Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn tại Phú Yên

Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, và đang hướng đến là một nước công nghiệp trong tương lại không xa. Để đạt được điều này, nền công nghiệp Việt Nam đã phát triển không ngừng, một trong số đó là lĩnh vực tự động hóa, để giúp giảm nhân công và tăng năng suất lao động. Lĩnh vực tự động hóa nước nhà đã có nhiều bước tiến vượt bậc khi có sự hỗ trợ từ kỹ thuật điện tử, tin học, cùng với sự lớn mạnh của lý thuyết điều khiển tự động. Trong nội bộ tự động hóa nói chung, phát triển hơn cả không thể không nhắc tới các bộ điều khiển logic có thể lập trình được, hay còn gọi là PLC (Programmable logic controller). Ngay từ khi mới ra đời PLC nó đã trở thành cơ sở của nền công nghiệp tự động hóa, đặc trưng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, các nối ghép logic cần thiết trong quá trình điều khiển, đọc xử lý bằng phần mềm do người sử dụng lập nên và cài đặt. Vì muốn củng cố những kiến thức đã học về PLC trong suốt quá trình học tập, cùng với quá trình thực tập ngoài thực tế, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thế Lực bộ môn Tự động hóa – trường Đại học Mỏ Địa chất, em đã quyết định làm đồ án “ Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn tại Phú Yên”. Đồ án em tập trung sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 để ứng dụng gắp chai bia cho nhà máy tại Phú Yên. Đồ án được chia làm 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan cung về nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên Chương 2: Hệ thống gắp chai bia của nhà máy Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên.

LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thế Lực đã tận tình hướng dẫn, dạy

dỗ về mặt chuyên môn, động viên khích lệ về mặt tinh thần và tạo mọi điều kiện cho em

hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Cám ơn các thầy cô giáo khoa Cơ - Điện, đặc biệt là bộ môn Tự Động Hoá đã quan

tâm, tạo điều kiện giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như làm đồ

án

Chúng em cũng xin cảm ơn ban giám hiệu nhà trường Đại Học Mỏ địa chất Hà Nội

đã tạo môi trường lành mạnh, bổ ích cho chúng em học tập và phát triển bản thân trong

suốt 5 năm học vừa qua

Cuối cùng, tuy chúng em cố gắng hoàn thành tốt đồ án, song do kiến thức còn hạn

chế không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý tận tình của các thầy cô

giáo và các bạn

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, và đang hướng

đến là một nước công nghiệp trong tương lại không xa Để đạt được điều này, nền công

nghiệp Việt Nam đã phát triển không ngừng, một trong số đó là lĩnh vực tự động hóa,

để giúp giảm nhân công và tăng năng suất lao động

Lĩnh vực tự động hóa nước nhà đã có nhiều bước tiến vượt bậc khi có sự hỗ trợ

từ kỹ thuật điện tử, tin học, cùng với sự lớn mạnh của lý thuyết điều khiển tự động

Trong nội bộ tự động hóa nói chung, phát triển hơn cả không thể không nhắc tới các bộ

điều khiển logic có thể lập trình được, hay còn gọi là PLC (Programmable logic

controller) Ngay từ khi mới ra đời PLC nó đã trở thành cơ sở của nền công nghiệp tự

động hóa, đặc trưng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, các nối ghép logic

cần thiết trong quá trình điều khiển, đọc xử lý bằng phần mềm do người sử dụng lập nên

và cài đặt

Vì muốn củng cố những kiến thức đã học về PLC trong suốt quá trình học tập, cùng

với quá trình thực tập ngoài thực tế, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thế

Lực bộ môn Tự động hóa – trường Đại học Mỏ - Địa chất, em đã quyết định làm đồ án

“ Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn tại Phú Yên” Đồ án

em tập trung sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 để ứng dụng gắp chai bia

cho nhà máy tại Phú Yên Đồ án được chia làm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan cung về nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên

Chương 2: Hệ thống gắp chai bia của nhà máy

Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho nhà máy bia Sài Gòn – Phú

Yên

Do hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế, cộng với kinh nghiệm thực tế

chưa co, nên đồ án không thể tránh được sự sai sót Rất mong được sự góp ý của qúy

thầy cô, cùng các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Lực, các thầy cô giáo trong bộ môn

Tự động hóa, cùng các cô chú đang làm việc tại nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên đã

hướng dẫn tận tình và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 9 tháng 5 năm 2107

Sinh viên

Phùng Văn Minh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - YÊN 9

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển 9

1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển 9

1.1.2 Các thành tích chứng nhận 11

1.1.3 Vị trí địa lý 12

1.2 Chức năng, nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức trong nhà máy 13

1.2.1 Chức năng và nhiệm vụ 13

1.2.2 Cơ cấu tổ chức trong nhà máy 13

1.3 Quy trình sản xuất 15

1.4 Công đoạn thành phẩm bia 16

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GẮP CHAI THÀNH PHẨM CỦA NHÀ MÁY 20

2.1 Giới thiệu về hệ thống 20

2.2 Cấu tạo của hệ thống 20

2.3 Các thiết bị trong hệ thống 27

2.3.1 Động cơ 27

2.3.2 Các cảm biến 29

2.3.3 Van điện từ 32

2.3.3.1 Van điện từ Airtac 3V220-08 32

2.3.3.2 Van điện từ 32

2.3.4 Xilanh 34

2.3.5 PLC S5 34

2.3.6 Giới thiệu về biến tần EVF 8204-E 34

2.4 Nguyên lý hoạt động 34

2.5 Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển của hệ thống 35

2.5.1 Sơ đồ mạch lực 35

2.5.2 Sơ đồ mạch điều khiển 38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GẮP CHAI CHO NHÀ MÁY BIA 41

3.1 Các yêu cầu 41

3.1.1 Yêu cầu về công nghệ 41

3.1.2 Yêu cầu về điều khiển 41

3.1.3 Yêu cầu thiết bị 41

3.2 Chọn thiết bị 42

3.2.1 Bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 42

3.2.1.1 Bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 42

3.2.1.2 CPU 1214C DC/DC/DC 45

3.2.2 Biến tần ABB-ACS550 47

3.3 Mô hình hệ thống điều khiển 48

3.4 Thiết kế mạch cho hệ thống 49

3.5 Thuật toán điều khiển và chương trình 56

3.5.1 Lưu đồ thật toán chính 56

3.5.2 Lưu đồ thuật toán khởi động 57

3.5.3 Lưu đồ thuật toán làm việc của hệ thống 58

3.5.4 Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống 59

3.5.5 Lưu đồ thuật toán sự cố của hệ thống 60

3.6 Chương trình PLC 61

3.6.1 Chương trình chính 61

3.6.2 Chương trình khởi động 61

3.6.3 Chương trình làm việc 63

3.6.4 Chương trình sự cố 66

3.6.5 Chương trình dừng 67

KẾT LUẬN 68

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Chi nhánh công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung tại Phú Yên 9

Hình 1 2: Cơ cấu tổ chức trong nhà máy 13

Hình 1 3:: Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ 14

Hình 1 4: Sơ đồ quy trình sản xuất bia 15

Hình 1 5: Sơ đồ quy trình thành phẩm bia 16

Hình 1 6: Máy rửa chai 17

Hình 1 7: Máy chiết bia 19

Hình 2 1: Hệ thống gắp chai bia 21

Hình 2 2: sơ đồ của hệ thống 22

Hình 2 3: Sơ đồ về bàn bốc chai tự động 24

Hình 2 4: Cấu tạo của đầu bốc chai 24

Hình 2 5: Sơ đồ về hành trình chuyển động của bàn bốc chai 25

Hình 2 6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển 26

Hình 2 7: Động cơ truyền động chính 27

Hình 2 8: Động cơ dẫn động băng tải keg ra 29

Hình 2 9: Cảm biến cảm ứng NJ20 + U1 + E2 29

Hình 2 10: Cảm biến E3JM-DS70M4- 30

Hình 2 11: Van điện từ Airtac 3V220-8 32

Hình 2 12: Van điện từ Airtac 4V220-08 33

Hình 2 13: Xilanh lực khí nén 34

Hình 2 14: Sơ đồ mạch lực cho động cơ 36

Hình 2 15: Sơ đồ mạch tạo nguồn 24VDC cho mạch điều kiển 37

Hình 2 16: Đấu nối biến tần với động cơ 37

Hình 2 17: Sơ đồ cấp khí cho xilanh lực 38

Hình 2 18: Tiếp điểm an toàn và bộ hãm motor 39

Hình 2 19: Ghép nối đầu vào PLC 39

Hình 2 20: Ghép nối đầu ra của PLC 40

Hình 2 21: Ghép nối đầu ra PLC 40

Hình 3 1: PLC Siemens s7 1200 42

Hình 3 2: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 46

Hình 3 3: Biến tần ABB-ACS550 47

Hình 3 4: Sơ đồ mô hình hệ thống điều khiển 48

Hình 3 5: sơ đồ mạch khí nén 49

Hình 3 6: Sơ đồ mạch lực 50

Hình 3 7: Sơ đồ mạch điều khiển 51

Hình 3 8: Sơ đồ cấp nguồn điều khiển 53

Hình 3 9: Sơ đồ ghép nối các chân PLC 54

Hình 3 10: Lưu đồ chương trình chính 56

Hình 3 11: Lưu đồ chương trình khởi động 57

Hình 3 12: Chương trình làm việc 58

Hình 3 13: Chương trình dừng 59

Hình 3 14: Chương trình sự cố 60

DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 2 1 Thông số động cơ chính 27

Bảng 2 2 Thông số động cơ đẫn động băng tải chai 28

Bảng 2 3 Thông số động cơ dẫn động băng tải keg 28

Bảng 2 4 Thông số kỹ thuật của cảm biến E3JM-DS70M4 30

Bảng 3 1 Các loại PLC S7-1200 và thông số 43

Bảng 3 2 Phân công chân vào ra của PLC 54

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - YÊN

Hình 1 1: Chi nhánh công ty cổ phần bia Sài Gòn - Miền Trung tại Phú Yên

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển

Năm 1996-1998, công ty Liên doanh bia Sài Gòn-Phú Yên được xây dựng bởi công

ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) và công ty Sản xuất xuất nhập khẩu công

nghiệp Phú Yên Ngày 16/10/1996, UBND tỉnh Phú Yên đã cấp giấy phép thành lập số

006042/GP-TLDN-02, ngày 23/11/1996, sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Phú Yên cấp giấy

chứng nhận đăng ký kinh doanh số 049724 cho công ty hoạt động Vào thời điểm đó,

tổng vốn đầu tư của công ty là 148 tỷ đồng với 5 tỷ đồng vốn điều lệ, nhà máy hoạt động

với công suất 10-20 triệu lít mỗi năm Kể từ ngày dược cấp giấy phét thành lập, công ty

được phép hoạt động trong thời gian 20 năm

Từ tháng 11/1996 đến 11/1998, công ty tiến hành làm thủ tục và thực hiện công tác

đầu tư xây dựng cơ bản nhà máy sản xuất bia và các cơ sở vật chất Đến tháng 12/1998,

công ty chính thức đi vào hoạt động sản xuất kinh doanh Ngày 1/5/2005, công ty Liên

doanh bia Sài Gòn-Phú Yên được chuyển thành công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Phú Yên,

hiện nay là công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung chi nhánh Phú Yên, trực thuộc

tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) theo giấy phép số 360300069

được cấp vào ngày 28/3/2005 và chính thức đi vào hoạt động Công ty là đơn vị hoạch

toán độc lập, có tư cách pháp nhân, có con dấu và tài khoản riêng

Trong quá trình xây dựng và phát triển, công ty đã tập trung đầu tư, mua sắm thiết bị,

máy móc, tạo mọi điều kiện thuận lợi để sản xuất sản phẩm chất lượng cao Với hệ thống

sản xuất đồng bộ và điều khiển hoàn toàn tự động của Cộng hoà liên bang Đức, nhà máy

sản xuất của công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung chi nhánh Phú Yên là nhà máy

hiện đại và đồng bộ nhất Việt Nam khi đó Trong quá trình sản xuất, công ty luôn tuân

thủ các chế độ bảo trì, bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hệ thống thiết bị hoạt động thông

suốt và giảm thiểu các sự cố kỹ thuật Khi dây chuyền vận hành, chỉ cần một đội ngũ

giám sát tối thiểu để thực hiện toàn bộ quy trình sản xuất Điều này cho thấy tất cả sản

phẩm của nhà máy đều được sản xuất theo quy trình chặt chẽ, đạt tiêu chuẩn chất lượng

quốc tế, với chi phí ở mức thấp nhất

Bên cạnh việc kết hợp sử dụng công nghệ sản xuất truyền thống và hiện đại, nâng cao

chất lượng, đào tạo nguồn nhân lực là những yếu tố được công ty quan tâm hàng đầu

Hằng năm, công ty thường xuyên cử cán bộ, công nhân viên tham gia các khoá đào tạo

để nâng cao trình độ chuyên môn Đến năm 2004, trong tổng số 208 cán bộ, công nhân

viên thì có 70 người có trình độ đại học và trên đại học, 31 người có trình độ cao đẳng

và trung cấp, 34 người có trình độ sơ cấp và công nhân nghề, 73 lao động phổ thông

Nhìn chung, lực lượng cán bộ trẻ của công ty đều năng động, sáng tạo và có tri thức Để

có được kết quả như trên, điều có thể khẳng định là với chủ trương đúng đắn, xác định

từng bước đi phù hợp, sự điều hành linh hoạt của công ty đã kích thích sự phát huy sáng

kiến cải tiến kỹ thuật trong sản xuất của cán bộ công nhân viên Với sáng chế về robot

bốc chai trong dây chuyền chiết chai của nhà máy do nhóm kỹ sư của công ty thiết kế

và lắp đặt đưa vào vận hành, đã giảm chi phí trong mỗi năm hàng tỷ đồng, cải thiện điều

kiện làm việc của người lao động, sáng chế này đã đạt huy chương vàng tại hội chợ thiết

bị đồ uống Việt Nam-Techmart tổ chức ở Hà Nội năm 2003 và đạt giải khuyến khích

giải thưởng sáng tạo Khoa học công nghệ Việt Nam-VIFOTEC năm 2005 Riêng 2006,

có 12 sáng kiến cải tiến trong dây chuyền sản xuất bia tại nhà máy đã làm lợi cho cong

ty hàng trăm triệu đồng, 6 cá nhân công ty được bình chọn danh hiệu chiến sĩ thi đua

ngành công nghiệp Những thành quả của công ty đạt được trong những năm qua, nhất

là 2 năm thực hiện nhiệm vụ theo mô hình mới, cũng là kết quả của sự bồi dưỡng trí tuệ

của tập thể lãnh đạo công ty

Trong bước trưởng thành bằng hiệu quả kinh tế, công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền

Trung chi nhánh Phú Yên đã đồng thời tạo dựng về văn hoá doanh nghiệp, biểu hiện của

kinh doanh đúng pháp luật, đảm bảo chất lượng sản phẩm, tạo niềm tin cho khách hàng

Xây dựng tốt đời sống văn hoá, các hoạt động văn nghệ-thể dục thể thao được duy trì,

tích cực tham gia các phong trào xã hội từ thiện, môi trường công ty xanh, sạch, đẹp Là

đơn vị đi đầu trong phong trào sáng tạo không chỉ của tỉnh mà là của cả ngành công

nghiệp Năm 2005, công ty vinh dự được

1.1.2 Các thành tích chứng nhận

Nhà máy được Chính phủ khen vào các năm:

Năm 2000: nhà máy nhận bằng khen của Thủ tướng Chính phủ

Năm 2001, 2003: nhà máy nhận cờ thi đua xuất sắc của Thủ tướng Chính phủ

Năm 1996-2001: nhà máy nhận Huân chương Lao động hạng III của Chủ tịch nước

Nhà máy được Bộ Công nghiệp khen vào các năm:

Năm 2001: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Công nghiệp

Nhà máy được Tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn khen vào các năm:

Năm 2005, 2006: nhà máy nhận giấy khen của Tổng công ty Bia rượu nước giải khát

Sài Gòn

Năm 2005: nhà máy nhận bằng khen của Hiệp hội Bia rượu nước giải khát Việt Nam

về thành tích xuất sắc

Các thành tích, khen thưởng về công atsc nộp thuế:

Năm 2000: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Tài chính

Năm 2006: nhà máy nhận bằng khen của Cục thuế tỉnh Phú Yên

Các thành tích, khen thưởng về công tác Bảo hộ lao động:

Năm 2002: nhà máy nhận bảng khen của Thủ tướng Chính phủ về công tác Phòng

cháy chữa cháy

Năm 2006: nhà máy nhận bảng khen của Bộ Công nghiệp về thành tích 5 năm thực

hiện luật Phòng cháy chữa cháy

Các thành tích, khen thưởng về công tác Bảo hiểm xã hội:

Năm 2000, 2001: nhà máy nhận bằng khen của UBND tỉnh

Năm 2003, 2006: nhà máy nhận bằng khen của Bảo hiểm xã hội Việt Nam

Các thành tích, khen thưởng về hoạt động từ thiện:

Năm 2004: nhà máy nhận bằng khen của UBND tỉnh về thành tích đóng góp quỹ vì

người nghèo và bằng khen của UBND tỉnh về thành tích đóng góp quỹ xoá mù do đục

thuỷ tinh thể

Các thành tích, khen thưởng về hoạt động thương mại:

Năm 2001, 2002, 2003: nhà máy nhận giấy khen của sở Thương mại và Du lịch tỉnh

Phú Yên

Năm 2001, 2002, 2003: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Thương mại

Các thành tích, khen thưởng về hoạt động văn hoá văn nghệ:

Năm 2001, 2002, 2003: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Văn hoá nghệ thuật

Các thành tích, khen thưởng về công tác xây dựng Đảng Cộng sản Việt Nam

Năm 2002, 2003, 2004: nhà máy nhận giấy khen của Đảng uỷ

Các thành tích, khen thưởng về công tác xây dựng Đoàn thanh niên Cộng sản:

Năm 2001, 2002, 2003, 2004: nhà máy được chứng nhận là Đoàn cơ sở vững mạnh

xuất sắc

1.1.3 Vị trí địa lý

Công ty nằm ở cửa ngõ Bắc thành phố Tuy Hoà và nó đã làm thay đổi bộ mặt của

thành phố Tuy Hoà nói riêng và tỉnh Phú Yên nói chung Có thể nói việc ra đời của công

ty đã giúp cho tỉnh Phú Yên nói chung Có thể nói việc ra đời của công ty đã giúp cho

tỉnh Phú Yên có cơ hội phát triển và góp phần vào việc giải quyết công ăn việc làm cho

người lao động, tăng nguồn thu nhập ngân sách nhà nước và từng bước đưa nền kinh tế

Phú Yên hội nhập với nền kinh tế cả nước và quốc tế

Hiện nay, doanh nghiệp đặt trụ sở chính tại 256 Nguyễn Tất Thành, phường 8, thành

phố Tuy Hoà, tỉnh Phú Yên với tổng diện tích 24ha Phía Đông nhà máy giáp quốc lộ

1A; phía Tây nhà máy giáp với công ty nước khoáng Phú Sen; đường số 10, phường 8,

thành phố Tuy Hoà giáp với phía Nam nhà máy; phía Bắc nhà máy là kho và cửa hàng

đối chứng số 2 của nhà máy Thông tin liên lạc:

Giám đốc: Hoàng Thanh Việt

Phó giám đốc: Đặng Sanh Định

Nhà máy chuyên sản xuất và cung ứng bia chai mang nhãn hiệu Sài Gòn theo đơn đặt

hàng của tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) nhằm đáp ứng nhu cầu

tại các tỉnh miền Trung

Trong suốt thời gian qua, nhà máy đã thực hiện tốt các nhiệm vụ như sau:

Chấp hành tốt các chính sách và thực hiện đầy đủ nghĩa vụ đối với Nhà nước

Quản lý và sử dụng vốn của chi nhánh theo đúng chế độ chính sách hiện hành, bảo

tồn và phát triển vốn, đảm bảo trang trải về tài chính

Thực hiện quản lý lao động tại chi nhánh, đảm bảo đời sống vật chất, tinh thần cho

cán bộ công nhân viên tại chi nhánh

1.2.2 Cơ cấu tổ chức trong nhà máy

Hình 1 2: Cơ cấu tổ chức trong nhà máy

kế toán

Phòng

kế hoạch kinh doanh

Phòng

kỹ thuật công nghệ

Phân xưởng nấu và lên men

Phân xưởng chiết

Phân xưởng động lực Giám đốc

Bộ máy quản lý của chi nhánh công ty Cổ phần Bia Sài Gòn miền Trung tại Phú Yên

được tổ chức theo mô hình chức năng trực tuyến, được thể hiện qua sơ đồ trên

Phòng kỹ thuật công nghệ

Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ:

Hình 1 3:: Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ

Phòng kỹ thuật công nghệ tham mưu cho Giám đốc về công tác kỹ thuật, thiết bị công

nghệ sản xuất, kiểm tra và thử nghiệm nguồn vật tư và sản phẩm, đầu tư trang thiết bị,

đào tạo kỹ thuật Kiểm soát quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm, xây dựng kế hoạch

sản xuất, bảo trì, bảo dưỡng thiết bị, định mức kỹ thuật Giải quyết sự cố kỹ thuật và

công nghệ, đo lường hiệu chỉnh thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Tổ điện điều khiển

Tổ cơ

điện

1.3 Quy trình sản xuất

Cặn houblo

n Nước nóng

Xử lý nấm men

Làm sạch Nghiền

Hồ hóa, dịch hóa

Làm sạch Nghiền Đạm hóa Đường hóa

Lọc nước nha Đun sôi với houblon Lắng trong Làm lạnh Lên men chính

Thu hồi nấm men

Lên men phụ Lọc bia

Thu hồi CO2

Nấm men

Chiết bia Thanh trùng

Thành phẩm

Hình 1 4: Sơ đồ quy trình sản xuất bia

1.4 Công đoạn thành phẩm bia

Nắp

Két Rửa két

Hình 1 5: Sơ đồ quy trình thành phẩm bia

Khâu gắp chai

Chuyển két lên băng tải: pallet chứa chai sẽ được xe vận chuyển tới băng tải và được

băng tải đưa tới máy và két Ở đây công nhân sẽ đưa két lên băng tải Sau đó sẽ được

băng tải vận chuyển tới máy gắp chai

Gắp chai: máy tách chai hoạt động dựa vào áp lực gió để hút chai ra khỏi két

Mỗi lần gắp 20 chai

Khâu rửa chai

Rửa chai: chai lần lượt đi qua nhiều vùng trong máy có nhiệt độ, nồng độ dung dịch

xút và áp lực phun khác nhau:

Hình 1 6: Máy rửa chai

Nguyên lý hoạt động:

Ban đầu khi vào máy rửa chai, chai được ngâm sơ bộ nhằm mục đích là:

Loại bỏ bia còn sót trong chai

Hòa tan các chất bẩn bên ngoài chai

Làm ấm chai

Ban đầu các chai sẽ được ngâm trong bể ngâm sơ bộ 3 (NAOH 1.5÷1.8%, t=

45÷60˚C) Sau đó các chai tiếp tục qua bể ngâm 4 ( NAOH 2%, t=80˚C) Rồi đến vùng

phun xúc mạnh ( NAOH 2%, t= 80˚C, P=2,2÷2,5 bar).nhờ đó các nhãn chai, foil nhôm

sẽ được lưới tải đẩy ra máng hứng nhãn Sau đó , các chai sẽ qua vùng phung xúc 6, các

chai được phun xúc cả bên trong lẫn bên ngoài (NaOH 2%, t=60÷65˚C, P=1,9÷2,2bar)

Qua 2 vùng phun nước ấm, ở đây chai được phun cả bên ngoài lẫn bên trong để rửa sạch

phần xút(t=45÷60˚C, P=1,5÷2bar) Theo băng tải, các chai tiếp tục bằng nước máy,đi

qua vùng phun rửa bằng nước tinh khiết(nước công nghệ) Tiếp đến băng tải sẽ đi qua

bộ phận thổi khí sạch khô để làm khô chai Cuối cùng chai sẽ đi qua bộ phận chia chai

và đi ra khỏi máy rửa chai đến máy chiết

Kiểm tra chai

Kiểm tra chai: chai sau khi qua thiết bị tráng rửa chai sẽ được băng tải vận chuyển

đến máy kiểm tra chai, những chai không được nhà máy sử dụng, chai mẻ hoặc chai bên

trong còn vật lạ sẽ bị đẩy ra ngoài hệ thống Sau đó chai tiếp tục chạy qua công đoạn

kiểm tra cuối cùng (dùng đèn để soi và kiểm tra bằng mắt thường) để loại những chai

có cặn, tủa hoặc không đạt tiêu chuẩn ra khỏi hệ thống trước khi vào hệ thống chiết rót

Chiết và đóng nắp chai

Nguyên lý hoạt động: Máy chiết chai được cấu tạo và hoạt động theo nguyên tắc

đẳng áp, làm việc hoàn toàn tự động Máy gồm 44 vòi chiết, mỗi vòi chiết có bộ phận

giữ cố định và ống chiết riêng Chai sau khi ra khỏi máy rửa chai và bàn soi chai sẽ theo

băng tải đi vào máy chiết nhờ một vít xoắn., rồi vào đĩa nâng của máy chiết Quá trình

chiết bia vào chai được thực hiện qua các bước:

Hút chân không: Nhờ bộ phận cơ cấu cam ở bàn chiết hoạt động nên khi chai vào

máy sẽ được giữ chặt Khi đó van chân không mở ra, không khí trong chai được hút ra

ngoài

Nạp CO2: Sau khi hút chân không, van chân không đóng lại và van ở bầu CO2 mở

ra, CO2 từ bầu chứa tràn vào chai Pnén = 4,5 bar Đến khi áp suất trong chai và bầu chiết

cân bằng thì van chiết sẽ mở ra

Chiết bia vào chai: Khi van chiết mở ra thì bia chảy vào chai Bia chiết vào chai,

khí CO2 này sẽ thoát ra khỏi chai và chảy về khoảng trống bên trên thùng chứa bia Nhờ

vậy loại trừ được hiện tượng trào bọt khi chiết bia, sự xâm nhập của oxy không khí và

loại trừ CO2 bị tiêu hao

Sau khi bia vào chai, chai bia hạ xuống và theo băng chuyền đi vào máy đóng nắp

Trước khi vào máy đóng nắp, các chai bia sẽ chống sự tiếp xúc không khí với bia bằng

cách sử dụng vòi xịt nước vô trùng (t = 78÷800C, P = 2,5bar) để tạo bọt chảy tràn đến

miệng chai Nhờ vậy mà các khí trơ sẽ được đuổi ra ngoài, tránh bia khỏi bị oxy hóa

Sau đó chai bia đi đến máy đóng nắp với công suất tương đương với máy chiết Nắp

chai chuyển từ silo theo băng tải đứng băng nam châm vĩnh cửu và rớt xuống băng tải

ngang vận chuyển riêng qua máy đến máy đóng nắp Các chai bia sau khi được đóng

nắp sẽ lần lượt qua 2 vòi xịt nước tự động (hướng vào chai theo 2 phía) Nhằm làm sạch

phần dịch bám trên chai, tránh sự tạo thành lớp màng bám do các cặn và vi sinh vật sau

này

Trong quá trình chiết, nếu chai không đạt yêu cầu về độ bền dưới tác dụng của áp lực,

chai sẽ bị nổ

Kiểm tra thể tích bia: bia sau khi đóng nắp sẽ được qua thiết bị kiểm tra thể tích, với

những chai không đủ thể tích chưa đóng nắp hoặc quá thể tích quy định sẽ bị đẩy ra

ngoài Bia trong chai này sẽ bị xả bỏ để lấy vỏ do mất CO2 , tiếp xúc với không khí, còn

với những chai quá thể tích khi vào thiết bị hấp chai sẽ bị nổ

Hình 1 7: Máy chiết bia

Thanh trùng

Thanh trùng được thực hiện bằng phương pháp thanh trùng Pasteur Nếu nhiệt độ quá

cao sẽ gay hiện tượng sốc nhiệt, dẫn đến bể chai trong khi thanh trùng, ngược lại nhiệt

độ thấp thì hiệu quả thanh trùng không đạt mức quy định và vi sinh vật khó bị tiêu diệt,

bia mau chóng bị hư Mỗi một chai bia vào hệ thống thanh trùng trong khoảng 40 phút

Kết thúc quá trình thanh trùng chai bia sẽ theo băng tải đến đèn soi

Mục đích của thanh trùng là tiêu diệt toàn bộ tế bào sinh vật (kể cả nấm men trong

bia), giúp ổn định chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và thuận tiện cho

người sử dụng Bia sau khi được thanh trùng sẽ được băng tải vận chuyển theo đường

vòng nhằm ổn định lưu lượng chai trước khi vào thiết bị dán nhãn Sau đó tiếp tục qua

thiết bị in date tới công đoạn kiểm tra thủ công để loại ra những chai dán nhãn bị lỗi

Chai tiếp tục chạy tới thiết bị chất két để bốc xếp chai vào két

Cấu tạo của hệ thống thanh trùng tại nhà máy gồm 10 hầm với 3 vùng:

Hệ thống gắp chia bia thành phẩm là công đoạn cuối cùng của quá trình sản suất bia

Chai bia bẩn sau khi được đưa vào làm sạch, sẽ được chiết bia rồi đóng nắp sau đó thanh

trùng rồi được đưa qua dán nhãn Cuối cùng là được hệ thống gắp chai xếp vào keg và

đưa ra ngoài tiêu thụ

Hệ thống này đã thay thế con người trong việc xếp chai bai vào keg giúp tiết kiệm

được nhân lực Làm giảm chi phí sản phẩm vì thế giảm được giá thành sản phẩm

2.2 Cấu tạo của hệ thống

Hệ thống gồm 2 băng tải, 1 cánh tay robot, 1 bàn bốc chai, 2 xilanh lực, 5 cảm biến,

3 động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, 1 bộ hãm động cơ và 1 thiết bị lắc chai

Trong đó, một băng tải tải chai thành phẩm tới bộ phận bốc chai Một băng tải còn lại

dùng để tải keg Vận chuyển keg đến vị trí nhả chai và đồng thời tải keg ra ngoài Cả hai

băng tải đều được truyền động bằng một động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc Cánh

tay robot quay được nhờ vào sự dẫn động của động cơ chính Do đó, cánh tay có thể

quay hai chiều Đề đáp ứng quá trình đó của cánh tay robot người ta lắp thêm bộ hãm

động cơ Với bộ hãm động cơ thì động cơ sẽ dừng nhanh hơn tiết kiệm được thời gian

và tổn hao

Hình 2 1: Hệ thống gắp chai bia

Hình 2 2: sơ đồ của hệ thống

Nguyên lý hoạt động của máy gắp chai:

Khởi động: khởi động băng tải keg (9) vào sau đó khởi động băng tải chai (6)

cuối cùng là khởi động động cơ chính (1)

Quá trình hoạt động: băng tải (6) đưa chai thành phẩm vào, qua bộ lắc chai

(4) Rồi sau đó được dẫn hướng nhờ các thanh dẫn hướng (5) Sau đó được xếp

thành 5 hàng 4 cột Khi cảm biến báo đủ chai (4 hàng 5 cột) thì động cơ chính

(1) dẫn động cánh tay robot từ điểm xuất phát ở giữa đi đến vị trí bốc chai để bốc

chai, đồng thời động cơ băng tải chai dừng Tại đây van điện từ mở cấp khí cho

bàn bốc chai (3) tạo lực giữ các chai Sau khi đã bốc được chai cảm biến bốc chai

báo thì động cơ quay theo chiều kim đồng hồ làm cánh tay robot chuyển động

theo chiều kim đồng hồ rồi đi về vị trí xuất phát Khi đó động cơ băng tải chai

hoạt động lại Trong khi đó, băng tải keg (9) đưa keg đến vị trí nhả chai Khi có

keg dến vị trí nhả chai thì cảm biến có keg báo Piston chặn keg (11) ra để chặn

keg lại đồng thời piston giữ keg (12) cũng được đẩy lên để giữ keg Khi đã có

keg động cơ tiếp tục quay theo chiều kim đồng hồ đến vị trí keg và nhả chai Khi

đó, van cấp khí cho bàn bốc được mở ra để thoát khí giúp nhả chai Khi cảm biến

nhả chai báo thì 2 xi lanh lực được thu về Sau đó, động cơ (1) dẫn động cánh tay

robot quay ngược chiều kim đồng hồ đi về vị trí xuất phát ở giữa Hành trình cứ

thế lặp đi lặp lại

Hình 2 3: Sơ đồ về bàn bốc chai tự động

Hình 2 4: Cấu tạo của đầu bốc chai Nguyên lý bàn bốc chai: Chai được bốc dựa vào sự đóng mở van điện từ để

cấp khí nén cho bàn bốc Nếu được cấp khí nén thì chai được gắp dựa vào cấu

tạo của bộ bốc chai Đầu bốc được cấu tạo có miếng gioăng có thể thay đổi hình

dạng được khi cấp khí miếng gioăng này áp chặt vào bề mặt miệng chai Với áp

suất của khí nén đủ lến nên có thể giữ chai k bị rơi Còn khi xả khí nén thì không

còn áp suất giữ nữa chai được nhả ra

Hình 2 5: Sơ đồ về hành trình chuyển động của bàn bốc chai

Cánh tay robot chuyển động quay tròn Kéo theo bàn bốc chai chuyển động theo rảnh

đã được thiết kế như hình vẽ

Hình 2 6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển

Dẫn động băng

tải keg vào Dẫn động băng tải bia chai

Truyền động làm quay cánh tay robot

2.3 Các thiết bị trong hệ thống

2.3.1 Động cơ

Động cơ truyền động chính

Sử dụng động cơ ASYNCHRONOUS MOTOR ASR90B4 1.5KW 220V 1410 RPM

Dùng để dẫn động cánh tay robot Với các thông số: điện áp 220V, công suất 1.5KW,

tốc độ quay 1410 vòng/phút

Hình 2 7: Động cơ truyền động chính Bảng 2 1 Thông số động cơ chính

Bảng 2 2 Thông số động cơ đẫn động băng tải chai

Bảng 2.3 thông số động cơ dẫn động băng tải keg

Hình 2 8: Động cơ dẫn động băng tải keg ra

2.3.2 Các cảm biến

Cảm biến cảm ứng NJ20 + U1 + E2: dùng để nhận biết vị trí của bàn bóc chai (bốc

chai, nhả chai, xuất phát)

Hình 2 9: Cảm biến cảm ứng NJ20 + U1 + E2

Hình 2 10: Cảm biến E3JM-DS70M4-

Bảng 2 4 Thông số kỹ thuật của cảm biến E3JM-DS70M4

Đảm bảo khoảng cách hoạt động 0 16,2 mm

Khoảng cách hoạt động thực tế 18 22 mm typ 20 mm

Chỉ báo điện áp hoạt động LED, xanh lá cây

Chỉ báo trạng thái chuyển mạch LED, màu vàng

Mức độ bảo vệ IP68

Chức năng

Dùng để kiểm tra có keg và kiểm tra đủ chai

Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

Bộ Phát sang

Bộ Thu sang

Bộ xử lý tín hiệu

Bộ phát sáng

Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode)

Ánh sáng được phát ra theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt

được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh nắng mặt trời hoặc

ánh sáng trong phòng)

Các loại LED thông dụng nhất là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED laze Một số

dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng hoặc xanh lá Ngoài ra cũng có LED vàng

Bộ thu sáng

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang) Bộ phận này cảm

nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay nhiều loại cảm biến

quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific

Integrated Circuit) Mạch này tích hợp tất cả bộ phận quang, khuếch đại, mạch xử lý và

chức năng vào một vi mạch (IC) Tất cả các dòng cảm biến quang Omron ra mắt gần

đây (như E3Z, E3T, E3F2) đều sử dụng ASIC

Mạch tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang / ASIC thành tín hiệu

On/Off được khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá mức ngưỡng được xác

định, tín hiệu ra của cảm biến được kích hoạt

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến dạng thu phát có bộ phát và thu sáng tách riêng Bộ phát truyền ánh sáng

đi và bộ thu nhận ánh sáng Nếu có vật thể chắn nguồn sáng giữa hai phần này thì sẽ có

tín hiệu ra của cảm biến

2.3.3 Van điện từ

2.3.3.1 Van điện từ Airtac 3V220-08

Hình 2 11: Van điện từ Airtac 3V220-8

Thông số van điện từ Airtac 4V220-8

Port size: 1/4''

Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8MPa

Loại van 3 cửa 2 vị trí

Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC

Điện áp vào 220VAC

2.3.3.2 Van điện từ

Hình 2 12: Van điện từ Airtac 4V220-08

Van Điện Từ Airtac 4V220-08

Port size: 1/4''

Exhaust port size: 1/8''

Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8MPa

Loại van 5 cửa 2 vị trí

Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC

Điện áp vào 220VAC

Nguyên lý hoạt động của van điện từ: Van điện từ là van hoạt động điện cơ Là có 1

cuộn điện, trong đó có 1 lõi săt và 1 lò so nén vào lõi sắt đó, lõi sắt đó lại tỳ vào đầu 1

gioăng cao su Như vậy, bình thường không có điện thì lò so ép vào lõi sắt, để đóng van

khi đưa điện vào, cuộn dây sinh từ trường hút lõi sắt ra, từ trường này đủ mạnh thắng

được lò so, khi đó van mở ra (Loại Van điện từ thường đóng – NC)

2.3.4 Xilanh

Hình 2 13: Xilanh lực khí nén

Xi lanh khí nén Parker GDC 63x200 giữ keg

Khích thước đường kính 100mm, chiều dài hành trình 150mm

Xilanh khí nén Parker GDC 100x150 chặn keg

Xilanh có đường kính là 100mm, chiều dài hành trình 150mm

Chức năng của xilanh lực là dựa áp suất của thủy khí để làm dịch chuyển piston nhằm

tạo ra một lực đủ lớn để thực hiện công việc gì đó Ở đây xilanh lực được dùng để chặn

keg và giữ keg

2.3.5 PLC S5

Hệ thống sử dụng PLC S5

2.3.6 Giới thiệu về biến tần EVF 8204-E

Nguồn vào 1 pha AC 230V 17A 50/60Hz, Output: 3 pha AC 230V 9,5A 2,2KW

0-480Hz

2.4 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy gắp chai:

Khởi động: khởi động băng tải chai vào sau đó khởi động băng tải keg cuối

cùng là khởi động động cơ chính