Báo cáo thực tập tốt nghiệp: Hệ thống tự động hóa tại công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa Ninh Hòa

Báo cáo thực tập tốt nghiệp khám phá hệ thống tự động hóa tại công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa Ninh Hòa, cung cấp cái nhìn sâu sắc về công nghệ.

• Tác giả: Lê Mạnh Hùng
• Người hướng dẫn: Ngô Thị Thu Hương
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải - Phân Hiệu Tại HCM
• Chuyên ngành: Ngành Tự Động Hóa Và Điều Khiển
• Đề tài: Tìm Hiểu Hệ Thống Tự Động Hóa Tại Công Ty TNHH MTV Đường Biên Hòa Ninh Hòa
• Loại tài liệu: Báo Cáo Thực Tập Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• NHẬN XÉT CỦA ĐƠN VỊ THỰC TẬP
• NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• DANH SÁCH BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐƠN VỊ SẢN XUẤT
• 1.1. Lịch sử hình thành và phát triển đơn vị
• 1.1.1. Thông tin chung
• 1.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của đơn vị
• 1.2. Xu hướng phát triển và sản xuất kinh doanh của công ty
• 1.3. Địa điểm xây dựng và mặt bằng nhà máy
• 1.4. Sơ đồ tổ chức, bố trí nhân sự
• 1.4.1. Sơ đồ tổ chức công ty
• 1.5. Nhiệm vụ, chức năng của các phòng ban
• 1.6. Giới thiệu các loại sản phẩm của nhà máy
• 1.6.1. Đường
• 1.6.2. Điện thương phẩm
• 1.6.3. Mật rỉ
• 1.6.4. Bã bùn và tro
• 2. CHƯƠNG II: TÌM HIỂU THIẾT BỊ TRƯỜNG
• 2.1. Van Tự Động
• 2.2. Van điện từ - Solenoid van (Distributor)
• 2.3. Quy trình bảo dưỡng
• 2.4. Đo lưu lượng thể tích
• 2.5. Đo lưu lượng theo nguyên lý chênh áp
• 2.6. Đo lượng theo nguyên lý điện từ (Magnetic)
• 2.7. Đo lưu lượng khối lượng
• 2.8. Đo lưu lượng nguyên lý Coriolis
• 2.9. Các phương pháp đo mức. Đo mức theo nguyên lý áp suất thủy tĩnh (áp suất cột chất lỏng)
• 2.10. Nguyên lý, công thức, các đơn vị đo thông dụng. Áp suất tuyệt đối – Áp suất tương đối. Nguyên lý hoạt động
• 2.11. Cảm biến nhiệt lưỡng kim (Bimetallic temperature sensor)
• 2.12. Cảm biến nhiệt điện trở (RTD)
• 2.13. Cảm biến cặp nhiệt điên (Thermocouple)
• 2.14. Đo pH bằng điện cực màng thủy tinh
• 2.15. Đo pH bằng PHFETS
• 3. CHƯƠNG III: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỤC BỘ. Cân Định Lượng

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống tự động hóa

Hệ thống tự động hóa tại Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa - Ninh Hòa đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất sản xuất. Công ty đã áp dụng các công nghệ tự động hóa công nghiệp để tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ khâu thu mua nguyên liệu đến sản xuất và phân phối sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ tự động không chỉ giúp giảm thiểu chi phí mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo báo cáo, công ty đã đầu tư vào các thiết bị hiện đại như robot tự động và hệ thống điều khiển thông minh, giúp cải thiện đáng kể quy trình sản xuất. Điều này cho thấy sự chuyển mình mạnh mẽ của công ty trong bối cảnh công nghiệp 4.0.

1.1. Lợi ích của tự động hóa

Việc áp dụng tự động hóa mang lại nhiều lợi ích cho Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa - Ninh Hòa. Đầu tiên, nó giúp tăng cường hiệu suất sản xuất, giảm thiểu thời gian dừng máy và tối ưu hóa quy trình làm việc. Thứ hai, tự động hóa giúp giảm thiểu sai sót do con người, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Cuối cùng, việc sử dụng công nghệ thông tin trong quản lý sản xuất giúp công ty dễ dàng theo dõi và điều chỉnh quy trình sản xuất, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. Như một chuyên gia trong ngành đã nói: "Công nghệ là chìa khóa để mở ra cánh cửa thành công trong sản xuất hiện đại."

II. Quy trình tự động hóa tại công ty

Quy trình tự động hóa tại Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa - Ninh Hòa được thiết kế để đảm bảo tính liên tục và hiệu quả. Các bước trong quy trình bao gồm: thu mua nguyên liệu, chế biến, đóng gói và phân phối. Mỗi bước đều được giám sát và điều khiển bởi hệ thống điều khiển tự động, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí. Hệ thống này sử dụng các cảm biến và thiết bị tự động hóa để theo dõi và điều chỉnh các thông số kỹ thuật trong quá trình sản xuất. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.

2.1. Các thiết bị tự động hóa

Công ty đã đầu tư vào nhiều thiết bị tự động hóa hiện đại như van điện từ, cảm biến nhiệt độ và hệ thống PLC (Programmable Logic Controller). Những thiết bị này giúp tự động hóa các quy trình sản xuất, từ việc điều chỉnh nhiệt độ, áp suất đến việc kiểm soát lưu lượng nguyên liệu. Việc sử dụng các thiết bị này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro trong sản xuất. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ tự động hóa có thể giảm chi phí sản xuất lên đến 30%, điều này cho thấy giá trị thực tiễn của việc đầu tư vào công nghệ hiện đại.

III. Tối ưu hóa sản xuất thông qua tự động hóa

Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa - Ninh Hòa đã thực hiện nhiều biện pháp để tối ưu hóa sản xuất thông qua tự động hóa. Việc áp dụng các giải pháp tự động hóa không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn giảm thiểu lãng phí trong sản xuất. Công ty đã thực hiện các dự án cải tiến quy trình sản xuất, trong đó có việc sử dụng robot tự động trong khâu đóng gói và vận chuyển sản phẩm. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí lao động mà còn đảm bảo tính chính xác và đồng nhất trong sản phẩm.

3.1. Đánh giá hiệu quả

Đánh giá hiệu quả của việc áp dụng tự động hóa tại công ty cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong năng suất và chất lượng sản phẩm. Theo số liệu thống kê, sản lượng sản xuất đã tăng lên 20% sau khi áp dụng các công nghệ tự động hóa. Hơn nữa, công ty cũng đã giảm thiểu được chi phí sản xuất và nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. Như một nhà quản lý trong ngành đã nhận định: "Tự động hóa không chỉ là xu hướng mà còn là yếu tố quyết định sự tồn tại và phát triển của doanh nghiệp trong thời đại công nghiệp 4.0."

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Báo cáo thực tập tốt nghiệp của tác giả Lê Mạnh Hùng (ngành Tự động hóa và Điều khiển K54, Trường Đại học Giao thông Vận tải – Phân hiệu tại TP. Hồ Chí Minh) được thực hiện trong bối cảnh ngành mía đường Việt Nam chuẩn bị bước vào giai đoạn hội nhập sâu rộng với Hiệp định Khu vực Thương mại Tự do ASEAN (AFTA) vào năm 2018. Theo lộ trình cam kết, thuế suất nhập khẩu các mặt hàng nông sản giữa các quốc gia trong khu vực ASEAN sẽ giảm về mức 0%. Điều này đặt các doanh nghiệp sản xuất đường trong nước trước sức ép cạnh tranh gay gắt từ các nguồn đường nhập khẩu giá rẻ (đặc biệt là đường Thái Lan với mức giá thấp hơn khoảng 30%). Để duy trì sức cạnh tranh và hạ giá thành sản xuất, các nhà máy chế biến đường buộc phải thực hiện các giải pháp nâng cao công suất, tối ưu hóa quy trình vận hành và ưu tiên áp dụng các công nghệ tự động hóa vào toàn bộ dây chuyền.

Đề tài được triển khai nhằm khảo sát, tìm hiểu thực tế hệ thống điều khiển tự động và các thiết bị đo lường – chấp hành đang được vận hành tại Công ty TNHH Một thành viên Đường Biên Hòa – Ninh Hòa. Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể bao gồm:

1. Khảo sát tổng quan về cơ cấu tổ chức, quy mô sản xuất, vùng nguyên liệu, các dòng sản phẩm chính và công tác bảo hộ, an toàn lao động tại nhà máy.
2. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, cấu tạo, thông số kỹ thuật và quy trình bảo dưỡng của các thiết bị đo lường và cơ cấu chấp hành thuộc tầng thiết bị trường (Field Devices).
3. Khảo sát cấu tạo và nguyên lý điều khiển của các hệ thống tự động hóa cục bộ trong dây chuyền sản xuất đường, trọng tâm là hệ thống cân định lượng tự động và cụm máy ly tâm phân ly đường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của báo cáo:

• Đối tượng nghiên cứu: Các thiết bị trường (van điều khiển khí nén, van điện từ, cảm biến đo lưu lượng, đo mức, đo áp suất, đo nhiệt độ, đo pH, biến tần) và các phân hệ điều khiển cục bộ (cân định lượng bồn/phễu, máy ly tâm mẻ).
• Phạm vi không gian: Tổ Tự động – Phân xưởng Bảo trì và các phân xưởng sản xuất trực thuộc Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa – Ninh Hòa (Thôn Phước Lâm, xã Ninh Xuân, thị xã Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa).
• Phạm vi thời gian: Quá trình thực tập thực tế diễn ra trong 4 tuần, từ ngày 28/8/2017 đến ngày 22/9/2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Báo cáo kết hợp giữa cơ sở lý thuyết điều khiển tự động hóa công nghiệp và phương pháp khảo sát thực địa tại dây chuyền sản xuất:

Khung lý thuyết và nguyên lý ứng dụng

• Lý thuyết đo lường công nghiệp: Nguyên lý cảm biến áp suất biến dạng màng; nguyên lý áp suất thủy tĩnh; định luật cảm ứng điện từ Faraday trong đo lưu lượng chất lỏng dẫn điện; hiệu ứng Coriolis trong đo lưu lượng khối lượng; hiệu ứng nhiệt điện Seebeck trong cảm biến cặp nhiệt điện; sự phụ thuộc của điện trở kim loại theo nhiệt độ (RTD PT100 tiêu chuẩn IEC 60.751); nguyên lý đo pH bằng điện thế điện cực màng thủy tinh và bán dẫn PHFETS.
• Lý thuyết biến đổi điện năng và điều khiển động cơ: Kỹ thuật nghịch lưu điều chế độ rộng xung (PWM) sử dụng van bán dẫn công suất IGBT để biến đổi tần số và điện áp vô cấp cho động cơ không đồng bộ ba pha; nguyên lý điều khiển tỉ số điện áp/tần số (V/Hz) cho tải mô-men không đổi và tải bơm/quạt.
• Lý thuyết phân ly cơ học: Nguyên lý phân ly hai pha rắn – lỏng dưới tác dụng của trường lực quán tính ly tâm trong máy ly tâm công nghiệp.

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp thu thập dữ liệu và quan sát thực địa: Trực tiếp tham gia khảo sát các cụm thiết bị, tủ điện, dây chuyền công nghệ và thực hành quy trình tháo lắp, bảo dưỡng thiết bị trường tại Phân xưởng Bảo trì dưới sự hướng dẫn của kỹ sư phụ trách.
• Phương pháp phân tích tài liệu kỹ thuật: Tra cứu, giải mã các sơ đồ chân kết nối, sơ đồ nguyên lý đấu dây, bảng thông số kỹ thuật (datasheet) của các thiết bị đo lường, thiết bị điều khiển (biến tần Commander SK, PLC MicroLogix 1500, module mở rộng I/O, cảm biến nhiệt độ RTD, lưu lượng kế điện từ).
• Phương pháp tổng hợp và so sánh: Phân loại các nguyên lý đo lường (đo lưu lượng thể tích vs. khối lượng, cảm biến RTD 2 dây/3 dây/4 dây, các chuẩn cặp nhiệt điện K, E, J, N, T, R, S, B), đánh giá ưu nhược điểm của từng phương án phục vụ vận hành thực tế.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về đơn vị sản xuất

Chương này trình bày toàn diện về lịch sử hình thành, năng lực vận hành, cơ cấu quản lý và các dòng sản phẩm của Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa – Ninh Hòa:

• Lịch sử và quy mô: Tiền thân là Nhà máy đường Ninh Hòa (khởi công xây dựng tháng 4/1994, thành lập theo Quyết định số 27/QĐ-KSC ngày 06/01/1996, vận hành chính thức từ tháng 4/1996 với công suất ban đầu 1.250 TMN). Doanh nghiệp chuyển đổi thành công ty cổ phần theo Quyết định số 2267/QĐ-UB ngày 10/11/2005 của UBND tỉnh Khánh Hòa và hoàn tất sáp nhập vào Công ty Cổ phần Đường Biên Hòa (BHS) vào tháng 11/2015. Tính đến năm 2017, công ty có vốn điều lệ 607,5 tỷ đồng, công suất chế biến đạt 5.200 TMN, tổng sản lượng đường năm 2015 đạt 67.600 tấn, diện tích vùng nguyên liệu quản lý đạt 12.600 ha; kế hoạch nâng công suất lên 10.000 TMN giai đoạn 2021–2022 với tổng vốn đầu tư 1.016 tỷ đồng.
• Cơ cấu tổ chức: Doanh nghiệp vận hành theo mô hình gồm Chủ sở hữu, Hội đồng thành viên, Kiểm soát viên, Ban Tổng Giám đốc và các đơn vị trực thuộc như Phân xưởng Đường, Phân xưởng Bảo trì, Trung tâm Nhiệt điện, Nông trường Ninh Hòa, cùng các phòng ban chuyên môn (Nguyên liệu, Kỹ thuật sản xuất, Kỹ thuật nông nghiệp, Tài chính – Kế toán, Hành chính – Nhân sự, Kho vận).
• Các nhóm sản phẩm chính:
  • Đường tinh luyện (RE) và đường RS: Áp dụng công nghệ cacbonat hóa, tẩy màu bằng than hoạt tính và nhựa trao đổi ion, đạt độ Pol 99,9%. Các dòng sản phẩm gồm: Đường RE đặc biệt (độ màu < 20 UI), Đường RE cao cấp (< 30 UI), Đường RE tiêu chuẩn (< 50 UI), Đường RS đặc biệt (> 60 UI), đóng gói dạng bao 50kg và bao 1kg (thùng 20kg). Thị trường tiêu thụ chính tập trung tại TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh miền Tây.
  • Điện thương phẩm: Tận dụng bã mía đốt lò hơi tạo áp lực hơi quay tuabin phát điện (định mức 100 kWh điện/tấn mía). Doanh nghiệp vận hành tuabin 30MW từ vụ mía 2013/2014 với sản lượng 20 triệu kWh và nâng lên hơn 40 triệu kWh vào vụ mía 2015 để cấp điện nội bộ và phát lên lưới điện quốc gia.
  • Sản phẩm phụ: Mật rỉ (chiếm khoảng 4,5% tổng sản lượng mía ép, sản lượng đạt trên 28.000 tấn/năm, hệ thống 3 bồn chứa dung tích trên 6.000 tấn) và bã bùn/tro lò hơi (giàu dinh dưỡng đạm, lân, canxi) phục vụ tái đầu tư bón ruộng mía.
• An toàn lao động và bảo hộ: Phân tích các tiêu chuẩn trang bị bảo hộ cá nhân, rào chắn cách ly vùng nguy hiểm, hệ thống đèn/biển cảnh báo, thiết bị phòng ngừa sự cố quá tải điện và hệ thống phòng cháy chữa cháy tại các phân xưởng.

Chương II: Tìm hiểu thiết bị trường

Chương II đi sâu vào chi tiết kỹ thuật của các trang thiết bị đo lường, cơ cấu chấp hành và thiết bị biến đổi năng lượng được trang bị trên hệ thống đường ống và bồn bể công nghiệp:

Nhóm thiết bị	Thông số kỹ thuật / Đặc tính cụ thể trong văn bản	Nguyên lý & Ứng dụng
Hộp công tắc hành trình (Limitswitch box)	- Model: ALS10 (Italy) - Nhiệt độ: -20°C đến 85°C - Tiếp điểm: SPDT cơ khí, 250V AC/DC, 0.6A 125VDC, 16A 1/2HP 125/250VAC - Cổng đấu dây: Terminal 8 đầu nối, ống dẫn cáp ren 1/2 inch	Báo trạng thái đóng/mở (ON/OFF) của van khí nén về tủ điều khiển.
Bộ định vị van (Positioner)	- Tín hiệu điều khiển: 4–20 mA DC - Cơ cấu: Cuộn hút đẩy ty, màng mỏng, van phân phối khí, lò xo và cam phản hồi góc quay	Điều khiển độ mở tuyến tính thân van bướm thông qua áp lực khí nén.
Mỡ bôi trơn van chuyên dụng	- Gốc hữu cơ/tổng hợp, màu ngà, cấp NLGI 2 - Nhiệt độ làm việc: -30°C đến 240°C - Điểm nhỏ giọt: > 250°C, tỷ trọng: 0.942 g/ml, độ đâm xuyên 60W: 265–295	Sử dụng trong quy trình bảo trì, chống kẹt trục ty van và chống rò rỉ khí.
Lưu lượng kế điện từ (Magnetic Flowmeter)	- Model: 8732EST1A2N0M4 (Mexico), S/N: 03595998 - Nguồn cấp: 90–250 VAC 50/60 Hz - Tín hiệu ra: Analog (chân 1, 2), Pulse (chân 3, 4), DI/O (chân 5, 6, 7, 8)	Đo vận tốc dòng lưu chất dẫn điện qua điện áp cảm ứng theo định luật Faraday; đáp ứng tuyến tính.
Lưu lượng kế Coriolis	- Độ chính xác: $\pm 0,05%$ - Cấu tạo: 2 ống chữ U, 2 cảm biến khoảng cách đếm xung, bộ chuyển đổi tín hiệu	Đo lưu lượng khối lượng trực tiếp dựa trên lực Coriolis làm lệch pha dao động giữa 2 ống dẫn.
Cảm biến nhiệt độ RTD	- Model: AR6-B-2A-E-A-J-J-2 (Italy), S/N: 1541C0090 - Loại: PT100 (tiêu chuẩn IEC 60.751), kết nối 3 dây - Phạm vi đo: 0–120°C, đường kính vỏ: 6.0 mm, chiều dài que đo: 100, 150, 200 mm	Điện trở dây bạch kim biến thiên theo nhiệt độ ($R_0 = 100,\Omega$ ở 0°C, hệ số nhiệt $0,0039,\Omega/^\circ\text{C}$). Cấu hình 3 dây giúp bù điện trở dây dẫn.
Cảm biến đo mức thủy tĩnh & áp suất	- Nguồn cấp: 24 VDC (chân V+) - Tín hiệu ngõ ra: 4–20 mA (chân V-) - Công thức: $p = \rho \cdot g \cdot h$ và $P = F/A$	Màng cảm biến áp suất biến dạng tạo tín hiệu analog đưa về PLC để tính toán mức chất lỏng bồn hở/bồn kín và áp suất đường ống.
Cảm biến đo pH	- Dải đo: 0–14 pH ($pH = -\log_{10}[H^+]$) - Điện cực màng thủy tinh (dung dịch HCl 1M, điện cực tham chiếu Ag/AgCl) - Cảm biến bán dẫn PHFETS (màng cổng Silicon nitride, nhôm oxit, tantanlum oxit)	Đo nồng độ ion $H^+$ trong dung dịch nước mía và đường lỏng; hiệu chỉnh định kỳ bằng dung dịch chuẩn pH 4, 7, 9.
Biến tần công nghiệp (Commander SK)	- Dải công suất: 25 kW – 132 kW (0.33 hp – 200 hp) - Cấp điện áp: 100V / 200V / 400V / 575V / 690V - Tần số ngõ ra: 0–1500 Hz, tần số đóng ngắt xung: 3–18 kHz - Truyền thông: Modbus RTU RS485 qua cổng RJ45; tích hợp card LogicStick (PLC)	Điều khiển tốc độ động cơ quạt, bơm và cơ cấu chấp hành; chỉnh lưu cầu Diode và nghịch lưu IGBT điều chế PWM.

Chương II cũng tổng hợp các giải pháp đo chênh áp lưu lượng thông qua các cơ cấu thu hẹp dòng chảy bao gồm: tấm Orifice, ống Venturi, ống hình nón V-cone, ống Segmental wedge, ống Flow nozzle, đoạn cong Pipe elbow và ống Pitot. Đối với cảm biến nhiệt độ dạng cặp nhiệt điện (Thermocouple), tài liệu hệ thống hóa các dải đo và độ nhạy cụ thể: loại K ($-200^\circ\text{C}$ đến $1200^\circ\text{C}$, $41,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$), loại E ($-200^\circ\text{C}$ đến $900^\circ\text{C}$, $68,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$), loại J ($-40^\circ\text{C}$ đến $750^\circ\text{C}$, $52,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$), loại N ($-270^\circ\text{C}$ đến $1300^\circ\text{C}$, $39,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$), loại T ($-200^\circ\text{C}$ đến $350^\circ\text{C}$, $43,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$), cùng các loại hợp kim quý chịu nhiệt độ cao R, S ($0^\circ\text{C}$ đến $1600^\circ\text{C}$, $10,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$) và B ($50^\circ\text{C}$ đến $1800^\circ\text{C}$, $10,\mu\text{V}/^\circ\text{C}$).

Chương III: Hệ thống điều khiển cục bộ

Chương III khảo sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hai hệ thống tự động hóa cục bộ tiêu biểu trong phân xưởng sản xuất:

1. Hệ thống cân định lượng tự động (cân bồn, cân phễu dạng mẻ):
   • Cấu tạo hệ thống: Gồm 1 bồn đệm, 1 bồn cân, van nạp liệu, van xả liệu, hệ thống điều khiển PLC và màn hình HMI. Cụm cơ khí sử dụng phễu và khung làm bằng thép CT-3 (thùng cân dùng tôn dày 2 mm, 3 mm, 5 mm; khung bằng thép hộp 4x8 cm dày 1,5 mm; cơ cấu kẹp bao thép dày 10 mm).
   • Trang thiết bị điều khiển và chấp hành: Cảm biến tải Loadcell chuyên dụng dạng trụ dẹp của hãng Zemic (Hà Lan) hoặc VMC (Mỹ); bo mạch Boscher (Đức); bộ điều khiển khả trình PLC Mitsubishi (Nhật Bản); màn hình hiển thị LCD OP320-A hoặc màn hình cảm ứng HMI Eview (Đài Loan); xy lanh khí nén và van hơi Airtac (Đài Loan); khí cụ đóng cắt Idec (Hàn Quốc) hoặc Teco (Đài Loan).
   • Thông số vận hành: Mức cân đóng gói 5–50 kg/bao, sai số định lượng đạt mức 0,01 kg, năng suất hệ thống đạt từ 10 đến 100 tấn/giờ.
2. Hệ thống máy ly tâm mẻ:
   • Nhiệm vụ công nghệ: Tách khối đường non thành đường cát và mật rỉ, thực hiện rửa sạch mật bám trên bề mặt tinh thể đường, sấy đường cát A, hỗ trợ phân loại và chuyển đến công đoạn đóng gói.
   • Cấu hình tủ điều khiển: Sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Allen-Bradley MicroLogix 1500 (Main Unit mã hiệu 1764-28BXB, nguồn cấp ngõ vào 12/24 VDC) kết hợp module mở rộng ngõ ra số DC Output 16 kênh mã hiệu 1769-OB16 để điều khiển đóng/ngắt các cuộn hút của van điện từ phân phối khí nén tác động lên các cơ cấu cơ khí của máy ly tâm.

Thiết kế và triển khai

Phần kỹ thuật của báo cáo mô tả chi tiết các bước lắp đặt, hiệu chỉnh và sơ đồ đấu nối thiết bị thực tế tại nhà máy:

Quy trình bảo dưỡng và hiệu chỉnh van điều khiển

Quy trình tháo lắp và kiểm tra định kỳ van bướm điều khiển khí nén được thực hiện qua các bước:

1. Tháo hai đường ống cấp khí nén và cuộn dây tín hiệu điều khiển, tiến hành bọc kín đầu dây bằng băng keo cách điện.
2. Tháo ốc định vị cánh bướm và hạ thân van khỏi đường ống công nghệ theo đúng mã số phân vùng.
3. Tháo rời bộ định vị Positioner hoặc bộ phân phối Distributor, lau chùi bụi bẩn, kiểm tra màng cao su (thay thế nếu rách), vệ sinh van phân phối khí và tra mỡ trắng chịu nhiệt vào trục cam hồi tiếp.
4. Tháo nắp thân van, vệ sinh mỡ cũ, xịt rửa chi tiết cơ khí và cánh bướm bằng dung dịch RP7, thay mới gioăng (ron) cao su làm kín ở hai đầu trục.
5. Lắp ráp lại toàn bộ cụm van và thực hiện kiểm tra rò rỉ khí nén.
6. Kết nối máy phát dòng chuẩn (4–20 mA DC) để hiệu chuẩn độ mở thực tế của van tại các mốc tín hiệu: 4 mA (0%), 6 mA (12,5%), 8 mA (25%), 10 mA (37,5%), 12 mA (50%), 14 mA (62,5%), 16 mA (75%), 18 mA (87,5%) và 20 mA (100%).

Sơ đồ đấu nối thiết bị đo và điều khiển

• Lưu lượng kế từ tính Model 8732EST1A2N0M4: Cổng nguồn AC đấu vào chân 9 ($N/L2$) và chân 10 ($L1$). Tín hiệu dòng Analog đưa về PLC qua chân 1 ($Analog -$) và chân 2 ($Analog +$). Tín hiệu xung đếm lưu lượng kết nối qua chân 3 ($Pulse -$) và chân 4 ($Pulse +$). Các kênh I/O số kết nối qua chân 5–6 ($DI/O,1$) và 7–8 ($DI/O,2$).
• Cảm biến nhiệt độ RTD PT100 3 dây: Đấu nối mạch cầu với 2 dây cùng màu triệt tiêu điện trở đường dây trên một nhánh đo, đảm bảo độ chính xác khi truyền tín hiệu về bộ hiển thị/PLC AR6-B.
• Tủ điều khiển máy ly tâm mẻ: Bộ xử lý trung tâm PLC MicroLogix 1500 (1764-28BXB) tiếp nhận tín hiệu cảm biến hành trình, liên kết trực tiếp với card mở rộng 1769-OB16 để điều khiển 16 kênh đầu ra 24VDC điều khiển các van Solenoid cấp khí cho piston cào đường và nắp xả.

Kết quả và đóng góp

Báo cáo tổng kết các kết quả khảo sát thực tế và đóng góp kỹ thuật tại nhà máy:

• Hệ thống hóa thiết bị trường: Hoàn thành khảo sát chi tiết cấu tạo, nguyên lý và thông số vận hành của toàn bộ các dòng cảm biến (lưu lượng, áp suất, mức, nhiệt độ, pH), cơ cấu chấp hành (van bướm khí nén, van điện từ) và biến tần Commander SK (dải công suất lên đến 132 kW) đang làm việc tại các dây chuyền ép, nấu đường và nhiệt điện.
• Ghi nhận thông số vận hành thực tế:
  • Ghi nhận năng lực sản xuất của nhà máy đạt 5.200 TMN, sản lượng 67.600 tấn đường (năm 2015), vùng nguyên liệu 12.600 ha.
  • Vận hành thành công hệ thống phát điện bã mía với tuabin 30MW, cung cấp hơn 40 triệu kWh điện thương phẩm trong vụ mía 2015.
  • Xác định các thông số hoạt động của hệ thống cân định lượng mẻ: công suất 10–100 tấn/h, khối lượng bao 5–50 kg với sai số kiểm soát đạt $0,01\text{ kg}$.
• Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật: Tài liệu hóa các bước tháo lắp, bảo dưỡng cơ khí – khí nén và quy trình kiểm tra hiệu chuẩn độ mở van tuyến tính theo dải dòng 4–20 mA, cùng quy trình calib điện cực đo pH bằng các dung dịch đệm chuẩn (pH 4, 7, 9).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi thực tập và nội dung trình bày trong tài liệu:

• Hạn chế: Thời gian thực tập thực tế tại nhà máy giới hạn trong 4 tuần (28/8/2017 đến 22/9/2017); báo cáo tập trung chủ yếu vào việc tìm hiểu cấu tạo phần cứng, nguyên lý thiết bị trường và khảo sát hệ thống cục bộ mà chưa trình bày sâu về các thuật toán điều khiển tự động nâng cao (như giải thuật điều khiển phân tán DCS toàn nhà máy, thuật toán điều khiển bốc hơi – nấu đường phức tạp) hoặc chương trình lập trình mã nguồn (ladder diagram) chi tiết bên trong PLC.
• Hướng mở rộng:
  • Nghiên cứu tích hợp mạng truyền thông công nghiệp (Modbus RTU, Ethernet/IP) giữa các bộ điều khiển PLC (Mitsubishi, Allen-Bradley MicroLogix) và biến tần về phòng điều khiển trung tâm SCADA.
  • Phân tích và xây dựng thuật toán điều khiển tối ưu hóa mức tiêu hao năng lượng hơi cho cụm lò hơi và hệ thống tuabin phát điện bã mía 30MW.

Giá trị tham khảo

Báo cáo là tài liệu tham khảo thực tế cho:

• Sinh viên ngành Tự động hóa, Kỹ thuật Điều khiển và Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu trực quan về sơ đồ đấu dây, thông số kỹ thuật thực tế của các thiết bị đo lường công nghiệp (RTD PT100, cảm biến chênh áp, lưu lượng kế điện từ, van điều khiển khí nén, PLC MicroLogix 1500, biến tần).
• Cán bộ kỹ thuật và sinh viên làm đồ án về ngành đường / thực phẩm: Tham khảo quy trình công nghệ chế biến đường tinh luyện RE, quy trình vận hành cân mẻ, máy ly tâm và mô hình đồng phát điện từ bã mía.

Câu hỏi thường gặp

1. Nhà máy sử dụng công nghệ gì để sản xuất đường tinh luyện (RE) và đạt độ tinh khiết bao nhiêu?
Công ty áp dụng công nghệ cacbonat hóa để loại bỏ tạp chất và chất màu từ đường thô, kết hợp tẩy màu bằng than hoạt tính và nhựa trao đổi ion, giúp sản phẩm đạt độ Pol 99,9% và các cấp độ màu từ dưới 20 UI (RE đặc biệt) đến dưới 50 UI (RE tiêu chuẩn).

2. Tổ hợp phát điện từ bã mía tại công ty có công suất bao nhiêu và sản lượng điện đạt được như thế nào?
Công ty vận hành hệ thống lò hơi đốt bã mía với Turbine công suất 30MW (vận hành từ vụ 2013/2014). Định mức sản xuất đạt khoảng 100 kWh điện trên mỗi tấn mía cây. Sản lượng điện thương phẩm đạt 20 triệu kWh ở vụ 2013/2014 và tăng lên hơn 40 triệu kWh trong vụ mía 2015.

3. Quy trình kiểm tra hiệu chỉnh góc mở van điều khiển sau bảo dưỡng sử dụng dải tín hiệu dòng điện nào?
Kỹ thuật viên cấp khí nén vào thân van để kiểm tra độ kín, sau đó dùng thiết bị phát dòng chuẩn DC để kiểm tra độ mở phần trăm (%) của van tương ứng tại các mức dòng: 4 mA, 6 mA, 8 mA, 10 mA, 12 mA, 14 mA, 16 mA, 18 mA và 20 mA.

4. Cụm điều khiển của máy ly tâm mẻ trong báo cáo sử dụng các dòng thiết bị PLC nào?
Hệ thống điều khiển máy ly tâm mẻ sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Allen-Bradley MicroLogix 1500 (mã 1764-28BXB, nguồn vào 12/24 VDC) làm bộ xử lý chính, kết hợp với card mở rộng ngõ ra số DC 16 kênh (mã hiệu 1769-OB16) để điều khiển các van điện từ khí nén.

5. Hệ thống cân định lượng tự động tại nhà máy đạt năng suất và sai số đóng gói bao nhiêu?
Hệ thống cân định lượng bồn/phễu sử dụng loadcell Zemic hoặc VMC kết hợp PLC Mitsubishi đạt phạm vi đóng bao 5–50 kg/bao, sai số định lượng ở mức 0,01 kg và công suất đóng bao đạt từ 10 đến 100 tấn/giờ.

Kết luận

Báo cáo thực tập tốt nghiệp của sinh viên Lê Mạnh Hùng đã phản ánh toàn diện hiện trạng ứng dụng công nghệ tự động hóa tại Công ty TNHH MTV Đường Biên Hòa – Ninh Hòa. Tài liệu đã hệ thống hóa chi tiết các thông số kỹ thuật, cấu tạo, nguyên lý vận hành và quy trình bảo dưỡng của các thiết bị đo lường – chấp hành tầng trường (van điều khiển khí nén, lưu lượng kế điện từ, cảm biến nhiệt độ RTD, cảm biến mức, biến tần) cùng các hệ thống điều khiển cục bộ (cân định lượng bồn/phễu, máy ly tâm mẻ). Đây là công trình tổng hợp có giá trị thực tiễn cao, đóng vai trò tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật điều khiển tự động trong ngành công nghiệp mía đường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tổng Quan Về Đơn Vị Sản Xuất đều phải chấp hành những quy định về chế độ vệ sinh môi trường tại nơi làm việc, nhà ăn tập thể, khu vệ sinh công cộng, vườn hoa của công ty. - Nhà máy hoạt động chủ yếu là sử dụng các trang thiết bị máy móc tự động nên việc vệ sinh cá nhân không cần phải nghiêm ngặt. Vệ sinh máy móc, thiết bị phân xưởng - Người sử dụng thiết bị, vận hành thiết bị phải vệ sinh thiết bị, nơi làm việc phải dọn dẹp sạch sẽ trước khi giao ca cho ca sau. - Trong quá trình sản xuất, máy móc được kiểm tra định kỳ hàng tuần, hàng tháng.

Sau khi kết thức vụ sản xuất, sẽ tiến hành don vệ sinh toàn phân xưởng. - Rác thải để đúng nơi quy định. Công nhân viên chức chấp hành đúng nội quy giữ gìn vệ sinh môi trường xung quanh khu sản xuất. Bảo hộ lao động và đảm bảo an toàn lao động - Nhằm đảm bảo an toàn lao động cho công nhân trong quá trình làm việc, nhà máy trang bị các thiết bị bảo hộ cho từng công nhân khi tham gia sản xuất như: mũ bảo hộ, thiết bị che chắn, các đèn tín hiệu nguy hiểm, bình chữa cháy…Và các chế độ bảo hộ cho người lao động.

 Thiết bị che chắn: - Mục đích: cách ly vùng nguy hiểm với người lao động, ngăn ngừa các tai nạn không mong muốn: té ngã, rơi, văng bắn vào người lao động.  Thiết bị bảo hiểm hay thiết bị phòng ngừa. - Mục đích: ngăn chặn tác động xấu do sự cố của quá trình sản xuất gây ra, hạn chế sự cố sản xuất. Sự cố có thể gây ra do: quá tải, bộ phận chuyển động quá vị trí giới hạn, cường độ dòng điện cao.

- Đặc điểm của thiết bị bảo hiểm là quá trình tự động loại trừ nguy hiểm, sự cố hoặc tai nạn.  Tín hiệu, báo hiệu, hệ thống báo hiệu - Mục đích: - Nhắc nhỡ cho người lao động kịp thời tránh không bị tác động xấu (đèn, biển báo, cờ báo hiệu). - Chống tiếng ồn và rung sốc: đảm bào khoảng cách từ nguồn ồn đến nơi người lao động làm việc, lắp ráp thiết bị giảm tiếng ồn. - Chiếu sáng hợp lý: đảm bảo tiêu chuẩn chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ tại nơi làm việc cho người lao động theo từng công việc cụ thể.

 Các chế độ bảo hộ lao động: - Chế độ bảo hộ lao động bao gồm: chế độ làm việc, thời gian nghỉ ngơi, chế độ cho lao động nữ, chế độ cho lao động làm việc trong môi trường độc hại, nguy hiểm. 9 Chương I: Tổng Quan Về Đơn Vị Sản Xuất - Đối với lao động nữ cần chú ý đến tâm sinh lý, chế độ nghỉ sinh. - Đối với lao động làm việc trong môi trường độc hại, người lao động được hỗ trợ các thiết bị hỗ trợ khi làm việc, phụ cấp độc hại, chế độ nghĩ dưỡng, làm việc cũng được công ty quan tâm. - Chế độ thời gian làm việc, thời gian nghỉ ngơi phải đảm bảo đủ: dinh dưỡng cần thiết, ăn uống tại chỗ trong thời gian làm việc, tùy vào thời gian làm việc mà có trợ cấp khác nhau.

Các trang thiết bị bảo hộ được trang bị trong quá trình sản xuất - Là biện pháp kỹ thuật bổ sung, hỗ trợ nhưng có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ an toàn khi lao động, nếu không thì không được tham gia sản xuất. - Trang bị: mũ bảo hộ, thiết bị che chắn cho mắt, đồ bảo hộ. - Phòng cháy chữa cháy: công ty trang bị các bình xịt chữa cháy tại mối khu vực trong nhà máy, tuyên truyền, tập huấn, hướng dẫn công nhân ứng phó với các trường hợp có thể xảy ra. 10 Chương II: Tìm Hiểu Thiết Bị Trường CHƯƠNG II: TÌM HIỂU THIẾT BỊ TRƯỜNG 2.

Van Tự Động Van tự động là một thành phần trong hệ thống điều khiển tự động. Van tự động làm việc để đóng mở hoặc điều tiết lưu lượng dòng lưu chất chảy trong ống dẫn thông qua tín hiệu điều khiển là điện (hoặc khí nén) từ PLC. Van điều khiển gồm ba thành phần chính: Thân van (valve body), gồm tất cả cơ cấu cơ khí cần thiết để tác động đến dòng chảy (VD: cánh bướm van …). Và bộ tác động (valve actuator), cung cấp đến cơ cấp cơ khí năng lượng cần thiết để di chuyển các thành phẩn (quay cánh bướm van).

Bộ định vị (positioner) hoặc bộ phân phối (distributor: van 3/2 hoặc van 5/2) khí nén, bộ phận quan trọng lắp trên bộ tác động trên van để phân biệt van ON/OFF và van tuyến tính. 1: Cấu tạo van tự động 1 - POSITIONER hoặc DISTRIBUTOR (bộ định vị hoặc phân phối khí nén). Limitswitch box Là thiết bị đi kèm với van điều khiển bằng khí nén,nó cho ta biết tình trạng vị trí của van đang được sử dụng là đóng hay mở. Ngoài ra còn cung cấp cho chúng ta tín hiệu báo về tử điện về vị trí của van.

11 Chương II: Tìm Hiểu Thiết Bị Trường Hình 2. 2: Limitswitch box Cấu tạo trong: Gồm có 1 công tắc hành trình,cơ cấu tác động vào công tắc hành trình và 1 bộ domino. Cấu tạo bên ngoài: cho ta biết 2 chế độ On/Off. Thiết bị hiện hữu đang dùng tại nhà máy: Xuất sứ: Italya - Model: ALS10 Nhiệt độ chống chịu :-20°C- 85°C Khối đầu cuối đa điểm: dải đầu cuối có 8 đầu nối có sẵn và có số để cài đặt dễ dàng và rõ ràng.

Micro Switches:Loại - Cơ khí - (2) Điện áp SPDT - Điện áp tối đa 250V AC hoặc DC - 0.6A 125V DC hoặc 16A 1 / 2HP 125, 250V AC - Lắp dây kép: ALS 10 - Các đầu ống dẫn 1/2 1/2 2. Positioner Bộ định vị và khuếch đại khí nén nhận tín hiệu điều khiển là dòng điện DC từ 4-20mA điều khiển lượng khí vào ra thân van để đóng, mở van tuyến tính theo tín hiệu điều khiển. 3: Positioner Positioner gồm: + Một cuộn đây hút đẩy 1 ty. + Một màng mỏng.

+ Một van phân phối khí nén. + Một bộ gồm lò xo và cam hồi tiếp vị trí. Actuator Gồm hai loại chính: Tác động kép hoặc tác động đơn hồi tiếp bằng lò xo nhận khí nén cấp vào từ bộ POSITIONER hoặc DISTRIBUTUER xoay trục chính van, hồi tiếp bắng góc quay của trục chính. Cấu tạo và thông số kỹ thuật 12 Chương II: Tìm Hiểu Thiết Bị Trường Hình 2.

4: Cấu tạo Actuator Hình 2. 5: Thông số kỹ thuật Actuator 2. Van điện từ - Solenoid van (Distributor) Van điện từ khí nén hay còn gọi là van đảo chiều là loại van dùng để đóng hoặc mở đường dẫn khí nén và có thể điều chỉnh hướng của khí nén. Thông qua đó mà thay đổi được hướng của cơ cấu chấp hành.

6: Van điện từ Hư hỏng van điện từ có thể bị nứt các khe nhựa bên trong làm cho khí nén thoát ra bên ngoài,ảnh hưởng đến công suất. Cách khắc phục có thể dùng silicon chuyên dùng trong công nghiệp để dán lại những vết nứt đó,còn nếu không khắc phục được thì phải thay van. 13 Chương II: Tìm Hiểu Thiết Bị Trường 2. Thân van Hình 2.

7: Cấu tạo thân van Hình 2. 8: Thông số kỹ thuật Nguyên lý hoạt động a. Loại điều khiển tuyến tính dùng POSITIONER Khí nén cấp vào POSITIONEUR, tín hiệu điều khiển là dòng DC từ 4-20mA vào cuộn dây sẽ làm thay đổi vị trí ty van phân phối khí nén bên trong dẫn đến thay đổi lượng khí cấp vào thân van. Trục thân van quay và hồi tiếp về bộ POSITIONEUR qua 1 cơ cấu cam cùng với lò xo để điều chỉnh ty van phân phối cấp khí nén.

Loại điều khiển ON-OFF dùng DISTRIBUTER Khí nén cấp vào van phân phối 3/2 hoặc 5/2. Tín hiệu điện cấp vào cuộn dây của van làm thay đổi trạng thái cấp khí nén vào thân van và làm quay trục thân van. Tín hiệu hồi tiếp là trục thân van tác động vào hai công tắc hành trình phía trên. Quy trình bảo dưỡng Tháo van khỏi các đường ống ở vị trí lắp đặt theo trình tự: - Tháo hai ống dây khí nén từ đường ống cấp ra khỏi van rồi cuôn lại.

- Tháo dây tín hiệu và bịt kín lại bằng băng keo. - Tháo các ốc định vị cánh bướm và lấy van ra. Mỗi van đều có mã số ghi trên thân van theo khu vực để khi tháo lắp không bị nhầm lẫn. Ngoài các dụng cụ chuyên dụng để tháo lắp van thì thì vật tư chính là mỡ trắng công nghiệp chịu nhiệt.

Loại mỡ chuyên dụng này đặc biệt hơn các loại mỡ khác ở khả năng chịu nhiệt. 14 Chương II: Tìm Hiểu Thiết Bị Trường Hình 2. 9: Mỡ chuyên dụng bảo trì van Thông số kỹ thuật STT Thông số kỹ thuật Giá trị 1 Màu sắc Ngà 2 Chất làm đặc Hữu Cơ 3 Dầu gốc Tổng hợp 4 Độ đâm xuyên 60W ở 25ºC, 0.1 mm 265 -295 5 Nhiệt độ nhỏ giọt, ºC > 250 6 Độ cứng NLGI 2 7 Tỷ trọng ở 25ºC, g/ml 0.942 8 Kiểm tra độ gặm mòn EMCOR độ 1 Max 9 Độ bền oxi hóa ở 100ºC, bar <0 10 Sự ăn mòn tấm đồng 24h/100ºC Max 1b 11 Lượng bay hơi mất đi 22h/100ºC, % < 0,25 12 Nhiệt độ làm việc -30 - 240ºC POSITIONEUR Các thao tác: - Tháo POSITIONEUR khỏi thân van chính. - Vệ sinh bên ngoài.

- Thào nắp POSITIONEUR. - Tháo rời các chi tiết, lau chùi bụi, vệ sinh van phân phối, tra mỡ cho trục cam hồi tiếp. - Kiểm tra màng mỏng có rách hay không, nếu rách ta thay màng mới. - Lắp các chi tiết vào lại như ban đầu.

DISTRIBUTUER Các thao tác: - Vệ sinh bên ngoài DISTRIBUTUER. - Tháo rời các chi tiết DISTRIBUTUER. - Vệ sinh các chi tiết. - Thay các ron cao su tiếp xúc trực tiếp với ty van.

- Tra mỡ trắng vào ty van, các ron cao su và lắp lại như ban đầu. VALVE Các thao tác: - Tháo rời hai nắp đậy và các chi tiết bên trong: - Vệ sinh các chi tiết và vệ sinh sạch mỡ trắng cũ. - Tra mỡ các chi tiết, chú ý tra mỡ đều các răng. 15 Chương II: Tìm Hiểu Thiết Bị Trường - Nếu hai đầu trục hở, bị xì khí, ta thay hai ron cao su đầu trục.

- Lắp các chi tiết lại như ban đầu. BUTTERFLY Các thao tác: - Vệ sinh bên ngoài bằng nước. - Tháo rời trục, cánh bướm và ron cao su. - Vệ sinh thân chính bằng bình xịt RP7, - Vệ sinh trục, các pin, cánh bướm.

- Tra mỡ cho thân chính, trục và các pin. - Lắp ron cao su mới. - Lắp trục, các pin và cánh bướm vào như ban đầu.