CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Thực trạng của quá trình sản xuất Hiện nay Việt Nam đang phát triển rất mạnh, đặc biệt là các dây chuyền phân loại, xuất khẩu đang là sản phẩm chính mang lại ngoại tệ lớn cho nước nhà. Trong khi đó nguồn lao động khan hiếm đang là vấn đề chính khiến không ít các công ty, nhà máy phải đau đầu tìm các phương án thay thế. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kĩ thuật, kĩ thuật điện – điển tử và kĩ thuật điều kiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… Với những kỹ thuật tiên tiến như: vi xử lí, PLC, vi mạch số,… được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển , thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.1 Dây chuyền sản xuất nhà máy sữa Vinamilk (Nguồn: Internet) 2 Hình 1.2 Dây chuyền phân loại hàng hóa ( Nguồn: Internet ) Hình 1.3 Dây chuyền phân loại trái cây, hoa quả ( Nguồn: Internet ) Do vậy, trong quá trình hoạt động ở các nhà máy, công ty xí nghiệp hiện nay đều đã áp dụng tự động hoá vào sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền và sản phẩm của toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng. 3 Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả cao.
Vì công nhân đa số đều ước chừng sản phẩm bằng tay hoặc bằng mắt thường khiến cho công việc phân loại có sai số cao, không những vậy chi phí, thời gian đào tạo và kinh nghiệm sản xuất là vấn đề lớn cho doanh nghiệp. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà chúng em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về mặt vật liệu nhóm đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế và thi công “Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước, độ lớn”. Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động dựa trên nguyên lý cảm biến để xác định chiều dài của sản phẩm. Sau đó, xy lanh khí nén sẽ đẩy sản phẩm về hộp đựng dựa trên kích thước đã cài sẵn.
Băng tải hoạt động sử dụng động cơ bước có thể điều chỉnh tốc độ vòng/giây tùy thuộc tốc độ mà băng tải phục vụ cho mô hình. Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như: - Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong việc, cải thiện được điều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn. - Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã nhanh chóng. Ngày nay, việc tập trung hóa - tự động hóa công tác quản lý, giám sát và điều khiển các hệ thống tự động nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm chi phí, hạn chế nhân công là một xu hướng tất yếu của quá trình sản xuất.
Cùng với tốc độ 4 phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử, kỹ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua, điều khiển tự đông đã ra đời và phát triển càng ngày càng đa dạng đáp ứng các yêu cầu, đòi hỏi quá trình tự động trong các lĩnh vực công nghiệp. Chính vì vậy phải lựa chọn quá trình điều khiển nào cho phù hợp với yêu cầu thực tế, điều kiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất, dễ dàng bảo trì, sửa chữa hệ thống khi có sự cố.2 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm Hệ thống phân loại là một giải pháp công nghiệp thay thế con người thực hiện các khâu phân loại sản phẩm, từ thực hiện bằng tay chuyển đổi sang sử dụng các hệ thống tự động hóa để phân chia sản phẩm theo từng đặc tính mà người sử dụng quy định. Các hệ thống phân loại sản phẩm hiện hành Hiện nay đã có rất nhiều dây chuyển phân loại sản phẩm tự động có trên thị trường như: - Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc - Dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao - Dây chuyền phân loại sản phẩm theo cân nặng - Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch - Dây chuyền phân loại sản phẩm theo kích thước Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc: Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc có thể phân loại sản phẩm như cà chua, ớt, cafe, hạt nhựa màu, gạo …và các sản phẩm có yêu cầu cao về việc đồng nhất màu. Dây chuyền hoạt động dựa trên cơ chế kiểm tra sản phẩm của camera giúp loại bỏ các sản phẩm có màu sắc khác biệt … 5 Hình 1.4 Dây chuyền phân loại màu sắc cà chua ( Nguồn: Internet ) Dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao: Dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao có thể phân loại hàng hóa theo chiều cao tương ứng của sản phẩm và là một trong những thành phần rất quan trọng đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế.
Các nhà máy trong khu công nghiệp được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại trong đó có dây chuyền phân loại sản phẩm để phối hợp với nhu cầu sản xuất, tạo ra năng xuất cao hơn trong quá trình sản xuất. Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nhất là ngành điện tử học điều khiển, công nghệ vi xử lý đã tạo điều kiện cho việc điểu khiển trở nên thuận tiện hơn.5 Dây chuyền phân loại chiều cao hàng hóa ( Nguồn: Internet ) Dây chuyền phân loại sản phẩm theo cân nặng: Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng các loại/kiểu sản phẩm theo nguyên tắc kiểm tra khối lượng online (bằng việc đọc tín hiệu analog từ loadcell sau đó qua bộ xử lí để kiểm tra và phân loại) sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theo yêu cầu.6 Dây chuyền phân loại cân nặng cam (Nguồn: Internet) 7 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch: Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch được sử dụng rất phổ biến hiên nay. Dây chuyền sorting này được sử dụng để phân loại các kiện hàng, bưu phẩm, sản phẩm thành phẩm đã được đóng thùng carton, đóng túi và dán mã vạch, mã QR.7 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch (Nguồn: Internet) Với các thông tin lưu trữ trên mã vạch dán trên sản phẩm, hệ thống có thể dễ dàng sàng lọc và lựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết (hub) theo yêu cầu đặt ra như:. Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất, model… .Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn, cách thức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn… .Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lô chế biến, cấp sản phẩm… 8 Các hộp, thùng hàng được đặt lên băng tải phân loại bởi công nhân hoặc cánh tay robot cộng tác, robot xếp hàng lên pallet từ băng tải cấp hoặc xe tự hành AGV trong các nhà máy thông minh.
Dây chuyền phân loại sản phẩm theo kích thước Hiện nay, Đất nước ta đang trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dạng, kích thước, trọng lượng… Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhu cầu sản xuất, để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất. Một trong những thiết bị, máy móc hiện đại đó phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm. Các phôi sau khi qua các công đoạn cắt, tiện, … sẽ được di chuyển đến khu vực thi công lắp, ráp hay các công đoạn khác. Thì với hàng loạt số phôi lẫn lộn kích thước, chúng ta sẽ mất thêm rất nhiều nhân công, thời gian để thực hiện phân loại các phôi này ra các kích thước tương ứng.
Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhu cầu sản xuất, để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất. Một trong những thiết bị, máy móc hiện đại đó phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm. Chính vì vậy, nhóm đã quyết định lựa chọn đề tài phân loại kích thước, độ lớn. Hệ thống này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống trong thực tế.
Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước được ứng dụng để phân loại các sản phẩm có kích thước khác nhau với độ chính xác cao. Hệ thống được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp như: 9 - Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất gạch, ngói. - Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo. - Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất linh kiện, thiết bị chuyên dụng.
- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.3 Xác định mục tiêu giới hạn của đề tài 1.1 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu đặt ra là tìm hiểu, nghiên cứu, chế tạo hệ thống phân loại theo kích thước, độ lớn. Hệ thống phân loại tự động theo kích thước, độ lớn hoạt động ổn định, dễ dàng sử dụng. Dựa trên các cơ sở hệ thống có thể tính toán, thiết kế và thi công hệ thống. Hệ thống có khả năng giám sát quá trình hoạt động.
Hệ thống hoàn thiện có khả năng phân loại sản phẩm tự động theo kích thước, độ lớn.