TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH sản XUẤT ỐNG hút làm từ cỏ LAU sậy

Trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Điện – Điện Tửcủa trường Đại Học Duy Tân, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Điện tựđộng đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho chúng e

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ỐNG HÚT

LÀM TỪ CỎ LAU SẬYCHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG

GVHD: TS LÊ KẾ ĐỨC SVTN: ĐÀM PHẠM MỸ LỚP: K23 EDT2

MSSV: 2321158430

Đà Nẵng, 12/2021

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

CÁC KÝ HIỆU ĐƠN VỊ: 7

CÁC CHỮ VIẾT TẮT: 7

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ỐNG HÚT VÀ GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2

1 Hiện trạng ống hút nhựa hiện nay 2

2 Hiện trạng ống hút an toàn với môi trường ở Việt Nam 4

3 Lý do chọn đề tài 4

4 Phạm vi nghiên cứu 5

5 Mục đích nghiên cứu 5

6 Ý nghĩa khoa học của đề tài 5

7 Dự kiến kết quả đạt được và khả năng ứng dụng 5

Chương 2: TÌM HIỂU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CỎ LAU SẬY HIỆN NAY 5

1 Giới thiệu về cỏ sậy 5

2 Thực trạng sản xuất ống hút cỏ sậy hiện nay 6

3 Quy trình sản xuất ống hút từ cỏ sậy [9] 9

Chương 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 10

1 Sơ đồ khối 11

2 Lựa chọn thiết bị 11

2.1 Lựa chọn PLC 11

2.2 Tính chọn công suất động cơ cho lưỡi cưa 13

2.3 Tính chọn công suất động cơ cho băng tải 14

2.4 Lựa chọn máy khoan 15

2.5 Lựa chọn mũi khoan 15

2.6 Lựa chọn mặt băng tải 16

2.7 Lựa chọn lưỡi cưa 16

2.8 Lựa chọn thanh kẹp cao su 17

2.11 Thống kê các thiết bị và thông số hoạt động 20

3 Sơ đồ đấu điện 22

4 Sơ đồ mạch động lực 23

Chương 4: THI CÔNG PHẦN MỀM 23

1 Chương trình điều khiển 23

2 Lưu đồ thuật toán 23

2.1 Toàn hệ thống 23

2.2 Chương trình chạy bằng tay 24

2.3 Chương trình chạy tự động 25

3 Thiết bị vào/ra 27

3.1 Thiết bị đầu vào 27

3.2 Thiết bị đầu ra 28

4 Giao diện điều khiển và mô phỏng 29

5 Mô tả hoạt động của hệ thống 30

Chương 5: ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 31

KẾT LUẬN 31

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 31

DANH MỤC THAM KHẢO 32

Hình 2.1 Chọn lựa cây sậy đạt chuẩn 7

Hình 2.2 Cắt cây sậy theo kích thước ống hút 7

Hình 2.3 Thông đốt đồng thời làm sạch lõi 8

Hình 2.4 Phơi ống hút ngoài trời 8

Hình 2.5 Xử lý nhiệt độ và UV 9

Hình 2.6 Đóng gói sản phẩm 9

Hình 3.1 Sơ đồ khối 11

Hình 3.2 PLC S7-1200 CPU 1212C AC/DC/RLY 12

Hình 3.3 Modul S7-1200 DIGITAL INPUT SM 1221 16DI 13

Hình 3.4 Modul S7-1200 DIGITAL OUTPUT SM 1222 8D0 13

Hình 3.5 Động cơ cho máy cắt 14

Hình 3.6 Máy khoan ngang nhiều mũi 14

Hình 3.7 Mũi khoan thông lỗ 15

Hình 3.8 Tấm nhựa PU 16

Hình 3.9 Lưỡi cưa 16

Hình 3.10 Công tắc hành trình Omron 16

Hình 3.11 Cảm biến quang 17

Hình 3.12 Motor circuit Breake 18

Hình 3.13 Nút nhấn 18

Hình 3.14 Đèn báo 19

Hình 3.15 Sơ đồ đấu nối PLC và Modul vào ra 21

Hình 3.16 Sơ đồ mạch động lực 22

Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán toàn hệ thống 23

Hình 4.2 Lưu đồ thuật toán chương trình chạy bằng tay 24

Hình 4.3 Lưu đồ thuật toán chương trình chạy tự động 26

Hình 4.4 Hệ thống khi không hoạt động 28

Hình 4.5 Hệ thống khi đang hoạt động 29

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 4.2 Các thiết bị đầu ra 29

CÁC KÝ HIỆU ĐƠN VỊ:

A (Ampe) Đơn vị dòng điện

Hz (Hertz) Đơn vị tần số

V (volt) Đơn vị điện áp

M (mét) Đơn vị đo khoảng cách

W(Watt) Đơn vị công suất

N.m(Newton mét) Đơn vị đo mô men lực

mm Đơn vị đo khoảng cách

V(volt) Đơn vị điện áp

Kg(Kilogam) Đơn vị khối lượng

G (gam) Đơn vị khối lượng

CÁC CHỮ VIẾT TẮT:

PLC Programmable Logic Controller: là bộ điều khiển lập

trình logicTIA Portal Total Intergrated Automation Portal: là phần mềm cơ sở

tích hợp cấu hình, lập trình các hệ tự động hóa,…

HMI Human Machine Interface: là thiết bị giao tiếp giữa người

điều hành và máy móc thiết bịSCADA Supervisory Control And Data Acquisition: nghĩa là điều

khiển giám sát và thu thập dữ liệuCPU Central Processing Unit: bộ xử lý trung tâm

VDC Volts-direct current: dòng điện một chiều

AC Alternating Current: dòng điện xoay chiều

MỞ ĐẦU

1 Lời cảm ơn

Quá trình làm đồ án tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trongquãng đời của mỗi sinh viên Đồ án tốt nghiệp là tiền đề để trang bị chochúng em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu cho quá trìnhlập nghiệp sau này

Trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Điện – Điện Tửcủa trường Đại Học Duy Tân, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Điện tựđộng đã tận tình chỉ dạy và trang bị cho chúng em những kiến thức cần thiếttrong suốt thời gian ngồi trên giảng đường, làm nền tảng cho việc thực hiện

đồ án tốt nghiệp này đã truyền đạt những kiến thức về chuyên môn và giúpchúng em định hướng theo sự hiểu biết và khả năng của mình để em thực

hiện tốt đề tài “TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ỐNG HÚT

LÀM TỪ CỎ LAU SẬY”.

Xin trân trọng cảm ơn TS.Lê Kế Đức đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ,định hướng tư duy và cách làm việc khoa học có hiệu quả cho em Đây lànhững lời góp ý hết sức quý báu không chỉ trong suốt quá trình thực hiện làm

đồ án tốt nghiệp, mà còn là hành trang để chúng em tiếp bước trong quá trìnhhọc tập và làm việc sắp tới

Sau cùng là gửi lời cảm ơn tới các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ em trongquá trình thực hiện làm đồ án này

2 Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi Các sốliệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và đượctrích dẫn đầy đủ theo đúng quy định

Sinh viên thực hiện

Đàm Phạm Mỹ

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ỐNG HÚT VÀ GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1 Hiện trạng ống hút nhựa hiện nay

Hiện nay, ống hút nhựa được xếp vào nhóm các loại rác thải khó phânhủy Và là một trong số những loại rác thải gây tác động nghiêm trọng đến môitrường

Vì các tác hại của ống hụt nhựa đối với môi trường, nên hiện nay có một

số nước trên thế giới đang hạn chế, thậm chí là cấm sử dụng ống hút nhựa Ví dụnhư thành phố New York, Seattle, bãi biển Miami, Vancouver, Hawaii,California, Vương quốc Anh, Scotland và Đài Loan và sắp tới là Pháp…

Ống hút nhựa là một trong 5 loại rác thải phổ biến nhất tại Việt Nam.Chúng được tiêu thụ chủ yếu tại các chuỗi cà phê, nhà hàng, bãi biển, quán ănvỉa hè,… Ống hút nhựa góp phần vào 1,8 triệu tấn rác thải nhựa được thải ra mỗinăm tại Việt Nam Và luôn tăng 200% qua mỗi năm

Ống hút nhựa ở khắp mọi nơi, mặc dù không chiếm quá nhiều không gian

và có kích thước nhỏ bé Nhưng chúng lại có khả năng gây ô nhiễm môi trường

Và cực kỳ nguy hiểm cho sức khỏe con người nếu không được tái chế và tiêuhủy đúng cách Khi nhập các từ khóa liên quan đến tác hại của ống hút nhựa trêncác công cụ tìm kiếm Chắc hẳn, bạn sẽ nhận được vô vàn kết quả sẽ khiến bạnbất ngờ.[1], [6]

Không ít người sẽ choáng ngợp với nhưng con số liên qua đến ống hụtnhựa dưới đây:

- Ống nhựa tiện lợi được làm từ nhựa đang xếp vị trí thức 6, trong top

10 loại rác thải nguy hại đến đại dương

- 8,3 tỷ sản phẩm đang đe dọa mọi bãi biển trên toàn thế giới

- Trên thế giới có hơn 100,000 động vật biển và 1.000.000 con chimbiển chết do những chiếc ống nhựa và các rác thải từ nhựa mỗi năm

- 38,000 ống hút nhựa là con số ước tính mỗi người sẽ dùng trong 60năm cuộc đời

- Cần đến 100-500 năm để môi trường tự nhiên có thể phân hủy mộtchiếc ống nhựa tiện lợi.

- Số lượng rác thải từ ống nhựa sẽ nhiều hơn cá đại dương vào năm

2050 Nếu chúng ta không dùng sử dụng sản phẩm này

Tất cả sự nguy hại chỉ được tóm tắt bằng một từ “ô nhiễm” Nhưng khidiễn giải ra thì những tác hại này thật sự là nỗi kinh hoàng đối với toàn thế giới

ví dụ như:

- Nếu xử lý bằng cách thiêu đốt, sẽ gây ra khi độc dioxin và furan Gây

ô nhiễm không khí

- Nếu thải ra môi trường sẽ gây mất cân bằng hệ sinh thái

- Gây ô nhiễm nguồn nước

- Tạo điều kiện cho các loài ký sinh trùng – côn trùng gây bệnh phátsinh và phát triển

Khi xét đến tỉ trọng rác thải từ ống nhựa và các loại rác thải khác từ nhựathì chắc hẳn là con số chênh lệch khá lớn Vậy tại sao sản phẩm này đã bị cấm

sử dụng tai một số quốc gia, còn những sản phẩm từ nhựa khác lại không?

Chúng ta nên xem xét đến những nhận định khách quan Rằng những sảnphẩm từ nhựa rất gọn, nhẹ, tiện lợi khi sử dụng Thêm vào đó, những sản phẩmđược sản xuất từ nhựa cao cấp có độ bền cao Hơn nữa, vẫn có thể tái chế để tiếptục tạo ra những sản phẩm hữu dụng.[6]

Những chiếc ống hút nhựa đã và đang là sản phẩm đáng bị loại bỏ vìnhiều nguyên nhân khác Như:

- Ống nhựa tiện lợi giá rẻ, có thể được sản xuất từ nhựa tái chế và cácloại hóa chất phụ gia độc hại

- Quy trình sản xuất, đóng gói, phân phối hiện tại, không thể đảm bảo

độ an toàn tuyệt đối Dẫn đến nhiều bệnh lý về đường hô hấp và tiêuhóa

- Rác thải từ ống nhựa tiện lợi hầu như không được tái chế Do gặpnhiều khó khăn trong việc thu gom và do trọng lượng quá nhỏ nhẹ

- Rác thải thường được thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài Gây ảnhhưởng đến mỹ quan.[6]

2 Hiện trạng ống hút an toàn với môi trường ở Việt Nam

Hướng đến một Việt Nam ngày một "xanh" hơn, mới đây ngày19/07/2021, Bộ Tài nguyên và Môi trường phối hợp cùng Nestlé Việt Nam tổchức họp báo trực tuyến phát động chiến dịch “Nói không với ống hút nhựa”.Đây là một trong những hoạt động nhằm góp phần vào chiến lược giảm rác thảinhựa dùng một lần của Việt Nam, thể hiện tiếng nói chung với mục tiêu ứng phórác thải nhựa của Chính phủ [2]

Như đã nói ở trên, hiện nay ống hút nhựa đang dần bị cấm ở rất nhiều cácquốc gia Nhưng ống hút là sản phẩm rất tiện lợi và hữu ích đối với con người,điều đó mở ra cơ hội rất lớn cho các loại ống hút an toàn với môi trường

Trong các loại ống hút được làm từ nguyên vật liệu thân thiện hơn vớimôi trường, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng Ống hút inox, ống hút tre, ốnghút thủy tinh… có thể tái sử dụng và thích hợp với cá nhân, sau khi dùng xongthì cần vệ sinh để sử dụng tiếp Ống hút làm từ cỏ, bột gạo là những loại dùngđược một lần và dễ phân hủy khi ra môi trường, hiện đang chủ yếu được sảnxuất thủ công

Ống hút làm từ cỏ ( cỏ bàng, cỏ sậy…) vẫn còn một vài nhược điểm nhấtđịnh ( dễ dập vỡ, chi phí cao, sản xuất thủ công…), tuy nhiên xét về tính an toàn

và tiện lợi, đặc biệt là nguồn nguyên liệu dồi dào thì đây là lựa chọn khá phùhợp trong thời điểm hiện tại.[2]

3 Lý do chọn đề tài

Bắt đầu từ khi một số nước trên thế giới ra lệnh cấm hoàn toàn ống hútnhựa, thì nhu cầu sử dụng ống hút an toàn với môi trường của họ tăng rấtcao, vậy nên nhu cầu nhập khẩu của họ cũng tăng

Trong những năm qua, Việt Nam cũng sản xuất và xuất khẩu ống hút làm

từ cỏ sang các thị trường như: Đài Loan, Châu Âu, Mỹ….Nhưng số lượngchưa được lớn, chưa cung cấp đủ nhu câu tiêu dùng cho thị trường vì côngnghệ sản xuất chủ yếu được làm thủ công

Mà hiện nay đại dịch COVID-19 đang diễn biến phức tạp nên quá trìnhsản xuất bị dán đoạn rất nhiều do sử dụng rất nhiều nhân công cho đừng công

đoạn Chính vì vậy, em đã quyết định thiết kế và mô phỏng với đề tài: “TỰ

ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ỐNG HÚT LÀM TỪ CỎ LAU SẬY” Vì quá trình sản xuất rất nhiều công đoạn và lặp đi lặp lại rất nhiều

lần, vậy nên hệ thống tự động sẽ giúp giảm thời gian thành phẩm và chínhxác hơn rất nhiều so với làm thủ công, từ đó tăng năng suất và chất lượngcủa ống hút

4 Phạm vi nghiên cứu

- Tính toán và lựa chọn các cơ cấu

- Thiết kế bảng điều khiển ứng dụng PLC học tập và nghiên cứu

- Xây dựng lưu đồ giải thuật, thiết kế, lập trình và kết nối trên PLC

- Điều khiển trên giao diện WINCC

5 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu hệ thống phân loại sản phẩm.

- Tìm hiểu thực hành thêm về PLC S7-1200.

- Tìm hiểu và ứng dụng đề tài vào thực tiễn.

- Tìm hiểu quy trình sản xuất ống hút từ cỏ lau sậy hiện tại

- Xây dựng mô hình tự động hoá

- Có chương trình hoặc phần mềm điều khiển

- Mô hình mô phỏng hoạt động được

6 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Đề tài góp phần vào nghiên cứu, giải quyết các vấn đề về tự động hóa.

- Nghiên cứu và ứng dụng đề tài vào sản xuất các sản phẩm trong thực

tế

7 Dự kiến kết quả đạt được và khả năng ứng dụng

- Thiết kế hệ thống cắt và thông lỗ ống hút.

- Mô hình có thể ứng dụng trong thực tiễn sản xuất.

- Mô hình có thể kết nối với máy tính để thống kê và điều khiển bằng

các giao diện

Chương 2: TÌM HIỂU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CỎ LAU SẬY HIỆN NAY

1 Giới thiệu về cỏ sậy

Cây Sậy mọc hoang ở những nơi ẩm ướt, nhiều nhất ở các tỉnhQuảng Ninh, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Ninh Bình Đây là loại cỏ lớn, ưa

ẩm và sáng, thường mọc thành bụi lớn bên bờ suối hoặc ven rừng ẩm Cókhả năng đẻ nhánh khỏe từ phần thân rễ nằm dưới mặt đất.[7]

Sậy là cây sống lâu năm, thân thảo, rễ bò dài, rất khỏe, màu trắngvàng, đốt dài Thân cao 2 – 4m, thẳng đứng, đường kính 1,5 – 2cm, lõirỗng ở giữa.[7]

Lá dài 30 – 40cm, rộng 1 – 3,5cm, phẳng, nhẵn, hình dải hay hìnhmũi mác, có mỏ nhọn kéo dài, mép lá có lông tơ ngắn Ngoài ra, lá xếp xanhau, ôm lấy thân ở phía gốc lá; lưỡi bẹ có dạng vòng lông ngắn Vàomùa rét, lá Sậy thường khô ráo.[7]

2 Thực trạng sản xuất ống hút cỏ sậy hiện nay

Trước kia, cây sậy ngoài được khai khác để làm thuốc thì chúngchả có giá trị kinh tế nào đáng kể Nhưng hiện nay, ống hút nhựa đangdần bị cấm trên nhiều quốc gia, vì vậy cây sậy trở thành một sản phẩmmang tiềm lực kinh tế cao đang được thị trường quốc tế tích cực đónnhận

Tại một số khu vực đặc biệt là rừng U Minh Thượng cỏ sậy mọcrất nhiều, lại mang nhiều ưu điểm để làm ống hút như: thân thiện với môitrường, màu sắc đẹp, giá cả tốt… Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào đểsản xuất ống hút

Hiện nay ở Việt Nam có không ít các xưởng sản xuất ống hút từ cỏsậy, nhưng hầu như tất cả đều sản xuất thủ công tất cả các công đoạn, dẫntới giá thành khá cao so với các loại ống hút khác trên thị trường Vì thế

nó không xuất hiện nhiều trong nước mà chủ yếu được xuất khẩu

Sau đây là quy trình sản xuất ống hút từ cỏ sậy hiện nay em tìmhiểu được

Chọn lọc những cây sậy đạt chuẩn để làm ống hút, cụ thể là câyphải đạt độ già, thẳng và không quá nhiều đốt.[8]

Hình 2.1 Chọn lựa cây sậy đạt chuẩn

Thân sậy sau khi được làm ráo nước, sẽ được người thợ cắt thànhtừng khúc 15-21 cm hoặc theo yêu cầu của khác hàng

Hình 2.2 Cắt cây sậy theo kích thước ống hút

Việc vệ sinh và thông đốt là công đoạn quyết định chất lượng sảnphẩm Công việc này đòi hỏi sự tỉ mỉ và khéo léo của người làm.

Hình 2.3 Thông đốt đồng thời làm sạch lõi

Những ống hút sậy sau đó tiếp tục được phơi khô ngoài trời trongvòng 2 ngày, cho đến khi độ khô đạt khoảng 70%

Hình 2.4 Phơi ống hút ngoài trời

Ống hút được đưa vào lò sấy khô và sử lý UV trước khi đóng gói

Hình 2.5 Xử lý nhiệt độ và UV

Ống hút được đóng gói để xuất xưởng

Hình 2.6 Đóng gói sản phẩm

3 Quy trình sản xuất ống hút từ cỏ sậy [9]

- Bước 1: Thu hoạch và rửa phèn

- Bước 2: Cắt thành từng đoạn theo kích thước

- Bước 3: Thông đốt

- Bước 4: Ngâm trong nước muối và vệ sinh ngoài ống

- Bước 5: Để ráo nước và sấy công nghiệp

- Bước 6: Kiểm tra và loại sản phẩn không đạt chuẩn

- Bước 7: Xử lý UV

- Bước 8: Đóng gói và phân phối sản phẩm

- Băng tải sẽ đi đến vị trí máy khoan để tiến hành khoan lỗ, khi cảmbiến đếm đủ 10 rãnh tương đương 10 ống hút (có thể cài đặt) thì băngtải dừng lại và thanh kẹp cao su hạ xuống để cố định ống hút nằmtrong rãnh để tiến hành khoan Các khoan tiến vào sau khi thanh kẹp

đã vào vị trí, sau khi khoan xong thì khoan sẽ lùi và thanh kẹp trở lại

vị trí ban đầu Lúc đó băng tải sẽ tiếp tục chạy và thả ống hút đã đượcthông lỗ xuống thùng chứa để đếm tổng số lượng

 Các thông số thiết kế cho hệ thống ( ước lượng)

- Chiều dài băng tải có răng : 5m

- Chiều rộng băng tải có răng: 0,2m

- Số lượng ống hút tối đa trên băng tải có răng : 100 ống

Vì hệ thống có tính tự động và có nhu cầu thay đổi linh hoạt phầncứng để phù hợp với điều kiện làm việc Ngoài ra em muốn tìm hiểu và họctập kỹ hơn về PLC.