I. Giới thiệu về Mô hình Chiết rót Đóng nắp Chai tự động tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp "Thi công và điều khiển Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động" của sinh viên HCMUTE, Vũ Văn Thắng và Hồ Trọng Huy, tập trung vào việc thiết kế, chế tạo và điều khiển một hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động. Đồ án này có ý nghĩa thực tiễn cao, phản ánh xu hướng tự động hóa trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Mô hình chiết rót tự động được xem là giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu suất, giảm chi phí lao động và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các sinh viên đã nghiên cứu kỹ lưỡng về các thiết bị công nghiệp, cấu trúc PLC, và các thuật toán điều khiển để xây dựng mô hình chiết rót đóng nắp chai. Đồ án đã thành công trong việc kết hợp kiến thức lý thuyết với thực hành, tạo ra một sản phẩm hữu ích cho việc giảng dạy và nghiên cứu tại HCMUTE.
1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế và chế tạo một mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động hoạt động ổn định và hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: thiết kế cơ khí, thiết kế điện, lập trình PLC S7-1214 để điều khiển hệ thống, và xây dựng giao diện giám sát. Mô hình chiết rót đóng nắp được thiết kế để đáp ứng yêu cầu dạy học tại HCMUTE, giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các thiết bị tự động hóa trong ngành công nghiệp. Đồ án tập trung vào việc ứng dụng PLC trong điều khiển tự động, tích hợp các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Sinh viên đã nghiên cứu kỹ các phương pháp thiết kế và lựa chọn các thành phần phù hợp để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của mô hình chiết rót. Việc lựa chọn PLC S7-1214 thể hiện sự am hiểu về công nghệ điều khiển hiện đại. Nghiên cứu mô hình chiết rót này mang lại giá trị thực tiễn cao cho sinh viên ngành Cơ điện tử tại HCMUTE.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Sinh viên đã áp dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực tiễn. Đầu tiên, nhóm đã nghiên cứu các tài liệu liên quan đến thiết kế cơ khí, thiết kế mạch điện, và lập trình PLC. Sau đó, nhóm tiến hành thiết kế và chế tạo mô hình chiết rót đóng nắp chai. Quá trình này bao gồm việc lựa chọn các linh kiện, lắp ráp hệ thống cơ khí, thiết kế mạch điện và lập trình PLC để điều khiển toàn bộ hệ thống. Nhóm đã sử dụng phần mềm mô phỏng để kiểm tra và hiệu chỉnh chương trình điều khiển trước khi ứng dụng lên mô hình chiết rót. Việc mô phỏng chiết rót đóng nắp giúp giảm thiểu thời gian và chi phí trong quá trình thực hiện. Cuối cùng, nhóm tiến hành chạy thử và hiệu chỉnh mô hình chiết rót tự động để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác. Thiết kế mô hình chiết rót được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn. Ứng dụng mô hình chiết rót này trong giảng dạy tại HCMUTE sẽ giúp sinh viên nâng cao kỹ năng thực hành.
II. Phân tích Mô hình và Hệ thống Điều khiển
Đồ án tập trung vào mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động, sử dụng PLC S7-1214 làm bộ điều khiển trung tâm. Hệ thống bao gồm các thành phần chính: cơ cấu chiết rót, cơ cấu đóng nắp, băng tải, cảm biến, và PLC. Hệ thống chiết rót tự động được thiết kế với các chức năng chính: tự động nhận chai, chiết rót chất lỏng, đóng nắp, và đẩy chai ra. Máy chiết rót tự động sử dụng các cảm biến để phát hiện vị trí của chai và điều khiển các cơ cấu chấp hành. PLC sẽ xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển các van điện từ, xylanh khí nén, và động cơ để thực hiện các thao tác chiết rót và đóng nắp. Mô hình chiết rót đóng nắp chai này được thiết kế để dễ dàng sử dụng và bảo trì.
2.1. Thiết kế Cơ khí
Phần thiết kế cơ khí của mô hình chiết rót đóng nắp chai tập trung vào việc tạo ra một hệ thống chắc chắn, ổn định và dễ dàng vận hành. Các chi tiết cơ khí được thiết kế để đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình chiết rót và đóng nắp. Thiết kế cơ khí bao gồm việc lựa chọn vật liệu, thiết kế các bộ phận như khung máy, cơ cấu chiết rót, cơ cấu đóng nắp và băng tải. Thiết kế hệ dẫn động băng tải đảm bảo vận chuyển chai một cách êm ái và chính xác. Thiết kế mô hình chiết rót phải đảm bảo tính an toàn cho người sử dụng. Các chi tiết được thiết kế để dễ dàng lắp ráp và bảo trì. Mô hình chiết rót này cho thấy sự kết hợp hài hòa giữa tính thẩm mỹ và tính kỹ thuật. Thiết kế cỗ máy chiết rót phản ánh sự sáng tạo và khả năng thực hành của sinh viên. Thiết kế phần cơ khí của mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động thể hiện khả năng ứng dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn.
2.2. Thiết kế Điện và Lập trình PLC
Phần thiết kế điện tập trung vào việc thiết kế mạch điều khiển cho mô hình chiết rót đóng nắp chai. Mạch điện được thiết kế đơn giản, dễ hiểu và dễ dàng bảo trì. Mạch điện sử dụng các linh kiện điện tử chất lượng cao để đảm bảo độ tin cậy. Nhóm đã sử dụng phần mềm lập trình PLC để viết chương trình điều khiển cho hệ thống. Chương trình điều khiển được viết một cách logic và hiệu quả, đảm bảo hoạt động chính xác của mô hình chiết rót. PLC S7-1214 được lựa chọn vì khả năng lập trình dễ dàng và tính năng mạnh mẽ. Lập trình PLC cho phép điều khiển chính xác các cơ cấu chấp hành và xử lý tín hiệu từ các cảm biến. Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động này hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển logic. Thiết kế phần điện và lập trình PLC là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả hoạt động của mô hình chiết rót. Mô hình chiết rót đóng nắp chai được tích hợp với giao diện giám sát giúp người dùng dễ dàng theo dõi và điều khiển hệ thống.
III. Kết luận và ứng dụng
Đồ án tốt nghiệp này đã thành công trong việc thiết kế, chế tạo và vận hành một mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động. Mô hình chiết rót này có thể được sử dụng làm công cụ dạy học hữu ích cho sinh viên ngành Cơ điện tử tại HCMUTE. Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động minh họa rõ ràng các nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động hóa, giúp sinh viên dễ dàng nắm bắt kiến thức lý thuyết. Dự án chiết rót đóng nắp chai này cũng có thể được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất quy mô nhỏ, góp phần nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
3.1. Đánh giá hiệu quả
Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động hoạt động ổn định, chính xác và đạt hiệu quả cao. Hệ thống hoạt động trơn tru, không gặp sự cố trong quá trình thử nghiệm. Mô hình chiết rót này đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đề ra trong đồ án. Mô hình chiết rót tự động thể hiện khả năng ứng dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất. Thiết kế mô hình chiết rót này đã được đánh giá cao về tính thực tiễn và khả năng ứng dụng. Mô hình chiết rót đóng nắp chai này đóng góp vào việc nâng cao chất lượng đào tạo tại HCMUTE. Ứng dụng mô hình chiết rót này trong thực tế giúp tiết kiệm chi phí và thời gian sản xuất. Mô hình chiết rót này có thể được cải tiến và phát triển hơn nữa trong tương lai.
3.2. Hướng phát triển
Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động có thể được nâng cấp bằng việc tích hợp thêm các tính năng như: hệ thống giám sát từ xa, hệ thống báo lỗi tự động, và khả năng điều chỉnh tốc độ chiết rót linh hoạt. Việc tích hợp SCADA hoặc các hệ thống giám sát khác sẽ nâng cao khả năng quản lý và điều khiển từ xa. Mô hình chiết rót có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, không chỉ giới hạn trong ngành sản xuất nước giải khát. Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động có thể được mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu sản xuất lớn hơn. Nghiên cứu mô hình chiết rót này mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực tự động hóa. Ứng dụng mô hình chiết rót này sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam. Mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động sẽ là nền tảng cho các nghiên cứu và phát triển trong tương lai.
