Đồ Án Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Pha Trộn Sơn Tự Động Sử Dụng PLC Rockwell

• Tác giả: Lương Đình Tuấn
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Đời
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Pha Trộn Sơn Tự Động Sử Dụng PLC Rockwell
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tổng quan về sơn, màu sắc và chọn quy luật pha màu cho hệ thống
• 1.2. Khái niệm, cấu tạo và phân loại sơn
• 1.3. Quy trình công nghệ sản xuất sơn
• 1.4. Giới thiệu về một số dây chuyền, nhà máy sản xuất sơn, máy pha màu và lắc sơn hiện nay
• 1.5. Khái niệm về màu sắc và quy luật pha màu sơn
• 1.6. Chọn quy luật pha màu áp dụng cho đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Khái niệm PLC, ưu điểm và ứng dụng
• 2.2. Tổng quan về PLC Rockwell CompactLogic 1769-L32E
• 2.3. Giới thiệu về các loại module mở rộng
• 2.4. Động cơ bước và mạch điều khiển
• 2.4.1. Khái niệm và ứng dụng của động cơ bước
• 2.4.2. Cấu tạo và phân loại động cơ bước
• 2.4.3. Nguyên lý điều khiển và các mạch điều khiển động cơ bước
• 2.5. Tầm quan trọng của động cơ DC
• 2.5.1. Ưu nhược điểm của động cơ DC
• 2.5.2. Cấu tạo của động cơ DC
• 2.5.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều
• 2.5.4. Phân loại động cơ điện một chiều
• 2.6. Khái niệm băng tải
• 2.6.1. Tầm quan trọng và ứng dụng của băng tải trong sản xuất và đời sống
• 2.6.2. Cấu tạo của băng tải
• 2.6.3. Nguyên lý hoạt động của băng tải
• 2.6.4. Các loại băng tải trong dây chuyền sản xuất và đặc điểm
• 2.7. Van điện từ
• 2.8. Khái niệm cảm biến
• 2.8.1. Phân loại cảm biến và ứng dụng
• 2.9. Chung về Relay
• 2.9.1. Cấu tạo của Relay
• 2.9.2. Phân loại Relay
• 2.10. Khái niệm Loadcell
• 2.10.1. Cấu tạo Loadcell
• 2.10.2. Nguyên lý hoạt động của loadcell
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
• 3.1. Thiết kế hệ thống
• 3.1.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
• 3.1.2. Thiết kế phần cứng hệ thống
• 3.1.3. Tính toán giá trị analog
• 3.1.4. Lựa chọn thiết bị cho hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công hệ thống
• 4.1.1. Thi công tủ điều khiển
• 4.1.2. Tủ điều khiển
• 4.1.3. Sơ đồ đi dây tủ điện
• 4.1.4. Thi công mô hình cơ khí
• 4.2. Lập trình hệ thống
• 4.2.1. Lưu đồ chế độ mặc định
• 4.2.2. Lưu đồ chế độ tùy chỉnh
• 4.2.3. Lưu đồ thực hiện chi tiết chương trình
• 4.2.4. Phần mềm lập trình cho hệ thống
• 4.3. Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hệ thống
• 4.3.1. Giới thiệu tổng quan phần mềm FactoryTalk View
• 4.3.2. Các chức năng cơ bản của Factorytalk View
• 4.3.3. Giao diện thiết kế
• 4.3.4. Tài liệu hướng dẫn sử dụng và thao tác
• 4.3.5. Vận hành chế độ mặc định
• 4.3.6. Vận hành chế độ tùy chỉnh
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Nhận biết và vận chuyển lon sơn
• 5.2. Cân khối lượng sơn
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Mô hình pha trộn sơn tự động Tổng quan về hệ thống

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế và thi công mô hình pha trộn sơn tự động sử dụng PLC Rockwell. Mô hình pha trộn sơn tự động này hướng đến việc tự động hóa quy trình pha trộn sơn, giảm thiểu sức lao động và thời gian. Hệ thống pha trộn sơn tự động tích hợp các thành phần chính như: PLC Rockwell, cảm biến, van điều khiển, động cơ, và giao diện người máy (HMI). Ứng dụng PLC trong pha trộn sơn cho phép điều khiển chính xác và lập trình linh hoạt các bước trong quy trình. Thiết kế hệ thống pha trộn sơn đòi hỏi sự kết hợp hài hòa giữa phần cứng và phần mềm. PLC Rockwell Automation được lựa chọn vì tính năng mạnh mẽ và khả năng tương thích cao. Nghiên cứu tập trung vào việc lập trình PLC Rockwell và thiết kế giao diện HMI để người dùng dễ dàng vận hành hệ thống. Quản lý màu sắc cũng là một phần quan trọng, đảm bảo pha trộn chính xác theo công thức. Mô hình toán học pha trộn sơn được xây dựng để tính toán lượng sơn cần thiết cho từng màu.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính là tạo ra một mô hình pha trộn sơn tự động hiệu quả, chính xác và dễ sử dụng. Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào việc thiết kế và thi công một hệ thống có khả năng pha trộn một số màu sơn cơ bản theo công thức định sẵn hoặc tùy chỉnh. Hệ thống sử dụng PLC Rockwell để điều khiển quá trình pha trộn. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: tìm hiểu quy trình pha trộn sơn, thiết kế phần cứng, lập trình PLC, thiết kế giao diện HMI, và thử nghiệm hệ thống. Nghiên cứu khoa học HCMUTE hỗ trợ việc tìm hiểu và áp dụng các công nghệ hiện đại trong tự động hóa. Ứng dụng công nghệ trong dự án tự động hóa này mang tính thực tiễn cao. Các giới hạn được đặt ra bao gồm số lượng bồn chứa sơn, loại sơn sử dụng, và phạm vi màu sắc có thể pha trộn. An toàn trong tự động hóa cũng được xem xét trong quá trình thiết kế và thi công.

1.2. Công nghệ và thiết bị sử dụng

PLC Rockwell CompactLogix là trung tâm điều khiển của hệ thống. Phần mềm lập trình PLC là RSLogix 5000 hoặc Studio 5000. Hệ thống sử dụng các cảm biến để đo lường và giám sát quá trình pha trộn. Các van điều khiển điều chỉnh lưu lượng sơn. Động cơ bước đảm nhiệm việc khuấy trộn sơn. Loadcell được sử dụng để cân chính xác lượng sơn. Biến tần có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ. Giao diện HMI được thiết kế trên FactoryTalk View để hiển thị trạng thái và cho phép người dùng điều khiển hệ thống. Việc lựa chọn thiết bị ngoại vi PLC cần đảm bảo tính tương thích và độ tin cậy. Khớp nối và các bộ phận cơ khí khác cần được thiết kế chắc chắn và hoạt động ổn định. Cảm biến trong hệ thống pha trộn sơn đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và điều khiển chính xác.

II. Thiết kế và thi công hệ thống

Phần này trình bày chi tiết về thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động. Thiết kế phần cứng bao gồm sơ đồ khối, lựa chọn thiết bị, và bố trí các thành phần trong hệ thống. Thiết kế cơ khí tập trung vào việc thiết kế các bộ phận cơ khí như bồn chứa, hệ thống cấp liệu, và hệ thống khuấy trộn. Thi công hệ thống bao gồm việc lắp ráp các thiết bị, đấu nối dây điện, và cài đặt phần mềm. Lập trình PLC Rockwell là một phần quan trọng, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác theo yêu cầu. Phần mềm lập trình PLC được sử dụng để viết chương trình điều khiển cho PLC. Lưu đồ và thuật toán điều khiển được mô tả rõ ràng. Kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác. Tự động hóa công nghiệp được thể hiện rõ nét qua hệ thống này.

2.1. Thiết kế phần cứng

Thiết kế sơ đồ khối hệ thống cho thấy sự tương tác giữa các thành phần. Lựa chọn thiết bị dựa trên các tiêu chí kỹ thuật và kinh tế. Bồn chứa sơn cần có dung tích phù hợp và chất liệu bền. Hệ thống cấp liệu đảm bảo cung cấp sơn chính xác. Hệ thống khuấy trộn cần hiệu quả và tránh tạo bọt. Tủ điều khiển được thiết kế để bảo vệ các thiết bị điện. Sơ đồ đi dây tủ điện cần rõ ràng và an toàn. Thiết kế cơ cấu lắc sơn đảm bảo hỗn hợp đồng nhất. Gia công cơ khí chính xác cần được đảm bảo để hệ thống hoạt động ổn định. Thiết kế hệ thống tự động cần tính đến các yếu tố an toàn.

2.2. Lập trình và điều khiển

Lập trình PLC Rockwell được thực hiện dựa trên RSLogix 5000 hoặc Studio 5000. Chương trình PLC điều khiển các thiết bị theo trình tự logic. Lưu đồ chương trình minh họa các bước điều khiển. Thiết kế giao diện HMI trên FactoryTalk View cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống dễ dàng. Hướng dẫn lập trình PLC cung cấp thông tin chi tiết cho người dùng. Tài liệu tham khảo PLC Rockwell được sử dụng để tìm hiểu về ngôn ngữ lập trình và cấu hình PLC. Thực hành PLC là bước cần thiết để kiểm tra và hiệu chỉnh chương trình. Kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác theo thiết kế. Thuật toán điều khiển cần hiệu quả và đáp ứng được yêu cầu về thời gian thực.

III. Kết quả và đánh giá

Phần này trình bày kết quả thử nghiệm và đánh giá mô hình pha trộn sơn tự động. Kết quả thử nghiệm được phân tích để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Sai số trong quá trình pha trộn được xác định. Phân tích dữ liệu giúp đánh giá độ chính xác của hệ thống. Thống kê dữ liệu giúp đánh giá hiệu quả hoạt động của từng thành phần. Nhận xét và đánh giá tổng quan về hệ thống. Hướng phát triển cho hệ thống trong tương lai. Ngành sơn được hưởng lợi từ sự tự động hóa này. Công nghệ điều khiển hiện đại được áp dụng hiệu quả. Báo cáo đồ án tốt nghiệp tóm tắt toàn bộ quá trình nghiên cứu.

3.1. Phân tích kết quả thử nghiệm

Kết quả thử nghiệm được trình bày chi tiết. Độ chính xác của hệ thống được đánh giá. Hiệu suất của hệ thống được phân tích. Thời gian pha trộn được đo đạc. Mức tiêu thụ năng lượng được tính toán. Phân tích sai số giúp xác định nguyên nhân và đưa ra giải pháp cải thiện. Đánh giá khả năng tái lập của hệ thống. Dữ liệu thử nghiệm được trình bày dưới dạng bảng và biểu đồ. So sánh với các phương pháp truyền thống giúp đánh giá hiệu quả của tự động hóa. Kết luận về hiệu quả của hệ thống dựa trên các kết quả thử nghiệm.

3.2. Đánh giá và hướng phát triển

Đánh giá tổng quan về hiệu quả của mô hình pha trộn sơn tự động. Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống được nêu rõ. Khả năng ứng dụng của hệ thống trong thực tiễn. Đề xuất cải tiến cho hệ thống trong tương lai. Hướng phát triển về công nghệ và tính năng. Tích hợp với các hệ thống khác để nâng cao hiệu quả. Ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và các lĩnh vực khác. Cải thiện giao diện người dùng để dễ dàng sử dụng hơn. Nâng cao độ chính xác và hiệu quả của hệ thống. Nghiên cứu thêm về quản lý chất lượng và an toàn.