Đồ án giám sát và điều khiển nhiệt độ cho mô hình kho lạnh tại HCMUTE

• Tác giả: Vũ Xuân Chinh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Điều Khiển Và Giám Sát Nhiệt Độ Kho Bảo Quản Rau Quả
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Giới hạn đề tài
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
• 1.5. Nội dung đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Phân loại kho lạnh
• 2.1.1. Theo công dụng
• 2.1.2. Theo dung tích
• 2.1.3. Theo đặc điểm cách nhiệt
• 2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của kho lạnh
• 2.2.1. Nguyên lý làm việc của kho lạnh
• 2.3. Thuật toán điều khiển PID
• 2.3.1. Giới thiệu bộ điều khiển PID
• 2.3.2. Tổng hợp 3 khâu
• 2.4. Các Module trong mạng
• 2.4.1. Thiết lập cấu hình cho mạng DeviceNet
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
• 3.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che
• 3.1.1. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ
• 3.1.2. Dòng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do bức xạ
• 3.2. Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì tỏa ta
• 3.2.1. Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra
• 3.2.2. Dòng nhiệt do bao bì tỏa ra
• 3.3. Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh
• 3.4. Các dòng nhiệt do vận hành
• 3.4.1. Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng
• 3.4.2. Dòng nhiệt do ngƣời tỏa ra
• 3.4.3. Dòng nhiệt do các động cơ điện
• 3.5. Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp
• 3.6. Xác định phụ tải máy nén
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 4.1. Yêu cầu hệ thống
• 4.2. Mô tả phần cứng
• 4.3. Thiết kế hệ thống điện
• 4.4. Lựa chọn thiết bị
• 4.4.1. Lựa chọn máy nén
• 4.4.2. Lựa chọn thiết bị bay hơi
• 4.4.3. Lựa chọn thiết bị ngƣng tụ
• 4.4.4. Lựa chọn van tiết lƣu
• 4.4.5. Lựa chọn PLC
• 4.4.6. Lựa chọn biến tần
• 4.4.7. Lựa chọn cảm biến nhiệt độ
• 4.4.8. Lựa chọn bộ phát hai dây
• 4.4.9. Lựa chọn màn hình HMI
• 4.4.10. Lựa chọn các thiết bị khác
• 4.5. Sơ đồ kết nối phần cứng
• 4.5.1. Sơ đồ kết nối ngõ vào
• 4.5.2. Sơ đồ kết nối ngõ ra
• 4.5.3. Sơ đồ mạch động lực
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 5.1. Yêu cầu hệ thống
• 5.2. Lưu đồ chương trình trên PLC
• 5.3. Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát qua máy tính
• 5.3.1. Phần mềm sử dụng
• 5.3.2. Yêu cầu thiết kế và hình ảnh giao diện
• 5.4. Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát qua màn hình HMI
• 5.4.1. Phần mềm sử dụng
• 5.4.2. Yêu cầu thiết kế
• 5.4.3. Giao diện màn hình điều khiển và giám sát hệ thống qua HMI
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 6.1. Kết quả mô hình kho bảo quản rau quả
• 6.1.1. Kết quả hệ thống điều khiển và giám sát trên máy tính
• 6.1.2. Kết quả hệ thống điều khiển và giám sát qua màn hình HMI
• 7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 7.1. Hướng phát triển
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

I. Giới thiệu về giám sát và điều khiển nhiệt độ kho lạnh

Trong bối cảnh hiện nay, việc giám sát nhiệt độ kho lạnh trở thành một yếu tố quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Đặc biệt, tại HCMUTE, việc điều khiển nhiệt độ kho lạnh không chỉ giúp bảo quản thực phẩm mà còn đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. Hệ thống giám sát nhiệt độ kho lạnh được thiết kế để theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác, từ đó giảm thiểu tình trạng hư hỏng thực phẩm. Việc sử dụng công nghệ hiện đại như PLC (Programmable Logic Controller) và cảm biến PT100 giúp nâng cao hiệu quả của hệ thống này.

1.1. Tầm quan trọng của giám sát nhiệt độ

Việc giám sát nhiệt độ kho lạnh không chỉ giúp duy trì chất lượng thực phẩm mà còn giảm thiểu tổn thất kinh tế cho doanh nghiệp. Theo nghiên cứu, việc duy trì nhiệt độ ổn định trong kho lạnh có thể kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm lên đến 30%. Hệ thống giám sát nhiệt độ từ xa cho phép người quản lý theo dõi tình trạng kho lạnh mọi lúc, mọi nơi, từ đó có thể đưa ra các quyết định kịp thời khi có sự cố xảy ra.

1.2. Công nghệ điều khiển tự động

Hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động sử dụng các thuật toán PID để duy trì nhiệt độ ổn định trong kho lạnh. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu sự can thiệp của con người, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc điều chỉnh nhiệt độ. Hệ thống này có khả năng tự động điều chỉnh hoạt động của máy nén và quạt gió, đảm bảo rằng nhiệt độ luôn ở mức cài đặt.

II. Cấu trúc hệ thống giám sát và điều khiển

Hệ thống giám sát và điều khiển nhiệt độ kho lạnh tại HCMUTE được thiết kế với nhiều thành phần chính, bao gồm cảm biến nhiệt độ, PLC, màn hình HMI và phần mềm SCADA. Cảm biến PT100 được sử dụng để đo nhiệt độ chính xác bên trong kho lạnh. Dữ liệu từ cảm biến sẽ được gửi đến PLC, nơi thực hiện các thuật toán điều khiển để điều chỉnh hoạt động của máy nén và quạt gió. Màn hình HMI cho phép người vận hành theo dõi và điều chỉnh hệ thống một cách trực quan.

2.1. Cảm biến nhiệt độ

Cảm biến PT100 là một trong những thiết bị quan trọng trong hệ thống giám sát nhiệt độ kho lạnh. Với độ chính xác cao và khả năng hoạt động ổn định trong môi trường lạnh, cảm biến này giúp cung cấp dữ liệu nhiệt độ chính xác cho PLC. Việc sử dụng cảm biến PT100 giúp đảm bảo rằng nhiệt độ trong kho luôn được duy trì ở mức tối ưu, từ đó bảo vệ chất lượng thực phẩm.

2.2. PLC và phần mềm SCADA

PLC là bộ não của hệ thống điều khiển nhiệt độ kho lạnh, thực hiện các thuật toán điều khiển và xử lý dữ liệu từ cảm biến. Phần mềm SCADA cho phép người vận hành giám sát và điều khiển hệ thống từ xa, giúp tiết kiệm thời gian và công sức. Hệ thống này không chỉ giúp theo dõi nhiệt độ mà còn cảnh báo khi có sự cố xảy ra, từ đó đảm bảo an toàn cho thực phẩm.

III. Ứng dụng thực tiễn và lợi ích

Việc áp dụng hệ thống giám sát và điều khiển nhiệt độ kho lạnh tại HCMUTE mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Đầu tiên, hệ thống giúp giảm thiểu tổn thất thực phẩm do hư hỏng, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp. Thứ hai, việc điều khiển nhiệt độ tự động giúp tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành. Cuối cùng, hệ thống này còn đảm bảo an toàn thực phẩm, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

3.1. Giảm thiểu tổn thất thực phẩm

Hệ thống giám sát nhiệt độ kho lạnh giúp giảm thiểu tình trạng hư hỏng thực phẩm, từ đó tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp. Theo thống kê, việc duy trì nhiệt độ ổn định có thể giảm thiểu tổn thất thực phẩm lên đến 30%, giúp doanh nghiệp tăng lợi nhuận.

3.2. Đảm bảo an toàn thực phẩm

Việc điều khiển nhiệt độ kho lạnh chính xác không chỉ giúp bảo quản thực phẩm mà còn đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng. Hệ thống giám sát liên tục giúp phát hiện kịp thời các sự cố, từ đó có biện pháp khắc phục nhanh chóng, đảm bảo chất lượng thực phẩm luôn ở mức tốt nhất.