Lập trình điều khiển dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động sử dụng PLC S7 - 1200
Giám sát điều khiển dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động bằng WINCC
2.1 Giới thiệu về dây chuyền sản xuất nước đóng chai
Dây chuyền sản xuất nước đóng chai bao gồm các bộ phận và khâu liên kết chặt chẽ, với bộ phận cấp chai và cấp nước kết hợp để thực hiện quá trình chiết rót Ngoài ra, dây chuyền còn có các khâu quan trọng như đóng nắp, dán nhãn, phân loại sản phẩm và đóng thùng Hệ thống này hoạt động với hai chế độ Auto và Manual, trong đó chế độ Auto được sử dụng cho quá trình sản xuất chính, còn chế độ Manual chủ yếu để kiểm tra hiệu suất của từng bộ phận trong dây chuyền.
Sơ đồ quy trình sản xuất nước đóng chai không có mẫu chung, mà thay đổi tùy thuộc vào từng nhà máy Mỗi dây chuyền sản xuất sẽ có cấu tạo và thiết kế riêng biệt Tuy nhiên, cấu tạo cơ bản của một dây chuyền sản xuất nước đóng chai có thể được thể hiện qua sơ đồ khối liên kết, như minh họa trong Hình 2.1.
Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyển sản xuất nước đóng chai
Vỏ chai sẽ được đưa đến vị trí chiết rót, nơi nước được chiết vào chai qua các thiết bị chiết rót với lưu lượng đã được cài đặt Sau khi hoàn tất quá trình chiết rót, chai sẽ được di chuyển đến khâu đóng nắp bằng băng tải Tại đây, nắp sẽ được cấp và siết chặt để đảm bảo nước bên trong không bị tràn ra ngoài.
5 Khâu phân loại chai lỗi đóng nắp
7 Khâu phân loại chai lỗi dán nhãn Khâu đóng thùng
10 Sản phẩm lỗi đóng nắp.
Sản phẩm lỗi dán nhãn.
Lỗi lên chai phụ thuộc vào thiết kế của từng nhà máy Để đảm bảo chất lượng, sau khi dán nhãn, chai phải được kiểm tra qua hệ thống phân loại nhằm loại bỏ những chai không đạt yêu cầu và đưa vào bộ phận chứa sản phẩm lỗi Sau khi hoàn tất quy trình dán nhãn, chai sẽ được đóng vào thùng và đưa ra thị trường phục vụ người tiêu dùng.
2.1.1.1 Giới thiệu về hệ thống chiết rót
Hệ thống chiết rót tự động là thiết bị chiết rót chất lỏng vào chai, lon, bình một cách tự động, sử dụng van điện từ và cảm biến lưu lượng, được điều khiển bởi chương trình PLC.
Máy chiết rót tự động, dù mới xuất hiện vài năm, đã nhận được nhiều phản hồi tích cực từ người dùng và được nhiều doanh nghiệp đầu tư để mở rộng kinh doanh Có nhiều công nghệ chiết nước vào chai tùy thuộc vào loại chất lỏng như nước có gas, nước không gas và chất lỏng cô đặc Định lượng sản phẩm là quá trình chiết một thể tích nhất định vào lon, chai hay bình Việc sử dụng máy chiết rót tự động hiện nay ngày càng phổ biến nhờ vào khả năng tiết kiệm thời gian, nâng cao công suất và độ chính xác Hệ thống chiết rót hoạt động dựa trên lưu lượng thực tế, đặc biệt trong các nhà máy sản xuất nước suối và nước cam đóng chai.
Hình 2.2 Hệ thống chiết rót nước tự động
Quy trình chiết rót được mô tả qua sơ đồ khối, trong đó vỏ sản phẩm được đưa vào băng chuyền và di chuyển đến bộ phận cấp nước để thực hiện quá trình chiết rót với lưu lượng chính xác.
Hình 2.3 Quy trình chiết rót nước vào chai
Bộ phận cấp chai: Chai sau khi được sút rửa mặt trong và mặt ngoài sẽ được cấp vào khâu chiết rót nhờ vào băng tải
Bộ phận cấp nước đảm nhiệm việc cung cấp nước đã được thanh trùng vào bình chứa, nơi có lắp đặt van điện từ và cảm biến lưu lượng để thực hiện quy trình chiết rót hiệu quả.
Vỏ chai được vận chuyển đến vòi chiết rót qua băng tải, nơi cảm biến quang phát hiện và gửi tín hiệu dừng băng tải để van điện từ mở ra tiến hành chiết rót Khi cảm biến nhận đủ lưu lượng, nó sẽ gửi tín hiệu về PLC để đóng van điện từ, kết thúc quá trình chiết rót và cho phép băng tải tiếp tục hoạt động, đưa chai đã chiết rót vào khâu đóng nắp.
2.1.1.2 Các thiết bị sử dụng
Băng tải, hay còn gọi là băng chuyền, là thiết bị cơ khí thiết yếu trong việc vận chuyển hàng hóa từ điểm này sang điểm khác Thay thế cho việc sử dụng nhân công, băng tải không chỉ tiết kiệm thời gian và chi phí lao động mà còn tạo ra môi trường làm việc gọn gàng hơn Nhờ vào khả năng giảm thiểu sức lao động và số lượng nhân công, băng tải góp phần tăng năng suất lao động, do đó, nó đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất.
Trong ngành công nghiệp, có nhiều loại băng tải phục vụ cho các sản phẩm đa dạng Các nhà máy sản xuất nước đóng chai thường sử dụng băng tải để tối ưu hóa quy trình vận chuyển và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Băng tải xích là một loại băng tải sử dụng dây đai xích, với nhiều kiểu dáng và mẫu mã đa dạng Sản phẩm này phù hợp với nhu cầu sản xuất của các nhà máy khác nhau.
Hiện nay, thị trường băng tải xích chủ yếu có hai loại sản phẩm: băng tải xích inox và băng tải xích nhựa Hình ảnh minh họa cho hai loại băng tải này được thể hiện trong Hình 2.4.
Hình 2.4 Hình ảnh các loại băng tải xích trong công nghiệp
Băng tải xích có cấu tạo bao gồm các thiết bị như:
+ Dây đai xích (bằng nhựa hoặc inox)
+ Động cơ giảm tốc chuyền động: Là loại động cơ giảm tốc chuyền động (là động cơ có công suất như 0.2, 0.4, 0.75, 1.5 và 2.2 kW)
+ Khung băng tải xích (được làm bằng thép sơn tĩnh điện hoặc nhôm định hình)
+ Tủ điện và biến tần (điều khiển tốc độc)
+ Các tay đỡ thanh đỡ tránh chai rơi ra
+ Kích thước: Dài từ 500 mm đến 50000 mm, rộng từ 50 mm đến 1500 mm + Điện áp sử dụng: Nguồn một pha 220 V hoặc ba pha 380 V
Băng chuyền xích được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất như:
+ Sản xuất chế biến thực phẩm: chế biến thịt, đường, bánh kẹo, sữa, a Băng tải xích nhựa b Băng tải xích inox
+ Vận chuyển hàng hóa đặc thù: hóa mỹ phẩm, dược phẩm, thuốc, +
Vận chuyển Pallet: lắp ráp motor, linh kiện điện tử, bản mạch,
Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) là thiết bị bao gồm các linh kiện quang điện, hoạt động bằng cách thay đổi trạng thái khi tiếp xúc với ánh sáng Khi ánh sáng từ bộ phận phát chiếu, cảm biến có khả năng phát hiện sự hiện diện của vật thể thông qua sự thay đổi ở bộ phận thu, từ đó gửi tín hiệu ra ngõ OUT Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp tự động hóa, góp phần cải tiến quy trình sản xuất Hình ảnh và cấu trúc bên trong của cảm biến quang được minh họa qua Hình 2.5 và Hình 2.6.
Hình 2.5 Hình ảnh Cảm biến quang
Cấu tạo của cảm biến quang:
Thông thường cảm biến quang bao gồm 3 bộ phận chính:
Bộ phận phát sáng sử dụng đèn bán dẫn LED, phát ra ánh sáng theo dạng xung Nhịp điệu xung này giúp cảm biến phân biệt ánh sáng của chính nó với ánh sáng từ các nguồn khác.
+ Bộ phận thu sáng: bộ phận này cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ
+ Mạch xử lý tín hiệu: mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (Analog) từ Transistor quang thành tín hiệu ON/OFF được khuếch đại
Ứng dụng cảm biến quang:
