Điều khiển và giám sát quy trình sản xuất rượu nho trên WinCC và STEP7300

MỤC LỤC
Chƣơng 1: Tổng quan về dây chuyền sản xuất rƣợu nho ..................................................... 4
1.1 Công nghệ sản xuất dây chuyền rượu nho ................................................. 4
1.1.1 Tìm hiểu về rượu vang ......................................................................... 4
1.1.2 Nguyên liệu .......................................................................................... 5
1.1.3 Phân loại, rửa........................................................................................ 6
1.1.4 Nghiền, xé và tách cuống ..................................................................... 6
1.1.5 Sunfit hóa lần 1 .................................................................................... 6
1.1.6 Xử lý nhiệt ............................................................................................ 6
1.1.7 Quá trình ép tách bã ............................................................................. 7
1.1.8 Sunfit hóa lần 2 .................................................................................... 7
1.1.9 Lắng cặn ............................................................................................... 7
1.1.10 Lên men .............................................................................................. 7
1.1.11 Làm trong ........................................................................................... 8
1.1.12 Tàng trữ .............................................................................................. 8
1.1.13 Lọc ...................................................................................................... 8
1.1.14 Chiết rót ra thùng ............................................................................... 8
Chƣơng 2: Hệ thống SCADA ........................................................................................................ 9
2.1 Khái niệm: ................................................................................................... 9
2.2 Thành phần chính: ....................................................................................... 9
2.3 Ứng dụng hệ thống SCADA trong thực tế:............................................... 10
2.4 Phần mềm WinCC và bộ điều khiển PLC S7-300 .................................... 11
2.4.1 Phần mềm WinCC v7.4...................................................................... 11
2.4.2 Bộ điều khiển PLC s7-300 ................................................................. 11
2.4.3 CPU S7-300........................................................................................ 11
2.4.4 Các module mở rộng .......................................................................... 13
2.4.5 Kết nối ................................................................................................ 14
2.4.6 Ngôn ngữ lập trình ............................................................................. 15
2.5 Thiết kế sơ bộ cho hệ thống sản xuất rượu nho ........................................ 16
2.5.1 Yêu cầu công nghệ: ............................................................................ 16
2.5.2 Sơ đồ mạch động lực .......................................................................... 17

2.5.3 Sơ đồ kết nối phần cứng ..................................................................... 18

1


2.6 Tính chọn các thiết bị ................................................................................ 19
2.6.1 Băng tải nguyên liệu........................................................................... 19
2.6.2 Bơm hút .............................................................................................. 20
2.6.3 Bơm nước ........................................................................................... 22
2.6.4 Máy nghiền......................................................................................... 23
2.6.5 Cảm biến ............................................................................................ 24
2.6.6 Van ..................................................................................................... 25
2.6.7 PLC..................................................................................................... 27
2.6.8 Nút ấn ................................................................................................. 30
2.7 Lập trình cho bộ điều khiển và thiết kế giao diện giám sát cho hệ thống 32
2.7.1 Lập trình điều khiển LADDER với S7 300 ....................................... 32
2.7.2 Set giao diện PG/PC ........................................................................... 32
2.7.3 Cách tạo một chương trình ứng dụng với STEP 7 ............................. 33
2.7.4 Thiết lập phần cứng cho trạm............................................................. 34
2.7.5 Soạn thảo chương trình cho các khối logic ........................................ 39
Chƣơng 3: Chƣơng trình điều khiển và WinCC ................................................................... 41
3.1 Bảng địa chỉ ............................................................................................... 41
3.2 Chương trình điều khiển ........................................................................... 42
3.3 WinCC ....................................................................................................... 57
3.3.1 Bảng tag địa chỉ .................................................................................. 57
3.3.2 Giao diện điều khiển .......................................................................... 57
3.3.3 Lưu đồ thuật toán ............................................................................... 58

2

LỜI NÓI ĐẦU
Bài tập lớn môn Hệ Thu Thập Dữ Liệu Và Điều Khiển Số là một bài tập
rất quan trọng của chúng em khi học tập trên và trường và kiến thức tìm hiểu
được trong quá trình học tập, để phục vụ cho nhu cầu công việc sau này khi ra
trường cũng như thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa nói chung và
ngành tự động hóa nói riêng. Để hoàn thành tốt được bài tập chúng em xin được
bày tỏ lòng cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện của trường ĐẠI HỌC
CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI đã truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian
còn ngồi trên ghế nhà trường, để giúp chúng em hoàn thành tốt bài tập lớn này.
Nhóm em cũng trân trọng cảm ơn chân thành đến thầy giáo Th.S Phạm
Văn Hùng và Th.S Trần Đức Hiệp đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, cung cấp tài
liệu tham khảo cho bọn em nghiên cứ và học tập để hoàn thiện tốt bài tập lớn
này
Nhóm sinh viên em xin cảm ơn các thầy cô!
Hà Nội, ngày 1 tháng 11 năm 2018

3


Chƣơng 1: Tổng quan về dây chuyền sản xuất rƣợu nho
1.1 Công nghệ sản xuất dây chuyền rƣợu nho
1.1.1 Tìm hiểu về rƣợu vang


Định nghĩa:

- Rượu nho là sản phẩm lên men thông qua chưng cất từ dịch quả nho và một
số phụ gia khác
- Từ năm 1973, rượu nho được định nghĩa như một loại đồ uống lên men từ

một phần hoặc hoàn toàn từ quả nho ép hoặc từ dịch nho, và nó trở nên phổ biến
trên thế giới. Để đáp ứng nhu cầu thị trường, việc sản xuất rượu nho theo dây
chuyền trở nên cấp thiết.
Nồng độ cồn quy định trong rượu vang không được thấp hơn 8,5% (v/v)


Tình hình sản xuất rượu vang trên thếgiới

Hình1.1. Tình hình tiêu thụ rượu vang trên thế giới

4


 Quy trình sản xuất rượu vang

1.1.2 Nguyên liệu
a. Nguyên liệu chính
- Nho : sử dụng giống nho đỏ
b. Nguyên liệu phụ
- Đường saccharose được dùng để bổ sung vào môi trường lên men, nhằm điều
chỉnh độ đường đến hàm lượng cần thiết cho quá trình lên men rượu vang
- Nấm men saccharomyces cerevicisiae

5


1.1.3 Phân loại, rửa
- Phân loại
- Mục đích: loại ra những quả hư hỏng do quá trình chín, dập nát trong quá
trình vận chuyển

- Tiến hành: nho phân loại thủ công. Sau khi phân loại, nho được cho vào các
khay thành cao, mỗi khay chỉ chứa 60 ÷ 80kg để quả không bị vỡ và để nơi
thoáng mát. Sau đó nho được vận chuyển đến phân xưởng để làm rượu
- Rửa
- Mục đích: làm sạch các tạp chất, thuốc trừ sâu, vi sinh bám trên bề mặt nho.
- Tiến hành: nho được xếp vào băng tải, đi vào máy rửa phun, không khí được
quạt gió thổi vào bồn ngâm nguyên liệu giúp cho nước và nguyên liệu đảo trộn
đều làm sạch các tạp chất bám trên quả nho
Giai đoạn này phải được thực hiện nhanh để tránh làm mất các chất hoà tan có
trong nho đi vào nước rửa.
1.1.4 Nghiền, xé và tách cuống
- Tách cuống
Loại bỏ cuống ra khỏi nho
Yếu tố ảnh hưởng: độ chín của nho. Nho càng chín càng dễ tách cuống
- Nghiền
Mục đích: làm giảm kích thước quả nho, giải phóng dịch nho, loại bỏ cuống và
hạt ra khỏi dịch.
1.1.5 Sunfit hóa lần 1




Mục đích:
Tiêu diệt và ức chế vi sinh vật trong nguyên liệu
Làm chậm quá trình oxy hóa
Điều chỉnh pH về pH tối ưu trong quá trình lên men

Hóa chất sử dụng: : K2S2O5 dạng rắn được pha thành dung dịch muối 10%
1.1.6 Xử lý nhiệt
- Mục đích : quá trình xử lý nhiệt chỉ áp dụng cho sản xuất vang đỏ nhằm mục

đích trích ly triệt để các chất hoà tan vào dịch nước nho đỏ, đặc biệt là các hợp
chất polyphenol, chất màu có trong nguyên liệu, cải thiện độ trong và chất
lượng, giá trị cảm quan của sản phẩm.
- Biến đổi: trích ly các chất hòa tan vào dịch nho
6


- Tiến hành : đun nóng và giữ nhiệt ở 70°C trong 20 phút
1.1.7 Quá trình ép tách bã
- Mục đích: tận thu các chất chiết có trong bã
- Biến đổi: Các chất hòa tan sẽ bị tách khỏi tế bào để đi vào dịch nho, diện tích
tiếp xúc với không khí tăng lên, làm tăng khả năng bị oxy hoá của dịch nho. Vì
vậy, sau khi ép, ta phải tiến hành ngay quá trình sunphit hóa
- Tiến hành: hỗn hợp dịch bã nho sau khi được nghiền xé, tách cuống sẽ được
đi qua thiết bị ép. Dưới áp lực, dịch nho sẽ bị tách khỏi tế bào chảy qua các lỗ
của tấm lưới bên dưới để đi ra ngoài, còn bã nho sẽ được tháo ra sau mỗi mẻ ép
- Yếu tố ảnh hưởng: kích thước nguyên liệu sau khi nghiền: nho được nghiền
các kỹ thì hiệu suất ep càng cao
1.1.8 Sunfit hóa lần 2
- Mục đích: quá trình sunphit hóa lần 2 có mục đích giống như lần 1, ngoài ra
nó còn mục đích là lắng cặn trước khi lên men
- Tiến hành: hỗn hợp dịch nho được bơm qua bồn sunphit hoá. Lượng
SO2được sử dụng là 160 mg/lít đối với nho đỏ
- Hóa chất sử dụng : K2S2O5 được pha thành dung dịch muối 10%
- Thời gian tiến hành 12h
1.1.9 Lắng cặn
- Mục đích: tách cặn ra khỏi dịch nho trong, giúp hạn chế việc tắc nghẽn màng
lọc trong quá trình lọc, nâng cao chất lượng dịch nho trước khi lên men
- Biến đổi: sau 12h sunphit, hóa các chất không hòa tan lơ lửng trong dịch nho
bị tách ra và lắng xuống dưới. Phần cặn lắng xuống dưới được chia làm 2 lớp:

- Lớp cặn nhẹ nằm ở trên, chủ yếu là các hợp chất của pectin. Lớp cặn nhẹ này
sẽ được giữ lại trong khi lên men để thu được sản phẩm vang có chất lượng cao
vì thực nghiệm đã cho thấy dịch nho tách cặn kỹ không cho sản phẩm có hương
vị tốt nhất.
- Lớp cặn nặng nằm ở dưới gồm cuống dập, vỏ quả nho và hạt nho sẽ bị tách
ra khỏi dịch nho trước khi lên men
- Tiến hành: dịch nho được bơm nhẹ nhàng vào bồn lên men, tránh làm xáo
động lớp cặn nặng cho đến khi lớp cặn nặng sắp bị hút theo dịch nho
1.1.10 Lên men
- Mục đích: chuyển hóa đường thành cồn, CO2 và một số sản phẩm trao đổi
khác
- Thời gian lên men: phụ thuộc nồng độ đường ban đầu và cả nhiệt độ lên men.

7


- Nhiệt độ :
- Tốc độ lên men: Tùy thuộc vào chủng nấm men
- Nhiệt độ thấp giữ hương thơm tốt
1.1.11 Làm trong
- Mục đích: tách bã, xác nấm men ra khỏi rượu vang non, làm trong rượu
1.1.12 Tàng trữ
- Mục đích: cho quá trình lên men phụ xảy ra, nâng cao chất lượng, ổn định
(màu sắc, độ trong, mùi, vị, độ bền keo…) cho sản phẩm.
- Tiến hành: dịch sau khi lên men được cho qua các thùng gỗ sồi để tàng trữ
trong một thời gian. Trong quá trình tàng trữ, rượu vang bị thất thoát do đó ta
phải châm đầy theo chu kỳ 1 lần/1 tuần. Nhiệt độ tàng trữ là 150
1.1.13 Lọc
Mục đích: loại bỏ cặn tạo ra trong quá trình tàng trữ, nhằm hoàn thiện sản
phẩm trước khi đi vào quá trình chiết rót.

- Tiến hành: rượu sau khi tàng trữ sẽ được đưa qua thiết bị lọc đĩa, gồm các đĩa
xếp song song nối với nhau qua trục thẳng đứng, trên mỗi đĩa có phủ lớp chất
trợ lọc.
1.1.14 Chiết rót ra thùng
Mục đích: chiết vào thùng để kiểm soát lưu lượng vào thùng và tiện cho
đóng gói vận chuyển.

8


Chƣơng 2: Hệ thống SCADA
2.1 Khái niệm:
- SCADA– Supervisory Control And Data Acquisition là một hệ thống
quản lý tự động hóa trong công nghiệp với chức năng điều khiển giám sát và thu
thập dữ liệu. Khởi nguồn của hệ thống SCADA chính là các thiết bị nhập, xuất
dữ liệu được sử dụng để kiểm soát từ xa các hoạt động công nghiệp trong.
- Năm 1970, khái niệm “SCADA” mới được hình thành, khi mà các bộ vi xử
lý và điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller) phát triển,
từ đó giúp nâng cao khả năng quản lý và kiểm soát quy trình tự động hóa ở các
doanh nghiệp.
- Trong những năm 1980 và 1990, hệ thống SCADA đã được cải tiến với việc
sử dụng mạng cục bộ LAN (Local Area Network), cho phép các hệ thống
SCADA kết nối với nhau, và là tiền đề cho sự phát triển của phần mềm giao
diện người - máy trên máy tính (PC - based HMI software).
- Đến những năm 1990 và đầu 2000, các cơ sở dữ liệu (CSDL) sử dụng ngôn
ngữ truy vấn cấu trúc (SQL) đã trở thành tiêu chuẩn cho CSDL công nghệ thông
tin. Tuy nhiên, nhiều nhà lập trình SCADA đã không ứng dụng phương pháp
này, khiến công nghệ SCADA có những bước lùi trong giai đoạn này. Nhưng
ngay sau thời kì này, khi các tiêu chuẩn công nghệ thông tin hiện đại và các
phương pháp như ngôn ngữ SQL đã được ứng dụng vào hệ thống SCADA, các

hệ thống này đã trở nên hiệu quả, an toàn, ổn định và năng suất hơn.
2.2 Thành phần chính:
Mọi hệ thống SCADA đều có bốn thành phần chính sau:
Giao diện quá trình: bao gồm các cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi
và các cơ cấu chấp hành.


Trạm thu thập dữ liệu trung gian: là các khối thiết bị đầu cuối từ xa RTU
(Remote Terminal Units) hoặc các khối điều khiển logic khả trình PLC
(Programmable Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấp
hành.


Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các
thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ
liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ.


Hệ thống điều khiển giám sát: gồm các phần mềm và giao diện người-máy
HMI (Human Machine Interface).


9


2.3 Ứng dụng hệ thống SCADA trong thực tế:
Với cơ chế hoạt động trên, một hệ thống SCADA sẽ cho phép các doanh nghiệp
thu thập, quản lý dữ liệu, tương tác và kiểm soát hoạt động của các loại máy
móc, thiết bị như van, máy bơm hay các động cơ, cũng như lưu trữ mọi thông tin
vào tệp tin máy chủ. Nhờ tính năng ưu việt, hệ thống SCADA đã và đang được

ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp hiện đại như năng lượng, thực
phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý nước và rác thải, v.v. với một số ưu thế nổi bật
như:
Nâng cao năng suất: nhờ quá trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà
quản lý có thể dùng các thông tin này để gia tăng hiệu quả sản xuất và cải tiến
kỹ thuật.


Cải thiện chất lƣợng sản phẩm: cũng thông qua việc phân tích các hoạt
động, nhà quản lý có thể tìm cách hạn chế, ngăn chặn các sai sót trong quá trình
sản xuất.


Giảm chi phí vận hành và bảo trì: khi một hệ thống SCADA được lắp đặt,
doanh nghiệp sẽ không cần quá nhiều nhân sự cho việc quản lý giám sát các
thiết bị hiện trường được đặt ở các vị trí xa. Bên cạnh đó, doanh nghiệp cũng
không phải chi trả cho các chuyến đi kiểm tra, bảo trì ở xa, thế nên, chi phí bảo
trì cũng sẽ được giảm bớt.


Bảo toàn vốn đầu tƣ: khi các chủ nhà máy đầu tư nâng cấp hoạt động sản
xuất, họ cần đảm bảo sự nâng cấp đó có tính sử dụng lâu dài. Một hệ thống


10


SCADA được thiết kế mở sẽ cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tùy theo
quy mô sản xuất, nhờ đó giúp loại bỏ các hao hụt theo thời gian.

2.4 Phần mềm WinCC và bộ điều khiển PLC S7-300
2.4.1 Phần mềm WinCC v7.4
- WinCC là một hệ thống HMI (Human Machine Interface: tức là giao diện giữa
người và máy) cho phép các hoạt động và chấp hành của các quy trình chạy
trong máy. Truyền thông giữa WinCC và máy diễn ra thông một hệ thống tự
động.
- WinCC được dùng để hiện thị quá trình và cấu hình một giao diện đồ hoạ
người dùng. Bạn sẽ sử dụng giao diện người dùng để hoạt động và quan sát quá
trình. WinCC cung cấp các khả năng sau:
- WinCC cho phép bạn quan sát quá trình. Quá trình này được hiển thị đồ hoạ
trên màn hình. Màn hình hiển thị được cập nhật mỗi lần một trạng thái trong quá
trình thay đổi.
- WinCC cho phép bạn vận hành quy trình. Ví dụ, bạn có thể chỉ ra một điểm đặt
từ giao diện người dùng hoặc bạn có thể mở một van.
- WinCC cho phép bạn giám sát quá trình. Một cảnh báo sẽ báo hiệu một cách tự
động trong sự kiện của một trạng thái quá trình nghiêm trọng. Nếu một giá trị
được định nghĩa trước bị vượt quá, một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình.
- WinCC cho phép bạn lưu trữ quá trình. Khi làm việc với WinCC, những giá trị
quá trình có thể hoặc được in ra hoặc được lưu trữ theo kiểu điện tử. Điều này
tạo điều kiện cho thu thập thông tin của quy trình và cho phép truy cập tiếp theo
đến dữ liệu sản sinh ra trong quá khứ.
2.4.2 Bộ điều khiển PLC s7-300







PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình.

Thiết kế dựa trên tính chất của PLC S7-200 và bổ sung các tính năng mới
Kết cấu theo kiểu các module sắp xếp trên các thanh rack.
Ứng dụng trong sản xuất và dân dụng như:
Điều khiển robot công nghiệp
Hệ thống xử lý nước sạch
Điều khiển trong các cẩu trục
Điều khiển dây chuyền băng tải.
Máy chế tạo công cụ
Máy dệt may v.v...
2.4.3 CPU S7-300

- Chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thời gian, bộ đếm, cổng
truyền thông (RS485)… và có thể có vài cổng vào/ra số onboard.

11


- PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ vi xử lý có
trong CPU như CPU312, CPU314, CPU315, CPU316, CPU318…
- Với các CPU có hai cổng truyền thông, cổng thứ hai có chức năng chính là
phục vụ việc nối mạng phân tán có kèm theo những phần mềm tiện dụng được
cài đặt sẵn trong hệ điều hành. Các loại CPU này được phân biệt với các CPU
khác bằng tên gọi thêm cụm từ DP. Ví dụ Module CPU 314C-2DP…

Các khối chức năng bên ngoài CPU S7-300
- Thành phần :Các CPU khác nhau thì các thành phần trên không giống nhau,
cụ thể các thành phần trong từng module như hình dưới:

Sự khác nhau các khối bề ngoài của CPU S7-300
- Một số đặc tính kỹ thuật của một số CPU S7-300

12


2.4.4 Các module mở rộng
Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm 5 loại:
- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A.
- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự.
- Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối các thành phần mở rộng
lại với nhau. Một CPU có thể làm việc trực tiếp nhiều nhất 4 rack, mỗi rack tối
đa 8 Module mở rộng và các rack được nối với nhau bằng Module IM.
- Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng. Ví dụ module
điều khiển động cơ bước, module điều khiển PID
- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trong mạng
giữa các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.

Hình ảnh các module mở rộng thực tế

13


Ghép nối các module mở rộng của PLC S7-300
2.4.5 Kết nối
PlC S7-300 có thể kết nối với nhiều chuẩn mạng khác nhau như PROFIBUS,
CAN, DeviceNet, ASi.
- Profibus là một tiêu chuẩn mạng trường mở, quốc tế theo chuẩn mạng trường
châu Âu EN 50170 và EN 50254. Trong sản xuất, các ứng dụng tự động hóa quá
trình công nghiệp và tự động hóa tòa nhà, các mạng trường nối tiếp (serial
fieldbus) có thể hoạt động như hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin giữa các
hệ thống tự động hóa và các thiết bị hiện trường phân tán. Chuẩn này cũng cho

phép các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau giao tiếp với nhau mà không
cần điều chỉnh giao diện đặc biệt. PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin
xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC
1158-2 trong điều khiển quá trình. Profibus cũng có thể sử dụng Ethernet/TCPIP.

Ví dụ kết nối Profibus S7-300
- CAN viết tắt của Controller Area Network và được tạm dịch là Mạng Điều
Khiển Vùng. Mạng CAN ra đời gần như đáp ứng nhiều vấn đề cho các hệ thống
điện trong xe, với truyền tải dữ kiện trên 2 dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai

14


số rất thấp, độ tin cậy cao. Các hệ thống điện đã được nối với nhau bởi mạng
CAN 2 dây này.
- DeviceNet là một hệ thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên
cơ sở của CAN, dùng để nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành.
Sau này, chuẩn DeviceNet được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp
hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) và được dữ thảo chuẩn hóa
IEC 62026-3.
- Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) là hệ thống kết nối cho cấp thấp
nhất trong hệ thống tự động hóa. Các cơ cấu chấp hành và cảm biến được nối
với trạm hệ thống tự động qua bus giao tiếp AS (AS-I bus). AS-I là kết quả phát
triển hợp tác của 11 hãng sản xuất thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành có tên
tuổi trong công nghiệp, trong đó có SIEMENS AG, Festo KG, Peppert & Fuchs
GmbH.
2.4.6 Ngôn ngữ lập trình
PLC S7-300 được lập trình qua các ngôn ngữ như: Step 7 (LAD/FBD/STL),
SCL, GRAPH, HiGrap
- Dạng LAD: Phương pháp hình thang, thích hợp với những người quen thiết

kế mạch điện tử logic.
- Dạng STL: Phương pháp liệt kê. Là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường
của máy tính. Mỗi một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh, mỗi câu lệnh
có cấu trúc chung gồm “tên lệnh + toán hạng”.
- Dạng FBD: Phương pháp hình khối. Là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho
người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số.
- Dạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngôn ngữ dạng STL nhưng được phát
triển nhiều hơn. Nó gần giống với các ngôn ngữ bậc cao như Pascal để người lập
trình dễ thao tác.

15


2.5 Thiết kế sơ bộ cho hệ thống sản xuất rƣợu nho

2.5.1 Yêu cầu công nghệ:
Theo yêu cầu của dự án , Băng tải NL1 và NL2 đưa men và nho vào bồn 1 và 2 .
Cảm biến 1 và 2 (là 2 cảm biến trọng lực loadcell báo đủ trọng men và nho ) tác
động, băng tải NL1 và NL2 dừng lại, đồng thời xả van V1 và V2, đưa nguyên
liệu vào bồn chứa B3 cho đến khi CB1 và CB2 báo hết trọng lượng thì V1 và V2
đóng lại.
Sau đó, động cơ nghiền và động cơ bơm nước hoạt động trong một khoảng
thời gian nghiền đặt trước thì van V3 mở ra,. Động cơ hút đưa hỗn hợp ở bồn 3
vào bồn ủ cho đến khi cảm biến 3 tác động (báo hết hỗn hợp). Ngừng động cơ
bơm hút, đóng van V3, bước vào gian đoạn ủ.
Sau khoảng thời gian ủ đặt trước, hệ thống bước vào quá trình chiết rót. Van xả
mở ra đưa hỗn hợp vào thùng, cảm biến CB4 báo đủ số lít/1 thùng, van xả đóng
lại, bộ đếm counter đếm ++. Quá trình chiết rót được lặp lại cho đến khi cảm
biến CB4 tác động( báo hết). xuất giá trị counter đếm được.

16


2.5.2 Sơ đồ mạch động lực

Giải thích sơ đồ mạch động lực
CB

Aptomat 3 pha: thiết bị đóng cắt dòng điện, bảo vệ quá dòng, sụt
ap..

Fuse

Cầu chì 3 pha bảo vệ ngắn mạch

M1

Động cơ truyền động kéo băng tải 1

M2

Động cơ truyền động kéo băng tải 2

M3

Động cơ nghiền hỗn hợp nguyên liệu

M4

Động cơ hút

M5

Động cơ bơm nước

ORL

Các Role nhiệt bảo vệ quá tải

K1,2,3,4,5 Các tiếp điểm động lực của các cuộn dây contactor điều khiển các
động cơ tương ứng

17


2.5.3 Sơ đồ kết nối phần cứng

Thiết bị
kết nối
ngoài

Biến ngõ
vào ra

Chức năng của từng thiết bị

ON

I0.0

Khởi động hệ thống

OFF

I0.1

Dừng hệ thống

IN1

I0.2

Cảm biến loadcell tác động khi đủ trọng lượng men

IN2

I0.3

Cảm biến loadcell tác động khi đủ trọng lượng nho

IN3

I0.4

Cảm biến loadcell tác động khi cạn bồn 3

IN4

I0.5

Cảm biến loadcell tác động khi bơm đủ lượng nước
vào bồn ủ

IN5

I0.6

Cảm biến loadcell tác động khi bơm đủ lượng rựu
vào thùng chứa

K1

Q

0.0

Den Bao HT Lam viec

K2

Q

0.1

Den Bao dung HT

K3

Q

0.2

Bang tai nguyen lieu 1

K4

Q

0.3

Bang tai nguyen lieu 2

K5

Q

0.4

Dong co nghien
18


K6

Q

0.5

Bom hut ruou tho

K7

Q

0.6

Bom nuoc

K8

Q

0.7

Van hut ruou tho tu bon nghien

K9

Q

1.0

Van nuoc

K10

Q

1.1

Lo hap

K11

Q

1.2

Van xa ruou

K12

Q

1.3

Van nguyen lieu nho 1

2.6 Tính chọn các thiết bị
2.6.1 Băng tải nguyên liệu

Sử dụng loại băng tải thực phẩm:

Ƣu điểm:
Khả năng hoạt động ổn định , điều chỉnh tốc độ và công suất như nhu cầu của
bạn.
– Tiếng ồn thấp thích hợp cho làm việc yên tĩnh môi trường.
19

– Cấu trúc đơn giản, thuận tiện bảo trì và rút ngắn được thời gian ngừng sản
xuất.
– Tiêu thụ ít năng lượng hơn và chi phí thấp.
– Không có cạnh sắc hoặc nguy hiểm cho nhân viên, và bạn có thể dùng nƣớc
vệ sinh băng tải thực phẩm.
– Các thiết bị điều khiển băng tải thực phẩm đều được bảo vệ chống ăn mòn , và
oxy hóa.
– Bề mặt chống dính, phụ kiện băng tải dễ dàng thay thế lắp đặt.
THÔNG SỐ KỸ THUẬT B NG TẢI TH C PH M
– Chiều rộng dây : 300mm, tùy chọn 400mm, 450mm, 500mm, 600mm,
700mm.
– Chiều dài băng tải: 3 m, 4 m, 5m, 6m …
– Số tầng băng tải thực phẩm: 1 tầng , 2 tầng , 3 tầng …
– Chiều cao: 500 mm, 600 mm, 700 mm … có thể điều chỉnh
– Tốc độ điều chỉnh 0-30 (m/min )
– Động cơ giảm tốc : 380 v , 3phase , 50 hz …
– Khung băng tải: vật liệu inox 304 , 316
– Dây băng tải : Dây PU dùng cho thực phẩm
– Con lăn : Inox
– Nhiệt độ làm việc ổn định 0-400c
– Bộ điều khiển : biến tần, nút dừng khẩn cấp , nút nhấn ON/OFF …
–Hãng sản xuất: Thành Công
Giá thành: 1.846.000 VND/ Sản phẩm .
Link Sản phẩm : />2.6.2 Bơm hút
Oxy là một phần thiết yếu của quá trình sản xuất rượu nho và có nhiều mặt có
lợi. Ví dụ, oxy hòa tan trong nước trái cây tươi ép có thể làm mềm rượu và làm
cho màu sắc ổn định hơn. Trong quá trình lên men sớm, oxy cũng rất cần thiết
cho sự phát triển men khỏe mạnh. tuy nhiên, quá nhiều oxy trong rượu sẽ phát
triển thành vi khuẩn trong quá trình lên men sớm, chẳng hạn như trong quá trình
lọc, bơm, và đổ vào thùng hoặc thùng (đặc biệt nếu chúng không được đổ đầy) –

và quan trọng là đóng chai.
Thủ phạm là axit axetic, được tạo ra khi vi khuẩn oxy hóa rượu chứa trong rượu.
Để chống lại điều này, các nhà sản xuất rượu sẽ bổ sung thêm sulfur dioxide,
một chất chống oxy hóa. Hầu như tất cả các loại rượu vang đều chứa ít nhất một
chất chống oxy hóa. Bằng cách giảm tiếp xúc không cần thiết với không khí,
hoặc khử khí trong quá trình đóng chai, ít lưu huỳnh có thể được sử dụng, dẫn
đến rượu ngon hơn.
20


Ƣu điểm của bơm hút chân không:
Bơm hút chân không được đưa vào ứng dụng trong sản xuất để cung cấp chân
không mang lại hiệu quả sử dụng tốt nhất. Sử dụng bơm chân không
tại các công đoạn cần hút và khử khí để hạn chế việc oxy kết hợp với rượu vang
làm sản sinh ra vi khuẩn.

Thông số kỹ thuật của sản phẩm:
Model:

VT4.40

Xuất xứ:

Đức

Hãng sx:

Becker

Lưu lượng:

Độ chân không:

40m3/h
150mbar

Moto :

1,25 KW, 220V/50Hz

Độ ồn:

68 dB

Trọng lượng:

38kg

21


Giá thành: 1.490.000 vnđ
2.6.3 Bơm nƣớc
MÁY BƠM TỰ ĐỘNG TĂNG ÁP LỰC KANGAROO KG 250AH

Thông số sản phẩm:
Nguồn Điện (V)

220

Công Suất (W)

250

Hút Sâu (m)

9

Đẩy Cao (m)

32

Đường Kính Ống (mm)

25

Lưu Lượng (m3/h)

2.1

Ưu diểm của máy bơm tự động tăng áp lực Kangaroo KG 250AH
22


– Nhỏ gọn phù hợp cho những nơi nhỏ hẹp
– Tăng áp cao
– Bơm chất lỏng ở nhiệt độ lên đến 40oC.
– Trục bơm làm bằng inox tăng tuổi thọ máy bơm
– Tiết kiệm điện năng 40%
– Có rơ le nhiệt bảo vệ động cơ.
Giá thành : 1.590.000 vnđ

Link sản phẩm : />2.6.4 Máy nghiền
 Cấu tạo máy nghiền:
- Máy nghiền vạn năng có cấu tạo đơn giản, hoạt động ổn định, tiêu thụ điện
năng thấp, hiệu quả nghiền tốt và độ bền cao.
- Các vật liệu nghiền đạt kích thước hạt theo yêu cầu từ buồng chứa được lấy ra
qua cửa tháo liệu.
- Kích thước khác nhau của vật liệu nghiền có thể được điều chỉnh thông qua
kích thước lỗ sàng.
- Máy được sản xuất bởi inóc, bề mặt bên trong được gia công trơn trong, khắc
phục hiện tượng dính đọng bột.
- Máy nghiền bột được sử dụng trong công đoạn chuẩn bị vật liệu cho quá trình
ép viên các sản phẩm, hoặc để nghiền các vật liệu trong ngành công nghiệp dược
phẩm, hóa chất, thực phẩm, vv. Máy đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia và phù
hợp theo các yêu cầu của GMP.
 Một số thông số kỹ thuật của máy nghiền:
Kích thước

900 * 800 * 1200 mm

Kích thước bầu nghiền

Phi 280 mm ,làm bằng inóc 304 dầy 10mm

Búa nghiền inox 304

Dầy 16mm

Công suất

7,5 kw

Điện áp

50hz/380v

Tốc độ

4500 vòng/phút

Độ mịn

80-120mesh

Năng suất nghiền thô

50-70kg/h

Năng suất nghiên siêu mịn

30-40kg/h

Bộ phận tiếp giáp sản phẩm

Inoc 304

Vỏ bọc xung quanh máy

Inox 304
23

Sàng 3 bộ

Thô và mịn

Xuất xứ

Công ty Thành Nam

 Giá thành thiết bị:
Tùy thuộc vào kích cỡ, nhà sản xuất mà giá cả có thể khác nhau
2.6.5 Cảm biến
(Cảm biến loadcell)

Thông số kỹ thuật cơ bản
Tên cảm biến:
Tải trọng cộng suất tối đa (kg):
Cấp dộ chính xác:
Độ nhạy:

Load cell IL Kieli
60, 100, 150, 200, 300, 500, 600, 750
C3 , PLC, 07
2.0 +-0.2mV/V
24


Trạng thái không tải:
Điện trở đầu vào:
Điện trở đầu ra:

Quá tải an toàn:
Kí hiệu dây nguồn:
Nguồn dương (EX+):
Tín hiệu dương (Sig+)

3%FS
400 +- 20
350 +-3
150%FS.

Tín hiệu âm (Sig-)
Chống nhiễu (Shi):

Trắng
Tím

Đỏ - Nguồn âm (EX-): Đen
Xanh

Giá thành: tùy thuộc vào thời điểm giá sẽ thay đổi.
2.6.6 Van
- Van 1,2,3: loại Van bướm điện
- Van 4, van xả: Van điện từ nước
Van bơm nƣớc bằng điện
Ƣu điểm:


Thiết bị cấu tạo đơn giản, dễ dàng tháo lắp, dễ dàng vận hành.

Van bướm điều khiển điện đóng/mở chậm thường từ 10 – 45 giây nên không

gây hiện tượng shock áp trong đường ống giống như các van đóng nhanh mở
nhanh khác.




Thiết bị được vận hành trực tiếp từ xa thay vì đến tận nơi vận hành.

So với các loại van cầu điều khiển khí nén hay van bi điều khiển điện thì van
bướm điều khiển điện chi phí đầu tư thấp




Sản phẩm chất lượng, bền, sử dụng trong thời gian dài.

Tối ưu hóa chi phí nhân công vận hành đường ống, trong trường gặp sự cố sẽ
có tín hiệu báo về phòng điều khiển từ đó có thể xử lý nhanh chóng và kịp thời.


Nhƣợc điểm
Thời gian đóng mở chậm (Nếu hệ thống bạn cần đóng nhanh/ mở nhanh thì
van điều khiển điện không phải là giải pháp cho bạn lúc này).


Mặc dù với mức chi phí đầu tư rẻ hơn các loại van cầu hay van bi, tuy nhiên
van bướm điều khiển điện vẫn còn cao hơn so với các dòng van tự động sử dụng
khí nén.


25