Nâng cao hiệu quả điều khiển nhiệt độ trong khuôn phun ép bằng phương pháp PID

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung

1.2. Các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1. Kết quả nghiên cứu trong nước

1.2.2. Kết quả nghiên cứu ngoài nước

1.3. Mục đích đề tài

1.4. Nhiệm vụ đề tài và giới hạn đề tài

1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài

1.4.2. Giới hạn của đề tài

1.5. Phương pháp nghiên cứu

1.5.1. Nghiên cứu lý thuyết

1.5.2. Nghiên cứu thực nghiệm

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Giới thiệu về công nghệ ép phun

2.1.1. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế mà phương pháp mang lại

2.1.2. Khái niệm về công nghệ ép phun

2.1.3. Đặc điểm của công nghệ ép phun

2.2. Lý thuyết truyền nhiệt

2.2.1. Các phương thức trao đổi nhiệt

2.2.2. Trao đổi nhiệt đối lưu

2.2.3. Trao đổi bức xạ

2.3. Giới thiệu về thuật toán điều khiển

2.3.1. Thuật toán điều khiển ON-OFF

2.3.2. Thuật toán điều khiển PID

2.4. Tổng hợp ba khâu – bộ điều khiển PID

2.5. Giới thiệu về PLC

2.5.1. Tổng quan về PLC

2.5.2. Phần mềm TIA Portal

2.5.3. Tìm hiểu khối hàm PID_Compact trong TIA Portal

2.5.4. Cách cấu hình và sử dụng bộ PID_Compact

3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÌM HÀM TRUYỀN HỆ THỐNG

3.1. Sử dụng phương pháp thứ nhất của Ziegler – Nichols

3.2. Thực nghiệm để tìm ra hàm truyền của hệ thống

3.2.1. Một số chi tiết cần cho thực nghiệm

3.2.1.1. Cấu tạo tấm khuôn (Đối tượng)

3.2.1.2. Cảm biến nhiệt độ (Thermocouple)

3.2.1.3. Điện trở gia nhiệt

3.2.1.4. Đồng hồ nhiệt độ Omron E5CW-Q1KT

3.2.2. Phương pháp thực hiện

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

4.1. Sơ đồ cấu trúc của bộ điều khiển CPU 1214C DC/DC/DC

4.2. Module mở rộng PLC S7-1200

4.3. Phương thức giao tiếp

4.4. Lập trình

4.4.1. Module mở rộng PLC S7-1200 SB 1232

4.4.2. Relay bán dẫn analog (Van CH)

4.4.3. Bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ

4.5. Kết cấu phần cứng

5. CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH VÀ GIAO DIỆN WIN CC

5.1. Chương trình chính

5.2. Thiết kế giao diện người dùng và kết quả đạt được

5.2.1. Thiết kế giao diện người dùng

5.2.2. Kết quả đạt được

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

6.1. Tóm tắt và đánh giá kết quả

6.2. Đề nghị hướng phát triển của đề tài

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất khuôn phun ép. Việc điều khiển nhiệt độ chính xác không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn quyết định hiệu suất sản xuất. Phương pháp PID (Proportional-Integral-Derivative) đã được áp dụng để tối ưu hóa quá trình này. Nghiên cứu cho thấy rằng việc duy trì nhiệt độ khuôn ở mức ổn định giúp cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm, giảm thiểu phế phẩm và tăng năng suất. Đặc biệt, hiệu quả điều khiển nhiệt độ có thể được nâng cao thông qua việc sử dụng các cảm biến hiện đại và hệ thống điều khiển tự động. Theo đó, việc áp dụng công nghệ phun ép hiện đại không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.1. Tầm quan trọng của điều khiển nhiệt độ

Nhiệt độ khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phun ép và chất lượng sản phẩm. Nếu nhiệt độ không được kiểm soát tốt, sản phẩm có thể bị biến dạng hoặc không đạt yêu cầu kỹ thuật. Việc quản lý nhiệt độ hiệu quả giúp đảm bảo rằng nhựa được nén chặt và điền đầy vào khuôn, từ đó tạo ra sản phẩm có độ chính xác cao. Hệ thống điều khiển tự động với thuật toán PID cho phép điều chỉnh nhiệt độ một cách linh hoạt và chính xác, giảm thiểu sai số và tăng cường hiệu suất sản xuất.

1.2. Các phương pháp điều khiển nhiệt độ

Có nhiều phương pháp để điều khiển nhiệt độ trong khuôn phun ép, trong đó phương pháp PID được ưa chuộng nhất. Phương pháp này sử dụng ba thành phần chính: tỷ lệ, tích phân và đạo hàm để điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác. Việc áp dụng thuật toán PID giúp giảm thiểu sai số và duy trì nhiệt độ ổn định trong suốt quá trình sản xuất. Ngoài ra, các công nghệ mới như cảm biến nhiệt độ và hệ thống điều khiển thông minh cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả của quá trình này.

II. Phân tích và đánh giá hiệu quả

Việc áp dụng phương pháp PID trong điều khiển nhiệt độ khuôn phun ép đã cho thấy nhiều lợi ích rõ rệt. Đầu tiên, phương pháp này giúp giảm thiểu thời gian gia nhiệt và làm mát, từ đó rút ngắn chu kỳ sản xuất. Thứ hai, việc kiểm soát nhiệt độ chính xác giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu tỷ lệ phế phẩm. Hệ thống cảm biến nhiệt độ hiện đại cho phép theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ một cách liên tục, đảm bảo rằng nhiệt độ luôn ở mức tối ưu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

2.1. Tác động đến chất lượng sản phẩm

Chất lượng sản phẩm nhựa phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ khuôn trong quá trình phun ép. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều có thể dẫn đến sản phẩm không đạt yêu cầu. Việc điều khiển nhiệt độ bằng phương pháp PID giúp duy trì nhiệt độ ở mức ổn định, từ đó cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng sản phẩm được sản xuất dưới điều kiện nhiệt độ ổn định có độ bền cao hơn và ít bị biến dạng hơn.

2.2. Tối ưu hóa quy trình sản xuất

Việc áp dụng thuật toán PID không chỉ giúp cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Hệ thống điều khiển tự động cho phép giám sát và điều chỉnh nhiệt độ một cách linh hoạt, giúp giảm thiểu thời gian chết và tăng năng suất. Các nhà sản xuất có thể dễ dàng điều chỉnh các thông số của hệ thống để phù hợp với từng loại sản phẩm, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nâng cao hiệu quả điều khiển nhiệt độ trong khuôn phun ép bằng phương pháp PID