Thiết kế và phát triển hệ thống chiết rót tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hoá Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thiện Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp: Nguyễn Hoàng Tân 1811020148 18DTDA2 Trần Đức Quang Minh 1811051668 18DTDA2 Nguyễn Trọng Trung 1811050158 18DTDA2 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hoá Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Quốc Thiện Sinh viên thực hiện: Mã số sinh viên: Lớp: Nguyễn Hoàng Tân 1811020148 18DTDA2 Trần Đức Quang Minh 1811051668 18DTDA2 Nguyễn Trọng Trung 1811050158 18DTDA2 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng em sinh viên trường Đại Học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh, chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa, xin cam đoan: Đây đồ án chúng em trực tiếp thực công khai hướng dẫn khoa học thầy Phạm Quốc Thiện Các số liệu tính tốn, kết nghiên cứu nêu đồ án trung thực, xác, có tính kế thừa trích dẫn đầy đủ TP HCM, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập trường Đại học Công Nghệ TP.HCM Ban giám hiệu nhà trường, Viện Kỹ Thuật tạo điều kiện cho em học tập, thực hành toàn thể Thầy đặc biệt thầy Phạm Quốc Thiện tận tình giảng dạy truyền đạt khối kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em để làm hành trang vững đầy tự tin bước vào đời Để bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn tất Quý Thầy Cơ Để hồn thành đồ án tốt nghiệp mình, em trải qua khơng khó khăn, nhiên động lực để giúp em hồn thành tốt đồ án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Quốc Thiện Thầy người hướng dẫn trực tiếp em hoàn thành đồ án Thầy không giảng viên truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho em Thầy tận tình, chu đáo, nhắc nhở trình thực đồ án em Một lần em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Em xin cảm ơn thành viên gia đình ln ln động viên giúp em có điều kiện tốt vật chất tinh thần để em hồn thành q trình học tập trường Đại học Công Nghệ TpHCM Bên cạnh gia đình, em cảm ơn người bạn làm chung đồ án giúp đỡ lúc gặp khó khăn, đưa lời khun bổ ích để em hồn thành đồ án Cuối em xin chúc Thầy, Cô sức khỏe, hạnh phúc thành công nghiệp “trồng người” ii TĨM TẮT Hiện nhu cầu dùng nước uống đóng chai ngày cao, địi hỏi số lượng sản phẩm lớn Do hệ thống chiết rót điều thiết nhà máy sản xuất Dây chuyền sản xuất nhiều sản phẩm, tiết kiệm thời gian giảm lương nhân công nhà máy sản xuất lớn nhỏ, tiết kiệm nhiều chi phí Vì nhóm em định làm đề tài thiết kế chiết rót chai tự động Hệ thống kế chiết rót hai chai băng tải Những phần mềm sử dụng thiết kế phần mềm khí tủ điện gồm AutoCad, Solidworks, Visio Dùng để thiết kể điều khiển PLC phần mềm Gxwork3 Bộ điều khiển sử dụng để điều khiển hệ thống FX1S30MR Đề tài thiết kế phát triển hệ thống chiết rót chai tự động có thiết bị sau: băng tải, bốn xylanh, ba cảm biến tiện cận, hai bơm nước 12v, solenoid hộp đựng chai Sau làm đề tài nhóm chúng em có thêm nhiều kinh nghiệm gia cơng khí, thiết kế khí, đấu dây điện hệ thống nhỏ, hiểu lập trình PLC thực tế Hạn chế thiếu sót so với thực tế bên làm đề tài hệ thống sau dừng lại mức chiết rót dừng băng tải, chưa phát triển hệ thống chiết rót liên tục mà khơng dừng băng tải Hướng tương lai chúng em cố gắng phát triển đề tài thành chiết rót liên tục mà khơng dừng băng tải iii ABSTRACT Currently, the demand for bottled drinking water is increasing day by day, requiring a large number of products Therefore, filling systems are not necessary in manufacturing plants The production line can produce many products, saving time and reducing labor wages in large and small factories, saving a lot of costs Therefore, my group decided to the design and automatic bottle filling project The metering system fills two bottles at the same time on one conveyor The software used to design mechanical and electrical cabinets includes AutoCad, Solidworks, Visio Used to design the PLC controller is Gxwork3 software The controller used to control the system is FX1S-30MR The project of designing and developing an automatic bottle filling system has the following equipment: a conveyor, four cylinders, three proximity sensors, two 12v water pumps, solenoids and a bottle holder After working on the group project, we have gained more experience in mechanical processing, mechanical design, wiring a small system, understanding how PLC programming is in fact Limiting shortcomings compared to the outside reality when doing this project, the system, after only stopping at the conveyor stop filling, has not yet developed a continuous filling system without stopping the conveyor The future direction is that we will try to develop the topic into continuous filling without stopping the conveyor iv 5.1.2 Băng tải Hình 5.3: Băng tải 5.1.3 Khung hệ thống chiết rót Hình 5.4: Khung hệ thống 60 5.1.4 Lắp ráp khung, băng tải xylanh, cảm biến cố định vào bàn Hình 5.5: Khung, đế hộp đựng chai, vị trí cảm biến xylanh 5.1.5 Vị trí van điều khiển Hình 5.6: Vị trí solennol 61 5.1.6 Lắp ráp hoàn tất phần khí Hình 5.7: Hệ thống chiết rót tự động thực tế 62 5.2 Thi công, lắp phần điện, điện tử điều khiển Hình 5.8: Bản vẽ CAD hệ thống điều khiển 5.2.1 Kích thước vị trí hệ thống điều khiển Hình 5.9: Kệ tủ để lắp ráp hệ thống điện 5.2.2 Thi công lắp ráp hệ thống điện Dựa vào sơ đồ kêt nối plc với linh kiện điện tử thiết bị khí ta tiến hành đấu nối lắp ráp 63 Hình 5.10: Lắp ráp linh kiện lên tủ điện 5.2.3 Đấu nối đường dây điện PLC với relay nguồn Hình 5.11: Tiến hành đấu nối dây điện 64 5.2.4 Hoàn thành lắp ráp hệ thống điện Hình 5.12: Hồn tất hệ thống tủ điện Sau hoàn tất đấu nối hệ thống điện ta thục kết nối với linh kiện khí để điều khiển Hình 5.13: Mặt ngồi hệ thống điều khiển 65 5.3 Viết phần mềm điều khiển giám sát Sử dụng phần mềm GT WORD2 HMI để tiến hành điều khiển giám sát hệ thống chiết rót tự động Hình 5.14: Giao diện HMI giám sát hệ thống chiết rót 66 Hình 5.15: Giao diện HMI để điều khiển hệ thống Hình 5.16: Một đoạn code HMI để điều khiển giám sát hệ thống 67 5.4 Chạy thử, chỉnh sửa, hoàn thiện sản phẩm Sau chạy thử hệ thống gặp phải lỗi sau: - Xì van khí cấp khí từ bơm vào - Băng tải bị gờ làm ngã chai - Rị rỉ nước từ van đóng ngắt - Lỗi code  Đã khắc phục chỉnh sửa hoàn thiện sản phẩm 5.5 Các phần mềm sử dụng để hỗ trợ, thực đồ án - Solid Works - GT Designer - GX Works - Autocad 2D 3D - Wondershare Edrawmax - Visio 68 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết đạt 6.1.1 Phần khí - Thiết kế, tính tốn chạy thực nghiệm thành cơng cấu mơ hình chiết rót chai tự động - Chế tạo hộp cấp chai đẩy vào băng tải - Tính tốn thiết kế mơ hình - Ước tính vịng 10 phút số chai chiết rót đạt dc 30 chai 6.1.2 Phần điện lập trình - Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thống điện, khí nén Chọn đầy đủ thiết bị khí cụ điện động lực, điều khiển thiết bị khí nén - Lập lưu đồ giải thuật, viết chương trình điều khiển 6.1.3 Toàn hệ thống - Hệ thống chạy tương đối ổn định - Hệ thống chiết rót 6.2 Những vấn đề chưa đạt - Chỉ tính tốn kết cấu khí chủ yếu dây chuyền - Khâu chiết rót tự động hoạt động theo nguyên lý bước nên suất chưa cao, thích hợp với sản xuất vừa nhỏ - Phần kiểm tra chất lượng sản phẩm chiết rót tự động có chai khơng thể tích 6.3 Hạn chế đề tài o Chiết chai o Chiết chậm vòi o Chưa phát triển hệ thống chiết rót liên tục 69 Dây chuyển chiết rót tự động ứng dụng thực tế sản xuất điều nhóm mong muốn thực Tuy nhiên với kiến thức nhiều hạn chế với điều kiện kinh tế nhiều yếu tố khách quan khác mà phạm vi đồ án Chúng em thi cơng mơ hình máy tính, mơ lại thực tế Dù nhóm em tìm hiểu chế hoạt động, nguyên lý giống thực tế sản xuất 6.4 Hướng phát triển Do hạn chế mặt kiến thức, thời gian, điều kiện kinh tế nên phạm vi đồ án dừng lại mơ hình nhỏ Sau có hội phát triển mơ hình chúng em mong muốn phát triển mơ hình lớn quy trình ổn định quy trình chiết rót nhiều chai để tiết kiệm chi phí hàng Đó hướng phát triển đề tài nhóm em mong muốn đạt 70 Tài liệu tham khảo Trong sách: Trần Thế Sang, Nguyễn Ngọc Phương (2008), PLC lập trình cơng nghiệp, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Lê Hoàng Vinh, Đào Duy Khương, Võ Thị Ánh Tuyết, Trần Thị Thu Thuỷ (2006), Lập Trình PLC Lê Ngọc Bích (2016), Scada truyền thông công nghiệp, Nhà xuất Dân Trí Trên Internet: MITSUBISHI ELECTRIC PLC Series https://www.mitsubishielectric.com/fa/products/cnt/plc/index.html LIQUID DETERGENT FILLING MACHINE https://www.youtube.com/watch?v=SGNZQpJZiUI MITSUBISHI ELECTRIC Điều khiển PLC https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/satellite/data/jy997d57501c.pdf Maxpack Servo Piston 10 Head Filling Machine https://www.youtube.com/watch?v=fUPcJD5oPXA Automatic bottle filling & capping machine controled https://www.youtube.com/watch?v=qohG98zfF50 Milk filler glass bottle https://www.youtube.com/watch?v=ehRYMoaZTmo Glass filler for beer and CSD https://www.krones.com/en/products/innovations/compact-glass-filler-forthelow-output-range-craftmate-g.php 71 Phụ Lục CODE CHƯƠNG TRÌNH 72 73 74