NGHIÊN cứu, CHẾ tạo mô HÌNH hệ THỐNG CHIẾT rót và ĐÓNG nắp CHAI tự ĐỘNG

Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: thực phẩm, nước giải khát, bia, mỹ phẩm, y tế, hóa chất, xăng dầu ,… Sự ra đời của máy chiết rót

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ

Báo cáo này gồm 4 phần chính:

- Tổng quan về tự động hóa và công nghệ chiết rót

- Lựa chọn và giới thiệu linh kiện

- Thiết kế hệ thống cơ khí

- Thiết kế hệ thống điều khiển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Đức Quận

Sinh viên thực hiện: Phạm Thanh Đạt MSV: 1811505520207

- Lập trình điều khiển dùng PLC S7-1200 và giám sát bằng WINCC

- Mô hình hoạt động ở chế độ: điều khiển tự động

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan tự động hóa và các hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động trong công nghiệp

- Nghiên cứu, khảo sát và đánh giá một hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động trong công nhiệp

- Thiết kế, chế tạo, lập trình điều khiển và giám sát mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động

- Nhận xét, đánh giá và hướng phát triển của đồ án

4 Các sản phẩm dự kiến

- Báo cáo đồ án tốt nghiệp

- Mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động

- Chương trình điều khiển dùng PLC S7-1200 và giám sát bằng WINCC

i

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Với các quốc gia phát triển như

Mỹ, Đức, Nhật…thì Tự động hóa không còn xa lạ Ở các nước này máy móc hầu như

đã thay thế con người Số lượng công nhân trong nhà máy giảm hẳn, thay thế vào đó là những lao động có chuyên môn, những kĩ sư có trình độ, điều khiển giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính Việt Nam là một đất nước đang phát triển thì nhu cầu hiện đại hóa công nghiệp là đều hết sức quan trọng đối với sự phát triển kinh

tế

Sau 4 năm học tập tại trường, được sự hướng dẫn tận tình của các thầy (cô) giáo trong Khoa Điện - Điện tử trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng, nhóm em đã tích lũy được nhiều kiến thức bổ ích Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong khoa, nhóm em quyết định triển khai đồ án tốt nghiệp với đề tài:

”Nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động”

Bằng sự cố gắng nỗ lực của nhóm và đặc biệt dưới sự giúp đỡ tận tình chu đáo của thầy TS.Nguyễn Đức Quận, nhóm em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn Do thời gian còn hạn hẹp, kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy (cô) giáo cũng như các bạn sinh viên để mô hình nghiên cứu của chúng em được hoàn thiện hơn

Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng em đã học được rất nhiều điều bổ ích từ các giảng viên trong Khoa Điện - Điện tử và các bạn sinh viên cùng khoa Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy, cô giáo trong khoa đã dạy bảo, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em trong những năm học tại trường

Một lần nữa nhóm em xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy TS Nguyễn Đức Quận, người trực tiếp hướng dẫn, cung cấp tài liệu, kiến thức quý giá và tạo mọi điều kiện trong suốt quá trình làm đồ án để nhóm có thể hoàn thành một cách tốt nhất

ii

CAM ĐOAN

Nhóm xin cam đoan về mô hình hệ thống của nhóm nghiên cứu là hoàn toàn trung thực, văn minh, là quan điểm đúc kết lại từ việc thảo luận nhóm, không có sự sao chép bản quyền của bất kỳ ai Những khái niệm, đặc điểm, thông số kỹ thuật của các thiết bị

mà nhóm sử dụng trong báo cáo đều có nguồn trích dẫn cụ thể Nếu phát hiện có sự sao chép từ các đề tài khác, nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước hội đồng phản biện

Sinh viên thực hiện Phạm Thanh Đạt

Lê Hữu Hạ

iii

MỤC LỤC

TÓM TẮT 6

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ CÔNG NGHỆ CHIẾT RÓT 2

1.1 Vai trò của công nghệ tự động hóa 2

1.2 Các biến động của kỷ nguyên mới 3

1.3 Thị trường của công nghệ tự động hóa 3

1.4 Tự động hóa ngày nay 5

1.5 Ý nghĩa của hệ thống tự động hóa 6

1.6 Các bộ điều khiển dùng trong tự động hóa 6

1.6.1 Bộ điều khiển gián đoạn (on/off) 6

1.6.2 Bộ điều khiển tự động tuần tự và điều khiển tuần tự logic 7

1.6.3 Bộ điều khiển dùng máy tính 7

1.7 Tổng quan về máy chiết rót đóng gói 7

1.8 Các công nghệ trên hệ thống máy chiết rót đóng gói 8

1.8.1 Cảm biến đo mức nguyên liệu chiết 8

1.8.2 Cảm biến dùng trong hệ thống máy chiết rót 8

1.8.3 Biến tần và động cơ băng tải 8

1.9 Vai trò máy chiết rót 9

1.10 Phân loại máy chiết rót 9

1.10.1 Máy chiết rót bán tự động 9

1.10.2 Máy chiết rót tự động 10

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU LINH KIỆN 11

iv

2.1 Bộ điều khiển chính 11

2.1.1 Tổng quan về PLC 11

2.1.2 Các loại PLC phổ biến 12

2.1.3 Cấu trúc bên trong của PLC S7 – 1200 12

2.1.4 Module mở rộng tín hiệu vào ra 13

2.1.5 Module truyền thông 13

2.1.6 Những đặc điểm nổi bật của PLC S7-1200 14

2.1.7 Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC 15

2.1.8 Giới thiệu PLC S7- 1200 CPU 1212C DC/DC/DC 15

2.2 Tín hiệu đầu vào( Input) 16

2.2.1 Cảm biến phát hiện vật cản E18- D80NK 16

2.2.2 Cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V 17

2.2.3 Công tắc hành trình mini (10mmx20mmx6mm) 19

2.3 Cơ cấu chấp hành (Output) 20

2.3.1 Động cơ DC 24V GA37RG – Động cơ giảm tốc 20

2.3.2 Động cơ bơm nước 12v- 24v 21

2.3.3 Van khí nén 22

2.3.4 Relay kiếng 8 chân 23

2.3.5 Xilanh khí nén 16mm – Hành trình 75mm 24

2.4 Bộ nguồn và các mạch giảm áp 25

2.4.1 Bộ nguồn tổ ong 24V DC 5A 25

2.4.2 Mạch Giảm Áp DC LM2596 26

2.4.3 Mạch điều khiển tốc độ động cơ 27

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 28

3.1 Yêu cầu hệ thống 28

3.2 Cơ cấu cấp chai 28

3.2.1 Thiết kế mâm xoay 28

3.2.2 Thiết kết thanh gạt 29

v

3.2.3 Các bộ phận chính của cơ cấu cấp chai 29

3.3 Băng tải 30

3.3.1 Các loại băng tải hiện nay 31

3.3.2 Thiết kế băng tải cho mô hình 34

3.4 Cơ cấu chiết rót 35

3.5 Cơ cấu cấp nắp 36

3.6 Cơ cấu đóng nắp 37

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 38

4.1 Nguyên lý hoạt động của mô hình hệ thống 38

4.2 Sơ đồ thuật toán 38

4.2.1 Chương trình chính 38

4.2.2 Chương trình tự động 39

4.2.3 Chương trình bằng tay 39

4.3 Sơ đồ đấu dây PLC 40

1.1 Đầu vào hệ thống 41

1.2 Đầu ra hệ thống 42

1.3 Chương trình hệ thống 42

1.3.1 Giới thiệu phần mềm TIA PORTAL 42

1.3.2 Ưu - nhược điểm khi sử dụng TIA PORTAL 43

1.3.3 Giao diện TIA PORTAL 44

1.3.4 Các tập lệnh PLC dùng trong chương trình 46

1.3.5 Chương trình điều khiển tự động 49

1.4 Giao diện WINCC của hệ thống 51

1.4.1 Giới thiệu WINCC 51

1.4.2 Giao diện làm việc WINCC 51

1.4.3 Thiết kế giao diện WINCC 52

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Vai trò của tự động hóa 2

Hình 1.2: Robot công nghiệp giúp nâng cao năng suất 6

Hình 1.3: Máy chiết rót bán tự động 9

Hình 1.4: Máy chiết rót tự động 10

Hình 2.1: Các loại PLC phổ biến 12

Hình 2.2: PLC S7-1200 và module mở rộng 13

Hình 2.3: PLC S7-1200 và module truyền thông 14

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động của cảm biến phát hiện vật cản 16

Hình 2.5: Cảm biến phát hiện vật cản E18-D80NK 17

Hình 2.6: Cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V 18

Hình 2.7: Cấu tạo cơ bản công tắc hành trình 19

Hình 2.8: Động Cơ DC 24V GA37RG 20

Hình 2.9: Máy Bơm Nước Mini 12-24V 21

Hình 2.10: Van khí nén 5/2 22

Hình 2.11: Relay kiếng 8 chân 23

Hình 2.12: Xilanh khí nén 16mm 24

Hình 2.13: Bộ nguồn tổ ong 24V- 5A 25

Hình 2.14: Mạch giảm áp LM2596 26

Hình 2.15: Mạch điều khiển tốc độ động cơ 27

Hình 3.1: Thiết kế mâm xoay 28

Hình 3.3: Thiết kế thanh gạt 29

Hình 3.4: Cơ cấu cấp chai 29

Hình 3.5: Băng tải con lăn 31

Hình 3.6: Băng tải PVC 31

Hình 3.7: Băng tải PU 32

Hình 3.8: Băng tải cấp vật liệu 32

Hình 3.9: Băng tải cao su 33

Hình 3.10: Băng tải nâng hạ 33

Hình 3.11: Thiết kế băng tải 34

Hình 3.12: Băng tải 34

Hình 3.13: Bộ phận chiết rót 35

Hình 3.14: Bộ phận cấp nắp 36

Hình 3.15: Bộ phận đóng nắp 37

vii

Hình 4.1: Sơ đồ thuật toán chương trình chính 38

Hình 4.2: Sơ đồ thuật toán chương trình tự động 39

Hình 4.3: Sơ đồ thuật toán chương trình bằng tay 39

Hình 4.4: Sơ đồ đấu dây ngõ vào PLC 40

Hình 4.5: Sơ đồ đấu dây ngõ ra PLC đến relay 40

Hình 4.6: Sơ đồ nối tiếp relay 41

Hình 4.7: Phần mềm TIA PORTAL 42

Hình 4.8: Thêm Instruction vào chương trình 44

Hình 4.9: Điều chỉnh chế độ hoạt động CPU 44

Hình 4.10: Góc hiển thị ban đầu của TIA PORTAL 45

Hình 4.11: Góc nhìn Project View của TIA PORTAL 46

Hình 4.12: Tiếp điểm NO, NC 46

Hình 4.13: Lệnh đầu ra 47

Hình 4.14: Lệnh Set và Reset 47

Hình 4.15: Lệnh đọc sườn cạnh lên cạnh xuống 47

Hình 4.16: Lệnh timer TON 48

Hình 4.17: Lệnh đếm lên CTU 48

Hình 4.18: Giao diện phần mềm WINCC 51

Hình 4.19: Giao diện điều khiển của hệ thống 52

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật PLC S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC 15

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật Cảm biến phát hiện vật cản E18- D80NK 16

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V 17

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật động cơ bơm nước 12V- 24V 21

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật van khí nén AIRTAC 5/2 22

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật xilanh khí nén 16mm – Hành trình 75mm 24

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật bộ nguồn tổ ong 24V DC 5A 25

Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật mạch giảm áp DC LM2596 26

Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật mạch điều khiển tốc độ động cơ 27

Bảng 4.1: Đầu vào hệ thống 41

Bảng 4.2: Đầu ra hệ thống 42

viii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

TIA PORTAL: Totally Integrated Automation Portal

WINCC: Windows Control Center

HMI: Human Machine Interface

SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition

MỞ ĐẦU

Ngày nay, với sự ứng dụng rộng rãi của khoa học và công nghệ, thế giới đã có những bước chuyển mình rõ rệt, ngày càng trở nên tiên tiến và hiện đại Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra một số dây chuyền sản xuất, thiết bị, máy móc hiện đại có những đặc điểm nổi bật như độ chính xác cao, tốc độ xử

lý nhanh chóng, khả năng thích ứng phù hợp với nhu cầu con người trong thực tiễn, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hiện đại Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai

tự động được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: thực phẩm, nước giải khát, bia,

mỹ phẩm, y tế, hóa chất, xăng dầu ,… Sự ra đời của máy chiết rót tự động đã tiết kiệm được một lượng chi phí nhân công tương đối lớn và tăng năng suất lao động trong việc chiết rót và đóng nắp sản phẩm vào chai

Trong công nghiệp sản xuất nước uống đóng chai thì dây chuyền chiết rót đóng nắp

là các khâu không thể thiếu Xuất phát từ nhu cầu thực tế, chúng em đã : ”Nghiên cứu, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động” sử dụng PLC để điều khiển hệ thống gồm các thành phần chính:động cơ bơm nước, mâm cấp chai, xilanh đóng nắp, đẩy chai

Mục đích đề tài là tìm hiểu quy trình chiết rót, đóng nắp từ các nhà máy, xí nghiệp trong nước từ đó nghiên cứu, chế tạo mô hình chiết rót, đóng nắp chai tự động làm tiền

đề cho việc nghiên cứu các hệ thống chiết rót, đóng nắp trong các nhà máy sau này Đối tượng nghiên cứu trong đề tài chủ yếu tìm hiểu về PLC S7-1200, cảm biến quang, cảm biến mực nước, công tắc hành trình, relay và các loại động cơ DC phục vụ nhu cầu cho việc chế tạo mô hình chiết rót và đóng nắp chai tự động Phạm vi nghiên cứu dừng lại ở mức hoàn thiện mô hình hệ thống đúng tiến độ giáo viên đề ra và mô hình hệ thống hoạt động ổn định

Phương pháp nghiên cứu của đề tài: Xem các dây chuyền sản xuất trong các nhà máy xí nghiệp đọc được trên mạng Internet, kết hợp với kiến thức tích lũy được sau 4 năm học tập tại trường để vận dụng vào nghiên cứu đề tài

Báo cáo này gồm 4 phần chính:

- Chương 1: Tổng quan về tự động hóa và công nghệ chiết rót

- Chương 2: Lựa chọn và giới thiệu linh kiện

- Chương 3: Thiết kế hệ thống cơ khí

- Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ CÔNG NGHỆ

CHIẾT RÓT

1.1 Vai trò của công nghệ tự động hóa

Hình 1.1: Vai trò của tự động hóa Công nghệ tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và sự phát triển của xã hội Tự động hóa đã mang lại nhiều tiện ích trong tất cả các lĩnh vực của cuộc sống văn minh hiện đại Vì thế Nhà nước ta đã xác định tự động hóa là một trong bốn hướng công nghệ cao cần được ưu tiên phát triển mạnh Để có thể hội nhập với xu thế phát triển của toàn cầu, Việt Nam cần phải có một cộng đồng rộng lớn các chuyên gia,

kỹ sư tâm huyết, tạo được môi trường học tập, nghiên cứu lành mạnh, có chính sách vĩ

mô hỗ trợ phát triển tri thức để có thể thích nghi được với tình hình thế giới trong tương lai.[1]

1.2 Các biến động của kỷ nguyên mới

Thế giới đã bước vào thế kỷ 21, sự biến động của một thời đại công nghệ mới đang viết lại các quy luật của sản xuất và kinh doanh Theo quy luật trước đây các tập đoàn, doanh nghiệp lớn với công nghệ hiện đại phát triển đột phá thường hình thành ở các nước phát triển như Mỹ, Đức, Nhật… Nhưng hiện tại quy luật này không còn hoàn toàn như vậy Các tập đoàn lớn mạnh, đồ sộ trước kia đang chết dần và những gương mặt mới với các ý tưởng và công nghệ đột phá đã và đang xuất hiện ngay ở các nước đang phát triển Công nghệ phát triển đang tạo nên sự thay đổi thế giới một cách mạnh

mẽ với tốc độ nhanh hơn bao giờ hết Quá trình toàn cầu hóa trước kia dựa trên giá nhân công rẻ thì ngày nay quá trình toàn cầu hóa chủ yếu dựa trên tri thức Toàn cầu hóa và tự do thương mại đã làm gián đoạn lớn địa điểm và cách thức sản xuất các sản phẩm trên thế giới Tri thức là then chốt cho quá trình phát triển Đây là một cuộc cách mạng công nghệ toàn cầu với tốc độ thay đổi rất nhanh Kinh tế thị trường hiện tại thực chất là một cuộc cạnh tranh làm sao bán được các lợi thế tri thức để tạo nên lợi nhuận lớn một cách nhanh chóng.[1]

Công nghệ tự động hóa thời gian qua phát triển nhưng không tách rời với sự phát triển của các công nghệ cao khác như công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông và

cơ điện tử Các thành tựu của chip xử lý, mạng và truyền thông đang được áp dụng rộng rãi trong các sản phẩm và hệ thống tự động hóa Ngược lại, nhiều nguyên lý của công nghệ điều khiển tự động được sử dụng trong các sản phẩm công nghệ thông tin Các sản phẩm công nghệ cao ngày càng thông minh, tiện lợi hơn và được thiết kế tích hợp cả phần xác (cơ khí, linh kiện…) và phần hồn (software, chương trình…) trên quan điểm cơ điện tử Xu hướng này đã tạo nên các sản phẩm tích hợp chứa nhiều chức năng của nhiều lĩnh vực công nghệ Sự hội tụ các công nghệ trong một sản phẩm làm cho ranh giới giữa công nghệ thông tin, công nghệ tự động hóa và cơ điện tử ngày càng thu hẹp

Mục tiêu của tự động hóa thực chất là tăng năng suất lao động Tạo nên một cuộc đua toàn cầu khốc liệt, sự đối đầu giữa các khu vực và giữa các quốc gia Trong tương lai, ai có thể sản xuất vật tư và sản phẩm rẻ hơn, nhanh hơn và chất lượng hơn sẽ là người chiến thắng

1.3 Thị trường của công nghệ tự động hóa

Khác với thị trường của công nghệ thông tin, thị trường các sản phẩm của lĩnh vực điều khiển tự động hóa là một thị trường đa dạng, hỗn hợp với vô vàn các sản phẩm của thiết bị đo lường, màn hình hiển thị, đèn báo và cơ cấu chấp hành khác Có thể nói mỗi một ứng dụng đo lường điều khiển đều có những đặc thù riêng và cần một giải

pháp riêng Hàng triệu cảm biến được sử dụng nhưng có nhiều loại, mỗi loại lại được chế tạo cho một ứng dụng với các yêu cầu kỹ thuật về kích thước, hình dáng và tiêu chuẩn khác nhau Nhu cầu của tự động hóa cao nhưng lại đa dạng các ứng dụng, nên trên thế giới ta thấy có ít các doanh nghiệp tự động hóa phát triển lớn tương đương với các doanh nghiệp khổng lồ của công nghệ thông tin như Intel, Microsoft, Google … Các doanh nghiệp tự động hóa thường bắt đầu bằng một ý tưởng là tạo ra sản phẩm hoặc dịch vụ mới Khi sản phẩm được sản xuất đến một mức độ nhất định thì khó phát triển tiếp được do thị trường bị bão hòa Để bảo đảm khả năng tăng trưởng doanh nghiệp phải tiếp tục đầu tư tạo ra sản phẩm mới tốt hơn Điều này ít doanh nghiệp tự động hóa có thể làm được Do vậy sự lớn mạnh của doanh nghiệp tự động hóa khó có thể vượt qua một ngưỡng nhất định.[1]

Các công ty tích hợp hệ thống tự động để đảm nhiệm các chức năng làm dịch vụ khảo sát, thiết kế tích hợp phần cứng, phát triển phần mềm, lắp đặt và bảo trì hệ thống Tuy nhiên thị trường tích hợp hệ thống rất đa dạng và phong phú đòi hỏi nhiều kiến thức công nghệ và các chuyên gia, kỹ sư chuyên ngành Các công ty này thường có tính chuyên nghiệp cao nhưng chỉ phục vụ tốt cho một số lĩnh vực có kinh nghiệm như chuyên về tự động hóa quá trình sản xuất sắt, thép, dầu khí… Sang lĩnh vực khác công

ty cần đầu tư mới cả về trang thiết bị và con người mới triển khai được Vì vậy các công ty tích hợp hệ thống tự động chỉ phát triển đến một ngưỡng nhất định và khó mở rộng và phát triển lớn hơn Mặt khác nhiều công ty sản xuất các sản phẩm, thiết bị, hệ thống tự động hóa cũng đã mở rộng hoạt động sang cả dịch vụ tích hợp hệ thống để cung cấp các giải pháp tổng thể Tuy nhiên việc này làm các công ty trở thành đối thủ cạnh tranh với các khách hàng truyền thống chính là các nhà tích hợp hệ thống bản địa Doanh nghiệp tự động hóa phát triển lớn mạnh phụ thuộc vào việc doanh nghiệp có tạo ra được sản phẩm mới, hoặc tìm kiếm được thị trường mới hay không Để tạo được ứng dụng mới đối với các sản phẩm cũ của mình, doanh nghiệp phải cải tiến được sản phẩm cũ và khả năng ứng dụng mới Để phát triển được các sản phẩm mới, doanh nghiệp cần có đội ngũ nghiên cứu phát triển tài năng, có những sáng tạo mới Đối với việc mở rộng hoạt động sang lĩnh vực khác, doanh nghiệp cần phải có chiến lược tiếp thị toàn cầu mà rất ít công ty có thể làm được Vì thị trường tự động hóa là đa dạng và hỗn tạp nên việc tăng trưởng cần thời gian, tài chính cho tiếp thị Các nhà đầu tư mạo hiểm cũng ít đầu tư vào thị trường tự động hóa do tiềm năng tăng trưởng kém, vốn đầu

tư ban đầu nhiều, thời gian thu hồi vốn lâu và ít lợi nhuận Mặc dù tăng trưởng hàng năm của thị trường tự động hóa công nghiệp là ổn định, nhiều nhất là ở các nước đang phát triển, nhưng quá trình phát triển chậm và ít nhà đầu tư có đủ kiên nhẫn chờ.[1]

Các lý do cản trở sự lớn mạnh của doanh nghiệp tự động hóa hầu hết đều xuất phát

từ tính đa dạng, hỗn tạp của thị trường Với sự phát triển của các công nghệ mới, thị trường tự động hóa sẽ chuyển sang một giai đoạn phát triển mới Các doanh nghiệp dẫn dắt thị trường tự động hóa trong giai đoạn tới phải có công nghệ đặc thù để tạo nên các lợi thế cạnh tranh, có các tính năng vượt trội Các sản phẩm phải đáp ứng được các yêu cầu đặc thù của thị trường bản địa Các công ty tự động hóa trong tương lai sẽ là các công ty có khả năng cung cấp những giải pháp, tạo các giá trị gia tăng cho các nhu cầu của thị trường bản địa Khách hàng tự động hóa sẽ mua giải pháp chứ không phải mua sản phẩm Với xu thế toàn cầu hóa, các công ty tự động hóa cần tìm nhiều phương thức mới để mở rộng thị trường toàn cầu, giảm bớt sự phụ thuộc vào công ty

mẹ và tăng cường tối đa trách nhiệm của công ty đối với nhu cầu của các khách hàng bản địa

1.4 Tự động hóa ngày nay

Biến tần ngày nay được sử dụng khá phổ biến ở nước ta do công dụng biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác và điều chỉnh được Giúp điều khiển các máy móc sản xuất, tăng tốc hoặc giảm tốc và bảo vệ motor hiệu quả…[1]

Tiếp sau đó là sản phẩm servo dành cho các loại máy cần độ chính xác cao như: máy phay CNC, máy cắt dao quay, máy đóng gói, dán nhãn,…

PLC- HMI cũng chiếm thị trường không hề nhỏ, nó giúp điều khiển máy móc với các phần mềm lập trình mãnh mẽ và nhiều ngôn ngữ khác nhau, chúng ta có thể dễ dàng lập trình tiêu chuẩn cho việc vận hành và giám sát, bảo vệ Thân thiện dễ thao tác đối với người dùng

Bộ lưu trữ điện UPS hiện nay được sử dụng khá rộng rãi, trong các hộ dân cũng như trong công nghiệp, giúp lưu trữ điện khi có sự cố cúp điện, máy móc, máy tính với nguồn dữ liệu quan trong sẽ không bị mất…

Ngoài ra, Các cảm biến đo nhiệt độ, áp suất, nồng độ , các cơ cấu chấp hành như động cơ, xilanh, thiết bị đóng cắt , các thiết bị chỉ báo như bảng LCD, LED , các bộ hãm động năng, hãm tái sinh cũng có nhiều sự phát triển đa dạng, được tích hợp các

bộ vi xử lý làm thông minh hóa các chức năng, đánh dấu một sự phát triển mạnh của công nghệ tự động hóa

1.5 Ý nghĩa của hệ thống tự động hóa

Hình 1.2: Robot công nghiệp giúp nâng cao năng suất

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động Quá trình sản xuất chịu tác động của các quy luật kinh tế Nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm cũng làm tăng chi phí trong việc nâng cao mức độ phức tạp của gia công (về đào tạo nhân công và đội ngũ, giá thành trang thiết bị, ) Đây cũng chính

là động lực kích thích sự phát triển của tự động hóa

Tự động hóa cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các khó khăn khi sử dụng lao động thủ công Đồng thời, giúp cải thiện các điều kiện làm việc của công nhân, nhất là các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán Quá trình sản xuất tự động hóa giúp đáp ứng cường độ sản xuất lớn, dễ dàng thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất Đây là yếu tố cực kì quan trọng cho phép các nhà sản xuất đáp ứng điều kiện sản xuất và thực hiện cạnh tranh trên thị trường.[2]

1.6 Các bộ điều khiển dùng trong tự động hóa

1.6.1 Bộ điều khiển gián đoạn (on/off)

Chúng ta dễ dàng nhận thấy đây là chế độ điều khiển đơn giản nhất, nó được sử dụng từ khá lâu và hiện nay vẫn còn được ứng dụng khá nhiều trong các ngành khác nhau Ưu điểm của chế độ này là điều khiển đơn giản, dễ hiểu Tuy nhiên nó lại có nhược điểm là độ chính xác không cao, nhiệt độ lớn gây tổn thất năng lượng Nguyên

lí hoạt động của chế độ này thì khá đơn giản: bộ điều khiển sẽ tác động đầu ra nếu nhiệt độ môi trường đo vượt qua giá trị đặt (Có thể tác động khi nằm trong phạm vi dải trễ mà chưa cần tới giá trị đặt-nếu như người dùng có cài đặt dải trễ) Và thông thường thì chế độ ON/OFF sẽ tương ứng với loại đầu ra điều khiển là dạng Role Với các yếu

tố trên thì chế độ điều khiển ON/OFF thường được ứng dụng trong những hệ thống

điều khiển nhiệt quy mô lớn, cho phép nhiệt độ cao và ít có sự thay đổi nhiệt độ, ví dụ như: hệ điều khiển lò nhiệt, tủ lạnh, quạt, lò vi sóng, bếp hồng ngoại

1.6.2 Bộ điều khiển tự động tuần tự và điều khiển tuần tự logic

Điều khiển tuần tự có thể là một chuỗi cố định hay logic sẽ thực hiện các hành động khác nhau tùy thuộc vào trạng thái hệ thống khác nhau

Một sự phát triển sớm của điều khiển liên tục là chuyển tiếp, do đó rơ-le điện tham gia tiếp xúc điện có thể bắt đầu hoặc ngắt điện đến một thiết bị Rơ-le đầu tiên được sử dụng trong các mạng điện, khi được phát triển để kiểm soát các thiết bị khác, chẳng hạn như khi khởi động và dừng động cơ điện công nghiệp lớn hoặc đóng mở van solenoid Sử dụng rơ-le cho mục đích kiểm soát cho phép kiểm soát hướng hành động, nơi các hành động có thể được kích hoạt theo trật tự nào đó, để đáp ứng với các sự kiện bên ngoài

1.6.3 Bộ điều khiển dùng máy tính

Máy tính có thể thực hiện cả hai điều khiển liên tục và kiểm soát thông tin phản hồi,

và thường là một máy tính duy nhất sẽ làm cả hai trong một ứng dụng công nghiệp Bộ điều khiển logic (PLC) là một loại vi xử lý có mục đích đặc biệt thay thế nhiều các thành phần như giờ và trình tự trống được sử dụng trong hệ thống Máy tính điều khiển quá trình nhằm mục đích chung đã ngày càng thay thế điều khiển riêng lẻ, với một máy tính duy nhất có thể thực hiện các hoạt động của hàng trăm bộ điều khiển

1.7 Tổng quan về máy chiết rót đóng gói

Hiện nay có rất nhiều công nghệ đóng chai nước, tùy theo từng loại chất lỏng mà

có các phương pháp đóng chai khác nhau như: lỏng đặc, nước có hoặc không khí, định lượng sản phẩm lỏng là chiết một chất lỏng Quy trình chiết rót chất lỏng định lượng được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất Quy trình chiết rót và đóng gói bằng máy giúp cải thiện điều kiện vệ sinh và đảm bảo năng suất cao và định lượng chính xác sản phẩm.[3]

Một hệ thống máy chiết rót đóng chai chất lỏng thường được phân chia thành nhiều khâu nối tiếp nhau Một hệ thống máy có thể được mô tả như sau:

Các chai được đưa vào hệ thống máy qua băng tải, chai sẽ được qua cơ cấu sút rửa Các chai dùng thường là loại được tái chế hoặc chai mới Tùy theo yêu cầu khác nhau

về mức độ an toàn mà chất lượng chai sẽ có những quy định riêng Sau khi được rửa sạch, chai được băng tải đưa lên cơ cấu chiết rót, các cơ cấu khí được đảm bảo để giữ chai Tại đây chất lỏng được chiết vô chai theo các phương pháp khác nhau Kết thúc quá trình chiết bằng tải sẽ vận chuyển vào máy đóng nút hoặc đóng nắp Các khâu

đóng nắp sẽ có cơ cấu cấp phôi và đóng lại Hiện nay, việc đóng nắp có thể dùng xi lanh khí nén hoặc motor

1.8 Các công nghệ trên hệ thống máy chiết rót đóng gói

1.8.1 Cảm biến đo mức nguyên liệu chiết

Cảm biến này có chức năng phát hiện chất lưu xác định mức độ hoặc khối lượng chất trong bình chứa Có hai dạng đo mức đó là: đo liên tục và đo theo ngưỡng Có 3 phương pháp hay dùng trong kỹ thuật đo và phát hiện chất lưu:

- Phương pháp thủy tĩnh biến đổi điện

- Phương pháp dựa vào tính chất điện của chất lưu

- Phương pháp bức xạ dựa trên quá trình tương tác giữa bức xạ và chất lưu

1.8.2 Cảm biến dùng trong hệ thống máy chiết rót

a Cảm biến tiệm cận

Đây là loại cảm biến phát hiện vật thể không thông qua quá trình tiếp xúc Nó giúp chuyển đổi tín hiệu chuyển động hoặc là sự xuất hiện của vật thể thành tín hiệu Hiện nay có 3 hệ thống cảm biến hay dùng nhất đó là:

- Cảm biến dùng dòng điện xoay chiều để phát hiện vật thể bằng kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ

- Hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi vật thể đến gần

- Hệ thống cảm biến nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ

b Cảm biến quang

Loại cảm biến này sẽ có chức năng xác định vị trí của sản phẩm Khi gặp sản phẩm cảm biến sẽ có tín hiệu báo về bộ điều khiển Cảm biến sẽ bao gồm:

- Nguồn phát quang: Led hoặc Laser

- Bộ thu quang: Dùng các diode hoặc các transistor

1.8.3 Biến tần và động cơ băng tải

Các loại biến tần thường sử dụng các loại thuật toán theo vector không cảm ứng biến, nó được cải tiến để vừa điều chỉnh đặc tính của momen và điều chỉnh tốc độ điều khiển Các băng tải thường là băng tải xích inox với động cơ 2,2kw Trên băng tải có

cơ cấu kẹp để định vị chai theo các kích thước khác nhau Loại băng tải này thường có đặc điểm sau đây:

- Làm bằng inox, có độ mài mòn cao, sử dụng cho nhiều môi trường khắc nghiệt

- Sử dụng động cơ giảm tốc chuyển động

- Khung băng tải xích, bằng inox, thép hoặc nhôm định hình

- Có các tay đỡ, thanh chắn

- Kích thước đa dạng

1.9 Vai trò máy chiết rót

Máy chiết rót là thiết bị không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực Nó là công cụ giúp chia tách sản phẩm thành nhiều phần khác nhau Hiện nay, loại máy này được ứng dụng rộng rãi trong ngành mỹ phẩm, thực phẩm, đồ uống, hóa chất, Để có thể tạo ra sản phẩm nhỏ gọn phù hợp nhu cầu người dùng thì việc chiết rót vô cùng quan trọng Thay vì sử dụng nhân công thì giờ đây, máy móc đã thay thế thực hiện việc chiết rót, giúp tiết kiệm sức lao động và tăng hiệu quả công việc

1.10 Phân loại máy chiết rót

1.10.1 Máy chiết rót bán tự động

Hình 1.3: Máy chiết rót bán tự động Máy chiết rót bán tự động phù hợp với nhu cầu chiết rót năng suất trung bình tại các

hộ sản xuất nhỏ, máy chiết rót bán tự động phù hợp với nhiều loại hàng hóa chiết rót như: nước lọc, sữa, trà , nước mắm, nước chấm, tương ớt, Tương cà, xà phòng rửa bát, mật ong, sữa chua Dung dịch được rót vào chai, lọ, hũ nhỏ, ly giấy, ly nhựa Chỉ với một công nhân vận hành và điều khiển máy, công suất chiết rót có thể đạt vài chục vòng / phút, tùy thuộc vào khối lượng và loại chất lỏng

Máy chiết rót bán tự động được trang bị nhiều đầu chiết rót nên khi thay đổi nguyên liệu có màu, mùi, tính chất khác nhau, người sử dụng có thể thay đổi đầu phun rất tiện lợi và vệ sinh đầu chiết rót dễ dàng Nâng cao hiệu quả công việc và tiết kiệm chi phí Máy chiết rót bán tự động thường sử dụng piston hình trụ hoặc máy bơm điện từ để bơm chất lỏng từ phễu, thùng

1.10.2 Máy chiết rót tự động

Hình 1.4: Máy chiết rót tự động Máy chiết rót tự động là loại máy chiết rót tự động và định lượng các sản phẩm dạng lỏng, dung dịch, gel, kem, nhớt, bột, hạt vào hộp nhựa, chai, lọ, hộp hoặc lon, thủy tinh, ống nhựa, túi nhôm, bạc, nhanh chóng, chính xác và an toàn Máy được tích hợp những công nghệ tiên tiến giúp tiết kiệm năng lượng và tăng năng suất cho doanh nghiệp

Máy chiết rót tự động có ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như: thực phẩm, nước giải khát và tiêu dùng, mỹ phẩm, dược phẩm và y tế Các chi tiết chiết được thiết kế chính xác, đơn giản nhưng tối ưu giúp hạn chết tối đa ảnh hưởng của các tác nhân bên ngoài tới sản phẩm như bụi, nhiễm khuẩn

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.1 Bộ điều khiển chính

2.1.1 Tổng quan về PLC

PLC là thiết bị điều khiển lập trình được cho phép thực hiện linh hoạt các thực toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình người sử dụng có thể lập trình để thực hiện môt loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định kì hay thời gian được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF các thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp trong chương trình do người sử dụng lập ra chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.[4]

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối, người ta đã chế tạo bộ điều khiển PLC nhằm thoả mãn các yêu cầu sau:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như máy tính, nối mạng, các module mở rộng

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay cho dây nối và các logic thời gian Tuy nhiên bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lí cũng như giá cả

Chính điều này đã tạo ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp, các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch…Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn

Trong PLC phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển và sử lí hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bằng một chương trình Chương trình này sẽ được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC

sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng cửa quy trình công nghệ Ta chỉ cần thay đổi chương trình bên

trong bộ nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách

dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lí nào so với các bộ dây nối

2.1.2 Các loại PLC phổ biến

Hình 2.1: Các loại PLC phổ biến Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại PLC như: Mitsubishi, Siemens, Omron, Delta, Keyence, LS, XGB, Koyo, Mỗi hãng PLC có phần mềm tương ứng để cung cấp cho người dùng công cụ lập trình Mỗi loại PLC có ưu nhược điểm riêng, nhưng nhìn chung các hãng xây dựng PLC đều trang bị những tính năng tương đối đồng đều

Để dễ dàng áp dụng kiến thức được học trên trường, nhóm quyết định chọn PLC S7 –

1200 của hãng Siemens

2.1.3 Cấu trúc bên trong của PLC S7 – 1200

PLC S7 1200 có 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập

- Bộ xử lý trung tâm (CPU) có chứa bộ vi xử lý Chức năng thứ nhất là biên dịch các tín hiệu được nhập vào Chức năng thứ 2 là thực hiện các hành động điều khiển được lưu trong bộ nhớ của PLC

- Bộ nguồn: Có nhiệm vụ chuyển điện áp AC thành DC (24V) Cần thiết cho các

bộ vi xử lý cũng như các mạch điện có trong module giao tiếp nhập và xuất hoạt động

- Bộ nhớ: Lưu trữ các chương trình để sử dụng cho các hoạt động dưới sự quản lý của bộ vi xử lý

- Các thành phần giao tiếp nhập/xuất Đó là nơi nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi rồi gửi cho các thiết bị điều khiển Tín hiệu vào có thể là công tắc, cảm biến,… tín hiệu ra có thể là động cơ, biến tần, …

- Chương trình điều khiển được nạp vào với sự giúp đỡ của bộ lập trình hay bằng máy vi tính

PLC S7-1200 cung cấp một cổng Profinet, hỗ trợ các tiêu chuẩn truyền thông chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra, có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232.[5]

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

2.1.4 Module mở rộng tín hiệu vào ra

Các module mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của CPU Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số và analog, giúp linh hoạt trong sử dụng S7-1200 Tính đa dạng của các module tín hiệu vào/ra sẽ được tiếp tục phát triển

Hình 2.2: PLC S7-1200 và module mở rộng

2.1.5 Module truyền thông

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485 CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác).[6]

Hình 2.3: PLC S7-1200 và module truyền thông

2.1.6 Những đặc điểm nổi bật của PLC S7-1200

- Tích hợp cổng truyền thông Profinet (Ethernet) tạo sự dễ dàng trong kết nối

- Simatic S7 – 1200 với Simatic HMI Basic được lập trình chung trên một nền phần mềm là TIA PORTAL V14 (Simatic Step 7 Basic, WINCC Basic) hoặc version khác

- Các thao tác lập trình thực hiện theo cách kéo – thả, do đó tạo sự dễ dàng cho người sử dụng, lập trình nhanh chóng, đơn giản, chính xác trong sự truyền thông kết nối theo tags

- Tích hợp sẵn các đầu vào ra, cùng với các board tín hiệu, khi cần mở rộng ứng dụng với số lượng đầu vào ra ít sẽ tiết kiệm được chi phí, không gian và phần cứng

- Dễ dàng cho người sử dụng sản phẩm

- S7 – 1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C, 1215C Mỗi loại CPU

có những tính năng khác nhau, thích hợp cho từng loại ứng dụng

2.1.7 Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC

Để chương trình gọn gàng, dễ quan sát và không nhầm lẫn địa chỉ trong quá trình thao tác chương trình, thực hiện các yêu cầu sau:

- Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống

- Xác định có bao nhiêu tín hiệu vào / ra

- Lập bảng phân phối nhiệm vụ I / O

- Xây dựng giải thuật hoặc Grafcet

- Viết và kiểm tra chương trình chạy demo

- Kết nối thiết bị và kiểm tra hệ thống hoạt động

2.1.8 Giới thiệu PLC S7- 1200 CPU 1212C DC/DC/DC

Có rất nhiều loại PLC S7- 1200 nhưng nhóm chúng em quyết định chọn thiết bị PLC S7- 1200 CPU 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0 vì nó phù hợp với mô hình hệ thống

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật PLC S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC

Dòng sản phẩm CPU 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0

Dòng điện tiêu thụ 400 mA cho duy nhất CPU

Dòng điện tiêu thụ tối đa 1200 mA cho CPU và tất cả các module mở rộng

Phần mềm cấu hình TIA PORTAL V14 trở lên

Bảng 2.1 thể hiện thông số kỹ thuật của PLC S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC về dòng sản phẩm, nguồn, dòng tiêu thụ, dòng điện tối đa, phần mềm cấu hình, kích thước và khối lượng

2.2 Tín hiệu đầu vào( Input)

2.2.1 Cảm biến phát hiện vật cản E18- D80NK

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động của cảm biến phát hiện vật cản

Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK xác định khoảng cách đến vật cản bằng hồng ngoại cho phản hồi nhanh chóng, chính xác và ít bị nhiễu do sử dụng mắt nhận

và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt

Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách hoạt động thông qua biến trở ở phần cuối thân cảm biến Ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 trở kéo lên nguồn ở chân tín hiệu khi sử dụng.[7]

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật Cảm biến phát hiện vật cản E18- D80NK

Chiều dài cảm biến 45mm

Chất lượng vỏ cảm biến Nhựa

Bảng 2.2 thể hiện các thông số kỹ thuật của cảm biến phát hiện vật cản E18 – D80NK, nhóm sử dụng cảm biến E18 – D80NK để thu thập tín hiệu từ các chai sau đó xuất tín hiệu về PLC

Hình 2.5: Cảm biến phát hiện vật cản E18-D80NK Hình 2.5 thể hiện hình ảnh thực tế cảm cảm biến phát hiện vật cản E18 – D80NK

2.2.2 Cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V

Cảm biến mực chất lỏng không tiếp xúc được sử dụng để xác định mực chất lỏng đạt tới vị trí đặt cảm biến, xuất tín hiệu ngõ ra mức cao hoặc thấp kèm đèn báo

Cảm biến có thể xuyên qua các thành bình phi kim loại, vì không không tiếp xúc với chất lỏng hoặc đặt phía trong bồn nên có độ bền cao, sử dụng được lâu dài Cảm biến mực chất lỏng cho độ chính xác và độ nhạy tốt

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V

Đọ dày thành bồn có thể xuyên qua 0-20mm

Chất liệu bồn chứa có thể cảm biến

Hình 2.6: Cảm biến mực nước không tiếp xúc XKC-Y25-V Hình 2.6 thể hiện hình ảnh thực tế của cảm biến mực nước không tiếp xúc XKL-Y25-V

2.2.3 Công tắc hành trình mini (10mmx20mmx6mm)

Công tắc hành trình hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là dạng công tắc dùng

để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động nào đó trong một cơ cấu hay một

hệ thống Nó có cấu tạo như công tắc điện bình thường, vẫn có chức năng đóng và mở nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó Công tắc hành trình sẽ không duy trì trạng thái, khi không còn tác động nữa chúng sẽ trở về vị trí ban đầu So với các loại công tắc bình thường khác thì khi được tác động chúng sẽ vẫn duy trì trạng thái cho tới bị được tác động thêm một lần nữa

Công tắc hành trình có thể dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện hạ áp Nó có tác dụng giống như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quá trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện.[8]

Hình 2.7: Cấu tạo cơ bản công tắc hành trình Hình 2.7 thể hiện các bộ phận của công tắc hành trình, một công tắc hành trình sẽ được cấu tạo từ các bộ phận như sau:

- Bộ phận nhận truyền động: đây là một bộ phận khá quan trọng của một công tắc hành trình, thứ làm nên sự khác biệt giữa chúng và các loại công tắc khác Chúng được gắn trên đầu của công tắc có nhiệm vụ nhận tác động từ các bộ phận chuyển động để tác động kích hoạt công tắc

- Thân công tắc: phần thân của công tắc sẽ bao gồm các linh kiện bên trong với lớp vỏ bằng nhựa giúp chúng va dâp, bảo vệ các mạch điện bên trong khỏi các tác nhân tác động vật lý

- Chân kết nối: đây được xem là phần tín hiệu ngõ ra cho công tắc vì nó có nhiệm

vụ truyền tín hiệu đến các thiết bị khác khi bị tác động bởi bộ phận truyền động

2.3 Cơ cấu chấp hành (Output)

2.3.1 Động cơ DC 24V GA37RG – Động cơ giảm tốc

Hình 2.8: Động Cơ DC 24V GA37RG Động cơ giảm tốc DC 24V GA37RG cấu tạo gồm động cơ DC 24V và hộp giảm tốc:

- Động cơ DC (DC là viết tắt của từ Direct Current Motors) hay còn gọi là động

cơ điện một chiều chính là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định Cũng có thể nói dễ hiểu hơn thì đây là một loại động cơ chạy bằng nguồn điện áp DC – điện áp 1 chiều (Khác với những điện áp AC xoay chiều) Đầu dây ra của động cơ này thường gồm có hai dây (dây nguồn – VCC và dây tiếp đất – GND) DC motor là một loại động cơ một chiều với động cơ quay liên tục

- Hộp giảm tốc bên trong chưa bộ truyền động dùng bánh răng, trục vít,…có tác dụng giảm tốc độ vòng quay Hộp giảm tốc được dùng để giảm vận tốc góc, tăng momen xoắn và là bộ phận trung gian giữa động cơ điện với bộ phận làm việc của máy móc Đầu còn lại của hộp nối với sở hữu tải

2.3.2 Động cơ bơm nước 12v- 24v

Hình 2.9: Máy Bơm Nước Mini 12-24V

Mô tả chung:

- Máy Bơm Nước Mini 12-24V Tự Mồi có thể chạy nguồn từ 12V đến 24V

- Máy bơm sử dụng motor 385, có khả năng tự mồi (tự hút), không cần phải để chìm trong nước như các loại máy bơm mini khác

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật động cơ bơm nước 12V- 24V

hút khoảng 2 lít/phút (24V)

Đường kính đầu bơm nước và hút nước 8 mm

Bảng 2.4 thể hiện các thông số kỹ thuật của động cơ bơm nước 12V – 24V, nhóm lựa chọn để làm bơm nước cho cơ cấu chiết rót của hệ thống