HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT MÁY RỬA RAU CÔNG NGHIỆP Nghành: Điều khiển và Tự động hóa Khoa/Viện : Viện Kỹ Thuật Giảng viên hướng dẫn: Ths... Mục tiêu đề tài
Mục tiêu đề tài
Trong thời kỳ công nghiệp hiện đại, để đáp ứng đủ nhu cầu về số lượng lớn và ngày càng tăng cao tiêu thụ rau củ quả của thị trường lương thực thực phẩm thì việc phát triển máy rửa sạch rau có sức mạnh và các ưu thế lớn của công nghiệp là điều vô cùng thiết yếu để tối ưu hóa hiệu suất, năng suất lao động.
Máy rửa rau củ quả công nghiệp là loại máy chuyên dùng để sử dụng trong những khu công nghiệp, nhà máy sản xuất chế biến lương thực, thực phẩm Những máy rửa rau củ quả được sử dụng theo nguyên tắc khuấy mạnh nước và thổi bọt
Ngoài những tính năng chính đó thì ưu điểm chính là làm sạch nhanh, đạt tiêu chuẩn về mức độ vệ sinh, bảo đảm an toàn thực phẩm
Nội dung đề tài Đầu tiên, những hệ thống máy rửa rau công nghiệp đã tồn tại thực tế sẽ là cơ sơ dữ liệu đầu tiên để phân tích cụ thể và từng phần của hệ thống Sau đó dựa trên cơ sở dữ liệu ban đầu mà chọn những thành phần, cơ cấu mà có khả năng phục chế hay thiết yếu để xây dựng một hệ thống máy rửa rau công nghiệp mới Từ đó, dựa trên tính năng mà tính chọn danh sách thiết bị cũng như mô hình nguyên lý của máy rửa rau công nghiệp Cuối cùng là xây dựngGemma cũng như Grafcet để xây dựng hệ thống phần mềm cho máy rửa rau công nghiệp.
Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng nguồn tài liệu sách giáo trình và internet.
Sử dụng GX work 3 để viết chương trình cho PLC Mitsubishi.
Sử dụng GT Designer 3 để thiết kế giao diện HMI.
Kết cấu đồ án
Đồ án: “Máy rửa rau công nghiệp” này gồm 6 chương :
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 1 Đối tượng sản xuất của máy rửa rau
Đối tượng
- Rau: muống, cần, bắp cải,
- Mới lấy từ vườn, các hộ gia đình, các nơi canh tác công nghiệp.
- Cần khử khuẩn, đất cát, bụi bẩn,
Yêu cầu sau khi chế biến
- Mới, sạch đất, màu nhìn bắt mắt.
- Mức chì và cadium tối đa trong quả theo quy định của EU.
- Lượng thuốc bảo vệ thực vật MRL cho phép theo quy định của EU.
- Độc tố nấm mốc theo quy định EU.
Quy trình công nghệ
Các giai đoạn rửa rau
GD1: Bơm nước vào bể chứa
Khi bật máy, bơm sẽ bật để bơm nước vào bể theo lượng nước đã cho phép và sẽ dừng khi đã đầy nhờ cảm biến mực nước gắn trên thành bể Mục đích của bơm nước đầy bể là để
GD2: Bể sục hoạt động
Bể sục hoạt động sau khi nước được bơm đầy vào bồn, sục liên tục trong quá trình rửa Mục đích của bể sục là để khử trùng diệt khuẩn, hóa chất, làm sạch sâu.
GD3: Băng tải hoạt động
Băng tải hoạt động khi bể xục hoạt động và nước đã bơm đầy bồn Chuyển động ngược hướng với vòi xịt Mục đích của băng tải để đưa trái cây đi tới vị trí sau thành phẩm.
GD4: Vòi xịt tăng áp
Vòi xịt hoạt động cùng lúc với bể sục và băng tải, Mục đích của vòi xịt là để tách và đẩy lùi đất cát, bụi bẩn có trên rau và trái cây Cường độ cho phép để không gây dập nát rau và trái cây
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 1 Tính năng, phương pháp giải quyết, phương án thực hiện của đề tài
THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM, MÔ HÌNH 1 Danh sách thiết bị động lực
Danh sách thiết bị điều khiển
STT Thiết bị Ký hiệu Mã thiết bị Thông số kỹ thuật
Các quá trình hoạt động liên quan
Cảm biến nhận biết có rau vào để bắt đầu quá trình rửa
PNP, 12~24VDC, 30mA, control 26.4VDC, 100mA nhận biết có rau đi vào công đoạn rửa sục khí
Cảm biến nhận biết rau ra để thổi khô
PNP, 12~24VDC, 30mA, control 26.4VDC, 100mA nhận biết có rau đi ra công đoạn thổi khô
Cảm biến mức nước trong bồn rửa rau – mức nước cao
NPN 100mA, IP65, 220V, 19~24VDC, 2W, áp suất 20kg/cm2, khoảng cách đo 10pF nhận biết mức nước trong bồn
Cảm biến mức nước trong bồn rửa rau – mức nước thấp
NPN 100mA, IP65, 220V, 19~24VDC, 2W, áp suất 20kg/cm2, khoảng cách đo 10pF nhận biết mức nước trong bồn
Relay trung gian điều khiển van xả
220V/240V, 4.8/5.3mA 50Hz điều khiển van xả đóng hoặc mở
Relay trung gian điều khiển cửa xả đóng
220V/240V, 4.8/5.3mA 50Hz điều khiển cylinder đóng để đóng cửa xả rau
Relay trung gian điều khiển cửa xả mở
220V/240V, 4.8/5.3mA 50Hz Điều khiển cylinder mở để mở cửa xả rau
8 Đèn báo bắt đầu vào ca
LED Red, 22.5mm, I mA, Ui@0V thông báo cho người vận hành máy biết máy sắp vào ca
RED, 22.5mm, 1NC, Ie:, Ui`0V, 10A
Chuyển đổi về chế độ dừng khẩn cấp
10 Nút Ready RD XA2EH051
YELLOW, 22.5mm, 1NO, Ie:, Ui`0V, 10A
Chuyển đổi về chế độ sẵn sàng
11 Nút Start START XA2EW33M1
GREEN, 22.5mm, 1NO, Ie:, Ui`0V, 10A
Chuyển đổi về chế độ sản xuất bình thường
12 Nút Stop STOP XA2EH042
RED, 22.5mm, 1NO, Ie:, Ui`0V, 10A
Chuyển đổi về chế độ dừng hết ca sản xuất
13 Nút End END XA2EH042
RED, 22.5mm, 1NO, Ie:, Ui`0V, 10A chuyển đổi về chế độ dừng hết mẻ sản xuất
14 Nút Reset RST XA2EH051
YELLOW, 22.5mm, 1NO, Ie:, Ui`0V, 10A chuyển đổi về chế độ bắt đầu vào ca từ chế độ manual
15 Nút Manual MANUAL XA2EW36B1
BLUE, 22.5mm, 1NO, Ie:, Ui`0V, 10A chuyển đổi về chế độ sử dụng bằng tay
Switch báo đóng cửa xả
LW1 D4V-8108Z-N chiều dài cần gạt 75mm, 1NC + 1NO, 5A, 24V/250V, IP65
Giới hạn cylinder khi đóng cửa xả
Switch báo mở cửa xả
LW2 D4V-8108Z-N chiều dài cần gạt 75mm, 1NC + 1NO, 5A, 24V/250V, IP65
Giới hạn cylinder khi mở cửa xả
Bảng 9 Danh sách thiết bị điều khiển
PLC
STT Tên thiết bị Mã thiết bị Mô tả Thông số kỹ thuật
1 Main base R35B Đế chuyên dụng cho dòng PLC iQR
R62P Nguồn cung cấp cho toàn bộ hệ thống PLC
Nguồn 100 – 240 VAC Đầu ra: 5VDC – 3,5A
3 CPU R04EN Bộ xử lý trung tâm của hệ thống PLC
RJ71EN71 Module mạng của hệ thống PLC
5 Input RX42C1 Module input của hệ thống PLC
Số cổng input: 64 Nguồn: 24VDC – 0,18A
6 Output RY42NT2P Module output của hệ thống PLC
Số cổng output: 64 Nguồn: 24VDC – 0,25A
7 Analog input R60AD4 Module analog input của hệ thống PLC
Số cổng: 4 Dãy điện áp vào: -10-10; 0-10; 0-5; 1-
5 V Dãy dòng điện vào: 0-20; 4-20 mA
R60DA4 Module analog output của hệ thống PLC
5 VDãy dòng điện ra:0-20; 4-20 mABảng 10 Chọn PLC
Bảng I/O
STT Thiết bị Ký hiệu I/O Địa chỉ
12 Relay nhiệt bơm cấp nước cho bồn sục khí Rth1 Input X13
13 Relay nhiệt cho động cơ băng tải Rth3 Input X14
14 Relay nhiệt bơm sục khí Rth4 Input X15
15 Relay nhiệt bơm tăng áp Rth2 Input X16
16 Relay nhiệt quạt thổi khô Rth5 Input X17
17 Relay nhiệt bơm khí nén Rth6 Input X21
18 Contactor động cơ băng tải lưới BTL Output Y1
19 Contactor bơm cấp nước cho bồn sục khí P_CNSK Output Y2
20 contactor bơm sục khí P_SK Output Y3
22 contactor quạt thổi khô QUAT Output Y5
23 Contactor bơm khí nén P_KN Output Y6
24 Relay trung gian mở valve xả VX Output Y7
25 đèn báo vào ca LAMP_1 Output Y10
26 Relay trung gian đóng cửa xả RL_CXĐ Output Y11
27 Relay trung gian mở cửa xả RL_CXM Output Y12
Sơ đồ nguyên lý hệ thống
Bước 1: Khởi động máy rửa rau:
Bật máy và bơm nước sẽ bơm nước vào bồn rửa đạt đến mức mà cảm biến mức nước được đặt, băng tải bắt đầu chạy.
Bước 2: Đổ rau ra bồn rửa có sục khí.
Rau được đổ vào bồn nước lớn với các vòi sục khí bên dưới, công đoạn này tiến hành loại bỏ hoàn toàn chất bẩn bám trên bề mặt rau Ở phía trên có vòi xịt tăng áp giúp loại bỏ đất, cát dính trên rau Băng chuyền đưa rau từ từ tới giai đoạn đưa rau ra.
Bước 4: Rau ra khỏi bồn rửa. Ở bước này, rau được băng tải đưa lên bề mặt, dàn phun nước sạch phun lên bề mặt rau làm rau sạch hoàn toàn và chuẩn bị vào quá trình làm ráo nước. Bước 5: Làm ráo nước và đóng thùng.
Sau quá trình rửa lại bằng nước sạch là quá trình thổi khô ráo nước để rau dễ dàng lưu trữ và cuối băng chuyền tiến hành đẩy rauvào các thùng chứa.
Gemma hoạt động của hệ thống
Mô tả Khi nào xảy ra
A1: Chế độ dừng ban đầu, sau khi cấp điện, chuẩn bị chạy
First Scan Không làm gì hết
Người vận hành chuẩn bị vật liệu, dọn dẹp, chiếu sáng, quạt…
Tắt toàn bộ hệ thống và những thiết bị đã bật ở A1
Chạy từng thiết bị bằng các thao tác trên màn hình HMI
RESET = Hết A6 thì đi đến A1
F2: Chạy khởi động Từ A1 khi ấn nút
Khởi động về vị trí chuẩn bị:
- Bơm nước vào bồn sục khí
START = Hết F2 thì đi đến F1 EMERGENCY
Chạy sản xuất bình thường END = Hết F2 thì đi đến F3 EMERGENCY
Dừng hệ thống theo tuần tự:
Dừng máy sục kh=> dừng bơm tăng áp=> dừng máy thổi khí=> Dừng băng tải=> xả nước ra khỏi bồn sục khí
EMER = Hết F3 thì đi đến D STOP = Hết F3 thì đi đến A2 READY = Hết F3 thì đi đến F2 D: Dừng khẩn cấp
Từ F1 hoặc F2 hoặc F3 khi ấn nút
Nếu Relay nhiệt của động cơ BT: Dừng BT Nếu Relay nhiệt của động cơ bơm cấp nước: Dừng động cơ
Nếu Relay nhiệt của động cơ sục khí: Dừng động cơ Nếu Relay nhiệt của quạt thổi khí:
MANUAL hết D thì đi đếnA6
Grafcet các quá trình hoạt động
7.1 Main Grafcet – (Traded Grafcet) – chuyển trạng thái hoạt động
7.4 Chạy kết thúc F3 Đặt tên các chế độ chạy của máy trong chương trình PLC là:
CHƯƠNG 5 THI CÔNG, THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH
Sơ đồ cấu tạo mạch động lực và mạch điều khiển của hệ thống
Hình 4.9 Mạch khí nén dùng trong hệ thống
Thiết kế giám sát và điều khiển SCADA và giao diện trên HMI
2.2 Điều khiển cấp quản lý
Mô hình thiết kế cho hệ thống máy rửa rau công nghiệp có thể hoạt động Chương trình điều khiển máy gồm nhiều bước khác nhau có thể hoạt động mô phỏng trên máy tính và điều khiển được thông qua màn hình HMI, giao diện SCADA bao gồm nhiều trang và các bước điều khiển trong đó Chạy đc mô phỏng trên PLC FX5UCPU ở phòng thực hành PLC.
Tuy nhiên, chỉ dừng ở mức mô phỏng ở phòng thực hành chứ chưa có thể nghiệm thu trên các thiết bị thực tế Ở mức độ mô phỏng ở phòng thực hành máy hoạt động ổn định và không bị lỗi khi thao tác Chạy đúng với các yêu cầu đã đưa ra.
Trong quá trình thực hiện, nhóm chúng em đã nỗ lực tìm kiếm và học hỏi để có thể hoàn thiện được mô hình một cách tốt nhất và cũng gặp nhiều khó khăn và vướng mắc trong quá trình làm việc và đây là điều không thể tránh khỏi trong quá trình nghiên cứu