Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về thiết bị Chương 5: Tính toán, thiết kế Chương 6: Chế tạo thử nghiệm Kết luận và kiến nghị 2 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu Sau cuộc Cách mạng công nghiệp lần bốn đất nước ta đã có sự tiến bộ vượt bậc trong các ngành công nghiệp sản xuất nhằm cạnh tranh với các nước trong khu vực và thế giới, theo đó là những công nghệ mới được áp dụng vào các lĩnh vực khác nhau để tăng năng suất. Trong ngành tự động hóa thì nó lại được áp dụng triệt để để tối ưu quy trình sản xuất, tăng sản lượng giảm thời gian của quy trình, giảm số lượng nhân công,… Dây chuyền sản xuất trong các nhà máy việc phân loại các sản phẩm theo khối lượng là một vấn đề cần được giải quyết vì số lượng sản phẩm được sản xuất ra rất lớn nếu sử dụng phương pháp PLSP thủ công thì việc đó rất mất thời gian, năng suất không cao vì thế cần có một hệ thống PLSP tự động để giải quyết vấn đề trên. Hệ thống PLSP theo khối lượng là một hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động nó được sử dụng để phục vụ cho dây chuyển phân loại – đóng gói, chế biến, xuất kho nhập kho và các kiện hàng, hành lý ký gửi,… Hệ thống PLSP theo khối lượng được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm dựa theo các tiêu chí, yêu cầu mà mỗi nhà máy đưa ra để phân loại và kiểm soát từng sản phẩm theo nguyên tắc kiểm tra khối lượng của từng sản phẩm sau đó phân loại chúng theo các tiêu chí, yêu cầu mà nhà máy đưa ra. Một số đặc điểm của hệ thống PLSP theo khối lượng như: + Phạm vi phân loại: dao động từ vài gram đến vài tấn.
+ Tốc độ phân loại. + Số lượng nhóm cần được phân loại. + Vật liệu được sử dụng để chế tạo hệ thống phân loại. Cấu tạo của hệ thống PLSP: + Hệ thống cấp phôi tự động.
+ Hệ thống xi lanh đẩy phôi. + Cân điện tử (Loadcell): kiểm tra khối lượng sản phẩm cần phân loại. + Hệ thống xi lanh vận chuyển phôi đến băng tải phân lại sản phẩm. + Cảm biến phát sản phẩm.
+ Màn hình HMI. + Bộ phận lọc khí nén. 3 CHƯƠNG 2 + Panel thực hành PLC. - Nguyên lý hoạt động của mô hình: Phôi sẽ được xi lanh (1) đẩy di chuyển từ hệ thống cấp phôi tự động đến cân điện tử (Loadcell) để kiểm tra khối lượng sản phẩm.
Sau khi kiểm tra khối lượng sản phẩm sẽ tiếp tục di chuyển đến băng tải thông qua hệ thống xi lanh (2-3) với giác hút chân không, tại băng tải sẽ có các cảm biến nhận diện sản phẩm, khi băng tải di chuyển sản phẩm sẽ di chuyển theo và đi qua các cảm biến nhận diện {1}{2}{3}, sản phẩm có khối lượng khác nhau sẽ được các xi lanh (4)(5)(6) đẩy ra khỏi băng tải di chuyển xuống hệ thống máng trượt PLSP có khối lượng khác nhau.1: Quy trình hoạt động của mô hình phân loại Hình 2.2: Đánh số thứ tự xi lanh 4 CHƯƠNG 2 Hình 2.3: Đánh số thứ tự cảm biến 2.2 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.1 Các nghiên cứ liên quan đế đề tài ở nước ngoài a. Mô hình hệ thống Cơ điện tử để bàn Mô hình hệ thống Cơ điện tử để bàn[5] (Tabletop Mechatronics Smart Factory) được thiết kế để dạy sinh viên các công nghệ và khái niệm nền tảng của Công nghiệp 4.0, bao gồm cảm biến thông minh và thiết bị thông minh, mạng và truyền thông cũng như phân tích dữ liệu. Đây là phiên bản để bàn của toàn bộ hệ thống cơ điện tử. Hệ thống thực hành này và chương trình giảng dạy eLearning tương ứng sẽ nâng cao kỹ năng của các thành viên lực lượng lao động hiện tại và tương lai lên công nghệ sản xuất tiên tiến.
Người học sẽ đạt được các kỹ năng về công nghệ phần cứng, hệ thống truyền thông và phần mềm phân tích dữ liệu liên quan đến Công nghiệp 4.0 như: + Vận hành, lập trình và bảo trì hệ thống cơ điện tử. + Cảm biến thông minh và thiết bị thông minh. + Lập trình, vận hành và xử lý sự cố PLC. + Ethernet và mạng công nghiệp.
+ Thực hiện sản xuất. + Giao tiếp trực quan và phân tích dữ liệu. + Hoạt động và lập trình RFID. + Thu thập dữ liệu dựa trên đám mây.
5 CHƯƠNG 2 Hình 2.4: Mô hình hệ thống Cơ điện tử để bàn.5: Mô hình hệ thống Cơ điện tử để bàn. Mô hình cơ điện tử-khí nén để bàn (870-PTAB82) [6] là một hệ thống học tập di động, bền bỉ, tạo thành một dây chuyền hoàn toàn tự động để dạy các kỹ năng Cơ điện tử trong thế giới thực. Hệ thống học tập này có trạm chọn và đặt, đo và kiểm kê, tất cả đều nằm gọn trên mặt bàn tiêu chuẩn. Mỗi trạm Cơ điện tử bao gồm một bộ điều khiển PLC có PLC AB1000, 10 đầu vào, 6 đầu ra và hơn thế nữa.
Các trạm này cũng bao gồm chương trình giảng dạy bao 6 CHƯƠNG 2 gồm lập trình PLC cơ bản và mô phỏng đào tạo I/O với nút ấn, công tắc chọn và đèn báo đầu ra để người học có thể lập trình và vận hành PLC trước khi di chuyển bộ truyền động trên trạm. Chương trình giảng dạy của hệ thống này có chiều rộng và chiều sâu đáng kinh ngạc về các chủ đề và kỹ năng tự động hóa. Các lĩnh vực học tập chính bao gồm: khái niệm hệ thống điều khiển, An toàn cơ điện tử, bộ điều khiển khả trình, ngôn ngữ lập trình PLC, phân tích chương trình PLC, kiến thức cơ bản về điều khiển động cơ, phát triển chương trình, hướng dẫn hẹn giờ, trình tự theo thời gian và hơn thế nữa. Kiến thức học được: + Hoạt động tự động hóa.
+ An toàn cơ điện tử. + Giới thiệu về PLC. + Ngôn ngữ lập trình PLC. + Lập trình PLC cơ bản.
+ Phân tích chương trình PLC. + PLC Điều Khiển Động Cơ. + Logic chương trình niêm phong. + Hướng dẫn bộ đếm và hẹn giờ PLC.
+ Hướng dẫn đếm ngược. + Chọn và đặt thức ăn. + Điều chỉnh chân không. + Trình tự sự kiện.
+ Dừng chức năng. + Lập chỉ mục. + Lập trình động cơ bước. + Phân loại và lưu trữ các bộ phận.
+ Điều chỉnh băng tải đai phẳng. 7 CHƯƠNG 2 Hình 2.6: Mô hình cơ điện tử-khí nén để bàn (870-PTAB82) Nguồn: Internet.2 Các nghiên cứ liên quan đế đề tài trong nước Trong thời buổi ngành công nghiệp ngày càng phát triển việc tiếp cận với công nghệ sản xuất mới nhất là sinh viên thuộc khối ngành kỹ thuật thì càng cần được tiếp cận sớm hơn. Việc xậy dựng một hệ thống PLSP như trong các nhà máy thường rất tốn kém và không cần thiết nên những mô hình PLSP được ra đời để giải quyết vấn đề vì nó nhỏ gọn chiếm ít diện tích, chi phí không quá lớn để thiết kế ra. Chính về vấn đề về chi phí sản xuất thấp nên các mô hình PLSP có thể được nhân rộng ở các trường nhờ vậy sinh viên dễ dàng tiếp cận và thực hành nghiên cứu mô hình.
Các mô hình PLSP hiện nay cũng rất nhiều bản thiết kế khác nhau, phù hợp với từng yêu cầu sử dụng cho quá trình học tập giảng dạy đảm bảo sinh viên có thể nắm bắt nguyên lý hoạt động của mô hình cũng như lập trình cho mô hình hoạt động. Mô hình PLSP theo màu TPAD.M0101 [10] Mục đích sử dụng: Mô hình mô phỏng máy PLSP chạy trên băng tải trong công nghiệp, giúp học sinh tìm hiểu về kết cấu cơ khí, khí nén, lập trình điều khiển điện. Nội dung đào tạo/thực hành: - Thực hành lập trình PLC. - Thực hành setup và điều chỉnh các loại cảm biến.
- Tìm hiểu nguyên lý làm việc của cảm biến màu. + Thực hành điều khiển cơ cấu khí nén. 8 CHƯƠNG 2 + Thực hành điều khiển băng tải. + Thực hành set up, vận hành hệ thống 2 chế độ bằng tay và tự động.
Thông số chung của mô hình: - Kích thước tổng thể: 900x750x1310 - Điện áp đầu vào: 220VAC/50hz. - Khung mô hình: khung thép hộp hàn, cover CT3 tấm sơn tĩnh điện. - Mặt bàn làm ghép từ thanh nhôm định hình, dày 2mm thuận tiện cho việc gá lắp và dịch chỉnh. - Mặt thao tác điều khiển có góc nghiêng thuận tiện cho việc thao tác: + Kiểu in nét chỉ dẫn: sử dụng công nghệ in phim trên mặt module.
+ Dây dẫn khí, dây điện kết nối đảm bảo tính thẩm mỹ, gọn gàng, dây điện, dây khí đi trong máng nhựa. Các thiết bị điện được đưa ra cầu đấu giúp việc học sinh thực hành đấu nối dễ dàng. + Tiêu chuẩn quản lý: Module được thiết kế và lắp ráp theo tiêu chuẩn Quản lý Chất lượng ISO 9001:2015 Hình 2.7: Mô hình PLSP theo màu TPAD. Mô hình PLSP theo mã vạch TPAD.M0102 [11] Mục đích sử dụng: mô hình mô phỏng đọc và phân loại mã vạch sản phẩm trong công nghiệp, giúp học sinh tìm hiểu về kết cấu cơ khí, khí nén, lập trình điều khiển điện.
Nội dung đào tạo/thực hành: - Thực hành lập trình PLC. - Thực hành setup và điều chỉnh các loại cảm biến. - Tìm hiểu nguyên lý làm việc của bộ đọc mã vạch set up và căn chỉnh, tìm hiểu những lỗi hay xảy ra khi làm việc. + Thực hành điều khiển cơ cấu khí nén.
+ Thực hành điều khiển băng tải. + Thực hành set up, vận hành hệ thống 2 chế độ bằng tay và tự động. Thông số chung của mô hình: - Kích thước tổng thể: 900x750x1310 - Điện áp đầu vào: 220VAC/50hz. - Khung mô hình: khung thép hộp hàn, cover CT3 tấm sơn tĩnh điện - Mặt bàn làm ghép từ thanh nhôm định hình, dày 2mm thuận tiện cho việc gá lắp và dịch chỉnh.
- Mặt thao tác điều khiển có góc nghiêng thuận tiện cho việc thao tác. + Kiểu in nét chỉ dẫn: sử dụng công nghệ in phim trên mặt module. + Dây dẫn khí, dây điện kết nối đảm bảo tính thẩm mỹ, gọn gàng, dây điện, dây khí đi trong máng nhựa. Các thiết bị điện được đưa ra cầu đấu giúp việc học sinh thực hành đấu nối dễ dàng.
+ Tiêu chuẩn quản lý: Module được thiết kế và lắp ráp theo tiêu chuẩn Quản lý Chất lượng ISO 9001:2015 10 CHƯƠNG 2 Hình 2.8: Mô hình PLSP theo mã vạch TPAD.