I. Tổng quan về lò sấy khuôn nhựa lỏng trong sản xuất thẻ
Quy trình sản xuất thẻ nhựa PVC trải qua nhiều công đoạn quan trọng. Công đoạn sấy khô khuôn nhựa lỏng đóng vai trò quyết định chất lượng thành phẩm. Lò sấy phải duy trì nhiệt độ ổn định trong khoảng thời gian xác định. Nếu nhiệt độ dao động quá lớn, bề mặt thẻ sẽ xuất hiện khuyết tật. Các loại lò sấy công nghiệp truyền thống thường sử dụng bộ điều khiển đơn giản. Phương pháp này khó đảm bảo độ chính xác nhiệt độ cao. Hệ thống SCADA kết hợp bộ điều khiển PI mang lại giải pháp tối ưu. Công nghệ này cho phép giám sát và điều khiển nhiệt độ theo thời gian thực. Qua đó nâng cao năng suất và giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi. Việc cải tiến lò sấy khuôn nhựa lỏng là nhu cầu cấp thiết trong ngành sản xuất thẻ hiện đại.
1.1. Cấu tạo cơ bản của lò sấy khuôn nhựa
1.2. Vai trò của lò sấy trong quy trình sản xuất thẻ nhựa
II. Phân tích vấn đề điều khiển nhiệt độ lò sấy truyền thống
Hệ thống lò sấy truyền thống sử dụng bộ điều khiển ON/OFF đơn giản. Phương pháp này tạo ra dao động nhiệt độ lớn xung quanh giá trị đặt. Sai số nhiệt độ có thể lên đến 5 đến 10 độ C. Điều này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm thẻ nhựa. Ngoài ra, hệ thống không có khả năng giám sát từ xa. Người vận hành phải kiểm tra trực tiếp tại chỗ rất bất tiện. Việc thu thập dữ liệu sản xuất cũng gặp nhiều khó khăn. Không có cơ sở dữ liệu để phân tích xu hướng và tối ưu hóa quy trình. Các phương pháp điều khiển PI truyền thống như Ziegler-Nichols đòi hỏi thời gian hiệu chỉnh thủ công. Quá trình thử nghiệm tốn nhiều thời gian và nguyên liệu sản xuất.
2.1. Hạn chế của phương pháp điều khiển nhiệt độ truyền thống
2.2. Khó khăn trong giám sát và thu thập dữ liệu sản xuất
III. Giải pháp cải tiến lò sấy dùng hệ thống SCADA và điều khiển PI
Giải pháp cải tiến sử dụng bộ điều khiển LOGO của Siemens kết hợp giao diện SCADA. Bộ điều khiển PI được thiết kế để duy trì nhiệt độ ổn định với sai số nhỏ hơn 1 độ C. Cảm biến PT100 đo nhiệt độ chính xác và truyền tín hiệu qua bộ biến đổi 0-10V. Module mở rộng AM2 AQ xuất tín hiệu analog điều khiển bộ nguồn công suất. Giao diện HMI cho phép người vận hành theo dõi và tham số trực quan. Hệ thống SCADA lưu trữ dữ liệu sản xuất theo thời gian thực. Phần mềm phân tích xu hướng giúp tối ưu hóa quy trình sấy. Các phương pháp xác định tham số PI như Cohen-Coon và CHR được áp dụng. Phương pháp Wang-Juang-Chan cải thiện đáp ứng quá độ của hệ thống.
3.1. Thiết kế bộ điều khiển PI tối ưu cho lò sấy
3.2. Tích hợp hệ thống SCADA giám sát và điều khiển từ xa
IV. Kết quả thực nghiệm và ứng dụng cải tiến lò sấy SCADA
Thí nghiệm tĩnh đánh giá sai số nhiệt độ tại trạng thái ổn định. Sai số nhiệt độ giảm từ 5 độ C xuống dưới 1 độ C sau cải tiến. Thí nghiệm động kiểm tra đáp ứng quá độ khi thay đổi nhiệt độ đặt. Thời gian thiết lập nhiệt độ rút ngắn 40 phần trăm so với hệ thống cũ. Tỷ lệ sản phẩm lỗi giảm đáng kể nhờ kiểm soát nhiệt độ chính xác. Năng suất sản xuất thẻ nhựa tăng từ 15 đến 20 phần trăm. Hệ thống SCADA cung cấp dữ liệu minh bạch cho quản lý sản xuất. Chi phí đầu tư ban đầu được hoàn vốn trong vòng 6 tháng vận hành. Giải pháp này phù hợp áp dụng cho các dây chuyền sản xuất thẻ nhựa quy mô công nghiệp.
