LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÁY BỐC GẮP BIA DÙNG S7200

Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN :TỰ ĐỘNG- ĐO LƯỜNG
Thuyết minh
Đề tài:
LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
MÁY BỐC GẮP BIA DÙNG S7 200
Giáo viên hướng dẫn : TS. NGUYỄN BÊ
Sinh viên thực hiện : TRẦN THÀNH NAM
Lớp : 04ĐLT
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang1 -
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG - ĐO LƯỜNG
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN : TRẦN THÀNH NAM
LỚP : 04ĐLT
KHOÁ : 2004-2006
NGÀNH : TỰ ĐỘNG - ĐO LƯỜNG
NỘI DUNG
1. ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÁY BỐC GẮP BIA DÙNG S7
200
2 NỘI DUNG PHẦN THUYẾT MINH:
CHƯƠNG1 : TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA QUẢNG NAM VÀ

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA LARGER
CHƯƠNG 2 : NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNGVÀ TRÌNH BÀY
TRANG BỊ ĐIỆN CỦA MÁY BỐC GẮP CHAI BIA
CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ PLC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DÙNG
S7 200
CHƯƠNG 4 : BẢNG PHÂN CÔNG ĐẦU VÀO VÀ GIẢN ĐỒ LADER
CHƯƠNG 5 : THI CÔNG LẮP RÁP
3. BÃN VẼ:
BÃN VẼ A
0
4. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/02/2006
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang2 -
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
5. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:28/05/2006

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. NGUYỄN BÊ
SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRẦN THÀNH NAM
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN DUYỆT
(Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG BỘ MÔN SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên)

Đà Nẵng, Ngày tháng năm 2006
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang3 -
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Lời Nói Đầu!
Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá, tự động hoá là không thể
thiếu trong mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân nhằm tạo ra sản phẩm có

chất lượng cao cho xã hội và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường.
Ngay từ khi mới ra đời PLC đã trở thành cơ sở trong công nghiệp tự động hoá,
đặc trưng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, các nối ghép logic
cần thiết trong quá trình điều khiển được xử lý bằng phần mềm do người sử
dụng lập nên và cài vào . Do đó, người ta có thể giải quyết nhiều bài toán về tự
động hoá khác nhau trên cùng một bộ điều khiển mà hầu như không cần phải
biến đổi gì ngoài việc nạp chương trình khác nhau. PLC giám sát thường xuyên
các trạng thái của hệ thống thông qua tín hiệu báo về của các thiết bị vào, tiếp
theo PLC sẽ căn cứ trên chương trình logic để quyết định tiến hành hoạt động
các đầu ra. Việc trao đổi thông tin và dữ liệu giữa trung tâm điều khiển với thế
giới bên ngoài được thực hiện thông qua hệ thống giao diện, ngoài ra bộ điều
khiển trung tâm còn có thể trao đổi thông tin với các máy tính khác. So sánh
với các hệ thống điều khiển thế hệ cũ dùng rơle thì kỹ thuật PLC có ưu thế
tuyệt đối về khả năng linh động và khả năng giải quyết những bài toán tự động
hoá phức tạp .
Với đề tài Nghiên cứu, khảo sát và thiết kế mô hình, chương trình điều khiển
bằng PLC ST7-200 cho mô hình Băng chuyền lựa chọn và đóng hộp sản phẩm
tự động. Đây chỉ là một Mô hình nhỏ cho ứng dụng PLC S7-200 vào thực tế.
Tuy nhiên, PLC là một lĩnh vực mới đối với sinh viên đang còn ngồi trên ghế
nhà trường cũng như thời gian nghiên cứu tương đối ngắn, nên mặc dù được
thầy giáo hướng dẫn tận tình và sự nổ lực của bản thân nhưng không thể tránh
khỏi những sai sót.
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang4 -
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Bê cùng các thầy
trong bộ môn đã tạo điều kiện và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Đà Nẵng, Ngày 1 tháng 6 năm
2006
Sinh viên thực hiện
Trần Thành Nam

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT BIA
I.1 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY BIA LARGER
Khi nền kinh tế phát triển dẫn tới đời sống người dân ngày càng phát
triển, cũng từ đó các yêu cầu của người tiêu thụ càng khắc khe hơn. Không
những yêu cầu về giá cả mà còn cả về chất lượng sản phẩm, và yếu tố chất
lượng sản phẩm đã trở thành nhân tố quyết định sự thành công của doanh
nghiệp trên thị trường. Ngoài ra chiến lược thị trường cũng đóng góp phần
lớn vào sự thành công của doanh nghiệp
Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng phần lớn là người xứ
Quảng, cũng như tạo ra một hương vị bia mang đặc trưng phong cách của
xứ Quảng, sự ra đời của nhà máy bia Larger là không nằm ngoài mục đích
này.
Sự ra đời của nhà máy bia Larger đã đem lại sự tự hào cho người dân
đất Quảng. Bia Larger với những lần tham dự triển lãm hội chợ đã đạt được
huy chương vàng hàng Việt Nam chất lượng cao
Giấy chứng nhận tiêu chuẩn ISO 9001:2000 là sự đảm bảo chất lượng
bia của nhà máy đối với người tiêu dùng.
I.1.1 Cơ cấu tổ chức của nhà máy bia Larger
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang5 -
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Nhà máy bia Larger là đơn vị doanh nghiệp nhà nước thuộc công ty xây lắp
điện Quảng Nam. Với cơ cấu tổ chức chung của công ty xây lắp điện
Quảng Nam
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang6 -
Giám
đốc
Phó giám đốc phụ
trách kỹ thuật

Phó giám đốc
thường trực
Tổ chức
hành chính
xưởng cơ điện lạnh
Px chiết
Px nấu
nghiền
Phân xưởng
lên mem lọc
bảo vệ
Px động lực
Tổ bảo trì
sữa chữa
Tài chính
kế toán
Phòng
công nghệ
Tổng kho
nhà máy
Phòng
thí nghiệm
Cấp dưỡng
Kho bán
hàng
Kho vật tư
Kho
nguyên liệu
Hình1.0:sơ đồ tổ chức nhà máy bia
Larger

Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Nhà máy có trên 200 công nhân, hoạt động liên tục ba ca. Mỗi ca đều có
một trưởng ca, có nhiệm vụ quản lý và giám sát hoạt động của nhà máy vào
thời điểm đó. Bên cạnh đó, các phòng ban thực hiện theo giờ hành chính.
Nhà máy còn có
một khâu quan trọng không thể thiếu là bộ phận liên hệ khách hàng, khâu
này
thực hiện nhiệm vụ marketing và hậu mãi, đồng thời là nơi thu thập thông
tin thị trường và nhu cầu thị hiếu của khách hàng
I.1.2 Bố trí mặt bằng nhà máy

SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang7 -
Nhà
chiết
Nhà lên men
và lọc
Cung cấp
CO
2
nước,
nhiệt
Nhà nghiền
Nhà
nấu
Xử lý
nước
thải
CO
2
Nước công nghệ

nước thải
Xử lý
nước
cấp
Nước cấp vệ sinh
Nước
cấp
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.1: Sơ đồ khối bố trí mặt bằng nhà máy
Hình vẽ trên là sơ đồ khối về bố trí tổng thể về mặt bằng nhà máy hướng từ
ngoài vào trong. Nhà máy được chia thành năm khu vực riêng biệt, trong
đó gồm có:
- Nhà nghiền có nhiệm vụ nghiền gạo và malt
- Nhà nấu thực hiện công đoạn nấu nguyên liệu (nấu gạo, malt và
nấu houblon) sau đó chuyển qua cho nhà lọc
- Nhà lên men lọc là nơi ủ men và lọc bia là nơi quan trọng quyết
định chất lượng sản phẩn sau đó đưa vào tank chứa cho nhà chiết lấy
- Nhà chiết là nơi rửa chai, chiết bia, thanh trùng, dán nhãn, và
đóng kết
- Khu vực động lực là nơi cung cấp CO
2
(cho chiết bia, cho lọc bia)
cung cấp nước xử lý tinh (cho nhà nấu, lọc chiết) , cung cấp khí nén và
nhiệt (cho nhà nấu, nhà chiết, nhà lọc ). Đồng thời là nơi cung cấp nước
làm lạnh (t 2
0
C), hơi nước nóng để cung cấp nhiệt cho nhà nấu
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang8 -
Hướng từ ngoài vào nhà máy
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I

- Khu vực xử lý nước cấp là nơi xử lý thô như xử lý vi sinh ,cặn bả,
khử trùng bằng các bồn lọc cát, lọc than, bể xử lý Clorin trước khi cung cấp
cho gian nhà động lực
- Khu vực xử lý nước thải là nơi xử lý nguồn nước thải của các khu
vực đổ về trước khi cho ra môi trường ,để tránh ô nhiểm môi trường xung
quanh
I.2 TỔNG QUAN QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIA
Bia dược sản xuất từ những nguyên liệu là Malt Đại Mạch, hoa
Houblon và nước. Ngoài ra có thể thay thế Malt Đại Mạch bằng nguyên
liệu phụ như bột mì, gạo ngô hay MALT chưa nảy mầm. tuy vậy cho đến
nay bia trên thế giới được sản xuất chủ yếu với công thức cổ điển
BIA = MALT ĐẠI MẠCH +HOA HOUBLON +NƯỚC
Ở các cơ sở sản xuất bia lớn trong nước ta hầu hết các nguyên liệu
được nhập từ nước ngoài chủ yếu là MALT ĐẠI MẠCH và hoa
HUOBLON
Chương này giới thiệu tổng thể về qui trình công nghệ sản xuất bia
của nhà máy, cũng như các nguyên lý hoạt động của từng thiết bị máy móc.
Trên cơ sở công nghệ, bố trí thiết bị và nguyên lý hoạt động sẽ thực hiện
việc thiết kế chương trình cho hệ thống máy bốc gắp bia
I.2.1 Tổng quan
Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bia:
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang9 -
Nghiền thô
Nghiền thô
Nguyên
liệu
Gạo
Nguyên
liệu
Malt

Sàn rung Sàn rung
Hút
bụi
Thải ra ngoài
Nghiền tinh
Nghiền tinh
Thùng
chứa
Bơm đẩy
Nước phối
trộn
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang10
-
Nấu malt
Nấu gạo
Khuấy trộn
và lọc bả
Chứa hèm
Bả hèm
N
ư
ớ
c

n
h
a
Chứa trung
gian

Hoa ,Houblon,
màu
Ủ men
D
ị
c
h

n
h
a
Glycol lạnh
-40
0
C
Cấy men
Hơi nóng
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I

SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang11
-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang12
-
Lọc thô
Lọc tinh
Phối trộn
nước Del
Nước
Del

CO
2
Nước lọc tinh
Hương vị
Bơm bia
lọc cặn
Chứa bia
Chiết bia chai Thanh trùng Soi đèn 1
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị nhà nghiền
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang13
-
Soi đèn 2
Dán nhãn
In Date
Kiểm phẩm
Bốc kết
Rửa kết
Bốc kết
Rửa chai
Kết
Chai bẩn
Kết bẩn
C
h
a
i

b
i

a

t
h
à
n
h

p
h
ẩ
m
Kết và chai bẩn
Kết và bia
thành phẩm
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
I.2.2 Nhà nghiền
Nhà nghiền thực hiện hai công đoạn nghiền gạo và malt, nó bao gồm
hai tank lớn dự trữ nguyên liệu và hai vít tải đứng .Nghiền gạo là dùng
nghiền búa đập nát gạo. Nghiền malt thì dùng Lulo với kích cở có thể chỉnh
được để điều chỉnh độ mịn của malt ở đầu ra. Gạo cũng như malt ban đầu
được duy chuyển nhờ hai vít tải đứng đưa đến thiết bị sàn tạp chất . Sau đó
tiếp tục duy chuyển bằng vít tải đưa lên cao và cho vào thiết bị nghiền. Sau
khi đã được nghiền đạt tiêu chuẩn thì được duy chuyển đến thùng chứa
bằng gầu tải .Ở đó chờ lệnh để duy chuyển qua khu vực nấu
Sơ đồ thiết bị nhà nghiền:
Hình I.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị nhà nghiền
Bên trong mỗi tank đều có hai cảm biến để báo mức nguyên liệu
(mức cao nhất và thấp nhất ). Máy nghiền gạo gồm có một động cơ xoay
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang14

-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
chiều công suất 11kw (trạng thái hoạt động của động cơ được giám sát
bằng một cảm biến S1).Máy nghiền malt gồm một động cơ 5,5kw điều
khiển hai lô nghiền. Các van trong hình vẽ đóng mở nhờ lực khí nén được
điều khiển bằng tín hiệu điện.
Trước khi thực hiện công đoạn nghiền, gạo và malt được sàn kỹ bằng
máy sàn trước khi cho vào hai tank dự trữ, nhằm loại bỏ các vật liệu cứng
như cát, sạn.
Quy trình thực hiện tại nhà nghiền như sau (thực hiện khi nguyên
liệu đầy đủ trong các thùng):
1. Nghiền gạo (Van V2, V7 đóng)
- Cảm biến mức trong thùng chứa gạo sẽ báo mức gạo, nếu mức
gạo trong thùng nằm trong phạm vi cho phép thì hệ thống làm việc (nếu
không đủ lượng gạo băng tải liệu hoạt động để cấp liệu)
- Van V3 đóng van V1 mở, gạo sẽ vào cân nếu khối lượng gạo đạt
mức yêu cầu thì van V1 đóng van V3 mở máy nghiền hoạt động. Đồng
thời van V4 mở để cho nước trộn cùng với gạo
- Van V6 mở (van V7 đóng) máy bơm M2 sẽ đẩy nguyên liệu sang
nồi nấu gạo
2. Nghiền malt (Van V1, V6 đóng)
- Cảm biến mức trong thùng chứa malt sẽ báo mức malt, nếu mức
malt trong thùng nằm trong phạm vi cho phép thì hệ thống làm việc (nếu
không đủ lượng malt băng tải liệu hoạt động để cấp liệu)
- Van V3 đóng van V2 mở, malt sẽ vào cân nếu khối lượng malt
đạt mức yêu cầu thì van V1 đóng van V3 mở máy nghiền hoạt động. Đồng
thời van V4 mở để cho nước trộn cùng với malt
- Van V7 mở (van V6 đóng) máy bơm M2 sẽ đẩy nguyên liệu sang
nồi nấu malt
3. Làm vệ sinh

SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang15
-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Quá trình làm vệ sinh máy thực hiện khi kết thúc một mẻ nấu, công
đoạn làm vệ sinh được tiến hành như sau:
- Máy ngừng hoạt động, các van V1, V2, V3, V4 đóng
- Van V5 mở để cho dịch CIP vào trong máy nghiền (hai lô nghiền)
làm vệ sinh. Dịch CIP chính là dung dịch sút (NaOH) nồng độ loãng có tác
dụng tẩy rửa.
- Van V6, V 7 mở và bơm M2 hoạt động để bơm dịch CIP sang hai
tank nấu gạo và malt, thực hiện làm vệ sinh nhà nấu.
Quá trình nghiền gạo và malt được thực hiện riêng biệt, sau khi
nghiền gạo hoàn thành thì mới nghiền malt hay ngược lại.
I.2.3 Nhà nấu
Nhà nấu gồm có hai tank lớn, trong đó một tank để nấu gạo và một
tank để nấu malt. Gạo và malt từ nhà nghiền sẽ được đưa đến hai tank này
có pha trộn với nước nhờ bơm M2, quá trình bơm nhiên liệu kết thúc khi
cảm biến báo mức đầy trong tank có tín hiệu. Nhiệt để cung cấp cho nhà
nấu là hơi nước nóng được gia nhiệt tại khu vực cung cấp nhiệt và CO
2
.
Quá trình nấu được diễn ra trong một thời gian nhất định, nguyên liệu sẽ
được gia nhiệt đến nhiệt độ không đổi và được duy trì nhiệt độ này trong
thời gian nhất định.
Quy trình nấu đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật về thông số nhiệt độ là rất
cao, độ chính xác nhiệt độ trong tank nấu là yếu tố góp phần quyết định
chất lượng sản phẩm bia.
Quá trình trao đổi nhiệt nhờ hệ thống ống dẫn hơi nước nóng,
nguyên liệu đi từ trên xuống và hơi nước nóng đi theo chiều ngược lại từ
dưới lên (xem hình vẽ) .

SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang16
-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.4: Quá trình trao đổi nhiệt ở tank nấu
Quá trình tao đổi nhiệt diễn ra như sau:
- Nguyên liệu từ nhà nghiền đưa sang tank nấu nhờ bơm M2.
Nguyên liệu đi từ trên xuống, hơi nước nóng ( như hình vẽ ) cung cấp
nhiệt cho nguyên liệu
- Nguyên liệu sẽ được duy trì ở mức nhiệt độ không đổi trong thời
gian nhất định và sau đó sẽ tháo ở đường nguyên liệu ra (hình vẽ)
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang17
-
Hơi nước
nóng vào
Hơi
nước
ra
Nguyên
liệu vào
Nguyên
liệu ra
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
- Hơi nước nóng sau khi trao đổi nhiệt sẽ ngưng tụ và được đưa trả
về nơi gia nhiệt.
- Sau khi tháo hết nguyên liệu, tank nấu sẽ được làm sạch
Sơ đồ nguyên lý của tank nấu như sau:
Hình I.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tank nấu
Các thiết bị trong tank nấu :
- Hai cảm biến báo mức L1, L2 ( mức thấp và mức cao)
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang18

-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
- Ba cặp nhiệt TC1, TC2, TC3 (cặp nhiệt Pt100 cùng với có bộ
transmitter của Siemens TK/TK-H)
- Có 5 van tiết lưu V8,V9,V10,V11 ,V12
- Một môtơ bơm M3
- Một nhiệt kế báo nhiệt độ hơi nước nóng.
Nguyên lý hoạt động như sau:
Hoạt động đồng bộ cùng với quá trình nghiền, khi bắt đầu nghiền lò
sẽ được gia nhiệt. Nguyên liệu từ nhà nghiền sẽ được bơm M2 chuyển
sang, khi nguyên liệu vượt quá mức thấp thì lò bắt đầu hoạt động. Van V8
mở để tăng lượng nước vào tank lượng nước và nguyên liệu sẽ được pha
trộn theo đúng tỷ lệ đã quy định.Thì van V12 mở hơi nước nóng theo hệ
thống ống đi vào tank, quá trình gia nhiệt bắt đầu. Cho đến khi nguyên liệu
vào đầy tank, cảm biến báo mức cao L1 có tín hiệu thì sẽ tạm dừng hoạt
động nghiền nguyên liệu cần nấu và sẽ chuyển sang nghiền nguyên liệu
khác, bơm M2 (bơm nguyên liệu từ nhà nghiền ) dừng hoạt động đồng thời
van V9 đóng. Quá trình nấu bắt đầu, hơi nước nóng cung cấp nhiệt cho nhà
nấu. Các cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ đo (các thông số nhiệt độ và khối
lượng được thể hiện trên panel điều khiển )
Nhiệt độ trong tank nấu, có ba cảm biến nhiệt độ để tổng hợp nhiệt độ từ
tank nấu nhằm tăng sự đồng đều nhiệt độ trong tank. Quá trình nấu kết
thúc, van V12 đóng, van V10 mở đồng thời bơm M3 hoạt động để tháo
nguyên liệu.
Quá trình làm vệ sinh tank nấu tiến hành sau:
Khi kết thúc quá trình tháo nguyên liệu, tất cả các van sẽ đóng. Quá
trình làm vệ sinh này tiến hành cùng với nhà nghiền, dịch CIP từ nhà
nghiền theo van V9 chảy vào tank để làm vệ sinh tank. Đồng thời van V11
mở để tháo dịch CIP ra khỏi tank. Sau đó, van V8 mở để cho nước sạch
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang19

-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
chảy vào làm sạch dịch CIP còn lại trong tank. Van V11 mở để tháo sạch
các chất còn lại trong tank.
Tại nhà nấu có ba tank nấu, trong đó có hai tank nấu hoạt động giống
hệt nhau là tank nấu gạo và malt. Một tank còn lại là nấu houblon để cung
cấp dịch cho nhà lọc và đồng thời trộn với nguyên liệu sau khi nấu nhằm
tạo hương vị và màu cho bia. Nguyên lý hoạt động của tank này cũng
tương tự như trên. Tuy nhiên kích thước của tank này là không lớn, cho nên
nó chỉ sử dụng một cảm biến đo nhiệt độ.
Sau khi nấu xong, nguyên liệu gạo và malt sẽ được các bơm chuyển
sang bộ phận lọc để loại bỏ bã nguyên liệu. Bộ phận lọc này có nhiệm xới
trộn hai nguyên liệu trên lại với nhau trước khi lọc .Kết thúc quá trình lọc
sẽ được dịch gạo và malt. Dịch gạo và malt tiếp tục chuyển đến tank trộn
cùng với houblon để tạo hương vị bia chuẩn bị lên men. Ngoài ra khu vực
nấu còn có một tank trung gian phòng khi sự cố nồi nấu thì có thể nồi còn
lại nấu xong chuyển đến nồi trung gian chứa .Sau đó cho nguyên liệu còn
lại vào tank để nấu tiếp. Nấu xong thì trộn hai nguyên liệu vào nồi lọc để
tiến hành lọc bả và nước dịch
Sơ đồ hoạt động của khâu trộn màu và houlon như sau:
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang20
-
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.6: Nguyên lý hoạt động của khâu trộn
Các thiết bị tank trộn:
- Các van V13, V14, V15
- Bơm M4, M5
- Cảm biến báo mức L3
Nguyên lý hoạt động:
- Van V13, V14 ( van V15 đóng ) đồng thời mở cảm biến báo

mức thấp L3 có tín hiệu, động cơ M4 quay tốc độ chậm cho đến khi
nguyên liệu vào đầy. Cảm biến báo mức cao L4 có tín hiệu van V13, V14
đóng đồng thời động cơ M4 chuyển sang chế độ quay nhanh sau thời gian
định trước. Sau thời gian này, động cơ M4 chuyển sang chế độ quay chậm
van V15 mở, bơm M5 hoạt động chuyển dịch sang nhà lên men. Kết thúc
chu kỳ trộn.
I.2.4 Nhà lên men và lọc bia
Khâu hạ nhiệt
Dịch từ khâu trộn được bơm M5 chuyển đến nhà lên men. Trước khi
đưa vào tank lên men thì dịch phải hạ nhiêt độ xuống còn 10
0
C nhờ có bộ
phận hạ nhiệt.
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang21
-
Nước nha
Dịch
Cánh tản nhiệt
Nước
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.7: Quá trình hạ nhiệt
Bộ phận hạ nhiệt bao gồm :
- Cánh tản nhiệt có nhiệm vụ thoát nhiệt
- Ống dẫn nước lạnh (nước được làm lạnh xuống 2
0
C)
- Ống dẫn dịch
Nguyên lý hoạt động:
Hình I.8: Nguyên lý hoạt động
Dựa trên nguyên lý trao đổi năng lượng, nhiệt trong dịch sẽ truyền

qua nước lạnh, cánh tản nhiệt ra ngoài môi trường. Lưu lượng dịch và nước
lạnh sẽ được điều khiển bằng van lưu lượng V16, V17 đảm bảo dịch ra
khỏi bộ phận hạ nhiệt đạt 10
0
C.
Dịch sau khi được hạ nhiệt độ, sẽ được chuyển đến một tank để trộn
men. Sau khi quá trình trộn men kết thúc sẽ được đưa vào tank lên men.
Trong nhà lên men có tổng cộng 12 tank lên men. Mỗi tank đều có cảm
biến nhiệt độ (cặp nhiệt độ) để đo nhiệt độ, thiết bị điều khiển nhiệt độ.
Quá trình lên men:
Quá trình lên men bia được tóm tắt thành bốn giai đoạn chính :
- Giai đoạn đầu: Tạo bọt trắng và mịn ở xung quanh bề mặt dịch
lên men, nấm men nẩy chồi và phát triển, giai đoạn này kéo dài từ 1-5
ngày.
- Giai đoạn hai: Giai đoạn bọt thấp có rất nhiều bọt đặc trắng,
chật, bồng lên một lớp trên bề mặt dịch trong thời gian 1-2 ngày.
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang22
-
Van V17
Van V16
Van
V18
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
- Giai đoạn ba : Giai đoạn bọt cao, quá trình lên men diễn ra
mạnh mẽ nhất, bọt xốp và bồng lên rất cao, bề mặt bọt từ trắng chuyển sang
màu nâu. Giai đoạn này kéo dài 3-4 ngày.
- Giai đoạn cuối: Bọt bệp xuống, bề mặt bọt lên men phủ lớp
màu nâu. Tế bào nấm men tạo thành lớp bông và lắng xuống đáy thùng.
Sản phẩm thu được là bia non tiến hành tiếp quá trình ủ bia từ 6-10 ngày để
nồng độ CO

2
, hàm lượng cồn diaxentin, độ axit đạt chỉ tiêu yêu cầu.
Làm trong bia
Để đạt được độ trong cần thiết phải tiến hành lọc làm trong bia. Có
thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau và nhiều chất trợ lọc khác nhau. Lọc
tách triệt để các phần tử rắn lóng, khuyếch tán trong bia, lọc loại bỏ hầu hết
các vi sinh vật, kể cả nấm men, làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu
chất lượng làm ổn định và gia tăng độ bền vững sinh học, hoá học, nên bia
sau khi lọc tinh có thể để một tháng không cần thanh trùng.
Các quá trình khác
Ngoài ra trong nhà lên men còn có các tank chứa NaOH để làm vệ
sinh cho các tank lên men sau khi kết thúc quá trình lên men. Kết thúc quá
trình hoạt động tại nhà lên men và lọc, dịch sẽ chuyển thành bia. Sau đó bia
được chuyển đến nhà chiết.
I.2.5 Nhà chiết
Quá trình hoạt động của nhà chiết có thể được mô tả bằng sơ đồ
sau:
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang23
-
Rửa
kết
Máy bốc
chai
Chai + kết bẩn
Máy rửa
chai
Chai
Kết
Bia Máy
chiết bia

Máy đóng
nắp chai
Máy thanh
trùng
Máy dán
nhãn
Máy in
ngày SX
Máy bốc chai
vào kết
Chai+kết
thành phẩm
Soi đèn 1
Soi đèn 2
Kết sạch

K
ế
t

b
ẩ
n
Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.9: Sơ đồ hoạt động nhà chiết
a. Máy bốc chai
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang24
-
Z
X

Đồ án tốt nghiệp:Lập trình điều khiển tự động máy bốc gắp bia Chương I
Hình I.10: Sơ đồ động học máy bốc chai
Robot bốc chai là một robot hai bậc tự do, gồm có hai khớp tịnh tiến.
Hai bậc tự do được truyền động bởi hai động cơ xoay chiều ba pha, hai
động cơ này thực hiện chuyển động cho trục X và trục Z. Các vị trí duy
chuyển được định vị bởi các công tắc hành trình và thêm các cảm biến
quang để tăng thêm độ tin cậy khi làm việc. Ngoài ra nó còn được cài đặt
tọa độ bởi PLC SCL 5/03 của hãng Allen-Bradley
Bộ phận kẹp chai ,chốt định vị được điều khiển bằng khí nén (xem hình sơ
đồ điều khiển khí nén ).
Hình I.11: Sơ đồ điều khiển máy bốc chai
SVTH: Trần Thành Nam -Lớp :04ĐLT - Trang25
-
Panel
DH-485
RS-232
ENCODE
I/O
Digital
Scanport
CPU SLC 5/03
Starter
Starter
Starter
Encoder
Encoder
Changer
Changer
Motor Axis-Z
Motor Axis-X

Motor
Bottle+Belt+Conveyor