1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA
1
Malt Nguyên liệu thay thế (gạo)
Nghiền
Nghiền
Nấu nguyên liệu
Lọc dịch nấu
Houblon hoá
Hoa Houblon
Làm nguội
Lên men
Tàng trữ
Lọc dịch lên men
Chiết chai
Thanh trùng
Dán nhãn
Thành phẩm
Nhân giống sản
xuất
Nuôi cấy phòng
thí nghiệm
Nấm men
2. HỆ THỐNG ĐÓNG CHAI TRONG NHÀ MÁY BIA:
2.1 Tổng quan về quy trình đóng chai:
Hiện nay với công nghệ hiện đại rất nhiều quá trình công nghiệp được tự động hoá.
Trong đó hệ thống đóng chai trong nhà máy bia là một trong những hệ thống được sử
dụng phổ biến và rộng rãi.
Một hệ thống đóng chai hiện đại thường được phân chia thành nhiều khâu nối tiếp
nhau. Một hệ thống đóng chai khép kín có thể được mô tả như sau:
Từ khâu cấp chai, các chai được đưa vào hệ thống băng tải, trước tiên chai được
cho đi qua hệ thống rửa. Chai dùng trong hệ thống đóng chai thường là chai thành

mức quy định cảm biến lưu lượng sẽ báo bộ điều khiển dừng hệ thống rót liệu. Quá
trình rót liệu kết thúc.
b) Quy trình đóng nút:
3
Khi đạt mức quy định cảm biến vị trí sẽ báo bộ điều khiển dừng hệ thống rót liệu.
Các chai được rót đủ nguyên liệu tiếp tục được băng tải vận chuyển đến vị trí đóng
nút. Khi chai gặp cảm biến vị trí hệ thống băng tải dừng lại. Cảm biến sẽ báo bộ điều
khiển, điều khiển hệ thống đóng nút chai. Van khí nén điều khiển xi lanh dập nút chai,
khi đó các nút chai sẽ được dập vào chai. Sau khi dập xong cảm biến vị trí lại báo tín
hiệu cho hệ thống và các chai lại tiếp tục được di chuyển đến vị trí dán nhãn.
c) Quy trình dán nhãn:
Sau khi các chai qua vị trí đóng nút, tiếp tục được di chuyển. Khi đến vị trí dán
nhãn cảm biến vị trí lại báo cho hệ thống băng tải dừng lại. Tại vị trí dán nhãn có cơ
cấu kẹp ở hai bên đi vào giữa kẹp chặt chai lại. Khi đó xi lanh dán nhãn hoạt động và
các chai được dán nhãn. Sau khi dán xong cơ cấu kẹp nhả ra và cảm biến vị trí báo cho
hệ thống băng tải tiếp tục chạy. Các chai sau khi được dán nhãn xong được đưa vào
đóng két.
Ở Việt Nam hiện nay, các nhà máy lớn đều có những dây chuyền đóng chai hoàn
toàn tự động. Các dây chuyền này phần lớn được nhập khẩu toàn bộ từ nước ngoài.
Những xí nghiệp nhỏ hơn có thể sử dụng dây chuyền ghép nối từ các module, mỗi
module tương ứng với một khâu trong quá trình đóng chai. Việt Nam đã có khả năng
chế tạo một số module riêng lẻ, chủ yếu là module rót liệu và đóng nút, đa số dùng bán
tự động trong các cơ sở sản xuất nhỏ.
2.2 Bài toán cần giải quyết
Dây chuyền đóng chai là một hệ thống phức tạp, đòi hỏi rất cao về thiết kế cơ khí
và khả năng đồng bộ hóa. Tại mỗi khâu đều yêu cầu cơ khí chính xác để đảm bảo các
thao tác diễn ra một cách nhanh chóng và chuẩn xác. Đồng bộ hóa trong từng khâu
cũng như giữa các khâu với nhau phải diễn ra nhịp nhàng (số chai đầu ra của khâu rót
sẽ là số chai đầu vào cho khâu đóng nút sẽ phải tương đương nhau, hoặc chai sẽ chờ ở
vị trí trung gian…).

dùng ở những hệ thống cần đảm bảo tính ổn định, sự chính xác, sự chuyển đổi nhịp
nhàng của một quy trình hoặc một công nghệ sản xuất. Nó thực hiện bất cứ yêu cầu
nào của dụng cụ, từ cung cấp năng lượng đến một thiết bị bán dẫn, với thành quả của
sự phát triển nhanh chóng của công nghệ việc diều khiển những hệ thống phức tạp sẽ
được thực hiện bởi một hệ thống điều khiển tự động hóa hoàn toàn, đó là PLC, nó
được sử dụng kết hợp với máy tính chủ. Ngoài ra nó còn giao diện để kết nối với các
thiết bị khác (như là: bảng điều khiển, động cơ, contact, cuộn dây,…). Khả năng
chuyển giao mạng của PLC có thể cho phép chúng phối hợp xử lý, điều khiển những
hệ thống lớn. Ngoài ra, nó còn thể hiện sự linh hoạt trong việc phân loại các hệ thống
điều khiển. Mỗi một hệ thống điều khiển có thể đóng vai trò quan trọng. PLC sẽ không
nhận biết được gì nếu nó không được kết nối với các thiết bị cảm ứng. Nó cũng không
cho phép bất ký máy móc thiết bị nào hoạt động nếu ngõ ra của PLC không được kết
nối với động cơ. Và tất nhiên, vùng máy chủ là nơi liên kết các hoạt động của một sản
xuất riêng biệt.
PLC là viết tắt của Programmble Logic Control, là thiết bị lập trình được cho phép
thực hiện linh hoạt các phép toán điều khiển thông qua một ngôn ngữ lập trình. Nó
được thiết kế chuyên dụng trong công nghiệp để điều khiển các quá trình từ đơn giản
5
đến phức tạp và tuỳ thuộc vào người sử dụng mà nó có thể thực hiện hàng loạt các
chương trình.
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC hiện nay có ứng dụng rất rộng rãi, nó có
thể thay thế được cả một mảng rơle, hơn thế nữa PLC giống như một máy tính nên có
thể lập trình được. Chương trình của PLC có thể thay đổi rất dễ dàng, các chương trình
con cũng có thể sửa đổi nhanh chóng.
Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC đáp ứng được hầu hết các yêu cầu và như
là yếu tố chính trong việc nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất trong công nghiệp.
Trước đây thì việc tự động hoá chỉ được áp dụng trong sản xuất hàng loạt năng suất
cao. Hiện nay cần thiết phải tự động hoá cả trong sản xuất nhiều loại khác nhau để
nâng cao năng suất và chất lượng.
3.1 Vai trò của PLC:

một hệ thống từ đơn giản đến phức tạp. Các loại thiết bị xuất là một phần kết cấu của
hệ thống tự động hóa và vì thế nó ảnh hưởng trực tiếp vào hiệu suất của hệ thống.
Tuy nhiên, các thiết bị xuất khác như là: đèn poilot, còi và các báo động chỉ cho
biết các mục đích như: báo cho chúng ta biết tín hiệu ngõ vào, các thiết bị ngõ ra được
giao tiếp với PLC qua miền rộng của modul ngõ ra PLC.
3.3 Bộ điều khiển lập trình được PLC:
PLC là bộ điều khiển logic theo chương trình bao gồm: bộ xử lý trung tâm CPU
chứa chương trình ứng dụng và các modul giao diện nhập xuất. Nó được nối trực tiếp
đến các thiết bị I/O. Vì thế, khi tín hiệu nhập, CPU sẽ sử lý tín hiệu và gửi tín hiệu đến
thiết bị xuất.
3.4 So sánh PLC với các thiết bị điều khiển thông thường khác:
Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đang dần dàn thay thế cho các hệ
thống điều khiển bằng relay, contactor thông thường. So sánh ưu điểm và khuyết điểm
của hai hệ thống trên:
* Hệ thống điều khiển thông thường:
- Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn và rơle trên bảng điều khiển.
- Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế lắp đặt.
- Tốc độ hoạt động chậm.
- Công suật tiêu thụ lớn.
- Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều thời gian.
- Khó bảo quản, sữa chữa.
* Hệ thống điều khiển bằng PLC.
- Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn.
- Công suất tiêu thụ ít hơn.
- Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhờ phần
mềm điều khiển băng máy tính hay trên Console.
- Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn.
- Bảo trì và sửa chữa dễ dàng.
- Độ bền và tin cậy vận hành cao.
- Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng.

cổng I/O. Sau đó nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua bộ console hay lập trình hay
máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang. Sau khi nạp xong kiểm tra lại bằng
hàm chuẩn đoán. Nếu được mô phỏng toàn bộ hoạt động của hệ thống để chắc chắn
rằng chương trình đã hoạt động tốt.
3.5.5. Chạy chương trình:
Trước khi nhấn nút start, phải chắc chắn rằng các dây dẫn nối các ngõ vào, ra đến
các thiết bị nhập, xuất đã được nối dúng theo chỉ định. Lúc đó PLC mới bắt đầu hoạt
động thậc sự. Trong khi chạy chương trình, nếu bị lỗi thì máy tính hoặc bộ Console sẽ
báo lỗi, ta phải sửa lại cho đến khi nó an toàn.
Lưu đồ phương pháp thiết kế bộ điều khiển:
8
9
Xác định yêu cầu của hệ
thống điều khiển
Vẽ lưu đồ chung của hệ
thống điều khiển
Liệt kê tất cả các ngõ ra,
ngõ vào nối tương đối đến
các cổng I/O của PLC
Chuyển lưu đồ sang sơ
đồ hình thang
Nạp lập trình sơ đồ hình
thang thiết kế cho PLC
Chạy thử chương trình
Chương
trình
Hiệu đính lại
phần mềm
Nạp chương trình vào
EPROM

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình)
mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt các thiết bị xuất
nhập.
- Số lượng Rơle và Timer ít hơn rất nhiều so với hệ điều khiển cổ điển.
- Số lượng tiếp điểm trong chương trình sử dụng không hạn chế.
10
- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài mS) dẫn đến tăng cao
tốc độ sản xuất.
- Chi phí lắp đặt thấp.
- Độ tin cậy cao.
- Chương trình điều khiển có thể in ra giấy chỉ trong vài phút giúp thuận tiện cho vấn
đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
4. Hệ thống điều khiển băng tải:
4.1 Sơ đồ hệ thống:
Đối với các quá trình tự động hóa nói chung và hệ thống đóng chai nói riêng thì
băng tải đóng vai trò quan trọng.Từ khâu rửa chai đến khâu rót nguyên liệu và khâu
đóng nắp chai thì việc vận chuyển đều cần đến băng tải.Vấn đề quan trọng nhất để
băng tải hoạt động theo ý muốn là điều khiển tốc độ băng tải đồng nghĩa với việc điều
khiển động cơ của băng tải.
Sơ đồ khối của hê thống băng tải trong quá trình đóng chai:
4.2 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ DC:
Trong công nghiệp đòi hỏi có nhiều cấp tốc độ khác nhau, tuỳ theo yêu cầu cần
thiết mà người ta chọn cấp tốc độ này hay cấp tốc độ khác. Để có các cấp tốc độ khác
nhau, ta có thể thay đổi cấu trúc cơ học của máy như tỉ số truyền hay thay đổi tốc độ
của chính động cơ truyền động.
Thông thường để tinh chỉnh tốc độ ta dùng phương pháp thay đổi tốc độ của động
cơ truyền động, có các phương pháp điều chỉnh sau:
11
Một là, điều chỉnh các thông số ở mạch của máy điện:
- Điều chỉnh điện trở của mạch phần ứng.

Yêu cầu là mạch có khả năng đóng ngắt ở tần số cao, có thể đóng ngắt riêng cho từng
12
ngắt khác nhau. Các loại mạch này thích hợp cho các mạch động lực dùng transistor
công suất, việc đóng ngắt nhiều lần, nếu ta thay đổi được các độ rộng xung trong một
chu kỳ thì ta có thể hạn chế được sóng hại bậc cao.
Với những nhận xét ưu điểm của bốn phương pháp điều chỉnh trên ta nhận thấy:
Để điều chỉnh tốc độ động cơ DC cần có dải điều chỉnh rộng, đòi hỏi chất lượng điều
chỉnh cao, ta chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ DC bằng phương pháp điều
rộng xung nghĩa là thay đổi được t
on
và f
xung
= 1/T = const.
5. Giải quyết bài toán điều khiển hệ thống đóng chai: bài toán điều khiển động cơ
băng tải
5.1 Tổng quan về hệ thống:
Hệ thống đóng chai hoạt động nhờ hai động cơ .Động cơ thứ nhất giúp cho băng
tải hoạt động và động cơ thứ hai giúp cho hệ thống vòi chiết bia vào chai hoạt động.
A. Hệ thống vòi chiết bia vào chai
* Hệ thống vòi chiết bia vào chai có thể hiểu đơn giản như sau: hệ thống được thiết kế
trên một khối hình tròn trên khối này được thiêt kế các vòi chiết, khoảng cách giữa các
vòi chiết la bằng nhau va bang khoảng cách giũa các chai trên băng.Toàn bộ khối này
được gắn với một trục quay và được làm quay nhờ một động cơ.
* Khi có tín hiệu điều khiển báo có chai đến một vị trí định trước, vòi chiết này bắt đầu
chụp vào miệng chai,khoảng thời gian để vòi chiết di chuyển và chụp vào miệng chai
là một số cố định đã được lập trình từ trước.Khi khoảng thời gian này vừa kết thúc bia
bắt đầu được chiết vào chai,có thể coi lưu lượng bia chảy trong vòi chiết là không đổi
thì sau một khoảng thời gian định trước vòi chiết sẽ ngừng chiết ,vòi chiết băt đầu rời
khỏi miệng chai và chai bia được chiết đầy theo băng tải ra ngoài. Đó la hành trình để
chiết đầy bia vào một chai. Khi chai bia đã được chiết đầy bia ra ngoài sẽ có một chai

không bia không bị chiết ra ngoài.
Trong khi tốc độ của vòi chiết là không đổi thì để đáp ứng được yêu cầu ta cần
điều khiển tốc độ của băng tải thông qua việc điều khiển tốc độ của đông cơ vận hành
băng tải .Như vậy bài toán cần giải quyết là điều khiển tốc độ của động cơ vận hành
băng tải sao cho đồng tốc với với động cơ làm quay hệ thống chiết, tức là điều khiển
sao cho tốc độ động cơ vận hành băng tải thay đổi trong phạm vi hẹp có thể đáp ứng
được các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống.
5.2 Hệ điều khiển tốc độ động cơ DC:
Hệ điều khiển tốc độ động cơ DC phân thành hai loại:
- Hệ thống hở
- Hệ thống kín
a) Hệ thống hở:
Hệ thống hở còn gọi là hệ thống bán tự động, nó thực hiện nguyên tắc khống chế
cứng, tức là tín hiệu ra không cần đo lường để hồi tiếp chuyển về đầu vào. Mọi sự biến
đổi của tín hiệu ra không phản ánh vào thiết bị điều khiển. Sơ đồ khối của hệ thống hở:
* Nguyên lý điều chỉnh:
Đối với động cơ DC khi giữ điện áp phần ứng không đổi, ta thay đổi độ rộng xung
kích thì tốc độ của động cơ sẽ thay đổi và tránh được những biến động lớn về gia tốc
và động lực trong hệ.
+
V
i
-
Sơ đồ nguyên lý tổng quát
Bộ biến đổi đảo chiều có nhiệm vụ thay đổi chiều điện áp đặt lên động cơ.
b) Hệ thống kín:
Hệ thống kín còn gọi là hệ thống điều khiển tự động, nó thực hiện nguyên tắc điều
khiển có phản hồi, tức là tín hiệu ra được đo lường và phản hồi đến đầu vào bộ điều
khiển để tạo ra tín hiệu điều khiển và thông qua bộ biến đổi điều chỉnh lại tốc độ động
cơ tương ứng với giá trị tín hiệu đặt. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển kín: