Đồ án HCMUTE: Giải pháp điều khiển và giám sát máy nhuộm vải

Đồ án nghiên cứu hcmute controlling and monitoring fabric dyeing machine, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Tạ Quang Minh
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Đình Nhơn
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Tự động hóa
• Đề tài: Giải pháp điều khiển và giám sát máy nhuộm vải
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: OVERVIEW
• 2. CHƯƠNG 2: THEORETICAL BASIS
• 3. CHƯƠNG 3: DESIGNING DYEING SYSTEM
• 4. CHƯƠNG 4: ALGORITHMS AND SUPERVISION DIAGRAM
• 6. CHƯƠNG 6: CONCLUSION AND DEVELOPMENT SUGGESTIONS
• LIST OF ACRONYMS
• LIST OF CHARTS
• LIST OF FIGURES

Tóm tắt

I. Giới thiệu

Ngành công nghiệp dệt may đã phát triển mạnh mẽ và đóng vai trò quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa của nhiều quốc gia. Ngành này không chỉ tạo ra nhiều việc làm mà còn tăng cường doanh thu và liên quan chặt chẽ đến sự phát triển của nhiều ngành khác. Đặc biệt, ngành dệt may có vai trò quan trọng trong nền kinh tế thương mại quốc tế. Xuất khẩu dệt may là nguồn ngoại tệ lớn, giúp đầu tư vào máy móc và thiết bị. Tuy nhiên, ngành dệt may Việt Nam vẫn đối mặt với nhiều khó khăn như quy trình sản xuất thủ công, hệ thống nhuộm lạc hậu và thiếu nguyên liệu chất lượng cao. Để giải quyết những vấn đề này, cần có một hệ thống giám sát và điều khiển hiệu quả, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

1.1. Tầm quan trọng của ngành dệt may

Ngành dệt may không chỉ là một trong những ngành công nghiệp chủ lực mà còn là ngành có khả năng tạo ra giá trị gia tăng cao. Sự phát triển của ngành này không chỉ giúp tăng trưởng kinh tế mà còn góp phần vào việc cải thiện đời sống người lao động. Đặc biệt, ngành dệt may Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể trong việc xuất khẩu sang các thị trường lớn như EU, Mỹ và Nhật Bản. Tuy nhiên, để duy trì và phát triển bền vững, ngành cần phải cải tiến công nghệ và quy trình sản xuất.

II. Giải pháp công nghệ

Giải pháp công nghệ cho việc điều khiển và giám sát máy nhuộm vải tại HCMUTE bao gồm việc sử dụng các thiết bị hiện đại như PLC CompactLogix L32E và biến tần PowerFlex 700S. Hệ thống này cho phép điều khiển và giám sát quá trình nhuộm vải một cách tự động và hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ SCADA và HMI giúp người vận hành có thể theo dõi và điều chỉnh các thông số trong thời gian thực. Hệ thống cũng cho phép lưu trữ dữ liệu và tạo báo cáo, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất và giảm thiểu sai sót trong quá trình vận hành.

2.1. Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển sử dụng PLC để quản lý các quy trình hoạt động của máy nhuộm. Các cảm biến như PT100 được sử dụng để theo dõi nhiệt độ trong bồn nhuộm, đảm bảo rằng quá trình nhuộm diễn ra trong điều kiện tối ưu. Biến tần được sử dụng để điều chỉnh tốc độ quay của trống nhuộm, từ đó nâng cao hiệu suất của quá trình nhuộm và vắt vải. Hệ thống này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.

III. Ứng dụng thực tiễn

Việc áp dụng giải pháp điều khiển và giám sát máy nhuộm vải tại HCMUTE không chỉ mang lại lợi ích cho việc học tập và nghiên cứu mà còn có giá trị thực tiễn cao trong ngành công nghiệp dệt may. Hệ thống này giúp sinh viên có cơ hội thực hành và áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế. Đồng thời, nó cũng giúp các doanh nghiệp trong ngành dệt may cải thiện quy trình sản xuất, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc sử dụng công nghệ hiện đại trong điều khiển và giám sát sẽ giúp ngành dệt may Việt Nam cạnh tranh tốt hơn trên thị trường quốc tế.

3.1. Lợi ích cho sinh viên

Sinh viên có cơ hội tiếp cận với công nghệ mới và thực hành trên các thiết bị hiện đại. Điều này không chỉ giúp nâng cao kỹ năng mà còn tạo điều kiện cho sinh viên phát triển tư duy sáng tạo trong việc giải quyết các vấn đề thực tiễn. Hệ thống giám sát và điều khiển cũng giúp sinh viên hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất trong ngành dệt may, từ đó chuẩn bị tốt hơn cho sự nghiệp tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ÐÀO TẠO CHẤT LUỢNG CAO CONTROLLING AND MONITORING FABRIC DYEING MACHINE GVHD: ThS. TRƯƠNG ĐÌNH NHƠN SVTH : TẠ QUANG MINH 12151051 TRƯƠNG LÊ ANH DŨNG 12151012 S KL 0 0 4 6 6 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 do an HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION HIGH QUALITY FALCUTY GRADUATION THESIS CONTROLLING AND MONITORING FABRIC DYEING MACHINE Instructor: MR. TRUONG DINH NHON, PhD Student : TA QUANG MINH 12151051 TRUONG LE ANH DUNG 12151012 Course : 2012-2016 Study Branch : AUTOMATION Ho Chi Minh City, July 2016 do an HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION HIGH QUALITY FALCUTY GRADUATION THESIS CONTROLLING AND MONITORING FABRIC DYEING MACHINE Instructor: MR.

TRUONG DINH NHON, PhD Student : TA QUANG MINH 12151051 TRUONG LE ANH DUNG 12151012 Course : 2012-2016 Study Branch : AUTOMATION Ho Chi Minh City, July 2016 do an SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ----***---- Ho Chi Minh City, July 15th, 2016 GRADUATION THESIS’S MISSION Full Name: ID Number: Studying Branch: Class: Instructor: Phone Number: Received Day: Submitted Day: 1. Product: DEAN INSTRUCTOR do an SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ----***---- Ho Chi Minh City, July 15th, 2016 INSTRUCTOR’S NOTE Student’s Name:. About Content of Thesis:. Allow or Disallow to process further dissertation?.

Ho Chi Minh City, July 15th, 2016 Instructor (Sign and write full name) do an SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence- Freedom- Happiness ******* REVIEWER’S NOTE Student’s Name:. About Content of Thesis:. Allow or Disallow to process further dissertation?. ) Ho Chi Minh City, July 15th, 2016 Reviewer (Sign and write full Name) do an do an Acknowledgements First, we are very pleased to say our sincerities “Thank you” to all the teachers who are working at Ho Chi Minh City University of Technology and Education, especially to the teachers of High Quality Falcuty who have given us valuable knowledges so that we could finish this thesis.

And we sincerely thank our instructor: Mr. Truong Dinh Nhon, PhD; who has helped, supported and guided us with all his heart during our process. We also sincerely thank you to Mr. Nguyen Minh Tam, PhD; Mr.

Ngo Van Thuyen, PhD; Mr. Hoang Ngoc Van, MS ; Mr. Ta Van Phuong, MS; and all the teachers who are working at Rockwell Automation Lab for helping and giving us opportunities to research and practice at Rockwell Automation Lab. And a sincere Thank to our relatives and friends who have helped and supported us throughout Graduation Thesis.

ProJect Team i do an Introduction Modern industry is growing and dominant strongly thesedays. Although automatic industry is a new industry, it is necessary in any manufacturing systems. Automatic system is gradually replacing manual systems, as well as human in operating any works, even the most sotisphicated works. It helps increase productivity as well as product’s quality and reduce producing cost.

Systems must be equipped with controlling devices such as PLC controllers, which are used to control, monitor and collect system’s data. These systems are able to control in real-time mode through network systems. Beside that, systems also have many databases, abilities of identifying and fixing damaged parts, creating statistics, reports. Therefore, the study of PLCs and automatic systems in the industry is essential.

Infact, theory must be associated with practice. Working with real model is a chance for every students to practice what he/she has learnt. It is an opportunity to apply learned knowledges in practical circumstances so that we can learn and research more about both theory and practice, create our own products by what we have learnt. Throughout this thesis, we also have learnt more about programming and supervising system on SCADA interface, HMI screen, etc.

During working on this thesis, we have faced many problems with designing, building model. Because of limited experience, knowledge, time and funds, there will be some mistakes or problems that occur when operating the model. We are very pleased to receive any feedbacks, comments about our thesis in order for us to complete and improve it in future. Sincerely, Project Team ii do an Tóm Tắt Đề Tài Đề tài này được xây dựng dựa trên mô hình máy nhuộm vải thực tế.

Nhóm thiết kế ra mô hình có khả năng pha màu hoàn toàn tự động, sử dụng cảm biến nhiệt PT100 kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt trong bồn nhuộm. Biến tấn điều khiển tốc độ động cơ quay trống nhuộm nhằm tăng hiệu suất cho quá trình nhuộm và vắt vải. Để điều khiển và giám sát các quá trình hoạt động của máy nhuộm vải nhóm đã sử dụng: PLC CompactLogix L32E, biến tần PowerFlex 700S của hãng Allen-Bradley, phần mền giám sát FactoryTalk View, Panelview Builder 32 của RockWell Automation và một số phần mềm khác đã được sử dụng trong hệ thống. Toàn bộ quá trình được điều khiển và giám sát bằng hai giao diện SCADA và HMI.

Giao diện SCADA ứng dụng trong nhiều nhà máy tự động điều khiển hiện đại hiện nay với những tính năng ưu việt như khả năng giám sát, lập biểu đồ giúp người vận hành có thể quan sát và ra những quyết định kịp thời; giao diện thân thiện, dễ sử dụng, khả năng bảo mật cao. Bên cạnh đó, phần mềm FactoryTalk View còn hỗ trợ việc mở rộng khả năng liên kết giữa các PLC cùng hãng hoặc khác hãng thông qua OPC, ứng dụng phần mềm Kepware để lấy biến trung gian. Giao diện HMI cho phép người dùng thao tác trên màn hình cảm ứng HMI PanelView 600. Tất cả các hoạt động, các sự cố, các trạng thái của hệ thống đều được giám sát trên trên màn hình HMI và máy tính.

iii do an ABSTRACT This thesis is built and based on an actual fabric dyeing machines. We design the model with ability of automatic mixing colors. We also use PT100 temperature sensor to control the heating temperature in dye tub, inverter to control the rotation speed of dyeing drum to boost performance of dyeing and squeezing process. To control and monitor the operation of fabric dyeing machine, we use: L32E CompactLogix PLCs, PowerFlex 700S Inverter of Allen-Bradley firm, FactoryTalk View monitoring sofware, Panelview Builder 32 of Rockwell Automation and several other softwares.

Entire process is controlled and monitored by SCADA and HMI interface. SCADA interface is applied in many modern automated factories with abilities to monitor, create charts that help the operator observe and make timely decisions by friendly interface, easy to use and high security. FactoryTalk View software also help expand the ability to connect among PLCs manufactured by same or different firm via OPC or Kepware’s applications. HMI interface allows users to manipulate on the PanelView HMI touchscreen 600.

All activities, incidents and statuses of system are monitored through the HMI screen and computer. iv do an INDEX Acknowledgements. ii Tóm Tắt Đề Tài. v List of Acronyms.

ix List Of Charts. x LIST OF FIGURES. xi Chapter 1: OVERVIEW. 4 Chapter 2: THEORETICAL BASIS.

Overview about dyeing technology. Dyeing technique in reality. Fabric finishing technique. Factors affect to dyeing process and how to fix.

How to fix. Popular dyeing methods. Continous Dyeing method. Semi-continous dyeing method.

Popular dying devices in industry. JET dying machine. Winch dyeing machine. Automatic Jigger dyeing machine.

Evaluate Quality Standards. Main dying process of system. Theoratical basis of dyeing model. Engine controlling device.

Temperature feedback device. Communication networks linking. PID controller overview. PID’s Parameters choosing methods.

17 Chapter 3: DESIGNING DYEING SYSTEM. Model designing requirement. Electrical system design. Electrical device choosing.

Choosing heating device and power circuit for heating device. Choosing heating sensor and temperature exchange. Choosing motor’s controlling device. PanelView 600 Touch Screen.

Hardware connection diagram. 30 vi do an 3. Electric wires setting diagram. Communication network application used in dyeing system.

PID controlling function in Rslogix5000. Controlling programme on PLC and PLC conpactLogix L32E. PanelView Builder 32 Programme. FactoryTalk View Studio.

41 Chapter 4: ALGORITHMS AND SUPERVISION DIAGRAM. Algorithms and supervision diagram. System’s control algorithm diagram. Main program’s status diagram.

Auto Subprogram’s status diagram. Manual Subprogram’s status diagram. Choosing and Designing supervision interface. Choosing supervision program.

Model’s hardware image. Washing drum’s rotating motor. Adjusting flow device. 97 Chapter 6: CONCLUSION AND DEVELOPMENT SUGGESTIONS.

98 vii do an 6. Conclusion and development. 101 viii do an List of Acronyms SCADA: Supervisory Control and Data acquisition SQL Sever: Structure Query Language Sever PLC: Programmable Logic Controller PID: Proportional Integral Derivative Win CC: Windows Control Center HMI: Human Media Interaction AC: Alternating current DC: Direct current ix do an List Of Charts Chart 2. 1 Exhausting percent of some dyestuffs.

2 Some parameters of dyeing process. 3 Color mixing ratio from basic colors. 4 P, PI, PID parameters by Zeigler- Nichols method. 1 Solenoid valve’s parameters.

4 Parameters’ of heating device and power circuit. 5 Parameters of Pt100 and 2-wire transmitter. 6 PowerFlex 700S inverter’s Parameters. 7 HMI screen’s parameters.

8 Introduce devices connect to the output of module OB 32. 31 x do an LIST OF FIGURES Figure 1. 1 Textile exporting turn-over of FDI enterprises and Domestic enterprises from 2005- 2012. 2 A fabric dyeing machine model.

1 JET machine model. 3 Automatic Jigger dyeing machine. 4 Way of mixing colors. 5 Output responses of opened system when KP= K.

1 2D graph of model. 2 Cube graph of system. 4 Hardware Connection Diagram in dyeing model. 5 Module OB 32’s connection diagram.

6 Module IF4’s connection diagram. 7 Module OF2’s connection diagram. 8 1-phase devices’s connection diagram. 9 Inverter connection diagram.

10 System’s electric wires setting diagram. 11 System electric wires setting diagram. 12 System electric wires setting diagram. 13 EtherNet/IP network.

15 PID function in Rslogix5000. 1 Main Program’s status Diagram. 2 Auto Subprogram’s status diagram. 3 Manual Subprogram’s status diagram.

5 Main screen of system. 6 Mixing and stiring dyestuffs screen in Manual mode. 7 Choosing fiber types in Manual mode. 8 Soaking, dyeing and squeezing processes screen in Manual mode.

9 Auto mode’s screen. 51 xi do an Figure 4. 10 Default color picking screen. 11 Default fabric picking screen.

12 Creating new program screen. 13 Import parameter to mix and stir new color screen. 14 Soaking parameter screen. 15 Dyeing parameter input screen.

16 Squeezing parameter screen. 17 Operating system screen. 18 Mixing and stiring parameter screen. 19 Soaking process screen.

20 Dyeing process parameters screen. 21 Squeezing process parameter screen. 22 Temperature Trend screen. 23 Speed Trend screen.

25 HMI login screen. 26 Main system screen on HMI. 27 Mixing and stiring dyestuffs screen on HMI. 28 Choosing parameters for soaking, dyeing and squeezing process screen.

29 Soaking, dyeing and squeezing processes in Manual mode. 30 Auto mode screen on HMI. 31 Default color setting screen on HMI. 32 Default fabric picking screen on HMI.

33 Creating new program screen on HMI. 34 New color parameters screen on HMI. 35 Soaking parameters screen on HMI. 36 Dying parameters screen on HMI.

37 Squeezing parameters screen on HMI. 38 Operatin screen on HMI. 39 Color mixing screen on HMI. 40 Soaking parameters screen on HMI.

41 Dyeing parameters screen on HMI. 42 Squeezing parameter screen on HMI. 43 Alarm screen on HMI. 2 Washing drum’s motor’s location.

3 Washing drum location. 4 Solenoid vale location. 5 Water heating resistor location. 76 xii do an Figure 5.

6 Pumber’s location in model. 7 Pt100 sensor location. 10 Mode choosing screen. 11 Default color choice screen.

12 Default fabric choice. 13 Mixing and stiring parameters setting processes. 14 Soaking parameters setting screen. 15 Dyeing parameters setting screen.

16 Squeezing parameters setting screen. 17 System operating screen. 18 Mixing and stiring color supervising screen. 19 Soaking supervising screen.