Chương 1 .TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP SẢN PHẨM .1 Tổng quan về dây chuyền .2 Phạm vi áp dụng .3 Yêu cầu thiết kế.4 Các chức năng chính của hệ thống.5 Nguyên lý hoạt động .6 Các công nghệ trên dây chuyền chiết rót, đóng nắp.1 Kiểm tra khuyết tật chai .2 Quy trình chiết rót tự động .3 Quy trình đóng nắp .4 Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót .5 Dây chuyền đóng thùng. 15 Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC FX3U, MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ PHẦN MỀM HỆ THỐNG .1 Giới thiệu PLC FX3U .2 Cấu trúc và hoạt động .3 Thông số kỹ thuật .2 Mạng truyền thông trong công nghiệp .1 Giới thiệu chung mạng truyền thông công nghiệp .2 Chuẩn truyền thông RS232 .3 Chuẩn truyền thông RS485 .4 Giao thức Modbus .4 Module chuyển đổi USB sang RS485 CH340 .3 Phần mềm GX Works2 .2 Chức năng của GX Works2 .4 Phần mềm Visua Studio. 38 Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUY TRÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG .1 Đặt bài toán .2 Quy trình công nghệ .3 Yêu cầu điều khiển .4 Nguyên lí hoạt động. Các bước cấu hình và tải chương trình xuống PLC.
43 Chương 4:TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ VÀ MÔ HÌNH PHẦN CỨNG 45 4.Nguồn tổ ong. Rơ le trung gian 8 chân 24V omron MY2N-J. van điện từ airitac. Xi lanh khí nén 2ty loại TN10x30-S .Dộng cơ bơm nước Water Pump 385 12vdc.Cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4.
Mô hình hệ thống .Xây dựng giao diện hệ thống điều khiển trên C# .1 Các bước xây dựng giao diện .2 Thêm thư viện vào Project .3 Lập trình truyền thông Modbus RTU .4 Lập trình Button, đọc trạng thái ngõ ra.5 Xây dựng đồ thị. 61 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 65 3 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy chiết rót đóng nắp .2 Máy chiết rót chai PET 3 trong 1 .3 Máy kiểm tra khuyết tật chai .5 Máy đóng nắp chai tự động.7 Cảm biến quang phản xạ gương.1 PLC FX3U Mitsubishi .2 Mô hình phân cấp các hệ thống mạng trong công nghiệp .3 Các chân truyền thông RS232.4 Truyền thông RS485 .5 Cách thức hoạt động của RS485 .6 Vị trí mạng Modbus trong mô hình ISO .7 Chu trình yêu cầu-đáp ứng .8 Địa chỉ thanh ghi dữ liệu .9 Module chuyển đổi USB sang RS485 .10 Giao diện GX Works2.11 Giao diện lập trình.12 Đọc, viết dữ liệu .13 Chuẩn đoán trạng thái khối điều khiển .14 Phần mềm Visual Studio .15 Giao diện phần mềm Visual Studio .1 Sơ đồ khối của hệ thống PLC .2 Sơ đồ khối công nghệ.4 Cấp nguồn 24 cho Bộ điều khiển PLC .5 Đấu nối tín hiệu input.6 Đấu nối tín hiệu output.7 Cổng kết nối RS232 và RS485 .10 Cài đặt kết nối PLC .11 Chọn loại kết nối .12 Chọn cổng COM và tốc độ truyền .13 Chức năng Write to PLC .14 Chọn loại dữ liệu tải xuống PLC .Nguồn tổ ong .Cấu tạo cua rơ le .Van điện từ Aritac .Hình ảnh cảm biến hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4 .9 Mô hình hệ thống .10Đặt tên cho Project .11 Giao diện lập trình C# .12 Công cụ StardControl.13 Thuộc tính đối tượng .14 Tạo nút bấm và hộp thoại.15 Tạo sự kiện cho Button .16 Thư viện giao tiếp với PLC.17 Giao diện hoàn chỉnh .19 Chọn thư viện .20 Chọn đường dẫn thư viện .21 Khai báo thư viện .22 Hiển thị trạng thái ngõ ra PLC .23 Đồ thị biểu diễn số lượng sản phẩm .TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP SẢN PHẨM 1.1 Tổng quan về dây chuyền Chiết rót và đóng nắp chai là hệ thống máy sản xuất nước đang rất được nhiều người sản xuất lựa chọn vì nhu cầu của người tiêu dùng đang hướng tới dòng sản phẩm nước đóng chai để đảm bảo đủ độ vệ sinh và an toàn, tiện lợi khi sử dụng.
Các cơ sở sản xuất sữa, sữa tươi, sữa chua và các loại nước uống tinh khiết đóng chai hoặc nước khoáng hoặc các loại nước uống không có ga khác. Dây chuyền được dùng để chiết rót và đóng nắp cho các loại chai PET có nhiều hình dạng và dung tích khác nhau.1 Máy chiết rót đóng nắp 1.2 Phạm vi áp dụng - Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai hoặc nước khoáng, hoặc các loại nước uống không gaz khác - Chai nước sử dụng : Loại chai PET có dung tích từ 250ml đến 2250ml 1.3 Yêu cầu thiết kế - Nguồn nước tinh khiết: có chất lượng nước đạt chuẩn nước uống tinh khiết TCVN 6096:2004 7 - Áp suất nước trong hệ thống: hệ thống được thiết kế với áp suất trung bình không quá 10kg/cm2. Vì vậy cần phải dùng công tác áp suất hoặc dùng biến tần để điều chỉnh áp lực nước phù hợp trong quá trình vận hành. - Điện áp sử dụng:1 pha 220V, 50Hz hay 3 pha 380V, 50 Hz - Dòng tải: tùy theo công suất bơm sử dụng và các thiết bị ngoại vi khác, thông thường không nhỏ hơn 5A.
- Các biện pháp an toàn điện: hệ thống được thiết kế ELCB chống giật trên toàn hệ thống và các thiết bị điện khác đạt chuẩn CE. Nút tắt khẩn cấp khi có sự cố xảy ra. - Khung sườn thiết bị: được thiết kế bằng thép không gỉ SS304 hoặc SS316, chịu được lực rung lớn. - Ồng dẫn nước: ống chịu áp lực cao bằng PVC hoặc bằng thép không gỉ 304 (tùy theo yêu cầu thiết kế), đảm bảo an toàn vệ sinh, không đóng cặn, gỉ sét và gây ra các nấm mốc vi sinh.
- Các thiết bị lọc nước: vật tư, thiết bị lọc nước đạt chuẩn NSF.4 Các chức năng chính của hệ thống Hình 1.2 Máy chiết rót chai PET 3 trong 1 - Hệ thống kết hợp 3 máy xúc rửa, chiết rót và đóng nắp thành 1 dây chuyền thống nhất. - Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống bao gổm 3 máy rời rạc: xúc rửa, chiết rót, đóng nắp, nối liền với nhau thành 1 hệ thống xuyên suốt. 8 - Mạch điều khiển trung tâm PLC của Siemens: điều khiển xuyên suốt hệ thống xúc rửa, chiết rót, đóng nắp. Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống trên các đèn led (màu xanh).
Khi có sự cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hoàn toàn tự động, tín hiệu âm thanh bíp bíp sẽ được phát ra. Ngoài ra chương trình trong PLC này nhiều chức năng hơn hệ thống tiêu chuẩn. - Khung sườn: được làm bằng thép không gỉ. - Động cơ xoay vòng bằng công nghệ Đức: các chai PET được vận chuyển tự động trên băng chuyền xoay vòng liên tục vào hệ thống chiết rót, xúc rửa - Ống dẫn nước: bằng Inox.
- 2 chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng.5 Nguyên lý hoạt động Hệ thống hoạt động theo các bước sau đây: - Vỏ chai PET được đặt trên băng chuyền trước khi vào hệ thống xúc rửa chiết rót và đóng nắp (gọi tắt là RFC). - Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa được nối vào hệ thống RFC. - Băng chuyền sẽ tự động vận chuyển chai PET vào hệ thống xúc rửa.Các chai di chuyển xoay vòng và vào đúng vị trí vòi nước xúc rửa. Lưu ý nước rửa có áp lực khá mạnh để rửa sạch chai PET do bơm thiết kế sẵn trong máy phun lên.
-Sau khi rửa, chai PET sẽ được đưa vào vị trí chiết rót, các cánh tay đòn sẽ giữ chặt cổc hai để tránh đổc hai trong qua trình rót. Các chai được xoay vòng liên tục trên băng chuyền chiết rót. Máy bơm nước được thiết kế sẵn trong máy sẽ tự động chiết rót vào bình. -Khi bình chứa đã đầy nước, sẽ được chuyển sang vị trí đóng nắp.
Nắp bình chứa được lấp đầy trong ống chứa và được đưa vào ngay đầu chai PET. - Các tay đòn sẽ siết nắp chặt. - Sau đó chai PET được chuyển trên băng tải ra ngoài. 9 - Bình chứa được tiếp tục chuyển đến máy bao màng co bằng (nếu có) .6 Các công nghệ trên dây chuyền chiết rót, đóng nắp.1 Kiểm tra khuyết tật chai Để kiểm tra được khuyết tật trên sản phẩm chai nhựa người ta thường dùng các hệ thống máy hiện đại , hiện nay có không ít các nhà cung cấp thiết bị để thực hiện quá trình này, theo kinh nghiệm và tìm hiểu thì em được biết hãng Pressco Technology Inc là nhà cung cấp dòng sản phẩm Intellispec mã CP500 thực hiện quá trình kiểm tra và phân loại và loại bỏ chai bị hỏng không đủ yêu cầu chất lượng như: - Chai bị móp trong lúc sản xuất hay trong quá trình vận chuyển.
- Chai dính bẩn. Dòng sản phẩm Intellispec CP500: được trang bị 2 camera bên trong và được kết nối với hệ thống máy tính chuyên dụng được cung cấp bởi chính nhà cung cấp. Máy có bộ nguồn UPS mắc song song với nguồn điện nên có thể hoạt động thêm một thời gian sau khi ngắt điện. Nguyên tắc: camera chụp và phân tích hình ảnh từng chai, đưa tín hiệu về máy tính xử lí với phần mền chuyên dụng được cài đặt độ nhạy theo mục đích của yêu cầu sản phẩm và loại (Reject) các sản phẩm không đạt yêu cầu.
Tốc độ chụp của camera có thể lên đến hàng nghìn chai một phút.3 Máy kiểm tra khuyết tật chai 10 1.2 Quy trình chiết rót tự động Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có cách chiết rót khác nhau như: chất lỏng cô đặc, nước có gaz, nước không gaz. Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ,. Định lượng sản phảm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm. Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lương sản phẩm một cách chính xác.
Hiện nay với công nghệ hiện đại, rất nhiều quy trình công nghiệp được tự động hóa. Trong đó dây chuyển chiết rót và đóng nút chai tự động là một trong những hệ thống được sử dụng rất phổ biển và rộng rãi. Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có: - 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 bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai, khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không.
Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại.