BÁO CÁO LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐÓNG BAO TỰ ĐỘNG

1.1.Khái niệm Hệ thống đóng bao tự động là một hệ thống cơ khí và điện tử tích hợp, được thiết kế để tự động hóa quá trình đo lường, đóng gói và niêm phong sản phẩm vào bao bì... tiêu ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA CƠ KHÍ  

BÁO CÁO LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

HỆ THỐNG ĐÓNG BAO TỰ ĐỘNG

 

 Hà Nội, 10-2024

MỤC LỤC

Chương 1 Tổng quan về hệ thống đóng bao tự động 3

1.1.Khái niệm 3

1.2.Nguyên lý hoạt động 4

Chương 2: Cấu tạo hệ thống đóng bao tự động 6

2.1.Phễu cân 6

2.2. PLC S7-1200 6

2.3.Băng tải 7

2.4.Công tắc hành trình 8

2.5.Máy may bao 9

  Chương 3:Lưu đồ thuật toán và chương trình PLC 13

3.1.Lưu đồ thuật toán 13   3.2.Chương trình PLC

Chương 1 Tổng quan về hệ thống đóng bao

tự động.

1.1.Khái niệm

Hệ thống đóng bao tự động là một hệ thống cơ khí và điện tử tích hợp, được thiết kế 

để tự động hóa quá trình đo lường, đóng gói và niêm phong sản phẩm vào bao bì Mục

tiêu chính của hệ thống này là giảm thiểu sự can thiệp của con người, tối ưu hóa tốc độ

và độ chính xác của quy trình đóng bao, đồng thời cải thiện hiệu quả và năng suất trong sản xuất

Các đặc điểm chính:

1 Tự động hóa: Hệ thống vận hành tự động từ khâu cấp liệu, cân đo khối lượng sản phẩm, đến đóng bao và niêm phong

2 Chính xác: Đo lường khối lượng chính xác để đảm bảo mỗi bao chứa lượng sản phẩm theo yêu cầu

3 Hiệu quả cao: Giảm thiểu thời gian xử lý và tăng tốc độ đóng bao, giúp nâng cao năng suất

4 Độ bền và ổn định: Các hệ thống thường được thiết kế để hoạt động liên tục và đáng tin cậy trong các môi trường sản xuất khắc nghiệt

5 Tiết kiệm chi phí : Giảm sự phụ thuộc vào nhân công, đồng thời giảm thiểu lãng phí nguyên liệu và sai sót trong quá trình đóng gói

Hệ thống đóng bao tự động được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như  thực phẩm, nông nghiệp, hóa chất, và vật liệu xây dựng, nơi cần xử lý khối lượng lớn sản phẩm

Một hệ thống đóng bao tự động thường gồm các thành phần sau :

-Bộ cấp liệu :Đây là thiết bị đưa sản phẩm vào hệ thống đóng bao

-Hệ thống cân:Đây là bộ phận chính xác , quyết định khối lượng sản phẩm cần đóng gói (sử dụng cảm biến trọng lượng )

-Máy đóng bao: Đảm nhiệm việc mở bao, đưa sản phẩm vào bao

-Hệ thống niêm phong: Đây là thành phần đảm bảo bao bì được niêm phong kín sau khi sản phẩm đã được đưa vào

-Băng chuyền: Di chuyển bao thành phẩm qua các công đoạn khác nhau trong hệ thống, từ cấp liệu, đóng bao, đến vận chuyển đến khu vực lưu trữ

-Hệ thống điều khiển tự động:  Điều khiển và giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống, thường làPLC (Programmable Logic Controller), kết hợp vớimàn hình HMI (Human Machine Interface) để người vận hành có thể theo dõi và điều chỉnh các thông số

-Hệ thống an toàn: Được trang bị để bảo vệ nhân viên và thiết bị, gồm các bộ cảm biến

an toàn, cơ chế dừng khẩn cấp, và màn che bảo vệ



Hình 1: Máy đóng bao tự động hoàn toàn

1.2.Nguyên lý hoạt động

Máy đóng bao bì tự động hoạt động theo một quy trình khép kín và tự động hóa hoàn toàn Dưới đây là các bước chính trong quy trình hoạt động của máy:

1 **Cấp túi và mở miệng túi**: Máy tự động cấp túi từ nguồn cung cấp và mở miệng túi để chuẩn bị cho quá trình nạp nguyên liệu

2 **Nạp nguyên liệu**: Nguyên liệu được nạp vào túi thông qua hệ thống định lượng chính xác Hệ thống này có thể điều chỉnh lượng nguyên liệu để đảm bảo mỗi túi đều

có cùng trọng lượng

3 **Hàn kín miệng túi**: Sau khi nạp đầy nguyên liệu, máy sẽ hàn kín miệng túi bằng nhiệt hoặc sóng siêu âm để đảm bảo túi được niêm phong chắc chắn

4 **Cắt mí và hoàn thiện**: Cuối cùng, máy sẽ cắt mí túi để hoàn thiện sản phẩm Sản phẩm sau đó sẽ được kiểm tra chất lượng trước khi xuất xưởng

Máy đóng bao bì tự động thường được điều khiển bởi các thiết bị điện tử như PLC và cảm biến, giúp đảm bảo quá trình đóng gói diễn ra chính xác và hiệu quả

Thông số kĩ thuật:

o Khối lượng cân định lượng và đóng bao: 10kg, 20kg, 25kg/bao

o Năng suất máy đóng bao: tùy chọn từ 200 bao/giờ.

o Sai số định lượng mỗi bao: +/- 20g

o Nguồn điện sử dụng: 380V/50Hz/3phase

o Áp lực khí nén: 5-7 kg/cm2

o Hệ điều khiển: PLC và màn hình HMI

Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống máy đóng bao tự động

Chương 2: Cấu tạo hệ thống đóng bao tự

động

2.1.Phễu cân

- Đây là nơi chứa sản phẩm trước khi được đóng vào bao Sản phẩm sẽ được đưa vào phễu từ các bộ cấp liệu khác

-Phễu cân giúp giữ ổn định lượng sản phẩm trong quá trình cân và đảm bảo rằng khối lượng chính xác sẽ được nạp vào bao

-Đặc điểm:

+ Thiết kế có khả năng chứa lượng lớn sản phẩm

Hình 3:Phễu cân

2.2.PLC S7-1200

-S7-1200 là bộ điều khiển lập trình PLC cơ bản với thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt PLC S7-1200 hỗ trợ đầy đủ các chức năng điều khiển và truyền thông, thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, phù hợp cho các ứng dụng quy mô nhỏ tới trung bình

=>Để điều khiển hệ thống đóng bao tự động ta sẽ dùng PLC S7-1200

Hình 4:PLC S7-1200

- Thông số kỹ thuật:

Dòng sản phẩm PLC S7-1200CPU 1214C DC/DC/DC

Dòng điện tiêu thụ 500mA-1500mA

Nguồn cung cấp encoder 20-24 VDC

Công suất tổn thất 12 W

Độ phân giải 10 bit

Tốc độ truyền tối đa 100 Mbit/s

Kích thước bộ nhớ mỗi trace,tối đa 512 kbyte

2.3.Băng tải

- Là hệ thống vận chuyển để đưa bao đã được nạp sản phẩm đến các công đoạn tiếp theo (như niêm phong, lưu kho, hoặc vận chuyển)

-Giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu sức lao động trong quá trình vận chuyển bao bì

Hình 8: Băng tải

2.4.Công tắc hành trình

Công tắc hành trình là thiết bị cơ điện bao gồm một bộ truyền động được liên kết cơ  học với một công tắc điện Khi một đối tượng tiếp xúc với bộ truyền động, công tắc sẽ hoạt động khiến kết nối điện bị đứt hoặc đứt

Đặc điểm:

-Thiết kế nhỏ gọn: Công tắc hành trình thường có kích thước nhỏ và có thể lắp đặt dễ dàng trên nhiều loại máy móc

- Chịu lực tốt: Công tắc hành trình được thiết kế để chịu được áp lực và va đập trong môi trường công nghiệp

Hình 9: Công tắc hành trình

2.5.Máy may bao

Máy khâu tự động có chức năng chính là thực hiện quá trình khâu một cách tự động hóa, giúp tăng tốc độ sản xuất và đảm bảo độ chính xác trong việc khâu các sản phẩm như quần áo, bao bì và nhiều mặt hàng khác.

Hình 10:Máy may bao

Chương 3: Lưu đồ thuật toán

3.1.Lưu đồ thuật toán

3.2.Chương trình PLC

-Network 1:Bật tắt nguồn

Khi nhấn start , biến trung gian M2.0 sẽ được kích hoạt

-Network 2:Qúa trình hút bao

Biến trung gian của network 1 sẽ kích hoạt FC1 hay quá trình hút bao sẽ được diễn ra như sau:

+ Network 2.1: hút bao

Cảm biến nhận diện bao 1 khi có điện sẽ được kích hoạt ,khi đó giác hút k1 sẽ hoạt động để hút bao lên

+Network 2.2:Cánh tay kẹp miệng bao

Tiếp theo cảm biến nhận diện bao 2 sẽ kích hoạt k2- cánh tay kẹp bao hoạt động

và đồng thời ngắt k1- Giác hút bao

+Network 2.3: Xy lanh đẩy cơ cấu kẹp miệng bao lên phễu.

Tiếp đến khi cảm biến nhận diện có bao 3 có dòng điện chạy qua sẽ đồng thời kích hoạt k3- Xylanh đẩy cơ cấu kẹp bao lên phễu hoạt động và đồng thời ngắt k2- cánh tay kẹp bao

+Net work 2.4:Cơ cấu kẹp bao

Tiếp đến khi cảm biến nhận diện có bao 4 có dòng điện chạy qua sẽ đồng thời kích hoạt k4- cơ cấu kẹp bao hoạt động và ngắt k3- Xylanh đẩy cơ cấu kẹp bao lên phễu

+Network 2.5: khi có dòng điện chạy đến network 7 Khi van xả đóng thì sau 3s kẹp giữ bao nhả và thu van lên thì sẽ có tín hiệu vào tay kẹp có dòng điện vào tay kẹp thì k4- cơ cấu kẹp bao sẽ ngắt điện.

-Network 3: Qúa trình cân định lượng

-Khi tay kẹp được kích hoạt bộ đếm time on sẽ đếm 5s rồi kích hoạt -Network 4:Cân định lượng

-Network 5:Xylanh đỡ bao

-Network 6: