Giáo trình Tự động hóa Quá trình Sản xuất (Cơ khí) - PGS. Trần Văn Địch

Giáo trình tự động quá trình sản xuất 1 cung cấp kiến thức cơ bản về tự động hóa trong sản xuất, giúp nâng cao hiệu quả và năng suất.

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Giáo Trình Tự Động Quá Trình Sản Xuất 1
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
• 1.1. Tóm tắt lịch sử phát triển của tự động hoá quá trình sản xuất
• 1.2. Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản
• 1.2.1. Cơ khí hoá
• 1.2.2. Tự động hoá quá trình sản xuất

Tóm tắt

I. Khám phá giáo trình tự động quá trình sản xuất 1 từ A Z

Giáo trình tự động hóa quá trình sản xuất 1 là tài liệu nền tảng, cung cấp kiến thức toàn diện về một trong những lĩnh vực cốt lõi của kỹ thuật hiện đại. Nội dung không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn đi sâu vào các ứng dụng thực tiễn, giúp người học nắm bắt được bản chất của các hệ thống sản xuất tự động. Tầm quan trọng của tự động hóa sản xuất ngày càng được khẳng định trong bối cảnh cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, nơi hiệu suất và chất lượng là yếu tố quyết định sự cạnh tranh. Theo Lời nói đầu của giáo trình do PGS. Trần Văn Địch chủ biên, "Tự động hoá các quá trình sản xuất là một trong những phương hướng phát triển chủ yếu của công nghiệp chế tạo máy". Điều này cho thấy vai trò không thể thiếu của tự động hóa trong việc nâng cao năng lực sản xuất quốc gia. Giáo trình này được biên soạn để trở thành một tài liệu tự động hóa tham khảo chính cho sinh viên, kỹ sư và các nhà nghiên cứu. Nội dung bao quát từ lịch sử phát triển, các khái niệm cơ bản như cơ khí hóa và tự động hóa, cho đến cấu trúc của một hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh. Các chương mục được trình bày một cách logic, bắt đầu từ những vấn đề chung, sau đó đi sâu vào các thiết bị cụ thể như cơ cấu chấp hành, cảm biến công nghiệp, và hệ thống điều khiển.

1.1. Lịch sử phát triển của tự động hóa sản xuất

Lịch sử của tự động hóa sản xuất bắt nguồn từ ước mơ lâu đời của con người về việc tạo ra những cỗ máy thay thế sức lao động. Những cơ cấu tự động sơ khai đã xuất hiện từ trước Công nguyên, nhưng cột mốc quan trọng đầu tiên trong công nghiệp là chiếc máy tự động điều chỉnh mức nước trong nồi hơi do Pônzunôp chế tạo năm 1765. Nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch này đã đặt nền móng cho lý thuyết điều khiển tự động hiện đại. Thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 chứng kiến sự ra đời của các máy tiện tự động, máy tổ hợp và các dây chuyền sản xuất tự động liên kết cứng. Sự phát triển của kỹ thuật số vào những năm 1950 đã tạo ra một bước nhảy vọt với sự ra đời của máy NC, CNC, đặt nền móng cho sản xuất tích hợp. Quá trình này cho thấy sự tiến hóa không ngừng, từ tự động hóa từng phần đến tự động hóa toàn phần, nơi vai trò con người chủ yếu là giám sát và điều chỉnh.

1.2. Phân biệt cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất

Cần phân biệt rõ hai khái niệm: cơ khí hóa và tự động hóa. Cơ khí hóa là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con người trong các chuyển động chính bằng máy móc, ví dụ như dùng động cơ điện thay cho sức người. Tuy nhiên, trong cơ khí hóa, con người vẫn phải thực hiện các chức năng điều khiển và các chuyển động phụ trợ. Tự động hóa quá trình sản xuất là giai đoạn phát triển cao hơn. Nó không chỉ thực hiện các quá trình chính mà còn tự động hóa cả các tác động điều khiển. Trong một hệ thống tự động, toàn bộ chu trình làm việc, bao gồm cả việc thu thập thông tin, ra quyết định và thực thi, đều được thực hiện mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người. Con người chỉ còn nhiệm vụ giám sát, bảo trì và lập trình cho hệ thống.

II. Giải mã thách thức của tự động hóa quá trình sản xuất

Việc áp dụng tự động hóa quá trình sản xuất không chỉ là một xu hướng mà còn là một yêu cầu cấp bách để giải quyết nhiều thách thức trong sản xuất hiện đại. Thách thức lớn nhất là làm thế nào để nâng cao năng suất lao động và đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định ở mức cao nhất. Sản xuất thủ công hoặc bán tự động thường đối mặt với sự thiếu ổn định về chất lượng và hiệu suất do phụ thuộc vào yếu tố con người. Tự động hóa sản xuất cho phép thực hiện các quy trình công nghệ với độ chính xác và tốc độ vượt xa khả năng của con người, từ đó giảm giá thành sản phẩm và tăng sức cạnh tranh. Một thách thức khác là cải thiện điều kiện làm việc, đặc biệt trong các môi trường độc hại, nguy hiểm hoặc các công việc nặng nhọc, lặp đi lặp lại. Giáo trình chỉ rõ, tự động hóa "thay đổi hẳn tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân". Hơn nữa, nền kinh tế hiện đại đòi hỏi sự linh hoạt cao độ, khả năng chuyển đổi sản phẩm nhanh chóng. Các hệ thống điều khiển tự động tiên tiến như FMS hay CIM ra đời chính là để giải quyết bài toán này, cho phép sản xuất theo lô nhỏ và đa dạng hóa sản phẩm một cách hiệu quả.

2.1. Nâng cao năng suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm

Năng suất và chất lượng là hai yếu tố sống còn của doanh nghiệp. Các hệ thống tự động hóa cho phép máy móc hoạt động liên tục 24/7 với hiệu suất ổn định. Các cảm biến công nghiệp và hệ thống kiểm tra tự động (automated inspection) tích hợp trên dây chuyền sản xuất tự động giúp phát hiện lỗi ngay lập tức, đảm bảo chất lượng đồng đều cho hàng loạt sản phẩm. Điều này giúp loại bỏ sai sót chủ quan của con người, giảm tỷ lệ phế phẩm và tối ưu hóa việc sử dụng nguyên vật liệu. Kết quả là chi phí sản xuất giảm trong khi chất lượng đầu ra được nâng cao.

2.2. Vấn đề an toàn và môi trường làm việc công nghiệp

Nhiều quy trình sản xuất công nghiệp tiềm ẩn rủi ro cho con người, như làm việc trong môi trường hóa chất, nhiệt độ cao, hay các công việc đòi hỏi sức lực lớn. Robot công nghiệp và các cơ cấu chấp hành tự động được thiết kế để thay thế con người trong những công đoạn này. Việc ứng dụng robot vào các công việc như hàn, sơn, hay vận chuyển vật nặng không chỉ tăng năng suất mà còn loại bỏ hoàn toàn các nguy cơ tai nạn lao động, bảo vệ sức khỏe cho người công nhân. Đây là một ý nghĩa xã hội to lớn của tự động hóa.

2.3. Yêu cầu về chuyên môn hóa và tính linh hoạt trong sản xuất

Thị trường luôn thay đổi, đòi hỏi các nhà sản xuất phải có khả năng thích ứng nhanh. Tự động hóa cứng (hard automation) chỉ phù hợp với sản xuất hàng khối, quy mô lớn và ít thay đổi. Tuy nhiên, xu hướng hiện nay là sản xuất linh hoạt. Các hệ thống điều khiển lập trình được như PLC (Programmable Logic Controller) và các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép thay đổi quy trình sản xuất chỉ bằng cách thay đổi chương trình điều khiển. Điều này giúp rút ngắn chu kỳ sản xuất, đáp ứng nhanh các đơn hàng nhỏ, đa dạng và tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường toàn cầu.

III. Hướng dẫn hệ thống điều khiển tự động cốt lõi hiện nay

Trái tim của mọi hệ thống điều khiển tự động chính là bộ điều khiển, nơi xử lý thông tin và ra quyết định. Giáo trình tự động hóa quá trình sản xuất 1 dành một phần quan trọng để giới thiệu về các thiết bị và công nghệ điều khiển then chốt. Trong đó, PLC (Programmable Logic Controller) được xem là bộ não của hầu hết các dây chuyền sản xuất công nghiệp. PLC là một thiết bị máy tính chuyên dụng, được thiết kế để hoạt động bền bỉ trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, thực hiện các thuật toán điều khiển logic, định thời, đếm và các phép toán số học để kiểm soát máy móc. Việc lập trình PLC cơ bản là kỹ năng không thể thiếu của kỹ sư tự động hóa. Để giao tiếp với hệ thống, người vận hành sử dụng HMI (Human-Machine Interface), một màn hình đồ họa cho phép theo dõi trạng thái, điều chỉnh thông số và ra lệnh cho hệ thống một cách trực quan. Ở cấp độ cao hơn, hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) đóng vai trò giám sát và thu thập dữ liệu từ nhiều PLC hoặc thiết bị khác nhau trong một khu vực rộng lớn, cung cấp một cái nhìn tổng thể về toàn bộ nhà máy.

3.1. Tìm hiểu về PLC Programmable Logic Controller và HMI

PLC là thiết bị điều khiển logic khả trình, thay thế cho các hệ thống rơ-le-contactor phức tạp trước đây. Ưu điểm của PLC là tính linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trình, độ tin cậy cao và kích thước nhỏ gọn. Người dùng có thể thực hiện lập trình PLC cơ bản thông qua các ngôn ngữ như Ladder Logic (LAD), Function Block Diagram (FBD) hay Structured Text (ST). Trong khi đó, HMI là giao diện người-máy, thường là một màn hình cảm ứng, hiển thị các thông số hoạt động của hệ thống như nhiệt độ, áp suất, tốc độ động cơ dưới dạng đồ thị, số liệu, và các nút nhấn ảo. Sự kết hợp giữa PLC và HMI tạo nên một hệ thống điều khiển vừa mạnh mẽ, vừa thân thiện với người dùng.

3.2. Vai trò hệ thống SCADA trong giám sát và thu thập dữ liệu

Hệ thống SCADA là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu ở cấp độ cao hơn PLC. SCADA không trực tiếp điều khiển các cơ cấu chấp hành mà nó thu thập dữ liệu từ các bộ điều khiển (như PLC) tại hiện trường, xử lý, hiển thị và lưu trữ chúng tại một phòng điều khiển trung tâm. SCADA cho phép các nhà quản lý giám sát hoạt động của toàn bộ nhà máy, phân xưởng từ xa, theo dõi các chỉ số hiệu suất (KPIs), cảnh báo khi có sự cố và phân tích dữ liệu lịch sử để đưa ra các quyết định cải tiến quy trình sản xuất.

3.3. Tầm quan trọng của mạng truyền thông công nghiệp

Để PLC, HMI, SCADA, cảm biến và cơ cấu chấp hành có thể trao đổi thông tin với nhau, chúng cần được kết nối thông qua một mạng truyền thông công nghiệp. Các mạng này được thiết kế đặc biệt để hoạt động ổn định trong môi trường nhiễu điện từ của nhà máy, đảm bảo tính thời gian thực và độ tin cậy cao. Một số chuẩn giao thức phổ biến bao gồm Modbus, Profibus, CANopen, và Ethernet/IP. Việc lựa chọn và thiết kế mạng truyền thông phù hợp là yếu tố quyết định đến hiệu suất và sự ổn định của toàn bộ hệ thống điều khiển tự động.

IV. Phân tích các loại cơ cấu chấp hành trong sản xuất

Cơ cấu chấp hành là các thiết bị cuối cùng trong một chu trình điều khiển, có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điều khiển (thường là tín hiệu điện) thành các hành động cơ học như chuyển động thẳng, quay, kẹp, nhả. Giáo trình tự động hóa quá trình sản xuất 1 mô tả chi tiết ba nhóm cơ cấu chấp hành chính dựa trên nguồn năng lượng sử dụng: thủy lực, khí nén và điện. Mỗi loại đều có những ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Hệ thống thủy lực nổi bật với khả năng tạo ra lực và công suất rất lớn trong một kích thước nhỏ gọn. Hệ thống khí nén và thủy lực đều dựa trên nguyên lý truyền áp suất chất lỏng hoặc khí. Trong khi đó, hệ thống khí nén lại phổ biến hơn nhờ chi phí thấp, tốc độ cao và sạch sẽ. Động cơ điện là loại cơ cấu chấp hành phổ biến nhất, được sử dụng trong mọi ứng dụng từ băng tải, máy bơm cho đến các khớp của robot công nghiệp. Sự phát triển của ngành cơ điện tử đã tạo ra các loại động cơ servo, động cơ bước có độ chính xác vị trí và tốc độ cực cao, đáp ứng được những yêu cầu khắt khe nhất của tự động hóa.

4.1. Hệ thống khí nén và thủy lực Nguyên lý và ứng dụng

Hệ thống thủy lực sử dụng dầu để truyền lực, hoạt động dựa trên định luật Pascal. Ưu điểm của nó là tạo ra lực rất lớn, chuyển động êm và khả năng giữ vị trí chính xác. Nó thường được dùng trong các máy ép, máy công cụ hạng nặng. Ngược lại, hệ thống khí nén sử dụng không khí được nén lại. Khí nén có ưu điểm là tốc độ đáp ứng nhanh, sạch, an toàn cháy nổ và chi phí vận hành thấp hơn. Nó được ứng dụng rộng rãi trong các cơ cấu kẹp, đẩy, phân loại sản phẩm trên các dây chuyền sản xuất tự động.

4.2. Các loại động cơ điện và bộ truyền động cơ bản

Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng, là thành phần không thể thiếu trong tự động hóa. Có nhiều loại động cơ như động cơ một chiều (DC), động cơ xoay chiều (AC), động cơ servo và động cơ bước. Động cơ AC phổ biến trong các ứng dụng công suất lớn, không yêu cầu điều khiển chính xác. Động cơ servo và động cơ bước là lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng đòi hỏi điều khiển vị trí và tốc độ chính xác như trong máy CNC hay robot công nghiệp. Các bài giảng tự động hóa thường tập trung vào cách điều khiển các loại động cơ này để đạt được chuyển động mong muốn.

4.3. Vai trò của cảm biến công nghiệp trong hệ thống

Để hệ thống tự động có thể hoạt động, nó cần phải "nhận biết" được trạng thái của môi trường và đối tượng sản xuất. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi các cảm biến công nghiệp. Cảm biến là thiết bị chuyển đổi các đại lượng vật lý (như nhiệt độ, áp suất, vị trí, khoảng cách, màu sắc) thành tín hiệu điện để bộ điều khiển có thể xử lý. Ví dụ, cảm biến quang phát hiện sự có mặt của sản phẩm trên băng tải, cảm biến tiệm cận xác định vị trí cuối hành trình của xi lanh, cảm biến nhiệt độ kiểm soát lò nung. Cảm biến chính là "mắt" và "tai" của hệ thống, cung cấp thông tin phản hồi cần thiết cho vòng điều khiển kín.

V. Ứng dụng thực tiễn của tự động hóa quá trình sản xuất

Lý thuyết sẽ trở nên vô nghĩa nếu không được áp dụng vào thực tiễn. Giáo trình tự động hóa quá trình sản xuất 1 không chỉ cung cấp kiến thức nền tảng mà còn giới thiệu các mô hình ứng dụng tiên tiến, giúp người học hình dung được bức tranh tổng thể của một nhà máy thông minh. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là việc xây dựng các dây chuyền sản xuất tự động cho các ngành công nghiệp như lắp ráp ô tô, điện tử, đóng gói thực phẩm và dược phẩm. Trên các dây chuyền này, robot công nghiệp đóng vai trò trung tâm, thực hiện các công việc đòi hỏi độ chính xác cao và tốc độ nhanh như hàn, sơn, lắp ráp linh kiện, và bốc xếp sản phẩm. Ở cấp độ cao hơn, các hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS - Flexible Manufacturing Systems) và hệ thống sản xuất tích hợp nhờ máy tính (CIM - Computer Integrated Manufacturing) ra đời. Những hệ thống này không chỉ tự động hóa từng công đoạn riêng lẻ mà còn tích hợp toàn bộ quá trình từ thiết kế (CAD), lập kế hoạch (CAPP) đến sản xuất (CAM) thành một dòng chảy thông tin và vật chất liền mạch, được điều khiển bởi một hệ thống máy tính trung tâm.

5.1. Mô hình dây chuyền sản xuất tự động hiệu quả

Một dây chuyền sản xuất tự động hiệu quả là sự kết hợp hài hòa của băng tải, các trạm gia công/lắp ráp tự động, hệ thống robot và hệ thống kiểm tra chất lượng. Tất cả được điều khiển và đồng bộ hóa bởi một hệ thống PLC trung tâm hoặc phân tán. Việc thiết kế một dây chuyền như vậy đòi hỏi phải mô hình hóa hệ thống một cách cẩn thận để tối ưu hóa chu trình thời gian (cycle time), giảm thiểu thời gian chết và đảm bảo dòng chảy sản phẩm được liên tục. Các slide tự động hóa quá trình sản xuất thường minh họa các mô hình này một cách trực quan.

5.2. Robot công nghiệp trong sản xuất và lắp ráp hiện đại

Robot công nghiệp là một thiết bị tự động đa chức năng, có thể lập trình lại để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau. Với các cánh tay có nhiều bậc tự do, robot có thể mô phỏng lại các chuyển động phức tạp của tay người nhưng với độ chính xác, tốc độ và sức mạnh vượt trội. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các công đoạn hàn điểm trong sản xuất ô tô, sơn vỏ sản phẩm, gắp và đặt (pick-and-place) linh kiện điện tử, hay lắp ráp các chi tiết cơ khí. Việc sử dụng robot giúp nâng cao đáng kể năng suất, chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm.

5.3. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM

FMS là một hệ thống bao gồm một nhóm các máy CNC, robot, và hệ thống vận chuyển vật liệu tự động, tất cả được điều khiển bởi một máy tính chủ. FMS được thiết kế để sản xuất hiệu quả nhiều loại chi tiết khác nhau với số lượng từ nhỏ đến trung bình. CIM là khái niệm ở cấp độ cao hơn, tích hợp FMS với các hoạt động khác của doanh nghiệp như thiết kế, quản lý kho, lập kế hoạch sản xuất và quản trị kinh doanh. Mục tiêu của CIM là tự động hóa toàn bộ nhà máy, tạo ra một hệ thống sản xuất thông minh, hiệu quả và có khả năng thích ứng cao.

VI. Tương lai ngành tự động hóa Xu hướng và cơ hội mới

Ngành tự động hóa quá trình sản xuất đang bước vào một kỷ nguyên mới với sự hội tụ của công nghệ thông tin, trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT). Tương lai của ngành không chỉ dừng lại ở việc tự động hóa các tác vụ lặp đi lặp lại mà còn hướng tới việc tạo ra các hệ thống sản xuất thông minh, có khả năng tự học hỏi, tự tối ưu và tự đưa ra quyết định. Giáo trình của PGS. Trần Văn Địch đã đề cập đến một khái niệm đi trước thời đại: "Sản xuất trí tuệ" (Intellectual Production). Đây là phương thức sản xuất mà ở đó các thiết bị không chỉ thực thi mệnh lệnh mà còn có khả năng phân tích, suy luận và giải quyết vấn đề. Để hiện thực hóa tầm nhìn này, việc mô hình hóa hệ thống và mô phỏng đóng vai trò cực kỳ quan trọng, cho phép các kỹ sư thiết kế, thử nghiệm và tối ưu hóa các hệ thống phức tạp trước khi triển khai. Lĩnh vực cơ điện tử và tự động hóa do đó mở ra vô vàn cơ hội nghề nghiệp hấp dẫn cho thế hệ kỹ sư tương lai, những người sẽ xây dựng và vận hành các nhà máy thông minh của thế kỷ 21.

6.1. Sản xuất trí tuệ Intellectual Production là gì

Sản xuất trí tuệ là một hình thức sản xuất tiên tiến, nơi các hệ thống có khả năng mô phỏng các đặc tính của con người như học tập, suy luận và giải quyết vấn đề. Trong một nhà máy thông minh, các robot công nghiệp được trang bị AI có thể tự điều chỉnh quy trình làm việc dựa trên dữ liệu từ cảm biến công nghiệp, các máy CNC có thể dự đoán hỏng hóc và tự lên lịch bảo trì. Đây là đỉnh cao của tự động hóa sản xuất, biến nhà máy từ một hệ thống bị động thành một thực thể chủ động và thông minh.

6.2. Tầm quan trọng của mô hình hóa hệ thống và mô phỏng

Trước khi xây dựng một dây chuyền sản xuất tự động trị giá hàng triệu đô la, việc mô hình hóa hệ thống và mô phỏng trên máy tính là bước không thể thiếu. Các phần mềm như MATLAB/Simulink, Automation Studio cho phép kỹ sư tạo ra một "bản sao số" (digital twin) của hệ thống. Trên đó, họ có thể kiểm tra các thuật toán trong lý thuyết điều khiển tự động, tối ưu hóa hoạt động của robot, phát hiện các điểm nghẽn và đánh giá hiệu suất của toàn bộ dây chuyền. Điều này giúp tiết kiệm chi phí, giảm thiểu rủi ro và rút ngắn đáng kể thời gian triển khai.

6.3. Cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực cơ điện tử và tự động hóa

Sự phát triển của tự động hóa tạo ra nhu cầu lớn về nguồn nhân lực chất lượng cao. Các kỹ sư cơ điện tử và tự động hóa là những người có kiến thức liên ngành về cơ khí, điện-điện tử, và công nghệ thông tin. Họ có khả năng thiết kế, lập trình, vận hành và bảo trì các hệ thống điều khiển tự động phức tạp. Với sự am hiểu về PLC, SCADA, robot và các công nghệ mới, họ là nhân tố then chốt trong quá trình chuyển đổi số và hiện đại hóa nền sản xuất của đất nước, với nhiều cơ hội việc làm hấp dẫn trong và ngoài nước.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT: GIÁO TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

• Vị trí môn học trong chương trình đào tạo: Giáo trình Tự động hoá quá trình sản xuất do tập thể giảng viên Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội biên soạn, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật phát hành năm 2001. Giáo trình giữ vai trò là môn học chuyên ngành cốt lõi trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí, công nghệ chế tạo máy và cơ điện tử ở bậc đại học cũng như cao đẳng kỹ thuật.
• Mục tiêu học tập (Learning Outcomes): Cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện về nguyên lý cơ khí hóa, tự động hóa các nguyên công công nghệ chính và phụ; phân tích kết cấu, tính toán thông số kỹ thuật của các cơ cấu chấp hành thủy lực, khí nén, điện khí; đồng thời xây dựng phương pháp luận trong việc tính toán, thiết kế và tích hợp các hệ thống sản xuất tự động từ mức độ máy đơn lẻ đến dây chuyền linh hoạt.
• Cấu trúc và cách tiếp cận: Sách bao gồm 12 chương, được phân công biên soạn cụ thể: PGS. Trần Văn Địch chủ biên (Chương 3, 5, 7, 8, 11, 12); TS. Trần Xuân Việt (Chương 6, 10); TS. Nguyễn Trọng Doanh (Chương 2); ThS. Lưu Văn Nhang (Chương 1, 4, 9). Cách tiếp cận đi từ khái niệm nền tảng, lịch sử phát triển, khảo sát chi tiết các phần tử thiết bị chấp hành, đến tổ hợp thành các hệ thống điều khiển tự động hoàn chỉnh.
• Điểm đặc sắc của giáo trình: Kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết cơ học gia công cơ khí truyền thống với lý thuyết điều khiển tự động, điện tử công suất, kỹ thuật điều khiển lập trình (PLC) và các công nghệ tích hợp máy tính hiện đại (CAD/CAM, FMS, CIM).

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

• Chương 1: Các vấn đề chung của tự động hoá quá trình sản xuất (ThS. Lưu Văn Nhang): Tổng hợp lịch sử phát triển từ các cơ cấu tự động cơ học cổ đại đến các mốc kỹ thuật quan trọng như bộ điều tốc nồi hơi Pônzunôp (1765), máy tiện chép hình Nartôp (1712), vít me - đai ốc Maudslay (1798), máy tiện cam Spencer (1873), tế bào cảm quang Xtôletôp (1887), và các công trình lý thuyết điều chỉnh tự động của I. Vưsnhegratxki (1876-1877), Stodola, Hurwitz, Routh, Lyapunov. Phân định ranh giới giữa cơ khí hóa (thay thế chuyển động chính của cơ bắp) và tự động hóa (thay thế chức năng điều khiển). Thiết lập mô hình 4 khối: Quá trình tự động – Cảm biến – Điều khiển – Phản hồi. Trình bày 4 nguyên tắc ứng dụng: có mục đích và kết quả cụ thể, toàn diện, có nhu cầu thực tế, hợp điều kiện.
• Chương 2: Các thiết bị cơ bản trong hệ thống tự động (TS. Nguyễn Trọng Doanh): Phân loại và phân tích nguyên lý 3 nhóm thiết bị: cơ cấu chấp hành, thiết bị điều khiển, cảm biến. Khảo sát chi tiết hệ thống truyền động thủy lực (bơm pittông, bơm bánh răng, bơm cánh gạt; các loại van một chiều, van cân bằng, van con trượt, van điều áp, van servo tấm chắn/vòi phun; xilanh và động cơ thủy lực); hệ thống khí nén (máy nén khí trục vít, bộ lọc - điều áp - bôi trơn FRL, bình tích áp, xilanh không trục); hệ thống động cơ điện (động cơ một chiều DC kích từ nối tiếp/song song, động cơ xoay chiều AC đồng bộ/cảm ứng/tách pha, động cơ bước, động cơ servo DC không chổi than) và các thiết bị chuyên dụng (bộ phát lực áp điện, nam châm điện, băng tải con lăn/song song).
• Các chương chuyên đề (Chương 3 đến Chương 12): Đi sâu vào kỹ thuật điều khiển tự động quá trình gá đặt, cấp phôi, kiểm tra tự động, điều khiển số (NC/CNC), hệ thống PLC, thiết kế công nghệ với trợ giúp máy tính (CAD/CAM - ứng dụng phần mềm như Matlab, Catia), hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) với 5 cấp độ kết cấu, sản xuất tích hợp máy tính (CIM) và sản xuất trí tuệ (Intellectual Production).
• Progression logic: Kiến thức phát triển tuyến tính từ cơ sở lịch sử - triết lý kỹ thuật $\rightarrow$ phần tử cơ cấu chấp hành/truyền động $\rightarrow$ mạch logic điều khiển $\rightarrow$ mô hình tích hợp hệ thống sản xuất toàn diện.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết thủy khí kỹ thuật: Định luật Pascal ($p = \frac{F}{S}$), môđun đàn hồi chất lỏng ($E = -V \frac{\Delta p}{\Delta V}$), phương trình Bernoulli, phương trình tổn thất ma sát Hagen-Poiseuille ($h_f = f \frac{L}{D} \frac{v^2}{2g}$ với hệ số ma sát $f = \frac{64}{Re}$), công thức tính lưu lượng bơm bánh răng ($V = \frac{2\pi (d_a^2 - d_f^2) b}{8}$) và bơm cánh gạt ($V = 2\pi e b (d_v + d_r)$).
• Lý thuyết máy điện và điều khiển: Phương trình tốc độ động cơ DC ($n = \frac{U_u - I_u R_u}{K_e \Phi}$), mômen điện từ ($M = K_m \Phi I_u$), kỹ thuật điều khiển biến tần AC theo số đôi cực ($N = \frac{60f}{p}$), kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM), nắn dòng 6 bước và biến đổi chu kỳ.
• Mô hình hóa hệ thống: Cấu trúc tự động hóa khép kín với mạch phản hồi tín hiệu bù sai lệch.

Kỹ năng phát triển

• Technical skills: Tính toán lựa chọn công suất động cơ điện, tính toán lưu lượng và áp suất làm việc của trạm nguồn thủy lực/khí nén; xác định thể tích bình tích áp ($V_{tk} = \frac{C (Q_d - Q_c) T}{P_{max} - P_{min}}$); đọc hiểu và thiết kế sơ đồ mạch van điều khiển con trượt, van servo.
• Analytical skills: Phân tích định lượng hiệu quả kinh tế - kỹ thuật theo tỷ lệ: 60–70% do năng suất, 15–20% do chất lượng, 10–15% do giảm chi phí nhân công; nhận diện sai số và trễ động lực học trong hệ servo.
• Practical competencies: Thiết kế cơ cấu cấp phôi tự động, trạm trung chuyển phôi bằng băng tải, bố trí hệ thống định vị - kẹp chặt trên bàn máy gia công điều khiển số.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

• Pedagogical approach: Giáo trình áp dụng phương pháp tiếp cận kỹ thuật công nghệ kết hợp toán học ứng dụng. Mỗi nhóm thiết bị đều đi từ cấu tạo giải phẫu kết cấu, giải thích nguyên lý hoạt động bằng hình vẽ mặt cắt, đến việc thiết lập hệ phương trình cân bằng năng lượng và động học để tính toán kích thước công nghệ.
• Bài tập và case studies: Nội dung sách gắn kết trực tiếp với học phần Bài tập lớn môn học ngành chế tạo máy. Các case study điển hình bao gồm: tính toán thời gian chu kỳ gia công tiện khi cơ khí hóa so với tự động hóa, phân tích bài toán kinh tế khi ứng dụng robot công nghiệp trong nguyên công hàn/sơn so với nguyên công cấp phôi máy cắt gọt, ứng dụng phần tử áp điện trong súng phun mực của máy in phun.
• Practical exercises: Sinh viên thực hành tính toán xác định thông số kết cấu van tiết lưu cân bằng áp, vẽ đồ thị phân bổ điện áp trong phương pháp nắn dòng 6 bước điều khiển động cơ AC, phân tích mạch đảo chiều động cơ DC bằng phương pháp phanh động lực và phanh đảo dòng.
• Assessment methods: Đánh giá thông qua năng lực hoàn thành bài tập lớn môn học, giải quyết các bài toán tính toán kích thước bộ nguồn thủy lực - khí nén, thuyết minh đồ án thiết kế trạm tự động hóa và các bài kiểm tra tự luận chuyên sâu về nguyên lý kết cấu.
• Self-study guidelines: Người học cần nghiên cứu lý thuyết tổng quan ở Chương 1, sau đó đối chiếu nguyên lý các phần tử ở Chương 2 với sơ đồ thực tế; kết hợp tra cứu các tiêu chuẩn kích thước chi tiết máy và thực hiện độc lập các bài tập tính toán thông số dòng chảy, thông số tải trọng động cơ.

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

• Updates so với quan điểm truyền thống: Giáo trình làm rõ bước chuyển dịch công nghệ từ tự động hóa cứng (sử dụng cơ cấu cam, mẫu chép hình, trục phân phối dung lượng thông tin nhỏ dùng cho sản xuất hàng khối) sang tự động hóa linh hoạt và tự động hóa mềm (sử dụng máy NC, CNC, bộ điều khiển PLC, hệ thống MRP).
• Current trends được tích hợp: Đưa vào các khái niệm công nghệ mũi nhọn: Kỹ thuật linh hoạt (Agile Engineering), Hệ thống điều hành sản xuất qua màn hình (Visual Manufacturing Systems), Kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping), Công nghệ nhóm (Group Technology - GT), Hoạch định quy trình công nghệ có máy tính trợ giúp (CAPP), Mạng cục bộ công nghiệp (LAN), và định hướng nền Sản xuất trí tuệ (Intellectual Production).
• Real-world applications: Mô tả kết cấu các thiết bị thực tế như hệ thống xilanh không trục dạng chữ C và dạng liên kết từ tính, động cơ servo không chổi than trong các khớp tay máy robot công nghiệp, hệ thống van servo hai tầng ứng dụng cuộn hút điện từ điều khiển vị trí chính xác.
• Industry connections: Cung cấp cơ sở lý luận về tiêu chuẩn hóa và tính hoán đổi chi tiết, giải quyết bài toán sản xuất loạt nhỏ - chủng loại thay đổi nhanh theo yêu cầu cạnh tranh của kinh tế thị trường.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

• Sinh viên chuyên ngành: Sinh viên năm thứ 3, năm thứ 4 và học kỳ cuối thuộc các ngành Công nghệ Chế tạo máy, Cơ khí động lực, Cơ điện tử, Kỹ thuật Công nghiệp tại các trường đại học kỹ thuật và cao đẳng chuyên nghiệp.
• Prerequisites cần có: Đã hoàn thành các học phần cơ sở cốt lõi: Vẽ kỹ thuật cơ khí, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Thủy lực và Khí động lực học, Kỹ thuật điện - Điện tử đại cương, Công nghệ kim loại và Dung sai đo lường.
• Giảng viên và cách sử dụng: Giảng viên sử dụng giáo trình làm đề cương bài giảng chính thức cho học phần Tự động hóa sản xuất, làm tài liệu chuẩn để biên soạn đề tài Bài tập lớn, Đồ án môn học và hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp kỹ sư chế tạo máy.
• Tự học và Reference: Kỹ sư thiết kế công nghệ tại các nhà máy cơ khí, cán bộ nghiên cứu tại các viện kỹ thuật cơ thuật - tự động hóa, học viên cao học và nghiên cứu sinh sử dụng làm tài liệu tham khảo khi thiết lập các giải pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất thực tế.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng đào tạo nào?
Tài liệu được biên soạn phục vụ trực tiếp cho sinh viên đại học, cao đẳng ngành chế tạo máy, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho giảng viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh và kỹ sư cơ khí tại các nhà máy sản xuất.

2. Cần trang bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học?
Người học cần có nền tảng về Toán kỹ thuật, Cơ học chất lưu (thủy lực), Lý thuyết mạch điện tử, Nguyên lý - Chi tiết máy và các nguyên công công nghệ gia công cơ khí cắt gọt.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu thuần túy lý thuyết điều khiển?
Giáo trình tiếp cận từ góc độ công nghệ chế tạo máy, gắn liền lý thuyết điều khiển tự động với kết cấu cơ khí cụ thể (bơm, van, xilanh, động cơ, băng tải, đồ gá) và các bài toán kinh tế - kỹ thuật trong sản xuất công nghiệp.

4. Làm thế nào để tự học giáo trình đạt hiệu quả cao?
Nên học song song giữa phân tích nguyên lý kết cấu (Chương 2) và tính toán các bài tập thiết kế hệ thống; kết hợp tự giải các bài tập lớn tính chọn công suất cơ cấu chấp hành và tra cứu thông số kỹ thuật thực tế của thiết bị thủy khí, máy điện.

5. Có những tài liệu bổ trợ nào được đề cập kết nối với giáo trình?
Giáo trình kết nối trực tiếp với tài liệu hướng dẫn Bài tập lớn môn học, tài liệu lập trình gia công CNC, các tài liệu chuyên ngành về CAD/CAM (Matlab, Catia) và sổ tay thiết kế công nghệ chế tạo máy.

---

Kết luận (150 từ)

• Giá trị cốt lõi: Giáo trình Tự động hoá quá trình sản xuất xác lập hệ thống tri thức chuẩn mực về tự động hóa ngành cơ khí chế tạo máy, giải quyết đồng bộ từ cấu tạo cơ cấu chấp hành, nguyên lý điều khiển đến tổ chức hệ thống sản xuất tích hợp máy tính.
• Lộ trình học tập đề xuất: Nắm vững bản chất cơ khí hóa - tự động hóa (Chương 1) $\rightarrow$ Thành thạo tính toán thiết bị chấp hành thủy lực, khí nén, điện từ (Chương 2) $\rightarrow$ Triển khai thiết kế trạm gia công tự động, hệ thống FMS, CIM và ứng dụng CAD/CAM (các chương chuyên đề).
• Nguồn tài nguyên bổ trợ: Bài tập lớn môn học Công nghệ Chế tạo máy, các phần mềm mô phỏng kỹ thuật (Matlab, Catia), và tài liệu kỹ thuật chuyên ngành của Bộ môn Công nghệ Chế tạo máy, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRAN VAN DICH, TS. TRAN XUAN VIỆT TS. NGUYỄN TRONG Bo ThS. LƯU VĂN NHANG TỰ ĐỘNG HÓA QÚA TRÌNH SẢN XUẤT PGS.TRAN VAN DICH, T §.TRẦN XUÂN VIỆT TS.NGU RONG DOANH, Th S.

LUU VAN NHANG Chủ biên: PGS.Trần Văn Địch TỰ ĐỘNG HOÁ QUA TRINH SẢN XUẤ T cơ khí) (Giáo trình dùng cho sinh viên tà NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2001 Lời nói đầu Nến vân tiết nhế giới trong những năm gân đây được đặc nưnng bởi cường độ cao của các quá trình sản xuất vật chất. Chất lượng và hiệu quả của các quá trình sản xuất phụ thuộc rất nhiều w: thuật của công nghiệp chế tạo máy. Một nén công nghiệp chế tạo suáy tiên riến sẽ đâm hảo cho các ngành kinh tế các loại thiết bị cả năng sudt cao với chất lượng hoàn hảo. Để thực hiện tốt các (Niệm vy của mình, công nghiệp.

chế tụo máy cân không ngĩng hoàn thiện và nẵng cao trình độ kỹ thuật của các quá trình sản xuất, Tự động hoá các quá trình sẵn xiái là một trong những phương hướng phát triển chủ vếu của công nghiệp chế tạo máy. Tự động hoá cho pháp sử dựng tối du các tiêm năng, vẫu có, đáp ứng yêu cấu ugày càng cao đối với các trang thiết bị gia công cơ khí, Việc ứng dụng các thành tựu của lÝ thuyết điều khiển rối im, công nghệ thông tin. công nghệ máy tình và rác lĩnh rực khoa học kỹ thuật khác cho phép thiết lập mới một loạt các loại vật liệu, các quá trình công nghệ, các trang thiết bị và hệ thống sản xuất tự động, các loại rábðt công nghiệp. các hệ thống sản xuất lĩnh hoạt, các hệ thống sẵn xuất tích hợp, các hệ thống tr tuệ nhân tạo về liêu kết chúng thành một hệ thống nhất để giải quyết các hài toán Kinh tố kỹ thuật thay đối của sản xuất, ro tiền để cho sự hình thành của một phường thức sẵn xuất hoàn toàn nưới trong tong lai: Sdn xudt tri tué (lorelectiad Production) Tự động hoá quá trình sâu xuất cho pháp thực hiện các quá trình công nghệ không cổ sự tham gia của con người, Ở giải đoạn đâu tự động hoa chỉ mới thực biện đối với từng peer nạ tiêng biệt, Về sau tự động hoá được thực hiệu đồi với nhiễn nguyên công (kế cá các nguyền công chính và các nguyễn công phụ) Thông tự động hoá toàn phần thì vai trò của con người chỉ còn giới hợn ở việc theo dõi hoạt động câu các thiết bị và diễu chỉnh các cơ cẩu cá liên quan đến qui trình công nghệ, (ián đây các cha năng của hệ thống tự động hoá được phát triển rất nhanh chống vũ dỡ có rất nhiều dây chuyên rự động, phản xưởng tự động và nhà mẫy re ding ra dev.

Người ra phâu biệt bốn đặc tính cơ bản của tự động hoá như su: 1. Khả năng nâng can năng suất lao động và chốt lượng sản phẩm 2, Khả năng điều khiểu thiết bị hoặc quả trình xảu xét trong những môi tường nghy biểm đốt với con người (các lồ ở mổ than, các thiết bị hoá hục, các nhà máy điện nghiên tử, các thiết bắ VÀ trụ v0) 3, Khả năng máy mốc thay thể cou người để thự hiện các pháp tink plate tgp. Măng cao trình độ văn hoá và nghề nghiệp của róng nhân, do đó tính chất của lao động rũng được thay đổi, Điển này cú nghĩa xố hội to lớn và nó khó năng xoá bỏ ngắn cách giữa lao động trí óc vỡ lao động chân tay. Chính vì cậy, tự động hoá quá trình xản xuä† lÄ nhập tiên mã bất kỳ một quốc git nào cũng cần đạt tới Khoa học tự động hoá và tự động hoá các quá trình vảa xuất ngày cảng được nghiên cứu, phát triển và tĩng dựng trong mọi lĩnh vực của dời văng xữ hội ve công nghiệp.

Hiện nay không có một ngãnh công nghiệp nào của nến kinh tế mã tự động hoá không plui lÀ phường tiện tiến bộ kỹ tuyệt chủ yến, một khâu uan trọng sae dink mute do phat triển của ngành cúng nghiệp đó. Tự động had cho phán sông cao năng xuất lao động, giảm giá thành săn phẩm, cải tiện điều kiện làm việc củu công nhâm Khả nắng tuyệt vài của người náy thối cờ Oeep Blue do các kỳ sac cha hãng Microsat Ệ MỸi Chế tạo năng 1998 và người nấy dạng người AsùnG do tập đoàn Hondu (Nha Bary che igo thành công vào thân, {tt năm 009 rửa qua cho nhấy, tự đông bu và diễn khiển tối áh không chỉ: há ọn trong việc thay thế lao động cơ bắp và các công việc cá tính đơn điệu, nhàm chắn đối xui con người Khí thực hiện các qtá trình sản xuất, mà còn tham gic trực tiếp vào các quế: trình cin dén te duy logic của con người và vào các guá trình điều chỉnh và hiệu chỉnh nự động hết bị và quá trình sản xuất, khi điều Kiện làm việc thay đổi. tạo ra các chế đó. lới giải hoặc giái pháp hiệu quả, nối tt nhất Ging ching va phát triển khoa học tự động hod, ne dng hod các quả trinh sẵn xuất và điều khiển hệ thống tự động là phường hướng phát niển cơ bản không chỉ cửa các nưới =6 niên kinh dể phát triển, tà còn lã một nhiệm vụ được tất riên trong kế hoạch phat triển của các nước thuộc thế giớt thự bơ.

Để có thể hoa nhập với nên kinh tế phát triển nhanh củu các nước ASEAN và thế giới. cạnh tranh tốt với thị trường, thực biện thành công sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá dất mướt. nha cứu đổi mới công nghệ và thiết bị, áp chứng các thành na của nự động hoá ở Việt Nam đã trở thành một nhủ cán cấp bách Dé sy nghiệp công nghiệp hoá và hiện đợi hoá thành công trong tương laigehiing ta phải có một đội ngũ cá chuyên món cao trong lĩnh vực sự động hoá. Kể hoạch đảo tạo các chuyên gia rể tự động hoá đã và đang được thực hiện ở nhiều nường dợi học, nhiễn riệm nghiên cũu ở Việt Nam, Tuy nhiên, các tối liệu tham khảo trong lĩnh vực này vẫn côn chưa đáp ứng dược yêu câu của người học Nhận thất được trách nhiệm trước chuyên món cũu ngành chế tạo máy, tập thể giảng viên củu hộ môn Công nghệ chế tạo máy, trường Đại học Bách khoa Hà Nội biên soạn giáo trình *Tự động hoá quá trình sản xuất Trước hết, giáo tình dày được dùng làm tài liệu cho cán bộ giảng dạy d các trường dại học, cao đẳng, các cân hộ nghiên cứu ở các viện, các KỸ sự có khu ở các nhà ny, cde cơ quan cổ tham gia công tác giảng day, nghiên cứ vũ sản xuất.

Giáo trình này còn được dùng làm rãi liệu ch sinh viên chế tạo máy thuộc các trường đại học và cao đẳng. Cũng với bài tập lớn, giáo trình này rạo cho sinh viên khổ năng ứng dụng kỹ thuật tự động hoá vào các quá trình công nghệ và sản xuất cụ thể Trên c2 sở của các các quá tình đó, tiến hành thiết kế. ứng dụng các cơ cẩu và hệ thống nự động hắc nhau, biến đổi quá trình để nó có được các thông sổ kinh tế kỹ thuật ti tư, đáp fing trình độ của kỹ nhưật hiện đại. Ngoài ra, nó cá thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cửu sink, các học viên cao học khi thực biện các dễ tài nghiên cứu trong lĩnh vực tự động lusá quế tình sản xuất cơ khí Giáo tình gốm LÝ chương và do bốu tắc gia cũng tam gia biên soạn ŒS.

Trần Vấn Địch biên soạn các chương: 3, %, 7,8, 11, 12. Tran Xudn Viée biển soạn các chương: 6, 10) Nguyễn Trọng Doanh biến soạn chương 2, TAS, Lieu Van Nhang biên soạn các chương: 1,4, 9, Đa biên soạn lẫn đầu, cuấn sách chắc chấn còn những vấn dt chau được boàn chính. Tập thể tắc giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đồng góp. phé bình cầa độc giả.

Nhữngý kid pho biuh sin git về hộ môn Công nghệ chế tạo máy, trường đại học Bách Khoa Hà Nội hoặc Nhà xuốt bên Khoa học và Kỹ thuật, 70 TRẤN HUNG ĐẠO, HÀ NỘI. CAL TAC GIA Chương L CAC VAN DE CHUNG CUA TỰ DONG HOA QUA TRINH SẢN XUẤT 1,1. Tóm tát lịch sử phát triển của tự động hoá quá trình sản xuất š từ xa xưa, con người luôn mơ ước về các loại máy có khả năng thay thế cho mình trong các quá trình sản xuất và các công việc thường nhật khác. Vì thế, mặc dà tự động hoá các quá trình sản xuối là một lĩnh vực đặc trưng của khoa học kỹ thuật hiện đại của thể kỹ 20, nhưng những thông tìn về các cơ cấu tự động, làm việc không cầu có sự trợ giúp của con người dã tổn tại từ trước công nguyên.

Các máy tự động cơ học đã được sử dụng ở Ai Cập cổ và Hy Lạp khi thực hiện các màn múa rối để lôi kéo những người theo đạo. Trong thời trưng cổ người ta đã biết đến các máy tự động cơ khí thực hiện chức năng người gá ác cổng của Albert. Một đặc điểm chung của các máy tự động kể trên là chúng không có ảnh hưởng gì tới các quá trình sản xuất của xã hội thồi đó Chiếc máy tự động đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp do một thợ cơ khí người Nga, ông Pônzunôp chế tạo vào nám 1765. Nhờ nó mà mức nước trong nồi hơi được giữ cố định không phụ thuộc vào lượng tiêu hao hơi nước, Để đo mức nước trong nối, Pônznnôp dùng một cái phao.

Khi mức nước thay đổi phao sẽ tác động lên cửa van, thực hiện điều chỉnh lượng nước vào nổi. Nguyên tắc điều chỉnh của cơ cấu này được sử dụng. xông rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, nó được gọi là nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch hay nguyên tắc Pôdunôp - Giôn Oai. Đầu thố kỷ 19, nhiều công trình có mục dích hoàn thiện các cơ cấu điều chỉnh tự động của máy hơi nước đã được thực Cuối thế kỷ 19 các cơ cấu điều chỉnh tự động cho Iuabin hơi nước bắt đầu xuất hiện, n 1712 ông Nartôp, một thợ cơ khí người Nga đã chế (ạo dược máy tiện chép hình để Tiện các chỉ liết định hình.

Việc chép hình theo mẫu được thực hiện tự động. Chuyển dộng dọc của bần dao do bánh rãng - thanh răng thực hiện.