Mô hình chiết rót và đóng nắp chai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH CHIẾT RĨT VÀ ĐĨNG NẮP CHAI NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S TRƯƠNG THU HIỀN Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: VŨ VƯƠNG TRỌNG THIÊN 1811051636 18DTDA2 NGUYỄN KHA LÝ 1811050290 18DTDA2 THÁI MAI HỒNG VỸ 1811050263 18DTDA2 Tp Hồ Chí Minh, tháng / 2022 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Trong đồ án đề cập đến cách chọn thiết bị điều khiển, thiết kế chương trình điều khiển thi cơng mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai Mơ hình điều khiển thơng qua PLC Mitsubishi FX1S PLC phổ biến dành hệ thống điều khiển khu công nghiệp tự động quy mô nhỏ vừa với yêu cầu ổn định chất lượng cao Mơ hình thiết kế đơn giản với khâu: chiết rót, đóng nắp vận chuyển chai Trong mơ hình sử dụng cảm biến quang để xác định vị trí chai Do điều kiện khó khăn kinh phí khơng cho phép nên mơ hình cịn nhiều thiếu sót khơng mong muốn Hi vọng quý bạn đọc tìm hiểu khóa luận để phục vụ cho nhu cầu cần thiết học tập trình làm việc nhà máy Bố cục đồ án: Chương 1: Giới thiệu Giới thiệu thực trạng q trình sản xuất nước đóng chai Chương 2: Tổng quan giải pháp Quá trình sản xuất vài cơng ty nước đóng chai Chương 3: Phương pháp giải Mục tiêu, giới hạn đề tài, nội dung nghiên cứu đề tài Chương 4: Quy trình thiết kế phần cứng phần mềm Mô tả phần cứng Tính chọn thiết bị, thiết kế chương trình điều khiển Chương 5: Thi cơng mơ hình Thể q trình hoạt động thực tế mơ hình Chương 6: Kết luận hướng phát triển Kết đạt hạn chế mơ hình Qua nêu phương hướng phát triển sau iii ABSTRACT In this project, we will mention how to choose a control device, design a control program and build a model of the bottle filling and capping system The model is controlled via PLC Mitsubishi FX1S is one of the popular PLC for control systems in small and medium-sized automatic industrial parks with high quality and stability requirements Simple design model with three stages: filling, capping and transporting bottles In this model use optical sensor to locate bottle Due to difficult conditions and inadequate funding, the model has many shortcomings and is not as expected Hope readers can learn this thesis so that they can serve their necessary needs in studying and working in factories Project layout: Chapter 1: Introduction Introduction to the current situation of bottled water production Chapter 2: Solution overview The production process of several bottled water companies Chapter 3: Solution method Objectives, limitations of the topic, research content of the topic Chapter 4: Hardware and software design process Hardware description Calculate device selection, design control program Chapter 5: Model construction Shows the actual operation of the model Chapter 6: Conclusion and development direction The obtained results and limitations of the model Thereby, the future development direction is outlined iv MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Giới thiệu 1.1 Kiểm tra chai lỗi .3 1.2 Chiết nước vào chai 1.3 Đóng nắp chai Chương 2: Tổng quan giải pháp 2.1 Hệ thống máy chiết rót thức uống Carbonated 2.2 Quy trình sản xuất CocaCola Chương 3: Phương pháp giải 11 3.1 Xác định mục tiêu giới hạn đề tài .11 3.1.1 Mục tiêu 11 3.1.2 Giới hạn đề tài: chiết rót đóng nắp chai 11 3.1.3 Nghiên cứu thiết kế 12 3.2 Mơ tả khái qt mơ hình chiết rót đóng nắp dự kiến để đạt mục tiêu 12 3.2.1 Bản vẽ tổng thể hệ thống 12 3.2.2 Các thông số kỹ thuật yêu cầu để thiết kế 14 3.2.3 Sơ đồ khối hệ thống 14 3.2.4 Mô tả chức hệ thống 15 3.2.5 Các phần mềm cơng cụ tính tốn 15 Chương 4: Quy trình thiết kế phần cứng phần mềm .15 4.1 Phần khí mơ hình 16 4.1.1 Mô tả phần mâm xoay 16 4.1.2 Mô tả cấu cấp nắp 17 4.1.3 Mô tả cấu xoay nắp 17 4.1.4 Mô tả phần khung sườn cố định mơ hình 18 4.1.5 Mô tả phần băng tải .18 4.2 Tính tốn chọn thiết bị truyền động .21 4.2.1 Bơm nước mini 21 4.2.2 Động Step điều khiển mâm xoay 22 v 4.2.3 Bộ điều khiển động step (Driver Step) 23 4.2.4 Động giảm tốc điều khiển băng tải 25 4.2.5 Động giảm tốc đóng nắp chai 26 4.2.6 Xylanh khí nén 29 4.2.7 Van điện từ khí nén .31 4.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển cho mơ hình máy chiết rót đóng nắp 33 4.3.1 Cảm biến quang E18-D80NK .26 4.3.2 Thiết bị đóng cắt (Aptomat) 33 4.3.3 Bộ chuyển đổi nguồn 24VDC .34 4.3.4 CPU PLC MITSUBISHI FX1S-20MT-001 36 4.3.5 Mạch giảm áp 35 4.3.6 Nút ấn 36 4.3.7 Đèn báo 39 4.3.8 Cầu đấu TB-15A/10P 39 4.3.9 Dây điện 40 4.3.10 Các thành phần khác mơ hình 41 4.4 Danh sách tổng hợp thiết bị cho mơ hình chiết rót đóng nắp 42 4.5 Thiết lập vẽ điện 45 4.6 Lưu đồ giải thuật 47 4.7 Mô tả hoạt động hệ thống 48 4.8 Bảng địa I/O hệ thống 48 4.9 Xây dựng chương trình điều khiển 49 4.10 Thiết kế tủ điện 50 Chương 5: Thi cơng mơ hình 50 5.1 Tổng thể mơ hình chiết rót đóng nắp 51 5.2 Quá trình hoạt động 53 Chương 6: Kết luận hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Phụ lục 60 vi DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 4.1 Danh sách thiết bị mạch điều khiển 43 Bảng 4.2 Danh sách thiết bị phần động lực 44 Bảng 4.3 Bảng địa I/O 48 Bảng 4.4 Bảng địa PLC 49 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động Hình 1.2 Máy kiểm tra lỗi chai Hình 1.3 Máy chiết bàn quay .5 Hình 1.4 Máy chiết rót đóng nắp kiểu bàn xoay Hình 2.1 Hệ thống máy chiết rót thức uống Carbonated Hình 2.2 Máy súc rửa chai hệ thống Hình 2.3 Máy chiết rót đóng nắp chai hệ thống Hình 2.4 Chai CocaCola chiết rót, đóng nắp Hình 2.5 Sản phẩm sau đóng gói theo lốc Hình 3.1 Chai nước 300ml 12 Hình 3.2 Bản vẽ tổng thể hệ thống 13 Hình 3.3 Sơ đồ khối mơ hình chiết rót đóng nắp 14 Hình 4.1 Đồ gá mâm xoay 16 Hình 4.2 Đồ gá cấp nắp 17 Hình 4.3 Đồ gá động xoáy nắp 17 Hình 4.4 Thanh nhơm cố định (60x30) 18 Hình 4.5 Thông số nhôm cố định (60x30) 18 Hình 4.6 Thanh nhơm cố định (40x20) 19 Hình 4.7 Thơng số nhơm cố định (40x20) 19 Hình 4.8 Thanh sắt hộp đen (18x18) 20 Hình 4.9 Băng tải 21 Hình 4.10 Bơm mini MB365 .21 Hình 4.11 Động Step .22 Hình 4.12 Driver Step TB6600 24 Hình 4.13 Sơ đồ đấu nối Driver-Step_PLC .24 Hình 4.14 Động Cơ DC Giảm Tốc GA25-370 24VDC 25 viii Hình 4.15 Động Cơ DC Giảm Tốc JGB37-520 24VDC 26 Hình 4.16 Xylanh khí nén ty TDA 16X45 28 Hình 4.17 Cấu tạo van điện từ 30 Hình 4.18 Van điện từ ZGUA 30 Hình 4.19 Cấu tạo cảm biến quang 31 Hình 4.20 Cảm biến quang 32 Hình 4.21 Sơ đồ đấu dây cảm biến 33 Hình 4.22 Aptomat Lioa 2P 30A .34 Hình 4.23 Bộ nguồn tổ ong 35 Hình 4.24 Mạch giảm áp LM2596 3A 36 Hình 4.25 Cấu trúc bên PLC 37 Hình 4.26 PLC FX1S-20MT 37 Hình 4.27 Nút nhấn 38 Hình 4.28 Đèn báo 39 Hình 4.29 Cầu đấu 39 Hình 4.30 Dây điện 40 Hình 4.31 Ống dẫn khí .41 Hình 4.32 Ống dẫn nước 41 Hình 4.33 Bình khí nén 42 Hình 4.34 Bình đựng nước 42 Hình 4.35 Mạch động lực 45 Hình 4.36 Mạch điều khiển 46 Hình 4.37 Lưu đồ giải thuật hệ thống 47 Hình 4.38 Bản vẽ thiết kế tủ điện 50 Hình 5.1 Tổng qt mơ hình nhìn từ phía 51 Hình 5.2 Tổng thể mơ hình chiết rót nhìn nghiêng 51 Hình 5.3 Mặt trước tủ điện 52 Hình 5.4 Bên tủ điện 52 Hình 5.5 Tủ điện mơ hình 53 ix Hình 5.6 Ảnh chai vị trí bắt đầu 54 Hình 5.7 Ảnh chai vị trí rót nước 54 Hình 5.8 Ảnh chai vị trí cấp nắp .54 Hình 5.9 Ảnh chai vị trí vặn nắp 54 Hình 5.10 Q trình chiết rót, đóng nắp hồn thành 55 Hình 6.1 Cánh tay Robot khâu đóng thùng 57 x LỜI MỞ ĐẦU Hiện trình tự động hóa cơng nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển Mỹ, Nhật, … tự động hóa khơng cịn xa lạ Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chuyên mơn cao Trong cơng Cơng nghiệp hố - Hiện đại hố đất nước, khí nói chung đóng vai trò quan trọng Nhưng ngày với phát triển vượt bậc cơng nghệ, khí truyền thống mang lại hiệu cao kinh tế thị trường Chính xuất xu hướng cơng nghệ, kết hợp khí, cơng nghệ thơng tin điện tử để hình thành lĩnh vực mới: Lĩnh vực Tự động hoá Trên giới, tự động hoá xuất từ lâu phát triển mạnh, Việt Nam lĩnh vực trình hình thành phát triển Một sản phẩm ngành tự động hố hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động Bên cạnh nhu cầu nước uống sản phẩm đóng gói ngày tăng Là sinh viên theo học ngành “Kỹ thuật điều khiển tự động hóa” nhu cầu thực tế cơng nghiệp nước nhà, nhóm em muốn nghiên cứu tìm hiểu, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai nước tự động Mặc dù chúng em cố gắng để hồn thiện hệ thống cịn nhiều khó khăn kiến thức nên khơng tránh khỏi thiếu sót Phụ lục Catalog thiết bị điện hệ thống:  PLC Misubishi FX1S - 20MT 60 61  Cảm biến quang E18-D80NK 62  Động Step NEMA 17 63  Driver Step TB6600 64 65  Động giảm tốc dùng cho băng tải ( Động Cơ DC Giảm Tốc GA25-370 24VDC) 66  Động xoay nắp ( Động Cơ DC giảm tốc JGB37-520 24VDC) 67  Aptomat Lioa 2p 30A 68  Dây điện 69 PHỤ LỤC PHẦN MỀM 70 71 72 73 74 ... MỤC HÌNH ẢNH HÌNH TRANG Hình 1.1 Hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động Hình 1.2 Máy kiểm tra lỗi chai Hình 1.3 Máy chiết bàn quay .5 Hình 1.4 Máy chiết rót đóng nắp. .. Hình 2.1 Hệ thống máy chiết rót thức uống Carbonated Hình 2.2 Máy súc rửa chai hệ thống Hình 2.3 Máy chiết rót đóng nắp chai hệ thống Hình 2.4 Chai CocaCola chiết rót, đóng nắp. .. sản xuất chiết rót đóng nắp chai: Dây chuyền chiết rót tự động dây chuyền tiên tiến, đại tính đến nay, tự động hóa từ khâu sản xuất, đóng nắp chai đóng thùng thay hiệu máy chiết rót, máy đóng nhãn,