TIEU LUAN TOT NGHIỆPTHIẾT KẾ CHẾ TẠOHỆ THỐNG CHIẾT RÓT SẢN PHẨM DẠNG LỎNGVÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

Ngô Lộc Trường Đức BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT SẢN PHẨM DẠNG LỎNG VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG Họ tên sinh viên: NGÔ LỘC TRƯỜNG ĐỨC Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA Tháng 02 / 2018 Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngô Lộc Trường Đức THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT SẢN PHẨM DẠNG LỎNG VÀ ĐĨNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG Tác giả NGƠ LỘC TRƯỜNG ĐỨC Tiểu luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu Cấp kĩ sư ngành ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA Giảng viên hướng dẫn ThS Lê Văn Bạn Tháng 02/2018 Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngô Lộc Trường Đức LỜI CẢM ƠN Để đạt kết ngày hôm nay, chúng xin cảm ơn cha mẹ sinh thành, nuôi dưỡng, chăm sóc, thương yêu chỗ dựa vững cho suốt năm học qua Sau đó, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt tồn thể thầy Khoa Cơ khí – Cơng nghệ tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho em kiến thức cần thiết năm theo học trường Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn quý báo thầy giáo : ThS.Lê Văn Bạn cho em tảng lý thuyết vững giúp đỡ em nhiệt tình thời gian làm tiểu luận Một lần em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện , quan tâm, giúp đỡ , động viên em suốt q trình học tập hồn thành phần tiểu luận Tp Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2018 Sinh viên thực Ngô Lộc Trường Đức Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngơ Lộc Trường Đức TĨM TẮT “Hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động ” thực hiện, nhằm mục đích giảm sức lao động thời gian cho người thực công việc sản xuất nước uống giải khát cho sản phẩm vượt trội Đề tài tiến hành Bộ mơn Điều Khiển Tự Động, khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ, trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh từ ngày: 9/2017 đến ngày 27/2/2018 Kết thu :  Vẽ mơ hình 3D phần mềm solidworks để xuất vẽ thiết kế chi tiết máy  Lập trình, kết nối Arduino Uno để điều khiển Hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động  Sử dụng cảm biến hệ thống cấu khí để thực mơ hình  Kiểm sốt tốt khâu trung gian hệ thống đồng thời vận hành hệ thống dễ dàng quản lý vào bảo dưỡng hệ thống nhanh gọn Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngơ Lộc Trường Đức Mục lục LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT Mục lục HÌNH ẢNH MÔ PHỎNG 3D CỦA HỆ THỐNG Chương MỞ ĐẦU Nêu vấn đề Chương TỔNG QUAN 11 2.Cơ sở lí luận vấn đề nghiên cứu .11 2.1 Cơng trình nghiên cứu trước .11 2.2 Nội dung pháp lí .11 2.3 Thực tiễn 11 2.4 Các mơ hình, hệ thống sản xuất 12 2.5 Các phương pháp định lượng chiết rót .15 2.5.1 Định lượng xy lanh định lượng 15 2.5.2 Định lượng cảm biết mực chất lỏng 15 2.5.3 Định lượng trời gian 15 2.6 Các dạng nắp điển hình 16 2.6.1 Nắp chai thủy tinh .16 2.6.2 Nắp chai nhựa pet .17 2.6.3 Nút chai thủy tinh 18 2.7 Linh kiện điện tử mơ hình 18 2.7.1 Cảm biến phát kim loại tiềm cận 18 Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngô Lộc Trường Đức 2.7.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 19 2.7.3 Cảm biến mực nước 19 2.7.4 Mạch điều khiễn động bước TB6560 20 2.7.5 Module Relay kích 5V H/L 20 Chương PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 23 3.1 Địa điểm thời gian thực đề tài .23 3.2 Phương pháp thực 23 3.3 Chọn phương pháp thực phần khí 23 3.4 Chọn phương pháp lập trình điều khiển 24 Chương THỰC HIỆN – KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 25 4.1 Thực đề tài .25 4.2 cấu tạo chung máy .25 4.3 Chi tiết mơ hình máy 27 4.3.1 Băng tải .27 4.3.2 đĩa quay .29 4.3.3 Hộp lật nắp cấp nắp 32 4.3.4 Nguyên lý lật nắp hộp lật nắp 34 4.3.5 Cơ câu đóng nắp chai .36 4.3.6 Tủ điên điều khiển 38 4.5 Thiết kế hệ thống điều khiển 39 4.5.1 Sơ đồ khối điều khiển 39 4.5.2 Nguyên lý làm việc 40 4.5.3 Lưu đồ giải thuật 43 4.6 Kết chế tạo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng nắp chai tự động .44 4.7 Kết khảo nghiệm 44 4.7.1.Mục đích 44 Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngô Lộc Trường Đức 4.7.2 Nội dung 44 4.7.3 Kết .44 Chương MƠ HÌNH HỒN CHỈNH .45 Chương CODE CHƯƠNG TRÌNH 53 Chương 63 7.1 Kết luận 63 7.2 Hạn chế 63 7.3 Hướng phát triển .64 7.4 Đề nghị 64 Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngơ Lộc Trường Đức HÌNH ẢNH MÔ PHỎNG 3D CỦA HỆ THỐNG Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngô Lộc Trường Đức Chương MỞ ĐẦU Nêu vấn đề 1.1 Vấn đề - Ngày việc tự động hóa sản xuất khơng điều xa lạ đa phần người lao động Hầu toàn nhà máy sản xuất khu công nghiệp trang bị dây chuyền tự động từ chế biến, sản xuất đóng gói thành phẩm Người lao động tuyển vào yêu cầu trang bị đủ kiến thức quy cách vận hành tiêu an tồn cần thiết Nhờ cơng ty giảm thiểu tối đa nhân lực mà - đẩy nhanh tiến độ sản xuất Việc đầu tư cho hệ thống tự động khiến công ty tiêu tốn nguồn vốn không nhỏ Đối với nhà máy có cơng suất lớn khu cơng nghiệp số tiền lên đến hàng ngàn tỉ đồng Các nhà thầu dự án phải đáp ứng tinh chuyên nghiệp, uy tín giá thành hợp lí - Vấn đề đặt là, sở sản xuất nhỏ sản xuất hộ gia đình muốn tăng xuất nhờ tự động hóa với giá mềm liệu có khả thi Một gia đình có truyền thống làm nước mắm làm chai nhựa mẫu mã cạnh tranh Chủ tiệm nước sâm tự tay dồn nước đóng nắp chai - sáng câu trả lời hồn tồn khả thi Đó lí em lựa chọn đề tài tiêu ưu tiên kinh phí thấp - độ xác cao Tuy đề tài nghiên cứu nguyện vọng em đặt ứng dụng vào sản xuất sau Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngô Lộc Trường Đức 1.2 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu mơ hình Hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng năp chai tự động an toàn thực tiễn từ thiết kế mơ hình thực - sở thiết bị nước Giảm sức lao động , thời gian cho người trông chất lượng đảm bảo Tìm hiểu quy trình chiết rót đóng nắp tự động cơng nghiệp tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, cấu khí nhiều thứ mà ta chưa - biết Rút kinh nghiệm làm việc làm sau 1.3 Đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: mơ hình Hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng - đóng nắp chai tự động Phạm vi tiểu luận:  Modul điều khiển cho mơ hình Hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Arduino UNO với nguồn 5v thơng qua usb nguồn ngồi với điện khuyên dùng 7-12V  Nghiên cứu loại cảm biến phục vụ cho mục đích đề tài: cảm biến hồng ngoại, tiệm cận kim loại, cảm biến mực nước xuất tín hiệu mức cao mức thấp xác  Modul relay thơng tin đầu điều khiển thiết bị bật tắt theo chức định trước  Modul TB6560 điều khiển động bước Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động Page Ngơ Lộc Trường Đức Hình 6.6 Cảm biến phát chai khơng có nắp Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 58 Page Ngơ Lộc Trường Đức Hình 6.7 Đấu dây tủ điện Arduino Uno R3 đế chân domino Module relay kênh kích H/L Module relay kênh kích L Driver điều khiển động bước TB6560 Termino thiết bị động lực Termino thiết bị điều khiển Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 59 Page Ngô Lộc Trường Đức Chương CODE CHƯƠNG TRÌNH /* cb nước cw star stop rst -7 cb nước -8 cb phat chai cb vi trí mâm 10 cb vị trí nước 11 băng tải A3 xi lanh phan loai cb phan loai 13- clk step mâm A0 bơm A1 vặn năp A2 xi lanh */ Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 60 Page Ngô Lộc Trường Đức int Start = 4; int Stop = 5; int CB_PhanLoai = 6; int XiLanh_PhanLoai = A3; int CB_ViTriMam = 9; int CB_PhatHienChai = 8; int CB_ViTriNuoc = 10; int CB_Nuoc = 2; int BangTai = 11; int DC_Bom = A0; int XiLanh = A2; int DC_VanNap = A1; int Dir = 3; int Step = 13; boolean Check_vi_tri_mam = false; boolean Check_run = false; boolean Check_chai = false; boolean Check_vi_tri_nuoc = false; boolean Check_nuoc = false; boolean Check_van_nap = false; Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 61 Page Ngô Lộc Trường Đức boolean Check_phan_loai = false; int last = 0; int last_1 = 0; int dem_1 = 0; int dem = 0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode (Start, INPUT_PULLUP); pinMode (Stop, INPUT_PULLUP); pinMode (CB_ViTriMam, INPUT_PULLUP); pinMode (CB_PhatHienChai, INPUT_PULLUP); pinMode (CB_ViTriNuoc, INPUT_PULLUP); pinMode (CB_PhanLoai, INPUT_PULLUP); pinMode (CB_Nuoc, INPUT); pinMode (BangTai, OUTPUT); pinMode (DC_Bom, OUTPUT); pinMode (XiLanh, OUTPUT); pinMode (XiLanh_PhanLoai, OUTPUT); pinMode (DC_VanNap, OUTPUT); Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 62 Page Ngô Lộc Trường Đức pinMode (Dir, OUTPUT); pinMode (Step, OUTPUT); digitalWrite(BangTai, 1); digitalWrite(DC_Bom, 1); digitalWrite(XiLanh, 1); digitalWrite(XiLanh_PhanLoai, 1); digitalWrite(DC_VanNap, 1); digitalWrite(Dir, 0); } void loop() { START(); VI_TRI_MAM(); // RUN_STEP(); } void START() { if ( digitalRead(Start) == 0) { Serial.println("PUSH"); while (digitalRead(Start) == 0) Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 63 Page Ngơ Lộc Trường Đức { delay(50); } Check_vi_tri_mam = true; last = micros(); Serial.println("RUN"); } else; } void VI_TRI_MAM() { if (Check_vi_tri_mam == true) { if (digitalRead(CB_ViTriMam) == 1) { RUN_STEP(); } else { delay(2000); digitalWrite(BangTai, 0); digitalWrite(DC_VanNap, 0); Check_vi_tri_mam = false; Check_run = true; } Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 64 Page Ngô Lộc Trường Đức } if (Check_run == true) { RUN(); } } void RUN() { if (digitalRead(CB_PhatHienChai) == 0) { Check_chai = true; } if (Check_chai == true) { if (digitalRead(CB_ViTriNuoc) == 1) { Serial.println("Co CB VT chai - Khong co CB VT nuoc"); RUN_STEP(); Check_nuoc = false; } else { // Check_vi_tri_nuoc = false; Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 65 Page Ngô Lộc Trường Đức if (Check_nuoc == false) { if (digitalRead(CB_Nuoc) == 1) { Serial.println("Co CB VT chai - Co CB VT nuoc - Khong co CB nuoc"); // delay(10); digitalWrite(DC_Bom, 0); Serial.print("\t\t"); Serial.print(dem_1); dem_1++; if (Check_van_nap == false) { digitalWrite(XiLanh, 0); if (dem_1 == 50) { Serial.println("#############################"); digitalWrite(XiLanh, 1); Check_van_nap = true; } } if (Check_phan_loai == false) { if (digitalRead(CB_PhanLoai) == 1) { if (dem_1 == 30) // Thoi gian xi lanh phan loai Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 66 Page Ngơ Lộc Trường Đức { Serial.println("####0000000000000000000000000000####"); digitalWrite(XiLanh_PhanLoai, 0); Check_phan_loai = true; } } } } else { digitalWrite(DC_Bom, 1); digitalWrite(XiLanh_PhanLoai, 1); dem_1 = 0; Check_chai = false; Check_nuoc = true; Check_van_nap = false; Check_phan_loai = false; } } } } // if (Check_vi_tri_nuoc == true) // { // Serial.println("Co CB VT chai - Khong co CB VT nuoc"); Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 67 Page Ngô Lộc Trường Đức // RUN_STEP(); // } if (Check_nuoc == true) { Serial.print(dem); Serial.print("dem\t\t"); Serial.println("Co CB VT chai - Co CB VT nuoc - Co CB nuoc"); RUN_STEP(); dem++; if (dem >= 700) { if (digitalRead(CB_ViTriNuoc) == 0) { dem = 0; Check_chai = true; Check_nuoc = false; } } } } void N_STEP() { last = micros(); Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 68 Page Ngô Lộc Trường Đức for (int i = 0; i 1000) // { // if (digitalRead(Step) == 0) // { // digitalWrite(Step, 1); // // Serial.println("1 "); // } // else // { // digitalWrite(Step, 0); // // Serial.println("0 "); // } Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 69 Page Ngô Lộc Trường Đức // last = micros(); // } } Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 70 Page Ngô Lộc Trường Đức Chương KẾT LUẬN 7.1 Kết luận - Tìm hiểu cách vận hành hệ thống chiết rót đóng nắp chai bán tự động - Lập trình dược mong muốn ban đầu đưa - Các thiết bị vận hành ổn định, an tồn, đảm bảo thơng số kỹ thuật - Thiết kế tưới với thời gian tưới xác - Đã sử dụng phần mềm tin học Soliworks việc thiết kế chi tiết máy, mô hoạt đông bô phận máy 7.2 Hạn chế - Cơ cấu cung cấp nắp làm theo hướng ước chừng nên phụ thuộc nhiều vào vị - trí đặt mơ hình, độ nắp chai xê dịch di chuyển Cảm biến mực nước không thực nhạy nên phụ thuộc lớn vào vị trí gá lắp, - có tượng khơng bắt tín hiệu chai lướt qua nhanh Động vặn nắp chưa để vị trí xác hoan tồn nên số chai đầu - bị lệch đáng kể xoay chai Chưa tối ưu hóa ổ bi băng tải dẫn đến hình thức chưa đẹp Tủ điện nhỏ dẫn đến thiết bị dây nối chật chội Do sử dụng mâm sắt dẫn đến tăng tải cho động quay mâm Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 71 Page Ngô Lộc Trường Đức - 7.3 Hướng phát triển - Số liệu hóa tất phận khí để đạt độ xác cao hơn, lập trinh dễ dàng - Làm lại tủ điện, vẽ mạch , tinh tốn cơng suất để trông gọn gẽ dễ sửa chữa - Thay đổi thiết kế mâm, đầu vặn nắp để sử dụng cho nhiều loại chai khác - Sử dụng biện pháp cách ly với môi trường bên ngồi như: màng che, phễu chiết rót kín… để đảm bảo an toàn thực phẩm 7.4 Đề nghị - Do điều kiện hạn hẹp thời gian đề tài nghiên cứu thiết kế mơ hình Đề nghị tiếp tục nghiên cứu bổ xung xem xét thêm giá thành để hồn thiện mang sản xuất đại trà - Do điều kiện kinh phí thiết kế chưa kiểm nghiệm qua thực tế sản xuất Đề nghị tiếp tục đầu tư kinh phí để hồn chỉnh máy chuyển giao cho sở sản xuất - Các cấu lật nắp, đóng nắp chai đĩa quay cần cải thiện để sử dụng hoàn hảo Báo cáo hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 72 Page ... khuyên dùng 7-12V  Nghiên c u loại c m biến ph c vụ cho m c đích đề tài: c m biến hồng ngoại, tiệm c n kim loại, c m biến m c nư c xuất tín hiệu m c cao m c thấp x c  Modul relay thông tin đầu... chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động 23 Page Ngơ L c Trường Đ c - Module Relay kích H/L (5VDC) sử dụng nguồn 5VDC để ni mạch, tín hiệu kích tùy chọn m c cao ( High – 5VDC ) ho c. .. đóng nắp chai tự động 13 Page Ngơ L c Trường Đ c Hình 2.4.3 Đóng nắp chai th c tế Hình 2.4.4 Đóng nắp chai th c tế bán tự động Báo c o hệ thống chiết rót sản phẩm dạng lỏng đóng nắp chai tự động