Đồ Án: Thiết Kế Dây Chuyền Chiết Rót Tự Động PLC S7-1200 và WinCC

Thiết kế dây chuyền chiết rót tự động với PLC S7-1200 & WinCC. Tìm hiểu quy trình, sơ đồ hệ thống và ứng dụng thực tế. Giải pháp tối ưu cho sản xuất.

• Tác giả: Bùi Văn Mai
• Người hướng dẫn: Ts. Phạm Thanh Phong
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Dây Chuyền Chiết Rót, Đóng Nắp Và Đóng Thùng Bằng Kỹ Thuật Điều Khiển Phân Tán Sử Dụng Các PLC S7-1200 Và WinCC
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Giải pháp thiết kế dây chuyền chiết rót PLC S7 1200 WinCC

Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, việc tự động hóa dây chuyền sản xuất đóng vai trò then chốt để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Một trong những ứng dụng quan trọng là hệ thống chiết rót, đóng nắp và đóng thùng tự động. Giải pháp thiết kế dây chuyền chiết rót PLC S7-1200 WinCC nổi lên như một lựa chọn tối ưu, kết hợp sức mạnh của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) và hệ thống giám sát, điều khiển (SCADA). Đề tài nghiên cứu "Thiết kế hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng bằng kỹ thuật điều khiển phân tán sử dụng các PLC S7-1200 và WinCC" của nhóm sinh viên Bùi Văn Mai và Phan Lê Tiến Sĩ đã chứng minh hiệu quả của giải pháp này. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển trung tâm PLC S7-1200 của Siemens, nổi tiếng với độ tin cậy, hiệu suất cao và chi phí hợp lý. Toàn bộ quy trình được giám sát và vận hành thông qua giao diện HMI trên phần mềm WinCC, tích hợp trong môi trường TIA Portal. Sự kết hợp này không chỉ giúp tự động hóa hoàn toàn các công đoạn từ chiết rót đến đóng gói mà còn cho phép người vận hành dễ dàng theo dõi, thu thập dữ liệu và đưa ra các điều chỉnh cần thiết, hướng tới một nhà máy sản xuất thông minh và hiệu quả. Việc triển khai một hệ thống như vậy là một bước tiến quan trọng, giúp các doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp vừa và nhỏ, có thể cạnh tranh về giá cả và chất lượng trên thị trường.

1.1. Vai trò của tự động hóa trong ngành sản xuất đồ uống

Ngành công nghiệp sản xuất đồ uống đòi hỏi sự chính xác, tốc độ và tiêu chuẩn vệ sinh nghiêm ngặt. Việc ứng dụng tự động hóa dây chuyền sản xuất giúp giải quyết triệt để các yêu cầu này. Các hệ thống thủ công hoặc bán tự động thường gặp phải các vấn đề như năng suất thấp, sai số định lượng, và nguy cơ nhiễm khuẩn do sự can thiệp của con người. Ngược lại, một máy chiết rót tự động tích hợp trong dây chuyền khép kín đảm bảo mỗi sản phẩm đều đồng nhất về chất lượng và khối lượng. Theo tài liệu nghiên cứu, công nghệ điều khiển tự động có thể chiếm tới 80-90% trong các nhà máy hiện đại, giúp "giảm được một lượng lớn nhân công, đồng thời sự chính xác gần như hoàn hảo trong quá trình làm việc đã mang tới năng suất rất cao". Điều này không chỉ tối ưu hóa chi phí vận hành mà còn nâng cao uy tín thương hiệu thông qua việc cung cấp các sản phẩm chất lượng cao, ổn định ra thị trường.

1.2. Giới thiệu tổng quan về PLC S7 1200 và hệ thống SCADA WinCC

PLC S7-1200 là dòng PLC nhỏ gọn của Siemens, được thiết kế cho các ứng dụng điều khiển từ đơn giản đến phức tạp. Với CPU mạnh mẽ, bộ nhớ lớn, tích hợp cổng PROFINET và khả năng mở rộng linh hoạt, S7-1200 là trái tim của nhiều giải pháp điều khiển công nghiệp. Trong khi đó, hệ thống SCADA WinCC (Windows Control Centre) là một phần mềm mạnh mẽ cho phép xây dựng hệ thống điều khiển giám sát. WinCC cung cấp các công cụ để thiết kế giao diện HMI trực quan, thu thập dữ liệu (data logging WinCC), hiển thị cảnh báo và tạo báo cáo sản xuất. Khi kết hợp S7-1200 và WinCC trong môi trường phát triển tích hợp TIA Portal, người dùng có thể xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh, nơi mọi hoạt động của dây chuyền được điều khiển và giám sát một cách tập trung và hiệu quả.

II. Thách thức khi vận hành dây chuyền chiết rót bán tự động

Việc vận hành các dây chuyền chiết rót, đóng nắp thủ công hoặc bán tự động đặt ra nhiều thách thức lớn cho doanh nghiệp. Vấn đề lớn nhất là sự phụ thuộc vào yếu tố con người, dẫn đến năng suất không ổn định và khó kiểm soát chất lượng. Các công đoạn lặp đi lặp lại như chiết rót, vặn nắp yêu cầu sự tập trung cao độ, nhưng con người khó có thể duy trì sự chính xác tuyệt đối trong thời gian dài. Điều này gây ra các lỗi như chiết thiếu hoặc thừa định lượng, nắp vặn không chặt, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hơn nữa, việc thiếu một hệ thống giám sát tập trung khiến việc phát hiện và xử lý sự cố trở nên chậm trễ. Mỗi khi có lỗi xảy ra tại một công đoạn, toàn bộ dây chuyền có thể phải dừng lại, gây lãng phí thời gian và nguyên vật liệu. Việc quản lý và thu thập dữ liệu sản xuất cũng là một bài toán khó, làm cản trở quá trình cải tiến và tối ưu hóa hoạt động. Việc thiết kế dây chuyền chiết rót PLC S7-1200 WinCC là một giải pháp điều khiển toàn diện nhằm giải quyết các thách thức này một cách hiệu quả.

2.1. Hạn chế về năng suất và độ chính xác của phương pháp thủ công

Trong tài liệu gốc, nhóm tác giả nhấn mạnh: "Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung và có tính lặp đi lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc". Sự thiếu chính xác này thể hiện ở việc định lượng chất lỏng không đồng đều, đóng nắp không đủ chặt dẫn đến rò rỉ, hoặc dán nhãn sai vị trí. Những lỗi này không chỉ làm giảm giá trị sản phẩm mà còn gây tổn hại đến hình ảnh của doanh nghiệp. Năng suất lao động của con người cũng có giới hạn và không thể đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô lớn. Việc tăng sản lượng đồng nghĩa với việc phải tuyển thêm nhân công, làm tăng chi phí quản lý và vận hành, trong khi hiệu quả chưa chắc đã được cải thiện tương xứng.

2.2. Khó khăn trong việc giám sát và đồng bộ hóa các công đoạn

Một dây chuyền sản xuất bao gồm nhiều công đoạn liên tiếp như súc rửa, chiết rót, đóng nắp, và đóng thùng. Với hệ thống bán tự động, việc đồng bộ hóa tốc độ và hoạt động giữa các công đoạn này là cực kỳ khó khăn. Sự thiếu đồng bộ có thể gây ra tình trạng ùn ứ sản phẩm ở một khâu hoặc khâu sau phải chờ khâu trước, làm giảm hiệu suất chung của toàn hệ thống. Hơn nữa, không có một hệ thống điều khiển giám sát tập trung, người quản lý không thể có cái nhìn tổng quan về tình trạng hoạt động của dây chuyền. Việc phát hiện lỗi phải dựa vào quan sát trực tiếp của công nhân, dẫn đến thời gian phản ứng chậm và khó truy xuất nguyên nhân gốc rễ của vấn đề để khắc phục triệt để.

III. Phương pháp xây dựng phần cứng cho dây chuyền chiết rót tự động

Để hiện thực hóa đồ án tự động hóa về thiết kế dây chuyền chiết rót PLC S7-1200 WinCC, việc lựa chọn và xây dựng cấu trúc phần cứng là bước nền tảng. Giải pháp được đề xuất trong tài liệu nghiên cứu là áp dụng kỹ thuật điều khiển phân tán. Thay vì dùng một PLC duy nhất để xử lý toàn bộ tác vụ, hệ thống được chia thành các trạm điều khiển nhỏ, mỗi trạm chịu trách nhiệm cho một cụm công đoạn cụ thể. Cụ thể, mô hình sử dụng ba PLC S7-1200, trong đó có một PLC Master (điều khiển trung tâm) và hai PLC Slave. PLC Master có nhiệm vụ điều phối hoạt động chung, giám sát toàn bộ hệ thống và giao tiếp với giao diện HMI trên WinCC. Hai PLC Slave chịu trách nhiệm điều khiển trực tiếp các cơ cấu chấp hành tại hai cụm: cụm 1 thực hiện chiết rót và đóng nắp, cụm 2 thực hiện gắp chai vào thùng và đóng thùng. Cấu trúc này không chỉ giúp giảm tải cho PLC trung tâm mà còn tăng tính linh hoạt và dễ dàng bảo trì, nâng cấp hệ thống. Các thiết bị phần cứng khác như cảm biến công nghiệp, xy-lanh khí nén, van điện từ, và động cơ được lựa chọn cẩn thận để đảm bảo độ tin cậy và chính xác.

3.1. Lựa chọn thiết bị PLC S7 1200 cảm biến và cơ cấu chấp hành

Trái tim của hệ thống là bộ ba PLC S7-1200, được chọn vì khả năng xử lý mạnh mẽ và tích hợp sẵn cổng giao tiếp Ethernet, rất phù hợp cho mô hình điều khiển phân tán. Để phát hiện vị trí của chai và thùng, hệ thống sử dụng các cảm biến công nghiệp quang (cảm biến vật cản). Các cơ cấu chấp hành chính bao gồm xy-lanh khí nén để thực hiện các thao tác đẩy, gạt, nâng hạ sản phẩm và đóng nắp thùng. Hoạt động của xy-lanh được điều khiển bởi các van điện từ 24V. Băng tải được vận hành bởi động cơ DC có sử dụng bộ điều khiển tốc độ PWM, cho phép điều chỉnh tốc độ di chuyển của sản phẩm một cách linh hoạt. Việc lựa chọn các thiết bị tiêu chuẩn công nghiệp đảm bảo mô hình thực tế hoạt động ổn định và bền bỉ.

3.2. Sơ đồ nguyên lý và kiến trúc điều khiển phân tán Master Slave

Kiến trúc điều khiển phân tán là điểm nhấn của dự án. Sơ đồ nguyên lý cho thấy PLC Master được kết nối với hai PLC Slave thông qua mạng Ethernet sử dụng một bộ chuyển đổi Switch. PLC Master gửi các lệnh điều khiển và nhận tín hiệu trạng thái từ các Slave. PLC Slave 1 điều khiển cụm chiết rót và dây chuyền đóng nắp dán nhãn (trong mô hình là đóng nắp). PLC Slave 2 quản lý cụm gắp chai và đóng thùng carton. Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm: chương trình điều khiển cho mỗi PLC Slave trở nên đơn giản và chuyên biệt hơn, dễ dàng cho việc lập trình và gỡ lỗi. Khi một trạm Slave gặp sự cố, nó ít ảnh hưởng đến các trạm khác và PLC Master có thể nhanh chóng xác định vị trí lỗi để xử lý. Mô hình này cũng cho phép mở rộng hệ thống trong tương lai một cách dễ dàng bằng cách thêm các trạm Slave mới mà không cần thay đổi lớn về cấu trúc.

IV. Hướng dẫn lập trình PLC và thiết kế giao diện giám sát WinCC

Phần mềm là linh hồn của hệ thống tự động hóa. Quá trình thiết kế dây chuyền chiết rót PLC S7-1200 WinCC đòi hỏi kỹ năng lập trình PLC Siemens và thiết kế giao diện giám sát một cách bài bản. Toàn bộ quá trình phát triển được thực hiện trên nền tảng TIA Portal V15, một môi trường tích hợp toàn diện cho phép lập trình PLC, thiết kế HMI/SCADA, và cấu hình mạng truyền thông. Đối với PLC, ngôn ngữ lập trình chính được sử dụng là Ladder Logic (LAD), một ngôn ngữ đồ họa trực quan, dễ hiểu, mô phỏng lại các mạch điều khiển rơ-le truyền thống. Chương trình được cấu trúc thành các khối chức năng (Function Block) để dễ quản lý và tái sử dụng. Song song với đó, việc thiết kế hệ thống SCADA WinCC cũng được tiến hành. Giao diện giám sát được xây dựng với mục tiêu cung cấp cho người vận hành một cái nhìn tổng quan, trực quan về trạng thái của toàn bộ dây chuyền, cho phép điều khiển, cài đặt thông số và theo dõi các cảnh báo một cách thuận tiện.

4.1. Quy trình lập trình PLC S7 1200 bằng Ladder Logic LAD

Quy trình lập trình bắt đầu bằng việc xây dựng lưu đồ thuật toán chi tiết cho từng PLC (Master, Slave 1, Slave 2) dựa trên yêu cầu công nghệ. Bảng phân công đầu vào/đầu ra (I/O) được thiết lập rõ ràng để ánh xạ các tín hiệu từ cảm biến công nghiệp và các nút nhấn tới các địa chỉ đầu vào của PLC, cũng như từ các địa chỉ đầu ra của PLC tới các cơ cấu chấp hành như van điện từ, động cơ. Sử dụng ngôn ngữ Ladder Logic (LAD) trong TIA Portal, các logic điều khiển tuần tự, điều khiển điều kiện và các hàm thời gian (timer), bộ đếm (counter) được triển khai để điều khiển chính xác từng hành động của máy. Ví dụ, chương trình cho PLC Slave 1 sẽ bao gồm các network logic để điều khiển xy-lanh chiết rót, xy-lanh đóng nắp và các cảm biến liên quan. Việc lập trình được chia thành các chương trình con giúp cấu trúc rõ ràng và dễ bảo trì.

4.2. Các bước kết nối PLC và HMI để giám sát và điều khiển

Việc kết nối PLC và HMI là bước quan trọng để hiện thực hóa chức năng điều khiển giám sát. Trong TIA Portal, quá trình này được thực hiện một cách liền mạch. Đầu tiên, một thiết bị HMI (PC Station với WinCC Runtime) được thêm vào dự án. Sau đó, một kết nối mạng (HMI connection) được thiết lập giữa HMI và PLC Master qua giao thức Profinet. Các biến (tags) cần giám sát và điều khiển từ PLC (ví dụ: trạng thái cảm biến, trạng thái hoạt động của động cơ, số lượng sản phẩm) được liên kết với các đối tượng đồ họa trên màn hình HMI (nút nhấn, đèn báo, trường hiển thị số). Nhờ cơ sở dữ liệu chung của TIA Portal, người lập trình có thể kéo-thả trực tiếp các biến từ khối dữ liệu của PLC vào màn hình thiết kế HMI, giúp tiết kiệm thời gian và giảm thiểu lỗi.

4.3. Thiết kế giao diện HMI trực quan trên WinCC

Một giao diện HMI tốt phải đảm bảo tính trực quan, dễ sử dụng và cung cấp đầy đủ thông tin cần thiết. Giao diện cho mô hình thực tế này được thiết kế trên WinCC bao gồm một màn hình chính mô phỏng toàn bộ dây chuyền. Trên đó, các cơ cấu máy như băng tải, xy-lanh, bồn chứa được thể hiện bằng đồ họa 2D. Trạng thái hoạt động của chúng (chạy/dừng, vị trí) được cập nhật theo thời gian thực. Người vận hành có thể sử dụng các nút nhấn ảo trên màn hình để khởi động, tạm dừng hoặc dừng khẩn cấp hệ thống. Các thông số quan trọng như số lượng chai đã chiết, số thùng đã đóng gói được hiển thị rõ ràng. Hệ thống cũng tích hợp chức năng cảnh báo (Alarm) để thông báo ngay lập tức các sự cố xảy ra, giúp người vận hành can thiệp kịp thời.

V. Kết quả ứng dụng và hiệu quả của dây chuyền chiết rót PLC S7 1200

Việc áp dụng thiết kế dây chuyền chiết rót PLC S7-1200 WinCC vào mô hình thực tế đã mang lại những kết quả tích cực, chứng minh tính đúng đắn và hiệu quả của giải pháp. Hệ thống sau khi hoàn thiện có khả năng vận hành hoàn toàn tự động, thực hiện liên tục các công đoạn từ chiết rót dung dịch, đóng nắp chai, gắp chai vào thùng và đóng nắp thùng carton. Toàn bộ quy trình diễn ra một cách nhịp nhàng và chính xác dưới sự điều khiển của hệ thống PLC và giám sát qua màn hình WinCC. Theo tóm tắt của đề tài, kết quả cho thấy hệ thống có nhiều ưu điểm vượt trội so với phương pháp thủ công. Nổi bật nhất là việc nâng cao năng suất, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều và đáp ứng đủ số lượng theo yêu cầu sản xuất. Bên cạnh đó, hệ thống giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhân công, vì người vận hành chỉ cần thực hiện vai trò giám sát và các thao tác cấp liệu, lấy thành phẩm. Hệ thống SCADA WinCC cung cấp một công cụ mạnh mẽ để quản lý sản xuất, giúp việc theo dõi và điều khiển trở nên dễ dàng và trực quan hơn bao giờ hết.

5.1. Mô tả vận hành của máy chiết rót tự động và đóng thùng

Khi hệ thống khởi động, băng tải sẽ đưa các chai rỗng lần lượt vào vị trí chiết rót. Cảm biến phát hiện chai sẽ kích hoạt xy-lanh chiết rót để bơm một lượng dung dịch đã được định sẵn vào chai. Tiếp theo, chai được di chuyển đến vị trí đóng nắp, nơi một cơ cấu tự động cấp và vặn chặt nắp. Sau khi đủ số lượng chai theo cài đặt (ví dụ: 6 chai), một cơ cấu tay gắp sẽ sắp xếp và đặt chúng vào thùng carton đã được mở sẵn. Cuối cùng, máy đóng thùng tự động sẽ gập nắp và dán băng keo, hoàn thành một chu trình. Toàn bộ các bước này được đồng bộ hóa và điều khiển chính xác, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả.

5.2. Lợi ích về năng suất chất lượng và chi phí nhân công

Lợi ích rõ ràng nhất là sự gia tăng đột phá về năng suất. Máy móc có thể hoạt động liên tục 24/7 với tốc độ không đổi, điều mà con người không thể làm được. Chất lượng sản phẩm được đảm bảo đồng đều nhờ sự chính xác của các cơ cấu cơ khí và hệ thống điều khiển. Định lượng chiết rót chính xác, nắp được đóng chặt, sản phẩm được đóng gói gọn gàng. Như đề tài đã nêu: "hệ thống hoàn toàn tự động có điểm mạnh là năng suất và tính chính xác cao, cần ít sức người mà vẫn đạt hiệu quả cao". Điều này trực tiếp làm giảm chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị sản phẩm. Việc cắt giảm lượng lớn nhân công trực tiếp tham gia sản xuất giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí lương, bảo hiểm và giảm thiểu các rủi ro liên quan đến an toàn lao động.

5.3. Vai trò của data logging WinCC trong việc tạo báo cáo sản xuất

Một trong những tính năng nâng cao của hệ thống SCADA WinCC là khả năng ghi lại dữ liệu vận hành (data logging WinCC). Hệ thống có thể tự động lưu trữ các thông tin quan trọng như số lượng sản phẩm sản xuất theo ca, thời gian hoạt động của máy, số lần xảy ra lỗi và thời gian dừng máy. Dữ liệu này là nguồn tài nguyên vô giá cho việc phân tích và tối ưu hóa sản xuất. Dựa trên dữ liệu đã ghi lại, hệ thống có thể tự động hoặc bán tự động tạo ra các báo cáo sản xuất hàng ngày, hàng tuần. Các báo cáo này cung cấp cho ban quản lý cái nhìn sâu sắc về hiệu suất của dây chuyền, giúp họ đưa ra các quyết định chính xác để cải tiến quy trình, lập kế hoạch bảo trì và nâng cao hiệu quả hoạt động chung của nhà máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: KHẢO SÁT VỀ TOÀN BỘ DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP VÀ ĐÓNG THÙNG SẢN PHẨM 1. Tổng quan sơ lược Nước uống là một sản phẩm thiết yếu không thể thiếu trong cuộc sống. Chính vì vậy việc sản xuất sản phẩm này cần đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm do sản phẩm có tác động trực tiếp tới sức khỏe người sử dụng. Để đảm bảo được các yêu cầu về sản xuất như an toàn vệ sinh, công suất.

các dây chuyền máy chiết rót, đóng nắp và đóng thùng chai đã được ra đời. Dây chuyền máy chiết rót, đóng nắp chai và đóng thùng tự động được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm nước tinh khiết, thực phẩm, hóa chất,…Đây là thiết bị dây chuyền hiện đại áp dụng nhiều công nghệ cao, giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất lao động, tiết kiệm tối đa thời gian cũng như nhân công trong quá trình sản xuất. Tất cả các công đoạn chiết rót, đóng nắp và đóng thùng đều vận hành hoàn toàn tự động.1 Tổng quan dây chuyền chiết rót, đóng nắp 1. Dây chuyền chiết rót nước, đóng nắp và đóng thùng sản phẩm Dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng sản phẩm là một hệ thống bao gồm các máy móc hiện đại kết hợp với nhau thành một dây chuyền hoàn chỉnh.

Quy trình sản xuất nước đóng chai bao gồm các công đoạn: Định hình chai - Xử lý vô trùng - Chiết rót - Đóng nắp - Dán nhãn - In date - Đóng thùng. Trong đó, chiết rót, đóng nắp và đóng thùng là công đoạn quan trọng nhất. Dây chuyền chiết rót có mức tự động hóa cao nên hiệu quả, năng suất và tính vệ sinh cũng rất cao; đóng nắp đòi hỏi phải chặt miệng để nước không bị đổ khi vận chuyển cũng như khâu đóng thùng để cho gọn gàng các thành phẩm để đưa đến nơi tiêu thụ dễ dàng. Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Mai - Phan Lê Tiến Sĩ Người hướng dẫn: T.S Pham Thanh Phong 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thiết kế hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng bằng kỹ thật điều khiển phân tán sử dụng các PLC S7-1200 và WinCC Dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng sản phẩm có nhiều ưu điểm như:  Dễ dàng điều khiển: dễ điều chỉnh dung tích cần chiết rót bằng cách thiết lập trên màn hình cảm ứng.

 Độ chuẩn xác cao: các cơ cấu chấp hành thay đổi theo lệnh tác động, máy điều khiển hoạt động chính xác bằng các thiết bị điện thông minh.  Tốc độ chiết rót cao: kiểu chiết rót mới điều khiển áp lực dòng chảy phun nhờ điều khiển biến đổi tần số để điều chỉnh tốc độ chiết rót.  Các bộ phận tiếp xúc với chất chiết rót được làm từ chất liệu inox chống gỉ có độ chống ăn mòn cao và dễ dàng vệ sinh chùi rửa. Đặc điểm của dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai tự động  Hệ thống điều khiển bằng màn hình cảm ứng PLC giúp việc cài đặt và thao tác dễ dàng hơn.

 Thiết bị tuân thủ các yêu cầu nghiêm ngặt của GMP và được thiết kế từ thép không gỉ và hợp kim nhôm cao cấp, có khả năng chống chịu ăn mòn và dễ dàng làm sạch sau thời gian làm việc.  Toàn bộ các thông số, mẫu mã có thể được thiết kế và tùy chỉnh theo yêu cầu của khách hàng.  Dây chuyền chiết rót tự động 3 trong 1 được tích hợp tất cả các khâu chỉ trong một thiết bị bao gồm chiết rót, đóng nắp chai và đóng thùng tự động.  Định lượng chiết theo thời gian lập trình sẵn, đảm bảo chiết chính xác, dây chuyền được thiết kế theo công nghệ tiến tiến nhất nên hoạt động rất ổn định.

 Có thể điều chỉnh lượng chiết theo nhu cầu của người sản xuất đạt độ chính xác cao giúp giảm tối đa chi phí về nhân công, đem lại hiệu quả công việc cao. Quy trình sản xuất đồ uống đóng chai của các nhà máy 1. Trong kho nguyên liệu, các hộp chứa các chai rỗng được đặt trên băng tải đến máy cấp chai. Bộ phận cấp chai lấy chai ra khỏi thùng và đặt lên băng chuyền để đưa đến máy rửa.

Máy rửa chai và sau đó làm khô bằng dòng khí nóng. Các chai đi vào máy chiết rót qua một đường ống và được làm đầy thể tích. Các chai đã đầy vào máy đóng nắp, nơi nắp vặn được đặt và đóng kín. Máy dán nhãn có nhiệm vụ gắn nhãn nhận dạng và đánh dấu vào từng chai.

Các chai được đặt trên mâm xoay và xếp vào các hộp. Các hộp được đóng và niêm phong trong kho thành phẩm. Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Mai - Phan Lê Tiến Sĩ Người hướng dẫn: T.S Pham Thanh Phong 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thiết kế hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng bằng kỹ thật điều khiển phân tán sử dụng các PLC S7-1200 và WinCC 1. Phân loại các dạng dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng chai Dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng thường có dạng chiết rót và đóng nắp đi đôi với nhau còn đóng thùng đi riêng nên phân loại có 2 kiểu như sau.

Máy chiết rót và đóng nắp  Máy chiết rót và đóng nắp dạng mâm xoay: Hình 1.2 Dây chuyền chiết rót và đóng nắp dạng mâm xoay Quy trình như sau: Máy tự động cấp chai → Vào quy trình chiết rót → Cấp nắp bằng tay → Vặn nắp tự động → Thu chai.  Máy chiết rót và vặn nắp dạng thẳng: Hình 1.3 Dây chuyền chiết rót và đóng nắp dạng thẳng Quy trình hoạt động: Cấp chai bằng tay → Chiết rót tự động → Cấp nắp bằng tay → Vặn nắp tự động.  Máy chiết rót và siết nắp tự động hoàn toàn: Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Mai - Phan Lê Tiến Sĩ Người hướng dẫn: T.S Pham Thanh Phong 6 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thiết kế hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng bằng kỹ thật điều khiển phân tán sử dụng các PLC S7-1200 và WinCC Quy trình hoạt động: Cấp chai tự động → Chiết rót tự động → Cấp nắp tự động → Vặn nắp tự động. Máy đóng thùng  Máy đóng thùng tự động: Hình 1.4 Máy đóng thùng tự động Quy trình hoạt động: Cấp thùng tự động  Gập nắp tự động  Dán keo tự động  Cắt keo tự động.

 Máy đóng thùng bán tự động: Hình 1.5 Máy đóng thùng bán tự động Quy trình hoạt động: Cấp thùng bằng tay  Gập nắp tự động  Dán keo tự động  Cắt keo tự động. Các công đoạn của quy trình sản xuất nước của các nhà máy Quy trình sản xuất nước của các nhà máy gồm 6 công đoạn như mục bên dưới. Định hình chai Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Mai - Phan Lê Tiến Sĩ Người hướng dẫn: T.S Pham Thanh Phong 7 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thiết kế hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng bằng kỹ thật điều khiển phân tán sử dụng các PLC S7-1200 và WinCC  Giai đoạn tạo phôi: Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng cần phải sử dụng nguyên liệu nhựa Pet chính phẩm. Quá trình tạo phôi bắt đầu bằng việc những hạt nhựa sẽ được đưa vào thiết bị sấy nóng.

Ở đây chúng sẽ được sấy ở nhiệt độ lên tới 1800C trong vòng từ 3 tới 4 giờ. Tiếp đó hạt nhựa Pet sẽ được đưa qua máy tạo phôi hoạt động bán tự động. Máy này sẽ biến hạt nhựa từ dạng rắn sang dạng lỏng. Sau đó được cho vào khuôn để tạo hình.

Sau đó phôi lại tiếp tục được làm nguội. Trong quá trình tạo hình, chu kỳ ép phôi chỉ diễn ra trong vài chục giây đến vài phút. Sau mỗi chu kỳ này chỉ có thể tạo ra được từ 12 đến 16 phôi. Các loại phôi sẽ được chứa trong các thùng.

Tại đây, chúng sẽ được kiểm tra xem có chứa bọt khí hay không và cắt bỏ bavia. Những sản phẩm đạt yêu cầu sẽ để nguội ngoài không khí một thời gian sau đó sẽ được dùng làm nguyên liệu để thổi chai.  Giai đoạn thổi chai: Công đoạn này sẽ phải trải qua hai giai đoạn chính là gia công làm mềm phôi và thổi chai trong khuôn:  Để làm mềm phôi chai nhựa Pet, cần phải sử dụng đến hệ thống đèn sấy đặc biệt. Sở dĩ cần phải làm điều này là bởi sẽ giúp phôi mềm hơn để có thể dễ dàng thổi ra hình dạng cần thiết.

 Sau khi mềm, phôi sẽ được gắn lên ngàm kẹp của khuôn. Khuôn được đóng kín, thanh đẩy sẽ kéo phần phôi Pet xuống tận đáy khuôn. Lúc này khí nén được bơm vào làm tăng áp lực trong lòng khuôn. Chính vì thế, phôi Pet sẽ bị dạt ra ngoài và mang hình dạng giống như hình dạng của khuôn.6 Tạo chai nhựa Trong suốt quá trình thổi và sau thổi, áp suất luôn được giữ ở mức ổn định.

Điều này sẽ giúp phôi Pet được định hình hoàn toàn. Sau đó, phôi lại được làm nguội (thường bằng nước lạnh). Cũng trong quá trình này, những mùi hôi lạ, vi khuẩn, vi trùng… sẽ được loại bỏ hoàn toàn. Công đoạn cuối cùng trong quá trình sản xuất chai nhựa pet đó Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Mai - Phan Lê Tiến Sĩ Người hướng dẫn: T.S Pham Thanh Phong 8 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Thiết kế hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và đóng thùng bằng kỹ thật điều khiển phân tán sử dụng các PLC S7-1200 và WinCC chính là quá trình nhả áp.

Quá trình này chai sẽ được lấy ra khỏi khuôn, được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đem ra chiết rót chất lỏng như nước tinh khiết, nước uống có ga… 1. Xử lí vô trùng Thông thường các nguồn nước ngọt được sử dụng trong sản xuất nước uống đều có chứa các tạp chất, vi khuẩn. Khử trùng là một công đoạn rất cần thiết. Việc lựa chọn một phương pháp khử trùng phù hợp phải được điều chỉnh theo những yêu cầu cụ thể để đảm bảo độ an toàn cao nhất cho người sử dụng.

Hơn nữa, cũng cần phải xem xét những quy định về việc chỉ được sử dụng một số chất khử trùng nhất định trong khử trùng nước uống.  Khử trùng bằng tia cực tím: Với phương pháp khử trùng bằng tia cực tím, lượng nước cần khử trùng sẽ được xử lí bằng tia cực tím bước sóng ngắn. Do đó, nó loại bỏ vi khuẩn một cách an toàn mà không làm thay đổi chất lượng nước. Khử trùng bằng tia UV không có hiệu quả kéo dài nhưng phương pháp này lại vượt trội hơn các phương pháp khác trong việc khử khuẩn Cryptosporidium hoặc Giardia.