BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-------------

PHẠM THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC TẠI
CÔNG TY CỔ PHẦN DINH DƯỠNG VIỆT TÍN - YÊN BÁI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
-------------

PHẠM THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC TẠI
CÔNG TY CỔ PHẦN DINH DƯỠNG VIỆT TÍN - YÊN BÁI


Trong quá trình thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ
của nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến
thày giáo TS. Ngô Trí Dương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các cán bộ công nhân Công ty
Cổ phần dinh dưỡng Việt Tín Yên Bái đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá
trình hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ công nhân
viên chức Bộ môn tự động hóa, Ban quản lý đào tạo – Học viện Nông nghiệp
Việt Nam đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu khoa học và hoàn
chỉnh luận văn tốt nghiệp.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện, các cán bộ, đồng
nghiệp Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch - Viện Khoa học kỹ thuật nông lâm
nghiệp miền núi phía Bắc đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Nhân dịp này, tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn tới những người thân
trong gia đình, bạn bè đã giúp đỡ động viên và khuyến khích tôi trong suốt
thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày

tháng 10 năm 2014

Tác giả luận văn

Phạm Thanh Bình
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page ii




Đặt vấn đề

1

2.

Mục đích nghiên cứu

2

3.

Phương pháp nghiên cứu

2

4.

Nội dung nghiên cứu

2

5.

Giới hạn nghiên kết quả nghiên cứu của đề tài

3

Chương 1. TỔNG QUAN

1.3.

Thiết bị trộn trong dây chuyền chế biến thức ăn gia súc

21

1.3.1. Thiết bị trộn trên thế giới

21

1.3.2. Thiết bị trộn ở Việt Nam

23

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page iii


1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn

25

1.3.4. Mục đích, ý nghĩa của quá trình trộn

26

1.3.5. Yêu cầu thiết kế

26


2.2.1

Thuật toán điều khiển cấp nguyên liệu

33

2.2.2. Thuật toán điều khiển cân định lượng và trộn

37

2.3.

Lựa chọn bộ điều khiển

40

2.3.1. Tổng quan về PLC S7-300

40

2.3.2. Cấu trúc của PLC S7-300

40

2.3.3. Tổ chức bộ nhớ CPU của PLC S7-300

43

2.3.4. Nguyên tắc hoạt động của PLC S7-300


3.3.2. Kết quả chạy mô phỏng

72

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

77

1.

77

Kết luận

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page iv


2.

Đề nghị

77

TÀI LIỆU THAM KHẢO

78


Tên hình

Trang

1.1.

Quy trình công nghệ sản xuất của Công ty

9

1.2.

Sơ đồ tổng thể qui trình công nghệ

13

1.3.

Sơ đồ thiết bị khâu nghiền và cấp nguyên liệu

15

1.6.

Sơ đồ công nghệ khâu trộn

17

1.7.


23

1.14. Mối quan hệ giữa thời gian trộn và độ đồng đều của một số loại máy
trộn thức ăn chăn nuôi

23

2.1.

Sơ đồ thuật toán điều khiển quá trình cấp nguyên liệu vào các Bin 36

2.2.

Sơ đồ thuật toán điều khiển cân định lượng và trộn

39

2.3.

Cấu trúc của PLC S7-300

41

2.4.

Tổ chức bộ nhớ của CPU S7-300

44

2.5.


Chọn driver mới cho kết nối với PLC

51

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page vi


3.6.

Tạo tag nội

52

3.7.

Một nhóm van cơ bản

53

3.8.

Cân nguyên liệu thô vào thùng cân

73

3.9.


94

4.4.Chấp nhận quá trình cài đặt

94

4.5. Extract file

95

4.6. Chọn ngôn ngữ cài đặt

95

4.7. Cảnh báo khi cài đặt.

96

4.8. Chọn accept và bắt đầu cài đặt

97

4.9. Chọn ngôn ngữ khác bạn muốn cài đặt thêm

97

4.10. Chọn ổ chứa thư mục cài đặt

98


102

4.19. Tạo New project

102

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page vii


4.20. Đặt tên cho project

103

4.21. Chọn PLC

104

4.22. Khai báo cấu phần cưng cho PLC.

104

4.23. Chọn các khối module cho PLC

105

4.24. Màn chính của PLC

106


HMI

Human Machine Interface

I/O

Input/Output

KĐB

Không đồng bộ

MES

Manufacturing Excution System

PLC

Programmable Logic Controller

TACN

Thức ăn chăn nuôi

SCADA

Supervisory Control And Data Acquisition

SXKD

quan tâm đến vấn đề sản xuất thức ăn chăn nuôi (TACN). Theo tính toán của
các chuyên gia, trong chăn nuôi, nếu dùng thức ăn chế biến công nghiệp có
thể tiết kiệm được 40 ÷ 48% lượng thức ăn cần thiết để có được 1 kg tăng
trọng so với thức ăn truyền thống. Tuy vậy, hiện nay sản lượng TACN chế
biến công nghiệp còn thấp, mới đáp ứng được 40 ÷ 45% nhu cầu [2].
Ở Việt Nam, ngoài các dây chuyền chế biến TACN có vốn đầu tư của
nước ngoài hay nhập đồng bộ từ nước ngoài có mức tự động hoá cao, còn các
dây chuyền chế tạo trong nước hầu như chưa được ứng dụng công nghệ tự
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 1


động hoá, hoặc nếu có áp dụng còn ở mức thấp. Đây là một trong những
nguyên nhân chính làm cho chất lượng thức ăn sản xuất ra thấp, không ổn
định và giá thành thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam cao hơn các nước trong khu
vực từ 10 - 20% và là một trong những nguyên nhân kìm hãm sự phát triển
của chăn nuôi [2].
Để nâng cao và ổn định chất lượng, giảm giá thành thức ăn chăn nuôi,
ngoài việc nâng cao năng suất, sản lượng nguyên liệu cần quan tâm thích
đáng đến việc ứng dụng công nghệ tự động hoá trong các dây chuyền thiết bị
đồng bộ chế biến thức ăn chăn nuôi. Vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng kỹ thuật
tự động hoá vào quá trình sản xuất thức ăn gia súc để nâng cao năng suất và
chất lượng sản phẩm là cần thiết. Xuất phát từ yêu cầu thực tế sản xuất, được
sự hướng dẫn của thày giáo TS. Ngô Trí Dương và các thầy cô trong Bộ môn
tự động hóa Học viện Nông nghiệp Việt Nam, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển giám sát quá trình trộn thức ăn gia
súc tại Công ty CP dinh dưỡng Việt Tín Yên Bái”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu hệ thống điều khiển giám sát hệ thống thiết bị sản xuất thức

90% sản lượng thức ăn chăn nuôi của cả thế giới, trong đó có 5 nước: Mỹ,
Trung Quốc, Brazin, Nhật Bản và Pháp. Năm tập đoàn đứng đầu thế giới về
sản xuất thức ăn chăn nuôi là Cargill, Charoen Porkphand, Land O’Lakes,
Tyson Food và Zen-noh Cooperative hàng năm cung cấp ra thị trường khoảng
8% lượng thức ăn chăn nuôi.
Công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi ở các nước phát triển đã trải qua
hàng trăm năm kinh nghiệm và đã đạt đến sự hoàn hảo của khoa học công nghệ
với trang thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến. Đó là các nước Mỹ, Hà Lan, Thuỵ
Sĩ, Pháp, Đức, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, v.v… với các tập đoàn, công ty
nổi tiếng như CPM, Van Aarsen, Buller, Stolz, Himel Salmateg, Triumph,
Jiangsu Zhengchang, Yeong Minh, v.v…Các công ty trên đã đưa ra các dây
chuyền chế biến TACN quy mô 5; 10; 15; 20; 30; 50 tấn/giờ và lớn hơn với dây
chuyền thiết bị đồng bộ, điều khiển tự động hoàn toàn hoặc tự động từng công
đoạn, đáp ứng nhu cầu đa dạng của sản xuất. Nhiều tập đoàn như Proconco, CP
group, AFC, Cargill…đã tạo lập được uy tín trên thị trường Việt Nam.
1.1.2. Tình hình chế biến thức ăn gia súc ở Việt Nam
Trong những năm qua, ngành chăn nuôi ở Việt Nam có tốc độ tăng
trưởng nhanh và ổn định ở mức 8 - 9%/năm. Theo chiến lược phát triển chăn
nuôi đã được Chính phủ phê duyệt, để đạt mục tiêu: tỷ trọng chăn nuôi trong
sản xuất nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó năm 2010 đạt
khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%, ngoài vấn đề giống và thú y, cần đặc biệt
quan tâm đến vấn đề sản xuất TACN. Theo tính toán của các chuyên gia,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 4


trong chăn nuôi, nếu dùng thức ăn chế biến công nghiệp có thể tiết kiệm được
40 ÷ 48% lượng thức ăn cần thiết để có được 1 kg tăng trọng so với thức ăn
truyền thống. Tuy vậy, hiện nay sản lượng TACN chế biến công nghiệp còn

việc gián đoạn.
Máy trộn là thiết bị cuối cùng, quyết định chất lượng trong dây chuyền
sản xuất thức ăn chăn nuôi, tuy nhiên trong số 40.000 máy chế biến thức ăn
gia súc được sử dụng hiện nay, máy trộn chỉ chiếm từ 5- 7 %.
Để đẩy mạnh tốc độ phát triển ngành chăn nuôi Việt Nam, tăng tính
cạnh tranh trên thị trường trong nước và khu vực, có tính ưu tiêu đến thúc đẩy
sản xuất trong nước và tăng phát triển quy mô tại chỗ cho các vùng nông
thôn, cần phát triển quy mô sản xuất của các doanh nghiệp sản xuất thức ăn
chăn nuôi vừa nhỏ theo hướng đầu tư được thiết bị sản xuất hiện đại với vốn
đầu tư nhỏ, tiết kiệm chi phí năng lượng, đồng thời đảm bảo được tỉ lệ dinh
dưỡng thức ăn trong mỗi kg sản phẩm (độ đồng đều của sản phẩm); đây cũng
là hướng nghiên cứu mà đề tài quan tâm đến.
1.2. Tìm hiểu tình hình sản xuất kinh doanh và qui trình công nghệ của
Công ty CP dinh dưỡng Việt Tín Yên Bái
1.2.1. Khái quát tình hình sản xuất kinh doanh của Công ty
Công ty Cổ phần Dinh dưỡng Việt Tín với tên giao dịch Quốc tế là
Viettin Nutritions JointStock Company (Viết tắt là Việt Tín) được thành lập
vào tháng 10 năm 2003. Trải qua hơn 10 năm hình thành và phát triển, đến
nay Việt Tín đã sở hữu 2 nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi tại Sóc Sơn và
Yên Bái (Công ty CP dinh dưỡng Việt Tín Yên Bái). Sản phẩm, dịch vụ Việt
Tín trong năm 2011 đã lọt vào TOP 20 thương hiệu được người tiêu dùng
bình chọn, góp phần đưa Việt Tín 2 năm liền (2010 và 2011) nằm trong nhóm
top 10 doanh nghiệp vừa và nhỏ có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất Việt Nam
(FAST500).
Công ty CP dinh dưỡng Việt Tín có 200 CBCNV, trong đó 96 người có
trình độ từ trung cấp trở lên (có 50 người đại học và trên đại học). Công suất

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 6


Sắn đen
Bột thịt
Cám mỳ
Sắn 2
Ngô 1
Bột cá
Khoai

8
9

Khô cọ
Ngô 2

THỨC ĂN
HỖN HỢP
Mã hiệu SP
856
Đơn vị tính (kg)
150,00
70,00
73,00

THỨC ĂN
ĐẬM ĐẶC
Mã hiệu SP
614
Đơn vị tính (kg)
19,00

500,00

154,00
62,00
39,00
500,00

CĐ2. Phân loại NL, bố trí kho và bảo quản NL

CĐ1: Nhập NL

CĐ 2a. Kho thường

CĐ 2b. Kho lạnh

CĐ 3. Nạp NL vào sản xuất
Khí sạch

CĐ 4. Máy nghiền

Túi lọc

CĐ 5. Các bin chứa
CĐ 6. Cân định lượng

CĐ 7a. Cân NLvi
lượng
CĐ 7b. Cân dầu cá

CĐ 7. Máy trộn chính

Hình 1.1. Quy trình công nghệ sản xuất của Công ty

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 9


CĐ1 (Công đoạn 1) - Nhập nguyên liệu: Theo kế hoạch của Công ty về
các chỉ tiêu nguyên liệu, kế hoạch sản xuất theo sản lượng tiêu thụ của Phòng
sản xuất và dựa vào các chỉ tiêu chất lượng để thu mua nguyên liêu phục vụ
sản xuất.
Công đoạn 2 - Phân loại nguyên liệu và bố trí kho và bảo quản nguyên
liệu: Khi nguyên liệu về nhà máy, Phòng kỹ thuật theo đúng quy trình kiểm
tra nguyên liệu để nhập kho. Căn cứ vào kết quả kiểm tra nguyên liệu mà
phân loại nguyên liệu, bố trí xếp kho để phục vụ sản xuất hợp lý.
Công đoạn 2a - Các nguyên liệu thô, dạng bột, mảnh, hạt được bố trí
xếp ở kho thường.
Công đoạn 2b - Các nguyên liệu là chất phụ gia đặc biệt và Vitamin các
loại được bố trí xếp ở kho lạnh để bảo quản.
Công đoạn 3 - Nạp nguyên liệu vào sản xuất: Trong dây chuyền có hệ
thống các thùng chứa nguyên liệu thô bằng hệ thống băng tải, gầu tải và vít tải
được kéo lên từ các vị trí nạp liệu trong kho hoặc Silo.
Công đoạn 4 – Máy nghiền: Hỗn hợp các nguyên liệu được vào máy
nghiền, kích cỡ sàng nghiền của từng loại sản phẩm theo quy định, trong máy
nghiền có hệ thống túi lọc để đối lưu không khí trong và ngoài máy qua túi lọc
để giữ lại nguyên liệu kích cỡ nhỏ tránh bụi ra môi trường xung quanh, không
khí được thoát ra ngoài môi trường qua hệ thống túi lọc trên máy nghiền.
Công đoạn 5 - Các thùng chứa nguyên liệu: Các loại nguyên liệu được
bố trí kéo lên các thùng chứa để phục vụ sản xuất, các thùng chứa được ký
hiệu từ 1, 2, 3… với các tên của từ loại nguyên liệu được thể hiện trong phần

hệ thống quạt hút đối lưu, không khí chạy qua buồng chứa viên làm cho hơi
nước đi và nhiệt độ của viên giảm xuống.
Công đoạn 11 - Sàng phân loại: Viên được làm mát xong chạy qua sàng
phân loại, nếu sản phẩm chưa tạo viên được (dạng bột) thì lọt bên dưới sàng.
Viên nằm trên sàng đi theo băng tài xuống thùng chứa viên, còn sản phẩm
dạng bột bên dưới sàng theo hệ thống băng tải, gầu tải quay trở lại thùng chứa
sản phẩm bột để ép viên lại.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 11


Công đoạn 12 - Thùng chứa viên: Viên nằm trên sàng đi theo hệ thống
đến thùng chứa viên.
Công đoạn 13 – Cân đóng bao: Dưới thùng chứa viên là hệ thống định
lượng xả vào bao thành phẩm, tùy theo yêu cầu mà trọng lượng bao thành
phẩm được đóng với trọng lượng khác nhau.
Công đoạn 14 – Máy khâu bao: Khi bao chứa thành phẩm được xả vào
chạy trên băng tải qua máy khâu miệng bao và gắn luôn nhãn tem cho sản phẩm.
Công đoạn 15 – Lưu kho thành phẩm: Sau khi đóng tem nhãn và khâu
miệng bao thành phẩm được xếp lên kệ chuyên dùng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

Page 12


Hình 1.2. Sơ đồ tổng thể qui trình công nghệ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật

24 - thùng chứa

8 - thiết bị xả bụi

25 - cửa xả

9 - gầu tải

26 - bộ cấp liệu

10 – 12 bin chứa nguyên liệu

27 - gầu tải 27

11 - cửa xả 11

28 - sàng 28

12 - thùng trộn

29 - thùng chứa

13 - cửa xả

30 - quạt gió

14 - vít tải

31 – Bộ phận xả bụi