Thiết kế mô hình máy rửa khay nhựa tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY RỬA KHAY NHỰA TỰ ĐỘNG NGÀNH: KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS VÕ THỊ BÍCH NGỌC Sinh viên thực hiện: MSSV Lớp Nguyễn Huy Khải 1811050272 18DTDA2 Dương Duy Kha 1811050271 18DTDA2 Phạm Phú Khoa 1811050150 18DTDA2 TP Hồ Chí Minh, Tháng 8/2022 TĨM TẮT Mơ hình máy rửa khay tự đợng thiết kế, thi cơng hồn tồn dựa kỹ thuật tự động và yêu cầu thực tế đặt Mơ hình là thể thống kiến thức về điều khiển tự động và ứng dụng thực tế Những nội dung liên quan thực như: Lập trình điều khiển tự rửa khay nhựa, các cảm biến nhận dạng Từ nhóm tác giả thiết kế máy rửa khay tự động với việc rửa khay nhựa mợt cách nhanh chóng an toàn và hiệu sự điều khiển một PLC FX1N-24MT-V3, RELAY kênh 24V Step 42+ Driver Tb6600 Ngồi mơ hình rửa khay nhóm tác giả cịn tích hợp với đèn chiếu tia UV nhằm mục đích diệt hết vi khuẩn để đưa thành phẩm sẻ SUMMARY The automatic tray washing machine model is designed and constructed completely based on automatic techniques and actual requirements The model is a unity between knowledge of automatic control and practical application The relevant content is implemented such as: Programming the self-cleaning control of plastic trays, identification sensors Since then, the authors have designed an automatic tray washing machine with washing plastic trays quickly, safely and effectively under the control of a PLC FX1N-24MT-V3, RELAY channels 24V and Step 42+ Driver TB6600 In addition, the tray washing model of the authors is also integrated with a UV lamp to kill all bacteria to give the cleanest finished product MỤC LỤC HỆ Thống Máy Rửa Khay Tự Động PHIẾU ĐĂNG KÝ LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT SUMMARY 10 MỤC LỤC 11 Mục Lục Hình Ảnh 13 MỤC LỤC BẢNG 15 LỜI MỞ ĐẦU 16 Tính Cấp thiết đề tài 16 Tình hình nghiên cứu 16 Mục đích nghiên cứu 16 Nhiệm vụ nghiên cứu 17 Phương pháp nghiên cứu 17 Kết cấu ĐA/KLTN 18 Các kết đạt đề tài 18 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 19 1.1 Đặt vấn đề 19 1.2 Mục đích đề tài 20 1.3 Phạm vi đề tài 20 1.4 Tổng quát về toàn bộ hệ thống rửa khay tự động 20 1.5 Khả ứng dụng hệ thống rửa khay tự động 21 1.6 Một số máy rửa khay Việt Nam 21 1.8 Mục đích nghiên cứu 24 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 25 2.1 Giới thiệu về hệ thống rửa khay tự động 25 2.2 Giải pháp rửa khay tự động sử dụng chiếu tia UV 27 2.2.1 Rửa miếng chà nồi 27 2.2.2 Rửa khay vòi áp suất 27 2.2.3 Rửa khay hệ thống tự động 27 2.3 Mục tiêu 28 2.4 Từng khâu hệ thống 28 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 29 3.1 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu 29 3.2 Phương án giải quyết 29 3.2.2 Hệ thống sấy 30 3.2.3 Hệ thống khử khuẩn tia UV 30 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 32 4.1 Quy trình nghiên cứu 32 4.2 Yêu cầu hệ thống 33 4.3 Phương án thiết kế 33 4.3.1 Sơ đồ khối 33 4.3.2 Chọn cấu cho bộ phận vận chuyển 34 4.4 Thông số đầu vào và tính toán sơ bợ 35 4.4.1 Thông số đầu vào hệ thống 35 4.4.2 Tính toán sơ bợ liệu đầu vào 36 4.4.3 Tính toán thiết kế băng tải 36 4.4.4 Tính toán lựa chọn động 38 4.4.6 Tính toán lựa chọn quạt 41 4.4.7 Chọn đèn UV 42 4.5 Mơ hình mơ 43 CHƯƠNG 5: THI CÔNG, LẮP ĐẶT 46 5.1 Lắp đặt mạch điện – Thi công máy rửa khay 46 5.2 Thi Công lắp đặt 55 5.2.2 Lắp đặt các thiết bị 57 5.3 Mơ hình hoàn chỉnh 59 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60 6.1 Kết luận 60 6.1.1 Tổng quan 60 6.1.2 Ưu điểm 60 6.1.3 Nhược điểm 60 6.2 Hướng phát triển đề tài 61 Tài liệu tham khảo 62 PHỤ LỤC: 63 Mục Lục Hình Ảnh Hình 1.4.1.1 : Dùng khay nhựa để đựng trái cây, cá 20 Hình 1.6.1 Máy rửa khay cơng nghiệp Viễn Thơng sản xuất………………… 22 Hình 1.6 2: Máy rửa khay VIETWASH 22 Hình 2.1.1.1: Ứng dụng tự động hóa rửa khay 25 Hình 3.2.1.1:Hệ thống bơm nước,bơm hóa chất,cọ rửa khay 30 Hình 3.2.2.1:Hệ thống sấy 31 Hình 3.2.3 1:Hệ thống khủ khuẩn tia UV 31 Hình 4.3.1 1:Sơ đồ khối 34 Hình 4.3.2 2: PLC Mitsubishi FX1N-24MT-ESS/UL 36 Hình 4.4.1 1: Các thơng số 38 Hình 4.4.3 1: Các lực F1 F2 tác dụng lên băng tải 40 Hình 4.4.7.1: Đèn UV tia cực tím 45 Hình 4.5.1: Mơ hình mô máy rửa khay thiết kế SolidWorks 46 Hình 5.1.1.1: Board lập trình PLC Misubishi FX1N-24MT-V3 49 Hình 5.1.1.2: Relay kênh 24V 50 Hình 5.1.1 3: Bơm 12v 51 Hình 5.1.1.4: Nguồn tổ ong 24V-10A 52 Hình 5.1.1.5: Nguồn 12V-5A 52 Hình 5.1.1.6 : Nguồn adapter 24V-2A 53 Hình 5.1.1.7: Màn HMI DELTA DOP-B07E415 54 Hình 5.1.1 8: Driver động bước TB6600 55 Hình 5.1.1.9: Quạt làm khơ khay nhựa 56 Hình 5.1.1.10: : Đèn UV 220V-7W 56 Hình 5.1.1.11: Béc phun ống dẫn nước 57 Hình 5.1.1.12: Cảm biến quang 57 Hình 5.2.2.1: Thi công lắp ráp điện 60 Hình 5.2.2.2: Mơ hình rửa khay thi công 61 Hình 5.3.1:Mơ hình hồn chỉnh………………………………………………………… 62 MỤC LỤC BẢNG Bảng 4.4.4.1: Bảng danh sách động 42 Bảng 4.4.4.2: Bảng kết phân phối tỉ số truyền tối ưu cho cấp bánh hộp giảm tốc cấp bánh trụ 43 LỜI MỞ ĐẦU Tính Cấp thiết đề tài Ngày nay, với sự ứng dụng khoa học kỹ thuật, thế giới có chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, đại Sự phát triển công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động tạo hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc đại với đặc điểm vượt trợi sự xác cao, tốc đợ nhanh, khả thích ứng, sự chun mơn hóa… và ứng dụng rợng rãi nền công nghiệp đại Công nghệ tự động hoá trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, đáp ứng địi hỏi khơng ngừng các ngành khác công nghiệp, xây dựng, y tế… kể nông - lâm nghiệp và ngày càng ứng dụng nhiều thực tế đời sống hàng ngày Trong công nghiệp, nhà máy sản xuất nước ép, hay sản xuất bánh kẹo… việc sử dụng khay nhựa để đựng trái hay thực phẩm là việc khơng thể thiếu Chính vậy việc sử dụng khay làm cho khay bị dơ nhiễm khuẩn gây ảnh hưởng đến sản phẩm làm Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nhóm chọn thự đề tài “Thiết kế và thi công mơ hình hệ thống rửa khay tự đợng” Tình hình nghiên cứu Hệ thống rửa khay tự đợng chủ yếu dùng khu công nghiệp sản xuất thực phẩm hay các nhà hàng Dùng để rửa khay cách nhanh chóng, an toàn và hiệu Mục đích nghiên cứu Với sự phát triển khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng nghiên cứu lý thuyết để áp dụng thực tế một điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một cách xác nhất, tính đắn hiệu nghiên cứu 16 Ý tưởng về hệ thống rửa khay tự đợng từ đời và dựa nền tảng từ trước với sự nghiên cứu phát triển thêm nhóm, nhóm mạnh dạn thiết kế mơ hình rửa khay tự đợng Đề tài thực phạm vi tương đối hẹp, chưa thể ứng dụng thực tế nếu sự nghiên cứu đầu tư thêm, qua nhóm thực mục tiêu mà hướng đến là ứng dụng điều học và nghiên cứu để giải quyết một vấn đề thực tiễn cuộc sống Mặt khác, phạm vi định mơ hình đồ án có thể coi một tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành kỹ thuật Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tính toán, thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống rửa khay tự đợng - Đối tượng nghiên cứu mơ hình: khay nhựa mơ hình 8x5 cm Hệ thống điều khiển với bộ điều khiển PLC - Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu đặc điểm sản xuất lập trình điều khiển hệ thống - Nghiên cứu thiết kế: tính tốn, thiết kế cấu khí, thiết kế bợ điều khiển trung tâm lập trình PLC Phương pháp nghiên cứu Dựa sơ lý thút tính tốn, thiết kế, chế tạo theo giai đoạn, sau tìm phương án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm Khảo sát thực tế, tìm hiểu các phương án định lượng phun nước, định lượng phun chất xả và cấu sấy với diệt khuẩn và đưa vào sử dụng, kế thừa ưu điểm, tìm cách khắc phục khuyết điểm để áp dụng vào thiết kế đề tài, sau tìm hiểu thực tế tiến hành nghiên cứu thiết kế cấu - Tham khảo và tổng hợp tài liệu từ các nguồn khác - Tiến hành thi cơng mơ hình thực tế 17 bợ điều khiển nhiệt đợ, PLC các hãng • Download/tranfer liệu qua cổng USB mini RS232, Ethernet • Hỗ trợ USB host, kết nối trực tiếp tới ổ USB, máy in, cḥt • Màn hình cảm ứng với tiêu chuẩn bảo vệ IP65 • Hỗ trợ thẻ nhớ SD • Hỗ trợ các định dạng âm ngõ ( MP3, Wav ) • DOP-B07S411 có thể hiển thị ngang dọc màn hình - Step 42+Driver Tb6600 Hình 5.1.1 8: Driver động bước TB6600 Driver động bước TB6600 4A 42V sử dụng IC TB6600HQ/HG, dùng cho các loại đợng bước: 42/57/86 pha dây có dòng tải là 4A/42VDC Ứng dụng làm máy CNC, Laser hay các máy tự động khác Thông số kỹ thuật: • Nguồn đầu vào là 9V - 42V • Dòng cấp tối đa là 4A • Ngõ vào có cách ly quang, tốc đợ cao • Có tích hợp đo quá dịng quá áp • cân nặng : 200G • kích thước : 96 * 71 * 37mm 52 - Quạt Hình 5.1.1.9: Quạt làm khơ khay nhựa Thơng sơ kỹ tḥt: • Điện áp định mức: DC12V • Dịng điện định mức: 0.2A • Tốc đợ quạt: 4000 ± 10%rpm • Đợ ồn: 18DB • Thể tích khơng khí: 18.17 - 25.97CFM • Kích thước: 8x8x2.4cm (dài x cao x rợng) • Chiều dài dây cáp: 22cm • Màu sắc: đen • Chất liệu: Nhựa - Đèn UV Hình 5.1.1.10: : Đèn UV 220V-7W 53 Thơng số kỹ tḥt: - • Cơng suất: 7W • Nguồn: 220v- 50Hz/60Hz • Chiều dài đèn 23cm Phi ống 19mm • Sử dụng tia UVC, ống thủy tinh thạch cao truyền tải tia cực tím tốt Béc phun ống dẫn nước Hình 5.1.1.11: Béc phun ống dẫn nước - Béc phun nước làm từ đồng thau nhựa cứng chịu áp suất, chống rỉ sét Ống dẫn làm từ nhựa dẻo có đợ bền cao - Cảm biến Quang Hình 5.1.1.12: Cảm biến quang 54 • Thơng số kỹ tḥt: • Kích thước đường kính ngoài: 18mm (mm) • Phát hiện: vật cản • Khoảng cách phát hiện: 10-30cm có thể điều chỉnh • Điện áp làm việc: DC 6-36VDC NPN 5.2 Thi Công lắp đặt 5.2.1 Lưu đồ giải thuật 55 ❖ Giải thích lưu đồ: Sau khởi đợng phần cứng, chương trình có chế đợ: chạy tự đợng, chế đợ chỉnh tay Nếu chọn chế độ tự động: - Nhập giá trị biến, các giá trị biến hiển thị màn hình - Chọn start - Cảm biến quét khay bắt đầu hoạt đợng, nếu có khay băng tải chạy đưa khay đến khu vực cọ rửa (Khi hoạt động nếu dừng khẩn cấp, quy trình ngưng quay về trạng thái bắt đầu) - Motor bơm nước, hóa chất, cọ rửa kích hoạt, sau rửa xong băng tải đưa khay đến khu vực quạt sấy (Khi hoạt động nếu dừng khẩn cấp, quy trình ngưng quay về trạng thái bắt đầu) - Quạt sấy kích hoạt sấy Sau sấy xong băng tải đưa khay đến khu vực diệt khuẩn (Khi hoạt đợng nếu dừng khẩn cấp, quy trình ngưng quay về trạng thái bắt đầu) - Đèn chiếu tia UV kích hoạt Sau diệt khuẩn xong kết thúc mợt quy trình (Khi hoạt đợng nếu dừng khẩn cấp, quy trình ngưng quay về trạng thái bắt đầu) Nếu chọn chế đợ chỉnh tay: Quy trình hoạt đợng tách biệt tùy theo ta chỉnh - Bước 1: Chọn băng tải hoạt động đến khu vực rửa khay - Bước 2: Kiểm tra băng tải đến khu vực rửa khay, chọn băng tải dừng - Bước 3: Bật motor bơm hóa chất, bơm nước, cọ rửa (kiểm tra động hoạt động) - Bước 4: Chọn băng tải hoạt động đến khu vực sấy - Bước 5: Kiểm tra băng tải đến khu vực sấy, chọn băng tải dừng - Bước 6: Bật quạt sấy (kiểm tra quạt sấy hoạt động) - Bước 7: Chọn băng tải hoạt động đến khu vực khử khuẩn 56 - Bước 8: Kiểm tra băng tải đến khu vực khử khuẩn, chọn băng tỉa dừng - Bước 9: Bật đèn chiếu tia UV khử khuẩn - Bước 10: Tắt đèn chiếu tia UV kết thúc quy trình 5.2.2 Lắp đặt thiết bị Hình 5.2.2.1: Thi cơng lắp ráp điện Mơ hình Điện “Máy rửa khay tự đợng” gồm có các khối sau: Khối nguồn (Nguồn tổ ong 24V-10A, nguồn 12V-5A, Adapter 24V-2A), Khối điều khiển (PLC Misubishi FX1N-24MT-V3), khối cảm biến (cảm biến hồng ngoại), khối chấp hành (băng tải, vòi phun áp suất cao, máy bơm, quạt sấy, đèn UV), khối hiển thị (màn hình HIM) 57 Hình 5.2.2.2: Mơ hình rửa khay thi công Trước thực mô hình nhà sấy, cần chuẩn bị mợt số ngun vật liệu để thực gồm: gỗ, nhựa suốt cứng, dây rút, quạt tản nhiệt 12V, Dây điện … Bước 1: Ngoài linh kiện ta cần chuẩn bị một số vật liệu sau: Thanh nhôm, kéo, keo 502, keo nến, dao rọc giấy, dây rút, que hàn, chì, ốc vít Bước 2: Tiến hành đo đạt kích thước để cắt gổ, nhôm, và miếng nhựa Gồm gỗ làm nền chịu thân máy và hệ thống điều khiển, khung nhôm cố định băng tải hệ thống rửa khay (cảm biến ,vòi phun nước cao áp, cọ khay, quạt sấy, khử khuẩn) và cột trụ nhôm đỡ toàn bộ hệ thống rửa Bước 3: Lắp hệ thống băng tải lên nhôm cắt Dùng ốc vít, keo 502 để cố định băng tải Bước 4: Tiến hành cố định cảm biến vòi phun nước cao áp, cọ khay, quạt sấy, khử khuẩn lên khung nhơm Sau ta dùng ốc vít để lắp chật chúng lại với Bước 5: Lắp máy bơm để cấp nước cho hệ thống vòi phun Ta tiến hành nối ống lấy nước vào đầu hút máy bơm Đầu lại ta nối với hệ thống vịi phun áp suất cao Bước 6: Thi cơng bộ điều khiển Tiến hành đặt mạch điều khiển, nút nhấn, jack cắm nguồn và màn hình HMI lên vỏ bộ điều khiển Lúc này ta tiến hành đặt tên cho các nút nhấn chức 58 Bước 7: Nối dây điện hồn tất mơ hình “Máy rửa khay tự động” Tiến hành nối dây điện que hàn chì các đợng cơ, quạt sấy, cảm biến vào mạch bộ điều khiển (do ta làm mơ hình nên ta dùng nguồn điện 12V DC bợ điều khiển, thực tế các đợng nối điện 220V nguồn điện 12V DC từ bợ điều khiển có tác dụng điều khiển) 5.3 Mơ hình hồn chỉnh Hình 5.3.1:Mơ hình hồn chỉnh ➢ Mơ hình lắp ghép và kết nối dây tương đối hoàn chỉnh, Sau nạp chương trình cho bợ lập trình PLC Tiến hành chạy thử mơ hình 59 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận 6.1.1 Tổng quan Sau 3,5 tháng nghiên cứu và thực thành cơng mơ hình “Máy rửa khay nhựa tự động” và đạt một số kết sau: - Mơ hình máy vận hành với mục đích nhóm đề là: rửa tự đợng rửa sạch, không tốn nhiều thời gian - Mô hình sử dụng cảm biến hồng ngoại để phát khay để tự động phun nước rửa và khởi động quạt để thổi bay nước bám khay - Có thể điều chỉnh thời gian rửa khay 6.1.2 Ưu điểm - Mơ hình nhỏ gọn dễ vận hành dễ vệ sinh - Tiết kiệm thời gian và nước rửa, hóa chất - Giảm chi phí nhân cơng - Mơ hình có chế đợ auto và manual - Giá thành rẻ 6.1.3 Nhược điểm - Phải bảo dưỡng máy thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với nước, hóa chất - Yêu cầu phải có kĩ vận hành - Chưa thiết kế rửa nhiều loại kích thước khay mợt mơ hình - Phương án thoát nước chưa tốt - Hệ thống băng tải kín chưa hợp lý 60 6.2 Hướng phát triển đề tài Với nhược điểm nêu nhóm có ý tưởng phát triển thêm cho mơ hình: - Nhóm tập trung vào thời gian rửa, đợ rửa tính tự đợng hóa máy - Tạo điều kiện thuận tiện việc bảo dưỡng máy - Bên cạnh nhóm ý đến giá thành sản phẩm để tạo máy rửa khay tự đợng chất lượng và giá hợp lí 61 Tài liệu tham khảo [1] Ths Hoàng Văn Vinh - Giáo trình kỹ tḥt điều khiển tự đợng, năm 2017 [2] Hồ Lê Viên, Các Máy Gia Công Vật Liệu Rắn & Dẻo – Tập 1, NXB KHKT, 2003 [3] Nguyễn Hồng Ngân, Nguyễn Danh Sơn, Kỹ Thuật Nâng Chuyển - Tập 2: Máy Vận Chuyển Liên Tục, NXB ĐHQG Tp.HCM [4] PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Ủn: Tính tốn thiết kế hệ dẫn đợng khí tập 1, tập – NXB Giáo dục [5] GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp: Chi tiết máy tập 1, tập – NXB Giáo dục [6] TS Lê Đình Phương: Vẽ khí và dung sai lắp ghép – NXB Đại học HUTECH [7] GS.TS Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy –– NXB Đại học quốc gia TPHCM [8] https://thosuaxe.info/cam-bien-hong-ngoai/ [9] https://www.sggp.org.vn/thiet-ke-mau-khay-nhua-dung-hang-nong-san578952.html [10] https://congnghedoluong.com/2020/04/27/cam-bien-hong-ngoai-la-gi/ [11] https://tucomcongnghiep.vn/san-pham/may-rua-khay-dia-cong- nghiep- vien-dong/ [12] https://maythaithit.vn/may-rua-khay-nhua-gia-re/ [13] https://www.dientudat.com/dong-co-bom-12v-r365 [14] https://tktech.vn/cam-bien-hong-ngoai-la-gi/ [15] https://bangchuyenbangtai.vn/Mo-Hinh-Bang-Tai.html 62 PHỤ LỤC: 63 64 65 66 ... xuất Hình 1.6.1 Máy rửa khay cơng nghiệp Viễn Thơng sản xuất Hình 1.6 2: Máy rửa khay VIETWASH 22 Một số máy rửa khay nước ngồi 1.7 Hình 1.7.1: Máy rửa khay SYY-350 sản xuất Đài Loan - Máy rửa khay. .. Lục Hình Ảnh Hình 1.4.1.1 : Dùng khay nhựa để đựng trái cây, cá 20 Hình 1.6.1 Máy rửa khay cơng nghiệp Viễn Thơng sản xuất………………… 22 Hình 1.6 2: Máy rửa khay VIETWASH 22 Hình. .. triển 4.5 Mơ hình mơ Hình 4.5.1: Mơ hình mô máy rửa khay thiết kế SolidWorks 43 4.6 Chế tạo khí - Sử dụng các thiết bị: Tên dụng cụ Hình ảnh minh họa Máy hàn Máy cắt Máy khoan Que hàn Bộ