Ứng dụng PLC trong dây chuyền sản xuất đồ uống tự động
Để thích ứng tốt hơn với xu hướng phát triển của xã hội, ngành đồ uống đã thay đổi các dây chuyền sản xuất đồ uống truyền thống, đưa công nghệ điều khiển tự động vào sử dụng, và trong công nghệ điều khiển tự động đã bổ sung PLC để điều khiển. Việc bổ sung PLC giúp vận hành dây chuyền sản xuất đồ uống tự động ổn định hơn và đa chức năng hơn, nâng cao đáng kể hiệu suất sản xuất đồ uống.
1.1 Thành phần và cấu trúc của PLC
Bản chất của bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) là một máy tính chuyên dùng cho điều khiển công nghiệp, vì vậy nó có nhiều điểm tương đồng với các bộ điều khiển và cơ cấu khác.
(1) Nguồn điện
Nguồn điện của PLC đóng vai trò rất quan trọng trong toàn bộ hệ thống. Nếu không có nguồn điện có hệ số an toàn cao và ổn định, toàn bộ hệ thống không thể vận hành bình thường. Vì vậy, các nhà sản xuất PLC đặc biệt coi trọng việc thiết kế và chế tạo bộ nguồn.
(2) Bộ xử lý trung tâm (CPU)
CPU là lõi của bộ điều khiển logic lập trình được (PLC), chủ yếu gồm bộ nhớ và vi xử lý. Nó có thể tiếp nhận và lưu trữ các dữ liệu liên quan, kiểm tra trạng thái làm việc của nguồn và bộ nhớ theo thời gian thực, đồng thời nhắc nhở người dùng về các lỗi vận hành để kịp thời khắc phục.
(3) Thiết bị lập trình
Thiết bị lập trình là một thiết bị ngoại vi quan trọng của bộ điều khiển logic lập trình được, có thể kiểm tra, sửa đổi, gỡ lỗi và giám sát chương trình người dùng một cách hiệu quả.
(4) Các mô-đun đầu vào và đầu ra
Mô-đun đầu vào và đầu ra là giao diện chính giữa bộ điều khiển logic khả trình (PLC) và thiết bị hiện trường, nhằm bảo đảm PLC vận hành bình thường.
(1) Điều khiển hệ thống PLC linh hoạt
PLC là bộ xử lý hiệu năng cao, kết hợp ưu điểm của mức độ tích hợp cao và kích thước nhỏ gọn. Việc đưa PLC vào hệ thống điều khiển có tác dụng rất lớn trong việc nâng cao dây chuyền sản xuất đồ uống tự động, vì nó có thể thay thế các mạch điện và hệ thống dây dẫn rườm rà trong hệ thống ban đầu. Do khả năng điều khiển hệ thống PLC tương đối linh hoạt, công nghệ PLC rất phù hợp với dây chuyền sản xuất đồ uống tự động. Nó có thể theo kịp tốc độ phát triển của thời đại để cập nhật theo thời gian thực, và khi nâng cấp không cần thay đổi quy mô lớn. Chỉ cần tháo PLC cũ và thay bằng bộ xử lý mới.
(2) Tính an toàn cao
Sự ra đời của hệ thống PLC đã giảm đáng kể khối lượng công việc của con người. Trong một số công tác giám sát kỹ thuật, không còn cần giám sát thủ công nữa. Thay vào đó, PLC kết hợp với các cảm biến tương ứng để truyền tình trạng cụ thể tại hiện trường dự án tới bộ xử lý PLC, từ đó có thể giám sát hiệu quả và chi tiết các thông số dữ liệu của dự án. Phương thức làm việc này giảm mạnh sai sót trong công việc và nâng cao độ chính xác.
Việc vận hành bình thường của hệ thống dây chuyền sản xuất đồ uống tự động chủ yếu được thực hiện bằng cách chuyển từ chế độ sản xuất thủ công sang chế độ sản xuất tự động thông qua công tắc. Khi công tắc được kích hoạt, băng tải bắt đầu hoạt động và trạng thái này được duy trì cho đến khi công tắc tắt hoặc cảm biến chiết rót phát hiện một chai khác đã đầy. Khi chai rỗng tiếp theo đến vị trí cảm biến, băng tải sẽ khởi động lại. Yêu cầu vận hành cụ thể như sau: trước hết, khi chai rỗng nằm dưới cảm biến chiết rót, tạm dừng 1 giây, sau đó chiết rót số thùng. Sau đó, định kỳ tải lên số lượng bao bì đồ uống đã ghi nhận và đặt lại bộ đếm để tiếp tục ghi nhận.
3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển phần cứng PLC
Phần thiết kế bộ phận vận chuyển trong phần cứng PLC chủ yếu là thiết bị vận chuyển dùng để điều khiển các chai. Theo các yêu cầu liên quan, băng tải cần một động cơ chuyên dụng để điều khiển, đồng thời còn sử dụng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ một cách ổn định. Băng tải là phương tiện dùng để vận chuyển chai, cần quay và vận chuyển liên tục đến vị trí cố định. Có thể nói đây là một máy vận chuyển. Băng tải được phân loại dựa trên sự có mặt hay không của bộ phận kéo, và được chia thành băng tải có bộ phận kéo và băng tải không có bộ phận kéo.
Trong quá trình thiết kế hệ thống PLC, thường sử dụng sơ đồ thang (như trong Hình 3), đặc trưng bởi khả năng quan sát toàn bộ cấu trúc trực quan và dễ hiểu hơn. Khi hệ thống PLC bắt đầu vận hành, dòng điện ban đầu của nó tương đối lớn. Nếu chỉ dựa vào dòng điện để phán đoán động cơ có hoạt động bình thường hay không thì rất dễ xảy ra nhận định sai. Chúng ta có thể hiệu quả tránh các vấn đề báo động do dòng khởi động lớn thông qua thiết kế phần mềm hệ thống, để dòng làm việc có thể nhanh chóng đi vào trạng thái giám sát bình thường. Trong quá trình thiết kế phần mềm, nút dừng khẩn cấp được thiết lập để có thể dừng toàn bộ dây chuyền sản xuất khi xảy ra tình huống bất ngờ. Hiện nay, ý tưởng thiết kế sơ đồ thang PLC chủ yếu dựa trên kinh nghiệm phong phú, còn phương pháp kinh nghiệm chủ yếu dựa trên sơ đồ mạch của rơ-le và công tắc tơ truyền thống, sử dụng sơ đồ thang làm ngôn ngữ lập trình để điều khiển toàn bộ hệ thống động cơ. Vì mỗi kinh nghiệm khác nhau nên có thể xuất hiện các sơ đồ thang khác nhau.
Với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế thị trường xã hội, tính cạnh tranh giữa các doanh nghiệp trên thị trường ngày càng gay gắt. Nếu muốn đứng vững trên thị trường và phát triển, doanh nghiệp phải nâng cao hiệu quả sản xuất và đổi mới công nghệ sản xuất sản phẩm. Hiện nay, nhịp sống của con người ngày càng nhanh, đồ uống đã trở thành nhu cầu thiết yếu trong đời sống. Ngành đồ uống cũng phát triển rất nhanh. Để nâng cao hiệu quả sản xuất của ngành đồ uống, các nhà lãnh đạo doanh nghiệp đã bắt đầu đổi mới và cải tiến dây chuyền sản xuất đồ uống. Việc doanh nghiệp đưa hệ thống PLC vào dây chuyền sản xuất đồ uống tự động đã khắc phục những hạn chế của dây chuyền sản xuất đồ uống tự động ban đầu, nâng cao đáng kể hiệu suất sản xuất đồ uống và giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp. Bản thân PLC có ưu thế lớn trong phân tích và lưu trữ dữ liệu. Thông qua việc kết nối toàn bộ dây chuyền sản xuất bằng công nghệ thông tin điện tử, lãnh đạo có thể thuận tiện chỉ đạo dây chuyền sản xuất. Lãnh đạo liên quan cũng có thể kịp thời nắm bắt một số vấn đề có thể phát sinh trong dây chuyền sản xuất đồ uống tự động, tiến hành phân tích dữ liệu chi tiết về các vấn đề có thể xảy ra và xây dựng các giải pháp hiệu quả.
5. Tăng cường quản lý lắp đặt và bảo trì hằng ngày
Mục đích chính của việc tăng cường quản lý lắp đặt và bảo trì hằng ngày là bảo đảm an toàn cho hệ thống PLC khi ứng dụng trong dây chuyền sản xuất đồ uống tự động. Trước hết, trước khi lắp đặt PLC vào dây chuyền sản xuất đồ uống tự động ban đầu, cần kiểm soát nghiêm ngặt các vấn đề chất lượng của PLC và tiến hành kiểm tra toàn diện. Chỉ sau khi kết quả kiểm tra đạt yêu cầu mới có thể tiến hành lắp đặt để tránh sự cố trong quá trình làm việc sau này. Thứ hai, sau khi lắp đặt hệ thống PLC, nhân viên liên quan cần tăng cường bảo dưỡng và đại tu thiết bị hằng ngày. Ngoài ra, trong quá trình đại tu phải bảo đảm chất lượng sửa chữa, không được làm qua loa. Một số thay đổi hệ thống và điều chỉnh trong lộ trình công nghệ cần được ghi chép chi tiết để tiện kiểm tra và bảo dưỡng về sau. Tiếp theo, các thiết bị chính bảo đảm an toàn cho hệ thống PLC bao gồm: bộ nguồn, bộ xử lý trung tâm, mô-đun tín hiệu, rơ-le cho đầu ra và đầu vào, cùng toàn bộ tình trạng lắp đặt. Hiệu suất an toàn của từng bộ phận phải được kiểm tra nghiêm ngặt để bảo đảm vận hành bình thường. Cuối cùng, nâng cao trình độ tổng thể của nhân viên liên quan, tăng cường quản lý nhân sự, bảo đảm nhân viên đáp ứng được vị trí công việc của mình, quen thuộc với quy trình làm việc liên quan, đồng thời có kỹ năng máy tính chuyên nghiệp. Các lãnh đạo liên quan nên đặc biệt coi trọng công tác đào tạo nhân viên, thường xuyên tổ chức đào tạo kỹ năng, nâng cao kiến thức và kỹ năng cho họ, giúp tư duy của họ bắt kịp tốc độ phát triển của thời đại và theo kịp xu thế.
6. Kết luận
Sự ra đời của hệ thống PLC đã đưa sự phát triển của tự động hóa công nghiệp lên một đỉnh cao mới. Việc ứng dụng hệ thống PLC trong dây chuyền sản xuất đồ uống tự động ở một mức độ nào đó đã đơn giản hóa quy trình điều khiển dây chuyền sản xuất đồ uống, nâng cao hiệu quả điều khiển và hiệu suất sản xuất. Bài viết phân tích tổng quan liên quan đến PLC, hiểu các đặc tính chính của hệ thống PLC, khả năng điều khiển linh hoạt và độ an toàn cao, nắm rõ yêu cầu điều khiển và thiết kế phần mềm của dây chuyền sản xuất đồ uống, đồng thời phân tích chi tiết tình trạng ứng dụng PLC trong dây chuyền sản xuất đồ uống tự động. Ứng dụng PLC có lợi cho việc nâng cao hiệu suất sản xuất và giảm chi phí sản xuất của doanh nghiệp. Đồng thời, nghiên cứu cũng được thực hiện về cách tăng cường quản lý lắp đặt và bảo trì hằng ngày của hệ thống PLC, bảo đảm an toàn vận hành của dây chuyền sản xuất đồ uống tự động, và tạo điều kiện thuận lợi cho việc thúc đẩy sự phát triển của doanh nghiệp.
