Đặt vấn đề Ngày nay với sự phát triển của ngành tự động hóa ngày càng cao, các nhà máy hầu hết đều áp dụng những tiến bộ khoa học tân tiến nhất để cho ra những sảm phẩm chất lượng cao mà giá thành phù hợp với người tiêu dùng. Mặt khác, để đảm bảo tính chính xác cao hơn trong sản xuất và tiết kiệm chi phí nhân công các nhà máy sản xuất bắt buộc phải sử dụng đến máy móc thiết bị tự động để có thể đáp ứng tính cạnh tranh khốc liệt trên thị trường. Trong thực tế, việc sản xuất những sản phẩm được bảo quản trong chai, lọ, lon là rất nhiều, chúng đóng góp một phần sản phẩm rất lớn cho xã hội. Với sự đam mê học hỏi cùng những nhu cầu thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà ngày nay.
Chính vì vậy nhóm em đã quyết định chọn đề tài “ Thiết kế và thi công mô hình chiết rót nước và đóng nắp chai tự động bằng PLC-S7- 1200” để nghiên cứu sâu hơn về quy trình sản xuất tự động hóa.2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục đích: Nghiên cứu, thiết kế và thi công mô hình chiết rót nước và đóng nắp chai tự động bằng PLC-S7-1200. Đối tượng: Mô hình chiết rót nước và đóng nắp chai tự động. Phạm vi: Đồ án tốt nghiệp.3 Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu của nhóm em: Đọc hiểu và phân tích. Thiết kế mô hình và mô phỏng.4 Giới hạn đề tài Do hạn chế về mặt kinh tế và thời gian nên nhóm em chỉ thiết kế hai khâu là: chiết rót và đóng nắp trong dây chuyền sản xuất.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng không thể tránh được nhưng sai sót vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô để đồ án của nhóm em được hoàn thiện hơn. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 2.1 Tổng quan về quá trình tự động hóa sản xuất Tự động hóa sản xuất là dùng năng lượng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử.) để thực hiện một phần hay toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con người. Tự động hóa là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này bao gồm: Những công cụ máy móc tự động.
Máy móc lắp ráp tự động. Người máy công nghiệp. Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động. Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và ra quyết định để hỗ trợ sản xuất.1 Phân loại tự động hóa 2.1 Tự động hóa cứng Đó là hệ thống gồm các thiết bị chuyên dùng được sắp xếp theo đúng trình tự công nghệ chế tạo sản phẩm.
Công việc ở mỗi nguyên công thường rất đơn giản, vì vậy mối quan hệ giữa các nguyên công về không gian và thời gian phải rất chặt chẽ. Tự động hóa cứng có những đặc trưng chính như sau: Có hiệu quả trong sản xuất hàng loạt. Vốn đầu tư ban đầu cao, tuy nhiên bù đắp lại là năng suất cao. Tự động hóa cứng kém linh hoạt, không thể hoặc khó đáp ứng được sự thay đổi sản phẩm.2 Tự động hóa theo chương trình Tự động hóa theo chương trình được thực hiện trên các thiết bị có khả năng thay đổi trình tự công việc theo chương trình được lập trình sẵn.
Mỗi một sản phẩm mới sẽ yêu cầu lập lại một chương trình mới. Tự động hóa theo chương trình có những đặc điểm cơ bản : Chi phí đầu tư tương đối cao. Linh hoạt dễ thích ứng với sự thay đổi sản phẩm. Sự dụng có hiệu quả trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt.3 Tự động hóa linh hoạt Đây là dạng tự động hóa tiên tiến nhất hiện nay và còn đang phát triển tiếp.
Có 2 yếu tố để phân biệt giữa tự động hóa linh hoạt với tự động hóa lập trình: Có thể thay đổi chương trình mà không dừng quá trình sản xuất. Có thể thay đổi trang bị gá kẹp mà không cần dừng chương trình sản xuất. Nhờ thế tự động hóa linh hoạt dễ dàng thích ứng với nhiều đối tượng sản xuất với quy trình công nghệ, số lượng, tiến độ khác nhau.1 So sánh mức độ và phạm vi ứng dụng của các dạng tự động hóa 2.2 Sự cần thiết của tự động hóa Với nhu cầu phát triển ngày càng cao của con người, các công ty, nhà máy sản xuất ra đời càng nhiều. Chính vì vậy ngành tự động hóa đang càng trở lên cần thiết và phát triển bởi những lợi ích mà nó mang lại: Nâng cao năng suất Tự động hóa các quá trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng suất lao động.
Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạt động bằng tay tương ứng. Chi phí nhân công Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên. Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay. Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người bằng máy móc.
Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn. Sự an toàn Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn. Sự an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp (1970). Nâng cao chất lượng sản phẩm Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so với làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối với các tiêu chuẩn chất lượng.
Rút ngắn thời gian sản xuất Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm. Điều này tạo cho người có ưu thế cạnh tranh trong việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt hơn. Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho nhà sản xuất vì nó giữ chặt vốn lại. Hàng tồn kho khi đang sản xuất không có giá trị.
Nó không đóng vai trò như nguyên vật liệu hay sản phẩm. Tương tự như nhà sản xuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng trong sản xuất. Tự động hoá có xu hướng thực hiện mục đích này bởi việc rút ngắn thời gian gia công toàn bộ sản phẩm phân xưởng. Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định Đầu tư vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn so với việc đầu tư đào tạo con người.
Đồng thời năng suất, chất lượng sản phẩm ổn định.2 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nước uống đóng chai, hộp đóng nắp Xã hội ngày càng phát triển đời sống người dân ngày càng được nâng cao. Do đó, nhu cầu ăn uống của người dân cũng được nâng cao. Chính vì vậy mà những năm gần đây các loại nước ngọt đóng chai (như cocacola, pepsi, trà xanh Oo, nước ép trái cây đóng chai. ) phục vụ cho người dân rất đa dạng và được bán rộng khắp trên cả nước tạo điều kiện thuận lợi cho người tiêu dung trong việc chọn lựa, đa dạng cả mẫu mã lẫn chất lượng.
Thời gian gần đây ta nhận thấy các sản phẩm nước uống giải khát của các tập đoàn lớn như Coca hay Pepsi đã không còn chiếm thị phần lớn ở thị trường Việt Nam, thay vào đó các loại nước uống giải khát có giá trị dinh dưỡng hơn như : các loại nước trái cây ép, trà thảo dược,… Hình 2.2 Sản phẩm nước ép trái cây đóng chai Nếu như trước đây các loại nước ngọt chỉ có mặt tại các cửa hàng lớn, siêu thị thì giờ đây nó đã có mặt ở mọi nơi từ các tiệm bách hoá, các cửa hàng bán lẻ nhỏ, các quán nước ven đường hay nói đúng hơn chỉ cần vài ba bước là có thể mua được. Từ đó, có thể thấy mức độ phổ biến của các sản phẩm nước ngọt. Nước ta có khoảng 90 triệu người chỉ cần tính mỗi người sử dụng một chai nước, thì con số chai nước cần sản xuất đã lên tới 90 triệu chai do đó nhu cầu sử dụng nó là rất lớn. Chính vì thế, nhiều cơ sở, nhiều xí nghiệp, công ty sản xuất nước ngọt đã thành lập, đó là nhu cầu tất yếu.
Ngoài các loại nước uống, phải kể đến sự phát triển của các sản phẩm chai đóng nắp hiện nay: Như các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn, nước mắm,. Do đó có thể thấy nhu cầu sản xuất các sản phẩm hộp đóng nắp rất cao.3 Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam Cùng với sự phát triển của các sản phẩm nước đóng chai,…ta thấy việc chuyển đổi sử dụng chai chứa cho các sản phẩm, các loại chai nhựa thay thế cho các loại chai thủy tinh vì sự tiện dụng của chai nhựa. Do đó nó cũng làm thay đổi công nghệ chiết rót và đóng nắp chai, các chai thủy tinh thì nắp thường được đóng chặt vào còn chai nhựa thường được xoáy. Với nhu cầu sản lượng lớn thì công việc sản xuất chiết rót, đóng nắp chai bằng tay là không hiệu quả.
Đặt ra yêu cầu đưa hệ thống dây chuyền tự động chiết rót và đóng nắp chai tự động vào sản xuất. Trên thị trường Việt Nam có các hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau nhưng hầu hết các dây chuyền này đều được nhập từ nước ngoài, do vậy giá thành khá cao và gặp nhiều khó khan trong quá trình vận hành, sửa chữa. Một số dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai trên thị trường hiện nay : Hình 2.3 Dây chuyền sản xuất nước uống đóng chai Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất nước mắm Hình 2.5 Dây chuyền sản xuất nước trà xanh Oo CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC SIEMENS S7 - 1200 3.1 Thông tin về PLC S7 – 1200 3.1 Lịch sử phát triển của PLC SIEMENS S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S7- 1200 có những tính năng nổi trội hơn.