Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền trong công ty cổ phần acecook việt nam

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền trong công ty cổ phần Acecook Việt Nam” Em ñã nhận ñược rất nhiều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



DƯƠNG QUỐC HUY

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MỲ ĂN LIỀN TRONG CÔNG TY

CỔ PHẦN ACECOOK VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật ñiện

Người hướng dẫn khoa học: TS NGÔ TRÍ DƯƠNG

Hà Nội - 2012

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu

và kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chưa ñược ai công bố trong bất

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế hệ

thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền trong công ty cổ phần Acecook Việt Nam”

Em ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ của các thầy viện sau ñại học cùng các thầy cô trong khoa Cơ - ðiện trường ðại học Nông nghiệp Hà nội Các thầy, cô ñã cung cấp cho em những kiến thức bổ ích cần thiết, tạo ñiều kiện thuận lợi, giúp em hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin cảm ơn Ban lãnh ñạo, Phòng cơ ñiện công ty cổ phần Acecook Việt Nam ñã tạo ñiều kiện cho tôi ñược làm việc thời gian dài tại công ty, giúp ñỡ tôi tìm hiểu và nghiên cứu

ðặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc ñến thầy TS Ngô Trí Dương

người ñã hướng dẫn và tận tình giúp ñỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu

và thực hiện ñề tài

Qua ñây em rất mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp từ các thầy cô

và các bạn ñồng nghiệp, ñể giúp em có thêm những hiểu biết và hoàn thiện hơn trong quá trình làm việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

Lời cam ñoan……… i

Lời cảm ơn………ii

Mục lục………iii

Danh mục hình……… ……v

MỞ ðẦU 1

1 ðặt vấn ñề ……….……….1

2 Mục ñích nghiên cứu ……… ……4

3 Nội dung nghiên cứu ……….….…4

4 Phương pháp nghiên cứu……… … 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 6

1.1 Giới thiệu sơ bộ về công ty cổ phần Acecook VieetjmNam 6

1.2 Quy trình tổ chức sản xuất và máy móc thiết bị dùng trong sản xuất 7

1.2.1 Dây chuyền sản xuất chính 7

1.2.2 Các thiết bị phụ trợ 13

1.3 Hệ thống cung cấp ñiện, thiết bị ñiện và tự ñộng hóa của nhà máy 15

1.4 Yêu cầu về phân loại sản phẩm trong dây chuyền sản xuất mỳ ăn liền 17

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MỲ ĂN LIỀN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN ACECOOK VIỆT NAM 20

2.1 Yêu cầu công nghệ của quá trình phân loại sản phẩm mỳ ăn liền 20

2.2 Thiết kế phần cứng hệ thống phân loại mỳ ăn liền 22

2.2.1 Cấu tạo chung 22

2.2.2 Thiết kế các bộ phận chính của phần cứng 23

2.3 Mô hình và nguyên lý làm việc hệ thống phân loại mỳ ăn liền 59

2.3.1 Mô hình khái quát hệ thống phân loại mỳ ăn liền 59

2.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống 59

2.4 Xây dựng thuật toán và lập chương trình ñiều khiển hệ thống phân loại mỳ ăn liền 60

2.4.1 Phân công tín hiệu vào ra 60

2.4.2 Sơ ñồ thuật toán 62

2.4.3 Chương trình ñiều khiển 63

2.4.4 Chạy mô phỏng 63

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MỲ ĂN LIỀN 67

3.1 Nghiên cứu các cảm biến sử dụng trong mô hình 67

3.1.1 Cảm biến màu 67

3.1.2 Cảm biến quang 67

3.2 Cần gạt cơ khí 71

3.3 Bộ ñiều khiển CPU 224 72

3.3.1 Cấu hình cứng CPU 224 72

3.3.2 ðặc ñiểm kỹ thuật của CPU 224 72

3.4 Phân tích yêu cầu công nghệ và bảng phân công tín hiệu vào ra 73

3.4.1 Phân tích yêu cầu công nghệ 73

3.4.2 Bảng phân công tín hiệu vào ra và trạng thái làm việc của cảm biến 74

3.5 Sơ ñồ thuật toán 78

3.6 Viết chương trình ñiều khiển 79

3.7 Hệ thống sơ ñồ mạch 80

3.7.1 Mạch tạo nguồn một chiều cho mạch ñiều khiển 80

3.7.2 Sơ ñồ mạch ñiều khiển 80

3.8 Chế tạo mô hình và một số hình ảnh thực tế về mô hình 81

3.8.1 Chế tạo mô hình 81

3.8.2 Một số hình ảnh thực tế về mô hình 81

3.9 Chạy thử 84

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

1 Kết luận 85

2 Kiến nghị 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các loại CPU S7-200 51

Bảng 2.2 Phân công tín hiệu vào ra 61

Bảng 3.1 Một số loại cảm biến quang Omron 68

Bảng 3.2 Bảng phân công tín hiệu vào - ra 76

Bảng 3.3 Trạng thái làm việc của các cảm biến lỗi với cơ cấu gạt 77

Bảng 3.4 Thống kê kết quả chạy thử mô hình 84

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ ñồ khối các khâu trong dây chuyền sản xuất mỳ ăn liền 7

Hình 1.2 Cối trộn bột mỳ 8

Hình 1.3 Hệ thống mâm chứa bột khi ñã trộn xong 8

Hình 1.4 Khu vực cán bột 9

Hình 1.5 Mỳ ñược cắt sợi 9

Hình 1.6 Giàn hấp mỳ 10

Hình 1.7 Hệ thống cắt ñoạn mỳ 10

Hình 1.8 Băng truyền khuôn chiên 11

Hình 1.9 Hệ thống làm nguội mỳ 11

Hình 1.10 Khâu phân loại mỳ 12

Hình 1.11 Máy ñóng gói mỳ 12

Hình 1.12 Máy trộn gia vị 13

Hình 1.13 Máy ñóng gói gia vị 13

Hình 1.14 Lò hơi SAKER 14

Hình 1.15 Tủ ñiện ñiều khiển khu vực trộn bột 15

Hình 1.16 Tủ ñiện ñiều khiển khu vực cán bột 16

Hình 1.17 Tủ ñiện ñiều khiển công ñoạn chiên mỳ 16

Hình 1.18 Tủ ñiều khiển khu vực làm nguội 17

Hình 1.19 Sản phẩm ñạt tiêu chuẩn 18

Hình 1.20 Sản phẩm không ñạt tiêu chuẩn 18

Hình 1.21 Công nhân lao ñộng phân loại thủ công sản phẩm 19

Hình 2.1 Ảnh kích thước vắt mỳ 21

Hình 2.2 Ảnh những vắt mỳ vỡ không ñạt tiêu chuẩn 21

Hình 2.3 Ảnh mỳ cháy không ñạt tiêu chuẩn 21

Hình 2.4 Hệ thống ñiều khiển cơ bản 22

Hình 2.5 Một số dạng vật phẩm của băng tải 24

Hình 2.6 Bề mặt của băng tải 24

Hình 2.7 Sự biến ñổi của ñại lượng cần kiểm tra m theo thời gian 27

Hình 2.8 Phổ ánh sáng 29

Hình 2.9 Cảm biến quang sử dụng tính chất phản xạ 31

Hình 2.10 Tính chất phản xạ của ánh sáng 31

Hình 2.11 Cảm biến quang sử dụng tính chất sóng của ánh sáng 32

Hình 2.12 Bộ phát thu ñặt ñối xứng 32

Hình 2.13 Cảm biến quang VE-M18-10A1 33

Hình: 2.14 Cảm biến quang E3F3 33

Hình 2.15 Vị trí các cảm biến kích thước và màu sắc 34

Hình 2.16 Cảm biến cáp quang Omron E32 34

Hình 2.17 Cảm biến màu Z3N – TB22 và Omron E3ZM-V 35

Hình 2.18 Cơ cấu gạt sản phẩm 36

Hình 2.19 Trạng thái hệ thống gạt sản phẩm khi sản phẩm ñạt tiêu chuẩn 37

Hình 2.20 Trạng thái hệ thống gạt sản phẩm khi gặp sản phẩm lỗi 37

Hình 2.21 Sơ ñồ khối hệ thống khí nén……… 37

Hình 2.22 Xilanh tác ñộng kép 39

Hình 2.23 Áp suất p, lực F trong xilanh 40

Hình 2.24 Xi lanh gạt sản phẩm 41

Hình 2.25 Van ñảo chiều 4/2 42

Hình 2.26 Van ñảo chiều 5/2 42

Hình 2.27 Van 4V210-08 43

Hình 2.28 Sơ ñồ nguyên lý van ñảo chiều ñiều khiển xilanh gạt sản phẩm 43

Hình 2.29 CPU S7-200 module 52

Hình 2.30 Sơ ñồ cổng PLC ñể ghép nối với máy tính ……… 53

Hình 2.31 Sơ ñồ các vùng bộ nhớ S7 – 200 ……… 53

Hình 2.32 Vòng quét chương trình ………56

Hình 2.33 Hệ thống phân loại mỳ ăn liền ……… 58

Hình 2.34 Sơ ñồ nối dây của bộ ñiều khiển phân loại mỳ ăn liền …… 60

Hình 2.35 Sơ ñồ thuật toán của một chu kỳ làm việc trên một sản phẩm….62

Hình 2.36 Chuyển file (*.mwp) sang file (*.awl) 64

Hình 2.37 Khởi ñộng chương trình chạy mô phỏng s7-200 64

Hình 2.38 Lưa chọn CPU chạy mô phỏng chọn CPU 224 65

Hình 2.39 Nạp file (*.awl) chương trình vào CPU 224……… 65

Hình 2.40 Chạy mô phỏng 66

Hình 3.1 Cảm biến màu sử dụng trong mô hình 67

Hình 3.2 Cảm biến quang sử dụng trong khâu xử lý sản phẩm lỗi 68

Hình 3.3 Hình van ñảo chiều khí nén sử dụng trong mô hình 71

Hình 3.4 Mô hình phần cứng CPU 224 72

Hình 3.5 Hệ thống mô hình phân loại mỳ ăn liền……… 74

Hình 3.6 Sơ ñồ nối dây của bộ ñiều khiển mô hình phân loại mỳ ……… 75

Hình 3.7 Sơ ñồ thuật toán của mô hình làm việc trên một sản phẩm ………78

Hình 3.8 Mạch tạo nguồn một chiều cho mạch ñiều khiển 80

Hình 3.9 Sơ ñồ tín hiệu vào mạch ñiều khiển 80

Hình 3.10 Sơ ñồ tín hiệu ra mạch ñiều khiển 80

Hình 3.11 Cơ cấu truyền ñộng 81

Hình 3.12 Giá gắn cảm biến 82

Hình 3.13 Cơ cấu gạt sản phẩm lỗi 82

Hình 3.14 Cơ cấu khí nén và nút vận hành 82

Hình 3.15 ðộng cơ và băng tải 83

Hình 3.16 Toàn cảnh mô hình 83

8-19,21,24,33-37,40,42,58,64-68,70,74,81-83

MỞ ðẦU

1 ðặt vấn ñề

Cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện ñại hóa ñất nước, nền kinh

tế nước ta ñang trong giai ñoạn phát triển không ngừng ði liền ñó trong các

hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự ñộng và bán tự ñộng hệ thống ñiều khiển ñóng vai trò ñiều phối toàn bộ các hoạt ñộng của quá trình sản xuất Trên thế giới các hệ thống sản xuất tự ñộng tạo ra sản phẩm ñặc biệt là hệ thống ñếm và phân loại sản phẩm ñã có từ rất lâu và ngày càng hoàn thiện chất lượng ngày càng cao

ðể bắt kịp những tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới cũng như ñáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa – hiện ñại hóa ñất nước thì ngành công nghiệp Việt Nam cần phải thay ñổi nhanh chóng công nghệ và các thiết bị hiện ñại ñể thay thế các công nghệ và thiết bị cũ và lạc hậu

Hiện nay trên thế giới và trong nước ñã có nhiều công trình nghiên cứu và chế tạo hệ thống phân loại và sắp xếp sản phẩm Các ñề tài có liên quan ñến

và những hướng giải quyết hiện nay tập trung vào các vấn ñề sau:

- Công trình ứng dụng công nghệ nhận dạng, xử lý hình ảnh và trí tuệ nhân tạo Trên cơ sở thu thập hệ thống thông tin hình ảnh chất lượng cao và

ñộ chính xác nhận dạng và phân loại sản phẩm ñạt tiêu chuẩn cao hơn hẳn bằng mắt thường hoặc các phương pháp thủ công khác Bằng cách sử dụng các công cụ của trí tuệ nhân tạo như Fuzzy Logic, mạng nơ ron nhân tạo ñể tạo ra các hệ thống vừa có hàm lượng khoa học công nghệ cao, vừa có tính chỉ tiêu và tính năng kỹ thuật tốt phục vụ ñược cho các bài toán ứng dụng nhận dạng và phân loại sản phẩm Hệ thống ñảm bảo ñộ tin cậy, ổn ñịnh, tự ñộng hóa cao thay thế hoàn toàn con người Hệ thống này bao gồm 3 phần chính: Phần thứ nhất là khối thu thập thông tin hình ảnh, xử lý nhận dạng và

ra quyết ñịnh bao gồm hệ thống camera và hệ thống ñèn chiếu sáng chuyên

dụng ñược ñặt trong một buồng chắn sáng gá trên băng chuyền Buồng chắn sáng có tác dụng che ánh sáng tự nhiên và chỉ giữ lại ánh sáng của ñèn chiếu sáng (ñảm bảo ñộc lập với môi trường ánh sáng bên ngoài) Khi một sản phẩm ñi qua buồng chắn sáng, hệ thông camera thu nhận hình ảnh bề mặt của sản phẩm ñó và chuyển cho phần mềm nhận dạng và phân loại Phần mềm này sẽ nhận dạng sản phẩm và quyết ñịnh xem nó thuộc loại chất lượng nào

- Công trình “Tự ñộng phân loại hạt gạo theo màu sắc”

Hệ thống phân loại gạo bằng màu sắc do Viện IMI phát triển và vấn ñề

tự ñộng nhận dạng, xử lý phân loại trong chế biến gạo phục vụ xuất khẩu, khả năng ứng dụng công nghệ quang-cơ ñiện tử (opto-mechatronic technology) trong ứng dụng cụ thể của “hệ máy nhìn” là ñề tài ñược ñánh giá cao tại VICA 6

+ Những năm gần ñây, công nghệ quang học gắn kết với các hệ thống

cơ ñiện tử rất nhanh, tạo ra số lượng lớn sản phẩm cơ ñiện tử - các máy móc,

hệ thống với những bộ phận quang học “thông minh” Sự hiện diện của công nghệ quang học ngày càng rõ nét, cho phép nâng cao giá trị và hiệu quả của

hệ thống, bởi các phần tử quang học kết hợp với các phần tử cơ ñiện tử nhúng trong hệ thống ñã ñem lại giải pháp cho nhiều vấn ñề kỹ thuật hóc búa Dưới ñây phân tích một số kết quả nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật quang-cơ ñiện tử trong máy phân loại gạo theo màu sắc của Viện IMI

+ Các hệ thống phân loại hạt theo màu sắc nói chung, phân loại gạo theo màu sắc nói riêng Vật liệu (gạo) ñược cấp bằng bộ cấp liệu rung xuống máng dẫn, ổn ñịnh quĩ ñạo trên máng rồi chuyển ñộng qua vùng nhận dạng của camera (CCD hoặc CMOS) Màu sắc của ñối tượng dịch chuyển (hạt gạo) ñược nhận biết tức thời (xử lý thời gian thực) và máy tính công nghiệp (IPC) ra quyết ñịnh về khả năng chấp nhận hạt ñã nhận dạng, phát tín hiệu cho súng phun khí nén bắn hạt ñó ra khỏi quĩ ñạo dịch chuyển nếu không ñạt yêu cầu về chất lượng (trong trường hợp này thông qua màu sắc), và ngược

lại thì không phát tín hiệu Qua khỏi vùng nhận dạng, gạo chính phẩm và phế phẩm sẽ ñược phân tách và chứa trong hai khoang chứa tách biệt Từ ñây có thể ñưa vào kho hoặc qua máy ñóng bao Việc xử lý và ra quyết ñịnh chỉ ñược phép diễn ra dưới 0,13 mili giây Bài toán xử lý thời gian thực ở ñây ñóng vai trò vô cùng quan trọng Nó ñòi hỏi hệ thống chiếu sáng phù hợp, kết cấu buồng nhận dạng chuẩn xác, cho phép phân tách các ngưỡng màu tốt; hệ thống camera ghi nhận hình ảnh gần như tức thời và tốc ñộ chuyển ñổi tín hiệu, tốc ñộ tính toán rất cao ðộ chính xác của kết cấu cơ khí cũng ñóng vai trò quan trọng trong việc ổn ñịnh dòng liệu, giúp cho phần xử lý chỉ phải bù các sai số hệ thống Bài toán ở ñây là tổng hợp của nhiều nhiệm vụ phải giải quyết về cơ khí chính xác, kỹ thuật quang ñiện, hệ thống ñiện tử ñiều khiển, phần mềm xử lý, ñiện ñộng lực, các cơ cấu tác ñộng nhanh, Các hệ thống

cơ khí ñược gia công trên máy CNC với ñộ chính xác ñến 10-3mm Nguồn sáng sử dụng là ñèn fluorescence tần số cao (100 kHz) Camera CCD quét dòng ñược tính toán chọn phù hợp về tốc ñộ, ñộ phân giải, ñộ nhạy Các van ñiện khí chuyên dụng có ñặc tính trễ dưới 0,7 mili giây Phần ñiều khiển ñiện

tử ñược Viện IMI thiết kế chế tạo trong nước

+ Qua ñề tài cho thấy cái nhìn tổng quan về hệ thống và một số vấn ñề cần chú trọng giải quyết nhằm ñảm bảo chất lượng phân loại: tính chọn chuẩn xác cấu hình hệ thống quang - ñiện; thiết kế kết cấu ñảm bảo chất lượng ánh sáng ổn ñịnh và trung thực; các thuật toán chính yếu (thu thập và xử lí theo thời gian thực, xử lí nhận dạng hạt, các hàm ñiều khiển logic chung của toàn máy, các hàm và tiện ích dùng ñể phân tích và hiển thị ảnh số) ñược giải quyết triệt ñể ðề tài nghiên cứu tìm hiểu về các loại cảm biến quang, cảm biến màu sắc ñể nhận biết phân loại sản phẩm trên băng tải, ñộng cơ không ñồng bộ ñể ñiều khiển chuyển ñộng cho băng tải, xử lý các thông tin lấy về từ các cảm biến cũng như ñưa ra các lệnh ñiều khiển băng tải hay tác ñộng của piston ñể phân loại sản phẩm ñược thực hiện bởi bộ xử lý trung tâm PLC S7 – 200

Tôi ñã công tác tại Phòng Cơ ñiện, công ty cổ phần Acecook Việt Nam nên tôi biết, hiện tại công ty ñang phân loại sản phẩm bằng biện pháp thủ công, Qua thời gian học tập, làm việc và nghiên cứu, tôi nhận thấy có thể ứng dụng công nghệ hiện nay ñể thiết kế hệ thống phân loại tự ñộng thay thế con người Vì vậy

tôi chọn ñề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền

trong công ty cổ phần Acecook Việt Nam”

3 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan của ñề tài

- Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền trong công ty cổ phần Acecook Việt Nam

- Lựa chọn thiết bị, xây dựng mô hình thực nghiệm hệ thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền

4 Phương pháp nghiên cứu

ðể thực hiện ñề tài này cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu kế thừa:

+ Kế thừa công trình sản xuất trong thực tiễn và các công trình ñã nghiên cứu trong các lĩnh vực khác

+ Sử dụng phần mềm lập trình Step 7 Micro/Win32, Microsoft Visio, Microsoft Word

- ðịnh hướng nghiên cứu: Nghiên cứu các phần mềm lập trình trên máy tính, từ ñó thay ñổi, cải tiến phương pháp lập trình ñể tìm ra phương án ñơn giản nhất, dễ sử dụng, phù hợp với ñiều kiện hiện tại

- Thiết bị nghiên cứu

+ Máy tính

+ Bộ ñiều khiển PLC – 200 CPU 224

+ Các cảm biến quang, cảm biến màu

+ Các thiết bị ghép nối, lắp ñặt và các thiết bị phụ trợ

- Phạm vi nghiên cứu

+ Nghiên cứu trong lĩnh vực ñiều khiển dùng PLC S7 - 200

+ Nghiên cứu cho sản phẩm mỳ ăn liền tại công ty cổ phần Acecook Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu sơ bộ về công ty cổ phần Acecook VieetjmNam.

Năm 1997, một doanh nhân người Nhật ñã “ñặt cược” tên tuổi thương

hiệu Acecook vào một kỹ sư cơ ñiện người Việt Nam vốn chưa từng học về nghiệp vụ quản lý doanh nghiệp Quyết ñịnh ấy gây bất ngờ cho nhiều người

và cho cả anh kỹ sư Hoàng Cao Trí Bẵng ñi hơn 10 năm, khi Hoàng Cao Trí

ñã trở thành một doanh nhân thành ñạt, ñưa Vina Acecook lên vị trí thương hiệu hàng ñầu trong ngành thực phẩm chế biến ăn liền thì mọi người mới vỡ

lẽ và thầm thán phục con mắt tinh ñời của vị doanh nhân Nhật Bản

(Theo Tạp chí Diễn ñàn doanh nghiệp)

Công ty cổ phần Acecook Việt Nam, chi nhánh Hưng Yên là một nhà máy trực thuộc công ty mẹ, toạ lạc trên mảnh ñất hơn 20.000 m2 nằm trong khu công nghiệp Như quỳnh, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Nhà máy ñược bắt ñầu xây dựng từ năm 2000 với mục ñích là cung cấp những sản phẩm Mỳ

ăn liền, phở ăn liền cao cấp, phù hợp với khẩu vị cũng như thị hiếu người tiêu dùng Việt Nam và các nước Châu Á Hiện nay, với công nghệ Nhật Bản và Hàn Quốc, Nhà máy ñã sản xuất trung bình 120.000 gói/ca và ñưa ra thi trường những sản phẩm mỳ ăn liền tạo ñược uy tín trên thị trường như: Hảo Hảo, Kim chi, Lẩu thái,…

Sau nhiều năm nỗ lực, Vina Acecook ñã gặt hái về nhiều phần thưởng

có giá trị: Danh hiệu Hàng Việt Nam chất lượng cao trong 9 năm liền, Thương hiệu nổi tiếng Việt Nam, Giải thưởng sản phẩm xuất sắc lĩnh vực thực phẩm ăn liền - chương trình Tin và Dùng Việt Nam, Giải thưởng Rồng Vàng, Giải thưởng Sao Vàng ðất Việt, Chứng nhận sản phẩm công nghiệp chủ lực Thành phố Hồ Chí Minh giai ñoạn từ năm 2002 – 2007, Huân chương Lao ñộng hạng Ba… Doanh nhân phó tổng giám ñốc Hoàng Cao Trí ñược trao tặng danh hiệu Nhà Doanh nghiệp trẻ tiêu biểu năm 2002, ñược trao tặng

Huân chương Lao ñộng hạng Ba, danh hiệu Doanh nhân Sài Gòn tiêu biểu năm 2005 và năm 2006

1.2 Quy trình tổ chức sản xuất và máy móc thiết bị dùng trong sản xuất

1.2.1 Dây chuyền sản xuất chính

ðây là dây chuyền sản xuất mỳ hoàn toàn tự ñộng, với sản lượng 12.000 thùng/ca, ñược ứng dụng nhiều trang thiết bị hiện ñại ñể ñiều khiển và kiểm soát Từ nơi ñưa nguyên liệu ñầu vào tới ñầu ra sản phẩm ñể xuất kho ñược trải dài 120 m và ñược chia thành nhiều công ñoạn:

HẤP

MỲ

CẮT ðOẠN

CHIÊN

MỲ

LÀM NGUỘI

ðÓNG GÓI

NHẬP KHO

CẤP HƠI

CẤP DẦU

GIA

VỊ

Hình 1.1 Sơ ñồ khối các khâu trong dây chuyền sản xuất mỳ ăn liền

 Dịch trộn: Dung dịch ñược trộn theo công thức của Phòng Kỹ Thuật với

bồn chứa 4m3 và hệ thống cánh khuấy và một ñộng cơ 3,7 kW Hệ thống trộn ñược cài ñặt thời gian tự ñộng qua sau ñó bơm lên bồn ñịnh lượng

 Bột mỳ: Bột ñược kiểm tra kỹ và cân ñịnh lượng do hai công nhân phụ

trách sau ñó ñưa vào cối trộn

 Trộn bột: Hệ thống ñược ñặt trên sàn cao, gồm 2 cối trộn luân phiên liên

tục do 2 ñộng cơ 18 kW ðiều khiển hệ thống là bộ PLC tới các Rơle thời gian ñể cài ñặt thời gian trộn và sử dụng hệ thống thuỷ lực ñể nghiêng cối

xả bột xuống khu vực cán

Hình 1.2 Cối trộn bột mỳ

Hình 1.3 Hệ thống mâm chứa bột khi ñã trộn xong

 Cán bột: Bột ñược ñưa vào cán qua 9 cặp quả lô, hệ thống truyền lực là 9

ñộng cơ 5,5 kW và ñược ñiều khiển bởi các biến tần có công suất tương ứng cua hãng Commander_SE Lá bột ñược vắt từ cặp quả lô này sang cặp quả lô khác và ép theo chế ñộ mỏng dần tới mức tiêu chuẩn Giữa các cặp lô ñược trang bị các cảm biến quang ñể ñiều chỉnh tốc ñộ các cặp lô với mục ñích giữ cho ñộ căng của lá bột luôn luôn ổn ñịnh

Hình 1.4 Khu vực cán bột

 Cắt sợi: Bộ phận này còn ñược gọi là Trục lược, nó cắt sợi sau ñó chia

hàng rồi ñưa ra băng tải và tạo sóng cho sợi mỳ

Hình 1.5 Mỳ ñược cắt sợi

 Hấp mỳ: Mỳ ñược ñưa ra tủ hấp với nhiệt ñộ và thời gian nhất ñịnh, sợi

mỳ ñược chín bằng hơi bão hòa do sự ñiều khiển của các Rơle nhiệt ñộ và

2 van ñiều áp Hệ thống cấp hơi tự ñộng lấy hơi từ Nồi hơi (9 tấn hơi/giờ)

Hình 1.6 Giàn hấp mỳ

 Cắt ñoạn: Tới ñây sản phẩm ñược cắt ñoạn và ñưa vào khuôn Nhờ có hệ

thống ñồng bộ ñiều khiển mà sản phẩm ñược chuyển sang công ñoạn chiên ròn ñược nhịp nhàng

Hình 1.7 Hệ thống cắt ñoạn mỳ

 Chiên mỳ: Sau khi mỳ ñược ñưa vào băng chuyền khuôn chiên sẽ chạy

qua chảo dầu Sortterning sôi ở 167oC Dầu Sortterning ñược gia nhiệt bởi

hệ thống hơi ñược cấp từ Lò Hơi và tự ñộng ổn ñịnh ở nhiệt ñộ nhất ñịnh

ñã ñược cài ñặt trước Băng chuyền khuôn chiên cũng chạy với một tốc ñộ

ñã ñược tính toán trước sao cho khi mỳ ñi qua hết chảo chiên thì thời gian của nó bằng thời gian làm chín mỳ

Hình 1.8 Băng truyền khuôn chiên

 Làm nguội: Mỳ chiên xong vẫn còn rất nóng nên chưa ñóng gói ngay

ñược, phải ñưa qua hệ thống ra làm nguội Hệ thống này gồm 10 quạt công suất lớn ñược bố trí dọc theo băng truyền

Hình 1.9 Hệ thống làm nguội mỳ

 Phân loại mỳ: Khâu này có nhiệm vụ loại bỏ những sản phẩm hỏng như

cháy, vỡ ra trước khi ựưa sang ựóng gói Số lượng sản phẩm hỏng ắt, khoảng (0,2 Ờ 0,3)% nên luôn chỉ có một công nhân làm nhiệm vụ nhặt bỏ các sản phẩm hỏng ra khay ngoài

Hình 1.10 Khâu phân loại mỳ

 đóng gói: Công ựoạn này cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp

tới vệ sinh an toàn thực phẩm và thị hiếu khách hàng Hệ thống ựóng gói cũng hoàn toàn tự ựộng trước khi cho những gói gia vị vào Hạn sử dụng ựược in rõ ngày, giờ, ca sản xuất bằng máy in phun tốc ựộ cao HITACHI đây là khâu cuối cùng của quá trình sản xuất nên ựược cắt cử công nhân kiểm soát rất chặt chẽ trước khi nhập kho Mỗi dây chuyền sản xuất mỳ có

từ 3 ựến 4 máy ựóng gói làm việc song song

Hình 1.11 Máy ựóng gói mỳ

1.2.2 Các thiết bị phụ trợ

 Máy trộn gia vị: Có nhiệm vụ trộn ñều những nguyên liệu và hương liệu

theo công thức và thời gian quy ñịnh của phòng kỹ thuật

Hình 1.12 Máy trộn gia vị

 Máy ñóng gói gia vị: Chia nhỏ gia vị sau ñó ñóng gói riêng ñể châm vào

từng gói

Hình 1.13 Máy ñóng gói gia vị

 Hệ thống xử lý nước: Do yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm và cần duy

trì tuổi thọ của Lò hơi nên nguồn nước xử dụng của nhà máy ñược mua của nhà máy nước trong khu công nghiệp sau ñó ñược lọc lại và xử lý làm

mềm nước rất kỹ càng sau ñó ñược tự ñộng bơm lên tháp cao 30m rồi dẫn tới các nơi sử dụng

 Lò hơi: ðây là một lò hơi nước mang nhãn hiệu SAKER xử dụng nhiên

liệu dầu FO, có nhiệm vụ sản sinh ra hơi bão hòa với sản lượng 9 tấn hơi/ giờ Với công nghệ Cộng Hoà Liên Bang ðức, ñây là một trong những hãng cung cấp lò hơi uy tín nhất thế giới hiện nay

Hình 1.14 Lò hơi SAKER

 Máy nén khí: Với 2 máy nén khí hãng HITACHI , công suất 15 kW, cung

cấp khí nén cho toàn bộ nhà máy, phục vụ các hệ thống nâng, hạ sử dụng van, xilanh, piston và các công tác phục vụ vệ sinh dây chuyền + các thiết

bị phụ trợ

 Hệ thống bơm cứu hoả: Có 2 bơm 7,5 kW, sử dụng máy phát ñiện riêng

ñể phòng cháy và chữa cháy ngay cả khi không có ñiện lưới Nếu hệ thống báo cháy hoạt ñộng thì hệ thống bơm sẽ tự ñộng hoạt ñộng

 Hệ thống sử lý nước thải: Với nhiệm vụ bảo vệ môi trường, ñây là một hệ

thống tự ñộng ñược làm ngầm dưới lòng ñất, trong bể ngầm có cấy các vi khuẩn phân hủy nước thải rất nhanh sau ñó lọc nước ñủ ñiều kiện mới cho thải ra ngoài

1.3 Hệ thống cung cấp ñiện, thiết bị ñiện và tự ñộng hóa của nhà máy

* Trạm biến áp: có công suất 1000 KVA, nguồn sơ cấp là lưới ñiện 22kV

của chi nhánh ðiện Lực Văn Lâm – Hưng Yên, ñầu ra thứ cấp 0,4 kV ñược

ñưa tới cầu dao 3 pha 2 ngả trong phòng ðiện phân phối

* Máy phát ñiện: Mang nhãn hiệu Hữu Toàn 1000 kVA, với ñầu nổ của

là ñộng cơ ñốt trong sử dụng nhiên liệu dầu DO, có 12 buồng ñốt, có hệ thống

tự ñộng ñiều chỉnh nhiên liệu cho phù hợp với tải, trung bình mỗi giờ tiêu thụ khoảng 150 lít dầu ðầu phát ñiện do Mỹ sản xuất có hiệu suất 0,85, với ñiện

áp ñầu ra 220V/380V, công suất 850KWh và ñược ñưa tới cầu dao 3 pha 2 ngả trong phòng ðiện phân phối

* Thiết bị ñiều khiển trên dây chuyền chính:

+ Khu trộn bột: dùng PLC MELSEC FX ON-60MR-ES, 2 Biến tần

COMMANDER- SE 15 kW, các van ñiện và khí nén Model: 050G (Max 8 bar hoặc 120 PSI), Made in Italy

Hình 1.15 Tủ ñiện ñiều khiển khu vực trộn bột

+ Khu cán bột: PLC MELSEC FX ON-24MR, 9 Biến tần S500

Mitsubishi 5,5 kW, 9 Photo Electric Sensor (OMRON) – E3SA_DS50C43A

và các thiết bị phụ trợ…

Hình 1.16 Tủ ñiện ñiều khiển khu vực cán bột

+ Khu vực chiên hấp và cắt ñoạn: PLC MELSEC FX ON – 80MR-

ES, 7 Biến tần Mitsubishi S500 với các công suất tương ứng 3.7 kW, 2.2 kW, 1.5 kW,…các Photo Electric Sensor (OMRON) – E3SA_DS50C43A, Bộ ñiều chỉnh ñồng bộ OPC-1701 (MIKIPULLEY) và 86DG, 86D, 86G, Bộ ñiều khiển áp suất và nhiệt ñộ Model DX9-PCWRN(KSC 1614) Range –1990C

6500C, Bộ hiển thị tốc ñộ Model BM6-TNB range 0RPM 99999RPM Made

in Korea Cùng nhiều thiết bị phụ trợ,…

Hình 1.17 Tủ ñiện ñiều khiển công ñoạn chiên mỳ

+ Khu vực làm nguội: Có PLC MELSEC FX ON – 24MR- ES ,Bộ

ñiều chỉnh ñồng bộ OPC-1701 (MIKIPULLEY) và 86DG, 86D, 86G…

Hình 1.18 Tủ ñiều khiển khu vực làm nguội

+ Khu ñóng gói: PLC MELSEC FX ON – 24MR- ES Bộ ñiều khiển

nhiệt ñộ Model DX9-PCWRN(KSC 1614) Range –1990C → 6500C, Bộ hiển thị tốc ñộ Model BM6-TNB range 0RPM → 99999RPM Made in Korea, Sensor nhiệt, ñiện trở sinh nhiệt, Photo Electric Sensor (OMRON) – E3SA_DS50C43A dùng ñể ñiều chỉnh nhãn Cùng nhiều thiết bị phụ trợ,…

1.4 Yêu cầu về phân loại sản phẩm trong dây chuyền sản xuất mỳ ăn liền

ðể tạo ra và giữ ñược một thương hiệu như Acecook Việt Nam cũng như bất kỳ một ñơn vị sản xuất kinh doanh nào khác thì vấn ñề ñầu tiên, quan trọng chính là chất lượng sản phẩm Tuy vậy, trong quá trình sản xuất không thể tránh khỏi những sản phẩm không ñạt yêu cầu, muốn mang ñến cho người tiêu dùng những sản phẩm ñạt tiêu chuẩn chất lượng thì khâu lựa chọn, phân loại sản phẩm trước khi ñóng gói là một trong những khâu rất quan trọng Với các sản phẩm mỳ và phở ăn liền, trước khi ñưa vào ñóng gói chủ yếu

có 3 loại:

- Sản phẩm ñạt tiêu chuẩn có ñầy ñủ kích thước dài, rộng của một vắt

Hình 1.20 Sản phẩm không ñạt tiêu chuẩn

Trước ñây, khi mới lắp ñặt dây truyền sản xuất mỳ của công ty Acecook Việt Nam năm 2001 ñã có khâu phân loại sản phẩm tự ñộng này Do một số nguyên nhân khách quan và cả chủ quan, ñến năm 2003 khi cải tạo dây truyền thì khâu này ñược loại bỏ ra và thay vào ñó là một băng tải thường, dùng nhân

công lao ựộng, phân loại thủ công đó chỉ là giải pháp tạm thời, tuy vậy cho ựến nay vẫn chưa ựược thay thế trở lại hệ thống phân loại sản phẩm có chất lượng tốt hơn, ựạt tiêu chuẩn chất lượng cũng như yêu cầu công nghệ

Hình 1.21 Công nhân lao ựộng phân loại thủ công sản phẩm

* Tóm lại: Với nhu cầu tự ựộng hóa trong lao ựộng sản xuất ngày càng cao và

phát triển mạnh như vũ bão, dây truyền sản xuất mỳ không thể ựể một bước thụt lùi trong công nghệ như vậy mãi ựược mà cần thiết phải có khâu phân

loại sản phẩm ựạt yêu cầu công nghệ thay thế cho con người trở lại

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MỲ ĂN LIỀN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN ACECOOK VIỆT NAM

2.1 Yêu cầu công nghệ của quá trình phân loại sản phẩm mỳ ăn liền

Bài toán về phân loại vật thể theo hình dạng, kắch thước và màu sắc là một trong những bài toán của hệ thống có ngõ vào ngẫu nhiên Nó có rất nhiều ứng dụng trong thực tế Khi sản phẩm ựáp ứng ựầy ựủ các yêu cầu của bài toán ựã ựược lập trình thì ngay lập tức nó phải ựược báo về bộ xử lý, bộ

xử lý thông tin ựưa ra các lệnh gửi tới cơ cấu chấp hành

để hệ thống phân loại mỳ ăn liền hoạt ựộng ổn ựịnh, phù hợp và ựồng bộ với dây chuyền sản xuất thì nó phải ựáp ứng ựược các yêu cầu sau :

- độ tin cậy : Tuổi thọ làm việc cao, ắt hư hỏng, xử lý ựóng ngắt hệ thống cơ cấu chấp hành một cách chắnh xác

- độ chắnh xác của cơ cấu chấp hành : Hệ thống gạt mỳ ăn liền không ựạt yêu cầu ra khỏi băng tải phải hoạt ựộng ựúng thời ựiểm ựúng sản phẩm hỏng

- đáp ứng nhanh yêu cầu của sản phẩm tiếp theo: phù hợp với lưu lượng sản phẩm chạy trong dây chuyền

* Bài toán cần giải quyết ở ựây là:

- Thứ nhất: Hệ thống phân loại cần chọn những sản phẩm ựạt tiêu chuẩn

về màu vàng của sợi mỳ ựã ựược chiên, kắch thước ựầy ựủ: vuông 100 mm (ổ5%); cao 25 mm (ổ5%) ựể ựưa sang máy ựóng gói, với lưu lượng khoảng 80gói/ phút

Hình 2.1 Ảnh kích thước vắt mỳ

- Thứ hai: Loại bỏ những sản phẩm có kích cỡ khác với quy ñịnh trên, ở ñây sản phẩm ñều có khuôn nên không thể lớn hơn quy ñịnh Yêu cầu ñộ chính xác cũng không cao nên chủ yếu chỉ cần loại bỏ những sản phẩm trên ñường di chuyển bị va ñập chẳng may vỡ góc, mất miếng (ví dụ như trong ảnh sau):

Hình 2.2 Ảnh những vắt mỳ vỡ không ñạt tiêu chuẩn

- Thứ ba: Cần loại bỏ những sản phẩm cháy hỏng, những sản phẩm này thường do khi chiên xong bị dính khuôn nên quay lại chiên lần 2, lần 3, nên sản phẩm bị cháy ðặc trưng của những sản phẩm này là có màu ñen, khác xa với màu vàng ruộm của vắt mỳ tiêu chuẩn

Hình 2.3 Ảnh mỳ cháy không ñạt tiêu chuẩn

* Tóm lại: bài toán này với các tham biến là kích cỡ và màu sắc

2.2 Thiết kế phần cứng hệ thống phân loại mỳ ăn liền

2.2.1 Cấu tạo chung

Hệ thống phân loại sản phẩm có nhiều loại khác nhau nhưng nhìn chung

là có các bộ phận sau :

- Bộ phận thu, nhận tín hiệu: ñể nhận biết sản phẩm ñầy ñủ kích thước và sản phẩm khuyết thiếu (sản phẩm vỡ mất một phần) và có nhiệm vụ phân biệt sản phẩm ñạt tiêu chuẩn (màu vàng ruộm) và sản phẩm không ñạt tiêu chuẩn (ñã bị cháy ñen)

- Bộ phận xử lý tín hiệu: sau khi tín hiệu ñược truyền về bộ ñiều khiển nó sẽ so sánh với các thông số cài ñặt trong chương trình ñể ñưa các lệnh tới bộ phận ñiều khiển

- Bộ phận ñiều khiển : Nhận lệnh từ bộ phận xử lý, làm thay ñổi trạng thái cơ cấu chấp hành

- Cơ cấu chấp hành: sau khi nhận tín hiệu từ bộ ñiều khiển thì bộ phận này có nhiệm vụ gạt những sản phẩm không ñạt tiêu chuẩn ra ngoài, ñể những sản phẩm ñủ ñiều kiện yêu cầu sang khâu ñóng gói Trình tự của hệ thống:

Hình 2.4 Hệ thống ñiều khiển cơ bản

Bộ phận thu nhận tín hiệu: nhận những giá trị của ñại lượng vật lí như

công tắc, nút ấn, cảm biến

Bộ phận xử lý tín hiệu: Xử lí tín hiệu nhận vào theo một quy tắc lôgíc

xác ñịnh làm thay ñổi trạng thái của bộ phận ñiều khiển Ở ñây chúng tôi sử dụng PLC S7-200

Bộ phận ñiều khiển: ðiều khiển dòng năng lượng theo yêu cầu, thay ñổi

trạng thái của cơ cấu chấp hành, bao gồm: van khí nén ñảo chiều 5/2 ñiều khiển piston gạt sản phẩm, khởi ñộng từ ñiều khiển ñộng cơ băng tải

Cơ cấu chấp hành: Thay ñổi trạng thái của ñối tượng ñiều khiển, là ñại

lựơng ra của mạch ñiều khiển: Piston - Xilanh ñẩy sản phẩm lỗi, ñộng cơ kéo băng tải

2.2.2 Thiết kế các bộ phận chính của phần cứng

2.2.2.1 Băng tải

a) Khái quát chung

Băng tải là thiết bị vận tải liên tục, dùng ñể chuyên chở các vật phẩm dạng bột, dạng hạt hoặc dạng hình khối kích thước nhỏ, các chi tiết ở dạng thành phẩm và bán thành phẩm cũng như loại bỏ các sản phẩm không dùng

ñược theo phương nằm ngang, phương thẳng ñứng hoặc theo phương mặt

phẳng nghiêng ( với góc nghiêng < 300)

Ưu ñiểm của băng tải: có chiều dài vận chuyển lớn, kết cấu nhỏ, ñơn giản, bền, làm việc tin cậy và sử dụng thuận tiện, có khả năng vận chuyển rời và ñơn chiếc, vốn ñầu tư không lớn lắm, có thể tự ñộng ñược, vận hành ñơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc không ồn ào, năng xuất cao và tiêu hao năng lượng nhỏ hơn so với máy vận chuyển khác

Nhược ñiểm của băng tải: phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế vì chúng có ñộ dốc cho phép không cao

b) Năng suất của băng tải

Ở hệ thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền, băng tải chở vật phẩm có dạng hình khối, nên ∂ ñược tính theo biểu thức: [6]

∂ = G

a Với : ∂ - Khối lượng vật phẩm trên một ñơn vị chiều dài của băng tải (kg/m)

G – Khối lượng ñơn chiếc vật phẩm (kg)

a – Khoảng cách giữa hai vật phẩm liên tiếp (m)

Hình 2.5 Một số dạng vật phẩm của băng tải

Chế ñộ làm việc của băng tải là chế ñộ dài hạn với phụ tải hầu như không ñổi Theo yêu cầu của công nghệ, băng tải phân loại mỳ ăn liền không yêu cầu ñiều chỉnh tốc ñộ Với chiều dài của băng tải là 1m, trọng lượng 60gr/sản phẩm ta có thể lựa chọn băng tải chế tạo từ sợi tổng hợp, bề mặt tráng nhựa nhẵn bóng sao cho sản phẩm dễ dàng trượt trên băng tải khi phân loại và ñảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

Hình 2.6 Bề mặt của băng tải

Hệ truyền ñộng của băng tải cần ñảm bảo tỷ số truyền sao cho bề mặt băng tải có tốc ñộ trung bình ñạt 0,5m/s, vận hành êm ái, ên chọn hệ truyền ñộng bằng dây ñai

c) Tính chọn công suất ñộng cơ truyền ñộng cho băng tải

Công suất của ñộng cơ truyền ñộng cho băng tải thường tính chọn theo

công suất cản tĩnh Chế ñộ quá ñộ không tính ñến vì số lần ñóng cắt ít, không

ảnh hưởng ñến chế ñộ tải của ñộng cơ truyền ñộng

Phụ tải của băng tải thường ít thay ñổi trong quá trình làm việc nên không cần phải kiểm tra theo ñiều kiện quá tải Trong ñiều kiện làm việc nặng nề của thiết bị cần phải kiểm tra ñiều kiện mở máy

Tính chọn công suất ñộng cơ truyền ñộng băng tải phân loại sản phẩm mỳ

ăn liền nên tính theo các thành phần sau:

- Công suất P1 ñể dịch chuyển vật liệu

- Công suất P2 ñể khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ ñỡ, ma sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải chạy không

Công suất P3 ñể nâng tải (nếu là băng tải nghiêng)

1- Lực cần thiết ñể dịch chuyển vật liệu: [6]

F1 = ∂Lcosβk1g = ∂L’k1g, N

β - Góc nghiêng của băng tải (0

)

L - Chiều dài của băng tải (m)

∂ - Khối lượng vật liệu trên 1m băng tải (kg/m)

k1 - Hệ số tính ñến lực cản khi dịch chuyển vật liệu, thường lấy k1 = 0,05

*Công suất cần thiết ñể dịch chuyển vật liệu P1 : [6]

P1 = F1v = ∂L’k1gv = 0,05∂L’gv

v – Tốc ñộ di chuyển của băng tải (m/s)

Khối lượng của vật liệu trên một mét dài của băng tải có thể tính theo năng suất của băng tải:

∂ = Q

3 , 6 v

* Khi ñó công suất cần thiết ñể dịch chuyển vật liệu:

∂b - Khối lượng băng tải trên 1m chiều dài băng (kg/m)

k2 - Hệ số tính ñến lực cản khi không tải

*Công suất cần thiết ñể khắc phục tổn hao công suất do lực cản ma sát:

P2 = F2v = 2L∂bcosβk2gv = 2∂bL’k2gv

3- Lực cần thiết ñể nâng vật:

F3 = ± ∂Lsinβg = ± ∂Hg

Dấu “+” khi băng tải vận chuyển vật liệu ñi lên, dấu “–” khi ñi xuống

*Công suất nâng tải P3: [6]

P3 = F3v = ± ∂Hgv = ±QH

3, 6

g = ± 0,278QHg 4- Công suất cản tĩnh của băng tải: [6]

η - Hiệu suất truyền ñộng

Tuy nhiên do trọng lượng vật phẩm không ñáng kể (60gram) nhưng ñể lựa chọn ñộng cơ ñược thuận lợi, thông dụng và ñảm bảo hoạt ñộng ñược ổn ñịnh, lâu dài, ta chọn ñộng cơ truyền ñộng là loại ñộng cơ không ñồng bộ ba pha 380V/250W, có bộ phận ñiều chỉnh vô cấp dùng dây ñai, puli trượt Mục ñích là ñể ñiều chỉnh tốc ñộ của băng tải khi tốc ñộ máy ñóng gói thay ñổi Theo khảo sát, băng tải có tốc ñộ lớn nhất khoảng 0,8m/s

2.2.2.2 Cảm biến

a) Khái quát chung về cảm biến

Trong hệ thống ño lường - ñiều khiển mọi quá trình ñều ñược ñặc trưng bởi các biến trạng thái như: nhiệt ñộ, tốc ñộ, mômen, áp suất… Các biến trạng thái này thường là các ñại lượng không ñiện Nhằm mục ñích ñiều khiển, ñiều chỉnh các quá trình ta cần thu nhập thông tin, ño ñạc, theo dõi sự biến thiên trạng thái của quá trình Các bộ cảm biến thực hiện chức năng này, chúng thu nhận và ñáp ứng với các tín hiệu và kích thích, là “tai mắt” của hoạt ñộng khoa học và công nghệ của con người

Cảm biến là một thiết bị chịu tác ñộng của ñại lượng cần kiểm tra m không có tính chất ñiện và cho ta một ñặc trưng mang bản chất ñiện (ñiện áp, dòng ñiện hoặc trở kháng,…) ký hiệu là s ðặc trưng ñiện s là hàm của ñại lượng cần ño m

s = f(m) Trong ñó s là ñại lượng ñầu ra hoặc phản ứng của cảm biến và m là ñại lượng ñầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là ñại lượng cần ño) Việc ño ñạc s cho phép nhận biết giá trị của m

Hình 2.7 Sự biến ñổi của ñại lượng cần kiểm tra m theo thời gian

ðể dễ sử dụng, thông thường người ta chế tạo cảm biến sao cho có sự liên hệ tuyến tính giữa biến thiên ñầu ra ∆s và biến thiên ñầu vào ∆m:

Trong ñó S là ñộ nhạy của cảm biến

Vấn ñề quan trọng ở ñây là khi thiết kế và chế tạo và sử dụng cảm biến làm sao cho ñộ nhạy S của chúng không ñổi, nghĩa là S ít phụ thuộc nhất và các yếu tố sau:

- Giá trị của ñại lượng cần ño m (ñộ tuyến tính) và tần số thay ñổi của

nó (dải thông)

- Thời gian sử dụng (ñộ già hoá)

- ảnh hưởng của các ñại lượng vật lý khác (không phải ñại lượng cần ño) của môi trường xung quanh

* Phân loại cảm biến

- Cảm biến mà nó giống như một máy phát, trong ñó s là ñiện tích, ñiện

áp hay dòng ñiện như vậy ta có cảm biến loại tích cực Gọi tắt là cảm biến tích cực

- Cảm biến mà nó giống như một trở kháng, trong ñó s là ñiện trở, ñiện cảm, hoặc ñiện dung, trường hợp này ta có cảm biến loại thụ ñộng, gọi

là cảm biến thụ ñộng

* ðộ nhạy

ðộ nhạy S xung quanh một giá trị không ñổi mi của ñại lượng cần kiểm tra ñược xác ñịnh bởi tỷ số biến thiên ∆s của ñại lượng ở ñầu ra và biến thiên ∆m tương ứng của ñại lượng kiểm tra ở ñầu vào: [3]

i

m m

m

s S

chọn ñược cảm biến thích hợp ñể sao cho mạch kiểm tra thoả mãn các ñiều kiện dặt ra

ðơn vị ño của ñộ nhạy phụ thuộc vào nguyên lý làm việc của cảm biến

và các ñại lượng liên quan, ví dụ:

- Ω/OC ñối với nhiệt ñiện trở

- µV/ OC ñối với cặp nhiệt

ðối với các cảm biến khác nhau cùng dựa trên một nguyên lý vật lý, trị

số của ñộ nhạy S có thể phụ thuộc vào vật liệu, kích thước hay kiểu lắp ráp

- ðộ nhạy của cảm biến cũng là một tiêu chuẩn quan trọng Nó có tác dụng quyết ñịnh cấu trúc của mạch ño ñể ñảm bảo cho phép ño có thể bắt nhạy với những biến ñộng nhỏ của ñại lượng ño

* Kích thước của cảm biến: mong muốn là phải nhỏ có như vậy mới ñưa

ñược vào những nơi hẹp, nâng cao ñộ chính xác của phép ño

Hai tính chất cơ bản của ánh sáng ñó là tính chất sóng và tính chất hạt:

- Dạng sóng của ánh sáng là sóng ñiện từ phát ra khi có sự chuyển ñiện tử giữa các mức năng lượng của nguyên tử của nguồn sáng Các sóng này truyền

ñi trong chân không với vận tốc c = 299782 km/s Trong vật chất ánh sáng có vận tốc v = c/n (n là chiết suất của môi trường)

- Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua sự tương tác của nó với vật chất ánh sáng bao gồm các hạt photon với năng lượng WΦ phụ thuộc duy nhất vào tần số:

WΦ = h.v trong ñó h là hằng số Planck (h=6,625.10-34 J.s)

Trong vật chất, các ñiện tử e- liên kết trong nguyên tử có xu hướng muốn ñược giải phóng khỏi nguyên tử ñể trở thành ñiện tử tự do ðể giải phóng ñiện tử khỏi nguyên tử cần phải cung cấp cho nó một năng lượng bằng năng lượng liên kết Wl Khi một photon ñược hấp thụ sẽ có một ñiện tử e-ñược giả phóng nếu WΦ ≥ Wl

lý cơ bản của các cảm biến quang

* Cấu tạo cơ bản của cảm biến quang

lý ñó ñược mô tả như ở các hình vẽ sau:

a) Bộ phát và thu quang ñặt cùng phương cùng chiều

b) Bộ phát và thu quang ñặt vuông góc với nhau Hình 2.10 Tính chất phản xạ của ánh sáng