Sau khi đi khảo sát thực tế tại công ty cổ phần bia rượu – nước giải khát Hà Nội. Dựa vào những tài liệu thu thập, cũng như sự quan sát hoạt động của dây chuyền sản xuất bia, vận dụng vào những điều kiện và khả năng cho phép, chúng em đã tự xây dựng và thiết kế được giao diện cho 2 công đoạn trong dây chuyền sản xuất bia.
1. Hệ thống chiết rót bia và dập nắp chai bao gồm:
Giao diện điều khiển qua màn hình máy tính được thiết kế bằng phần mềm wincc V5.1
2. Hệ thống đóng keg bia
Giao diện điều khiển qua màn hình máy tính được thiết kế bằng phần mềm wincc V5.1
Hệ thống hoạt động hoàn toàn ở chế độ tự động. Ở chế độ này người vận hành có thể khởi động hệ thống trực tiếp từ bàn điều khiển hoặc có thể khởi động từ giao diện giám sát trên máy tính.
Nguyên tắc điều khiển trên giao diện điều khiển
+ Hệ thống dừng toàn bộ khi tác động vào nút ấn Stop,
+Hệ thống sẽ trở về vị trí ban đầu hoặc có thể bắt đầu một chu trình mới khi người vận hành tác động vào nút Reset
+ Hệ thống có thể bắt đầu khởi động bước tiếp theo là người vận hành tác động vào nút Start.
3.1.1.Công nghệ chiết chai và dập nắp(Giao diện 1). • Công đoạn chiết bia và dập nắp bao gồm:
+ 2 Cảm biến: CB1 phát hiện chai trên băng tải, CB2 phát hiện chai đến vị trí chiết,
+ 1 Xylanh XL1 điều khiển cho máy dập nắp và được điều khiển bằng van2/3. • Nguyên lý hoạt động
- Chai rỗng sau khi đã được làm sạch, được đưa lên băng chuyền, khi tới vị trí chiết được phát hiện nhờ cảm biến CB2 sẽ tiến hành chiết bia vào chai theo nguyên tắc đẳng áp như sau : Đầu tiên chai được hút chân không, tráng CO2, rồi hút chân không lần thứ 2 để làm sạch chai, loại bỏ hết khí thừa không có lợi cho bia trong quá trình bảo quản. Sau đó CO2 được đưa vào chai để tạo áp suất cân bằng với áp suất với áp suất bên trong bầu chiết, khoảng từ 2.8 đến 3.2 bar. Sau đó đến giai đoạn chiết. Lúc này áp lực trong bầu và trong chai cân bằng nhau nên bia chảy từ bầu vào chai theo nguyên tắc chênh lệch thế năng (bia chảy từ chỗ cao đến chỗ thấp). Trong khi chiết bia, bia chảy vào theo men đường thành chai xuống đáy chai, CO2 thoát lên bầu chiết theo đường vòi giữa chai duy trì áp lực cân bằng. Đến khi bia ngập vòi chiết thì CO2 không thoát lên được nữa, phá vỡ sự mất cân bằng giữa áp suất và quá trình chiết bia vào chai kết thúc
- Chai bia sau khi đã được chiết được đưa ra bộ phận đóng chai. Nắp chai bia được đổ vào thùng chứa nắp, qua băng tải nắp, qua hộp phân phối nắp, xoay hướng nắp rồi xuống vị trí dập nắp. Chai bia nhờ etoan dẫn vào vị trí dập nắp và hoàn thiện quá trình dập nắp.
3.1.2.Công nghệ đóng keg bia.
(Mô phỏng cho hai keg, mỗi keg gồm hai chai) Công đoạn đóng keg bia bao gồm 6 Động cơ
+ Động cơ ĐC2, ĐC3, ĐC4 : Điều khiển hoạt động tay máy gắp chai bia + Động cơ ĐC5, ĐC6, ĐC7: Điều khiển cho băng tải đặt chai , đặt keg + 1 Xylanh được điều khiển bằng van 5/2 điều khiển cho hệ thống kẹp chai + 2 Cảm biến: CB_chai, CB_keg để phát hiện ra chai và keg khi đến vị trí gắp + Bộ nguồn nuôi cung cấp cho động cơ
+ ĐC2, ĐC3, ĐC4 được điều khiển giám sát bằng biến trở + Cảm biến áp suất
Điều khiển cho tay máy hoạt động:
Hình 3.1: Hệ tọa độ OXY mô tả hoạt động của tay máy
- Chọn hệ trục tọa độ OXY và cánh tay máy sẽ chuyển động theo trục OXY. ĐC2, ĐC3 điều khiển cho tay máy chuyển động lên xuống và dừng tại các vị tri C, D, E. ĐC4 điều khiển cho tay máy chuyển động sang ngang và dừng tại các vị trí A, B. Trong đó:
+ A, C là vị trí ban đầu của tay máy.
+ D là vị trí tay máy xuống chuẩn bị gắp chai khi chai đến vị trí gắp của băng tải2.
+ B, E là vị trí tay máy gắp chai để vào keg sau khi keg đến vị trí nhận chai của băng tải 3.
- Tại vị trí ban đầu tay máy đang ở vị trí C, sau khi chai được đưa vào băng tải 2 sẽ di chuyển đến vị trí chuẩn bị được gắp lên, lúc này CB_chai tác động sẽ đưa tín hiệu điều khiển tới tay máy và tay máy bắt đầu được hoạt động. Để tay máy hoạt động, ĐC2 quay thuận đưa tay máy chuyển động xuống vị trí D thì dừng lại chụp lấy chai (gồm 4 chai). Sau khi chụp lấy chai, ĐC2 sẽ quay ngược kéo động cơ lên đến vị trí C sau đó sẽ dừng lại. ĐC4bắt đầu hoạt động, quay thuận đưa tay máy chuyển động sang
bên phải, đến vị trí B dừng lại, ĐC3 bắt đầu hoạt động, quay thuận đưa tay máy xuống đến vị trí E thì dừng lại. Chai được đặt vào keg rỗng đang chờ. Sau khi chai được đặt vào keg, ĐC3 lại quay ngược đưa tay máy đi lên đến vị trí C' ( cũng chính là vị trí C nhưng lúc này tay máy đang ở bên phải) thì dừng lại, ĐC4 bắt đầu hoạt động quay ngược đưa tay máy chuyển động về vị trí A thì dừng lại. Lúc này tất cả các động cơ điều khiển tay máy đều dừng lại chờ cho đợt gắp nhóm chai lần thứ 2.
- Sau 3 lần tay máy gắp chai liên tiếp vào keg thì tay máy dừng lại , trở về vị trí ban đầu và nghỉ trong khoảng thời gian 1phút (lúc này chai và keg đều đang ở vị trí sẵn sàng chờ tay máy hoạt động). Sau thời gian nghỉ, tay máy lại tiếp tục hoạt động cho chu trình gắp chai vào keg lần thứ 2.
- Yêu cầu:
+ Trong quá trình hoạt động 2 động cơ ĐC2 và ĐC3 không cùng hoạt động. + Quãng đường tay máy dịch chuyển: Có nhiều cách để xác định đoạn di chuyển của tay máy, phương pháp chúng em chọn là sử dụng biến trở xoay vì ưu điểm của phương pháp này là: đơn giản, tiết kiệm, độ chính xác tương đối cao.
Biến trở xoay được chọn nối cứng vào trục động cơ, động cơ quay làm cho giá trị của biến trở thay đổi, giá trị của biến trở còn phải tùy, thường người ta hay chọn sao cho mỗi vòng biến trở thay đổi tương với điện áp ra thay đổi là 1V/vòng biến trở
Điều khiển băng tải
+ ĐC5 điều khiển cho băng tải 2 + ĐC6 điều khiển cho băng tải 3 + ĐC7 điều khiển cho băng tải 4
Các động cơ chỉ được điều khiển quay theo chiều mũi tên như hình vẽ.
+ Khi hệ thống hoạt động ĐC5 quay, băng tải 1 hoạt động đưa chai di chuyển về vị trí cuối băng tải để chuẩn bị cho tay máy gắp lên đưa vào keg. Đồng thời ĐC6 cũng quay, băng tải 2 hoạt động đưa keg rỗng di chuyển về vị trí cuối băng tải. Tại vị trí cuối băng tải 1 và băng tải 2 có đặt 2 cảm biến là CB_chai và CB_keg để phát hiện ra chai và keg đã đến vị trí cuối băng tải hay chưa. Khi CB_chai tác động, sẽ gửi tín hiệu tới ĐC5 dừng băng tải 1, CB_keg tác động sẽ gửi tín hiệu tới ĐC6 dừng băng tải 2 lại, 2 cảm biến này tác động sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho tay máy. Khi chai được gắp lên CB_chai và CB_keg mất tác động gửi lại tín hiệu điều khiển cho ĐC5 và ĐC6 tiếp tục cho băng tải hoạt động.
Điều khiển cho hệ thống kẹp chai
Hình 3.3: Tay kẹp chai
Hệ thống kẹp chúng em thiết kế như hình vẽ trên sẽ được điều khiển bằng van5/2. Van này điều khiển cho pittong di chuyển lên xuống. Hoạt động của hệ thống kẹp như sau: Bình thường khi van5/2 chưa tác động, ngàm 1 sẽ mở tự do và chai có thể đi qua được (độ cao của ngàm chỉ vừa cổ chai). Ngàm1 được gắn trên pitttong đồng
thời cũng được gắn với lò xo 2, lò xo 2 gắn cố định trên chụp 5 đang được gắn cố định với xylanh 3. Khi tay máy đi xuống vị trí gắp chai, van5/2 tác động kéo pittong đi lên, đồng thời ngàm 1 cũng đi lên, do chụp 5 cố định, dưới tác dụng của lực lò xo làm cho ngàm 1 bị cụp lại đồng thời giữ chặt cổ chai lại, khi thay máy đi lên, đồng thời chai cũng đi lên chuyển động theo tay máy. Van 5/2 ko tác động sẽ mở ngàm 1 và nhả chai ra.