Đang tải... (xem toàn văn)
Bài Tập Lớn đo lường và cảm biến: Đề tài: chiết rót chất lỏng vào chai đóng nắp dán nhãn và đóng thùng , mỗi thùng 20 chai.Đề tài đã được soạn thảo dựa trên hệ thống chiết rót tự động, nghiên cứu rất kĩ về tính chọn cảm biến phù hợp với chương trình học, cũng như dễ học dễ vấn đáp.
Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến LỜI NÓI ĐẦU Hiện q trình tự động hóa cơng nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển Mỹ, Nhật,…thì tự động hóa khơng xa lạ trở nên quen thuộc Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chuyên mơn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp q trình sản xuất thơng qua máy tính Ở Việt Nam năm gần tự động hóa ngày phát triển khơng ngừng cạnh tranh với nước khu vực thê giới Với khía cạnh rộng rãi phát triển nhanh mà làm thời gian khơng dài đề tài tập lớn chúng em đề cập tới vấn để hệ thống Do hạn chế kinh nghiệm thực tế, vưà tìm hiểu vủa học hỏi nên q trình thực khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận đóng góp thầy bạn để đề tài hoàn thiện Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến ĐỀ TÀI: “CHIẾT RÓT CHẤT LỎNG VÀO CHAI VÀ ĐÓNG THÙNG (mỗi thùng 20 chai)” Chương 1: Tổng quan hệ thống rót chất lỏng vào chai Chương 2: Giới hạn điều kiện thiết kế Chương 3: Lựa chọn cảm biến cho hệ thống Chương 4: Lựa chọn bố trí thiết bị khác Chương 5: Sơ đồ khối hệ thống Chương 6: Đánh giá hệ thống Tài liệu tham khảo Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RÓT CHẤT LỎNG VÀO CHAI Một hệ thống sản xuất nước đóng chai đại thường phân chia thành nhiều khâu nối tiếp nhau, khâu: • • • • • Khâu xúc rửa chai Khâu chiết rót Khâu đóng nắp Khâu dán dãn Khâu đóng thùng 1.1 Khâu xúc rửa chai Hệ thống hoạt động theo bước sau đây: - Vỏ chai đưa vào băng chuyền xúc rửa Các chai di chuyển xoay vòng vào vị trí vòi nước xúc rửa qua dung dịch rửa Chai dung hệ thống thường chai thành phẩm nên khâu mục đích để loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn có chai Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Hình 1.1: 1.2 Khâu định lượng - chiết nước vào chai 1.2.1 Quá trịnh định lượng - Định lượng sản phẩm lỏng chiết thể tích định sản phẩm lỏng rót vào chai, bình, lọ, v.v Định lượng sản phẩm lỏng máy sử dụng rộng rãi nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng máy cải thiện điều kiện vệ sinh, đảm bảo suất cao định lượng sản phẩm cách xác - Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có: + Định lượng bình định mức + Định lượng chiết tới mức cố định + Định lượng cách chiết theo thời gian - Phương pháp chiết sản phẩm + Phương pháp rót áp suất thường + Phương pháp rót chân khơng + Phương pháo rót đẳng áp Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Trong phương pháp chiết rót phương pháp bình định mức với áp xuất thong thường sử dụng cấu rót kiểu van đơn giản Cơ cấu rót kiểu van gồm có bình lường có chia vạch, van ba ngã, ống thơng dịch chuyển lên xuống được, ống nối để nạp đầy bình lường ống để rót thể tích đinh lượng vào bao bì chứa Thể tích chất lỏng vào bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu bên ống thơng Hình 1.2 - Ở vị trí nạp, nút van ba ngã xoay nối ống dẫn chất lỏng bình chứa chảyvào bình lường, đẩy khơng khí bình qua ống thơng Khi đầu ống ngập mực chất lỏng khơng khí khơng nữa, chất lỏng dâng lên Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến cao miệng ống đoạn nhỏ, dừng lại Khoảng dâng cao miệng ống thông phụ thuộc vào mực chất lỏng thùng chứa Khi áp suất khơng khí bình bị nén tới áp suất với áp suất chất lỏng có độ sâu tính từ mặt thoáng thùng chứa mặt thoáng bình lường, chất lỏng khơng chảy vào bình lường nũa Chất lỏng ống thông dâng lên theo quy tắc bình thơng đến mực chất lỏng thùng chứa - Ðể tháo chất lỏng vào bao bì chứa, xoay van ba ngã tới vị trí tháo Chất lỏng bình định lượng theo ống dẫn chảy xuống chai bên - Thể tích chất lỏng bình điều chỉnh cách nâng hạ ống thông xuống.Tùy theo cách quay van mà máy dùng cấu rót thuộc loại quay tay, bán tự động tự động Chất lỏng chảy nhanh suất máy lớn 1.2.2 Quá trình chiết nước vào chai - Chai sau sục rửa đưa đến vị trí rót nhờ bang tải Các chai phát cảm biến Cảm biến vị trí báo cho hệ thống chiết rót hoạt động Lúc cấu kẹp kẹp giữ chặt cổ chai để cố định.Hệ thống van rót, cấu rót hạ xuống ngập miệng chai bắt đầu q trình chiết rót Sau khoảng thời gian delay định để chiết bình định mức điều khiển báo hiệu dừng q trình rót bắt đầu q trình 1.3 Khâu đóng nút Khâu đóng nút bao gồm: cấu cấp nắp chai cấu vặn nút + Cơ cấu cấp nắp chai: Sau chai chiết đủ nước chai lấy nắp qua khay nắp phía Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến + Cơ cấu vặn nút: Sau hi lấy lắp chai phát cảm biến vị trí Cảm biến có nhiệm vụ thơng báo cho cấu vặn nút hoạt động Lúc băng tải dừng lại cấu kẹp kẹp giữu cổ chai lại nhằm cố định chai q trình vặn khơng bị xê dịch, tiếp cấu hạ thấp xoắn nút chai Sau khoảng thời gian delay hệ thống phát tín hiệu dừng q trình vặn nút cấu trở trạng thái ban đầu Hình 1.3 1.4 Khâu dán nhãn Khâu dán nhãn gồm: cấu cấp nhãn trình dán nhãn + Cơ cấu cấp nhãn: Khi cảm biến phát thấy có chai báo cho hệ thống cấp nhãn hoạt động Cơ cấu gồm động cơ: dung để dở nhãn , để bóc nhãn Nhãn chai bóc đột ngột nhờ gấp khúc, chai qua đầu dình keo nhãn dính vào điểm tiếp tuyến chai đến q trình dán nhãn sau Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến + Quá trình dán nhãn: Sau cấp nhãn chai đưa đến băng tải tì sát thành chai Lúc ngồi chuyển động thẳng, chai chuyển động tròn nhờ băng tải bên để nhãn vòng quanh chai Hình 1.4 1.5 Khâu đóng thùng sản phẩm Khâu gồm cấu: cấu đẩy chai kẹp chai + Cơ cấu đẩy chai: cảm biến đếm số chai đếm báo cho hệ thống chai báo cho hệ thống điều khiển xi lanh A đẩy chai vào vị trí kẹp Xi lanh B làm nhiệm vụ chặn chai khác xi lanh A đẩy Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Hình 1.5 + Cơ cấu kẹp chai: Khi cảm biến đếm đủ 20 chai báo cho hệ thống điều khiển xi lanh tiến hành kẹp chai cho vào thùng Hình 1.6 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến CHƯƠNG 2: GIỚI HẠN CÁC ĐIỀU KIỆN THIẾT KẾ 2.1 Phạm vi áp dụng - Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai nước khống, loại nước uống không gaz khác - Chai nước sử dụng : Loại chai nhựa (khơng màu) có dung tích từ 250ml đến 2250ml 2.2 Yêu cầu - Nguồn nước tinh khiết : có chất lượng nước đạt chuẩn nước uống tinh khiết TCVN 6096:2004 - Điện áp sử dụng:1 pha 220V, 50Hz hay pha 380V, 50 Hz - Các biện pháp an toàn điện: hệ thống thiết kế ELCB chống giật toàn hệ thống thiết bị điện khác đạt chuẩn CE Nút tắt khẩn cấp có cố xảy - Khung sườn thiết bị: thiết kếbằng thép không gỉ SS304 SS316, chịu lực rung lớn - Ống dẫn nước : ống chịu áp lực cao PVC thép không gỉ 304 (tùy theo yêu cầu thiết kế), đảm bảo an tồn vệ sinh, khơng đóng cặn, gỉ sét gây nấm mốc vi sinh - Các thiết bị lọc nước: vật tư, thiết bị lọc nước đạt chuẩn NSF CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÁC CẢM BIẾN CHO HỆ THỐNG 10 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến 3.3.2 Cảm biến 2: Phát chai có nhãn Yêu cầu: Cảm biến nhận biết nhãn dán chai cảm biến không phát nhãn chai chai bị loại bỏ vào báo cho PLC nhãn hết.Lúc PLC phát tín hiệu dừng băng truyền dừng phận dỡ bóc nhán để cấp nhãn Lựa chọn: Do nhãn chai có màu cố định mà cảm biến phát nên em chọn dòng cảm biến phát màu Omron họ E3ZM-V: Cảm biến phát màu E3ZM-V61 Hình 3.7 *Nguyên lý hoạt động cảm biến màu Phát màu sắc cách sử dụng yếu tố tỷ lệ phản chiếu màu (ví dụ đỏ, xanh xanh trời) phản xạ màu khác theo thuộc tính màu đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi FAO (góc quang tự do), cảm biến E3ZM phát màu đỏ, xanh màu xanh sáng trục quang học đơn E3ZM thu ánh sáng phản chiếu 25 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến đối tượng thông qua cảm biến nhận xử lý tỷ lệ màu xanh cây, đỏ, xanh lam ánh sáng để phân biệt màu sắc vật cần cảm nhận Có nghĩa tiếp nhận hấp thụ ánh sáng có màu khơng tiếp nhận ánh sáng có màu sắc khơng tiếp nhận bị phản xạ lại thu cảm biến thu lại phân tích Hình 3.8 *Thơng số kĩ thuật Bảng 3.5 Loại phát Khoảng cách phát Đối tượng phát Nguồn cấp Thời gian đáp ứng Điều chỉnh độ Phản xạ khuếch tán 12± mm Phát màu 10-30 VDC 50ms Teaching 26 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến nhạy Nguồn sáng Chế độ hoạt động LED trắng 450-700nm Đặt teaching Ngõ NPN Tính bảo Nối ngược cực nguồn, ngắn mạch, nối ngược cực ngõ ra, chống vệ tác động lẫn Kiểu đấu nối Cáp dài 2m Cấp bảo vệ IP67 (IEC 60529) *Sơ đồ đấu nối: Brown(nâu):Dây cấp nguồn dương cho cảm biến Pink(hồng):Dây điều khiển đầu vào từ xa Black(đen):Dây điều khiển đầu Blue(xanh):Dây cấp nguồn âm cho cảm biến 27 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến *Vị trí lắp đặt Lắp đặt bên thành băng tải, độ cao cảm biến ngang với nhãn chai cách nhã chai khoảng 12mm *Ưu nhược điểm cảm biến Ưu điểm: • • • • • Thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian Lắp đặt dễ dàng cần điểm cố định không cần chỉnh nhiều Độ tin cậy,độ bền tuổi thọ cao Đáp ứng nhanh 50ms Dễ dàng cài đặt với teaching điểm teaching tự động Nhược điểm: • • Giá thành cảm biến đắt Màu nhận biết hạn chế 3.4 Khâu đóng thùng 3.4.1 Cảm biến 1: Phát chai 28 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Yêu cầu: Cảm biến cần phát chai nhựa (trong) báo cho biến đếm PLC Nếu biến đếm =5 PLC phát tín hiệu cho xi lanh A chặn chai xi lanh B đẩy chai vào vị tri kẹp chai Khi biến đếm đủ 20 cấu kẹp chai kẹp chai bỏ xuống thùng Lựa chọn: với u cầu khơng cần xác mặt vị trí cần phát chai nhựa (trong) em lựa chọn dòng sản phẩm Omron họ E3FN: Cảm biến quang khuếch tán E3FN-P18KDR1-WP-CL *Vị trí lắp đặt Lắp đặt bên thành băng tải cho độ cao cảm biến ngang với thân chai, khoảng cách từ cảm biến tới chai phát hiên từ 0-30 cm 3.4.2 Cảm biến 2: Phát thùng Yêu cầu: Cảm biến phát hết thùng để báo cho hệ thống cần cấp thùng vào cho băng truyền Lựa chọn: Với yêu cầu không cần thiết xác mặt vị trí cần phát thùng em lựa chọn dòng sản phẩm Omron họ E3FN: Cảm biến quang khuếch tán E3FN-P18KDR1-WP-CL *Vị trí lắp đặt 29 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Lắp đặt thành băng tải chon ngang thân thùng, khoảng cách thừ cảm biến tới thùng từ dến 30cm Phải đặt cảm biến trước thùng để báo trước cho người cấp thùng thùng hết 30 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN VÀ BỐ TRÍ CÁC THIẾT BỊ KHÁC Bảng 4.1 S T Số lượng Tên thiết bị Chức Số lượng tổng T Vận hành cho hệ thống băng tải chiết rót đóng nắp Động khơng đồng pha lồng sóc Vận hành cho băng tải dán nhãn Vận hành cho băng tải chuyển thùng Bơm Bơm dùng để bơm nước vào bồn chứa Vận chuyển chai chiết rót đóng nắp Băng tải Cảm biến Vận chuyển chai dán nhãn Vận chuyển thùng chứa chai CB Quang-Phát hiện, đếm số chai 31 băng tải cảm biến Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến CB Mức-Đo lưu lượng chất lỏng rót vào chai CB Tiệm cận-Phát nắp chai CB Màu – Phát nhãn Nhận xử lý tín hiệu từ PLC cảm biến điều khiển động băng tải, bơm… 32 1 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG BẮT ĐẦU Chai vị trí chiết N Y Chiết rót Nước bồn hết Y Bơm N Nắp chai hết N Chai vị trí đóng nắp N Y Xoắn nắp 33 Y Cấp Nắp Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Chai khâu dán nhãn N Y Dán nhãn Nhãn chai N Y Biến đếm Đủ chai N Y Đẩy chai vào vị trí gắp 34 Hết nhãn, dừng băng tải để cấp nhãn Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Biến đếm Đủ 20 chai N Còn thùng khơng Y N Y Kẹp chai vào thùng KẾT THÚC 35 Cấp thùng Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 6.1 Tính xác hệ thống - Do lựa chọn cảm biến phù hợp với vật thể cần phát hiện, khoảng cách lắp đặt tính tốn lựa chọn phù hợp, hệ thống làm việc đạt hiệu tương đối xác - Tuy nhiên tính xác khâu dán nhãn chưa tối ưu: Ngun nhân: • Q trình chai lấy nhãn đầu nhãn keo khơng bám vào chai bị rơi ngồi Khi cảm biến phát khơng có nhãn báo • cho PLC phát tín hiệu cho hệ thống dán nhãn dừng hoạt động Ngồi băng tải cuộn chai thít chai chặt khiến nhãn chai bị dịch chuyển sản phẩm không đẹp Cách khắc phục: • • Cần tăng thêm lượng keo đầu nhãn chai để dính chặt vào chai Tính tốn độ băng tải cuộn nhãn cho phù hợp để không bị chặt 36 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến 6.2 Hạn chế cách khắc phục thiết kế Hạn chế: - Chiết rót theo kiểu băng tải đường thẳng tốn diện tích lắp đặt - Hệ thống chiết rót cho suất khơng cao hệ thống làm việc không lien tục, băng tải phải dừng lại chiết rót đóng nắp khoảng thời gian delay định - Khâu cấp chai khâu cấp thùng cho hệ thống phải làm thủ cơng chưa tự đơng hóa Cách khắc phục: -Chuyển cấu chiết rót sang kiểu bàn xoay -Thiết kế them hệ thống thổi chai đóng thùng tự động 37 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến TÀI LIỆU THAM KHẢO Trong q trình hồn thành tập lớn chúng em có sử dụng tài liệu số trang wep để tra cứu thông tin: http://baoanjsc.com.vn http://kythuatdienviet.com https://123doc.org www.asc.com.vn 38 Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến 39 ... đẩy Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Hình 1.5 + Cơ cấu kẹp chai: Khi cảm biến đếm đủ 20 chai báo cho hệ thống điều khiển xi lanh tiến hành kẹp chai cho vào thùng Hình 1.6 Bài tập lớn Đo Lường. .. chứa chảyvào bình lường, đẩy khơng khí bình qua ống thông Khi đầu ống ngập mực chất lỏng khơng khí khơng nữa, chất lỏng dâng lên Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến cao miệng ống đo n nhỏ, dừng lại... đẳng áp Bài tập lớn Đo Lường Và Cảm Biến Trong phương pháp chiết rót phương pháp bình định mức với áp xuất thong thường sử dụng cấu rót kiểu van đơn giản Cơ cấu rót kiểu van gồm có bình lường có