Thiết kế xây dựng hệ thống định mức và chiết rót chai tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỊNH MỨC VÀ CHIẾT RÓT CHAI TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỊNH MỨC VÀ CHIẾT RÓT CHAI TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Lê Văn Quí Ngƣời hƣớng dẫn: TS Nguyễn Trọng Thắng HẢI PHÒNG - 2017 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Lê Văn Quí – MSV : 1312102016 Lớp : ĐC1701- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế xây dựng hệ thống định mức chiết rót chai tự động NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính toán vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán Địa điểm thực tập tốt nghiệp CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Nguyễn Trọng Thắng Tiến sĩ Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng Toàn đề tài Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2017 Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày tháng .năm 2017 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hƣớng dẫn Đ.T.T.N Lê Văn Quí TS Nguyễn Trọng Thắng Hải Phòng, ngày tháng năm 2017 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lƣợng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lƣợng vẽ ) Cho điểm cán hƣớng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2017 Cán hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính toán chất lƣợng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2017 Ngƣời chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1 TỔNG QUAN VỀ TOÀN BỘ DÂY CHUYỀN 1.1.1 Máy chiết rót 1.1.2 Máy đóng nắp chai 1.2.3 Máy đóng thùng 1.1.4 Máy dán nhãn 11 1.2 CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA HỆ THỐNG, YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG 14 CHƢƠNG CÁC CÔNG NGHỆ TRÊN DÂY CHUYỀN ĐO MỨC VÀ CHIẾT RÓT CHAI TỰ ĐỘNG 15 2.1 CẢM BIẾN ĐO MỨC NHIÊN LIỆU 15 2.2 CẢM BIẾN DÙNG TRONG DÂY TRUYỀN CHIẾT RÓT 19 2.2.1 Cảm biến tiệm cận 19 2.2.2 Cảm biến quang 21 2.2.3 Biến tần động băng tải 23 2.3 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 27 2.3.1 Giới thiệu chung 27 2.3.2 Chƣơng trình S7-200 32 CHƢƠNG THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN ĐO MỨC VÀ CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG 37 3.1 GIỚI THIỆU VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ĐO MỨC VÀ CHIẾT RÓT TẠI CÔNG TY TNHH VICO 37 3.1.1 Giới thiệu dây chuyền định mức chiết rót nƣớc rửa chén 37 3.1.2 Các thiết bị liên quan có máy chiết rót chai 39 3.1.3 Chế độ vận hành 40 3.2 NGUYÊN LÝ HỌAT ĐỘNG 41 3.3 VIẾT CHƢƠNG TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ CÁC KHỐI CHO DÂY CHUYỀN 48 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 LỜI MỞ ĐẦU Tự động hóa công nghiệp mục tiêu quan trọng trình công nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc Ngành tự động hóa đƣợc ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhƣ: nông nghiệp, sinh hoạt… Tự động hóa giúp tăng suất, tăng độ xác tăng hiệu trình sản xuất Để thực tự động hoá sản xuất, bên cạnh thiết bị máy móc khí hay điện, dây chuyền sản xuất…v.v, cần có điều khiển để điều khiển chúng Trong thiết bị đại đƣợc đƣa vào dây chuyền sản xuất tự động không kể đến biến tần PLC PLC thiết bị điều khiển đa đƣợc ứng dụng rông rãi công nghiệp để điều khiển hệ thống theo chƣơng trình đƣợc viết ngƣời sử dụng Các đối tƣợng mà PLC điều chỉnh đƣợc đa dạng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang máy, dây chuyền sản xuất…v.v Là sinh viên theo học chuyên ngành “Điện Tự Động Hóa Công nghiệp” nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nƣớc nhà, phục vụ tốt cho nghiệp công nghiệp hóa đại hóa Vì lý em chọn đề tài: “ Thiết kế xây dựng hệ thống định mức chiết rót chai tự động” Trong đồ án em trình bày đƣợc nội dung sau: Chƣơng 1: Tổng quan dây chuyền công nghệ Chƣơng 2: Các công nghệ dây chuyền đo mức chiết rót chai tự động Chƣơng 3: Thiết kế dây chuyền đo mức chiết rót tự động CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Các dây chuyền công nghệ sản xuất đại gần nhƣ hoàn toàn tự động bán tự động Đặc biệt với ngành nghề đòi hỏi độ xác cao khử trùng tuyệt đối việc tham gia 100% máy móc trình sản xuất đáp ứng đƣợc tiêu chí yêu cầu công nghệ Trong có ngành sản xuất nƣớc rửa chén, với đặc thù đƣợc sản xuất dây chuyền khép kín, đảm bảo vệ sinh Với công nghệ cân đo định lƣợng xác, khâu đóng gói, chiết rót chai, thùng thành phẩm đảm bảo khử trùng Có thể thấy sản phẩm tiêu dùng phần lớn đƣợc chứa đựng bao bì dạng chai lọ ngành thực phẩm hóa mỹ phẩm ví dụ nhƣ: bia, rƣợu, nƣớc giải khát, dầu gội đầu, nƣớc rửa chén, bột giặt v.v…, với nhiều ƣu điểm trội nhƣ giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất Cũng lý hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động đƣợc sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại khác Trong đồ án em thiết kế mô hệ thống định mức chiết rót nƣớc rửa chén công ty TNHH Vico Hải phòng 1.1 TỔNG QUAN VỀ TOÀN BỘ DÂY CHUYỀN Dây chuyền đƣợc kết hợp khâu dán nhãn, định mức, chiết rót, đóng nắp, đóng thùng bán tự động Mỗi khâu máy đƣợc ghép với thành dây chuyền Công nhân tham gia vào số công đoạn nhƣ xếp chai băng truyền, đóng thùng vận hành máy thông qua giao diện Các máy có chế độ hoạt động auto / manual giúp ngƣời sử dụng kiểm tra hoạt động chức Hình 3.5: Hình ảnh cần nhiên liệu, cảm biến thƣớc đo vị trí cảm biến tiệm cận - Bƣớc 5: Choán nhiên liệu đầy đƣờng ống Ban đầu hứng máng nhiên liệu vào trƣớc, sau hạ bình nhiên liệu, tiếp đến mở van vòi rót, mở van lật sau nâng bình nhiên liệu, nhiên liệu chảy thành dòng tiến hành đóng van vòi rót trƣớc, sau đóng van lật Khi bƣớc hoàn thành ta tiến hành chay máy tự động Chú ý: Khi chuyển hệ thống sang chạy tự động phải đóng tất cửa máy, không phép cho tay vào cảm biến không hệ thống đếm nhầm Khi chạy tự động phải chắn nút dừng khẩn cấp mở, công tắc điều khiển cấu chuyển chế động tự động thực bƣớc phần hiệu chỉnh, chuyển công tắc hệ thống sang tự động 44 Nhấn nút KHỞI ĐỘNG màu xanh bảng điều khiển, sau nhấn nút CHẠY lúc băng tải chạy hệ thống barier hoạt động chặn cửa băng tải, sau băng tải chạy cảm biến gƣơng số đếm đủ 10 chai vào đóng barier 1, cần nhiên liệu hạ xuống chạm vào cảm biến tiệm cận dừng lại, sau van vòi phun mở, có tín hiệu cảm biến vòi phun mở van lật đảo trạng thái bình nhiên liệu đƣợc đẩy lên bơm nhiên liệu vào chai, xi lanh bình nhiên liệu chạm vào cảm biến hành trình phía pitton kết thúc trình bơm nhiên liệu, cần nhiên liệu đƣợc nhấc lên chạm tới công tắc hành trình phía dừng lại van vòi phun, van lật bình nhiên liệu tự động đảo trạng thái tiếp tục cho lần bơm nhiên liệu tiếp theo, lúc barier ngắt để chai theo băng tải ngoài, cảm biến gƣơng số đếm đến chai thứ barier mở tiếp tục cho chai vào để chiết rót, cảm biến gƣơng số đếm đủ 10 chai đóng barier cảm biến gƣơng số đếm đủ 10 chai đóng barier tiếp tục trình chiết rót, quy trình lặp lại có lệnh dừng Rửa bình nhiên liệu đƣờng ống - Chế độ rửa có tác dụng công tắc hệ thống chuyển tay - Chỉ cần chuyển công tắc hệ thống công tắc rửa vệ sinh tay: lúc van vòi phun tự động mở, bình nhiên liệu van lật tự động mở hút để bơm nƣớc rửa bình nhiên liệu đƣờng ống Các lỗi thƣờng gặp cách xử lý khắc phục Đổ chai barier đâm vào chai - Nguyên nhân: + Kích thƣớc chai chƣa đúng, chai bị méo - Cách khắc phục + Nhấn nút nhấn dừng khẩn cấp, đẩy toàn chai đếm chạy lại từ đầu 45 Khi máy chạy van không hoạt động - Nguyên nhân: + Do điện cấp tới van + Do khí cấp tới van + Van điện từ bị hỏng (bị kẹt hỏng cuộn hút) + Hỏng rơ le trung gian cấp điện cho cuộn hút - Cách khắc phục + Kiểm tra lại nguồn điện 24V DC cấp tới van + Kiểm tra khí cấp tới van, hay kiểm tra lại khí van + Kiểm tra lại cảm biến hành trình cấu + Kiểm tra lại công tắc chế độ tay Cảm biến đếm nhầm - Nguyên nhân: + Do có vật chai che cảm biến gƣơng + Chỉnh độ nhạy cảm biến gƣơng chƣa chuẩn + Tia cảm biến gƣơng không chỉnh vào phần cổ gần miệng chai mà chỉnh xuống phần thân chai + Cảm biến chƣa nhìn thấy gƣơng phản xạ - Cách khắc phục + Kiểm tra xem có vật lạ che tia phản xạ không + Chỉnh lại độ nhạy cảm biến gƣơng + Chỉnh lại tia cảm biến gƣơng Sau rót xong cần nhiên liệu nâng lên mà barier không mở để chai thoát - Nguyên nhân: + Do cảm biến đếm chai đầu bị tín hiệu + Hơi phần nâng hạ bình nhiên liệu chƣa chuẩn - Cách khắc phục 46 + Kiểm tra lại cảm biến đếm chai đầu + Chỉnh lại phần điều chỉnh phần nâng hạ bình nhiên liệu - Lƣu đồ thuật toán: Hình 3.6: Lƣu đồ thuật toán máy chiết rót rút gọn 47 Hình 3.7: Lƣu đồ thuật toán chi tiết 3.3 VIẾT CHƢƠNG TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ CÁC KHỐI CHO DÂY CHUYỀN + Chƣơng trình PLC: Chƣơng trình đƣợc viết phần mềm Step7 MicroWIN V4.0 48 49 50 51 52 53 54 55 KẾT LUẬN Thời gian làm đồ án em có nhiều trải nghiệm kinh nghiệm kiến thức cho chuyên ngành Đồ án từ thực tế nên có khả ứng dụng cao Với nỗ lực thân giúp đỡ thầy cô bạn bè em hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên không tránh khỏi thiết sót mong đƣợc góp thầy cô bạn đọc Trong đồ án em học hỏi đƣợc phần nhƣ: Tìm hiểu làm quen với dây chuyền sản xuất tự động với thiết bị điện đại nhƣ PLC, Sensor, biến tần… Nghiên cứu sử dụng đƣợc chƣơng trình Step7 MicroWin việc viết chƣơng trình điều khiển đáp ứng yêu cầu hệ thống máy Phát triển kỹ tƣ sáng tạo, khả học hỏi giải vấn đề Khai thác đƣợc sức mạnh công nghệ thông tin việc tìm kiếm tài liệu nghiên cứu + Kiến nghị Do trình bày đồ án mô hình thực tế nên không tránh khỏi thiết sót Do thời gian kiến thức có hạn nên nhiều chức phần mềm S7 chƣa đƣợc khai thác Dây chuyền ứng dụng chuyên cho sản xuất nƣớc rửa chén loại dịch lỏng + Hƣớng phát triển đề tài Em hy vọng lớp khóa sau có hội làm đề tài đề tài tƣơng tự mở rộng đề tài với số gợi ý nhƣ sau : Đƣợc tham quan, tìm hiểu kỹ công nghệ sản xuất nhà máy xí nghiệp với dây chuyển chiết rót, dập nắp, phân loại đóng thùng sản phẩm nhà máy xí nghiệp nhƣ: dây chuyền sản xuất nƣớc rửa chén lớn hơn, dây chuyền sản xuất nƣớc giải khát công ty Pepsi, Cocacola, 56 dây chuyển sản xuất nƣớc mắm tập đoàn Masan, dây chuyển chiết rót nƣớc khoáng lavie Nestle…v.v , để đề tài có tính thực tiễn sát với yêu cầu thực tế Khai thác thêm tính ƣu việt phần mềm Step7 việc thiết kế nhƣ thực tế Nghiên cứu, tìm hiểu thêm số phần mềm lập trình PLC mô khác nhƣ PCS7 Siemens, Logix Factory Talkcủa Allen Bradley, GX Mitsubishi… Tiến hành phát triển xây dựng đề tài với mô hình thật Tìm hiểu thêm mạng truyền thông công nghiệp SCADA Và kết hợp với hệ thống mô WINCC hình HMI thay cho bảng điều khiển Trong suốt trình học tập làm đồ án tốt nghiệp này, cho em nhiều kiến thức kinh nghiệm chuyên nghành Để hoàn thành đƣợc đồ án em nhận đƣợc hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ts Nguyễn Nhƣ Hiền, Ts Nguyễn Mạnh Tùng (2007), Điều khiển Logic PLC, Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ Hà Nội Nguyễn Doãn Phƣớc, Phan Xuân Minh (2000), Tự động hoá với Simatic S7-200, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Các tài liệu từ Internet tham khảo diễn đàn: http//www.automation.siemens.com http//www.plcvietnam.com.vn http//www.tailieu.hpu.edu.vn 58 ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐỊNH MỨC VÀ CHIẾT RÓT CHAI TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG... “ Thiết kế xây dựng hệ thống định mức chiết rót chai tự động Trong đồ án em trình bày đƣợc nội dung sau: Chƣơng 1: Tổng quan dây chuyền công nghệ Chƣơng 2: Các công nghệ dây chuyền đo mức chiết. .. chiết rót chai tự động Chƣơng 3: Thiết kế dây chuyền đo mức chiết rót tự động CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Các dây chuyền công nghệ sản xuất đại gần nhƣ hoàn toàn tự động bán tự động