CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỒNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHIẾT RÓT 1.Lịch sử nghiên cứu Cuộc cách mạng công nghiệp ở thế kỷ 20 đã đẩy mạnh sự phát triển của các ngành sản xuất với sự xuât hiện của hàng loạt các dây chuyền sản xuất, tự động hoá… với những tiêu chuẩn nhất định được đưa ra. Dây chuyền sản xuất tự động hoá có thể được ứng dùng vào nhiều lĩnh vực khác nhau: công nghệ thực phẩm, ô tô… Đầu những năm 1900 với sự phát triển của nước uống đóng chai thì từ đó hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động được đầu tư nghiên cứu phát triển Hình 1. 1 Một trong những thương hiệu chiết rót và đóng nắp đầu tiên trên thế giới 1.Hệ thống chiết rót hiện nay Hiện nay hệ thống chiết rót tự động được sử dụng nhiều để phục vụ nhiều ngành: nước uống đóng chai, mỹ phẩm, xăng dầu… sự ra đời của máy chiết rót tự động giúp cho người sản xuất tiết kiệm được các khoản chi phí vận hành nhân công, nâng cao đảm bảo chính xác công việc chiết rót vào chai, lọ. Hệ thống hiện nay không chỉ đơn thuần là chiết, rót mà còn kết hợp với nhiều hệ thống tự động khác như phân loại, đóng thùng… từ đó nhân công chỉ tham gia vào một số công đoạn trong khâu sản xuất, tiết kiệm được số lượng công việc và nhân công.
SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 2 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC Hình 1. 2 Ví dụ về quy trình chiết và rót tự động của một nhà máy bia Như quan sát về quy trình trên chúng ta có thể thấy toàn bộ quy trình chiết rót và đóng chai đều diễn ra một cách tự động, chính xác và nhanh chóng. Từ đầu vào là chai rỗng và nguyên liệu sau các quá trình diễn ra chúng ta có đầu ra là sản phẩm có thể đưa vào thị trường 1.Phân loại các loại máy chiết rót hiện nay Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy chiết rót khác nhau. Nhưng dưới đây là 5 loại phổ biến nhất: 1.Máy chiết rót bằng bơm bánh răng Máy chiết rót bằng bơm bánh răng hay còn gọi là máy chiết rót tự động 8 đầu (bơm rotary) thích hợp cho việc chiết rót các sản phẩm ngành thực phẩm, hóa mỹ phẩm,… Cấu trúc dòng máy này được làm từ thép không gỉ và hợp kim nhôm với thiết kế thay đổi nhanh cho kích thức khác của chai.
Máy chiết rót bằng bơm bánh răng được thiết lập dựa trên màn hình cảm ứng hiện thị LCD, rất tiện dụng và dễ dàng điều chỉnh. SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 3 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC Hình 1. 3 Máy chiết rót bằng bơm bánh răng 1.Máy chiết rót bằng bơm piston Máy chiết rót bằng bơm piston hay còn gọi là máy chiết rót tự động 6 đầu (bơm piston) có thiết kế đầu bơm piston phù hợp trong các công việc chiết rót các chất lỏng không hạt như dầu ăn, sữa tắm, dầu gội,… Máy chiết rót bằng bơm piston điều khiển bởi motor servo, cho độ chính xác chiết rót cao, phù hợp các sản phẩm yêu cầu định lượng động chuẩn chỉnh cao. Dòng máy được sản xuất kèm thiết bị bảo vệ “không chai – không chiết rót” với loại vòi ngâm không làm tràn chất lỏng.
4 Máy chiết rót bằng bơm piston 1.Máy chiết rót bằng bơm trục vít SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 4 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC Máy chiết rót bằng bơm trục vít hay còn gọi là máy chiết rót tự động 8 đầu (bơm trục vít) với thiết kế phù hợp với chiết rót các loại dầu nhớt. Mỗi đầu bơm trục vít của dòng máy này được điều khiển bởi một motor AC riêng biệt nên độ chính xác khi rót rất cao. Loại vòi ngâm sử dụng cho máy chiết rót này hạn chế tối đa sản sinh bọt khí và tránh chất lỏng văng ra ngoài. Người sử dụng có thể dễ dàng điều chỉnh, cài đặt các thông số thông qua màn hình LCD cảm ứng.
5 Máy chiết rót bằng bơm trục vít 1.Máy chiết rót bằng lưu lượng kế Máy chiết rót bằng lưu lượng kế là dòng máy chiết rót 10 đầu dạng định lượng được sử dụng chiết chính xác hơn và dễ dàng cho các thao tác vệ sinh. Loại máy này phù hợp với việc chiết các chất lỏng có độ nhớt, đậm đặc. Phạm vi chiết rót của máy chiết rót bằng lưu lượng kế rộng đồng thời có thiết kế giảm tạo bọt tối ưu khi chiết rót. Cấu trúc máy cho phép cài đặt tiêu chuẩn và lưu lượng định mức sản phẩm chuẩn xác một cách tối đa.
6 Máy chiết rót bằng lưu lượng kế SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 5 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC 1.Máy chiết rót kiểu đối lưu Máy chiết rót kiểu đối lưu hay còn gọi là đằng áp được thiết kế thuận tiện cho việc rót nước Dung tích chiết rót của dòng máy này vào khoảng 500 – 1500ml. Thiết kế vòi ngâm hỗ trợ ổn định chất lỏng không gây tràn. 7 Máy chiết rót kiểu đối lưu 1.Các dạng hệ thống đóng nắp 1.Đóng nắp dạng thẳng Với thiết kế ngàm kẹp phù hợp cho nhiều loại nắp và độ chính xác cao. Đặc biệt kiểm soát được lực xiết theo yêu cầu của người sử dụng.Tích hợp chức năng lấy nắp tự động và loại bỏ nắp bị lổi, nắp úp, không màng nhôm.Đặc biệt cơ cấu mâm xoay kẹp chai sử dụng được cho chai tròn và chai vuông.Tốc độ ổn định, độ chính xác cao, thao tác vận hành đởn giản cho người sử dụng và đạt tiêu chuẩn GMP an toàn vệ sinh trong ngành đóng gói Hình 1.
8 Hệ thống đóng nắp dạng thẳng 1. Đóng nắp dạng xoay SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 6 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC Máy siết nắp tự động dạng xoay kết hợp hoàn toàn giữa việc cấp chai, phân loại nắp, gắp đặt nắp, đóng nắp và ra chai trong một máy. Cơ cấu quay, bắt nắp ở vị trí nhất định, ổn định và đáng tin cậy. Nó không gây hại cho chai và nắp.
Hiệu suất đóng nắp cao, tỷ lệ đóng nắp đạt chất lượng cao, ứng dụng rộng rãi, có khả năng cạnh tranh tốt. Nó có thể áp dụng cho các kích thước khác nhau của chai và nắp thủy tinh và nhựa. Toàn bộ máy được điều khiển bằng PLC, giao diện màn hình cảm ứng và hoạt động thuận tiện. Cơ cấu quay, sử dụng dụng cụ bắt nắp chuyên dụng để lấy nắp, ổn định và đáng tin cậy.
Nắp đậy được thiết kế bên trong bằng cao su chống mài mòn, có thể loại bỏ hiệu quả các vết thương trên nắp trong quá trình đóng nắp. Một cảm biến kiểm tra được lắp trên bộ phận chia chai. Điều này có thể nhận ra không có chai, không có nắp. Máy sẽ tự động dừng nếu chai bị kẹt.
Một bộ cảm biến ở phía đầu ra của chai có thể kiểm tra kết quả đóng nắp của chai, những chai đủ tiêu chuẩn có thể đi qua và những chai không đủ tiêu chuẩn sẽ được đưa ra băng tải khác. Máy sẽ tự động dừng nếu bị kẹt ở phía đầu chai. 9 Máy đóng nắp dạng xoay 1.Tổng quan đề tài *Đặt vấn đề: Hiện nay doanh thu của thị trường trà sữa tại Việt Nam là 362 triệu USD, đứng thứ 3 tại Đông Nam Á. Cộng thêm với nhu cầu tự động hoá trong tất cả các lĩnh vực hiện nay, nhóm đã đề ra đề tài “ hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC” *Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài được làm với mong muốn được áp dụng rộng rãi nhằm: -Sử dụng các công nghệ hiện đại như các bộ điều khiển, vi điều khiển, khí cụ điện, cảm biến để được phổ biến và sử dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp hướng đến sự phổ SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 7 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC biến của chúng đối với các ngành khác trong cuộc sống.
-Phổ biến cho mọi người sáng tạo và nghiên cứa để tiếp tục cải thiện các công nghệ và tăng cường nghiên cứu khoa học góp phần thức đẩy sự phát triển của khoa học công nghệ. -Tăng năng suất giúp sản phẩm đến tay người tiêu dùng một cách nhanh chóng, tránh tình trạng phải chờ đợi, chen lấn khi đi mua hàng -Tăng tính ổn định khi đóng nắp sản phẩm, tránh ở sai sót làm ảnh hưởng đến khách hàng -Khi hệ thống được làm tự động giúp giảm số lượng và chi phí nhân công làm công việc ít và đơn giản hơn *Nghiên cứu thực hiện đề tài Để giải quyết các mục nêu trên, đồ án sẽ đưa ra các phương pháp nghiên cứu như sau: Nghiên cứu, phân tích và tìm hiểu các tài liệu liên quan: - Nghiên cứu tài liệu về PLC S7-200 và WinCC -Nghiên cứu các đề tài, công trình khoa học về hệ thống chiết rót đóng nắp để có hướng phát triển đề tài -Tìm hiểu sơ đồ đấu nối của các thiết bị khí cụ điện. -Tìm hiểu số liệu của bộ điều khiển, các khi cụ điện liên quan. -Tìm hiểu và tính toán các thông số của các động cơ cũng như các cảm biến.
- Nghiên cứu và tìm hiểu các chức năng của hệ thống. - Áp dụng các kiến thức chuyên ngành về điện cũng như về các kiến thức về điều khiển để thi công phần điện cho mô hình SVTH: Phan Lưu Quang Huy GVHD: Th.S Dương Quang Thiện Phạm Văn Bảo 8 Hệ thống chiết rót và đóng nắp trà sữa dùng PLC CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 2.Giới thiệu Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo từ những ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968. Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình dược sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như là 1 giải pháp lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ điều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp.
Như vậy, PLC là 1 máy tính thu nhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh. PLC là đầu não quan trọng và linh hoạt trong điều khiển tự động hóa.Quá trình phát triển của kỹ thuật điều khiển 2.Hệ thống điều khiển là gì? Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử.