Đang tải... (xem toàn văn)
bài tập lớn môn đo lường cảm biến mô tả hoạt đọng của hệ thống chiết rót chất lỏng trong sản xuất.Ngày nay việc ứng dụng khoa học công nghệ vào lao động sản xuất là một nhu cầu không thể thiếu.Nó quyết định việc tăng năng suất lao động,hạ giá thành sản phẩm,giảm nhẹ sức lao động cho người lao động,nâng cao hiệu quả kinh tế,chất lượng sản phẩm. Đối với một nước đang phát triển trong thời kì phát triển của sự nghiệp công hóahiện đại hóa như nước ta hiện nay,việc từng bước cở giới hóa hoạt động sản xuất là rất quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó,nhóm chúng em đã tìm hiểu đề tài:Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất”,nhằm phục vụ cho việc chiết rót sản phẩm cho các ngành sản xuất có nhu cầu. Việc thực hiện bài tập lớn này rất là bổ ích cho các sinh viên, nó sẽ giúpcác sinh viên tự tìm tòi học hỏi, và hiểu ra nhiều quy trình chiết rót và cách vận hành của nó, từ đó sẽ làm nền tảng và nguồn kiến thức dồi dào chocác sinh viên khi hoạt động trong các công tác chuyên ngành của mình vàcác hoạt động trong đời sống về lĩnh vực thiết kế, thi công, quản lý hệ thốngchiết rót. Các hệ chiết rót chất lỏng được ứng dụng rất rộng rãi .
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN - - BÀI TẬP LỚN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Giáo viên hướng dẫn: Võ Thị Cẩm Thùy ĐỀ TÀI 6:HỆ THỐNG CHIẾT RĨT CHẤT LỎNG Nhóm thực :Nhóm Trần Văn Ngỗn Nguyễn Văn Nam Nguyễn Văn Nghiêm Nguyễn Đại Nghĩa Nguyễn Hữu Ngọc ĐỀ TÀI Xét khâu rót chất lỏng vào thùng hệ thống sản xuất,mơ tả cơng nghệ hình vẽ: Hệ thống gồm : Động kéo băng tải, hai nút khởi động dừng hệ thống : Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng đẩy từ kho chứa hang, Van đươc điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa Các thông số cần giám sát mức chất lỏng bồn chứa mức chất lỏng rót vào thùng, vị trí thùng băng tải Đối tượng điều khiển động kéo băng tải, Van 1, Van thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải Bồn chứa cao 2m thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót có tính dẫn điện, khơng có tính chất ăn mịn hóa học u cầu : Trình bày tổng quan cơng nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống? Liệt kê cảm biến có hệ thống Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? Trình bày loại cảm biến lựa chọn? Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến va tính tốn xử lý tín hiệu đầu cảm biến để tác động đến đối tượng điều khiển? Đánh giá sai số hệ thống (giới hạn, nguyên nhân biện pháp khắc phục) YÊU CẦU CHUNG - Tên đề tài - Danh sách SV nhóm - Tên GV hướng dẫn 2- Đầu có nội dung giao đề tài( Phiếu giao đề tài)- Và hướng dẫn yêu cầu chung Bố cục trình bày 3- Bố cục trình bày theo hướng dẫn sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế Chương 2: Nội dung thực 2.1- Yêu cầu đề tài 2.2- Các hướng giải 2.3- Lý lựa chọn cho thiết kế 2.4- Tính chọn thiết bị Chương 3: Kết luận 3.1- Các kết đạt 3.2- Các hạn chế thực 3.3- Biện pháp khắc phục Chương 4: Bài dịch tài liệu cảm biến 4.1- Bản tài liệu lý thuyết 4.2- Bản tài liệu sử dụng cảm biến Mục lục Phông chữ sử dụng báo cáo: Times New Roman-14 4- Thời gian nộp : 5- Mỗi nhóm in nộp 6- Lớp trưởng tổng hợp file mềm nhóm, ghi đĩa CD – nộp lại cho GV giảng dạy trước bảo vệ Chú ý: Các nhóm khơng trình bày theo hướng dẫn GV trả báo cáo – coi không đạt lần MỤC LỤC CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG …………………8 CHƯƠNG 2:NỘI DUNG THỰC HIỆN ……………………… 17 2.1 Yêu cầu đề tài ………………… 17 2.2 Các hướng giải ……………………….18 2.3 Lý lựa chọn cho thiết kế ………… 18 2.4 Tính chọn thiết bị ………….28 Chương 3: KẾT LUẬN ……………………………………… 41 3.1 kết đạt ……………………………… 41 3.2 Các hạn chế thực ………………………… 41 3.3 Biện pháp khắc phục ……………………………… 41 Chương 4: BÀI DỊCH TÀI LIỆU CẢM BIẾN …………… 43 LỜI NÓI ĐẦU Ngày việc ứng dụng khoa học công nghệ vào lao động sản xuất nhu cầu khơng thể thiếu.Nó định việc tăng suất lao động,hạ giá thành sản phẩm,giảm nhẹ sức lao động cho người lao động,nâng cao hiệu kinh tế,chất lượng sản phẩm Đối với nước phát triển thời kì phát triển nghiệp cơng hóahiện đại hóa nước ta nay,việc bước cở giới hóa hoạt động sản xuất quan trọng việc làm cần thiết Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó,nhóm chúng em tìm hiểu đề tài:Xét khâu rót chất lỏng vào thùng hệ thống sản xuất”,nhằm phục vụ cho việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu Việc thực tập lớn bổ ích cho sinh viên, giúpcác sinh viên tự tìm tịi học hỏi, hiểu nhiều quy trình chiết rót cách vận hành nó, từ làm tảng nguồn kiến thức dồi chocác sinh viên hoạt động cơng tác chun ngành vàcác hoạt động đời sống lĩnh vực thiết kế, thi cơng, quản lý hệ thốngchiết rót Các hệ chiết rót chất lỏng ứng dụng rộng rãi Mặc dù có nhiều cố gắng q trình làm đề tài khơng tránh khỏi sai sót cách trình bày phần thể đề tài mình.Mong thầy,cơ bạn góp ý bổ sung thêm để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀHỆ THỐNG THIẾT KẾ Hệ thống gồm:Động kéo băng tải,hai nút khởi động dừng hệ thống:Start,Stop,Bồn chứa chất lổng cần rót,thùng rỗng đẩy từ kho chứa thùng,Van điều khiển để rót chất lổng vào thùng,van điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa Các thông số cần giám sát mức chất lỏng bồn chứa mức chất lỏng rót vào thùng,vị trí thùng băng tải.Đối tượng điều khiển động kéo băng tải,Van 1,Van thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải.Bồn chứa cao 2m thùng cao 0.5m.Chất lỏng cần rót có tính dẫn điện khơng có tính chất ăn mịn hóa học 1.1Tổng quan hệ thống băng tải 1.1.1 Băng tải Hiểu cách đơn giản hiểu băng tải chế máy vận chuyển tải đơn (thùng carton, hộp, túi ,…) số lượng lớn vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ điểm A đến điểm B Định nghĩa chuyên nghiệp hệ thống băng tải thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu sản xuất với khoảng cách Vậy Băng chuyền, băng chuyền công nghiệp, hệ thống băng chuyền, băng tải phận quan trọng dây chuyền sản xuất, lắp ráp doanh nghiệp, nhà máy nước Góp phần tạo nên môi trường sản xuất động, khoa học giải phóng sức lao động mang lại hiệu kinh tế cao 1.1.2 Cấu tạo băng tải Hệ thống băng tải thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu sản xuất với khoảng cách Thành phần cấu tạo - Một động giảm tốc trục vít điều khiển kiểm sốt tốc độ - Bộ lăn, truyền lực chủ động - Hệ thống khung đỡ lăn - Hệ thống dây băng lăn Mỗi loại băng tải sử dụng trường hợp định, cần tìm hiểu để sử dụng đạt hiệu cao 1.1.3.Ứng Dụng Có nhiều loại băng tải ứng dụng điều kiện tính chất làm việc khác Trong sở sản xuất qui mô vừa nhỏ, cơng trình thi cơng vĩ mơ, việc sử dụng loại băng tải giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công, nhân lực, thời gian tăng hiệu rõ rệt Mỗi loại băng tải sử dụng trường hợp định, cần tìm hiểu để sử dụng đạt hiệu cao 10 loại Ứng dụng điển hình ngành cảng biển, dây chuyền băng tải; công nghiệp gỗ, giấy, thủy tinh, nhựa, thực phẩm hóa chất Thông số kỹ thuật Chuẩn kết nối Cảm biến điện dung có chuẩn kết nối: - M12, M18, M30, M34 - Ф 34mm, 20x14x48mm, 105x80x40mm, 105x80x42mm, 105x80x30mm - Touch sensor Vật liệu chế tạo - Kim loại - Thép không gỉ - Vật liệu tổng hợp Khoảng cách phát đối tượng Khoảng cách phát tối đa 70mm, tùy sensor cụ thể Số dây kết nối Kết nối dây, dây dây Kiểu kết nối Connector, M12, 1/2’’, DIN, Cable, terminals Đầu DC PNP, DC NPN, DC PNP/NPN, AC/DC, Namur Function NO, NC, NO/NC Cấp độ bảo vệ IP 65, IP 67, IP 65/ IP 67 32 Cảm biến điện dung nhận biết độ cao mực chất lỏng 2.4.3:Cảm biến siêu âm 33 E4PA hình trụ analog • Cảm biến siêu âm hình trụ, với ngỏ analog 4-20mA, 0-10VDC • Dùng để đo khoảng cách và đợ dầy • Nguồn cấp 12-24VDC ±10% • Khơng phụ tḥc hình dáng, tính chất, màu sắc của vật thể • Tần số sóng siêu âm hoạt đợng 65-380Kz • Góc phát sóng hẹp ±80, kiểm tra vật có diện tích nhỏ 100x100mm • Đèn báo thị trạng thái ngỏ màu xanh • Nhiệt độ hoạt động -10~550C, đạt độ kín IEC IP65 34 • Lắp đặt đơn giản, dễ dàng bảo trì, thiết kế với tuổi thọ cao • Ứng dụng phát hiện vật thể • Một số model thơng dụng: • Cảm biến siêu âm hình trụ, với ngỏ analog 4-20mA, 0-10VDC • Dùng để đo khoảng cách và đợ dầy • Nguồn cấp 12-24VDC ±10% • Khơng phụ thuộc hình dáng, tính chất, màu sắc của vật thể • Tần số sóng siêu âm hoạt đợng 65-380Kz • Góc phát sóng hẹp ±80, kiểm tra vật có diện tích nhỏ 100x100mm • Đèn báo thị trạng thái ngỏ màu xanh • Nhiệt độ hoạt động -10~550C, đạt độ kín IEC IP65 • Lắp đặt đơn giản, dễ dàng bảo trì, thiết kế với tuổi thọ cao • Ứng dụng phát hiện vật thể • Một số model thông dụng: o E4PA-LS50-M1-N: loại khoảng cách đo 50-500mm o E4PA-LS200-M1-N: loại khoảng cách đo 120-2000mm o E4PA-LS400-M1-N: loại khoảng cách đo 240-4000mm o E4PA-LS600-M1-N: loại khoảng cách đo 400-6000mm 35 *Thiết kế vị trí lắp đặt cảm biến xử lý tín hiệu đầu Thiết kế vị trí lắp đặt kho V1 E2 E1 CB3 CB1 V2 CB2 BĂNG TẢI Chú thích sơ đồ: Kho:chứa thùng rỗng CB1: Cảm biến quang ( phát thùng rỗng) CB2: Cảm biến điện dung phát thùng rỗng để mở van CB3: Cảm biến siêu âm( phát mức chất lỏng) V1,V2: van1,van 36 E1,E2: cảm biến điện dung (phát mức chất lỏng bồn chứa) Xử lí tín hiệu đầu cảm biến Mạch lực mạch điều khiển: MẠCH ĐIỀU KHIỂN + STOP START - P P KĐ RL CB1 KĐ CB2 KĐ E1 RL RL E2 KĐ RL CB3 KĐ RL4 37 RL 55 T3 RL3 LR1 T2 T1 RL5 T1 RL2 P T4 RL2 RL5 MẠCH LỰC 220V ~ CB T1 T2 T3 T4 38 M2 M1 V1 V2 Động bang tải động đẩy thùng van van Thuyết minh: -Công đoạn 1:Đấy thùng từ kho xuống băng tải Khi ấn nút stast cuộn T2 có điện,động đẩy thùng( M2) hoạt động đẩy thùng xuống băng tải=> cảm biến (CB1) có điện,cuộn Rl1 có điện, T2 điện động M2 ngừng hoạt động Khi thùng rỗng qua CB1, CB1 điện, Rl1 điện, T2 có điện động M2 hoạt động -Công đoạn 2:điều khiển động băng tải Khi ấn stast cuộn T1 có điện động băng tải( M1) hoạt động, thùng chứa chạm vào cảm biến 2(CB2) cuộn Rl2 có điện, cuộn T1 điện=> động băng tải ngừng hoạt động Khi thùng qua cảm biến CB2 điện cuộn Rl2 điện , T1 có điện=> động băng tải hoạt động -Cơng đoạn 3: rót chất lỏng vào thùng rỗng Khi thùng rỗng tới vị trí cảm biến 2, CB2 có điện=> cuộn Rl2 có điện=> cuộn T4 có điện, tiếp điểm T4 mạch lực đóng lại van 2(V2) mở chất lỏng rót vào thùng rỗng 39 Khi chất lỏng van rót vào thùng rống đến mức soi cảm biến siêu âm tiếp điểm CB3 đóng lại cuộn Rl5 có điện=> cuộn T4 điện, tiếp điểm T4 mạch lực mở V2 điện van ngừng rót chất lỏng vào thùng chứa -Công đoạn 4:bơm chất lỏng vào thùng chứa Khi chất lỏng mức cảm biến điện dung E1 E2 cuộn Rl3,Rl4 khơng có điện=> cuộn T3 có điện, tiếp điểm T3 mạch lực đóng lại => van 1( V1) có điện mở chất lỏng rót vào bể chứa Khi chất lỏng ngập đến cảm biến điện dung E2 ta có tiếp điểm E1 E2 có điện=> cuộn Rl3,Rl4 có điện=> cuộn T3 điện, tiếp điểm T3 mạch lực đóng lại => van1 đóng lại van ngừng rót chất lỏng vào bể chứa 40 Chương Kết luận 3.1 Kết đạt Từ kiến thức ôn đo lường cảm biến số môn khác chúng em nghiên cứu đề tài chiết rót chất lỏng tự đơng Hệ thống chiết rót chất lỏng tự động sử dụng cảm biến,role công tác tơ,tạo hệ thống rót tự động mà người vận hành dễ dàng điều khiển hệ thống Chúng em hiểu biết thêm hệ thống chiết rót chất lỏng sản xuất Bước đầu giải việc lựa chọn cảm biến hệ thống 3.2 Các hạn chế thực Do kiến thức hạn chế thiếu kiến thức thực tế nên hệ thống chiết rót chúng em cịn thiếu độ xác cồng kềnh không nêu cao vấn đề kinh tế Bên cạnh cịn chưa cụ thể hóa tốn áp dụng thực tế Khó khăn việc lưa chọn phương án giải tính tốn lựa chọn cảm biến 3.3 Biện pháp khác phục -tính tốn lưa chọn thiết bị hệ thống phù hợp tránh lãng phí - sử dụng PLC (điều khiển logic khả trình) để độ xác cao - trau dồi kiến thức thực tế chuyên môn 41 Chương 4:Bản dịch tài liệu cảm biến Sensor (Cảm biến) thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lý Đã từ lâu sensor sử dụng phận để cảm nhận phát hiện, từ vài ba chục năm trở lại chúng thể vai trò quan trọng kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt lĩnh vực đo lường, kiểm tra điều khiển tự động Nhờ tiến khoa học công nghệ lĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tử tin học, sensor giảm thiểu kích thước, cải thiện tính ngày mở rộng phạm vi ứng dụng Giờ lĩnh vực từ dân đến quân mà khơng sử dụng sensor Chúng có mặt hệ thống tự động phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm lượng, chống ô nhiễm môi trường, phát an ninh Sensor ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm 4.1:Bản tài liệu lý thuyết CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG VÀ MỨC ĐỘ Cảm biến lưu lượng sử dụng việc theo dõi kiểm soát nhiều ứng dụng, đo khơng khí dịng chảy chất lỏng Có nhiều cách xác định dịng chảy(lưu lượng, lưu lượng dòng chảy, dòng chảy thành lớp, dịng chảy hỗn loạn) Có nhiều cơng nghệ đáng tin cậy loại cảm biến sử dụng cho mục đích Một số cơng nghệ áp dụng cho khơng khí đo lưu lượng chất lỏng, nguyên tắc hoạt động giữ hai ứng dụng 42 Các công nghệ khác cho vay để luồng khơng khí dịng chảy chất lỏng cụ thể Trong chương này, thảo luận số kỹ thuật thường sử dụng để đo hai luồng không khí dịng chảy chất lỏng Bổ sung cho dịng chảy đo lường đo mức Sử dụng nhau, cảm biến lưu lượng mức độ trả lời câu hỏi "bao nhiêu" phịng thí nghiệm ngành cơng nghiệp tồn giới Cả hai trình đo lường chia sẻ phân biệt phức tạp Cảm biến mức Loại cảm biến mức chất lỏng Như nói , mức độ cảm biến có liên quan chặt chẽ với dịng chảy cảm biến Ứng dụng com-mon hầu hết sử dụng cho cấp cảm biến đo lường bể chứa q trình kiểm sốt điều khiển Một số cơng nghệ cảm biến cấp độ có sẵn bao gồm áp suất thủy tĩnh , siêu âm , RF điện dung, từ giảo[hiện tượng hình dạng, kích thước vật từ (thường sắt từ) bị thay đổi tác dụng từ trường (từ giảo thuận) ngược lại, tính chất từ vật từ bị thay đổi có thay đổi hình dạng kích thước (từ giảo nghịch)] radar hệ thống Thủy tỉnh Đo lường mức độ sử dụng khác biệt áp suất thủy tĩnh dựa nguyên tắc khác biệt áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng có liên quan đến mật độ chất lỏng chiều cao cột Các truyền áp suất lắp đặt cho ứng dụng giám sát mức độ Các truyền áp suất đặt xa Tuy nhiên , điều đòi hỏi tập tin hiệu chuẩn máy phát để bù đắp cho khác biệt độ cao cảm biến mức độ đo Loại bọt xà sử dụng công nghệ cảm biến thủy tĩnh phát triển để ứng dụng bồn chứa atmo -spheric, hầm chứa nước thải,bể chứa ứng dụng khác mà có máy phát gắn mức 43 cảm nhận , dễ bị cắm Hệ thống bọt xà bơng chảy lượng nhỏ khí nén (hay chất khí khác) thơng qua ống ngâm chất lỏng, với lối thoát thấp mức chất lỏng theo dõi thấp Tốc độ dòng chảy khơng khí điều chỉnh để tổn thất áp suất khơng khí ống khơng đáng kể áp lực dẫn điểm ống xấp xỉ với đầu thủy tĩnh chất lỏng bồn chứa Tính xác cơng nghệ cảm biến thủy tĩnh liên quan đến tính xác cảm biến áp suất mà sử dụng sss Điểm đặc biệt thông minh áp suất (DP) máy phát điều chỉnh để đo mức độ cảm biến sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp, công nghệ cảm biến sử dụng phổ biến Máy phát thông minh 4-20 mA tương tác với hệ thống điều khiển phân tán từ xa (DCS), điều khiển logic lập trình (PLC), hệ thống điều khiển khác Thủy tĩnh bồn chứa(HTG) ứng dụng Kỹ thuật ứng dụng để đo xác lượng chất lỏng cịn lại theo dõi trình bồn chứa Việc đo mức chất lỏng kết nối với bảng kỹ thuật số để truy cập máy tính từ xa Sóng Siêu Âm Cảm biến mức sóng siêu âm phát sóng âm bề mặt chất lỏng phản ánh sóng âm trở lại nguồn Thời gian vận chuyển tỷ lệ thuận với khoảng cách bề mặt chất lỏng máy phát Các cảm biến lý tưởng cho mức không tiếp xúc cảm biến chất lỏng nhớt cao su dầu nặng bùn Thực tế có giới hạn phương pháp bao gồm: • Bọt bề mặt hấp thụ âm • Tốc độ âm thay đổi theo nhiệt độ • Sự hỗn loạn gây đọc khơng xác • Tấn số vô tuyến Điện Dung 44 số cải tiến so với phương pháp điện dung tần số vô tuyến bao gồm Thiết bị phát mức độ điện dung làm việc theo nguyên tắc mạch điện dung hình thành tàu thăm dị thành mạch Sự thay đổi điện dung có thay đổi mức độ chất lỏng tất chất lỏng thơng thường có số điện mơi cao so với khơng khí Máy dò kết nối với máy phát RF gắn bên ngồi xe tăng Truyền tải đo mức độ dạng khác công cụ nhận máy tính máy ghi biểu đồ hệ thống điều khiển phân tán điều khiển logic lập trình Các cảm biến hữu ích cảm nhận mức độ loạt chất lỏng bùn hóa chất lỏng dung dịch nước vôi hữu Cũng có thăm dị kép cảm biến mức điện dung sử dụng để cảm nhận giao diện hai chất lỏng có số điện mơi khác Các cảm biến chắn dễ sử dụng không chứa phận chuyển động đơn giản để làm Chúng thiết kế cho nhiệt độ cao áp lực ứng dụng Có khác biệt hệ thống gọi tần số vô tuyếntrở kháng tần số vô tuyến nhận vào (trở kháng tổng chống lại dòng điện xoay chiều hay tần số vô tuyến mạch nạp đối ứng trở kháng biện pháp cách dễ dàng dòng điện kỹ thuật cung cấp độ tin cậy tốt phạm vi lớn ứng dụng mạch 45 ... chất lưu 12 Trong sơ đồ hình 20.20b, phao hình trụ (1) nhúng chìm chất lưu, phía treo cảm biến đo lực (2) Trong trình đo, cảm biến chịu tác động lực F tỉ lệ với chiều cao chất lưu: Trong đó: P... mức phương pháp thuỷ tĩnh Hình 20.20: Sơ đồ đo mức theo phương pháp thuỷ tĩnh a) Dùng phao cầu b) Dùng phao trụ c) Dùng cảm biến áp suất vi sai Trong sơ đồ hình 20.20a, phao (1) mặt chất lưu nối... Có hai dạng đo: đo liên tục xác định theo ngưỡng 11 Khi đo liên tục biên độ tần số tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưu cịn lại bình chứa Khi xác định theo ngưỡng, cảm biến đưa tín hiệu dạng