Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm đang từng bước chuyển đổi từ phương thức vận hành thủ công sang ứng dụng các hệ thống tự động hóa toàn diện nhằm tối ưu hóa năng suất và giảm thiểu sức lao động của con người. Tự động hóa hiện diện xuyên suốt từ khâu thiết kế, phối trộn nguyên liệu cho đến các công đoạn hoàn thiện và đóng gói thành phẩm. Dây chuyền sản xuất mì ăn liền là một quy trình sản xuất liên tục, bao gồm nhiều công đoạn nối tiếp nghiêm ngặt như định lượng, nhào trộn, cán bột, cắt sợi, hấp chín, chiên sấy, làm nguội và đóng gói. Việc ứng dụng công nghệ điều khiển khả trình (PLC) kết hợp với giao diện giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA/HMI) đóng vai trò quyết định đến tính ổn định, độ chính xác và tính liên tục của toàn bộ dây chuyền.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế điều khiển và giám sát hệ thống dây chuyền sản xuất mì ăn liền" do nhóm sinh viên Khoa Điện, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Phạm Văn Hùng (năm 2024), tập trung giải quyết bài toán tự động hóa dây chuyền sản xuất mì ăn liền thông qua bộ điều khiển logic khả trình Siemens S7-1200 và phần mềm giám sát WinCC.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định theo văn bản bao gồm:

  1. Tìm hiểu ứng dụng thực tiễn của đề tài và khảo sát chi tiết quy trình công nghệ sản xuất mì ăn liền.
  2. Tìm hiểu, phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị cơ khí, thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành trong hệ thống.
  3. Nghiên cứu thiết bị điều khiển trung tâm PLC Siemens SIMATIC S7-1200 (phiên bản CPU 1215C AC/DC/Rly) và các module mở rộng tín hiệu.
  4. Xây dựng thuật toán điều khiển tổng quát, phân bổ địa chỉ vào/ra (I/O), lập trình các khối điều khiển và kết nối hệ thống trên phần mềm TIA Portal.
  5. Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát SCADA trên phần mềm WinCC, thực hiện kết nối truyền thông và mô phỏng kiểm nghiệm quy trình vận hành của dây chuyền ở cả hai chế độ tự động (Auto) và bằng tay (Manual).

Đối tượng nghiên cứu là quy trình công nghệ chế biến mì ăn liền và hệ thống điều khiển tự động hóa dây chuyền khép kín. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc mô phỏng, lập trình điều khiển trên phần mềm TIA Portal và thiết kế giao diện giám sát WinCC tích hợp mô hình PLC S7-1200 CPU 1215C tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, hoàn thành vào tháng 08 năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên nền tảng lý thuyết điều khiển tự động và các tiêu chuẩn công nghệ chế biến thực phẩm dạng sợi. Về mặt công nghệ, đồ án dựa trên các nghiên cứu hóa sinh về thành phần bột mì: tỷ lệ chất hữu cơ (83–85%), chất vô cơ (15–17%), cấu trúc mạng lưới gluten hình thành từ prolamin và glutelin tạo độ dai đàn hồi, cùng các biến đổi vật lý trong quá trình cán, hấp chín sơ bộ (độ chín đạt 80–90%) và sấy/chiên làm giảm độ ẩm vắt mì xuống dưới 4,5%. Về mặt kỹ thuật điều khiển, đồ án áp dụng nguyên lý chuyển đổi tín hiệu điện áp từ cầu trở kháng của cảm biến trọng lượng (Loadcell), nguyên lý cảm ứng điện từ của cảm biến tiệm cận (khoảng cách phát hiện tối đa 30 mm), nguyên lý phát xạ và thu nhận ánh sáng của cảm biến quang điện (PES), cùng kiến trúc điều khiển tự động hóa tích hợp của Siemens sử dụng giao thức truyền thông Profinet/Ethernet theo chuẩn TCP/IP.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được nhóm tác giả triển khai bao gồm:

  • Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Thu thập, hệ thống hóa tài liệu về công nghệ sản xuất mì sợi, cấu tạo thiết bị công nghiệp (bồn trộn ngang dung tích 200–3000 gallon, máy cán hai bước, dao cắt đùn bông, buồng hấp, buồng chiên, buồng làm nguội, máy đóng gói nằm ngang) và tập lệnh lập trình của PLC Siemens S7-1200.
  • Phương pháp thiết kế hệ thống kỹ thuật: Xây dựng cấu trúc phân tầng chức năng cho hệ thống điều khiển công nghiệp; thiết kế lưu đồ thuật toán điều khiển tuần tự, xử lý tín hiệu tương tự (Analog), thuật toán liên động khóa an toàn (Interlock).
  • Phương pháp mô phỏng kiểm nghiệm: Lập trình logic bằng ngôn ngữ Ladder (LAD) trên phần mềm TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal); tạo bảng biến tag, phân định địa chỉ I/O; thiết kế các đối tượng đồ họa điều khiển - giám sát trên WinCC Runtime và kết nối mô phỏng kiểm chứng hoạt động của toàn bộ dây chuyền.

Nguồn dữ liệu của nghiên cứu bao gồm: tài liệu thông số kỹ thuật phần cứng của hãng Siemens đối với dòng CPU S7-1200 1215C và module SM 1223; quy chuẩn quy trình công nghệ chế biến mì ăn liền; các giáo trình kỹ thuật điều khiển và tự động hóa chuyên ngành.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất mì ăn liền được thiết kế theo mô hình tự động hóa phân tầng gồm 3 cấp:

  1. Cấp trường (Field Level):

    • Cảm biến và thiết bị đầu vào (15 ngõ vào số DI và 2 ngõ vào tương tự AI): Gồm 4 nút ấn chức năng (Start, Stop, Auto, Manual); 2 cảm biến tiệm cận mức bồn trộn (mức 1 và mức 2); 8 cảm biến quang phát hiện vị trí sản phẩm (cán mì, cắt sợi, hấp mì, cắt định lượng, chiên mì, bật băng tải 3, đóng gói, đếm sản phẩm); 2 cảm biến Loadcell tương tự (Loadcell cân bột và Loadcell cân nước).
    • Cơ cấu chấp hành và thiết bị đầu ra (16 ngõ ra số DO): Van nạp nguyên liệu bột, van xả bột, van nạp nguyên liệu nước, van xả nước, van xả bồn trộn, động cơ bồn trộn, động cơ hệ thống cán mì, động cơ hệ thống cắt sợi, động cơ băng tải 1, buồng hấp mì, dao cắt định lượng, động cơ băng tải 2, buồng chiên mì, quạt hệ thống làm nguội, động cơ băng tải 3, máy đóng gói sản phẩm.

  2. Cấp điều khiển (Control Level):

    • Bộ điều khiển khả trình trung tâm PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1215C AC/DC/Rly tích hợp sẵn 14 DI / 10 DO / 2 AI.
    • Module mở rộng tín hiệu số SM 1223 (8 DI / 8 DO) để đáp ứng đủ số lượng tín hiệu vào/ra vật lý của dây chuyền.

  3. Cấp điều khiển và giám sát (Supervisory/SCADA Level):

    • Máy tính điều khiển và giám sát cài đặt phần mềm WinCC tích hợp trong TIA Portal, kết nối với PLC S7-1200 thông qua cổng Profinet Ethernet tích hợp sử dụng giao thức TCP/IP.
Thông số kỹ thuật phần cứng Giá trị định mức
Dòng PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1215C AC/DC/Rly
Kích thước vật lý CPU 130 x 100 x 75 mm
Bộ nhớ làm việc (Work Memory) 100 Kbytes
Bộ nhớ nạp (Load Memory) 4 Mbytes
Bộ nhớ duy trì (Retentive Memory) 10 Kbytes
Ngõ vào/ra tích hợp trên CPU 14 Digital Inputs / 10 Digital Outputs / 2 Analog Inputs
Module mở rộng bổ sung Module số SM 1223 (8 Digital Inputs / 8 Digital Outputs)
Bộ nhớ bit nhớ (M) 4096 bytes
Kích thước vùng đệm I/O 1024 bytes
Cổng truyền thông tích hợp 2 cổng Ethernet (hỗ trợ giao thức Profinet, TCP/IP)

Quy trình lập trình điều khiển trên TIA Portal được tổ chức thành 18 khối mạng logic (Network/Subroutine) độc lập phục vụ các chức năng:

  • Chọn chế độ vận hành (Auto/Manual) và dừng khẩn cấp;
  • Xử lý và chuẩn hóa tín hiệu tương tự (Analog) từ cảm biến Loadcell cân bột và nước;
  • Điều khiển lưu lượng nạp bột và nước vào bồn cân riêng biệt;
  • Giám sát mức nguyên liệu trong bồn trộn thông qua 2 cảm biến tiệm cận;
  • Khóa liên động van nạp trong suốt thời gian động cơ trộn hoạt động và xả nguyên liệu;
  • Điều khiển tuần tự các cụm: cán lá bột (cán thô, cán tinh), cắt sợi đùn bông và băng tải 1, buồng hấp, cắt định lượng vắt mì và băng tải 2, buồng chiên sấy, quạt làm nguội, băng tải 3, máy đóng gói và bộ đếm thành phẩm (CTU).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất mì ăn liền

Chương này trình bày sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mì sợi công nghiệp và phân tích chi tiết đặc tính các loại nguyên liệu đầu vào. Tác giả chỉ rõ bột mì trắng (nhập khẩu hạng thượng hạng và loại I) là nguyên liệu chính quyết định trạng thái, độ cứng, độ đặc, độ dai và đàn hồi của sợi mì. Bột mì chứa 83–85% chất hữu cơ và 15–17% chất vô cơ. Thành phần glucid chiếm 70–90% chất khô (trong đó tinh bột chiếm 80%, đường 0,6–1,8%, dextrin 1–1,5%, hemicellulose 2–8%, pentose 1,2–3,5%, rafinose và fructose 0,5–1,1%). Protid chứa các protein đơn giản và phức tạp, đặc biệt là hàm lượng prolamin và glutelin cao; khi nhào trộn với nước, hai protein này hút nước tạo thành mạng lưới gluten dẻo dai giúp khối bột dễ cán mỏng và định hình. Hàm lượng lipid chiếm khoảng 2–3% (3/4 là chất béo trung tính). Chương 1 cũng trình bày vai trò của các phụ gia, muối, đường, bột ngọt và hương liệu trong việc nâng cao giá trị cảm quan.

Chương 2: Tổng quan về hệ thống

Chương 2 mô tả toàn diện các thiết bị cơ khí, thiết bị cảm biến và thiết bị điều khiển khả trình cấu thành dây chuyền.

  • Thiết bị cơ khí: Bồn trộn ngang cách nhiệt bằng thép không gỉ dung tích từ 200 đến 3000 gallon, trang bị cánh khuấy lồng sóc và bộ truyền bánh răng xoắn; hệ thống băng chuyền gồm bộ phận kéo, bộ phận căng và trạm dẫn động; cụm cán bột hai bước (cán thô và cán tinh) hạ độ dày lá bột xuống 0,8–1,2 mm; máy cắt sợi trang bị thanh lược tỳ sát dao cắt tạo sợi sóng có đường kính 0,8–1,0 mm; buồng hấp sơ bộ làm chín mì đạt 80–90% và vô hoạt enzym; khuôn tạo hình vắt mì gắn trên xích tải; buồng chiên/sấy hạ độ ẩm vắt mì xuống dưới 4,5%; buồng làm nguội ức chế oxy hóa chất béo; máy đóng gói nằm ngang.
  • Thiết bị cảm biến: Cảm biến quang điện (PES) gồm bộ phát LED, bộ thu phototransistor/ASIC và mạch ngõ ra PNP/NPN; cảm biến tiệm cận cảm ứng điện từ có phạm vi làm việc tối đa 30 mm; cảm biến trọng lượng Loadcell làm việc theo nguyên lý cầu trở kháng chuyển đổi tải trọng nén/kéo thành điện áp tương ứng.
  • Thiết bị điều khiển PLC S7-1200: Trình bày chi tiết kiến trúc CPU 1215C AC/DC/Rly, bảng thông số bộ nhớ, các module tín hiệu (SM, SB, CM) và tập lệnh lập trình cơ bản bao gồm lệnh xử lý bit, lệnh định thời gian không nhớ TON, bộ đếm tăng CTU và các lệnh toán học (ADD, SUB, MOVE, lệnh so sánh số học CMP).

Chương 3: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống

Chương 3 thiết lập cấu trúc điều khiển phân tầng và xây dựng hệ thống lưu đồ thuật toán điều khiển cho toàn bộ dây chuyền. Cấu trúc hệ thống được chuẩn hóa thành sơ đồ khối 3 cấp gồm cấp trường (15 DI, 2 AI, 16 DO), cấp điều khiển (PLC S7-1200 1215C và SM 1223) và cấp điều khiển - giám sát (PC/WinCC). Tác giả xây dựng chi tiết các lưu đồ thuật toán:

  • Lưu đồ thuật toán tổng quát điều hành toàn bộ quy trình;
  • Lưu đồ khởi động hệ thống và xử lý tín hiệu tương tự từ hai cảm biến Loadcell;
  • Lưu đồ thuật toán lựa chọn chế độ làm việc;
  • Lưu đồ thuật toán vận hành chuỗi liên động tự động (Auto);
  • Lưu đồ thuật toán điều khiển thủ công bằng tay (Manual).

Chương 4: Thiết kế lập trình điều khiển hệ thống trên TIA Portal

Chương 4 là phần trọng tâm kỹ thuật của đồ án, mô tả chi tiết quy trình vận hành và mã hóa chương trình điều khiển trên phần mềm TIA Portal:

  • Quy trình chế độ Auto: Khi ấn Auto, van cấp nạp bột và nước vào hai bồn cân riêng. Loadcell gửi tín hiệu analog về PLC; khi đạt khối lượng đặt, van nạp khóa lại và van xả mở để chuyển nguyên liệu vào bồn trộn. Cảm biến tiệm cận mức 1 và mức 2 xác nhận nguyên liệu đầy thì động cơ trộn vận hành theo thời gian cài đặt. Trong suốt quá trình trộn và xả, các van nạp bị khóa cưỡng bức. Trộn xong, van xả đáy mở để đưa bột vào máy cán; khi mức bột tụt khỏi cảm biến mức 1, van xả đóng lại. Lần lượt các cảm biến quang kích hoạt hệ thống cán mì, cắt sợi và băng tải 1, buồng hấp, dao cắt định lượng và băng tải 2, buồng chiên, quạt làm nguội, băng tải 3 và máy đóng gói. Cảm biến đếm sản phẩm ghi nhận số gói mì và tính toán số thùng hoàn chỉnh.
  • Quy trình chế độ Manual: Cho phép người vận hành bật/tắt độc lập từng thiết bị (van, động cơ, băng tải) bằng tay thông qua các nút ấn ảo trên màn hình giám sát.
  • Phân bổ hệ thống địa chỉ vào/ra: Lập bảng địa chỉ 15 DI (hoặc biến nhớ %M tương ứng khi mô phỏng), 2 AI, 16 DO và bảng địa chỉ nút ấn Manual. Triển khai 18 khối mạng logic điều khiển chi tiết trên TIA Portal.

Chương 5: Thiết kế chương trình điều khiển và giám sát hệ thống trên WinCC

Chương 5 giới thiệu phần mềm WinCC trong môi trường TIA Portal với vai trò là hệ thống HMI/SCADA thực hiện các chức năng: thiết kế giao diện đồ họa trực quan, thu thập và hiển thị dữ liệu thời gian thực, điều khiển quá trình sản xuất từ xa, quản lý phân quyền người dùng và tích hợp truyền thông với PLC. Tác giả trình bày phương thức thiết lập kết nối truyền thông công nghiệp giữa PLC S7-1200 và WinCC thông qua cổng PROFINET tích hợp hỗ trợ giao thức TCP/IP, đồng thời xây dựng giao diện vận hành đồ họa bao gồm bảng điều khiển trung tâm (Start, Stop, Auto, Manual), sơ đồ công nghệ mô phỏng thời gian thực các cụm máy và trường hiển thị số lượng sản phẩm.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành các mục tiêu kỹ thuật đặt ra và đạt được các kết quả cụ thể ghi nhận trong văn bản:

  • Xây dựng hoàn chỉnh sơ đồ cấu trúc phân tầng điều khiển và giám sát cho dây chuyền sản xuất mì ăn liền gồm Cấp trường, Cấp điều khiển (PLC S7-1200 CPU 1215C kết hợp module SM 1223) và Cấp giám sát (WinCC).
  • Xác lập bảng phân bổ địa chỉ I/O chi tiết gồm 15 ngõ vào số (DI), 2 ngõ vào tương tự (AI) và 16 ngõ ra số (DO), cùng hệ thống biến nhớ nội (%M) phục vụ công tác mô phỏng.
  • Thiết kế thuật toán và lập trình thành công 18 khối mạng logic trên TIA Portal, xử lý trơn tru chu trình nạp - cân định lượng - trộn - cán - cắt - hấp - chiên - làm nguội - đóng gói và đếm sản phẩm.
  • Xây dựng cơ chế khóa liên động an toàn (Interlock): Ngăn chặn hoàn toàn việc mở van xả nguyên liệu mới trong suốt quá trình bồn trộn đang quay và xả bột, chỉ cho phép chu kỳ mới khi cảm biến tiệm cận mức 1 báo bồn đã xả cạn.
  • Thiết kế giao diện HMI/SCADA trên WinCC với đầy đủ các đối tượng hiển thị trạng thái thiết bị thời gian thực, vùng nhập liệu khối lượng cân bột/nước, các nút chuyển đổi chế độ và trường đếm sản phẩm.
  • Kiểm nghiệm mô phỏng thành công trên phần mềm TIA Portal và WinCC Runtime, chứng minh tính đồng bộ của dây chuyền và tính linh hoạt khi chuyển đổi giữa hai chế độ Auto và Manual.

Đóng góp tự nêu của nhóm tác giả: Đồ án cung cấp một giải pháp thiết kế tự động hóa dây chuyền đóng gói và sản xuất mì ăn liền khép kín dựa trên phần cứng PLC S7-1200 và phần mềm WinCC, góp phần giảm thiểu sức lao động thủ công so với phương thức sản xuất truyền thống, đồng thời nâng cao năng suất sản xuất và tạo tiền đề nghiên cứu ứng dụng công nghệ điều khiển khả trình trong ngành chế biến thực phẩm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Nghiên cứu dừng lại ở mức độ tính toán, thiết kế thuật toán và mô phỏng trên phần mềm (TIA Portal kết hợp WinCC Runtime), chưa tiến hành lắp ráp, thi công và thử nghiệm trên mô hình dây chuyền phần cứng vật lý thực tế.
  • Nhóm tác giả tự đánh giá do thực hiện với mục đích nghiên cứu và học hỏi phần mềm S7-1200 và WinCC nên hệ thống chưa được hoàn hảo so với các công nghệ sản xuất mì công nghiệp hiện đại ngoài thực tế.
  • Chưa tích hợp các thuật toán điều khiển phản hồi vòng kín chuyên sâu (như điều khiển nhiệt độ PID cho buồng hấp sợi mì và buồng chiên/sấy dầu).

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

  • Chế tạo mô hình phần cứng vật lý quy mô nhỏ để kiểm chứng thực nghiệm tính ổn định và độ trễ thực tế của hệ thống điều khiển.
  • Ứng dụng biến tần kết hợp các chuẩn truyền thông mạng công nghiệp để điều khiển thay đổi tốc độ đồng bộ cho các động cơ băng chuyền và trục cán theo lưu lượng mì.
  • Bổ sung các khối thuật toán điều khiển PID ổn định nhiệt độ buồng chiên và buồng hấp; hoàn thiện hệ thống quản lý cảnh báo sự cố (Alarm Logging) và trích xuất báo cáo sản xuất tự động trên SCADA.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Điện - Điện tử, Cơ điện tử và Công nghệ Thực phẩm.

Các nội dung có giá trị tham khảo cụ thể bao gồm:

  • Toàn bộ chuỗi quy trình công nghệ chế biến mì ăn liền với các thông số kỹ thuật định lượng chuẩn xác (độ ẩm dưới 4,5%, độ chín hấp 80–90%, độ dày cán 0,8–1,2 mm, đường kính sợi 0,8–1,0 mm).
  • Bảng phân bổ I/O và phương pháp mở rộng phần cứng PLC S7-1200 bằng module SM 1223.
  • Cấu trúc lưu đồ thuật toán điều khiển chuỗi tự động kết hợp xử lý tín hiệu tương tự (Analog từ Loadcell) và cơ chế khóa liên động cơ học - điều khiển.
  • Phương pháp cấu hình truyền thông Profinet/Ethernet và thiết kế giao diện SCADA trên phần mềm WinCC tích hợp trong TIA Portal.

Câu hỏi thường gặp

1. Dây chuyền sản xuất mì ăn liền trong đồ án sử dụng cấu hình thiết bị điều khiển và module mở rộng nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển lập trình trung tâm PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1215C AC/DC/Rly (tích hợp 14 DI, 10 DO, 2 AI, bộ nhớ làm việc 100 KB, 2 cổng Ethernet) kết hợp cùng một module mở rộng tín hiệu số SM 1223 (8 DI / 8 DO) để đáp ứng tổng cộng 15 ngõ vào số, 2 ngõ vào tương tự và 16 ngõ ra số của hệ thống.

2. Hệ thống sử dụng những loại cảm biến nào và bố trí tại các công đoạn nào?
Hệ thống trang bị 3 nhóm cảm biến chính:

  • Cảm biến trọng lượng Loadcell (ngõ vào tương tự): Gồm Loadcell cân bột và Loadcell cân nước tại các bồn định lượng trước khi vào bồn trộn.
  • Cảm biến tiệm cận (nguyên lý cảm ứng điện từ, phạm vi tối đa 30 mm): Gồm cảm biến mức 1 và cảm biến mức 2 bố trí tại bồn trộn ngang để giám sát thể tích nguyên liệu.
  • Cảm biến quang điện (PES): Gồm các cảm biến phát hiện sự hiện diện của sản phẩm tại các vị trí máy cán mì, máy cắt sợi, buồng hấp, máy cắt định lượng, buồng chiên, quạt làm nguội, băng tải 3, máy đóng gói và cảm biến đếm số lượng gói mì thành phẩm.

3. Cơ chế khóa liên động an toàn trong khâu nạp và trộn nguyên liệu được thiết lập ra sao?
Khi nguyên liệu bột và nước xả vào bồn trộn đạt mức cảm biến mức 2, động cơ trộn bắt đầu hoạt động theo thời gian định sẵn. Trong toàn bộ khoảng thời gian từ lúc bồn trộn khởi động cho đến khi van xả đáy xả hết nguyên liệu xuống máy cán, các van nạp nguyên liệu phía trên bị khóa hoàn toàn. Chỉ khi bồn trộn xả hết và cảm biến mức 1 mất tín hiệu, van xả đáy mới đóng lại và hệ thống mới cho phép mở lại các van nạp bột và nước cho chu kỳ tiếp theo.

4. Các thông số công nghệ cốt lõi của sợi mì ở từng công đoạn được quy định như thế nào trong đồ án?
Các thông số công nghệ được quy định cụ thể gồm:

  • Công đoạn cán bột (cán thô và cán tinh): Bột được cán dẹt thành lá có độ dày từ 0,8 đến 1,2 mm, bề mặt mịn không rách.
  • Công đoạn cắt sợi, đùn bông: Sợi mì gợn sóng có đường kính từ 0,8 đến 1,0 mm.
  • Công đoạn hấp sợi mì: Độ chín sơ bộ của sợi mì sau khi hấp đạt 80–90%.
  • Công đoạn chiên/sấy: Độ ẩm của vắt mì sau khi chiên/sấy đạt mức dưới 4,5%.

5. Hệ thống vận hành ở những chế độ nào và cách thức giám sát trên WinCC được thực hiện ra sao?
Dây chuyền được thiết kế vận hành ở 2 chế độ: Chế độ tự động (Auto) thực hiện quy trình tuần tự liên hoàn theo tín hiệu cảm biến và thời gian định trước; Chế độ bằng tay (Manual) cho phép kỹ thuật viên bật/tắt độc lập từng van, động cơ và băng tải trực tiếp trên giao diện HMI. Giao diện WinCC kết nối với PLC qua mạng Profinet Ethernet giao thức TCP/IP, hiển thị trạng thái động của toàn bộ thiết bị, cho phép nhập tham số cân và giám sát sản lượng thành phẩm theo thời gian thực.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế điều khiển và giám sát hệ thống dây chuyền sản xuất mì ăn liền" của nhóm sinh viên Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã hoàn thành việc thiết kế một giải pháp tự động hóa toàn diện cho quy trình chế biến thực phẩm dạng sợi. Bằng việc ứng dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 CPU 1215C kết hợp module SM 1223 và phần mềm giám sát WinCC trên nền TIA Portal, hệ thống đã giải quyết thành công bài toán cân định lượng, nhào trộn liên động an toàn, cán cắt định hình và đóng gói tự động. Kết quả mô phỏng kiểm chứng trên phần mềm xác nhận tính logic, khả năng vận hành đồng bộ và độ tin cậy của giải pháp điều khiển ở cả hai chế độ Auto và Manual. Đây là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho việc nghiên cứu, giảng dạy và phát triển các hệ thống điều khiển tự động trong ngành công nghiệp thực phẩm.