I. Thiết kế máy làm bánh tự động Tổng quan về đề tài
Đề tài Thiết kế máy làm bánh tự động bằng PLC Mitsubishi tại HCMUTE tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một hệ thống máy làm bánh in tự động, sử dụng PLC Mitsubishi FX2N và màn hình HMI Weintek MT8071iP. Đề tài giải quyết vấn đề năng suất thấp và chất lượng không ổn định của phương pháp làm bánh thủ công truyền thống. Việc sử dụng PLC Mitsubishi cho phép điều khiển tự động hóa toàn bộ quá trình, từ cấp nguyên liệu đến tạo hình và hoàn thiện sản phẩm. Thiết kế máy móc tự động hóa này hướng tới mục tiêu tăng năng suất, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao. Tự động hóa sản xuất bánh cũng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
1.1 Đặt vấn đề và mục tiêu
Như đề tài nêu, nhu cầu tiêu thụ bánh in tăng cao, trong khi phương pháp sản xuất thủ công hiện hữu nhiều hạn chế về năng suất, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Mục tiêu của đề tài là thiết kế và chế tạo một máy làm bánh in tự động, hiệu quả, chi phí thấp, đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh. Việc sử dụng PLC Mitsubishi là chìa khóa để đạt được điều này. Đề tài hướng tới việc tự động hóa sản xuất bánh quy mô nhỏ, phù hợp với hộ gia đình và doanh nghiệp vừa và nhỏ. Đề tài cũng tập trung vào việc lập trình PLC Mitsubishi để điều khiển chính xác các bộ phận máy móc, tối ưu hóa quá trình sản xuất. Thiết kế hệ thống điều khiển tự động bao gồm các phần: thiết kế cơ khí, hệ thống khí nén, chương trình điều khiển PLC và giao diện HMI.
1.2 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài áp dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực tiễn. Giai đoạn đầu, nhóm nghiên cứu đã tham khảo tài liệu, giáo trình và các bài báo khoa học liên quan đến thiết kế máy làm bánh tự động, PLC Mitsubishi, và hệ thống điều khiển tự động. Tiếp theo, nhóm tiến hành thiết kế phần cứng, bao gồm thiết kế khung máy bằng Solidworks và lựa chọn các thiết bị điện, khí nén phù hợp. Sau đó, nhóm tiến hành lập trình PLC Mitsubishi và thiết kế giao diện HMI để điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất. Cuối cùng, nhóm thực hiện thử nghiệm và hiệu chỉnh để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đạt hiệu quả cao. Thiết kế PLC được thực hiện trên phần mềm GX Developer, trong khi giao diện HMI được thiết kế trên phần mềm Easy Builder. Việc lựa chọn PLC Mitsubishi FX2N dựa trên khả năng đáp ứng yêu cầu của hệ thống, độ tin cậy cao và chi phí hợp lý.
II. Cơ sở lý thuyết và thiết kế hệ thống
Phần này trình bày cơ sở lý thuyết về PLC Mitsubishi, bao gồm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các lệnh lập trình cơ bản. Lựa chọn PLC cho máy làm bánh dựa trên phân tích yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Đề tài cũng trình bày về hệ thống khí nén, bao gồm các loại xi lanh khí nén, cảm biến và van điện từ được sử dụng. Thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống chi tiết, bao gồm các khối chức năng chính: cấp liệu, tạo hình, ép bánh và xuất sản phẩm. Sơ đồ khối chung thể hiện sự tương tác giữa các khối chức năng và PLC Mitsubishi. Thiết kế cơ khí được thực hiện trên phần mềm Solidworks, đảm bảo độ chính xác và tính khả thi của hệ thống. Màn hình HMI Weintek cho phép giám sát và điều khiển hệ thống một cách trực quan.
2.1 Tổng quan về PLC Mitsubishi và lựa chọn thiết bị
Phần này tập trung vào PLC Mitsubishi FX2N, lập trình PLC Mitsubishi, và mô phỏng PLC. Nhóm đã phân tích các đặc điểm kỹ thuật của PLC Mitsubishi FX2N, bao gồm số lượng ngõ vào/ra, khả năng xử lý tín hiệu, tốc độ xử lý và các tính năng mở rộng. Việc lựa chọn PLC Mitsubishi FX2N dựa trên sự cân nhắc về chi phí, khả năng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống, tính khả dụng và độ tin cậy cao. Lựa chọn PLC cũng dựa trên khả năng tích hợp với các thiết bị khác trong hệ thống, chẳng hạn như HMI Weintek và các cảm biến. Ngoài ra, nhóm cũng nghiên cứu các ngôn ngữ lập trình PLC và lựa chọn ngôn ngữ phù hợp cho việc lập trình PLC Mitsubishi để điều khiển các hoạt động của máy làm bánh tự động. Mô phỏng PLC trước khi thực hiện trên thiết bị thực tế giúp giảm thiểu lỗi và tối ưu hóa chương trình.
2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển và giao diện người máy
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống điều khiển tự động, bao gồm sơ đồ nguyên lý, sơ đồ đấu dây, và lựa chọn các cảm biến. Thiết kế sơ đồ nguyên lý thể hiện sự kết nối giữa các thành phần của hệ thống, bao gồm PLC Mitsubishi, các cảm biến, xi lanh khí nén, và các thiết bị khác. Sơ đồ đấu dây minh họa cách kết nối các thiết bị với nhau, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác. Nhóm đã lựa chọn các loại cảm biến phù hợp để đo đạc các thông số trong quá trình sản xuất, như cảm biến hành trình, cảm biến áp suất, và các cảm biến khác. Thiết kế giao diện HMI trên phần mềm Easy Builder cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống một cách trực quan, dễ dàng. Hệ thống điều khiển tự động được thiết kế để đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy cao trong quá trình hoạt động.
III. Thi công lập trình và thử nghiệm
Phần này mô tả quá trình thi công hệ thống, bao gồm lắp đặt phần cứng, đấu nối dây điện và khí nén. Nhóm đã thực hiện lập trình PLC Mitsubishi để điều khiển các hoạt động của máy làm bánh. Phần mềm lập trình PLC GX Developer được sử dụng để tạo ra chương trình điều khiển chính xác và hiệu quả. Thử nghiệm hệ thống nhằm kiểm tra tính ổn định, độ chính xác và hiệu quả của hệ thống. Quá trình thử nghiệm bao gồm kiểm tra từng chức năng riêng biệt và sau đó kiểm tra toàn bộ hệ thống hoạt động đồng bộ. Kết quả thử nghiệm được ghi nhận và phân tích để tối ưu hóa hệ thống. An toàn lao động trong thiết kế máy móc được đặt lên hàng đầu, các biện pháp an toàn được tích hợp vào thiết kế và vận hành.
3.1 Thi công và lắp đặt hệ thống
Phần này mô tả chi tiết quá trình thi công hệ thống máy làm bánh. Nhóm đã thực hiện các bước lắp ráp phần cứng, bao gồm khung máy, hệ thống khí nén, PLC, HMI, và các thiết bị khác. Quá trình lắp đặt tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn. Kiểm tra và bảo trì máy làm bánh tự động cũng được xem xét trong giai đoạn này. Việc đấu nối dây điện và khí nén được thực hiện cẩn thận và chính xác, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Nhóm đã thực hiện các bài kiểm tra để đảm bảo sự kết nối đúng cách giữa các thiết bị. Tiêu chuẩn thiết kế máy móc tự động được tuân thủ chặt chẽ trong suốt quá trình thi công và lắp đặt để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của hệ thống. Hệ thống được thiết kế để dễ dàng bảo trì và sửa chữa.
3.2 Lập trình PLC và thử nghiệm hệ thống
Phần này tập trung vào lập trình PLC Mitsubishi và thử nghiệm hệ thống. Nhóm sử dụng phần mềm GX Developer để lập trình PLC, tạo ra các chương trình điều khiển cho từng hoạt động của máy làm bánh. Việc lập trình tập trung vào việc đảm bảo sự chính xác, hiệu quả và tính an toàn của hệ thống. Sau khi hoàn thành lập trình, nhóm đã tiến hành thử nghiệm hệ thống để kiểm tra sự hoạt động của từng chức năng cũng như hệ thống tổng thể. Quá trình thử nghiệm bao gồm việc kiểm tra các thông số kỹ thuật, độ chính xác của hệ thống và hiệu quả sản xuất. Nhóm đã thu thập dữ liệu và phân tích kết quả để tối ưu hóa hệ thống và khắc phục các lỗi nếu có. Bài tập thiết kế PLC đã được thực hiện để hỗ trợ quá trình lập trình và đảm bảo tính chính xác của chương trình. Phân tích thiết kế hệ thống điều khiển giúp nhóm đánh giá hiệu quả của hệ thống.
IV. Kết quả nhận xét và hướng phát triển
Phần này trình bày kết quả đạt được của đề tài, bao gồm năng suất, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế. Nhóm đánh giá ưu điểm và nhược điểm của hệ thống. Chi phí thiết kế máy làm bánh tự động được tính toán và phân tích. Đề tài đề xuất các hướng phát triển trong tương lai, bao gồm cải tiến thiết kế, nâng cấp phần mềm và mở rộng chức năng. Xu hướng tự động hóa ngành thực phẩm được xem xét để định hướng phát triển.
