CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1. Giới thiệu chung Hệ thống pha trộn và chiết rót tự động là thành phần quan trọng trong dây chuyền lọc thô- lọc tinh, pha trộn, chiết rót và đóng nắp phục vụ cho các ngành đóng gói chất lỏng công nghiệp.1: Dây chuyền sản xuất nước ép trái cây tự động của công ty Ifood Hệ thống chiết rót chai tự động được sử dụng nhiều để phục vụ cho các ngành: thực phẩm, nước uống, dược 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, nân cao năng suất chiết đóng thành phẩm vào chai. 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 SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 3 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP cải thiện các điều kiện làm việc của công nhân, nhất là các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán. Quá trình sản xuất tự động hóa giúp đáp ứng cường độ sản xuất lớn, dễ dàng thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất.
Đây là yếu tố cực kì quan trọng cho phép các nhà sản xuất đáp ứng điều kiện sản xuất và thực hiện cạnh tranh trên thị trường. Một số mô hình chiết rót ❖ Hệ thống chiết rót bán tự động - Hệ thống chiết rót nước bán tự động Hình 1.2: Hệ thống chiết rót nước bán tự động Hệ thống chiết rót bán tự động 3 trong 1 là hệ thống máy chiết rót hoạt động với 3 khâu khép kín. Cùng thực hiện trên một dây chuyền. Máy rửa: Có tác dụng rửa sạch chai – bình trước khi đưa vào chiết rót.
Máy chiết rót bán tự động: Sau khi chai hoặc bình được rửa sạch được chuyển tự động đến bộ phận chiết rót. SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 4 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Và khâu đóng nắp (nút) chai, bình: 2 công đoạn rửa và chiết rót được thực hiện. Chai (bình) sẽ được di chuyển về hệ thống đóng nút và thực hiện đóng siết nắp chai, nắp bình.
❖ Hệ thống chiết rót tự động - Hệ thống chiết rót nước tự động Hình 1.3: Hệ thống chiết rót nước tự động + Hệ thống chạy hoàn toàn tự động 3 trong 1, tự động rửa chai, chiết rót và đóng nắp + Công suất từ 3,000 – 18,000 chai/giờ đối với chai có dung tích 200-2000 ml + Van chiết rót tốc độ cao, đảm bảo độ chính xác cao không lãng phí nước + Nắp được đóng vào bằng thiết bị mô-men xoắn cố định để đảm bảo chất lượng và ngăn ngừa nắp bị hỏng + Hệ thống điều khiển có đầy đủ chức năng điều khiển tốc độ sản xuất, lưu trữ nắp, đóng chai, tự ngắt hệ thống và tự đếm số lượng thành phẩm + Hệ thống điều khiển lập trình (PLC) điều khiển thiết bị vận hành tự động. SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 5 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Các khó khăn trong việc ứng dụng hệ thống tự động hóa Các mối de dọa an ninh, dễ bị tổn thương: Mổi một hệ thống tự động có thể có một mức giới hạng của trí thông minh, và một dây chuyền thường có nhiều hệ thống được liên kết với nhao vì thế hệ thống rất dễ bị mắc lỗi bên ngoài phạm vi trước mắt của mình về kiến thức.
Không thể đoán được chi phí phát triển quá mức: Do dây chuyền được lấp ráp và liên kết từ nhiều hệ thống với nhau, nên các vấn đề về nghiêm cứu và phát triển chi phí đầu tư cho tự động hóa có thể vượt qua chi phí định mức của quá trình. Chi phí đầu tư 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. Do dây chuyền được liên kết từ nhiều hệ thống nên việc hiên kết các hệ thống thường tốn nhiều thời gian và công sức, thêm vào đó dây chuyền sẽ tiêu hao nhiều diện tích củng như về mặt an toàn và đồng nhất trong lúc vận hành. SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 6 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS.
Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2. Tìm hiểu vấn đề Trong xã hội hiện đại ngày nay, nhu cầu ăn uống của người dân ngày càng được nân 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. Hiện nai có nhiều loại dây chuyền công nghiệp khác nhau: Tuy nhiên, nếu xét về khả năng ổn định làm việc, dây chuyền sẽ được chia ra làm 2 loại là dây chuyền cố định và dây chuyền thay đổi.
+ Dây chuyền cố định: chỉ có thể sản xuất một loại sản phẩm nhất định, quá trình không có sự thay đổi trong suốt một khoảng thời gian dài với khối lượng sản phẩm lớn. Trên dây chuyền này, mỗi một khu vực chỉ chuyên thực hiện một bước trong quá trình sản xuất sản phẩm. Đây là hình thức tối ưu khi áp dụng với các loại hình sản xuất có khối lượng đáng kể. + Dây chuyền thay đổi khác với dây chuyền cố định ở chỗ, nó có khả năng điều chỉnh để tạo ra nhiều loại sản phẩm tương tự nhau mà không bị giới hạn ở một sản phẩm duy nhất.
Quá trình sản xuất có thể được ngắt quãng giữa chừng để hệ thống đưa ra các điều chỉnh phù hợp. Loại hình dây chuyền này có thể áp dụng với cả sản xuất quy mô lớn và vừa. + Ta còn có thể phân chia các loại dây chuyền dựa vào khả năng làm việc liên tục trong một chu trình nhất định, đó là dây chuyền sản xuất liên tục và dây chuyền gián đoạn. + Đầu tiên là dây chuyền sản xuất liên tục.
Đặc điểm của loại dây chuyền này là mỗi chi tiết tham gia vào dây chuyền đều được vận chuyển một cách tuần tự từ nơi này qua nơi khác và không có thời gian nghỉ. Các chi tiết trên dây chuyền chỉ được phép tồn tại trong trạng thái đang vận chuyển hoặc đang chế biến. Thông SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 7 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thường tốc độ làm việc của toàn hệ thống dây chuyền sẽ tuân theo nhịp bắt buộc, tức là thời gian chế biến tại tất cả các khu làm việc đều bằng nhau.
+ Khác với dây chuyền sản xuất liên tục, trong dây chuyền gián đoạn, nguyên vật liệu sau khi được vận chuyển có thời gian nghỉ để chờ chế biến. Dây chuyền gián đoạn hoạt động theo nhịp tự do. Phương tiện vận chuyển dùng trong loại dây chuyền này thường sẽ không có tính cưỡng bức (không phải băng lăn, mặt trượt,. Tổng quan giải pháp Hệ thống xả Hệ thống trộn Hệ thống rót Hệ thống đóng nắp Hệ thống định lượng Hệ thống điều khiển Mô hình pha trộn, chiết rót, đóng nắp và đếm số lượng sản phẩm Hình 2.1: Sơ đồ khối SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 8 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS.
Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2. Hệ thống xả ❖ Hệ thống xả gồm 2 loại: - Xả có sử dụng động cơ + Kiểu li tâm + Kiểu trục đứng + Kiểu trục ngang - Xả không sử dụng động cơ + Sử dụng van điện từ + sử dụng khóa bằng tay Giúp kiểm soát được thời gian và lưu lượng nước khi xả.2: Một số loại bơm SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 9 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2. Hệ thống trộn ❖ Một số loại hệ thống trộn - Trộn bằng cách khuấy tấm - Trộn bằng bộ khuấy chân vịt - Trộn bằng cách khuấy turbine - Trộn bằng cách khuấy dạng mở neo Giúp cho hỗn hợp được sánh mịn, hòa trộn và hợp nhất với nhau Hình 2.3: Bể khuấy trộn dùng cánh khấy chân vịt SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 10 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS.
Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2. Hệ thống rót ❖ Phương pháp rót áp suất thường - Chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy tĩnh ❖ Phương pháp rót chân không - Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai. ❖ Phương pháp rót đẳng áp - Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm có gas như bia, nước ngọt.4: Hệ thống rót chân không SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 11 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.
Hệ thống định lượng ❖ Định lượng bằng bình định mức - chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai. ❖ Định lượng bằng chiết tới mức cố định - Chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai. ❖ Định lượng bằng cách chiết theo thời gian - Cho chất lỏng chảy vào chai trong khoảng thời gian xác định.5: Định lượng chiết rót theo thời gian SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 12 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.
Hệ thống điều khiển và giám sát ❖ Hệ thống điều khiển - Sử dụng PLC + PLC Mitsubishi + PLC Siemens + PLC Omron + PLC Panasonic + PLC Schneider, … Là thiết bị điều khiển lập trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một số ngôn ngữ lập trình, dùng điều điều khiển các hệ thống hay dây chuyền tự động - Sử dụng vi điều khiển + Dòng 8051 + Dòng Atmel AT91 + Dòng Atmel AT89 + Dòng MARC4, … Là một hệ thống bao gồm một vi sử lý kết hợp với các ngoại vi, thường được dùng điều điều khiển các thiết bị điện tử hay dây chuyền sản xuất tự động. SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 13 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS. Nguyễn Vạn Quốc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.6: Hệ thống điều khiển PLC ❖ Hệ thống giám sát - Sử dụng màn hình HMI + Màn hình HMI Mitsubishi + Màn hình HMI Siemens + Màn hình HMI Schneider, … Giúp con người giap tiếp và điều khiển một thiết bị, máy móc thông qua một màn hình, màn hình đó chính là HMI - Sử dụng phần mềm SCADA + Labview + Factory IO + WinCC SVTH: Hoàng Trung Hiếu Mai Đỗ Đình Hoài 14 Bùi Ngọc Linh GVHD: ThS.