Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc sử dụng plc s7 1200

Họ và tên sinh viên: Cao Hữu Trọng – Ngô Đức Lâm ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT , ĐÓNG NẮP VÀ DÁN NHÃN CHAI NƯỚC LỌC SỬ DỤNG PLC S7-1200 KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP VÀ DÁN NHÃN CHAI NƯỚC LỌC SỬ DỤNG PLC S7-1200 Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Sinh viên thực hiện: Cao Hữu Trọng Ngô Đức Lâm Mã sinh viên : 1911505510240 1911505510222 Lớp: 19TDH2 Đà Nẵng, 01/2024 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: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP VÀ DÁN NHÃN CHAI NƯỚC LỌC SỬ DỤNG PLC S7-1200 Người hướng dẫn: ThS Phan Thị Thanh Vân Sinh viên thực hiện: Cao Hữu Trọng Ngô Đức Lâm Mã sinh viên : 1911505510240 1911505510222 Lớp: 19TDH2 Đà Nẵng, 01/2024 NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT Tên đề tài: “ Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc sử dụng plc S7-1200 ” Sinh viên thực hiện: Cao Hữu Trọng Ngô Đức Lâm Mã SV : 1911505510240 Lớp: 19TDH2 : 1911505510222 Trong xã hội ngày càng phát triển, việc chăm sóc sức khỏe cá nhân trở nên ngày càng quan trọng Trong số các yếu tố quan trọng đối với sức khỏe, nước sạch đóng vai trò vô cùng quan trọng trong cơ thể con người Với tỷ lệ chiếm khoảng 70- 80% khối lượng cơ thể, nước được phân bố khắp các cơ quan như máu, cơ bắp và phổi Một người trưởng thành có thể không ăn trong vài ngày, nhưng không thể sống mà không uống nước trong 3-4 ngày Mặc dù 70% bề mặt trái đất là nước, chỉ có 4% là nước ngọt và chỉ 0.5% trong số đó là nước sạch, an toàn để sử dụng Tình trạng này đang dẫn đến một vấn đề nghiêm trọng, khi con người đang sử dụng nước sạch nhanh hơn tốc độ cung cấp từ thiên nhiên Điều này dẫn đến nạn đói, dịch bệnh, xung đột và làn sóng di cư tại một số khu vực, gây ảnh hưởng đến nguồn nước sạch Để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch, cần có các biện pháp bảo vệ và quản lý tài nguyên nước hiệu quả Công ty sản xuất nước lọc cần áp dụng công nghệ tiên tiến để xử lý nước và đảm bảo chất lượng nước đạt tiêu chuẩn an toàn Đồng thời, quy trình đóng gói nên được thực hiện với các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo không có tiếp xúc với các chất gây ô nhiễm và cặn bẩn từ môi trường Sự tự động hóa trong dây chuyền đóng gói cũng sẽ giúp tăng năng suất và giảm sự phụ thuộc vào nhân công, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm chi phí Với yêu cầu cấp thiết đó, đề tài " Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc sử dụng plc S7-1200 " đã được đề xuất nhằm đáp ứng các nhu cầu trên Nội dung đề tài: Chương 1: Tổng quan về hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc Chương 4: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THUẬT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Tên đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP VÀ DÁN NHÃN CHAI NƯỚC LỌC SỬ DỤNG PLC S7-1200” 2 Các số liệu, tài liệu ban đầu - PLC S7-1200, động cơ, cảm biến, … - Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật 3 Nội dung chính của đồ án Chương 1: Tổng quan về hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc Chương 4: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc Đánh giá kết quả thực hiện của đề tài Hướng phát triển đề tài 4 Các sản phẩm dự kiến - Mô hình hệ thống điều khiển và giám sát dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc - Báo cáo thuyết minh đề tài - Chương trình điều khiển hệ thống trên TIA Portal 5 Ngày giao đồ án: 28/08/2023 6 Ngày nộp đồ án: 11/12/2023 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày 29 tháng 12 năm 2023 Người hướng dẫn ThS Phan Thị Thanh Vân LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình xây dựng và phát triển thành một nước công nghiệp hiện đại, tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và sản xuất Ngành tự động hóa đang phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu và cũng tương tự tại Việt Nam Công nghệ tự động hóa đang được áp dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, mang lại nhiều lợi ích như tăng năng suất, giảm chi phí, nâng cao chất lượng sản phẩm và tiếp cận thị trường Tuy nhiên, để đảm bảo độ chính xác trong quá trình sản xuất, các nhà máy thường phải sử dụng các thiết bị và máy móc tự động hóa Mặc dù đầu tư vào các thiết bị này có thể đòi hỏi số vốn lớn, nhưng vì nhu cầu thị trường và tình hình cạnh tranh khốc liệt, việc áp dụng tự động hóa vào quy trình sản xuất trở thành điều không thể thiếu đối với các nhà máy Đặc biệt, trong quá trình sản xuất nước lọc đóng chai, việc sử dụng tự động hóa là vô cùng quan trọng Nhằm giải quyết các vấn đề đó nhóm đã chọn đề tài "Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc sử dụng PLC S7-1200" Bằng cách nghiên cứu về PLC S7-1200, tham khảo các dây chuyền sản xuất nước lọc và áp dụng kiến thức đã học, nhóm đã hoàn thành đề án này Sau một thời gian dài học tập tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, em đã được sự hướng dẫn và giảng dạy tận tâm từ các thầy cô giáo Nhờ đó, nhóm em đã thu nhận được những kiến thức quý báu như hôm nay Để hoàn thành bài báo cáo này, nhóm em đã cố gắng hết sức và áp dụng những kiến thức đã học được trên ghế nhà trường, với sự hỗ trợ đặc biệt từ cô Phan Thị Thanh Vân Cô đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và chia sẻ những kiến thức quý giá trong quá trình thực hiện bài báo cáo Vì vậy, trước hết nhóm em xin chân thành cảm ơn cô Phan Thị Thanh Vân Tiếp theo, nhóm xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử, và toàn thể giảng viên của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng nói chung, vì đã truyền đạt kiến thức cho nhóm em trong suốt quãng thời gian là sinh viên của trường Một lần nữa, nhóm em xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Nhóm em cam đoan rằng đề tài " Thiết kế hệ thống chiết rót, đóng nắp và dán nhãn chai nước lọc sử dụng PLC S7-1200 " đã được thực hiện một cách minh bạch, công khai và chính xác Mọi thông tin và kết quả trong bài đồ án này đều dựa trên sự cố gắng và nỗ lực của nhóm em, cũng như sự hỗ trợ đáng kể từ cô Phan Thị Thanh Vân và các thầy cô trong khoa Nhóm em cam kết rằng các số liệu và kết quả trong bài đồ án này là hoàn toàn tự biên soạn và không sao chép từ bất kỳ nguồn tài liệu nào khác Nếu phát hiện bất kỳ hành vi sao chép kết quả nghiên cứu từ các đề tài khác, nhóm em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên thực hiện Cao Hữu Trọng Ngô Đức Lâm ii MỤC LỤC Nhận xét của người hướng dẫn Nhận xét của người phản biện Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu i Cam đoan ii Mục lục iii Danh sách các bảng, hình vẽ .vi Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt x MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP VÀ DÁN NHÃN VÀ DÁN NHÃN CHAI NƯỚC LỌC 3 1.1 Tính cấp thiết 3 1.2 Tổng quan về dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn và dán nhãn chai nước lọc 4 1.2.1 Giới thiệu chung 4 1.2.2 Ưu điểm chính của hệ thống 5 1.2.3 Phạm vi ứng dụng 5 1.2.4 Yếu tố về an toàn, vấn đề môi trường và toàn cầu 5 1.3 Nguyên lí hoạt động của hệ thống 6 1.4 Các công nghệ trên dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn và dán nhãn chai nước lọc 6 1.4.1 Công nghệ chiết rót 6 1.4.2 Công nghệ đóng nắp 7 1.4.3 Công nghệ dán nhãn 8 1.4.4 Công nghệ xử lý ảnh kiểm tra lỗi .9 1.4.5 Dây chuyền chiết rót, đóng nắp và dán nhãn 9 1.5 Phương án thiết kế 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .14 2.1 Tổng quan về PLC 14 2.1.1 Giới thiệu về PLC 14 2.1.2 Cấu trúc của PLC 14 2.1.3 Hoạt động của PLC 15 2.1.4 Ứng dụng PLC .15 iii 2.2 Giới thiệu về PLC S7 – 1200 16 2.2.1 Khái niệm chung PLC S7 – 1200 16 2.2.2 Các bảng tín hiệu 18 2.2.3 Các module tín hiệu .18 2.2.4 Các module truyền thông .19 2.3 Giới thiệu về phần mềm TIA Portal và Wincc .19 2.3.1 Tia portal .19 2.3.2 Giới thiệu về giao diện hệ thống điều khiển và giám sát SCADA 20 2.3.3 Wincc 20 2.4 Tổng quan về xử lý ảnh 20 2.4.1 Thu nhận ảnh (Image Acquisition) 21 2.4.2 Tiền xử lý (Image processing) 21 2.4.3 Phân đoạn (Segmentation) hay phân vùng ảnh .21 2.4.4 Biểu diễn ảnh (Image Representation) 22 2.4.5 Nhận dạng và nội suy ảnh (Image Recognition and Interpretation) 22 2.4.6 Cơ sở tri thức (Knowledge Base) 22 2.5 Giới thiệu ngôn ngữ Python và thư viện OpenCV .22 2.5.1 Ngôn ngữ Python 22 2.5.2 Thư viện OpenCV 23 2.6 Giới thiệu về phần mềm Pycharm và QT Designer 24 2.6.1 Phần mềm Pycharm .24 2.6.2 Phần mềm QT Designer 25 2.7 Phương pháp phân loại sản phẩm theo màu sắc 26 2.7.1 Giới thiệu về các không gian màu 26 2.7.2 Phương pháp nhận dạng màu sắc 28 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP VÀ DÁN NHÃN CHAI NƯỚC LỌC 30 3.1 Quy trình công nghệ của hệ thống 30 3.2 Sơ đồ khối 31 3.3 Tính toán và thiết kế hệ thống cơ khí 32 3.3.1 Kết cấu của hệ thống 32 3.3.2 Mâm xoay 32 3.3.4 Cơ cấp cấp nắp tự động 34 3.3.5 Cơ cấu đóng nắp chai .34 3.3.6 Cơ cấu dán nhãn chai .36 3.3.7 Cơ cấu phân loại chai .37 iv