Đồ án chiết rót đóng nắp chai tự động

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG PLC MITSUBISHI ĐIỀU KHIỂN HỆ
THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

Giảng viên hướng dẫn:

ThS. NGUYỄN ANH HOA

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN VĂN NGHĨA

Mã sinh viên:

18810430126

Ngành:

Công nghệ kỹ thuật ĐK&TĐH

Chuyên ngành:

TĐH&ĐK thiết bị điện cơng nghiệp

Lớp:

D13TĐH&ĐKTBCN2

Khóa:

2018 – 2023

Hà Nội, tháng 02 năm 2023




TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐK&TĐH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Hà Nội, ngày tháng năm 2022

ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Nghĩa

Mã sinh viên: 18810430126

Lớp: D13TĐH&ĐKTBCN2

Khóa: 2018 – 2023

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ĐK&TĐH

Chuyên ngành: TĐH&ĐK TBĐCN

1.

Tên đề tài
Ứng dụng PLC Mitsubishi điều khiển hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động.

2. Lý do chọn đề tài
Qua quá trình học tập, rèn luyện và tìm hiểu em thấy rằng để tiết kiệm chi phí,
nhân cơng thì chúng ta đến tự động hóa. Vì vậy để giảm thiểu sức lao động của con
người cũng như tiết kiệm các chi phí chúng em đã chọn đề tài Ứng dụng PLC Mitsubishi
điều khiển hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động.
3. Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu
a. Nội dung đề tài
Chương 1: Tổng quan về hệ thống chiết rót
Chương 2: Lựa chọn thiết bị hệ thống tự động hóa
Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển
Chương 4: Thi công thiết kế mơ hình
Chương 5: Kết luận và phương hướng phát triển đề tài

b. Nội dung thực hiện
Cả hai sinh viên thực hiện:
+ Thiết kế bản vẽ Autocad mơ hình của hệ thống chiết rót và đóng nắp chai
+ Dựng mơ hình phần cứng cho hệ thống chiết rót và đóng nắp chai
+ Mua thiết bị


+ Lắp đặt, đấu nối tủ điều khiển mơ hình hệ thống

+ Lập trình truyền thơng xử lý tín hiệu
+ Chạy và thử nghiệm hệ thống
4. Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2022
Ngày nộp quyển: Ngày tháng năm 2023
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Phụ trách Khoa

Giảng viên hướng dẫn

TS. Trương Nam Hưng

ThS. Nguyễn Anh Hoa


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐK&TĐH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
I. Thông tin chung
Họ và tên người hướng dẫn: Nguyễn Anh Hoa
Đơn vị công tác: Khoa Điều khiển và Tự động hóa
Học hàm, học vị: Thạc sĩ
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Nghĩa

Ngày sinh: 21/05/2000

Mã sinh viên: 18810430126

Lớp: D13TĐH&ĐKTBCN2

Tên đề tài: Ứng dụng PLC Mitsubishi điều khiển hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự
động.
II. Nhận xét về đồ án tốt nghiệp
2.1. Nhận xét về hình thức: (kết cấu, phương pháp trình bày)
.........................................................................................................................................
2.2. Mục tiêu và nội dung: (cơ sở lý luận, tính thực tiễn, khả năng ứng dụng)
.........................................................................................................................................
2.3. Kết quả đạt được:
.........................................................................................................................................
2.4. Kết luận và kiến nghị: (các hướng nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục phát triển
cao hơn)
.........................................................................................................................................
III. Nhận xét tinh thần và thái độ làm việc của sinh viên
…………………………………………………………………………………………
IV. Đề nghị
Được báo cáo:



Không được báo cáo:


Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Giảng viên hướng dẫn

ThS. Nguyễn Anh Hoa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA ĐK&TĐH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I. Kết quả thực hiện và báo cáo trước hội đồng của sinh viên:
TT
1
2
3
4
5
6

Nội dung
Hình thức trình bày
Nội dung thực hiện theo u cầu
của đề tài
Các kết quả tính tốn
Kỹ năng thuyết trình
Trả lời câu hỏi
Tổng thể

Ý kiến nhận xét

Các ý kiến khác:
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Ủy viên hội đồng

Thư ký hội đồng

Chủ tịch hội đồng

II. GVHD xác nhận sau chỉnh sửa (nếu có)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Giáo viên
dẫn

hướng

Thư ký hội đồng

Chủ tịch hội đồng




LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đồ án, nhóm được sự giúp đỡ của gia đình, q thầy cơ
và bạn bè nên đồ án đã được hoàn thành.
Em xin cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điều khiển và Tự động hóa đã truyền đạt

các kiến thức chuyên ngành, cũng như định hướng để nhóm hồn thành đồ án tốt nghiệp
này. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn tới cô Nguyễn Anh Hoa. Cô đã hướng dẫn và giúp
đỡ tận tình để nhóm nghiên cứu và hồn thành đồ án. Những lời nhận xét, góp ý và
hướng dẫn của cơ đã giúp nhóm có định hướng đúng đắn trong q trình thực hiện đề
tài, giúp nhóm nhìn ra được ưu khuyết điểm của đề tài và từng bước khắc phục để có
được kết quả tốt nhất.
Trong q trình làm đồ án, do kiến thức hiểu biết cũng như kinh nghiệm thực tế
cịn hạn chế khơng tránh khỏi những sai sót, nhóm em rất mong nhận được ý kiến đóng
góp của thầy cơ trong hội đồng bảo vệ để sản phẩm được hồn thiện đồng thời giúp
nhóm rút thêm được nhiều kinh nghiệm bổ ích cho việc học tập và công việc trong tương
lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2023
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Nghĩa

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
MỤC LỤC ...................................................................................................................... ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................ vi
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT .........................................2
1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................................2
1.1.1. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................2
1.1.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................2

1.1.3. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................2
1.1.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................2
1.2. Tổng quan về một số hệ thống chiết rót ................................................................3
1.2.1. Phạm vi áp dụng .............................................................................................3
1.2.2. Yêu cầu thiết kế ..............................................................................................3
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA ........................13
2.1. Tổng quan về PLC ..............................................................................................13
2.1.1. Giới thiệu chung ...........................................................................................13
2.1.2. Ứng dụng của PLC .......................................................................................13
2.1.3. Cấu trúc chung của PLC ...............................................................................14
2.2. Lựa chọn PLC .....................................................................................................18
2.3. Băng tải ...............................................................................................................18
2.3.1. Định nghĩa.....................................................................................................19
2.3.2. Cấu tạo chung ...............................................................................................19
2.4. Cảm biến .............................................................................................................21
2.4.1. Cấu tạo chung ...............................................................................................21
2.4.2. Phân loại .......................................................................................................22
2.4.3. Cảm biến chủ động và bị động .....................................................................22
2.4.4. Phân loại theo nguyên lý hoạt động..............................................................22
ii


2.4.5. Vai trị của cảm biến trong cơng nghiệp .......................................................22
2.5. Nút ấn và đèn báo ................................................................................................24
2.5.1. Đèn báo .........................................................................................................24
2.5.2. Nút ấn ............................................................................................................25
2.6. Role trung gian ....................................................................................................25
2.7. Động cơ ...............................................................................................................27
2.8. Động cơ step........................................................................................................28
2.8.1. Tính momen động cơ theo tải .......................................................................28

2.8.2. Cơng suất động cơ tính theo cơng thức sau ..................................................28
2.9. Driver Step ..........................................................................................................30
2.10. Bơm mini 5-6VDC MB365 ..............................................................................31
2.11. Motor xoáy nắp chai ( Động cơ DC giảm tốc JGB37-520 24VDC).................32
2.12. Cảm biến quang E18-D80NK ...........................................................................32
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .................................................34
3.1. Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................34
3.2. Thuật toán điều khiển ..........................................................................................35
3.3. Thiết kế hệ thống mạch lực .................................................................................38
3.4. Thiết kế hệ thống mạch điều khiển .....................................................................39
3.5. Thiết kế tủ điện....................................................................................................40
CHƯƠNG 4: THI CƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH ........................................................41
4.1. Thiết kế đồ gá ......................................................................................................41
4.3. Thi công thiết kế tủ điện .....................................................................................45
4.4. Lập trình điều khiển ............................................................................................47
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ..............53
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................55

iii


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 1.1. Phân loại các loại băng tải.............................................................................20
Hình 1.1. Máy đóng chai PET 3 trong 1..........................................................................4
Hình 1.2. Dây chuyền sản xuất nước đóng chai. .............................................................6
Hình 1.3. Máy chiết bàn quay .........................................................................................8
Hình 1.4. Máy chiết rót và đóng nắp kiểu bàn xoay .......................................................9
Hình 1.5. Cảm biến phản quang ....................................................................................10
Hình 1.6. Bộ phận gắp chai ...........................................................................................11

Hình 1.7. Một cánh tay robot đang làm việc .................................................................11
Hình 1.8. Drop Packer ...................................................................................................12

Hình 2.1. Hình ảnh về PLC ...........................................................................................13
Hình 2.2. Cấu trúc của PLC...........................................................................................14
Hình 2.3. Cấu trúc khối CPU PLC ................................................................................16
Hình 2.4. Sơ đồ vịng qt thực hiện của PLC. .............................................................17
Hình 2.5. Băng tải ..........................................................................................................18
Hình 2.6. Cấu tạo băng tải .............................................................................................19
Hình 2.7. Băng tải mini .................................................................................................21
Hình 2.8. Cảm biến tiệm cận .........................................................................................23
Hình 2.9. Cảm biến quang .............................................................................................23
Hình 2.10. Đèn báo ........................................................................................................24
Hình 2.11. Nút ấn ..........................................................................................................25
Hình 2.12. Role trung gian ............................................................................................26
Hình 2.13. Động cơ .......................................................................................................27
Hình 2.14. Cấu tạo động cơ điện ...................................................................................28
Hình 2.15. Động cơ step ................................................................................................29
iv


Hình 2.16. Drive Step TB6600 ......................................................................................30
Hình 2.17. Sơ đồ đấu nối Driver Step PLC ...................................................................30
Hình 2.18. Bơm mini MB365 ........................................................................................31
Hình 2.19. Motor xốy nắp chai ....................................................................................32
Hình 2.20. Cấu tạo cảm biến quang ..............................................................................33
Hình 2.21. Cảm biến quang ...........................................................................................33

Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................34
Hình 3.2. Lưu đồ thuật tốn rót nước ............................................................................35

Hình 3.3. Lưu đồ thuật tốn đóng nắp chai ...................................................................36
Hình 3.4. Lưu đồ thuật tốn xuất chai ra băng tải .........................................................37
Hình 3.5. Hệ thống mạch lực.........................................................................................38
Hình 3.6. Hệ thống mạch điều khiển .............................................................................39
Hình 3.7. Bố trí thiết bị trong tủ điều khiển ..................................................................40

Hình 4.1. Đồ gá mâm xoay ............................................................................................41
Hình 4.2. Đồ gá cấp nắp ................................................................................................41
Hình 4.3. Đồ gá động cơ và xoay nắp ...........................................................................42
Hình 4.4. Thi cơng thiết kế mơ hình ..............................................................................43
Hình 4.5. Thi cơng thiết kế mơ hình ..............................................................................44
Hình 4.6. Thi cơng thiết kế bên ngồi tủ điện ...............................................................45
Hình 4.7. Thi cơng thiết kế bên trong tủ điện................................................................46

v


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

STT

Chữ viết tắt

1

PLC

Tiếng Anh
Programmable Logic
Controller

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

vi

Tiếng Việt
Bộ điều khiển khả trình


1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện –
điện tử và điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa
học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, v.v… Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý,
PLC, vi mạch số, v.v… được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều

khiển cơ khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ
thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Nhằm phục vụ nhiệm vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống chiết rót và đóng
nắp chai ra đời là một cơng cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong công việc chiết
rót và đóng nắp chai, nó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong cơng việc. Một hệ thống
hồn chỉnh có thể chiết rót và đóng nắp các loại sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động
liên tục và giảm tối đa thời gian trì hỗn hệ thống. Hơn thế nữa, đối với những cơng việc
địi hỏi sự tập trung cao và có tính tuần hồn, nên các cơng nhân khó đảm bảo được sự
chính xác trong cơng việc. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy
tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động ra đời nhằm
đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Do đó dựa trên nền tảng kiến thức đã học, cùng với sự đồng ý của giảng viên hướng
dẫn – cô Nguyễn Anh Hoa, nhóm chúng em chọn đề tài: “Ứng dụng PLC Mitsubishi
điều khiển hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động” là đề tài của đồ án.


2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT

1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất là một nhu
cầu không thể thiếu. Nó quyết định việc tăng năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm,
giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lượng sản
phẩm.
Đối với một đất nước đang trong thời kì phát triển của cơng nghiệp hóa - hiện đại
hóa như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạt động lao động sản xuất là rất
quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế và chế
tạo hệ thống chiết rót và đóng nắp chai sản phẩm”, nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm

cho các ngành sản xuất có nhu cầu. Và đây cũng chính là đề tài tốt nghiệp của nhóm
chúng em.
1.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Tính tốn, thiết kế và chế tạo một loại máy chiết rót và đóng nắp chai sản phẩm
bán tự dộng đảm bảo các u cầu kỹ thuật (an tồn, chính xác, dễ sử dụng…), hiệu quả
kinh tế ( năng suất, giá thành sản suất…), không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường
và phù hợp với công nghệ sản xuất trong nước.
1.1.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu đề tài bao gồm: Thiết kế và chế tạo hệ thống chiết rót và đóng
nắp chai bán tự động. Tính chọn được các thiết bị trường và thiết bị điều khiển phù hợp
với u cầu cơng nghệ chiết rót. Lập trình điều khiển và vận hành bằng PLC.
1.1.3. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là: thiết bị điều khiển PLC Mitsubishi, động cơ Step và một
số thiết bị trường. Bên cạnh đó dùng để ứng dụng những thiết bị trên để nghiên cứu ra
một mơ hình chiết rót và đóng nắp chai sản phẩm.
1.1.4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu: sử dụng các tài liệu tham khảo về PLC, động cơ Step,
các khí cụ điện. Thực nghiệm: kết nối các thiết bị điều khiển với máy tính, thiết kế tủ
điện, cơ cấu chuyển động.


3
Phương tiện: các dụng cụ trong ngành tự động hóa như máy hàn, máy khoan, máy
tính,… để thực hiện đề tài này cần phải thiết kế mạch điện động lực và điều khiển dùng
Eplan Electric, thiết kế chương trình điều khiển trên GXWork2.
1.2. Tổng quan về một số hệ thống chiết rót
Có thể thấy các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn được chứa đựng trong các
bao bì dạng chai lọ nhất là trong ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát,
hóa mỹ phẩm, v.v…, với nhiều ưu điểm nổi trội như giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm
mỹ cao, dễ sản xuất. Cũng chính vì lý do này các hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự

động được sữ dụng rất rộng rãi với nhiều chũng loại khác nhau. Trong đồ án này em sẽ
thiết kế mơ phỏng hệ thống chiết rót đóng nắp chai dựa theo hệ thống máy có thật đó là
“Hệ Thống Chiết Rót Và Đóng Nắp Chai”.
1.2.1. Phạm vi áp dụng
Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai hoặc nước khống, hoặc các loại
nước uống khơng gas khác.
Chai nước sử dụng: Loại chai PET có dung tích từ 250ml đến 2250ml.
1.2.2. Yêu cầu thiết kế
Vì vậy cần phải dùng công tác áp suất hoặc dùng biến tần để điều chỉnh áp lực
nước phù hợp trong quá trình vận hành.
Điện áp sử dụng:1 pha 220V, 50Hz hay 3 pha 380V, 50 Hz - Dịng tải: tùy theo
cơng suất bơm sử dụng và các thiết bị ngoại vi khác, thông thường khơng nhỏ hơn 5A.
Các biện pháp an tồn điện: hệthống được thiết kế ELCB chống giật trên toàn hệ
thống và các thiết bị điện khác đạt chuẩn CE. Nút tắt khẩn cấp khi có sự cố xảy ra.


4

Hình 1.1. Máy đóng chai PET 3 trong 1
 Các chức năng chính của hệ thống:
- Hệ thống kết hợp 3 máy xúc rửa, chiết rót và đóng nắp thành 1 dây chuyền thống
nhất
- Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống bao gổm 3 máy rời rạc: xúc rửa, chiết rót, đóng
nắp, nối liền với nhau thành 1 hệ thống xuyên suốt.
- Mạch điều khiển trung tâm PLC của Siemens: điều khiển xuyên suốt hệ thống
xúc rửa, chiết rót, đóng nắp.
- Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống trên các đèn led (màu xanh).
Khi có sự cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hoàn toàn tự động, tín hiệu âm thanh bíp
bíp sẽ được phát ra. Ngồi ra chương trình trong PLC này nhiều chức năng hơn
hệ thống tiêu chuẩn.

- Khung sườn : được làm bằng thép khơng gỉ.
- Động cơ xoay vịng bằng cơng nghệ Đức:các chai PET được vận chuyển tự động
trên băng chuyền xoay vịng liên tục vào hệ thống chiết rót, xúc rửa
- Ống dẫn nước: bằng Inox. - 2 chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử
dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng.
 Nguyên lý hoạt động:
 Hệ thống hoạt động theo các bước sau đây:
- Vỏ chai PET được đặt trên băng chuyền trước khi vào hệ thống xúc rửa chiết rót
và đóng nắp (gọi tắt là RFC).
- Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa được nối vào hệ thống RFC.


5
-

-

-

Băng chuyền sẽ tự động vận chuyển chai PET vào hệ thống xúc rửa. Các chai di
chuyển xoay vòng và vào đúng vị trí vịi nước xúc rửa. Lưu ý nước rửa có áp lực
khá mạnh để rửa sạch chai PET do bơm thiết kế sẵn trong máy phun lên.
Sau khi rửa, chai PET sẽ được đưa vào vị trí chiết rót, các cánh tay địn sẽ giữ
chặt cổ chai để tránh đổc hai trong qua trinh rót. Các chai được xoay vịng liên
tục trên băng chuyền chiết rót. Máy bơm nước được thiết kế sẵn trong máy sẽ tự
động chiết rót vào bình.
Khi bình chứa đã đầy nước, sẽ được chuyển sang vị trí đóng nắp. Nắp bình chứa
được lấp đầy trong ống chứa và được đưa vào ngay đầu chai PET.
Các tay đòn sẽ siết nắp chặt .
Sau đó chai PET được chuyển trên băng tải ra ngồi.

Bình chứa được tiếp tục chuyển đến máy bao màng co bằng (nếu có).


6

Hình 1.2. Dây chuyền sản xuất nước đóng chai.
Do giới hạn đề tài là mơ phỏng trên máy tính nên em sẽ nghiên cứu những thiết bị
phần điện tự động là chính, mơ hình mơ phỏng sẽ có một số điểm khác so với hệ thống
thực để thuận thiện cho việc mô phỏng.Cụ thể là dây chuyền mô phỏng sẽ có các khâu
chính là:



Kiểm tra khuyết tật chai.
Chiết nước vào chai.
Đóng nắp chai.
Đưa sang dây chuyền đóng thùng sản phẩm.
Các cơng nghệ trên dây chuyền chiết, đóng nắp, đóng thùng:
Kiểm tra khuyết tật chai:
Để kiểm tra được khuyết tật trên sản phẩm chai nhựa người ta thường dùng các hệ
thống máy hiện đại , hiện nay có khơng ít các nhà cung cấp thiết bị để thực hiện quá
trình này thực hiện quá trình kiểm tra và phân loại và loại bỏ chai bị hỏng không đủ yêu
cầu chất lượng như:
-

Chai bị móp trong lúc sản xuất hay trong quá trình vận chuyển.
Chai dính bẩn.
Dịng sản phẩm INTELLISPEC CP500: được trang bị 2 camera bên trong và được
kết nối với hệ thống máy tính chuyên dụng được cung cấp bởi chính nhà cung cấp. Máy
có bộ nguồn UPS mắc song song với nguồn điện nên có thể hoạt động thêm một thời

gian sau khi cúp điện.
Nguyên tắc: Camera chụp và phân tích hình ảnh từng chai, đưa tín hiệu về máy
tính xử lí với phần mền chuyên dụng được cài đặt độ nhạy theo mục đích của yêu cầu


7
sản phẩm và loại (Reject) các sản phẩm không đạt yêu cầu. Tốc độ chụp của camera có
thể lên đến hàng nghìn chai một phút.
 Chiết nước vào chai:
Hiện nay có khá nhiều cơng nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có cách
chiết rót khác nhau như: Nước có gaz, nước khơng gaz, chất lỏng dạng cơ đặc. Định
lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai,
bình, lọ, v.v.. Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều
ngành sản xuất thực phẩm. Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ
sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lượng sản phẩm một cách chính xác.
Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:
-

-

Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình
định mức trước khi rót vào chai.
Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố định
trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai; khi
đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các
chai có bằng nhau hay khơng. Ngồi ra cịn sử dụng ống thơng hơi, chất lỏng
được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại. Phương pháp nầy có độ
chính xác khơng cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai.
Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai trong
khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không đổi.

phương pháp nầy chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, khơng u cầu
độ chính xác định lượng.
Các phương pháp chiết rót sản phẩm gồm có:

Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch
về độ cao thủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt.
- Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất
lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai.
Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp
bù trừ hoặc chiết đầy chai.
- Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm có
gas như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển
nhằm tránh khơng cho ga (khí CO2) thốt khỏi chất lỏng. Với phương pháp rót
đẳng áp thơng thường, người ta nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suất
trong chai bằng áp suất trong bình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy
vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao.
Máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cơ cấu rót, mỗi cơ cấu rót được
bố trí chiết cho 1 chai. Các cơ cấu rót có thể được bố trí thẳng hàng, làm việc cùng lúc
-


8
(máy chiết có cơ cấu chiết thẳng) hoặc bố trí trên bàn quay, làm việc tuần tự (máy chiết
bàn quay) như hình bên dưới:

Hình 1.3. Máy chiết bàn quay
 Đóng nắp chai
Máy đóng nắp chai được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống, thức
phẩm, mỹ phẩm và hóa chất cơng nghiệp. Máy có tác dụng đóng bao kín các loại chai
thủy tinh, nhựa, đảm bảo việc niêm phóng kín, khơng rị rỉ chất lỏng ra ngồi.

Nắp chai được dẫn từ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thời được xếp đúng chiều,
chai nước được đưa vào vị trí dập nắp và cố định để hệ thống dập nắp hoạt động (hình
1.3). Sau khi dập nắp chai sẽ được đưa tới bộ phận vặn nắp để chắc chắn rằng tất cả các
nắp phải được đóng kín.


9

Hình 1.4. Máy chiết rót và đóng nắp kiểu bàn xoay
 Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót:
Tại mỗi khâu chúng ta dùng cảm biến vị trí để xác định vị trí của sản phẩm. Khi
gặp sản phẩm cảm biến sẽ có tín hiệu báo về bộ điều khiển để ra lệnh điều khiển. Để
xác định vị trí và dịch chuyển của sản phẩm, ta dùng loại cảm biến quang điện.
Cảm biến quang điện bao gồm 1 nguồn phát quang và 1 bộ thu quang. Nguồn phát
quang sử dụng Led hoặc Laser phát ra ánh sáng thấy hoặc khơng thấy tùy theo bước
sóng. 1 bộ thu quang sử dụng diode hoặc transitor quang. Ta đặt bộ thu và phát sao cho
vật cần nhận biết có thể che chắn hoặc phản xạ ánh sáng khi vật xuất hiện. Ánh sáng do
Led phát ra được hội tụ qua thấu kính. ở phần thu ánh sáng từ thấu kính tác động đến
transitor thu quang. Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ khơng tác động đến bộ thu được.
sóng dao động dùng để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng trong phòng. Ánh sáng
của mạch phát sẽ tắt và sáng theo tần số mạch dao động. Phương pháp này sử dụng mạch
dao động làm cho cảm biến thu phát xa hơn và tiêu thụ ít cơng suất hơn.
Trên thị trường hiện nay có 3 loại cảm biến quang điện chính:Through-beam
sensors (cảm biến tia xuyên qua), Retro-reflective sensors (cảm biến phản quang),
Diffuse reflection sensor (cảm biến phản xạ khuếch tán).


10

Hình 1.5. Cảm biến phản quang

Trong quá khứ, đối với nhà máy bia, nước ngọt, việc phát hiện các chai PET có
chất liệu trong suốt là rất khó khăn, yêu cầu phải điều chỉnh phức tạp cảm biến cho ứng
dụng đó. Hiện nay cơng nghệ phát triển hơn ta có loại cảm biến phản quang dể dàng
phát hiện các vật liệu cho trai PET và thủy tinh. Một trong số đó là bộ cảm biến O5G500
và một bộ lọc phân cực cùng với lăng kính phản xạ E20722 (hình 1.5).
 Dây chuyền đóng thùng:
Các máy đóng thùng chai hiện nay rất đa dạng từ thô sơ tới cực kỳ hiện đại. tùy
theo doạng sản phẩm sẽ có cách đóng gói khác nhau. Với chai lọ thủy tinh dễ vỡ hay
các chai có dung tích lớn thường được đóng thùng bằng cánh tay Robot. Phương pháp
này hiện đại và chính xác nhất, đảm bảo chống va đập làm hư sản phẩm. Số lượng sản
phẩm phụ thuộc vào kích thước thùng chứa, số lượng chai gắp trong một lần cũng dễ
dàng cài đặt, ví dụ như để đóng két cho bia chai thì mỗi lần cánh tay robot có thể gắp 20
chai. Dây chuyền đóng thùng gồm 2 băng tải, một băng tải đưa sản phẩm đến tay gắp,
một băng vận chuyển thùng, hai băng tải đặt ngang nhau. Bộ phận gắp chai đượcđiểu
khiển đồng bộ bằng khí nén.