Đặt vấn đề Có thể thấy các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn được chứa đựng trong các bao bì dạng chai lọ nhất là trong ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ phẩm, v.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 chai tự động được sử dụng rất rộng rãi với nhiều chủng loại khác nhau. Trong khóa luận này em sẽ thiết kế hệ thống trộn, chiết rót và đóng nắp chai sử dụng PLC s7-1200 và điều khiển giám sát trên WinCC. Đây cũng chỉ là một phần trong hệ thống dây truyền sản xuất nước gải khát hay các sản phẩm khác.
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá, tự động hoá là không thể thiếu trong mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo ra những sản phẩm có chất lượng cho xã hội và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường. Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, kỹ thuật Điện - Điện tử cũng phát triển với tốc độ nhanh và có nhiều tiến bộ vượt bậc. Tự động hóa được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và lao động sản xuất. Tự động hóa trong công nghiệp là nhu cầu không thể thiếu, hàng loạt các dây chuyền tự động hóa ra đời đáp ứng nhu cầu về công nghệ và khả năng thay thế con người lao động giúp cho năng suất lao động được tăng cao.
Lý do chọn đề tài Ngày nay, với sự ứng dụng khoa học kĩ thuật, thế giới đã có nhưng chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của công nghệ, đặt biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, khả năng kích ứng, sự chuyên môn hóa đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại. Chương I: Tổng Quan Về Dây Chuyền 1 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Phan Thanh Công nghệ tự động hóa đang trở thành một ngành kĩ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành khác như trong công nghiệp, xây dựng, y tế kể cả trong lâm nghiệp và ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hằng ngày. Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai thì dây chuyền chiết rót là một khâu không thể thiếu và rất quan trọng.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, em đã thiết kế và xây dựng chương trình “Thiết kế mô hình giám sát và điều khiển hệ chiết rót và đóng nắp sử dụng PLC – S7 1200” sử dụng PLC điều khiển. Đối tượng nghiên cứu Ở Việt Nam hiện có rất nhiều nhà máy xí nghiệp sử dụng hệ thống tự động hóa trong sản xuất nhưng chúng chưa có sự liên kết với nhau và hiệu quả sản xuất còn chưa cao. Muốn đạt được những kết quả cao trong sản xuất cũng như giảm nhẹ gánh nặng trong việc điều khiển giám sát hệ thống tự động rất cần một phần mềm để quản lý và giám sát. Hiện nay có rất nhiều phần mềm SCADA của các hãng như Mitsubishi, Intouch wonderwer, Siemens…Phần mềm WinCC là một phần mềm hỗ trợ rất tốt trong hệ thống tự động hóa với những tính năng ưu việt đồ họa đẹp mắt, chuyên nghiệp có thể trình bằng ngôn ngữ C hoặc Visual Basic cho phép các kĩ sư có thể tùy biến để thiết kế hệ thống SCADA một cách tối ưu và đạt hiệu quả cao nhất.
Mục tiêu của đề tài Mục tiêu đạt được sau khi hoàn thành đề tài: Lắp đặt được mô hình dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai cũng như am hiểu các thiết bị cảm biến cách đấu nối và lập trình PLC và các thiết bị tự động hóa. Áp dụng phần mềm WinccCC vào việc giám sát hệ thống cũng như điều khiển thông qua màn hình, xuất dữ liệu lên website, đồng thời có thể nhận lại các thông tin liên quan cũng như cảnh báo trả về khi gặp sự cố… Sử Chương I: Tổng Quan Về Dây Chuyền 2 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Phan Thanh dụng PLC CPU S7-1200 vào việc thu tín hiệu từ các cảm biến và xuất tín hiệu điều khiển, hệ thống van khí nén và động cơ bước. Ưu điểm và thiếu sót khi thực hiện đề tài Với kiến thức còn hạn chế cũng như ở Việt Nam SCADA còn chưa phổ biến, thời gian thực hiện đề tài không lâu cộng với vấn đề kinh tế nên mô hình còn nhiều thiếu xót. Mô hình chưa cho thầy, cô và các bạn thấy được sự rõ ràng về thực tế trong quá trình sản xuất một sản phẩm nước uống đóng chai.
Tuy nhiên đề tài cũng đã thể hiện được nhu cầu thực tế và đã giải quyết được cơ bản yêu cầu sản xuất. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Điều khiển tự động là xu thế tất yếu trong các lĩnh vực công nghiệp cũng như sinh hoạt bởi các ứng dụng vượt trội của nó. Ở các hệ thống tự động có quy mô vừa và lớn việc kết hợp PLC và SCADA mà ở đây là sử dụng phần mềm WinCC kết hợp với SIMATIC S7 300 có thể điều khiển từ xa cho toàn hệ thống có thể điều khiển giám sát hệ thống chính xác từ xa ở phòng xử lý trung tâm. Kết hợp SCADA vào hệ thống tự động hóa là việc làm cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như mở rộng hệ thống có ý nghĩa khoa học lớn trong việc xây dựng hệ thống tự động hoàn chỉnh cả về chức năng lẫn hiệu quả kinh tế.
Về mặt thực tiễn đề tài đi theo những nhu cầu thực tế bên ngoài của những nhà máy và dây chuyền sản xuất đang được nâng cấp và mở rộng. Đặc biệt ưu điểm của đề tài là có thể áp dụng vào các nhà máy xí nghiệp có quy mô vừa và lớn để nâng cao hiệu quả sản xuất trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước. Phương pháp nghiên cứu - Tìm tài liệu liên quan đến đề tài mà mình nghiên cứu. - Đưa ra các giải pháp tối ưu cho việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế.
- Khảo sát các mô hình chiết rót và đóng nắp chai hiện có trên thị trường. Chương I: Tổng Quan Về Dây Chuyền 3 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Phan Thanh - Tìm hiểu các thiết bị và khí cụ điện sử dụng cho mô hình. - Tìm hiểu về PLC S7-1200. - Tìm nguồn cung cấp điện áp và dòng điện ổn định cho mô hình hoạt động.
- Tiến hành viết chương trình điều khiển. Nội dung nghiên cứu - Cơ sở lý thuyết: • Cơ cấu truyền động • Các thiết bị được sử dụng trong hệ thống chiết rót nước đóng chai • Thiết bị điều khiển plc s7-1200 và phần mềm - Hệ thống dựa trên cơ sở lý thuyết và các hệ thống có sẵn trong thực tế. - Thiết kế mô hình, giám sát và điều khiển hệ chiết rót và đóng nắp sử dụng PLC – S7 1200. - Kết quả và hướng phát triển hệ thống chiết rót nước đóng chai.
Chương I: Tổng Quan Về Dây Chuyền 4 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Phan Thanh CHƯƠNG 2. Tổng quan về thiết bị vận tải 2. Tổng quan Các loại thiết bị vận tải thường dùng để vận chuyển thể hạt, kích thước nhỏ, chuyên chở các chi tiết ở dạng thành phẩm và bán thành phẩm, chở hành khách đi theo một quỹ đạo nhất định không có điểm dừng ở giữa đường. Các loại băng chuyền thường gặp là: băng tải, băng chuyền, băng gầu, đường goòng treo và thang chuyền.
Các loại băng chuyền có năng suất cao so với các phương tiện khác, nhất là ở những nơi có địa hình phức tạp. Giới thiệu tổng quan về cơ cấu truyền động Băng chuyền là thiết bị vận tải dùng để chuyên chở các hạt thành phẩm và bán thành phẩm trong các phân xưởng, nhà máy sản xuất theo dây chuyền theo phương nằm ngang hoặc theo một góc nghiêng không lớn lắm kết cấu của một băng chuyền cố định như hình: ` Động cơ Băng tải Con lăn Hình 2. Sơ đồ hệ thống băng chuyền. • Những yêu cầu đối với hệ truyên động băng chuyền: Nguồn cung cấp cho động cơ truyền động băng chuyền cần có dung lượng lớn, đăc biệt là đối với động cơ có công suất ≥ 30 kw, để khi mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện và quá trình khởi động thực hiện dễ dàng và nhẹ nhàng hơn.
Khống chế tự động một Chương II: Cơ sở lí thuyế t 5 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Phan Thanh hệ thống băng chuyền phải theo yêu cầu công nghệ của đối tượng mà băng chuyền phục vụ - Thứ tự khởi động các băng tải. - Có thể dừng băng tải theo yêu cầu. - Phải có cảm biến phát hiện vật trên băng chuyền. Ngày nay, với sự phát triển của khoa học và công nghệ, việc điều khiển băng chuyền trong dây truyền sản xuất bằng đóng cắt các rơle tự động ở các phân xưởng, nhà máy dần dần thay thế bằng các thiết bị chuyên dùng có kích thước gọn nhẹ, tốc độ điều khiển nhanh, chống nhiễu tốt, giá thành cạnh tranh và có khả năng lập trình đó chính là PLC – một trong những bộ điều khiển số mạnh nhất hiện nay.
Giới thiệu các thiết bị và khí cụ điện sử dụng trong hệ thống chiết rót nước đóng chai. Động cơ điện một chiều • Cấu tạo Gồm hai phần chính là phần tĩnh và phần quay, ngoài ra còn có các bộ phận khác. - Phần tĩnh + Cực từ chính: Là bộ phận tạo ra từ thông gồm có lõi thép và dây quấn kích từ, lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện mỏng đối với động cơ có công suất lớn, hoặc đúc thành những từ khối đối với động cơ có công suất nhỏ. + Cực từ phụ: Được đặt giữa các cực từ chính dùng trong các động cơ có công suất lớn để cải thiện đổi chiều, cực từ phụ không có mặt cực, lõi thép làm bằng thép khối trên thân cực từ có cuộn dây, cấu tạo như cực từ chính.
+ Dây quấn kích từ: được quấn quanh thanh cực từ, các cuộn dây được nối tiếp nhau. - Phần quay Chương II: Cơ sở lí thuyế t 6 do an Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Nguyễn Phan Thanh + Lõi thép: Được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm để giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Bên ngoài có rãnh để đặt dây quấn phần ứng.