Mô hình dây chuyền chiết rót đóng chai tự động

LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô ở trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao
Thắng luôn động viên và dạy dỗ dẫn bước cho chúng em mỗi khi khó khăn giúp
chúng em định hướng được những bước ngoặc sắp tới.
Chúng em xin cảm ơn thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử đã dành tất cả tâm
huyết và tri thức của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong
suốt thời gian học tập tại trường.
Chúng em xin cảm ơn thầy HÀ NHƯ LÊ NGỌC THÀNH chủ nhiệm lớp CĐ
CĐT 12B đã dành thời gian quan tâm , giải đáp những thắc mắc mỗi khi chúng em
cần và cũng là người thầy luôn tận tình giúp đỡ, trực tiếp hướng dẫn chúng em , tạo
điều kiện cho chúng em học tập và giúp chúng em để có thể hoàn thiện được đồ án tốt
nghiệp này.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô. Chúc các thầy các
cô dồi dào sức khỏe luôn thành công trong công việc và cuộc sống , niềm tin để tiếp
tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
TP.HCM,ngày 13 tháng 07 năm 2015
Nhóm thực hiện đề tài
Phan Minh Trí
Quách Kim Thành
Chúng Phát Long
Phạm Thành Nam
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Chữ ký giáo viên:
ThS.Hà Lê Như Ngọc Thành
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN:
















Chữ ký của giáo viên:
DANH MỤC CÁC BẢNG , SƠ ĐỒ , HÌNH
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành

1. Chương 1 : GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề :
- Trong thực tế việc tự động hóa trong quá trình sản xuất và ứng dụng mang một ý
nghĩa hết sức to lớn , có thể nói tự động hóa là ngành đánh giá sự phát triển của công
nghiệp trên thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng. Sự phát triển của công nghiệp
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 vược trội như là tốc độ cao , khả năng thích ứng và
có tính chuyên môn hóa … đã và đang ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp nước
nhà.
- Trong công nghiệp các nhà máy nước uống đóng chai ngày càng nhiều và đa dạng
về chủng loại cũng như thương hiệu. Hệ thống dây chuyền chiết rót đóng nắp tự động
là không thể thiếu và rất quan trọng trong các nhà máy.Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn
đó nhóm đã thiết kế và thi công “ Mô Hình Dây Chuyền Chiết Rót Đóng Chai Tự
Động ” dùng PLC để điều khiển.
1.2 Mục tiêu đề tài :
- Nắm được cách viết chương trình cho hệ thống sử dụng PLC. Thiết kế và tiến
hành thi công phần cứng cho “Mô Hình Dây Chuyền Chiết Rót Đóng Chai Tự Động”.
Đảm bảo hệ thống hoạt động đúng theo chương trình điều khiển.
1.3 Nội dung đề tài :
- Tìm hiểu về cấu tạo nguyên lý hoạt động của nút nhấn , van điện từ , van khí nén
điều khiển bằng điện , quang cảm biến , công tắc hành trình , relay chung với các thiết
bị.Sử dụng phần mềm lập trình cho PLC để hoạt động đúng yêu cầu công nghệ. Vẽ sơ
đồ khối , sơ đồ kết nối của hệ thống chiết rót đóng chai ,giải thuật và viết chương trình
điều khiển cho hệ thống PLC.Nhận xét và đưa hướng phát triển cho đề tài.
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
2. Chương2 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
2.1 Phần cơ khí :
2.1.1 Mô hình thiết kế trên máy :
Hình 2.1: Mô hình thiết kế trên bản vẽ.

Trang 6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
2.1.2 Hình chiếu của mô hình :
Hình 2.2: Hình chiếu của mô hình.
Chú thích :
1: Băng tải dạng tròn. 5: Hộp trữ nắp.
2: Băng tải chính. 6: Hộp phân loại nắp.
3: Cơ cấu rót nước. 7: Cơ cấu vặn nắp.
4: Băng tải nắp. 8: Hộp đựng nắp lỗi .
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
2.1.3 Mô hình trên thực tế :
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
Hình 2.3: Mô hình thực tế.
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
2.1.4 Vật liệu cơ khí dùng trong mô hình và lí do sử dụng :
- Sắt U , sắt V , sắt tấm 1 li :
+ Chịu tải lớn , chịu được rung lắc.
+ Giá thành tương đối chấp nhận được.
+ Có thể tăng thêm tính mỹ thuật bằng cách dùng sơn.
- Nhôm :
+ Dễ gia công thành những chi tiết và hình dạng phức tạp mà không cần dùng
nhiều phương pháp gia công.
+ Có thể kết nối với nhau dễ dàng bằng cách hàn hoặc dùng keo , kẹp , bulong
, đinh tán.
- Mica và nhôm nhựa :

+ Nhẹ , đẹp , cách điện tốt.
+ Gia công chính xác theo bảng vẽ.
+ Có nhiều lựa chọn về mặt mỹ thuật ( độ dày , màu sắc ).
2.1.5 Các thiết bị dùng trong hệ thống :
2.1.5.1 Cảm biến :
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
Hình 2.4: Cảm biến quang tiệm cận.
- Cảm biến được sử dụng trong hệ thống là cảm biến quang tiệm cận.
- Mã sản phẩm : E18-D80NK.
- Thông số kỹ thuật :
+ Hình trụ có đường kính d=18 mm.
+ Có 3 dây :
 Nguồn (5V).
 Mass (0V).
 Tín hiệu.
+ Thu phát chung , khoảng cách phát hiện vật xa nhất khoảng 1 m , gần nhất
khoảng 1 cm , có thể điều chỉnh.
+ Độ nhạy cao.
+ Điện áp hoạt động 5V.
- Nguyên lý hoạt động :
+ Cảm biến quang thu phát chung được cấu tạo từ một led hồng ngoại thu và
hồng ngoại phát. Khi có vật thể tác động vào vùng phát tia sẽ làm phản xạ lại ánh
sáng vào led hồng ngoại thu. Lúc này led hồng ngoại thu sẽ tác động vào transistor
để xuất tín hiệu ra.
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
2.1.5.2 Opto :
Hình 2.5: Opto.
- Nguyên lý hoạt động :

+ Khi có dòng nhỏ đi qua 2 đầu của led có trong opto làm cho led phát sáng.
+ Khi led phát sáng làm thông 2 cực của photo diot , mở cho dòng điện chạy
qua.
- Vai trò : Cách li điều khiển giữa hai tầng mạch điện khác nhau.
2.1.5.3 Cơ cấu chấp hành :
Nhiệm vụ :
- Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ
học. Cơ cấu chấp hành có thể chuyển động thẳng ( Xy lanh ) hoặc chuyển động quay
(động cơ khí nén ).
Xy lanh :
- Xy lanh tác dụng đơn :
+ Áp lực khí nén chỉ tác động vào một phía của xy lanh , phía còn lại do ngoại
lực hay lò xo tác động.
+ Một số loại xy lanh tác động 1 chiều :
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
a b
Hình 2.6: Chiều tác động ngược lại do ngoại lực (a) và do lò xo (b)
- Xy lanh tác động 2 chiều ( Xy lanh tác động kép ) :
+ Khí nén được đưa vào 2 phía của xy lanh , do yêu cầu điều khiển mà xy lanh
đi vào hay đi ra sẽ tùy thuộc vào việc đưa khí nén vào phía nào của xy lanh.
Hình 2.7 : Xy lanh đôi tác động kép dùng trong mô hình.
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
Hình 2.8: Xy lanh đơn tác động kép dùng trong mô hình.
2.1.5.4 Van đảo chiều :
- Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay
thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén.
Hình 2.9 : Trạng thái OFF và ON của van đảo chiều.
Trang 15

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
Hình 2.10 : Van đảo chiều 5/2 dùng trong mô hình.
2.1.5.5 Van điện từ :
Hình 2.11 : Van điện từ.
- Thông số :
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
+ Mã sản phẩm : UNI-D(UD-8).
+ Đường kính d = 20 mm.
+ Điện áp hoạt động 24VDC 2 cửa.
+ Áp suất làm việc 0.8 Mpa.
+ Nhiệt độ cho phép 5 – 80 độ C.
+ Kích thước đường ống 12.
- Nguyên lý hoạt động :
+ Van điện từ có tác dụng đóng mở khi có dòng điện đi qua.Van điện từ UNI-
D là van thường đóng , khi có dòng điện đi qua van sẽ thay đổi trạng thái đóng
thành mở , cho chất lỏng và khí đi qua.
- Ngoài ra còn kết hợp thêm van cơ để điều tiết áp chất lỏng đảm bảo với cùng một
thời gian rót thì lượng chất lỏng được rót ở ba vòi là bằng nhau.
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
Hình 2.12 : Van điện từ và van cơ trong mô hình.
2.1.5.6 Relay :
Hình 2.13 : Relay.
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
- Mã số sản phẩm : IEC255.
- Cường độ hoạt động : 5A.
- Tiếp điểm có thể dùng cả 240V AC và 24V DC.
- Model của đế : 2-M4X10 là loại 8 chân nhỏ.

Hình 2.14 : Relay và đế được dùng để điều khiển động cơ mô hình.
2.1.5.7 Động cơ :
Hình 2.15 : Động cơ DC 24V.
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
- Thông số :
+ Đường kính ngoài 5 cm.
+ Điện áp hoạt động : 24 VDC.
- Có thể đảo chiều động cơ dễ dàng bằng cách đổi 2 dây 5V và 0V.
- Ba động cơ đồng bộ của cơ cấu vặn nắp chai có số vòng quay 150 vòng/phút.
- Động cơ của băng tải chính có số vòng quay 40 vòng / phút.
- Một động cơ của băng tải hệ thống cắp nắp có số vòng quay 60 vòng / phút.
- Tùy model của motor khác nhau nhưng điều có cường độ dòng điện khoảng 1,5A.
- Công suất khoảng 5 – 7 W.
- Động cơ có tích hợp bộ giảm tốc.
2.1.5.8 Công tắc hành trình :
Hình 2.16 : Công tắc hành trình.
- Công tắc hành trình là loại công tắc có tiếp điểm thường đóng hoặc thường mở.
- Công tắc hành trình có chức năng đóng mở mạch điện và nó được đặt trên đường
hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến một vị trí nào đó sẽ tác động
lên công tắc. Hành trình có thể tịnh tiến hoặc quay.
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
- Khi công tắc hành trình tác động thì nó sẽ là đóng hoặc ngắt một mạch điện do đó
có thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác. Người ta dùng công tắc hành trình
vào các mục đích như :
+ Giới hạn hành trình ( khi cơ cấu đến vị trí giới hạn tác động vào công tắc sẽ
làm ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu -> có thể vượt qua vị trí giới hạn ).
+ Hành trình tự động kết hợp với các Relay , PLC hay VĐK để cơ cấu đến vị
trí trước sẽ tác động cho cơ cấu khác hoạt động ( hoặc chính cơ cấu đó ).

2.1.5.9 Khối nguồn :
Hình 2.17 : Nguồn tổ ong thông dụng.
Hình 2.18 : Nguồn được mắc và bố trí trong mô hình.
Trang 21
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
- Khối nguồn cấp xung 24V-10A.
- Khối nguồn 5V-20A .
- Ưu điểm :
+ Tích hợp mạch ổn áp.
+ Ổn định khi hoạt động lâu.
+ Cường độ lớn.
- Nhược điểm :
+ Rò điện nên cần có biện pháp an toàn điện.
+ Cần không gian để tản nhiệt.
2.1.5.10 Nút nhấn :
Hình 2.19 : Nút nhấn.
- Nhấn nhả.
- Nguồn cấp 24V DC.
- Tiếp điểm 1 NO – 1 NC.
- Có 2 màu : Xanh , đỏ.
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
2.1.6 Các cơ cấu quan trọng trong mô hình :
2.1.6.1 Hệ thống băng tải :
Băng tải chính :
Hình 2.20 : Băng tải chính của mô hình.
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
- Vật liệu và kích thước băng tải :
- Băng tải dài 1,35 m.

- Rộng 80 cm.
- Đai vải cao su ép mí bằng máy ép nhiệt.
- Ổ bi sử dụng 608RS.
- Rulo được kết hợp với trục 8 bằng mối hàn chất liệu Rulo là ống sắt.
- Tính chất của băng tải : Sử dụng ma sát từ sự tiếp xúc của đai vải cao su và Rulo
để tạo thành chuyển động và tải hàng có khối lượng lớn .
- Đối với hệ thống, băng tải có thể tải tối đa 10 kg với điều kiện lực phân bố và
không tập trung tại một điểm .
- Động cơ được sử dụng trong băng tải chính là động cơ DC 24V có số vòng quay
là 40 vòng/phút .
Hình 2.21 : Bộ truyền đai.
- Sử dụng bộ truyền đai trong phần lớn hệ thống băng tải vì :
+ Vật liệu dễ tìm.
+ Giá thành hợp lý.
+ Đảm bảo tiếng ồn.
+ Đáp ứng được tỉ số truyền : i = 1 0,1 một cách dễ dàng cộng với dễ dàng lắp
đặt , sữa chữa và thay đổi theo yêu cầu sử dụng.
Trang 24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Hà Lê Như Ngọc Thành
- Vận hành băng tải trong mô hình : Khi khởi động thì băng tải hoạt động đưa chai
từ băng tải dạng tròn đến cơ cấu rót nước của mô hình và dừng lại. Sau khi rót nước
xong thì băng tải lại hoạt động đưa chai từ cơ cấu rót nước tới cơ cấu vặn nắp của mô
hình và dừng lại. Sau khi vặn nắp xong thì băng tải tiếp tục hoạt động đưa chai từ cơ
cấu vặn nắp ra ngoài và kết thúc quy trình làm việc.
Băng tải dạng tròn :
Hình 2.22 : Băng tải dạng tròn của mô hình.
- Đường kính : d = 26 cm .
- Chất liệu : Sắt, nhông nhôm , đai răng cao su.
- Tính chất băng tải : Thiết kế sườn theo yêu cầu của hệ thống , chuyển động chủ
yếu là chuyển động tròn quanh trục.

- Đối với hệ thống băng tải có thể tải được 6 chai trong thời gian tối đa 0.3 phút .
- Động cơ trong băng tải dạng tròn là động cơ DC 24V có số vòng khoảng 40
vòng/phút.Ngoài ra còn có một đĩa đỡ và một đĩa xoắn ốc tạo ra quỹ đạo có xu hướng
di chuyển từ trên xuống theo hình tròn .
Trang 25