CHƯƠNG 3 : CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
3.2. Thảo luận và chọn phương án
3.2.2. Các giải pháp của phương án
❖ Hệ thống điều khiển
• Sau q trình tìm hiểu và học tập, nhóm đã quyết định chọn hệ thống điều khiển bằng PLC thay thế cho hệ thống mạch điện, rơ le thông thường mang lại nhiều ưu điểm vượt trội sau:
+ Sửa đổi linh hoạt bằng chương trình. + Độ tin cậy tuổi thọ cao.
+ Hư hỏng có thể theo dõi bằng phần mềm ngoại vi…các mơ-đun. + Có thể được thay thế riêng.
+ Khả năng linh hoạt mở rộng.
• PLC có rất nhiều loại đến từ nhiều hãng như: + Mitsubishi
+ Siemens + Omron, …
• Xét cho cùng về mục đích sử dụng của mơ hình nên nhóm em đã chọn PLC của hãng Mitsubishi
- PLC Mitsubishi là một trong các dòng PLC đang được dùng phổ biến nhất trên thế giới và Việt Nam, được sản xuất bởi tập đoàn Mitsubishi Electric (Nhật Bản). Mitsubishi Electric là một nhà sản xuất tự động hóa cơng nghiệp (FA) toàn diện trên tất cả lĩnh vực sản xuất từ bộ điều khiển đến thiết bị điều khiển truyền động, thiết bị điều khiển phân phối điện và cơ điện tử công nghiệp. Cùng với việc phát triển sản phẩm phù hợp với nhu cầu của khách hàng, Mitsubishi Electric sử dụng kỹ thuật tiên tiến để cung cấp các giải pháp FA đáng tin cậy với một tầm nhìn hướng đến những thế hệ mới trong sản xuất.
SVTH: Hoàng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 20 Bùi Ngọc Linh
- Ưu điểm
+ PLC Mitsubishi có ưu điểm lớn về giá thành, chất lượng sản phẩm và khả năng đáp ứng đa dạng các cấu hình u cầu các tính năng như: Giao tiếp truyền thơng, ngõ vào ra tương tự, bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung tốc độ cao, các module đọc nhiệt độ, loadcell, ...
+ Ở Việt Nam, PLC Mitsubishi được dùng nhiều trong nghành Dệt sợi, Bao bì giấy, Carton, Nilon, Nhựa, Thực phẩm, Cơ khí chính xác, Chế tạo máy, ...
- Các loại PLC của Mitsubishi
+ PLC Mitsubishi FX1N + PLC Mitsubishi FX2N + PLC Mitsubhishi FX1S + PLC Mitsubishi FX3G + PLC Mitsubishi FX3U + PLC Mitsubishi FX5U
SVTH: Hoàng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 21 Bùi Ngọc Linh
Hình 3.1: PLC FX5U
- Sao q trình ngiêm cứu nhóm chúng em đưa ra quyết định thống điều khiển sẽ dùng PLC FX5U cho mơ hình vì các lý do sau:
+ Điện áp đầu vào PLC 24VDC + Ngõ ra là transittor
+ Tổng I/O: 32
+ Kết nối và lập trình trên phần mềm GX3, MX OPC + Giám sát trên phần mềm LABVIEW.
- Thông số kỹ thuật của PLC FX5U
+ Điện áp nguồn cung cấp: 100-240VAC hoặc 24VDC + Bộ nhớ chương trình: 64000 bước
+ Kết nối truyền thông: hỗ trợ kết nối RS485, Ethernet. + Tích hợp 2 ngõ vào Analog và 1 ngõ ra Analog + Bộ đếm tốc độ cao: lên tới 6 chân max. 200kHz
SVTH: Hoàng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 22 Bùi Ngọc Linh
+ Loại ngõ ra: relay, transistor
+ Phát xung tốc độ cao: 4 kênh max. 200kHz + Tổng I/O: 32/64/80
❖ Tính chọn hệ thống xả
- Do quy mơ và cơng xuất của mơ hình khơng cao, hệ thống bồn chứa theo bảng thiết kế để trên cao nên nhóm thiết kế chúng chúng em chọn phương án xả bằng van điện từ đặt dưới đái bình chứa để tối ưu hóa lượng chất lỏng đi qua van điện từ xuống hệ thống trộn.
- Nguyên lý hoạt động: khi cho dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh ra từ trường sẽ tác động làm hút lõi sắt từ, từ trường lúc nài có lực đủ mạnh để thắng được lị so, lúc này van mở ra cho chất lỏng qua van.
SVTH: Hoàng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 23 Bùi Ngọc Linh
Hình 3.2: Ảnh thực tế và bảng vẽ kỹ thuật van điện từ
1. Thân van; 2. Môi chất; 3. ống rỗng; 4. Vỏ ngoài; 5. Cuộn từ; 6. Dây điện được kết nói với nguồn điện ngồi; 7. Trục van làm kín; 8. Lị xo; 9. Khe hở để lưu chất
qua
- Để đảm bảo việc an tồn cho hệ thống và an tồn trong q trình vận hành nên nhóm em đưa ra phương án chọn van điện từ 24V DC.
❖ Thính chọn hệ thống bồn trộn
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Trộn nguyên liệu là những dung địch có độ nhớt khơng cao + Thời gian trộn nhanh
+ Thành phẩm phải được hòa nguyện tuyệt đối + Dễ dàng vệ sinh
- Từ những yêu cầu trên nhóm chúng em lựa chọn phương án khuấy trộn dùng cách khuấy chân vịt với những ưu thế: hiệu quả hòa tan các chất cao, dễ thiết kế và chế tạo, giá thành sẻ, ít bị ăn mịn
SVTH: Hồng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 24 Bùi Ngọc Linh
Hình 3.3: Cấu tạo thiết bị khuấy trộn dạng chân vịt
- Nguyên lý hoạt động: khi động cơ hoạt động truyền động cho trục khuấy làm cánh khuấy quay, các chất lỏng được tạo luồng dưới đáy thùng và di chuyển từ đáy va vào thành thùng liên tục cho đến khi được trộn đều. máy khuấy trục dạng chân vịt thường hoạt động với tốc độ khấy trung bình.
❖ Hệ thống rót
- Yêu cầu của hệ thống rót
+ Thành phẩm nhóm chúng em hướng đến là là các sản phẩm nước uống giả khác khơng gas và có tính nhớt thấp
+ Chi phí đầu tư cho hệ thống tối ưu nhất có thể + Cấu tạo của hệ thống đơn giản dễ sửa chửa + Quy trình chiết rót phải nhanh và chuẩn xác
- Từ những yêu cầu trên nhóm chúng em chọn phương pháp chiết rót với áp suất thường, nhưng theo bảng thiết kế hệ thống bồn chứa để khá thấp so
SVTH: Hoàng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 25 Bùi Ngọc Linh
với hệ thống chiết rót, nêm nhóm chúng em đã cải tiến phương pháp này bằng việc lắp thêm hệ thống bơn trong q trình chiết rót để ổn định lưu lượng dòng chảy khi chiết rót vào chai nhằm tăng hiệu xuất của dây chuyền và tiết kiệm diện tích.
- Lựa chọn hệ thống bơm: Trong thực tế, ở các hệ thống có quy mơ cơng nghệp người ta thường sử dụng các loại động cơ AC có cơng xuất lớn tuổi thọ cao và có thể làm việc liên tục trong thời gian dài. Tuy nhiên, với quy mơ đồ án nhỏ, nhóm ưu tiên lựa chọn loại động cơ bơm nước một chiều DC vì kích thước nhỏ, tiết kiệm năng lượng và giá thành rẻ.
- Từ các phương án trên nhóm chúng em tiếng tới quyết định chọn phương án chiết rót với áp xuất thường sử dụng động cơ DC để cải thiện dòng chảy khi chiết rót. Do hệ thống rót ở khá cao so với bồn chứa và để tiết kiệm thời gian bù đắp cho việc dung dịch tiêu hao hi dừng hệ thống nhóm chúng em đã thêm van một chiều cho hệ thống.
❖ Hệ thống định lượng
- Các yếu tốt
+ Lưu lượng dung dịch trong lúc chiết rót khơng đổi + Hệ thống khơng u cầu độ chính sát cao (tương đối) + Đơn giản, nhỏ gọn dễ sửa chửa khi xảy ra sự cố
Từ các yêu tố trên nhóm chúng em chọn phương án định lượng theo thời gian, với những ưu thế sau: vì lưu lượng nước khơng đổi theo thời gian nên độ chính xác tương đối cao, cấu tại của hệ thống định lượng đơn giản không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố vật lý và mơi trường tác động.
❖ Hệ thống đóng nắp
- Sử dụng hệ thống đóng nắp tự động đem lại hiểu quả và năng suất cao nhất, cảm biến sẽ truyền tính hiệu nhận được về bộ xử lý PLC tiếp nhận
SVTH: Hoàng Trung Hiếu
Mai Đỗ Đình Hồi 26 Bùi Ngọc Linh
thông tin và trả lại tín hiệu thong qua ngõ ra của PLC, nhằm điều khiển xi lanh và motor đóng nắp hoạt động.
- Khi PLC xuất tín hiệu cho xi lanh van xi lanh sẽ mở ngay lập tức khí sẽ đẩy xi lanh đóng nắp xuống đồng thời motor sẽ chạy theo hình xoắn ốc để vặn chặt nắp chai.
- Thời gian xi lanh và motor đóng nắp hoạt động sẽ được tính tốn cụ thể theo nhu cầu, mong muốn của mỗi hệ thống, đối với hệ thống pha trộn, chiết rót, đóng nắp, và đếm số lượng sản phẩm thời gian đóng nắp là 3s.