Chương 1: Giới thiệu - Trình bày về tổng quan giới thiệu về cây mía, về tính cấp thiết của đề tài, qua đó chọn ra đối tượng nghiên cứu và dùng những phương pháp nghiên cứu để giải quyết vấn đề đưa ra. Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Đề cập đến tổng quan nghiên cứu đề tài, về những nghiên cứu có tính liên quan trong và ngoài nước. Chương 3: Cơ sở lý thuyết - Trình bày về hệ thống những kiến thức, phương pháp tính sử dụng trong việc tính toán mô hình. Chương 4: Phương pháp và các giải pháp hệ thống - Đưa ra những giải pháp, phương hướng đánh giá để giải quyết các vấn đề có trong đề tài.
Chương 5: Tính toán, thiết kế cơ khí - Đề cập về các phương pháp tính toán thiết kế cơ khí, dẫn động của mô hình có trong phần cơ khí, điện, xây dựng thuật toán, lập trình điều khiển tín hiệu,… Chương 6: Chế tạo thử nghiệm, đánh giá - Trình bày về việc thử nghiệm, đánh giá dự trên mô hình thật. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2. Giới thiệu về cây mía Cây mía (Saccharum officinarum) là một loại cây trồng nông nghiệp quan trọng và có giá trị kinh tế cao, đặc biệt phổ biến ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Cây mía được trồng chủ yếu để sản xuất đường, nhưng nó cũng có nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp và đời sống.
Cây mía thuộc họ Hòa thảo (Poaceae), có thân thảo cao, cứng, và mọc thành bụi. Thân cây mía có chiều cao trung bình từ 2 đến 5 mét, đường kính từ 2 đến 5 cm. Thân mía chứa nhiều nước và hàm lượng đường cao, thường từ 12 đến 20%. Lá mía dài và hẹp, mọc đối xứng từ gốc đến ngọn.
Rễ cây mía phát triển mạnh mẽ, giúp cây có khả năng chịu hạn và chống chịu tốt với điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Cây mía có nguồn gốc từ Đông Nam Á và New Guinea, nhưng ngày nay được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới như Ấn Độ, Brazil, Trung Quốc, Thái Lan, và Việt Nam. Điều kiện lý tưởng để trồng mía bao gồm khí hậu ấm áp, lượng mưa đầy đủ, và đất đai phì nhiêu. Cây mía yêu cầu nhiệt độ từ 20 đến 30 độ C để phát triển tốt nhất, và lượng mưa hàng năm từ 1500 đến 2500 mm.
Đất trồng mía cần có độ thoát nước tốt, giàu dinh dưỡng, và độ pH từ 5 đến 8. Việc trồng mía bắt đầu bằng cách trồng các đoạn thân mía, gọi là hom mía, vào đất. Hom mía sau khi được trồng sẽ phát triển thành cây mới trong vòng vài tuần. Cây mía thường được trồng theo hàng, cách nhau khoảng 1 đến 1,5 mét để dễ dàng chăm sóc và thu hoạch.
Quá trình chăm sóc mía bao gồm việc tưới nước, bón phân, và kiểm soát sâu bệnh. Mía thường được thu hoạch sau khoảng 12 đến 18 tháng kể từ khi trồng. Việc thu hoạch có thể được thực hiện thủ công bằng tay hoặc bằng máy. Sau khi thu hoạch, mía sẽ được đưa đến nhà máy để ép lấy nước, sau đó qua các quá trình chế biến để sản xuất đường.
Cây mía không chỉ được sử dụng để sản xuất đường mà còn có nhiều ứng dụng khác. Bã mía sau khi ép nước có thể được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất giấy, nhiên liệu sinh học, và phân bón. Nước ép mía tươi là một loại thức uống phổ biến ở nhiều Cây mía đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và đời sống của nhiều quốc gia. Việc trồng và chế biến mía không chỉ tạo ra nguồn thu nhập lớn cho nông dân mà còn góp phần vào sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp.
Hiểu biết về cây mía và các ứng dụng của nó giúp chúng ta thấy rõ hơn giá trị của loại cây này và tầm quan trọng của việc phát triển nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu tình hình trong nước Tuy hiện tại chúng ta đang trong thời đại 4.0, nhiều ngành công nghệ cao đang phát triển vượt bậc nhưng xuất khẩu nông sản luôn là một trong cách ngành kinh tế mũi nhọn. Nhưng bây giờ ta có thể áp dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất nông sản chứ không cần hoàn 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI toàn dựa vào thiên thời địa lợi như xưa nữa, việc dùng công nghệ máy móc cũng làm tăng sản lượng giảm bớt chi phí nhân công và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đối với tình hình trong nước, theo như tìm hiểu của nhóm, mía được đóng gói và vận chuyển bằng thủ công, về mặt lợi ích kinh tế hầu như chưa có được đơn vị nào ứng dụng công nghệ tự động để đóng gói vì giá thành máy nhập khẩu tương đối cao so với đơn vị sản xuất trong nước.
Ở một số nơi, mía được sẽ được đóng gói bằng việc hút chân không, giúp mía được bảo quản tươi ngon, an toàn, và dễ dàng trong quá trình vận chuyển đến tay người tiêu dùng. 1: Mía đóng gói bằng hút chân không Ở một số nơi khác, đóng gói mía được xếp và đóng gói thủ công bằng tay, với những kích thước mía không đều. Việc đóng gói bằng thủ công hoàn toàn có thể gây rủi ro về mặt sức khỏe, an toàn vệ sinh thực phẩm khi đưa đến tay người tiêu dùng, gây ảnh hưởng chất lượng đến mía. 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Hình 2.
2: Đóng gói mía phương pháp thủ công 2. Nghiên cứu tình hình ngoài nước Đối với tình hình ngoài nước, việc sản xuất và đóng gói theo phương thức thủ công cũng được áp dụng rộng rãi. 3: Đóng gói mía phương pháp thủ công Ở một số quốc gia như thị trường châu Âu, Trung Quốc, có rất nhiều sản xuất mía với quy mô lớn, máy móc hiện tại, an toàn, như máy đóng gói bằng hút chân, máy gọt mía,… hoàn toàn tự động. 6 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Hình 2.
4: Stretch Film Vacuum Packing Machine Hình 2. 5: Máy đóng mía từng cây tự động 7 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3. Tổng quan về PLC Mitsubishi FX5U-64MT/ES PLC Mitsubishi FX5U Series được thiết kế chuyên dụng với số lượng đầu vào ra đa dạng, cung cấp khả năng mở rộng lên đến 512 thiết bị. Series này được tích hợp truyền thông tương tự Ethernet giữa PLC và HMI, RS485, đèn LED chỉ thị trạng thái giúp người dùng dễ dàng vận hành, giám sát.
PLC Mitsubishi FX5U được thiết kế có khe cắm thẻ nhớ cho phép lưu trữ dữ liệu lên đến 4GB. 1: PLC FX5U 64MT/ES Đặc điểm nổi bật của PLC Mitsubishi FX5U Series: + FX5U cung cấp đa đầu vào ra và có khả năng mở rộng lên tới 512. + Tích hợp truyền thông tương tự Ethernet giữa PLC và HMI, RS485. + Đèn LED chỉ thị trạng thái vào ra giúp người dùng dễ dàng vận hành, giám sát.
+ Tích hợp sẵn 2 đầu vào và 1 đầu ra tương tự. + Khe cắm thẻ nhớ cho phép lưu trữ dữ liệu lên đến 4GB. + Tích hợp sẵn điều khiển vị trí 4 trục. + PLC Mitsubishi FX5U tích hợp sẵn bộ đếm tốc độ cao lên đến 8 kênh.
+ Các module giao tiếp chuyển đổi có thể được gắn trực tiếp vào PLC vô cùng tiện lợi cho người dùng. + Series này cho phép kết nối mở rộng với các module vào ra số, module chuyển đổi tương tự số ADP hay các module chức năng đặc biệt khác. Nguồn điện 100-240 Loại AC Bộ nhớ chương trình 64K STEPS 8 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đơn vị bộ nhớ chương trình FLASH Đầu vào kỹ thuật số tích hợp 32 Đầu ra kỹ thuật số tích hợp 32 Đầu vòa tương tự tích hợp 2 Loại đầu ra TRANSISTOR Logic đầu ra SINK Điểm I/O cục bộ 256 Thời gian chu kỳ LD (ns) 34 Thời gian chu kỳ MOV (ns) 34 Số đầu vào 32 In Số đầu ra 32 Out Bảng 3. 1: Thông số kỹ thuật của PLC FX5U 64MT/ES [12] Hình 3.
2: Kích thước của PLC [12] Với các ưu điểm nổi trội của dòng FX5U so với các thế hệ PLC trước của Mitsubishi thì FX5U-64MT/ES tích hợp sẵn 4 chân phát xung và nhiều đầu vào tốc độ cao thích hợp cho các bài toán tập trung vào yêu cầu điều khiển chuyển động từ 1 đến 4 trục dùng Servo hay Stepper với hỗ trợ nội suy đường thẳng ứng dụng phổ biến trong các máy cắt, máy xếp/gắp phôi … 9 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3. Tổng quan về Driver Servo Motor + Điện áp hoạt động: 3 pha 220VAC hoặc 1 pha 220VAC. + Phần mềm cấu hình: Mr Configurator 2-SW1DNC-MRC2-E. + Cáp Encoder kết nối Bộ điều khiển MR-J4 với động cơ Servo Motor: Cáp Encoder MR-J4.
+ Cáp Nguồn kết nối Bộ điều khiển MR-J4 với động cơ Servo Motor: Cáp nguồn MR-J4. + Cáp phanh kết nối Bộ điều khiển MR-J4 với động cơ Servo Motor: Cáp phanh MR-J4. Model khuếch đại servo MRJ4-40A 40A Điện áp định mức 3 pha 170V AC Đầu ra Dòng điện định mức [A] 2.8 3 pha hoặc 1 pha 200V AC đến 240V AC, 50/60 Điện áp/ tần số Hz Dòng điện định mức [A] 2.6 Nguồn điện mạch chính Biến động điện áp cho 3 pha hoặc 1 pha 170V AC đến 264V AC phép Biến động tần số cho tối đa ±5% phép Tần số điện áp 1 pha 200V AC đến 240V AC, 50/60 Hz Dòng điện định mức [A] 0.2 Nguồn điện Biến động điện áp cho 1 pha 170V AC đến 264V AC mạch điều phép khiển Biến động tần số cho tối đa ±5% phép Công suất tiêu thụ [W] 30 Giao diện cung cấp điện 24V DC ±10% Giao diện bộ mã hóa phía tải Truyền thông nối tiếp tốc độ cao của Mitsubishi Công suất tái tạo cho phép của 10 điện trở tái tạo tích hợp [W] 10 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phương pháp điều khiển dòng điện/điều khiển Phương pháp điều khiển xung điện hình sin Phanh động Tích hợp Tắt quá dòng, tắt quá điện áp tái tạo, tắt quá tải, bảo vệ quá nhiệt động cơ servo, bảo vệ lỗi bộ Chức năng bảo vệ mã hóa, bảo vệ lỗi tái tạo, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện tức thời, bảo vệ quá tốc độ, bảo vệ lỗi quá mức.