Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và ứng dụng hệ thống tự động cho thiết bị xử lý chất thải nhựa, bột

BO KHOA HOC CONG NGHE VA MOL TRUONG
CHUONG TRINH KH-04

ĐỀ TÀI CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04

ĐỀ TÀI: KH-04-04-05
Tén dé tai:

KH-04-04-05

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ

TẠO VÀ ỨNG DỤNG HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG CHO THIẾT BỊ XỬ LÝ
CHAT THAI NHUA, BOT

Chủ nhiệm dé tai KH-04-04-05:
PGS. TS Dinh Van Nhé
Trung tâm NCKT Tự động hoá ĐHBK Hà nội

Hà nội -1999

%5
414 (05


mS


MỤC LỤC

Phần tổng quát.
Giới thiệu chung

Đặt vấn đề

Mục tiêu đề tài và nội dung
Tổ chức triển khai đề tài

'Tóm tắt nội dung và kết quả chủ yếu của đề tài.

Nội dung thứ nhất : Nghiên cứu thiết kế, xây dựng thiết bị cho hệ cấp
bột nhựa tự động, thiết bị xay nghiên tái chế nhựa phế thải và hệ

thống truyền động băng tải nhiễm từ tính để tuyển lọc mạt sắt trong

bột nhựa sau khi tái chế.
Nội dung thứ hai: Nghiên cứu thiết kế và xây dựng hệ thống hút bụi
nhựa chân không ứng dụng cho công đoạn xử lý nguyên liệu của dây

chuyền sản xuất ống nhựa PVC ba lớp có sử đụng bột nhựa tái chế,
Nội dung thứ ba : Nghiên cứu thiết kế, xây dựng và ứng dụng hệ

SCADA tổng hợp đo lường và điều khiến tự động cho thiết bị xử lý

'tHETE


chất thải nhựa, bột.
Các kết quả nghiên cứu, ứng dụng.

Lý thuyết.

Thiết kế thi công và những sản phẩm được tạo ra.
Khả năng triển khai ứng dụng thực tế của đề tài KH-04-04-05
Một số kết quả ứng dụng thực tế.
Phần phụ lục.

Các chương trình phần mềm điêu khiến hệ thống.
Các nhận xét đánh giá và hợp đồng ứng dụng.
Các tài liệu khác.

Kết luận


A- PHAN TONG QUAT.
Trong phần này giới thiệu chung về đề tài KH-04-04-05. Đặt vấn dé về nhu cầu

cần thiết triển khai nghiên cứu, trình bày về mục tiêu dé tài, nhiệm vụ, các nội
dung chủ yếu và về tổ chức triển khai đề tài.

1 - GIỚI THIỆU CHUNG:

Tên đề tài : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG HỆ
THONG TU DONG CHO THIET BI XU LY CHAT THAI NHUA, BOT.
- Mã số : KH-04-04-05.

- Thuộc Đề tài Cấp Nhà Nước : KH-04-04.
- Chương trình Khoa Học Cơng Nghệ Cấp Nhà Nước: KH-04.
Cơ quan chủ trì đê tài KH-04-04-05:
Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật Tự động hoá, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Chủ nhiệm nhánh dé tai KH-04-04-05: PGS .TS Dinh Van Nhã.
Cơ quan chủ trì dé tài KH-04-04: Viện Kỹ thuật Thiết bị Điện.

Chủ nhiệm đề tài KH-04-04 : TS .Viện phó - Trần Tuấn Anh.


II - ĐẶT VẤN ĐỀ:
Hiện nay mục tiêu chiến lược của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới,
trong công cuộc bảo vệ sự phát triển bền vững là đảm bảo cho người dân được
sống trong mơi trường có chất lượng tốt, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên,
việc nghiên cứu fìm mọi biện pháp để xử lý các chất thải rắn đặc biệt là các chất
thải nhựa, bột để đưa vào tái chế và sử dụng làm nguyên liệu, tiết kiệm nguyên
liệu nhựa cho sản xuất, hạ giá thành sản phẩm, góp phần bảo vệ mơi trường trong

sạch cho phát triển bền vững. Với mục tiêu đó đề tài KH 04-04-05 đã dành phần
lớn sự quan tâm nghiên cứu về vấn đề trên, nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tự

động hố để
Ta biết rằng
khói khí, bụi
trên L50 năm

giải quyết một số
chất thải nhựa là
bột có mang chất
mới bất đầu phân

vấn đề cụ thể xuất
một loại chất thải
độc gây ung thư,

huỷ. Vì vậy việc

phát từ yêu cầu thực tiễn đặt ra.
đặc biệt độc hại khi ta đốt lên,
còn nếu chơn thì cũng phải mất
nghiên cứu tái chế nhựa, bột để

sử dụng nó góp phân bảo vệ mơi trường bền vững có lợi cho sức khoẻ con người

được đặt ra một vấn dé rất cấp bách. Đó là mục tiêu cũng như định hướng nghiên
cứu trước mất và lâu dài của đề tài được đặt ra, nhằm tìm kiếm khả năng xử lý và
tái chế chất thấi nhựa, bột bảo vệ môi trường.


I -MUC TI£U DE TAI VA NOI DUNG CHU YEU:
Mục tiêu của để tài là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một số phương tiện, mơ

hình mẫu, ứng dụng hệ thống tự động hoá cho thiết bị xử lý chất thải nhựa, bột .
Theo mục tiêu đã định, căn cứ vào khả năng nghiên cứu và ứng dụng thực tế,

nhánh để tài đã tìm hiểu, khảo sát và nắm tình hình độc hại của khí bụi bột nhựa
và tác hại của nó tới mơi trường và sức khoẻ con người khi bị ô nhiễm,các giải
pháp và hiện trạng của vấn đề này. Đã để xuất mục tiêu nghiên cứu cơ bản để
thực hiện một số nội dung và nhiệm vụ chủ yếu sau đây :
1 - Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị

cấp bột nhựa tự động, thiết bị xay

nghiền, tái chế nhựa phế thải và hệ thống truyền động băng tải nhiễm từ tính để
tuyển lọc mạt sắt lẫn trong bột nhựa sau tái chế (ứng dụng trong dây chuyển sản

xuất ống nhựa PVC có sử dụng nhựa phế thải tái chế) .
2 - Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ thống hút bụi nhựa chân không, ứng
đụng cho công đoạn xử lý nguyên liệu của dây chuyền sản xuất ống nhựa PVC
ba lớp có sử dụng bột nhựa tái chế.
3 - Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và ứng dung hé SCADA téng hợp đo lường và

điều khiển tự động cho thiết bị xử lý chất thải nhựa, bột.

Nhánh đề tài KH - 04 - 04 - 05 đã tiến hành nghiên cứu thiết kế và xây dựng

mơ hình hệ thống đo lường, điều chỉnh tự động, thu thập các số liệu cơng nghệ
cho q trình hút bụi nhựa chân không cho máy trộn bột nhựa.

Xây dựng phần cứng và chương trình phần mềm đo lường và thu thập dữ liệu
các thông số công nghệ quan trọng cho hệ thống: đo nhiệt độ và điều khiển q

trình hút bụi nhựa chân khơng, đo áp suất, trọng lượng và khống chế mức bột

nhựa máy trộn tạo chân không. Nghiên cứu thiết kế, xây dựng và ứng dụng
thống hút bụi chân không vào thực tế sản xuất.

hệ


1V - TỔ CHỨC TRIỂN KHAI ĐỀ TÀI.
Theo sự chỉ đạo của Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường và trực tiếp là
Chương trình KH-04, Đề tài KH-04-04, nhánh đê tài KH - 04 - 04 - 05 đã triển
khai theo cách thức sau đây :
- Bám sát mục tiêu đã xác định, hàng năm dé tài căn cứ vào khả năng kinh phí,
nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất mà xác định đối tượng và nội dung cụ thể

để triển khai các nhiệm vụ của đề tài. Các nội dung cụ thể này nếu được Chương

trình KH-04 và Chủ nhiệm Đề tài KH-04-04 thông qua và ký hợp đồng thì mới
chính thức trở thành các nhiệm vụ triển khai để tài.
- Các nhiệm vụ đó được quy định chi tiết tương ứng với các điều khoản trong các
hợp đồng ký với Chương trình KH-04, hàng quý Chương trình đã tiến hành kiểm
tra, rà sốt việc thực hiện đề tài. Với cách thức đó Đề tài đã được triển khai trong
khuôn khổ giới hạn được định sẵn.
- Dưới sự chỉ đạo chuyên môn chung mỗi một nhiệm vụ được giao được triển
khai như một cơng trình riêng và tổng hợp các cơng trình thành nhiệm vụ nội
dung chính của nhánh đề tài.

- Trong bản báo cáo này chủ yếu chỉ giới thiệu các sản phẩm chính của nhánh để
tài KH-04-04-05.
Sau đây là danh sách cán bộ tham gia,thực hiện và các cơ quan phối hợp thực

hiện nhánh đề tài KH-04-04-05:
Danh sách cán bộ tham gia thực hiện nhánh đề tài KH-04-04-05:
1- PGS.TS Định Văn Nhã : Chủ nhiệm nhánh đề tài KH-04-04-05.

2- TS

Định Văn Thuận.

3- Chu Đức Việt.

4- Dinh Thi Lan Anh

5- Nguyén Viét Hiéu.

Cơ quan phối hợp ứng dụng đề tài: Công ty vật liệu xây dựng Bưu điện
Xí nghiệp sản xuất ống nhựa PVC.


B. TOM TAT NOI DUNG VA KET QUA
CHU YEU CUA DE TAI KH-04-04-05:
Tên đệ tài : "NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG

HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CHO THIẾT BI XU LY CHAT THAI NHUA,
BỘT"

Trong phần này trình bày tóm tắt các nội dung cơng việc và các kết
quả chủ yếu của đề tài KH-04-04-05 đã triển khai lần lượt theo các hợp

đồng đã ký hàng năm.
Các nội dung này đã được Ban chủ nhiệm chương trình KH-04 xét
duyệt và đưa vào các hợp đồng nghiên cứu triển khai sau đây:

« Hợp đồng số 05/97/HĐKHCN, ký ngày 28/3/97.

e_ Hợp đồng số 05/98/HĐKHCN, ký ngày 6/5/98.

¢ Hop déng sé 05/99/HĐKHCN, ký ngày 10/5/99,
Các hợp đồng này đã được Chủ nhiệm đề tài KH-04-04 và Hội đồng
ký nghiệm thu kỹ thuật và thanh lý HĐ ngày 6/4/98 và ngày 4/6/99,


pf TAL KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B

I.

NOLDUNG THU NHAT:
Nghiên cứu thiết kế xây dung thiết bị cho hệ cấp bột nhựa tự động,

thiết bị xay nghiền tái chế nhựa phế thải và bệ thống truyền động băng
tải nhiễm từ tính để tuyển lọc mat sắt lẫn trong bột nhựa sau khi tái
chế ứng dụng trong dây chuyển sản xuất ống nhựa PVC

có sử dụng

nhựa phế thải tái chế :
1. Sơ đồ tổng quát dây chuyên sản xuất ống nhựa PVC một lớp.
a. Sơ đồ khối tổng quát của toàn bộ dây chuyển.
MÁY XAY | _ y| BĂNG TẢI TỪ |_ JÏ MÁY TẠO | »ị
NGHIÊN

LỌC TẠP CHẤT

HẠT

THÙNG

CHỨA LIỆU

.
HỆ THỐNG l«
MAY DUN

MÁY CẤP | _ | THÙNG |

LIEU
CHUA LIEU

|MÁY TRỘN

|_ yÌ MÁY CAP
LIỆU

CÂN ĐỊNH
LƯỢNG
}

b. Sơ đồ hệ thống :

Hệ thống cấp liệu tự động

2. Giới thiệu một số thiết bị đề tài được sử dụng trong hệ thống :
a. Hệ thống cấp liệu

Cấu tạo.


ĐỂ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-0404-95 PHẦN B

St | tên gọi

sốlượng

1 | giá đỡ

2 | chan đỡ
3 | clta xa bot

4
5
6
7
8
9

10

|
|
|
|
|
|

phéu

nap liệu

-

ống Inox
thép SD $8
thép Inox

kích thước

phi chú

4000 mm

2000 mm
89 mm

$ 89 mm
4200 mm
$89*100

1,1kw-3p
315v/p

4 10
tôn Inox

4 dây

12. | tủ điện điêu khiến
liệu

4
4
12
4
4
100

thép Inox
6ng Inox

4

11 | cấp điện 3 pha ~

Phéu nap

thép CT-5

8
4

Ong hit
vit tai
mặt bích
động cơ
hộp giảm tốc ve
bu long

vật liệu

4

i

300

lit

20000mm

ống hút

tạo chân
khong

⁄

¬—> | Động

cơ kéo

tải bột

——* |

Cửa xả bột

Chú dẫn:
1.Giá đỡ
2.Chan do

3.Cửa xả bột

4.Ống hút

5.Động cơ
6.XIlô chứa

7.Hộp giảm tốc
8.Mặt bích gá động cơ

9.Bích ghép nối giữa phếu nạp liệu và ống hút
10.Nap day phéu
Nguyên lý hoạt động:

Bột liệu đã nạp vào phễu nạp liệu, khởi động động cơ không đồng bộ

ba pha 2,2 kw và quay trục vít qua hộp giảm tốc đạt tốc độ 315v/p. Tốc độ
này chọn lựa theo yêu cầu của công nghệ tại nhà máy đặt ra. Trục vit quay
cuốn bột liệu đi lên trong ống hút và đến cửa xã theo trọng lượng riêng rơi

tự do qua cửa xả xuống xilô của nồi nấu.


ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B

Nguyên tắc điều khiển:
-Khởi động lần lượt từng động cơ một để tránh tăng dòng quá độ lớn
tiết kiệm khi sử đụng. máy biến áp cung cấp.
-Động cơ chỉ chạy khi có bột liệu ở phễu nạp liệu và bột ở xilô chứa
của nồi nấu nhựa không đầy tới giới hạn cho phép.

-Có hai phương pháp điều khiển (bằng tay & tự động) đều có vai trị
như nhau khi tác động vào việc đóng cắt động cơ, nhưng khơng đồng thời
tác động cùng một lúc: việc này được thực hiện nhờ cơng tắc chuyển mạch.
-Phải có rơle nhiệt bảo vệ động cơ.

Thiết kế & tính tốn các chỉ tiết của máy đàn bột:

Phêu nạp liệu:
Theo yêu cầu của xilô chứa của nồi nấu nhựa là 100 lít, ta chế tạo

phếu nạp liệu có dung tích 300 lít bằng vật liệu là tơn Inox có bề đày Imm,
đường kính của phễu là 1000mm, chiều cao 600mm.
Ống dẫn bột:
Cấu tạo :

[

2

480

Aa

480

Các kích thước
-Đường kínhống

:89mm.

-Chiều dài ống

:4000mm.

-Góc ngiêng

:480

-Chiều dầy thành ống:3mm
-Ống gồm 2 cửa:
.L Cửa nạp liệu được gắn với phễu nạp liệu.
.{ Cửa xã gắn với xilô của nồi nấu nhựa.

|


ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B

Động

cơ:
Ta sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha:

-Điện áp cung cấp :380v xoay chiều.
-Cơng suất

:2kw

-Có hộp giảm tốc : tốc dé 415v/p.

-Dòn ti

—

2A

Qua thử nghiệm với các loại động cơ cũng như đối với tốc độ cho

phép khả thi. Chúng tôi nhận thấy rằng với động cơ như trên và tốc độ như
vậy là đảm bảo được yêu
Trên thực tế có hai
Cách1: Đặt động
này ta nhận thấy: Chống

cầu của nhà máy đặt ra.
cách đặt động cơ:
cơ ở trên cao và cuốn bột lên nhờ vít tải. Với cách
được bụi, không tạo thêm chiều cao khi đặt phễu

nạp liệu, nhưng có nhược điểm là tạo độ rung lớn cần có giá đỡ chắc chắn,
và khó lấp đặt, khi sửa chữa.

Cách2: Ta đặt động cơ ở dưới đất và đẩy bột liệu lên nhờ vít tải. Với
cách này chống được rung, dễ lấp đặt và sửa chữa song nó chịu ảnh hưởng
rất lớn của bụi và phải có joăng cán bột khỏi rơi ỏ phía dưới tốt. Qua
q
trình vận hành thử và yêu cầu của nhà máy chọn cách thứ nhất là đặt động
cơ ở trên cao. Ta đã biết với hai cách đặt động cơ này dòng tải của động cơ
giống nhau.
Truc vit:
Cấu tạo:

cal
2mm

]
3860mm

Đây là loại vít vơ tận, với yêu cầu của nhà máy ta dùng loại vít tải
dạng lị xo có bước quấn thích hợp. Bột có tỉ trọng 0,5kg/dm3 và có độ mịn
5um ở dạng bột khơ tinh khiết cao. Từ đó ta chế tạo vít tải có các thơng số

sau:

-Đường kính ngồi của vít : 46mm
-Đường kính trong của vít :38mm
-Bước quấn
:50mm

-Vat ligu

: sat CT5-$8

Với động cơ 415v/p và dùng vít lị xo như trên thì sau 2 phút đưa
được 20kg bột liệu vào xi lô phù hợp với yêu cầu của nhà máy đặt ra. Ma


pf TAL KHOA HOC CAP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B
sát giữa vít tải và thành ống sinh ra nhiệt, nhưng qua đo và kiểm nghiệm

thực tế thì lượng nhiệt này khơng gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản
phẩm ra.
Vít lò xo được gắn một đầu với trục của động cơ, còn lại một đầu để
tự đo. Tại cổ động cơ ta dùng gioăng cao su để chống bụi và giảm độ rung
đo khi vận hành lúc ban đầu khi chưa có bột thì lị xo quay và va đập trong

ống.

b. Máy nghiền dao cắt.
Máy nghiên dao cắt là loại máy có ý nghĩa lớn đối với các dây chuyển
sản xuất nhựa và nó cũng đem lại những giá trị kinh tế đáng kể. Người ta
thường sử dụng máy nghiền trong công việc tái chế, làm nhỏ các loại nhựa
phế thải và phế liệu do các công đoạn sản xuất ống nhựa tạo nên trở thành
nguyên liệu chính cho nguyên cơng tạo hạt.
Cấu tạo gồm có.
+ Dao đứng.
+ Trục có chứa dao quay.
+ Rây ( sàng ).

+ Động cơ công suất lớn
Phễu rót
Bánh đà

——|_
Dây chuyển
lực
Động cơ

———

Trục có gắn
dao cắt động
Máng xả

—]

Nguyên lý hoạt động.
Khi vận hành, vật liệu được đưa vào khoang máy từ cửa vào ở phía trên
nóc thân máy sau đó chúng được các lưỡi dao quay đẩy đi cùng với chiều
quay, và việc nghiền nhỏ các vật liệu được thực hiện khi kưỡi dao đi động

và lưỡi dao cố định gặp nhau. Việc nghiền nhỏ cứ tiếp tục cho đến khi nào
vẫn còn vật liệu trên bể mặt của sàng do kích thước cịn lớn hơn kích thước


ĐỀ TÀI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B

của lỗ sàng. Tốc độ cất khoảng 12 đến khoảng 14 m/s, khoảng cách giữa
lưỡi dao di động và lưỡi dao cố định thường từ 0,25 đến 0,5 mm.
c.. Băng tải từ lọc mại sắt :
Do trong các phế liệu đưa vào máy nghiên thường có rất nhiều các loại

tạp chất nhiễm từ mà q trình chuẩn bị khơng thể loại bỏ hết được. Các tạp
chất này là một trong các nguyên nhân gây mòn, hỏng đầu đùn của máy
đùn ống đặc biệt là các loại tạp chất kim loại (mạt sắt). Để giải quyết vấn
đề này, chúng ta dùng một loại băng tải đặc biệt để lọc bỏ các loại tạp chất

kim loại nhiễm từ tính trong bột nhựa sau khi nghiền.
Băng tải lọc tạp chất thực ra là một băng tải trong đó lơ bị động được

chế tạo bằng vật liệu có từ tính. Khi bột nhựa từ máy nghiền được đổ xuống
mặt băng, chạy qua lơ có từ tính thì các loại mạt kim loại sẽ bị nhiễm từ sẽ
bị hút giữ lại trên mặt băng còn bột nhựa không bị nhiễm từ sẽ được đổ vào
thùng chứa. Các mạt kim loại bị giữ trên mạt băng khi ra khỏi vùng ảnh

hưởng của từ tính sẽ được một thanh gạt gạt cho rơi xuống.

Sau đây là sơ đồ cấu tạo của băng tải :
4 fo

Động cơ

mi

bằng tải

Bột liệu từ

máy nghiền

Lơ bị động

(có từ tính)

is

N,

Giá đỡ

iy
7
Thanh gat _/

1L

1 [

*

Bột liệu

{không bị nhiễm từ)

tt,
Mat kim foai

(bị nhiễm từ)

d. Máy trộn.
Nguyên công trộn là một trong những công đoạn rất quan trọng của dây

chuyền cất liệu, nó góp phần quan trọng đến việc quyết định chất lượng của
sản phẩm làm ra. Vì các vật liệu trộn ở đây tồn tại dưới dạng hạt nên ở đây
ta chọn sử dụng máy trộn tốc độ thấp có cánh hình chữ Z..

Cấu tạo gồm có.
+ Động cơ giảm tốc ( 40 vịng/phút, cơng suất 4,5 KW )
+ Một cặp bánh răng truyền động.


pf TAI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B

+ Cánh khuấy trộn hinh chit Z.
+ Thùng trộn.
Trục của động cơ trộn được nối liên động với trục truyền và qua hệ

thống bánh răng giảm tốc để truyền chuyển động đến hai cánh trộn hình

chit Z.
Hộp giảm
tấc

Động cơ

diẳm tốc

—.¬
Hình ảnh ứng dụng của máy xào trộn bột phế thải nhựa trong thực tế:


ĐỂ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHAN B

Nguyên lý hoạt động.

Các loại vật liệu khác nhau (mà ở đây là những hạt nhựa gồm các loại
phế thải, hạt mầu, hạt nhựa chính phẩm) sau khi được cấp đủ vào thùng trộn
(qua hệ thống cân định lượng) thì cho phép khởi động động cơ trộn. Thời
gian trộn của mỗi mẻ trộn được đặt phù hợp với quy trình cơng nghệ.
e. Hệ thống cân định lượng.
Trong dây chuyển ‹ có sử dụng hai hệ: cân đỉnh lượng là hệ cân ccơ 7 khí và hệ
cân điên tử.
1. Hệ thống cân định lượng cơ khí..:

Đây là một trong những hệ thống cân định lượng có cấu trúc đơn
giản nhất. Nó được làm hoàn toàn dựa vào sự cải tiến trên nền tảng của một

chiếc cân cơ khí thuần tuý . Đối với hệ thống cân dưới đây thì việc định
lượng chỉ đơn giản là gắn thêm một công tắc từ trên hệ thống chỉ thị và

việc định lượng này ta có thể hoàn toàn thay đổi được rất đơn giản chỉ bằng
cách ta dịch chuyển và gắn công tắc từ vào vị trí cần thiết . Độ chính xác
của hệ thống cân này hồn tồn phụ thuộc vào độ chính xác của cân cơ khí.
a. Cấu tạo : ( có cấu tạo như hình vẽ)
Két cân

Mặt hiển thi
Cơng tắc từ

Van xả
Hệ théng

don

hàn

bay va

cân

b. Sơ đồ khối :

Thân

cân


ĐỀ TÀI KHOA HỢC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B
c. Nguyên lý hoạt động :

Nguyên lý hoạt động của hệ cân này tương đối đơn giản. Liệu được
cấp một cách từ từ vào thùng chứa đặt trên bàn cân cho đến khi trọng lượng
của chúng đạt đến trong lượng mà chúng ta đã định lượng

thì ngay lập tức

nam châm gắn trên phần kim chỉ thị sẽ hút hai lá thép mỏng trên công tắc
(công tắc thường mở được gắn trên mặt chỉ thị) làm cho hai lá thép này
đóng lại, dừng cấp liệu và thực hiện các nhiệm vụ điều khiến khác.
2. Hệ thống cân định lượng MVD2510 :
Hệ thống cân định lượng.MVD 2510 của hãng HBM là hệ thống cân
tương đối hiện đại ở nước ta hiện nay, các thiết bị của nó có độ tin cậy rất
“cao, đã được thử nghiệm ở một số cơng trình trong thực tế.

Bộ xử lý MVD.2510 cho phép ta đặt các tham số của hệ thống cân và
lập chương trình để thực hiện các nhiệm vụ cân định lượng khác nhau thông
qua bàn phím. Để giao tiếp với các thiết bị khác trong hệ thống như bộ điều
khiển trung tâm, các cơ cấu chấp hành.v.v. bộ xử lý MVD 2510 có các cổng

vao/ra dạng rơ le, cổng ra anaog và có thể đặt thêm một cổng truyền thơng
nối tiếp. Ngồi rá bộ MVD 2510 cũng có màn hình cho phép theo dõi trực
tiếp kết quả cân định lượng.

a. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung :
Sơ đồ khối.

:- Các thiết!

_ dong md cd |
chấp hành

2 trung tâm

. Chỉ thị

ˆ


ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-04-04-05 PHẦN B
Hệ thống cân định lượng dùng MVD 2510 :

Bộ xử lý tín hiệu
MVD 2510

Két cân

Bàn cân

Van xả

F—~ |

Dây tín hiệu

F— | Cảm biến đo
(load cell)

V+

Cảm biến đo lường ( Load cell ) :

-Để đo lực người ta thường sử dụng Loadcell. Loadeẽll thiết bị đo độ biến
dạng điện trở lực căng (tenzomet). Thông
thường load cell được chế tạo sẵn với các
giới hạn đo khác nhau, với độ chính xác
rất cao.

V-

Loadcell có cấu tạo như sau :
Mạch cầu với các

điện

trở lực

căng

được dán trên một
lõi thép đặc biệt có
độ cứng và độ đàn
hồi cao, chịu được
tải trọng lớn (lõi

thép

nay

á

sẽ

Mạch cầu đo lực

Phần thân

[

ol
Phần đầu

Phần cán

oO

Dây tín hiệu

biến

Load cell
dạng khi chịu tải
trọng
của
vật).
Phân cán của Load cell được chế tạo bằng thép đặc chịu lực rất tốt (nó hồn
tồn khơng bị biến dạng khi chịu tải trọng) và trên cán load cell có khoét lỗ

để gắn vào giá cân.

ĐỀ TÀI KHOA HOC CAP NHA NUGC KH-04-04-05 PHAN B

-_ Nguyên lý hoạt động của load cell :
Các điện trở lực căng làm việc theo hiệu ứng tenzo, đó là sự thay đổi
giá trị của các điện trở khi bị biến dạng dưới sự tác động của lực. Hai đầu
vào của cầu điện trở V+ và V- được cung cấp một điện áp cố định, tín hiệu
đo được lấy ra trên hai đầu ra (out).
s
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại loadcell của các hãng sản
xuất khác nhau với các đải đo và độ nhạy khác nhau.
~ Nguyên lý họat động của cân
Khi liệu qua hệ thống cấp liệu được rót từ từ vào két cân. Lực tác
dụng lên bàn cân qua hệ thống thiết bị cơ khí làm đầu ra của hệ thống này
biến đổi tuyến tính. Lực tuyến tính này lập động vào load cell. Qua cảm
biến thì lực tác dụng được biến đổi thành điện áp biến thiên tuyến tính.
Điện ấp tuyến tính này sau khi qua bộ khuyếch đại chuẩn hoá sẽ được
khuyếch đại lên một giá trị điện áp đủ lớn. Tín hiệu điện áp này (tín hiệu

analog) sau khi đi qua bộ chuyển đổi ADC thì chúng sẽ được chuyển đổi

thành tín hiệu số (Digtal). Bộ xử lý MVD cho phép ta thay đổi (điều chỉnh

mềm) hệ số khuếch đại tín hiệu vào sao cho giá trị hiển thị tương ứng với
giá trị thực của tải trọng đầu vào.

_b. Bộ khuyếch dai MVD2510.
`

Sơ đồ khối :
ve

Zero

Ba

D

„K

Q

A
*

2

Measure
r>T<+

Cal

CPU

I]

mr +18.750

à

Ly

‹—+|[

Contol

]

NET

V

D

A

[ Optocoupler |
vvvy

3out/2input

¥

U/l,

Sơ đồ khối MVD 2510

Bộ khuếch đại MVD-2510 có ba cổng ra, hai cổng vào số (24 V) và một

cổng ra analog.

ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NUGC KH-04-04-05 PHAN B

Bảng sau mô tả chỉ tiết các cổng vào/ra của MVD 2510 :
Input/Output |
+—

Chan
1

Mô tả

Chức năng
Tin hiệu ra analog (V/)

+ 10 V, +20 mA, 4..20 mA

+
+

2
3

Dat Analog (ground)
Báo ngưỡng | (limit value 1) | Mức

‘
+

4

5

Báo ngưỡng 2 (limit value 2)
Báo lỗi tran (Overflow)

——*
——>

6
7

Đầu vào điều khiển 1
Đâu vào điều khiển 2

24V
24V

—>

8

Đất của tín hiệu ra

Vin = OV

——>

9

Nguồn cho hai tín hiệu ra

Via = 24V

logic đương tương ứng với

Vou =24V

24 V =OK
0 V = Warning

Sơ đồ nối dây của mach điện đầu ra điều khiển như sau :

i
—=k—._—

Sơ đồ nối dây
mạch điện đầu
ra của MVD

2510

LZ

H
Ị

Dau ra analog cé thể lựa chọn là đầu ra dạng dòng hoặc dạng áp bằng cách
cài dit mt jumper (JP 5) trên bảng mạch chính của MVD 2510. Nếu chọn
đầu ra dạng dịng thì lại có thể chọn (bằng phần mềm) khoảng tín hiệu ra là
+ 20 mA hoặc 4 đến 20 mA. Giá trị của tín hiệu ra sẽ tỷ lệ với giá trị khối

lượng đo.
Mỗi đầu vào số của MVD được dùng để thực hiện một chức năng nào đó

(có thể thay đổi được bằng phần mềm) ví dụ như chỉnh khơng, trừ giá trị bì
-V.V.

Bố trí trên bề mặt :

SET
A

rope

v

a

Bố trí bê mặt MVD 2510

MEAS =]


ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP NHÀ NƯỚC KH-94-04-05 PHAN B

3. Điều khiển hệ cấp liệu tự động bang PLC

Š7 - 200 :

a. Vài nét về thiết bị điều khiển logic khả trùnh SIMATIC S7-200 :
PLC là viết tất của Progammable Logic Control, là thiết bị điều khiển

logic lập trình được, hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật

tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình.
Micro 87-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng

Siemens ( CHLB Đức ) có cấu trúc theo kiểu module và có khả năng mở

rộng thêm các module theo yêu cầu của công nghệ. Thành phần cơ bản của

Š7-200 là khối vi xử lý CPU212 hoặc CPU214. Về hình thức bên ngồi, sự
khác nhau của hai loại CPU này nhận biết được nhờ số đầu vào/ra và nguồn
cung cấp.
+ CPU 212 có 8 cổng vào và 6 cổng ra và có khả năng được mở rộng

thêm bằng bai module mở rộng.

+ CPU 214 có 14 cổng vào và 10 cổng ra onboard, có khả năng mở
rộng cực đại thêm 7 module vào/ra (bao gồm cả module vào/ra tương
tự). S7-200 có nhiều loại module mở rộng khác nhau.

b. Hệ thống cấp liệu được điêu khiển bởi PLC S7-200 :
Đặt đầu vào ra cho PLC :

Các giá trị đầu vào PLC :
100

Khởi động hệ thống PLC

10.1

10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
11.0
I1

Mức
Mức
Mức
Mức
Mức
Mức
Mức
Mức
Mức

11.3

Công tắc tất động cơ cấp liệu cho máy đùn 2

11.4
11.5

Dự phịng
Dự phịng

11.2

đây
cạn
đầy
cạn
của
của
của
đầy
cạn

của
của
của
của
cân
cân
cân
của
của

Xilơ máy đùn
Xilơ máy đùn
thùng chứa 2
thùng chứa 2
định lượng Ì
định lượng 2
định lượng 3
Xilô máy din
Xilô máy đùn

1
1

2
2

Công tắc tất động cơ cấp liệu cho máy din 1