Giới thiệu dự án

Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, tự động hóa dây chuyền sản xuất đóng vai trò quyết định đến năng suất, chất lượng và độ an toàn của sản phẩm, đặc biệt trong ngành công nghiệp dược phẩm – lĩnh vực đòi hỏi các tiêu chuẩn vô trùng và định lượng khắt khe như GMP-WHO hay FDA. Theo các thống kê từ ngành công nghệ sản xuất thuốc, quá trình chiết rót và đóng gói thủ công hoặc bán tự động truyền thống đối mặt với tỷ lệ hao hụt dược phẩm lên tới 3 - 5%, sai số định lượng vượt ngưỡng 4% và tiềm ẩn nguy cơ nhiễm khuẩn chéo do thao tác trực tiếp của con người.

Kháng sinh Penicillin dạng dung dịch lỏng hoặc bột pha tiêm là nhóm thuốc đặc thù, dễ bị biến tính hoặc mất hoạt tính sinh học nếu tiếp xúc kéo dài với môi trường ngoài hoặc khi nắp cao su không được ép kín tuyệt đối. Do đó, việc xây dựng một hệ thống chiết rót và đóng nắp khép kín, chính xác và đồng bộ hóa cao là một yêu cầu bức thiết.

                    HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN & TRUYỀN THÔNG TRƯỜNG
   +-----------------------------------------------------------------------+
   |                      PLC MITSUBISHI DÒNG Q                            |
   |              (CPU Q02U/Q03UDV + QX40 + QY40P)                         |
   +-----------------------------------+-----------------------------------+
                                       | Module Master QJ61BT11N
                                       | (Mạng CC-Link Ver. 2.0 - 2.5 Mbps)
       +-------------------------------+-------------------------------+
       |                               |                               |
+------v------+                 +------v------+                 +------v------+
| Biến tần    |                 | Remote I/O  |                 | Màn hình    |
| FR-E700     |                 | Module      |                 | HMI GOT     |
| (Điều khiển |                 | (Cảm biến & |                 | (Giám sát & |
| Động cơ 3P) |                 | Van khí nén)|                 | Cài đặt)    |
+-------------+                 +-------------+                 +-------------+

Bài toán thực tế và các điểm nghẽn kỹ thuật (Problem Statement)

Các dây chuyền sản xuất quy mô vừa và nhỏ tại Việt Nam hiện gặp phải các vấn đề cốt lõi:

  • Sai số chiết rót lớn: Cơ cấu bơm ngắt gián đoạn thường gây nhỏ giọt, tạo bọt khí làm thể tích dung dịch trong chai không đồng nhất.
  • Lỗi ép nắp cao su: Lực ép từ xi lanh không đều dẫn đến hở nắp hoặc làm nứt vỡ cổ chai thủy tinh 100 ml.
  • Hệ thống điều khiển phân mảnh: Đi dây song song phức tạp (Hardwired I/O), khó mở rộng khoảng cách truyền tín hiệu, tỷ lệ suy hao và nhiễu tín hiệu cao khi hoạt động cạnh các nguồn công suất như biến tần và động cơ.

Mục tiêu của đề tài

  1. Thiết kế và gia công cơ khí hoàn chỉnh: Chế tạo module băng tải chuyển động dài 600 mm, cụm vòi chiết rót áp suất thường chống nhỏ giọt, cụm cấp nắp tự động và cơ cấu ép nắp cao su bằng khí nén.
  2. Xây dựng hệ thống điều khiển phân tán qua CC-Link: Tích hợp PLC Mitsubishi dòng Q với Module truyền thông Master QJ61BT11N, kết nối mạng CC-Link điều khiển Biến tần FR-E700 và các trạm I/O từ xa.
  3. Phát triển thuật toán điều khiển và giám sát HMI: Lập trình chuỗi quy trình khép kín tự động (Sequence Control) qua phần mềm GX Works2, tích hợp màn hình HMI điều khiển chế độ Auto/Manual và cảnh báo lỗi.
  4. Kiểm chuẩn và đánh giá định lượng: Đạt độ chính xác định lượng thể tích chai thuốc sai số $\le \pm 2%$, tỷ lệ đóng nắp kín đạt $\ge 98%$.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

  • Quy cách mẫu: Chai thủy tinh tiêu chuẩn dung tích 100 ml, nắp đậy cao su y tế chuyên dụng cho thuốc Penicillin.
  • Phạm vi cơ khí: Băng tải đơn 600 mm, 01 đầu chiết rót định lượng, 01 trạm cấp và đóng nắp bằng khí nén.
  • Phạm vi truyền thông: Giao thức mạng CC-Link Ver. 2.0 giữa PLC Mitsubishi Q-Series, Biến tần Mitsubishi FR-E700 và cụm cảm biến/cơ cấu chấp hành.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí kỹ thuật Máy đóng lọ Penicillin XL-10 Máy chiết rót tự động CXGF 8-8-3 Máy đóng nắp để bàn XG1870D1 Giải pháp đề tài (PLC Q + CC-Link)
Năng suất vận hành 2000 chai/giờ 2000 chai/giờ 1200 - 2400 chai/giờ 900 - 1200 chai/giờ (Quy mô pilot)
Dung tích xử lý 5 - 30 ml 500 ml Đa dạng (Chiều cao 60-270mm) 100 ml (Tối ưu cho Penicillin)
Độ chính xác chiết $\pm 2%$ $\pm 2%$ Không tích hợp chiết rót $\pm 1.5 - 2%$
Kiến trúc điều khiển PLC chuyên dụng độc lập PLC công nghiệp tập trung Vi điều khiển / Mạch rời PLC Mitsubishi Q-Series + CC-Link
Khả năng mở rộng mạng Hạn chế (Đi dây song song) Hỗ trợ Fieldbus nội bộ Không hỗ trợ Rất cao (Hỗ trợ tới 65 trạm CC-Link)
Chi phí đầu tư Rất cao (Nhập khẩu) Rất cao Trung bình Tối ưu, phù hợp doanh nghiệp vừa & nhỏ

Phân tích yêu cầu theo mô hình MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Chiết rót đúng thể tích 100 ml, cơ cấu ép nắp cao su kín khít, hệ thống dừng khẩn cấp (E-Stop), truyền thông điều khiển biến tần qua mạng CC-Link.
  • Should have (Nên có): Cảm biến phát hiện chai rỗng trước khi rót, cảm biến quang kiểm tra nắp hoàn thiện, giao diện điều khiển HMI chuyển đổi linh hoạt Auto/Manual.
  • Could have (Có thể mở rộng): Lưu trữ lịch sử lỗi và nhật ký sản xuất (Data Logging) lên cơ sở dữ liệu giám sát SCADA.
  • Won't have (Chưa thực hiện ở pha này): Cụm mâm xoay cấp phôi tự động số lượng lớn, hệ thống thị giác máy tính AI (Machine Vision) nhận diện dị vật.

Thiết kế hệ thống

+--------------------------------------------------------------------------+
|                        KIẾN TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG                       |
|                                                                          |
|  [ PLC MITSUBISHI Q02U CPU ]                                            |
|         |                                                                |
|  [ QX40 Input ]  <--- (Cảm biến quang E3F-DS10P1, Cảm biến XKC-Y25-V)   |
|  [ QY40P Output] ---> (Van điện từ khí nén 5/2, Rơ-le trung gian)        |
|         |                                                                |
|  [ QJ61BT11N Master ]                                                    |
|         |                                                                |
|         +============== CC-Link Ver 2.0 Bus (100 Ohm Shielded Cable) ===+|
|                                 |                                        |
|                     +-----------v-----------+                            |
|                     | Biến tần FR-E700      |                            |
|                     | Trạm số 1 (Slave)     |                            |
|                     | Động cơ 3 pha 150W    |                            |
|                     +-----------------------+                            |
+--------------------------------------------------------------------------+

Danh mục phần cứng và thông số kỹ thuật chi tiết

  • Bộ điều khiển trung tâm: PLC Mitsubishi Q-Series với CPU hiệu năng cao (xử lý lệnh cơ bản 34 ns/lệnh).
  • Module I/O mở rộng:
    • QX40: 16 ngõ vào số 24V DC, dòng định mức 4 mA, cách ly quang (Photocoupler Isolation).
    • QY40P: 16 ngõ ra số Transistor loại Sink (đánh chìm), điện áp 12 - 24V DC, dòng chịu tải 0.1 A/điểm, tổng 2 A/module.
  • Module truyền thông CC-Link Master: QJ61BT11N, hỗ trợ tốc độ truyền tải 156 kbps đến 10 Mbps qua cáp xoắn 3 lõi bọc kim có trở kháng đầu cuối $110\ \Omega$.
  • Biến tần: Mitsubishi FR-E700-0.4K (công suất 0.4 kW, điều khiển vector từ thông tối ưu hóa mô-men xoắn ở dải tần thấp $0.5\text{ Hz}$).
  • Cơ cấu dẫn động: Động cơ 3 pha Oriental 5IK150A-TT2F (150W, 220VAC, tốc độ 2700 rpm, mô-men khởi động 0.56 Nm).
  • Cảm biến và cơ cấu chấp hành khí nén:
    • Cảm biến phát hiện chai: Quang hồng ngoại khuếch tán E3F-DS10P1 (ngõ ra PNP NO, khoảng cách 10 cm, đáp ứng 2 ms).
    • Cảm biến mức chất lỏng: XKC-Y25-V không tiếp xúc (ngõ ra bán dẫn 5 - 24V DC, xuyên thấu thành bình dày tới 20 mm).
    • Van khí nén: Van điện từ 5/2 Airtac, kết hợp hệ thống 4 xi lanh khí nén 2 chiều (kẹp chai, nâng hạ vòi rót, đẩy nắp, ép nắp).

Bảng quy hoạch địa chỉ thiết bị mạng CC-Link và I/O

Ký hiệu PLC Loại địa chỉ Thiết bị phần cứng Mô tả chức năng
X00 Digital Input Nút nhấn START Khởi động chu trình tự động
X01 Digital Input Nút nhấn STOP / E-STOP Dừng hệ thống / Dừng khẩn cấp
X02 Digital Input Cảm biến hồng ngoại E3F-DS10P1 Phát hiện chai vào vị trí chiết rót
X03 Digital Input Cảm biến XKC-Y25-V Kiểm tra mức dung dịch hoàn thành
X04 Digital Input Cảm biến kiểm tra nắp Kiểm tra độ sâu/khít của nắp cao su
Y10 Digital Output Van điện từ Vòi chiết Kích mở van xả dung dịch Penicillin
Y11 Digital Output Van xi lanh hạ đầu vòi Điều khiển đầu chiết lặn sâu vào cổ chai
Y12 Digital Output Van xi lanh kẹp chai Giữ cố định thân chai khi thao tác
Y13 Digital Output Van xi lanh cấp nắp Đẩy nắp cao su từ khay trượt vào vị trí
Y14 Digital Output Van xi lanh ép nắp Dập nắp ép chặt vào miệng chai lọ
RY0 CC-Link Bit Out Biến tần FR-E700: Forward Run Lệnh quay thuận băng tải
RY1 CC-Link Bit Out Biến tần FR-E700: Reverse Run Lệnh quay nghịch băng tải
RWw0 CC-Link Word Out Biến tần FR-E700: Set Frequency Ghi giá trị tần số vận hành (vd: 50.00 Hz)

Phương pháp nghiên cứu và triển khai (Methodology)

Dự án áp dụng phương pháp nghiên cứu tích hợp cơ - điện tử theo chu trình V-Model:

  1. Pha khảo sát & thiết kế (Tuần 1 - 4): Tính toán động lực học băng tải, mô phỏng kết cấu khung trên phần mềm 3D CAD, giải bài toán bền chịu lực cho các gá đỡ van và xi lanh.
  2. Pha gia công cơ khí & lắp tủ điện (Tuần 5 - 8): Cắt phay chi tiết nhôm định hình, hàn khung chịu lực, bố trí layout tủ điện công nghiệp theo chuẩn phân tách nguồn động lực (220VAC/380VAC) và nguồn điều khiển (24VDC), gắn ray cài MCB Chint NXB-63 2P 20A C20.
  3. Pha cấu hình mạng & lập trình Firmware (Tuần 9 - 12): Cấu hình thông số Network Parameter trên GX Works2 cho module QJ61BT11N, thiết lập truyền thông với biến tần FR-E700, viết logic điều khiển tuần tự.
  4. Pha tích hợp & kiểm thử thực nghiệm (Tuần 13 - 16): Tiến hành 7 đợt chạy thử với mẫu dung dịch tiêu chuẩn, cân chỉnh áp lực khí nén qua van tiết lưu và hoàn thiện báo cáo.

Implementation và kết quả

Quy trình phát triển và cấu hình kỹ thuật

Cấu hình tham số mạng CC-Link trên phần mềm GX Works2

Module Master QJ61BT11N được cài đặt thông qua trình cấu hình tham số của PLC Mitsubishi:

  • Starting I/O No: 0000 (Gán trực tiếp slot đầu tiên trên Base Unit).
  • Total Connected Modules: 1 (Trạm biến tần FR-E700).
  • Mode: Q Series Mode (Tối ưu hóa băng thông truyền dữ liệu chu kỳ).
  • Transmission Speed: 2.5 Mbps (Đảm bảo khoảng cách truyền không suy hao tín hiệu).
  • Station Information: Station 1 = Remote Device Station, chiếm dụng 2 trạm ảo (Exclusive Stations: 2).
(* KHỞI TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN CHU KỲ CHIẾT RÓT BẰNG STRUCTURED TEXT / LADDER CONVERT *)
PROGRAM Filling_Sequence
VAR
    bSensorBottle    AT %IX0.2 : BOOL; (* Cảm biến phát hiện chai *)
    bLiquidFull      AT %IX0.3 : BOOL; (* Cảm biến mức dung dịch *)
    bCapSensor       AT %IX0.4 : BOOL; (* Cảm biến kiểm tra nắp *)
    bClampCylinder   AT %QX1.2 : BOOL; (* Xi lanh kẹp giữ thân chai *)
    bNozzleDownCyl   AT %QX1.1 : BOOL; (* Xi lanh hạ vòi chiết *)
    bValveFilling    AT %QX1.0 : BOOL; (* Van điện từ xả thuốc *)
    bCapFeedCyl      AT %QX1.3 : BOOL; (* Xi lanh cấp nắp cao su *)
    bCapPressCyl     AT %QX1.4 : BOOL; (* Xi lanh ép nắp *)
    iStep            : INT := 0;
    tonTimer         : TON;
END_VAR

CASE iStep OF
    0: (* Băng tải chạy tìm chai *)
        IF bSensorBottle THEN
            bClampCylinder := TRUE; (* Kẹp cố định chai *)
            iStep := 10;
        END_IF;

    10: (* Hạ đầu vòi chiết rót chống bọt khí *)
        bNozzleDownCyl := TRUE;
        tonTimer(IN := TRUE, PT := T#500MS);
        IF tonTimer.Q THEN
            tonTimer(IN := FALSE);
            bValveFilling := TRUE; (* Bật van xả dung dịch Penicillin *)
            iStep := 20;
        END_IF;

    20: (* Kiểm soát thể tích chiết rót bằng cảm biến *)
        IF bLiquidFull THEN
            bValveFilling := FALSE;  (* Đóng van ngắt dòng *)
            bNozzleDownCyl := FALSE; (* Rút vòi chiết lên *)
            iStep := 30;
        END_IF;

    30: (* Chuyển tiếp cấp và ép nắp cao su *)
        bCapFeedCyl := TRUE; (* Đẩy nắp cao su vào miệng chai *)
        tonTimer(IN := TRUE, PT := T#800MS);
        IF tonTimer.Q THEN
            tonTimer(IN := FALSE);
            bCapFeedCyl := FALSE;
            bCapPressCyl := TRUE; (* Xi lanh khí nén dập ép nắp *)
            iStep := 40;
        END_IF;

    40: (* Kiểm tra độ hoàn thiện và nhả kẹp *)
        tonTimer(IN := TRUE, PT := T#600MS);
        IF tonTimer.Q THEN
            tonTimer(IN := FALSE);
            bCapPressCyl := FALSE;
            bClampCylinder := FALSE; (* Thả kẹp để băng tải kéo sản phẩm ra *)
            iStep := 0; (* Hoàn thành chu trình *)
        END_IF;
END_CASE;

Kiểm thử và đánh giá thực nghiệm

Hệ thống đã trải qua 7 đợt thử nghiệm liên tục với các thông số điều chỉnh cơ - điện nhằm tìm ra điểm vận hành tối ưu:

Đợt kiểm thử Lỗi kỹ thuật phát hiện Giải pháp khắc phục Tỷ lệ đóng nắp kín Sai số định lượng thể tích
Lần 1 - 2 Chai bị xô lệch khi dừng; nắp cao su bị nghiêng Điều chỉnh góc vát khay nắp, hạ tốc độ biến tần từ 50Hz xuống 35Hz 72.0% $\pm 4.5%$
Lần 3 - 4 Khí nén giật cục làm nứt miệng chai thủy tinh Gắn thêm van tiết lưu một chiều kiểm soát lưu lượng khí vào xi lanh ép 86.5% $\pm 3.0%$
Lần 5 Dung dịch tạo bọt trào ra miệng chai Bổ sung chu trình xi lanh hạ vòi lặn sâu $15\text{ mm}$ dưới mặt thoáng 93.0% $\pm 2.2%$
Lần 6 Sai số cảm biến do bám dính dịch lỏng Hiệu chỉnh độ nhạy biến trở tinh chỉnh trên cảm biến XKC-Y25-V 96.5% $\pm 1.8%$
Lần 7 Hoạt động ổn định toàn dây chuyền Tối ưu hóa chu kỳ trễ lệnh PLC xuống mức 50ms giữa các bước 98.5% $\pm 1.5%$

Kết quả đạt được

  • Thời gian chu kỳ (Cycle Time): Đạt $3.5\text{ giây/chai}$, tương đương năng suất thực tế $1028\text{ chai/giờ}$.
  • Độ chính xác thể tích: Mức chất lỏng 100 ml được định lượng chính xác với dung sai thể tích $\pm 1.5\text{ ml}$ ($\le 1.5%$).
  • Độ tin cậy truyền thông: Mạng CC-Link hoạt động liên tục ở tần số lấy mẫu cao, không xảy ra hiện tượng mất gói tin (Packet Drop = 0) hoặc treo bus nhờ lớp bọc kim chống nhiễu EMC từ biến tần FR-E700.

Đổi mới và đóng góp

  1. Ứng dụng truyền thông trường CC-Link trong máy đóng gói nhỏ: Thay vì sử dụng kết nối dây cứng truyền thống (yêu cầu hàng chục đường cáp tín hiệu từ tủ điện chính ra hiện trường), đề tài áp dụng chuẩn mạng CC-Link Ver. 2.0. Việc này giúp giảm hơn $60%$ số lượng dây dẫn trung gian, triệt tiêu nguy cơ đứt ngầm tín hiệu và tăng khả năng chống nhiễu công nghiệp lên $85%$.

  2. Cơ cấu chiết rót lặn sâu chống tạo bọt: Tích hợp chuyển động tịnh tiến trục Z bằng xi lanh khí nén cho đầu vòi bơm chiết rót. Đầu vòi đi sâu vào lòng chai trước khi mở van áp suất cao và từ từ rút lên khi chất lỏng dâng, loại bỏ hiện tượng sủi bọt khí đối với các loại dược phẩm kháng sinh nhạy cảm.

  3. Cảm biến mức phi tiếp xúc an toàn y tế: Sử dụng cảm biến điện dung XKC-Y25-V định lượng mức dung dịch xuyên qua vỏ chai thủy tinh, không tiếp xúc vật lý với hóa chất bên trong. Giải pháp này đáp ứng tiêu chuẩn phòng sạch, ngăn ngừa nguy cơ nhiễm bẩn chéo cho dược phẩm.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong sản xuất

  • Nhà máy dược phẩm: Chiết rót các chế phẩm kháng sinh dạng lỏng (Penicillin, Amoxicillin), dung dịch tiêm truyền, lọ vacxin dung tích từ 20 ml - 100 ml.
  • Ngành mỹ phẩm & tinh dầu: Đóng chai serum, tinh dầu đậm đặc có nắp nhỏ giọt cao su.
  • Phòng thí nghiệm / Viện nghiên cứu sinh học: Tự động hóa khâu phân phối mẫu hóa chất và dung dịch đệm vô trùng.

Phân tích hiệu quả kinh tế và khả năng hoàn vốn (ROI)

  • Chi phí chế tạo mô hình: Khoảng 18 - 25 triệu VNĐ (thấp hơn 70% so với việc nhập khẩu các máy đóng nắp bán tự động ngoại nhập cùng chức năng).
  • Tiết giảm nhân công: Cắt giảm 02 nhân công trực tiếp tại khâu rót và dập nắp thủ công.
  • Thời gian hoàn vốn ước tính (Payback Period): 6 - 8 tháng khi vận hành tại các cơ sở gia công dược liệu quy mô vừa.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Khay cấp nắp cao su hoạt động theo nguyên lý trượt trọng lực nghiêng, chưa có cơ cấu phễu rung xoay (Bowl Feeder) để tự động định hướng nắp khi cấp số lượng lớn.
  • Băng tải đơn 600 mm phục vụ mục đích kiểm chứng giải pháp thực nghiệm trong phòng lab, chưa tích hợp băng chuyền hồi lưu chai rỗng.

Hướng nâng cấp mở rộng

  • Tích hợp Camera AI (Machine Vision): Ứng dụng thuật toán xử lý ảnh trên nền tảng OpenCV hoặc cảm biến Cognex để nhận diện dị vật lơ lửng trong dung dịch và kiểm tra nắp bị vênh vi mô.
  • Nâng cấp chuẩn CC-Link IE TSN (Time-Sensitive Networking): Chuyển đổi sang giao thức Ethernet công nghiệp tốc độ 1 Gbps để đồng bộ hóa thêm các cơ cấu Servo kẹp gắp tốc độ cao.
  • Hệ thống súc rửa tự động CIP (Clean-in-Place): Tích hợp van xả tuần hoàn và bơm tiệt trùng bằng hơi nước nóng trước mỗi mẻ chiết rót.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Giảng viên Cơ Điện tử / Tự động hóa: Cung cấp tài liệu mẫu về thiết kế hệ thống nhúng, sơ đồ đấu nối tủ điện công nghiệp theo tiêu chuẩn IEC và mã nguồn lập trình PLC Mitsubishi dòng Q kết hợp mạng CC-Link.
  • Kỹ sư tích hợp hệ thống (System Integrators): Nắm vững phương pháp thiết lập tham số mạng truyền thông trường giữa PLC Mitsubishi và biến tần FR-E700, giảm thời gian Commissioning tại nhà xưởng.
  • Doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMEs ngành Dược): Tiếp cận giải pháp cơ điện tử tự động hóa giá thành thấp, nâng cao năng lực cạnh tranh và đáp ứng tiêu chuẩn chiết rót khép kín.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu để triển khai hệ thống là gì?

Hệ thống cần nguồn điện xoay chiều $1\text{ pha } 220\text{V } 50\text{Hz}$ (công suất nguồn $\ge 1.5\text{ kW}$), nguồn cấp khí nén sạch không dầu áp suất ổn định từ $0.4 - 0.6\text{ MPa}$ và diện tích lắp đặt cơ sở khoảng $1.5\text{ m} \times 0.8\text{ m}$.

2. Mạng CC-Link có giới hạn bao nhiêu thiết bị và mở rộng như thế nào?

Module Master QJ61BT11N hỗ trợ kết nối tối đa 64 trạm Remote I/O hoặc trạm thiết bị thông minh. Khi mở rộng, kỹ sư chỉ cần kéo thêm cáp CC-Link 3 lõi chuyên dụng đến trạm mới, gán số trạm (Station Number) và cấu hình lại vùng nhớ đệm RX/RY, RWw/RWr trong phần mềm GX Works2 mà không cần đi lại toàn bộ dây nguồn điều khiển.

3. Biến tần FR-E700 được bảo vệ thế nào khi xảy ra quá tải hoặc kẹt băng tải?

Biến tần FR-E700 tích hợp tính năng bảo vệ quá tải điện tử ($150%$ trong 60 giây, $200%$ trong 3 giây), ngắt tức thời khi quá dòng hoặc kẹt động cơ, đồng thời gửi mã cờ lỗi (Alarm Bit) về PLC qua mạng CC-Link để dừng khẩn cấp toàn bộ hệ thống.

4. Chi phí bảo trì định kỳ của hệ thống gồm những hạng mục nào?

Chủ yếu gồm kiểm tra lọc khí nén, bôi trơn xi lanh định kỳ (6 tháng/lần), kiểm tra độ mòn dây đai băng tải và hiệu chuẩn độ nhạy của cảm biến quang E3F-DS10P1. Chi phí bảo trì ước tính dưới $5%$ tổng giá trị máy mỗi năm.

5. Có thể thay thế đầu chiết rót bằng bơm nhu động (Peristaltic Pump) được không?

Hoàn toàn được. PLC dòng Q có thể phát xung tốc độ cao hoặc điều khiển biến tần/driver động cơ bước của bơm nhu động qua tín hiệu analog/mạng để tăng độ chính xác chiết rót lên mức $\pm 0.5%$, cực kỳ phù hợp cho các chế phẩm sinh học đắt tiền.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu chế tạo hệ thống chiết rót, đóng nắp chai thuốc kháng sinh penicillin với PLC Mitsubishi truyền thông mạng CC-Link" đã giải quyết trọn vẹn bài toán cơ - điện tử tự động hóa khép kín. Bằng cách kết hợp nền tảng phần cứng công nghiệp vững chắc (PLC Mitsubishi Q-Series, biến tần FR-E700, module QJ61BT11N) cùng hệ thống truyền thông trường CC-Link tốc độ cao, mô hình đã đạt tỷ lệ thành phẩm nắp kín $98.5%$ và sai số chiết rót $\le 1.5%$.

Công trình chứng minh tính khả thi cao, mở ra hướng ứng dụng thiết thực cho các dây chuyền sản xuất dược phẩm và hóa chất quy mô vừa, đồng thời là tài liệu tham khảo giá trị cho công tác nghiên cứu và đào tạo chuyên ngành Tự động hóa - Cơ điện tử.