Đang tải... (xem toàn văn)
Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, và đang hướng đến là một nước công nghiệp trong tương lại không xa. Để đạt được điều này, nền công nghiệp Việt Nam đã phát triển không ngừng, một trong số đó là lĩnh vực tự động hóa, để giúp giảm nhân công và tăng năng suất lao động. Lĩnh vực tự động hóa nước nhà đã có nhiều bước tiến vượt bậc khi có sự hỗ trợ từ kỹ thuật điện tử, tin học, cùng với sự lớn mạnh của lý thuyết điều khiển tự động. Trong nội bộ tự động hóa nói chung, phát triển hơn cả không thể không nhắc tới các bộ điều khiển logic có thể lập trình được, hay còn gọi là PLC (Programmable logic controller). Ngay từ khi mới ra đời PLC nó đã trở thành cơ sở của nền công nghiệp tự động hóa, đặc trưng của PLC là sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, các nối ghép logic cần thiết trong quá trình điều khiển, đọc xử lý bằng phần mềm do người sử dụng lập nên và cài đặt. Vì muốn củng cố những kiến thức đã học về PLC trong suốt quá trình học tập, cùng với quá trình thực tập ngoài thực tế, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thế Lực bộ môn Tự động hóa – trường Đại học Mỏ Địa chất, em đã quyết định làm đồ án “ Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn tại Phú Yên”. Đồ án em tập trung sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 để ứng dụng gắp chai bia cho nhà máy tại Phú Yên. Đồ án được chia làm 3 chương như sau: Chương 1: Tổng quan cung về nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên Chương 2: Hệ thống gắp chai bia của nhà máy Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên.
LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thế Lực tận tình hướng dẫn, dạy dỗ mặt chuyên môn, động viên khích lệ mặt tinh thần tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cám ơn thầy cô giáo khoa Cơ - Điện, đặc biệt môn Tự Động Hoá quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ chúng em nhiều trình học tập làm đồ án Chúng em xin cảm ơn ban giám hiệu nhà trường Đại Học Mỏ địa chất Hà Nội tạo môi trường lành mạnh, bổ ích cho chúng em học tập phát triển thân suốt năm học vừa qua Cuối cùng, chúng em cố gắng hoàn thành tốt đồ án, song kiến thức hạn chế tránh khỏi sai sót, mong góp ý tận tình thầy cô giáo bạn LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta giai đoạn công nghiệp hóa đại hóa, hướng đến nước công nghiệp tương lại không xa Để đạt điều này, công nghiệp Việt Nam phát triển không ngừng, số lĩnh vực tự động hóa, để giúp giảm nhân công tăng suất lao động Lĩnh vực tự động hóa nước nhà có nhiều bước tiến vượt bậc có hỗ trợ từ kỹ thuật điện tử, tin học, với lớn mạnh lý thuyết điều khiển tự động Trong nội tự động hóa nói chung, phát triển không nhắc tới điều khiển logic lập trình được, hay gọi PLC (Programmable logic controller) Ngay từ đời PLC trở thành sở công nghiệp tự động hóa, đặc trưng PLC sử dụng vi xử lý để xử lý thông tin, nối ghép logic cần thiết trình điều khiển, đọc xử lý phần mềm người sử dụng lập nên cài đặt Vì muốn củng cố kiến thức học PLC suốt trình học tập, với trình thực tập thực tế, hướng dẫn nhiệt tình thầy Nguyễn Thế Lực môn Tự động hóa – trường Đại học Mỏ - Địa chất, em định làm đồ án “ Thiết kế hệ thống tự động gắp chai cho nhà máy bia Sài Gòn Phú Yên” Đồ án em tập trung sử dụng điều khiển PLC Siemens S7 1200 để ứng dụng gắp chai bia cho nhà máy Phú Yên Đồ án chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan cung nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên Chương 2: Hệ thống gắp chai bia nhà máy Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên Do hiểu biết thân nhiều hạn chế, cộng với kinh nghiệm thực tế chưa co, nên đồ án tránh sai sót Rất mong góp ý qúy thầy cô, bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thế Lực, thầy cô giáo môn Tự động hóa, cô làm việc nhà máy bia Sài Gòn – Phú Yên hướng dẫn tận tình tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2107 Sinh viên Phùng Văn Minh MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - YÊN 1.1 Lịch sử hình thành phát triển 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển 1.1.2 Các thành tích chứng nhận 11 1.1.3 Vị trí địa lý 12 1.2 Chức năng, nhiệm vụ, cấu tổ chức nhà máy 13 1.2.1 Chức nhiệm vụ 13 1.2.2 Cơ cấu tổ chức nhà máy 13 1.3 Quy trình sản xuất 15 1.4 Công đoạn thành phẩm bia 16 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GẮP CHAI THÀNH PHẨM CỦA NHÀ MÁY 20 2.1 Giới thiệu hệ thống 20 2.2 Cấu tạo hệ thống 20 2.3 Các thiết bị hệ thống 27 2.3.1 Động 27 2.3.2 Các cảm biến 29 2.3.3 Van điện từ 32 2.3.3.1 Van điện từ Airtac 3V220-08 32 2.3.3.2 Van điện từ 32 2.3.4 Xilanh .34 2.3.5 PLC S5 34 2.3.6 Giới thiệu biến tần EVF 8204-E 34 2.4 Nguyên lý hoạt động 34 2.5 Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển hệ thống 35 2.5.1 Sơ đồ mạch lực 35 2.5.2 Sơ đồ mạch điều khiển 38 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG GẮP CHAI CHO NHÀ MÁY BIA 41 3.1 Các yêu cầu 41 3.1.1 Yêu cầu công nghệ 41 3.1.2 Yêu cầu điều khiển 41 3.1.3 Yêu cầu thiết bị 41 3.2 Chọn thiết bị 42 3.2.1 Bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 42 3.2.1.1 Bộ điều khiển PLC Siemens S7 1200 42 3.2.1.2 CPU 1214C DC/DC/DC 45 3.2.2 Biến tần ABB-ACS550 47 3.3 Mô hình hệ thống điều khiển 48 3.4 Thiết kế mạch cho hệ thống 49 3.5 Thuật toán điều khiển chương trình 56 3.5.1 Lưu đồ thật toán 56 3.5.2 Lưu đồ thuật toán khởi động 57 3.5.3 Lưu đồ thuật toán làm việc hệ thống .58 3.5.4 Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống 59 3.5.5 Lưu đồ thuật toán cố hệ thống 60 3.6 Chương trình PLC 61 3.6.1 Chương trình 61 3.6.2 Chương trình khởi động 61 3.6.3 Chương trình làm việc .63 3.6.4 Chương trình cố 66 3.6.5 Chương trình dừng 67 KẾT LUẬN 68 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1: Chi nhánh công ty cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung Phú Yên Hình 2: Cơ cấu tổ chức nhà máy 13 Hình 3:: Cơ cấu tổ chức phòng kỹ thuật công nghệ 14 Hình 4: Sơ đồ quy trình sản xuất bia 15 Hình 5: Sơ đồ quy trình thành phẩm bia 16 Hình 6: Máy rửa chai 17 Hình 7: Máy chiết bia 19 Hình 1: Hệ thống gắp chai bia 21 Hình 2: sơ đồ hệ thống 22 Hình 3: Sơ đồ bàn bốc chai tự động 24 Hình 4: Cấu tạo đầu bốc chai 24 Hình 5: Sơ đồ hành trình chuyển động bàn bốc chai 25 Hình 6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển 26 Hình 7: Động truyền động 27 Hình 8: Động dẫn động băng tải keg 29 Hình 9: Cảm biến cảm ứng NJ20 + U1 + E2 29 Hình 10: Cảm biến E3JM-DS70M4- 30 Hình 11: Van điện từ Airtac 3V220-8 32 Hình 12: Van điện từ Airtac 4V220-08 33 Hình 13: Xilanh lực khí nén .34 Hình 14: Sơ đồ mạch lực cho động 36 Hình 15: Sơ đồ mạch tạo nguồn 24VDC cho mạch điều kiển 37 Hình 16: Đấu nối biến tần với động 37 Hình 17: Sơ đồ cấp khí cho xilanh lực 38 Hình 18: Tiếp điểm an toàn hãm motor 39 Hình 19: Ghép nối đầu vào PLC 39 Hình 20: Ghép nối đầu PLC 40 Hình 21: Ghép nối đầu PLC 40 Hình 1: PLC Siemens s7 1200 42 Hình 2: Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC .46 Hình 3: Biến tần ABB-ACS550 47 Hình 4: Sơ đồ mô hình hệ thống điều khiển 48 Hình 5: sơ đồ mạch khí nén 49 Hình 6: Sơ đồ mạch lực 50 Hình 7: Sơ đồ mạch điều khiển 51 Hình 8: Sơ đồ cấp nguồn điều khiển 53 Hình 9: Sơ đồ ghép nối chân PLC 54 Hình 10: Lưu đồ chương trình 56 Hình 11: Lưu đồ chương trình khởi động 57 Hình 12: Chương trình làm việc 58 Hình 13: Chương trình dừng .59 Hình 14: Chương trình cố .60 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng Thông số động 27 Bảng 2 Thông số động đẫn động băng tải chai 28 Bảng Thông số động dẫn động băng tải keg 28 Bảng Thông số kỹ thuật cảm biến E3JM-DS70M4 30 Bảng Các loại PLC S7-1200 thông số 43 Bảng Phân công chân vào PLC 54 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN - YÊN Hình 1: Chi nhánh công ty cổ phần bia Sài Gòn - Miền Trung Phú Yên 1.1 Lịch sử hình thành phát triển 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển Năm 1996-1998, công ty Liên doanh bia Sài Gòn-Phú Yên xây dựng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) công ty Sản xuất xuất nhập công nghiệp Phú Yên Ngày 16/10/1996, UBND tỉnh Phú Yên cấp giấy phép thành lập số 006042/GP-TLDN-02, ngày 23/11/1996, sở Kế hoạch Đầu tư tỉnh Phú Yên cấp giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số 049724 cho công ty hoạt động Vào thời điểm đó, tổng vốn đầu tư công ty 148 tỷ đồng với tỷ đồng vốn điều lệ, nhà máy hoạt động với công suất 10-20 triệu lít năm Kể từ ngày dược cấp giấy phét thành lập, công ty phép hoạt động thời gian 20 năm Từ tháng 11/1996 đến 11/1998, công ty tiến hành làm thủ tục thực công tác đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất bia sở vật chất Đến tháng 12/1998, công ty thức vào hoạt động sản xuất kinh doanh Ngày 1/5/2005, công ty Liên doanh bia Sài Gòn-Phú Yên chuyển thành công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Phú Yên, công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung chi nhánh Phú Yên, trực thuộc tổng công ty Bia rượu nước giải khát Sài Gòn (Sabeco) theo giấy phép số 360300069 cấp vào ngày 28/3/2005 thức vào hoạt động Công ty đơn vị hoạch toán độc lập, có tư cách pháp nhân, có dấu tài khoản riêng Trong trình xây dựng phát triển, công ty tập trung đầu tư, mua sắm thiết bị, máy móc, tạo điều kiện thuận lợi để sản xuất sản phẩm chất lượng cao Với hệ thống sản xuất đồng điều khiển hoàn toàn tự động Cộng hoà liên bang Đức, nhà máy sản xuất công ty Cổ phần bia Sài Gòn-Miền Trung chi nhánh Phú Yên nhà máy đại đồng Việt Nam Trong trình sản xuất, công ty tuân thủ chế độ bảo trì, bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hệ thống thiết bị hoạt động thông suốt giảm thiểu cố kỹ thuật Khi dây chuyền vận hành, cần đội ngũ giám sát tối thiểu để thực toàn quy trình sản xuất Điều cho thấy tất sản phẩm nhà máy sản xuất theo quy trình chặt chẽ, đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế, với chi phí mức thấp Bên cạnh việc kết hợp sử dụng công nghệ sản xuất truyền thống đại, nâng cao chất lượng, đào tạo nguồn nhân lực yếu tố công ty quan tâm hàng đầu Hằng năm, công ty thường xuyên cử cán bộ, công nhân viên tham gia khoá đào tạo để nâng cao trình độ chuyên môn Đến năm 2004, tổng số 208 cán bộ, công nhân viên có 70 người có trình độ đại học đại học, 31 người có trình độ cao đẳng trung cấp, 34 người có trình độ sơ cấp công nhân nghề, 73 lao động phổ thông Nhìn chung, lực lượng cán trẻ công ty động, sáng tạo có tri thức Để có kết trên, điều khẳng định với chủ trương đắn, xác định bước phù hợp, điều hành linh hoạt công ty kích thích phát huy sáng kiến cải tiến kỹ thuật sản xuất cán công nhân viên Với sáng chế robot bốc chai dây chuyền chiết chai nhà máy nhóm kỹ sư công ty thiết kế lắp đặt đưa vào vận hành, giảm chi phí năm hàng tỷ đồng, cải thiện điều kiện làm việc người lao động, sáng chế đạt huy chương vàng hội chợ thiết bị đồ uống Việt Nam-Techmart tổ chức Hà Nội năm 2003 đạt giải khuyến khích giải thưởng sáng tạo Khoa học công nghệ Việt Nam-VIFOTEC năm 2005 Riêng 2006, có 12 sáng kiến cải tiến dây chuyền sản xuất bia nhà máy làm lợi cho cong ty hàng trăm triệu đồng, cá nhân công ty bình chọn danh hiệu chiến sĩ thi đua 10 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Đèn, còi báo Đèn, còi Q0.1 Băng tải chai R1 Q0.2 Băng tải keg R2 Q0.3 Ghép nối chân biến tần (khởi động) DI1 Q0.4 Ghép nối chân biến tần (quay DI2 thuận/nghịch) Q0.5 Van điện từ đẩy xilanh chặn giữ keg R5 Q0.6 Van điên từ lùi xilanh chặn giữ keg R6 Q0.7 Van điện từ cấp khí cho bàn bốc R7 Q1.0 Bộ hãm động R8 55 3.5 Thuật toán điều khiển chương trình 3.5.1 Lưu đồ thật toán Bắt đầu Đ Kiểm tra cố S Tín hiệu khởi động S Đ Chương trình khởi động Chương trình xử lý cố Chế độ điều khiển tự động S Đ Chế độ điều khiển tay Chương trình làm việc tự động Tín hiệu dừng S Đ Chương trình dừng Kết thúc Hình 10: Lưu đồ chương trình 56 3.5.2 Lưu đồ thuật toán khởi động Bắt đầu S Tín hiệu khởi động Đ Đèn, còi khởi động báo S T=10s Đ Khởi động băng tải keg S T=10s Đ Khởi động băng tải chai T=10s S Đ Khởi động động tắt còi, đèn Kết thúc Hình 11: Lưu đồ chương trình khởi động 57 3.5.3 Lưu đồ thuật toán làm việc hệ thống Bắt dầu Cảm biến có keg báo S S Tín hiệu khởi động xong Đ Đ Hai xi lanh chặn giữ keg đẩy ra.Bàn bốc chai tiếp tục di chuyển sang phải đến vị trí nhả chai Bàn bốc chai vị trí xuất phát ( ) S Cảm biến đủ chai báo Cảm biến nhả chai báo Đ Đ -Bàn bốc chai di chuyển sang trái đến vị trí bốc chai -Dừng băng tải chai -Bàn bốc chai nhả chai -Bàn bốc chai di chuyển sang trái xi lanh lùi Cảm biến bốc chai báo S Đ Bàn bốc chai bốc chai di chuyển sang phải đến vị trí xuất phát, chạy băng tải chai Kết thúc Hình 12: Chương trình làm việc 58 S 3.5.4 Lưu đồ thuật toán dừng hệ thống Bắt đầu S Tín hiệu dừng Đ Dừng băng tải chai Tín hiệu dừng khẩn cấp Đ S T=10s Đ Dừng động băng tải keg Dừng nhanh hệ thống Kết thúc Hình 13: Chương trình dừng 59 S 3.5.5 Lưu đồ thuật toán cố hệ thống Bắt đầu Sự cố băng tải keg động S Sự cố băng tải chai Đ Đ Dừng động băng tải chai Dừng băng tải keg, băng tải chai động T=10 Đ Dừng băng tải keg Kết thúc Hình 14: Chương trình cố 60 S S 3.6 Chương trình PLC 3.6.1 Chương trình 3.6.2 Chương trình khởi động 61 62 3.6.3 Chương trình làm việc 63 64 65 3.6.4 Chương trình cố 66 3.6.5 Chương trình dừng 67 KẾT LUẬN Sau trình thực tập, thực hành tìm hiểu quy trình công nghệ với việc thu thập kiến thức từ nhiều nguồn khác nhau, em hoàn thành đồ án Đồ án giải vấn đề sau: Hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống Cách lựa chọn thiết bị phù hợp Cách thiết kế mạch điện cho hệ thống Hiểu thêm cách lập trình PLC S7-1200 Xây dựng chương trình lưu đồ thực toán điều khiển Tuy nhien hạn chế lực cá nhân thời gian nên nhiều thiếu xót việc tính toán, nghiên cứu mở rộng chi tiết cho đồ án Qua đó, em thấy thân nhiều thiếu xót cần cố gắng để hoàn thành kiến thức, kỹ trình học tập làm việc sau Một lần em xin chân thành cảm ơn anh chị công ty bia Sài Gòn –Phú 68 Yên, với bạn bè người thân đăc biệt hướng dẫn bảo tận tình thầy hướng dẫn Thạc Sĩ Nguyễn Thế Lực giúp đỡ em nhiều trình hoàn thiện đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Phùng Văn Minh 69