KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG
TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

Họ và tên sinh viên : VŨ DUY KIÊN
BÙI XUÂN HẢI
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2009-2013

Tháng 6 năm 2013


KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU TỰ ĐỘNG
TRONG DÂY CHUYỀN ÉP MÍA

Thực hiện:
Bùi Xuân Hải
Vũ Duy Kiên

Khóa luận được đệ trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
CƠ ĐIỆN TỬ

Giáo viên hướng dẫn:
PGS.TS Nguyễn Văn Hùng
KS Nguyễn Trung Trực

Tháng 6 năm 2013

i


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian khảo sát thực tế tại nhà máy đường Phổ Phong, nhóm chúng em
luôn được sự quan tâm và hướng dẫn tận tình từ các cán bộ công nhân viên trong nhà
máy trong suốt quá trình khảo sát. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý
công ty và cán bộ công nhân viên trong nhà máy đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng
em.
Với sự hướng dẫn tận tình của các cán bộ công nhân viên, nhóm em đã được
tìm hiểu về quy trình hoạt động sản xuất, nguyên tắc làm việc của thiết bị, của từng
phân xưởng, chế độ công nghệ của nhà máy… Và đặc biệt là em đã được tìm hiểu kỉ
về hệ thống cấp liệu cho quá trình ép mía.Thực tập trong nhà máy là một cơ hội tốt
cho em được trải nghiệm, vận dụng kiến thức đã học vào thực tế, và từ đó giúp em
hiểu và nâng cao kiến thức về công nghệ sản xuất đường.
Đề tài: “Khảo sát và thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong day chuyền ép mía”.
Gồm 2 phần :
Phần 1 : Khảo sát hệ thống cấp liệu trong dây chuyền ép mía của nhà máy.
Phần 2 : thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền ép mía.
Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn đến quý công ty và các
cán bộ công nhân viên nhà máy, đồng thời em cũng chân thành cảm ơn quý thầy, cô
trong Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh và đặc biệt
đến giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Văn Hùng và KS Nguyễn Trung Trực đã
hướng dẫn em hoàn thành phần thiết kế của đề tài và hoàn thành bài báo cáo này trong
suốt thời gian thực hiện đề tài này.

TP. HỒ CHÍ MINH. Ngày
Sinh viên thực hiện

BÙI XUÂN HẢI

VŨ DUY KIÊN
ii

tháng

năm 2013


TÓM TẮT
Đề tài: “Khảo sát và thiết kế hệ thống cấp liệu tự động trong dây chuyền ép mía”
được thực hiện tại nhà máy đường Phổ Phong tỉnh Quảng Ngãi và trường đại học
Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2013.
Đề tài có nội dung :
- Khảo sát thực tế các tính năng kĩ thuật của dây chuyền ép mía của nhà máy
đường.
- Xây dựng phương án điều khiển tự động cho dây chuyền ép mía.

iii


MỤC LỤC

Nội dung

Trang

TRANG TỰA................................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................ii
TÓM TẮT................................................................................................................... iii
MỤC LỤC................................................................................................................... iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH..........................................................................................vi
Chương 1...................................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề............................................................................................................... 1
1.2. Mục đích của đề tài................................................................................................2
1.2.1. Mục đích chung..............................................................................................2
1.2.2. Mục đích cụ thể..............................................................................................2
Chương 2...................................................................................................................... 3
TỔNG QUAN............................................................................................................... 3
2.1. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................3
2.2. Sơ lược về công nghệ sản xuất đường và công nghệ ép mía...................................3
2.2.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất đường............................................................3
2.2.2. Sơ lược về công nghệ ép mía..........................................................................6
2.2.2.1. Phương pháp lấy nước mía................................................................6
2.2.2.2. Công đoạn lấy nước mía...................................................................9
2.3. Sơ lược về một số thiết bị..................................................................................9
2.3.1. Động cơ..........................................................................................................9
2.3.2. Biến tần........................................................................................................12
2.3.3. PLC..............................................................................................................14
2.3.4. Cảm biến......................................................................................................16
2.3.5. Đồng hồ tủ điện đa năng MFM384...............................................................17
iv


2.4. Sơ lược về phần mềm Autobase............................................................................18
2.5. Sơ lược về KEPServerEX.....................................................................................20
Chương 3.................................................................................................................... 21
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................21
3.1 Nội dung nghiên cứu..............................................................................................21
3.2 Phương pháp nghiên cứu.......................................................................................21

3.2.1 Phương tiện thực hiện....................................................................................21
3.2.2. Sử dụng phần mềm để mô phỏng, điều khiển hệ thống...............................21
Chương 4.................................................................................................................... 22
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................................................22
4.1. Khảo sát hệ thống cấp liệu tự động.......................................................................22
4.1.1. Băng tải 1.....................................................................................................23
4.1.2 Băng tải 2......................................................................................................25
4.1.3 Máy băm........................................................................................................27
4.1.4. Băng tải cào hộp khẩu vị 1...........................................................................30
4.1.5. Băng tải các hộp khẩu vị 2, 3 và 4................................................................32
4.2. Thiết kế phần điều khiển hệ thống cấp liệu tự động trong day chuyền ép mía......34
4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống.....................................................................34
4.2.2. Giải thuật điều khiển....................................................................................35
4.3. Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển.............................................................40
4.3.1. Giao diện toàn bộ hệ thống...........................................................................40
4.3.2. Giao diện các bộ phận..................................................................................41
4.5. Kết nối thiết bị......................................................................................................44
4.6. Nhận xét................................................................................................................ 44
Chương 5.................................................................................................................... 45
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.........................................................................................45
5.1. Kết luận................................................................................................................. 45
5.2. Đề nghị và hướng phát triển..................................................................................45
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................46
PHỤ LỤC................................................................................................................... 47
v


vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất đường..................................................................3
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ ép mía...............................................................................6
Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu đơn..........................................................7
Hình 2.4: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kép..........................................................8
Hình 2.5: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kết hợp....................................................8
Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 3 pha............................................10
Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây............................................................................................10
Hình 2.8: Biến tần......................................................................................................12
Hình 2.9: Sơ đồ nối dây chính của biến tần................................................................13
Hình 2.10: Sơ đồ đấu dây của biến tần......................................................................13
Hình 2.11: Sơ đồ kết nối thực của biến tần................................................................14
Hình 2.12: Ứng dụng của PLC...................................................................................14
Hình 2.13: Đồng hồ tủ điện đa năng MFM384..........................................................17
Hình 2.14: Chức năng kết nối của AUTOBASE........................................................18
Hình 2.15: Phần mềm KEPServerEX.........................................................................20
Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền ép mía...........................................................................22
Hình 4.2: Chi tiết về băng tải 1..................................................................................23
Hình 4.3: Sơ đồ băng tải 1.........................................................................................24
Hình 4.4: Một đầu của băng tải 1...............................................................................25
Hình 4.5: Nối tiếp giữa băng tải 1 và băng tải 2.........................................................25
Hình 4.6: Chi tiết băng tải 2.......................................................................................26
Hình 4.7: Sơ đồ băng tải 2.........................................................................................26
Hình 4.8 : Động cơ băng tải 2....................................................................................27
Hình 4.9: Máy băm....................................................................................................27

Hình 4.10: Sơ đồ máy băm........................................................................................28
Hình 4.11: Máy băm 3...............................................................................................28
Hình 4.12: Bảng điều khiển máy băm 1 và 2.............................................................29
vii


Hình 4.13: Hộp khẩu vị sau băng tải cào 1.................................................................30
Hình 4.14: Sơ đồ băng tải cào hộp khẩu vị 1.............................................................31
Hình 4.15: Sơ đồ băng tải cào 4.................................................................................32
Hình 4.16: Hộp khẩu vị 3...........................................................................................32
Hình 4.17: Sơ đồ băng tải cào hộp khẩu vị 2,3 và 4...................................................32
Hình 4.18: Che ép......................................................................................................33
Hình 4.19 : Sơ đồ khối kết nối điều khiển..................................................................34
Hình 4.20: Thuật toán điều khiển băng tải cào 1........................................................35
Hình 4.21: Sơ đồ mô tả mức khẩu vị..........................................................................36
Hình 4.22: Thuật toán điều khiển băng tải cào 2, 3 và 4............................................37
Hình 4.23: Thuật toán chống tràn bồn nước mía........................................................38
Hình 4.24: Thuật toán bảo vệ động cơ.......................................................................39
Hình 4.25: Giao diện điều khiển hệ thống..................................................................40
Hình 4.26: Giao diện mô phỏng băng tải 1................................................................41
Hình 4.27: Giao diện mô phỏng băng tải cào 1..........................................................42
Hình 4.28: Giao diện mô phỏng băng tải cào 2,3,4....................................................43

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Các ngành công nghiệp nặng và nhẹ có tầm quan trọng hàng đầu trong sự phát

triển của Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới. Một trong số đó là nghành
công nghệ sản xuất đường. Đường là nguồn dinh dưỡng đối với con người là thành
phần không thể thiếu trong khẩu phần ăn của con người,nó là một trong ba nguồn cung
cấp cấp dinh dưỡng chính.Mặt khác đường còn là nguyên liệu quan trọng trong các
ngành công nghiệp thực phẩm như: sản xuất bánh kẹo,đồ hộp, nước giải khác…và
xuất khẩu đường cũng như yếu tố quan trọng đóng góp vào phần phát triển kinh tế.
Trong điều kiện sản xuất ở nhà máy đường Phổ Phong (Quảng Ngãi) khâu cấp
liệu (mía băm) còn có nhiều nhược điểm: Làm việc không ổn định và còn điều khiển
bằng tay. Nhằm góp phần nâng cao năng suất của hệ thống chúng tôi quyết định
nghiên cứu và nâng cao mức độ tự động hóa hệ thống.
Được sự chấp thuận của Khoa Cơ Khí Cộng Nghệ,Trường Đại Học Nông Lâm
thành phố Hồ Chí Minh và dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, KS
Nguyễn Trung Trực, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài : “ Khảo sát và thiết kế hệ
thống cấp liệu tự động trong dây chuyền ép mía tự động ”.

1


1.2. Mục đích của đề tài
1.2.1. Mục đích chung
Khảo sát tình hình hoạt động của hệ thống cấp liệu trong dây chuyền ép mía của
nhà máy đường Phổ Phong,từ đó cho phương án tính toán hệ thống điều khiến tự
động cho dây chuyền ép mía.
1.2.2. Mục đích cụ thể
Tiến hành khảo sát các tính năng kỉ thuật của dây chuyền ép mía bao gồm các
thông số sau :








Cấu tạo của hệ thống chấp hành của dây chuyền ép mía.
Cấu tạo hệ thống điều khiển cho dây chuyền ép mía.
Tính ổn định của hệ thống.
Khảo sát tính hiệu quả của hệ thống mang lại thông qua số liệu thực tế.
Năng suất mang lại khi sử dụng hệ thống điều khiển hiện tại của nhà máy.
Chi phí cho hệ thống điều khiển.
Dựa trên các thông số cơ bản xác định trong quá trình khảo sát và điều kiện

làm việc cụ thể, tiến hành thiết kế hệ thống cấp liệu tự động cho dây chuyền ép mía.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là điều khiển tự động của PLC để đảm bảo
những yêu cầu hoạt động của hệ thống và sự kết hợp của PLC với cảm biến và phần
mềm mô phỏng.
Nghiên cứu thiết kế sao cho mô phỏng và kết nối thử hoạt động tốt, đúng theo
yêu cầu điều khiển.
2.2. Sơ lược về công nghệ sản xuất đường và công nghệ ép mía
2.2.1. Sơ lược về công nghệ sản xuất đường
Công nghệ sản suất đường được thể hiện như sau:
Xử lý nguyên liệu

Ép mía lấy nước

Làm sạch nước mía

Cô đặc nước mía

Nấu đường và trợ tinh

Ly tâm, sấy, đóng bao, thành phẩm

Kiểm nghiệm KSC và an toàn lao động

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất đường
3


Nguyên liệu mía sau khi khai thác được vận chuyển về nhà máy bằng ôtô tải, sau
khi được kiểm tra, xác định chữ đường, rồi được cần cẩu mía đưa vào tập trung ở sân
mía.
Sau đó cẩu mía lần lượt đưa mía đến bàn lùa để đưa một lượng mía thích hợp
xuống các băng tải, trong bàn lùa có 7 xích tải đưa mía xuống băng tải, rồi đến máy
băm 1 được bằm thành nhiều mảnh, tiếp tục băng tải 1 đưa lên cao rồi rơi xuống băng
tải 2, tại đây mía được băm nhuyễn hơn. Sau đó băng tải 2 đưa đến băng tải cao su rồi
đến che ép I.
Trước khi vào che ép I, trên băng tải cao su có máy hút sắt từ để hút các vụn sắt
thép còn lẫn trong mía. Sau đó, mía lần lượt đi qua 4 che ép để lấy triệt để lượng nước
mía có trong cây mía, còn bã sau khi ép được băng tải cao su đưa đến lò hơi làm
nguyên liệu đốt.
Qua 4 che ép, nước mía được lấy ra khoảng 95%. Nước mía hỗn hợp được lấy ra
từ che ép I và che ép II qua hệ thống lọc bã là sàng lọc cong đi vào thùng nước mía
hỗn hợp, còn bã thì trục xoắn đưa về che ép II để tiếp tục ép. Nước mía được lấy ra từ

che ép III làm nước thẫm thấu cho che ép I, còn nước mía lấy ra từ che ép IV làm nước
thẫm thấu cho che ép II. Người ta dùng nước thẫm thấu có nhiệt độ 55 0C để tưới vào
bã sau khi ra khỏi che ép III.
Nước mía hỗn hợp sau khi ra khỏi các che ép có PH = 5 5.2, nồng độ 13 
160Bx, sau đó gia vôi sơ bộ nước mía có PH=5.4 5.8, tiếp đó người ta bổ sung H3PO4
88% với lượng pha loãng nhất định.
Nồng độ pha loãng P2O5 có trong nước mía hỗn hợp được pittông định lượng
bơm lên liên tục để hòa trộn đều, lượng vôi được bơm liên tục với nước mía hỗn hợp
đã được gia vôi sơ bộ chảy vào cân tự động, cứ ba tấn mía từ thùng cân bơm gia nhiệt
I, sau khi gia nhiệt 66 đến 700C nước mía hỗn hợp được bơm sang thiết bị xông SO2
lần I, ở đây nước mía được xông SO2 với cường độ nhất định 11 14ml, tiến hành
trung hòa nước mía hỗn hợp với nồng độ sữa vôi 6 80Be, liều lượng nhất định đảm
bảo pH 7 7.2.

4


Sau khi trung hòa xong, nước mía hỗn hợp được bơm sang thùng chứa rồi bơm đi
gia nhiêt II nâng nhiệt độ lên 102 1040C, sau đó bơm sang thiết bị lắng.
Tại đây nước mía hỗn hợp được tách ra làm 2 phần: nước chè trong và nước bùn.
Nước chè trong được lấy ra từ các ngăn của thùng lắng chảy vào khung lọc trong,
nước bùn được bùn lắng ở đáy chảy về thùng nước bùn.
Nước bùn được chảy liên tục về bộ phận lọc bùn là thiết bị trống lọc chân không
để tách làm 2 phần là bã bùn và nước lọc trong, bã bùn được tách nước bùn và thải ra
ngoài làm phân bón, còn nước lọc trong về thùng lắng, nếu nước lọc trong còn bẩn thì
bơm qua thùng chứa xử lý lại, nếu nước lọc trong trong thì được bơm đi cùng với nước
chè qua thiết bị gia nhiệt III để nâng nhiệt độ lên 115 1180C.
Nước chè trong được bơm liên tục qua hệ thống bốc hơi và lần lượt đi từ nồi 1
đến nồi 4 do sự chênh lệch áp suất giữa các nồi. Sau khi ra khỏi nồi cuối cùng ta được
chè thô có nồng độ 52 560Bx rồi bơm sang thùng chứa để xông SO2 lần II nhằm tẩy

màu để được chè tinh có PH =4.9 5.2 để bơm đi nấu đường.
Tiến hành nấu đường A. Khi được đường non A ta xả xuống thùng trợ tinh, rồi
xuống máng phân phối để đưa vào máy ly tâm.
Đường non A có Bx=93 95%, AP=82 83. Sau khi qua máy ly tâm gián đoạn ta
thu được đường cát A, mật nguyên A 1 và mật loãng A2. Dùng mật A1, A2 và mật chè để
nấu non B có Bx =85 88, AP =76 77.
Sau thời gian nấu ta đưa xuống trợ tinh thời gian 4 6 giờ đưa xuống máy ly tâm
non B ta thu được mật B và đường cát B. Mật B đưa xuống thùng chứa dùng dể nấu
non C. Còn đường cát B pha trộn 18 24 giờ rồi đưa xuống máng phân phối, đưa
xuống máy ly tâm non C ta được cát C và mật rỉ.
Mật rỉ dùng làm nguyên liệu sản xuất cồn. Còn đường cát C pha loãng với nước
rồi bơm qua sunfit hóa lần II.
Sau khi ly tâm đương non A ta có sản phẩm là đường cát A đựơc xả xuống sàng
rung sau đó được sấy bằng không khí nóng 100 0C. Sau đó được băng tải đưa đến sàng
chọn hạt, quá trình băng tải đưa đi được làm nguội bởi hệ thống quạt. Trước khi sấy,
độ ẩm đường là 0,5 1% và sau khi sấy độ ẩm đường còn 0.05 0.08% và được đưa

5


lên sàng chọn hạt. Ở đây đường được phân loại, những hạt không đạt yêu cầu và sẽ bị
loại ra và hồi dung trở lại, để nấu lại cùng với đường bụi thu được sau khi sấy.
Những hạt đường đạt yêu cầu được đưa xuống phía dưới qua cân điện tử rồi vào
bao, mỗi bao có trọng lượng là 50kg được đóng bao, dán nhãn rồi đưa vào kho bảo
quản.
2.2.2. Sơ lược về công nghệ ép mía
Mía

Vận chuyển

Khoan lấy mẫu

Giàn cẩu mía

Phân tích KCS

Cân

Bàn lùa
Trục khỏa bằng

Băng tải cao

Băng tải 1

Máy băm 2

Máy băm 1

Băng tải 2

su
Máy hút sắt từ

Lò hơi

Băng tải cào

Bã

Hộp khẩu vị

Dàn ép mía

Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ ép mía
Công nghệ ép mía là một phần của công nghệ sản xuất đường. Công nghệ ép mía
đóng vai trò quyết định năng suất, chất lượng của quá trình sản xuất. Vì vậy công nghệ
ép mía rất quan trọng.

6


2.2.2.1. Phương pháp lấy nước mía
-Phương pháp ép khô
Đây là phương pháp ép lấy nước mía mà không sử dụng nước thẩm thấu, chỉ
dùng áp lực làm vở tế bào để lấy nước mía, do đó hiệu suất lấy đường thấp (khoảng 92
– 95%) và một lượng nhỏ đường còn nằm trong tế bào không thể lấy ra được.
Nước mía lấy được (do không bị pha loãng) nên thuận lợi cho quá trình bốc hơi,
tiết kiệm được năng lượng bốc hơi.
Phương pháp ép khô chỉ sử dụng ở các nhà máy đường thủ công, trong phòng thí
nghiệm…
-Phương pháp ép ướt (có sử dụng nước thẩm thấu)
Để lấy được nhiều đường ra từ cây mía, thì việc phun nước thấm vào bã mía
được xem là biện pháp hiệu quả.
Khi mía bị ép, màng tế bào bị rách và co lại, đồng thời nước mía chảy ra. Sau khi
ra khỏi che ép, các tế bào nở ra và có khả năng hút nước mạnh. Chính vì vậy, mà
người ta đã phun nước vào lớp bã để hoà tan một lượng đường còn lại trong tế bào,
qua lần ép sau nước đường pha loãng được lấy ra, và tiếp tục như vậy cho đến khi
đường được lấy ra với mức cao nhất.
Có 3 phương pháp ép ướt

Phương pháp ép thẩm thấu đơn :
Chỉ dùng nước nóng phun ngay vào bã khi ra khỏi miệng ép (trừ che ép cuối
cùng), do đó khả năng lấy đường từ mía là rất cao.
Tuy nhiên lượng nước thẩm thấu đưa vào lớn, nước mía hỗn hợp bị pha loãng,
dẫn đến khó khăn cho quá trình bốc hơi như: tiêu hao nhiều năng lượng, thời gian bốc
hơi kéo dài, đồng thời làm cho một lượng lớn đường bị chuyển hoá và phân hủy.

Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu đơn.
7


Phương pháp ép thẩm thấu kép :
Đây là phương pháp có dùng nước mía pha loãng làm nước thẩm thấu, thường
được áp dụng cho hệ thống ép ở các nhà máy có 4 che ép. Đối với phương pháp này,
nước nóng được phun vào bã khi ra khỏi miệng ép của che ép thứ 3, nước mía loãng
ép ra từ máy 4 được bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã ra khỏi che ép thứ 2, nước
mía ra từ máy 4 được bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã ra khỏi che ép thứ 2,
nước mía loãng ép ra từ che ép thứ 3 được bơm trở lại làm nước thẩm thấu cho bã ra ở
che ép thứ nhất. Nước mía lấy ra từ máy 1 và máy 2 được tập trung lại thành nước
mía hỗn hợp.

Hình 2.4: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kép
Phương pháp ép thẩm thấu kết hợp :
Áp dụng ở các nhà máy có từ 5 che ép trở lên, và nâng công suất ép.

8


Hình 2.5: Sơ đồ phương pháp ép thẩm thấu kết hợp
2.2.2.2. Công đoạn lấy nước mía

a) Xử lí mía.
Nhằm tạo điều kiện cho quá trình ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất và hiệu
suất ép. Hệ thống xử lí mía trước khi ép bao gồm các quá trình sau:
San bằng mía: Do đưa xuống băng tải, mía ở trạng thái lộn xộn, không đồng đều,
do dó cần phải san bằng lớp mía trên băng tải, đảm bảo độ đồng đều của lớp mía, tăng
mật độ mía.
Băm mía: Mía được băm thành từng mảnh nhỏ nhằm phá vỡ lớp vỏ cứng của cây
mía làm tế bào mía lộ ra, đồng thời san mía thành lớp ổn định trên băng tải và nâng
cao mật độ mía trên băng tải. Nhờ vậy:
- Nâng cao năng suất ép
- Nâng cao hiệu suất ép mía
Đánh tơi: Sau khi qua máy băm, lượng mía chưa được băm nhỏ còn nhiều nên
chúng cần phải qua máy đánh tơi để phá vỡ hơn nữa tổ chức tế bào của cây mía, và
làmtăng mật độ mía đưa vào che ép. Nếu dùng máy đánh tơi, hiệu suất ép có thể tăng
khoảng 1%.
b) Ép giập.
Ép giập vừa có tác dụng lấy nước mía ra từ cây mía (khoảng 60 – 70%), vừa làm
cho mía giập vụn hơn. Đồng thời thu nhỏ thể tích lớp mía, cung cấp mía đều đặn cho
các che ép sau, tạo điều kiện cho các che ép sau làm việc ổn định, làm tăng năng suất,
hiệu suất ép và giảm bớt công suất tiêu hao.
c) Ép kiệt.
9


Mục đích chủ yếu của giai đoạn này là lấy đến mức tối đa lượng nước mía có
trong cây mía.
2.3. Sơ lược về một số thiết bị
2.3.1. Động cơ
Động cơ điều khiển chủ yếu là động cơ 3 pha, thay đổi tần số sẽ thay đổi tốc độ.
Vì vậy động cơ được điều khiển bằng biến tần.Thiết bị điện chuyển đổi điện năng AC

thành cơ năng.Ứng dụng nhiều trong công nghiệp do nguồn điện có sẵn.Đơn giản,
hiệu quả.Vận hành tin cậy hơn động cơ DC
Đặc tính moment-tốc độ ổn định.
 Nguyên lý hoạt động
Ba cuộn dây đặt lệch 1200 trong không gian. Cấp điện 3 pha sẽ tạo ra từ trường
quay. Đặt vào các thanh dẫn điện thì từ trường sẽ tạo ra suất điện động trong đó.
Nối các thanh dẫn với nhau sẽ xuất hiện dòng ngắn mạch. Các thanh dẫn sẽ quay.

Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 3 pha

Cách nối dây :

10


Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây
Cách khởi động động cơ 3 pha :





Khởi động trực tiếp.
Khởi động bằng điện trở phụ(rotor dây quấn).
Khởi động bằng biến tần.
Khởi động bằng cách đổi đấu dây Stator( sao/tam giác).
 Cách điều khiển
Hiện nay, có nhiều phương pháp điều khiển tốc độ động cơ 3 pha không đồng

bộ trong đó sử dụng bộ biến tần và bộ điều khiển VS là rất phổ biến.

Điều khiển VS : Phương pháp sữ dụng bộ điều khiển VS là một phương pháp
điều khiển đã được áp dụng từ lâu. Động cơ VS (VS motor) là một động cơ có gắn
khớp từ (Magnetic Coupling) có khả năng điều chỉnh được tốc độ máy công tác. Khớp
từ thực chất là một khớp ly hợp mà thao tác "ly" và "hợp" được thực hiện bởi từ
trường một chiều của nam châm điện. Tùy theo từ trường này mạnh hay yếu dẫn đến
lực từ liên kết giữa trục động cơ và trục máy công tác mạnh hay yếu và cuối cùng là
tốc độ trên đầu trục của máy công tác là nhanh hay chậm. Ta có thể điều chỉnh trơn tốc
độ ra trục máy công tác bằng bộ điều khiển điện áp một chiều nối với cuộn dây của
khớp từ.
Điều khiển biến tần : Ngày nay, với việc phát triển của công nghệ bán dẫn, biến
tần là lựa chọn số 1 cho việc điều khiển tốc độ động cơ 3 pha không đồng bộ.
Với các tính năng vượt trội của biến tần:
Tốc độ làm việc của máy công tác sẽ được điều chỉnh vô cấp bằng cách điều chỉnh vô
cấp tốc độ quay của motor không đồng bộ, nên tiết kiệm được một lượng điện năng
lớn, cải thiện hệ số công suất của motor.
Biến tần INVT sử dụng linh kiện công suất của hãng nổi tiếng Eupec thuộc
cộng hòa liên bang Đức, thiết kế hai cấp công suất, khả năng quá tải cao (150% trong
vòng 60s, 180% trong vòng 10s).Dải điều chỉnh tốc độ của biến tần INVT là từ 0 ~
400Hz, do đó có khả năng tăng tốc động cơ lên rất cao (8 lần so với điện lưới).

11


Chế độ điều khiển V/F, SVC, VC, Torque.Momen khởi động lớn, khả năng bù
momen lên đến 10%, khởi động êm motor.
Chức năng thắng động năng và thắng DC.Chức năng bảo vệ motor với việc
phát hiện lỗi như: Quá áp, thấp áp, mất pha ngõ vào, mất pha ngõ ra, quá tải motor,
quá dòng, chạm đất…
Biến tần INVT còn tích hợp nhiều chức năng hữu dụng khác như: Chạy đa cấp
tốc độ, chạy nhấp, chạy ziczac, PLC đơn giản, dừng tự do, bắt tốc độ…

Khả năng kết nối máy tính, PLC, HMI thông qua cổng truyền thông, khả năng
kết nối song song 2 màn hình hiển thị kéo xa tới 110m.

2.3.2. Biến tần.
Công dụng :
Kết nối với động cơ để biến đổ tần số của
dòng điện vào động cơ. Làm thay đổi số vòng quay của động cơ khi có tín hiệu vào
thiết bị điều khiển như PLC. Trong đề tài này tín hiệu từ cảm biến gửi về PLC rồi PLC
đưa tìn hiệu ra điều khiển cho biến tần thay đổi tần số dòng điện vào động cơ từ đó
thay đổi tốc độ quay của băng tải.

12


Hình 28: Biến tần
Thông số kĩ thuật :

Điện áp vào : 380±15%

Tần số đầu vào : 47~63Hz

Điện áp ngõ ra : 0~tỉ lệ với điện áp vào

Tần số ngõ ra : 0~400Hz
Sơ đồ đấu dây :

Hình 2.9: Sơ đồ nối dây chính của biến tần.

Hình 2.10: Sơ đồ đấu dây của biến tần
13

Kết nối thực :
Nguồn áp 3 pha

MCCB

khởi động từ

AC reactor

Động cơ

Hình 2.11: Sơ đồ kết nối thực của biến tần.

Biến tần

2.3.3. PLC.
PLC (Programmable Logic Controllers) là những bộ điều khiển lập trình được.
Chúng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hay trong thương mại. PLC theo dõi
các trạng thái ngõ vào, ra các quyết định theo chương trình định sẵn và xuất các tín
hiệu điều khiển ra ngõ ra để tự động hóa quá trình (process) hay máy móc (machine).

14


Hình 2.12: Ứng dụng của PLC.
PLC ( Viết tắt của cụm từ Programmable Logic Controller ) là thiết bị cho phép
thực hiện các phép toán điều khiển số thong qua ngôn ngữ lập trình, tha cho việc điều
khiển thuật toán đó bằng các mạch số. Như vậy với chương trình điều khiển trong

mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt
dễ dàng traao đổi thộng tin với môi trường xung quanh.
Toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng chương
trình con hoăc chương trình ngắt. Trường hợp dung lượng nhớ của PLC không đủ cho
việc lưu trữ chương trình thì ta có thể sữ dụng thêm bộ nhớ ngoài hỗ trợ cho việc lưu
trữ. Để có thể thực hiện một chương trình PLC phải có tính năng như một máy tính,
nghĩa là có bộ vi xử lý CPU, một hệ điều hành, một bộ nhớ để lưu chương trình điều
khiển, dữ liệu và thong tin môi trường xung quanh. Ngoài ra PLC còn có những chức
năng như bộ đếm (Counter),bộ định thời gian (Timer)…Và những khối hàm chuyên
dùng.
Ưu điểm của PLC so với đấu dây thuần túy và tính năng ưu việt trong môi
trường công nghiệp :








Kích cỡ nhỏ hơn
Thay đổi thiết kế dễ hơn và nhanh hơn khi có yêu cầu.
Có chức năng chẩn đoán lỗi và ghi đè.
Các ứng dụng có thể dẫn chứng bằng tài liệu.
Các ứng dụng được nhân bản nhanh chóng và thuận tiện.
Khả năng kháng nhiễu tốt.
Cấu trúc dạng modul rất thuận lợi cho việc thiết kế, mỡ rọng, cải tạo nâng cấp

…
 Có những modul chuyên dụng thực hiện những chức năng đặc biệt hay những

modul truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng internet,..
 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp
hạng một hệ thống điều khiển tự động.
 Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần
nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được.
 Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc thay
đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.
15


2.3.4. Cảm biến.
Giới thiệu về cảm biến :
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại
lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được.
Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất,
trọng lượng…) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất
điện như (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho
phép xác định giá trị của đại lượng đó.
Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M)
S = F(M)
Người ta gọi (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M) là đại
lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo). Thông qua đo đạc (S)
cho phép nhận biết giá trị (M).
 Cảm biến điện dung :
Cảm biến điện dung khi có mặt của đối tượng làm thay đổi điện dung C của
bản cực.
Cảm biến tiệm dung gồm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các bản cực cách điện);
mạch dao động; bộ phát hiện; mạch đầu ra.
Đối tượng phát hiện là chất lỏng, vật liệu phi kim, thuỷ tinh, nhựa. Tốc độ
chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi

cảm nhận lớn. Cảm biến điện dung chịu ảnh hưởng bởi bụi và độ ẩm.
Trong đề tài này chung ta sữ dụng cảm biến điện dung để nhận biết mức thay
đổi của nguyên liệu mía trong các hộp khẩu vị từ đó chuyển thành tín hiệu điện đưa về
PLC.
 Cảm biến siêu âm :
Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm. Cảm biến gồm 2
module.1 module phát ra sóng siêu âm và 1 module thu sóng siêu âm phản xạ về. Đầu
tiên cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm với tần số khoảng 40KHz. Nếu có chướng ngại
vật trên đường đi , sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng.

16