CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI. Lý do chọn đề tài. Tính thiết thực và ý nghĩa đề tài .1 Tính thiết thực.
Ý nghĩa của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Phương pháp nghiên cứu. Giới hạn đề tài.
Hệ thống cân định lượng. Cân liên tục. Cân gián đoạn. Nguyên lý hoạt động.
Phương pháp xử lý tín hiệu loadcell. Đặc điểm nổi bật của PLC. Truyền thông modbus RTU. Cấu trúc frame truyền Modbus RTU.
Ứng dụng Modbus RTU. Phân loại mã vạch. Ứng dụng của mã vạch. THIẾT KẾ CƠ KHÍ.
Tiêu chí thiết kế. Lựa chọn phương án lắp đặt loadcell. Tính toán lựa chọn vít tải. Lựa chọn loại vít tải.
Tính toán các thông số kích thước cho vít tải. Công suất cần cấp cho trục vít tải. Tính momen xoắn và kiểm tải độ bền cho trục vít tải. Chọn động cơ cho vít tải.
Tính toán bồn trộn. Kích thước của máy trộn. Công suất tiêu hao của máy. Chọn động cơ cho thùng trộn.
Tính đường kính trục trộn. Tính bề dày dải băng. Lựa chọn vật liệu làm khung. Tính toán mô phỏng bên cho khung máy.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN. Sơ đồ khối hệ thống. Lựa chọn thiết bị. Bộ điều khiển.
Chọn màn hình hiển thị. Cảm biến trọng lượng. Bộ tổng loadcell. Bộ chuyển đổi tín hiệu.
Thiết bị điều khiển động cơ. Khởi động từ. Tủ điện sau khi thiết kế. THIẾT LẬP VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.
Lưu đồ giải thuật tổng quát. Giao diện HMI. Giao diện Webserver đưa dữ liệu lên Cloud thông qua V-box. Tìm hiểu sơ lược các tầng lớp của IoT.
Sơ đồ khối kết nối và sử dụng V-Box. Các bước hướng dẫn sử dụng V-Box cơ bản. Thiết kế Webserver điều khiển. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Kết quả đạt được. Kiến nghị và hướng phát triển. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
61 HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH. 63 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3. So sánh ưu nhược điểm của hai phương án lắp đặt loadcell. Thông số kỹ thuật của động cơ ZOZHI Y132S-4.
Thông số kỹ thuật của bồn trộn. Thông số kỹ thuật của động cơ TECO AESV2S040020YW. Bảng so sánh ưu nhược điểm các loại vật liệu làm khung máy. Thông số kỹ thuật của thép SS400.
Thông số kỹ thuật của đầu cân CAS CI-170A. Kết quả thực nghiệm lần 1 (khối lượng mẫu 135kg) .Kết quả thực nghiệm lần 1 (khối lượng mẫu 242kg). Kết quả thực nghiệm lần 2 (khối lượng mẫu 135 kg). Kết quả thực nghiệm lần 2 (khối lượng mẫu 242 kg).
58 ix DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH Hình 2. Hệ thống cân liên tục (Nguồn: huuquyen. Hệ thống cân gián đoạn dùng vít tải. Loadcell (Nguồn: candientu88.
Nguyên lý hoạt động loadcell (Nguồn: Victory). Phương pháp xử lý tín hiệu loadcell. Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 12 bit. Loadcell 16AC3 HBM (Nguồn: thietbidien88.
Loadcell SQA Keli (Nguồn: vietscales. Loadcell SQB Keli (Nguồn: vietscales. Loadcell S YZC-516C (Nguồn: linhkienvietnam. Loadcell tín hiệu tương tự và tín hiệu số (Nguồn: loadcell.13 Mô hình Modbus RTU (Nguồn: Google) .14 Cấu trúc frame truyền (Nguồn: Google).
Các loại mã vạch phổ biến. Ứng dụng mã vạch trong sản xuất. Phương án cân bàn (a) và phương án cân treo (b). Bố trí loadcell.
Kích thước của cánh vít. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 3 pha. Sơ đồ chịu lực của cánh (Nguồn: Tài liệu tham khảo [1]). Kiểm nghiệm bền với vật liệu.
Sơ đồ khối hệ thống. PLC Siemens S7 1200 CPU 1214C AC/DC/Rly. Loadcell SQB Keli 2 tấn. Bộ tổng loadcell AJ 4P.
Đầu cân CAS CI-170A. Mặt trên của tủ điện. Mặt trong và mặt ngoài tủ điện.3 Màn hình Home. Màn hình chế độ tự động 1.
Màn hình chế độ tự động 2. Màn hình chế độ bằng tay. Màn hình cài đặt. Màn hình calip.
Màn hình kiểm tra tín hiệu. Màn hình quan sát. Mô hình bảy lớp của Iot. Sơ đồ khối điều khiển qua V-box.
Đăng nhập vào V-Box. Dò trạng thái thiết bị. Cấu hình truyền thông PLC S7-1200 với V-Box. Khai báo địa chỉ của PLC cần sử dụng.
Tạo Historical Data. Chức năng Cloud SCADA của V-Box. Tạo dự án mới tại Cloud Web Config. Xuất tệp dữ liệu dưới dạng csv.
Quá trình và kết quả thực hiện đồ án. 59 xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1. AC Alternating Current 2. CB Circuit Breaker 3.
CB Communication Board 4. CM Communication Module 5. CPU Central Processing Unit 6. CRC Cyclic Redundancy Check 7.
DC Direct Current 8. ĐATN Đồ án tốt nghiệp 9. FBD Function Block Diagram 10. HMI Human Machine Interface 11.
iOS iPhone Operating System 12. IoT Internet of Things 13. LED Light Emitting Diode 14. OSI Open Systems Interconnection 15.
PLC Programmable Logic Controller 16. RTU Remote Terminal Unit 17. SB Signal Board 18. SCADA Supervisory Control and Data Acquisition 19.
ST Structured Text xii 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1. Giới thiệu Trong thời đại công nghiệp hóa và tự động hóa, việc nâng cao hiệu quả và chất lượng sản xuất là mục tiêu hàng đầu của mọi doanh nghiệp. Các hệ thống cân định lượng, đặc biệt là trong các quy trình trộn nguyên liệu, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu suất sản xuất.
Cân định lượng là một thiết bị điện tử được thiết kế để đo lường chính xác khối lượng nguyên liệu, giúp kiểm soát chặt chẽ các thành phần trong quá trình sản xuất. Điều này không chỉ giúp duy trì chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa quá trình sản xuất và giảm thiểu lãng phí. Việc sử dụng hệ thống cân định lượng trong quy trình trộn nguyên liệu đã trở thành tiêu chuẩn trong nhiều ngành công nghiệp. Đối với các ngành như thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, và vật liệu xây dựng, việc cân định lượng chính xác là yếu tố quyết định để tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.
Hệ thống này giúp đảm bảo mỗi mẻ sản xuất đều có tỷ lệ thành phần nguyên liệu đúng như thiết kế, từ đó giảm thiểu sai sót và đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm cuối cùng. Hơn nữa, với sự phát triển của công nghệ điện tử và phần mềm quản lý, các hệ thống cân định lượng ngày càng trở nên thông minh hơn. Chúng không chỉ đo lường khối lượng mà còn tích hợp các tính năng quản lý và giám sát, giúp doanh nghiệp dễ dàng theo dõi và điều chỉnh quá trình sản xuất theo thời gian thực. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh cạnh tranh gay gắt hiện nay, khi mà sự hiệu quả và linh hoạt trong sản xuất có thể quyết định sự thành bại của một doanh nghiệp.
Lý do chọn đề tài Việc lựa chọn nghiên cứu và phát triển hệ thống cân định lượng cho quy trình trộn nguyên liệu được thúc đẩy bởi nhiều lý do quan trọng và cấp thiết: Đảm bảo chất lượng sản phẩm: Độ chính xác trong quá trình cân định lượng nguyên liệu là yếu tố quyết định để duy trì chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hệ thống cân định lượng chính xác giúp kiểm soát tỷ lệ thành phần nguyên liệu một cách chặt chẽ, từ đó đảm bảo tính nhất quán và chất lượng của sản phẩm, đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của thị trường. 1 Tăng hiệu suất sản xuất: Hệ thống cân định lượng tự động hóa các công đoạn cân đo nguyên liệu, giảm thiểu sự can thiệp của con người, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất. Điều này không chỉ giảm thiểu sai sót mà còn nâng cao hiệu suất của toàn bộ dây chuyền sản xuất, giúp doanh nghiệp tăng cường khả năng cạnh tranh.
Giảm thiểu lãng phí: Việc quản lý nguyên liệu hiệu quả giúp giảm thiểu lãng phí trong quá trình sản xuất. Hệ thống cân định lượng thông minh có khả năng giám sát và điều chỉnh liên tục, từ đó hạn chế việc sử dụng quá nhiều hoặc quá ít nguyên liệu, góp phần tiết kiệm chi phí và bảo vệ tài nguyên. Đáp ứng nhu cầu đa ngành: Hệ thống cân định lượng có thể áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như thực phẩm, hóa chất, và vật liệu xây dựng. Mỗi ngành đều có những yêu cầu đặc thù về độ chính xác và chất lượng, do đó, hệ thống cân định lượng đa dụng sẽ mang lại lợi ích lớn, mở ra cơ hội phát triển và ứng dụng rộng rãi.
Với những lý do trên, đề tài “Giám sát và thu thập dữ liệu cân của hệ thống trộn qua internet” không chỉ mang tính thực tiễn cao mà còn góp phần quan trọng vào việc cải tiến và nâng cao hiệu quả sản xuất trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống này sẽ giúp doanh nghiệp đạt được sự cân bằng giữa chất lượng sản phẩm, hiệu suất sản xuất, và phát triển bền vững. Tính thiết thực và ý nghĩa đề tài 1.1 Tính thiết thực Đáp ứng nhu cầu thực tiễn của ngành công nghiệp: Trong nhiều ngành công nghiệp như dược phẩm, thực phẩm, hóa chất và vật liệu xây dựng, việc kiểm soát chính xác lượng nguyên liệu trong quá trình sản xuất là cực kỳ quan trọng. Hệ thống cân định lượng đáp ứng nhu cầu này bằng cách đảm bảo tỷ lệ các thành phần luôn được giữ ở mức tối ưu, từ đó duy trì chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sai sót.
Nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí: Việc tự động hóa quy trình cân định lượng giúp tăng tốc độ sản xuất, giảm thiểu sự can thiệp của con người và do đó giảm thiểu sai sót. Điều này không chỉ tăng hiệu suất sản xuất mà còn giảm chi phí liên quan đến lao động và nguyên liệu bị lãng phí. 2 Tăng cường khả năng cạnh tranh: Doanh nghiệp sử dụng hệ thống cân định lượng tiên tiến có thể sản xuất sản phẩm chất lượng cao với chi phí thấp hơn, từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường. Sản phẩm đồng đều về chất lượng giúp doanh nghiệp tạo dựng niềm tin với khách hàng và đối tác.
Ý nghĩa của đề tài Góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp 4.0: Việc phát triển hệ thống cân định lượng thông minh là một bước tiến quan trọng trong lộ trình hướng tới công nghiệp 4.