Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát tập trung quá trình sản xuất tại công ty cổ phần nhựa và bao bì hanel

Hệ thống điều khiển tự động máy cắt bao bì màng mỏng 2.1 Nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa màng mỏng 30 Chương 3.. Đề xuất phương án giám sát và theo dõi tập trung dây chuyền công ngh

-

NguyÔn §øc Thä

X©y dùng hÖ thèng theo dâi, gi¸m s¸t tËp trung qu¸ tr×nh s¶n xuÊt t¹i c«ng ty cæ phÇn nhùa vµ bao b× Hanel

LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt

Hµ Néi, N¨m 2008

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học mỏ - địa chất

-

Nguyễn Đức Thọ

Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát

tập trung quá trình sản xuất tại

công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n nµy lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh khoa häc nµo kh¸c

Hµ Néi, ngµy 12 th¸ng 8 n¨m 2008

T¸c gi¶ luËn v¨n

NguyÔn §øc Thä

Mục lục

1.2 Trang thiết bị thuỷ lực - khí nén cho hệ thống điều khiển và chấp

1.5 Lập lưu đồ GRAFCET mô tả hệ thống điều khiển máy ép nhựa 16 1.6 Hệ thống máy ép nhựa màng mỏng của Công ty cổ phần nhựa và bao

1.6.2 Nguyên lý hoạt động của máy đùn ép nhựa màng mỏng 23 Chương 2 Hệ thống điều khiển tự động máy cắt bao bì màng mỏng

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa màng mỏng 30

Chương 3 ứng dụng cơ cấu servo để điều khiển vị trí cho máy cắt

3.1.1 Định nghĩa 60 3.1.2 Mô tả hoạt động của cơ cấu điều khiển servo 61

3.2 Điều khiển cơ cấu servo thuỷ lực( khí nén) 73

3.4.2 Đặc tính lưu lượng định mức của một van servo 83

Chương 4 Đề xuất phương án giám sát và theo dõi tập trung dây chuyền công nghệ sản suất bao bì nhựa màng mỏng của Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel

92

4.2 Xây dựng hệ thống giám sát và theo dõi dây chuyền sản xuất bao bì

4.2.2 ứng dụng phần mềm Protool để giám sát hệ thống ép nhựa màng

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, nền công nghiệp nước ta đang trên đường phát triển, hiện đại hoá các dây chuyền sản xuất công nghiệp Tự động hoá các dây chuyền sản xuất công nghiệp là một xu hướng tất yếu nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và giảm giá thành sản phẩm

Điều khiển tự động công nghệ sản xuất nhựa, nhất là nhựa màng mỏng

là một nhu cầu tất yếu của sản xuất Công nghệ sản xuất bao bì nhựa màng mỏng mới được thực hiện ở nước ta, nên việc nắm vững hệ điều hành, các thiết

bị điều khiển hiện đại là một đòi hỏi cấp thiết đối với cán bộ kỹ thuật làm việc trong lĩnh vực này Đề tài "Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát tập trung quá trình sản suất tại Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel" xuất phát từ yêu cầu thực tế của nhà máy nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống điều khiển, giám sát và theo dõi công nghệ sản xuất bao bì nhựa màng mỏng là yêu cầu cấp thiết của nhà máy, giúp cho việc điều hành thuận lợi

2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại vào các thiết bị trong dây chuyền công nghệ ép nhựa màng mỏng

- ứng dụng cơ cấu điều khiển servo vào điều khiển vị trí để nâng cao độ chính xác điều khiển

- Đề xuất phương án giám sát và theo dõi tập trung dây chuyền sản xuất của nhà máy

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu là các thiết bị ép nhựa và sản xuất bao bì màng mỏng tại Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel

4 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát và đánh giá hệ thống điều khiển hiện nay của dây chuyền sản xuất ép nhựa của Công ty cổ phần Hanel xốp nhựa

- Hệ thống điều khiển tự động trong các thiết bị sản xuất bao bì màng mỏng của Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel

- ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại vào thiết bị cắt bao bì Model:QTD 850-S2

- Đề xuất phương án giám sát và theo dõi tập trung dây chuyền công nghệ ép nhựa màng mỏng

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thực nghiệm: Thu thập các số liệu từ cơ sở sản xuất để

đánh giá và làm cơ sở cho việc nghiên cứu áp dụng các bộ điều khiển hiện đại vào thiết bị ép nhựa

- Sử dụng phần mềm Matlab để mô phỏng hệ thống, từ các kết quả mô phỏng có thể đánh giá về sự làm việc của hệ thống

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Dây chuyền sản xuất bao bì nhựa màng mỏng mới được sử dụng ở nước

ta, nhưng nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu rất lớn Để đáp ứng yêu cầu về chất lượng sản phẩm, các doanh nghiệp đ nhập những thiết bị mới điều khiển tự động hoàn toàn Hệ thống điều khiển của các thiết bị này rất hiện đại, việc tìm hiểu, nghiên cứu chúng là một công việc phức tạp và cần thiết để cán bộ kỹ thuật Việt nam có thể hiểu, nắm vững, vận hành, sửa chữa

và chủ động thay thế khi hết thời gian bảo hành

Các bộ điều khiển hiện đại sử dụng trong các thiết bị cũng cần nghiên cứu một cách có hệ thống để làm sáng tỏ các ứng dụng vào thực tế Sử dụng

các phần mềm mạnh để mô tả các hệ thống điều khiển hiện đại trong các thiết

bị ép nhựa màng mỏng có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đại học Bách Khoa Hà Nội đ tận tình giảng dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình học tập

Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ công nhân viên Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel đ đóng góp, giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn

Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu làm luận văn thạc sỹ kỹ thuật, mặc dù đ cố gắng nh−ng không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy tôi rất mong nhận đ−ợc sự đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và những đồng nghiệp quan tâm

Hà Nội, ngày 12 tháng 8 năm 2008

Tác giả luận văn

Nguyễn Đức Thọ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP NHỰA Trong những năm gần đây, vật liệu nhựa đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng như sinh hoạt

Trên thị trường nước ta đã có rất nhiều các loại máy ép nhựa của các hàng khác nhau như hãng Shin han, Jieyu, Fu chun shin của Trung Quốc, Festo của Đức

Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel đã chuyển hướng mở rộng sản suất các sản phẩm nhựa, đặc biệt các bao bì nhựa màng mỏng Dưới đây luận văn sẽ trình bầy cụ thể công nghệ ép nhựa đang được sử dụng ở nước ta 1.1 Các kiểu máy ép nhựa:

1.1.1 Máy ép kiểu nằm - hệ thống điều khiển thủy lực ( hình 1-1)

Hình 1.1 – Máy ép nhựa kiểu nằm - điều khiển thủy lực 1.1.2 Máy ép kiểu nằm - Hệ thống điều khiển điện ( hình 1-2)

Hình 1.2 – Máy ép nhựa kiểu nằm - điều khiển điện

1.1.3 Máy ép kiểu nằm , hệ thống điều khiển điện - thủy lực ( hình 1-3)

Hình1.3 – Máy ép nhựa kiểu nằm, điều khiển điện - thủy lực

1.1.4 Máy ép nhựa kiểu đứng , hệ thống điều khiển điện ( hình 1-4)

Hình 1.4 – Máy ép nhựa kiểu đứng , điều khiển điện

Hình1.5 – Máy ép nhựa kiểu đứng , điều khiển thủy lực 1.1.5 Máy ép nhựa kiểu đứng, hệ thống điều khiển thủy lực ( hình 1-5)

1.2 Trang thiết bị thủy lực – khí nén cho hệ thống điều khiển và chấp hành của máy ép nhựa:

Hình 1.6 Van điều khiển và piston

Hình 1.7 – Các thiết bị thủy lực khác cho máy ép nhựa của hãng Festo 1.3 Cấu tạo của máy ép nhựa

Máy ép nhựa (Điều khiển thủy lực) gồm ba phần chính: Phần phun, phần khuôn và phần bàn kẹp

Trong phần phun (Ịnjection unit) bao gồm: Bơm thủy lực (Hydraulic pump), Động cơ thủy lực và hộp số (Hydraulic motor and gears), phễu tiếp nhiên liệu (Hopper), thùng chứa dầu (Barrel), bộ phát nhiệt (Heaters), vòi phun (nozzle)

Trong phần khuôn (Mold unit) bao gồm: Tấm ép cố định (Stionary Platen), tấm ép chuyển động (Stationary Platen) và hai má ép (Mold)

Trong phần bàn kẹp (clamping unit) bao gồm: Bơm phụt (Ejector), bộ phận kẹp, thanh nối và tấm ép sau

Hình 1.8 Máy ép nhựa dùng hệ thống điều khiển thủy lực

Hệ thống bao gồm: Bộ điều khiển nhiệt độ nước (Water temperature controller), đường ống dẫn thủy lực (Hydraulic line), khung (Frame), tủ điện nguồn (Electric power cabinet), động cơ điện (Electric motor), bộ phận trao đổi nhiệt (Heat exchanger)

Hình 1.9 Máy ép nhựa dùng hệ thống điều khiển điện – thủy lực

Cấu tạo chi tiết bộ phận chế biến và cấp nhựa nóng ( hình 1-10 a,b,c,)

Hình 1-10a

Hình 1-10 b

Hình 1.10 a, b,c, – Chi tiết bộ phận chế biến và cấp nhựa nóng

Các bộ phận cụ thể của thiết bị chế biến và cấp nhựa nóng bao gồm: Động cơ (Motor), hộp giảm tốc (Gear reducer), phễu tiếp liệu (Hopper), họng cấp liệu (Feed throat), cảm biến nhiệt (cặp nhiệt ngẫu thermo couple), bộ sinh nhiệt (Heater), vít xoắn (Screw), thùng chứa (Barrel), cổng ép (Ejector Pins),

má ép (mold), hộc chứa nhựa (Cavity), họng phun (Nozzle), nhựa tan (melted plastic), xi lanh (cylinder), động cơ điều khiển trục vít (Screw drive motor) 1.4 Hệ thống điều khiển máy ép nhựa

Sơ đồ điều khiển hệ thống thủy lực máy ép nhựa cho trên hình 1-11 Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau:

Ban đầu PISTON ở vị trí bên trái đè vào công tắc hành trình I5, trục vít SCREW ở bên phải đè vào công tắc hành trình I4 tức là xi lanh chưa có nhựa

đủ cần thiết, hệ thống ở trạng thái S0 ban đầu, S0 sẽ bị Reset ngay khi bộ Heater hoạt động do tín hiệus S1

Nhấn nút bấm thủy lực START I0 thì I0=1 và với I5, I4 đang bằng 1; cổng AND có giá trị là 1, đưa vào đầu S1+ của phần tử nhớ S1 để Set cho phần

tử này, trong khí tín hiệu Reset của nút bấm STOP I6 chưa có nến đầu ra S1=1,

qua bộ chuyển đổi thủy lực - điện (P/I) cho phép đóng điện cho bộ Heater cho đến khi nào có tín hiệu dừng STOP I6

Bộ Heater làm nóng xilanh tới nhiệt độ cần thiết t* qua bộ chuyển đổi điện - thủy lực I/P Khi nhiệt độ đã đạt được, piston vẫn đè lên công tắc hành trình I5 và trạng thái ban đầu, đèn tín hiệu sáng, cho phép cấp nhiên liệu (ENABLE FEEDING LIGHT) cũng theo nguyên tắc Set của phần tử nhớ

Hình 1-11 Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực máy ép nhựa

Khi nhiên liệu đầy tín hiệu mức nhựa (PLASTIC LEVEL) I1=1 báo đã đầy nhiên liệu và yếu cầu PISTON thực hiện hành trình A+ về phía bên phải

để đóng khít khuôn, sẵn sàng cho giai đoạn phun nhựa nhờ phần tử nhớ S3, đồng thời phần tử nhớ S3 và với I1 bằng 1 quay lại Reset S2 làm cho đèn tìn hiệu tắt, báo không được phép cấp liệu tiếp

Khi PISTON thực hiện xong hành trình phải A+, nó đè vào cảm biến vị trí I2 báo sẵn sàng đợi nhựa nóng chảy phun vào thì động cơ điều khiển trục vít SREW DRIVING MOTOR sẽ quay, đẩy trục vít sang trái thực hiện hành trình B+, nhờ phần tử nhớ S4 qua bộ chuyển đổi khí thủy lực - điện P/I Đồng thời S4 quay lại Reset S3 để cắt điều khiển cho PISTON

Khi trục vít SCREW đã thực hiện phun nhựa đầy khuôn, nó tác động đè lên I5 và với S4 đang bằng 1 để Set cho phần tử nhớ S5 qua phần tử thủy lực - điện cấp cho bộ TIMER tính thời gian, đồng thời S5 quay lại Reset S4 cắt điều khiển cho động cơ

Khi bộ TIMER đã đủ thời gian tg=tg*, tín hiệu điện này được chuyển thành tín hiệu thủy lực qua bộ chuyển đổi P/I và với S5 Set phần tử nhớ S6

điều khiển động cơ thực hiện hành trình B- kéo trục vít SCREW về để chuẩn

bị cho lần cấp liệu theo, đồng thời tín hiệu S6 quay lại Reset S5 cắt bộ đếm thời gian

Khi SCREW đã về tới trạng thái ban đầu nó đè vào I4 =1, và với S6 để Set cho S7 điều khiển PISTON thực hiện hành trình A- kéo PISTON về vị trí ban đầu, đồng thời S7 cắt tín hiệu điều khiển động cơ bằng cách Reset S6

Khi PISTON đã về đến vị trí ban đầu nó đè vào I5 để sẵn sàng Set S2cho chu trình tiếp theo S2 sẽ thực hiện Reset S7 để cắt tín hiệu điều khiển hành trình PISTON A-

Nếu bấm nút STOP I6 sẽ thực hiện Reset S1 làm mất tín hiệu duy trì của bộ làm nóng Heater Bộ Heater không hoạt động làm cho nhiệt độ t< t*

và ngay lập tức không cho phép cấp liệu thêm Các tín hiệu tiếp theo sẽ lần

lượt thực hiện cùng hành trình Nếu án nút STOP giữa hành trình, thì PISTON thực hiện hành trình A- cho đến khi gặp I5, động cơ thực hiện hành trình B- cho đến khi gặp I4 và Reset tất cả các trạng thái của các bộ khác Lúc này, người điều khiển giữ nút I6 cho đến khi xuất hiện trạng thái ban đầu S0 lại

có điện báo đèn cho biết hệ thống đang dừng hoạt động

1.5 Lập lưu đồ GRAFCET mô tả hệ thống điều khiển máy ép nhựa

GRAFCET là công cụ mô tả các quá trình điều khiển tự động theo trình

tự Qua đó ta có thể dễ dàng lập trình bằng các ngôn ngữ máy GRAFCET mô

tả quá trình điều khiển máy ép nhựa được trình bầy trên hình 1-12 và 1-13

Hình 1-12 - GRAFCET mô tả hành trình làm việc

Hình 1-13 GRAFCET có thêm các điều kiện vượt chuyển

Phương trình mô tả GRAFCET như sau:

s1=I4.I5.I0 s2+=t.s1.I5 s2−=s3

+ 3

s =I1.s2 s3−=s4

+ 4

s =I2.s3 −

4

s =s5

+ 5

s =I3.s4 s5−=s6

+ 6

s =tg.s5 s6−=s7

+ 7

s =I4.s6 −

7

s =s2

Hệ thống cần một tác động để thực hiện trình tự dừng hệ thống Do đó phải thêm vào nút bấm thủy lực Stop I6 và hiệu chỉnh lại trạng thái S1 như sau:

+

1

s =S0.I0 s1−=I6

+ 2

s =t.s1.I5 s2−=s3+I6

+ 3

s =I1.s2 s 3−=s4 + I6

+ 4

s =I2.s3 s4−=s5 + I6

+ 5

s =I3.s4 −

5

s =s6 + I6

+ 6

s =tg.s5 s 6−=s7 + I6

+ 7

s =I4.s6 s7−=s2

S6 =

_ 4

I I6

S7 =

_ 5

I I6

S0+= I4.I5

S0- = S1 1.6 Hệ thống máy ép nhựa màng mỏng của Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel

Để đạt năng suất cao và sản phẩm có chất l−ợng , nhà máy đ chú trọng

đến quy trình sản xuất thử và cũng nh− quy cách kiểm tra chất l−ợng sản phẩm Sơ đồ công nghệ cho trên hình 1-14

Sản phẩm phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Kích thước của túi theo đơn vị đặt hàng, sai số cho phép ±5 %

- Độ dày màng mỏng từ 8 ữ 50 àm, sai số cho phép ±5 %

So sánh với

sp mẫu -Màu sắc -Chất liệu

So sánh với

sp mẫu

QC kiểm tra

P KH xác nhận

Sản xuất hàng loạt theo đơn

Xác nhận giá trị sử dụng

Kết thúc m

hàng

1

- Kích thước, hình dáng

- Màu sắc của túi

- Chất liệu (dẻo, dai)

- Hình dáng quai túi theo mẫu túi Độ gập cạnh theo yêu cầu của khách hàng

- Màu sắc theo mẫu túi, mẫu mầu Thân thiện với môi trường

1.6.1 Dây chuyền công nghệ ép nhựa màng mỏng ( hình 1-15)

Nguyên liệu đầu vào

Nguyên liệu đầu vào là các loại nhựa nhiệt dẻo (là loại nhựa khi bị gia nhiệt thì nó chuyển từ dạng rắn sang dạng dẻo, và khi thôi gia nhiệt nó lại chuyển thành dạng rắn) Polyethylene (PE) là loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ thổi màng mỏng, đặc biệt là PE tỷ trọng cao (HDPE: High Density Polyethylene) So với PE tỷ trọng thấp (LLDHE: Linear Low Density Polyethylene), khi cần độ cứng cao, HDPE cho hiệu quả kinh tế cao hơn do thành (màng) của sản phẩm có thể làm mỏng hơn Nguyên liệu của nhà máy chủ yếu được nhập khẩu từ Malaixia, Thailand, hay Saudi Arabia Ngoài ra, nhà máy cũng sử dụng nhiều từ nguồn nguyên liệu trong nước và

Đóng cuộn Cắt dán

cũng đ tự tái chế được phần nào nguyên liệu sử dụng Tiêu chuẩn của hạt nhựa:

- Hạt nguyên chất: trắng, trong theo tiêu chuẩn

- Hạt tái chế, Taican: đạt tiêu chuẩn so với mẫu khi sản xuất thử nghiệm

- Hạt mầu: theo tiêu chuẩn và theo yêu cầu

Cần lưu ý rằng hạt nhựa đưa vào sản xuất phải là nhựa PE, nhựa PP không thích hợp để sử dụng trong công nghệ ép nhựa (hạt nhựa PP giòn hơn

và sử dụng công nghệ làm mát bằng nước, hạt nhựa PE dẻo và dai hơn, sử dụng công nghệ làm mát bằng khí)

do điều kiện bảo quản mà đôi khi các hạt nhựa bị ẩm thì phải sấy khô chúng nhờ máy sấy nguyên liệu Máy sấy nguyên liệu gồm hai bình trộn, một bộ cấp nhiệt, một máy cấp khí nén, một động cơ cung cấp điện Các thông số kỹ thuật cho trong bảng 1-1

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của động cơ máy sấy

Dong bu ring blower

Dbr – 202

50 Hz 1,5 kW

220 – 220 V

380 – 415 V 6,3A/3,8A 2800/min

60 Hz 1,75 kW

220 – 240 V

380 – 440 V 6,7A/3,7A 3380/min

Để sản xuất túi màu hay do yêu cầu của khách hàng về chất lượng sản phẩm mà ta có tỷ lên trộn giữa các loại hạt cho phù hợp Việc trộn hạt nhựa chỉ thực hiện khi các hạt đ được sấy khô và được trộn nhờ máy trộn nguyên liệu

Sản phẩm đầu ra của công đoạn ép đùn (qua bộ phận in nếu có) được cuốn vào thành từng lô

Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà ta có những mẫu in khác nhau Dựa vào những mẫu in đó mới có thể đặt khắc trên lô in chính xác Trước khi vào công đoạn in, dây chuyền túi (lúc này đ ở dạng màng nguội và được gấp mép) được cho đi qua hộp tia lửa điện (cường độ dòng điện I = 3 - 4 A), làm như vậy màng túi sẽ được tích điện và dễ bám mực hơn

Cấu tạo của máy in gồm những phần chính: mực in (ban đầu mực in

được pha trộn với dung môi theo tỷ lệ 1 mực + 3 dung môi, trong quá trình sản xuất pha thêm dung môi và kiểm tra theo bảng mầu), máng mực in, một quả lô có khắc họa tiết cần in, một quả lô chèn và dao gạt mực Phần họa tiết trên quả lô thứ nhất được làm nhám và trũng sâu hơn so với phần còn lại của quả lô Quả lô chứa họa tiết sẽ được quay trong máng chứa mực in, sau đó dao gạt mực sẽ gạt hết phần mực in có trên phần nhẵn của quả lô Do phần khắc họa tiết nhám và trũng nên mực vẫn đọng lại, đồng thời có sự tác động của quả lô chèn phía trên nên họa tiết sẽ được in vào túi( hình 1-16)

Hình 1.16 Lô in hoạ tiết

Phần nhám Phần nhẵn

Công đoạn cắt dán

Công đoạn này được thực hiện tự động hoàn toàn nhờ máy cắt Queen’s

Đây là công đoạn quan trọng nhất trong dây chuyền sản xuất nhựa màng mỏng Và cũng là công đoạn ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến nhất của công nghệ ép nhựa màng mỏng hiện nay ở công đoạn này, túi sẽ được cắt, dán, đột dập theo yêu cầu của khách hàng về chiều dài, hình dạng quai của túi sản xuất

Đây là một công đoạn rất quan trọng, đòi hỏi tính chính xác nên luôn phải có người vận hành máy theo dõi Người vận hành máy phải:

- Kiểm tra đường dán của túi 05 phút/ 1 lần bằng thị giác, đường dán phải đẹp, không bị non nhiệt hoặc quá nhiệt

- Kiểm tra độ bền túi 1 lần/1 lô bằng túi cát có trọng lượng gấp 1-2 lần trọng lượng định mức của túi (VD: kiểm tra túi có trọng lượng định mức là 3

kg, ta dùng túi cát có trọng lượng là 3
6 kg, treo trên móc sau 10 phút túi không rách là đạt tiêu chuẩn)

- Kiểm tra độ lệch của quai túi bằng cách đo độ rộng của hai quai với sai số ± 0,5 cm (kiểm tra bằng thước lá 05 phút/ 1 lần)

Công đoạn đóng gói và nhập kho

Đây là công đoạn duy nhất trong dây chuyền công nghệ sản xuất nhựa thưc hiện bằng tay Sau công đoạn cắt dán, người công nhân phải kiểm tra chất lượng túi theo những tiêu chuẩn chất lượng đ được quy định

1.6.2 Nguyên lý hoạt động của máy đùn ép nhựa màng mỏng

Hiện nay trên thị trường có hai công nghệ ép: công nghệ ép phun và công nghệ ép đùn ép phun là công nghệ ép định hình, theo khuôn mẫu Do

đặc thù riêng nên trong ngành công nghiệp ép túi nhựa màng mỏng, người ta

sử dụng công nghệ ép đùn Tại nhà máy HANPAD, hiện đang có 12 máy ép

đùn nhựa nhn hiệu SAMA của Đài Loan ( bảng 1-2)

Sama plastic machinery sdn Bhd Model LTC 55H

Volt 415 V MFG DATE: 2007/04 Serial No 1170

- Bộ phận có chức năng hoàn thiện sản phẩm đầu ra

Dưới đây là các bộ phận chính cấu thành nên máy đùn ép nhựa màng mỏng:

* Trục vít

Hình 1.17 Trục vít và các bộ phận liên quan Trục vít này có rnh xoắn Một cặp với trục vít là thanh trụ bao ngoài Khi trục vít quay, nhựa sẽ được đùn đi theo các rnh xoắn của nó Trong quá

Trục vít Thanh trụ

Bếp nhiệt Quạt làm mát

trình vận hành máy, nhiệt độ làm nóng chảy nhựa phải luôn được đảm bảo, nếu nhựa cứng sẽ dẫn đến tình trạng gy vỡ các rnh xoắn của trục vít

Để đảm bảo nhựa đi hết trong thanh trụ, một phần nhờ vào tốc độ của

động cơ, ngoài ra giữa thanh trụ bao ngoài và trục vít phải có một độ khít nhất

định Độ khít này không được rộng quá nhưng cũng không được nhỏ quá để tránh sự mài mòn Tốc độ của trục vít được điều chỉnh nhờ một bộ biến tần

Nếu chỉ dựa vào tốc độ mà motor cung cấp cho trục vít, thì tốc độ trục vít quay sẽ không được ổn định Để khắc phục tình trạng này, ta dùng một bộ dây cua- roa và hộp số Chúng có chức năng làm ổn định và đảm bảo tốc độ trục vít Bộ giảm tốc của hộp số giúp điều chỉnh tốc độ của động cơ phù hợp với tốc độ của trục vít, và đảm bảo công suất của động cơ

* Đầu và khuôn thổi

Nhựa đặc quánh được đẩy đi nhờ trục vít và thanh trụ bọc ngoài đi đến

đầu thổi có hình dạng như hình trên Đầu thổi là một hình trụ rỗng, một đầu lắp chặt với khuôn thổi, một đầu được “vót nhọn”, nằm trong thanh trụ bọc ngoài Một đoạn giữa trên đầu thổi được thiết kế có đường kính nhỏ hơn, và trên đó có nhiều lỗ hổng tròn Nhựa được đùn đến đầu thổi, được giàn đều ra theo hình của đầu vót, sau đó gặp đoạn có đường kính nhỏ hơn, dòng nhựa lọt vào trong khoảng rỗng của đầu thổi, và được đùn tiếp lên trên khuôn thổi Bao ngoài đoạn A là một tấm lưới chặn, tấm lưới này có tác dụng lọc sạch bụi bẩn nhựa trước khi bước vào giai đoạn thổi màng

Nhựa sau khi qua đầu thổi được đưa đến khuôn thổi, tại đây một lần nữa nhờ bát giàn nhựa, nhựa được phân phối thành dạng hình trụ quanh thanh dẫn hướng Dòng nhựa được định vị và giới hạn nhờ thanh dẫn hướng bên trong và khuôn ngoài Trên khuôn ngoài là một hệ thống bulong đai ốc Để chỉnh độ dày mỏng của màng ta chỉnh các bulong đai ốc này Sự điều chỉnh này cần thiết phải chính xác, nếu không sẽ dẫn đến tình trạng màng thổi bị lệch, ảnh hưởng đến hình dáng và chất lượng túi

Kích thước của túi, bóng màng túi phụ thuộc vào kích thước của khuôn thổi Vì vậy cần phải lựa chọn được kích thước khuôn cho phù hợp:

* Bếp nhiệt (415V, 400 kW, 107 x 35)

Nhựa được nóng chảy trong trục vít nhờ nhiệt Nhiệt được lấy từ các bếp nhiệt Tùy vào chất lượng đầu vào mà đặt nhiệt

độ cho bếp nhiệt một cách thích hợp Nhiệt độ của bếp nhiệt phải đảm bảo trùng với nhiệt độ đ đặt tại biến tần Thường thì trên một trục vít bố trí 4 bếp nhiệt, tùy theo từng loại máy nhưng các bếp nhiệt phải được phân bố sao cho nhiệt độ trên trục vít phải đạt tiêu chuẩn và được phân

bố đều trên toàn trục vít Khi đặt nhiệt độ cho các bếp nhiệt, ta phải tính toán nhiệt độ của từng bếp nhiệt sao cho phù hợp để không gây quá nhiệt Ngoài Hình 1.19: Bếp nhiệt

ra, tại đầu thổi cũng có hai bếp nhiệt để duy trì nhiệt độ nóng chảy của nhựa, tránh tình trạng nhựa khô trong quá trình lên khuôn thổi

và trong trục vít Vận tốc của quạt thổi liên quan đến đường kính và độ dày màng túi Muốn giảm đường kính của màng, ta tăng vận tốc của quạt thổi bằng cách mở bộ giảm chấn Ngược lại để tăng đường kính của màng, ta phải giảm vận tốc của quạt thổi bằng cách đóng bộ giảm chấn

* Máy chứa khí

Để thổi được màng túi, cần có hai luồng khí phụ trợ Các nguồn khí này được lấy trực tiếp từ hệ thống khí nén của nhà máy Một luồng khí được thổi thẳng, trực tiếp vào bên trong bầu màng túi, luồng khí thứ hai thổi từ hai bên sườn túi Ngoài tác dụng làm nguội, kết hợp hai luồng khí này ta có thể chỉnh

được kích thước màng túi như mong muốn

Lưu lượng của luồng khí thứ nhất dễ dàng

được chỉnh định bằng van khí Luồng khí thứ hai phải được thổi đều xung quanh màng khí từ dưới lên trên, dọc theo sườn túi Nếu tốc độ và lưu lượng khí này càng lớn thì bầu của màng khí này càng xuống thấp và ngược lại Hình 1.20: Đường đi

của khí nén trong máy

Luồng khí thứ hai này, trước khi đưa vào sử dụng, được tích qua một máy chứa khí Khí được chia ra sáu luồng, phân bố đều xung quanh khuôn thổi

* Tấm dẫn hướng và bộ guồng cuốn

Nhiệm vụ của tấm dẫn hướng là để chỉnh độ rộng của túi và độ rộng của hông túi, nhờ việc chỉnh lại vị trí của các tấm dẫn hướng Bề mặt của tấm dẫn hướng ảnh hưởng trực tiếp tới túi Cần làm sạch tấm dẫn hướng khi bề mặt của

nó bị bẩn Quan trọng hơn là không được uốn cong hoặc gây hư hại tấm dẫn hướng, màng ép đùn bị ảnh hưởng thậm chí chỉ bởi một vết xước nhẹ trên tấm dẫn hướng

Một cặp với tấm dẫn hướng là bộ guồng cuốn Bộ guồng cuốn gồm hai trục lăn, một trục lăn bằng sắt và một trục lăn cao su, có tác dụng lăn túi phẳng trước khi cuốn lô Trục lăn bằng sắt như một bộ tì, trục lăn cao su lèn chặt màng túi hơn nhờ lực đàn hồi mà nó tạo ra Vị trí tương đối của hai trục lăn được tính toán kĩ lưỡng để khí trong bầu màng túi không thể theo màng túi qua bộ guồng cuốn

hạt nhựa từ dạng rắn chuyển sang dạng keo Các dòng keo đi theo trục vít có rnh xoắn đưa đến khuôn thổi, khuôn thổi có hai bếp nhiệt nữa để đảm bảo nhiệt độ của nhựa Cạnh bộ gia nhiệt có lắp đặt các quạt gió, các quạt này hoạt động khi nhận được tín hiệu của cảm biến nhiệt độ báo nhiệt độ thực tế lớn hơn nhiệt độ đặt, chúng có chức năng làm giảm nhiệt độ của các lò nhiệt Dòng nhựa dạng keo được đùn lên đầu thổi Sau khi ra khỏi đầu thổi dòng nhựa chuyển sang dạng màng nhờ hai luồng khí Màng túi được định vị bởi các vòng đệm, có thể thay đổi đường kính phù hợp với đường kính của màng túi

Trước khi được quấn lô, ta phải thực hiện gấp hông màng túi theo yêu cầu Đối với những túi có yêu cầu tạo nhám bề mặt hay in họa tiết thì trước khi vào quấn lô sẽ được đi qua bộ phận tạo nhám hoặc in ấn

Hệ thống điều khiển máy cắt bao bì màng mỏng sẽ được trình bầy chi tiết ở chương 2

Chương 2

Hệ thống điều khiển tự động máy cắt bao bì màng mỏng của Công ty cổ phần nhựa và bao bì Hanel

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa màng mỏng

Nhà máy hiện đang có 12 máy cắt Trong đó có 4 máy cắt của hng QUEEN’S, cắt và dán nóng túi nhựa màng mỏng Còn lại là các máy cắt của hng SAMA, các máy này dùng phương pháp cắt nguội Máy cắt QUEEN”S cho năng suất cao hơn nhưng chiều dài và chiều rộng túi lại bị giới hạn Máy SAMA sử dụng công nghệ cắt nguội nhưng có thể cắt được những túi với kích

cỡ lớn (chiều dài tối đa là 110cm, chiều rộng tối đa là 80cm) Luận văn chỉ trình bày hệ điều khiển máy cắt của Hng QUEEN'S (hình 2.1)

Hình 2.1: Hình chiếu đứng và chiếu bằng của máy cắt queen’s Máy gồm hai máy nhỏ cấu thành: phần máy chính và phần máy đột dập Phần máy chính có nhiệm vụ kiểm tra sản phẩm đầu vào, cắt (nóng) túi theo chiều dài đặt và dán (nóng) đáy và quai túi Phần máy đột dập có nhiệm

vụ tạo quai cho túi và gập cân túi Máy đột dập và máy chính phải được đặt

thẳng hàng nhau, được cố định bằng các guốc hm định vị máy Khi máy đ hoàn tất lắp đặt và điều chỉnh cơ bản, thì không được điều chỉnh bất cứ bộ phận nào bên trong trừ phi cần thiết Máy sử dụng tất cả 4 động cơ, một động cơ chính (2HP) và 4 động cơ phụ (1/2HP) Các động cơ này hoạt động liên

động với nhau Khi khởi động phải khởi động động cơ chính trước tiên, ta không thể khởi động các động cơ phụ nếu chưa khởi động động cơ chính 2.1.1 Cấu tạo của các bộ phận chính

* Giá tiếp liệu

Gồm hai bộ phận cấu thành: khung xuất và cần lắc xuất Chuyển động lên xuống của khung xuất và cần lắc xuất đều được thực hiện nhờ các van điều khiển bằng tay Nếu muốn thay quả lô cắt, phải hạ khung xuất xuống, sau đó, cho quả lô mới vào, điều khiển khung xuất đi lên, cuối cùng phải hạ cần lắc xuất xuống vị trí thích hợp Cần lắc xuất có gắn trục lăn cao su, được điều khiển bởi một động cơ, gọi là động cơ tiếp liệu Sự chuyển động của bánh xe

có tác dụng cấp liệu liên tục, phù hợp cho dây chuyền sản xuất

Trục lăn cao su tiếp liệu trên cần lắc xuất có tác dụng lèn chặt lô túi nhưng không làm rách túi nhờ độ đàn hồi của cao su là phù hợp

* Bàn chặn túi

Được liên động với cặp cảm biến tiếp liệu Khi không có tín hiệu của cảm biến, tức là hết nguyên liệu hay xảy ra sự cố đứt băng nguyên liệu thì bàn dập túi này sẽ tự động dập túi Việc làm này tránh được việc kéo lại của túi để tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất làm việc

* Máy hàn kín và bệ tiếp xúc

Máy hàn kín và bệ tiếp xúc túi được cấp nhiệt bởi một bộ cấp nhiệt Máy sẽ không hoạt động nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp ( ± 40oC ) so với nhiệt độ trong suốt quá trình vận hành Máy hàn kín bao gồm thanh hàn kín (một thanh hàn đáy túi, một thanh hàn quai túi) và dao cắt nóng, được điều khiển bởi động cơ chính và tốc độ dập của máy hàn kín được điều chỉnh phù

hợp với độ dài yêu cầu của túi sản xuất Bộ phận phía dưới của máy hàn kín là

bệ tiếp xúc túi, có tác dụng như một thớt đỡ khi máy hàn kín hoạt động

* Giá đỡ kim nóng

Trên giá đỡ kim nóng có các kim nóng và kim lạnh, các kim này có tác dụng định vị túi sau khi cắt dán Do giá đỡ liên tục di chuyển lên xuống dọc theo chuyển động của của khối lắp ghép kim nóng, vì vậy cần tra thêm dầu bôi trơn vào khe hở giữa giá đỡ và khối lắp ghép kim nóng hàng ngày

Nếu kim lạnh không thể dập qua túi trong suốt thời gian sản xuất túi, rất

có thể là do kim lạnh đ bị biến dạng hoặc không đủ sắc (do tích trữ túi trong một thời gian dài) Trong trường hợp này bắt buộc phải thay kim lạnh mới Chú ý rằng tất cả các thao tác trên đều phải thực hiện trong điều kiện máy dừng để tránh nguy hiểm

* Bộ phận xoay chải túi

Nằm ngay sau bộ phận cắt dán túi Nhờ có bộ phận này mà phần nào tránh được tình trạng nhồi túi phía sau Tốc độ của bộ phận này được điều khiển bởi động cơ, nhờ núm điều chỉnh xoay chải trên bảng điều khiển

* Bộ phận đột dập

Bộ phận đột dập quai túi gồm khuôn dập ở phía trên và thớt đỡ ở phía dưới Khuôn dập được điều khiển lên xuống bằng một hệ thống xi lanh pittong Thớt đỡ ở phía dưới được gắn với bộ phận xoay tự động Sau mỗi lần đột dập, thớt đỡ phía dưới sẽ xoay một góc, tránh tình trạng các vết đột dập chồng lên nhau, rút gắn thời gian sử dụng của thớt và ảnh hưởng đến chất lượng đột dập Khi đột dập, khuôn dập hạ xuống, thớt đỡ cũng lún xuống một khoảng l, điều này giúp tăng chất lượng dập và bảo vệ bộ phận đột dập

Hình 2.2 Bộ phận đột dập

* Bàn gập túi

Để thuận tiện cho quá trình đóng gói sản phẩm, sau khi đột dập quai túi, túi sẽ được gập đôi bằng bàn gập túi Bàn gập túi gồm hai bộ phận: bệ giữ túi và bộ phận hỗ trợ gập túi, có thể di chuyển lên xuống

* Tay gắp

Trong quá trình sản xuất, ta cần tính toán độ mở của tay gắp sao cho tay gắp có thể gắp chắc chắn số lượng túi đ đặt Tùy theo số lượng tệp túi dày hay mỏng mà ta phải điều chỉnh lại độ mở của tay gắp (điều chỉnh van điều chỉnh luồng khí hay vít sáu cạnh bên trong của tay gắp) Động cơ điều khiển tay gắp cùng một loại với động cơ tiếp liệu

* Băng bàn chuyền

Băng bàn chuyền, nói chung, có tác dụng đưa túi đ gia công đến vị trí

đóng gói Phải luôn đảm bảo độ căng của băng chuyền Nếu băng bàn chuyền quá lỏng hoặc quá chặt, đều gây ảnh hưởng đến sự truyền tải Khi phát hiện hiện tượng này, ta cần điều chỉnh trục lăn băng chuyền cho thích hợp Tùy thuộc vào sự trùng hay căng của băng chuyền mà điều chỉnh trục lăn của băng chuyền về phía trước hoặc về phía sau Việc điều chỉnh phải được điều chỉnh trong tình trạng dừng máy để tránh nguy hiểm

* Xi lanh tăng áp

Dùng để điều khiển chuyển động lên xuống của bộ phận đột dập Dầu máy được tra vào xi lanh tăng áp là dầu máy #68 Mức của dầu máy được giới hạn trong giới hạn MIN-MAX trên ống dầu áp suất trong xi lanh áp suất

được đo bởi áp kế Mức áp suất khí tối đa sẽ không được vượt quá 6kg, và mức

áp suất trong xi lanh tăng áp sẽ không được vượt quá 80kg Sự lựa chọn và

điều chỉnh mức áp suất rất quan trọng đến sự hoạt động của bộ phận đột dập Nếu áp suất quá cao khuôn cắt sẽ không thể đi lên

* Ampe kế

Ampe kế chỉ mức dòng điện được sử dụng Nếu giá tri dòng điện quá thấp, nó sẽ ảnh hưởng tới nhiệt độ dao dán và cắt túi, tạo ra một sản phẩm túi

kém chất lượng Cần lưu ý mối liên hệ giữa tốc độ máy và độ dày của túi Trong khi sản xuất các túi có độ dày 0.5 mm, tốc độ máy đạt mức sản xuất

được 230 chiếc với dòng điện được mặc định ở 150 – 200 A

2.1.2 Nguyên lý hoạt động (Sơ đồ nguyên lý cho trên hình 2.3)

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa màng mỏng

Đầu vào của máy cắt là sản phẩm đầu ra của máy đùn ép nhựa: màng túi được cuốn dưới dạng lô Trong quá trình vận hành, trước tiên màng túi

được kiểm tra nhờ một bộ cảm biến quang, nếu màng túi không đủ độ rộng quy định hay lô cuốn bị đứt giữa chừng thì máy dừng lập tức

Sau đó, dây chuyền này đi qua bộ phận cắt dán nóng Nhờ vào các chỉ

số trên bảng điều khiển, ta biết được số lượng túi cần cắt và dán trong một chu trình làm việc của dao cắt dán Để thiết lập được các chỉ số trên bảng điều khiển ta phải qua vài lần sản xuất thử Việc làm này cũng để thuận tiện cho việc cân số lượng túi, tính toán độ gắp chính xác của tay gắp phù hợp với thời gian mà tay gắp thực hiện một chu trình tiến lùi (hay chu trình gắp nhả)

Đường dán luôn phải được kiểm tra thường xuyên, và có thể hiệu chỉnh được bằng cách chỉnh nhiệt độ của dao cắt dán Nhiệt độ của dao cắt được đo và so

Nén phẳng túi

Đóng gói

Đầu vào

Gập túi

sánh với các thông số được đặt trên các biến tần Khi đ cắt dán đủ số lượng túi đ được thiết lập trên bảng điều khiển, tay gắp sẽ gắp lượng túi này di chuyển đến vị trí của máy đột dập Tại đây, sẽ diễn ra quá trình đột dập quai túi Hình dáng của quai túi tùy thuộc vào yêu cầu của khách hàng, ta có thể thay đổi chúng bằng cách thay đổi hình dáng của khuôn đột dập.Trong quá trình hoạt động của máy, có rất nhiều sự cố xảy ra như đứt băng, nhồi túi, tay gắp không gắp được Trong những trường hợp đó, đều có các cảm biến phát hiện sự cố và máy đều dừng hoạt động để sửa chữa

* Bảng điều khiển của máy cắt

Hình 2.4 : Bảng điều khiển của máy cắt Bảng 2-2 Màn hình hiển thị của bảng điều khiển Bảng điều khiển của máy cắt QTD- 850S2 gồm hai phần chính: màn hình hiển thị LCD và các phím chức năng

Chỉ số Chỉ số thực tế

* Sơ đồ vận hành

- Đặt nhiệt độ của dao cắt và dao dán

- Bật cầu dao tế bào quang điện

- Đặt chiều dài túi

- Phải chắc chắn tất cả các vị trí đặt của túi

- Kiểm tra chiều dài túi để điều chỉnh

- Kiểm tra tốc độ máy để điều chỉnh

- Kiểm tra vị trí của bề mặt in với tế bào quang điện

điện trở suất của vật liệu của cảm biến theo nhiệt độ

Ưu điểm cơ bản của cảm biến nhiệt điện trở là đơn giản, độ nhạy cao,

ổn định dài hạn Các nhiệt điện trở được chia thành ba loại: nhiệt điện trở kim loại, điện trở bán dẫn và nhiệt điện trở Cảm biến sử dụng trong máy đùn nhựa màng mỏng là loại nhiệt điện trở kim loại bằng platin

+ Cảm biến vị trí và di chuyển

Có hai phương pháp cơ bản để xác định vị trí và di

chuyển:

- Phương pháp thứ nhất, bộ cảm biến cung cấp tín

hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí của một trong các phần tử

của cảm biến, đồng thời phần tử này có liên quan đến vật

di động cần di chuyển

- Phương pháp thứ hai, ứng với mỗi di chuyển cơ

bản bộ cảm biến sẽ phát ra một xung Việc xác định vị trí

và di chuyển sẽ tiến hành bằng cách đếm số xung phát ra

Trong máy cắt nhựa màng mỏng, cảm biến xác định vị trí

và di chuyển đóng vai trò quyết định đối với sự vận hành

của máy Loại cảm biến sử dụng là loại cảm biến tiếp cận