Nghiên cứu hệ thống điều khiển của máy đóng palletizer tại công ty pepsico việt nam

Lời cam đoan

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển của
máy đóng Palletizer tại công ty PepsiCo Việt Nam” do em tự thiết kế dưới sự
hướng dẫn của cô giáo ThS.Nguyễn Thị Liên Anh và thầy T.S Nguyễn Mạnh Tiến. Các số
liệu và thông tin là hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu
phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Bình

1

1


Mục lục

Mục Lục

2

2


Danh mục b

Hình 1.1: Máy Palletizer....................................................................................................6
Hinh 1.2: Sơ đồ xếp hộp vào pallet....................................................................................6
Hình 1.3: Quy trình xếp Pallet ...........................................................................................7
Hình 1.4: Sơ đồ công đoạn xoay hộp..................................................................................7
Hình 1.5: Phân bố hộp trong 1 lớp.......................................................................................8
Hình 1.6: Sơ đồ công đoạn tạo lớp......................................................................................8
Hình 1.7: Sơ đồ công đoạn làm khít và xếp lớp lên Pallet..................................................9
Hình 1.8: Sơ đồ khu vực đây/nạp Pallet............................................................................10
Hình 2.1: Sơ đồ khu vực cấp két........................................................................................11
Hình2.2: Sơ đồ trang bị điện của động cơ M1(điều khiển thường có brake)....................12
Hình 2.3: Sơ đồ trang bị điện của động cơ M2(điều khiển bằng biến tần không
brake)...13
Hình 2.4: Đầu ra Q14.1 từ PLC truyền tín hiệu để biến tần điều khiển động cơ M2 .......13
Hình 2.5: Trang bị điện của Rotator..................................................................................14
Hình 2.6: Sơ đồ khu vực tạo lớp két..................................................................................15
Hình 2.7: Cơ cấu ngăn hộp................................................................................................16
Hình 2.8: Cơ cấu chặn hộp (Layer Stopper)......................................................................17
Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống nâng Stripper............................................................................18
Hình 2.10: Sơ đồ biến tần SEW.........................................................................................19
Hình 2.11: Sơ đồ cơ cấu làm khít hộp...............................................................................20
Hình 2.12: Sơ đồ khu vực nạp/đẩy Pallet..........................................................................21
Hình 3.1: Truyền thông giữa PLC và biến tần SEW.........................................................51

3

3


Danh mục bảng số liệu

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 2.1.Đầu vào của PLC................................................................................................24
Bảng 2.2.Đầu ra của PLC..................................................................................................26

4

4


Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay khoa học cũng như nền công nghiệp phát triển rất hiện đại do vậy việc áp
dụng tự động hóa vào các hệ thống sản xuất là vô cùng quan trọng. Nó mang đến lợi ích
to lớn cho người sử dụng sản phẩm, cho doanh nghiệp và cho sự tiến bộ của nền công
nghiệp. Hệ thống palletizer được dùng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp với những
ưu thế vượt trội. Tuy nhiên việc điều khiển, bảo dưỡng và sửa chữa các hệ thống hiện đại
như vậy ngày càng gặp khó khăn, vì thế vậy đề tài “Nguyên cứu hệ thống điều khiển
của máy đóng palletizer tại nhà máy Suntory-PepsiCo Việt Nam” được thực hiện với
mục tiêu hiểu rõ hơn các vấn đề công nghệ cũng như điều khiển của một hệ thống đóng
palletizer.
Đề tài giải quyết được một số vấn đề như sau:
- Tổng quan công nghệ hệ thống .
- Tìm hiểu hệ thống trang bị điện .
- Đọc hiểu chương trình PLC.
Sau thời gian học hỏi, tìm hiểu và với sự hướng dẫn của cô giáo Nguyễn Thị Liên Anh
cùng với thầy Nguyễn Mạnh Tiến , em đã hoàn thành đề tài của mình. Vì có nhiều yếu tố
tác động mà đề tài thực hiện vẫn còn nhiều thiếu sót, em mong nhận được sự góp ý của
các thầy cô giáo để đề tài được hoàn thiện hơn nữa.

Hà Nội, ngày tháng

năm 2015

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đức Bình

5


Chuơng 1: Mô tả công nghệ máy Palletizer

CHƯƠNG 1: MÔ TẢ CÔNG NGHỆ MÁY PALLETIZER

1.1.Định nghĩa
Palletizer là một thiết bị trong công nghiệp có vai trò xếp các hộp thành phẩm
riêng lẻ thành các khối lớn lên 1 tấm pallet để tiện cho xe nâng vận chuyển.

Hình 1.1: Máy Palletizer

1.2.Cấu tạo và hoạt động
Để hình dung rõ hơn về hoạt động của Palletizer ta tìm hiểu cụ thể sơ đồ xếp
hộp và các lớp của máy trong LINE-RGB của nhà máy PepsiCo Bắc Ninh như sau:

Hinh 1.2: Sơ đồ xếp hộp vào pallet

6

Chuơng 1: Mô tả công nghệ máy Palletizer

Khối pallet được tạo thành có lớp lẻ (1,3,5..) được xếp theo mẫu Pattern Even
và lớp chẵn (2,4..) được xếp theo mẫu của Pattern Odd.
Để xếp được các thùng thành phẩm riêng rẽ thành khối vuông vắn thì phải trải
qua 4 công đoạn:

Hình 1.3: Quy trình xếp Pallet
1.2.1.Công đoạn xoay hộp (Rotator)
a) Nhiệm vụ:
Cung cấp các thùng thành phẩm và xoay hộp theo đúng yêu cầu để phục
vụ cho công đoạn tạo lớp phía sau.
b) Hoạt động:
Nhờ các cảm biến đếm PLC sẽ biết được hộp nào cần được xoay và tác
động cơ cấu xoay để xoay hộp.

7


Chuơng 1: Mô tả công nghệ máy Palletizer

Hình 1.4: Sơ đồ công đoạn xoay hộp
+Ví dụ: Ở lớp chẵn có hộp 2,3,8,9 cần xoay. Lớp lẻ tất cả hộp cần xoay.

Hình 1.5: Phân bố hộp trong 1 lớp
1.2.2.Công đoạn tạo lớp (Pusher)
a)Nhiệm vụ:
Đưa các hộp đã được xoay đúng chiều vào để tạo lớp két.
b)Hoạt động:

+Khi cảm biến đếm đủ số lượng 1 hàng, thanh đẩy 1 sẽ đẩy hàng két đó sang vị
trí thanh đẩy số 2. Khi đẩy hết các hàng trong 1 lớp, thanh đẩy 2 sẽ tự động gạt lớp đó
sang bàn transfer table.
*Đối với lớp chẵn: Có 3 hàng két(1,2,3,4/5,6/,7,8,9,10)
*Đối với lớp lẻ: Có 2 hàng két(1,2,3,4,5/6,7,8,9,10)

8


Chuơng 1: Mô tả công nghệ máy Palletizer

Hình 1.6: Sơ đồ công đoạn tạo lớp
1.2.3.Công đoạn làm khít và xếp lớp lên Pallet (Closer)
a) Nhiệm vụ:
Làm khít lớp két và hạ lớp két xuống Pallet.
b) Hoạt động:
Sau khi lớp két được gạt sang bàn Transfer Table, Cơ câu nâng hạ
(Stripper) sẽ đưa lớp két đến vị trí phù hợp, sau đó bộ phận làm khít (Edge
Closer) hoạt động làm khít lớp két. Lớp két sau khi được làm khít, sẽ được thả
xuống pallet.

9


Chuơng 1: Mô tả công nghệ máy Palletizer

Hình 1.7: Sơ đồ công đoạn làm khít và xếp lớp lên Pallet

1.2.4.Công đoạn nạp/đẩy Pallet (Pallet magazine)
a) Nhiệm vụ:

Đưa pallet đầy ra ngoài đồng thời nạp pallet trống vào để thực hiện một
chu trình nạp két mới.

b) Hoạt động:
Khi có tín hiệu báo đầy pallet hệ thống băng tải sẽ phối hợp với nhau để
đưa pallet đầy ra ngoài đồng thời đưa pallet mới vào.

10


Chuơng 1: Mô tả công nghệ máy Palletizer

Hình 1.8: Sơ đồ khu vực đây/nạp Pallet

11


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

CHƯƠNG 2: TRANG BỊ ĐIỆN CỦA MÁY PALLETIZER
2.1.Trang bị điện khu vực cấp két (Rotator)
Như đã nói ở chương 1, khu vực này có nhiệm vụ xoay chiều két cho đúng để
đưa vào khâu xếp lớp ở phía sau. Để làm được việc này, ở đây sử dụng hệ thống 5
băng tải nối tiếp nhau, mỗi băng tải được truyền động bởi 1 động cơ điều khiển bởi
PLC có các cảm biến hỗ trợ. Cơ cấu xoay được đặt trên băng tải số 2.

Hình 2.1: Sơ đồ khu vực cấp két

12

Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Sau đây là sơ đồ trang bị điện của các động cơ và cơ cấu chấp hành:

+Động cơ M1:

Hình2.2: Sơ đồ trang bị điện của động cơ M1(điều khiển thường có brake)

*Tác dụng: Truyền động cho băng tải 1.
*Hoạt động: Khi có hộp đi vào băng tải cảm biến sẽ phát hiện và gửi tín hiệu
(I5.0) về cho PLC.Sau đó, PLC sẽ gửi tín hiệu ra (Q14.0) cấp điện cho cuộn hút, đóng
tiếp điểm K1161 động cơ chạy thuận, khi động cơ cần dừng hệ thống phanh (brake) sẽ
hoạt động để dừng động cơ.

13


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

14


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

+ Động cơ M2:

Hình 2.3: Sơ đồ trang bị điện của động cơ M2(điều khiển bằng biến tần không có
brake)
* Tác dụng: Truyền động cho băng tải 2.

*Hoạt động: : Khi có hộp đi vào băng tải cảm biến sẽ phát hiện và gửi tín hiệu
(I5.1) về cho PLC. Khác với động cơ M1, động cơ M2 được điều khiển bằng biến tần
Danfoss, khi có tín hiệu RUN từ PLC biến tần sẽ điều khiển chạy động cơ.

15


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Hình 2.4: Đầu ra Q14.1 từ PLC truyền tín hiệu để biến tần điều khiển động cơ M2
+Động cơ M3:
*Tác dụng: Truyền động cho băng tải 3.
*Hoạt động: Tương tự động cơ M1. Nhưng không có phanh brake.
+Động cơ M4:
*Tác dụng: Truyền động cho băng tải 4.
*Hoạt động: Tương tự động cơ M3.
+Động cơ M5:
*Tác dụng: Truyền động cho băng tải 5.
*Hoạt động: Tương tự động cơ M2. Nhưng có hệ thống phanh brake.
+Cơ cấu xoay hộp:
*Tác dụng: Xoay chiều hộp
*Hoạt động: Khi có tín hiệu từ PLC ra (Q14.2) sẽ tác động vào cơ cấu để xoay
chiều hộp.

16


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Hình 2.5: Trang bị điện của Rotator

2.2.Trang bị điện của khu vực tạo lớp két (Pusher)
Sau khi hộp đã được xoay đúng chiều và đang ở băng tải số 5, cảm biến I15.7
kiểm tra lại 1 lần nữa. Nếu sai, máy sẽ dừng, nếu đúng, băng tải sẽ đưa hộp vào vị trí
đẩy, tùy vào thứ tự hộp mà cơ cấu ngăn sẽ tác động phù hợp. Khi các hộp đã vào đầy
đủ 1 lượt đẩy. Cảm biến I5.3 sẽ tác động băng tải 5 dừng cấp hộp để thanh đẩy 1 đẩy
lớp hộp sang phía thanh đẩy 2. Do có thanh layer stopper nên hộp không bị văng ra
ngoài. Khi thanh đẩy 1 đã đẩy đủ lớp, thanh layer stopper sẽ rút xuống, thanh đẩy 2
gạt cả lớp hộp sang bàn transfer table, kết thúc công đoạn tạo lớp pallet.

17


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Hình 2.6: Sơ đồ khu vực tạo lớp két

Như vậy, ở công đoạn này, sẽ có 4 động cơ M6, M7, M8, M9, 2 cơ cấu ngăn hộp
và cơ cấu layer stopper. Trang bị điện của chúng như sau:
+Động cơ M6:
*Tác dụng: Truyền động cho băng tải đưa hộp vào vị trí đẩy.
*Hoạt động: Giống động cơ M2.

+Động cơ M7:
*Tác dụng: Truyền động cho thanh đẩy 1
*Hoạt động:Giống động cơ M5
+Động cơ M8:
*Tác dụng: Truyền động cho thanh đẩy 2
*Hoạt động:Giống động cơ M5

18


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

+Động cơ M9:
*Tác dụng: Nâng hạ thanh đẩy 2
*Hoạt động:Giống động cơ M5
+Cơ cấu ngăn hộp:
*Tác dụng: Ngăn các lớp hộp, mục đích để tiện cho việc tạo lớp.
*Hoạt động: Khi có tín hiệu ra từ PLC cơ cấu sẽ tác động.

Hình 2.7: Cơ cấu ngăn hộp

+Cơ cấu layer stopper:
*Tác dụng: Cơ cấu này có tác dụng chặn lớp hộp, để lớp hộp tránh bị văng ra
ngoài khi thanh đẩy 1 đẩy.
*Hoạt động: : Khi có tín hiệu ra từ PLC (Q19.2) cơ cấu sẽ tác động, thanh layer
stopper dựng lên chắn không cho hộp bay ra ngoài.

19


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Hình 2.8: Cơ cấu chặn hộp (Layer Stopper)

2.3.Trang bị điện khu vực làm khít và xếp lớp lên Pallet (Closer).
Sau khi thanh đẩy 2 đẩy lớp két sang bàn transfer table, động cơ “lifter drive”
nâng bàn transfer table lên đến đúng đến vị trí lớp két trong pallet. Sau đó, nhờ động

cơ M17 bàn transfer table di chuyển sang khu vực làm khít lớp két. Tại đây, động cơ
M10 sẽ hoạt động di chuyển thanh layer bar xuống cố định 1 chiều lớp két. Sau đó các
cơ cấu làm khít hoạt động đóng dập cho lớp két khít lại thành khối vuông vắn. Khi đã

20


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

làm khít xong, thanh layer bar rút ra hạ lớp két xuống pallet. Trang bị điện của công
đoạn này như sau:
+Động cơ “lifter drive”:
*Tác dụng: Nâng hạ bàn transfer table.

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống nâng Stripper

*Hoạt động: Động cơ Lifter drive chạy khi aptomat Q1111 đóng điện cấp cho biến
tần T1111, đồng thời biến tần nhận được các tín hiệu điều khiển tương ứng với các chế độ
hoạt động : Q17.0, Q17.1 và nhận tín hiệu vị trí từ PLC thông qua cổng profibus. Cảm
biến báo vị trí sử dụng encoder nối vào cổng X15 của biến tần. Biến tần dc nối điện trở
xả R1131.

21


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Hình 2.10: Sơ đồ biến tần SEW
+Động cơ M17:
*Tác dụng: Truyền động di chuyển bàn transfer table

*Hoạt động: Giống động cơ M5
+ Động cơ M10:
*Tác dụng: Truyền động cho thanh Layer bar.
*Hoạt động: Giống động cơ M5.

+Cơ cấu làm khít hộp:
*Tác dụng: làm cho lớp két vuông vắn trước khi hạ xuống Pallet
*Hoạt động: Khi có tín hiệu từ PLC ra đồng thời thanh lifter đã hạ xuống, cơ cấu
sẽ hoạt động lần lượt dập khít khối hộp vuông vắn.
22


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

Hình 2.11: Sơ đồ cơ cấu làm khít hộp

23


Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

2.4.Trang bị điện khu vực nạp/đẩy Pallet (Pallet Magazine).
Pallet sau khi đã được xếp đầy két hàng, sẽ được đẩy ra nhờ 3 băng tải nối tiếp
nhau (M14, M15 và M16), đồng thời pallet trống sẽ được nạp vào nhờ băng tải (M13)
và cơ cấu. Động cơ M12 có tác dụng nâng khối Pallet trống lên để băng tải đưa Pallet
trống vào khu Pallet chờ.

Hình 2.12: Sơ đồ khu vực nạp/đẩy Pallet

24

Chuơng 2: Trang bị điện của máy Palletizer

25