Đề tài
Nghiên cứu tính toán và
thiết kế hệ thống điều
khiển nhiệt độ lò sấy

1
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TRÀNG AN 4
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của công ty 4
1.2. Đặc điểm hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty 4
1.2.1. Các lĩnh vực sản xuất và kinh doanh của công ty 4
1.2.2. Máy móc thiết bị 5
1.2.3. Nguyên vật liệu 6
1.2.4. Đặc điểm qui trình công nghệ 7
1.2.4.1 Dây chuyền kẹo sữa 7
1.2.4.2 Dây chuyền bánh pháp 7
1.2.4.3 Dây chuyền bánh quế 7
1.2.2.4 Dây chuyền đùn snack 7
1.2.4.5 Dây chuyền bánh quy 7
1.3 Hiện trạng môi trường 9
1.3.1 Vị trí địa lý 9
1.3.2 Điều kiện tự nhiên 9
1.3.3 Nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 10
Chương 2 : MÔ TẢ CÔNG NGHỆ DÂY TRUYỀN ĐÙN SNACK BC 45
VÀ LÒ SẤY 11
2.1 Giới thiệu về dây truyền 11
2.2 Mô tả chung về công nghệ và nguyên lý hoạt động 11
2.2.1 Động cơ quạt M03 11
2.2.2 Đông cơ bơm nước M33 11
2.2.3 Động cơ trục chính M04 12

5.5.2 Tính chọn phần tử 27
565 Khuếch đại xung và biến áp xung 28
5.6.1 Khuếch đại xung 28
5.6.2 Biến áp xung 28
Chương 6 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÍN VÀ MÔ PHỎNG 30
6.1 Xây dựng sơ đồ cấu trúc 30
6.1.1 Sơ đồ khối 30
6.1.2 Sơ đồ cấu trúc 31
6.1.3 Tổng hợp bộ điều chỉnh 31
6.2 Mô phỏng 33
KẾT LUẬN 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 373
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi học xong mỗi sinh viên phải tự đánh giá quá trình học tập của mình qua quá
trình làm đồ án tốt nghiệp theo yêu cầu được giao. Đây không phải là để kiểm nghiệm lại
những kiến thức đã học mà còn giúp sinh viên nghên cứu những kiến thức mới trong quá
trình sản xuất. Đồng thời giúp sinh viên có thể liên hệ vận dụng kiến thức giữa lý thuyết
và thực tế.
Ngành Tự động hóa Tự động hóa là một ngành công nghệ liên quan đến việc ứng
dụng các kỹ thuật cơ khí hiện đại, kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật máy tính vào việc vận
hành và điều khiển quá trình sản xuất. Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng
cao, yêu cầu về số lượng và chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng.
Điều đó đòi hỏi các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức
độ tự động hóa ngày càng cao với việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ
giúp của máy tính. Tự động hóa cũng giúp con người giảm sức lao động tay chân, nâng
cao năng suất, chất lượng, tiết kiệm thời gian, chính xác các quá trình sản xuất. Tăng hiệu
quả kinh tế cho các doanh nghiệp.

theo quyết định của UBND thành phố HN thành Công ty Cổ phần Tràng An. Trụ sở
chính: Phố Phùng Chí Kiên - phường Nghĩa Đô - Cầu Giấy - Hà Nội.
Trải qua gần 40 năm kinh nghiệm, Công ty Cổ phần Tràng An đã không ngừng phát triển
lớn mạnh và trở thành một
trong những doanh nghiệp hàng đầu Việt
nam, đặc biệt là thương hiệu "Tràng An"
đã thành thương hiệu uy tín chất lượng
được công nhận và đứng vững trên thị
trường.
1.2. Đặc điểm hoạt động sản xuất kinh doanh của công ty
1.2.1. Các lĩnh vực sản xuất, ngành nghề kinh doanh của công ty

Hình 1.2 Giới thiệu
sản phẩm
Hình 1.1 Cổng Công ty
5
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Ngành nghề sản xuất kinh doanh truyền thống của công ty là sản xuất bánh kẹo
các loại, nước giải khát.
Các ngành sản xuất khác:
* Sản xuất kinh doanh các sản phẩm công nghệ thực phẩm – vi sinh; xuất nhập khẩu các
loại: vật tư, nguyên liệu, hương liệu, phụ gia, thiết bị, phụ tùng có liên quan đến ngành
công nghệ thực phẩm – vi sinh.
* Dịch vụ đầu tư, tư vấn, tạo nguồn vốn đầu tư, nghiên cứu đào tạo, chuyển giao công
nghệ, thiết kế, chế tạo, xây lắp thiết bị và công trình chuyên ngành thực phẩm.
* Kinh doanh khách sạn, chung cư, nhà cao tầng, nhà hàng, đại lý, cho thuê văn phòng,
du lịch, hội chợ, triển lãm, thông tin, quảng cáo.
* Tham gia mua, bán cổ phiếu trên thị trường chứng khoán.
. Nhóm sản phẩm thế mạnh của Công ty:
* Kẹo Chewy: Được sản xuất từ sữa tươi nguyên chất trên dây chuyền thiết bị công nghệ

Hình 1.4 Lò nướng bánh Pháp
Hình 1.5 Thiết bị nấu kẹo sữa
1.2.3. Nguyên vật liệu

7
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Đặc thù của công ty là sản xuất bánh kẹo với nhiều chủng loại (kẹo Chewy, kẹo
cứng hoa quả, bánh ốc quế, bánh kem…). Vì thế, nguồn nguyên vật liệu được sử dụng
cũng hết sức đa dạng và phong phú như: đường, muối, bột mỳ, sữa, dầu ăn, hương liệu…
1.2.4. Đặc điểm về quy trình công nghệ
Cải tiến quy trình công nghệ và áp dụng những tiến bộ của khoa học công nghệ
vào sản xuất là một trong những mục tiêu đổi mới sau cổ phần hóa của công ty. Hiện nay
hầu hết các công đoạn sản xuất sản phẩm của công ty đều được chạy trên những dây
chuyền hiện đại.
1.2.4.1. Dây chuyền kẹo sữa
Là dây chuyền có công nghệ hiện đại tiên tiến bậc nhất hiện nay trên thế giới. Với
công nghệ đặc biệt sử dụng sữa tươi nguyên chất, nấu trong điều kiện cô chân không
màng siêu mỏng "Super-thin Film Vacuum Cooker" giúp sản phẩm giữ được hương vị tự
nhiên, các vi chất dinh dưỡng từ sữa tươi nguyên chất Mộc Châu, thêm vào đó là các
hương vị truyền thống độc đáo ấn tượng của Tràng An như hương cốm, cà phê sữa,
sôcôla sữa , hương hoa quả đặc trưng của miền nhiệt đới. Với dây chuyền hiện đại và
khổng lồ này, Tràng An sắp cho ra mắt khách hàng các sản phẩm hấp dẫn như
kẹo ngô, đậu đỏ, khoai môn góp phần làm phong phú bộ sưu tập sản phẩm kẹo mềm
cao cấp có uy tín của mình.
1.2.4.2. Dây chuyền bánh Pháp – French Pancake
Với công nghệ đặc biệt của Pháp, sản phẩm lần đầu tiên được sản xuất tại Việt
nam, với giá trị dinh dưỡng cao, thơm ngon, đa dạng về hương vị kem như khoai môn,
đậu đỏ, dâu, dừa sản phẩm thực sự đã chinh phục khách hàng ngay từ loạt đầu tiên ra
mắt thị trường.
1.2.4.3. Dây chuyền bánh quế

Quật kẹo
Định hình và
gói
Làm nguội
Đóng túi,
đóng hộp
Phụ liệu, mỡ,
sữa
Tinh dầu
Kho
9
Chương 1: Tổng quan về công ty cổ phần Tràng an
Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo mềm:

Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất kẹo mềm
1.3. Hiện trạng môi trường
1.3.1. Vị trí địa lý
Công ty cổ phần Tràng An nằm trên phường Nghĩa Đô – quận Cầu Giấy ở về phía
tây bắc thành phố Hà Nội.
Phía bắc tiếp giáp khu tập thể 5 tầng.
Phía đông giáp giới cụm dân cư của phường.
Phía nam và phía tây giáp giới Học viện quân sự.
Diện tích toàn bộ mặt bằng của công ty là 26.634m
2
1.3.2. Điều kiện tự nhiên
Công ty nằm ở khu vực Hà Nội là khu vực thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa,
mưa nhiều. Nước mưa chảy chàn khá sạch, tuy vậy không tránh khỏi hiện tượng nước

Nguyên liệu
(nha, đường,

5
tăng lên.
Nước thải từ các điểm thải của các phân xưởng sản xuất và nước mưa trên mặt bằng của
Công ty được thu gom vào các mương ngầm, sau đó đưa qua hệ thông xử lý và theo hệ
thống mương thải của Công ty đổ vào hệ thống cống ngầm của thành phố.

11
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
Chương 2
MÔ TẢ CÔNG NGHỆ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐÙN
SNACK BC 45 VÀ LÒ SẤY
2.1. Giới thiệu về dây truyền
Toàn bộ thiết bị công nghệ dây truyền sản xuất snack BC 45 của cộng hòa pháp
Dây truyền đùn snack bc 45 gồm có 8 động cơ chính.
2.2. Mô tả chung về công nghệ và nguyên lý làm việc của dây truyền đùn
snack
Khởi động hệ thống :
Trước tiên, ta gạt cầu dao tổng QS00 cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống chuẩn bị làm
việc. Các đầu ra của máy biến áp T00A, T00B, T00C, T00D và bộ nguồn 24(V) DC có
điện sẵn sàng cung cấp cho các thiết bị điều khiển.
Sau đó ấn nút khởi động tổng SM01, cuộn dây công tắc tơ KA01A có điện theo đường :
( 0020, SU01A, SU01B, SU01C, SA01, SM01, KA01A, 0021 ) và đóng tiếp điểm
thường mở KA01A ( 0104, 0105 ) để tự duy trì, đóng tiếp điểm thường mở KA01A
(0104, 0110 ) cấp điện cho đầu dây 0100 qua tiếp điểm rơle KA04G ( 0110, 0100 ) đã
đóng.
2.2.1. Động cơ quạt M03
M03 là động cơ quạt 3 pha có chức năng làm mát cho động cơ quay vít tải, động
cơ do hãng ABB sản xuất, công suất định mức P=0,75 KW, tốc độ 1450 vòng/phút.
- Nguyên lý hoạt động : sau khi đóng cầu dao tổng QS00 và ấn nút khởi động tổng
SM01 thì đầu dây 0100 có điện, bộ điều khiển SIMOREG được cấp nguồn qua

- Động cơ M04 quay và điều chỉnh tốc độ bằng chiết áp RV04 của hãng sfernice
- Nguyên lý hoạt động :
Khi các điều kiện liên động dã thỏa mãn, ấn nút SM04 cuộn dây rơle
[KA04C] được cấp nguồn, đóng tiếp điểm thường mở KA04C ( 0409, 0410 ) phát
tín hiệu ON vào đầu INPUT X6.8 của bộ điều khiển SIMOREG. Khi đó rơle
[KA04/2]có điện làm đóng tiếp điểm KA04/2 ( 0109,0440 ) cấp nguồn cho rơ le
KA04K đong các tiếp điểm thường mở KA04K (0466, 0467) sơ đồ 5 cấp nguồn
điện kích từ cho động cơ M04.
Khi kích từ động cơ có điện thì đóng tiếp điểm MCR(X96.1, X96.2) cấp nguồn
cho rơ le [KA04B] đóng tiếp điểm KA04B ( 0402, 0403 ) nối tiếp với tiếp điểm
KA04C (0401, 0402 ) tạo mạch duy trì cho rơ le [KA04C].
Khi có kích từ tiếp điểm KA04B ( 0109, 0439 ) đóng lại, cuộn khởi động từ KM04
có điện làm đóng các tiếp điểm KM04 sơ đồ 5 cấp nguồn 3 pha cho bộ điều khiển
SIMOREG và sẵn sàng cấp nguồn cho phần ứng động cơ M04.
- Một số tín hiệu cảnh báo : + Cảm biến nhiệt BT04 đo nhiệt độ của động cơ M04
đưa về bộ điều khiển SIMOREG, khi nhiệt độ động cơ M04 qua giới hạn tiếp
điểm của rơ le [KA04/6] đóng mạch đèn cảnh báo H041RD.

13
Chương 2: Mô tả công nghệ dây chuyền sản xuất đùn Snack BC45 và lò sấy
+ Màn hình LED P04A hiển thị dòng điện phần ứng của động cơ M04.
+ màn hình LED P04B hiển thị tốc độ của động cơ M04…
2.2.4. Động cơ cấp liệu M31
- M31 là động cơ xoay chiều 3 pha do hãng KTRON sản xuất
Công suất định mức P= 0,75 KW
Tốc độ định mức n= 1400 vòng/phút
Điện áp định mức U= 400 V
Dòng điện định mức I= 2,2 A
- Động cơ M31 được điều khiển bằng biến tần VAR31 của hãng Danfoss
- Động cơ M31 được điều chỉnh tốc độ bằng chiết áp RV31 của hãng sfernice

(3603, 3604) để tự duy trì, đóng tiếp điểm KA36A (3623, 3624) phát tin hiệu cho
biến tần VAR36 hoạt động.
Để điều chỉnh tốc độ động cơ ta vặn chiết áp RV36.
2.2.6. Động cơ hút liệu M34
- Động cơ hút liệu M34 là động cơ 3 pha do hãng LEROI SOMER sản xuất.
Công suất định mức P = 1,5 kW
Điện áp định mức U = 400 V
Dòng điện định mức I = 3,6 A
- Nguyên lý hoạt động :
Hoạt động của M34 phụ thuộc vào 2 senser BNH31(mức cao) và BNB (mức
thấp), ban đầu 2 senser này đều đóng cấp điện cho rơ le thời gian đóng chậm
KT31H và rơ le trung gian KA31B, khi đó đóng 2 tiếp điểm KA31B và KT31H
cấp điện cho rơ le KA31C .như vậy khởi động từ KM34 được cấp nguồn đóng tiếp
điểm mạch lực cho động cơ hút nguyên liệu.
2.2.7. Động cơ trộn M32
- Động cơ M32 do hãng sew usocome sản xuất
Công suất định mức P = 1,5 kW
Tốc độ định mức n = 1400 ( vòng/ phút )
Điện áp định mức U = 400 V
Dòng điện định mức I = 3,55 A
2.2.8. Lò sấy
2.3. Mô tả công nghệ lò sấy
2.3.1. công nghệ lò sấy
- Lò sấy CP62A/B do hãng CLEXTRAL sản xuất
Công suất định mức P =4,5 kW
Điện áp định mức U = 400 V
Dòng điện định mức I = 11,25 A
- Lò sấy có nhiều dải điều chỉnh nhiệt độ , tùy từng loại sản phẩm mà ta có dải điều
chỉnh nhiệt độ khác nhau.
- Nhiệt độ làm việc của lò sấy thấp nhất là 100

• Sơ đồ bộ biến đổi một pha gồm một bộ tiristo đấu song song ngược ( T
1
và T
2
) và
được mắc nối tiếp với tải.
u
t
R
t
T
2
T
1
i
t
u
L
Hình 3.1 : Bộ điều chỉnh xung áp xoay chiều.
t
t
t
u
0
1
u
t
i
t
0

( mở T
2
) nghĩa là
2
α
≤
t
≤
2
π
. Tại thời điểm t
=
π
thì điện áp về không nên van T
1
khóa lại, tại thời điểm
t
=
2
π
thì điện áp về không nên van T
2
khóa lại.
- Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải bằng :
2
2 2
2
1
1 1
0 0

= ∫ = +
- Giá trị hiệu dụng của dòng tải là :

2 2
1 sin 2
( ) sin
2
2
m m
U U
I d
R
R
π
α
α
θ θ π α
π
π
= ∫ = − +
- Giá trị điện áp ngược lớn nhất đặt lên tiristo là :
2
2U
- Công suất phản kháng :

2
sin
Q P
α
α

11,25( )
t
t
t
P kW
U V
I A
=
=
=

- Điện trở tải :
2
4500
36( )
11,25
t
t
t
P
R
I
= = = Ω

- Dòng trung bình qua tiristor là :
0,45 0,45.11,25 5,1( )
tbvan t
I I A= = =
. Hệ số dự trữ
khoảng (

max
ax
12( )
1200( )
3( )
75( )
200( / )
40( / )
tb
m
g
g
I A
U V
U V
I mA
du
V s
dt
di
A s
dt
µ
µ
=
=
=
=
=
=

1
2
ng LV
m
U
k
U
= = ≈
Với
1k
=
ta có
ax min
8, 1,8, 0,9
m
C R R
∗ ∗ ∗
= = =
- Với
5,1( )
tbvan
I V=
thì ta có điện tích tích lũy qua van là :
0,06Q A s
µ
=
6
'
min
2 max

t
T
2
T
1
i
t
cR
u
L
Hình 4.1 : Mạch lực20
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
Chương 5
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
5.1 Sơ đồ mạch điều khiển
1
oa
U
lùc
1
r
c
1
2
oa
r
2

3
ss
u
e
+
an d
an d
r
6
e
-
14
r
1 6
r
§
14
+
§
e
13
t
2
§
9
r
15
b ax
§
12

2
§ K
u
d
1
d
2
d
3
d
4
lù c
u t¶i
Hình 5.1 : Sơ đồ mạch điều khiển

21
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
5.2. Khâu tạo xung đồng bộ
1
oa
U
l
1
r
c
1
2
oa
r
2

u
x
0
0
T/2
T
t
xdb
u
db
Hình 5.2 : Mạch tạo xung đồng bộ chính xác theo điểm qua không của điện áp nguồn
5.2.1. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
- Ở trạng thái bình thường khi tụ C kết thúc quá trình nạp hay phóng thì không có
dòng qua tụ nữa, khi đó chỉ có dòng chạy qua 4 điện trở làm cho điện áp ở điểm X
:
0,5
X
U E=
do
2 4 3 5
( ) ( )R R R R+ = +
. Mặt khác điện thế ở cổng ( + ) của
2
OA
sẽ
dương hơn điện thế ở cổng ( - ) , giữ cho đầu
2
OA
ở trạng thái ổn định dương
bh

của
2
OA
làm cho nó âm hơn cổng
( )−
nên đầu
2
OA
lật trạng thái

22
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
xuống
bh
U−
xuất hiện dòng
1
i
đi qua
5 4 4 1
R R D C OA→ → → →
nạp cho tụ, dòng
này sẽ giảm dần theo độ nạp của tụ làm cho điện thế ở cổng
( )+
cũng dương dần
lên theo. Khi điện thế cổng
( )+
đạt đến trị số
E−
thì

D
dẫn
đưa điện áp dương vào cổng
( )−
của
2
OA
làm cho nó dương hơn cổng
( )+
nên
đầu
2
OA
lật trạng thái xuống
bh
U−
. Xuất hiện dòng
2
i
đi qua tụ theo chiều ngược
1 3 2 3
( )OA D R R E→ → → → −
, dòng này sẽ làm giảm điện thế ở cổng
( )−
cũng âm
dần. Khi điện thế ở cổng
( )−
về không thì
2
OA

- Để mạch hoạt động đúng phải đảm bảo điều kiện xác lập
(0,5 )
xungdb
T t
τ
< −
5.2.2. Tính toán chọn phần tử
- Hai diot
1 2
,D D
có điện áp vào là điện áp đồng pha với trị số hiệu dụng bằng điện
áp đồng pha.
Chọn
12( ), 10( ), 50
dp
E V U V f Hz= ± = =
- Điện áp đồng bộ có biên độ là

max
2 2.10 14,14( )
dp dp
U U V= = =
.
Đây là chỉ số lớn nhất khi điện áp lưới biến động nó còn có thể cao hơn nữa.Vì
vậy dùng một bộ bảo vệ đầu vào OA bằng 2điôt đấu song song ngược.
- Chọn điôt
1 2
,D D
và tất cả các điôt trong đồ án theo phụ lục 5 sách hướng dẫn thiết
kế điện tử công suất loại 1N4001 có trị số :

0
5 .0,5 5.0,5.20
0,278( )
180 180
xungdb
T
t ms= = =
- Hằng số thời gian nạp tụ thỏa mãn điều kiện xác lập :

4 (0,5 )
0,5
10 0,278
2,43
4 4
xungdb
xungdb
T t
T t
ms ms
ms
τ
τ
< −
−
−
⇒ < = =
Vậy chọn
1( )ms
τ
=

- Vì nguồn
12( )E V= ±
nên
( 1,5) (12 1,5) 10,5( )
bh
U E V= − = − =
- Ta có
2 4
3
2 0,5
2.10,5 0,5.12 0,7
16,6( )
1,58.10
bh D
m
U E U
R R k
I
−
+ −
+ −
+ = = = Ω

2 4
16,6 16,6 10 6,6( )R R k⇒ = − = − = Ω
. Vậy chọn giá trị chuẩn
2
6,2( )R k= Ω
- Giá trị của tụ C được tính từ trị số
τ

d
z
c
2
e
+
u
rc
8
®k
u

24
Chương 5: Tính toán và thiết kế mạch điều khiển
t
t
u
db
0
0
u
rc
t
xdb
Hình 5.3 : Mạch tạo điện áp răng cưa tuyến tính dùng xung đồng bộ chính xác
a. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
- Ở nửa chu kỳ đầu khi điện áp đồng pha
0
dp
U <

R db
U U=

7
2 7 2 7
1 1 1
a bh
dp C C R
U U
U U i dt i dt dt t
C C C R C R
= = ∫ = ∫ = ∫ =
Theo biểu thức này điện áp trên tụ
2
C
cũng như đầu ra tăng trưởng tuyến tính. Khi
điện áp này đạt chỉ số ngưỡng của điôt ổn áp
Z
D
thì nó thông và giữ điện áp ra ở
chỉ số này.
- Ở nửa chu kỳ sau
0
db
U >
(
1
OA
bảo hòa dương
db bh

Do đó điện áp trên tụ
2
C
cũng là điện áp ra, giảm xuống theo hàm tuyến tính. Khi
điện áp giảm đến không rồi âm xuống thì điôt
Z
D
dẫn theo chiều thuận như các
điôt thường, giữ cho điện áp ở giá trị xắp xỉ sụt áp trên điôt bằng -0,7(V).
Từ đây mạch trở lại trạng thái đầu và điện áp nhận được trong một chu kỳ điện
lưới xoay chiều có dạng răng cưa đi lên.
b. Tính toán chọn phần tử :

25