Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống (F&B), dược phẩm và hóa mỹ phẩm hiện đại đang đối mặt với sức ép gia tăng về năng suất, độ chính xác định lượng và an toàn vệ sinh lao động. Theo các báo cáo tự động hóa sản xuất, việc ứng dụng dây chuyền đóng gói tự động giúp doanh nghiệp tối ưu hóa tới 40% chi phí nhân công và giảm thiểu 95% tỷ lệ phế phẩm do sai số định lượng thủ công.

Tuy nhiên, rào cản lớn nhất đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ (SMEs) cũng như các phòng thí nghiệm nghiên cứu là chi phí đầu tư ban đầu cho các hệ thống chiết rót công nghiệp nguyên khối thường rất cao (từ hàng trăm triệu đến hàng tỷ đồng), đồng thời thiếu tính linh hoạt khi thay đổi kích thước bao bì hoặc công thức chất lỏng.

                  +----------------------------------------------+
                  |           HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM      |
                  |          Siemens S7-1200 (CPU 1214C DC)      |
                  +-----------------------+----------------------+
                                          |
                +-------------------------+-------------------------+
                |                                                   |
                v                                                   v
+-------------------------------+                   +-------------------------------+
|      KHỐI CHIẾT RÓT           |                   |     KHỐI ĐÓNG NẮP & VẬN CHUYỂN|
| - Bơm mini MB385 24VDC        |                   | - Động cơ bước NEMA 23 + TB6600|
| - Cảm biến lưu lượng YF-S401  |                   | - Xylanh khí nén Airtac TN10  |
| - Cảm biến quang E3F-DS30C4   |                   | - Động cơ vặn nắp JGB37 DC    |
| - High-Speed Counter (HSC)    |                   | - Băng tải cấp phôi DC 24V    |
+-------------------------------+                   +-------------------------------+

Vấn đề kỹ thuật cốt lõi (Problem Statement)

  • Sai lệch dung tích chiết rót: Các phương pháp định lượng thủ công hoặc định lượng theo thời gian thuần túy có sai số thể tích lớn ($\pm 5% - 8%$) khi áp suất bồn chứa thay đổi hoặc đường ống bị sụt áp.
  • Độ đồng đều khi đóng nắp: Lực vặn nắp thủ công không đồng nhất dẫn đến tình trạng rò rỉ dung dịch hoặc nứt vỡ ren nắp nhựa.
  • Chi phí và độ phức tạp vận hành: Các dây chuyền nhập khẩu khó tùy biến, thiếu giao diện HMI trực quan cho phép giám sát và chuyển đổi chế độ linh hoạt.

Mục tiêu của dự án

  1. Thiết kế hoàn chỉnh kết cấu cơ khí 3D cho hệ thống chiết rót mâm xoay và băng tải bằng phần mềm SolidWorks 2022.
  2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý điện và phân phối động lực chuẩn công nghiệp trên nền tảng EPLAN Electric P8.
  3. Xây dựng giải pháp điều khiển định lượng chính xác dung tích chai tiêu chuẩn 297ml sử dụng PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C kết hợp cảm biến lưu lượng xung Hall.
  4. Phát triển cơ cấu cấp nắp, giữ phôi và vặn nắp tự động ứng dụng động cơ bước NEMA 23, driver TB6600 và cơ cấu chấp hành khí nén Airtac.
  5. Thiết kế giao diện giám sát HMI trên EasyBuilder Pro cho phép điều khiển 2 chế độ (Auto/Manual), cài đặt thông số và đếm sản phẩm thời gian thực.

Giải pháp và kết quả kỳ vọng

Dự án tích hợp bộ điều khiển lập trình PLC Siemens S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC) đóng vai trò trung tâm xử lý tín hiệu tốc độ cao (High-Speed Counter - HSC) từ cảm biến lưu lượng YF-S401 và phát xung điều khiển chính xác vị trí mâm xoay 4 trạm. Hệ thống đạt độ chính xác thể tích chiết rót với sai số dưới $\pm 1.5%$, năng suất thực nghiệm đạt 10–12 sản phẩm/phút, đảm bảo an toàn điện và vận hành ổn định trong môi trường công nghiệp.

Phạm vi và giới hạn

  • Phạm vi: Thiết kế, chế tạo mô hình thực nghiệm, lập trình điều khiển và kiểm thử hoàn chỉnh quy trình chiết rót chất lỏng không gas, đóng nắp chai nhựa dung tích 297ml.
  • Giới hạn: Máng cấp nắp hoạt động theo nguyên lý trọng lực bán tự động (cần nạp sẵn nắp vào máng); áp dụng cho chất lỏng có độ nhớt thấp tương đương nước.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Công nghệ chiết rót Nguyên lý hoạt động Ưu điểm Nhược điểm Chi phí tương đối
Bơm trục vít Dẫn động trục vít xoắn định lượng Độ nhớt cao, độ chính xác rất cao, không tạo bọt Kết cấu cơ khí phức tạp, khó vệ sinh, giá thành đắt Rất cao ($$$$)
Bơm bánh răng (Rotary) Bơm thể tích bánh răng ăn khớp Dải chiết rộng (250–5000ml), lưu lượng đều Dễ mài mòn cơ học, không phù hợp hạt rắn Cao ($$$)
Chiết đẳng áp / Đối lưu Cân bằng áp suất bồn và chai Tối ưu cho nước ngọt có gas, nước khoáng Yêu cầu van chịu áp, kết cấu cồng kềnh Cao ($$$)
Mô hình đề xuất (Flow Sensor + PLC HSC) Đếm xung cảm biến Hall qua bộ đếm tốc độ cao PLC Chi phí tối ưu, dễ lập trình thay đổi thể tích, kết cấu nhỏ gọn Phụ thuộc độ chính xác của cảm biến lưu lượng Thấp - Trung bình ($$) 
                                  MA TRẬN YÊU CẦU HỆ THỐNG (MoSCoW)
+----------------------------------------------------+----------------------------------------------------+
|                MUST HAVE (Bắt buộc)                |               SHOULD HAVE (Nên có)                 |
| - Chiết rót chính xác thể tích cài đặt (297ml)     | - Giao diện HMI giám sát thông số thời gian thực   |
| - Chế độ dừng khẩn cấp (E-Stop) an toàn            | - Cảnh báo mức nước bồn chứa thấp                  |
| - Chuyển đổi linh hoạt Auto / Manual               | - Khả năng tùy chỉnh tốc độ băng tải               |
+----------------------------------------------------+----------------------------------------------------+
|               COULD HAVE (Có thể mở rộng)          |              WON'T HAVE (Chưa thực hiện)           |
| - Lưu trữ công thức sản phẩm (Recipe)              | - Hệ thống CIP (Clean-In-Place) tự động            |
| - Truy xuất dữ liệu sản xuất qua Web Server        | - Tự động phân loại chai lỗi qua Camera AI         |
+----------------------------------------------------+----------------------------------------------------+

Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc module hóa phân tầng rõ ràng từ phần cứng điều khiển, mạng truyền thông đến các cơ cấu chấp hành.

                   SƠ ĐỒ PHÂN BỐ VÀO/RA (I/O) PLC SIEMENS S7-1200
  +-------------------------------------+     +-------------------------------------+
  |          DIGITAL INPUTS (DI)        |     |         DIGITAL OUTPUTS (DO)        |
  +-------------------------------------+     +-------------------------------------+
  | %I0.0 : Nút nhấn Start              |     | %Q0.0 : Động cơ bước - Xung (PUL)   |
  | %I0.1 : Nút nhấn Stop               |     | %Q0.1 : Động cơ bước - Hướng (DIR)  |
  | %I0.2 : Switch Auto / Manual        |     | %Q0.2 : Relay Bơm nước chiết rót    |
  | %I0.3 : Cảm biến quang phát hiện chai|    | %Q0.3 : Van điện từ hạ đầu vặn nắp  |
  | %I0.4 : Cảm biến vị trí mâm xoay    |     | %Q0.4 : Động cơ vặn nắp chai JGB37  |
  | %I0.5 : Cảm biến quang đếm đầu ra   |     | %Q0.5 : Động cơ băng tải chính      |
  | %I0.6 : Xung cảm biến lưu lượng HSC1|     | %Q0.6 : Đèn báo trạng thái Run      |
  +-------------------------------------+     +-------------------------------------+

Technology Stack & Versions

  • PLC Controller: Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC (Firmware V4.4, Order No: 6ES7214-1AG40-0XB0). Bộ nhớ nạp 100KB, tích hợp 14 DI 24VDC, 10 DO 24VDC transistor, 2 AI 0–10V, 4 bộ đếm tốc độ cao HSC 100kHz.
  • Phần mềm lập trình PLC: Siemens TIA Portal V16 Professional (ngôn ngữ LAD/SCL).
  • Phần mềm giám sát HMI: EasyBuilder Pro V6.08.01 kết nối giao thức Siemens S7-1200/1500 Ethernet TCP/IP.
  • Thiết kế cơ khí 3D: SolidWorks 2022 SP2.0 (CAD/CAE).
  • Thiết kế bản vẽ điện: EPLAN Electric P8 Version 2.9.
  • Cơ cấu phân độ: Động cơ bước Step Motor 57 (NEMA 23, góc bước $1.8^\circ$, dòng định mức 3.0A, Momen 1.8Nm) điều khiển qua Driver TB6600 (vi bước 1/8, dòng đỉnh 4.0A).
  • Cơ cấu chấp hành khí nén: Xylanh kép Airtac TN10-60mm kết hợp van điện từ 5/2 Airtac 4V210-08 24VDC (thời gian đáp ứng $\le 20\text{ms}$).
  • Cảm biến: Cảm biến quang thu phát khuếch tán Omron/PMM18 C301NA E3F-DS30C4 (NPN NO, dải phát hiện 10–30cm, $\le 10\text{ms}$) và cảm biến lưu lượng Turbine Hall YF-S401 (áp lực làm việc $\le 0.8\text{ MPa}$, xung $F = 98 \times Q$).

Phương pháp luận (Methodology)

Dự án triển khai theo quy trình kết hợp giữa mô hình chữ V (V-Model) trong thiết kế phần cứng và phương pháp lặp Agile trong phát triển thuật toán phần mềm với tổng thời gian 11 tuần.

Giai đoạn Tuần Nội dung công việc chính Sản phẩm bàn giao (Deliverables)
Phase 1: Khảo sát & Thiết kế Tuần 1–3 Khảo sát bài toán, tính toán cơ khí trên SolidWorks, xuất bản vẽ điện EPLAN Bản vẽ 3D tổng thể, Sơ đồ nguyên lý tủ điện
Phase 2: Gia công & Lắp ráp Tuần 4–7 Mua sắm linh kiện, gia công khung nhôm định hình, đấu nối tủ điện động lực & điều khiển Mô hình cơ khí hoàn chỉnh, Tủ điện PLC 24VDC
Phase 3: Lập trình & Tích hợp Tuần 8–9 Cấu hình phần cứng trên TIA Portal, lập trình khối ngắt HSC, thiết kế giao diện HMI Chương trình điều khiển PLC, File HMI Runtime
Phase 4: Thử nghiệm & Đánh giá Tuần 10–11 Kiểm chuẩn thể tích chiết rót, đo lực vặn nắp, nghiệm thu và hoàn thiện báo cáo Bảng số liệu kiểm chuẩn, Báo cáo kỹ thuật

Implementation và kết quả

Quy trình phát triển và thuật toán điều khiển

Trung tâm của thuật toán chiết rót là việc xử lý tín hiệu ngắt tốc độ cao từ cảm biến dòng chảy Hall YF-S401. Cảm biến phát ra chuỗi xung vuông tương ứng với lưu lượng chất lỏng chảy qua tuabin ($1\text{ lít} \approx 5880\text{ xung}$, tương đương $F = 98 \times Q$).

PLC cấu hình kênh ngắt HSC_1 (High-Speed Counter 1) tại địa chỉ ngõ vào %I0.6. Khi có tín hiệu chai vào vị trí chiết từ cảm biến quang %I0.3, chương trình thực thi khối chức năng tính toán số xung mục tiêu $P_{\text{target}}$ và kích hoạt bơm mini MB385 qua ngõ ra %Q0.2.

// =========================================================================
// FUNCTION_BLOCK FB_LiquidFillingController
// Tác giả: Nguyễn Thành Lân - ĐATN Tự Động Hóa 2024
// Mô tả: Điều khiển chiết rót chính xác dung tích 297ml qua PLC S7-1200 HSC
// =========================================================================
VAR_INPUT
    bStartFilling      : BOOL;        // Tín hiệu kích hoạt từ cảm biến quang
    rTargetVolume_ml   : REAL := 297.0; // Thể tích yêu cầu (ml)
    rPulsesPer_ml      : REAL := 5.88;// Hệ số xung định chuẩn (xung/ml)
END_VAR
VAR_OUTPUT
    bPumpCommand       : BOOL;        // Ngõ ra điều khiển relay bơm (%Q0.2)
    bFillCompleted     : BOOL;        // Cờ báo hoàn thành chu trình chiết
    rCurrentVolume_ml  : REAL;        // Thể tích thực tế hiển thị HMI
END_VAR
VAR
    diTargetPulses     : DINT;
    diCurrentHSCVal    : DINT;
    bFillingState      : BOOL;
END_VAR

// Tính toán số xung mục tiêu theo thể tích cài đặt
diTargetPulses := REAL_TO_DINT(rTargetVolume_ml * rPulsesPer_ml);

// Khối điều khiển trạng thái chiết rót
IF bStartFilling AND NOT bFillingState AND NOT bFillCompleted THEN
    // Reset bộ đếm HSC1 về 0 thông qua biến hệ thống
    "HSC_1_Reset" := TRUE;
    bPumpCommand := TRUE;
    bFillingState := TRUE;
    bFillCompleted := FALSE;
ELSIF bFillingState THEN
    "HSC_1_Reset" := FALSE;
    diCurrentHSCVal := "HSC_1_Counter_Value"; // Đọc giá trị HSC kênh %ID1000
    rCurrentVolume_ml := DINT_TO_REAL(diCurrentHSCVal) / rPulsesPer_ml;
    
    // Ngắt bơm khi đạt ngưỡng xung
    IF diCurrentHSCVal >= diTargetPulses THEN
        bPumpCommand := FALSE;
        bFillingState := FALSE;
        bFillCompleted := TRUE;
    END_IF;
END_IF;

                                LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
                                         +---------------+
                                         |    START      |
                                         +-------+-------+
                                                 |
                                                 v
                                    +-------------------------+
                                    | Khởi động Băng tải &    |
                                    | Mâm xoay về Home        |
                                    +------------+------------+
                                                 |
                                                 v
                                    +-------------------------+
                         +--------> | Cảm biến %I0.3 phát     | <-------+
                         |          | hiện chai rỗng?         |         |
                         |          +------------+------------+         |
                         | NO                    | YES                  |
                         +-----------------------+                      |
                                                 v                      |
                                    +-------------------------+         |
                                    | Kích hoạt Bơm (%Q0.2),  |         |
                                    | Đọc xung HSC1 (%ID1000) |         |
                                    +------------+------------+         |
                                                 |                      |
                                                 v                      |
                                    +-------------------------+         |
                                    | Xung đạt Target (297ml)?|         |
                                    +------------+------------+         |
                                                 | YES                  |
                                                 v                      |
                                    +-------------------------+         |
                                    | Dừng bơm, Động cơ bước  |         |
                                    | quay 90 độ chuyển trạm  |         |
                                    +------------+------------+         |
                                                 |                      |
                                                 v                      |
                                    +-------------------------+         |
                                    | Lấy nắp cơ khí, Xylanh  |         |
                                    | %Q0.3 hạ, Động cơ %Q0.4 |         |
                                    | vặn nắp chặt (T = 2.5s) |         |
                                    +------------+------------+         |
                                                 |                      |
                                                 v                      |
                                    +-------------------------+         |
                                    | Đưa ra băng tải, Cảm    |         |
                                    | biến %I0.5 đếm SP (+1)  |         |
                                    +------------+------------+         |
                                                 |                      |
                                                 +----------------------+

Thử nghiệm và kiểm chuẩn (Testing & Validation)

Hệ thống được kiểm thử thực nghiệm tại xưởng thực hành qua 10 lượt chiết rót liên tục ở chế độ Auto với dung tích mục tiêu 297ml nước cất ở nhiệt độ phòng ($25^\circ\text{C}$). Thể tích thực tế được đo kiểm bằng ống đong chuẩn chia vạch $1\text{ml}$.

Lần thử nghiệm Thể tích cài đặt (ml) Thể tích thực tế (ml) Độ lệch ($\Delta V$ ml) Sai số tương đối (%) Trạng thái đóng nắp
1 297.0 296.2 -0.8 -0.27% Đạt (Kín ren)
2 297.0 298.1 +1.1 +0.37% Đạt (Kín ren)
3 297.0 297.0 0.0 0.00% Đạt (Kín ren)
4 297.0 295.8 -1.2 -0.40% Đạt (Kín ren)
5 297.0 297.5 +0.5 +0.17% Đạt (Kín ren)
6 297.0 296.6 -0.4 -0.13% Đạt (Kín ren)
7 297.0 298.4 +1.4 +0.47% Đạt (Kín ren)
8 297.0 297.1 +0.1 +0.03% Đạt (Kín ren)
9 297.0 296.0 -1.0 -0.34% Đạt (Kín ren)
10 297.0 297.3 +0.3 +0.10% Đạt (Kín ren)
  • Độ lệch trung bình ($\overline{\Delta V}$): $0.68\text{ ml}$.
  • Độ chính xác thể tích trung bình: $99.77%$ (sai số $< \pm 0.5%$, vượt xa chỉ tiêu ban đầu $\pm 1.5%$).
  • Áp suất khí nén cấp cho xylanh vặn nắp: Duy trì ổn định $0.6 - 0.8\text{ MPa}$, đảm bảo nắp đóng khít $100%$ không gây chờn ren hay móp cổ chai.

Đổi mới và đóng góp

  1. Ứng dụng cấu trúc mâm xoay chia độ bằng động cơ bước (Step Motor 57) kết hợp vi bước Driver TB6600: Thay thế hoàn toàn cơ cấu cam cơ khí phân độ đắt tiền (Globoidal Cam Indexer). Giải pháp này cho phép tùy biến góc dừng trạm ($90^\circ, 60^\circ, 45^\circ$) hoàn toàn bằng phần mềm, giảm $65%$ chi phí chế tạo cơ khí.
  2. Thuật toán định lượng vòng kín tốc độ cao trên nền PLC Siemens S7-1200: Kết hợp phần cứng HSC và cảm biến Hall YF-S401 cho phép tự động bù trễ đóng ngắt rơ-le bơm, triệt tiêu sai số do áp lực cột nước thay đổi.
  3. Tích hợp đồng bộ EPLAN – TIA Portal – EasyBuilder Pro: Chuẩn hóa quy trình thiết kế công nghiệp từ bản vẽ điện, mã nguồn PLC đến giao diện điều khiển HMI, tạo tiền đề cho việc mở rộng kết nối SCADA/MES trong nhà máy thông minh.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Khả năng ứng dụng

  • Dây chuyền sản xuất nước uống đóng chai quy mô vừa và nhỏ: Đáp ứng năng suất 600–700 chai/giờ với chi phí đầu tư thiết bị thấp.
  • Xưởng sản xuất dung dịch hóa mỹ phẩm, nước cất y tế: Chiết rót các loại cồn y tế, nước muối sinh lý, serum mỹ phẩm yêu cầu định lượng chính xác và quy trình khép kín.
  • Mô hình phục vụ đào tạo và nghiên cứu: Phục vụ giảng dạy chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Thực hành PLC nâng cao tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật.

Phân tích hiệu quả kinh tế (Cost-Benefit & ROI)

  • Tổng chi phí chế tạo mô hình: Khoảng $11.500.000\text{ VNĐ}$ (bao gồm PLC Siemens S7-1200 chính hãng, khí nén Airtac, cảm biến, cơ khí nhôm định hình).
  • So sánh với máy công nghiệp nhập khẩu: Tiết kiệm hơn $80%$ chi phí so với các dòng máy nhập khẩu cùng chức năng.
  • Thời gian hoàn vốn (ROI): Ước tính từ 3 đến 5 tháng đối với các cơ sở đóng chai thủ công chuyển đổi sang tự động hóa nhờ cắt giảm 2 vị trí nhân công trực tiếp.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Máng cấp nắp hiện tại hoạt động theo nguyên lý cấp trọng lực bán tự động, yêu cầu công nhân nạp nắp thủ công vào máng chứa định kỳ.
  • Chưa tích hợp hệ thống kiểm tra khuyết tật bao bì hoặc phát hiện nắp bị vặn lệch ren bằng Camera Machine Vision.

Hướng phát triển tương lai

  1. Thiết kế phễu rung (Bowl Feeder) tự động định hướng và cấp nắp liên tục cho máng nạp.
  2. Tích hợp cảm biến tải trọng (Loadcell) băng tải đầu ra để tạo vòng lặp kiểm chuẩn khối lượng kép (Checkweigher).
  3. Nâng cấp bộ điều khiển kết nối giao thức MQTT/OPC UA lên Cloud Dashboard (Node-RED/AWS IoT) phục vụ giám sát OEE và bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance).

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa / Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh từ thiết kế 3D SolidWorks, bản vẽ điện EPLAN đến mã nguồn PLC Siemens S7-1200 và giao diện HMI.
  • Kỹ sư tích hợp hệ thống (System Integrators): Nắm bắt kiến trúc xử lý tín hiệu xung tốc độ cao HSC và kỹ thuật điều khiển động cơ bước qua PLC trong các ứng dụng máy đóng gói.
  • Doanh nghiệp sản xuất F&B, Hóa chất vừa và nhỏ: Sở hữu giải pháp tự động hóa chi phí thấp, dễ bảo trì, linh hoạt thay đổi thể tích sản phẩm theo nhu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu nguồn điện và khí nén để hệ thống vận hành ổn định là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn điện lưới $220\text{VAC}/50\text{Hz}$ cấp cho nguồn tổ ong $24\text{VDC} - 10\text{A}$ (đảm bảo công suất tối thiểu $240\text{W}$ cho toàn bộ PLC, cảm biến và động cơ). Nguồn khí nén yêu cầu áp suất duy trì từ $0.6$ đến $0.8\text{ MPa}$ qua bộ lọc khí để xylanh vặn nắp đạt lực ép tiêu chuẩn.

2. Làm thế nào để thay đổi thể tích chiết rót cho các loại chai khác nhau (ví dụ: 330ml, 500ml)?

Người vận hành chỉ cần thao tác trực tiếp trên màn hình cảm ứng HMI EasyBuilder Pro tại trang cài đặt tham số (Parameter Settings), nhập thể tích mong muốn. Khối hàm PLC S7-1200 sẽ tự động tính toán lại số lượng xung mục tiêu $P_{\text{target}}$ mà không cần nạp lại chương trình.

3. Cảm biến lưu lượng Hall YF-S401 có hoạt động tốt với chất lỏng có độ nhớt cao không?

Cảm biến YF-S401 dạng tuabin cánh quạt tối ưu cho chất lỏng có độ nhớt thấp ($< 10\text{ cSt}$) như nước khoáng, dung dịch cồn, nước trái cây trong. Với chất lỏng độ nhớt cao (dầu nhớt, mật ong), hệ thống cần thay thế bằng cảm biến đo lưu lượng khối lượng Coriolis hoặc chuyển sang cơ cấu chiết piston xilanh.

4. Hệ thống xử lý tình huống mất điện đột ngột hoặc dừng khẩn cấp như thế nào?

Khi nhấn nút dừng khẩn (Emergency Stop), PLC lập tức ngắt toàn bộ ngõ ra điều khiển bơm, van điện từ và phát xung động cơ. Bộ nhớ Retentive Memory trên PLC S7-1200 lưu trữ trạng thái mâm xoay và số lượng sản phẩm đã đếm, giúp hệ thống phục hồi an toàn sau sự cố.

5. Tại sao chọn động cơ bước NEMA 23 thay vì động cơ Servo cho mâm xoay?

Động cơ bước NEMA 23 kết hợp Driver TB6600 đáp ứng đầy đủ yêu cầu về Momen xoắn ($1.8\text{Nm}$) và độ chính xác góc dừng ($\pm 0.05^\circ$) ở dải tốc độ thấp của mâm xoay, với chi phí chỉ bằng $20%$ so với hệ thống AC Servo cùng công suất.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, xây dựng mô hình chiết rót và đóng nắp chai tự động" của sinh viên Nguyễn Thành Lân (Đại học Phenikaa) đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ các mục tiêu nghiên cứu và chế tạo đề ra. Mô hình chứng minh tính khả thi cao trong việc kết hợp bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200, kỹ thuật ngắt tốc độ cao HSC, cơ cấu mâm xoay động cơ bước và hệ thống khí nén chuẩn công nghiệp. Giải pháp mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho các doanh nghiệp sản xuất trong việc nâng cao năng suất, chuẩn hóa chất lượng định lượng với chi phí đầu tư tối ưu.