CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Ngày nay, với sự phát triển và ứng dụng rộng rãi khoa học kỹ thuật, thế giới đã có sự thay đổi rõ rệt và ngày càng tiến bộ hơn trong hầu hết mọi mặt. Sự phát triển đó đã giúp ngành tự động hóa tạo ra đƣợc những dây chuyền tự động áp dụng cho sản xuất mang lại hiệu quả to lớn. Công nghệ tự động hoá đã và đang phát triển thành một nghành kỹ thuật rất quan trọng, đáp ứng đƣợc những yêu cầu quan trọng của các nghành khác nhƣ trong công nghiệp, xây dựng, y tế… kể cả trong nông lâm nghiệp và ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hàng ngày. Nhờ sự phát triển công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã thúc đẩy nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển PLC.
Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt đƣợc số lƣợng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các dây chuyền sản xuất công nghiệp thƣờng sử dụng công nghệ lập trình PLC. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho nhu cầu tiêu thụ của thị trƣờng. Trong công nghiệp, trong những nhà máy các hệ thống phân loại ngày càng xuất hiện rộng dãi, hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm theo khối lƣợng là một hệ thống tiêu biểu góp phần vào việc nâng cao năng suất của các dây chuyền sản xuất.2 Tổng quan về tự động hóa 1.1 Tự động hóa quá trình sản xuất trong công nghiệp Industrial Automation hay Tự động hóa sản xuất công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển, ví dụ máy tính hay rô-bốt, cùng với công nghệ thông tin để xử lý các quy trình và hoạt động máy móc trong sản xuất công nghiệp.
Thông thƣờng, từ trƣớc đến nay, các công việc này vẫn do con ngƣời làm thủ công. Nó chính là bƣớc thứ hai sau phần cơ giới hóa trong quá trình hiện đại hóa công nghiệp. Trong thời gian đầu, mục tiêu nhắm tới của tự động hóa là để tăng năng suất và cắt giảm chi phí nhân sự. Tuy nhiên, hiện nay điểm nhấn của tự động hóa đã dần chuyển sang việc tăng cƣờng chất lƣợng và thích ứng với các yêu cầu trong quy trình sản xuất.
Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, ngƣời ta thƣờng hay sử dụng các bộ Programmable Sinh viên thực hiện: Lƣơng Văn Kiên Ngƣời hƣớng dẫn: TS.Nguyễn Đức Quận 2 Đào Duy Huấn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình phân loại và đóng gói sản phẩm. PLC có thể xem là những máy tính đơn giản để hỗ trợ ngƣời thiết lập hệ thống tạo ra các chƣơng trình điều khiển dựa trên những thuật toán điều khiển logic và các sự kiện kích thích từ những hệ thống bên ngoài nhƣ các cảm ứng (sensor) hoặc các thông tin ghi nhận lại tại các trạm HMI, MMI. Để theo dõi và điều khiển theo thời gian thực các hệ thống tự động phức tạp và rải rác tại một vị trí tập trung, ngƣời ta thƣờng áp dụng mô hình SCADA. Một hệ thống SCADA thu thập lại thông tin từ hiện trƣờng, từ các cảm ứng hoặc PLC, sau đó lƣu chuyển chúng về trung tâm, thông báo cho trạm điều khiển các vấn đề xảy ra, và tiến hành các phân tích, điều khiển cần thiết để xử lý vấn đề[1].
Trong những thập kỉ gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và sự bùng nổ thông tin, sự phát triển mạnh mẽ máy tính điện tử và công nghệ điện tử, vi điện tử, bán dẫn và các dụng cụ chính xác khác … cộng với sự phát hiện nhiều quy luật điều khiển mới đã thúc đẩy quá trình TDHQTSX trong công nghiệp phát triển rất mạnh mẽ, sâu rộng và ngày càng hoàn thiện hơn.2 Xu thế phát triển của các hệ thống tự động hóa trong công nghiệp Hiện nay, với sự phát triển của công nghệ số, các dây chuyền tự động đƣợc ứng dụng ngày càng rộng rãi trong sản xuất. Các doanh nghiệp sản xuất luôn tự cải tiến công nghệ, hệ thống máy móc của mình để tạo ra những sản phẩm có chất lƣợng tốt nhất, giá cả cạnh tranh nhất. Đó chính là cơ sở để nâng cao vị thế cạnh tranh, giúp doanh nghiệp đứng vững trên thị trƣờng khốc liệt. Sau cơ khí hóa, tự động hóa chính là bƣớc thứ hai trong quá trình công nghiệp hóa.
Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) và thiết bị điều khiển lập trình (PLC) đã đƣợc phát triển từ những năm 1970, đến nay, đây vẫn là hai trong số các hệ thống tự động hóa phổ biến nhất trên thế giới. Trong thời đại 4.0 nhƣ hiện nay, các công xƣởng nhà máy đang ngày càng có xu hƣớng tự động hóa các dây chuyển sản xuất kết hợp với việc hạn chế sức lao động của con ngƣời trong công xƣởng chuyển hƣớng giám sát và điều khiển hệ thông thông qua màn hình điện tử. Việc tự động hóa băng chuyền sản xuất sẽ tăng đƣợc hiệu quả trong sản xuất, kiểm soát đƣợc những rủi ro một cách tổng quát đồng thời tạo ra các sản phẩm có chất lƣợng ngày càng tốt hơn rất nhiều so với việc sản xuất truyền thống nhƣ trƣớc. Đứng trƣớc làn sóng mới của công nghệ số hóa, việc ứng dụng các dây chuyền công nghệ cao là tất yếu.
Các nhà máy đang có định hƣớng xây dựng theo kiểu mẫu Sinh viên thực hiện: Lƣơng Văn Kiên Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Đức Quận 3 Đào Duy Huấn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình phân loại và đóng gói sản phẩm. nhà máy thông minh, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng về những sản phẩm chất lƣợng, tinh tế nhất. Trong công nghiệp, những xu hƣớng nổi bật bao gồm cảm ứng đa điểm, kết nối không dây và công nghệ robot.
Trong đó, robot là xu hƣớng phổ biến nhất. Ban đầu, robot chỉ dừng lại là thiết bị thực hiện các hoạt động đơn giản nhƣ di chuyển vật, nâng hạ vật. Thế nhƣng, ngày này, robot đƣợc điều khiển bởi các phần mềm thông minh, đƣợc lập trình nên thực hiện đƣợc rất nhiều thao tác phức tạp, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong quy trình sản xuất của các nhà máy.3 Tổng quan về các hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm trong công nghiệp 1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm trong công nghiệp 1.1 Khái niệm - Dây chuyền là một hình thức tổ chức sản xuất trong đó các bộ phận, thiết bị đƣợc thực hiện kế tiếp nhau theo một trình tự đã đƣợc đặt trƣớc. - Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà các sản phẩm sẽ đƣợc phân tách ra từng loại riêng biệt dựa theo các đặc điểm nhƣ kích thƣớc, khối lƣợng, màu sắc, tính chất….2 Các phương pháp phân loại sản phẩm - Phƣơng pháp phân loại theo kích thƣớc: sử dụng các cảm biến quang hồng ngoại để phát hiện và so sánh kích thƣớc của sản phẩm, sau đó đƣa tín hiệu về bộ điều khiển trung tâm thực hiện chức năng phân loại theo yêu cầu.
Kiểu phân loại này hay đƣợc sử dụng trong các nhà máy, công xƣởng đóng chai lọ … Ƣu điểm của phƣơng pháp này chi phí cảm biến không quá cao, lắp đặt và vận hành đơn giản. - Phƣơng pháp phân loại sản phẩm theo khối lƣợng: kiểu phân loại này sử dụng cảm biến trọng lƣợng để phân biệt nặng nhẹ, đủ khối lƣợng yêu cầu hay chƣa …Phƣơng pháp phân loại này thƣờng đƣợc sử dụng trong các nhà máy đóng gói yêu cầu độ chính xác tƣơng đối về mặt trọng lƣợng nhƣ nhà mấy sản xuất phân bón, xi măng … - Phƣơng pháp phân loại sản phẩm theo màu sắc: Phƣơng pháp này sử dụng các cảm biến màu sắc để gửi tín hiệu về bộ điều khiển từ đó xử lý và xuất tín hiệu phân loại theo yêu cầu. Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng trong công nghiệp vải lụa sản xuất màu … Sinh viên thực hiện: Lƣơng Văn Kiên Ngƣời hƣớng dẫn: TS.Nguyễn Đức Quận 4 Đào Duy Huấn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình phân loại và đóng gói sản phẩm. - Phƣơng pháp phân loại theo hình ảnh sản phẩm: Phƣơng pháp này sử dụng hình ảnh sản phẩm chụp từ camera sau đó so sánh với gốc chuẩn xem sản phẩm đó thuộc loại nào.
Hiện nay phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng để phân loại gạch granit. - Phƣơng pháp phân loại theo mã vạch: Đây là hình thức phân loại khá hiện đại, sử dụng máy đọc mã vạch, chủ yếu sủ dụng trong phân loại các linh kiện máy.2 Băng chuyền đóng gói Là băng chuyền đƣợc sử dụng nhiều trong các nhà máy đóng gói sản phẩm khô, tổng thể là sự kết hợp giữa hệ thống băng chuyền, bàn thao tác và kệ để hàng. Vận chuyển hàng hóa với mặt phẳng băng chuyền rộng Cấu tạo gồm: - Khung băng chuyền: chất liệu nhôm định hình theo khuôn đối xứng giúp gia công dễ dàng, băng chuyền cân đối, vận hành trơn tru. - Bề mặt băng chuyền là PVC.
- Cơ cấu truyền động: lô chủ động, lô bị động, con lăn đỡ và nhông xích. - Hệ thống khí nén dùng cho các công cụ cầm tay để thao tác trên băng chuyền. - Động cơ truyền động: loại động cơ giảm tốc có thể điều chỉnh vô cấp. - Bàn thao tác và giá kệ chứa hàng làm bằng ống inox lắp ghép tạo sự linh hoạt trong lắp ráp cũng nhƣ tháo rời, sàn trên thƣờng cho các ngƣời vận hành hoặc công nhân làm việc trong khi hệ thống, sàn dƣới thƣờng dùng để vật dụng, dụng cụ liên quan đến công việc.1: Băng chuyền đóng gói 1.1 Một số loại băng chuyền thường sử dụng trong công nghiệp - Băng chuyền cao su Là một trong những loại băng chuyền không thể thiếu trong hệ thống truyền tải, giúp giảm sức lao động của con ngƣời và tăng năng suất, hiệu suất công việc trong các ngành công nghiệp nặng với vật liệu khó vận chuyển bằng sức ngƣời hoặc băng tải thông thƣờng.
Sinh viên thực hiện: Lƣơng Văn Kiên Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Đức Quận 5 Đào Duy Huấn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo và lập trình điều khiển mô hình phân loại và đóng gói sản phẩm. Cấu tạo: + Ở giữa là lõi thép làm nên đặc tính cơ cho sản phẩm, độ bền kéo và độ dãn dài, thƣờng là lõi lƣới dệt và lƣới thép.