NGHIÊN cứu, CHẾ tạo máy PHA cà PHÊ tự ĐỘNG

2022 TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ TỰ ĐÔNG Họ tên sinh viên: Phạm Thanh Công ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Quận Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Mã sinh viên: 1811505520203 Lớp: 18TDH2 Đà Nẵng, 5/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Quận Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Mã sinh viên: 1811505520203 Lớp: 18TDH2 Đà Nẵng, 5/2022 TÓM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Mã SV: 1811505520203 Lớp: 18TDH2 Để có kết ngày hơm q trình thực đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động” ta có nội dung sau: Đối với người bận rộn với công việc có thói quen uống cà phê ngày Điều tốt, có số vấn đề khơng phải có đủ thời gian để tự pha chế đồ uống Họ cần thuận tiện, tiết kiệm thời gian, nhanh chóng đảm bảo chất lượng vệ sinh Và tiêu chí cho q trình nghiên cứu, chế tạo mơ hình máy pha cà phê tự động Để đáp ứng điều đó, trước hết ta phải xem xét, khảo sát, đánh giá so sánh để đưa phương pháp tối ưu phù hợp Phương pháp tối ưu mà lựa chọn mơ hình máy pha cà phê tự động có ứng dụng điều khiển PLC s7-1200 Và để chế tạo thành cơng mơ hình ta cần phải phân tích tn thủ quy trình dự án nói chung đồ án nói riêng Ngồi sở lý thuyết tìm hiểu trước quan trọng thứ hai quy trình thiết kế Sau đo đạt kích thước, ước lượng khơng gian mơ hình thiết kế vẽ chi tiết mơ hình AutoCad Dựa vào ta thiết kế chế tạo khung sườn cho mơ hình Có mơ hình khí, ta tiến hành tính chọn thiết bị vị trí lắp đặt thiết bị Sau hoàn thành lắp đặt thiết bị, ta tiến hành vẽ sơ đồ khối, sơ đồ đấu dây, nguyên lý điều khiển I/O thiết bị Sau tiến hành đấu nối kiểm thơng mạch Để hiểu q trình nghiên cứu, chế tạo mơ hình ta cần phải ý đến khâu, bước hoạt động mơ hình: Có khâu bước thực  Khâu 1: khâu xả liệu ( CF1, CF2, đường)  Khâu 2: khâu xả nước  Khâu 3: khuấy - Bước 1: thao tác đặt ly vào vị trí đầu băng tải - Bước 2: thao tác chọn thông qua nút ấn - Bước 3: sau pha chế xong, lấy ly khỏi băng tải Và để dễ dàng điều khiển giám sát thông qua PLC sử dụng WinCC để thực scada cho mơ hình máy pha cà phê tự động Và sau cùng, kiểm tra điều kiện I/O PLC tiến hành lập trình, thiết kế giao diện giám sát cho PLC s7-1200 qua phần mềm TIA Portal V16 Kết nối, download chương trình xuống mơ hình Chạy thử nghiệm reset lỗi vấn đề phát sinh Kết đạt tương đối hài lòng, đáp ứng u cầu đặt Mơ hình chạy ổn định, cho sản phẩm đảm bảo an toàn, vệ sinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Quận Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công MSV: 1811505520203 Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Máy pha cà phê tự động - Lập trình điều khiển dùng PLC S7-1200 giám sát WinCC - Mơ hình hoạt động hai chế độ: điều khiển tay tự động - Các tiêu chuẩn chất lượng vệ sinh an tồn thực phẩm Nội dung đồ án: - Tổng quan máy pha cà phê loại máy pha chế thức uống tự động - Nghiên cứu, khảo sát đánh giá máy pha cà phê máy pha chế thức uống tự động có - Thiết kế, chế tạo, lập trình điều khiển giám sát máy pha cà phê tự động - Nhận xét, đánh giá hướng phát triển đồ án Các sản phẩm dự kiến - Báo cáo đồ án tốt nghiệp - Mơ hình máy pha cà phê tự động - Chương trình điều khiển dùng PLC S7-1200 giám sát WinCC - Các vẽ thiết kế mơ hình Ngày giao đồ án:21/2/2022 Ngày nộp đồ án:23/5/2022 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày 21 tháng năm 2022 Người hướng dẫn TS Nguyễn Đức Quận LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế giới nói chung Việt Nam nói riêng phát triển mạnh mẽ, cách mạng khoa học kỹ thuật công nghệ có bước đột phá mới, đời sống nhân dân ngày càngđược nâng cao Song song với phát triển xu cơng nghiệp hóa, đại hóa nước ta nước giới dần nâng cấp, hệ thống tự động đưa vào trình lao động sản xuất Tuy nhiên để làm điều cần phải có nguồn lao động tri thức, đặc biệt cần tri thức kỹ thuật Với mục đích nghiên cứu ứng dụng để tạo nhiều sản phẩm công nghiệp hóa đại hóa, đưa người lại gần với máy móc thiết bị Hiểu đó, phần sinh viên theo học ngành tự động hóa, em định thực đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động” Đây đề tài chọn làm đồ án tốt nghiệp Mục đích nghiên cứu chế tạo giúp qn cà phê, cơng ty xí nghiệp, gia đình tiết kiệm thời gian việc pha chế thức uống Đồ án tốt nghiệp, nghiên cứu kết vận dụng kiến thức học tập trường thực tế để thiết kế, chế tạo lập trình cho mơ hình Cũng nhờ mà người thực hiểu rõ có lý thuyết Đề tài “Nghiên cứu chế tạo máy pha cà phê tự động” sở để người thực thiết kế hệ thống tự động hóa thực tế sau Trên tinh thần với hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Đức Quận, bạn bè chung khóa, em bắt tay vào thực đề tài mong muốn sản phẩm hồn thành đón nhận Trong q trình thực đề tài này, chắn không tránh khỏi thiếu sót Nếu có sơ suất kính mong đọc giả, thầy bạn đóng góp ý kiến để sản phẩm lần sau hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đức Quận - Giảng viên học phần đồ án tốt nghiệp 221DTNTD01 nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn em việc thực đề tài Em xin gửi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện - Điện Tử tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài Em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 18TDH2 chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cảm ơn đến gia đình, bạn bè chia sẻ động viên lúc khó khăn Xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Đề tài thực hiện, có tham khảo Youtube dựa vào số tài liệu trước Nhưng khơng chép từ tài liệu hay đồ án có trước Các kết công bố Đồ án tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU,CHẾ TẠO MÁY PHA CÀ PHÊ TỰ ĐỘNG” trung thực khơng chép từ cơng trình khác Sinh viên thực Phạm Thanh Công ii Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động I0.7 Q0.7 ĐÈN CF1 I1.0 NÚT ẤN CF1 Q1.0 ĐÈN ĐƯỜNG I1.1 NÚT ẤN CF2 Q1.1 ĐÈN CF2 I1.2 RESET Q2.0 ĐÈN KHÔNG ĐƯỜNG I1.3 NÚT ẤN ĐƯỜNG Q2.1 ĐÈN START I1.4 NÚT ẤN KHÔNG ĐƯỜNG Q2.2 ĐÈN STOP I1.5 SWITCH ĐỘNG CƠ KHUẤY Q2.3 Giao diện viết chương trình để lập trình mơ hình Cần sử dụng thuật logic tập lệnh để lập trình theo yêu cầu tránh xung đột chương trình, gây lỗi nhớ chương trình khơng hoạt động theo u cầu (Xem hình 3-41, 3-42) Hình 3-41 Giao diện viết chương trình Hình 3-42 Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Cơng Viết chương trình Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 63 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động CHƯƠNG 4: THI CƠNG LẬP TRÌNH KẾT NỐI 4.1 Thi cơng: Sau tính tốn, thiết kế, chương tiến hành thực thi cơng lập trình cho hệ thống Thi công: hệ thống thi công bao gồm thi công phần cứng (lắp đặt) thi công phần điện ( đấu nối) - Về phần cứng: tiến hành lắp ráp thiết bị vào mơ hình gia cơng trước - Về phần điện: đấu nối thiết bị lắp ráp vào mơ hình với dây điện 0.5mm, đấu nối DI, DO plc kí hiệu đường dây Lập trình: Chương trình lập trình dựa vào nguyên lý hoạt động lưu đồ giải thuật hệ thống từ cấp nguồn hệ thống dừng hoạt động Tất qui trình hoạt động hệ thống phải bám sát theo giải thuật để mô hình hoạt động cách tối ưu  Thi cơng hệ thống: Dưới hình ảnh thực tế hồn thành mơ hình máy pha cà phê tự động Hiện mơ hình đáp ứng u cầu đề tài Hình 4-1 Tổng quan mơ hình thực tế Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 64 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động  Thi công phần cứng: - Lắp ráp băng tải khung định hình: - Lắp ráp động băng tải cố định chữ L, cố định khoảng cách hợp lý khâu 2 Hình 4-2 Lắp ráp động chữ L Trong đó:  1: băng tải  2: chữ L  Lắp gá cảm biến cảm biến vào vị trị cố định khoảng cách bên băng tải Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 65 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động 2 Hình 4-3 Vị trí gắn gá cảm biến, cảm biến Trong đó:  1: cảm biến  2: gá cảm biến - Lắp ráp phiểu xilanh khí nén, cố định ốc vít dây gút 2 Hình 4-4 Lắp đặt phiểu chứa liệu xilanh Trong đó:  1: xilanh khí nén  2: phiểu chứa liệu Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 66 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động - Tạo hộp nút bìa phơm để cố định nút nhấn: Hình 4-5 Tạo hộp nút nhấn  Thi công phần điện: - Để phần cứng hoạt động phần điện điều khiển đóng vai trị định cho tồn hệ thống Các thao tác đấu nối thiết bị điện với phải chuẩn xác, đấu sai dẫn tới hư hỏng thiết bị khiến hệ thống gặp lỗi vận hành Vì việc thi công phần điện cần phải thực đấu nối qua sơ đồ trước, kiểm tra, đo thông mạch, tránh trường hợp chập cháy đáng tiếc Trước tiến hành đấu nối, dựa nguyên lý hoạt động thiết bị, em tiến hành vẽ sơ đồ đấu nối phần mềm AutoCAD Và việc đấu nối thực tế dựa sơ đồ Xem phụ lục Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 67 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Hình 4-6 Sơ đồ đấu nối Bảng 4.1 Bảng mô tả số ký hiệu thiết bị sơ đồ Ký hiệu Địa Mô tả N1 I0.0 Nút nhấn START N2 I0.1 Nút nhấn STOP N3 I1.0 Nút nhấn cf1 N4 I1.1 Nút nhấn cf2 N5 I1.3 Nút nhấn đường N6 I1.4 Nút nhấn không đường Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 68 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động - N7 I1.5 Switch N8 I1.2 Reset C1 Q0.0 Cuộn coi relay C2 Q0.0 Cuộn coi relay Q0.1 Động băng tải Q0.2 Van liệu Q0.3 Van liêu Q0.4 Van liệu Q0.5 Động bơm nước Q0.6 Van khuấy A Q0.7 Đèn báo nút nhấn N3 B Q1.0 Đèn báo nút nhấn N5 C Q1.1 Đèn báo nút nhấn N4 D Q2.0 Đèn báo nút nhấn N6 E Q2.1 Đèn báo nút nhấn N1 F Q2.2 Đèn báo nút nhấn N2 G Q2.3 Động khuấy Sau hoàn chỉnh sơ đồ đấu nối, tiến hành đấu nối thực tế thiết bị điện Kết đấu nối thực tế thể qua hình ảnh đây: - Hình 4-7 Kết đấu nối Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 69 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Hình 4-8 Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Kết đấu nối Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 70 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Hình 4-9 Hộp nút nhấn - Nhược điểm: mơ hình khơng sử dụng tủ điện cho hoạt động hệ thống, tính thẩm mỹ khơng cao - Ưu điểm: mơ hình nhỏ gọn, thiết bị ít, đấu nối đơn giản, đặt phía băng tải, dễ dàng quan sát sửa chữa Tiết kiệm chi phí  Lập trình hệ thống: Chương trình điều khiển, giám sát viết cho PLC S7 - 1200 ngôn ngữ LAD, với hỗ trợ phần mềm TIA Portal Dưới chương trình hệ thống Bắt đầu với việc thiết lập PLC tag đầu vào, đầu ra:  Address %Ix.y địa đầu vào PLC  Address %Qx.y địa đầu PLC  Address %Mx.y địa bit trung nhớ (bộ nhớ nội) PLC Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 71 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 72 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động Hình 4-10 PLC tag đầu vào, đầu 4.2 Giao diện kết nối WinCC phần mềm TIA Portal Hình 4-11 Giao diện Screen Giao diện giám sát hồn thành thiết kế (Hình 4-12) Hình 4-12 Màn hình giám sát sau nhấn “runtime” Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 73 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động KẾT LUẬN I Kết luận chung Trải qua tình tìm hiểu bắt tay vào thực công việc song song với hướng dẫn giảng viên em hồn thành đề tài “Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động” với kết đạt sau: - Thiết kế thi cơng mơ mục tiêu ban đầu - Mơ hình hoạt động tương đối ổn định cho sản phẩm mong muốn - Tối ưu thời gian pha chế cho người dùng, phù hợp nơi cơng cộng - Hiểu q trình thực dự án tự động - Sử dụng tương đối phần mềm hỗ trợ chuyên ngành Cad, paint… - Rèn luyện, nâng cao kỹ cần có sinh viên ngành tự động hóa thiết kế thuật tốn, lập trình, mơ phỏng, kỹ làm việc nhóm, kỹ tìm kiếm chọn lọc thông tin qua sách, báo, internet…  Ưu điểm nhược điểm mơ hình: - Ưu điểm: Mơ hình tự động với độ xác tương đối cao ổn định Giao diện điều khiển giám sát WinCC tương đối dễ hiểu Tối ưu thời gian pha chế Đảm bảo vệ sinh giúp người dùng an tâm chất lượng - Nhược điểm: Mơ hình tương đối dễ nhìn, chưa thực bắt mắt  Trong trình tự nghiên cứu thực cịn nhiều hạn chế, chưa khai thác chưa tối ưu phần chương trình Tuy nhiên, học thân áp dụng kiến thức vào đề tài, chưa thực giỏi tâm huyết II Đề xuất hướng phát triển Có thể ứng dụng rộng rãi vào thực tế đời sống Mơ hình tương đối nhỏ gọn tiết kiệm chi phí gia cơng số lượng Nậng cấp mơ hình cách sử dụng thêm thiết bị cần thay đổi chương trình điều khiển Có thể ứng dụng thêm nhiều phương thức điều khiển nhác wed, bluetooth Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 74 Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Tùng, Nguyễn Xuân Hưng (2020) Máy pha café, Đồ án tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật_Đại Học Đà Nẵng [2] Tự Động Hóa PLCTECH (2019) Giới thiệu chung PLC s7 1200 https://drive.google.com/drive/folders/1LC-s-O030CdyTUATZRhNbl5w2aRHgI5?usp=sharing [3] HQTECH Industrial Automation (2018) Mơ hình máy pha cà phe tự động _s7 200_0983830139 https://www.youtube.com/watch?v=fUnSsFVHfyA Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Công Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Quận 75 PHỤ LỤC Phụ lục (File phụ lục 1.pdf đính kèm) Phụ lục (File phụ lục 2.pdf đính kèm) Phụ luc (File phụ lục 3.pdf đính kèm) Phụ lục 76 ... quan máy pha cà phê loại máy pha chế thức uống tự động - Nghiên cứu, khảo sát đánh giá máy pha cà phê máy pha chế thức uống tự động có - Thiết kế, chế tạo, lập trình điều khiển giám sát máy pha cà. .. tâm) CF1: Cà phê loại CF2: Cà phê loại ix Đề tài: Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động MỞ ĐẦU Đề tài đồ án tốt nghiệp: ? ?Nghiên cứu, chế tạo máy pha cà phê tự động? ?? đề tài tìm hiểu nghiên cứu... ứng dụng qn cà phê gia đình Nội dung nghiên cứu:  Tổng quan máy pha cà phê loại máy pha chế thức uống tự động  Nghiên cứu, khảo sát đánh giá máy pha cà phê máy pha chế thức uống tự động có 