Sử dụng khớp nối trục để nối trục động cơ bước NEMA 17 và vít-me
Hình 4.5: Khớp nối
Một đầu vít me cố định vào mặt bích cùng 2 đầu thanh pusher, đầu còn lại của 2 thanh pusher đưa vào trong thùng sấy.
4.1.3. Thi công hệ thống của tự động
Hình 4.8: Hệ thống cửa tự động
Hệ thống cửa tự động được gia công tương tự như thùng sấy, gồm giá đỡ có trục xoay tích hợp cùng xy lanh khí nén.
Khi thời gian sấy được cài đặt sẵn kết thúc, xy lanh khí sẽ được kích hoạt cửa tự động mở ra và pusher bắt đầu đẩy sản phẩm.
4.1.4. Thi công phễu hứng sản phẩm
Hình 4.9: Phễu hứng sản phẩm
Phễu hứng sản phẩm được gia công tương tự như thùng sấy, chấn đều 2 cạnh bên và hàn vào mặt còn lại.
Được bắt ốc cố định vào khung sao cho miệng phễu vừa sát mép dưới cửa tự động để hứng sản phẩm không rớt ra ngoài.
4.1.5. Thi công băng tải và khung băng tải
Hình 4.10: Băng tải
Hình 4.11: Khung băng tải
Băng tải sử dụng động cơ Step để điều khiển.
Dùng 2 thanh inox chữ L chiều dài 400mm làm khung đỡ cho băng tải, lắp dây băng tải, ru lô và động cơ cố định, chắc chắn lên khung băng tải.
4.1.7. Thi công hệ thống đóng gói
Tại hệ thống đóng gói, nhóm sử dụng thêm 1 cảm biến hồng ngoại giúp phát hiện bọc nilon đã được đặt vào vị trí hay chưa. Nếu phát hiện túi nilon đã ở vị trí tiếp liệu. Xi lanh sẽ thực hiện đẩy sản phẩm.
4.1.8. Thi công tủ điện
Xác định các vị trí của các thiết bị trong tủ điện như PLC, nguồn tổ ong, Driver, CB, relay, cầu chì.
Sau khi xác định vị trí, ta tiến hành khoan và lắp đặt các thiết bị trên thanh rail nhôm.
Khoan và lắp đặt hệ thống đèn và nút nhấn trên nắp tủ.
Đi dây hệ thống điện sử dụng domino và máng cáp để tủ đảm bảo tính thẩm mỹ. Ngoài ra, đặt phía dưới mô hình là mặt chứa cơ cấu chấp hành(van khí), bộ chuyển đổi (khối lượng, nhiệt độ) và SSR. Mặt chứa này giúp hệ thống đi dây có hệ thống và gọn gàng hơn, giúp cho việc tháo lắp bảo trì dễ dàng, nhanh chóng.
Hình 4.15: Các bộ chuyển đổi, cơ cấu chấp hành và tủ điện hệ thống
4.1.9. Hoàn thiện hệ thống
Mô hình hoàn thiện sau khi lắp ráp
Phần 1: Cơ cấu sấy
Phần 2: Cân chia sản phẩm
4.2. Thiết kế chương trình điều khiển và giao diện HMI 4.2.1. Thiết kế chương trình điều khiển 4.2.1. Thiết kế chương trình điều khiển
State diagram cho hệ thống
Hình 4.16: Sơ đồ stage diagram hệ thống
Khi bắt đầu (lần quét đầu tiên-first scan) ta cài đặt giá trị ban đầu cho hệ thống. Sau đó nhấn nút start cho phép hệ thống hoạt động, có 2 chế độ: tự động (auto_button) và manual (manual_button). Nhấn button stop hoặc nếu hệ thống có lỗi (sẽ được cảnh báo về) thì buộc hệ thống dừng. Đối với chế độ auto sau khi cài đặt các giá trị ban đầu hệ thống sẽ tự chạy theo dây chuyền bên như hình:
4.2.2. Thiết kế giao diện HMI
4.2.2.1. Yêu cầu thiết kế giao diện HMI
Hệ thống thu thập và giám sát được các thông số từ cảm biến.
Điều khiển được toàn bộ hệ thống bằng tay và tự động.
Màn hình có cảnh báo sự cố, có bảo mật, có phân quyền sử dụng và điều khiển.
Giao diện đơn giản, hiệu quả, dễ sử dụng phù hợp với người dùng mới, chưa qua đào tạo.
4.2.2.2. Các thành phần giám sát
Thời gian thực hệ thống.
Các đại lượng cần giám sát: nhiệt độ của thùng sấy, khối lượng cân, số lượng sản phẩm ,thời gian hoạt động.
Các đèn báo trạng thái hoạt động của hệ thống, của các thiết bị.
4.2.2.3. Phân quyền
Trong hệ thống sấy, sẽ có 3 nhóm người được sử dụng HMI là Admin, Kỹ sư và nhân viên vận hành. Mỗi người sẽ có một tài khoản riêng để đăng nhập và sử dụng hệ thống.
Bảng 4.1: Phân quyền hoạt động
Như vậy ta có thể thấy rằng, bậc phân quyền cao nhất là Admin và có toàn quyền trên hệ thống.Bậc cao hơn sẽ bao gồm quyền của bậc còn lại và đương nhiên phân quyền
Admin Kỹ sư Nhân viên vận
hành
Monitor √ √ √
Vận hành √ √ √
Cài đặt, thiết lập thông
Mục đích của sự phân quyền nhằm đảm bảo tính bảo mật của toàn bộ hệ thống, giúp phân chia công việc phù hợp của từng bộ phận, phù hợp với trình độ của từng người.
4.2.2.4. Phân trang
Về phân trang, giao diện HMI sẽ có 4 trang được phân chia như sau:
Hình 4.19: 4 trang được phân chia
Trang đầu tiên là Monitor, ở trang này sẽ hiển thị đầy đủ tên đề tài, logo trường, tên giảng viên hướng dẫn và người thực hiện. Ngoài ra còn có nút để log in vào hệ thống. Bố cục trang này tương đối đơn giản vì là tổng quát chung.
Trang kế tiếp là Overview, đúng với cái tên ở trang này sẽ hiển thị toàn cảnh hệ thống. Bên cạnh đó là các nút START, STOP và chuyển trang, khởi động chế độ và đều được phân quyền riêng theo tài khoản Log in. Ở trang này còn có thêm bảng Alarm vừa thể hiện trạng thái hoạt động vừa cảnh báo được các loại lỗi đang gặp phải. Ngoài ra còn thông số đặt dung tích nước tùy theo yêu cầu của người vận hành. Nhóm quyết định thể hiện dữ liệu ở dạng số vì trực quan dễ nhìn, độ chính xác khá cao và có thể thay đổi dễ dàng.
Trang THUNGSAY dành cho quá trình sấy của nhóm, Trang bao gồm hệ thống sấy (Nằm bên phải màn hình HMI) gồm cảm biến nhiệt độ, bóng sấy nhiệt, quạt sấy, cửa tự động, cửa tay, cái khay sấy, hệ thống thoát khí,… Có hiển thị các giá trị nhiệt độ và thời gian đã sấy ở bên trái màn hình, ngoài ra hiển thị trạng thái hoạt động của từng thiết bị hay cơ cấu chấp hành, có nút chuyển trang và LOG OUT.
Cuối cùng là trang CHIASANPHAM, trang này hiển thị toàn cảnh hệ thống cân đong và chia sản phẩm, hiển thị khối lượng cân, trạng thái hoạt động của các thiết bị (pusher, băng tải,…)
CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ
5.1. Kết quả thực nghiệm
Để tiến hành kiểm tra độ chính xác và mức độ làm việc ổn định, nhóm đã tiến hành thử nghiệm mô hình và cho ra các kết quả sau:
Mẻ
Khối lượng
mẻ
Giá trị đặt Giá trị thực
(KG) Thời gian(phút)
Khối
lượng(KG) độ(°C) Nhiệt gian(phút) Thời
Khối lượng(KG) độ(°C) Nhiệt Số lượng bịch đóng gói 1 0.8 45 0.02 65 45 0.02-0.027 64.9- 65.2 8 2 0.8 45 0.03 70 45 0.03-0.037 69.9- 70.3 7 3 1 45 0.02 65 45 0.02-0.027 64.9- 65.2 10 4 1 45 0.03 70 45 0.03-0.037 69.9- 70.3 9
Bảng 5.1: Kết quả thực nghiệm mô hình
Về chất lượng của sản phẩm:
Về màu sắc: Sau khi thực hiện sấy mít, màu bị nhạt đi và không còn được vàng như mít chín cây. Các lát mít ở vị trí gần bóng sấy có màu sạm đen.
Về độ ẩm của mít: Mít sau khi được sấy đã khô và giòn hơn, tuy nhiên chưa đạt được độ giòn theo yêu cầu đặt ra do thời gian sấy ngắn.
CHƯƠNG 6
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, nhóm đã hoàn thành đề tài, đáp ứng được yêu cầu đề ra của nhóm. Phần cứng hoạt động ổn định, không xảy ra các hiện tượng chập cháy hay thiếu an toàn trong quá trình vận hành.
Đề tài này cho phép người sử dụng giám sát được nhiệt độ sấy, khối lượng đóng gói và toàn cảnh trạng thái hoạt động của từng khâu. Hệ thống cũng đạt được những cải tiến hơn so với các loại máy sấy thông thường ví dụ như sau khi hoàn thành sấy tự động đẩy sản phẩm ra khỏi thùng giúp người sử dụng an toàn hơn, tránh tiếp xúc trực tiếp với không khí nóng và sản phẩm mới sấy.
Về phần chuyên môn nhóm chúng em cũng đạt được những thành công sau:
Giám sát, điều khiển hệ thống thông qua giao diện SCADA tốt.
Thực hiện mô hình ứng dụng Step motor hoạt động ổn định và chính xác.
Hiểu rõ được cách thức hoạt động, cài đặt thông số, hiệu chỉnh cũng như vận hành được các loại cơ cấu chấp hành và tính ứng dụng của nó trong công nghiệp. Tuy nhiên đề tài vẫn còn những thiếu sót và hạn chế, vì là hệ thống bán tự động nên hệ thống đóng gói vẫn phải dùng tay dẫn đến năng suất thấp, phần tủ điện bị hạn chế về kích thước nên phần đi dây từ các domino về các thiết bị vẫn chưa được gọn gàng, đánh số dây theo quy ước của nhóm nên sẽ rất khó khăn cho việc theo dõi của người sửa chữa nếu không có bản vẽ. Ngoài ra hệ thống sấy vẫn chưa giám sát độ ẩm trực tiếp trong quá trình sấy. Đó là một trong những nhược điểm lớn nhất mà nhóm gặp phải.
6.2. Hướng phát triển
Từ những nhược điểm của hệ thống thực tế mà nhóm đã thực hiện, nhóm đặt ra những hướng phát triển như sau:
Cải tiến phần cứng của hệ thống, gia cố thêm chắc chắn và thẩm mỹ.
Nâng cấp khâu đóng gói để đóng gói tự động. nâng cao năng suất hoạt động của hệ thống.
Giám sát độ ẩm trực tiếp nhằm giúp đánh giá chất lượng sản phẩm tốt hơn.
Có thể kết hợp để tạo ra các giao diện website giúp người quản lý giám sát qua mạng hay dùng camera quan sát các thiết bị hoạt động và kiểm tra màu sắc của sản phẩm để đánh giá chất lượng trong quá trình hoạt động.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Tài liệu về các phương pháp sấy, https://www.foodnk.com/phan-loai-cac-phuong- phap-say-theo-nhieu-yeu-trong-cong-nghe-thuc-pham.html
[2]. Phương pháp sấy lạnh, https://dienlanhmiennam.com/item/say-lanh-la-gi.html
[3]. Tài liệu về S7-1200,
https://cache.industry.siemens.com/dl/files/465/36932465/att_106119/v1/s71200_syste m_manual_en-US_en-US.pdf
[4]. Tài liệu về lập trình kết nối PLC với WinCC trên Tia Portal, https://www.youtube.com/watch?v=PVDFqdZPeTE&t=442s
[5]. Tài liệu về bóng sấy Hallogen, https://visong.vn/den-say/, https://anybuy.vn/bong- say-nhiet.htm
[6]. Tài liệu về SSR, http://ansang.com.vn/san-pham/relay-ban-dan/relay-ban-dan- ssr.html
[7]. Tài liệu về cảm biến nhiệt độ, https://hshop.vn/products/cam-bien-nhiet-do- thermocouple-pt100-loai-b-1-5m
[9]. Tài liệu về Loadcell, http://loadcell.com.vn/tin-tuc/cac-loai-loadcell.html, https://nshopvn.com/product/cam-bien-loadcell-
1kg/?gclid=CjwKCAjwmMX4BRAAEiwA- zM4JlEzye6C3n5vhUKHvvUuy7B2potJjJS28- 2YimYHz0lps06twfwIphoCMDkQAvD_BwE
[10]. Tài liệu về mạch khuếch đại tín hiệu loadcell, https://linhkienvietnam.vn/mach- khuyech-dai-loadcell-0-5v-0-10v-4-20ma
PHỤ LỤC
CHƯƠNG TRÌNH PLC
Chương trình hoạt động cân:
Chương trình hiển thị Arlam: