lập trình điều khiển tự động cho máy bốc ghép bia dùng S7-300, chương 3

Chia sẻ: Minh Anh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

0
138
lượt xem
70
download

lập trình điều khiển tự động cho máy bốc ghép bia dùng S7-300, chương 3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

dưa vào tank lên men thì dịch phải hạ nhiêt độ xuống còn 100C nhờ có bộ phận hạ nhiệt. Dịch Nướcdd Nước nha Cánh tản nhiệt Quá trình hạ nhiệt Bộ phận hạ nhiệt bao gồm : - Cánh tản nhiệt có nhiệm vụ thoát nhiệt - Ống dẫn nước lạnh (nước được làm lạnh xuống 20C) Van Ống dẫn dịch Nguyên lý hoạt động: Van V16 Van V17 Hình I.8: Nguyên lý hoạt động Dựa trên nguyên lý trao đổi năng lượng, nhiệt trong dịch sẽ truyền qua nước lạnh, cánh tản nhiệt ra ngoài môi trường. Lưu lượng dịch và nước lạnh sẽ được...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: lập trình điều khiển tự động cho máy bốc ghép bia dùng S7-300, chương 3

  1. Chương 3: Quá trình lên men và lọc bia Khâu hạ nhiệt Dịch từ khâu trộn được bơm M5 chuyển đến nhà lên men. Trước khi đưa vào tank lên men thì dịch phải hạ nhiêt độ xuống Nước còn 100C nhờ có bộ phận hạ nhiệt. Dịch Nước nha Cánh tản nhiệt Hình I.7: Quá trình hạ nhiệt Bộ phận hạ nhiệt bao gồm : - Cánh tản nhiệt có nhiệm vụ thoát nhiệt - Ống dẫn nước lạnh (nước được làm lạnh xuống 20C) - Ống dẫn dịch Nguyên lý hoạt động: Van Van V16 Van V17 Hình I.8: Nguyên lý hoạt động
  2. Dựa trên nguyên lý trao đổi năng lượng, nhiệt trong dịch sẽ truyền qua nước lạnh, cánh tản nhiệt ra ngoài môi trường. Lưu lượng dịch và nước lạnh sẽ được điều khiển bằng van lưu lượng V16, V17 đảm bảo dịch ra khỏi bộ phận hạ nhiệt đạt 100C. Dịch sau khi được hạ nhiệt độ, sẽ được chuyển đến một tank để trộn men. Sau khi quá trình trộn men kết thúc sẽ được đưa vào tank lên men. Trong nhà lên men có tổng cộng 12 tank lên men. Mỗi tank đều có cảm biến nhiệt độ (cặp nhiệt độ) để đo nhiệt độ, thiết bị điều khiển nhiệt độ. Quá trình lên men: Quá trình lên men bia được tóm tắt thành bốn giai đoạn chính : - Giai đoạn đầu: Tạo bọt trắng và mịn ở xung quanh bề mặt dịch lên men, nấm men nẩy chồi và phát triển, giai đoạn này kéo dài từ 1-5 ngày. - Giai đoạn hai: Giai đoạn bọt thấp có rất nhiều bọt đặc trắng, chật, bồng lên một lớp trên bề mặt dịch trong thời gian 1-2 ngày. - Giai đoạn ba : Giai đoạn bọt cao, quá trình lên men diễn ra mạnh mẽ nhất, bọt xốp và bồng lên rất cao, bề mặt bọt từ trắng chuyển sang màu nâu. Giai đoạn này kéo dài 3-4 ngày. - Giai đoạn cuối: Bọt bệp xuống, bề mặt bọt lên men phủ lớp màu nâu. Tế bào nấm men tạo thành lớp bông và lắng xuống đáy thùng. Sản phẩm thu được là bia non tiến hành tiếp quá
  3. trình ủ bia từ 6-10 ngày để nồng độ CO2, hàm lượng cồn diaxentin, độ axit ...đạt chỉ tiêu yêu cầu. Làm trong bia Để đạt được độ trong cần thiết phải tiến hành lọc làm trong bia. Có thể sử dụng nhiều thiết bị khác nhau và nhiều chất trợ lọc khác nhau. Lọc tách triệt để các phần tử rắn lóng, khuyếch tán trong bia, lọc loại bỏ hầu hết các vi sinh vật, kể cả nấm men, làm cho bia có độ trong sáng đúng yêu cầu chất lượng làm ổn định và gia tăng độ bền vững sinh học, hoá học, nên bia sau khi lọc tinh có thể để một tháng không cần thanh trùng. Các quá trình khác Ngoài ra trong nhà lên men còn có các tank chứa NaOH để làm vệ sinh cho các tank lên men sau khi kết thúc quá trình lên men. Kết thúc quá trình hoạt động tại nhà lên men và lọc, dịch sẽ chuyển thành bia. Sau đó bia được chuyển đến nhà chiết. I.2.5 Nhà chiết Quá trình hoạt động của nhà chiết có thể được mô tả bằng sơ đồ sau: Chai + kết bẩn Chai+kết thành phẩm Máy bốc chai Máy bốc chai vào kết Kết Rửa Kết sạch kết Chai
  4. Hình I.9: Sơ đồ hoạt động nhà chiết
  5. a. Máy bốc chai X Z Hình I.10: Sơ đồ động học máy bốc chai Robot bốc chai là một robot hai bậc tự do, gồm có hai khớp tịnh tiến. Hai bậc tự do được truyền động bởi hai động cơ xoay chiều ba pha, hai động cơ này thực hiện chuyển động cho trục X và trục Z. Các vị trí duy chuyển được định vị bởi các công tắc hành trình và thêm các cảm biến quang để tăng thêm độ tin cậy khi làm việc. Ngoài ra nó còn được cài đặt tọa độ bởi PLC SCL 5/03 của hãng Allen-Bradley Bộ phận kẹp chai ,chốt định vị được điều khiển bằng khí nén (xem hình sơ đồ điều khiển khí nén ). ENCODE Scanport RS-232 I/O CPU SLC 5/03 Digital DH-485 Starter Starter Encoder Changer Starter Panel Motor Axis-X Encoder Changer Motor Motor Axis-Z Bottle+Belt+Conveyor
  6. Hình I.11: Sơ đồ điều khiển máy bốc chai Các thiết bị của máy bốc: - Một PLC SLC 5/03 của hãng Allen-Bradley (PLC này được nâng cấp bằng PLC S7-300, CPU 314) - Hai cử hành trình theo trục X. - Hai cử hành trình theo trục Z. - Bộ phận kẹp bằng khí nén. - Hai mô tơ truyền động theo hai trục X, Z, một động cơ điều khển - băng tải kết và băng tải chai. - Các cảm biến quang học . - Các bộ tachometer. - Các bộ khởi động động cơ. Nguyên lý hoạt động của khâu bốc chai: Kết + chai Băng tải chai Tz2 Cử hành trình Tx1 Tx2 Chốt định vị C1 E3 Tz1 Cảm biến quang E1 E2 Chốt định vị C2
  7. Hình I.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động Trạng thái ban đầu của máy bốc là Tx2, Tz2 có tín hiệu, băng chai và băng tải kết chạy - Cảm biến quang E1 thực hiện việc đếm kết, chốt định vị C2 đóng không cho kết bia chạy qua. Nếu đủ hai kết thì chốt định vị C1 đóng (hai chốt định vị C1, C2 chặn kết bia ), máy bốc thực hiện việc bốc kết. - Máy bốc thực hiện chuyển động tịnh tiến xuống theo trục Z, cho đến khi cử hành trình Tz1 có tín hiệu, tay kẹp sẽ kẹp chai. Sau khi kẹp xong, máy thực hiện chuyển động tịnh tiến lên theo trục Z, cho đến khi Tz2 có tín hiệu. Nếu cảm biến quang E3 mất tín hiệu (có chai kẹp) thì thực hiện tiếp chuyển động theo chiều X âm cho đến khi Tx1 có tín hiệu, thực hiện chuyển động Z âm cho đến khi Tz1 có tín hiệu, thực hiện thả chai. Nếu E3 có tín hiệu ( không có chai ) máy dừng và báo lỗi. Kết thúc chu trình thả chai máy tự động set về trạng thái ban đầu. Đồng thời cử chặn C2 mở cho đến khi cảm biến E1 có tín hiệu (không có kết) thì cử chặn C1 mở và C2 đóng. Máy bốc tiếp tục thực hiện chu kỳ hai.
  8. - Cảm biến E2 mất tín hiệu (Có chai trên băng tải) thì máy bốc chai sẽ không thực hiện thả chai xuống băng tải Van VT1 Bäü m tra aï kiãø p 2/3 Hình I.13: Sơ đồ điều khiển tay kẹp máy bốc Việc kẹp chai và thả chai được điều khiển thông qua van khí nén VT1 (VT1 là van 5/2 ), vị trí của van này được điều khiển bằng tín hiệu điện. Ở vị trí đang xét thì tay kẹp mở, để kẹp thì cần có tín hiệu điều khiển van VT1 ở vị trí 2. b. Máy rửa chai Dùng dung dịch NaOH 2% và nước nóng phun xịt rửa sạch cả bên trong lẫn bên ngoài vỏ chai bia và bóc nhãn, để đưa vào máy chiết bia .
  9. Chai bẩn được đưa vào máy rửa bằng băng tải đầu vào. Khi chai đến cửa vào của máy rửa, động cơ chọn lựa sẽ đưa chai vào hệ thống rọ chai, hệ thống rọ chai được động cơ chính dẫn động thông qua hộp giảm tốc, sẽ chuyển động theo chu kỳ khép kín hệ thống rọ sẽ mang chai đi qua các hầm tẩy rửa như : hầm ngâm nước nóng, hầm xút, và các vòi phun. Nhờ hệ thống vòi phun xút và nước nóng với áp suất lớn, nên chai ra khỏi máy rửa theo cửa ra chai hầu hết đều rất sạch và được băng tải đưa vào máy chiết bia . Quá trình hoạt động của máy diễn ra như sau: Chai sẽ được ngâm vào bể chứa nước nóng 350C để thấm ướt nhãn trên vỏ chai nhằm loại bỏ nhãn. Sau đó chai tiếp tục được rửa bằng vòi phun nước nóng. Ngâm Ngâm Ngâm NaOH Ngâm NaOH Phun nước Phun nước nướcnóng nước nóng 2% 2% nóng sạch Hình I.14: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy rửa chai Kế đến là chai được ngâm vào trong một bể chứa dung dịch NaOH có nhiệt độ là 750C. Sau khi ngân sút kết thúc, chai được
  10. qua vòi phun nhằm loại bỏ hoàn toàn nhãn trên chai bia. Nhãn bia được lấy đi và đưa ra ngoài nhờ một băng tải, trên băng tải này có trang bị một bàn chải xoay để làm sạch các nhãn bám trên băng tải này. Chai tiếp tục đưa lên phía trên của máy rửa cao áp, máy rửa này có nhiệm vụ rửa sạch cả bề mặt bên trong lẫn bên ngoài chai nhờ vào một dãy các vòi phun cao áp đặt kế tiếp nhau. Kết thúc bằng vòi phun nước sạch có nhiệt độ bình thường. c. Máy chiết Công suất của máy chiết bia là 15000 chai/h, quá trình chiết hoạt động theo nguyên tắc chiết đẳng áp. Đầu chiết Đường chai vào Cơ cấu cam Hình I.15: Hoạt động của cơ cấu nâng chai bằng cam và con lăn Cơ cấu cam cố định với thân máy, còn các con lăn chuyển động xoay tròn. Khi con lăn quay, kết hợp cùng với cơ cấu cam thực hiện nâng chai tiếp xúc với đầu chiết bia
  11. Nguyên lý làm việc: - Chu kỳ 1: Nhờ có trục vít dẫn hướng chai mà chai đi đúng vào vị trí cần chiết. Cơ cấu cam nâng vỏ chai vào đúng vị trí của đầu chiết, lúc này đường đẳng áp ngược chiều được thông giữa chai và thùng trữ bia và do chênh lệch áp suất giữa thùng và chai mà khí CO2 đi vào trong chai theo ống. - Chu kỳ 2: Lúc này đường đẳng áp mở ra để thông khí ra ngoài, khí CO2 vào để thổi hết không khí trong chai. Đường đẳng đóng lại, trong chai còn CO2 đến khi nào áp suất trong chai bằng áp suất trong thùng thì bia chảy vào chai. Chai âaîchiãú t xong Chai âang chiãú t Chai bàõâáö t u chiãú t Chai räùg n Chai chuáø bë n âoï g nàõ n p Trucû t dáù hæ ng vê n åï chai Hình I.16: Hoạt động của máy chiết bia - Chu kỳ 3: Bia tự động chảy vào chai theo đúng định mức do cân bằng áp suất. Lúc này CO2 không tạo áp suất ngược chiều được do đó bia ngừng chảy vào chai. Quá trình chiếc một
  12. chai bia kết thúc một khi chai quay đến vị trí đóng cưỡng bức vòi chiếc. - Chu kỳ 4: Phải mở cửa với thời gian nhất định để áp suất trong chai bia cân bằng với áp suất bên ngoài. Rồi mới đưa chai bia ra khỏi chụp chai, điều này nhằm mục đích tránh trào bia khi mở đột ngột đầu chụp chai. d. Máy đóng nắp chai Yêu cầu kỹ thuật : - Để bia không bị giảm chất lượng thì thời gian từ khi bia được rót đến lúc đóng nắp xong không được quá 5 giây. - Nắp phải được đóng kín không được làm thất thoát CO2 và nhiểm khuẩn. - Không được gây mẻ miệng chai. Thùng chứa nắp chai Cơ cấu dẫn hướng nắp chai Đóng nắp chai
  13. Hình I.17 : Nguyên lý hoạt động máy đóng nắp Chai Chai ra vào Nguyên lý hoạt động : Hình I.18: Hình chiều bằnghoạt động máy đóng nắp chai - Nắp chai từ thùng chứa xuống đầu đóng nắp chai nhờ có cơ cấu dẫn hướng nắp chai. - Khi chai vào đúng vị trí đóng nắp (nhờ cảm biến quang phát hiện), sẽ có trục chuyển động tịnh tiến dọc để đóng nắp chai. - Chai sau khi được đóng nắp sẽ tiếp tục theo băng tải đi vào máy thanh trùng e. Máy thanh trùng Công dụng : Đình chỉ sự hoạt động của nấm lên men bia, tiêu diệt các vi sinh vật còn sót lại trong bia (do công nghệ sản xuất ). Để làm tăng thời gian bảo quản bia, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
  14. Hình I.19: Sơ đồ hoạt động máy thanh trùng Yêu cầu kỹ thuật: - Đảm bảo đúng nhiệt độ yêu cầu ở từng khoang thanh trùng. - Thời gian chai lưu lại trong mỗi khoan - Tốc độ chai chạy tùy theo lượng chai có trong máy mà biến tần sẽ điều chỉnh tốc độ của băng tải để đưa chai ra ngoài theo đúng tiến độ Nguyên lý hoạt động: - Ngăn 1 (Heating 1) : ở ngăn này chai từ máy chiết đi vào, nên chai được giữ ở nhiệt độ bình thường (nhiệt độ đặt là 280C). Chai tiếp tục đi vào ngăn hai nhờ băng tải. - Ngăn 2 (Heating 2) :tại ngăn này chai được gia nhiệt, nhiệt độ trong ngăn được tăng nhiệt đến 400C. Tốc độ chai chạy qua ngăn này phụ thuộc vào nhiệt độ trong ngăn. Nếu nhiệt độ đặt cao thì chai sẽ chạy nhanh để đảm bảo nhiệt độ trong chai không vượt quá mức cho phép. Tốc độ chai được điều khiển bởi các động cơ xoay chiều và biến tần VLT series 5004, VLT 3004.
  15. - Ngăn 3 ( Heating 3 ) : trong ngăn tiếp tục gia nhiệt lên đến 520C, nhờ nhiệt trong ngăn mà nhiệt độ trong chai tăng lên khoảng 500C. Với nhiệt độ này, tốc độ chai đi qua ngăn chậm để đảm bảo nhiệt độ của chai. Kết thúc ngăn này chai sẽ được hạ nhiệt. - Ngăn 4 : ngăn tiếp tục được gia nhiệt, nhiệt độ trong ngăn được tăng lên 680C. Tốc độ chai đi qua ngăn này là tương đối chậm để đảm bảo nhiệt độ trong chai là 680C và diệt khuẩn an toàn. Nhiệm vụ của ngăn này là “tiền diệt khuẩn ” vì ở nhiệt độ này sẽ hạn chế được sự hoạt động, phát triển của các vi sinh vật còn sót lại. - Ngăn 5 : nhiệt độ trong ngăn được hạ xuống 640C, đây là giai đoạn diệt khuẩn toàn bộ. - Ngăn 6 ( Cooling 1 ) : Chai được hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ 520C - Ngăn 7 ( Cooling 2 ) : Chai được hạ xuống nhiệt độ 420C - Ngăn 8 ( Cooling 3) : Chai đưa về nhiệt độ bình thường ( thông thường là 280C). 280C 400C 520C 680C 620C 520C 420C 280C - - Hình I.20: Bố trí nhiệt độ trong các ngăn Nhiệt cung cấp cho quá trình thanh trùng được cung cấp nhờ hơi nước nóng ở nhà nhiệt. Hơi nước nóng sẽ được thổi vào bộ
  16. trao đổi nhiệt giữa nước với hơi nước nóng. Nhiệt độ nước được đảm bảo yêu cầu nhờ các bơm để tăng giảm tốc độ trao đổi nhiệt. Nước được gia nhiệt sẽ được phun vào trong ngăn, nhiệt độ ngăn tăng lên là nhờ quá trình trao đổi nhiệt giữa nước nóng với không khí trong ngăn. Vì do yêu cầu nhiệt độ trong ngăn phải đảm bảo chính xác so với nhiệt độ đặt nên trong mỗi ngăn đều có các quạt thông gió, các quạt này đảm bảo nhiệt độ trong ngăn không tăng đột ngột. Khi nhiệt độ trong ngăn vượt quá nhiệt độ đặt thì quạt sẽ hoạt động cho đến khi nhiệt độ trong ngăn thấp hơn nhiệt độ đặt 5% . f. Máy dán nhãn Nguyên lý hoạt động Chai từ băng tải đi vào, bàn xoay I có nhiệm vụ đưa chai vào bàn xoay II. Bàn xoay II mang chai chạy theo đường tròn, lúc đó bàn thoa keo IV sẽ quay tròn, thực hiện việc lấy nhãn tai hộp chứa nhãn và dán vào chai. Sự ăn khớp giữa chai vào nhãn giống với sự ăn khớp của bánh răng. Sau khi được dán nhãn xong chai tiếp ttục theo bàn xoay III ra ngoài băng tải Bàn xoay chai II Băng tải IV I
  17. Hình I.21 Nguyên lý hoạt động của máy dán nhãn g. Máy in ngày sản xuất Máy in phun Hướng đi chai Cảm biến quang B ăng t ải chai Hình I.22: Nguyên lý hoạt động của máy in ngày sản xuất Chai chạy trên băng tải chai, khi cảm biến quang mất tín hiệu (tức là có chai đi qua vị trí in ngày) thì máy in phun thực hiện in ngày sản xuất lên chai. Với vị trí vòi phun đã định vị sao cho phun đúng cổ chai f. Máy bốc chai C å cáúu ch èn h cä n g tàõc h æ å ïn g n h áûn biãút ch ai ch ai v a ìo â u í
  18. Hình I.23: Cơ cấu dẫn hướng chai Chai bia sau khi thanh trùng xong, băng tải sẽ chuyển chai bia sang máy bốc, khi đến gần máy bốc sẽ có một cơ cấu dồn chai và dẫn hướng chai (xem hình vẽ). Khi băng tải chạy sẽ dồn chai bia vào cơ cấu dẫn hướng chai, cơ cấu này có nhiệm vụ tách thành bốn hàng chai. Sau đó có cơ cấu ép chai xít lại với nhau. Một đầu kia sẽ bị chặn lại không cho chai bia chạy tiếp, lúc này các hàng bia ở phía sau sẽ tự động sắp xếp lại. Có 4 công tắc được bố trí thẳng hàng, và nằm đúng vị trí dãy thứ 11. Khi bốn công tắc này đóng (tức là đã đủ 10 dãy bia, có 40 chai) và đồng thời hai kết không đã vào đúng vị trí trên băng tải kết thì máy bốc sẽ thực hiện việc bốc chai. Nguyên lý hoạt động và kết cấu của máy bốc chai vào kết giống như máy bốc chai ra khỏi kết. Tuy nhiên các yêu cầu an toàn ở máy bốc chai ra khỏi kết cao hơn nhiều.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản