BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI







DƯƠNG QUỐC HUY NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI
SẢN PHẨM MỲ ĂN LIỀN TRONG CÔNG TY
CỔ PHẦN ACECOOK VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật ñiện
Mã số : 60520202

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế hệ
thống phân loại sản phẩm mỳ ăn liền trong công ty cổ phần Acecook Việt
Nam”
Em ñã nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ của các thầy viện sau ñại học
cùng các thầy cô trong khoa Cơ - ðiện trường ðại học Nông nghiệp Hà nội.
Các thầy, cô ñã cung cấp cho em những kiến thức bổ ích cần thiết, tạo ñiều
kiện thuận lợi, giúp em hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin cảm ơn Ban lãnh ñạo, Phòng cơ ñiện công ty cổ phần
Acecook Việt Nam ñã tạo ñiều kiện cho tôi ñược làm việc thời gian dài tại
công ty, giúp ñỡ tôi tìm hiểu và nghiên cứu.
ðặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc ñến thầy TS. Ngô Trí Dương
người ñã hướng dẫn và tận tình giúp ñỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu
và thực hiện ñề tài.

1.2.1. Dây chuyền sản xuất chính 7
1.2.2. Các thiết bị phụ trợ 13
1.3. Hệ thống cung cấp ñiện, thiết bị ñiện và tự ñộng hóa của nhà máy 15
1.4. Yêu cầu về phân loại sản phẩm trong dây chuyền sản xuất mỳ ăn liền 17
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM MỲ ĂN
LIỀN TRONG CÔNG TY CỔ PHẦN ACECOOK VIỆT NAM 20
2.1. Yêu cầu công nghệ của quá trình phân loại sản phẩm mỳ ăn liền 20
2.2. Thiết kế phần cứng hệ thống phân loại mỳ ăn liền 22
2.2.1. Cấu tạo chung 22
2.2.2. Thiết kế các bộ phận chính của phần cứng 23
2.3. Mô hình và nguyên lý làm việc hệ thống phân loại mỳ ăn liền 59
2.3.1. Mô hình khái quát hệ thống phân loại mỳ ăn liền 59
2.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống 59
2.4. Xây dựng thuật toán và lập chương trình ñiều khiển hệ thống
phân loại mỳ ăn liền 60
2.4.1. Phân công tín hiệu vào ra 60
2.4.2. Sơ ñồ thuật toán 62
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

iv

2.4.3. Chương trình ñiều khiển 63
2.4.4. Chạy mô phỏng 63
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM MỲ ĂN LIỀN 67
3.1. Nghiên cứu các cảm biến sử dụng trong mô hình 67
3.1.1. Cảm biến màu 67
3.1.2. Cảm biến quang 67
3.2. Cần gạt cơ khí 71
3.3. Bộ ñiều khiển CPU 224 72

Bảng 3.2. Bảng phân công tín hiệu vào - ra 76
Bảng 3.3. Trạng thái làm việc của các cảm biến lỗi với cơ cấu gạt 77
Bảng 3.4. Thống kê kết quả chạy thử mô hình 84 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ ñồ khối các khâu trong dây chuyền sản xuất mỳ ăn liền 7
Hình 1.2. Cối trộn bột mỳ 8
Hình 1.3. Hệ thống mâm chứa bột khi ñã trộn xong 8
Hình 1.4. Khu vực cán bột 9
Hình 1.5. Mỳ ñược cắt sợi 9
Hình 1.6. Giàn hấp mỳ 10
Hình 1.7. Hệ thống cắt ñoạn mỳ 10
Hình 1.8. Băng truyền khuôn chiên 11
Hình 1.9. Hệ thống làm nguội mỳ 11
Hình 1.10. Khâu phân loại mỳ 12
Hình 1.11. Máy ñóng gói mỳ 12

Hình 2.15. Vị trí các cảm biến kích thước và màu sắc 34
Hình 2.16. Cảm biến cáp quang Omron E32 34
Hình 2.17. Cảm biến màu Z3N – TB22 và Omron E3ZM-V 35
Hình 2.18. Cơ cấu gạt sản phẩm 36
Hình 2.19 . Trạng thái hệ thống gạt sản phẩm khi sản phẩm ñạt tiêu chuẩn 37
Hình 2.20 . Trạng thái hệ thống gạt sản phẩm khi gặp sản phẩm lỗi 37
Hình 2.21. Sơ ñồ khối hệ thống khí nén…………………………………… 37

Hình 2.22. Xilanh tác ñộng kép 39
Hình 2.23. Áp suất p, lực F trong xilanh 40
Hình 2.24. Xi lanh gạt sản phẩm 41
Hình 2.25. Van ñảo chiều 4/2 42
Hình 2.26. Van ñảo chiều 5/2 42
Hình 2.27. Van 4V210-08 43
Hình 2.28. Sơ ñồ nguyên lý van ñảo chiều ñiều khiển xilanh gạt sản phẩm 43
Hình 2.29. CPU S7-200 module 52
Hình 2.30. Sơ ñồ cổng PLC ñể ghép nối với máy tính …………………… 53
Hình 2.31. Sơ ñồ các vùng bộ nhớ S7 – 200 ……………………………… 53
Hình 2.32. Vòng quét chương trình …………………………………………56
Hình 2.33. Hệ thống phân loại mỳ ăn liền ………………………………… 58
Hình 2.34. Sơ ñồ nối dây của bộ ñiều khiển phân loại mỳ ăn liền …… 60
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

viii

Hình 2.35. Sơ ñồ thuật toán của một chu kỳ làm việc trên một sản phẩm….62
Hình 2.36. Chuyển file (
*
.mwp) sang file (
*

Cùng với sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện ñại hóa ñất nước, nền kinh
tế nước ta ñang trong giai ñoạn phát triển không ngừng. ði liền ñó trong các
hệ thống sản xuất, trong các thiết bị tự ñộng và bán tự ñộng hệ thống ñiều
khiển ñóng vai trò ñiều phối toàn bộ các hoạt ñộng của quá trình sản xuất.
Trên thế giới các hệ thống sản xuất tự ñộng tạo ra sản phẩm ñặc biệt là hệ
thống ñếm và phân loại sản phẩm ñã có từ rất lâu và ngày càng hoàn thiện
chất lượng ngày càng cao.
ðể bắt kịp những tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới cũng như ñáp
ứng nhu cầu công nghiệp hóa – hiện ñại hóa ñất nước thì ngành công nghiệp
Việt Nam cần phải thay ñổi nhanh chóng công nghệ và các thiết bị hiện ñại ñể
thay thế các công nghệ và thiết bị cũ và lạc hậu.
Hiện nay trên thế giới và trong nước ñã có nhiều công trình nghiên cứu và
chế tạo hệ thống phân loại và sắp xếp sản phẩm. Các ñề tài có liên quan ñến
và những hướng giải quyết hiện nay tập trung vào các vấn ñề sau:
- Công trình ứng dụng công nghệ nhận dạng, xử lý hình ảnh và trí tuệ
nhân tạo. Trên cơ sở thu thập hệ thống thông tin hình ảnh chất lượng cao và
ñộ chính xác nhận dạng và phân loại sản phẩm ñạt tiêu chuẩn cao hơn hẳn
bằng mắt thường hoặc các phương pháp thủ công khác. Bằng cách sử dụng
các công cụ của trí tuệ nhân tạo như Fuzzy Logic, mạng nơ ron nhân tạo ñể
tạo ra các hệ thống vừa có hàm lượng khoa học công nghệ cao, vừa có tính
chỉ tiêu và tính năng kỹ thuật tốt phục vụ ñược cho các bài toán ứng dụng
nhận dạng và phân loại sản phẩm. Hệ thống ñảm bảo ñộ tin cậy, ổn ñịnh, tự
ñộng hóa cao thay thế hoàn toàn con người. Hệ thống này bao gồm 3 phần
chính: Phần thứ nhất là khối thu thập thông tin hình ảnh, xử lý nhận dạng và
ra quyết ñịnh bao gồm hệ thống camera và hệ thống ñèn chiếu sáng chuyên
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

2

dụng ñược ñặt trong một buồng chắn sáng gá trên băng chuyền. Buồng chắn


lại thì không phát tín hiệu. Qua khỏi vùng nhận dạng, gạo chính phẩm và phế
phẩm sẽ ñược phân tách và chứa trong hai khoang chứa tách biệt. Từ ñây có
thể ñưa vào kho hoặc qua máy ñóng bao. Việc xử lý và ra quyết ñịnh chỉ
ñược phép diễn ra dưới 0,13 mili giây. Bài toán xử lý thời gian thực ở ñây
ñóng vai trò vô cùng quan trọng. Nó ñòi hỏi hệ thống chiếu sáng phù hợp, kết
cấu buồng nhận dạng chuẩn xác, cho phép phân tách các ngưỡng màu tốt; hệ
thống camera ghi nhận hình ảnh gần như tức thời và tốc ñộ chuyển ñổi tín
hiệu, tốc ñộ tính toán rất cao. ðộ chính xác của kết cấu cơ khí cũng ñóng vai
trò quan trọng trong việc ổn ñịnh dòng liệu, giúp cho phần xử lý chỉ phải bù
các sai số hệ thống. Bài toán ở ñây là tổng hợp của nhiều nhiệm vụ phải giải
quyết về cơ khí chính xác, kỹ thuật quang ñiện, hệ thống ñiện tử ñiều khiển,
phần mềm xử lý, ñiện ñộng lực, các cơ cấu tác ñộng nhanh, Các hệ thống
cơ khí ñược gia công trên máy CNC với ñộ chính xác ñến 10
-3
mm. Nguồn
sáng sử dụng là ñèn fluorescence tần số cao (100 kHz). Camera CCD quét
dòng ñược tính toán chọn phù hợp về tốc ñộ, ñộ phân giải, ñộ nhạy. Các van
ñiện khí chuyên dụng có ñặc tính trễ dưới 0,7 mili giây. Phần ñiều khiển ñiện
tử ñược Viện IMI thiết kế chế tạo trong nước.
+ Qua ñề tài cho thấy cái nhìn tổng quan về hệ thống và một số vấn ñề
cần chú trọng giải quyết nhằm ñảm bảo chất lượng phân loại: tính chọn chuẩn
xác cấu hình hệ thống quang - ñiện; thiết kế kết cấu ñảm bảo chất lượng ánh
sáng ổn ñịnh và trung thực; các thuật toán chính yếu (thu thập và xử lí theo
thời gian thực, xử lí nhận dạng hạt, các hàm ñiều khiển logic chung của toàn
máy, các hàm và tiện ích dùng ñể phân tích và hiển thị ảnh số) ñược giải quyết
triệt ñể. ðề tài nghiên cứu tìm hiểu về các loại cảm biến quang, cảm biến màu
sắc ñể nhận biết phân loại sản phẩm trên băng tải, ñộng cơ không ñồng bộ ñể
ñiều khiển chuyển ñộng cho băng tải, xử lý các thông tin lấy về từ các cảm biến
cũng như ñưa ra các lệnh ñiều khiển băng tải hay tác ñộng của piston ñể phân

+ Sử dụng phần mềm lập trình Step 7 Micro/Win32, Microsoft Visio,
Microsoft Word.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

5

- ðịnh hướng nghiên cứu: Nghiên cứu các phần mềm lập trình trên máy
tính, từ ñó thay ñổi, cải tiến phương pháp lập trình ñể tìm ra phương án ñơn
giản nhất, dễ sử dụng, phù hợp với ñiều kiện hiện tại.
- Thiết bị nghiên cứu
+ Máy tính
+ Bộ ñiều khiển PLC – 200 CPU 224
+ Các cảm biến quang, cảm biến màu
+ Các thiết bị ghép nối, lắp ñặt và các thiết bị phụ trợ.
- Phạm vi nghiên cứu
+ Nghiên cứu trong lĩnh vực ñiều khiển dùng PLC S7 - 200
+ Nghiên cứu cho sản phẩm mỳ ăn liền tại công ty cổ phần Acecook
Việt Nam.

Thương hiệu nổi tiếng Việt Nam, Giải thưởng sản phẩm xuất sắc lĩnh vực
thực phẩm ăn liền - chương trình Tin và Dùng Việt Nam, Giải thưởng Rồng
Vàng, Giải thưởng Sao Vàng ðất Việt, Chứng nhận sản phẩm công nghiệp
chủ lực Thành phố Hồ Chí Minh giai ñoạn từ năm 2002 – 2007, Huân chương
Lao ñộng hạng Ba… Doanh nhân phó tổng giám ñốc Hoàng Cao Trí ñược
trao tặng danh hiệu Nhà Doanh nghiệp trẻ tiêu biểu năm 2002, ñược trao tặng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

7

Huân chương Lao ñộng hạng Ba, danh hiệu Doanh nhân Sài Gòn tiêu biểu
năm 2005 và năm 2006.
1.2. Quy trình tổ chức sản xuất và máy móc thiết bị dùng trong sản xuất
1.2.1. Dây chuyền sản xuất chính
ðây là dây chuyền sản xuất mỳ hoàn toàn tự ñộng, với sản lượng
12.000 thùng/ca, ñược ứng dụng nhiều trang thiết bị hiện ñại ñể ñiều khiển và
kiểm soát. Từ nơi ñưa nguyên liệu ñầu vào tới ñầu ra sản phẩm ñể xuất kho
ñược trải dài 120 m và ñược chia thành nhiều công ñoạn: DỊCH
TRỘN
TRỘN
BỘT
BỘT
MỲ
CÁN
BỘT
CẮT
SỢI

xả bột xuống khu vực cán.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

8Hình 1.2. Cối trộn bột mỳ

Hình 1.3. Hệ thống mâm chứa bột khi ñã trộn xong
 Cán bột: Bột ñược ñưa vào cán qua 9 cặp quả lô, hệ thống truyền lực là 9
ñộng cơ 5,5 kW và ñược ñiều khiển bởi các biến tần có công suất tương
ứng cua hãng Commander_SE. Lá bột ñược vắt từ cặp quả lô này sang
cặp quả lô khác và ép theo chế ñộ mỏng dần tới mức tiêu chuẩn. Giữa các
cặp lô ñược trang bị các cảm biến quang ñể ñiều chỉnh tốc ñộ các cặp lô
với mục ñích giữ cho ñộ căng của lá bột luôn luôn ổn ñịnh.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

9Hình 1.4. Khu vực cán bột
 Cắt sợi: Bộ phận này còn ñược gọi là Trục lược, nó cắt sợi sau ñó chia
hàng rồi ñưa ra băng tải và tạo sóng cho sợi mỳ. Hình 1.5. Mỳ ñược cắt sợi
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

10



12

 Phân loại mỳ: Khâu này có nhiệm vụ loại bỏ những sản phẩm hỏng như
cháy, vỡ ra trước khi ñưa sang ñóng gói. Số lượng sản phẩm hỏng ít,
khoảng (0,2 – 0,3)% nên luôn chỉ có một công nhân làm nhiệm vụ nhặt bỏ
các sản phẩm hỏng ra khay ngoài.

Hình 1.10. Khâu phân loại mỳ
 ðóng gói: Công ñoạn này cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp
tới vệ sinh an toàn thực phẩm và thị hiếu khách hàng. Hệ thống ñóng gói
cũng hoàn toàn tự ñộng trước khi cho những gói gia vị vào. Hạn sử dụng
ñược in rõ ngày, giờ, ca sản xuất bằng máy in phun tốc ñộ cao HITACHI.
ðây là khâu cuối cùng của quá trình sản xuất nên ñược cắt cử công nhân
kiểm soát rất chặt chẽ trước khi nhập kho. Mỗi dây chuyền sản xuất mỳ có
từ 3 ñến 4 máy ñóng gói làm việc song song.

Hình 1.11. Máy ñóng gói mỳ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

13

1.2.2. Các thiết bị phụ trợ
 Máy trộn gia vị: Có nhiệm vụ trộn ñều những nguyên liệu và hương liệu
theo công thức và thời gian quy ñịnh của phòng kỹ thuật.

Hình 1.12. Máy trộn gia vị
 Máy ñóng gói gia vị: Chia nhỏ gia vị sau ñó ñóng gói riêng ñể châm vào
từng gói.



1.3. Hệ thống cung cấp ñiện, thiết bị ñiện và tự ñộng hóa của nhà máy
* Trạm biến áp: có công suất 1000 KVA, nguồn sơ cấp là lưới ñiện 22kV
của chi nhánh ðiện Lực Văn Lâm – Hưng Yên, ñầu ra thứ cấp 0,4 kV ñược
ñưa tới cầu dao 3 pha 2 ngả trong phòng ðiện phân phối.
* Máy phát ñiện: Mang nhãn hiệu Hữu Toàn 1000 kVA, với ñầu nổ của
là ñộng cơ ñốt trong sử dụng nhiên liệu dầu DO, có 12 buồng ñốt, có hệ thống
tự ñộng ñiều chỉnh nhiên liệu cho phù hợp với tải, trung bình mỗi giờ tiêu thụ
khoảng 150 lít dầu. ðầu phát ñiện do Mỹ sản xuất có hiệu suất 0,85, với ñiện
áp ñầu ra 220V/380V, công suất 850KWh và ñược ñưa tới cầu dao 3 pha 2
ngả trong phòng ðiện phân phối.
* Thiết bị ñiều khiển trên dây chuyền chính:
+ Khu trộn bột: dùng PLC MELSEC FX ON-60MR-ES, 2 Biến tần
COMMANDER- SE 15 kW, các van ñiện và khí nén Model: 050G (Max 8
bar hoặc 120 PSI), Made in Italy

Hình 1.15. Tủ ñiện ñiều khiển khu vực trộn bột
+ Khu cán bột: PLC MELSEC FX ON-24MR, 9 Biến tần S500
Mitsubishi 5,5 kW, 9 Photo Electric Sensor (OMRON) – E3SA_DS50C43A
và các thiết bị phụ trợ…
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật …………………………

16Hình 1.16. Tủ ñiện ñiều khiển khu vực cán bột
+ Khu vực chiên hấp và cắt ñoạn: PLC MELSEC FX ON – 80MR-
ES, 7 Biến tần Mitsubishi S500 với các công suất tương ứng 3.7 kW, 2.2 kW,
1.5 kW,…các Photo Electric Sensor (OMRON) – E3SA_DS50C43A, Bộ ñiều
chỉnh ñồng bộ OPC-1701 (MIKIPULLEY) và 86DG, 86D, 86G, Bộ ñiều