đặt vấn đề, dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu tổng quan về dây chuyền chiết rót, PLC S7- 1200 Chương 3: Tính toán hệ thống và lựa chọn thiết bị tính toán và thiết kế các thiết bị cần cho hệ thống: Động cơ băng tải , động cơ bơm nước động cơ mâm xoay, động cơ vặn nắp ,các thiết bị đóng ngắt , cảm biến , xylanh khí nén Chương 4: Lập trình và mô phỏng hệ thống Viết chương trình cho hệ thống, thiết kế giao diện giám sát Chương 5 : Kết quả - Nhận xét Nêu kết quả đạt được, đánh giá tính ổn định của hệ thống và các chức năng liên quan.6 Giới hạn -Dây chuyền chiết rót qui mô nhỏ. - Chiết rót mỗi lần 1 chai. - Chưa đảm bảo độ chính xác của từng thiết bị.
- Được điều khiển và giám sát trên Wincc 3 -Các biện pháp an toàn điện: hệ thống được thiết kế chống giật trên toàn hệ thống và các thiết bị điện khác đạt chuẩn. Nút tắt khẩn cấp khi có sự cố xảy ra. -Điện áp sử dụng: 3 pha 380V, 50Hz - Ông 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. - Tủ điều khiển trung tâm: chất liệu bằng inox, khối PLC S7 1200 ,modul, chương trình điều khiển đạt chuẩn với công nghệ nhà máy đặt ra.
- Khí nén cung cấp cho các cơ cấu xilanh đạt tiêu chuẩn ở áp suất 3000 hoặc 3600psi. - Mạch điều khiển trung tâm PLC của Siemens : điều khiển xuyên suốt hệ thống chiết rót , đóng nắp. Động cơ xoay vòng: các chai nước được vận chuyển tự động trên băng chuyền xoay vòng liên tục vào hệ thống chiết rót và đóng nắp. -Có 2 chế độ hoạt động auto/manual: giúp người sử dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về dây chuyền chiết rót 2.1 Giới thiệu Để có thể xây dựng được một hệ thống như yêu cầu đặt ra, chúng ta cần phải tìm hiểu một số khái niệm, cơ sở liên quan đến hệ thống. Các khái niệm về hệ thống chiết rót, các cách thức để giao tiếp giữa PLC với các thiết bị ngoại vi và các phần mềm được hỗ trợ đều được trình bày trong chương này. Có thể thấy các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn chưa đựng trong các bao bì dạng chai lọ nhất là trong ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát, v. với nhiều ưu điểm nổi trội như giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất.
Cũng chính vì lý do này các hệ thống máy chiết rót, đóng nắp chai tự động được sử dụng rộng rãi với nhiều những chũng loại khác nhau. Dây chuyền 4 đóng nắp chai tự động có nhiều kích thước đa dạng, được sử dụng kết hợp chung với dây chuyền chiết rót chất lỏng. Nó không chỉ được sử dụng trong các công ty lớn mà còn sử dụng ở các cơ sở sản xuất tư nhân nhỏ.2 Các hệ thống chiết rót có sẵn trên thị trường Trên thị trường các dòng máy chiết rót hiện nay, có 5 dòng máy chiết rót được ưa chuộng vàlàsự lựa chọn ưu tiên của các cơ sở sản xuất đó là: máy chiết rót bằng bơm bánh răng, máy chiết rót bằng bơm piston, máy chiết rót bằng bơm trục vít, máy chiết rót bằng lưu lượng kế và máy chiết rót kiểu đối lưu. +Máy chiết rót bằng bơm bánh răng Hình 2.
1 Máy chiết rót bằng bơm bánh răng Máy chiết rót bằng bơm bánh răng hay còn gọi là máy chiết rót tự động 8 đầu (bơm rotary) thích hợp cho việc chiết rót các sản phẩm ngành thực phẩm, hóa mỹ phẩm,… Cấu trúc dòng máy này được làm từ thép không gỉ và hợp kim nhôm với thiết kế thay đổi nhanh cho kích thước khác của chai. Máy chiết rót bằng bơm bánh răng được thiết lập dựa trên màn hình cảm ứng hiện thị LCD, rất tiện dụng và dễ dàng điều chỉnh. Hệ thống chiết rót bằng đầu bơm rotary, điều khiển bởi motor AC với biến tần giúp thao tác rót mềm mại hơn, điều chỉnh lưu lượng dễ dàng. Hệ thống bơm bánh răng hạn chế tối đa khả năng tạo bọt trong khi rót.
Dung tích chiết rót của dòng máy chiết rót bằng bơm bánh răng vào khoảng 250 – 5000ml với loại vòi ngâm không làm tràn chất lỏng lên chai và băng tải. Hệ thống bơm và động cơ băng tải được bảo vệ toàn diện tránh sụt áp trong quá trình vận hành. +Máy chiết rót bằng bơm piston 5 Hình 2. 2Máy chiết rót bằng bơm piston Máy chiết rót bằng bơm piston hay còn gọi là máy chiết rót tự động 6 đầu (bơm piston) có thiết kế đầu bơm piston phù hợp trong các công việc chiết rót các chất lỏng không hạt như dầu ăn, sữa tắm, dầu gội,… Máy chiết rót bằng bơm piston điều khiển bởi motor servo, cho độ chính xác chiết rót cao, phù hợp các sản phẩm yêu cầu định lượng động chuẩn chỉnh cao.
Dòng máy được sản xuất kèm thiết bị bảo vệ “không chai – không chiết rót” với loại vòi ngâm không làm tràn chất lỏng. Bơm piston hoạt động trơn tru và linh hoạt, màn hình cảm ứng điều khiển hỗ trợ tối đa các thao tác điều chỉnh + Máy chiết rót bằng bơm trục vít Hình 2. 3 Máy chiết rót bằng trục vít Máy chiết rót bằng bơm trục vít hay còn gọi là máy chiết rót tự động 8 đầu (bơm trục vít) với thiết kế phù hợp với chiết rót các loại dầu nhớt. Mỗi đầu bơm trục vít của dòng máy này được điều khiển bởi một motor AC riêng biệt nên độ chính xác khi rót rất cao.
Loại vòi ngâm sử dụng cho máy chiết rót này hạn chế tối đa sản sinh bọt khí và tránh chất lỏng văng ra ngoài. Người sử dụng có thể dễ dàng điều chỉnh, cài đặt các thông số thông qua màn hình LCD cảm ứng. + Máy chiết rót bằng lưu lượng kế 6 Hình 2. 4 Máy chiết rót bằng lưu lượng kế Máy chiết rót bằng lưu lượng kế làdòng máy chiết rót 10 đầu dạng định lượng được sử dụng chiết chính xác hơn vàdễ dàng cho các thao tác vệ sinh.
Loại máy này phùhợp với việc chiết các chất lỏng có độ nhớt, đậm đặc. Phạm vi chiết rót của máy chiết rót bằng lưu lượng kế rộng đồng thời có thiết kế giảm tạo bọt tối ưu khi chiết rót. Cấu trúc máy cho phép cài đặt tiêu chuẩn vàlưu lượng định mức sản phẩm chuẩn xác một cách tối đa +Máy chiết rót kiểu đối lưu Máy chiết rót kiểu đối lưu hay còn gọi là đẳng áp được thiết kế thuận tiện cho việc rót nước khoáng hay nước ép trái cây. 5 Máy chiết rót kiểu đối lưu Dung tích chiết rót của dòng máy này vào khoảng 500 – 1500ml.
Thiết kế vòi ngâm hỗ trợ ổn định chất lỏng không gây tràn. Bên cạnh đó, dòng máy này cũng được tích hợp màn hình cảm ứng hiệu Proface với hệ thống điều khiển PLC hiệu Mitsubishi.2 BỘ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG 2.1 PLC là gì ? PLC (Programmable Logic Controller) dịch sát nghĩa là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) giúp chúng ta có thể thực hiện các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình (Ladder hoặc State logic) một cách linh hoạt. Ngườisử dụng PLC cóthể lập trình nóđể thực hiện hàng loạt trình tự các quátrình (sự kiện), các quá trình này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có thời gian trễ. Một khi quá trình được kích hoạt, PLC sẽ bật ON hoặc OFF thiết bị điều khiển bên ngoài.
PLC thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các rơle), song cũng có chức năng điều chỉnh (như PID, mờ,.) và các chức năng tính toán khác. Lúc đầu, PLC chủ yếu được ứng dụng trong các ngành công nghiệp chế tạo, điều khiển các quá trình rời rạc. Trong các hệ SCADA, PLC phát huy được nhiều ưu điểm và thế mạnh.2 Cấu tạo của PLC Hình 2. 6 Cấu tạo cơ bản của PLC 8 Khối xử lý (CPU) Để đáp ứng được yêu cầu đã nêu thì PLC cần phải có CPU như một máy tính thực thụ.
CPU được xem là bộ não của PLC, nó quyết định tốc độ xử lý cũng như khả năng điều khiển chuyên biệt của PLC. CPU là nơi đọc tín hiệu ngõvào từ khối vào, xử lývàxuất tín hiệu tới khối ra. CPU còn chứa các khối chứa năng phổ biến như Counter, Timer, lệnh toán học, chuyển đổi dữ liệu… và các hàm chuyên dụng. Khối ngõ vào (Module Input) Có hai loại ngõ vào là ngõ vào số DI (Digital Input) và ngõ vào tương tự AI (Analog Input).
Ngõvào DI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu dạng nhị phân như: công tắc, nút nhấn, công tắc hành trình, cảm biến quang, cảm biến tiệm cận. Ngõ vào AI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu liên tục như: các loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, khoảng cách, độ ẩm. Khi kết nối cần chú ý đến sự tương thích giữa tín hiệu ngõ ra cảm biến với tín hiệu vào mà module AI có thể đọc được. Mỗi module AI sẽ có khả năng đọc tín hiệu tương tự khác nhau: đọc dòng điện, điện áp, tổng trở.
Một thông số quan trọng khác của các module AI là độ phân giải, thông số này cho biết độ chính xác khi thực hiện chuyển đổi ADC. Khối ngõ ra (Module Output) Có 2 loại ngõ ra là ngõ ra số DO (Digital Output) và ngõ ra tương tự AO (Analog Output). Ngõ ra DO kết nối với các cơ cấu chấp hành điều khiển theo quy tắc On/Off như: đèn báo, chuông, van điện, động cơ không điều khiển tốc độ. Ngõ ra AO kết nối với các cơ cấu chấp hành cần tín hiệu điều khiển liên tục: biến tần, van tuyến tính 2.
Đặc điểm và vai trò của PLC 2. Đặc điểm Ưu điểm Khả năng điều khiển chương trình linh hoạt. Khi cần thay đổi yêu cầu, đối tượng điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình thông qua việc lập trình. 9 Số lượng Timer, Counter, Relay trung gian rất lớn.
PLC còn hỗ trợ nhiều khối hàm cóchức năng chuyên dụng: phát xung tốc độ cao, bộ đếm tốc độ cao, bộ điều khiển PID… Tiết kiệm thời gian nối dây, mạch điều khiển lúc này đã được thay thế hoàn toàn bằng chương trình PLC. Cấu trúc dạng Module giúp PLC có tính năng mềm dẻo, không bị cứng hóa về phần cứng.