lập trình điều khiển tự động cho máy bốc ghép bia dùng S7-300, chương 3 docx

Chương 3: Quá trình lên men và lọc bia Khâu hạ nhiệt Dịch từ khâu trộn được bơm M5 chuyển đến nhà lên men. Trước khi đưa vào tank lên men thì dịch phải hạ nhiêt độ xuống còn 10 0 C nhờ có bộ phận hạ nhiệt. Hình I.7: Quá trình hạ nhiệt Bộ phận hạ nhiệt bao gồm : - Cánh tản nhiệt có nhiệm vụ thoát nhiệt - Ống dẫn nước lạnh (nước được làm lạnh xuống 2 0 C) - Ống dẫn dịch Nguyên lý hoạt động: Hình I.8: Nguyên lý hoạt động Van V17 Van V16 Van Nước nha Dịch Cánh tản nhiệt Nư ớc Dựa trên nguyên lý trao đổi năng lượng, nhiệt trong dịch sẽ truyền qua nước lạnh, cánh tản nhiệt ra ngoài môi trường. Lưu lượng dịch và nước lạnh sẽ được điều khiển bằng van lưu lượng V16, V17 đảm bảo dịch ra khỏi bộ phận hạ nhiệt đạt 10 0 C. Dịch sau khi được hạ nhiệt độ, sẽ được chuyển đến một tank để trộn men. Sau khi quá trình trộn men kết thúc sẽ được đưa vào tank lên men. Trong nhà lên men có tổng cộng 12 tank lên men. Mỗi tank đều có cảm biến nhiệt độ (cặp nhiệt độ) để đo nhiệt độ, thiết bị điều khiển nhiệt độ. Quá trình lên men: Quá trình lên men bia được tóm tắt thành bốn giai đoạn chính : - Giai đoạn đầu: Tạo bọt trắng và mịn ở xung quanh bề mặt dịch lên men, nấm men nẩy chồi và phát triển, giai đoạn này kéo dài từ 1-5 ngày. - Giai đoạn hai: Giai đoạn bọt thấp có rất nhiều bọt đặc trắng, chật, bồng lên một lớp trên bề mặt dịch trong thời gian 1-2 ngày. - Giai đoạn ba : Giai đoạn bọt cao, quá trình lên men diễn ra mạnh mẽ nhất, bọt xốp và bồng lên rất cao, bề mặt bọt từ trắng chuyển sang màu nâu. Giai đoạn này kéo dài 3-4 ngày. - Giai đoạn cuối: Bọt bệp xuống, bề mặt bọt lên men phủ lớp màu nâu. Tế bào nấm men tạo thành lớp bông và lắng xuống đáy thùng. Sản phẩm thu được là bia non tiến hành tiếp quá trình ủ bia từ 6-10 ngày để nồng độ CO 2 , hàm lượng cồn diaxentin, độ axit đạt chỉ tiêu yêu cầu. Làm trong bia Để đạt được độ trong cần thiết phải tiến hành lọc làm trong bia. Có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau và nhiều chất trợ lọc khác nhau. Lọc tách triệt để các phần tử rắn lóng, khuyếch tán trong bia, lọc loại bỏ hầu hết các vi sinh vật, kể cả nấm men, làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng làm ổn định và gia tăng độ bền vững sinh học, hoá học, nên bia sau khi lọc tinh có thể để một tháng không cần thanh trùng. Các quá trình khác Ngoài ra trong nhà lên men còn có các tank chứa NaOH để làm vệ sinh cho các tank lên men sau khi kết thúc quá trình lên men. Kết thúc quá trình hoạt động tại nhà lên men và lọc, dịch sẽ chuyển thành bia. Sau đó bia được chuyển đến nhà chiết. I.2.5 Nhà chiết Quá trình hoạt động của nhà chiết có thể được mô tả bằng sơ đồ sau: Rửa kết Máy bốc chai Chai + kết bẩn Chai Kết Máy bốc chai vào kết Chai+kết thành phẩm Kết sạch Hình I.9: Sơ đồ hoạt động nhà chiết a. Máy bốc chai Hình I.10: Sơ đồ động học máy bốc chai Robot bốc chai là một robot hai bậc tự do, gồm có hai khớp tịnh tiến. Hai bậc tự do được truyền động bởi hai động cơ xoay chiều ba pha, hai động cơ này thực hiện chuyển động cho trục X và trục Z. Các vị trí duy chuyển được định vị bởi các công tắc hành trình và thêm các cảm biến quang để tăng thêm độ tin cậy khi làm việc. Ngoài ra nó còn được cài đặt tọa độ bởi PLC SCL 5/03 của hãng Allen-Bradley Bộ phận kẹp chai ,chốt định vị được điều khiển bằng khí nén (xem hình sơ đồ điều khiển khí nén ). Panel DH-485 RS-232 ENCODE I/O Digital Scanport CPU SLC 5/03 Starter Starter Starter Encoder Encoder Changer Changer Motor Axis-Z Motor Axis-X Motor Bottle+Belt+Conveyor Z X Hình I.11: Sơ đồ điều khiển máy bốc chai Các thiết bị của máy bốc: - Một PLC SLC 5/03 của hãng Allen-Bradley (PLC này được nâng cấp bằng PLC S7-300, CPU 314) - Hai cử hành trình theo trục X. - Hai cử hành trình theo trục Z. - Bộ phận kẹp bằng khí nén. - Hai mô tơ truyền động theo hai trục X, Z, một động cơ điều khển - băng tải kết và băng tải chai. - Các cảm biến quang học . - Các bộ tachometer. - Các bộ khởi động động cơ. Nguyên lý hoạt động của khâu bốc chai: Tz2 Chốt định vị C1 Kết + chai Cảm biến quang E1 Ch ốt định vị C2 E2 Băng tải chai C ử hành trình Tx2 Tx1 Tz1 E3 Hình I.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động Trạng thái ban đầu của máy bốc là Tx2, Tz2 có tín hiệu, băng chai và băng tải kết chạy - Cảm biến quang E1 thực hiện việc đếm kết, chốt định vị C2 đóng không cho kết bia chạy qua. Nếu đủ hai kết thì chốt định vị C1 đóng (hai chốt định vị C1, C2 chặn kết bia ), máy bốc thực hiện việc bốc kết. - Máy bốc thực hiện chuyển động tịnh tiến xuống theo trục Z, cho đến khi cử hành trình Tz1 có tín hiệu, tay kẹp sẽ kẹp chai. Sau khi kẹp xong, máy thực hiện chuyển động tịnh tiến lên theo trục Z, cho đến khi Tz2 có tín hiệu. Nếu cảm biến quang E3 mất tín hiệu (có chai kẹp) thì thực hiện tiếp chuyển động theo chiều X âm cho đến khi Tx1 có tín hiệu, thực hiện chuyển động Z âm cho đến khi Tz1 có tín hiệu, thực hiện thả chai. Nếu E3 có tín hiệu ( không có chai ) máy dừng và báo lỗi. Kết thúc chu trình thả chai máy tự động set về trạng thái ban đầu. Đồng thời cử chặn C2 mở cho đến khi cảm biến E1 có tín hiệu (không có kết) thì cử chặn C1 mở và C2 đóng. Máy bốc tiếp tục thực hiện chu kỳ hai. - Cm bin E2 mt tớn hiu (Cú chai trờn bng ti) thỡ mỏy bc chai s khụng thc hin th chai xung bng ti Bọỹ kióứm tra aùp 2/3 Van VT1 Hỡnh I.13: S iu khin tay kp mỏy bc Vic kp chai v th chai c iu khin thụng qua van khớ nộn VT1 (VT1 l van 5/2 ), v trớ ca van ny c iu khin bng tớn hiu in. v trớ ang xột thỡ tay kp m, kp thỡ cn cú tớn hiu iu khin van VT1 v trớ 2. b. Mỏy ra chai Dựng dung dch NaOH 2% v nc núng phun xt ra sch c bờn trong ln bờn ngoi v chai bia v búc nhón, a vo mỏy chit bia . Chai bẩn được đưa vào máy rửa bằng băng tải đầu vào. Khi chai đến cửa vào của máy rửa, động cơ chọn lựa sẽ đưa chai vào hệ thống rọ chai, hệ thống rọ chai được động cơ chính dẫn động thông qua hộp giảm tốc, sẽ chuyển động theo chu kỳ khép kín hệ thống rọ sẽ mang chai đi qua các hầm tẩy rửa như : hầm ngâm nước nóng, hầm xút, và các vòi phun. Nhờ hệ thống vòi phun xút và nước nóng với áp suất lớn, nên chai ra khỏi máy rửa theo cửa ra chai hầu hết đều rất sạch và được băng tải đưa vào máy chiết bia . Quá trình hoạt động của máy diễn ra như sau: Chai sẽ được ngâm vào bể chứa nước nóng 35 0 C để thấm ướt nhãn trên vỏ chai nhằm loại bỏ nhãn. Sau đó chai tiếp tục được rửa bằng vòi phun nước nóng. Hình I.14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy rửa chai Kế đến là chai được ngâm vào trong một bể chứa dung dịch NaOH có nhiệt độ là 75 0 C. Sau khi ngân sút kết thúc, chai được Ngâm n ư ớ c nóng Ngâm NaOH 2% Phun nước nóng Phun nước sạch Ngâm nướcnóng Ngâm NaOH 2% Phun nước nóng Phun nước sạch qua vòi phun nhằm loại bỏ hoàn toàn nhãn trên chai bia. Nhãn bia được lấy đi và đưa ra ngoài nhờ một băng tải, trên băng tải này có trang bị một bàn chải xoay để làm sạch các nhãn bám trên băng tải này. Chai tiếp tục đưa lên phía trên của máy rửa cao áp, máy rửa này có nhiệm vụ rửa sạch cả bề mặt bên trong lẫn bên ngoài chai nhờ vào một dãy các vòi phun cao áp đặt kế tiếp nhau. Kết thúc bằng vòi phun nước sạch có nhiệt độ bình thường. c. Máy chiết Công suất của máy chiết bia là 15000 chai/h, quá trình chiết hoạt động theo nguyên tắc chiết đẳng áp. Hình I.15: Hoạt động của cơ cấu nâng chai bằng cam và con lăn Cơ cấu cam cố định với thân máy, còn các con lăn chuyển động xoay tròn. Khi con lăn quay, kết hợp cùng với cơ cấu cam thực hiện nâng chai tiếp xúc với đầu chiết bia Cơ cấu cam Đường chai vào Đầu chiết [...]... Hot ng ca mỏy chit bia - Chu k 3: Bia t ng chy vo chai theo ỳng nh mc do cõn bng ỏp sut Lỳc ny CO2 khụng to ỏp sut ngc chiu c do ú bia ngng chy vo chai Quỏ trỡnh chic mt chai bia kt thỳc mt khi chai quay n v trớ úng cng bc vũi chic - Chu k 4: Phi m ca vi thi gian nht nh ỏp sut trong chai bia cõn bng vi ỏp sut bờn ngoi Ri mi a chai bia ra khi chp chai, iu ny nhm mc ớch trỏnh tro bia khi m t ngt u chp... in ngy sn xut lờn chai Vi v trớ vũi phun ó nh v sao cho phun ỳng c chai f Mỏy bc chai cọ n g từc n h ỏỷn bióỳt ch ai v a ỡo õ u ớ C ồ cỏỳu ch ốn h h ổ ồ ùn g ch ai Hỡnh I. 23: C cu dn hng chai Chai bia sau khi thanh trựng xong, bng ti s chuyn chai bia sang mỏy bc, khi n gn mỏy bc s cú mt c cu dn chai v dn hng chai (xem hỡnh v) Khi bng ti chy s dn chai bia vo c cu dn hng chai, c cu ny cú nhim v tỏch thnh... ngn c tng nhit n 400C Tc chai chy qua ngn ny ph thuc vo nhit trong ngn Nu nhit t cao thỡ chai s chy nhanh m bo nhit trong chai khụng vt quỏ mc cho phộp Tc chai c iu khin bi cỏc ng c xoay chiu v bin tn VLT series 5004, VLT 30 04 - Ngn 3 ( Heating 3 ) : trong ngn tip tc gia nhit lờn n 520C, nh nhit trong ngn m nhit trong chai tng lờn khong 500C Vi nhit ny, tc chai i qua ngn chm m bo nhit ca... trựng e Mỏy thanh trựng Cụng dng : ỡnh ch s hot ng ca nm lờn men bia, tiờu dit cỏc vi sinh vt cũn sút li trong bia (do cụng ngh sn xut ) lm tng thi gian bo qun bia, m bo an ton v sinh thc phm Hỡnh I.19: S hot ng mỏy thanh trựng Yờu cu k thut: - m bo ỳng nhit yờu cu tng khoang thanh trựng - Thi gian chai lu li trong mi khoan - Tc chai chy tựy theo lng chai cú trong mỏy m bin tn s iu chnh tc ca bng... c cu dn hng chai, c cu ny cú nhim v tỏch thnh bn hng chai Sau ú cú c cu ộp chai xớt li vi nhau Mt u kia s b chn li khụng cho chai bia chy tip, lỳc ny cỏc hng bia phớa sau s t ng sp xp li Cú 4 cụng tc c b trớ thng hng, v nm ỳng v trớ dóy th 11 Khi bn cụng tc ny úng (tc l ó 10 dóy bia, cú 40 chai) v ng thi hai kt khụng ó vo ỳng v trớ trờn bng ti kt thỡ mỏy bc s thc hin vic bc chai Nguyờn lý hot ng v... ton b - Ngn 6 ( Cooling 1 ) : Chai c h nhit xung nhit 520C - Ngn 7 ( Cooling 2 ) : Chai c h xung nhit 420C - Ngn 8 ( Cooling 3) : Chai a v nhit bỡnh thng ( thụng thng l 280C) - 280C 400C 520C 680C 620C 520C 420C 280C - Hỡnh I.20: B trớ nhit trong cỏc ngn Nhit cung cp cho quỏ trỡnh thanh trựng c cung cp nh hi nc núng nh nhit Hi nc núng s c thi vo b trao i nhit gia nc vi hi nc núng Nhit nc c m... ỳng v trớ ca u chit, lỳc ny ng ng ỏp ngc chiu c thụng gia chai v thựng tr bia v do chờnh lch ỏp sut gia thựng v chai m khớ CO2 i vo trong chai theo ng - Chu k 2: Lỳc ny ng ng ỏp m ra thụng khớ ra ngoi, khớ CO2 vo thi ht khụng khớ trong chai ng ng úng li, trong chai cũn CO2 n khi no ỏp sut trong chai bng ỏp sut trong thựng thỡ bia chy vo chai Chai õaợchióỳ t xong Chai õang chióỳ t Chai bừõỏử t u chióỳ... nht nh ỏp sut trong chai bia cõn bng vi ỏp sut bờn ngoi Ri mi a chai bia ra khi chp chai, iu ny nhm mc ớch trỏnh tro bia khi m t ngt u chp chai d Mỏy úng np chai Yờu cu k thut : - bia khụng b gim cht lng thỡ thi gian t khi bia c rút n lỳc úng np xong khụng c quỏ 5 giõy - Np phi c úng kớn khụng c lm tht thoỏt CO2 v nhim khun - Khụng c gõy m ming chai Thựng cha np chai C cu dn hng np chai úng np chai... do yờu cu nhit trong ngn phi m bo chớnh xỏc so vi nhit t nờn trong mi ngn u cú cỏc qut thụng giú, cỏc qut ny m bo nhit trong ngn khụng tng t ngt Khi nhit trong ngn vt quỏ nhit t thỡ qut s hot ng cho n khi nhit trong ngn thp hn nhit t 5% f Mỏy dỏn nhón Nguyờn lý hot ng Chai t bng ti i vo, bn xoay I cú nhim v a chai vo bn xoay II Bn xoay II mang chai chy theo ng trũn, lỳc ú bn thoa keo IV s quay . đồ điều khiển máy bốc chai Các thiết bị của máy bốc: - Một PLC SLC 5/ 03 của hãng Allen-Bradley (PLC này được nâng cấp bằng PLC S7 -30 0, CPU 31 4) - Hai cử hành trình theo trục X. - Hai cử hành trình. nhà chiết a. Máy bốc chai Hình I.10: Sơ đồ động học máy bốc chai Robot bốc chai là một robot hai bậc tự do, gồm có hai khớp tịnh tiến. Hai bậc tự do được truyền động bởi hai động cơ xoay chiều. tải kết thì máy bốc sẽ thực hiện việc bốc chai. Nguyên lý hoạt động và kết cấu của máy bốc chai vào kết giống như máy bốc chai ra khỏi kết. Tuy nhiên các yêu cầu an toàn ở máy bốc chai ra