Chương 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Giới thiệu về tự động hóa 1. Tổng quan Tự động hóa (điều khiển tự động) là sử dụng hệ thống điều khiển cho các thiết bị máy móc trong sinh hoạt và sản xuất công nghiệp, hạn chế tối đa sự can thiệp của con người.
Trong thực tế, có rất nhiều hệ thống tự động được sử dụng tại các dây chuyền sản xuất, nồi hơi, lò nhiệt, ổn định tàu thủy, máy bay,. 1 Ứng dụng tự động hóa trong sản xuất bia Heniken ở Việt Nam [1] Trong một hệ thống tự động hóa tổng hợp, việc điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất có một chức năng trọng yếu. Đặc tính linh hoạt của quá trình được thể hiện ở tính liên tục, tính nhịp điệu, tính tỷ lệ, tính song song của các dòng vận động. Dưới con mắt kinh tế, mức độ tự động hóa của một cơ sở sản xuất không phải luôn luôn là tối đa, mà tùy thuộc những điều kiện cụ thể phải xác định được mức độ tự động hóa tối ưu, thích hợp với số lượng sản phẩm, đảm bảo chất lượng gia công cao nhất cũng như giá thành rẻ nhất.
Thuật ngữ "tự động hóa", lấy cảm hứng từ các máy tự động, chưa được sử dụng rộng rãi trước năm 1947, khi Ford thành lập một bộ phận tự động hóa. Trong thời gian này ngành công nghiệp đã được áp dụng nhanh chóng điều khiển phản hồi, mà đã được giới thiệu trong những năm 1930. Tự động hóa đã được thực hiện bằng phương tiện khác nhau bao gồm: cơ khí, thủy lực, khí nén, điện, điện tử và máy tính, thường kết hợp. Các hệ thống phức tạp, chẳng hạn như các nhà máy hiện đại, máy bay và tàu thường sử dụng tất cả những kỹ thuật kết hợp.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hiếu Người hướng dẫn: TS. Phan Nguyễn Duy Minh 3 Nguyễn Ngọc Bảo Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn tự động 1.Vai trò và ý nghĩa của hệ thống tự động hóa Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Quá trình sản xuất chịu tác động của các quy luật kinh tế. Nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm cũng tăng làm chi phí trong việc nâng cao mức độ phức tạp của gia công ( về đào tạo nhân công và đội ngũ, giá thành trang thiết bị,.
Đây cũng chính là động lực kích thích sự phát triển của tự động hóa. Tự động hóa cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các khó khăn khi sử dụng lao động thủ công. Đồng thời giúp cải thiện các điều kiện làm việc của công nhân, nhất là các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại gây nhàm chán.
Quá trình sản xuất tự động hóa giúp đáp ứng cường độ sản xuất, dễ dàng thực hiện chuyên môn hóa và hóa đổi sản xuất. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng cho phép các nhà sản xuất đáp ứng điều kiện sản xuất và thực hiện cạnh tranh trên thị trường. Khó khăn trong việc ứng dụng hệ thống tự động hóa Các giới hạn về kỹ thuật: Một hệ thống tự động có thể có một mức giới hạn của trí thông minh, vì thế dễ bị mắc lỗi bên ngoài phạm vi trước mắt của mình về kiến thức. Không thể đoán trước, chi phí phát triển quá mức: Các nghiên cứu và phát triển chi phí của tự động hoá có thể vượt quá chi phí định mức của quá trình.
Chi phí ban đầu cao: Việc tự động hóa của một sản phẩm mới thường đòi hỏi một sự đầu tư ban đầu rất lớn so với chi phí đơn vị sản phẩm, mặc dù chi phí tự động hóa có thể được lan truyền trong nhiều sản phẩm và thời gian. Giới thiệu hệ thống chiết rót chai tự động 1.Giới thiệu chung Hệ thống chiết rót tự động là thành phần quan trọng trong dây chuyền súc rửa, chiết rót và đóng nắp phục vụ cho các ngành đóng gói chất lỏng công nghiệp. 2 Hệ thống chiết rót của công ty nước khoáng Vĩnh Hảo [2] Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hiếu Người hướng dẫn: TS. Phan Nguyễn Duy Minh 4 Nguyễn Ngọc Bảo Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn tự động Hệ thống chiết rót chai tự động được sử dụng nhiều để phục vụ cho các ngành: thực phẩm, nước uống, dược phẩm, mỹ phẩm, hóa chất, dầu nhớt, … Sự ra đời của máy chiết rót tự động đã tiết kiệm cho các nhà sản xuất một khoản chi phí nhân công tương đối lớn, nâng cao năng suất chiết đóng thành phẩm vào chai.
Hệ thống được kết hợp giữa các khâu chiết rót, đóng nắp, đóng thùng bán tự động. Bộ điều khiển trung tâm thường sử dụng PLC. Mỗi khâu đều vận hành tự động, nhân công chỉ tham gia vào một số công đoạn điều khiển, đầu vào và đầu ra (xếp chai vào, đóng thùng, vận hành máy,.Chức năng của hệ thống và phạm vi thực tiễn - Chức năng chính của hệ thống: Toàn bộ hệ thống là một dây chuyền để hoàn thành các công đoạn ra thành phẩm. Các khâu trong dây chuyền được tự động hóa cao, con người chỉ tác động vào vận hành, đầu vào và đầu ra.
Kết quả mang lại những ưu điểm: + Nâng cao năng suất lao động, giảm giá thành: Tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạt động bằng tay tương ứng. Hệ thống có thể rót hàng nghìn chai mỗi giờ, tùy theo dung tích của chai. + Giảm số lượng và chi phí nhân công: Hệ chống chiết rót đã hoạt động một cách tự động dẫn đến công việc ít hơn và đơn giản hơn cho phép cần ít công nhân hơn, tùy theo dung tích của chai. + Sự an toàn: Bằng việc tự động hóa 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.
+ Nâng cao chất lượng sản phẩm: Hệ thống chiết rót không những sản xuất với tốc độ nhanh hơn thủ công, mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối với các yêu cầu khắt khe của sản phẩm đóng chai. Tuy nhiên hệ thống chiết rót có chi phí đầu tư cao: việc chuyển từ sử dụng nhân công con người sang dây chuyền sản xuất tự động đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu rất cao. Ngoài ra, cũng cần có chi phí cho việc đào tạo nhân công vận hành các loại thiết bị, máy móc hiện đại và phức tạp. - Phạm vi ứng dụng: Các cơ sở sản xuất nước rửa chén, sản xuất nước giải khát, nước tinh khiết, bia… Các sản phẩm chất lỏng hoặc chất lỏng cô đặc có yêu cầu vệ sinh khử trùng cao.
Sử dụng với loại chai có dung tích từ 200 ml - 1000 ml. Trong đồ án này, nhóm chúng em chọn chai nước Nutri loại nắp vặn có dung tích 297 ml làm đối tượng nghiên cứu. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hiếu Người hướng dẫn: TS. Phan Nguyễn Duy Minh 5 Nguyễn Ngọc Bảo Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn tự động Hình 1.
Tính cấp thiết của đề tài Trong xã hội hiện đại ngày nay, nhu cầu ăn uống của người dân ngày càng được nâng cao. Ngành công nghiệp thực phẩm đóng gói, nước uống đóng chai cũng ngày càng tăng lên về số lượng sản phẩm trên thị trường. Khảo sát vào năm 2015 của Euromonitor cho thấy, thị trường đồ uống đóng chai đã đạt ngưỡng gần 170 tỉ USD, dự kiến sẽ tăng gần 10% tới thời điểm 2020. Trong phân khúc ngành hàng này, nước chiếm ưu thế với hơn 35% trong tổng thị phần thị trường, còn đồ uống có ga đạt khoảng 22%.
Nước uống đóng chai sẽ tăng nhanh nhất do người tiêu dùng có xu hướng thích dùng nước uống cung cấp nguồn năng lượng. Dự báo cũng chỉ ra rằng, thị trường Châu Á – Thái Bình Dương sẽ tiếp tục dẫn đầu thế giới về tăng trưởng trong đó có Việt Nam. Sức hấp dẫn tăng trưởng của ngành nước đóng chai cũng đã thúc đẩy thêm nhiều doanh nghiệp tham gia vào lĩnh vực này. Hệ thống chiết rót tự động là chiết rót một lượng chất lỏng nhất định vào các chai, bình, lọ,.
Các hệ thống, máy chiết rót tự động được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp thực phẩm. Ngành công nghiệp này yêu cầu năng suất cao, nghiêm ngặt về vệ sinh an toàn thực phẩm. Tùy theo tính chất của chất lỏng, các máy chiết rót sẽ có cấu tạo và cách hoạt động khác nhau. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hiếu Người hướng dẫn: TS.
Phan Nguyễn Duy Minh 6 Nguyễn Ngọc Bảo Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn tự động Chương 2. TÍNH TOÁN, PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2. Sơ đồ hoạt động của hệ thống Hình 2. 1 Sơ đồ hoạt động của hệ thống Hệ thống này bao gồm: - Băng tải: đưa chai rỗng đến các vị trí bơm nước, cơ cấu cấp nắp, cơ cấu vặn nắp, cơ cấu dán nhãn.
- Cơ cấu bơm nước: bơm nước vào chai theo thể tích 297ml - Cơ cấu cấp nắp: tự động thả nắp vào miệng chai - Cơ cấu vặn nắp: vặn chặt nắp chai - Cơ cấu dán nhãn: dán nhãn vào chai 2. Băng tải Một hệ thống đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ sở sản xuất tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt đó chính là băng tải, băng chuyền. Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặc máy có thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi …) hoặc số lượng lớn vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B. Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách.
Vậy hệ thống băng chuyền là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Hiếu Người hướng dẫn: TS. Phan Nguyễn Duy Minh 7 Nguyễn Ngọc Bảo Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn tự động 2.