Mô hình chiết rót và đóng nắp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN THS NGHIÊM HOÀNG HẢI Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Trương Minh Khánh 1711020214 17DDCB1 Phạm Minh Hoàng 1711020089 17DDCB1 Trần Hữu Nghĩa 1711020154 17DDCB1 TP HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021 i LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là môn học cuối cùng đánh dấu sự kết thúc quá trình học tập và rèn luyện các kiến thức cơ bản trong khoảng thời gian.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS NGHIÊM HOÀNG HẢI Sinh viên thực hiện: MSSV: Trương Minh Khánh 1711020214 17DDCB1 Phạm Minh Hoàng 1711020089 17DDCB1 Trần Hữu Nghĩa 1711020154 17DDCB1 TP.HCM, ngày 05 tháng 09 năm 2021 Lớp: LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp môn học cuối đánh dấu kết thúc trình học tập rèn luyện kiến thức khoảng thời gian năm chúng em gắn bó với trường, đồng thời cũng mở đường thực tế vào sống tương lai Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp em thu thập, tổng hợp kiến thức học năm qua, qua đó rèn luyện khả tính tốn và giải qút vấn đề thực tế Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân thầy cô trường, đặc biệt thầy cô Viện Kỹ Thuật trường Đại học Cơng nghệ thành phố Hồ Chí Minh giúp đỡ chúng em tài liệu tham khảo để em hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Trong q trình nghiêm cứu, khó tránh khỏi sai sót, mong Thầy, Cơ bỏ qua giúp em hoàn thiện Đồng thời trình độ kỹ thuật, lý luận cũng kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp từ phía Thầy, Cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH SÁCH CÁC HÌNH v LỜI MỞ ĐẦU viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết đạt 1.7 Kết cấu đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Tổng quan hệ thống máy chiết rót và đóng nắp 2.2 Các công nghệ dây chuyền chiết rót và đóng nắp 2.2.1 Kiểm tra khuyết tật chai 2.2.2 Quy trình điều khiển máy trộn 2.2.3 Quy trình chiết rót vào chai 2.2.4 Quy trình đóng nắp chai 10 2.2.4.1 Thiết bị đóng nắp chai tự động là gì 10 2.2.4.2 Lợi ích thiết bị đóng nắp chai tự động 10 2.2.4.3 Nguyên lý hoạt động 11 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 12 3.1 Đưa phương án 12 3.2 Xây dựng phương án 13 ii 3.3 Hướng khắc phục 14 CHƯƠNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY 15 4.1 Mục tiêu 15 4.2 Giới thiệu mô hình 15 4.2.1 Phạm vi áp dụng 15 4.2.2 Các chức hệ thống 15 4.2.3 Nguyên lý hoạt động 16 4.2.3.1 Giai đoạn trộn và xả nguyên liệu 16 4.2.3.2 Giai đoạn chiết rót và đóng nắp 17 4.3 Cơ sở lý thuyết thiết bị sử dụng mô hình 17 4.3.1 Tổng quan PLC S7-1200 17 4.3.1.1 Giới thiệu PLC S7-1200 17 4.3.1.2 Cấu trúc tổng quan mô hình PLC S7-1200 18 4.3.1.3 Cấu trúc chi tiết mô hình PLC S7-1200 18 4.3.2 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 22 4.3.3 Các thiết bị mơ hình 23 4.4 Giới thiệu phần mềm lập trình cho PLC S7-1200 37 CHƯƠNG THI CÔNG SẢN PHẨM 42 5.1 Mô hình mô 42 5.2 Chương trình PLC mô 42 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 57 6.1 Kết đạt 57 6.2 Kết luận 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC PHẦN MÊM 59 iii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT LAD Ladder diagram FBD Function block diagram SCL Structured control language PLC Programmable logic controller TIA Totally Integrated Automation CPU Central Processing Unit HMI Human-Machine-Interface RAM Random Access Memory PET Polyethylene terephthalate iv DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Dây chuyền chiết rót và đóng sản phẩm công ty Tân Hiệp Phát Hình 2.2: Máy kiểm tra thuyết tật chai Hình 2.3: Bồn chứa nguyên liệu Hình 2.4: Bồn trộn nguyên liệu Hình 2.5: Máy chiết rót định lượng tới định mức Hình 2.6: Máy chiết rót bằng phương pháp chiết rót đẳng áp Hình 2.7: Máy chiết bàn quay 10 Hình 2.8: Máy đóng nắp chai tự động 11 Hình 3.1: Một số PLC thị trường 13 Hình 4.1: Bộ thí nghiệm PLC S7-1200 18 Hình 4.2: Nguồn cấp 19 Hình 4.3: Ngõ vào số 19 Hình 4.4: Ngõ số 20 Hình 4.5: Hiển thị và tạo tính hiệu tương tự 20 Hình 4.6: Ngõ vào và ngõ tương tự 21 Hình 4.7: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 22 Hình 4.8: Cảm biến vật cản hồng ngoại 24 Hình 4.9: Băng tải 25 Hình 4.10: Động giảm tốc DC2GN10 12V 10W 28 Hình 4.11: Xy lanh khí nén 28 Hình 4.12: Nguyên lý làm việc xy lanh khí nén 29 Hình 4.13: Nút nhấn và cấu tạo 30 Hình 4.14: Nút nhấn 31 Hình 4.15: Bộ nguồn 32 Hình 4.16: Nguyên lý hoạt động relay 33 Hình 4.17: Relay Omron G2R-2-SND 24VDC 33 v Hình 4.18: Van điện tử 34 Hình 4.19: Bản vẽ kĩ thuật van điện tử 35 Hình 4.20: Biểu tượng TIA Portal V15 màn hình Desktop 38 Hình 4.21: Phần mềm tia portal 38 Hình 4.22: Giao diện tia portal 39 Hình 4.23: Giao diện tia portal 39 Hình 4.24: Giao diện tia portal 40 Hình 4.25: Giao diện tia portal 40 Hình 4.26: Giao diện tia portal 41 Hình 5.1: Mô hệ thống chiết rót và đóng nắp chai 42 Hình 5.2: Chương trình PLC 43 Hình 5.3: Mở giao diện S7-PLCSIM V15 43 Hình 5.4: Giao diện Extended download to device 44 Hình 5.5: Giao diện Preview 44 Hình 5.6: Giao diện load results 45 Hình 5.7: Chương trình điều khiển chiết rót và đóng nắp 45 Hình 5.8: Lưu đồ thuật toán hệ thống chiết rót và đóng nắp 46 Hình 5.9: Chương trình điều khiển trộng nguyên liệu 47 Hình 5.10: Lưu đồ thuật toán hệ thống trộn nguyên liệu 47 Hình 5.11: Thư mục HMI_RT_1 48 Hình 5.12: Giao diện HMI 48 Hình 5.13: Mục Elements 49 Hình 5.14: Giao diện HMI 49 Hình 5.15: Mục Graphics 50 Hình 5.16: Tạo động khuấy 50 Hình 5.17: Tạo chai nước 51 Hình 5.18: Tạo máy đóng nắp chai 51 vi Hình 5.19: Tạo băng tải 52 Hình 5.20: Tạo cảm biến 52 Hình 5.21: Tạo ống nước 53 Hình 5.22: tạo bồn chứa 53 Hình 5.23: Mục basic objects 54 Hình 5.24: Giao diện chương trình HMI 54 Hình 5.25: Giao diện chương trình HMI 55 Hình 5.26: Mã code chạy hệ thống băng tải 55 Hình 5.27: Mã code tạo hiệu ứng chạy 56 Hình 5.28: Code nhập và xả nguyên liệu 56 Hình I: Chương trình PLC 59 Hình II: Chương trình trộn nguyên liệu 59 Hình III: Chương trình trộn nguyên liệu 60 Hình IV: Chương trình trộn nguyên liệu 60 Hình V: Chương trình trộn nguyên liệu 61 Hình VI: Chương trình trộn nguyên liệu 61 Hình VII: Chương trình chiết rót và đóng nắp 62 Hình VIII: Chương trình chiết rót và đóng nắp 62 Hình IX: Chương trình chiết rót và đóng nắp 63 Hình X: chương trình chiết rót và đóng nắp 63 Hình XI: Chương trình chiết rót và đóng nắp 63 vii LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển trí tuệ người ngày càng lên cao kèm theo đó phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển đó thì ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa góp phần không nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Những thành tựu nó có thể biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Các dây chuyền công nghệ sản xuất đại gần là hoàn toàn tự động bán tự động Trong đó có ngành sản xuất nước đóng chai, với đặc thù sản xuất dây chuyền khép kín, đảm bảo vệ sinh Với cơng nghệ cân đo định lượng xác, khâu đóng gói, chiết rót chai, thùng thành phẩm đảm bảo khử trùng Cũng vì lý này hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại khác Ngày nay, nhà máy xí nghiệp khơng thiếu dây chuyền sản xuất nhằm nâng cao suất đáp ứng cầu nhà sản xuất người tiêu dùng Là sinh viên theo học ngành “ Kỹ thuật điện, điện tử” nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nước nhà, em muốn nghiên cứu tìm hiểu thành tựu khoa học để có nhiều hội biết thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học, phục vụ tốt cho nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa Vì lí em chọn đề tài: “ Mơ hình chiết rót đóng nắp” viii CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài - Hiện nhu cầu sử dụng nước đóng chai thế giới cũng Việt Nam không ngừng tăng cao nên danh nghiệp đẩy mạnh quy trình sản xuất từ sử dụng tay chân lao động qua sử dụng tự động hóa giúp gia tăng sản phẩm cách tối đa Các doanh nghiệp hầu thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn và thay vào đó là lao động chuyên môn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp q trình sản xuất thơng qua máy tính - Trong đó hệ thống máy chiết rót và đóng nắp chai tự động sử dụng rộng rãi doanh nghiệp Qua đó cho thấy việc sử dụng hệ thống tự động hóa nhà máy đặt lên hàng đầu 1.2 Đối tượng nghiên cứu - Áp dụng hệ thống máy chiết rót và đóng nắp chai tự động vào công việc sản xuất nhằm hạn chế tổn hao khắc phục rủi ro quy trình sản xuất, an tồn vệ sinh nhà máy Đây cũng là đối tượng nghiên cứu nhóm 1.3 Mục đích nghiên cứu - Hiện công nghệ sản xuất chế tạo máy nước ta phát triển, đó công nghệ chế tạo máy chiết rót và đóng nắp chai cũng phát triển Nhưng nhìn chung cũng chế tạo hệ thống máy đơn giản công suất nhỏ Những máy chiết rót khơng hồn tồn tự động phải phụ thuộc can thiệp nhân cơng để hồn thành q trình chiết rót Các dây chuyền chiết rót và đóng nắp nước ta hầu nhập từ nước ngồi có giá thành cao, công ty hay tập đoàn lớn đủ khả đầu tư như: Công ty nhà máy bia Việt Nam hay Công ty CoCaCoLa… - Với mong muốn chế tạo máy có cơng suất lớn đáp ứng cho nhu cầu người tiêu dùng chế tạo sản xuất cung ứng dây chuyền sản xuất đó cho nhà sản xuất nước giảm nguồn nhập khẩu để ngày tự chủ mặt công nghệ + Code tạo hiệu ứng chạy cho chương trình HMI: Click vào Scripts/C Scipts/HieuUngChay Hình 5.27: Mã Code tạo hiệu ứng chạy + Code nhập và xả nguyên liệu: Click vào Scripts/C Scipts/NguyenLieu Hình 5.28: Code nhập và xả nguyên liệu 56 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 6.1 Kết đạt - Thiết kế thành cơng mơ hình mơ chiết rót và đóng nắp chai - Sử dụng PLC để xây dựng hệ thống điều khiển - Sử dụng HMI để mơ mơ hình 2D - Mơ hình hoạt động ổn định, linh hoạt - Giảm sử dụng nhân công lao động tay chân - Lập chương trình PLC điều khiển mô mình thông qua chế độ (Auto, Manual) 6.2 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu thực đề tài với tận tình bảo thầy Nghiêm Hồng Hải , với nỡ lực nhóm đến em hoàn thành đầy đủ công việc mà đề tài tốt nghiệp yêu cầu Trong q trình làm việc em tích lũy số kiến thức đế nhanh chóng nắm bắt kiến thức PLC cũng ứng dụng điều khiển để từ đó có thể nắm bắt cơng nghệ chiết rót đóng nắp nhà máy Dây chuyền chiết rót và đóng nắp sản phẩm tin cậy nhà doanh nghiệp và ngoài nước đem vào sản xuất là điều mà nhóm muốn thực Tuy nhiên nhóm hạn chế kiến thức và tình hình khách quan dịch Covid nên nhóm có thể thi công mô hình mô phỏng, dù nhóm cũng tìm hiểu chế hoạt động và nguyên lý giống thực tế 57 TÀI LIỆU KHAM THẢO - Tài liệu kham thảo sách: Ths Nguyễn Vạn Quốc Lập trình PLC Trường Đại học công nghệ TP.HCM, ấn 2016 Ts Lê Ngọc Bích SCADA Trường Đại học công nghệ TP.HCM, ấn 2016 Hoàng Vân Ninh Truyền động điện Trường Đại học công nghệ TP.HCM, ấn 2016 - Tài liệu kham thảo nguồn internet: Https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet/ 58 PHỤ LỤC PHẦN MỀM - Chương trình PLC Hình I: Chương trình PLC - Chương trình PLC + Chương trình trộn nguyên liệu: Hình II: Chương trình trộn nguyên liệu 59 Hình III: Chương trình trộn nguyên liệu Hình IV: Chương trình trộn nguyên liệu 60 Hình V: Chương trình trộn nguyên liệu Hình VI: Chương trình trộn nguyên liệu 61 + Chương trình chiết rót và đóng nắp: Hình VII: Chương trình chiết rót và đóng nắp Hình VIII: Chương trình chiết rót và đóng nắp 62 Hình IX: Chương trình chiết rót và đóng nắp Hình X: Chương trình chiết rót và đóng nắp Hình XI: Chương trình chiết rót và đóng nắp 63 - Code băng tải chạy: #include "GlobalDefinitions.h" void BanTaiChayHU() { //Insert the code starting here if(GetTagBit("BangTai")==1) { if(GetTagBit("BangTaiChay")==1) SetTagBit("BangTaiChay",FALSE); else SetTagBit("BangTaiChay",TRUE); } } - Code hiệu ứng chạy: #include "GlobalDefinitions.h" void Hieu_Ung_Chay() { int Effect = GetTagWord("HieuUng"); switch(Effect) { case 0: SetTagBit("Nap",FALSE); SetTagBit("CamBienRotDay",FALSE); SetTagWord("MucNuoc",0); SetTagBit("CamBienChietRot",FALSE); SetTagBit("CamBienDongNap",FALSE); 64 SetTagBit("DongNapThanhCong",FALSE); SetTagBit("Nhan",FALSE); if(GetTagBit("BangTai")==TRUE) IncreaseTag("DiChuyen",1); if(GetTagWord("DiChuyen")>14) { SetTagBit("CamBienChietRot",TRUE); IncreaseTag("HieuUng",1); } break; case 1: if(GetTagBit("VanChiet")==TRUE) { IncreaseTag("MucNuoc",1); if(GetTagWord("MucNuoc")==12) { SetTagBit("CamBienRotDay",TRUE); IncreaseTag("HieuUng",1); } } break; case 2: if(GetTagBit("BangTai")==TRUE) IncreaseTag("DiChuyen",1); if(GetTagWord("DiChuyen")>38) { SetTagBit("CamBienDongNap",TRUE); 65 IncreaseTag("HieuUng",1); } else { SetTagBit("CamBienDongNap",FALSE); } break; case 3://if(GetTagBit("CamBienDongNap")==TRUE) //SetTagWord("DongNap",100); if(GetTagBit("DongNapBit")==TRUE) SetTagWord("DongNap",100); if(GetTagWord("DongNap")==100) { SetTagBit("Nap",TRUE); } if(GetTagBit("Nap")==TRUE) { SetTagWord("DongNap",0); IncreaseTag("HieuUng",1); } break; case 4: SetTagBit("DongNapThanhCong",TRUE); if(GetTagBit("BangTai")==TRUE) IncreaseTag("DiChuyen",1); if(GetTagWord("DiChuyen")>70) 66 { SetTagBit("Nhan",TRUE); } break; } if(GetTagWord("DiChuyen")>14 && GetTagWord("DiChuyen")38 && GetTagWord("DiChuyen")90 && GetTagWord("DiChuyen")94) { IncreaseTag("SoLuongSanPham",1); SetTagWord("DiChuyen",0); SetTagWord("HieuUng",0); } } - Code trộn nguyên liệu: void NguyenLieu() { //Insert the code starting here int nl1 = GetTagWord("NguyenLieu1"); int nlc1=GetTagWord("NguyenLieuCai1"); int nl2=GetTagWord("NguyenLieu2"); int nlc2=GetTagWord("NguyenLieuCai2"); int nl3=GetTagWord("NguyenLieu3"); int nlc3=GetTagWord("NguyenLieuCai3"); if(nl1>nlc1) 68 SetTagWord("NguyenLieu1",nlc1); if(nl2>nlc2) SetTagWord("NguyenLieu2",nlc2); if(nl3>nlc3) SetTagWord("NguyenLieu3",nlc3); if(GetTagBit("VanNguyenLieu1")==1) { if(nl1