Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn tại Phú Yên

LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thế Lực đã tận tình hướng dẫn, dạy
dỗ về mặt chuyên môn, động viên khích lệ về mặt tinh thần và tạo mọi điều kiện cho em
hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Cám ơn các thầy cô giáo khoa Cơ - Điện, đặc biệt là bộ môn Tự Động Hoá đã quan
tâm, tạo điều kiện giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như làm đồ
án.
Chúng em cũng xin cảm ơn ban giám hiệu nhà trường Đại Học Mỏ địa chất Hà Nội
đã tạo môi trường lành mạnh, bổ ích cho chúng em học tập và phát triển bản thân trong
suốt 5 năm học vừa qua
Cuối cùng, tuy chúng em cố gắng hoàn thành tốt đồ án, song do kiến thức còn hạn
chế không thể tránh khỏi những sai sót, rất mong được sự góp ý tận tình của các thầy cô
giáo và các bạn.

1


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, và đang hướng
đến là một nước công nghiệp trong tương lại không xa. Để đạt được điều này, nền công
nghiệp Việt Nam đã phát triển không ngừng, một trong số đó là lĩnh vực tự động hóa,
để giúp giảm nhân công và tăng năng suất lao động.
Lĩnh vực tự động hóa nước nhà đã có nhiều bước tiến vượt bậc khi có sự hỗ trợ
từ kỹ thuật điện tử, tin học, cùng với sự lớn mạnh của lý thuyết điều khiển tự động.
Trong nội bộ tự động hóa nói chung, phát triển hơn cả không thể không nhắc tới các bộ
điều khiển logic có thể lập trình được, hay còn gọi là PLC (Programmable logic
controller). Ngay từ khi mới ra đời PLC nó đã trở thành cơ sở của nền công nghiệp tự
động hóa, 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, đọc xử lý bằng phần mềm do người sử dụng lập nên
và cài đặt.
Vì muốn củng cố những kiến thức đã học về PLC trong suốt quá trình học tập, cùng

với quá trình thực tập ngoài thực tế, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thế
Lực bộ môn Tự động hóa – trường Đại học Mỏ - Địa chất, em đã quyết định làm đồ án
“ Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn tại Phú Yên”. Đồ án
em tập trung sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 để ứng dụng gắp chai bia
cho nhà máy tại Phú Yên. Đồ án được chia làm 3 chương như sau:
Chương 1: Tổng quan cung về nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên
Chương 2: Hệ thống gắp chai bia của nhà máy
Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho nhà máy bia Sài Gòn – Phú
Yên.
Do hiểu biết của bản thân còn nhiều hạn chế, cộng với kinh nghiệm thực tế
chưa co, nên đồ án không thể tránh được sự sai sót. Rất mong được sự góp ý của qúy
thầy cô, cùng các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Lực, các thầy cô giáo trong bộ môn
Tự động hóa, cùng các cô chú đang làm việc tại nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên đã
hướng dẫn tận tình và tạo điều kiện để em có thể hoàn thành đồ án này.

2


Hà Nội, ngày 9 tháng 5 năm 2107
Sinh viên
Phùng Văn Minh

3


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................2
MỤC LỤC ..................................................................................................................4

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...............................................................................7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - YÊN ....................9
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển ..................................................................9
1.1.1. Quá trình hình thành và phát triển ......................................................... 9
1.1.2. Các thành tích chứng nhận.................................................................... 11
1.1.3. Vị trí địa lý ............................................................................................... 12
1.2. Chức năng, nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức trong nhà máy ............................... 13
1.2.1. Chức năng và nhiệm vụ..........................................................................13
1.2.2. Cơ cấu tổ chức trong nhà máy ............................................................... 13
1.3. Quy trình sản xuất ........................................................................................ 15
1.4. Công đoạn thành phẩm bia .........................................................................16
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GẮP CHAI THÀNH PHẨM CỦA NHÀ MÁY ......20
2.1 Giới thiệu về hệ thống ...................................................................................20
2.2 Cấu tạo của hệ thống ..................................................................................... 20
2.3 Các thiết bị trong hệ thống ...........................................................................27
2.3.1 Động cơ ....................................................................................................27
2.3.2 Các cảm biến ............................................................................................ 29
2.3.3 Van điện từ ............................................................................................... 32
2.3.3.1 Van điện từ Airtac 3V220-08 ........................................................... 32
2.3.3.2 Van điện từ ........................................................................................ 32
2.3.4 Xilanh .......................................................................................................34
2.3.5 PLC S5 ......................................................................................................34
2.3.6. Giới thiệu về biến tần EVF 8204-E ........................................................ 34
4


2.4 Nguyên lý hoạt động ...................................................................................... 34
2.5 Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển của hệ thống ..........................................35
2.5.1 Sơ đồ mạch lực.......................................................................................... 35
2.5.2 Sơ đồ mạch điều khiển ............................................................................38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GẮP CHAI
CHO NHÀ MÁY BIA ..................................................................................................41
3.1 Các yêu cầu ....................................................................................................41
3.1.1 Yêu cầu về công nghệ ..............................................................................41
3.1.2 Yêu cầu về điều khiển ..............................................................................41
3.1.3 Yêu cầu thiết bị......................................................................................... 41
3.2 Chọn thiết bị ...................................................................................................42
3.2.1 Bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200..................................................... 42
3.2.1.1 Bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200..................................................42
3.2.1.2 CPU 1214C DC/DC/DC ......................................................................45
3.2.2 Biến tần ABB-ACS550 ............................................................................47
3.3 Mô hình hệ thống điều khiển ........................................................................48
3.4 Thiết kế mạch cho hệ thống ..........................................................................49
3.5 Thuật toán điều khiển và chương trình ....................................................... 56
3.5.1 Lưu đồ thật toán chính ............................................................................56
3.5.2 Lưu đồ thuật toán khởi động...................................................................57
3.5.3 Lưu đồ thuật toán làm việc của hệ thống ...............................................58
3.5.4 Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống ........................................................... 59
3.5.5 Lưu đồ thuật toán sự cố của hệ thống ....................................................60
3.6 Chương trình PLC ........................................................................................ 61
3.6.1 Chương trình chính .................................................................................61
3.6.2 Chương trình khởi động ..........................................................................61
3.6.3 Chương trình làm việc .............................................................................63
3.6.4 Chương trình sự cố ..................................................................................66
3.6.5 Chương trình dừng ..................................................................................67
5


KẾT LUẬN ..............................................................................................................68

6


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Chi nhánh công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung tại Phú Yên ..9
Hình 1. 2: Cơ cấu tổ chức trong nhà máy ............................................................. 13
Hình 1. 3:: Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ ........................................14
Hình 1. 4: Sơ đồ quy trình sản xuất bia ................................................................ 15
Hình 1. 5: Sơ đồ quy trình thành phẩm bia .......................................................... 16
Hình 1. 6: Máy rửa chai .......................................................................................... 17
Hình 1. 7: Máy chiết bia ......................................................................................... 19
Hình 2. 1: Hệ thống gắp chai bia ...........................................................................21
Hình 2. 2: sơ đồ của hệ thống .................................................................................22
Hình 2. 3: Sơ đồ về bàn bốc chai tự động ............................................................. 24
Hình 2. 4: Cấu tạo của đầu bốc chai ......................................................................24
Hình 2. 5: Sơ đồ về hành trình chuyển động của bàn bốc chai........................... 25
Hình 2. 6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển...................................................................26
Hình 2. 7: Động cơ truyền động chính ..................................................................27
Hình 2. 8: Động cơ dẫn động băng tải keg ra ....................................................... 29
Hình 2. 9: Cảm biến cảm ứng NJ20 + U1 + E2 ....................................................29
Hình 2. 10: Cảm biến E3JM-DS70M4- .................................................................30
Hình 2. 11: Van điện từ Airtac 3V220-8 ................................................................ 32
Hình 2. 12: Van điện từ Airtac 4V220-08 .............................................................. 33
Hình 2. 13: Xilanh lực khí nén ...............................................................................34
Hình 2. 14: Sơ đồ mạch lực cho động cơ ............................................................... 36
Hình 2. 15: Sơ đồ mạch tạo nguồn 24VDC cho mạch điều kiển ......................... 37
Hình 2. 16: Đấu nối biến tần với động cơ.............................................................. 37
Hình 2. 17: Sơ đồ cấp khí cho xilanh lực .............................................................. 38
Hình 2. 18: Tiếp điểm an toàn và bộ hãm motor..................................................39
Hình 2. 19: Ghép nối đầu vào PLC........................................................................39

Hình 2. 20: Ghép nối đầu ra của PLC ...................................................................40
Hình 2. 21: Ghép nối đầu ra PLC ..........................................................................40
7


Hình 3. 1: PLC Siemens s7 1200 ............................................................................42
Hình 3. 2: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC ...............................................46
Hình 3. 3: Biến tần ABB-ACS550 ..........................................................................47
Hình 3. 4: Sơ đồ mô hình hệ thống điều khiển ..................................................... 48
Hình 3. 5: sơ đồ mạch khí nén ................................................................................49
Hình 3. 6: Sơ đồ mạch lực ...................................................................................... 50
Hình 3. 7: Sơ đồ mạch điều khiển ..........................................................................51
Hình 3. 8: Sơ đồ cấp nguồn điều khiển .................................................................53
Hình 3. 9: Sơ đồ ghép nối các chân PLC ............................................................... 54
Hình 3. 10: Lưu đồ chương trình chính ................................................................ 56
Hình 3. 11: Lưu đồ chương trình khởi động ......................................................... 57
Hình 3. 12: Chương trình làm việc ........................................................................58
Hình 3. 13: Chương trình dừng .............................................................................59
Hình 3. 14: Chương trình sự cố .............................................................................60
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Thông số động cơ chính .........................................................................27
Bảng 2. 2 Thông số động cơ đẫn động băng tải chai ...........................................28
Bảng 2. 3 Thông số động cơ dẫn động băng tải keg ............................................28
Bảng 2. 4 Thông số kỹ thuật của cảm biến E3JM-DS70M4 ................................ 30
Bảng 3. 1 Các loại PLC S7-1200 và thông số ........................................................ 43
Bảng 3. 2 Phân công chân vào ra của PLC ........................................................... 54

8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - YÊN

Hình 1. 1: Chi nhánh công ty cổ phần bia Sài Gòn - Miền Trung tại Phú Yên

1.1. Lịch sử hình thành và phát triển
1.1.1. Quá trình hình thành và phát triển
Năm 1996-1998, công ty Liên doanh bia Sài Gòn-Phú Yên được xây dựng bởi công
ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) và công ty Sản xuất xuất nhập khẩu công
nghiệp Phú Yên. Ngày 16/10/1996, UBND tỉnh Phú Yên đã cấp giấy phép thành lập số
006042/GP-TLDN-02, ngày 23/11/1996, sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Phú Yên cấp giấy
chứng nhận đăng ký kinh doanh số 049724 cho công ty hoạt động. Vào thời điểm đó,
tổng vốn đầu tư của công ty là 148 tỷ đồng với 5 tỷ đồng vốn điều lệ, nhà máy hoạt động
với công suất 10-20 triệu lít mỗi năm. Kể từ ngày dược cấp giấy phét thành lập, công ty
được phép hoạt động trong thời gian 20 năm.
Từ tháng 11/1996 đến 11/1998, công ty tiến hành làm thủ tục và thực hiện công tác
đầu tư xây dựng cơ bản nhà máy sản xuất bia và các cơ sở vật chất. Đến tháng 12/1998,
công ty chính thức đi vào hoạt động sản xuất kinh doanh. Ngày 1/5/2005, công ty Liên
doanh bia Sài Gòn-Phú Yên được chuyển thành công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Phú Yên,
9


hiện nay là công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung chi nhánh Phú Yên, trực thuộc
tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) theo giấy phép số 360300069
được cấp vào ngày 28/3/2005 và chính thức đi vào hoạt động. Công ty là đơn vị hoạch
toán độc lập, có tư cách pháp nhân, có con dấu và tài khoản riêng.
Trong quá trình xây dựng và phát triển, công ty đã tập trung đầu tư, mua sắm thiết bị,
máy móc, tạo mọi điều kiện thuận lợi để sản xuất sản phẩm chất lượng cao. Với hệ thống
sản xuất đồng bộ và điều khiển hoàn toàn tự động của Cộng hoà liên bang Đức, nhà máy
sản xuất của công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung chi nhánh Phú Yên là nhà máy
hiện đại và đồng bộ nhất Việt Nam khi đó. Trong quá trình sản xuất, công ty luôn tuân

thủ các chế độ bảo trì, bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hệ thống thiết bị hoạt động thông
suốt và giảm thiểu các sự cố kỹ thuật. Khi dây chuyền vận hành, chỉ cần một đội ngũ
giám sát tối thiểu để thực hiện toàn bộ quy trình sản xuất. Điều này cho thấy tất cả sản
phẩm của nhà máy đều được sản xuất theo quy trình chặt chẽ, đạt tiêu chuẩn chất lượng
quốc tế, với chi phí ở mức thấp nhất.
Bên cạnh việc kết hợp sử dụng công nghệ sản xuất truyền thống và hiện đại, nâng cao
chất lượng, đào tạo nguồn nhân lực là những yếu tố được công ty quan tâm hàng đầu.
Hằng năm, công ty thường xuyên cử cán bộ, công nhân viên tham gia các khoá đào tạo
để nâng cao trình độ chuyên môn. Đến năm 2004, trong tổng số 208 cán bộ, công nhân
viên thì có 70 người có trình độ đại học và trên đại học, 31 người có trình độ cao đẳng
và trung cấp, 34 người có trình độ sơ cấp và công nhân nghề, 73 lao động phổ thông.
Nhìn chung, lực lượng cán bộ trẻ của công ty đều năng động, sáng tạo và có tri thức. Để
có được kết quả như trên, điều có thể khẳng định là với chủ trương đúng đắn, xác định
từng bước đi phù hợp, sự điều hành linh hoạt của công ty đã kích thích sự phát huy sáng
kiến cải tiến kỹ thuật trong sản xuất của cán bộ công nhân viên. Với sáng chế về robot
bốc chai trong dây chuyền chiết chai của nhà máy do nhóm kỹ sư của công ty thiết kế
và lắp đặt đưa vào vận hành, đã giảm chi phí trong mỗi năm hàng tỷ đồng, cải thiện điều
kiện làm việc của người lao động, sáng chế này đã đạt huy chương vàng tại hội chợ thiết
bị đồ uống Việt Nam-Techmart tổ chức ở Hà Nội năm 2003 và đạt giải khuyến khích
giải thưởng sáng tạo Khoa học công nghệ Việt Nam-VIFOTEC năm 2005. Riêng 2006,
có 12 sáng kiến cải tiến trong dây chuyền sản xuất bia tại nhà máy đã làm lợi cho cong
ty hàng trăm triệu đồng, 6 cá nhân công ty được bình chọn danh hiệu chiến sĩ thi đua
10


ngành công nghiệp. Những thành quả của công ty đạt được trong những năm qua, nhất
là 2 năm thực hiện nhiệm vụ theo mô hình mới, cũng là kết quả của sự bồi dưỡng trí tuệ
của tập thể lãnh đạo công ty.
Trong bước trưởng thành bằng hiệu quả kinh tế, công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền
Trung chi nhánh Phú Yên đã đồng thời tạo dựng về văn hoá doanh nghiệp, biểu hiện của

kinh doanh đúng pháp luật, đảm bảo chất lượng sản phẩm, tạo niềm tin cho khách hàng.
Xây dựng tốt đời sống văn hoá, các hoạt động văn nghệ-thể dục thể thao được duy trì,
tích cực tham gia các phong trào xã hội từ thiện, môi trường công ty xanh, sạch, đẹp. Là
đơn vị đi đầu trong phong trào sáng tạo không chỉ của tỉnh mà là của cả ngành công
nghiệp. Năm 2005, công ty vinh dự được
1.1.2. Các thành tích chứng nhận
Nhà máy được Chính phủ khen vào các năm:
Năm 2000: nhà máy nhận bằng khen của Thủ tướng Chính phủ.
Năm 2001, 2003: nhà máy nhận cờ thi đua xuất sắc của Thủ tướng Chính phủ.
Năm 1996-2001: nhà máy nhận Huân chương Lao động hạng III của Chủ tịch nước.
Nhà máy được Bộ Công nghiệp khen vào các năm:
Năm 2001: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Công nghiệp.
Nhà máy được Tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn khen vào các năm:
Năm 2005, 2006: nhà máy nhận giấy khen của Tổng công ty Bia rượu nước giải khát
Sài Gòn.
Năm 2005: nhà máy nhận bằng khen của Hiệp hội Bia rượu nước giải khát Việt Nam
về thành tích xuất sắc.
Các thành tích, khen thưởng về công atsc nộp thuế:
Năm 2000: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Tài chính.
Năm 2006: nhà máy nhận bằng khen của Cục thuế tỉnh Phú Yên.
Các thành tích, khen thưởng về công tác Bảo hộ lao động:
Năm 2002: nhà máy nhận bảng khen của Thủ tướng Chính phủ về công tác Phòng
cháy chữa cháy.
Năm 2006: nhà máy nhận bảng khen của Bộ Công nghiệp về thành tích 5 năm thực
hiện luật Phòng cháy chữa cháy.
Các thành tích, khen thưởng về công tác Bảo hiểm xã hội:
11


Năm 2000, 2001: nhà máy nhận bằng khen của UBND tỉnh.

Năm 2003, 2006: nhà máy nhận bằng khen của Bảo hiểm xã hội Việt Nam.
Các thành tích, khen thưởng về hoạt động từ thiện:
Năm 2004: nhà máy nhận bằng khen của UBND tỉnh về thành tích đóng góp quỹ vì
người nghèo và bằng khen của UBND tỉnh về thành tích đóng góp quỹ xoá mù do đục
thuỷ tinh thể.
Các thành tích, khen thưởng về hoạt động thương mại:
Năm 2001, 2002, 2003: nhà máy nhận giấy khen của sở Thương mại và Du lịch tỉnh
Phú Yên.
Năm 2001, 2002, 2003: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Thương mại.
Các thành tích, khen thưởng về hoạt động văn hoá văn nghệ:
Năm 2001, 2002, 2003: nhà máy nhận bằng khen của Bộ Văn hoá nghệ thuật.
Các thành tích, khen thưởng về công tác xây dựng Đảng Cộng sản Việt Nam.
Năm 2002, 2003, 2004: nhà máy nhận giấy khen của Đảng uỷ.
Các thành tích, khen thưởng về công tác xây dựng Đoàn thanh niên Cộng sản:
Năm 2001, 2002, 2003, 2004: nhà máy được chứng nhận là Đoàn cơ sở vững mạnh
xuất sắc.
1.1.3. Vị trí địa lý
Công ty nằm ở cửa ngõ Bắc thành phố Tuy Hoà và nó đã làm thay đổi bộ mặt của
thành phố Tuy Hoà nói riêng và tỉnh Phú Yên nói chung. Có thể nói việc ra đời của công
ty đã giúp cho tỉnh Phú Yên nói chung. Có thể nói việc ra đời của công ty đã giúp cho
tỉnh Phú Yên có cơ hội phát triển và góp phần vào việc giải quyết công ăn việc làm cho
người lao động, tăng nguồn thu nhập ngân sách nhà nước và từng bước đưa nền kinh tế
Phú Yên hội nhập với nền kinh tế cả nước và quốc tế.
Hiện nay, doanh nghiệp đặt trụ sở chính tại 256 Nguyễn Tất Thành, phường 8, thành
phố Tuy Hoà, tỉnh Phú Yên với tổng diện tích 24ha. Phía Đông nhà máy giáp quốc lộ
1A; phía Tây nhà máy giáp với công ty nước khoáng Phú Sen; đường số 10, phường 8,
thành phố Tuy Hoà giáp với phía Nam nhà máy; phía Bắc nhà máy là kho và cửa hàng
đối chứng số 2 của nhà máy. Thông tin liên lạc:
Giám đốc: Hoàng Thanh Việt.
Phó giám đốc: Đặng Sanh Định.

12


Số điện thoại: (057) 3 811 046.
Fax: (057) 3 822 583.
Email: sapbeco@.dng.vnn.vn

1.2. Chức năng, nhiệm vụ, cơ cấu tổ chức trong nhà máy
1.2.1. Chức năng và nhiệm vụ
Nhà máy chuyên sản xuất và cung ứng bia chai mang nhãn hiệu Sài Gòn theo đơn đặt
hàng của tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) nhằm đáp ứng nhu cầu
tại các tỉnh miền Trung.
Trong suốt thời gian qua, nhà máy đã thực hiện tốt các nhiệm vụ như sau:
Chấp hành tốt các chính sách và thực hiện đầy đủ nghĩa vụ đối với Nhà nước.
Quản lý và sử dụng vốn của chi nhánh theo đúng chế độ chính sách hiện hành, bảo
tồn và phát triển vốn, đảm bảo trang trải về tài chính.
Thực hiện quản lý lao động tại chi nhánh, đảm bảo đời sống vật chất, tinh thần cho
cán bộ công nhân viên tại chi nhánh.
1.2.2. Cơ cấu tổ chức trong nhà máy

Hội đồng quản trị
Giám đốc
Phó giám đốc

Phòng
tổ
chức
hành
chính

Phòng
kế
hoạch
kinh
doanh

Phòng
tài
chính
kế
toán

Phòng
kỹ
thuật
công
nghệ

Phân
xưởng
nấu và
lên
men

Hình 1. 2: Cơ cấu tổ chức trong nhà máy
13

Phân
xưởng
chiết

Phân
xưởng
động
lực


Bộ máy quản lý của chi nhánh công ty Cổ phần Bia Sài Gòn miền Trung tại Phú Yên
được tổ chức theo mô hình chức năng trực tuyến, được thể hiện qua sơ đồ trên.
Phòng kỹ thuật công nghệ
Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ:

Trưởng phòng

Phó phòng (Cơ khí)

Tổ cơ
điện

Phó phòng (Công nghệ)

Tổ hóa
lý

Tổ cơ
khí

Tổ điện
điều
khiển

Hình 1. 3:: Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ

Phòng kỹ thuật công nghệ tham mưu cho Giám đốc về công tác kỹ thuật, thiết bị công
nghệ sản xuất, kiểm tra và thử nghiệm nguồn vật tư và sản phẩm, đầu tư trang thiết bị,
đào tạo kỹ thuật. Kiểm soát quá trình sản xuất, chất lượng sản phẩm, xây dựng kế hoạch
sản xuất, bảo trì, bảo dưỡng thiết bị, định mức kỹ thuật. Giải quyết sự cố kỹ thuật và
công nghệ, đo lường hiệu chỉnh thiết bị, dụng cụ thí nghiệm.

14


1.3. Quy trình sản xuất
Gạo

Malt

Làm sạch

Làm sạch

Nghiền

Nghiền

Hồ hóa, dịch hóa

Đạm hóa
Đường hóa

Nước nóng

Lọc nước nha

Rửa bã

B

Đun sôi với houblon
Lắng trong
Làm lạnh
Nấm men
Lên men chính
Xử lý nấm men
Thu hồi nấm men
Lên men phụ
Lọc bia
Chiết bia
Thanh trùng
Thành phẩm
Hình 1. 4: Sơ đồ quy trình sản xuất bia

15

Cặn
houblo
n
Thu hồi CO2

1.4. Công đoạn thành phẩm bia
Quy trình công nghệ

Chai thu hồi
Chuyển két lên băng tải
Gắp chai
Két
Rửa chai
chai

Rửa két

Kiểm tra chai
Nắp

Chiết bia và đóng nắp
Kiểm tra dung tích bia
Thanh trùng
Dán nhãn
Kiểm tra nhãn
Chất két
Xếp vào pallet
Kho thành phẩm
Hình 1. 5: Sơ đồ quy trình thành phẩm bia

16


Khâu gắp chai.
Chuyển két lên băng tải: pallet chứa chai sẽ được xe vận chuyển tới băng tải và được

băng tải đưa tới máy và két. Ở đây công nhân sẽ đưa két lên băng tải. Sau đó sẽ được
băng tải vận chuyển tới máy gắp chai.
Gắp chai: máy tách chai hoạt động dựa vào áp lực gió để hút chai ra khỏi két.
Mỗi lần gắp 20 chai.
Khâu rửa chai
Rửa chai: chai lần lượt đi qua nhiều vùng trong máy có nhiệt độ, nồng độ dung dịch
xút và áp lực phun khác nhau:

Hình 1. 6: Máy rửa chai

Nguyên lý hoạt động:
Ban đầu khi vào máy rửa chai, chai được ngâm sơ bộ nhằm mục đích là:
Loại bỏ bia còn sót trong chai.
Hòa tan các chất bẩn bên ngoài chai.
Làm ấm chai.
Ban đầu các chai sẽ được ngâm trong bể ngâm sơ bộ 3 (NAOH 1.5÷1.8%, t=
45÷60˚C). Sau đó các chai tiếp tục qua bể ngâm 4 ( NAOH 2%, t=80˚C). Rồi đến vùng
17


phun xúc mạnh ( NAOH 2%, t= 80˚C, P=2,2÷2,5 bar).nhờ đó các nhãn chai, foil nhôm
sẽ được lưới tải đẩy ra máng hứng nhãn. Sau đó , các chai sẽ qua vùng phung xúc 6, các
chai được phun xúc cả bên trong lẫn bên ngoài (NaOH 2%, t=60÷65˚C, P=1,9÷2,2bar).
Qua 2 vùng phun nước ấm, ở đây chai được phun cả bên ngoài lẫn bên trong để rửa sạch
phần xút(t=45÷60˚C, P=1,5÷2bar). Theo băng tải, các chai tiếp tục bằng nước máy,đi
qua vùng phun rửa bằng nước tinh khiết(nước công nghệ). Tiếp đến băng tải sẽ đi qua
bộ phận thổi khí sạch khô để làm khô chai. Cuối cùng chai sẽ đi qua bộ phận chia chai
và đi ra khỏi máy rửa chai đến máy chiết.
Kiểm tra chai
Kiểm tra chai: chai sau khi qua thiết bị tráng rửa chai sẽ được băng tải vận chuyển

đến máy kiểm tra chai, những chai không được nhà máy sử dụng, chai mẻ hoặc chai bên
trong còn vật lạ sẽ bị đẩy ra ngoài hệ thống. Sau đó chai tiếp tục chạy qua công đoạn
kiểm tra cuối cùng (dùng đèn để soi và kiểm tra bằng mắt thường) để loại những chai
có cặn, tủa hoặc không đạt tiêu chuẩn ra khỏi hệ thống trước khi vào hệ thống chiết rót.
Chiết và đóng nắp chai
Nguyên lý hoạt động: Máy chiết chai được cấu tạo và hoạt động theo nguyên tắc
đẳng áp, làm việc hoàn toàn tự động. Máy gồm 44 vòi chiết, mỗi vòi chiết có bộ phận
giữ cố định và ống chiết riêng. Chai sau khi ra khỏi máy rửa chai và bàn soi chai sẽ theo
băng tải đi vào máy chiết nhờ một vít xoắn., rồi vào đĩa nâng của máy chiết. Quá trình
chiết bia vào chai được thực hiện qua các bước:
Hút chân không: Nhờ bộ phận cơ cấu cam ở bàn chiết hoạt động nên khi chai vào
máy sẽ được giữ chặt. Khi đó van chân không mở ra, không khí trong chai được hút ra
ngoài.
Nạp CO2: Sau khi hút chân không, van chân không đóng lại và van ở bầu CO2 mở
ra, CO2 từ bầu chứa tràn vào chai. Pnén = 4,5 bar. Đến khi áp suất trong chai và bầu chiết
cân bằng thì van chiết sẽ mở ra.
Chiết bia vào chai: Khi van chiết mở ra thì bia chảy vào chai. Bia chiết vào chai,
Pchiết = 3,2 bar. Trong khi rót bia vào chai, bia vào chiếm chỗ của khí CO2 trong chai,
khí CO2 này sẽ thoát ra khỏi chai và chảy về khoảng trống bên trên thùng chứa bia. Nhờ
vậy loại trừ được hiện tượng trào bọt khi chiết bia, sự xâm nhập của oxy không khí và
loại trừ CO2 bị tiêu hao.
18


Sau khi bia vào chai, chai bia hạ xuống và theo băng chuyền đi vào máy đóng nắp.
Trước khi vào máy đóng nắp, các chai bia sẽ chống sự tiếp xúc không khí với bia bằng
cách sử dụng vòi xịt nước vô trùng (t = 78÷800C, P = 2,5bar) để tạo bọt chảy tràn đến
miệng chai. Nhờ vậy mà các khí trơ sẽ được đuổi ra ngoài, tránh bia khỏi bị oxy hóa.
Sau đó chai bia đi đến máy đóng nắp với công suất tương đương với máy chiết. Nắp
chai chuyển từ silo theo băng tải đứng băng nam châm vĩnh cửu và rớt xuống băng tải

ngang vận chuyển riêng qua máy đến máy đóng nắp. Các chai bia sau khi được đóng
nắp sẽ lần lượt qua 2 vòi xịt nước tự động (hướng vào chai theo 2 phía). Nhằm làm sạch
phần dịch bám trên chai, tránh sự tạo thành lớp màng bám do các cặn và vi sinh vật sau
này.
Trong quá trình chiết, nếu chai không đạt yêu cầu về độ bền dưới tác dụng của áp lực,
chai sẽ bị nổ.
Kiểm tra thể tích bia: bia sau khi đóng nắp sẽ được qua thiết bị kiểm tra thể tích, với
những chai không đủ thể tích chưa đóng nắp hoặc quá thể tích quy định sẽ bị đẩy ra
ngoài. Bia trong chai này sẽ bị xả bỏ để lấy vỏ do mất CO2 , tiếp xúc với không khí, còn
với những chai quá thể tích khi vào thiết bị hấp chai sẽ bị nổ.

Hình 1. 7: Máy chiết bia

19


Thanh trùng
Thanh trùng được thực hiện bằng phương pháp thanh trùng Pasteur. Nếu nhiệt độ quá
cao sẽ gay hiện tượng sốc nhiệt, dẫn đến bể chai trong khi thanh trùng, ngược lại nhiệt
độ thấp thì hiệu quả thanh trùng không đạt mức quy định và vi sinh vật khó bị tiêu diệt,
bia mau chóng bị hư. Mỗi một chai bia vào hệ thống thanh trùng trong khoảng 40 phút.
Kết thúc quá trình thanh trùng chai bia sẽ theo băng tải đến đèn soi.
Mục đích của thanh trùng là tiêu diệt toàn bộ tế bào sinh vật (kể cả nấm men trong
bia), giúp ổn định chất lượng sản phẩm, kéo dài thời gian bảo quản và thuận tiện cho
người sử dụng. Bia sau khi được thanh trùng sẽ được băng tải vận chuyển theo đường
vòng nhằm ổn định lưu lượng chai trước khi vào thiết bị dán nhãn. Sau đó tiếp tục qua
thiết bị in date tới công đoạn kiểm tra thủ công để loại ra những chai dán nhãn bị lỗi.
Chai tiếp tục chạy tới thiết bị chất két để bốc xếp chai vào két.
Cấu tạo của hệ thống thanh trùng tại nhà máy gồm 10 hầm với 3 vùng:
- Vùng 1: từ hầm 1 đến hầm 3, gọi là vùng làm nóng sơ bộ.

- Vùng 2: từ hầm 4 đến hầm 7, gọi là vùng thanh trùng.
- Vùng 3: từ hầm 8 đến hầm 10, gọi là vùng làm lạnh.
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GẮP CHAI THÀNH PHẨM CỦA NHÀ MÁY
2.1 Giới thiệu về hệ thống
Hệ thống gắp chia bia thành phẩm là công đoạn cuối cùng của quá trình sản suất bia.
Chai bia bẩn sau khi được đưa vào làm sạch, sẽ được chiết bia rồi đóng nắp sau đó thanh
trùng rồi được đưa qua dán nhãn. Cuối cùng là được hệ thống gắp chai xếp vào keg và
đưa ra ngoài tiêu thụ.
Hệ thống này đã thay thế con người trong việc xếp chai bai vào keg giúp tiết kiệm
được nhân lực. Làm giảm chi phí sản phẩm vì thế giảm được giá thành sản phẩm.
2.2 Cấu tạo của hệ thống
Hệ thống gồm 2 băng tải, 1 cánh tay robot, 1 bàn bốc chai, 2 xilanh lực, 5 cảm biến,
3 động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc, 1 bộ hãm động cơ và 1 thiết bị lắc chai.
Trong đó, một băng tải tải chai thành phẩm tới bộ phận bốc chai. Một băng tải còn lại
dùng để tải keg. Vận chuyển keg đến vị trí nhả chai và đồng thời tải keg ra ngoài. Cả hai
băng tải đều được truyền động bằng một động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. Cánh
20


tay robot quay được nhờ vào sự dẫn động của động cơ chính. Do đó, cánh tay có thể
quay hai chiều. Đề đáp ứng quá trình đó của cánh tay robot người ta lắp thêm bộ hãm
động cơ. Với bộ hãm động cơ thì động cơ sẽ dừng nhanh hơn tiết kiệm được thời gian
và tổn hao.

Hình 2. 1: Hệ thống gắp chai bia

21


700

Hình 2. 2: sơ đồ của hệ thống

22


Nguyên lý hoạt động của máy gắp chai:
Khởi động: khởi động băng tải keg (9) vào sau đó khởi động băng tải chai (6)
cuối cùng là khởi động động cơ chính (1).
Quá trình hoạt động: băng tải (6) đưa chai thành phẩm vào, qua bộ lắc chai
(4). Rồi sau đó được dẫn hướng nhờ các thanh dẫn hướng (5). Sau đó được xếp
thành 5 hàng 4 cột. Khi cảm biến báo đủ chai (4 hàng 5 cột) thì động cơ chính
(1) dẫn động cánh tay robot từ điểm xuất phát ở giữa đi đến vị trí bốc chai để bốc
chai, đồng thời động cơ băng tải chai dừng. Tại đây van điện từ mở cấp khí cho
bàn bốc chai (3) tạo lực giữ các chai. Sau khi đã bốc được chai cảm biến bốc chai
báo thì động cơ quay theo chiều kim đồng hồ làm cánh tay robot chuyển động
theo chiều kim đồng hồ rồi đi về vị trí xuất phát. Khi đó động cơ băng tải chai
hoạt động lại. Trong khi đó, băng tải keg (9) đưa keg đến vị trí nhả chai. Khi có
keg dến vị trí nhả chai thì cảm biến có keg báo. Piston chặn keg (11) ra để chặn
keg lại đồng thời piston giữ keg (12) cũng được đẩy lên để giữ keg. Khi đã có
keg động cơ tiếp tục quay theo chiều kim đồng hồ đến vị trí keg và nhả chai. Khi
đó, van cấp khí cho bàn bốc được mở ra để thoát khí giúp nhả chai. Khi cảm biến
nhả chai báo thì 2 xi lanh lực được thu về. Sau đó, động cơ (1) dẫn động cánh tay
robot quay ngược chiều kim đồng hồ đi về vị trí xuất phát ở giữa. Hành trình cứ
thế lặp đi lặp lại.

23


Hình 2. 3: Sơ đồ về bàn bốc chai tự động

Hình 2. 4: Cấu tạo của đầu bốc chai
Nguyên lý bàn bốc chai: Chai được bốc dựa vào sự đóng mở van điện từ để
cấp khí nén cho bàn bốc. Nếu được cấp khí nén thì chai được gắp dựa vào cấu
tạo của bộ bốc chai. Đầu bốc được cấu tạo có miếng gioăng có thể thay đổi hình
dạng được. khi cấp khí miếng gioăng này áp chặt vào bề mặt miệng chai. Với áp
24


suất của khí nén đủ lến nên có thể giữ chai k bị rơi. Còn khi xả khí nén thì không
còn áp suất giữ nữa chai được nhả ra.

Hình 2. 5: Sơ đồ về hành trình chuyển động của bàn bốc chai
Cánh tay robot chuyển động quay tròn. Kéo theo bàn bốc chai chuyển động theo rảnh
đã được thiết kế như hình vẽ.

25