MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI THẾT KẾ - LẮP ĐẶT MÔ HÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................... 6
DANH MỤC BẢNG............................................................................................. 8
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 9
CHƯƠNG 1. KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................................................... 10
1.1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................ 10
1.2. Ứng dụng thực tế .......................................................................................................... 10
1.3. Yêu cầu công nghệ ....................................................................................................... 12
1.4. Tổng quan về hệ thống ................................................................................................. 13
1.4.1. Tổng quan về PLC............................................................................................ 13
1.4.2. TIA Portal - WinCC ......................................................................................... 15
1.4.3. Tổng quan về hệ thống băng tải ....................................................................... 16
1.4.4. Tổng quan về hệ thống khí nén ........................................................................ 19
1.5. Lựa chọn phương án thiết kế ........................................................................................ 22
1.5.1. Lựa chọn phương án lắp đặt thiết bị ................................................................. 22
1.5.2. Lựa chọn phương án thiết kế băng tải .............................................................. 23
1.5.3. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống khí nén ................................................ 24
1.5.4. Lựa chọn phương án thiết kế chi tiết cơ khí ..................................................... 24
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ..................................................................... 25
2.1. Thiết kế các chi tiết chấn gấp kim loại ......................................................................... 25
2.2. Thiết kế hệ thống băng tải ............................................................................................ 25
2.3. Thiết kế hệ thống chiết rót ............................................................................................ 25
2.4. Thiết kế hệ thống mâm xoay ........................................................................................ 26
2.5. Thiết kế hệ thống bảng điện ......................................................................................... 26
2.6. Thiết kế hệ thống cấp nắp ............................................................................................. 27
2.7. Thiết kế hệ thống xoáy nắp........................................................................................... 27
2.8. Thiết kế hệ thống đẩy chai ra........................................................................................ 28
2.9. Thiết kế các chi tiết của máng dẫn chai ........................................................................ 28
2.10. Mô hình 3D tổng thể của hệ thống ............................................................................. 30
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN & ĐỘNG LỰC ................................ 31
3.1. Sơ đồ khối..................................................................................................................... 31
3.2. Bản vẽ thiết kế phần điều khiển.................................................................................... 32
3.3. Bản vẽ thiết kế phần động lực ...................................................................................... 32
3.2. Tính chọn thiết bị.......................................................................................................... 32
3.2.1. PLC................................................................................................................... 32
3.2.2. Băng tải............................................................................................................. 33
3.2.3. Nguồn cấp......................................................................................................... 34
3.2.4. Cảm biến tiệm cận hồng ngoại ......................................................................... 34
3.2.5. Cảm biến xy lanh.............................................................................................. 36
3.2.6. Xy lanh ............................................................................................................. 37
3.2.7. Van khí nén ...................................................
3.2.7. Van khí nén ...................................................................................................... 38
3.3. Các phần tử chính trong mô hình ................................................................................. 39
3.3.1. PLC S7-1200 .................................................................................................... 39
a. Giới thiệu tổng quan ........................................................................................... 39
b. Phân loại ............................................................................................................ 40
3.3.2. Băng tải............................................................................................................. 41
3.3.3. Cảm biến tiệm cận hồng ngoại CDD-11N Optex............................................. 43
3.3.4. Cảm biến tiệm cận hồng ngoại E18-D80NK.................................................... 44
3.3.5. Cảm biến xy lanh CMSJ-020 ........................................................................... 45
3.3.6. Xy lanh TN10x75S........................................................................................... 46
3.3.7. Van đảo chiều khí nén 5/2 ................................................................................ 47
3.3.8. Nguồn tổ ong 24V – 10A ................................................................................. 49
3.4. Chương trình điều khiển ............................................................................................... 51
3.4.1. Lưu đồ thuật toán.............................................................................................. 51
3.4.2. Chương trình điều khiển................................................................................... 53
3.4.3. Thiết kế giao điện WinCC ................................................................................ 53
3.6. Thi công sản phẩm........................................................................................................ 55
3.6.1. Lắp ghép phần khung ....................................................................................... 55
3.6.2. Lắp ghép phần điện .......................................................................................... 57
3.6.3. Lắp đặt mạch khí nén ....................................................................................... 60
3.7. Vận hành hệ thống ........................................................................................................ 61
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN ................................................................................. 64
4.1. Ưu/nhược điểm ............................................................................................................. 64
4.1.1. Ưu điểm ............................................................................................................ 64
4.1.2. Nhược điểm ...................................................................................................... 64
4.2. Hướng phát triển của đề tài .......................................................................... 64
4.3. Kinh nghiệm rút ra sau môn học.................................................................. 64
Phụ lục chương trình điều khiển ......................................................................... 66
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.2.1. Dây chuyền chiết rót và dóng chai
Hình 1.2.2. Dây chuyền chiết rót và đóng chai nước khoáng
Hình 1.3.1. Tổng quan về yêu cầu công nghệ Hình 1.3.2. Quá trình hoạt động của hệ thống Hình 1.4.1. PLC S7 1200
Hình 1.4.2 Màn hình bắt đầu của phần mềm TIA Portal
Hình 1.4.3 Cấu trúc của một hệ thống SCADA Hình 1.4.4. Băng tải xích
Hình 1.4.5. Băng tải đai (dây đai PU) Hình 1.4.6. Băng tải cuộn
Hình 1.5.1. Phác thảo vị trí đặt các thiết bị điều khiển
Hình 1.5.2. Dây băng tải chất liệu PU Hình 2.1.1. Mô hình 3D của băng bải Hình 2.1.2. Mô hình 3D của hệ chiết rót
Hình 2.1.3. Mô hình 3D của hệ mâm xoay Hình 2.1.4. Mô hình 3D của bảng điện Hình 2.1.5. Mô hình 3D của hệ cấp nắp Hình 2.1.6. Mô hình 3D của hệ xoáy nắp Hình 2.1.7. Mô hình 3D của hệ đẩy chai ra
Hình 2.1.8. Mô hình 3D của các chi tiết máng dẫn chai
Hình 2.9.1. Mô hình 3D tổng thể của hệ thống
Hình 3.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 3.1.2. Các thiết bị trong sơ đồ khối của hệ thống
Hình 3.2.1. Cảm biến OPTEX FA CDD-11N
Hình 3.2.2. Cảm biến E18-D80NK
Hình 3.2.3. Cảm biến CSMJ-020
Hình 3.2.4. Giản đồ trạng thái của xy lanh A và B
Hình 3.3.1. CPU S7-1200 1214C DC/DC/DC
Hình 3.3.2. Mô hình 3D của băng tải được xây dựng trên SolidWorks
Hình 3.3.3. Cảm biến tiệm cận hồng ngoại CDD-11N Optex
Hình 3.3.4. Sơ đồ kết nối của cảm biến Hình 3.3.5. Cảm biến E18-D80NK Hình 3.3.6. Cảm biến E18-D80NK Hinh 3.3.7. Xy lanh TN10x75S
Hinh 3.3.8. Cấu tạo của xy lanh đôi
Hình 3.3.9. Airtac 4V210-08 (Van Khí Nén 5/2) Hình 3.3.10. Ký hiệu van 5/2
Hình 3.3.11. Van AIRTAC 4V210-08
Hình 3.3.12. Sơ đồ khối nguồn xung Hình 3.3.13. Nguồn tổ ong 24V – 10A Hình 3.4.1. Lưu đồ thuật toán
Hình 3.4.2. Màn hình điều khiển giám sát
Hình 3.6.1. Chuẩn bị một số vật tư
Hình 3.6.2. Lắp đặt mâm xoay chai
Hình 3.6.3. Lắp đặt bàn chứa chai thành phẩm
Hình 3.6.4. Lắp đặt dây điều khiển từ PLC ra Relay
Hình 3.6.5. Bấm đầu cos
Hình 3.6.3. Đấu nối dây cho động cơ xoáy nắp
Hình 3.6.5. Kiểm tra nguội sau đấu nối
Hình 3.6.6. Sau khi đã hoàn thành lắp đặt phần cứng và đấu nối
Hình 3.6.7. Lắp đặt đường ống khí nén
Hình 3.7.1. Cấp điện chạy thử sản phẩm
Hình 3.7.2. Bảng điều khiển chế độ Manual trên màn hình WinCC Hình 3.7.3. Vận hành sản phẩm
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Địa chỉ Đầu vào PLC
Bảng 2. Địa chỉ Đầu ra PLC
Bảng 3. Các thiết bị điện trong mô hình
Bảng 4. Bảng vật tư
LỜI MỞ ĐẦU
PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển tự động được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp. Với khả năng lập trình linh hoạt, PLC cho phép thực hiện các tác vụ như kiểm soát đèn, motor, van, cảm biến và nhiều thiết bị khác để tự động hoá quy trình sản xuất.
Cùng với đó là sự phát triển của công nghệ kĩ thuật điện – điện tử và cuộc cách mạng công nghệ lần thứ tư, các công việc sử dụng sức người đang được dần thay thế bằng việc sử dụng máy móc trong hoạt động sản xuất. Các dây chuyền tự động ngày càng phổ biến Điều đó là hệ quả tất yếu của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ lần thứ tư.
Dựa trên các kiến thức đã được học, để phục vụ cho mục đích nghiên cứu và học tập, trong môn học Dự án 1 – PRO125 này, chúng em thực hiện đề tài “ Thiết kế & lắp đặt hệ mô hình thống chiết rót và đóng nắp chai tự động”.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì thế chúng em rất mong có được sự góp ý, nhắc nhở từ thầy giáo để chúng em có thể hoàn thiện đề tài của mình.
CHƯƠNG 1. KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Lí do chọn đề tài
Với cuộc cách mạng công nghệ lần thứ tư cùng sự phát triển của xã hội, khoa học và kĩ thuật đang được ứng dụng trong mọi lĩnh vực của đời sống, trong đó có cả lĩnh vực điện dân dụng. Để đáp ứng nhu cầu phát triển của thế giới và nhu cầu sử dụng của mọi người, chúng em đã nghiên cứu một mô hình nhỏ ứng dụng khả năng lập trình củ PLC cùng với những chức năng của những loại cảm biến khác nhau.
Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai thì dây chuyền chiết rót là một khâu không thể thiếu và rất quan trọng. Và trong môn học này, chúng em đã vận dụng những kiến thức mà chúng em đã học được để xây dựng mô hình Hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động.
1.2. Ứng dụng thực tế
Với đề tài “ Thiết kế & lắp đặt hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động”, ta thấy rằng có rất nhiều ứng dụng thực tế trong hoạt động sản xuất. Một số ví dụ ứng dụng thực tế điển hình của đề tài là hệ thống sản xuất và đóng gói các loại nước đóng chai.
Hình 1.2.1. Dây chuyền chiết rót và dóng chai
Hình 1.2.2. Dây chuyền chiết rót và đóng chai nước khoáng
1.3. Yêu cầu công nghệ
Hình 1.3.1. Tổng quan về yêu cầu công nghệ
- Hệ thống sẽ có các khâu cấp liệu đầu vào như Cấp nắp, cấp nước, cấp chai.
- Sau khi có được nguyên liệu đầu vào, hệ thống sẽ hoạt động sản xuất một cách tự động hoàn toàn dựa trên các tham số cài đặt cho hệ thống như Dung tích cần chiết rót, tốc độ làm việc của dây chuyền.
- Sau khi qua dây chuyền sản xuất, ta sẽ thu được thành phẩm là chai nước
đã được chiết đủ lượng nước cần thiết và được đóng chặt nắp.
