HỆ THỐNG GIÁM sát điều KHIỂN tủ sấy HOA QUẢ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT
-----------------0O0-----------------

LÊ THỊ HÀ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:
HỆ THỐNG GIÁM SÁT - ĐIỀU KHIỂN TỦ SẤY HOA QUẢ
Chuyên ngành: Điện


HÀ NỘI - 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT
-----------------0O0-----------------

LÊ THỊ HÀ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài:
HỆ THỐNG GIÁM SÁT - ĐIỀU KHIỂN TỦ SẤY HOA QUẢ
Chuyên ngành: Điện

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Đường

HÀ NỘI - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

--o0o--

--o0o-Hà Nội, ngày 22 tháng 01 năm2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sinh viên thực hiện: Lê Thị Hà
Lớp: K64DN
Ngành: Sư Phạm Kỹ Thuật
1. Tên đề tài: Hệ thống giám sát - điều khiển tủ sấy hoa quả
2. Các số liệu ban đầu
-

Thể tích tủ sấy : 250 lít ~ 3 - 5kg hoa quả

-

Nhiệt độ sấy : 28 – 100 0C (tùy thuộc vào từng loại quả sấy)

3. Nội dung các phần thuyết minh:
- Chương I : Tổng quan về công nghệ sấy hoa quả

- Chương II : Tổng quan về thiết bị điều khiển PLC
- Chương III: Khái quát về hệ thống điều khiển - giám sát SCADA và phần mềm
WinCC
- Chương IV: Chế tạo mô hình và lập trình giám sát điều khiển hệ thống
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- …………………………………………………………………………………
5. Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Văn Đường
6. Thời gian thực hiện:
- Ngày giao nhiệm vụ: 22/01/2018
- Ngày hoàn hành nhiệm vụ: ………………

Bộ môn Điện

Giảng viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ, tên)

(Ký và ghi rõ họ, tên)


Đồ án tốt nghiệp
thuật

Sư phạm kỹ

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các thầy, cô trong
khoa Sư phạm Kỹ Thuật, đặc biệt là các thầy cô trong tổ bộ môn Điện đã tạo
điều kiện giúp đỡ cũng như khích lệ em trong toàn bộ khóa học và trong thời
gian em làm đề tài đồ án tốt nghiệp.

Bằng tấm lòng chân thành của mình, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc về
sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Ths.Nguyễn Văn Đường đã
giúp em hoàn thành đồ án này.
Xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể các bạn trong lớp và trong khoa đã giúp đỡ
động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian làm đề tài.
Mặc dù nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và bằng sự nỗ lực của bản
thân, song trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp sẽ không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của các thầy, cô cùng quý độc giả để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 04 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Hà

Sinh viên: Lê Thị Hà


Đồ án tốt nghiệp
thuật

Sư phạm kỹ

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU..............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.......................................................................2
3. Hướng phát triển của đề tài...........................................................................2
4. Phương pháp thực hiện..................................................................................2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY HOA QUẢ..............4
1.1. Các phương pháp sấy hoa quả............................................................4

1.1.1. Phương pháp sấy tự nhiên...............................................................4
1.1.2. Lò sấy thủ công...............................................................................5
1.1.3. Máy sấy vỉ ngang............................................................................5
1.1.4. Máy sấy kiểu sàn nghiêng...............................................................5
1.1.5. Máy sấy buồng................................................................................6
1.1.6. Máy sấy kiểu sàn.............................................................................6
1.1.7. Máy sấy kiểu chớp...........................................................................6
1.1.8. Máy sấy tháp...................................................................................7
1.1.9. Máy sấy kiểu trống..........................................................................7
1.1.10. Máy sấy rung.................................................................................7
1.1.11. Máy sấy hạt kiểu sôi......................................................................7
1.1.12. Tủ sấy............................................................................................8
1.2. Lò điện trở.............................................................................................9
1.2.1. Khái niệm chung về lò sấy điện trở.................................................9
1.2.2. Nguyên lý làm việc của lò điện trở.................................................9
1.2.3. Cấu tạo của lò điện trở.....................................................................9
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC............14
2.1. Tổng quan về PLC..............................................................................14
2.2. SIMATIC S7 - 1200............................................................................15
2.2.1. Những đặc điểm nổi bật của Simatic S7-1200..............................15
2.2.2. Các modul trong hệ PLC S7 – 1200..............................................16
Sinh viên: Lê Thị Hà


Đồ án tốt nghiệp
Sư phạm kỹ
thuật
2.3. Làm việc với phần mềm Tia Portal...................................................20
2.3.1. Kết nối qua giao thức TCP/IP.......................................................20
2.3.2 Cách tạo một Project......................................................................20

CHƯƠNG III: KHÁI QUÁT VỀ HỆ SCADA VÀ PHẦN MỀM WINCC....24
3.1. Hệ thống giám sát - điều khiển SCADA...........................................24
3.1.1. Hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu SCADA là gì?.........24
3.1.2. Thành phần chính của hệ thống SCADA......................................25
3.1.3. Cơ chế thu thập và xử lỹ dữ liệu...................................................26
3.1.4. Ưu thế của hệ thống.......................................................................27
3.2. Phần mềm WINCC.............................................................................28
3.2.1. Giới thiệu chung............................................................................28
3.2.2. Các đặc điểm chính.......................................................................29
3.2.3. Các cấu hình hệ thống cơ bản........................................................30
3.2.4. Các chức năng cơ bản....................................................................31
3.2.5. Truyền thông trong môi trường WinCC........................................33
CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ LẬP TRÌNH GIÁM SÁT HỆ
THỐNG .........................................................................................................36
4.1. Chế tạo mô hình..................................................................................36
4.1.1. Lò sấy............................................................................................36
4.1.2 Rơle - khởi động từ........................................................................37
4.1.3. Cảm biến nhiệt độ PT100..............................................................37
4.1.4. Khối nguồn....................................................................................38
4.1.5 Sơ đồ kết nối thiết bị......................................................................39
4.1.6 Hoàn thiện sản phẩm......................................................................40
4.2. Chương trình điều khiển PLC...........................................................41
4.3. Giao diện giám sát - điều khiển WinCC...........................................47
4.4. Thử nghiệm hệ thống điều khiển, giám sát......................................50
KẾT LUẬN....................................................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................52
Sinh viên: Lê Thị Hà


Đồ án tốt nghiệp

thuật

Sư phạm kỹ
DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1:

Lò sấy điện trở..............................................................................9

Hình 1.2:

Dây nung kim loại.......................................................................13

Hình 2.1 :

Các dòng sản phẩm của Siemens................................................15

Hình 2.2:

Hình thực tế PLC S7-1200 CPU 1214C.....................................17

Hình 2.3:

Sing board của PLC SIMATIC S7 – 1200..................................18

Hình 2.4:

Các loại Cards ứng dụng.............................................................18

Hình 2.5:

Module xuất nhập tín hiệu số......................................................19

Hình 2.6:

Module Analog............................................................................19

Hình 2.7:

Module truyền thông...................................................................19

Hình 3.1:

Thành phần chính của hệ SCADA..............................................25

Hình 3.2:

Đặc tính mở của phần mềm WinCC...........................................28

Hình 3.3:

Bản chất của quá trình truyền thông trong WinCC.....................34

Hình 4.1:

Mô hình thực tế bên trong lò.......................................................36

Hình 4.2:

Khởi động từ đơn........................................................................37

Hình 4.3:

Can nhiệt Pt100...........................................................................38

Hình 4.4:

Hình ảnh thực tế bộ đổi nguồn AC/DC.......................................38

Hình 4.5 :

Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống.................................................39

Hình 4.6 :

Sơ đồ kết nối thiết bị...................................................................39

Hình 4.7 :

Tủ điện sau khi hoàn thiện..........................................................40

Hình 4.8:

Hình ảnh thực tế mô hình đã hoàn thiện.....................................40

Hình 4.9:

Lưu đồ thuật giải.........................................................................42

Hình 4.10: Bảng PLC tags gán tên biến và địa chỉ biến...............................43

Hình 4.11: Bảng HMI Tags...........................................................................47
Hình 4.12: Giao diện giám sát - điều khiển WinCC.....................................47
Hình 4.13: Sơ đồ kết nối hệ thống................................................................48
Hình 4.14: Chế độ làm việc bằng tay............................................................48
Hình 4.15 : Chế độ làm việc tự động.............................................................49
Hình 4.16 : Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ............................................49
Sinh viên: Lê Thị Hà


Đồ án tốt nghiệp
thuật

Sư phạm kỹ
PHẦN MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, tự động hóa là không
thể thiếu trong mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo sản phẩm
có chất lượng cao cho xã hội và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường.
1. Lý do chọn đề tài
Nền kinh tế nước ta đang ngày càng phát triển, nhu cầu về tự động hóa
ngày càng cao để có thể đáp ứng được nhu cầu về đời sống của con người.
Trong những năm trở lại đây, người ta đã đưa kỹ nghệ sấy nông sản thành
những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm
phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như: trái cây, cafe, sữa, bột, cá
khô...Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời
sống. Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy để
sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm
năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại
nguyên vật liệu để đạt được chất lượng cao nhất, đặc biệt là hoa quả.
Các nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị

sấy nhưng thiết bị sấy bằng phương pháp điện trở được sử dụng rộng rãi nhất.
Đối với từng loại sản phẩm sấy khác nhau thì cần một nhiệt độ khác nhau. Do
đó, việc điều chỉnh và giám sát nhiệt độ lò sấy đóng vai trò rất quan trọng
trong quá trình sấy. Để đáp ứng nhu cầu đó, ở đồ án này, tôi tìm hiểu về " Hệ
thống giám sát - điều khiển tủ sấy hoa quả ". Nội dung của đồ án tốt nghiệp
này gồm 4 phần chính sau:
Chương I : Tổng quan về công nghệ sấy hoa quả
Nội dung chính của chương này là tìm hiểu về công nghệ sấy hoa quả
nói chung: các thiết bị và phương pháp sấy.
Chương II : Tổng quan về thiết bị điều khiển PLC
Tìm hiểu cấu trúc chung của một bộ PLC, PLCS7-1200; các modun;
ngôn ngữ lập trình; tập lệnh, bộ nhớ;
Các bước thiết kế một hệ thống điều khiển dùng PLC
Sinh viên: Lê Thị Hà

1


Đồ án tốt nghiệp
thuật
Soạn thảo một Project

Sư phạm kỹ

Chương III : Khái quát về hệ SCADA và phần mềm WinCC
Tìm hiểu về hệ SCADA; phần mềm WinCC; Đặc tính mở, các đặc
điểm chính, các chức năng, các cấu hình hệ thống cơ bản... Thiết kế giao diện.
Chương IV : Chương trình lập trình giám sát - điều khiển nhiệt độ lò
sấy hoa quả sử dụng PLC S7-1200
Hiểu được qui trình công nghệ; chế tạo mô hình; xác định địa chỉ vào,

ra cho PLC; chương trình điều khiển; thiết kế giao diện sử dụng phần mềm
WinCC; xây dựng chương trình liên kết giữa WinCC và PLC.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ngày nay, lĩnh vực tự động hóa và tin học công nghệp là mũi nhọn của kỹ
thuật hiện đại, nhiều hệ thống điều khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ nhiều
nhu cầu khác nhau của đời sống và được ứng dụng rất thành công đem lại hiệu
quả công việc rất cao. Một trong những phương án tốt nhất và được sử dụng
rộng rãi hiện nay là thay thế hệ thống đó bằng bộ điều khiển PLC. Vì vậy thiết
kế, điều khiển, giám sát lò nhiệt sử dụng thiết bị lập trình điều khiển PLC làm
nâng cao năng suất, chất lượng của dây truyền sấy hoa quả là một điều tất yếu
hiện nay.
3. Hướng phát triển của đề tài
Đề tài này cho ta nắm khái quát một hệ thống tự động, tuy nhiên trên
thực tế có nhiều cách điều khiển, giám sát khác nhau tùy theo nhu cầu công
nghệ mà ta thiết kế cho hợp lý. Từ những kiến thức tiếp thu được qua đề tài
này ta có thể phát triển đề tài thành điều khiển, giám sát cho lò nhiệt trong các
hệ thống điều khiển công nghiệp khác có quy mô lớn và rộng hơn.
4. Phương pháp thực hiện
Trong quá trình làm đồ án, tôi đã sử dụng những phương pháp sau:
Phương pháp nghiên cứu lý luận
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Phương pháp thống kê toán học
Sinh viên: Lê Thị Hà

2


Đồ án tốt nghiệp
thuật
Phương pháp thực nghiệm

Sư phạm kỹ

Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính
chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế
nên em không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế. Một lần nữa, em
xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy, cô giáo
trong tổ Điện khoa Sư phạm kỹ thuật và đặc biệt là thầy giáo Ths. Nguyễn
Văn Đường đã tận tình chỉ bảo để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Hà nội, ngày 20/04/2018
Sinh viên thực hiện
Lê Thị Hà

Sinh viên: Lê Thị Hà

3


Đồ án tốt nghiệp
Sư phạm kỹ
thuật
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY HOA QUẢ
1.1. Các phương pháp sấy hoa quả
Để làm khô các loại vật liệu có nhiều cách khác nhau. Từ trước đến nay
chúng ta đã biết tận dụng một phương pháp rất đơn giản mà chi phí lại không
tốn kém. Đó là hình thức tận dụng ánh nắng mặt trời để làm khô. Tuy nhiên,
phương pháp này phải phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết, trong khi thời gian
phơi lại kéo dài, độ ẩm không được đồng đều và không đảm bảo năng suất.
Để làm khô các loại vật liệu ( nông sản ) nói chung người ta thường
dùng các loại thiết bị sấy sau:

- Sấy thùng quay
- Sấy tháp
- Sấy tầng sôi
- Sấy khí động
- Sấy phun
- Sấy tiếp xúc
- Sấy chân không và thăng hoa
- Sấy buồng
- Sấy hầm
- Sấy tủ
và có thể sử dụng một số phương pháp sấy :
1.1.1. Phương pháp sấy tự nhiên
Phương pháp sấy tự nhiên nghĩa là phơi sản phẩm ngoài trời, sản phẩm
khô nhanh hay chậm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết ngoài trời. Đặc điểm
của các loại hoa quả là độ ẩm rất lớn nên rất dễ dính bẩn, mặt khác khi trong
quá trình thao tác tách hạt ra khỏi quả ( đối với các loại quả có hạt ) thì rất dễ
dính một số tạp chất như vỏ hoặc lá do đó ở các vùng sản xuất hoa quả sấy
người ta thường phơi hoa quả trên những phên to và có che đậy cẩn thận. Khi
trời nắng thì hoa quả sẽ khô nhanh, có thể thu và cho vào thùng để điều hòa
ẩm tạo điều kiện cho đóng gói được dễ dàng và thời tiết như thế là thuận lợi.
Sinh viên: Lê Thị Hà

4


Đồ án tốt nghiệp
Sư phạm kỹ
thuật
Còn trong trường hợp thời tiết ẩm ướt, độ ẩm không khí cao thì hoa quả sẽ
không khô hẳn hoặc là ướt, khô, rồi lại ướt ( nếu không mưa liên tục) thì dẫn

đến hoa quả dễ bị hỏng và chất lượng sản phẩm sẽ bị ảnh hưởng.
Như vậy bất cứ sản phẩm nào nếu sấy tự nhiên thì cũng phụ thuộc vào
điều kiện tự nhiên, nghĩa là thời gian sấy rất dài, mất vệ sinh do bụi, ruồi,
nhặng và chất lượng sản phẩm không đảm bảo.
1.1.2. Lò sấy thủ công
Hiện nay, ở một số vùng đã và đang sử dụng các lò sấy thủ công đơn
giản. Buồng sấy được xây dựng bằng gạch đỏ, sàn và khay sấy được làm bằng
tre và nứa. Phía dưới của buồng sấy là lò đốt, phía trên lò đốt được xây một
lớp gạch, lớp gạch này có tác dụng ngăn ngọn lửa với khay sấy và là bộ phận
tách nhiệt để cung cấp nhiệt cho buồng sấy, nhằm tạo nên sự đồng đều nhiệt
độ trong buồng sấy và dòng khí đối lưu cung cấp oxi cho lò đốt.
1.1.3. Máy sấy vỉ ngang
Có năng suất thấp vì thế ngày nay thế giới ít dùng. Vật liệu ẩm được đổ
lên từng vỉ tấm lưới thép gỗ nhỏ nằm ngang và có thể xếp nhiều lớp vỉ nằm
phía trên lò đốt. Khói lò xuyên qua lớp hạt nằm trên các vỉ đốt nóng hạt và
mang hơi ẩm qua ống thoát khí ẩm. Các máy này gồm có vỉ ngang nên những
máy này ngoài sấy hạt còn có thể sấy hoa mầu như khoai, sắn lát với năng
suất từ vài trăm kilogam đến vài tấn trong một giờ. Loại này chất lượng sấy
kém: Khô không đều, chi phí lao động cao vì phải cấp liệu và dỡ mẻ từng mẻ
do đó tổn thất nhiệt cao nên không phải sẽ phù hợp với tất cả các loại quả.
1.1.4. Máy sấy kiểu sàn nghiêng
Máy sấy kiểu sàn nghiêng gồm một hay nhiều máng có lỗ làm bằng
kim loại đặt trong buồng sấy. Kèm theo máng có lò đốt và quạt gió. Ở các
nước, người ta dùng cả hai kiểu tĩnh tại và di động. Nhũng máy sấy sàn
nghiêng di động thường đi kèm với máy gặt đập liên hợp để sấy thóc ngoài
đồng hoặc sấy thóc lúc đưa ngoài đồng về.

Sinh viên: Lê Thị Hà

5

Đồ án tốt nghiệp
thuật
1.1.5. Máy sấy buồng

Sư phạm kỹ

Máy sấy buồng gồm có hai trụ tròn làm bằng tấm lưới hoặc tôn đục lỗ
lắp đồng tâm, phần ruột vành khăn của các trụ để chứa các hạt ẩm để làm khô.
Khí sấy xuyên từ trụ tròn trong qua lớp hạt cố định mang hơi ẩm ra ngoài. Hạt
được rải trên mặt băng tải đục lỗ ( dạng băng tải lưới) khí sây xuyên qua lỗ
của băng tải đi theo hướng thắng góc với lớp hạt và hút ẩm của hạt và bốc
theo ra ngoài băng tải làm việc gián đoạn. Khi hạt khô cho băng tải làm việc
để đưa hạt khô ra khỏi máy. Băng tải cũng có thể hoạt động liên tục. Thiết bị
sấy này chỉ phù hợp với các loại vật liệu sấy có độ ẩm nhỏ và không bị dính
ướt do đó không được sử dụng rộng rãi.
1.1.6. Máy sấy kiểu sàn
Gồm có lò đốt quạt gió và tấm sàn ngang có lỗ để cho tác nhân sấy đi
qua. Hạt được đóng bao xếp lên mặt sàn có lỗ và sấy bằng không khí nóng
nhờ quạt gió đẩy vào. Kiểu sấy này được sử dụng nhiều ở Anh, hiện nay ở
nước ta cũng có loại máy này nhưng phần sàn lỗ không có nên chưa được sử
dụng rộng rãi.
Sấy buồng gió có nhiều kiều, dạng xilo được dùng rộng rãi ở nhiều
nước. Loại này dùng để thông gió cho hạt bằng không khí thường hoặc có gia
nhiệt. Thiết bị này gồm có thùng chứa hạt, quạt gió, lò đốt nóng không khí và
các cơ cấu cung cấp và dỡ liệu. Nhiều nước dùng thiết bị sấy xilo nhất ở Anh,
Mỹ. Ở nước ta, chế biến thức ăn chăn nuôi do Bugari lắp đặt có máy sấy kiểu
xilo. Hiện nay, loại máy này đã được sử dụng khá rộng rãi ở một số tỉnh Bắc
Trung bộ.

1.1.7. Máy sấy kiểu chớp
Hạt được bố trí thành lớp thẳng đứng trên các sàn nghiêng ( kiểu chớp).
Hạt chiếm toàn bộ không gian giữa các tấm chớp. Nhờ mặt thoáng lớn và lớp
hạt trên tấm chớp mỏng hạt dẽ được bốc hơi ẩm. Máy có thể làm việc với gió
thường không gia nhiệt hoặc có gia nhiệt hoặc với khói lò và hoạt động liên
tục hoặc gián đoạn.
Sinh viên: Lê Thị Hà

6


Đồ án tốt nghiệp
thuật
1.1.8. Máy sấy tháp

Sư phạm kỹ

Trong các máy sấy kiểu trụ và kiểu chớp hạt được chuyển động liên tục
thành lớp liên tục xuống dưới và khí sấy được đưa vào buồng sấy theo hướng
thẳng góc. Do tác động của trọng lực bản thân hạt chuyển động trong tháp, vận
tốc chuyển động của hạt được xác định bằng khả năng thoát của bộ phận tháo
liệu.
1.1.9. Máy sấy kiểu trống
Trong các máy sấy trống, trống đặt hơi nghiêng và hơi chậm nhờ các
cánh trong trống đảo, nâng và nếm vật liệu bị rơi trên cánh xuống dưới, từ
cánh này tiếp sang cánh khác. Cùng lúc khi sấy xuyên qua lớp hạt, hạt vừa
đảo vừa dịch chuyển dọc trống theo chiều nghiêng đặt trống.
1.1.10. Máy sấy rung
Gồm một loại mặt hàng ( lưới hoặc tôn đục lỗ ) xếp chồng lên nhau với
khoảng cách nhất định và chuyển động rung qua lại tạo cho hạt dịch chuyển,

tự đảo. Khi hạt chuyển động trên bề mặt sàn được tác nhân sấy thổi từ dưới
lên làm khô vật liệu ẩm.
1.1.11. Máy sấy hạt kiểu sôi
Gồm hi dạng sấy phun và sấy tầng sôi. Các buồng sấy của máy của
Liên xô có hình dạng chóp nón cụt, có đáy nhỏ miệng trên lớn. Khi sấy vật
liệu ẩm được đưa vào máy từ miệng vào đáy nhỏ, vận tốc tác nhân sấy tại đáy
nhỏ có trị số lớn và càng đi cao dần lên thì vận tốc càng giảm. Tại phần giữa
của nón cụt ngược vận tốc bay của hạt bị giảm. Dòng hạt tỏa ra và chảy
xuống theo vách theo mức độ khô và nhờ dòng khí sấy thổi, hạt được nâng
cao dẫn lên và cuối cùng được đưa khỏi buồng sấy để rơi sang xyclon. Tại
đây hạt và khí sấy tách khỏi nhau. Nhược điểm cơ bản của sấy phun này là hạt
khô không đồng đều trong các máy sấy tầng sôi. Quá trình làm khô được thực
hiện tương đối đồng đều. Hạt ẩm được đưa vào máy nằm trên mặt sàn có khí
sấy thổi từ dưới lên.

Sinh viên: Lê Thị Hà

7


Đồ án tốt nghiệp
thuật
1.1.12. Tủ sấy

Sư phạm kỹ

Tủ sấy có hình dạng khối hộp. Thành buồng sấy được bọc cách và cách
ẩm, có của để nạp và lấy sản phẩm. Vật liệu sấy được rải đều thành lớp trên
các tầng khay đặt gác lên khung giá trong buồng sấy. Bộ phận gia nhiệt cho
tác nhân sấy có thể đặt trong hoặc ngoài tủ sấy.

Tủ sấy được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến nông
sản, chế biến thực phẩm, dược phẩm, thức ăn chăn nuôi. Nó có thể sấy các vật
liệu ở bất kể dạng nào ( đơn chiếc, dạng hạt, dạng miếng, nhiều mảnh nhỏ xếp
lớp,....). Tủ sấy có cấu tạo đơn giản: dễ lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư ít.
Trong các thiết bị sấy trên thì tủ sấy là thích hợp nhất để sấy đa dạng
các loại hoa quả.
* Ưu điểm:
- Thích hợp với quy mô sản xuất nhỏ ( theo mẻ ), không sản xuất liên tục
- Kết cấu không phức tạp
- Vận chuyển thủ công ( bằng tay)
- Thích hợp với những vật liệu có độ ẩm cao
* Nhược điểm:
- Năng suất nhỏ
- Không thích hợp với những vật liệu có dạng hạt.
Hiện nay, cây ăn quả được trồng ở nhiều vùng đất khác nhau. Về mặt
nông lâm nghiệp, cây ăn quả đóng vai trò quan trọng trong việc phủ xanh đất
trống đồi trọc. Về mặt kinh tế, các loại cây ăn quả là hàng hoácó thể đem lại
thu nhập đáng kể cho nông dân. Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng sản phẩm
được lâu dài và giá trị dinh dưỡng cao, người ta sử dụng các loại hoa quả sấy.
Về thị trường, hoa quả sấy có khả năng tiêu thụ rộng trên thị trường trong nước
và xuất khẩu. Về cơ cấu tiêu thụ, hiện nay khoảng 34- 40% hoa quả được tiêu
thụ ở dạng quả tươi, khoảng 60 -70% hoa quả được sấy để xuất khẩu. Hoa quả
sấy chứa nhiều chất dinh dưỡng và rất được ưa chuộng, có thể vận chuyển
được đến những nơi xa và có thể bảo quản được trong thời gian dài. Trên đây,
tôi trình bày các phương pháp sấy và lựa chọn tủ sấy (bằng điện trở) để hoàn
thành đồ án này.
Sinh viên: Lê Thị Hà

8

Đồ án tốt nghiệp
thuật
1.2. Lò điện trở

Sư phạm kỹ

1.2.1. Khái niệm chung về lò sấy điện trở
Lò điện trở là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng dùng trong các quá
trình công nghệ khác nhau như nung hoặc nấu luyện các vật liệu, các kim loại và các hợp
kim khác nhau,…

Hình 1.1: Lò sấy điện trở
1.2.2. Nguyên lý làm việc của lò điện trở
Điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy qua một dây
dẫn có điện trở R thì trên dây dẫn sẽ tỏa ra một lượng nhiệt theo dịnh luật Jun –
lenxo:
Q = I2RT
Q - lượng nhiệt tính bằng Jun ( J).
I - cường độ dòng điện tính bằng Ampe ( A).
R - điện trở tính bằng Ohm
T - thời gian tính bằng giây ( s).
1.2.3. Cấu tạo của lò điện trở
1.2.3.1. Những yêu cầu cơ bản.
- Hợp lý về công nghệ: Có nghĩa là cấu tạo lò không những phù hợp
với quá trình công nghệ yêu cầu mà còn tính đến khả năng sử dụng nó đối với
quá trình công nghệ khác nếu như không làm phức tạp quá trình gia công và
làm tang giá thành một cách rõ rệt. Cấu trúc lò đảm bảo được điều kiện như
thế mới coi là hợp lý nhất. Điều này đặc biệt quan trong khi nhu cầu về lò
điện vượt xa khả năng sản xuất nó.

- Hiệu quả về kỹ thuật: Là khả năng biểu thị hiệu suất cực đại của kết
Sinh viên: Lê Thị Hà

9


Đồ án tốt nghiệp
Sư phạm kỹ
thuật
cấu khi các thông số của nó xác định ( kích thước ngoài, công suất, trọng
lượng, giá thành, …). Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra,
năng suất trên một đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung …
là các chỉ tiêu cơ bản của hiệu quả kỹ thuật. Còn đối với các thành phần riêng
biệt của kết cấu hoặc chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đánh giá bằng công suất
dẫn động, momen xoắn, lực,…ứng với trọng lượng, kích thước hoặc giá thành
kết cấu.
- Chắc chắn khi làm việc: Là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất
của chất lượng kết cấu của các lò điện. Thường các lò điện làm việc lien tục
trong một ca, hai ca và ngay cả ba ca một ngày. Nếu trong khi làm việc, một
bộ phân nào đó không hoàn hảo sẽ ảnh hưởng đến quá trính sản xuất chung.
Điều kiện này đặc biệt quan trọng đối với các điện làm việc lien tục trong dây
truyền sản xuất tự động. Ngay đối với các lò điện làm việc chu kỳ, lò ngừng
cũng làm thiệt hại rõ rệt cho sản xuất vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa là phá
hủy chế độ làm việc bình thường của lò ) có thể dẫn đến làm hư hỏng sản
phẩm, lãng phí nguyên liệu và làm tang giá thành sản phẩm. Một chỉ tiêu phụ
về sự chắc chăn khi làm việc của một bộ phận đó của lò điện là khả năng thay
thế nahnh hoặc khả dự trữ lớn khi lò làm việc bình thường. Theo quan điểm
chắc chắn, trong thiết bị cần chú ý đên các bộ phận quan trọng nhất, quyết
định sự làm viêc lien tục của lò. Ví dụ: Dây nung, băng tải,…
1.2.3.2. Cấu tạo

Lò điện trở thông thường gồm 3 phần: Vỏ lò, lớp lót và dây nung.
a) Vỏ lò.
Vỏ lò điện trở là một khung cứng vững, chủ yêu để chịu tải trọng lượng
trong qua trình làm việc của lò. Mặt khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách
nhiệt rời và đảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò.
Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn
kín, còn đối với các lò điện trở bình thường, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tổn
thất nhiệt và tránh sự lùa không khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao lò.
Sinh viên: Lê Thị Hà

10


Đồ án tốt nghiệp
Sư phạm kỹ
thuật
Trong những trường hợp riêng, lò điện trở có thể làm vỏ lò không bọc kín.
Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu tải trọng của lớp lót, phụ tải lò
( vật nung) và các cơ cấu cơ khí gắn trên vỏ lò.
+ Vỏ lò hình chữ nhật thường dùng ở lò buồng, lò lien tục, lò đáy nung,
…
+ Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một lò chụp…
+ Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò hình chữ nhật khi
cùng một lượng kim loại để chế tạo vỏ lò. Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta
thường dùng tấm thép dày 3-6mm khi đường kính vỏ lò là 1000-2000mm và
8-12mm khi đường kính vỏ lò là 2500-4000mm và 14-20mm khi đường kính
vỏ lò là 4500-6500mm. Khi cần thiết tang độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người
ta dùng các vòng đệm tăng cường bằng các loại thép hình.
Vỏ lò chữ nhật được dựa lên nhờ thép hình U, L và thép tấm cắt theo
hình thích hợp. Vỏ lò có thể được bọc kín, có thể không tùy theo yêu cầu kín

của lò. Phương pháp gia công vỏ lò này chủ yếu là hàn và tán.
b) Lớp lót.
Lớp lót lò điện trở thường gồm hai phần: vật liệu chịu lửa và cách
nhiệt. Phần vật liệu chịu lửa có thể xây dựng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và
gạch hình đặc biệt tùy theo hình dáng, kích thước đã cho của buồng lò.
Cũng có khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính
dết gọi là các khối đầm. Khối đầm có thể tiến hành ngay trong lò và có thể
tiến hành ở ngoài nhờ các khuôn.
Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Chịu được nhiệt độ làm việc cực đại của lò.
+ Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc.
+ Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển
trong điều kiện làm việc.
+ Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn.
+ Có đủ độ bền hóa học khi làm việc, chịu được tác dụng của khí quyển
Sinh viên: Lê Thị Hà

11


Đồ án tốt nghiệp
thuật
lò và ảnh hưởng của vật nung.

Sư phạm kỹ

+ Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu. Điều này đặc biệt quan trọng
đối với lò làm việc chu kỳ.
Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục
đích chủ yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần

cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn các phần khác nói
chung không yêu cầu.
Yêu cầu cơ bản của phần cách nhiệt là:
+ Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu.
+ Khả năng tích nhiệt cực tiểu.
+ Ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác đinh.
Phần cách nhiệt có thể xây bằng gạch cách nhiệt, có thể điền đầy bằng
bột cách nhiệt.
c) Dây nung.
- Theo nguyên lý làm việc thì ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò:
+ Vật nung: trường hợp này gọi là nung trực tiếp.
+ Dây nung: khi dây nung được nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật
nung bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trường hợp này gọi là
nung gián tiếp.
Trường hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật có hình
dạng đơn giản.
Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp. Cho
nên nói đến lò điện trở không thể không đề cập đến vật liệu làm dây nung, bộ
phận phát nhiệt của lò.
- Vật liệu làm dây nung.
Yêu cầu: do dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong
những điều kiện khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Chịu nóng tốt, it bị oxy hóa ở nhiệt độ cao.
+ Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao.
Sinh viên: Lê Thị Hà

12


Đồ án tốt nghiệp

thuật
+ Điện trở xuất phải lớn.

Sư phạm kỹ

+ Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ.
+ Các tính chất điện phải cố đinh hoặc it thay đổi.
+ Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng.
+ Dễ gia công, dễ làm hoặc dễ ép khuôn.
- Phân loại:
+ Dây nung kim loại

Hình 1.2: Dây nung kim loại
Để đảm bảo các yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò điện trở công
nghiệp, dây nung kim loại đều được chế tạo bằng các hợp kim Crom - Nhôm,
Crom- Niken là các hợp kim có điện trở lớn. Còn các kim loại nguyên chất
được dùng để chế tạo dây nung rất hiếm vì các kim loại nguyên chất thường
có những tính chất không có lợi cho việc chế tạo dây nung như:
Điện trở suất nhỏ
Hệ số nhiệt trở lớn
Bị oxy hóa mạnh trong môi trường khí quyển bình thường.
+ Dây nung phi kim loại:
Dây nung phi kim loại dùng phổ biến là SiC, grafit và than.
Kết luận: Ở chương này, tôi đã tìm hiểu và phân tích được ưu, nhược
điểm của các hệ thống sấy hoa quả hiện có. Tôi đã lựa chọn phương án sấy bằng
lò điện trở được giám sát và điều khiển; có thể thay đổi nhiều quy trình cho các
loại hoa quả khác nhau, đảm bảo yêu cầu vệ sinh và chất lượng sản phẩm.
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN PLC
Sinh viên: Lê Thị Hà

13


Đồ án tốt nghiệp
thuật
2.1. Tổng quan về PLC

Sư phạm kỹ

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển
lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thực toán điều khiển logic
thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện
một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân
kích thích tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định
kỳ hay thời gian được đếm. Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật
ON hay OFF các thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một
bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp trong chương trình do người sử dụng lập
ra chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập
trình.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dung dây nối,
người ta đã chế tạo bộ điều khiển PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học
- Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa
- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp
- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp
- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như máy tính, nối
mạng, các modul mở rộng.
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay cho các phần cứng Relay dây nối và
các logic thời gian. Tuy nhiên bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung
lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng như

giá cả...
Chính điều này đã tạo nên sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC
trong công nghiệp, các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến
các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch... Sự phát triển các máy tính dẫn đến
các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn.
Trong PLC phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá
trình điều khiển và xử lý hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện
Sinh viên: Lê Thị Hà

14


Đồ án tốt nghiệp
Sư phạm kỹ
thuật
sẽ được xác định bằng một chương trình. Chương trình này sẽ được nạp sẵn
vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình
này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công
nghệ. Ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ PLC. Việc thay đổi
hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần
một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay.
Các dòng sản phẩm của Siemens:

Hình 2.1 : các dòng sản phẩm của Siemens
Trong đồ án này, " Hệ thống điều khiển - giám sát tủ sấy hoa quả " em
sử dụng PLC S7 -1200 để điều khiển tủ sấy.
2.2. SIMATIC S7 - 1200
2.2.1. Những đặc điểm nổi bật của Simatic S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần
cho S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

- S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể
kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một
tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng
dụng sử dụng với S7-1200.
- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích
hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và
Sinh viên: Lê Thị Hà

15


Đồ án tốt nghiệp
thuật
chương trình điều khiển:

Sư phạm kỹ

+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập
vào PLC
+ Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình
- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và
TCP/IP. Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối
bằng RS485 hoặc RS232.
- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic
hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích
hợp trong TIA Portal V14 của Siemens.
- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm
này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
2.2.2. Các modul trong hệ PLC S7 – 1200.

2.2.2.1. Giới thiệu về các module CPU
- S7 - 1200 bao gồm các họ CPU 1211C; 1212C; 1214C. Mỗi loại CPU
có những tính năng khác nhau, thích hợp cho từng loại ứng dụng.
- Các kiểu cấp nguồn và đầu vào, ra có thể là DC/DC/DC hay
DC/DC/Rly
- Đều có khe cắm thẻ nhớ, dùng cho khi mở rộng bộ nhớ cho CPU,
copy chương trình ứng dụng hay cập nhật firmware.
- Chuẩn đoán lỗi online/offline
- Một đồng hồ thời gian thực cho các ứng dụng thời gian thực.
Trong đồ án này, tôi sử dụng PLC S7-1200 với họ CPU 1214C
DC/DC/Rly.
CPU

SIMATIC S7 -1200
CPU1214C
1214CPU
DC/DC/Rly

Sinh viên: Lê Thị Hà

Product Description
Compact CPU 1214C,
50KB integral PROGRAM

16


Đồ án tốt nghiệp
thuật

Sư phạm kỹ

Hình 2.2: Hình thực tế PLC S7-1200 CPU 1214C

2.2.2.2. Sing board của PLC SIMATIC S7 – 1200
- Sing board : SB1223 DC/DC
+ Digital inputs / outputs
+ DI 2* 24 VDC 0.5A
+ DO 2*24 VDC 0.5A
- Sign board : SB1232A
+ Ngõ ra analog
- AO 1 * 12 bit
- +/- 10 VDC, 0 -20Ma

Sinh viên: Lê Thị Hà

17