Tự động hóa quá trình công nghệ đề tài nghiên cứu quy trình tự động hóa quá trình công nghệ dây chuyền cấp phôi đóng nắp

TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLYTECHNIC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ o0o MÔN INE211 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ Đề tài NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ DÂY CHU[.]

TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLYTECHNIC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TỰ ĐỘNG

HÓA QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ DÂY

LỜI MỞ ĐẦU

Quy trình sản xuất tự động là một quá trình được thực hiện dựa trên một trình

tự nhất định để tạo ra sản phẩm có giá trị trên thị trường Hoạt động này có sự kết hợpgiữa các máy móc sản xuất tự động với nhau hình thành nên một quy trình nhất định

để sản xuất sản phẩm Dựa vào nhu cầu của doanh nghiệp mà các quy trình sản xuất

có thể khác nhau dựa theo số lượng sản phẩm cần sản xuất

Đặc biệt trong các nhà máy sản xuất đồ hộp như cá hộp, bò hộp nhu cầu sửdụng quy trình sản xuất tự động ngày càng tăng cao do số lượng sản phẩm tiêu thụlớn Để đáp ứng được nhu cầu khách hàng, nhiều nơi đã thiết kế và lắp đặt dâychuyền sản xuất tự động nhằm tăng năng suất sản suất cũng như đảm bảo chất lượngsản phẩm tạo ra Chúng thường bao gồm các khâu nhỏ lẻ kết hợp với nhau như: khâuphân loại và lựa chọn nguyên liệu, khâu làm sạch, khâu xử lý nguyên liệu bằng cơhọc, khâu xử lý nhiệt, khâu thanh trùng làm nguội, khâu bảo ôn và khâu dán nhãnđóng hộp Tất cả các khâu này được kết hợp với nhau và tạo ra sản phẩm theo mộtquy trình nhất định và liên tục

Trong đó, mỗi khâu là một quy trình con hoạt động tuần tự để chế biến sảnphẩm Bên cạnh đó, quy trình con đóng nắp tự động thường được sử dụng trong cácnhà máy sản xuất lớn nhỏ vì đây là công đoạn tốn sức người nhất khi phải liên tụcđóng nắp cho các hộp sản phẩm đã chế biến

Nhận thấy tầm quan trọng đó, nhóm chúng em với sự hướng dẫn của thầy

NGUYỄN VĂN NGA đã thực hiện Assignment môn học Tự động hóa quá trình công

nghệ với đề tài: “Nghiên cứu quy trình tự động hóa quá trình công nghệ dây chuyền

cấp phôi đóng nắp”

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành assignment này, ngoài sự nỗ lực của nhóm còn có sự giúp

đỡ của giáo viên hướng dẫn, thầy cô bộ môn, bạn bè và những người thân Nhóm emxin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy NGUYỄN VĂN NGA đã tận tình hướng dẫn,giúp đỡ chúng em trong việc giải quyết những khó khăn, vướng mắc trong suốt quátrình thực hiện assignment của nhóm Bên cạnh đó, nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đếnquý thầy cô đã tận tình giảng dạy những kiến thức và cả kinh nghiệm sống cho chúng

em, cho chúng em một hành trang vững chắc trước khi bước vào chặn đường kế tiếp

Nhóm em xin chân thành cảm ơn Trường Cao Đẳng FPT Polytechnic Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho chúng em học tập, trang bị cho chúng em

những kiến thức cần thiết để có thể tìm được một công việc phù hợp sau này

Trong quá trình thực hiện đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, chúng emrất mong nhận được những sự góp ý từ các giảng viên và các bạn

Nhóm thực hiện đề tài

MỤC LỤC

PHẦN 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

1.1 Khái niệm Tự động hóa 2

1.2 Quá trình sản xuất 2

1.3 Quá trình công nghệ 2

1.4 Hệ thống tự động hóa 3

1.4.1 Cảm biến 4

1.4.2 Hệ thống tính toán, điều khiển 5

1.4.3 Cơ cấu chấp hành 6

PHẦN 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 8

2.1 Quy trình đóng nắp tự động 8

2.1.1 Khái niệm 8

2.1.2 Các chức năng thông báo cơ bản 9

2.2 Sơ đồ hệ thống 10

2.3 Sơ đồ đấu nối điện 10

2.4 Sơ đồ đấu nối khí 13

2.4.1 Trạm 1 13

2.4.2 Trạm 3 14

PHẦN 3 PHÂN TÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 15

3.1 Quy trình đẩy phôi 15

3.2 Quy trình đóng nắp 16

PHẦN 4 KẾT LUẬN 17

4.1 Kết quả đạt được 17

4.2 Phương hướng phát triển 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO 18

PHẦN 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm Tự động hóa

Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về Tự động hóa Tuy nhiên, bản chất của Tựđộng hóa là ứng dụng các công nghệ để sản xuất, cung cấp hàng hóa và dịch vụ với sựcan thiệp tối thiểu của con người nhằm tối ưu hóa chi phí mà mang lại hiệu quả cao

Ta có thể hiểu như sau, Tự động hóa là sự ứng dụng các công cụ, thiết bị và cácmáy điều khiển Những phương tiện kỹ thuật này cho phép thực hiện các quá trìnhcông nghệ theo một chương trình đã được lập trình sẵn, phù hợp với những yêu cầu

và tiêu chuẩn cho cho trước mà không cần sự tham gia trực tiếp của con người

1.2 Quá trình sản xuất

Quá trình là tập hợp các bước, các nhiệm vụ hoặc các hành động được thực hiện

theo một thứ tự cụ thể và dẫn đến một kết quả cuối cùng Có thể hiểu rằng quá trình làviệc sử dụng những nguyên liệu đầu vào để biến nó thành sản phẩm đầu ra mà ngườithực hiện quá trình mong muốn

Quy trình là một phương pháp cụ thể để thực hiện một quá trình hay công việc

Một quy trình có thể kiểm soát nhiều quá trình và ngược lại, một quá trình có thểđược kiểm soát bằng nhiều quy trình

Như vậy, quá trình sản xuất là quá trình sử dụng năng lượng (điện, cơ, hóa, từ

trường,…) kết hợp với cơ sở vật chất (máy móc, thiết bị, nhà xưởng, ) tác động lênnguyên liệu để tạo thành sản phẩm

1.3 Quá trình công nghệ

Công nghệ là sự phát minh, thay đổi cũng như cải thiện về công cụ, máy móc,

kỹ thuật, kỹ năng trong nghề nghiệp, hệ thống và các phương pháp tổ chức nhằm giảiquyết vấn đề, giúp cải tiến một giải pháp đã tồn tại để đạt được mục đích hay thực

hiện một chức năng cụ thể Công nghệ có thể chỉ là một tập hợp các công cụ gồm máymóc, sự sắp xếp hay những quy trình Tại mỗi thời điểm, công nghệ tương ứng vớicông cụ khác nhau.

Quá trình công nghệ bao gồm các giai đoạn và các phương thức tác động lên

quá trình sản xuất trong các giai đoạn đó để tạo nên sản phẩm Tóm lại, quá trìnhcông nghệ là cách thức tạo nên sản phẩm Nó trực tiếp làm thay đổi trạng thái và tínhchất của đới tượng sản xuất

Thay đổi trạng thái và tính chất bao gồm: thay đổi hình dáng, kích thước, độchính xác gia công, chất lượng bề mặt, tính chất cơ lí, vị trí tương quan giữa các bềmặt chi tiết,…

Người ta thường phân loại quá trình công nghệ tùy theo chức năng và nhiệm vụcủa nó như: quá trình công nghệ cắt gọt, tạo phôi, kiểm tra, lắp ráp,…

1.4 Hệ thống tự động hóa

Hệ thống tự động hóa hay hệ thống điều khiển tự động là hệ thống sử dụng

công nghệ để điều khiển các loại thiết bị, máy móc khác nhau mà không cần sự tácđộng trực tiếp của con người

1.4.1 Cảm biến

Cảm biến là thiết bị tiếp nhận thông tin về diễn biến của môi trường và diễn

biến của các đại lượng vật lý trong hệ thống Cảm biến có vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống điều khiển tự động:

– Là thiết bị có khả năng cảm nhận các tín hiệu điều khiển vào, ra

– Có vai trò đo đạc các giá trị

– Giới hạn cảm nhận với đại lượng vật lý cần đo

Đối với người sử dụng, việc nắm được nguyên lý, cấu tạo và các đặc tính cơ bản của cảm biến là điều kiện tiên quyết để đảm bảo sự vận hành tốt một hệ thống tự động Có nhiều cách để phân loại cảm biến:

– Theo đối tượng phát hiện và phản hồi: cảm biến khí gas, nhiệt độ, kim loại,

1.4.2 Hệ thống tính toán, điều khiển

Hệ thống tính toán, điều khiển có nhiệm vụ thu thập, xử lý các thông tin từ

chương trình và từ cảm biến để điều khiển cơ cấu chấp hành theo chương trình lập trình sẵn Để phân biệt các hệ thống tính toán, điều khiển, ta căn cứ vào tác động điều khiển – quá trình định lượng tác động lên hệ thống điều khiển để hình thành các tín hiệu ngõ ra Hệ thống điều khiển thường được phân thành hai dạng chính là vòng hở

và vòng kín Trong công nghiệp, hệ thống tính toán, điều khiển thường là PLC, máy tính công nghiệp, máy tính nhúng, vi điều khiển,…

Hình I-2: Hệ thống điều khiển vòng hở (opened-loop) và điều khiển vòng kín (closed-loop)

1.4.3 Cơ cấu chấp hành

Cơ cấu chấp hành có thể hiểu là một bộ phận máy móc, thiết bị có khả năng

thực hiện một công việc nào đó dưới tác động của tín hiệu điều khiển phát ra từ thiết

bị điều khiển Trong công nghiệp, một số cơ cấu chấp hành thường dùng là:

– Cơ cấu chấp hành khí nén

Hình I-3: Cơ cấu chấp hành khí nén

– Cơ cấu chấp hành thủy lực.

Hình I-4: Cơ cấu chấp hành thủy lực

– Cơ cấu chấp hành điện

Hình I-5: Cơ cấu chấp hành điện

PHẦN 2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 2.1 Quy trình đóng nắp tự động

2.1.1 Khái niệm

Quy trình đóng nắp tự động bao gồm 2 khâu chính là cấp phôi và đóng nắp Dựatrên sự chuyển động của băng chuyền mà phôi sẽ được đưa từ khâu cấp phôi đến khâuđóng nắp để tiến hành đóng nắp Tùy thuộc vào độ lớn của phôi mà kích thước hệthống cấp phôi cũng như đóng nắp sẽ to hay nhỏ để đảm bảo tính ổn định trong quátrình vận chuyển cũng như đóng nắp Quy trình được hoạt động dựa trên chương trìnhđược cài đặt sẵn tại bộ điều khiển, chỉ cần nhấn nút khởi động thì máy sẽ tự cấp phôi

và đóng nắp theo lệnh có sẵn

2.1.2 Các chức năng thông báo cơ bản

Báo rò rỉ khí: khi khí bị rò rỉ, máy sẽ hiện đèn thông báo khi áp suất khí nén bị giảm Tuỳ theo thiết kế của máy mà máy vẫn hoạt động tiếp khi cảnh báo xảy ra hoặc sẽ ngừng hoạt động đến khi sửa xong

Báo cần đóng nắp không hoạt động: khi vật cần đóng nắp đến nơi đóng, nếu tay máy không thể hạ xuống đóng nắp máy sẽ lập tức dừng hoạt động

Báo hết nắp: đây là hệ thống báo cơ bản nhất trong máy, vì khi hết nắp máy sẽkhông thể đóng nắp được và báo bằng còi báo động hoặc đèn báo để bổ sung nắpBáo lỗi không phân loại được có nắp và không nắp: khi vật đưa vào cảm biếnquét, cảm biến không hoạt động dẫn đến không thể đưa dữ liệu vào chương trình đểphân loại sản phẩm có nắp và chưa có nắp

Báo lỗi xilanh không hoạt động: lỗi được báo lên khi xilanh trong dây chuyềnsản suất không hoạt động

Tất cả các linh kiện được sử dụng trong quy trình đóng nắp đều mang theo các đặtđiểm như sau:

2.2 Sơ đồ hệ thống

Sơ đồ khối:

-Khối cấp phôi: Đẩy phôi lên băng tải và chuyển đến khối đóng nắp

-Khối đóng nắp: Đóng nắp lên phôi và đưa đến cuối băng tải kết thúc quy trình

2.3 Sơ đồ đấu nối điện

Sơ đồ đấu nối trạm 1

Khối cấp phôi Khối đóng nắp

Sơ đồ đấu nối trạm 1

Sơ đồ đấu nối trạm 2

Sơ đồ đấu nối trạm 2

2.4 Sơ đồ đấu nối khí

Nguyên lý hoạt động: Khi van 5/2 được kích hoạt, trạng thái van thay đổi Khi nàykhí ở đầu xilanh sẽ ngắt Khí từ van 5/2 được kích sẽ bơm vào đuôi xilanh khiếnxilanh đi ra Đến hết hành trình xilanh, cảm biến ở đầu xilanh được kích hoạt và hủytín hiệu kích ở van 5/2 Lúc này van trở lại trạng thái ban đầu, khí ở đuôi bị ngắt, khí

ở đầu được bơm vào đầu van khiến xilanh thu vào Van điều tiết đảm nhiệm vai trònđiều chỉnh lượng khí vào xilanh để xilanh hoạt động nhanh hoặc chậm

2.4.2 Trạm 3

Khi phôi được chặn lại, van 5/2 G2QM2 được kích hoạt để hạ xilanh xuống bệ đểnắp Lúc này van G2QM3 được kích hoạt và đầu hút sẽ hút nắp Sau khi hút, vạnG2QM2 ngắt tín hiệu và xilanh thu về Tiếp theo van G2QM1 kích để đẩy xilanhngang đưa ra và kích lại van G2QM2 để đóng nắp Khi này, van hút G2QM3 ngắt đểthả nắp và van G2QM1 đưa đầu hút về vị trí ban đầu kết thúc quy trình đóng nắp

PHẦN 3 PHÂN TÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1 Quy trình đẩy phôi

Nguyên lý hoạt động: Khi phôi từ ống đựng phôi rơi xuống máng đẩy phôi Lúc này tín hiệu cảm biến thu phát bị ngắt, tín hiệu được đưa vào bộ điều khiển để xử lý Ngay lập tức, tín hiệu kích hoạt được đưa vào van khí để kích hoạt đưa khí vào xilanhđẩy Sau khi đẩy phôi ra băng tải, van khí bơm ngược lại do cảm biến trên xilanh kíchhoạt và đưa xilanh về ban đầu Băng tải vận chuyển phôi đến các quy trình đóng nắp

3.2 Quy trình đóng nắp

Nguyên lý hoạt động: Khi phôi đi ngang cảm biến phát hiện phôi, tín hiệu đượcđưa từ cảm biến vào bộ xử lý để kích hoạt quá trình đóng nắp Lúc này, phôi đến cảmbiến chặn phôi thì cần chặn phôi được kích hoạt Xilanh hút nắp được kích hoạt sẽ hútnắp và đóng lên phôi Sau khi hoàn thành, cần chặn phôi sẽ thụt về và phôi được đưađến hết băng tải kết thúc quy trình

PHẦN 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Thiết bị dùng trong hệ thống

Đầu vào điện áp, logic 1 10 đến 24 V

Đầu vào điện áp, logic 0 0 đến 4V

STT TÊN VẬT TƯ SỐ LƯỢNG

1 Bộ điều khiển động cơ DC

18

19

PHẦN 5 KẾT LUẬN 5.1 Kết quả đạt được

– Cơ bản vận hành được quy trình đóng nắp tự động, hệ thống hoạt động trơn tru.– Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất của hệ thống hoạt động tuân theo thuậttoán đã lập trình

5.2 Phương hướng phát triển

– Mỗi khâu sản xuất có tủ điều khiển riêng

– Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển từ xa(SCADA, HMI,…)

TÀI LIỆU THAM KHẢO