Đồ án chiết rót-Đại học công nhiệp Hà Nội

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

MỤC LỤC

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 1


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

DANH MỤC BẢNG

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 2


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

DANH MỤC HÌNH

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 3


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 cô trong khoa Công nghệ kỹ thuật
Điện - Điện Tử và các bạn.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy giáo, cô giáo trong khoa
Công nghệ kỹ thuật 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 Võ Thị Cẩm Thùy, 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 hoàn 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 ĐH Điện 4 - K8 cùng toàn thể các bạn sinh viên trong khoa
Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện Tử đã luôn bên cạnh giúp đỡ, động viên và
đóng góp ý kiến cho chúng em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn
thành đồ án tốt nghiệp.

Hà Nội, ngày 20, tháng 03, năm 2017
Nhóm sinh viên thực hiện

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay tự động hóa các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp là hết sức
quan trọng đối với sự phát triển của một quốc gia. Với các quốc gia phát triển
như Mỹ, Nhật…thì tự động hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các
nước này máy móc hầu như đã thay thế con người, số lượng công nhân trong
nhà máy đã giảm hẳn và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ
sư có trình độ, điều khiển giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 4

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

tính. Việt Nam là nước đang phát triển thì nhu cầu hiện đại hóa công nghiệp là
điều hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh tế.
Một trong những ứng dụng giám sát đó là WinCC (Windows Control
Centre), nó giúp ta điều khiển và giám sát toàn bộ quá trình sản xuất thông qua
máy tính mà không phải trực tiếp xuống nơi sản xuất để quan sát. Những điều
trên chứng tỏ tầm quan trọng của tự động hóa và việc ứng dụng WinCC trong
lĩnh vực tự điều khiển động hóa.
Ngày nay, do nhu cầu của người tiêu dùng, ngành sản xuất đồ uống đóng
chai đang phát triển cực kỳ mạnh mẽ. Trong khi đó ở Việt Nam có rất ít các dây
chuyền sản xuất hiện đại, đảm bảo vệ sinh. Việc nhập ngoại các dây chuyền sản
xuất là rất tốn kém.
Với những lý do trên kết hợp với yêu cầu của đề tài được giao là: “Nghiên
cứu, xây dựng mô hình trong phòng thí nghiệm từ các bài toán thực tế có sư
dụng PLC S7-1200 và WinCC”. Chúng em xin áp dụng vào đề tài: “Nghiên
cứu và thiết kế một dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai sư dụng PLC S71200 và giám sát bằng WinCC”.
Hà Nội, ngày 20, tháng 03, năm 2017
Nhóm sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ
ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐÔNG
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 nhờ sự chính xác
cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chuyên môn 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
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 5


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

vụ,nó đáp ứng được những đòi hỏi không 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 công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản
phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất
thường sử dụng công 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.
Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai
thì dây chuyền chiết rót đóng nắp là một khâu không thể thiếu và rất quan
trọng.
Với ý nghĩa đó em chọn đề tài: “Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ
thống chiết rót, đóng nắp chai sư dụng PLC S7-1200 và WinCC”.
1.2. Mục tiêu của đề tài
- Chế tạo thành công mô hình chiết rót và đóng nắp chai.
- Sử dụng PLC S7-1200 để xây dựng chương trình điều khiển.
- Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC.
- Mô hình hoạt động ổn định, linh hoạt.
1.3. Phương pháp và phương tiện nghiên cứu

Do chúng em chưa có kinh nghiệm chế tạo mô 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 mô hình nhỏ, thiết kế trên lý thuyết: Chúng
em đã thực hiện thiết kế và chế tạo sản phẩm.
- Phương pháp tính toán: Tính toán lựa chọn các linh kiện, từ thực nghiệm
điều chỉnh các thông số cho phù hợp công nghệ.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 6


Đồ Án Tốt Nghiệp

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 7

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRONG
PHÒNG THÍ NGHIỆM
2.1. Tổng quan về mô hình
2.1.1. Nguyên lý hoạt động của mô hình

Hình 2.1. Bản vẽ của mô hình
Mô hình dây chuyền công 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
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 8


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

máy bơm nước hoạt động, thể tích nước được kiểm soát thông 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.
- Nắp chai Nutri 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 Nutri boost )
•
•
•
•
•
•
•

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.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 9


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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

- 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 toàn vệ sinh,
không đóng cặn, gỉ sét và gây ra các nấm mốc vi sinh.
2.1.4. Các chức năng chính của mô hình.
- Mô 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 mô 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 công nghệ chiết rót và đóng nắp chai
a, Chiết nước vào chai
Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ
có cách chiết khác nhau như: nước có gaz, nước không 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
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 10


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 không. Ngoài ra còn sử dụng
ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ
dừng lại. Phương pháp này có độ chính xác không 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 không đổi. Phương pháp này chỉ sử dụng cho các sảm phẩm có

-

giá trị thấp, không yêu 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 không: 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 không cho gaz thoát khỏi chất lỏng.
với phương pháp rót đẳng áp thông 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:

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 11


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

Hình 2.2. Công đoạn chiết nước vào chai

Hình 2.3.Công 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 công nghiệp. Máy có tác dụng đóng bao kín các
loại chai thủy tinh, nhựa đảm bảo việc niêm phong kín, không rò rỉ chất lỏng ra
ngoài.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 12


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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. Công đoạn vặn nắp chai
2.2. Giải thích thiết bị trong mô 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
một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang
lại hiệu quả kinh tế cao.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 13


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 mòn, ít chịu ảnh hưởng của môi 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 ngoài có phủ lớp
silicol dầy 1/4 bề dầy băng tải, giá thành cao được nhập ngoại được sử dụng
trong máy móc đòi hỏi độ chính xác cao và yêu cầu công nghệ cao.
- Ngoài ra còn 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 bị 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 mô 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.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 14


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 15


Đồ Án Tốt Nghiệp
-

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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.
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 16


Đồ Án Tốt Nghiệp
-

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 không 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.

• Nhược điểm của động cơ xoay chiều:
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 17


Đồ Án Tốt Nghiệp
-

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

Khi dùng trọng tải lớn thì chịu quá tải kém.
Luôn vận hành gắn với hệ thống xoay chiều có sẵn.
Cấu trúc điều khiển phức tạp khó mô tả toán 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 mô 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 công suất nhỏ dễ kiếm trên thị trường.
2.2.3.Lựa chọn hệ thống khí nén.
• Cấu trúc hệ thống điều khiển bằng khí nén.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 18

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 19


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

Bảng 2.1. Các loại xilanh thường gặp
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.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 20

Đồ Án Tốt Nghiệp
-

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 còn 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
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

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 21


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

các lò xo hồi khi không có bất kỳ một tín hiệu điều khiển nào. Người ta
thường gọi đó là trạng thái không. Hai trạng thái còn 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.
Ngoài chức năng đảo chiều cơ cấu chấp hành, các van 5/3 khác nhau bởi
trạng thái không và vì vậy được lựa chọn vì những mục đích sử dụng khác
nhau: Van 5/3 trạng thái không 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 còn 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 dòng khí nén chảy theo một hướng khi lực do khí
nén gây ra lớn hơn lực lò 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 dòng chảy của
dòng khí xả. Khi có van xả nhanh, khí xả trong buồng
xilanh không 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.
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 quá 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 công nghệ và năng

suất.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 22


Đồ Án Tốt Nghiệp
-

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 công 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.
• Yêu cầu tối thiểu trong công nghiệp, khí nén cũng phải được xử lý sơ bộ đảm
bảo các tiêu chuẩn:
-

Áp suất ổn định.
Khô và Không 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…
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 công nghiệp.
Giá thành hợp lý.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 23


Đồ Án Tốt Nghiệp


GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy

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 quá trình
vật lý hay hóa học ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu
điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó.
b. Phân loại.
• Theo tín hiệu đầu ra:
-

Cảm biến ON/OFF:

-

Cảm biến tương tự:

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 24


Đồ Án Tốt Nghiệp

-

Cảm biến số:

• Theo tín hiệu đầu vào:
-

Cảm biến vị trí.
Cảm biến khối lượng, lực.
Cảm biến áp suất.
Cảm biến vận tốc, gia tốc.
Cảm biến nhiệt độ.

Cảm biến nồng độ.

• Theo bản chất và cấu tạo:
-

Cảm biến quang điện.
Cảm biến tiệm cận điện dung.
Cảm biến siêu âm.
Cảm biến nhiệt.
Cảm biến lazer.
Cảm biến điện cảm.

c. Một số loại cảm biến.
• Cảm biến tiệm cận.


Đặc điểm cảm biến tiệm cận:
Phát hiện vật không cần tiếp xúc.

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiTrang 25

GVHD: Võ Thị Cẩm Thùy