also improves
the productivity and bring lot of profits. So, we can see the important role and
large capabilities to apply PLC in industrial production. It’s integral.
Beside the knowledge of using PLC S7-200, to complete this project, need a lot of
professional knowledge from the field of mechanic, electric,…So, I’m sure that it
still remains some mistakes and awkward. Hope to gain the contribution of
lecturers and readers in order to improve this project.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

ii

MỤC LỤC

MỤC LỤC CÁC NỘI DUNG CHÍNH
PHẦN 1: TỔNG QUAN ............................................................ 1
1.1. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:......................................................................... 1
1.2. YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: .................................................................. 2
1.2.1. Yêu cầu phần cứng: .......................................................................2
1.2.2. Yêu cầu phần mềm: .......................................................................2
1.3. HƯỚNG GIẢI QUYẾT: .................................................................... 2
1.3.1.Qui trình thực hiện:.........................................................................2
1.3.2.Giải pháp phần cứng: ......................................................................2
1.3.3. Giải pháp phần mềm: .....................................................................3
1.4. MÔ HÌNH TỔNG QUAN:................................................................. 2
1.5. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: ........................................................ 3

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

PHẦN 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ........................................ 4
Chương I: BÌNH CHỨA CHẤT LỎNG .................................................. 5
I.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: .....................5
I.1.1 Kích cỡ mô hình: ..........................................................................5
I.1.2 Vật liệu chế tạo:............................................................................5
I.1.3 Loại chất lỏng:..............................................................................5
I.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ:............................................................................5
Chương II: BỘ BƠM CHẤT LỎNG ....................................................... 6
II.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: ....................6
II.1.1 Yêu cầu:......................................................................................6
II.1.2: Lựa chọn máy bơm ....................................................................6
II.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ: ..........................................................................6

i

Chương III: BỘ CHIA CHẤT LỎNG THEO TỶ LỆ ............................ 7
III.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:...................7
III.1.1 Yêu cầu:......................................................................................7
III.1.2: Phương pháp chia tỷ lệ...............................................................7
III.1.3 Vật liệu chế tạo: ..........................................................................9
III.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ: ....................................................................... 10
Chương IV: BỘ TRỘN........................................................................... 12
IV.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: ................ 12
IV.1.1 Yêu cầu: .................................................................................. 12
IV.1.2: Phương pháp trộn ................................................................... 12
IV.1.3 Vật liệu chế tạo:....................................................................... 12
IV.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ: ....................................................................... 12
Chương V: BỘ CHIẾT RA CHAI ......................................................... 13
V.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:.................. 13

Trung tâm Học
Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
V.1.1liệu
YêuĐH
cầu:....................................................................................
13
V.1.2: Phương pháp chiết ................................................................... 13
V.1.3 Lựa chọn van: ........................................................................... 13
V.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ: ........................................................................ 13
Chương VI: BỘ ĐẾM CHAI.................................................................. 14
VI.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: ................ 14
VI.1.1 Yêu cầu: .................................................................................. 14
VI.1.2: Phương pháp đếm ................................................................... 14
VI.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ: ....................................................................... 14
Chương VII: BĂNG TẢI........................................................................ 15
VII.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: .................. 15
VII.1.1 Yêu cầu: .............................................................................. 15
VII.1.2: Giải pháp thiết kế .............................................................. 15
VII.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ: ......................................................................... 16

ii

Chương VIII: BỘ CẢNH BÁO .............................................................. 17
VIII.1. DỰ ĐOÁN SỰ CỐ: ...................................................................... 17
VIII.2. CÁCH THỨC CẢNH BÁO: ......................................................... 17
VIII.3. MÔ HÌNH SƠ BỘ:........................................................................ 17
Chương IX: GHÉP NỐI PLC & MẠCH ĐIỆN TỬ.............................. 18
IX.1. PHƯƠNG PHÁP : ........................................................................... 18

IX.2. SƠ ĐỒ:............................................................................................ 18
IX.3. MÔ HÌNH SƠ BỘ: .......................................................................... 18

PHẦN 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM ........................................ 19
3.1 Lưu đồ giải thuật chương trình......................................................... 19
3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống……………………………….....20
3.3 Chương trình lập trình kiểu ladder……………………………….....20
3.4 Chương trình lập trình kiểu STL………………………………..…..26

Trung tâmPHẦN
Học liệu
ĐH QUẢ
Cần Thơ
@ Tài liệu
họcTRIỂN
tập và...................
nghiên cứu
4: KẾT
VÀ HƯỚNG
PHÁT
27
4.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: ................................................................ 27
4.2. HẠN CHẾ: ..................................................................................... 27
4.3. HƯỚNG PHÁT TRIỂN:................................................................. 27

iii

MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU & HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình tổng quan ................................................................. 2

Hình 1.2 Mô hình thiết kế ..................................................................... 3
Hình 2.1.1 Mô hình bình chứa .............................................................. 5
Hình 2.1.2 Bản vẻ chi tiết bình chứa dung dịch..................................... 5
Hình 2.2 Mô hình máy bơm.................................................................. 6
Hình 2.3.1 Cảm biến mức dạng phao .................................................... 7
Hình 2.3.2 Cảm biến mực chất lỏng...................................................... 8
Hình 2.3.3 Cảm biến áp suất ................................................................. 9
Hình 2.3.4 Cảm biến phao nổi kết hợp bộ encoder................................ 9
Hình 2.4 Mô hình 3D của bộ trộn ......................................................... 12
Hình 2.5 Mô hình 3D của bộ chiết ra chai............................................. 13

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

iv

PHỤ LỤC
PH Ụ LỤC ............................................................................................... 28
Chương I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC .............................................. 28
I.1.ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH: .................................. 28
I.2.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC:............................................ 28
I.3.THẾ MẠNH CỦA PLC: .................................................................. 29
I.4.SO SÁNH PLC VỚI CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHÁC:............... 30
Chương II: PLC S7 200 .......................................................................... 31
II.1.CẤU HÌNH PHẦN CỨNG:.......................................................... 31
II.1.1 Bảng so sánh các loại cpu của dòng s7 200: .............................. 31
II.1.2: led báo trạng thái PLC.............................................................. 32

Trung tâm Học
liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

II.1.3 Thông số kỹ thuật:..................................................................... 33
II.2.CẤU TRÚC BỘ NHỚ: ................................................................. 38
II.2.1 Vùng chứa chương trình ứng dụng: ........................................... 38
II.2.2: Vùng chứa tham số của hệ điều hành........................................ 38
II.2.3 Vùng chứa các khối dữ liệu: ...................................................... 39
II.3.MỞ RỘNG CỔNG VÀO RA: ...................................................... 39
II.4.HOẠT ĐỘNG CỦA PLC:............................................................ 39
II.5.CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH: ................................................. 40
II.5.1 Lập trình tuyến tính:.................................................................. 40
II.5.2 Lập trình có cấu trúc.................................................................. 40
II.6.PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH:................................................... 41
II.6.1 Ngôn ngữ lập trình: ................................................................... 41
II.6.2 Các nhóm lệnh .......................................................................... 42
II.6.2.1 Nhóm lệnh xuất nhập cơ bản .......................................... 43
II.6.2.2 Nhóm các lệnh so sánh ................................................... 45
II.6.2.3 Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu .......................................... 47

v

II.6.2.4 Nhóm các lệnh số học..................................................... 49
II.6.2.5 Nhóm lệnh điều khiển Timer .......................................... 54
II.6.2.5 Nhóm lệnh điều khiển Counter ....................................... 57
II.6.2.7 Hàm đổi kiểu dữ liệu ...................................................... 59
II.6.2.8 Lệnh nhảy và gọi chương trình con................................. 60
II.6.2.9 - Cấu trúc relay điều khiển tuần tự- SCR (Sequence Control
Relay)……………………………………………………………………….61

II.6.3 CẤU TRÚC LIÊN QUAN TỚI NGẮT:................................. 62
II.6.3.1 Thứ tự ưu tiên các ngắt cho CPU 214 ............................. 62

II.6.3.2 Các qui tắc khi viết chương trình ngắt............................. 62
II.6.3.3 Các tín hiệu báo ngắt cuả CPU 214................................. 63
II.6.3.4 Lệnh nhảy và gọi chương trình con................................. 63
II.6.3.5 Các cú pháp sử dụng lệnh ngắt........................................ 64
II.6.4 CÁC BIT NHỚ ĐẶC BIỆT:................................................... 65
II.7 CÁCH GIAO TIẾP MÁY TÍNH VÀ PLC .................................. 65
II.8 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG STEP7-MMICROWIN 32 V3.2 ....... 70
II.8.1liệu
KHỞI
ĐỘNG
STEP732: .....cứu
70
Trung tâm Học
ĐH
CầnCHƯƠNG
Thơ @ TRÌNH
Tài liệu
học MICROWIN
tập và nghiên
II.8.2 KHỞI KHỞI TẠO PROJECT: .................................................. 73
II.8.3 VIẾT/SỬA CHƯƠNG TRÌNH: ................................................ 73
II.8.4 KHỞI KHỞI TẠO PROJECT: .................................................. 74
II.8.5 VIẾT/SỬA CHƯƠNG TRÌNH: ................................................ 74
II.8.6 KHỞI KHỞI TẠO PROJECT: .................................................. 75
II.8.7 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO CPU CỦA PLC: ....................... 75
II.8.8 KIỂM TRA SỰ VẬN HÀNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH:........... 75
II.9 KẾT NỐI VỚI THIẾT BỊ NGOẠI VI......................................... 76

vi

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Tấn Phước, Lập trình với PLC Logo-Easy và S7-200, NXB HỒng
Đức.
[2] Phạm Văn Tấn. GT điều khiển Logic có thể lập trình. Nhà xb_năm xb.
[3] Hà Văn Trí, Hướng dẩn sử dụng S7-200, Công ty TNHH TM&DVKT SIS
[4] Siemens S7-200 Manual
[5] Softwares : - Step 7 MicroWin V.4
- S7 Simulator
[6] Websites:
- www.PLC.net
- www. Support.Automation.Siemens.com

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

vii

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1.

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:
Dòng PLC S7xxx hiện nay rất phổ biến trong công nghiệp. Phòng thí nghiệm
Kỹ thuật điều khiển chưa được trang bị loại này. Đề tài này nhằm mục đích
tiếp cận, sử dụng và ứng dụng PLC vào việc thiết kế mô hình điều khiển với

S7-200. Mô hình có thể bổ sung cho bộ thí nghiệm của phòng thí nghiệm Kỹ
thuật điều khiển.

1.2.

YÊU CẦU ĐỀ TÀI:
1.2.1 Yêu cầu phần cứng:
• Thiết kế một mô hình gồm :- Bộ phận trộn 2 chất lỏng theo tỉ lệ - Bộ
khuấy. – Bộ chiết ra chai.- Băng tải chai chạy theo chương trình- Bộ
đếm chai.
• Sản phẩm dự kiến : Một mô hình hoạt động theo yêu cầu. Mô hình
có thể sử dụng như một bài thí nghiệm kỹ thuật điều khiển.
1.2.2 Yêu cầu phần mềm:
Chương trình điều khiển hệ thống và các thiết bị.

1.3.

HƯỚNG GIẢI QUYẾT:

Trung tâm 1.3.1
HọcQui
liệutrình
ĐHthực
Cần
Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
hiện
a. Ôn tập lại các kiến thức phục vụ cho việc làm luận văn.
b. Khảo sát nhà máy thực, nơi có trang bị hệ thống trộn và chiếc rót
dung dịch (nhà máy bia Sóc Trăng).
c. Qua quá trình khảo sát, định hình một số ý tưởng về một hệ thống

mô phỏng đơn giản.
d. Đánh giá các ý tưởng qua việc thu thập ý kiến của những người có
chuyên môn.
e. Ý tưởng được đánh giá cao nhất sẽ được lựa chọn để thi công mô
hình.
f. Sau khi xây dựng xong phần cơ khí của mô hình sẽ bắt tay vào việc
thiết kế mạch điện, lập trình, chạy thử nghiệm và viết báo cáo.
1.3.2 Giải pháp phần cứng:
- Thiết kế, chế tạo mô hình theo từng mô đun.
- Cố gắng sử dụng những chi tiết sẳn có trên thị trường nhằm giảm
thiểu chi phí khi chế tạo.
- Thiết kế đơn giản, dễ dàng gia công, lắp ráp, bảo trì.
1.3.3 Giải pháp phần mềm:
- Sử dụng phần mềm Microwin V3.2 để lập trình cho PLC
- Giải thuật đơn giản, dễ hiểu.

GVHD: Phạm Văn Tấn

1

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

- Hệ thống được lập trình để có khả năng tự động hóa hoàn toàn.
- Giao tiếp với phần cứng để thay đổi tỷ lệ % của 2 dung dịch và thể
tích chiết từ các phím chức năng.
1.4.

MÔ HÌNH TỔNG QUAN:

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 1.1 Mô hình tổng quan

GVHD: Phạm Văn Tấn

2

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai
Bộ phận trộn

Cảm biến mức
dung dịch

Bộ phận chiết

Bình chứa
dung dich

Ống dẩn dung
dich từ bơm

Băng tải

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 1.2 Mô hình thiết kế
1.5.

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG:
Khi nhấn nút khởi động (ON) hệ thống sẻ tự động thực hiện quy trình bơm
từng chất lỏng theo đúng tỷ lệ vào bình chứa và trộn đều. Đồng thời băng tải vận
hành đưa chai đến vị trí chiết thì dừng lại. Khi chai được chiết đầy thì băng tải đưa
chai sang bộ phận khác (bộ phận đóng gói) và đưa chai kế tiếp đến vị trí chiết. Hệ
thống sẻ lặp lại quy trình trên cho đến khi dung dịch trong bình chứa còn ngang
mức thấp (sát phía trên ống chiết dung dịch) và ngừng hoạt động khi nhấn nút OFF.

GVHD: Phạm Văn Tấn

3

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

PHẦN 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
CHƯƠNG I: BÌNH CHỨA DUNG DỊCH
I.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:
I.1.1 Kích cỡ mô hình:
- Yêu cầu:
.Có thể chiết ra được 40 chai nước suối cỡ 450ml.

.Có đủ không gian để bố trí bộ phận trộn chất lỏng bên trong.
.Dễ dàng tính toán các thông số hình học.
.Gọn nhẹ.
- Giải pháp: Chọn loại bình có dung tích 18l< V <22l, dạng trụ tròn hoặc
lập phương, diện tích mặt đáy không quá 40x40 cm2 (nhằm mục đích gọn
nhẹ, tránh phải sử dụng động cơ công suất lớn).
I.1.2 Vật liệu chế tạo mô hình:
Đặc điểm
Bình nước lọc

Loại bình chứa
Bình gỗ

TrungQuan
tâmsátHọc
đượcliệu
cấu ĐH Cần +Thơ @ Tài liệu -học tập
trúc bên trong
Gia công
Gọn nhẹ
Giá thành
Thẩm mỹ
Điểm

+
+
+
0
4+

+
3-

Hồ cá (bằng mêca)
và nghiên
+ cứu
+
1-

→ Bình mước lọc được lựa chọn.
I.1.3 Loại chất lỏng :
- Yêu cầu: chỉ nhằm mục đích khảo sát hoạt động của hệ thống, không
được có tính oxi hóa cao, không độc hại, nguy hiểm cho người tiếp xúc
với chất lỏng.
- Giải pháp: chọn nước máy có pha màu thực phẩm.

GVHD: Phạm Văn Tấn

4

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

I.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ:

↔

Hình 2.1.1 Mô hình bình chứa.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.1.2 Bản vẽ chi tiết bình chứa dung dịch.

GVHD: Phạm Văn Tấn

5

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

CHƯƠNG II: BỘ BƠM CHẤT LỎNG
II.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:
II.1.1 Yêu cầu:
+ Gọn nhẹ.
+ Lưu lượng vừa phải, có khả năng bơm đầy bình chứa 21l trong 5
phút.
II.1.2: Lựa chọn máy bơm
Tính toán: V= Q.t
Với V:thể tích, Q: lưu lượng, t: thời gian

→ Q= V/t= 21/5 = 4.2 l/phút
Giải pháp: chọn máy bơm hồ cá WP-1680, với Q ≈ 2000 l/giờ, công
suất 30W.
II.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ:

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Hình 2.2 Mô hình máy bơm.

GVHD: Phạm Văn Tấn

6

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

CHƯƠNG III: BỘ CHIA CHẤT LỎNG THEO TỶ LỆ
III.1. YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:
III.1.1 Yêu cầu:
v Dễ dàng thay đổi tỷ lệ
v Hoạt động tin cậy.
v Độ sai số: <5%
III.1.2: Phương pháp chia tỷ lệ
III.1.2.1 Theo thời gian mở máy bơm:

Phương pháp: sử dụng 2 bơm có cùng thông số kỹ thuật, dựa vào tỷ lệ thời
gian mở bơm, ta có thể xác định được tỷ lệ thể tích các chất lỏng bơm vào bình
chứa.
đơnCần
giản, Thơ
không@

tốnTài
chi phí,
2 bơm có
thể
Trung tâm Phân
Họctích:
liệurấtĐH
liệunăng
họcsuất
tậpcao
và(do
nghiên
cứu
hoạt động trong cùng 1 lúc). Tuy nhiên kém chính xác do lưu lượng bơm phụ thuộc
vào tình trạng nguồn điện cung cấp cho bơm và áp suất dung dịch trong bồn nạp
liệu.
Khắc phục: có thể dựa vào thực nghiệm cân chỉnh lại thời gian cho chính xác
hơn.
Kết luận: có khả năng triển khai.
III.1.2.2 Sử dụng cảm biến mức:
a/ Cảm biến mức dạng phao:

Hình 2.3.1 Các cảm biến mức dạng phao
Giới thiệu:
+ Hoạt động theo nguyên lý mực nước dâng lên hoặc hạ xuống (đóng
mở tiếp điểm)

GVHD: Phạm Văn Tấn

7

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

+ Sử dụng cho chất lỏng, hóa chất
+ Rất phù hợp trong các hệ thống xử lý nước, hệ thống bơm cấp nước
bể chứa...
Phân tích:
Cách thức sử dụng đơn giản, mang tính “cơ học” khá nhiều, để có thể
ứng dụng thay đổi thể tích lượng nước bơm vào, cần phải di chuyển vị
trí cao độ bơm chính xác, như vậy cần phải sử dụng loại động cơ
chính xác (động cơ bước, sec_vô,…) để di chuyển phao. Hoặc ta có
thể di chuyển vị trí phao bằng tay. Như vậy, hệ thống có thể trở nên
rườm rà, chưa tối ưu.
Kết luận: có khả năng ứng dụng.
b/ Cảm biến mực chất lỏng (Liquid level sensor)

Hình 2.3.2 Cảm biến mực chất lỏng.

Trung tâm Học liệu
ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Giới thiệu:
+ Hoạt động theo nguyên lý cột áp
+ Sử dụng cho chất lỏng, hóa chất
+ Có 04 thang cảm biến: Mực 0 ~ 1000mm; 0 ~ 2000mm; 0 ~
4000mm; 0 ~ 6000mm
+ Tín hiệu dòng 4..20mA

+ Rất phù hợp trong các ứng dụng định lượng mực chất lỏng trong
bồn chứa
Phân tích: giá thành cao, việc lập trình phức tạp hơn do phải sử dụng
đến ngõ vào analog của PLC hoặc bộ biến đổi ADC.
Kết luận: không lựa chọn.

GVHD: Phạm Văn Tấn

8

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

III.1.2.3 Sử dụng cảm biến áp suất (pressure sensor)

Hình 2.3.3 Cảm biến áp suất.
Giới thiệu:
+ Thang áp suất: 06 bar; 10 bar; 100 bar; 250 bar...
+ Sử dụng trong hệ thống pump nước điều áp, cảm biến áp lực dầu
thuỷ lực...
+ Tín hiệu dòng 4..20mA / 2 wires
Phân tích: giá thành cao, việc lập trình phức tạp hơn do phải sử dụng
đến ngõ vào analog của PLC hoặc bộ biến đổi ADC.
Kết luận: không lựa chọn.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
III.1.2.4 Sử dụng phao nổi kết hợp bộ encoder:

Sensor

Thanh encoder

Phao

Hình 2.3.4 Cảm biến phao nổi kết hợp bộ encoder.

GVHD: Phạm Văn Tấn

9

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

Giới thiệu: loại cảm biến này do chúng tôi tự thiết kế, khoảng cách
giữa các lỗ trên thanh encoder là h=3.8mm. Giá trị của h được lựa chọn theo tiêu chí
mỗi khi phao dâng lên 1 đọan h thì có 200ml nước được bơm vào bình (có bù các
giá trị thể tích các trục chiếm chỗ bên trong bình).
h=

V
0.2l
=
= 3.77mm
S p 13 2 cm

Nguyên tắc hoạt động: để có thể bơm nước theo tỷ lệ, ta dựa vào các
xung được tạo ra ở bộ encoder khi phao nổi di chuyển lên trên. Cứ mỗi khi có 1
xung xuất hiện, thì khi đó phao nổi đã di chuyển lên 1 đoạn h. Ta dễ dàng tính được
thể tích nước trong bình chứa lúc này qua công thức: V= h.S (trong đó S là diện tích
mặt đáy bình). Như vậy, chỉ cần dựa vào các xung mà PLC đếm được từ bộ
Encoder khi phao di chuyển lên trên, ta tính toán được lượng chất lỏng đã bơm vào
bình, từ đó lập trình việc đóng mở các bơm sao cho lượng chất lỏng bơm vào theo
đúng tỷ lệ.
Phân tích: giá thành rất thấp, nguyên tắc hoạt động thích hợp cho việc
lập trình 1 hệ thống tương đối thông minh.
Kết luận: chọn để thiết kế cho mô hình..
III.2. MÔ HÌNH SƠ BỘ:
Phần cơ khí: Hình 2.3.4

Trung tâm Phần
Họcđiện
liệutử:ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

Mạch điện hoạt động theo nguyên lý sau:
Ở trạng thái bình thường, led thu hồng ngoại có điện trở là 2kΩ. Khi nhận
được tia hồng ngoại, điện trở của nó giảm xuống đáng kể, chỉ còn khoảng vài trăm
ohm (tùy thuộc vào cường độ tia hồng ngoại).

GVHD: Phạm Văn Tấn

10

SVTH: Nguyễn Tuấn Nhàn
Quách Hoàng Vũ

Thiết kế hệ thống trộn dung dịch và chiết chai

Ta có mức điện áp ở điểm A và B trong 2 trường hợp như sau:
· Tia hồng ngoại bị chắn:
VA =

VCC ´ R2 5V ´ 2k 2
= 2.6V
=
RD1 + R2 2k + 2k 2

VB =

VCC ´ R4
5V ´ 4k 7
= 3.4V
=
R3 + R4
2k 2 + 4k 7

· Tia hồng ngoại xuyên qua lỗ trên thanh encoder:
VA ≈ VCC ≈ 5V (do RD1 rất nhỏ, xem như điểm A nối lên nguồn VCC)
VB = 3.4 V
IC 741 là 1 op-amp so sánh, có ngõ ra 6 sẽ lên mức cao (+5V) khi điện áp
đưa vào chân 3 lớn hơn điện áp đưa vào chân 2 và sẽ xuống mức thấp (0V) khi điện
áp đưa vào chân 3 nhỏ hơn điện áp đưa vào chân 2.
Như vậy, mỗi khi phao nổi di chuyển lên hoặc hạ xuống 1 đoạn h= 3.8mm
thì led thu hồng ngoại lại nhận được tia hồng ngoại 1 lần, khi đó VA> VB, chân số 6
của IC741 lên mức cao làm kích dẫn opto, tạo 1 xung cạnh lên (0 → 24V) đưa vào

ngõ vào PLC, PLC sẽ đếm và ghi nhớ.

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

GVHD: Phạm Văn Tấn

11

LUẬN văn cơ điện tử THIẾT kế hệ THỐNG TRỘN DUNG DỊCH và CHIẾT CHAI

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về