Thiết kế thi công hệ thống pha trộn sơn, đóng nắp lon

Đánh giá: tối đa Điểm đạt được Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, kh

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG

PHA TRỘN SƠN, ĐÓNG NẮP LON

GVHD: TS NGUYỄN XUÂN QUANG SVTH: TRẦN ANH TÀI TRẦN ĐÀO HOÀI BẢO PHẠM HỮU BẰNG

S K L 0 1 1 0 6 9

BỘ MÔN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN,

ĐÓNG NẮP LON

Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN XUÂN QUANG

Sinh viên thực hiện:

i

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

Bộ môn: Cơ Điện Tử

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Học kỳ / năm học 2023

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Quang

Sinh viên thực hiện:

1 Trần Anh Tài MSSV: 19146383 Điện thoại:0396602922

2 Trần Đào Hoài Bảo MSSV: 19346306 Điện thoại:0367962993

3 Phạm Hữu Bằng MSSV: 19346307 Điện thoại:0338061452

1 Mã số đề tài: 22223DT162

Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống pha trộn sơn, đóng nắp lon

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Trộn pha chế được 73 màu sơn

- Cơ cấu, công suất hoạt động của hệ thống 120 lon/giờ

- Hệ thống điều khiển và giám sát qua web server trong mạng nội bộ

3 Nội dung chính của đồ án:

- Mô hình hoàn chỉnh, chạy ổn định

- Pha chế hơn 30 màu sơn, màu sắc thể tích đồng đều giữa các lần pha

- Mực sơn trong bể được do bằng cảm biến

- Sử dụng PLC S7 1200 và STM32 điều khiển

4 Các sản phẩm dự kiến:

- Xây dựng mô hình, hệ thống giám sát scada, web server

- Dữ liệu hoạt động thông qua My SQL hiển thị trên website

5 Ngày giao đồ án: 02/2023

6 Ngày nộp đồ án: 21/07/2023

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh □ Tiếng Việt □

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh □ Tiếng Việt □

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

ii

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên……… MSSV:……… Hội đồng:………

Họ và tên sinh viên……… MSSV:……… Hội đồng:………

Họ và tên sinh viên……… MSSV:……… Hội đồng:………

Tên đề tài:

Ngành đào tạo:

Họ và tên GV hướng dẫn:

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

2.4 Những tồn tại (nếu có):

3 Đánh giá:

tối đa

Điểm đạt được

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

TP.HCM, ngày tháng năm 20…

Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên)

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho giảng viên phản biện)

Họ và tên sinh viên: … MSSV: Hội đồng: STT:

Họ và tên sinh viên: … MSSV: Hội đồng: STT:

Họ và tên sinh viên: … MSSV: Hội đồng: STT:

Tên đề tài:

Ngành đào tạo:

Họ và tên GV phản biện:

Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

6 Đánh giá:

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực

tế

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10

GVHD: TS Nguyễn Xuân Quang

Họ tên sinh viên: Phạm Hữu Bằng

+ MSSV: 19146307

+ Địa chỉ sinh viên: Ký túc xá khu B ĐHQG TP Hồ Chí Minh

+ Số điện thoại liên lạc: 0338061452

+ Email: 19146307@student.hcmute.edu.vn

- Họ tên sinh viên: Trần Anh Tài

+ MSSV: 19146383

+ Địa chỉ sinh viên: đường số 6, phường Linh Trung, TP Thủ Đức

+ Số điện thoại liên lạc: 0396602922

Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp(ĐATN):

Lời cam kết:” Tôi xin cam đoan đề tài:”Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn, đóng nắp lon” này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện, Tôi không cho phép bất kỳ một bào viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bấy kỳ sự vi phạm nàom tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023

Ký tên

TRẦN ANH TÀI TRẦN ĐÀO HOÀI BẢO PHẠM HỮU BẰNG

Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung và các thẩy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy nói riêng đã trang bị giúp chúng em những kỹ năng cơ bản và kiến thức cần thiết về các môn học đại cương cũng như chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng

và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập Để đến nay chúng em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, đề tài: “Thiết kế thi công hệ thống pha trộn sơn, đóng nắp lon”.Chúng em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Xuân Quang người

đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này

Tuy nhiên trong qua trình thực hiện đồ án với điều kiên về thời gian, kinh nghiệm, kiến thức cùng với kinh tế còn hạn chế, khả năng tiếp thu các vấn đè còn giới hạn nên không thể tránh được những sai sót trong qua trình thực hiện, chúng em rất mong nhận được sư góp ý, đánh giá và quan tâm giúp đỡ của các quý thầy cô để đồ án này được hoàn thiện, đầy

đủ hơn giúp chúng em có điều kiện nâng cai kiến thực của mình, phục vụ tốt hơn cho công việc sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

TRẦN ANH TÀI TRẦN ĐÀO HOÀI BẢO PHẠM HỮU BẰNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN, ĐÓNG NẮP LON

Về các nội dung nhóm đã thực hiện trong đề tài:

Cơ sở lý thuyết về sơn, quy trình sản xuất sơn.Tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp cho mô hình.Thi công mô hình cơ khí đảm bảo yêu cầu chức năng đã đề ra, chạy ổn định, chính xác, thẩm mĩ cao.Thiết kế thi công tủ điện gọn gàng, ngăn nắp, sử dụng dễ dàng, mang tính thẩm mĩ.Viết chương trình điều khiển bằng PLC hoạt động đúng yêu cầu, chính xác, xử lý được hầu hết các lỗi có thể xảy ra

Thiết kế được giao diện giám sát và điều khiển SCADA trực quan, dễ dàng vận hành, hiện thị đầy đủ dữ liệu.Thực hiện liên kết và truyền dữ liệu giữa SQL Server và WINCC Runtime.Thiết kế giao diện hiển thị online để giám sát các thông tin về lon sơn và thông số thể tích sơn của hệ thống từ xa thông qua trình duyệt internet

Xây dựng giao diện Webserver được hỗ trợ bởi hãng Siemen để điều khiển PLC từ xa

Cách giải quyết: Nghiên cứu về cách pha sơn thu thập tìm hiểu về các hệ thống pha

sơn hiện nay đưa ra hướng giải quyết để thực hiện mô hình, những tình huống có thể xảy

ra đối với một dây chuyền sản xuất

Kết quả đạt được: Nhóm đã thiết kế, thi công thành công mô hình hoạt động đúng

theo mục đích ban đầu đặt ra, giải quyết từng bước và đặt ra những vấn đề mới giúp cho đồ

án mang tính logic và hoàn thiện hơn Quá trình tìm hiểu đề tài thông qua các tài liệu trong nước và ngoài nước, sự hướng dẫn của các thầy cô, tiếp xúc với các anh chị đã có kinh nghiệm giúp nhóm có được nhiều kiến thức hữu ích trong thời gian làm đồ án

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CAM KẾT viii

LỜI CẢM ƠN ix

TÓM TẮT ĐỒ ÁN x

MỤC LỤC xi

DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv

DANH MỤC HÌNH VẼ xv

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 2

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 2

1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH PHA TRỘN SƠN 4

2.1 Tổng quan về sơn 4

2.2 Quy trình pha trộn 5

2.1.1 Công nghệ sản xuất sơn 5

2.1.2 Quy luật pha màu sơn 7

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG THỰC HIỆN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN 11

3.1 Phương hướng thực hiện hệ thống pha trộn sơn 11

3.1.1 Yêu cầu của đề tài 11

3.1.2 Giải pháp 11

3.1.3 Trình tự công việc tiến hành 11

3.2 Cơ sở lý thuyết 12

3.2.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì? 12

3.2.2 Phân loại hệ thống mạng công nghiệp 12

3.2.3 Khái niệm WebServer 13

3.2.4.Đặc điểm cơ bản của hệ thống xy lanh khí nén 16

4.1 Tính toán thiết kế cơ khí hệ thống pha trộn sơn 18

4.1.1 Yêu cầu của hệ thống 18

4.1.2 Trình tự công việc tiến hành 18

4.1.3 Tính toán hệ lực tác động 18

4.2 Thiết kế hệ thống điều khiển 37

4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 37

4.2.2 Lưu đồ điều khiển hệ thống 38

4.2.3 Phương pháp tính toán tỉ lệ sơn trong chiết rót 40

4.2.4 Thông kế các số lượng thiết bị điều khiển 41

4.3 Lựa chọn thiết bị trong mô hình 42

4.3.1 Cảm biến lưu lượng 42

4.3.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 43

4.3.3 Cảm biến quang chữ U 43

4.3.4 Van điện từ nước 44

4.3.5 Van điện từ khí nén 45

4.3.6 Van hút chân không dùng khí nén 46

4.3.7 Xilanh kép 46

4.3.8 Xilanh tròn PVN 47

4.3.9 Động cơ giảm tốc hộp lắc 47

4.3.10 Động cơ băng tải 48

4.3.11 Hộp giảm tốc và model speed control 49

CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG PHA SƠN 50

5.1 Chế tạo và lắp ghép 50

5.1.1 Bộ phận cấp lon 50

5.1.2 Bộ phận chiết rót 50

5.1.3 Bộ phận cấp và đóng nắp 51

5.1.4 Bộ phận trộn sơn 53

5.1.5 Mô hình hoàn thiện 53

5.1.6 Tủ điện 54

5.2 Thiết kế giao diện 55

5.2.1 Giao diện đăng nhập 55

5.2.2 Giao diện dữ liệu tỉ lệ pha màu 56

5.2.3 Giao diện giám sát 57

5.2.4 Thiết kế Webserver 58

5.3 Kết quả thực hiện 60

5.3.1 Sự đồng bộ về màu sắc của sơn 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

PHỤ LỤC 67

1 Bản vẽ bố trí thiết bị 67

2 Bản vẽ bố trí mặt cửa 67

3 Bản vẽ sơ đồ mạch động lực 68

4 Bảng vẽ sơ đồ động cơ 68

5 Bảng vẽ sơ đồ kết nối PLC 69

6 Bảng vẽ sơ đồ kết nối modul mở rộng 69

7 Tổng quan các chương trình trong PLC 70

8 Chương trình tính toán cảm biến 70

9 Chương trình dập nắp lon 71

10 Chương trình kết nối PLC tới webserver 72

11 Chương trình kết nối Webserver tới MySQL 72

12 Chương trình thiết kế giao diện Webserver 73

Bảng 3.2: Bảng thuyết minh sơ đồ nguyên lý Webserver 14 Bảng 3.3: Bảng những phần mềm hỗ trợ Webserver 15 Bảng 5.1:Thống kê các màu sắc khi sơn 63

Hình 2.2: Mô hình sản suất sơn[4] 6

Hình 2.3: Bảng phối màu của quy luật cộng màu[5] 8

Hình 2.4: Ví dụ các màu thứ cấp[6] 9

Hình 3.1: Mô hình phân cấp mạng truyền thông[7] 13

Hình 4.1: Trình tự công việc tiến hành 18

Hình 4.2: Sơ đồ phân tích cụm hệ thống 19

Tính toán hệ thống băng tải 19

Hình 4.3 Mô hình 3D băng tải chính 21

Hình 4.4 Mô hình 3D cụm cấp lon 21

Hình 4.5 : Giá gắn xilanh cấp lon 22

Hình 4.6 : Tấm sắt 200mm x 150mm 22

Hình 4.7 Mô hình 3D khung chiết rót 24

Hình 4.8: Phân tích ứng suất tác động lên khung chiết rót 24

Hình 4.9: Mô phỏng chuyển vị của khung chiết rót 25

Hình 4.10: Hệ số an toàn của khung chiết rót 25

Hình 4.11: Tay kẹp 26

Hình 4.12: Khung mica cố định vòi xả 26

Hình 4.13 Mô hình 3D khung dập nắp 27

Hình 4.14: Giá gắn xilanh di chuyển ngang 28

Hình 4.15: Phân tích ứng suất cho khung gắn xilanh di chuyển ngang 29

Hình 4.16 : Mô phỏng chuyển vị của khung gắn xilanh di chuyển ngang 29

Hình 4.17: Hệ số an toàn của khung gắn xilanh di chuyển ngang 30

Hình 4.18 : Giá gắn xilanh gắn giác hút và xilanh dập nắp 30

Hình 4.19 : Con trượt vuông HGR 15 30

Hình 4.20: Giá gắn giác hút 31

Hình 4.21: Giá gắn xilanh dập nắp 32

Hình 4.22: Phân tích ứng suất của giá gắn xilanh dập nắp 32

Hình 4.23: Chuyển vị của giá gắn xilanh dập nắp 33

Hình 4.24: Hệ số an toàn của giá gắn xilanh dập nắp 33

Hình 4.25: Mô hình 3D băng tải phụ 35

Hình 4.26: Mô hình 3D bộ phận trộn sơn 35

Hình4.27: Giá gắn xilanh đẩy lon vào hộp trộn 35

Hình 4.28: Giá tay kẹp 36

Hình 4.29: Giá đỡ sau của xilanh đẩy lon vào hộp trộn 36

Hình 4.30: Giá gắn động cơ và xilanh đẩy lon khỏi hộp 37

Hình 4.32: Sơ đồ tổng thể hệ thống 37

Hình 4.33: Chương trình chính 39

Hình 4.34: Chương trình con chiết rót và Dập nắp 40

Hình 4.35: Sơ đồ bố trí các thiết bị trong tủ điện điều khiển 41

Hình 4.36: Cảm biến lưu lượng YF-S201[8] 42

Hình 4.37: Sơ đồ hoạt động cảm biến lưu lượng YF-S201[8] 42

Hình 4.38 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4[8] 43

Hình 4.39: Cảm biến quang chữ U Omron EE-SX674[8] 44

Hình 4.40: Van điện từ nước thường đóng 220VAC[9] 45

Hình 4.41: Van điện từ Airtac 4V210-08[9] 46

Hình 4.45: Motor Giảm Tốc Ds400[9] 48

Hình 4.46: Đông cơ S8I25GX-V12C[9] 49

Hình 4.47:Hộp giảm tốc SPG[9] 49

Hình 5.1: Bộ phận cấp lon 50

Hình 5.2: Bộ phận chiết rót trong mô hình 51

Hình 5.3: Bộ phận đóng nắp trong mô hình 52

Hình 5.4: Băng tải cấp nắp và cấp nắp trong mô hình 53

Hình 5.5: Bộ phận trộn sơn trong mô hình 53

Hình 5.6 Mô hình thực tế sau khi hoàn thành 54

Hình 5.7 Hình ảnh bên ngoài tủ điện 55

Hình 5.8 Hình ảnh bên trong tủ điện 55

Hình 5.9: Giao diện đăng nhập 55

Hình 5.10: Giao diện tỉ lệ 73 màu chọn màu trong bảng 56

Hình 5.11: Giao diện màu chọn màu trong bảng nhập số liệu 57

Hình 5.12: Giao diện giám sát 58

Hình 5.13: Trang giao diện đăng nhập 58

Hình 5.14: Trang nhập số liệu và giám sát 59

Hình 5.15: Kết nối với My SQL 60

Hình 5.16: Màu thực tế so với màu sắc trong bảng màu 61

Hình 5.17: Đồng đều về màu sắc trong mỗi lần pha 61

Hình 5.18: sản phẩm sau khi trộn các màu khác nhau 62

Hình 5.19 ID =4 và thông số máy kiểm tra được 62

Hình 5.20: ID = 4 sản phẩm và thông số máy kiểm tra được 63

PLC Programmable Logic Controller SCADA Supervisory Control And Data Acquisition

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, đất nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa và hội nhập kinh tế Vì vậy việc đầu tư và ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động để giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất lao động, sản xuất sản phẩm chất lượng cao và đáp ứng nhu cầu của khách hàng là rất cực kì cấp thiết Và một trong những ngành có tốc độ phát triển mạnh mẽ hiện nay là ngành xây dựng, việc ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động trong lĩnh vực này

là cần thiết và quan trọng trong số đó là ngành công nghệ sản xuất sơn

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Sơn là một trong những vật liệu chính của ngành xây dựng, được sử dụng chủ yếu trong trang trí nội thất, để sơn bề mặt vật dụng, đồng thời là vật liệu trang trí thẩm mỹ Vì vậy, màu sắc của sơn là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu Hiện nay việc pha màu trên thị trường hầu hết đều sử dụng phương pháp thủ công, theo kinh nghiệm dẫn đến

độ chính xác không cao, chất lượng và năng suất không được đảm bảo Để loại bỏ những nhược điểm trên và tạo ra một sản phẩm lý tưởng kết hợp với PLC (Program Logic Control) hiện đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển tự động, vì những ưu điểm nổi bật của nó là: giá thành rẻ, thi công lắp đặt thuận tiện, bảo trì thuận tiện, làm việc ổn định

và chất lượng linh hoạt… Xuất phát từ tình hình thực tế trên và mong muốn hiểu rõ về PLC,

chúng em đã chọn đề tài cho khóa luận tốt nghiệp của mình là:“Thiết kế, thi công hệ thống

pha trộn sơn, đóng nắp lon”

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng nhằm bảo vệ

bề mặt của công trình, sản phẩm Đồng thời yếu tố thẩm mĩ là rất quan trọng và màu sắc của sơn quyết định yếu tố này Ngoài những công trình xây dựng lớn được pha chế bằng máy với giá thành cao thì vẫn còn một số việc pha màu hiện nay dựa trên phương pháp thủ công chính là kinh nghiệm của những người thợ xây dựng nhằm tiết kiệm chi phí, thế nên độ chính xác, đồng đều màu giữa những lần pha là không cao, năng suất thấp, lãng phí sức lao động và thời gian Với mong muốn khắc phục được những hạn chế nêu trên, nhóm em đã tiến hành thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động với những cải tiến sau:

- Xây dựng mô hình hoàn chỉnh, phần cứng được thiết kế chắc chắn, ổn định

- Lon và nắp được cấp hoàn toàn tự động

- Pha chế được hơn 70 màu

- Màu sắc và thể tích đúng với yêu cầu, đồng đều giữa các lần pha

- Mô hình được giám sát và điều khiển tự động từ hệ thống SCADA và Webserver

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Các loại sơn nước nội thất, sử dụng bột tạo màu, dung môi hòa tan và chất kết dính

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong nội dung luận văn này, nhóm em tập trung phát triển mô hình trong phạm vi:

- Mô hình tạo ra được lon sơn hoàn chỉnh, pha được 70 màu sơn

- Cơ cấu cấp lon, cấp nắp tối đa chỉ được 5

- Công suất hoạt động của hệ thống: 72 lon/giờ

- Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua Webserver nhưng chỉ trong mạng nội bộ

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để đưa ra phương án giải quyết

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

Nghiên cứu về cách pha sơn thu thập tìm hiểu về các hệ thống pha sơn hiện nay đưa ra hướng giải quyết để thực hiện mô hình, những tình huống có thể xảy ra đối với một dây

chuyền sản xuất

1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp

Đề tài: “Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn, đóng nắp lon” bao gồm các

chương sau:

- Chương 1: Giới thiệu:

Trình bày tính cấp thiết cầu đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, mục tiêu, đối tượng, phạm vi nghiên cứu, các giới hạn thông số và kết cấu đồ án

- Chương 2: Tổng quan về sơn và quy trình pha trộn

Tổng quan về sơn, công nghệ sản xuất sơn, quy luật pha màu, tổng quan về mạng truyền thông công nghiệp

- Chương 3: Phương hướng thực hiện và cơ sở lý thuyết pha trộn sơn Yêu cầu của hệ thống, nêu phương hướng giải pháp, trình tự tiến hành và cơ sở lý thuyết của hệ thống

- Chương 4: Tính toán, thiết kế lựa chọn thiết bị:

Tính toán thiết kế phần cứng, lựa chọn thiết bị

- Chương 5: Chế tạo thử nghiệm - đánh giá:

Trình bày kết quả vận hành và đánh giá kết quả thực hiện Kết quả thi công phần cứng,

mô tả giải thuật, chương trình điều khiển, phần mềm giám sát giải thích các thông số chuyên biệt cài đặt cho bộ điều khiển

- Kết luận và đề nghị:

Kết luận chung về ưu điểm và hạn chế của đề tài, khẳng định những kết quả đóng góp đạt được, đề xuất ý kiến để cải thiện khuyết điểm và định hướng phát triển

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SƠN VÀ QUY TRÌNH PHA TRỘN SƠN 2.1 Tổng quan về sơn

Sơn là bất cứ chất lỏng, có thể hóa lỏng nào mà sau khi phủ một lớp mỏng lên một số

bề mặt chuyển thành một màng cứng Được sử dụng phổ biến nhất để bảo vệ, tạo màu hoặc tạo kết cấu cho các bề mặt

Sơn có thể mua ở các cửa hàng hay đại lý sơn với nhiều màu sắc, nhiều loại khác nhau cho những yêu cầu khác nhau

Các loại sơn hiện nay hầu hết đều là gốc dầu hoặc gốc nước và mỗi loại sẽ có những đặc điểm riêng biệt Sơn gốc dầu và sơn gốc nước sẽ xử lý khác nhau dựa trên nhiệt độ môi trường bên ngoài của bề mặt được sơn, cùng nhiều yếu tố khác

• Thành phần cơ bản của sơn:

- Chất tạo màng:

Chất tạo màng là một dạng dung dịch nhũ tương sẽ chuyển thành màng sơn sau quá trình đóng rắn và khô lại Đây là thành phần chính của sơn, chiếm 25 – 30% sơn quyết định mọi tính chất cơ lý hóa của màng sơn

Cơ chế của chất tạo màng:

+ Khô lý tính: đây là do quá trình bay hơi dung dịch trong không khí sau khi sơn hình thành nên màng sơn

+ Khô hóa học: là quá trình bay hơi và đóng rắn nhờ một số chất hóa học trợ tạo màng

- Các bột màu:

Bột màu là nguyên vật liệu tạo màu cho sơn thường ở dạng bột mịn và đa dạng màu sắc, phần lớn bột màu không hòa tan hết trong chất tạo màng, dung môi

Các bột màu gồm 2 loại:

+ Bột màu chống rỉ: Bột chì đỏ, bột kẽm, bột kẽm –crôm, bột kẽm - photphat

+ Chất tạo màu (che phủ):

Vô cơ: màu đỏ, vàng, nâu, đen

Hữu cơ: Tất cả các màu, Titanium dioxide (Màu trắng)

Tính năng của bột màu: Che phủ, tạo màu, bảo vệ chất tạo màng không bị lão hoá bởi tia UV

- Chất độn:

Chất độn là các hạt rắn được sử dụng trong hệ thống sơn và chất phủ

Tính năng của chất độn:

+ Cải thiện tính năng chống ăn mòn, khả năng thi công sơn

+ Tăng cường khả năng chịu lực của màng sơn (vẫy nhôm, vẫy thủy tinh, bột Talc (Mg silicate fibre), bột Mica (Potassium, Aluminium silicate)

+ Điều chỉnh độ bóng

- Dung môi:

Dung môi hay còn gọi là thinner là chất dùng để giảm bớt độ nhớt của hỗn hợp Dung môi pha sơn thường được sử dụng rộng rãi trong sơn công nghiệp, quá trình khô của sơn tùy thuộc vào hàm lượng dung môi Tuy nhiên, nên tuân thủ tỷ lệ pha dung môi để mang lại hiệu quả tốt nhất cho màng sơn

Dung môi và chất pha loãng:

+ Dung môi: có dạng đơn chất hoặc hợp chất, hòa tan chất tạo màng hoàn toàn (hình thành dung dịch)

+ Chất pha loãng: có dạng đơn chất hoặc hợp chất, không hoà tan chất tạo màng hoàn toàn (Hình thành sự pha loãng) và được sử dụng liên kết với dung môi

Dung môi và chất hòa tan: nước, White spirit, Xylene, Toluene, Ketones, Glycoles, rượu, các loại dung môi khác…

Các loại sơn sẽ có thêm một vài bước trong quy trình sản xuất tùy vào đặc tính và mục đích sử dụng Với các cơ bản ở các xưởng sản xuất sơn, tại các nhà máy sản xuất sơn quy trình sản xuất sản thường được sử dụng với pha trộn sơn có tính năng rộng thường theo 5 bước sau đây:

Hình 2.2: Mô hình sản suất sơn[4]

Bước 1: Ủ muối

Ở bước này, các nguyên liệu chính như bột màu, bột độn, chất phụ gia, chất tạo màng

và dung môi hữu cơ được đưa vào thùng ủ muối và khuấy với tốc độ thấp Sau đó, hỗn hợp những nguyên liệu này được muối ủ trong vài giờ đồng hồ để đủ độ thấm ướt dung môi và chất tạo màng, tạo thành một hỗn hợp dạng nhão, chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất

Bước 2: Nghiền sơn

Nghiền sơn là công đoạn chính khi vận hành máy sản xuất sơn nước Đây cũng là bước quyết định phần lớn chất lượng sơn thành phẩm

Đầu tiên, cần đưa hỗn hợp các nguyên liệu sơn đã được muối ủ chuyển vào thiết bị nghiền sơn

Quá trình nghiền sơn sẽ tạo thành dung dịch dạng chất lỏng nhuyễn và mịn Hiện tại thì hầu hết các dây chuyền gia công sơn nước hiện đại sẽ có cả các loại máy nghiền hạt ngọc loại đứng và loại ngang Tùy vào yêu cầu về độ nhớt của hỗn hợp các nguyên liệu vừa muối

ủ và chủng loại sơn mà nhà sản xuất sẽ sử dụng loại máy nghiền thích hợp

Thời gian nghiền sơn phụ thuộc vào loại bột màu, bột độn hoặc yêu cầu về độ mịn của sơn Khi nghiền, cần lưu ý đảm bảo cho hỗn hợp sơn không bị nóng lên nhiều khiến cho dung môi bị bay hơi và tác động xấu đến các thành phần của hỗn hợp vừa nghiền xong Thông thường, các xưởng, công ty sản xuất sơn sẽ sử dụng nhiều nước làm lạnh trong công đoạn này Nước đưa vào máy nghiền cần phải có nhiệt độ từ 5 đến 7 độ C

Bước 3: Pha sơn

Hỗn hợp sơn sau khi trải qua giai đoạn nghiền đã đạt được đến độ mịn theo yêu cầu thì

sẽ được chuyển sang bước pha sơn Hỗn hợp thành phẩm được chuyển sang một bể pha có máy khuấy liên tục Có thể sẽ có vài lô hỗn hợp được đưa vào cùng một bể pha Tại đây, hỗn hợp sơn này sẽ được bổ sung thêm chất tạo màng, dung môi và các phụ gia cần thiết theo tỷ lệ riêng và theo yêu cầu của từng loại sơn khác nhau

Bước 4: Lọc sơn

Đây là bước giúp loại bỏ những tạp chất dư thừa còn đọng lại trong sơn Từ đó xả thải

ra cặn sơn và nước thải Đến khi sơn đã đạt được đến độ đồng nhất thì cũng là lúc sản phẩm được hoàn tất

Bước 5: Đóng gói

Đây là công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất sơn Ở công đoạn này, nhà sản xuất

sẽ có thể đóng thùng trên dây chuyền tự động hoặc thủ công tùy vào quy mô của nhà máy

và số lượng sản phẩm Bao bì đựng sơn thường sẽ là những thùng nhựa hoặc kim loại tùy theo nhãn hiệu Thùng sơn thành phẩm sẽ được luân chuyển vào kho chứa Trong quá trình nhập kho luôn được tiến hành một cách chặt chẽ, đảm bảo đúng quy trình Kho chứa phải được trang bị đầy đủ các phương tiện phòng chống cháy nổ để đảm bảo an toàn

2.1.2 Quy luật pha màu sơn

Khái niệm màu sắc:

Màu sắc mà chúng ta phân biệt từ ánh sáng là những cảm giác

+ Sự phản chiếu của ánh sáng trên những vật thể có màu sắc ánh sáng

+ Màu của vật thể mà ta cảm nhận được là sự cộng hưởng của màu ánh sáng với màu của bản thân vật thể đó, màu của các vật lân cận tác động vào, màu của bầu khí bị bao bọc chung quanh đó nữa

Theo quang học: Khi luồng sáng trắng đi qua lăng kính mặt trời thì tách ra 7 sắc gồm: vàng, cam, đỏ, lục, lam, khám, tím

Trong hội họa thì màu sắc là những chất liệu cụ thể làm được những sắc tố được chiết xuất từ chất xúc tác, hóa chất, thảo mộc -> màu sắc tố

Những loại màu:

Màu bậc nhất : Hay được nói đến là màu chính,là màu cơ bản Nhờ vậy ta có thể tạo ra

những màu khác nhau theo ý muốn (trừ đen và trắng – không màu nào pha trộn ra nó) Gồm 3 màu: Vàng, đỏ, lam

Màu bậc hai (màu bổ túc): Còn gọi là màu phụ, màu bậc hai

Gồm 3 màu: Tím, lục, cam (pha với phân lượng bằng nhau)

Được pha với phân lượng bằng nhau từ màu bậc 1 với màu bậc 2 đứng cạnh nhau Tương tự ta có Màu bậc 4,5,6,7 …

Các quy luật pha màu:

Có 2 quy tắc: Cộng màu và trừ màu

Pha màu theo cách cộng màu giúp màu sắc trở nên sáng hơn có thể nhạt hơn nhờ vào

sự giao thoa ánh sáng của các màu sắc có những bước sóng khác nhau

Trong tổng hợp màu cộng, ta nhận được màu mới khi pha trộn các ánh sáng có màu Chẳng hạn, khi chiếu ánh sáng lục và ánh sáng đỏ lên một tấm phông ta sẽ nhận được màu trắng ở hình thức khác, ta cũng nhận được màu mới nhưng bằng cách pha trộn các vật thể có màu Với tỉ lệ màu được pha đỏ, xanh lá, xanh dương thì với màu trắng đó là kết hợp giữa những màu sắc với nhau, còn màu đèn là sự thiếu vắng về màu sắc

• Đỏ + Lục = Vàng

• Đỏ + Lam = Cánh sen

• Lam + Lục = Xanh lơ

• Vàng + Xanh = Xanh lá

• Xanh + Lục = Xanh da trời

Hình 2.3: Bảng phối màu của quy luật cộng màu[5]

Quy luật trừ màu (Subtractive):

Phương pháp trộn màu như trên hay gọi là CMY (Cyan, Magenta, Yellow), hoặc “in ba màu” Do các trở ngại kỹ thuật, người ta phải thêm mực màu đen thành hệ màu CMYK, hoặc các màu khác để tăng gam màu

Pha màu theo phép trừ màu hoạt động trên cơ sở ánh sáng phản xạ Thay vì đẩy ánh sáng ra ngoài, cách mà sắc tố đặc biệt phản chiếu những bước sóng ánh sáng khác nhau sẽ xác định màu sắc của nó lên mắt người

Màu sắc subtractive cũng có ba màu chính – Lục lam, Đỏ tươi, và Vàng (CMY) Màu trắng là sự “vắng mặt” của màu sắc, trong khi màu đen là sự kết hợp của màu sắc, nhưng đó

là một hệ thống không hoàn hảo

Các sắc tố có sẵn để sử dụng lại không hấp thụ ánh sáng hoàn toàn (ngăn ngừa bước sóng ánh sáng phản xạ), vì vậy chúng ta phải bổ sung một sắc tố bù trừ thứ tư để giải thích cho sự hạn chế này

Màu sơn thứ cấp: Ngoài ra còn có 3 màu sơn thứ cấp trên một bánh xe màu Chúng được tạo ra khi bạn kết hợp 2 màu chính với nhau với số lượng bằng nhau

Màu trung gian: 6 màu còn lại bạn nhìn thấy trên một bánh xe màu điển hình được gọi

là màu sơn trung gian Chúng được sản xuất bằng cách trộn một màu chính với một màu thứ cấp liền kề

cơ bản, để giữ cho mọi thứ đơn giản

Các cách pha màu cho đề tài:

Pha trộn màu sơ cấp để tạo thành màu thứ cấp: Có 3 màu sơ cấp: đỏ, xanh dương và vàng Các màu này không thể được “tạo ra” bằng cách pha trộn các màu vẽ khác Tuy nhiên,

chúng có thể pha trộn với nhau để tạo thành 3 màu thứ cấp: đỏ pha xanh dương tạo thành

màu tím, xanh dương pha vàng sẽ thành màu xanh lá, và đỏ pha vàng sẽ cho ra màu cam

Lưu ý rằng khi pha các chất màu vẽ sơ cấp với nhau, các màu thứ cấp tạo ra sẽ không được tươi sáng và rực rỡ lắm

Tránh pha trộn các màu sơn để tạo màu trắng: Các màu sơn là màu trừ, tức là sắc tố màu hấp thụ một số phần của quang phổ và phản chiếu các phần khác, từ đó tạo ra màu sơn

mà chúng ta nhận được Điều này có nghĩa là nếu bạn pha thêm nhiều màu khác nhau thì màu vẽ sẽ càng tối hơn vì nó sẽ càng hấp thụ nhiều ánh sáng hơn Vì vậy, ta không thể pha trộn các chất pha màu với nhau để tạo nên màu trắng

Thêm màu trắng và các màu khác nhau để tạo màu nhẹ: Các màu nhẹ chỉ là phiên bản nhạt hơn của màu gốc Để làm nhạt màu và tạo màu nhẹ, bạn hãy thêm màu trắng vào màu

đó Lượng màu trắng thêm vào càng nhiều thì màu tạo thành sẽ càng nhạt Ví dụ, thêm màu trắng vào màu đỏ sẽ tạo ra màu hồng, phiên bản nhạt hơn của màu đỏ Nếu lỡ cho thêm quá nhiều màu trắng khiến màu trở nên quá nhạt, bạn có thể cho thêm một ít màu gốc vào hỗn hợp để màu đậm trở lại

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG THỰC HIỆN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ

THỐNG PHA TRỘN SƠN 3.1 Phương hướng thực hiện hệ thống pha trộn sơn

3.1.1 Yêu cầu của đề tài

Yêu cầu về phần cơ khí: Thiết kế cơ khí, lặp ráp hệ thống hoạt động chắc chắn ổn định

và chính xác

Yêu cầu về phần điều khiển: Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua

Webserver nhưng chỉ trong mạng nội bộ

Phương hướng

- Nghiên cứu về các quy tắc trộn sơn và quy trình hệ thống

- Tính toán lựa chọn thiết bị

- Thiết kế cơ khí, tủ điện và điều khiển hệ thống

- Thiết kế giao diện Scada

- Ứng dụng giao tiếp với Webserver

- Thực nghiệm đánh giá trong môi trường thực tế

3.1.2 Giải pháp

Với các tiêu chí về phần cơ khí và yêu cầu của đồ án, chúng em đã đề ra phương pháp với mô hình hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp tự động được xây dựng với 4 khâu chính + Khâu cấp lon: Lon trống được đặt trong 1 ống hình hộp chữ nhật, cơ cấu cấp

lon được thực hiện bởi 1 xylanh đẩy đưa lon từ ống đến băng tải chính

+ Khâu chiết rót: Gồm 1 xylanh chặn lon cố định vị trí, 4 cảm biến lưu lượng đọc xung tốc độ cao kết hợp 4 van điện từ đóng mở dòng chảy màu sơn pha đảm nhiệm việc rót sơn vào lon theo đúng với tỉ lệ màu Mực nước sơn trong bể luôn được theo dõi và cập nhật thể tích còn lại bằng 4 cảm biến siêu âm

+ Khâu đóng nắp và cấp nắp: Gồm 1 xylanh cố định vị trí, 1 băng tải cấp nắp, 1 xylanh chân không hút nắp, 1 xylanh đưa nắp theo phương thẳng đứng, 1 xylanh di chuyển theo phương ngang và 1 xylanh đập nắp

+ Khâu trộn sơn: Gồm 1 xylanh đưa lon vào cơ cấu trộn, 1 xylanh đẩy lon ra và Lon sơn được lắc đều nhờ 1 động cơ giảm tốc DC

3.1.3 Trình tự công việc tiến hành

Bảng 3.1: Bảng trình tự công việc tiến hành

Tháng 3 3/3-15/3 Thảo luận đưa ra hướng giải quyết về đề tài

Tháng 5 1/5-18/5 Chạy mô phỏng trên Wincc và sửa lỗi

18/5-28/5 Code WEB, viết bài luận Tháng 6 5/6-10/6 Thi công phần khung mô hình, viết bài luận

12/6-24/6 Đi mua thiết bị, lắp ráp, viết bài luận

Tháng 7 26/6-8/7 Chạy chương trình bằng mô hình thực tế sửa lỗi,edit poster,

video clip 10/7-16/7 Hoàn thành mô hình thực tế

3.2 Cơ sở lý thuyết

3.2.1 Mạng truyền thông công nghiệp là gì?

Mạng truyền thông công nghiệp (Industrial Communication Network) hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các hệ thống mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp nhằm mục đích ghép nối các thiết bị công nghiệp giúp các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau và kiến tạo thành một mạng lưới, một hệ thống đồng nhất có sự phân cấp và được kiểm soát chặt chẽ Với các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức, nhiều cấp khác nhau: từ các cảm biến, cơ cấu chấp hành (thuộc phân cấp hiện trường) cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển

giám sát và các máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty

3.2.2 Phân loại hệ thống mạng công nghiệp

Bus trường (fieldbus) là một khái niệm chung được dùng trong các ngành công nghiệp chế biến để chỉ các hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thuật truyền tin số để kết nối các thiết

bị thuộc cấp điều khiển (PC, PLC) với nhau và với các thiết bị ở cấp chấp hành, hay các thiết bị trường

Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, truyền động và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiết

Các thiết bị có khả năng nối mạng là các vào/ra phân tán (distributed I/O), các thiết bị đo lường (sensor, transducer, transmitter) hoặc cơ cấu chấp hành (actuator, valve) có tích hợp khả năng xử lý truyền thông

Các hệ thống mạng công nghiệp được dùng để kết nối các máy tính điều khiển và các máy tính trên cấp điều khiển giám sát với nhau được gọi là bus hệ thống (system bus) hay bus quá trình (process bus) Khái niệm sau thường chỉ được dùng trong lĩnh vực điều khiển quá trình

Qua bus hệ thống mà các máy tính điều khiển có thể phối hợp hoạt động, cung cấp dữ liệu quá trình cho các trạm kỹ thuật và trạm quan sát (có thể gián tiếp thông qua hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu trên các trạm chủ) cũng như nhận mệnh lệnh, tham số điều khiển từ các trạm phía trên Thông tin không những được trao đổi theo chiều dọc, mà còn theo chiều ngang

Mạng xí nghiệp thực ra là một mạng LAN bình thường, có chức năng kết nối các máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành sản xuất với cấp điều khiển giám sát Thông tin được đưa lên trên bao gồm trạng thái làm việc của các quá trình kỹ thuật, các giàn máy cũng như của hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính toán, thống kê về diễn biến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm thông số thiết kế, công thức điều khiển và mệnh lệnh điều hành Ngoài ra, thông tin cũng được trao đổi mạnh theo chiều ngang giữa các máy tính thuộc cấp điều hành sản xuất, ví dụ hỗ trợ kiểu làm việc theo nhóm, cộng tác trong dự án, sử dụng chung các tài nguyên nối mạng (máy in, máy chủ,…)

Hình 3.1: Mô hình phân cấp mạng truyền thông[7]

3.2.3 Khái niệm WebServer

Giới thiệu:

WebSerer hỗ trợ thao tác điều khiển và giám sát dữ liệu qua các trình duyệt như google chrome, firefox, coccoc, opera là ứng dụng phổ biến có thể điều khiển và giám sát từ xa trên internet thông qua máy tính, điện thoại, notepad

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, và sự ra đời của công nghệ 4.0 thì việc giám sát và điều khiển PLC thông qua internet là phổ biến và cần thiết, các thuật toán hỗ trợ kết nối web với PLC tạo điều kiện cho các hãng PLC phát triển các chức năng public dữ liệu lên mạng viễn thông

WebServer tích hợp ứng dụng nền Nodejs chạy trên máy tính Server, thông qua địa chỉ

IP public và cổng định sẵn thì người dùng có thể truy cập đến dữ liệu của PLC gửi lên WebServer theo thời gian thực

WebServer có thể chuyển đổi thành ứng dụng di động cài đặt trên các hệ điều hành Android hoặc IOS, cho phép người dùng truy cập từ xa một cách linh hoạt và trực quan nhất

Định hướng phương pháp

Sử dụng mã nguồn mở trung gian Nodejs, thực hiện kết nối với PLC, từ đó đưa dữ liệu theo thời gian thực lên internet

Bảng 3.2: Bảng thuyết minh sơ đồ nguyên lý Webserver

PLC (Programmable logic controller): Mỗi

hãng PLC sẽ cung cấp 1 giao thức kết nối

riêng biệt, cho phép ứng dụng bên ngoài

truy cập vào đọc và ghi dữ liệu

API (Application Programming Interface):

Ở đây chính là WebServer, là một ứng dụng

có chức năng lấy dữ liệu từ PLC, đồng thời

nhận những tín hiệu điều khiển hoặc dữ liệu

cài đặt từ Web borrow đưa xuống để ghi

vào PLC

Web Borrow: Là các ứng dụng trình duyệt

web hoặc các ứng dụng dạng đuôi apk

hoặc IOS

Tổng quan lưu trình thực hiện

➢ BƯỚC 1: Chuẩn bị các phần mềm cần thiết cho WebServer

➢ BƯỚC 2: Kết nối server với PLC

➢ BƯỚC 3: Hiển thị dữ liệu từ Server lên trình duyệt (chrome, cococ, firefox, IE )

➢ BƯỚC 4: Ghi dữ liệu vào PLC từ trình duyệt

➢ BƯỚC 5: Hoàn thiện quy trình

Trên đây là các bước thực hiện việc kết nối PLC với WebServer, các bước trên sẽ được trình bày chi tiết ở các phần sau

Phần mềm cần thiết

Những phần mềm hỗ trợ lập trình WebServer bao gồm:

Bảng 3.3: Bảng những phần mềm hỗ trợ Webserver

Giới thiệu phần mềm

WebServer sử dụng ngôn ngữ lập trình là Java và sử dụng phần mềm Node.js làm môi

trường lập trình và chạy hệ thống, phần mềm này hoàn toàn miễn phí do đó người dùng không cần phải lo lắng vấn đề vi phạm bản quyền khi lập trình WebServer

Node.js là một nền tảng chạy trên môi trường V8 JavaScript runtime - một trình thông

dịch JavaScript cực nhanh chạy trên trình duyệt Chrome và các loại trình duyệt khác Bình

1 Phần mềm WebServer (Nodejs) Chạy runtime WebServer, phần mềm này cần cài

đặt khi chạy runtime WebServer

2 Phần mềm Visual Studio Code Hỗ trợ lập trình WebServer, giao diện trực quan,

4 Phần mềm Symbol Factory Hỗ trợ xuất các hình ảnh symbol như động cơ,

bơm, van ra định dạng PNG để đưa vào thiết kế lập trình WebServer

5 Phần mềm MySQL Hỗ trợ quản lý cơ sở dữ liệu đối với các hệ thống

cấp cao có chức năng quản lý cơ sở dữ liệu

thường thì bạn cũng có thể tải bộ V8 và nhúng nó vào bất cứ thứ gì Node.js làm điều đó đối với các WebServer

JavaScript là một ngôn ngữ dựa trên sự kiện, vì vậy bất cứ thứ gì xảy ra trên server

đều tạo ra một sự kiện non-blocking Mỗi kết nối mới sinh ra một sự kiện, dữ liệu nhận được từ một upload form sinh ra một sự kiện data-received, việc truy vấn dữ liệu từ database cũng sinh ra một sự kiện Trong thực tế, điều này có nghĩa là một trang web Node.js sẽ chẳng bao giờ bị khóa (lock up) và có thể hỗ trợ cho hàng chục nghìn user truy cập cùng lúc Node.js đóng vai trò của server - Apache - và thông dịch mã ứng dụng chạy trên nó Giống như Apache, có rất nhiều module (thư viện) có thể được cài đặt để bổ sung thêm các đặc trưng và chức năng - như lưu trữ dữ liệu, hỗ trợ file Zip

3.2.4.Đặc điểm cơ bản của hệ thống xy lanh khí nén

Hệ thống khí nén có tên viết tiếng anh là: Pneumatic Systems được sử dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại Được sử dụng trong các lĩnh vực lắp ráp linh kiện, trong gia công cơ khí… Đặc biệt, xy lanh khí nén được sử dụng trong lĩnh vực đo lực tác động để kiểm tra độ bền của thiết bị, chi tiết bằng cách lấy dữ liệu từ áp suất khí nén để tính ra lực đã tác động vào piston cũng như lực mà piston đã tác động vào thiết bị

Các dạng truyền động sử dụng khí nén bao gồm dạng thẳng và dạng xoay Xy lanh khí nén là một thành phần quan trọng trong hệ thống khí nén Nó được sử dụng để tạo ra lực tác động bằng cách sử dụng áp lực khí nén để di chuyển piston trong xy lanh Đây là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau

Xy lanh khí nén thường có cấu trúc đơn giản, bao gồm một xy lanh chứa và một piston Khi áp lực khí nén được áp dụng vào xy lanh, nó tạo ra một lực tác động trên piston, làm cho piston di chuyển Xy lanh có thể được thiết kế để di chuyển theo chiều ngang hoặc chiều dọc tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể

Các ưu điểm của xy lanh khí nén bao gồm:

1 Độ tin cậy cao: Xy lanh khí nén thường có tuổi thọ dài và độ tin cậy cao, đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt

2 Điều khiển dễ dàng: Áp suất khí nén có thể điều chỉnh dễ dàng để kiểm soát lực tác động và vận tốc di chuyển của piston trong xy lanh

3 Khả năng chịu tải cao: Xy lanh khí nén có khả năng tạo ra lực tác động mạnh, cho phép xử lý các tải trọng nặng và công việc đòi hỏi lực lượng lớn

4 Tiết kiệm năng lượng: Xy lanh khí nén sử dụng khí nén làm nguồn năng lượng, giúp tiết kiệm năng lượng so với các hệ thống sử dụng nguồn năng lượng khác như điện

5 An toàn và dễ bảo trì: Xy lanh khí nén không gây cháy nổ, an toàn trong môi trường làm việc và dễ bảo trì do cấu trúc đơn giản và ít bộ phận chuyển động

Xy lanh khí nén được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, bao gồm các hệ thống tự động hóa, máy công cụ, máy móc công nghiệp, hệ thống thủy lực và hệ thống điều hòa không khí

Hệ thống khí nén thường bao gồm các thiết bị:

• Trạm nguồn gồm: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lí khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô…)

• Khối điều khiển gồm: Các phần tử xử lí tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành

• Khối các thiết bị chấp hành: Xy lanh khí nén, động cơ khí nén, phễu hút chân không…

• Gồm 2 dạng điều khiển dựa trên dạng năng lượng của tín hiệu điều khiển: Hệ thống điều khiển bằng khí nén và hệ thống điều khiển bằng điện – khí nén

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ

THỐNG PHA TRỘN SƠN 4.1 Tính toán thiết kế cơ khí hệ thống pha trộn sơn

4.1.1 Yêu cầu của hệ thống

Yêu cầu về phần cơ khí: Phần cơ khí được xây dựng và lắp đặt với tiêu chí đề cao sự chắc chắn, chính xác, độ ổn định cũng như đảm về vấn đề vệ sinh nhằm nâng cao tuổi thọ

và hạn chế tối đa các lỗi có thể xảy ra của mô

Yêu cầu về phần điều khiển: Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua

Webserver nhưng chỉ trong mạng nội bộ

4.1.2 Trình tự công việc tiến hành

Trình tự công việc tiến hành thiết kế và thi công hệ thống pha trộn sơn gốm các bước sau:

Hình 4.1: Trình tự công việc tiến hành

Xác định yêu cầu và mục tiêu: Cần xác định rõ các thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn và phương pháp kiểm tra cần áp dụng

Phân tích và thu thập thông tin: Nghiên cứu và thu thập thông tin liên quan đến máy Nắm được về các thiết kế và công nghệ hiện có, các tiêu chuẩn và quy định, cũng như các nghiên cứu và kinh nghiệm từ các máy kiểm tra tương tự

Tính toán, thiết kế: Dựa trên thông tin đã thu thập bao gồm việc xác định cấu trúc và

cơ cấu của máy, lựa chọn các linh kiện và vật liệu, và đưa ra các bản vẽ và mô hình 3D cho máy Tiến hành thiết kế cơ khí cho máy, bắt đầu từ việc thiết kế khung bảo vệ, thiết kế các cấu kiện gá lắp Đảm bảo rằng nó có độ cứng và độ bền đủ để chịu được tải trọng và các yêu cầu khác của quá trình kiểm tra Tiến hành thiết kế, thi công điện và lập trình điều khiển: Thiết kế bộ điều khiển và mạch điện tử để điều khiển các chức năng của máy kiểm tra độ bền mỏi ghế, bao gồm điều khiển tải trọng, đo lường và ghi nhận dữ liệu, và các tính năng khác

Kiểm tra và hiệu chỉnh: Tiến hành kiểm tra toàn bộ hệ thống và điều chỉnh các thông

số cần thiết để đảm bảo máy hoạt động đúng và đáng tin cậy

4.1.3 Tính toán hệ lực tác động

Để thuận tiện cho việc thiết kế hệ thống pha trộn sơn: nhóm chúng em chia hệ thống thành 5 cụm để thành phần hóa hệ thống Sau đó sẽ phân tích từng cụm tính toán các lực tác động mà gây ra

Thành phần các cụm được biểu diễn theo sơ đồ sau:

Hình 4.2: Sơ đồ phân tích cụm hệ thống

a) Cụm truyền động

Tính toán hệ thống băng tải

Thông số băng tải truyền động:

Vật liệu chuyền tải: Lon sơn 75mm x 80mm

Khối lượng tải trọng: G=0,5 kg

Chiều dài băng tải: L=1,8 m

Vận tốc chuyển tải: v= 0,2 m/s =12 m/phút

Năng suất: Qsp= 72 lon/giờ

Hệ số nạp liệu không đều k= 2

Góc nghiêng vận chuyển: 0º

Chiều rộng băng tải:B= 200 mm=0.2 m

Đường kính trục tang: D= 46mm = 0.046 m

Lon sơn đi vào băng tải sau mỗi khoảng thời gian 50s

Trọng lượng 1 mét dài băng tải:

𝑞 = 𝐺

𝑎 =

0,50,1= 5 𝑘𝐺𝑔/ 𝑚 (4.1) Năng suất băng tải:

Công suất cần thiết:

𝑃𝑙𝑣=0,0024.q.v.L+0,00033.Q.L+0,006.Q.B=0,022 kW (4.3) Công suất cần thiết trên trục động cơ:

𝑃𝑐𝑡𝑑𝑐 =𝑃𝑙𝑣

𝜂 =

0,0220,86 = 0,025 𝑘𝑊

𝜂 = 𝜂đ (𝜂𝑜𝑙)3 𝜂𝑏𝑟 𝜂𝑘𝑛 = 0,95 0,993 0,96.0,98 = 0,86 (4.4)

Trong đó:

𝜂đ = 0,95 Hiệu suất bộ truyền đai

𝜂𝑜𝑙 = 0,99 Hiệu suất bộ truyền ổ lăn

𝜂𝑏𝑟 = 0,96 Hiệu suất bộ truyền bánh răng

𝜂𝑘𝑛 = 0,98 Hiệu suất bộ truyền khớp nối

Số vòng quay của tang trong một phút:

𝑛 = 60𝑣

𝑘 𝜋 𝐷 =

60.0.20,98.3,14.0,046 = 1,8

𝑣ò𝑛𝑔𝑝ℎú𝑡 (4.5) Trong đó:

𝑢𝑏𝑟 = 4 Tỉ sô truyền của bộ truyền bánh răng

𝑢đ = 2,8 Tỉ số truyền của bộ truyền đai

Số vòng quay của động cơ:

𝑛𝑠𝑏 = 𝑢𝑠𝑏 𝑛𝑙𝑣 = 20,6 vòng/𝑝ℎút (4.7)

Hình 4.3 Mô hình 3D băng tải chính

b) Cụm cấp lon

Lon rỗng có đường kính 7.5 mm được đặt trong 1 ống hình trụ có đường kính 100

mm, cơ cấu cấp lon được thực hiện bởi 1 xylanh đẩy đưa lon từ ống đến băng tải chính

Hiệu suất xilanh η = 0,8

Thời gian xilanh ra: 3s

Thời gian xilanh về: 5s

Theo các thông số trên ta tính ra đường kính tối thiểu của xilanh:

𝐷 = √ 𝐹 4

𝜂 𝑃 𝜋 = √

10.40,8.800000 𝜋 = 0,0044 𝑚 = 4,4 𝑚𝑚 (4.8)

=> Chọn theo tiêu chuẩn xilanh có D= 8mm

Lực đẩy tối đa của xilanh: Fra = η P A = η P.πD2