Thiết Kế và Chế Tạo Máy Cung Cấp Chai PET Tự Động Cho Dây Chuyền Đóng Chai Nước

Thiết kế và chế tạo máy cung cấp chai PET tự động cho dây chuyền sản xuất nước đóng chai, nâng cao hiệu suất và tiết kiệm chi phí.

• Tác giả: Đàm Hoàng Thông
• Người hướng dẫn: M.E Tưởng Phước Thọ
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechatronics
• Đề tài: Design and Manufacture of An Automatic PET Bottle Supplying Machine For Water Bottling Production Lines
• Loại tài liệu: graduation project
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. Introduction about project
• 1.2. Introduction about PET bottles
• 1.3. Introduction about machine
• 1.4. Benefit of the machine
• 1.5. Subject and scope of the research
• 1.6. Specific research methods
• 1.7. Graduation project structures
• 2. CHƯƠNG 2: THEORETICAL BASIS
• 2.1. The demand for the automatic bottle supplying machine
• 2.2. The current status of the automatic bottle supplying machine
• 2.3. Analysis and Selection of Design Options
• 2.3.1. Overview analysis of the automatic bottle supplying machine
• 2.3.2. Choosing the bottle detection sensor
• 2.3.3. Bottle Conveying System
• 3. CHƯƠNG 3: DESIGN AND CALCULATION
• 3.1. Main parts of the machine
• 3.2. Calculation and selection of motor for conveyor belt 1
• 3.2.1. Motor selection for conveyor belt 1
• 3.2.2. Calculation of chain transmission ratio
• 3.3. Calculation and Selection of Motor for Rotary Table
• 3.3.1. Motor Selection for Rotary Table
• 3.3.2. Calculation of belt transmission ratio
• 3.4. Calculation and motor selection for conveyor belt 2
• 3.4.1. Calculation of transmission ratio
• 3.5. Calculation and durability test
• 4. CHƯƠNG 4: CONTROL SYSTEM DESIGN
• 4.1. Electrical System Design
• 4.1.1. Requirements for the Electrical System
• 4.1.2. Preliminary Electrical System Design
• 4.1.3. CB 2P 32A PS45N/C2032 Sino
• 4.1.4. The power supply 24V 5A
• 4.1.5. Variable Frequency Drive VFD-M 0.4
• 4.1.6. PLC DVP40ES2
• 4.1.7. HMI SAMKOON SK-102HS
• 4.1.8. Sensor BJ300-DDT-NPN
• 4.1.9. Motor single phase USM-402W
• 4.2. Electrical system installation
• 4.3. Electrical Cabinet Drawing
• 4.4. Building Flowchart and Block Diagram of systems
• 4.4.1. Turningtable control algorithm flowchart
• 4.4.2. System operating diagram
• 4.5. Scope of Study
• 4.6. Registers of the Devices
• 4.7. Designing the User Interface HMI
• 4.7.1. User Interface Design for the Project
• 5. CHƯƠNG 5: EXPERIMENTS AND ANALYSIS
• 5.1. Analysis the machine
• 5.2. Preparation of samples and experimental methods

Tóm tắt

I. Tổng quan về Máy Cung Cấp Chai PET Tự Động

Máy cung cấp chai PET tự động là một thiết bị quan trọng trong dây chuyền sản xuất nước đóng chai. Thiết bị này giúp tối ưu hóa quy trình cung cấp chai, đảm bảo hiệu suất cao và giảm thiểu thời gian dừng máy. Với sự phát triển của công nghệ, máy cung cấp chai PET tự động đã trở thành một phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp chế biến nước giải khát.

1.1. Lịch sử phát triển của chai PET

Chai PET được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1970 và nhanh chóng trở thành lựa chọn phổ biến cho ngành công nghiệp nước đóng chai. Sự nhẹ và bền của vật liệu này đã giúp nó chiếm lĩnh thị trường.

1.2. Tại sao chọn máy cung cấp chai PET tự động

Máy cung cấp chai PET tự động giúp tăng năng suất, giảm chi phí lao động và cải thiện chất lượng sản phẩm. Hệ thống tự động hóa giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.

II. Thách thức trong quy trình cung cấp chai PET

Mặc dù máy cung cấp chai PET tự động mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình vận hành. Các vấn đề như tắc nghẽn chai, sai lệch trong việc sắp xếp chai và yêu cầu bảo trì thường xuyên có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của máy.

2.1. Vấn đề tắc nghẽn chai

Tắc nghẽn chai có thể xảy ra do thiết kế không hợp lý hoặc sự cố kỹ thuật. Điều này dẫn đến việc dừng máy và giảm năng suất.

2.2. Sai lệch trong sắp xếp chai

Sai lệch trong việc sắp xếp chai có thể gây ra sự không đồng nhất trong quy trình đóng chai, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.

III. Phương pháp thiết kế máy cung cấp chai PET tự động

Thiết kế máy cung cấp chai PET tự động bao gồm nhiều bước quan trọng như tính toán, lựa chọn động cơ và thiết kế mạch điện. Mỗi bước đều cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả.

3.1. Tính toán và thiết kế

Quá trình tính toán và thiết kế giúp xác định các thông số kỹ thuật cần thiết cho máy, đảm bảo rằng nó đáp ứng được yêu cầu sản xuất.

3.2. Lựa chọn động cơ phù hợp

Lựa chọn động cơ là một yếu tố quan trọng trong thiết kế máy. Động cơ cần có công suất đủ lớn để đảm bảo máy hoạt động liên tục và hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của máy cung cấp chai PET tự động

Máy cung cấp chai PET tự động được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nước đóng chai. Nó không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.

4.1. Ứng dụng trong ngành nước đóng chai

Máy cung cấp chai PET tự động giúp các nhà sản xuất nước đóng chai tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ khâu cung cấp chai đến khâu đóng nắp.

4.2. Lợi ích cho doanh nghiệp

Doanh nghiệp sử dụng máy cung cấp chai PET tự động có thể giảm thiểu chi phí lao động và tăng cường hiệu quả sản xuất, từ đó nâng cao lợi nhuận.

V. Kết luận về tương lai của máy cung cấp chai PET tự động

Máy cung cấp chai PET tự động sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến trong tương lai. Với sự tiến bộ của công nghệ, các giải pháp tự động hóa sẽ ngày càng trở nên thông minh và hiệu quả hơn.

5.1. Xu hướng công nghệ trong ngành

Công nghệ tự động hóa sẽ tiếp tục phát triển, giúp cải thiện hiệu suất và độ chính xác trong quy trình sản xuất chai PET.

5.2. Tương lai của ngành công nghiệp nước đóng chai

Ngành công nghiệp nước đóng chai sẽ ngày càng phụ thuộc vào các giải pháp tự động hóa, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT MECHATRONICS ENGINEERING TECHNOLOGY DESIGN AND MANUFACTURE OF AN AUTOMATIC PET BOTTLE SUPPLYING MACHINE FOR WATER BOTTLING PRODUCTIO LINES LECTURER: TUONG PHUC THO STUDENT: DAM HOANG THONG HUYNH PHAM DUY TRI SKL012642 Ho Chi Minh City, March 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION GRADUATION THESIS Design and manufacture of an automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines.E TƯỞNG PHƯỚC THỌ Student: ĐÀM HOÀNG THÔNG 19146077 HUỲNH PHẠM DUY TRÍ 19146133 Major: MECHATRONICS Course: 2019-2023 Ho Chi Minh City, March 2024 THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, March …, 2024 GRADUATION PROJECT ASSIGNMENT Student name: Đàm Hoàng Thông Student ID: 19146077 Student name: Huỳnh Phạm Duy Trí Student ID: 19146133 Major: Mechatronics Class: 19146CLA Advisor: M.E Tưởng Phước Thọ Phone number: Date of assignment: 05/09/2023 Date of submission: …/…/2024. Project title: Design and manufacture of an automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines. Applying the knowledge acquired through education along with the insights gained through group research and study, we have surveyed, researched, and constructed an automatic PET bottle machine. Through the process of real-world observation and our own experiences in design and machine processing, the automatic bottle machine facilitates easy bottle arrangement and achieves high efficiency, making it user-friendly.

Content of the project: - Calculation and design proposal - Selecting motor and detail - Electrical circuit design and 3D modeling - Manufacture product - Testing 4. Final product: - An automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines has an efficiency of about 1500 bottles per hour. CHAIR OF THE PROGRAM ADVISOR (Sign with full name) (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, March … , 2024 ADVISOR’S EVALUATION SHEET Student name: Đàm Hoàng Thông Student ID: 19146077 Student name: Huỳnh Phạm Duy Trí Student ID: 19146133 Major: Mechatronics Project tittle: Design and manufacture of an automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines.E Tưởng Phước Thọ EVALUATION 1. Content of the project ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 2.

Mark: ………………… (in word……………………………………………………………….) Ho Chi Minh City, month day, year ADVISOR (sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, March …, 2024 PRE-DEFENSE EVALUATION SHEET Student name: Đàm Hoàng Thông Student ID: 19146077 Student name: Huỳnh Phạm Duy Trí Student ID: 19146133 Major: Mechatronics Project title: Design and manufacture of an automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines. Name of Reviewer: M.E Lê Thanh Tùng EVALUATION 1. Content and workload of the project …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2. Approval for oral defense? (Approved or denied) ………………………………………………………………………………………………… 5.

Mark: ………… (in words: …………………………………………………………….) Ho Chi Minh City, month day, year REVIEWER (Sign with full name) THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- EVALUATION SHEET OF DEFENSE COMMITTEE MEMBER Student name: Đàm Hoàng Thông Student ID: 19146077 Student name: Huỳnh Phạm Duy Trí Student ID: 19146133 Major: Mechatronics Project title: Design and manufacture of automatic supply PET bottle machine for water bottling production line. Name of Defense Committee Member: - - - - - EVALUATION 1. Content and workload of the project …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2. Mark: ……………(in words : …………………………………………………………….) Ho Chi Minh City, month day, year COMMITTEE MEMBER (Sign with full name) Disclaimer Project title: Design and manufacture of an automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines.E Tưởng Phước Thọ Student: DAM HOANG THONG – Student ID: 19146077 Student: HUYNH PHAM DUY TRI – Student ID: 19146133  Dam Hoang Thong - Phone: +(84) 918513077 - Email: [e-mail]  Huynh Pham Duy Tri - Phone: +(84) 938108246 - Email: [e-mail] Disclaimer: “ We declare that all the information in the report is the result of our research and design process.

We did not copy anything without citing the source in the references section. If there is any violation, we accept full possibility.” Acknowledgements Throughout the process of completing our graduation project, our team has received a tremendous amount of help and enthusiastic support. We were guided and encouraged to overcome all difficulties and complete this meaningful period. Firstly, we would like to express our gratitude to Ho Chi Minh City University of Technology and Education and the Faculty of International Education for providing favorable conditions for us to carry out our graduation project.

Secondly, we sincerely thank Mr. Tuong Phuoc Tho, our advisor, who provided valuable guidance and advice to our team, helping us complete our graduation project. From his advice, we overcame challenges during the project and gained further insights into the design and implementation process. Additionally, we would like to express our gratitude and respect to Mr.

Le Thanh Tung, who provided many suggestions for our report. He also helped us improve the quality of our presentation before our actual presentation. In conclusion, we sincerely thank everyone who has helped us complete the graduation project report as well as the machine we have created. 1 Abstract The design and manufacture of an automatic PET bottle supplying machine for water bottling production lines.

The objective is to optimize and enhance the efficiency of the bottle packaging process by integrating automatic mechanisms for bottle supply. The machine is designed to handle PET bottles smoothly, ensuring continuous and accurate bottle supply to the water bottling production line. The design includes key features such as conveyor systems, bottle sorting, and controlled output mechanisms, all integrated to support continuous and accurate bottle supplying processes. The system is equipped with sensors and controllers to detect and respond to variations in bottle quantity, ensuring flexibility to meet different production requirements.

Additionally, the automatic PET bottle supplying machine is designed with user- friendly controls, enabling operators to easily monitor and adjust machine settings. The integration of safety features ensures a safe working environment. This research contributes to the field of industrial automation by presenting an innovative solution to optimize the efficiency and accuracy of the bottle supplying process in water bottling production lines. The proposed machine offers a reliable and flexible solution for businesses looking to optimize their production processes in the bottling industry.

2 Contents Chapter 1: Introduction .1 Introduction about project .1 Introduction about PET bottles .2 Introduction about machine .1 Benefit of the machine .4 Subject and scope of the research .2 Specific research methods .6 Graduation project structures. 16 Chapter 2: THEORETICAL BASIS .1 The demand for the automatic bottle supplying machine .2 The current status of the automatic bottle supplying machine .3 Analysis and Selection of Design Options .1 Overview analysis of the automatic bottle supplying machine .2 Choosing the bottle detection sensor .3 Bottle Conveying System. 26 Chapter 3: Design and calculation .1 Main parts of the machine.2 Calculation and selection of motor for conveyor belt 1 .1 Motor selectiom for conveyor belt 1 .2 Calculation of chain transmission ratio .3 Calculation and Selection of Motor for Rotary Table .1 Motor Selection for Rotary Table .2 Calculation of belt transmission ratio .4 Calculation and motor selection for conveyor belt 2 .2 Calculation of transmission ratio .5 Calculation and durability test. 47 Chapter 4: Control System Design .1 Electrical System Design .1 Requirements for the Electrical System.2 Preliminary Electrical System Design .1 CB 2P 32A PS45N/C2032 Sino : .2 The power supply 24V 5A .3 Variable Frequency Drive VFD-M 0.4 PLC DVP40ES2 .5 HMI SAMKOON SK-102HS .6 Sensor BJ300-DDT- NPN .8 Motor single phase USM-402W.

Electrical system installation.2 Electrical Cabinet Drawing .4 Building Flowchart and Block Diagram of systems.2 Turningtable control algorithm flowchart.3 System operating diagram.1 Scope of Study .8 Registers of the Devices.6 Designing the User Interface HMI.1 User Interface Design for the Project. 84 Chapter 5 Experiments and analysis .1 Analysis the machine.2 Preparation of samples and experimental methods. 97 5 LIST OF FIGURES Figure 1. 1: History of PET.

2: Dimension of bottle. 3: Bottles are using. 4: Picture of supply machine .1: Bottle supplying machines utilizing Delta robot arms.2: Bottle supplying machines utilizing centrifugal method .3: Bottle unscrambler using a hook mechanism. 4: The structure of the tank.

5: The structure of the turning table. 6: The structure of the flipping mechanism .7: General diagram of the machine .8: Different types of optical sensors .9: Through-beam sensors .10: Retro-reflective sensors .11: Diffuse reflective optical sensor .13: PVC Conveyor Belt .1: 3D Design of turning table .2: Transmission of turning table .3: 3D of turning table .4: Actual turning table.5: 3D Design tank and conveyor 1 .6: Chain links transmission .7: Actual tank and conveyor 1 .8: 3D Design of Conveyor 2 .9: 3D in front of Conveyor 2 .11: 3D Design of machine .13: Motor single phase 4IK25GN-C .15: Dimension of chain links .17: Motor 3 phases BHI62SMT – G2 .19: DCM50-775 24VDC 45 rpm .1: Electrical System Design .4: Variable Frequency Drive VFD-M 0.5: PLC DVP40ES2.6:HMI SAMKOON SK-102HS .7:Sensor BJ300-DDT- NPN.11: Control circuit diagram .12: Motor circuit diagram .13: An overview image of the electrical cabinet .14: The front face of the electrical cabinet .15: Images of the components inside the electrical cabinet .18: Turningtable control algorithm flowchart.19: System operating diagram.20:Introduce Modbus communication mode .21:Communication frames according to Modbus RTU standard .22:Communication frames according to Modbus RTU standard .23:Structure of Modbus RTU frame.24:Structure of Modbus RTU frame.25:An example of a TCP/IP model .26:The hybrid TCP/IP RTU model .27:The basic structure of Modbus RTU communication .28:Modbus TCP/IP communication structure .29:Modbus TCP/IP communication .30:Binary to hexadecimal conversion table .31: The communication frame structure of the Modbus ASCII protocol .32:The communication wiring diagram .33:Connection diagram for RS485 to PLC DVP40ES2 .34: Configuration of connection ports for different cable standards for Samkoon 102HS HMI .35:Wiring diagram for communication devices .36: Communication roles of devices .37: Configuring the connection port of the PLC .38:PLC communication configuration .39: HMI connection port configuration .40: The main interface sheet of the group's HMI .41: The manual mode sheet of the group's HMI interface .42: The auto mode sheet of the group's HMI interface. 1: Actual of our Machine. 3: Turning table's working.

5: Our team and machine. 6: The result of case 1. 7: The problem at the output of turn table. 8: The result of case 2.

9: The result of case 3. 96 8 LIST OF TABLES Table 2. 1: Explain for diagram .1: Specific of Blower .2: the advantages and disadvantages of the Modbus. 3: Parameter of VFD .4: Configuration of the HMI connection port.

1: Specific of machine. 2: The result of case 1. 3: The result of case 2. 4: The result of case 3.

96 9 LIST OF ABBREVIATION PLC Programmable Logic Controller HMI Human Machine Interface DCS Distributed Control System RTU Remote Terminal Unit ASCII American Standard Code for Information Interachange TCP/IP Transmission Control Protocol/ Internet Protocol UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter CRC Cyclic Redundancy Check RS485 Recommended Standard 485 RS232 Recommended Standard 232 LCR Longitudinal Redundancy Check RJ11 Registered Jack 11 DP9 D-Subminiature 9-pin RX Recieve TX Transmit 7E1 The transmission frame has 7 bits including 1 Even bit PR Parameter VFD Variable Frequency Drive 10 Chapter 1: Introduction 1.1 Introduction about project 1.1 Introduction about PET bottles Chemists at DuPont company first created Polyethylene Terephthalate (PET) in 1941 while experimenting with polymers. By the late 1950s, researchers had figured out how to stretch a thin sheet of PET resin to create PET film, which is widely used today in applications such as video and photographic film, X-rays, and more. In the early 1970s, this technology was further developed to allow for the blow molding of PET bottles, resulting in rigid, lightweight, and shatter-resistant containers.