Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu của Công ty gạch granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng logic mờ

- Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu của công ty Gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng logic mờ” Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
- 34 3.1 Tình trạng hệ thống điều khiển hiện tại của máy nghiền.
- 34 3.1.1 Hệ thống điều khiển hiện tại.
- 47 3.2.2 Xây dựng hệ thống điều khiển mới trên nền PLC S7-300.
- 60 3.3.2 Bộ điều khiển mờ.
- Cấu trúc một bộ điều khiển mờ.
- Các bước thiết kế bộ điều khiển mờ.
- 65 3.3.4 Điều khiển mờ với S7-300.
- Giới thiệu về điều khiển mờ.
- Các bước thực hiện của một hệ thống điều khiển mờ.
- Xây dựng một chương trình điều khiển mờ với phần mềm cấu hình.
- Dùng mờ điều khiển quá trình nghiền.
- 61 Hình 3.3.3 Nguyên lý điều khiển không mờ.
- Hình 3.3.4 Nguyên lý điều khiển mờ.
- 66 Hình 3.3.6: Sơ đồ khối hệ thống đo và điều khiển máy nghiền dùng cảm biến tiếng ồn.
- 74 Hình 3.5.1 : Bộ mờ điều khiển quá trình nghiền.
- Trọng tâm của S7-300 là điều khiển quá trình trộn liệu trên cơ sở sử dụng logic mờ mà triển vọng trong lĩnh vực tự động hóa logic mờ ngày càng được ứng dụng rộng rãi.
- Luận văn này là sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển tự động và ứng dụng nó trong các bài toán trong công nghiệp cũng như thực tế.
- Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp tôi đã đi vào nghiên cứu thuật toán điều khiển mờ và ứng dụng điều khiển mờ điều khiển quá trình trộn liệu.
- Một số còn không chịu ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi theo thời gian của đối tượng điều khiển.
- Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu tại công ty Gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng Logic mờ để khắc phục các tồn tại đã nêu là một yêu cầu kỹ thuật cần thiết.
- 1.3 Kết quả sẽ đạt được Đề tài có mục tiêu nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu gạch granite trên cơ sở sử dụng logic mờ nhằm cải thiện Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật chất lượng điều khiển, thời gian đáp ứng nhanh, tỉ lệ thành phần trộn thực tế trong quá trình trộn liệu.
- Từ đó đi xây dựng cấu trúc tổng thể bộ điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu trên cơ sở sử dụng logic mờ.
- Đề tài xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu gạch granite có chất lượng cao hơn hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu hiện có tại công ty.
- Thời gian quay động cơ nhỏ được điều chỉnh tại Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật bảng điều khiển.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Nhược điểm.
- 2.3.5 Sơ đồ mô tả việc phối hợp nhiệm vụ từng công đoạn Nguyên liệu thô Băng tải 1 Băng tải 2 Cửa nạp liệu Cửa xả Hình 2.3.5 : Sơ đồ mô tả việc phối hợp nhiệm vụ từng công đoạn Hầm chứa 1Hầm chứa 2Hầm chứa 3Cân Thùng nghiềnBệ đỡ bằng Bê tông cốt Motor 110 KVA Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN TẠI VÀ ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN THỰC HIỆN 3.1 Tình trạng hệ thống điều khiển hiện tại của máy nghiền 3.1.1 Hệ thống điều khiển hiện tại 1.
- -Thiết bị gồm 2 động cơ -Hệ thống điều khiển : gồm 2 băng tải được điều khiển bằng nút nhấn, để động cơ hoạt động kéo băng tải hoạt động nạp nguyên liệu vào thùng nghiền.
- Toàn bộ quá trình hoạt động của băng tải được công nhân vận hành điều khiển bằng tay thông qua hệ thống nút nhấn điều khiển.
- 9 Hệ thống điều khiển máy nghiền bi MS40 Nhóm điều khiển cho quá trình quay với khớp nối thuỷ lực và khớp nối đàn hồi gồm.
- -Áp suất khí hoạt động ở bộ giảm áp từ 5 – 7 bar và được xác định bởi đồng hồ áp theo bảng điều khiển và hiển thị trên bảng điều khiển.
- 9 Hệ thống điện: Điều khiển và thiết bị điều khiển của máy nghiền bi gián đoạn bao gồm 2 bảng.
- Bảng điều khiển.
- Điều khiển tiếp theo sau được biểu diển ở tủ cung cấp năng lượng.
- 9 Bảng điều khiển : Bảng điều khiển bao gồm thiết bị điện cần phải có để điều khiển máy nghiền hoạt động ta thực hiện sự điều khiển theo vị trí trên bảng điều khiển.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật A.
- Công tắc điều khiển bắt đầu khởi động trước hết là chu kỳ báo hiệu bằng tín hiệu liên quan đến âm thanh phát ra.
- Vì vậy để máy nghiền có hiệu quả khi tốc độ về giá trị 0 ta cài đặt máy dò cục bộ trong bộ điều khiển.
- 9 Bảng điều khiển điện (khởi động bởi phần mềm).
- Hệ thống điều khiển được lập trình và điều khiển bằng ZEN LOGO của hãng SIEMENS có 4 ngõ vào và 4 ngõ ra.
- Đủ độ mịnĐúngSai 3.2 Đề xuất thực hiện - Ta sử dụng cấu hình PLC S7-300 loại 312, để thay thế cho ZEN LOGO để điều khiển và giám sát quá trình nghiền nguyên liệu.
- Để có thể thực hiện được đề xuất Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật trên, cần thiết ta sử dụng nguyên lý điều khiển mờ cho việc xác định độ mịn từ tiếng ồn.
- Tiếp theo, để có thể cài đặt được bộ điều khiển mờ đánh giá độ mịn từ tiếng ồn, luận văn sẽ sử dụng modul mềm FCPA của Siemens, tức là sẽ sử dụng S7-300.
- Chính vì lý do trên nên ta dùng PLC S7-300 có tích hợp phần điều khiển logic mờ.
- Trong bộ điều khiển, ngoài PLC S7-300 ta còn dùng thêm bộ cảm biến đo tiếng ồn, bộ cảm biến này dùng để đo mức độ âm thanh phát ra của máy nghiền trong quá trình máy nghiền hoạt động, từ tiếng ồn ta suy ra được độ mịn của nguyên liệu nghiền.Từ đó giúp cho người công nhân vận hành máy nghiền biết được chính xác độ mịn của nguyên liệu nghiền, giảm thời gian hoạt động của máy nghiền, hệ thống điều khiển máy nghiền hoạt động chính xác, ổn định và trơn tru hơn.
- Từ những ưu điểm trên khi ta dùng PLC S7-300 để điều khiển và vận hành quá trình hoạt động của máy nghiền sẽ giúp cho Công ty có những lợi ích như sau.
- Hệ thống điều khiển dùng PLC S7-300 loại 312 có khả năng mở rộng chức năng điều khiển trong quá trình trộn liệu của máy nghiền như sau.
- Phối hợp điều khiển hợp lý các máy móc, thiết bị trong quá trình nghiền.
- Điều khiển vòng lặp nhanh và chính xác.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Kết nối dễ dàng đến bất cứ hệ thống tự động và điều khiển của máy nghiền.
- Chiến lược điều khiển có thể hoàn toàn theo ý người vận hành.
- 3.2.2 Xây dựng hệ thống điều khiển mới trên nền PLC S7-300 9 Simatic PLC S7-300 PLC của simens hiện đang được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp tại Việt Nam.
- Trong đó dòng S7 được sử dụng rộng rãi nhất, các họ PLC của S7 gồm: S7-200, S7-300, S7-400 Hình 3.2.1: PLC S7-200 Hình 3.2.2: PLC S7-300 Hình 3.2.3: PLC S7-400 Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật PLC S7-300 : Hình 3.2.4 : PLC S7-300 Hình 3.2.5 : Modul I/O của PLC S7-300 Hình 3.2.6 : Thực hiện chương trình Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Simatic S7-300 là một hệ modul PLC đã được tối ưu hóa để đạt được chất lượng cao trong các quá trình tự động hóa nhà máy, xí nghiệp, tiết kiệm giải pháp hệ thống trong kiến trúc điều khiển tập trung và phân tán.
- +S7-300 có : Hệ thống điều khiển modul nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi trung bình.
- 3.2.3 Tác động xác định thời gian nghiền 9 Chu trình xác định thời gian nghiền Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 3.2.10: Lưu đồ quá trình nghiền 3.3 Thực hiện 9 Phương hướng thực hiện đề xuất: Sử dụng phương pháp mờ để điều khiển máy nghiền bi trong quá trình trộn liệu, nhằm thay thế phương pháp điều khiển hiện có tại công ty.
- Đem lại hiệu quả tốt nhất trong quá trình trộn liệu như : thời gian nghiền chính xác, tỷ lệ phối liệu chính xác, hệ thống điều khiển vận hành tốt.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật .
- Luật hợp thành mờ a/ Mệnh đề hợp thành Ví dụ điều khiển mực nước trong bồn chứa, ta quan tâm đến 2 yếu tố.
- trong đó S là miền xác định của tập mờ B’ 3.3.2 Bộ điều khiển mờ 1.
- Cấu trúc một bộ điều khiển mờ Một bộ điều khiển mờ gồm 3 khâu cơ bản.
- đây có thể coi như “bộ não” của bộ điều khiển mờ.
- Giải mờ : Biến giá trị mờ đầu ra của khối thiết bị hợp thành thành giá trị rõ gồm 4 phần : Mờ hóa, hệ luật mờ, thiết bị hợp thành, giải mờ tạo thành bộ điều khiển mờ cơ bản.
- Lấy tich phân tín hiệu ra bộ điều khiển mờ cơ bản.
- Các bước thiết kế bộ điều khiển mờ B1 : Định nghĩa tất cả các biến ngôn ngữ vào/ra.
- Số lượng này có ảnh hưởng cơ bản đến chất lượng của bộ điều khiển có thể thu được.
- Một số phương pháp để tạo nên các luật điều khiển mờ.
- Một sự kết hợp của chúng có thể là cần thiết để xây dựng một phương pháp hiệu quả cho việc tạo nên các luật điều khiển mờ.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Kinh nghiệm chuyên gia và sự hiểu biết của kỹ sư điều khiển các luật điều khiển mờ được thiết kế nhờ việc xem xét các hoạt động của con người và hiểu biết của các kỹ sư điều khiển.
- Chúng ta có thể hỏi một kỹ sư điều khiển để liệt kê số các phương thức dựa trên sự hiểu biết của người này về quá trình được điều khiển.
- Nếu chúng ta có một mô hình mờ của quá trình hoặc nếu chúng ta biết một vài tính chất có ích của quá trình, chúng ta có thể thiết kế hay sinh ra một tập các luật điều khiển mờ để đạt được hoạt động tối ưu.
- Ngày nay rất nhiều sự nghiên cứu cố gắng định hướng vào việc mô phỏng việc học của con người, chủ yếu là khả năng tạo nên các luật điều khiển mờ và sửa chữa chúng dựa trên kinh nghiệm ( hay sự hoạt động của hệ thống.
- 9 Những lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển mờ - Không bao giờ dùng điều khiển mờ để giải quyết bài toán mà có thể dễ dàng thực hiện bằng bộ điều khiển kinh điển.
- Vì bộ điều khiển mờ làm việc theo nguyên tắc sao chép lại kinh nghiệm, tri thức của con người trong điều khiển, vận hành máy móc.
- Do vậy, chất lượng của bộ điều khiển phụ thuốc phần lớn vào kiến thức, kinh nghiệm và sự hiểu biết của các chuyên gia về hệ thống đó, người đã trực tiếp điều khiển hệ thống đó bằng tay.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 3.3.3 Nguyên lý điều khiển không mờ Hình 3.3.4 Nguyên lý điều khiển mờ 3.3.3 Xác định độ mịn từ tiếng ồn qua suy luận mờ 9 Ta dùng mờ : Đo tiếng ồn  →độ mịn của vật liệu nghiền.
- Như vậy nhiệm vụ của hệ thống phân tích âm thanh là dò tìm các âm thanh đó và gửi tín hiệu về bộ điều khiển.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 3.3.6: Sơ đồ khối hệ thống đo và điều khiển máy nghiền dùng cảm biến tiếng ồn 3.3.4 Điều khiển mờ với S7-300 1.
- 9 Ứng dụng của Logic mờ trong điều khiển.
- Không chỉ ứng dụng trong các quá trình điều khiển vòng kín hoặc hở mà logic mờ còn dùng cho các quá trình xử lí thông tin trong đo lường và thu tập dữ liệu và hoạt động quản lí và kế hoạch Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Logic mờ cho phép việc chuyển “kinh nghiệm” của một chuyên gia vào một máy tính và có được một khái niệm “tự động” đúng nghĩa-sự tối ưu và giải quyết vấn đề nhanh chóng 9 Ưu nhược điểm của điều khiển mờ.
- Các bước thực hiện của một hệ thống điều khiển mờ 9 Giới thiệu về hàm thành viên của tập mờ : Nhìn chung, hàm thành viên có thể được định nghĩa bởi tất cả các hàm khác nhau như (phân bố bình thường, hàm chữ S, hình thang) Đối với mục đích ứng dụng thì người ta lấy hàm thành viên dạng hình thang và hình tam giác làm chuẩn.
- Chúng có thể mô tả với 3 hoặc 4 điểm và như thế có thể sẽ tạo ra nhiều phép tính trên không gian Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Các bước thực hiện của một hệ điều khiển mờ : Để một hệ điều khiển mờ có thể hoạt động thì điều cần thiết là nó phải làm việc với các giá trị không mờ ở các đầu vào và đầu ra của hệ thống.
- Cần phải có một sự chuyển đổi tương thích ở đầu vào và đầu ra của hệ mờ bởi vì dữ liệu điều khiển và đối tượng điều khiển đều ở dạng thế giới thực.
- Đầu vào của hệ mờ được sử dụng cho phần mềm cấu hình là các biến ngôn ngữ do người dùng định nghĩa - Phần mềm cho phép định nghĩa lớn nhất là 8 ngõ vào và 4 ngõ ra khi thực hiện định nghĩa các biến đầu vào/ra cho hệ thống thì phải dựa vào các thông số và các biến dữ liệu được cho bởi hệ thống cần điều khiển - Cần xác định rõ và chính xác ngõ vào tín hiệu điều khiển và ngõ ra điều khiển Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 3.3.9: Cửa sổ khai báo biến đầu vào và đầu ra Định nghĩa các hàm thành viên.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Hình 3.3.10: Cửa sổ hàm thành viên đầu vào Hình 3.3.11: Cửa sổ hàm thành viên đầu ra Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Xây dựng ma trận luật cho các biến : Luật nền của hệ thống điều khiển mờ được hỗ trợ bởi phần mềm cấu hình dựa trên luật cơ sở là “Nếu ..thì” và phần mềm hỗ trợ một công cụ để xây dựng các luật hợp thành cho các biến ngôn ngữ đó là “ma trận luật” hay “Rule Table” để dễ dàng cho việc xây dựng các luật hợp thành cho hệ thống Hình 3.3.12: Cửa sổ xây dựng ma trận cho các biến 4.
- Có thể gọi FB trong khối OB1, hay trong một chương trình điều khiển theo thời gian như OB35(100ms gọi 1 lần).
- 9 Tác động công cụ sử dụng cấu hình Việc thực thi của ứng dụng mờ cũng được điều khiển bởi công cụ cấu hình.
- Dùng mờ điều khiển quá trình nghiền Hình 3.5.1 : Bộ mờ điều khiển quá trình nghiền Bộ điều khiển mờ với 2 biến ngôn ngữ đầu vào là độ mịn (H), tiếng ồn của máy nghiền khi hoạt động (N) và 1 biến ngôn ngữ đầu ra là động cơ điều khiển máy nghiền hoạt động (Motor).
- Có nhiệm vụ điều khiển máy nghiền hoạt động ổn định và đáp ứng chính xác thời gian của mỗi mẻ nghiền.
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Mô phỏng Bộ điều khiển mờ với 2 biến ngôn ngữ đầu vào là độ mịn (H), tiếng ồn của máy nghiền khi hoạt động (N) và 1 biến ngôn ngữ đầu ra là động cơ điều khiển máy nghiền hoạt động (Motor).
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật KẾT LUẬN Hiện nay các hệ thống điều khiển tự động sử dụng SIMATIC PLC đang ngày càng phổ biến.
- Các chương trình điều khiển được tổ chức thành các khối như FB, FC tạo sự dễ dàng cho quá trình soạn thảo và sửa chữa lỗi.
- Luận văn này là sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển tự động và khả năng ứng dụng của nó trong thực tế đặt biệt là trong điều khiển quá trình.
- Việc nâng cao chất lượng điều khiển luôn là tiêu chí hàng đầu của những nhà thiết kế.
- Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 04 năm 2012 Học viên Vũ Xuân Hà Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1 Đánh giá kết quả thực hiện luận văn : Trong quá trình thực hiện cài đặt bộ điều khiển mờ do gặp phải các vấn đề như phần mềm Fuzzy Control++ rất khó tìm do đó em gặp khó khăn trong quá trình thực hiện phần thực nghiệm của đối tượng này.
- Kết quả luận văn đáp ứng được yêu cầu điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu trong công nghiệp sản xuất gạch granit.
- Từ đó củng cố thêm lý thuyết điều khiển mới : Giám sát và điều khiển quá trình trộn liệu bằng phương pháp mờ, có ý nghĩa lớn khi ứng dụng vào thực tế như cải tiến các hệ thống điều khiển kinh điển hiện tại của công ty.
- Đối với PLC, nghiên cứu ứng dụng phương pháp điều khiển vào nhiều đối tượng hơn, thực tế hơn và hiệu quả hơn .
- Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Doãn Phước & Phan Xuân Minh, Lý thuyết điều khiển mờ, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2006.
- [4] Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2006 [5] Nguyễn Phùng Quang, Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2006.
- [6] Nguyễn Văn Vụ, Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá nhiệt độ lò nung của công ty gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng logic mờ, luận văn thạc sĩ kỹ thuật, 2012

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt