Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống rót bia, đóng nắp chai và đóng Keg bia

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày … tháng 01 năm 2009 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 1 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hưng Yên, ngày… tháng 01 năm 2009 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Sau hơn 3 tháng thực hiện đến nay đồ án của chúng em đã hoàn thành, có thể nói đồ án này như là một bước ngoặt trong thời gian học tập tại trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên. Mặc dù chúng em đã cố gắng lỗ lực để hoàn thành đồ án một cách hoàn thiện nhất tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên chắc chắn đồ án này còn nhiều thiếu xót và hạn chế.Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các anh chị tại công ty cổ phần bia rượu – nước giải khát Hà Nội, đặc biệt dưới sự giúp đỡ tận tình của thầy Đỗ Tuấn Khanh và thầy Đỗ Quang Huy để chúng em có thể hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất. GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 2 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chúng em cũng xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên đã dạy bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt những năm học tại trường. Xin chân thành cám ơn những người bạn ĐK2, những người thân đã giúp đỡ động viên trong quá trình học tập và thực hiện đồ án. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày 06 tháng 01 năm 2009 Nhóm sinh viên thực hiện Phạm Thị Thu Ứng Thị Thanh Thủy MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 1 1 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1 LỜI CẢM ƠN 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU 5 DANH MỤC HÌNH VẼ 6 LỜI NÓI ĐẦU 7 CHƯƠNG I 9 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN BIA RƯỢU - NƯỚC GIẢI KHÁT HÀ NỘI 9 1.1.2.Các sản phẩm kinh doanh chủ yếu của công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội 10 1.2 Quy trình công nghệ 11 1.2.1. Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia 11 1.2.2 Các thiết bị 23 GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 3 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG II 39 TỔNG QUAN VỀ WINCC 39 2.1.Khái niệm chung 39 2.2. Các bước thực hiện một dự án 43 2.2.1. Cách tạo ra một dự án mới (Project) 43 2.2.2. Định vị thuộc tính cho dự án 44 2.2.3. Các thành phần chính của cửa sổ dự án 45 2.3. Tạo một giao diện người dùng (Graphic Designer) 50 2.3.1. Chức năng của Graphic Designer: 50 2.3.2. Cách tạo một trang đồ hoạ : 51 2.3.3. Cấu trúc của Graphic Designer: 51 2.3.6. Chạy chương trình Active 58 2.3.7. Sử dụng chương trình mô phỏng Wincc Variable Simulator 58 2.4. Thu thập và lưu trữ dữ liệu (Tag Logging) 59 2.4.1. Chức năng của Tag Logging 59 2.4.2. Cấu trúc của Tag Logging : 61 2.4.3. Timer 61 2.4.4.Biến lưu trữ Archives 62 2.4.5. Cài đặt tham số khi chạy Runtime 63 2.4.6. Chạy chương trình 64 2.5.Cảnh báo và thông báo lỗi (Alamr Logging) 64 2.5.1.Chức năng của Alamr Logging 64 2.5.2.Khởi động Alarm Logging 65 2.5.3.Khởi động System Wizard 65 2.5.4. Thiết lập thông báo 66 2.6. Lập trình C cho WinCC 70 2.6.1. Môi trường phát triển những đoạn chương trình C 70 2.6.2. Soạn thảo Action trong Graphics Designer 70 2.6.3.Global Script WinCC 72 2.6.4.Sự khác nhau giữa Function và Action 73 2.6.5.Các thủ tục hay sử dụng khi lập trình 74 2.6.6.Một số hàm hay sử dụng trong chương trình 74 2.6.7.Các hàm điều khiển 75 2.6.8.Các hàm xử lý tính toán 75 2.6.9.Các hàm tính toán trên bit 75 2.6.10.Các toán tử logic 76 CHƯƠNG III 76 XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG CHIẾT BIA, DẬP NẮP VÀ ĐÓNG KEG BIA CỦA CÔNG TY CỔ PHẨN BIA RƯỢU, NƯỚC GIẢI KHÁT HÀ NỘI 76 3.1. Yêu cầu công nghệ 77 3.1.1.Công nghệ chiết chai và dập nắp(Giao diện 1) 77 3.1.2.Công nghệ đóng keg bia 78 3.2. Chương trình điều khiển 82 GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 4 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.1 Lưu đồ thuật toán 82 3.2.2 Sơ đồ mạch điện 85 3.2.3. Chương trình điều khiển 90 3.2.3. Chương trình PLC 91 3.2.4. Chương trình điều khiển và giám sát với WinCC 91 CHƯƠNG IV 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 4.1. Tổng kết 99 4.2. Kiến nghị 99 PHỤ LỤC 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tên các loại máy của dây chuyền sản xuất bia 39 Bảng 2.1. Các hàm xử lý tính toán 75 Bảng 2.2. Các hàm xử lý tính toán trên bít 75 Bảng 2.3. Các toán tử logic 76 Bảng 3.1: Kết nối phần cứng của PLC 90 Bảng 3.2: Bảng Symbol 91 Bảng 3.3: Tag đầu vào 92 Bảng 3.4: Tag đầu ra 93 Bảng 3.5: Tag kết nối với vùng nhớ PLC 93 GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 5 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.2 : Các sản phẩm của công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội 11 Hình 1.3: Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia 12 Hình 1.4: Lưu đồ chiết chai 28 Hình 1.5: Bể rửa chai 31 Hình 1.6: Lưu dồ rửa chai 32 Hình 1.7:Lưu đồ nguyên lý chiết chai 34 Hình 1.8: Sơ đồ dán nhãn chai 36 Hình 2.1: Cấu trúc của dự án đơn 41 Hình 2.2: Cấu trúc của dự án nhiều người dùng 42 Hình 2.3: Cấu trúc của dự án nhiều máy khách 43 Hình 2.4. Cấu trúc của Graphics Designer 52 Hình 3.1: Hệ tọa độ OXY mô tả hoạt động của tay máy 79 Hình 3.2: Sơ đồ băng tải 80 Hình 3.3: Tay kẹp chai 81 Hình 3.4 : Lưu đồ thuật toán tại giao diện 1 83 Hình 3.5 : Lưu đồ thuật toán cho giao diện 2 84 Hình 3.6: Sơ đồ mạch nguồn 85 Hình 3.7: Sơ đồ mạch động lực 85 Hình 3.8 :Sơ đồ mạch thu phát của cảm biến quang 86 Hình 3.9: Mạch khí nén điều khiển Xylanh cho việc dập nắp 87 GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 6 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.10: Mạch điều khiển Xylanh cho gắp bia 87 Hình 3.11 Mạch điều khiển kết nối PLC 89 Hình 3.12 : Giao diện chiết bia vào chai 95 Hình 3.13: Giao diện đóng keg bia 96 Hình 3.14 : Giao diện cảnh báo 97 Hình 3.15 : Giao diện Tag Logging 98 LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh thế giới đang thay đổi mạnh, từ khi đất nước tiến hành đổi mới chúng ta từng bước tiếp cận với những công nghệ hiện đại của thế giới trong nhiều lĩnh vực trong đó có điều khiển và tự động hóa. Nhưng do điều kiện phát triển của đất nước còn chậm so với các nước tiên tiến nên việc đi tắt đón đầu những công nghệ mũi nhọn là cần thiết nhằm tạo tiền đề để đất nước ta bắt kịp tốc độ phát triển của họ vào những năm đầu thế kỷ này. Cũng trên tinh thần đó Đảng và nhà nước ta đã có đủ chủ trương khuyến khích phát triển TĐH và coi đây là một ngành mũi nhọn trong công cuộc hiện đại hóa đất nước. Tự động hóa quá trình sản xuất ngày càng có một vị trí quan trọng trong sản xuất và đời sống. Đặc biệt do sự phát triển của kỹ thuật điện tử, tin học cùng với sự lớn mạnh của lý thuyết điều khiển tự động đã tạo ra nhiều sản phẩm thiết bị hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề điều khiển. Nhưng lớn mạnh hơn cả và chỗ đứng vững chắc GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 7 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP trong công nghiệp phải kế đến các bộ điều khiển logic có thể lập trình được được gọi tắt là PLC (Programmable logic controller). Với những thế mạnh như: - Kích thước nhỏ gọn, giá thành hạ so với mạch điều khiển dùng rơle. - Khả năng chống nhiễu tốt, độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp. - Cấu trúc dạng modul cho phép dễ sửa chữa bảo trì, tăng khả năng sử dụng thêm các khối modul mở rộng đầu vào ra cũng như các khối chuyên dung. - Sử dụng ngôn ngữ lập trình chuyên dùng nên lập trình nhanh và dễ dàng thay đổi chương trình Hơn nữa với chức năng truyền thông kết hợp với phần mềm WINCC (Windows control center) là phần mềm ứng dụng để điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu của một hệ thống TĐH quá trình sản xuất.Việc sử dụng những bộ điều khiển lập trình riêng không đáp ứng yêu cầu điều khiển của hệ thống SCADA, cần phải kết hợp thêm các bộ hiển thị HMI (Human Machine Interface- Giao diện người và máy ). Công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội là một trong số những doanh nghiệp lâu đời trong nước đã và đang áp dụng nhiều công nghệ tiên tiến trên thế gới để đưa vào quá trình sản xuất. Toàn bộ dây chuyền sản xuất trong công ty đều được Tự động hóa điều khiển bằng PLC S7 và Biến tần của SIEMEN, đặc biệt hoạt động của nhà máy được giám sát điều hành bằng Wincc. Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Điện tự động hóa” cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà chúng em muốn được nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa. Vì vậy sau khi đi tham quan nhà máy bia Hà Nội nhóm chúng em đã được giao nghiên cứu về đề tài: “ Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống rót bia, đóng nắp chai và đóng Keg bia của công ty cổ phần bia rượu – nước giải khát Hà Nội sử dụng PLC và Wincc“. Trong bản thuyết minh chung em đã hoàn được những nội dung sau: GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 8 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương I: Tổng quan về công nghệ sản xuất bia của công ty cổ phần bia rượu- - nước giải khát Hà Nội. Chương II: Tổng quan về Wincc Chương III: Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển cho hệ thống chiết bia, dập nắp và đóng keg bia của công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội. Chương IV: Tổng kết, kiến nghị, hướng phát triển của đề tài CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN BIA RƯỢU - NƯỚC GIẢI KHÁT HÀ NỘI 1.1.Giới thiệu về công ty 1.1.1.Giới thiệu chung. GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 9 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.1: Công ty bia – rượu nước giải khát Hà Nội. Tổng công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội thành lập theo quyết định số 73/2003/QĐ – BCN ngày 16/5/2003 của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp; là Tổng công ty Nhà nước tổ chức và hoạt động theo mô hình công ty mẹ - công ty con. Với bí quyết công nghệ duy nhất – truyền thống trăm năm, cùng với hệ thống thiết bị hiện đại, đội ngũ CBCNVC lành nghề, có trình độ, tâm huyết, các sản phẩm của Tổng công ty đã nhận được sự mến mộ của hàng trăm triệu người tiêu dùng trong nước cũng như quốc tế. Thương hiệu Bia Hà Nội ngày hôm nay được xây dựng, kết tinh từ nhiều thế hệ, là niềm tin của người tiêu dùng, niềm tự hào thương hiệu Việt. 1.1.2.Các sản phẩm kinh doanh chủ yếu của công ty Bia – Rượu – Nước giải khát Hà Nội. GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 10 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy [...]... và quá trình chiết bia vào chai kết thúc Chai bia được đưa ra bộ phận đóng chai Nắp chai bia được đổ vào thùng chứa nắp, qua băng tải nắp, qua hộp phân phối nắp, xoay hướng nắp rồi xuống vị trí dập nắp Chai bia nhờ etoan dẫn vào vị trí dập nắp và hoàn thiện quá trình dập nắp Kiểm tra sau khi chiết được kiểm tra mức vơi đày trong chai, những chai chưa đóng nắp loại ra ngoài Khi có chai bia đi qua, thiết. .. cần thiết + Máy dỡ chai Keg vở chai đi trên băng chuyền keg đến máy dỡ chai Bộ gắp chai gồm 4 cụm gắp điều khiển bằng khí nén, áp suất 2-3 bar, mỗi cụm có 20 đầu gắp( tương ứng với 1 keg chai 450ml) Lần lượt từng 4 keg 1 đi vào khu vực gắp Bộ gắp hạ xuống Gắp toàn bộ số chai của 4 keg lên đặt vào băng chuyền chai, sau đó 4 keg rỗng không đi tiếp vào máy rửa keg 4 keg mới lại vào vị trí gắp thực hiện... Gồm 2 khâu: * Soi chai bằng mắt thường: loại bỏ những chai dị vật, những chai chưa sạch phần thân chai * Kiểm tra chai bằng máy: loại bỏ các chai không đạt các tiêu chuẩn sau: Chai bẩn đáy, chai lạ, chai còn nước, chai còn xút, chai mẻ miệng, chai mẻ xoắn cổ Trong máy có hệ thống các camera chụp chai khi chai đi qua Hình ảnh chai chụp được phân tích, đối chiếu với tiêu chuẩn Những chai không đạt tiêu... đi qua, thiết bị phát ra tia phóng xạ bắn qua chai Khi phát hiện chai không đạt yêu cầu về độ đầy vơi sẽ được tín hiệu kết nối với bộ phận đá chai ra ngoài Những chai bị loại ra được đổ vào bồn thu hồi bia, đuổi bằng khí nén về hầm để hạ cấp thành bia hơi Những chai bia bị loại ra ngoài được đổ vào bồn thu hồi bia, đuổi bằng khí nén về hấm để hạ cấp thành bia hơi Ngoài ra, tại vị trí này, khi bắt đầu... có nghĩa là áp suất bia trong bầu chiết bằng với áp suất trong chai khi chiết Chai sạch đi vào máy chiết qua hệ thống vít tải, etoan dẫn vào bầu chiết Tại đây, chai được nâng lên đến vị trí chiết Đầu tiên chai được hút chân không, tráng CO2, rồi hút chân không lần thứ 2 để làm sạch chai, loại bỏ hết khí thừa không có lợi cho bia trong quá trình bảo quản Sau đó CO2 được đưa vào chai để tạo áp suất cân... lực trong bầu và trong chai cân bằng nhau nên bia chảy từ bầu vào chai theo nguyên tắc chênh lệch thế năng (bia chảy từ chỗ cao đến chỗ thấp) Trong khi GVHD : Đỗ Tuấn Khanh Đỗ Quang Huy 34 SVTH : Phạm Thị Thu Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chiết bia, bia chảy vào theo men đường thành chai xuống đáy chai, CO 2 thoát lên bầu chiết theo đường vòi giữa chai duy trì áp lực cân bằng Đến khi bia ngập vòi... phun qua vào chai Bơm hút nước rửa từ bể, đẩy với áp suất cao từ các thanh bép phun tia, phun vào trong và ngoài chai được mang bởi các hàng rọ và làm sạch chai Các bể trong máy rửa chai GVHD : Đỗ Tuấn Khanh Đỗ Quang Huy 30 SVTH : Phạm Thị Thu Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.5: Bể rửa chai Đầu tiên chai từ băng chuyền chai được bộ phận gạt đẩy chai vào rọ Mỗi hàng rọ chứa được 26 chai Hàng... rửa két + Máy gắp chai vào két + Máy rửa chai + Máy kiểm tra chai rỗng + Máy chiết và đóng nút + Máy kiểm tra mức đầy vơi + Máy thanh trùng + Máy dán nhãn + Máy in HSD - Gắp chai ra khỏi két Khi két mang chai được vận chuyển theo gong két tới trước máy gắp chai ra khỏi két, máy gắp chai sẽ tự động gắp chai ra khỏi két, mỗi lần gắp tối đa 4 két, khoảng 80 chai Các đầu gắp hút chai và đặt chúng lên bàn... toàn cho máy chiết chai Trước máy soi chai rỗng có bộ phận soi chai thủ công, nhằm loại bớt những chai không đủ tiêu chuẩn có thể nhận thấy bằng mắt thường để giảm tải cho máy soi chai rỗng - Chiết chai Quá trình chiết ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm thể hiện ở thời gian bảo quản và khả năng ổn định của bia Do đó khi chiết cần đảm bảo giữ được chất lượng sản phẩm sau khi chiết Đối với bia, điều đầu...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bia Lager Bia lon 330ml Chai bia 330ml Bia hơi Bia tươi Chai bia 450ml Hình 1.2 : Các sản phẩm của công ty cổ phần bia rượu - nước giải khát Hà Nội 1.2 Quy trình công nghệ 1.2.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia GVHD : Đỗ Tuấn Khanh Đỗ Quang Huy 11 SVTH : Phạm Thị Thu Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.3: Sơ đồ dây chuyền sản xuất bia Thuyết minh Nghiền malt: GVHD . nhà máy GVHD : Đỗ Tuấn Khanh 17 SVTH : Phạm Thị Thu Đỗ Quang Huy Ứng Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thời gian lên men chính 4-5 ngày, thời gian chuyển phụ 1 ngày, thời gian lên men phụ 7 ngày Thị Thanh Thủy ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP men 0,2-0,3at, nhiệt độ 10,5 o C. Mở máy lạnh trong giai đoạn này dùng van 3 của tank (khoang trên). Khi Bx dịch lên men đạt 6,5-7 thì đặt áp suất cho tank là. nhiệt độ 5 o C, thời gian hạ là 24h. Đặt áp suất cho tank lên men 0,9-1at. Mở máy lạnh giai đoạn này dùng van 2, van 3 của tank. Khi nhiệt độ đạt 5 o C thì rút men tốt, tank vào bảo quản. Trong