Luận văn: Cải tiến hệ thống điều khiển & giám sát trộn liệu bằng logic mờ

Luận văn thạc sĩ trình bày giải pháp cải tiến hệ thống điều khiển quá trình trộn liệu gạch granite, ứng dụng logic mờ để tối ưu và giám sát hiệu quả.

• Tác giả: Vũ Xuân Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Doãn Phước
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điều Khiển Tự Động
• Đề tài: Cải Tiến Điều Khiển Trộn Liệu Gạch Granite Bằng Logic Mờ
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Logic Mờ trong Điều Khiển Trộn Liệu Gạch Granite

Logic mờ là một công nghệ tiên tiến được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển tự động hiện đại. Trong ngành sản xuất gạch granite, logic mờ giúp tối ưu hóa quá trình trộn liệu bằng cách xử lý các thông tin không chính xác và mơ hồ. Công nghệ này cho phép máy móc hoạt động gần giống con người, đưa ra quyết định dựa trên các điều kiện phức tạp. Việc ứng dụng điều khiển logic mờ trong sản xuất gạch granite của công ty Đồng Nai đã mang lại hiệu quả cao trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Hệ thống này giúp kiểm soát độ mịn, độ đồng nhất của hỗn hợp liệu một cách chính xác hơn so với các phương pháp truyền thống.

1.1. Khái niệm cơ bản về Logic Mờ

Logic mờ (Fuzzy Logic) là lý thuyết toán học cho phép xử lý các giá trị không chắc chắn và mơ hồ. Khác với logic truyền thống chỉ có hai giá trị 0 và 1, logic mờ cho phép các giá trị trung gian từ 0 đến 1. Điều này rất phù hợp với cách con người suy nghĩ và đưa ra quyết định trong các tình huống phức tạp.

1.2. Ứng dụng Logic Mờ trong Công Nghiệp

Các hệ thống điều khiển mờ được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như dệt may, thực phẩm, hóa chất. Trong sản xuất gạch granite, logic mờ giúp tự động điều chỉnh các thông số quan trọng như tốc độ quay, lưu lượng nước, và thời gian trộn liệu để đạt chất lượng sản phẩm tối ưu.

II. Quy Trình Sản Xuất Gạch Granite và Vai Trò của Trộn Liệu

Quy trình sản xuất gạch granite là một dây chuyền phức tạp gồm nhiều công đoạn từ nghiền liệu, trộn phối liệu, sấy phun, tạo hình cho đến nung gạch hoàn thiện. Trong đó, công đoạn trộn liệu đóng vai trò cực kỳ quan trọng vì nó quyết định độ đồng nhất, độ mịn của hỗn hợp. Một lò trộn liệu không được điều khiển tốt sẽ dẫn đến sản phẩm không đạt chất lượng, gây lãng phí nguyên liệu. Công ty Gạch Granite Đồng Nai nhận thấy rằng việc cải thiện hệ thống điều khiển cho máy trộn là cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm tỷ lệ phế phẩm.

2.1. Các Công Đoạn Sản Xuất Gạch Granite

Dây chuyền sản xuất bắt đầu từ công đoạn nghiền liệu để làm mịn các nguyên liệu thô. Tiếp theo là công đoạn trộn phối liệu kết hợp nhiều loại vật liệu khác nhau. Sau đó, hỗn hợp được sấy phun, tạo hình qua máy ép, sấy gạch, đánh bóng, và cuối cùng là nung gạch ở lò nhiệt độ cao.

2.2. Tầm Quan Trọng của Công Đoạn Trộn Liệu

Công đoạn trộn liệu quyết định chất lượng toàn bộ sản phẩm cuối cùng. Độ đồng nhất của hỗn hợp ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ, độ cứng, và độ bền của gạch. Việc kiểm soát thời gian trộn, tốc độ quay, và lượng từng nguyên liệu là yếu tố then chốt để đạt được sản phẩm chất lượng cao.

III. Cải Tiến Hệ Thống Điều Khiển bằng Logic Mờ

Hệ thống điều khiển mờ (Fuzzy Control) được thiết kế để thay thế các bộ điều khiển PLC truyền thống trong quản lý máy trộn liệu. Hệ thống điều khiển logic mờ có khả năng xử lý các thông tin nhập vào từ nhiều cảm biến khác nhau như cảm biến tiếng ôm, cảm biến độ mịn, và cảm biến nhiệt độ. Dựa trên các quy tắc mờ được lập trình sẵn, điều khiển mờ sẽ tự động điều chỉnh các thông số máy để duy trì chất lượng ổn định. Thí nghiệm tại công ty Đồng Nai đã chứng minh rằng hệ thống điều khiển logic mờ giúp giảm 30% lỗi điều khiển so với phương pháp thủ công, đồng thời cải thiện tính ổn định của quá trình sản xuất.

3.1. Cấu Trúc Hệ Thống Điều Khiển Mờ

Hệ thống điều khiển mờ bao gồm ba thành phần chính: khối mờ hóa (fuzzification) chuyển đổi dữ liệu thực sang các giá trị mờ, khối suy luận mờ (fuzzy inference) xử lý theo các luật mờ, và khối giải mờ (defuzzification) chuyển kết quả mờ thành tín hiệu điều khiển cụ thể cho máy móc.

3.2. Các Quy Tắc Logic Mờ Áp Dụng

Các quy tắc mờ được thiết lập dựa trên kinh nghiệm của các kỹ sư và công nhân lành nghề. Ví dụ: Nếu độ mịn là "thấp" và tiếng ôm là "cao" thì tăng tốc độ quay. Các quy tắc này tạo nên một hệ thống thông minh có thể đưa ra quyết định hợp lý trong các tình huống phức tạp.

IV. Kết Quả Đạt Được và Hướng Phát Triển

Việc áp dụng logic mờ điều khiển trong máy trộn liệu tại công ty Gạch Granite Đồng Nai đã mang lại những kết quả khá khả quan. Hệ thống điều khiển logic mờ giúp tăng độ chính xác trong kiểm soát chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất do giảm phế phẩm, và nâng cao hiệu suất máy móc. Tốc độ sản xuất tăng lên 15% trong khi chất lượng sản phẩm được duy trì ở mức cao. Trong tương lai, điều khiển mờ có thể được kết hợp với công nghệ trí tuệ nhân tạo và học máy (AI/ML) để tạo ra những hệ thống điều khiển thông minh hơn, có khả năng tự học và tự cải thiện theo thời gian.

4.1. Những Lợi Ích Chính của Hệ Thống Mới

Hệ thống điều khiển logic mờ mang lại nhiều lợi ích: tăng độ chính xác lên 95%, giảm phế phẩm từ 8% xuống còn 2%, tiết kiệm năng lượng 12%, và giảm thời gian huấn luyện công nhân vận hành máy. Hệ thống cũng dễ dàng bảo trì và nâng cấp so với các hệ thống điều khiển truyền thống.

4.2. Định Hướng Phát Triển Tương Lai

Trong tương lai, logic mờ sẽ được kết hợp với các công nghệ như IoT, Big Data, và AI để tạo ra các hệ thống điều khiển thông minh. Việc sử dụng camera nhận diện hình ảnh kết hợp với điều khiển mờ sẽ cho phép điều chỉnh chất lượng sản phẩm một cách real-time, nâng cao khả năng cạnh tranh của doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỤ GIAU UỤC VA ĐAU LAU TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI es VŨ XUÂN HÀ NGHIEN CUU CAI TIEN HE THONG DIEU KHIEN VA GIAM SAT QUA TRINH TRON LIEU CUA CONG TY GACH GRANITE DONG NAI TREN CO SO SW DUNG LOGIC MO LUAN VAN THAC SI KY THUAT CHUYEN NGANH: DIEU KHIEN TU DONG HÀ NỘI - 2012 _ BY GIÁO DỤC VA ĐAU LẠO - TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI se VŨ XUÂN HÀ NGHIEN CUU CAI TIEN HE THONG DIEU KHIEN VA GIAM SAT QUA TRINH TRON LIEU CUA CONG TY GACH GRANITE DONG NAI TREN CO SO SU DUNG LOGIC MO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: DIEU KHIỂN TỰ DONG Người hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYEN DOAN PHUOC HÀ NỘI - 2012 _ BY GIÁO DỤC VA ĐAU LẠO - TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI se VŨ XUÂN HÀ NGHIEN CUU CAI TIEN HE THONG DIEU KHIEN VA GIAM SAT QUA TRINH TRON LIEU CUA CONG TY GACH GRANITE DONG NAI TREN CO SO SU DUNG LOGIC MO TOM TAT LUAN VAN THAC SI KY THUAT CHUYÊN NGÀNH: DIEU KHIỂN TỰ DONG Người hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYEN DOAN PHUOC HÀ NỘI - 2012 MỤC LỤC LỠI CAMĐOAN MỤC LỤC DANH MUC TU VIET TAT DANH MUC HiNH VE LOINGT DAU CHUONG 1: MO DAU 1.1 Sự hình thảnh và phát triển của công tyty gịchG Granite e Đồng X Nai 1.2 Lý do chọn để tài 1.3 Kết quã sẽ đạt được. CHUONG 2:TONG QUAN vite quy TRÌNH CÔNG 2 NGHỆ.1 Sư để qui trình tổng quan về công nghệ sân xuất gạch (iraniie.2 Thuyết mình quy trình công nghé .1 Cảng đoạn nghiền, trộn phối liệu 2.22 Công đuạn sấy phun 3.38 Công đoạn lưu trữ bật đến máy ép 3.4 Công đoạn áp tạo hÌHÌ.5 Céng đoạn sấp gạch: mộc.6 Công dogn trÀH HÈf.7 Công đoạn nưững.3 8 Công đoạn hoàn.

tắt sản phẩm.3 Quy trình câng nghệ nghiền và trận nguyên 241 Câm liện 232 Băng tãi 233 Máy ngó bi 23. wd CHƯƠNG 3:HET THONG er KHIỂN THIỆN: TẠI VÀ LEX XUAT CẢI TIỀN THỰC THỆN.1 Tỉnh trạng hệ thống điều khiển hiện tại của máy nghỉ m.1 TIệ thông điêu khiễn hiện dại 34 1. a5 LỜI CAM BOAN Tôi Vũ Xuân Hà, học viên lớp Cao học I0AĐKTĐ-ĐN niễn khỏa 2010-2012. Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thay số giáo và đặc biệt là PGS.Nguyễn Doãn Phước, thây giảo hưởng đẫn tốt nghiệp của lôi, tôi đã đi tới cuỗi chặng đường để kết thúc khóa học thạc sĩ.

Tôi đã quyết định chọn để tài tốt nghiệp: “Aghiền cửa cải tiên hệ thẳng điển khiển và giảm sát quá trình trận liệu cũa công tỳ Gạch Granite Déng Nai trén co sé sit dung logic ms” Tồi xin cam đoan đây là công Irình nghiên cứu của riêng tôi. Các số lign, kết quá trơng luận văn là hoàn toàn trmg thực và chưa được ai công hố trong bat kỳ công trình nào kháe. Tiêu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2012 Học viên 'Vũ Xuân TIà 1ũĩnh 3.4 Nguyễn lý điển khiển mờ.5: Bộ cảm biển âm thanh.6: Sơ để khối hệ thẳng đo và điền khiển máy nghiền đủng cảm biến tiếng ôm.7: Cita sé giao dién phan mém mé phỏng FUZZY control| | 70 Ifinh 3.8: Giao dién cia phan mém cau hinh 7 Trình 3.10: Cửa số hàm thành viên đầu vao 73 Hình 3.11: Cửa số hàm thành viên đầu ra 73 Hình 3.12: Cửa số xây dựng ma trận cho các biển.1 : Bộ mờ điển khiẩn quả trình nghiền.1 : Khâu mở hóa tiếng ổn.o ào reo TỔ Hình 3.

Khu mờ hỏa độ mịn. ca seeesrioeeseeooooe 7Ø Hình 3.3: Khâu mở hỏa tiếng ổn vả độ mịn. BỐ LỜI CAM BOAN Tôi Vũ Xuân Hà, học viên lớp Cao học I0AĐKTĐ-ĐN niễn khỏa 2010-2012. Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thay số giáo và đặc biệt là PGS.Nguyễn Doãn Phước, thây giảo hưởng đẫn tốt nghiệp của lôi, tôi đã đi tới cuỗi chặng đường để kết thúc khóa học thạc sĩ.

Tôi đã quyết định chọn để tài tốt nghiệp: “Aghiền cửa cải tiên hệ thẳng điển khiển và giảm sát quá trình trận liệu cũa công tỳ Gạch Granite Déng Nai trén co sé sit dung logic ms” Tồi xin cam đoan đây là công Irình nghiên cứu của riêng tôi. Các số lign, kết quá trơng luận văn là hoàn toàn trmg thực và chưa được ai công hố trong bat kỳ công trình nào kháe. Tiêu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 13 tháng 04 năm 2012 Học viên 'Vũ Xuân TIà 3.2 Thời gian nghiễn.

Thời gian của quá trình ngũ! 3.2 Để xuất thục hiện.2 1 Phân tích khả năng đâm bảo chất lưỡng sân phẩm của hệ thông FGI GE. HH H nha HH HH HH ngoc AT 3.22 XÂ dụng hệ thẳng điều khiẩn mới trên nền DLC Ñ' 49 3.3 Tác động xác định thời gian nghién %5 3.31 Giới thiệu mờ - 57 1. Khải niệm cơ hân 5? 2, Che php toán: trên lẬp HỀ,. sese siesta SS 3.

Biển ngôn ngứ. 58 4, Ludt hop thank mé - 59 5. GIG nO (70 WOM HAD AB) ooo con ieiieeieoeeoeoooe.BÔ B32 BG MIG RHI rnố. CÂu trúc một bộ didu khién me 2.

Các bước thuật kế bộ điều khiển mữ.3 Xác dịnh độ mịn từ tổng Ôn qua suy ladn mo. 33 4 Diễu khiển mữ với 87-300 1. Giới thiệu về điêu khién ma. Cúc bước thực hiện của một hệ thẳng diều KHuẪn tmờ.

Nay dựng mặt chương trình điều khiểu mà tới phần mầm cắu hình _.70 + Giao tiếp với họ S7-860. ¬ -74 3 Dùng mờ điều khiển quả trình nghiỄN,.7Đ KẾT LUẬN 85 DANH GIA KET QUA VA HUONG PHAT TRIEN. 87 TẢI LIỆU THAM KHẢO 88 Luận Lăn Thạc Sĩ Kỹ Thuật LOL NOI DAU Khoa học kỹ thuật công nghệ ngày cảng phát triển đặc biệt lả các thiết bị trong công nghiệp. Các giải pháp trong dây chuyển sản xuất ngày cảng hiện đại tích hợp các giải pháp tự đông hóa toàn bộ.

Trong dây chuyền sản xuất PLC là một thành phân Không thể thiếu bởi những ưu điểm vượt trôi của nó như sự hoạt động tin cậy, để vận hành và lập trình, Các hệ tích hợp trọn gói như DCS§, §CADA. lả các giải pháp không thể thiểu trong các giải pháp trong công nghiệp. Trong các hệ đó luôn sử dụng các chương trình có thể lập trình cho các PLC như Step. và hệ thống giảm sát HIM sử dụng WINCC, LapView ngày cảng được sử dụng rộng rãi.

Vì vậy luận văn này nghiên cứu về PLC đặc biệt lả hệ Simatic S7-300 của Siemen cùng các phản mềm ứng dụng của nó như là Step7. Trong tâm của 87-300 là điều khiển quá trình trộn liệu trên cơ sở sử dụng logic mờ mà triển vong trong lĩnh vực tự động hóa logic mờ ngày cảng được ứng dụng rộng rãi Nó thực sự hữu dụng với các đổi tượng phúc tạp mà ta chưa biết rố hảm truyền, logic mờ có thể giải quyết các vẫn đẻ mà điều khiển kinh điển không lam duoc. Luận văn nảy là sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển tự động vả ứng dụng nó trong các bài toán trong công nghiệp cũng như thực tế Đổi tượng nghiên cứu trong luân văn nảy chỉ nghiên cửu quả trình trộn liệu đơn giản nhưng nó là cơ sở thực tế để học viên có thể tiếp cận nhanh hơn với dây chuyển công nghệ hiện đại hơn Trong khuôn khô luận văn tốt nghiệp tôi đã đi vào nghiên cứu thuật toán điều khiên mờ và ứng dụng điều khiến mờ điều khiển quả trình trôn liệu Tủy theo từng đổi tượng mả áp dụng các luật điều khiển khác nhau, tuy nhiên các bộ điều khiển này đều có đầy đủ ưu điểm của bô điều khiển mờ cơ bản, nhưng chúng được tích hợp đơn giản, dễ hiểu, làm việc ôn định, tính bên vững, cao và làm việc tốt ngay cả khi thông tin của đối tượng không đây đủ hoặc không chính xác. Một số còn không chiu ảnh hưởng của nhiều cũng như sự thay đôi theo thời gian của đối tượng điều khiến.2 Thời gian nghiễn.

Thời gian của quá trình ngũ! 3.2 Để xuất thục hiện.2 1 Phân tích khả năng đâm bảo chất lưỡng sân phẩm của hệ thông FGI GE. HH H nha HH HH HH ngoc AT 3.22 XÂ dụng hệ thẳng điều khiẩn mới trên nền DLC Ñ' 49 3.3 Tác động xác định thời gian nghién %5 3.31 Giới thiệu mờ - 57 1. Khải niệm cơ hân 5? 2, Che php toán: trên lẬp HỀ,. sese siesta SS 3.

Biển ngôn ngứ. 58 4, Ludt hop thank mé - 59 5. GIG nO (70 WOM HAD AB) ooo con ieiieeieoeeoeoooe.BÔ B32 BG MIG RHI rnố. CÂu trúc một bộ didu khién me 2.

Các bước thuật kế bộ điều khiển mữ.3 Xác dịnh độ mịn từ tổng Ôn qua suy ladn mo. 33 4 Diễu khiển mữ với 87-300 1. Giới thiệu về điêu khién ma. Cúc bước thực hiện của một hệ thẳng diều KHuẪn tmờ.

Nay dựng mặt chương trình điều khiểu mà tới phần mầm cắu hình _.70 + Giao tiếp với họ S7-860. ¬ -74 3 Dùng mờ điều khiển quả trình nghiỄN,.7Đ KẾT LUẬN 85 DANH GIA KET QUA VA HUONG PHAT TRIEN. 87 TẢI LIỆU THAM KHẢO 88 ĐANH MỤC HÌNH VỀ Hình 1.1: Tòa nhà điều hành nha máy Gach GRANITE Dong Nai.3: Sản phẩm gạch mẪU. nung xe Hình 2.1: Quy trình tổng quan về công nghệ sân xuất gạch.

|: Công đoạn nghiên và trộn phối liên Iiình 2.1 : Máy nghiên của hãng Si1i Hinh 2.2: Tam 161 bén trong (hing nghién Iinh 2.3: Cac dang vat nghién Itình 2.4: Mặt cắt bên trong thùng nghiền Tình 3.5 : Sơ đỗ mô tả việc phối hạp nhiệm vụ từng công đoạn Tình 3.1: Công đoạn cân liệu.2: Băng tải vận chuyển vật liệu nghiền.5 : Modul HO của PLC 87-300.6 : Thực hiện chương trình. tt nntutereirerre „30 Hình 3.7: Module mở rộng PLC 57-300 loại 312.8: Module mở rộng PLC 87-390.9: Phân cứng PL 87-300 5A Hxnh 3.2: Minh hãa c,c ph-¬ng ph,p gifi mê.3 Nguyên lý điều khiển không mờ 65 3.2 Thời gian nghiễn. Thời gian của quá trình ngũ! 3.2 Để xuất thục hiện.2 1 Phân tích khả năng đâm bảo chất lưỡng sân phẩm của hệ thông FGI GE. HH H nha HH HH HH ngoc AT 3.22 XÂ dụng hệ thẳng điều khiẩn mới trên nền DLC Ñ' 49 3.3 Tác động xác định thời gian nghién %5 3.31 Giới thiệu mờ - 57 1.

Khải niệm cơ hân 5? 2, Che php toán: trên lẬp HỀ,. sese siesta SS 3. Biển ngôn ngứ. 58 4, Ludt hop thank mé - 59 5.

GIG nO (70 WOM HAD AB) ooo con ieiieeieoeeoeoooe.BÔ B32 BG MIG RHI rnố. CÂu trúc một bộ didu khién me 2. Các bước thuật kế bộ điều khiển mữ.3 Xác dịnh độ mịn từ tổng Ôn qua suy ladn mo. 33 4 Diễu khiển mữ với 87-300 1.

Giới thiệu về điêu khién ma. Cúc bước thực hiện của một hệ thẳng diều KHuẪn tmờ.