TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ PHA TRÀ SỮA GVHH: T.S Đỗ Thế Cần SVTT: Nguyễn Thị Kim Thảo 17CDT3 Đường Nam Quốc Thắng 17CDT3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Đà Nẵng, ngày 10 tháng năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Đường Nam Quốc Thắng 101170325 17CDT3 Kỹ thuật Cơ điện tử Nguyễn Thị Kim Thảo 101170327 17CDT3 Kỹ thuật Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn:TS Đỗ Thế Cần Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo thiết bị pha trà sữa Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Hệ thống có pha trà sữa với cơng suất… Số lượng nguyên liệu cung cấp trình pha trà sữa… Ứng dụng cơng nghệ … q trình giám sát chất lượng sản phẩm Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung - Tìm hiểu tổng quan máy pha trà sữa tự động Đường Nam Quốc - Tính tốn thiết kế phần cứng phần mềm Thắng - Chế tạo máy Nguyễn Thị Kim Thảo - Chuẩn bị thuyết minh, slide vẽ theo yêu cầu a TT Phần riêng: Họ tên sinh viên Nội dung Đường Nam Quốc - Tính tốn thiết kế phần điện tử điều khiển Thắng - Lập trình điều khiển hệ thống Nguyễn Thị Kim Thảo - Tính tốn thiết kế khí - Thiết kế giao diện điều khiển máy Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nội dung Đường Nam Quốc Thắng Lập vẽ tổng thể máy (1 - A0) Nguyễn Thị Kim Thảo b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nội dung Đường Nam Quốc Thắng Lập vẽ sơ đồ động học (1 - A0) Lập vẽ chế tạo chi tiết (2 - A0) SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thị Kim Thảo GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Lập vẽ lưu đồ thuật toán (1 - A0) Lập vẽ sơ đồ mạch điện (1 - A0) Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …/ /2021 Ngày hoàn thành đồ án: …/…/2021 Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ môn……………………… tháng năm 2021 Người hướng dẫn SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài .7 1.3 Bố cục đồ án CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết trà sữa pha trà sữa 2.1.1 Tổng quan trà sữa 2.1.2 Cách pha trà sữa .10 2.2 Cơ sở lý thuyết thiết bị mơ hình .11 2.2.1 Tổng quan PLC PLC S7-1200 11 2.2.2 Băng tải 21 2.2.3 Cơ cấu xylanh 24 2.2.4 Van điện từ .28 2.2.5 Động DC .30 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BI 32 3.1 Yêu cầu hệ thống .32 3.2 Tính tốn thiết kế 32 3.2.1 Quy trình vận hành hệ thống .32 3.2.2 Thiết kế phần cứng 33 3.2.3 Sơ đồ khối hệ thống 36 3.2.4 Sơ đồ kết nối 37 3.3 Thiết bị sử dụng mơ hình 40 3.3.1 Cảm biến lưu lượng 40 3.3.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 41 3.3.3 Van điện từ khí nén 42 3.3.4 Xylanh khí nén 42 3.3.5 Động giảm tốc .44 3.5.3 Động bơm 44 3.4 Thiết bị tủ điện 45 3.4.1 PLC 45 SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần 3.4.2 Bộ nguồn 45 3.4.3 Relay 47 Chương 4: THI CÔNG PHẦN CỨNG 49 4.1 Bộ phận cấp ly 49 4.2 Bộ phận cấp trân châu đá 49 4.3 Bộ phận pha chế trà sữa .50 4.4 Tổng quan mô hình thực tế 51 4.5 Thi công tủ điện 52 CHƯƠNG 5: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 54 5.1 Ngôn ngữ lập trình PLC .54 5.1.1 Ngôn ngữ lập trình LAD 54 5.1.2 Ngơn ngữ lập trình FBD 55 5.1.3 Ngôn ngữ lập trình STL 56 5.2 Điều khiển 56 5.3 Thuật tốn chương trình .57 5.3.1 Sơ đồ khối thuật toán 57 5.3.2 Chương trình lập trình 58 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .62 SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Hình 1.2 Pha chế trà sữa 13 Hình 2.2 Các loại thạch làm topping trà sữa 14 Hình 2.3 Ly trà sữa 14 Hình 2.4 So sánh ưu điểm hệ PLC so với kết nối cứng dùng relay timer 15 Hình 2.5 Một số ứng dụng PLC công nghiệp .16 Hình 2.6 Tổng quan PLC S7-1200 .17 Hình 2.7 Module tín hiệu 21 Hình 2.8 Module truyền thông 22 Hình 2.9 Cách thức truy xuất bit PLC S7-1200 .23 Hình 2.10 Hình ảnh số loại băng tải 25 Hình 2.11 Ứng dụng băng tải nhà máy sản xuất nước giải khát phân loại hàng 26 Hình 2.12 Các thành phần băng tải 26 Hình 2.13 Hình ảnh máy nén khí .28 Hình 2.14 Các thành phần cấu tạo máy nén khí 28 Hình 2.15 Van khí nén thực tế 29 Hình 2.16 Hình ảnh sơ đồ mô cấu tạo xylanh tác động đơn .32 Hình 2.17 Hình ảnh sơ đồ mô cấu tạo xylanh tác động kép .32 Hình 2.18 Van điện từ 33 Hình 2.19 Các thành phần cấu tạo 33 Hình 2.20 Hình ảnh số loại động DC .34 Hình 2.21 Các thành phần động DC .35 Hình 2.22 Mơ ngun lý hoạt động động DC 35 Hình 3.1 Bản vẽ phần cứng mơ hình 37 Hình 3.2 Bản vẽ phần cấp ly 37 Hình 3.3 Bản vẽ phần chứa vật liệu pha trộn 38 Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết cửa cấp đá thạch .38 Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết đựng đá thạch, trà 39 SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Hình 3.5 Sơ đồ tổng thể hệ thống 40 Hình 3.4 Sơ đồ kết nối PLC .43 Hình 3.7 Sơ đồ mạch động lực –bơm 43 Hình 3.6 Sơ đồ mạch động lực-động 43 Hình 3.7 Ngun lí hoạt động cảm biến .44 Hình 3.2 Cảm biến lưu lượng S401 44 Hình 3.8 Cảm biến hồng ngoại 46 Hình 3.10 Xi lanh khí nén 46 Hình 3.11 Động giảm tốc 47 Hình 3.9 Van điện từ Airtac 4V210-08 48 Hình 3.10 Xi lanh khí nén 48 Hình 3.11 Động giảm tốc 49 Hình 3.12 Động bơm 365 .50 Hình 3.13 PLC 1214C DC/DC/Rly 51 Hình 3.14 Bộ nguồn 24V 51 Hình 3.15 Bộ nguồn 12V 52 Hình 3.16 Relay Omron G2R-1-SND 24VDC 53 Hình 4.1 Mơ hình thực tế phận cấp ly 54 Hình 4.2 Mơ hình thực tế phận cấp đá thạch .55 Hình 4.3 Mơ hình thực tế phận khuấy đựng nguyên liệu .55 Hình 4.4 Mơ hình thực tế 55 Hình 4.5 Ngun lí hoạt động tủ điện PLC 56 Hình 4.6 Tủ điện PLC thực tế 57 Hình 5.1 Ngơn ngữ lập trình LAD .58 Hình 5.2 Ngơn ngữ lập trình FBD .59 Hình 5.3 Ngơn ngữ lập trình STL 60 Hình 5.4 Sơ đồ khối thuật tốn 61 Hình 5.5 Bảng tag OUTPUT .62 SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật module CPU PLC S7 1200 .18 Bảng 2.2 Bảng module hỗ trợ PLC S7-1200 .19 Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200 19 Bảng 2.4 Bảng module tín hiệu sử dụng cho S7-1200 20 Bảng 2.5 Bảng module truyền thông sử dụng cho S7-1200 21 Bảng 2.6 Bảng vùng nhớ PLC S7-1200 .23 SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian đồ án tốt nghiệp bước ngoặt cuối đánh dấu trưởng thành sinh viên giảng đường đại học.Để trở thành cử nhân hay kỹ sư đóng góp học cho phát triển đất nước Chính q trình hồn thành đồ án này, chúng em học thêm nhiều kiến thức kinh nhiệm khác hành trang giúp chúng em chuẩn bị bước xã hội để tìm kiếm cơng việc với chuyên ngành Lời chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy T.S Đỗ Thế Cần, khoa Cơ khí, trường Bách Khoa Đà Nẵng Trong suốt thời gian thực đề tài, thầy dành nhiều thời gian để hướng dẫn chúng em thực đề tài,Thầy bảo, định hướng giúp chúng em tìm hiểu kiến thức, kĩ cần thiết để hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp Thầy ln nhiệt tình hướng dẫn, sẵn sàng giúp đỡ chúng em gặp khó khăn việc thực đồ án Bên cạnh chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đặng Phước Vinh, Thầy duyệt đồ án nhóm em Em xin chân thành cảm ơn thầy khoa Cơ khí, thầy cô trường giảng dạy, giúp đỡ chúng em suốt bốn năm học qua Chính thầy cô xây dựng cho chúng em kiến thức tảng kiến thức chuyên môn để em hồn thành đề tài GVHH T.S Đỗ Thế Cần Sinh viên thực Nguyễn Thị Kim Thảo – Đường Nam Quốc Thắng SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, đất nước Việt Nam ta bước vào nghiệp Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa, việc đầu tư ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất nâng cao suất lao động, cho sản phẩm chất lượng, đáp ứng nhu cầu khách hàng quan trọng Một ngành phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng việc ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động lĩnh vực thiếu, có dây chuyền pha chế trà sữa tự động Nghiên cứu cho thấy rằng, thị trường trà sữa trở nên nóng khơng hết với vào hàng loạt thương hiệu lớn nhỏ, từ thương hiệu nước đến nước Các thương hiệu Dingtea, Koi, Royal Tea, Gong cha thương hiệu có mức độ phủ sóng mạnh mẽ thị trường Việt Nam Nhóm khách hàng đối tượng trẻ tuổi có tần suất uống trà sữa cao hẳn đối tượng khác 60% có tần suất uống lần/ tuần Nghiên cứu thị trường trà sữa tỉ lệ người có độ tuổi từ 15-21 có tần suất uống trà sữa 2-3 lần/ tuần cao chiếm 24% Những người trung niên từ 30-38 tuổi có tỉ lệ sử dụng trà sữa 2-3 lần/ tuần chiếm tỉ lệ 19%, số ấn tượng với nhóm khách hàng khó để tiếp cận với Nhận thấy số ấn tượng trên, nhiều người ví “Mỏ vàng” đổ xơ vào việc kinh doanh Nhận thấy nên nhóm chúng em đưa định làm đề tài thiết kế mơ hình hệ thống pha trà sữa tự động Mục tiêu để tiết kiệm nhân công đem lại lợi nhuận cho quán SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Hình 1.1 Các quán trà sữa phổ biến 10 ... .19 Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200 19 Bảng 2.4 Bảng module tín hiệu sử dụng cho S7-1200 20 Bảng 2.5 Bảng module truyền thông sử dụng cho S7-1200 21 Bảng 2.6 Bảng... 5.5 Bảng tag OUTPUT .62 SVTH: Nguyễn Thị Kim Thảo - Đường Nam Quốc Thắng Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Đỗ Thế Cần Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật module CPU PLC S7 1200 .18 Bảng 2.2 Bảng... động động DC 35 Hình 3.1 Bản vẽ phần cứng mơ hình 37 Hình 3.2 Bản vẽ phần cấp ly 37 Hình 3.3 Bản vẽ phần chứa vật liệu pha trộn 38 Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết cửa cấp đá