Thiết kế, chế tạo mô hình chiết rót và đóng nắp chai tự động

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng em đã
học hỏi được rất nhiều điều bổ ích từ các thầy cơ trong khoa Điện - Điện Tử và
các bạn.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy giáo, cô giáo Điện –Điện Tử
đã dạy bảo, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em
trong suốt những năm học tập tại trường.
Đặc biệt, nhóm sinh viên chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới
Th.S PHẠM THỊ LÝ, người đã trực tiếp hướng dẫn, cung cấp những tài liệu,
kiến thức quý giá và tạo mọi điều kiện về trang thiết bị trong suốt quá trình làm
đồ án để chúng em có thể hồn thành đồ án này một cách tốt nhất.
Sau cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân và những
người bạn trong lớp Điều khiền và tự động hóa k55 cùng toàn thể các bạn sinh
viên trong khoa Điện - Điện Tử đã luôn bên cạnh giúp đỡ, động viên và đóng
góp ý kiến cho chúng em trong suốt q trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành
đồ án tốt nghiệp.

HỒ CHÍ MINH , ngày … , tháng … , năm …

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN MINH VŨ

Page 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ
ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay, với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những
chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của
công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản
xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội như sự chính xác
cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chun mơn hóa đã và đang được ứng
dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại.
Cơng nghệ tự động hóa đang trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó
đáp ứng được những địi hỏi khơng ngừng của các ngành khác như trong công
nghiệp, xây dựng, y tế…kể cả trong nông lâm nghiệp và càng được ứng dụng
nhiều trong thực tế đời sống hàng ngày.
Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước đóng chai thì dây
chuyền chiết rót đóng nắp kiểm tra dung tích chai là một trong những khâu
khơng thể thiếu và rất quan trọng. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, em đã xây
dựng đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHIẾT RĨT VÀ ĐĨNG NẮP
CHAI TỰ ĐỘNG” để nghiên cứu hệ thống có độ chính xác cao để có thể giải
quyết nhu cầu hiện tại.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

1.2. Các loại máy đóng nắp chai trong thực tế
1.2.1. Máy đóng nắp chai bán tự động

Hình 1.1. Máy xiết nắp chai bán tự động

Hình 1.2. Máy đóng nắp chai bằng khí nén bán tự động
NGUYỄN MINH VŨ

Page 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

1.2.2. Máy chiết rót, đóng nắp chai tự động

.
Hình 1.3. Máy đóng nắp chai tự động

Hình 1.4. Máy đóng nắp chai tự động

Máy tự động xúc rửa chai, chiết một lượng dịch vừa đủ, xếp nắp, cài nắp
chai lên miệng chai, xoáy chặt nắp chai.
NGUYỄN MINH VŨ

Page 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Hình 1.5. Máy chiết rót, đóng nắp chai tự động
1.3. Lý do chọn đề tài
Ngày nay, với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những
chuyển biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của
công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản
xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội nhờ sự chính xác
cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chun mơn hóa…đã và đang được
ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại.
Công nghệ tự động hoá đang trở thành một nghành kỹ thuật đa nhiệm
vụ,nó đáp ứng được những địi hỏi khơng ngừng của các nghành khác như
trong công nghiệp, xây dựng, y tế… kể cả trong nông lâm nghiệp và ngày càng
được ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hàngngày.
Nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm
xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC.
Để thực hiện cơng việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản
phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất
thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC. Dây chuyền sản xuất tự động PLC
giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp
thời cho đời sống xã hội.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai
thì dây chuyền chiết rót đóng nắp là một khâu khơng thể thiếu và rất quan
trọng.
Với ý nghĩa đó em cho ̣n đề tài: “Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ
thống chiết rót, đóng nắp chai sử dụng PLC S7-1200 và WinCC”.
1.4. Các phương pháp chiết rót chai
Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và
rót
vào trong chai, bình, lọ,... 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.
Trong cơng nghiệp thực phẩm, máy định lượng - chiết rót sản phẩm lỏng
đựơc áp dụng cho nước giải khát, nuớc trái cây, bia, rượu, nước giải khát có ga,
sữa, mứt, các loại dung dịch thực phẩm cô đặc, ...
Có 3 phương pháp định lượng chủ yếu:


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 này 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

NGUYỄN MINH VŨ

Page 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

lỏng chảy là không đổi. Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản
phẩm có giá trị thấp, khơng u cầu độ chính xác định lượng.

1.5. Các phương pháp đóng nắp chai
1.5.1. Tìm hiểu chung về đóng nắp chai
Đây là một phần trong quá trình sản xuất sữa trái cây, sau khi chiết nước
vào chai, chai được thiết bị cấp chai đưa vào bộ phận đóng chai để thực hiện
q trình đóng nắp chai. Do yêu cầu sản xuất ngày nay một tăng vì vậy địi hỏi
một quy trình có tính tự động hóa cao, đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm, đảm
bảo sức khỏe cho người tiêu dùng. Và quá trình chiết rót và đóng nắp chai sữa

nutriboost là loại chai được thực hiện trong đề tài này (hình 1.6).

Hình 1.6. C2 chai tham khảo
1.5.2. Các phương pháp sử dụng trên thị trường
Đóng nắp chai bằng phương pháp vặn xoắn: Phương pháp này áp dụng cho
loại nắp bằng nhựa ren, ứng dụng trong dây chuyền sản xuất uống đóng chai,
nước giải khát...

NGUYỄN MINH VŨ

Page 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Đóng nắp chai bằng phương pháp dùng lực tác dụng: Áp dụng cho loại nắp
có chất liệu bằng cao su hoặc kim loại (nhôm, inox,…), ứng dụng trong các dây
chuyền sản xuất bia rượu, hóa chất, dược phẩm, các sản phẩm dùng trong y
học,…
1.6. Mục tiêu đề tài
- Chế tạo thành công mơ hình chiế t rót và đóng nắ p chai.
- Sử dụng PLC S7-1200 để xây dựng chương trình điề u khiể n.
- Thiết kế giao diện giám sát, điề u khiể n trên WinCC.
- Mơ hình hoạt đơ ̣ng ổ n đinh,
̣ linh hoa ̣t.
1.7. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu
Do chúng em chưa có kinh nghiệm chế tạo mơ hình thật nên gặp nhiều khó
khăn trong việc thiết kế, chế tạo vào kết nối sản phẩm với bộ PLC S7- 1200.

Nhóm thực hiện đề tài sử dụng các phương pháp chủ yếu:
- Phương pháp mô phỏng bằng mơ hình nhỏ, thiết kế trên lý thuyết: Chúng
em đã thực hiện thiết kế và chế tạo sản phẩm.
- Phương pháp tính tốn: Tính tốn lựa chọn các linh kiên,
̣ từ thực nghiệm
điều chỉnh các thông số cho phù hợp công nghệ.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH TRONG
PHỊNG THÍ NGHIỆM
2.1. Tổng quan về mơ hình
2.1.1. Ngun lý hoạt động của mơ hình

Hình 2.1. Bản vẽ của mơ hình
Mơ hình dây chuyền cơng nghệ thực hiện hai khâu chính chiết rót và đóng
nắp chai:
- Khi ấn nút Start hệ thống được khởi động, vỏ chai Nutri được đưa
vàobăng tải bắt đầu quá trình chiết rót và đóng nắp. Nguồn nước tinh khiết từ bể
chứa được nối vào hệ thống (Hệ thống thực tế)
- Băng tải hoạt động đưa chai rỗng di chuyển. Chai Nutri sẽ được cảm biến
phát hiện vật phát hiện, nó sẽ được chặn lại tại vị trí chiết rót bằng Xylanh chặn
1. Khi chai được giữ tại vị trí chiết rót sau thời gian trễ khoảng 1s xi lanh bơm sẽ

đưa vòi nước đi xuống. Khi vòi nước đã đưa vào miệng chai, PLC điều khiển
máy bơm nước hoạt động, thể tích nước được kiểm sốt thơng qua cảm biến lưu
lượng (thể tích nước có thể điều chỉnh được). Khi nước đã bơm đủ, bơm tắt xi
lanh bơm đưa bơm lên. Khi vòi nước được đưa lên xi lanh chặn sẽ về vị trí 0
chai được đưa sang khâu đóng nắp.
NGUYỄN MINH VŨ

Page 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

- Nắp chai C2 được lấp đầy trong máng chứa và được đưa vào ngay đầu
chai khi chai chạy qua.
- Sau đó chai được đưa vào vị trí đóng nắp chai. Chai được cảm biến vật
phát hiện. Cảm biến đưa tín hiệu về PLC điều khiển xi lanh chặn số 2 tác động
chặn chai lại.Sau thời gian trễ 1s động cơ vặn nắp hoạt động và xi lanh vặn nắp
đưa động cơ vặn nắp xuống. Khi nắp chai được vặn chặt (Điều khiển thời gian
vặn qua Timer) thì động cơ vặn nắp dừng và xi lanh vặn đi lên. Khi xi lanh vặn
đi lên hết hành trình thì xi lanh chặn về vị trí 0, băng tải đưa chai sang khâu tiếp
theo.
- Hệ thống sử dụng PLC của Siemens làm khối điều khiển trung tâm, điều
khiển xuyên suốt hệ thống. Và toàn bộ quá trình sẽ được giám sát, điều khiển
trên máy tính sử dụng phần mềm WinCC.
2.1.2. Phạm vi áp dụng
- Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai hoặc nước khoáng, bia,
rượu và một số loại nước ngọt khác.
- Chai nước sử dụng: (Chai C2 )

 Đường kính đáy 60mm.
 Chiều cao chai 168mm.
 Đường kính cổ chai 25mm.
 Chiều cao từ đáy chai đến cổ chai 140mm.
 Đường kính nắp chai 31mm.
 Chiều cao của nắp 15mm.
 Chất liệu nhựa.

2.1.3. Yêu cầu thiết kế
- Lắp ráp hoàn chỉnh hệ thống chiết rót, đóng nắ p chai hoạt động ổn định
tin cậy.
- Giám sát bằng WinCC đủ các quá trình trong hệ thống.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

- Khung sườn thiết bị: được thiết kế bằng thép không gỉ và gỗ, chắc chắn
chịu được lực rung trong quá trình vận chuyển.
- Ống dẫn nước: ống chịu áp lực cao bằng PVC, đảm bảo an tồn vệ sinh,
khơng đóng cặn, gỉ sét và gây ra các nấm mốc vi sinh.
2.1.4. Các chức năng chính của mơ hình.
- Mơ hình kết hợp2 khâu: chiết rót và đóng nắp chai thành 1 đoạn dây
chuyền.
- Mạch điều khiển trung tâm PLC S7-1200 của Siemens: điều khiển xuyên

suốt hệ thống chiết rót, đóng nắp. Hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống trên
phần mêm mơ phỏng và giám sát WinCC. Khi có sự cố xảy ra, hệ thống dừng
khẩn cấp, khi nhấn nút stop hệ thống Reset lại, nhấn Stat để khởi động lại hệ
thống.
2.1.5. Các cơng nghệ chiết rót và đóng nắp chai
a, Chiết nước vào chai
Hiện nay có khá nhiều cơng nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ
có cách chiết khác nhau như: nước có gaz, nước khơng gaz, chất lỏng cô đặc.
Định lương sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót
vào chai, bình, lọ …. Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng
rãi trong nhiều nghành sản xuất thực phẩm.khi định lượng bằng máy thì cải
thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao, định lượng một cách
chính xác.
 Các phương pháp định lương chủ yếu có:
- Định lượng bằng định mức: chất lỏng được định lượng chính xác nhờ
bình định mức trước ki rót vào chai.
- Đinh 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 rakhỏi
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 thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ
NGUYỄN MINH VŨ

Page 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

dừng lại. Phương pháp này có độ chính xác khơng cao, tùy thuộc vào độ
đồng đều của chai.
- Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào trong
chai trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng
chảy là khơng đổi. Phương pháp này chỉ sử dụng cho các sảm phẩm có
giá trị thấp, khơng u cầu chính xác về định lượng.
 Các phương pháp chiết rót gồm có:
- Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do
chênh lêch về độ cao thủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với
các chất lỏng ít nhớt.
- Phương pháp rót chân khơng: Nối chai với một hệ thống hút chân không
chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh lệch áp suất giữa thùng chứa
và áp suất trong chai. Lượng chất lỏng chảy vào trong 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 gaz như bia, nước ngọt. Trong khi rót, áp suất trong chai lớn
hơn áp suất khí quyển nhằm tránh khơng cho gaz 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 sự chênh lệch
độ cao.
- Một số hình ảnh chiết rót như sau:

NGUYỄN MINH VŨ

Page 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Hình 2.2. Cơng đoạn chiết nước vào chai

Hình 2.3.Cơng đoạn chiết nước vào chai
b, Đóng nắp chai.
Máy đóng nắp chai được ứng dụng rộng rãi trong nghành sản xuất đồ uống,
thực phẩm, mỹ phẩm, hóa chất cơng nghiệp. Máy có tác dụng đóng bao kín các
loại chai thủy tinh, nhựa đảm bảo việc niêm phong kín, khơng rị rỉ chất lỏng ra
ngồi.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Nắp chai được dẫn từ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thời được sắp xếp
đúng chiều, chai nước được đưa vào vị trí dập nắp và cố định để hệ thống dập
nắp hoạt động. 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.

Hình 2.4. Cơng đoạn vặn nắp chai
2.2. Giải thích thiết bị trong mơ hình
2.2.1. Băng tải
Một hệ thống đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ sở sản xuất
tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt đó chính là

băng tải, băng chuyền.
Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặc
máy có thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi …) hoặc số lượng lớn
vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B.
Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải
có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu
trong sản xuất với mọi khoảng cách.
Vậy hệ thống băng chuyền là một trong những bộ phận quan trọng trong
dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên

NGUYỄN MINH VŨ

Page 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang
lại hiệu quả kinh tế cao.
a. Cấu tạo của băng tải

 Thành phần cấu tạo
- Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ.
- Bộ con lăn, truyền lực chủ động.
- Hệ thống khung đỡ con lăn.
- Hệ thống dây băng hoặc con lăn.
b. Vật liệu làm băng tải

Có thể làm từ những vật liệu sau..:
- Lưới: chịu được nhiệt, ít bị ăn mịn, ít chịu ảnh hưởng của mơi trường,
nhẹ nhàng, bền.
- Dạng thảm: bên trong phía tiếp xúc với trục truyền chuyển chiếm 3/4 bề
dầy băng tải là vật liệu làm bằng lớp in được tết với nhau bên ngồi có phủ lớp
silicol dầy 1/4 bề dầy băng tải, giá thành cao được nhập ngoại được sử dụng
trong máy móc địi hỏi độ chính xác cao và u cầu cơng nghệ cao.
- Ngoài ra cịn làm bằng vật liệu khác như: Da, sợi kết thành, vải, …
- Kích thước băng tải: Bề dầy từ 2mm – 15mm, thông thường khi tháo lắp
hoặc thay thế thì các máy móc, thiết bị thường đi kèm các thiết bi ̣gas lắp riêng.
Tất cả các băng tải khi dường máy đều có động cơ để kéo trùng băng tải để bảo
vệ băng tải không bị giãn, không bị nứt hoặc căng bề mặt.
c. Phân loại và quy mơ sử dụng

• Từ cầu tạo và chức năng của băng tải được phân thành các loại chính sau:
- Băng tải dạng thảm: lắp đặt dễ dàng.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Hình 2.5. Băng tải dạng thảm
- Băng tải xích : dùng để vận chuyển các vận liệu nặng.

Hình 2.6. Băng tải xích

- Băng tải con lăn bao gồm : băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa
PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng
motor.

Hình 2.7. Băng tải con lăn.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

- Băng tải đứng: dùng để vận chuyển hàng hóa ở những độ cao khác nhau.

Hình 2.8. Băng tải đứng.
- Băng tải xoắn ốc:

Hình 2.9. Băng tải xoắn ốc.
- Băng tải linh hoạt:

Hình 2.10. Băng tải linh hoạt.
NGUYỄN MINH VŨ

Page 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

- Băng tải rung:

Hình 2.11. Băng tải rung.
• Kết luận: Để đáp ứng được yêu cầu của đề tài đưa ra chúng em chọn băng tải
thẳng dạng thảm.
2.2.2. Động cơ
a. Động cơ điện xoay chiều.

Hình 2.12. Động cơ xoay chiều.
• Ưu điểm của động cơ xoay chiều:
- Ít phải bảo dưỡng do khơng có cổ góp.
- Kết cấu bền vững.
- Khả năng điểu khiển tốc độ quay đa dạng.
- Dùng nguồn trực tiếp từ lưới, sử dụng dễ dàng.
- Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ.
NGUYỄN MINH VŨ

Page 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

• Nhược điểm của động cơ xoay chiều:
- Khi dùng trọng tải lớn thì chịu q tải kém.
- Ln vận hành gắn với hệ thống xoay chiều có sẵn.

- Cấu trúc điều khiển phức tạp khó mơ tả tốn học.
b. Động cơ một chiều

Hình 2.13. Động cơ một chiều
• Ưu điểm của động cơ điện một chiều:
- Điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà không ảnh hưởng tới điện áp cung cấp.
Dễdàng điều chỉnh tốc độ hơn động cơ xoay chiều.
- Có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện
làm việc khác nhau.
- Có momen khởi động và làm việc lớn ổn định khi thay đổi.
- Chịu quá tải tốt momen khởi động lớn ổn định khi tải thay đổi.
• Nhược điểm của động cơ một chiều:
- Là phức tạp về phần điều khiển và khó khăn khi bảo trì bảo dưỡng.
- Cấu tạo động cơ điện một chiều cũng phức tạp.
Kết luận: Trong mơ hình chúng em chọn động cơ điện một chiều kích từ
độc lập bằng nam châm vĩnh cửu để sử dụng để làm động cơ vặn nắp chai và
động cơ kéo băng tảivì tính thuận tiện và cơng suất nhỏ dễ kiếm trên thị trường.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

2.2.3.Lựa chọn hệ thống khí nén.
• Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng khí nén.

Hình 2.14. Sơ đồ cấu trúc điều khiển khí nén.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

a.Xy lanh
Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng
lượng cơ học. Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (xilanh)
hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén).

Bảng 2.1. Các loại xilanh thường gặp

NGUYỄN MINH VŨ

Page 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

b.Van khí
• Van 2/2.
- Van 2/2 có hai cổng vào (1) và ra (2), hai trạng thái

- Van 2/2 có thể sử dụng làm khóa ON/OFF đóng mở
nguồn khí nén hoặc rẽ mạch khí nén.
- Van 2/2 được chế tạo điều khiển bằng tay, bằng tiếp
xúc cơ khí, bằng khí nén hay điện- khí nén.
• Van 3/2.
- Van 3/2 có 3 cổng làm việc vào(1), ra(2) và cổng xả(3)và
hai trạng thái.
- Các van 3/2 được chế tạo rất đa dạng và ứng dụng cũng
rất phong phú. Dạng tác động có thể bằng tay, bằng tiếp xúc cơ khí, bằng
khí nén hay bằng điện từ ở một phía hoặc cả hai phía. Các van điều khiển
bằng khí nén hay bằng điện từ cả hai phía có đặc tính như một phần tử
chuyển mạch có nhớ trạng thái ( Flip-Flop) hay cịn gọi là van xung.
• Van 4/2.
- Van 4/2 có 4 cổng làm viêc vào(1), ra (2,4) và chung
một cổng xả (3), hai trạng thái. Van 4/2 được ghép bởi
hai van 3/2 trong một vỏ, một thường đóng, một thường
mở.
- Van 4/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một
phía hoặc cả hai phía. Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai
phía cũng có đặc điểm như một phần tử nhớ hai trạng thái.
- Van 4/2 được sử dụng làm van đảo chiều xilanh kép hoặc động cơ.
• Van 5/2.
- Van 5/2 có 5 cổng làm việc vào(1), ra (2, 4) và hai cửa xả riêng cho mỗi
trạng thái (3,5), có hai trạng thái.
- Van 5/2 cũng có thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén
hay điện một phía hoặc cả hai phía. Các van điều khiển
NGUYỄN MINH VŨ

Page 22

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

bằng khí nén hay điện cả hai phía có đặc điểm như các van đã giới thiệu là
một phần tử nhớ hai trạng thái.
- Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép, động cơ.
• Van 5/3.
- Van 5/3 có 3 trạng thái, trong đó trạng thái trung
gian, là trạng thái ổn định và luôn được thiết lập bởi
các lị xo hồi khi khơng có bất kỳ một tín hiệu điều khiển nào. Người ta
thường gọi đó là trạng thái khơng. Hai trạng thái cịn lại sẽ được thiết lập
và cùng tồn tại bởi hai tín hiệu điều khiển tương ứng như đối với van 5/2
điều khiển một phía.
- Ngồi chức năng đảo chiều cơ cấu chấp hành, các van 5/3 khác nhau bởi
trạng thái khơng và vì vậy được lựa chọn vì những mục đích sử dụng khác
nhau: Van 5/3 trạng thái khơng của van thích hợp với yêu cầu hãm dừng
cần piston của xilanh ở bất kỳ vị trí nào trên đoạn tác dụng của nó. Tuy
nhiên, điểm dừng chính xác cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như tải trọng,
áp suất, tính nén được của khí nén…
c.Van điều khiển lưu lượng
•

Van một chiều.
- Chỉ cho dịng khí nén chảy theo một hướng khi lực do khí
nén gây ra lớn hơn lực lị xo.

• Van xả nhanh.
- Tốc độ của piston của xilanh có thể được tăng đến cực

đại có thể khi làm giảm thiểu sự cản trở dịng chảy của
dịng khí xả. Khi có van xả nhanh, khí xả trong buồng
xilanh khơng chảy qua van đảo chiều mà xả ra môi
trường dễ dàng hơn qua van “xả nhanh”.
- Nguyên lý làm việc của van xả nhanh.
 Khi dẫn nguồn, áp suất P1 > P2 nên cửa 3 bị đóng lại và khí nén cung cấp
cho tải qua cửa 2.

NGUYỄN MINH VŨ

Page 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

 Khi áp suất P1 < P2 van xả nhanh sẽ tự động đóng cửa 1 và mở cửa 3 tạo
nên đường xả gần nhất và q trình xả nhanh hơn.
• Van tiết lưu.
- Van tiết lưu được sử dụng với mục đích điều chỉnh tốc độ của cơ cấu chấp
hành. Trong thực tế, thường có yêu cầu khác nhau về tốc độ đối với các
hành trình của cơ cấu chấp hành nhằm đáp ứng về cơng nghệ và năng
suất.
- Vì vậy van tiết lưu hai chiều ít được sử dụng độc lập mà thường được sử
dụng kèm theo với van một chiều hoặc được chế tạo tích hợp trong cùng
một vỏ để có một tiết lưu một chiều.

Van tiết lưu 2 chiều.

Van tiết lưu 1 chiều.

d. Khối khí nén
• Trong cơng nghiệp, tùy theo quy mô sản xuất, người ta thường xây dựng một
vài trạm khí nén phục vụ sản xuất với các mục đích khác nhau.
• u cầu tối thiểu trong cơng nghiệp, khí nén cũng phải được xử lý sơ bộ đảm
bảo các tiêu chuẩn:
- Áp suất ổn định.
- Khơ và Khơng lẫn bụi bẩn.
• Các tiêu chuẩn này mới chỉ đáp ứng các yêu cầu chung và được dùng trong
các công việc như làm sạch môi trường, sản phẩm, bơm hơi…
• Để một hệ thống khí nén làm việc bền vững, liên tục và tin cậy, nguồn khí nén
cần phải được tăng cường ổn định về áp suất, phun dầu bôi trơn cho các phần tử
điều khiển, cơ cấu chấp hành…

NGUYỄN MINH VŨ

Page 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD : TH.S PHẠM THỊ LÝ

Kết luận: Nhóm chúng em chọn cơ cấu sinh lực bằng xylanh khí nén để tạo
ra lực đẩy các cơ cấu chặn chai và dẫn động cơ vặn nắp... sử dụng cơ cấu xy
lanh tác động hai chiều (tác đông kép). Dùng van tiết lưu 2 chiều để điều khiển
lực tác động và tốc độ của các xi lanh hợp lý. Chúng em chọn van 5/2 để điều
khiển xilanh tác động kép và dùng van 2/2 để khóa nguồn khí bởi vì nó có ưu
điểm là:

 Thực tế trong cơng nghiệp.
 Giá thành hợp lý.
 Sử dụng đơn giản dễ tìm mua, thông dụng trên thị trường.
Chúng em sử dụng máy nén khí để cấp khí cho xi lanh khí nén.

Hình 2.15. Máy nén khí
2.2.4. Cảm biến.
a. Định nghĩa.
Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay q trình
vật lý hay hóa học ở mơi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu
điện để thu thập thơng tin về trạng thái hay q trình đó.
b. Phân loại.
• Theo tín hiệu đầu ra:
NGUYỄN MINH VŨ

Page 25