I. Giới thiệu hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển và giám sát mô hình cân đóng gói sản phẩm tại HCMUTE được thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất. Hệ thống này sử dụng công nghệ hiện đại, bao gồm PLC CompactLogix L32E và phần mềm giám sát FactoryTalk. Việc áp dụng công nghệ điều khiển giúp tự động hóa quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu sai sót và tăng năng suất. Hệ thống cho phép giám sát liên tục quá trình cân và đóng gói, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng. Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống tự động hóa không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí lao động. Như một ví dụ, một nhà máy sản xuất thực phẩm đã áp dụng hệ thống này và ghi nhận sự tăng trưởng 30% trong năng suất.
1.1. Mục tiêu của hệ thống
Mục tiêu chính của hệ thống là điều khiển và giám sát quá trình cân và đóng gói sản phẩm một cách chính xác và hiệu quả. Hệ thống được thiết kế để có thể cân hầu hết các sản phẩm dạng hạt, như gạo và đậu, với độ chính xác cao. Việc sử dụng cảm biến loadcell giúp đo lường chính xác khối lượng sản phẩm, trong khi màn hình HMI cung cấp giao diện thân thiện cho người sử dụng. Hệ thống cũng cho phép người dùng nhập liệu và theo dõi tình trạng hoạt động của máy móc, từ đó đưa ra các cảnh báo kịp thời khi có sự cố xảy ra. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo an toàn cho người vận hành.
II. Cơ sở lý thuyết về phần cứng và phần mềm
Chương này trình bày các thiết bị phần cứng và phần mềm sử dụng trong mô hình. PLC Allen-Bradley là thiết bị chính trong hệ thống, cho phép điều khiển các tín hiệu vào và ra một cách chính xác. Phần mềm RSLOGIX 500 và RSLOGIX 5000 được sử dụng để lập trình cho PLC, trong khi RSLINX giúp kết nối giữa máy tính và PLC. Hệ thống cũng sử dụng cảm biến PT100 để đo nhiệt độ, đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra trong điều kiện tối ưu. Việc lựa chọn các thiết bị này dựa trên tính năng và độ tin cậy của chúng trong thực tế. Theo thống kê, việc sử dụng công nghệ thông tin trong sản xuất đã giúp giảm thiểu thời gian chết của máy móc lên đến 20%.
2.1. Các thiết bị phần cứng
Các thiết bị phần cứng trong hệ thống bao gồm loadcell, đầu cân, và các bộ điều khiển khí nén. Loadcell là thiết bị chuyển đổi lực thành tín hiệu điện, cho phép đo lường chính xác khối lượng sản phẩm. Đầu cân EX 2002 Dingo được sử dụng để hiển thị kết quả cân, trong khi các bộ điều khiển khí nén giúp điều khiển các cơ cấu tự động trong quá trình đóng gói. Việc lựa chọn các thiết bị này dựa trên tiêu chí về độ chính xác và độ bền. Theo nghiên cứu, việc sử dụng hệ thống cảm biến trong sản xuất đã giúp tăng độ chính xác lên đến 95%.
III. Thiết kế hệ thống
Thiết kế hệ thống bao gồm việc xây dựng sơ đồ khối và kết nối các thiết bị. Sơ đồ khối của hệ thống thể hiện mối quan hệ giữa các thành phần như PLC, loadcell, và các thiết bị ngoại vi khác. Việc thiết kế này giúp người vận hành dễ dàng hiểu rõ cấu trúc của toàn bộ hệ thống. Hệ thống được thiết kế với các yêu cầu về mặt kết cấu và chức năng, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong quá trình hoạt động. Theo một khảo sát, việc thiết kế hệ thống điều khiển hợp lý có thể giảm thiểu chi phí bảo trì lên đến 15%.
3.1. Sơ đồ kết nối
Sơ đồ kết nối của hệ thống được xây dựng dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và thực tế. Các thiết bị được kết nối với nhau thông qua các ngõ vào và ngõ ra của PLC. Sơ đồ này không chỉ giúp người vận hành dễ dàng theo dõi mà còn hỗ trợ trong việc khắc phục sự cố khi cần thiết. Việc sử dụng mạch Opto cách ly giúp bảo vệ các thiết bị khỏi các tác động bên ngoài, đảm bảo an toàn cho hệ thống. Theo thống kê, việc sử dụng sơ đồ kết nối rõ ràng đã giúp giảm thiểu thời gian khắc phục sự cố lên đến 30%.
IV. Kết quả và đánh giá
Kết quả đạt được sau khi triển khai hệ thống cho thấy sự cải thiện rõ rệt trong quy trình sản xuất. Hệ thống đã hoạt động ổn định, với độ chính xác trong việc cân và đóng gói sản phẩm đạt trên 95%. Việc giám sát qua HMI và FactoryTalk cho phép người dùng theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống một cách dễ dàng. Đánh giá từ người sử dụng cho thấy họ hài lòng với tính năng và hiệu quả của hệ thống. Theo một khảo sát, 85% người dùng cho biết họ cảm thấy an tâm hơn khi sử dụng hệ thống tự động hóa này.
4.1. Đánh giá hiệu quả
Đánh giá hiệu quả của hệ thống cho thấy sự cải thiện đáng kể trong năng suất và chất lượng sản phẩm. Hệ thống đã giúp giảm thiểu thời gian sản xuất và tăng cường độ chính xác trong quá trình cân và đóng gói. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa đã giúp giảm thiểu sai sót do con người, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng hệ thống tự động hóa trong sản xuất có thể giúp tăng trưởng doanh thu lên đến 20% trong năm đầu tiên.
