Chương 1: Giới thiệu: Giới thiệu lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, mục tiêu nghiên cứu của đề tài. - Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài: Tổng quan về nghiên cứu, tự động hóa sản xuất, phân loại tự động hóa. - Chương 3:Xu hướng và ứng dụng trong thực tế: Tìm các xu hướng phát triển hiện nay, tự động hóa quá trình, phân loại, điều khiển bằng máy tính,qua mạng. - Chương 4: Phương án thiết kế, thi công phần cứng, phần mềm: Giới thiệu thiết bị, bảng thiết kế, thiết kế cơ khí, thiết kế mạch điện, lập trình.
- Chương 5: Thực nghiệm và phân tích: Các bước chuẩn bị và thực hiện. - Chương 6: Kết luận – Kiến nghị: Những kết quả đạt được,hạn chế còn tồn tại, hướng phát triển đề tài. Trang 2 do an ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Chương 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu. - Ngày nay, việc tự động hóa các trang thiết bị trong các công ty, nhà máy, xí nghiệp ngày càng phổ biến và phát triển.
Ở đất nước có cường độ làm việc và độ chính xác cao, con người không thể đảm nhiệm được, lúc đó máy móc sẽ thay con người nhưng dưới sự giám sát của con người. Vì vậy, việc tự động hóa các máy móc với trang thiết bị hiện đại là điều rất cần thiết. Bên cạnh đó là việc phát triển các phần mềm trong việc quản lý các hệ thống thông dụng trong ngành công nghiệp, điều khiển các dây truyền sản xuất giám sát thông qua các chương trình phần mềm giao diện như : WinCC, Visual Basic, Quick Basic, Turbol C++, Delphi… - Với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những chuyền biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghê tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chuyên môn hóa… đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại.
- Công nghệ tự động hóa trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành khác như trong công nghiệp, xây dựng, y tế… kể cả trong nông lâm nghiệp và ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hàng ngày. Lợi ích lớn nhất của tự động hóa là nó tiết kiệm lao động, tuy nhiên, nó cũng được sử dụng để tiết kiệm năng lượng và nguyên vật liệu và nâng cao chất lượng, độ chính xác và độ chính xác. Tự động hóa đã được thực hiện bằng phương tiện khác nhau bao gồm cơ khí, thủy lực, khí nén, điện, điện tử và máy tính kết hợp. Các hệ thống phức tạp, chẳng hạn như các nhà máy hiện đại, máy bay và tàu thường sử dụng tất cả những kỹ thuật kết hợp.
- Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai thì dây chuyền chiết rót đóng nắp là một khâu không thể thiếu và rất quan trọng. Dưới đây là những hình ảnh từ những nhà máy chiết rót đóng nắp chai từ các nhà máy. Trang 3 do an ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Hình 2.0 Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai trà xanh.1 Máy chiết rót đóng nắp chai. Trang 4 do an ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Hình 2.2 Máy chiết rót đóng nắp chai bình 20 lít.
- Từ những hình ảnh trên có thể thấy được sự đa dạng của hệ thống chiết rót đóng nắp chai rất đa dạng có thể đóng nắp nhiều loại chai khác nhau có kích thước hình đáng khác nhau, khối lượng khác nhau. Việc chiết rót đóng nắp chai có thể là việc làm của một hệ thống lớn hoặc là một chiếc máy duy nhất chứng tỏ khoa học kỹ thật ngày càng phát triển. Chiết rót đóng nắp chai có thể là một hệ thống lớn hoặc một chiếc máy nhỏ nhưng đó điều là thành tựu của tự động hóa vào cuộc sống.2 Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất. - Cơ khí hóa là sử dụng năng lượng vi sinh vật để thực hiện toàn bộ hoặc một phần của quá trình sản xuất trừ việc điều khiển.
Nhiệm vụ điều khiển ở đây do con người thực hiện. Như vậy cơ khí hóa là quá trình thay thế lao động cơ bắp của con người khi thực hiện các quá trình sản xuất. - Tự động hóa là quá trình sản xuất là giai đoạn phát triển tiếp theo của nền sản xuất cơ khí hóa,nghĩa là tự động hóa sử dụng năng lượng phi sinh vật để thực hiện và điều khiển toàn bộ hoặc một thành phần của quá trình sản xuất. Tóm lại tự động hóa là sự ứng dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính,.
để thực hiện và điều khiển quá trình mà không cần đến sự can thiệp trực tiếp của con người. - Nhiệm vụ của con người là kiểm tra hoạt động của máy móc, khắc phục các hỏng hóc sai lệch, lập trình và điều chỉnh máy để gia công các sản phẩm khác nhau. Người công Trang 5 do an ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM nhân không phải tham gia vào quá trình gia công chi tiết hoặc lắp ráp, do đó có thời gian để phục vụ nhiều máy. Xuất hiện loại công nhân trình độ cao, thợ điều chỉnh.3 Dây truyền tự động hóa sản xuất.
- Để tự động hóa quá trình sản xuất cần phải có và ứng dụng các cơ cấu hoặc thiết bị tự động phù hợp. Điều đó không có nghĩa là tự động hóa quá trình sản xuất chỉ là một quá trình ứng dụng các thành phần, cơ cấu hoặc sơ đồ tự động riêng biệt vào các quá trình công nghệ có sẵn hoặc các máy móc đã có hoặc sẽ được thiết kế. Tự động hóa quá trình sản xuất luôn gắn liền với quá trình hoàn thiện và đổi mới công nghệ. Đó là một bài toán thiết kế công nghệ tổng hợp, có nhiệm vụ tạo ra kỹ thuật hoàn toàn mới dựa trên cơ sở các quá trình công nghệ gia công cơ, kiểm tra, lắp ráp tiên tiến (kể cả phương pháp công nghệ và thiết bị gia công mới ).
Trong các quá trình sản xuất tự động hóa, các thiết bị và cơ cấu tự động đôi khi có ảnh hưởng ngược trở lại bản thân các quá trình công nghệ và từng nguyên công riêng biệt vào các quá trình công nghệ có sẵn hoặc các máy móc đã có sẵn hoặc sẽ được thiết kế. Tự động hóa quá trình sản xuất luôn gắn liền với quá trình hoàn thiện và đổi mới công nghệ. Tóm lại tự động hóa quá trình sản xuất cũng có thể được hiểu như là tổng hợp các biện pháp được sử dụng khi thiết kế các quá trình sản xuất và công nghệ mới, cải tiến. Trên cơ sở các quá trình sản suất và công nghệ đó tiến hành thiết lập các hệ thống thiết bị có năng suất cao, tự động thực hiện các thành phần của quá trình sản xuất mà không cần tới sự tham gia của con người.
- Trong hệ thống chuẩn bị công nghệ thống nhất, các hệ thống tự động hóa được đánh giá theo 3 chỉ tiêu sau: hình thức, cấp và mức tự động hóa. Trang 6 do an ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM - Hình thức tự động hóa được phân biệt theo một phần và tự động hóa toàn phần, tự động hóa đơn và phức, tự động hóa sơ cấp và thứ cấp. - Cơ khí hóa hoặc tự động hóa một phần là tự động hóa quá trình công nghệ hoặc hệ thống, trong đó một phần chi phí năng lượng của con người được thay thế bằng năng lượng phi sinh vật trừ việc điều khiển khi cơ giới hóa và bao gồm cả việc điều khiển khi tự động hóa. Cơ khí hóa hoặc tự động hóa đơn liên quan đến một phần hoặc toàn bộ một thành phần của quá trình công nghệ hoặc hệ thống các quá trình công nghệ.
Ví dụ trong nguyên công tiện, việc cấp phôi vào và lấy phôi ra được tự động hóa thì đây là tự động hóa đơn. Trong 5 nguyên công gia công chi tiết thì có một nguyên công tự động hóa. - Tự động hóa là một quá trình liên quan đến việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này bao gồm: - Những công cụ máy móc tự động.
- Máy móc lắp ráp tự động. - Người máy công nghiệp - Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động. - Hệ thống mát tính thu thập dữ liệu và ra quyết định để hỗ trợ sản xuất.3 Phân loại tự động hóa.1 Tự động hóa cứng. - Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định trên một cấu hình thiết bị.
Các nguyên công này trong dây chuyền thừơng đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công này như vậy vào một thiết bị làm hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trưng chính của tự động hóa cứng: + Đầu tự ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng + Năng suất máy cao. + Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi,thay đổi sản phẩm.2 Tự động hóa lập trình Trang 7 do an ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM - Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.3 Dây truyền dán nhãn chai.
- Chuỗi hoạt động có thể được điều khiển bởi một chương trình, tức là một tập lệnh được mã hóa để hệ thống đọc và diễn dịch chúng. - Những chương trình mới có thể được chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản phẩm mới. Một vài đặc trưng của tự động hóa lập trình: + Đầu tự cao những cho những thiết bị có mục đích tổng quát. + Năng suất tương đối thấp so với tự động hóa cứng.
+ Sự linh hoạt khi có sự thay đổi cấu hình trong sản phẩm mới. + Thích hợp nhất cho sản xuất hàng loạt.3 Tự động hóa linh hoạt. - Là hệ thống tự động hóa có khả năng sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. Không mất thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý (công cụ đồ gá, máy móc).
Hiệu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt.