CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: Trong quá trình sản xuất tạo ra sản phẩm, khâu định lượng đóng vai trò hết sức quan trọng, nhằm xác định chính xác khối lượng nguyên vật liệu bán thành phẩm và thành phẩm. Các thiết bị định lượng có mặt tại hầu hết các công đoạn của quá trình sản xuất. Tự động điều khiển, giám sát các công đoạn của quá trình sản xuất nói chung và khâu định lượng đóng gói sản phẩm nói riêng là một trong những giải pháp ưu tiên hàng đầu được lựa chọn để tăng khả năng cạnh tranh của các các doanh nghiệp trong quá trình hội nhập. Trong các nhà máy lớn việc nhập xuất nguyên vật liệu là công đoạn tất yếu, vì vậy rất cần đến hệ thống cân điện tử công nghiệp.
Các khối lượng cần được thực hiện thao tác cân này rất lớn với số lượng rất nhiều. Hiện nay tại một số doanh nghiệp nhỏ việc định lượng và đóng gói sản phẩm còn được thực hiện bằng phương pháp thủ công, một số doanh nghiệp được trang bị thiết bị điều khiển nhập ngoại, có giá thành cao và thật sự không phù hợp với từng loại sản phẩm cụ thể. Do đó, vấn đề tiếp cận, thiết kế và tự làm chủ các hệ thống điều khiều và giám sát tự động của thiết bị định lượng là cần thiết, mang tính thực tiễn cao.2 Khả năng ứng dụng trong thực tế và lý do chọn đề tài: Tự động hóa là một quá trình cho phép giảm giá thành sản phẩm, giảm sức lao động của con người, nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, một sản phẩm được làm ra vấn đề gái thành luôn là một trong những vấn đề được quan tâm bậc nhất, bởi lẻ cũng một loại sản phẩm của hai nhà sản xuất chất lượng như nhau mà giá thành rẻ hơn thì người ta sẽ chọn sản phẩm rẻ hơn.
Chính vì lẽ đó, con người luôn tìm mọi cách để giảm giá thành sản phẩm và đó là cơ sở đê ngành tự động hóa ra đời. Từ lâu con người đa nhận ra rằng lao động của con người không bằng máy móc kể cả về năng suất và chất lượng. Vì vậy, sự ra đời của tự động hóa không những giảm bớt lao động con người mà còn tăng chất lượng sản phẩm. Quy trình tự động hóa đã làm vho việc quản lý trở nên đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa.
Ngoài ra, tự động hóa còn cải thiện điều kiện làm việc của con nguời, tránh cho công nhân làm những việc nhàm chán, lặp đi lặp lại, có thể thay con người làm việc trong môi trường độc hại. SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT 1 LẠI TRUNG HẠNH do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY Ngày nay, với trình độc chuyên môn hóa cao, một sản phẩm cso thể được lắp ghép từ các chi tiết của các nhà sản xuất khác nhau trên thế giới. Chính vì thế, con người cần phải tiêu chuẩn hóa các chi tiết cũng như các sản phẩm được tạo ra. Tự động hóa rất thích hợp với nhưngx ngành sản xuất theo tiêu chuẩn như thế.
Phân loại sản phẩm là một phần trong nền công nghiệp tự động hóa hiện nay. Nhu cầu phân loại trong nền công nghiệp ngày càng lớn, yêu cầu sử dụng máy móc thay cho sức người, đẩy mạnh sự phát triển của nền công nghiệp nước nhà. Và đề tài này có khá nhiều ứng dụng trong thực tế như đã trình bày ở trên. Do đó, nhu cầu về một hệ thống phân loại nhanh, chính xác, đáp ứng được môi trường làm việc liên tục, kéo dài thực sự rất cấp thiết hiện nay.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Trên cở sở tìm hiểu, phân tích nhu cầu phân loại hiện nay, các hệ thống phân loại tự động trong thực tế.
Từ đó, chế tạo hoàn thiện mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, có khả năng phân loại được càng nhiều sản phẩm càng tốt. Nhưng do những khó khăn về kinh tế và thiết bị nên nhóm chỉ có thể thực hiện mô hình có khả năng phân loại được khoảng 6 sản phẩm một phút, để mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống. Trên hết, sẽ giúp nhiều sinh viên không có điều kiện tiếp xúc với hệ thống thực trong thực tế có thể học hỏi, trải nghiệm với mô hình, từ đó rút ra kinh nghiệm quý báu.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 1.1 Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu các hệ thống phân loại sản phẩm có trong thực tế. SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY 1.2 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trong một quy mô nhỏ, giới hạn về thời gian và chi phí nên đề tài chỉ dừng lại ở việc tính toán và thiết kế dựa trên mô hình.
Chế tạo mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng.5 Phương pháp nghiên cứu: 1.1 Cơ sở phương pháp luận: - Trước hết, tìm hiểu các loại mô hình mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng hiện có trong thực tế. - Sau đó,tiến hành phân tích đánh giá ưu, nhược điểm của từng loại và lựa chọn. - Cuối cùng là tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể: Nghiên cứu qua các tài liệu, sách báo, giáo trình có liên quan, các tài liệu chuyên ngành dùng trong việc tính toán cũng như điều khiển, lập trình trên các trang web cũng như trên các diễn đàn mạng Internet. Bao gồm những phương pháp cụ thể sau: Tìm hiểu và tham khảo những sản phẩm có sẵn trên thị trường để thiết kế mô hình, nghiên cứu và ứng dụng những công nghệ tự động, điện – điện tử có sẵn vào việc điều khiển cho hệ thống.
Áp dụng các kiến thức cơ sở ngành như: bộ truyền động trong nguyên lý – chi tiết máy, cơ lý thuyết, … vào việc tính toán thực tế. Ngoài ra, còn tìm hiểu về kiến thức tự động hóa cùng với các thiết bị tự động hóa như: CB, PLC S7-1200, động cơ AC 1 pha, Driver điều khiển động cơ, … Vận dụng kiến thức ngành liên quan như: kỹ thuật điện – điện tử, vi điều khiển, sử dụng phần mềm Orcad và Protues để thiết kế và mô phỏng mạch điều khiển. Chế tạo và lắp đặt mạch điện điều khiển cho toàn bộ hệ thống mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp: Đồ án tốt nghiệp được chia làm 3 phần: Cơ khí: bao gồm toàn bộ phần khung, cơ cấu băng chuyền, xylanh Điện: bao gồm toàn bộ 2 động cơ AC Servo, PLC, … Điều khiển: giao diện giám sát WinCC và lập trình bằng PLC. SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT 3 LẠI TRUNG HẠNH do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.
Phân tích các hoạt động của hệ thống: 2. Hoạt động phân loại thủ công Khi sản phẩm được sản xuất ra, người công nhân sẽ dùng các thiết bị đo kiểm tra để xác định chất lượng sản phẩm. Sau đó, xếp vào hộp và đóng gói. Công việc này đòi hỏi trình độ của công nhân, hơn nữa trong quá trình làm lâu dài khó tránh khỏi những sai sót dẫn đến chất lượng sản phẩm khồn đồng đều.
Hoạt động phân loại tự động Khi sản phẩm được sản xuất ra, sẽ được đưa lên băng chuyền. bên cạnh băng chuyền có mọt cảm biến đề phát hiện có workpiece, sau đó được đưa qua cân dưa trên khối lượng để phân loại sản phẩm. Sau đó, dựa theo khối lượng để đưa qua các băng chuyền khác nhau vào các thùng khác nhau để phân loại. Khi đủ số lượng sẽ được đóng thùng lại và người công nhân đưa vào kho hàng.
Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống : 2. Các chuyển động chính Chuyển động của băng chuyền để mang sản phẩm đi phân loại. Chuyển động của piston để đưa sản phẩm vào các băng chuyền phân loại 2. Các yêu cầu thiết kế Khi xây dựng các phương án thiết kế cần phải đảm bảo các điều kiện sau : - Hệ thống đơn giản, dễ điều khiển và đáng tin cậy.
- Công nhân làm việc được thoải mái, không chịu áp lực lao động. - Ngoài ra phải đảm bảo được tính an toàn và tính thiết kế. SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY 2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế : 2.
Sử dụng xy lanh để đưa sản phẩm lên bàn cân, sau đó sử dụng một băng chuyền để vận chuyển sản phẩm đên nơi phân loại. Tại nơi phân loại, chúng ta sử dụng 2 xy lanh thẳng để đẩy sản phẩm vào máng trượt, trượt vào thùng hàng. Ưu điểm: Vận chuyển được sản phẩm nhanh hơn do đó năng suất cao hơn, sử dụng ít piston, băng chuyền nên giá thành thấp. Nhươc điểm : Chỉ phân loại được sản phẩm có khối lượng khác nhau, thiếu tính linh hoạt Hình 2.
1 Mô hình phân loại sản phẩm một băng chuyền 2. Sử dụng 2 băng chuyền để vận chuyển sản phẩm. Một dùng để vận chuyển sản phẩm để phân loại. Một là để vận chuyển các sản phẩm đã phân loại đi đóng gói.
Sử dụng xylanh để đây các sản phẩm đạt chất lượng từ băng chuyền 1 sang băng chuyền 2. Ưu điểm : tính linh hoạt cao, có thể cúng lúc phân loại được nhiều sản phẩm. Nhược điểm : sử dụng nhiều piston và băng chuyền hơn nên giá thành cao hơn. Sử dụng nhiều cảm biến hơn nên điều khiển phức tạp hơn.
SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT 5 LẠI TRUNG HẠNH do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY Hình 2. 2 Mô hình phân loại sản phẩm nhiều băng chuyền => Dựa trên những phân tích trên chúng em lựa chọn phương án 1 để chế tạo và điều khiển mô hình. Trình tự cộng việc tiến hành : Việc thực hiện đề tài được thực hiện theo trình tự sau : - Lên ý tưởng chọn nội dung, giới hạn của đề tài thực hiện. - Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về tính khả thi và ứng dụng của đề tài.
- Quyết định đề tài thực hiện. - Tìm hiểu các hệ thống có sẵn trong thực tế. - Thực hiện tính toán thiết kế cơ khí, phần mềm lập trình. - Thực hiện chế tạo phần cơ khí.
- Lấp dây điện trên toàn bộ mô hình. - Lập trình điều khiển - Hoàn thiện toàn bộ mô hình. SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN 3.