Máy xử lý và phân loại trái cây theo kích thước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO


Tự động hóa q trình sản xuất (CKM)
MÁY XỬ LÝ VÀ PHÂN LOẠI TRÁI CÂY THEO KÍCH THƯỚC

GVHD: Ths. Trần Mai Văn
SVTH:

MSSV:

Nguyễn Như Khánh

18145158

Nguyễn Nhật Trường

18145275

Dương Phú Nhã

18145192

Nguyễn Khắc Thành Đạt

18145332

Vũ Đức Toản

18145265

Hoàng Thanh Quan

18145211

Lớp: Thứ 3 – Tiết 456
Nhóm 09CLC


NHẬN XÉT

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Ký tên

Ths. Trần Mai Văn
BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

TH
Ứ
TỰ
1
2
3
4
5
6

NHIỆM VỤ
Vẽ 3D
PLC, điện
PLC, điện
Vẽ 3D
PPT
Word

THỰC HIỆN

KẾT QUẢ

Hoàng Thanh Quan

Hoàn thành tốt

Nguyễn Nhật Trường

Hoàn thành tốt

Nguyễn Khắc Thành Đạt

Hoàn thành tốt

Dương Phú Nhã

Hoàn thành tốt

Vũ Đức Toản

Hoàn thành tốt

Nguyễn Như Khánh

Hoàn thành tốt

MỤC LỤC

KÝ
TÊN


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Yêu cầu xã hội
Trong điều kiện xã hội phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa
nhu cầu đời sống vật chất, tinh thần của con người càng ngày càng nâng cao và đòi
hỏi phải được đáp ứng ở một mức độ cao hơn. Việc ứng dụng máy móc để thay thế

sức lao động của con người đang phổ biến. Trong nông nghiệp, việc thu hoạch và
phân loại sản phẩm sau thu hoạch vốn làm bằng thủ cơng, nhưng với trình độ ngày
nay, người ta hồn tồn có thể tự động hóa nó, vừa tiết kiệm sức người, vừa tiết
kiệm chi phí thời gian. Chỉ nói riêng lĩnh vực nơng nghiệp đã có rất nhiều loại máy
móc hỗ trợ con người như: Máy cấy lúa, Gặt lúa, Gieo giống, Thu hoạch,…..
Trong đó có cả máy phân loại trái cây. Với tiêu chí giúp việc phân loại nông sản
sau khi thu hoạch trở nên dễ dàng hơn, kinh tế hơn, và nhanh hơn. Dựa trên những
nghiên cứu đã có trên thị trường cũng như vận dụng những kiến thức đã học được
từ mơn tự động hóa, nhóm chúng em đã lên ý tưởng thiết kế chế tạo mơ hình máy
phân loại trái cây theo kích thước.
1.2. Mục tiêu của dây chuyền phân loại trái cây
1.2.1. Tính năng tự động
Dây chuyền phân loại tự động được thiết kế một cách phù hợp, không cần quá
nhiều nhân công để rửa, quạt và phân loại như trước đây, giúp giảm được chi phí
th nhân cơng trực tiếp, từ đó nâng cao được năng suất sản xuất.
1.2.2. Tính linh hoạt
Có thể thay đổi mẫu lựa trái cây trực tiếp bằng cách điều chỉnh khung phân
loại
1.2.3. Tính cơng nghệ

4


Dây chuyền máy phân loại trái cây tự động không bao giờ bị lỗi thời do nhu
cầu tiêu thụ sản phẩm nông sản hằng ngày của người dân rất cao, vì những tính
năng của dây chuyền rất cần thiết và phù hợp với ngành nông nghiệp.
1.2.4. Công dụng của dây chuyền máy phân loại trái cây tự động
- Năng xuất phân loại cao
- Rửa và sấy tự động
- Lựa trái cây trên băng tải cho ra 3 đường với 3 kiểu kích thước

1.3. Giới hạn của máy phân loại trái cây hiện nay
Ở nước ta hiện nay, đa số các máy phân loại trái cây theo kích thước trên thị
trường được ứng dụng trong những nhà máy hoặc xưởng chế biến với quy mơ
lớn. Hơn nữa chi phí cho một hệ thống phân loại cũng khơng hề thấp.
Vì vậy mục đích đề tài nhằm cãi biến một chiếc máy phân loại (cụ thể là phân
loại chanh) nhằm hướng đến những đối tượng là những nông trại và vựa trái cây.

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU

5


2.1.

Phân tích lựa chọn các phương pháp thiết kế

2.1.1. Phương án 1: Phân loại theo khối lượng

Sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm, một bảng điều khiển có nút
Start/Stop để điều khiển dây chuyền. Trên đường đi trái cây được đi qua máy phun
và máy sấy để làm sạch. Hệ thống sẽ phân loại chanh bằng cân điện tử, loại 1 sẽ
được xilanh đẩy sang một bên còn loại 2 tiếp tục đi tiếp. Ở cuối băng tải là một cân
điện tử nữa để cân đủ khối lượng cần thiết rồi đẩy ra ngồi.
Ưu điểm: phân loại chính xác hơn, ít gặp lỗi, vận chuyển được sản phẩm
nhanh và phân loại nhanh
Nhược điểm: Giá thành cao nhưng năng suất cịn thấp, nhiều chi tiết dẫn đến
cồng kềnh, khó ở việc lập trình điều khiển, chỉ phân loại được từng trái một, không
phù hợp nhu cầu thị trường.

6

2.1.2. Phương án 2: Phân loại bằng trụ đục lỗ

Sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm, một bảng điều khiển có nút
Start/Stop để điều khiển dây chuyền. Trên đường đi trái cây được đi qua máy phun
và máy sấy để làm sạch. Hệ thống phân loại được trang bị một ống trụ được đục lỗ
ở giữa để tách các trái loại 2 và loại 3 rơi qua được lỗ qua 2 nhánh, các trái còn lại
là loại 1 tiếp tục đi trên băng tải. Ở cuối băng tải là một cân điện tử để cân đủ khối
lượng cần thiết rồi đẩy ra ngoài.
Ưu điểm: phân loại được nhiều trái cùng một lúc nên làm tăng năng suất, cấu
tạo đơn giản dễ hiểu, dễ lắp đặt, sửa chữa và bảo dưỡng, làm đơn giản hóa việc lập
trình điều khiển
Nhược điểm: dễ gặp lỗi kẹt trái, chi phí gia cơng trụ đục lỗ cao, kích thước chi
tiết lớn dẫn đến máy bị cồng kềnh.
 Dựa vào các phân tích trên, nhóm chúng em quyết định chọn phương án 2 để
thiết kế và chế tạo mơ hình.

7


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ DỰ THẢO

3.1.

Các chi tiết cần có

‐ Băng chuyền con lăn: gồm 1 băng chuyền 6m và 3 băng chuyền 1m, có tác
dụng đẩy trái cây đi vào phân loại và đưa trái cây ra ngoài

- Giàn phun nước: phun nước với áp suất cao để làm sạch bụi bẩn, đất còn
bám trên trái cây khi được đưa qua giàn.

8


- Giàn quạt sấy: làm khô trái cây sau khi rửa xong để tránh trình trạng nước
cịn bám trên trái cây dẫn đến hư, úng, giảm thời gian bảo quản của sản
phẩm. Ta chọn 3 quạt có cơng suất như nhau để lắp cho máy.

- Hệ thống ống trụ được đục lỗ và băng chuyền phân loại: gồm 2 ống trụ
được đục lỗ đường kính 10cm. Khi chanh đi qua hai ống trụ, các trái có
9


đường kính nhỏ hơn 4cm (loại 2) và 6cm (loại 3) sẽ bị rớt xuống. Vì vậy
cịn lại trên băng chuyền và tiếp tục đi đến cuối là chanh loại 1.

- Loadcell (cân điện tử): giúp cân đủ khối lượng định trước cho mỗi thùng
chanh là 20kg. Trong máy phân loại này ta sử dụng 3 loadcell như nhau
đặt ở dưới bang chuyền

3.2.

Lưu đồ giải thuật

10


Start

BC1,voi,quats
ay,roller: ON

Loadcell==32000?

NO

YESS
BC1 OFF
BC2 ON

T37==5000ms

NO

YES
BC1 ON
BC2 OFF

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHI TIẾT

11


4.1.

Bản vẽ 3D các chi tiết của máy
- Băng chuyền:

- Giàn lắp vòi phun:

- Giàn lắp quạt sấy:

12


- Hệ thống ống trụ và băng chuyền phân loại:

‐ LoadCell:

13


4.2. Bản vẽ 3D

14


15


CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

5.1.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi người dùng đổ trái cây vào băng chuyền và ấn nút Start, lúc này băng

chuyền hoạt động đưa trái cây qua vòi phun và quạt sấy để làm sạch. Sau đó trái

cây sẽ đi qua ống trụ được đục lỗ và được phân loại theo kích cỡ. Loại 1 và loại 2
sẽ được tách ra và rơi xuống thùng có loadcell để cân đủ khối lượng định trước cho
mỗi thùng là 20kg. Khi đủ khối lượng cần thiết, băng chuyền 2 sẽ đẩy thùng trái
cây ra ngoài. Để dừng hoạt động của hệ thống ta nhấn nút Stop.

16


5.2. Hoạt động của mạch PLC:
5.2.1. Mạch phần mềm:

17


- Chú thích các ký hiệu trên mạch phần mềm:
o bc1: tiếp điểm của bang chuyền thứ nhất vận chuyển trái cây ban
o
o
o
o
o
o

đầu chưa phân loại
voi: tiếp điểm của vòi phun
quatsay: tiếp điểm quạt sấy khô trái cây
roller: tiếp điểm của con lăn phân loại theo kích thước trái cây
gialoadcell: tiếp điểm của loadcell
bc2: tiếp điểm băng chuyền thứ hai đưa thùng chứa đầy trái cây đi
CBthung: tiếp điểm cảm biến thùng

5.2.2. Mạch phần cứng:
220vV

Start

Stop

Loadcell

P
N

Bộ khuếch đại

P

18
Băng
L 1
chuyền

Q0.

Vòi phun

N

Q0.

Lt

Quạt sấy

M
Q0.

Con lăn

Băng

I0.0 phân
I0.1
loại I0.2 chuyền 2ADC
Q0.
Q0.


5.2.3. Nguyên lý hoạt động:
- Khi người dùng nhấn nút Start, các tiếp điểm bc, voi, quatsay, roller sẽ mở,
giúp trái cây ban đầu lần lượt trải qua các khâu rửa sơ bộ, sấy khô, phân loại.
- Trái cây đi đến cuối bang chuyền 1 và rơi xuống thùng đặt sẵn ở dưới.
Thùng này được đặt trên bang chuyền thứ 2, có gắn cảm biến nhận biết
thùng ở mặt bên và loadcell ở phía dưới.
- Khi loadcell nhận thấy cân nặng của thùng trái cây đủ 20kg (giá trị tương
ứng là 32000 trong S7 200), tiếp điểm M0.0 mở kích hoạt bc2 chạy, bc1
dừng.
- Trên bang chuyền thứ 2, ta đặt các thùng rỗng sao cho thời gian đưa thùng
tiếp theo đến vị trí hứng trái cây khoảng 5 giây. Khi thùng nặng đủ 20kg,
tiếp điểm bc2 mở cộng với việc cảm biến thùng nhận 1 xung lên, kích hoạt

cho Timer on T37 bắt đầu đếm.
- Sau khi T37 đếm đủ 5 giây, bc2 đóng.
- Thùng mới được đưa đến vị trí loadcell, lúc này thùng có khối lượng nhỏ
hơn 20kg nên M0.0 đóng, bang chuyền thứ nhất hoạt động trở lại.
- Nút Stop để dừng khẩn cấp bất cứ lúc nào khi có sự cố.

19


5.2.4. Mô phỏng Factory IO

KẾT LUẬN

20


Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, tìm hướng thiết kế khả thi, lập
kế hoạch và tiến hành thiết kế, chế tạo. Cuối cùng đề tài “Máy xử lý và phân loại
trái cây theo kích thước” đã được hoàn thành đúng thời hạn được giao.
Cơ bản đề tài đã đạt được những kết quả sao:
- Phân tích tình hình nhu cầu thực tế từ đó đưa ra các phương án thiết kế đề
tài
- Thiết kế, lựa chọn chi tiết để chế tạo mơ hình
- Viết được chương trình điều khiển PLC
Sau khi thực hiện xong đề tài em nhận thấy nhóm mình đã
được tổng hợp lại các kiến thức đã học và tham khảo được nhiều
tài liệu về chuyên ngành. Thông qua công việc thực hiện đề tài
nhóm em cảm thấy mình đã có sự hiểu biết nhiều hơn, sâu hơn về
ngành Chế tạo máy. Do nội dung đề tài còn mới và kiến thức của
em còn hạn chế nên nội dung đề tài không tránh khỏi sự thiếu sót

nhất định. Vì vậy nhóm chúng em mong nhận được sự đóng góp ý
kiến của thầy cùng các bạn sinh viên khác để đề tài ngày càng
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

21