Chương 1: Giới thiệu: Giới thiệu về lí do chọn đề tài, mục tiêu đề tài đối tượng, phạm vi đề tài và phương pháp nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài: Giới thiệu về máy chiết rót, các phương pháp định lượng và chiết rót, các nghiên cứu máy chiết rót trong và ngoài nước hiện nay. Chương 3: Cơ sở lý thuyết: Trình bày các lí thuyết về các thiết bị điện Chương 4: Phương án thiết kế: Nêu ra các phương án và lựa chọn phương án phù hợp cho mô hình. Chương 5: Tính toán thiết kế hệ thống: Tính toán thiết kế cơ khí và hệ thống điện phù hợp, thiết kế mô hình 3D, giao diện giám sát và lưu đồ giải thuật điều khiển.
Chương 6: Thực nghiệm và đánh giá: Hình ảnh lắp ráp mô hình thực tế, trình bày các lỗi và cách khắc phục trong quá trình chạy thực nghiệm và đánh giá. Chương 7: Kết luận và hướng phát triển: Nhận xét kết quả quá trình thực hiện đồ án và đưa ra hướng phát triển và cải tiến cho mô hình. 3 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu chung về dây chuyền chiết rót đóng nắp chai tự động Dây chuyền chiết rót đóng nắp chai tự động là một hệ thống tự động hóa được sử dụng trong quy trình sản xuất và đóng gói các sản phẩm nước uống, nước ngọt, dầu, nước mắm, rượu và nhiều sản phẩm khác được đóng trong chai, lọ hoặc hũ. Ngày nay do sự phát triển ngành công nghiệp 4.0, vấn đề sức khỏe đã và đang trở thành vấn đề quan trọng được cả xã hội quan tâm.
Cùng với sự bùng phát dịch bệnh liên miên và khó kiểm soát, công cuộc nghiên cứu và sản xuất vacxin đang được đưa lên hàng đầu. Hệ thống chiết rót vacxin tự động đóng vai trò quan trọng trong công cuộc chạy đua với dịch bệnh nhờ các ưu điểm như độ chính xác cao, tăng năng suất, giảm yếu tố khách quan từ lao động con người. Đặc biệt hệ thống được xây dựng khép kín nên đảm bảo an toàn, loại bỏ các tác nhân gây hại ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Trong đề tài này, nhóm muốn chế tạo một dây chuyền chiết rót đóng nắp chai với sự kết hợp nhiều cơ cấu tự động lại với nhau để thực hiện được các công việc sau: Cấp chai: Hệ thống sẽ đưa chai hoặc hũ trống đi tới dưới các vòi chiết và vị trí cấp, đóng nắp… Rót: Sau khi chai được đưa đến vị trí chỉ định thì hệ thống sẽ mở vòi bơm đưa sản phẩm vào chai một cách tự động.
Cấp và đóng nắp: khi chai được đưa vào vị trí hệ thống xi lanh sẽ đẩy nắp vào chai. Quá trình đóng nắp có thể sử dụng các thiết bị như máy đóng nắp vặn, máy đóng nắp ép, máy đóng nắp bằng áp suất, hoặc các phương pháp khác tùy thuộc vào sản phẩm cụ thể và yêu cầu của quy trình sản xuất. Kiểm tra chất lượng: Dây chuyền thường được trang bị hệ thống kiểm tra chất lượng để đảm bảo rằng sản phẩm được chiết và đóng nắp đúng cách và không có lỗi.2 Đặc tính hệ thống Hệ thống dây chuyền chiết rót đóng nắp chai thuốc trong quy trình sản xuất có nhiều đặc tính quan trọng để đảm bảo hiệu suất và chất lượng của sản phẩm, sau đây là những đặc tính vô cùng quan trọng để đánh giá chất lượng: Chiết rót chính xác: Hệ thống cần có khả năng chiết rót chính xác theo lượng và dung lượng quy định để đảm bảo rằng mỗi sản phẩm đều đạt đến yêu cầu đặt ra. Tốc độ linh hoạt: Hệ thống phải có khả năng điều chỉnh tốc độ băng tải của dây chuyền để đáp ứng nhu cầu sản xuất khác nhau mà không làm giảm hiệu suất.
4 Đóng nắp chắc chắn: Sau khi được chiết rót vào chai, hệ thống cần có khả năng đóng nắp một cách chắc chắn để đảm bảo sự an toàn và giữ cho sản phẩm không bị nhiễm khuẩn. Quản lý chất lượng: Hệ thống cần tích hợp các cảm biến và công nghệ kiểm soát chất lượng để phát hiện và loại bỏ sản phẩm không đạt chất lượng. Giao diện người dùng: Giao diện người dùng trên hệ thống cần được thiết kế đơn giản và dễ dàng sử dụng để theo dõi và điều chỉnh các tham số sản xuất. Bảo trì thuận tiện: Hệ thống cần được thiết kế nhỏ gọn để dễ dàng bảo trì và sửa chữa khi cần thiết, giảm thiểu thời gian chết của dây chuyền.3 Kết cấu của hệ thống Hệ thống chiết rót đóng nắp chai thuốc bao gồm nhiều thành phần cơ bản, mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiết rót và đóng nắp.
Bồn Chiết Rót: Đây là nơi chứa chất lỏng cần chiết rót vào chai. Có thể được thiết kế để nâng cao độ chính xác trong quá trình chiết rót. Đầu Chiết Rót: Là phần đầu tiên tiếp xúc với chai để chiết rót chất lỏng vào chai. Trong một dây chuyền có thể có nhiều đầu chiết rót tùy thuộc vào mức độ tự động hóa và nhu cầu sử dụng của hệ thống.
Hệ Thống Đo Lường: Đo lường độ chính xác lượng chất lỏng cần thiết để chiết rót vào mỗi chai. Sử dụng cảm biến, máy đo lường hoặc công nghệ khác để đảm bảo độ chính xác. Dụng Cụ Đóng Nắp: Có chức năng làm đóng nắp chai sau khi đã chiết rót. Có thể bao gồm các cụm vít, máy ép nắp, xi lanh hoặc các công nghệ đóng nắp tự động.
Băng Chuyền Chai: Chuyển động chai qua các bước khác nhau của quá trình sản xuất. Hệ Thống Kiểm Tra Chất Lượng: Kiểm tra chai và nắp để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Sử dụng cảm biến, máy quét, hoặc hệ thống thị giác máy tính.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.1 Các đề tài ngoài nước Máy chiết rót và đóng nắp lọ PENICILIN XL-10 đạt năng suất tối đa lên đến 2500 chai mỗi giờ. Thiết kế đáp ứng dung lượng linh hoạt từ 5-30ml, cùng với độ chính xác liều lên đến 2%, máy đảm bảo sự chính xác và đồng đều trong quá trình chiết rót Hệ thống máy bao gồm: Bộ phận cấp chai tự động với 2 mâm xoay kết nối với nhau bằng đường dẫn.
Bộ phận chiết rót được trang bị hệ thống bơm và bộ định lượng, cùng với piston nâng hạ đầu chiết rót, giúp kiểm soát lượng chất lỏng một cách chính xác.Bộ phận cấp và đóng nắp cao 5 su tự động, kết hợp với phễu cấp nắp tự động bằng cơ cấu cam, đảm bảo việc đóng nắp trên chai với độ chính xác cao đến 99%. Điều này không chỉ tăng cường hiệu suất sản xuất mà còn giảm thiểu sai số trong quy trình, đáp ứng nhu cầu chất lượng cao của sản phẩm chiết rót.1: Máy chiết rót và đóng nắp lọ PENICILIN XL-10 [7] Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật XL-10 Năng suất 2000 chai/giờ Dung tích 5 - 30 ml Liều chính xác 0 - 2% Độ chính xác của nắp 99% Nguồn điện 220V, 50Hz Công suất 1KW Kích thước tổng thể 1250 mm x 1100 mm x 1200 mm Cân nặng 300 Kg Trọng lượng vận chuyển 380 Kg 6 Máy chiết rót CXGF 8-8-3 chuyên dùng để chiết rót các sản phẩm lỏng như nước tính khiết, sữa, nước ép, dầu,. Có thể điều chỉnh đa dạng hình dạng chai chỉ cần miệng chai và nắp giống nhau. Toàn bộ quá trình chiết rót đều được hoàn toàn được chạy tự động để đảm bảo chất lượng và năng suất.
Hệ thống súc rửa chai và chiết rót được thiết kế đặc biệt tránh nhiễm bẩn và vi khuẩn xâm nhập đảm bảo dung dịch an toàn tuyệt đối. Máy tích hợp hệ thống điều khiển tối ưu, có tính năng dừng tự động khi có lỗi trong quá trình chiết rót.2: Máy chiết tự động CXGF 8-8-3 [8] Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật CXGF 8-8-3 Năng suất 2000 chai/giờ Dung tích 500 ml Liều chính xác 0 - 2% Chất liệu vật chứa Nhựa, thủy tinh Nguồn điện 380V Kích thước tổng thể 2200 mm x 2100mm x 2200 mm Cân nặng 2500 Kg 7 2.2 Các đề tài trong nước Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai vacxin đáp ứng nhu cầu lớn về sản xuất vacxin với dung tích chai từ 20 - 100ml và năng suất 40 - 60 chai mỗi phút, hệ thống này đảm bảo sự chính xác và hiệu suất cao. Độ chính xác của quá trình chiết rót đạt ~ 2% Hình 2.3: Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai vacxin SGGZ-4 [9] Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật SGGZ-4 Năng suất 60 chai/phút Dung tích 5 - 55 ml Liều chính xác 0 - 2% Độ chính xác của nắp 99% Nguồn điện 380/220V Kích thước tổng thể 11000 mm x 1550 mm x 2000 mm Cân nặng 1200 Kg 8 Máy cấp và dập nắp mini tự động - Máy đóng nắp để bàn XG1870D1, là một thiết bị tiên tiến với khả năng làm việc linh hoạt trong môi trường sản xuất. Với điện áp AC 220V/110V, máy có thể điều chỉnh độ cao cho các chai từ 60 - 270 mm và đường kính nắp chai ≤ 130 mm.
Tốc độ làm việc linh hoạt, khoảng 20 - 40 chai/phút.4: Máy đóng nắp để bàn XG1870D1 [10] Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật XG1870D1 Năng suất 20 - 40 chai/phút Chiều cao chai 60 - 270 mm Liều chính xác 0 - 2% Độ chính xác của nắp 99% Nguồn điện 220V/110V 50Hz - 60Hz Công suất 1 KW Kích thước tổng thể 1130 mm x 600 mm x 1120 mm Cân nặng 83,5Kg Chiều dài băng tải 1150 mm x 1020 mm 9 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Tìm hiểu về PLC 3.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động PLC là một thiết bị cho phép thực hiện việc điều khiển thiết bị thông qua một ngôn ngữ lập trình. Toàn bộ chương trình điều khiển sẽ được lưu vào trong bộ nhớ của PLC. Điều này làm cho PLC giống như một máy tính, nghĩa là có bộ vi xử lý CPU, một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu các chương trình hỗ trợ điều khiển, dữ liệu, các cổng để kết nối các tín vào và tín hiệu ra để kết nối với các đối tượng điều khiển.1: Cấu trúc của một PLC Nguồn điện: PLC cần được cung cấp một nguồn điện để hoạt động. Việc sử dụng nguồn điện còn phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống có thể là nguồn một chiều hoặc xoay chiều.
CPU: Đây là trái tim của PLC, nơi thực hiện xử lý logic và thực hiện các chương trình được lập trình. CPU thường có các đặc điểm như tốc độ xử lý, bộ nhớ và khả năng kết nối với các thiết bị khác.