Luận văn: Cải tiến lò sấy khuôn nhựa lỏng, tích hợp hệ SCADA, Kỹ thuật Cơ Điện Tử

Tối ưu hóa lò sấy khuôn nhựa lỏng sản xuất thẻ bằng SCADA. Tìm hiểu cách hệ thống giám sát và điều khiển nâng cao hiệu suất, chất lượng sản phẩm.

Chuyên ngành

Cơ điện tử

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Khóa luận tốt nghiệp
108
1
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

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.

4.1. Kết quả thí nghiệm đánh giá hiệu suất hệ thống cải tiến

4.2. Ứng dụng thực tế và hướng phát triển tương lai

28/05/2026
Research and improvement of a heating oven for molds in liquid plastic tags manufacturing with scada system faculty of high quality training graduations thesis of the mechatronic engineering

Trích đoạn nội dung tài liệu

INDEX LIST OF FIGURES:. 1 LIST OF TABLES: .2 Manufacturing process of Plastic tag products .3 Subject and scope.2 Scope of the study. 9 CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW .1 Concept and definition about heating ovens .1 Definition of heating oven .2 Introduction to electric oven .1 Types of Industrial Oven: .2 Commercially available industrial ovens .3 Thermal concepts and principles .2 The rocess of heat gain and exothermic .4 PI control temperature: .5 Methods for determining the parameters of a PI controller: .1 Manual adjustment method .2 Determining parameters for PI controller by experimental method (the second method of Ziegler - Nichols) .3 Method Chien - Hrones - Reswick (CHR) .4 Cohen - Coon method .5 Method Wang - Juang - Chan (WJC) .6 Tyreus – Luyben Method: .6 Select controller design method. 24 CHAPTER 3: DESIGN AND IMPROVEMENT .1 Calculation and selecting components: .1 Block diagram of Heating system: .4 Diagram of Circuit: .5 Set up parameters for PI controller: .2 Determine PI controller parameters by Ziegler-Nichols 1 method (for Right oven): 74 3.3 Determine PI controller parameters by Ziegler-Nichols 2 method (for Right oven): 76 3.4 Determine the PI controller parameters by using Matlab (for Right oven): .5 Determine the PI controller parameters for Left oven:.6 Apply the PI controller to the real system:.

84 CHAPTER 4: EXPERIMENTS AND ANALYSIS .1 List of needs: .2 List of metrics: .3 Needs Metrics Correlation Matrix: .5 Methods of Experiment: .1 Static test analysis: .2 Dynamic test Analysis:. 100 CHAPTER 5: CONCLUSION & DEVELOPMENT. 104 LIST OF FIGURES: Figure 1: Manufactory process of plastic tag. 7 Figure 2: Promotional two layers PVC baking oven [9].

12 Figure 3: Energy-saving PVC baking oven [10]. 13 Figure 4: The process of cooling and baking. 16 Figure 5: Response of PV to step change of SP vs time for Kp. 19 Figure 6: Response of PV to step change of SP vs time for Ki.

20 Figure 7: Response of the system to Ziegler-Nichols method [4]. 21 Figure 8: Response of the system when adjusting Cohen-Coon[4]. 23 Figure 9: System response to the Wang-Juang-Chan method[4]. 24 Figure 10: Properties of plastic material.

27 Figure 11: Maysor coil [11]. 28 Figure 12: LOGO! 12-24 RCE siemens 6ed1052-1md00-0ba8[13]. 30 Figure 13: PT100 M6 screw thermocouple temperature sensor[14]. 31 Figure 14: Temperature transmitter coil[15].

32 Figure 15: HMI screen. 32 Figure 16: Expansion module for LOGO!. 34 Figure 17: Analog output modules. 35 Figure 19: Galvanized steel box[16].

36 Figure 20: Corrugated iron. 37 Figure 21: Stainless steel. 38 Figure 23: Cooling system by air [17]. 38 Figure 24: Cooling system by water (using radiator) [17].

39 Figure 25: Cooling system combine cooling table and water [18]. 39 Figure 26: Plumbing structure. 41 Figure 27: Diaper calculation of water tank. 42 Figure 28: Detail calculation diagram of the radiator.

43 Figure 29: Diaper calculation of the radiator. 43 Figure 30: Draft drawing. 50 Figure 31: Base drawing. 51 Figure 32: Left oven cover drawing.

52 Figure 33: Right oven cover drawing. 53 Figure 34: Water tray drawing. 54 Figure 35: Overall drawing. 56 Figure 37: Implementation process.

56 Figure 38: Overall view of the machine. 57 Figure 39: The oven door. 59 Figure 40: Block diagram. 59 Figure 41: Power supply diagram.

60 Figure 42: Oven temperature control cluster. 61 Figure 43: Cylinder control cluster. 62 Figure 44: Cooler cluster. 63 Figure 45: Circuit wiring digram.

63 Figure 46: Cylinder step diagram. 64 Figure 47: Structure simulation of the furnace. 65 Figure 48: Flow chart of control design. 66 Figure 49: Heat control diagram.

67 Figure 50: Working principle of the cooling system. 68 Figure 51: Control panel. 69 Figure 52: The SCADA system is displayed on HMI screen. 70 Figure 53: Use Factory IO to simulation machine.

71 Figure 54: System response chart, experiment, Right oven. 72 Figure 55: System response chart, experiment, left oven. 72 1 Figure 56: Accurate characteristic, Approximate characteristic [7]. 73 Figure 57: System response chart with Z-N-1.

75 Figure 58: System response chart with Z-N-2. 75 Figure 59: The system’s oscillation response chart of right oven. 76 Figure 60: Chart the system’s response with K=41, T=77. 77 Figure 61: Chart the system’s response with K=41, T=667.

77 Figure 62: The system’s response chart with K=21,t=67. 78 Figure 63: The system’s response chart with K=20. 78 Figure 64: Measured and simulated model output. 79 Figure 65: Transfer function of right oven.

79 Figure 66: Right oven system response chart, matlab. 80 Figure 67: Diagram of the system. 80 Figure 68: Right oven response chart using PI algorithm. 80 Figure 69: System response chart with Z-N-1.

82 Figure 70: Measured and simulated model output. 83 Figure 71: Right oven response system chart, matlab. 83 Figure 72: Diagram of the system. 84 Figure 73: System response chart in experiment with PI controller right oven.

84 Figure 74: System response chart in experiment with PI controller of left oven. 85 Figure 75: Temperature of left oven (℃). 95 Figure 76: Temperature of right oven (℃). 95 Figure 77: Testing time to set baking time (s).

97 Figure 78: Locations of sensors- upper oven. 98 Figure 79: Locations of sensors-lower oven. 98 Figure 80: Heating process on water. 100 Figure 81: Cooling testing.

100 2 LIST OF TABLES: Table 1: Mission statement. 5 Table 2: Specific capacities of some substances. 15 Table 3: Determining parameters for PID controller Ziegler-Nichols method. 21 Table 4: Select controller according to CHR method.

22 Table 5: The PID set parameter according to CHR method. 22 Table 6: Control parameter of Cohen-Coon method. 23 Table 7: Control parameter of Tyreus-Luyben method. 24 Table 8: Specific heat of aluminum mold.

26 Table 9: Conductor value [12]. 30 Table 10: Thermal conductivity. 36 Table 11: PI controller parameter by Ziegler-Nichols method 1. 74 Table 12: List of needs.

86 Table 13: List of metrics. 87 Table 14: Correlation matrix. 90 Table 16: Method of experiment. 92 Table 17: 1-time sampling specification data collection.

92 Table 18: Controlling machine mechanical test data. 93 Table 19: Electrical components test data. 94 Table 20: Transporting time in 6 km (min). 94 Table 21: Experiment to discover the optimum timing.

96 Table 22: Experiment to discover the optimum timing. 97 Table 23: Testing time to maintenance (hour). 97 Table 24: Table determine where the optimum temperature sensor should be placed. 97 Table 25: Table determine where the optimum temperature sensor should be placed.

98 Table 26: 1-time sampling specification result and comment. 102 3 ACKNOWLEDGEMENT Our team would like to thank the Ho Chi Minh City University of Technology and Education's Management Board and teachers. Throughout the years, the instructors of Mechanical Engineering, Mechatronics in particular, have been devoted to teaching and imparting important information and expertise to us. We would especially want to thank Mr.

Pham Bach Duong for his committed assistance, straight counsel, and direction throughout the project-making process. We continually gain more relevant information while improving the project, but we also learn the spirit of work, the attitude of serious and successful scientific study, and these are extremely important things for We are in the process of learning. We also sincerely appreciate THACH GIA CO., LTD (where the product is operated) for allowing us to borrow the equipment for research and development. In the process of completing the project as well as making a project report, it is difficult to avoid errors, we eagerly await your comments and recommendations so that we may gain more experience and develop our project in the best way possible.

We sincerely thank you! 4 RESEARCH, IMPROVE AND MANUFACTURE OF THERMAL OVEN MOLDING PLASTIC TAG PRODUCTS Mission statement: Project name Research, improve and manufacture mold-processing furnaces for liquid plastic-label products. Product Description Heating oven is used in small and medium-sized companies, enterprises with the number of workers about 5- 7 people. Project type Product improvement base on bakery products Main business goals Provide heating furnaces for companies, enterprises need to use. Producing the first heating product with Vietnamese brand.

Minimize competitive costs with machine brands from other countries. Main marketing On online sales websites such as AMAZON, EBAY, ALIBABA. Sub market Social networking sites such as Facebook, Youtube, Weibo, Zalo, Zing me,. Assumptions and Create products with low cost, suitable productivity, constraints easy to repair, suitable for processing workshops to distribute to garment companies,.

Related parties Material suppliers (electromechanical system suppliers, control circuit systems, etc.), Assembly and processing workshops, service marketing groups, buyers and users, distributors and agents physical. Table 1: Mission statement 5 ABSTRACT Plastic manufacturing sector is a strong development trend in today's industrialized society, and it plays an essential part in human existence. Although plastic has detrimental impacts on the environment and humans, we cannot ignore the numerous advantages it provides. As a result, the plastics manufacturing sector, particularly the manufacture of liquid plastic logos and cards, is quickly expanding.

These items are frequently used as key chains, shoe tags, emblems, and souvenir presents. Not only that, but it also manufactures protective equipment such as gloves, helmets, and so on. Heating is a crucial stage in the manufacture of a plastic product. It aids in the transformation of plastic from liquid to solid.

As a result, we research and improve a heating oven. With characteristics such as compactness, ease of transportation, high efficiency, and cheap cost, we will strive to create the best machine, therefore making the plastic production line more effective. Our country is growing in terms of modernisation and industrialisation. People's lives are becoming increasingly better.

As a result, energy plays a role important. Energy is used in a variety of ways, including the quantity of heat needed for heating, drying, and heat treatment. It is critical to utilise this energy source effectively and efficiently. Provides high efficiency and significant advantages to consumers as well as the entire land water system in general.

Electric ovens are frequently utilized in industry to satisfy a variety of practical purposes. Thermal energy is used in business and everyday life. Play a very vital function. Drying may be heated using heat energy.

As a result, the logical and effective utilization of energy resources is critical. Because of the answer to many practical needs, electric resistance furnaces are widely employed in industry.1 Introduction Nowadays, the application of plastic stamps to serve in industries such as garments, shoes. of brands is extremely rich that can be attached to many types of products that wrongly promote brands and makeup. for more beautiful products.

A number of lines of flexible rubber labels are listed as follows: - Stamps of flexible rubber rubbers used to make brand identity logos. - Stamps of plastic rubber labels used as key chains. - Stamps of plastic rubber labels used in fashion and apparel industry. - Stamps of plastic rubber labels for making household appliances labels.

- Stamps of plastic rubber labels make the team of interior labels. - Stamps of plastic rubber labels for making briefcases, suitcases and bags. - Stamps of plastic rubber labels for making footwear labels. The market for plastic labeling machines has been largely dominated by China and the prices of Chinese products are quite high.

The potential of quality Vietnamese products and more reasonable prices is huge. Major brands of the world are increasingly concentrated in Vietnam and their need to use labels is very large, which makes the plastic stamp market in greater demand than ever.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ