Đồ án chiết rót đóng nắp chai sử dụng PLC S71200 và Wincc Advance
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.73 MB, 80 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
KHOA ĐIỆN - CƠ
====o0o====
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG MƠ HÌNH CHIẾT RĨT
VÀ ĐĨNG NẮP CHAI SỬ DỤNG PLC S7-1200
Giáo viên hướng dẫn
: Th.S Nguyễn Văn Độ
Sinh viên thực hiện
: Nguyễn Minh Quý
Lớp
: Điện cơng nghiệp và dân dụng 2
Khóa
: K18 (2017-2021)
MSSV
: 173151307348
HẢI PHỊNG, 06 /2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN - CƠ
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: .....................................................Số hiệu sinh viên:.....................
Khóa ......................Khoa ...................................Ngành................................................
1. Đầu đề thiết kế:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Các số liệu ban đầu:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
5. Họ tên cán bộ hướng dẫn:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:............................................................................................
7. Ngày hoàn thành đồ án: ...............................................................................................
Ngày …… tháng …… năm ……
Trưởng bộ môn
Cán bộ hướng dẫn
( Ký, ghi rõ họ, tên)
( Ký, ghi rõ họ, tên)
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2021
Người duyệt
Sinh viên
( Ký, ghi rõ họ, tên)
( Ký, ghi rõ họ, tên)
PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N. (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ
Đ.T.T.N trên các mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ ...)
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:
(Điểm ghi bằng số và chữ)
Ngày … tháng … năm 2021
Cán bộ hướng dẫn chính
(Họ tên và chữ kí)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
KHOA ĐIỆN_CƠ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Hải Phòng, ngày ... tháng ... năm ……
BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho ủy viên phản biện)
Tên đề tài: ................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
Chuyên ngành: ...............................................................Khóa: ..............................................
Họ và tên sinh viên: ......................................................Lớp: .................................................
Mã sinh viên.............................................................................................................................
Người phản biện: ....................................................................................................................
Đơn vị: .............................................................................................................................
NỘI DUNG NHẬN XÉT
1. Tính cần thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
2. Các thông tin về đề tài
2.1. Sự phù hợp của nội dung đề tài với tên đề tài và chuyên ngành đào tạo.
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
2.2. Bố cục đề tài.
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2.3. Tính trung thực trong trích dẫn tài liệu tham khảo và số liệu.
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
3. Phương pháp đã sử dụng để nghiên cứu và kết quả cơ bản của đề tài .
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
4. Ưu điểm, nhược điểm về nội dung và hình thức
4.1. Ưu điểm:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………Nhược
điểm:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
5. Kết luận chung:
.
Họ tên và chữ ký của người phản biện
Nguyễn Văn A
Câu hỏi thảo luận dành cho sinh viên trả lời (nếu có)
1. ............
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2. ............
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu xây dựng mơ hình
chiết rót và đóng nắp chai sử dụng PLC S7-1200 ” do em tự thiết kế dưới sự
hướng dẫn của thầy Ths. Đoàn Đức Trọng. Các số liệu và kết quả 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 hồn tồn trách nhiệm.
Hải Phịng, ngày … tháng … năm 2021
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Minh Quý
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU........................................................................................ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT..........................................................................................iii
LỜI NĨI ĐẦU..................................................................................................................1
Chương 1..........................................................................................................................9
TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ CHIẾT RĨT HIỆN NAY........................................9
1.1. Giới thiệu về quy trình chiết rót phổ biến hiện nay.................................................9
1.2. Quy trình thực hiện đóng chai của dây chuyền chiết rót phổ biến hiện nay............9
1.3. Ứng dụng..............................................................................................................10
1.4. Một số thiết bị chiết rót tự động tiêu biểu.............................................................10
1.4.1. Máy chiết rót tự động.....................................................................................10
1.4.2. Máy chiết rót chất sệt 6 vịi tự động...................................................................11
1.5. Tình hình nghiên cứu thị trường Việt Nam và thế giới..........................................12
1.5.1. Tình hình phát triển máy chiết rót trên thế giới..............................................12
1.5.2. Tình hình phát triển máy chiết rót ở Việt Nam...............................................13
Chương 2........................................................................................................................15
TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ................................................15
2.1. Yêu cầu hệ thống...................................................................................................15
2.2. Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mơ hình..........................................15
2.2.1. Tổng quan về PLC và PLC S7-1200...............................................................15
2.2.2. Băng tải..........................................................................................................28
2.2.3. Cảm biến........................................................................................................31
2.2.4. Cơ cấu xylanh.................................................................................................32
2.2.5. Van điện từ.....................................................................................................36
2.2.6. Động cơ DC....................................................................................................37
2.3. Tính tốn thiết kế..................................................................................................40
2.3.1 Quy trình vận hành của hệ thống.....................................................................40
2.3.2. Thiết kế phần cứng.........................................................................................40
2.3.3. Sơ đồ khối hệ thống........................................................................................44
2.3.4. Sơ đồ đấu điện................................................................................................45
2.3.5. Sơ đồ kết nối PLC..........................................................................................47
2.3.6. Lưu đồ thuật giải............................................................................................48
2.4. Các thiết bị có trong mơ hình................................................................................48
2.4.1. Cảm biến vật cản hồng ngoại.........................................................................48
2.4.2. Động cơ giảm tốc...........................................................................................49
2.4.3. Xy lanh tác động kép......................................................................................51
2.4.4. Nút ấn.............................................................................................................52
2.5. Thiết bị trong tủ điện.............................................................................................53
2.5.1. PLC................................................................................................................53
2.5.2. Bộ nguồn........................................................................................................54
2.5.3. Aptomat..........................................................................................................55
2.5.4. Relay..............................................................................................................56
2.5.5. Cầu đấu dây....................................................................................................56
Chương 3........................................................................................................................58
XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN..........58
3.1. Xây dựng mơ hình.................................................................................................58
3.1.1. Cơ cấu cấp chai..............................................................................................58
3.1.2. Cơ cấu cấp nắp chai........................................................................................59
3.1.3. Cơ cấu chiết rót và đóng nắp..........................................................................59
KẾT LUẬN.....................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................73
PHỤ LỤC........................................................................................................................ 74
Danh mục hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Nguyễn Minh Q
i
Danh mục bảng số liệu
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Nguyễn Minh Quý
ii
Danh mục từ viết tắt
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
STT
1
2
3
4
Viết tắt
EHPAS
EPAS
SBW
ECU
Dạng đầy đủ Tiếng Anh
Thuật ngữ Tiếng Việt
Electro - Hydraulic
Trợ lái điện - thủy lực
Electric Power Assisted Steering Trợ lái điện
Steer By Wire
Lái qua dây điện
Electric Control Unit
Khối điều khiển
Động cơ một chiều không chổi
5 BLCDM Brushless Direct Current Motor
than
6 DCM
Direct Current Motor
Động cơ điện một chiều
7 IM
Induction Motor
Động cơ không đồng bộ
8 IPM
Interior Permanent Magnet
Động cơ đồng bộ cực chìm
9 SRM
Switched Reluctance Motor
Động cơ từ trở
10 DO
Disturbance Observer
Quan sát nhiễu
iii
Lời nói đầu
LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ
công cuộc công nghiệp hố, hiện đại hố đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển
đó thì ngành cơng nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa đã góp phần không nhỏ trong
sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước.
Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như khơng thể thành
những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người. Các
dây chuyền công nghệ sản xuất hiện đại hiện nay thì gần như là hồn tồn tự động hoặc
bán tự động. Trong đó có ngành sản xuất nước rửa chén, với đặc thù được sản xuất trên
dây chuyền khép kín, đảm bảo vệ sinh. Với các cơng nghệ cân đo định lượng chính xác,
khâu đóng gói, chiết rót chai, thùng thành phẩm đảm bảo khử trùng. Cũng chính vì lý do
này các hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động được sử dụng rất rộng rãi với nhiều
chủng loại khác nhau.Ngày nay, trong các nhà máy xí nghiệp khơng thiếu những dây
chuyền sản xuất nhằm nâng cao năng suất đáp ứng như cầu nhà sản xuất và người tiêu
dùng.
Là một kĩ sư, công việc sau này có thể làm việc trong những nhà máy hoặc tự mình chế
tạo sản xuất cung ứng các dây chuyền sản xuất cung ứng các dây chuyền sản xuất đó cho
nhà sản xuất trong nước giảm nguồn nhập khẩu để ngày càng tự chủ hơn về mặt công
nghệ. Do đó việc tìm hiểu các dây chuyền sản xuất trong thực tế là hết sức cần thiết.Bược
đầu tiếp cận, chúng em hướng vào dây chuyền chiết rót tự động, để hiểu hơn về nguyên
lý, cách hoạt động cũng như điều khiển, làm tiền đề cho các nghiên cứu về sau có chiều
sâu và rộng hơn.
Hải Phịng, ngày … tháng … năm 2021
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Minh Quý
Nguyễn Minh Quý
1
Chương 1: Tổng quan về cơng nghệ chiết rót hiện nay
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ CHIẾT RĨT HIỆN NAY
1.1. Giới thiệu về quy trình chiết rót phổ biến hiện nay
Dây chuyền chiết rót tự động là dây chuyền tiên tiến, hiện đại nhất tính đến hiện nay,
được tự động hóa từ khâu sản xuất, đóng nút chai cho đến đóng thùng, thay thế hiệu quả các
máy chiết rót, máy đóng nhãn, máy vặn nắp,… giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho doanh
nghiệp.
Trong các ngành cơng nghiệp thực phẩm, máy chiết rót thường được áp dụng cho
những trường hợp đòi hỏi năng suất cao, hoặc các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh thực
phẩm. Tùy theo tính chất của chất lỏng, các máy chiết rót sẽ khác nhau ở các bộ phận làm
việc chính, các cơ cấu rót.
1.2. Quy trình thực hiện đóng chai của dây chuyền chiết rót phổ biến hiện nay
Đầu tiên, các chai được đưa lên hệ thống băng tải và đi qua hệ thống súc rửa để làm
sạch bụi bẩn.
Sau khi được rửa sạch, các chai được băng tải đưa đến hệ thống rót liệu, vào vị trí rót
để đảm bảo có thể bố trí các cơ cấu cơ khí để kẹp giữ chai. Tại đây, chất lỏng được chiết vào
chai theo các phương pháp khác nhau, chiết đẳng áp, chiết đẳng tích, chiết định lượng…
Khi chiết xong, chai được băng tải vận chuyển đến vị trí đóng nút hoặc đóng nắp. Khâu
đóng nút( nắp) bao gồm cơ cấu cấp phơi và đóng nút (nắp). Cơ cấu đóng có thể là xi lanh
khí nén (với nút dập) hoặc motor (với nút nút vặn).
Hình 1.1.Cận cảnh q trình thực hiện đóng chai của dây chuyền chiết rót tự động
Nguyễn Minh Quý
9
Sau khi đóng nút (nắp) xong, là khâu dán nhãn, đây có thể coi là khâu đơn giản nhất
trong hệ thống đóng chai. Khâu cuối cùng là khâu kiểm tra và đóng gói sản phẩm. Khâu
kiểm tra bao gồm 1 loạt các cảm biến để kiểm tra chất lượng sản phẩm (đủ định mức, đóng
nút, dán nhãn đạt yêu cầu…) sau khi kiểm tra sẽ qua cơ cấu phân loại, 1 tay gạt sẽ loại bỏ
chai sang 1 băng tải khác. Các chai đạt tiêu chuấn sẽ qua khâu đóng gói, chai được xếp
thành khối nhờ các tay máy gạt và nâng hạ.
Như vậy, nhờ dây chuyền chiết rót tự động, tồn bộ q trình đóng chai đều được tự
động hóa, từ khâu sản xuất cho đến khi thành phẩm, đảm bảo đạt năng suất cao và định
lượng sản phẩm một cách chính xác.
1.3. Ứng dụng
Dây chuyền chiết rót có thể được ứng dụng trong các ngành sản xuất thực phẩm, áp
dụng đối với các sản phẩm nước giải khát như sữa, nước ngọt, mứt, nước trái cây,…hoặc
rượu, bia,…
1.4. Một số thiết bị chiết rót tự động tiêu biểu
1.4.1. Máy chiết rót tự động
Hình 1.2. Máy chiết rót tự động
Máy dùng để chiết rót chất lỏng vào lọ và được vận hành theo nguyên lý chiết dạng
thẳng. Thiết bị có các ưu điểm nổi bật như:
+ Hệ thống board mạch được bảo vệ trong hộp kín, đảm bảo mạch khơng bị đứt bởi
những nhân tố môi trường và sự tác động của con người, giúp máy hoạt động hiệu quả.
Nguyễn Minh Quý
10
+ Thiết kế đẹp, hoạt động ổn định và có độ bền cao, đảm bảo tiết kiệm chi phí duy
trì, sửa chữa.
+ Phù hợp với tiêu chuẩn vệ sinh an tồn, khơng lo bám bẩn hoặc cịn chứa các tạp
chất, các kim loại độc hại cho cơ thể.
1.4.2. Máy chiết rót chất sệt 6 vịi tự động
Hình 1.3. Máy chiết rót chất sệt 6 vịi tự động
Các loại thực phẩm đóng chai có dạng chất sệt như nước tương, tương ớt, muối
chanh ớt,… sẽ được thực hiện bởi máy chiết rót chất sệt vịi tự động. Thiết bị có các ưu
điểm nổi bật như:
+ Định lượng chính xác nhờ hệ thống servo, đảm bảo pittong có thể đạt đến vị trí
chỉ định.
+ Biến tốc chiết rót: Trong q trình chiết rót, khi lượng chiết rót gần đạt đến mức
chỉ định sẽ thay đổi tốc độ chiết rót chậm, tránh nguyên liệu lọt ra ngồi miệng chai làm ơ
nhiễm.
+ Điều chỉnh tiện lợi: Để thay đổi quy cách chai, bạn chỉ cần thay đổi thơng số trên
màn hình.
Dây chuyền chiết rót tự động có lợi ích rất nhiều so với việc đóng chai bằng tay hoặc
sử dụng nhiều thiết bị khác nhau như trước đây, giúp các doanh nghiệp đạt năng suất cao và
định lượng chính xác, vừa tiết kiệm số lượng nhân công vừa tiết kiệm thời gian và chi phí.
Nguyễn Minh Quý
11
1.5. Tình hình nghiên cứu thị trường Việt Nam và thế giới
1.5.1. Tình hình phát triển máy chiết rót trên thế giới
Cơng nghệ chiết rót chất lỏng trên thế giới ra đời khá lâu và đi kèm theo là những
công nghệ chế tạo máy chiết rót cũng rất tiên tiến và phát triển. Với rất nhiều những công
nghệ chế tạo máy chiết rót điển hình như:
- Cơng nghệ Aseptic được coi là phát minh của thế kỷ 21. Giá trị mà Aseptic tạo ra
hồn tồn vượt trội so với cơng nghệ khác, đảm bảo yêu cầu khắt khe về an tồn thực phẩm
và khơng bị mất đi các dưỡng chất có lợi cho sức khỏe bởi tác động của nhiệt độ cao, giữ
được hương vị tự nhiên nhất.
- Sản phẩm được tiệt trùng qua hệ thống UHT với phương pháp sốc nhiệt ở nhiệt độ
140 độ C trong 30 giây và hạ nhiệt làm lạnh ở 25 độ C để giúp sản phẩm có độ tinh khiết
cao nhất mà vẫn giữ nguyên giá trị dinh dưỡng.
- Sự ưu việt của cơng nghệ Aseptic chính là ở đặc tính vơ trùng và giữ nguyên hương
vị, dưỡng chất tự nhiên cho sản phẩm
- Dây chuyền cơng nghệ chiết rót đẳng tích sử dụng cho các ngành chiết rót nước
ngọt khơng gas hay nước tinh khuyết …
- Ngồi ra chiết rót vơ trùng cũng là bước ngoặc trong cơng nghệ chiết rót trên thế
giới sử dụng trong các dây chuyền chiết rót sữa hay thuốc …
- Tồn bộ quy trình chiết rót được đảm bảo vô trùng tuyệt đối, ngăn chặn sự tái
nhiễm của vi khuẩn gây hỏng sản phẩm.
+ Tiệt trùng máy rót: Tiệt trùng bằng khí nóng >280 độ C, sau đó tiệt trùng bằng hơi
bão hịa >130 độ C, cuối cùng tiệt trùng bằng Oxy già H2O2 35%. Toàn bộ các thơng số tiệt
trùng máy rót được kiểm sốt tự động
+ Tiệt trùng bao bì: Bao bì được tiệt trùng bằng cách lội qua bể Oxy già 35%, 85oC
và sau đó được làm khơ và tiệt trùng bằng UV trong mơi trường vơ trùng. Các thơng số tiệt
trùng bao bì được kiểm soát tự động.
Nhờ sự kết hợp của 3 yếu tố cơng nghệ chế biến, chiết rót và bao bì tiệt trùng UHT,
chúng ta có thể giữ thực phẩm tươi ngon trong vịng 6 tháng mà khơng cần dùng bất cứ chất
bảo quản nào.
Hiện nay trên thế giới sử dụng nhiều loại máy chiết rót và cách chiết rót khác nhau,
phụ thuộc vào loại sản phẩm và các kiểu bình chứa nó. Có thể phân loại các kiểu chiết, rót
(type of filling) và các loại máy chiết rót (filling machines) như sau:
Nguyễn Minh Quý
12
+ Máy dùng chiết chất lỏng không chứa CO2 như nước cam, nước khống…
+ Máy dùng để chiết rót sản phẩm vào ly sau đó đóng nắp
+ Máy dùng để chiết rót và đóng gói các sản phẩm như bột mì, bánh kẹo… vào túi,
bao…
+ Máy dùng để chiết rót các chất lỏng có gaz.
1.5.2. Tình hình phát triển máy chiết rót ở Việt Nam
Hiện nay cơng nghệ 4.0 ở nước ta khá phát triển, trong đó cơng nghệ chế tạo, điều
khiển và giám sát máy chiết rót cũng rất phát triển. Nhưng nhìn chung cũng chỉ chế tạo được
các máy chiết rót đơn giản và cơng suất nhỏ. Chủ yếu là các dây chuyền chiết rót nước suối,
nước ngọt khơng gas hay chiết rót nhớt …
Điển hình hiện nay ở nước ta có một số cơng ty chun thiết kế chế tạo máy chiết rót
khá thành cơng như:
- Cơng ty TNHH Đại Chính Quang
Hình 1.4. Máy chiết rót cơng ty TNHH Đại Chính Quang
Nguyễn Minh Quý
13
Hình 1.5. Máy chiết rót đóng nắp chai tự động 6 đầu của cơng ty TNHH Đại Chính Quang
Nguyễn Minh Quý
14
Chương 2
TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
2.1. Yêu cầu hệ thống
- Yêu cầu về phần cơ khí: Phần cơ khí của mơ hình phải được thiết kế chắn chắc, ổn
định, chính xác, hạn chế xảy ra lỗi trong q trình vận hành. Mơ hình chiết rót và đóng nắp
chai gồm 5 khâu chính:
+ Khâu cấp nắp chai: Nắp chai được đặt trong 1 hộp hình chữ nhật làm bằng mica.
Ở miệng ống có thanh kim loại giữ nắp, khi miệng chai đi lướt qua thanh kim loại thì nắp
rơi vào miệng chai.
+ Khâu cấp nước: Sử dụng 1 bình chứa nước, 1 máy bơm 12V DC để bơm nước cho
mơ hình
+ Khâu chiết rót: Gồm 1 xylanh kép được gắn với vòi nước để cố định vị trí, 1 cảm
biến khoảng cách, 1 van điện từ khí nén để đảm bảo rót nước đúng thời gian cài đặt trên hệ
thống giám sát.
+ Khâu đóng nắp: Gồm cảm biến tiệm cận, 1 van điện từ khí nén 1 xylanh di chuyển
theo phương thẳng đứng được gắn với một động cơ DC để đóng nắp chai.
+ Khâu cấp chai: gồm 1 băng tải, 1 cơ cấu mâm xoay được gắn với 1 động cơ DC
thơng qua trục vít me để đưa chai đến các khâu chiết rót và đóng nắp.
- Phần điện của mơ hình: Nguồn điện của mơ hình gồm 2 loại nguồn chính là nguồn
điện xoay chiều 220V, cấp nguồn cho van điện từ, nguồn điện một chiều 24V cung cấp cho
PLC chính, các cảm biến, các đèn báo, các van khí nén, động cơ DC. Phần thiết kế điện phải
thật hợp lý, an toàn, việc kết nối diễn ra một cách chính xác. Phần tủ điện của mơ hình phải
được thiết kế sao cho gọn gàng, ngăn nắp, dễ vận hành, bảo trì, sửa chữa một cách dễ dàng.
- Phần giao diện SCADA: gồm có màn hình chính đăng nhập, và 1 màn hình vận
hành gồm các nút nhấn điều khiển, cài đặt thông số cho các khâu,. Scada phải được thiết kế
đẹp mắt, trực quan, hiện thị đầy đủ thông tin.
2.2. Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mơ hình
2.2.1. Tổng quan về PLC và PLC S7-1200
A. Tổng quan về PLC
a. Khái niệm
Nguyễn Minh Quý
15
PLC là viết tắt tiếng Anh của từ Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển
logic khả trình. Nó cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thơng qua
một ngơn ngữ lập trình, để thực hiện hàng loạt các sự kiện tùy theo yêu cầu của quá trình
sản xuất và dễ dàng thay đổi nhiệm vụ bằng cách thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ.
b. Ưu điểm của hệ thống sử dụng PLC:
- Thích ứng với nhiều nhiệm vụ điều khiển khác nhau
- Khả năng thay đổi chương trình một cách linh hoạt
- Tiết kiệm khơng gian lắp đặt
- Dễ dàng kiểm tra chỉnh sửa lỗi
- Khả năng truyền thông mạnh để điều khiển giám sát từ xa
- Khơng cần các tiếp điểm…
Hình 2.1. So sánh ưu điểm hệ PLC so với kết nối cứng dùng relay và timer
c. Ứng dụng:
PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau như:
- Điều khiển thang máy
- Điều khiển các quy trình sản xuất: Bia, xi măng, giấy, sữa, …
- Các dây chuyền đóng gói bao bì, đóng thùng
- Thiết bị sấy, khai thác
- Hệ thống giữ xe, rửa xe tự động
Nguyễn Minh Quý
16
.
Hình 2.2. Một số ứng dụng của PLC trong cơng nghiệp
B.Tổng quan về PLC S7-1200
a.Khái niệm chung về PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
- S7-1200 là một dịng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm
sốt nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh
mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hồn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với
S7-1200. S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp
sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương
trình điều khiển:
+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào
PLC.
+ Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình.
- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.
Ngoài ra có thể dùng các module truyền thơng mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc
RS232.
Nguyễn Minh Quý
17
- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ
ba ngơn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA
Portal 11 của Siemens.
- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này
đã bao gồm cả mơi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
Hình 2.3. Tổng quan về PLC S7-1200
Chú thích:
1: Bộ phận kết nối nguồn
2: Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các
nắp che)
2: Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên
3: Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp
4: Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU)
b.Các module trong hệ S7-1200
Các module CPU PLC S7-1200: Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa
dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu
quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Bảng 1. 1.Thông số kỹ thuật các module CPU PLC S7 1200
Nguyễn Minh Quý
18
SIMATIC S7 - 1200
CPU
1211C
Product Description
1211 C
Compact
AC/DC/Rly
PROGRAM/DATA
1211 C
DC/DC/DC
1211 C
CPU
1211C,
25kb
MEMORY,
1MB
integral
loading
memory execution times for boolean operation :
0.1µs; intergral I/Os : 6 digital input; 4 digital output,
2 analog inputs; expandable with up to 3
communication modules and 1 signal board; digital
inputs as HSC with 100kHz, 24DC digtial outputs
DC/DC/Rly
can be used as PTO or PWM with 100kHz
1212 C
Compact
AC/DC/Rly
CPU
1212C
1212 C
AC/DC/Rly
DC/DC/DC
1214 C
AC/DC/Rly
1214C
CPU
PrROGRAM/DATA
1214 C
DC/DC/DC
25kb
MEMORY,
1MB
integral
loading
memory; execution times for booleam operations :
0.1µs; intergral I/Os : 8 digital input; 6 digital output,
2 analog inputs; expandable with up to 3
signal board; digital inputs can be used as HSC with
100kHz, 24DC digtial outputs as PTO or PWM with
100kHz
Compact
CPU
PROGRAM/DATA
1214c,
50kb
MEMORY,
2MB
integral
loading
memory; execution times for booleam operations :
0.1µs; intergral I/Os : 14 digital input; 10 digital
output, 2 analog inputs; expandable with up to 3
communication modules, 8 signal modules and 1
1214 C
DC/DC/Rly
1215 C
DC/DC/DC
CPU
1215 C
1215C
AC/DC/Rly
signal board; digital inputs can be used as HSC with
100kHz, 24DC digtial outputs as PTO or PWM with
100kHz
SIMATIC S7-1200, CPU 1215C, compact CPU,
AC/DC/RELAY, 2 profitnet port,I/O: 14 DI 24V DC;
10 DO RELAY 2A, 2 AI 0-10V DC, 2 AO 0-20MA
DC, Power suppy: AC 85 – 264 V AC AT 47 – 63
HZ, Program/Data Memory: 100 KB
1215 C
Nguyễn Minh Quý
1212c,
communication modules, 2 signal modules and 1
1212 C
CPU
CPU
DC/DC/Rly
19
