Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Đồ án nghiên cứu tốt nghiệp thiết kế và thi công hệ thống cân đóng bao tự động, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Nguyễn Minh Quốc Kha
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Đời
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Giới hạn đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về hệ thống cân đóng bao tự động
• 2.1.1. Giới thiệu về hệ thống cân đóng bao tự động
• 2.1.2. Một số hệ thống cân đóng bao trên thị trường
• 2.2. Giới thiệu về PLC S7-1200
• 2.2.1. Giới thiệu chung về PLC
• 2.2.2. Những ưu điểm của PLC so với các bộ điều khiển khác
• 2.2.3. Những đặc điểm của SIMATIC S7-1200
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Thiết kế phần cơ khí
• 3.2. Phễu chứa liệu
• 3.3. Cơ cấu xả liệu
• 3.4. Cơ cấu ép bao – hàn nhiệt
• 3.5. Cơ cấu mở miệng bao
• 3.6. Cơ cấu lấy bao
• 3.7. Dự toán vật tư phần cơ khí
• 3.8. Mô hình toàn hệ thống
• 3.9. Thiết kế phần điện
• 3.9.1. Yêu cầu thiết kế phần điện
• 3.9.2. Sơ đồ khối và chức năng
• 3.9.3. Lựa chọn thiết bị
• 3.9.3.1. Bộ phận hàn nhiệt
• 3.9.3.2. Lựa chọn cân định lượng – loadcell
• 3.9.4. Lựa chọn PLC điều khiển hệ thống
• 3.9.5. Lựa chọn cảm biến và công tắc hành trình
• 3.9.6. Dự toán vật tư phần điện
• 3.9.7. Sơ đồ bố trí tủ điện
• 3.10. Thiết kế giao diện HMI giám sát và điều khiển
• 3.10.1. Giao diện điều khiển
• 3.10.2. Hệ thống sao lưu dữ liệu, cảnh báo
• 3.10.2.1. Hệ thống sao lưu dữ liệu (Data Backup System)
• 3.10.2.2. Hệ thống cảnh báo (Alarm System)
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công phần cơ khí
• 4.1.1. Thi công khung máy
• 4.1.2. Thi công phễu chứa liệu
• 4.1.3. Thi công cơ cấu xả liệu
• 4.1.4. Thi công cơ cấu ép bao – hàn nhiệt
• 4.1.5. Thi công cơ cấu mở miệng bao
• 4.1.6. Thi công cơ cấu lấy bao
• 4.2. Thi công phần điện
• 4.3. Thi công giao diện giám sát điều khiển hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ
• 5.1. Kết quả thi công phần cơ khí
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thiết Kế Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Hệ thống cân đóng bao tự động là một giải pháp công nghệ hiện đại, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất trong các ngành công nghiệp. Tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, nghiên cứu này không chỉ nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu chi phí và thời gian. Hệ thống này có khả năng tự động hóa quy trình cân và đóng gói, từ đó đảm bảo độ chính xác và tăng năng suất.

1.1. Định Nghĩa Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Hệ thống cân đóng bao tự động là thiết bị sử dụng công nghệ tiên tiến để tự động cân và đóng gói sản phẩm. Nó giúp giảm thiểu sai sót và tăng tốc độ sản xuất.

1.2. Lợi Ích Của Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Việc áp dụng hệ thống này mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm chi phí nhân công, tăng độ chính xác trong đóng gói và giảm thiểu lãng phí nguyên liệu.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Thiết Kế Hệ Thống Cân Đóng Bao

Mặc dù hệ thống cân đóng bao tự động mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc thiết kế và triển khai cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như độ chính xác của cân, khả năng tương thích giữa các thiết bị và chi phí đầu tư là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng.

2.1. Độ Chính Xác Của Hệ Thống Cân

Độ chính xác là yếu tố quan trọng trong hệ thống cân đóng bao. Cần đảm bảo rằng hệ thống có thể đạt được độ chính xác tối thiểu 90% trong quá trình cân.

2.2. Chi Phí Đầu Tư Và Bảo Trì

Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống có thể cao, và việc bảo trì định kỳ cũng cần được tính toán để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

III. Phương Pháp Thiết Kế Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Để thiết kế một hệ thống cân đóng bao tự động hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn thiết bị, lập trình điều khiển và thiết kế giao diện người dùng là những bước quan trọng trong quá trình này.

3.1. Lựa Chọn Thiết Bị Phần Cứng

Việc lựa chọn các thiết bị phần cứng như loadcell, PLC và các cảm biến là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.

3.2. Lập Trình Điều Khiển Hệ Thống

Lập trình điều khiển là bước quan trọng để hệ thống có thể tự động hóa quy trình cân và đóng gói. Sử dụng PLC S7-1200 giúp tối ưu hóa quy trình này.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Hệ thống cân đóng bao tự động đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, hóa chất và xây dựng. Những ứng dụng này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm.

4.1. Ứng Dụng Trong Ngành Thực Phẩm

Trong ngành thực phẩm, hệ thống này giúp đảm bảo độ chính xác trong việc cân và đóng gói các sản phẩm như bột, gia vị và thực phẩm chế biến sẵn.

4.2. Ứng Dụng Trong Ngành Hóa Chất

Hệ thống cũng được sử dụng trong ngành hóa chất để cân và đóng gói các sản phẩm hóa chất, giúp giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn.

V. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Hệ Thống Cân Đóng Bao Tự Động

Nghiên cứu và phát triển hệ thống cân đóng bao tự động tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh không chỉ mang lại giá trị thực tiễn mà còn mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp tự động hóa. Tương lai của hệ thống này hứa hẹn sẽ còn phát triển mạnh mẽ hơn nữa.

5.1. Tương Lai Của Hệ Thống Cân Đóng Bao

Hệ thống cân đóng bao tự động sẽ tiếp tục được cải tiến với công nghệ mới, giúp nâng cao hiệu suất và độ chính xác.

5.2. Hướng Phát Triển Trong Ngành Công Nghiệp

Ngành công nghiệp sẽ ngày càng áp dụng nhiều hơn các giải pháp tự động hóa, trong đó có hệ thống cân đóng bao tự động, để nâng cao năng lực cạnh tranh.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu hướng tự động hóa quy trình sản xuất công nghiệp hiện đại, các công đoạn định lượng và đóng gói sản phẩm đóng vai trò then chốt tại các doanh nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm, nông sản, hóa chất và vật liệu xây dựng. Việc định lượng và đóng bao thủ công truyền thống bộc lộ nhiều nhược điểm như năng suất thấp, chi phí nhân công cao, độ chính xác không đồng đều và tiềm ẩn nguy cơ nhiễm bẩn sản phẩm hoặc tai nạn lao động. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế và thi công hệ thống cân đóng bao tự động có khả năng vận hành chính xác, ổn định là một yêu cầu kỹ thuật cấp thiết nhằm tối ưu hóa năng lực sản xuất.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống cân đóng bao tự động" được thực hiện bởi sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, tập trung giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể sau:

1. Thiết kế và chế tạo mô hình cân định lượng: Khối lượng định lượng sản phẩm nằm trong dải từ 0,1 kg đến 2 kg kết hợp cơ cấu cấp liệu và đóng bao tự động.
2. Đảm bảo tính ổn định và độ chính xác: Hệ thống vận hành dễ dàng, hoạt động tin cậy và đạt độ chính xác tối thiểu 90%.
3. Ứng dụng thực tiễn: Tự động hóa chu trình cân sản phẩm, mở bao, cấp liệu và hàn miệng bao nhanh chóng, hiệu quả nhằm thay thế thao tác thủ công.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống cơ điện tử tích hợp bao gồm: khung cơ khí, phễu chứa và cơ cấu xả liệu, cơ cấu lấy và mở miệng bao, cơ cấu ép hàn nhiệt, hệ thống cảm biến lực (loadcell), hệ thống chấp hành khí nén, bộ điều khiển khả trình PLC và giao diện giám sát HMI/SCADA. Phạm vi không gian nghiên cứu được thực hiện tại xưởng thực hành và phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Tự động Điều khiển, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 20/02/2024 đến ngày 21/06/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài áp dụng các nền tảng lý thuyết kỹ thuật điều khiển tự động, kỹ thuật đo lường cảm biến, lý thuyết khí nén và kỹ thuật nhiệt điện trở:

• Nguyên lý đo lực cảm biến tải (Loadcell): Dựa trên mạch cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Khi biến dạng cơ học xảy ra trên thanh kim loại dưới tác dụng của trọng lực, điện trở của các lá điện trở dán (strain gauge) thay đổi, làm mất cân bằng cầu và phát ra tín hiệu điện áp tỷ lệ thuận với khối lượng. Tín hiệu vi sai này được chuẩn hóa thông qua bộ khuếch đại chuyên dụng JY-S60 để đưa về tín hiệu điện áp (0–10V) hoặc dòng điện (4–20mA) tương thích với ngõ vào analog của bộ điều khiển.
• Mạch định thời hàn nhiệt (Timer hàn): Hoạt động dựa trên quá trình nạp và phóng điện của mạch RC kết hợp biến áp xung công suất 300W. Thời gian nạp của tụ điện tuân theo phương trình điện áp: $$V = V_0 (1 - e^{-t / RC})$$ Mạch cho phép đóng dòng ngắn mạch lớn qua dây điện trở trong thời gian ngắn được cài đặt chính xác qua biến trở 220kΩ, tụ phân cực 47µF/50V và kích mở transistor C9015 để ngắt relay 2k13 bảo vệ biến áp và chống cháy mép bao ni-lông.
• Lý thuyết truyền động khí nén: Sử dụng các nguyên lý chuyển đổi áp năng khí nén thành động năng tịnh tiến thông qua xi lanh tác động kép và van điện từ khí nén loại 5/2, 3/2 của hãng AirTac.
• Cơ sở điều khiển lập trình và giám sát: Khung kiến trúc điều khiển tập trung sử dụng PLC Siemens SIMATIC S7-1200 kết hợp phần mềm TIA Portal để lập trình logic điều khiển tuần tự, đồng thời thiết kế giao diện HMI/SCADA cho phép vận hành ở hai chế độ Automode và Manual.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thiết kế kỹ thuật được nhóm tác giả triển khai bao gồm:

1. Phương pháp mô hình hóa 3D: Sử dụng phần mềm Dassault Systèmes SolidWorks để thiết kế kết cấu cơ khí, mô phỏng động học các cơ cấu chấp hành và tính toán kích thước phễu liệu, khung nhôm định hình.
2. Phương pháp thiết kế điện và điều khiển: Thiết kế sơ đồ nguyên lý, phân công ngõ vào/ra (I/O) và bố trí không gian tủ điện trên phần mềm AutoCAD 2023.
3. Phương pháp chế tạo - tích hợp phần cứng: Gia công cắt mica, lắp ghép khung nhôm định hình 20x20mm, lắp ráp hệ thống dây dẫn điện, đường ống khí nén và cơ cấu giác hút chân không.
4. Phương pháp thực nghiệm và kiểm tra lỗi: Chạy thử nghiệm hệ thống theo từng trạng thái chu trình hoạt động (Trạng thái 01, 03, 04), thu thập dữ liệu xác suất lỗi kẹp bao, lỗi hút bao và lỗi mối hàn để hiệu chỉnh thông số.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống cân đóng bao tự động được tính toán, thiết kế và thi công hoàn chỉnh bao gồm ba phân hệ chính: cơ khí, điện - điều khiển và giao diện giám sát.

Thiết kế và thi công phần cơ khí

Toàn bộ kết cấu máy được dựng trên khung nhôm định hình 20x20mm với kích thước tổng thể: chiều cao 1067 mm, chiều dài 800 mm, chiều rộng 650 mm, đảm bảo khả năng chống rung lắc khi xi lanh hoạt động.

Hạng mục cơ khí	Thông số kỹ thuật / Vật liệu	Chức năng kỹ thuật
Phễu chứa liệu	Nhựa mica 3mm; Miệng phễu 200x200mm; Đáy phễu 60x80mm; Thể tích ~4515 cm³	Chứa tối đa ~5,4 kg gạo (khối lượng riêng 1200 kg/m³), đáp ứng tối thiểu 10 lần đóng bao định lượng 0,5 kg
Cơ cấu xả liệu	Cửa xả kích thước 30x50mm bằng mica 3mm; Dẫn động bằng xi lanh khí nén	Đóng/mở cửa xả từ phễu chứa xuống phễu cân định lượng với độ kín cao, chống rơi vãi
Cơ cấu ép - hàn nhiệt	Thanh ép nhựa cứng kết hợp 04 lò xo giảm chấn ($K \ge 816$ N/m, biến dạng nén $l = 3$ mm); 02 xi lanh trục kép hành trình 70mm	Tạo lực ép mặt phẳng đều, giữ miệng bao tải trọng tối đa $P = 9,8$ N ($m = 1$ kg) và truyền nhiệt hàn mép bao
Cơ cấu mở miệng bao	01 xi lanh trục kép đường kính 25mm, hành trình 50mm kết hợp giác hút chân không	Tách mở miệng túi đạt đường kính 100mm để đón dòng nguyên liệu xả từ phễu cân
Cơ cấu lấy bao	01 xi lanh đơn tác động kép Ø16 hành trình 25mm (hút bao) + 01 xi lanh đơn hành trình 75mm (nâng bao)	Hút từng vỏ bao từ khay chứa và nâng tịnh tiến lên vị trí kẹp của cơ cấu tách bao

Thiết kế và thi công phần điện - điều khiển

Hệ thống điện được điều khiển tập trung bởi khối xử lý trung tâm PLC kết hợp các module mở rộng và mạch công suất chuyên dụng:

• Bộ điều khiển trung tâm: PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC tích hợp module mở rộng ngõ ra số Digital Output SB 1222. Nguồn cấp cho hệ thống sử dụng nguồn tổ ong 24VDC - 5A.
• Phân hệ đo lường và cảm biến: Cảm biến tải loadcell dạng thanh kết nối bộ tiền khuếch đại JY-S60 truyền tín hiệu về kênh analog của PLC; cảm biến quang điện E3F-DS30C4 phát hiện vị trí vỏ bao; công tắc hành trình cơ học T125 xác định vị trí giới hạn của cơ cấu kẹp.
• Phân hệ chấp hành khí nén: Mạng lưới phân phối khí nén điều khiển qua các cụm van điện từ AirTac loại 5/2 (cho xi lanh tác động kép) và 3/2 (cho mạch hút chân không và xả khí), làm việc ở dải áp suất 0,1 ~ 1,0 MPa.
• Phân hệ hàn nhiệt: Mạch định thời bán dẫn gồm biến áp hàn cách ly 300W, diode chỉnh lưu 1N4007, diode Zener ổn áp 24V và 6V, tụ hóa 47µF/50V, biến trở định thời 220kΩ điều khiển kích đóng tiếp điểm relay 2k13. Dây điện trở nhiệt được bọc lớp vải chịu nhiệt cách ly chống dính bao ni-lông.

Thiết kế giao diện HMI và hệ thống giám sát SCADA

Giao diện điều khiển và giám sát được thiết kế đồng bộ với 4 màn hình chức năng chính:

• Màn hình Automode: Hiển thị trạng thái vận hành tự động toàn chu trình, nút khởi động/dừng (Start/Stop), hiển thị khối lượng tức thời từ loadcell và số lượng bao thành phẩm đã đóng.
• Màn hình Manual (Man): Cho phép kỹ thuật viên cưỡng bức đóng/mở độc lập từng ngõ ra của van khí nén, kích hoạt thanh hàn nhiệt, kiểm tra hoạt động của từng xi lanh và giác hút phục vụ công tác căn chỉnh, bảo trì.
• Màn hình Cài đặt thông số (Setting): Cấu hình khối lượng cân mục tiêu ($0,1 - 2,0$ kg), thời gian cấp liệu, ngưỡng dung sai sai số và thời gian đóng trễ của mạch hàn nhiệt.
• Hệ thống cảnh báo và sao lưu (Alarm & Data Backup): Giám sát liên tục các mã lỗi vận hành (kẹt bao, lỗi áp suất, quá tải trọng lượng), lưu trữ nhật ký số liệu đóng gói vào bộ nhớ để phục vụ thống kê sản xuất.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài

Chương 1 làm rõ lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu tự động hóa quy trình đóng gói trong sản xuất công nghiệp nhằm giảm chi phí nhân công và nâng cao độ chính xác. Nhóm tác giả xác định mục tiêu thiết kế mô hình cân định lượng dải $0,1 - 2$ kg với độ chính xác trên 90%, thời gian chu trình mục tiêu đạt 30 giây/sản phẩm. Các giới hạn kỹ thuật của đề tài được công bố rõ bao gồm: phương pháp điều khiển tập trung vào ngõ ra digital kết hợp thu thập tín hiệu digital/analog từ PLC S7-1200, độ chính xác của cảm biến cân định lượng còn hạn chế do ảnh hưởng của môi trường thí nghiệm và mức độ gia công cơ khí thủ công chưa đạt chuẩn công nghiệp.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày tổng quan cấu trúc của các hệ thống cân đóng bao công nghiệp 1 phễu và 2 phễu trên thị trường. Đi sâu phân tích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị nền tảng:

• Bộ điều khiển khả trình PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC, cấu trúc module, ưu điểm lập trình linh hoạt qua TIA Portal và hỗ trợ các chuẩn truyền thông Profinet, Modbus, Profibus.
• Cấu tạo cơ học và phân loại xi lanh khí nén 1 chiều, 2 chiều, các dạng van điện từ điều hướng 3/2, 5/2.
• Nguyên lý cầu Wheatstone của cảm biến lực loadcell và cấu tạo 7 khối chức năng của mạch khuếch đại tín hiệu JY-S60.
• Khái niệm, thành phần phần cứng/phần mềm của màn hình giám sát HMI.
• Sơ đồ nguyên lý và công thức nạp xả tụ điện trong mạch timer điều khiển biến áp máy hàn nhiệt 300W.

Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung thuyết minh các bước tính toán động lực học, lựa chọn vật tư và thiết kế bản vẽ kỹ thuật chi tiết:

• Thiết kế khung máy nhôm định hình kích thước $1067 \times 800 \times 650$ mm.
• Tính toán dung tích phễu chứa $4515\text{ cm}^3$ (chứa được $5,4\text{ kg}$ gạo) và kích thước miệng xả $30 \times 50$ mm.
• Tính toán cân bằng lực ma sát và lực nén lò xo cho cơ cấu ép hàn nhiệt với 4 lò xo độ cứng $K \ge 816\text{ N/m}$, biến dạng $l = 3\text{ mm}$ chịu tải trọng $P = 9,8\text{ N}$.
• Lựa chọn hệ thống xi lanh khí nén gồm: 02 xi lanh kép hành trình 70mm (ép nhiệt), 01 xi lanh kép Ø25 hành trình 50mm (mở bao), 01 xi lanh đơn Ø16 hành trình 25mm (hạ giác hút) và 01 xi lanh đơn hành trình 75mm (nâng bao).
• Lập bảng dự toán vật tư cơ khí, vật tư phần điện, vẽ layout bố trí tủ điện và lập bảng phân công địa chỉ I/O cho PLC S7-1200 kết hợp thiết kế lưu đồ giải thuật điều khiển.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả quy trình gia công cơ khí thực tế từ việc cắt ghép khung nhôm, gia công uốn dán phễu chứa mica, lắp ráp cơ cấu xả liệu, cơ cấu ép nhiệt, cơ cấu mở miệng bao và cụm giá đỡ giác hút chân không. Tiếp đó là quá trình lắp đặt thiết bị bên trong và mặt ngoài tủ điện điều khiển, đi dây tín hiệu cảm biến, đấu nối van khí nén và rơ-le trung gian. Phần mềm điều khiển được biên dịch trên TIA Portal và nạp xuống PLC, đồng thời triển khai thiết kế giao diện HMI gồm các trang Automode, Man, Setting và Thống kê số liệu.

Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá

Chương 5 công bố hình ảnh thực tế của hệ thống hoàn chỉnh sau khi thi công và đánh giá kết quả chạy thử nghiệm ở hai chế độ Automode và Manual. Đưa ra các bảng số liệu nghiệm thu tỷ lệ hoàn thành và tỷ lệ lỗi thực tế theo từng công đoạn:

• Nghiệm thu tỷ lệ lỗi tại Trạng thái 01 (cơ cấu cấp - lấy vỏ bao).
• Nghiệm thu tỷ lệ hoàn thành tại Trạng thái 03 (cơ cấu mở miệng bao và kẹp bao).
• Nghiệm thu tỷ lệ hoàn thành tại Trạng thái 04 (cơ cấu xả liệu định lượng và ép hàn miệng bao).
• Phân loại và phân tích nguyên nhân các trường hợp lỗi bao (Lỗi bao 1, Lỗi bao 2, Lỗi bao 3 do trượt giác hút hoặc kẹt mép túi) và lỗi hàn nhiệt (Lỗi hàn nhiệt 1, Lỗi hàn nhiệt 2 do quá nhiệt làm chảy nhựa hoặc thiếu nhiệt khiến mối hàn hở).

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết các kết quả đạt được về mặt chế tạo mô hình phần cứng và lập trình điều khiển tự động. Khẳng định hệ thống đáp ứng mục tiêu vận hành tuần hoàn theo quy trình đặt ra, đồng thời chỉ rõ những hạn chế kỹ thuật còn tồn đọng và đề xuất các giải pháp nâng cấp, hoàn thiện mô hình phục vụ chuyển giao hoặc ứng dụng thực tế.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã chế tạo thành công mô hình hệ thống cân đóng bao tự động dạng module hoàn chỉnh, tích hợp đầy đủ cơ cấu cơ khí, tủ điện điều khiển PLC S7-1200, mạch hàn nhiệt bán dẫn và màn hình điều khiển HMI.

Các kết quả kỹ thuật chính được ghi nhận qua quá trình thực nghiệm bao gồm:

• Hệ thống vận hành ổn định chu trình tự động khép kín: hút lấy bao từ khay chứa, đưa bao lên vị trí kẹp, mở rộng miệng bao đạt đường kính 100mm, kích hoạt cửa xả liệu từ phễu cân định lượng xuống bao và thực hiện ép hàn nhiệt niêm phong miệng bao.
• Giao diện giám sát SCADA/HMI điều khiển chính xác hai chế độ Automode và Manual, cho phép cài đặt dải khối lượng linh hoạt từ 0,1 kg đến 2,0 kg và ghi nhận dữ liệu thống kê sản lượng theo thời gian thực.
• Xác định và định lượng cụ thể các lỗi phát sinh trong quá trình vận hành thông qua các bảng nghiệm thu thực nghiệm:
  • Tỷ lệ lỗi ở Trạng thái 01 (hút và cấp bao) do giác hút tiếp xúc không đều với các loại bao bị nhăn.
  • Tỷ lệ hoàn thành ở Trạng thái 03 (tách mở miệng bao) và Trạng thái 04 (xả liệu - hàn nhiệt) đạt độ ổn định trên 90% khi áp suất khí nén cấp duy trì ở mức $0,4 - 0,6\text{ MPa}$.
  • Phân tích nguyên nhân các dạng lỗi cơ học (Lỗi bao 1, 2, 3) và lỗi nhiệt độ (Lỗi hàn nhiệt 1, 2), từ đó đưa ra thông số hiệu chỉnh độ cứng lò xo ép ($K \ge 816\text{ N/m}$) và thời gian trễ mạch RC tối ưu cho từng loại bao ni-lông mỏng.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc làm chủ giải pháp thiết kế tích hợp hệ thống cân định lượng quy mô vừa và nhỏ; ứng dụng thành công mạch định thời RC kết hợp biến áp xung 300W thay thế cho các bộ điều khiển nhiệt đắt tiền, giúp tiết kiệm chi phí thi công mà vẫn đảm bảo ngắt dòng chính xác để bảo vệ mối hàn và thiết bị điện.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ vào nội dung báo cáo và quá trình vận hành thực nghiệm, đồ án tồn tại một số hạn chế kỹ thuật sau:

• Gia công cơ khí: Một số chi tiết giá đỡ, phễu mica và cơ cấu trượt được gia công thủ công nên độ chính xác cơ học và độ bền chưa đạt tiêu chuẩn sử dụng liên tục trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
• Độ chính xác cân định lượng: Tín hiệu thu thập từ loadcell qua bộ khuếch đại JY-S60 vẫn còn chịu ảnh hưởng của rung động cơ khí sinh ra từ các cú đóng mở xi lanh, dẫn đến sai số cân định lượng ở dải khối lượng nhỏ ($< 0,2\text{ kg}$) còn dao động.
• Phương pháp điều khiển: Hệ thống chủ yếu sử dụng các tín hiệu điều khiển logic ngõ ra digital, chưa tích hợp giải thuật điều khiển bù sai số rơi tự do của dòng vật liệu hoặc thuật toán lọc số nâng cao (như Kalman filter, bộ lọc trung bình động) cho tín hiệu loadcell.

Hướng phát triển nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

1. Nâng cấp toàn bộ kết cấu khung vỏ, phễu chứa và cơ cấu cơ khí bằng vật liệu thép không gỉ (Inox 304) cắt CNC và tiện phay chính xác để đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
2. Tích hợp đầu cân công nghiệp chuyên dụng và nâng cấp thuật toán điều khiển cấp liệu 2 cấp tốc độ (xả thô và xả tinh) nhằm nâng cao năng suất và độ chính xác tuyệt đối của phễu cân.
3. Bổ sung hệ thống băng tải tự động chuyển bao thành phẩm sau khi hàn nhiệt và tích hợp cánh tay robot gắp xếp bao lên pallet.
4. Mở rộng kết nối truyền thông công nghiệp (Modbus TCP/IP, Profinet) để đồng bộ dữ liệu sản xuất lên hệ thống quản trị sản xuất cấp cao (MES/ERP) hoặc nền tảng IoT giám sát từ xa.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao đối với sinh viên, giảng viên và kỹ sư thực hành thuộc các nhóm ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điện - Điện tử và Kỹ thuật Chế tạo máy:

• Thiết kế phần cứng và cơ cấu chấp hành khí nén: Cung cấp phương pháp tính toán lực ép lò xo ($F_{\text{lò xo}} = K \cdot l$), cách thức lựa chọn hành trình và đường kính xi lanh trục kép/đơn cho các bài toán tách bao, mở miệng bao và kẹp giữ bao.
• Mạch điện tử ứng dụng: Cung cấp sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh, thông số linh kiện và công thức tính toán nạp xả cho mạch timer hàn nhiệt sử dụng biến áp xung 300W, có khả năng ứng dụng trực tiếp vào các máy đóng gói công suất nhỏ.
• Lập trình và tích hợp hệ thống PLC - HMI: Cung cấp bảng phân công I/O chuẩn mực cho dòng PLC S7-1200 kết hợp module SB 1222, cách thức kết nối bộ đọc loadcell JY-S60 và thiết kế giao diện SCADA công nghiệp với đầy đủ các chế độ Automode, Manual, Cài đặt và Báo động.

Câu hỏi thường gặp

1. Khối lượng định lượng và dung tích phễu chứa liệu của hệ thống được tính toán như thế nào?
Phễu chứa liệu được làm từ nhựa mica 3mm với kích thước miệng phễu $200 \times 200$ mm, đáy phễu $60 \times 80$ mm, thể tích tính toán đạt $\sim 4515\text{ cm}^3$. Với khối lượng riêng của gạo là $1200\text{ kg/m}^3$, phễu chứa được tối đa $\sim 5,4$ kg gạo, đáp ứng khả năng cấp liệu liên tục cho ít nhất 10 chu trình đóng bao định lượng mức 0,5 kg/bao. Dải định lượng thiết kế của hệ thống cho phép cài đặt từ 0,1 kg đến 2,0 kg.

2. Độ cứng của lò xo trong cơ cấu ép - hàn nhiệt được tính toán dựa trên điều kiện cân bằng lực nào?
Để bao không bị rơi trong quá trình kẹp giữ, lực ép của lò xo phải tạo ra lực ma sát nghỉ lớn hơn trọng lực của túi sản phẩm tải trọng cực đại ($m = 1\text{ kg}$, $P = mg = 1 \times 9,8\text{ N} = 9,8\text{ N}$). Với độ biến dạng nén thiết kế $l = 3\text{ mm}$ ($0,003\text{ m}$) và cơ cấu sử dụng 04 lò xo giảm chấn bố trí đối xứng, độ cứng tối thiểu của mỗi lò xo được tính theo công thức: $$K_{\text{mỗi lò xo}} \ge \frac{K_{\text{min}}}{4} = \frac{9,8 / 0,003}{4} \approx 816\text{ N/m}$$

3. Mạch timer điều khiển máy hàn nhiệt hoạt động theo nguyên lý nào để chống cháy mép bao ni-lông?
Mạch sử dụng dòng điện ngắn mạch từ biến áp công suất 300W để nung nóng dây điện trở nhiệt. Mạch định thời RC sử dụng biến trở 220kΩ, điện trở 27kΩ và tụ hóa 47µF/50V. Điện áp nạp trên tụ tăng dần theo thời gian $V = V_0(1 - e^{-t/RC})$. Khi điện áp nạp đầy tràn qua diode Zener 6V cấp vào cực B của transistor C9015, transistor dẫn thông cực C–E kích hoạt cuộn coil của relay 2k13 mở tiếp điểm thường đóng, lập tức ngắt nguồn biến áp 300W theo thời gian trễ đã định sẵn, đảm bảo nhiệt lượng chỉ vừa đủ làm dính mép bao mà không gây chảy nhựa hoặc quá tải hệ thống.

4. Cấu hình phần cứng điều khiển trung tâm và phân hệ cảm biến gồm những thiết bị nào?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển khả trình PLC Siemens SIMATIC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC gắn kèm module mở rộng ngõ ra số SB 1222, cấp nguồn qua bộ nguồn tổ ong 24VDC - 5A. Phân hệ cảm biến và đo lường gồm: cảm biến tải loadcell dạng thanh kết nối bộ khuếch đại tín hiệu JY-S60 (xuất tín hiệu analog chuẩn), cảm biến quang điện E3F-DS30C4 nhận diện sự hiện diện của bao và công tắc hành trình T125 giới hạn hành trình kẹp.

5. Các thông số kỹ thuật chính của các xi lanh khí nén sử dụng trong hệ thống là gì?
Hệ thống sử dụng 4 cụm xi lanh khí nén chuyên dụng:

• Cơ cấu ép hàn nhiệt: 02 xi lanh trục kép tác động kép hành trình 70mm, áp suất làm việc $0,1 \sim 1,0\text{ MPa}$, tốc độ $30 \sim 500\text{ mm/s}$, cổng kết nối M5x0.8.
• Cơ cấu mở miệng bao: 01 xi lanh trục kép tác động kép đường kính 25mm, hành trình 50mm (độ mở bao đường kính 100mm), áp suất tối đa $1,5\text{ MPa}$.
• Cơ cấu đẩy hạ giác hút: 01 xi lanh đơn tác động kép đường kính Ø16, hành trình 25mm, chiều dài tổng 128mm, áp suất tối đa $1,35\text{ MPa}$.
• Cơ cấu nâng bao: 01 xi lanh đơn hành trình 75mm đưa bao từ vị trí hút lên vị trí kẹp.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống cân đóng bao tự động" đã hoàn thành trọn vẹn các mục tiêu kỹ thuật đặt ra từ thiết kế 3D, tính toán động lực học, thi công lắp ráp phần cứng cơ khí - khí nén đến lập trình điều khiển trung tâm bằng PLC S7-1200 và giao diện giám sát HMI. Mô hình chứng minh tính khả thi cao trong việc tự động hóa chu trình cấp bao, mở bao, định lượng sản phẩm dải $0,1 - 2\text{ kg}$ và hàn kín miệng túi với độ chính xác đạt trên 90%. Kết quả nghiên cứu và dữ liệu thực nghiệm trong đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cho công tác đào tạo chuyên ngành Tự động hóa cũng như phát triển các dây chuyền đóng gói công nghiệp quy mô vừa và nhỏ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề, mục tiêu, giới hạn và nội dung đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày các hệ thống cân đóng bao hiện có trên thị trường, tổng quan PLC trong công nghiệp, giới thiệu sơ bộ về hệ thống, quy trình công nghệ… Chương 3: Tính toán và thiết kế 15 Nêu những thiết bị phần cứng sử dụng trong đề tài. Trình bày thiết kế mô hình 3D hệ thống. Cách kết nối các thiết bị phần cứng trong hệ thống.

Chương 4: Thi công hệ thống Thiết kế sơ đồ trạng thái, chương trình điều khiển, giám sát. Chương 5: Kết quả - Nhận xét - Đánh giá Trình bày kết quả đạt được trong quá trình thực hiện đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Trình bày các kết luận sau khi hoàn thành đề tài, từ đó đưa ra hướng phát triển trên thực tế.4 Giới hạn đề tài - Phương pháp điều khiển là điều khiển ngõ ra digital của PLC, kết hợp thu thập dữ liệu từ các ngõ vào ra digital và analog.

- Giới hạn về gia công cơ khí nên nhiều chi tiết vẫn chưa đạt tiêu chuẩn trong môi trường công nghiệp. - Độ chính xác của cân định lượng còn kém 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về hệ thống cân đóng bao tự động Hệ thống cân đóng bao tự động là một công nghệ hiện đại được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là trong việc đóng gói và bảo quản các sản phẩm như thực phẩm, hóa chất, vật liệu xây dựng, và nhiều mặt hàng khác. Các đặc điểm chính của hệ thống này bao gồm: − Tự động cân và đóng bao: Hệ thống có thể tự động cân lượng sản phẩm cần đóng vào từng túi bao, và sau đó đóng kín túi bao một cách chính xác mà không cần can thiệp bằng tay. − Tốc độ cao: Nhờ việc tự động hóa, hệ thống có thể hoạt động với tốc độ rất nhanh, giúp tăng năng suất sản xuất.

− Chính xác: Công nghệ cân đo và đóng gói của hệ thống rất chính xác, giảm thiểu sai sót và lãng phí. − Tiết kiệm chi phí: So với phương pháp đóng gói thủ công, hệ thống tự động giúp tiết kiệm chi phí nhân công và tăng hiệu quả sản xuất. − Giảm rủi ro: Hệ thống tự động loại bỏ các rủi ro liên quan đến quá trình đóng gói thủ công như chấn thương, sai sót, và nhiễm bẩn sản phẩm.1 Giới thiệu về hệ thống cân đóng bao tự động Cân đóng bao là hệ thống cân định lượng tự động chuyên dùng để đóng bao hoặc đóng gói các nguyên vật liệu có hình dạng khác nhau theo các định mức được cài đặt sẵn cho từng loại nguyên liệu cụ thể.1 Hệ thống cân đóng bao ngoài thực tế [1] Để lắp đặt hoàn thiện một hệ thống cân đống bao tự động, vận hành chuẩn xác, tiết kiệm thời gian và chi phí đầu tư cho doanh nghiệp thì cần rất nhiều bộ phận khác nhau để cấu tạo thành. Tuy nhiên, quan trọng nhất vẫn là 3 bộ phận chính được nêu dưới đây: Hệ thống khung cơ khí: Bao gồm phễu chứa, phễu cân, phễu kẹp, giá đỡ.được làm hoàn toàn bằng thép nhập khẩu với kết cấu bền bỉ, vững chắc dưới mọi điều kiện môi trường.2 Khung máy đóng bao tự động ngoài thực tế 18 Hệ thống cân (Hệ thống cảm biến lực): Cân đóng bao điện tử chủ yếu sử dụng các cảm biến lực dạng thanh loại nhỏ cho khả năng chịu tải thấp hơn 100kg, nhập khẩu trực tiếp từ các thương hiệu nổi tiếng thế giới như: loadcell L6E/L6E3 Zemic, loadcell UDA Keli, loadcell HSX Keli, loadcell VLC-110S Mavin.

Số lượng loadcell sử dụng trong cân sẽ phụ thuộc vào tiêu chí về gia công cơ khó và yêu cầu về độ chính xác của hệ thống cân đóng bao.Thông thường, các dòng cân đóng bao 1 phễu chứa sẽ sử dụng 2 loadcell, cân đóng bao 2 phễu chứa sẽ sử dụng 4 loadcell.để đảm bảo kết quả cân chuẩn xác nhất. 1 Loadcell [2] Hệ thống điều khiển: Cân đóng bao tự động được điều khiển bằng 1 đầu cân điện tử, 1 hệ thống tủ điện và các thiết bị piston, khí nén để truyền lệnh đóng mở cửa xả của từng phễu cân. 3 Sơ đồ điều khiển của hệ thống 19 a. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân đóng bao Hệ thống cân đóng bao tự động vận hàng theo nguyên lý cân định lượng từng mẻ với chu trình hoạt động cụ thể như sau: Bước 1: Nguyên vật liệu sẽ xả từ phễu chứa xuống phễu cân thông qua các loại cửa xả như: van đóng mở (với nguyên liệu dạng hạt), vít tải (với nguyên liệu dạng bột hoặc sợi), băng tải (với nguyên liệu không thể tự rơi).

Bước 2: Hệ thống cảm biến trọng lượng được gắn tại phễu cân sẽ có chức năng chuyển hóa tín hiệu khối lượng sang tín hiệu điện và truyền vào đầu cân đóng bao chuyên dùng. Bước 3: Đầu cân phát tín hiệu logic sang hệ thống điều khiển đang thực hiện đóng mở cửa xả trước và sau phễu cân. Bước 4: Nguyên vật liệu sau khi được đo lường chuẩn xác tại phễu cân, sẽ xả xuống phễu kẹp để dồn vào bao thành phẩm. Bước 5: Khi bao nguyên liệu đã được đong đầy theo định mức đã cài đặt trước đó.

Qua hệ thống băng tải đặt dưới phễu kẹp bao, các bao thành phẩm sẽ di chuyển đến vị trí máy hàn nhiệt hoặc máy khâu bao (tự động hoặc điều khiển bằng tay) để thực hiện hành động khâu lại miệng bao và kết thúc quá trình đóng gói nguyên vật liệu. Quá trình đóng gói nguyên vật liệu liệu bằng hệ thống cân đóng bao tự động không chỉ đảm bảo tính chính xác và gia tăng năng suất cho cho doanh nghiệp hơn các cách đóng gói thủ công trước đó. Việc đóng gói bằng hệ thống cân đóng bao còn giúp doanh nghiệp tiết kiệm thời gian, chi phí đầu tư, giảm thiểu nhân lực giúp tiết kiệm các chi phí phát sinh trong quá trình hoạt động suất, kinh doanh.2 Một số hệ thống cân đóng bao trên thị trường: Các hệ thống cân đóng bao hiện có trên thị trường với khối lượng bao từ 5kg trở lên, đóng đa dạng hàng hoá như bột, thức ăn chăn nuôi, hạt giống, khoáng chất, hoá chất,… Hình 2. 4 Hệ thống đóng bao tự động 1 phễu ngoài thực tế Hình 2.

5 Mô phỏng hệ thống đóng bao tự động 21 2.2 Giới thiệu về PLC S7-1200 2.1 Giới thiệu chung về PLC PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn. Nó có khả năng thay thế cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ le (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh), khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh Logic cơ bản, khả năng định thời, đếm, giải quyết các vấn đề về toán học và công nghệ, khả năng tạo lập, gửi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyền công nghệ. Hoạt động của PLC không quá phức tạp: PLC sẽ nhận tín hiệu từ thiết bị đầu vào hoặc các cảm biến kết nối sau đó dựa trên các tham số đã được lập trình ban đầu mà xử lý dữ liệu và kích hoạt đầu ra. Tùy thuộc vào yêu cầu công việc, đặc điểm đầu ra, đầu vào mà PLC có thể tự động khởi động, tự động dừng, giám sát và ghi lại dữ liệu về thời gian chạy máy, nhiệt độ và năng suất trong quá trình vận hành.

PLC còn có thể tự báo động nếu máy gặp sự cố. PLC được đánh giá cao với khả năng điều khiển mạnh mẽ, linh hoạt và phù hợp với hầu hết các ứng dụng máy móc hay hệ thống.2 Những ưu điểm của PLC so với các bộ điều khiển khác: - Cấu trúc dạng module thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp… - Có những module chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những module truyền thống để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng Internet… - Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động. - Yêu cầu của người lập trình không cần giỏi về kiến thức điện tử mà chỉ cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết chọn thiết bị thích hợp là có thể lập trình được. 22 - Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà cần thay đổi lại chương trình.3 Những đặc điểm của SIMATIC S7-1200 Một số đặc điểm nổi bật của dòng S7-1200 như: − Kích thước nhỏ gọn và linh hoạt, phù hợp với các ứng dụng không gian hạn chế.

− Tích hợp nhiều chức năng như điều khiển logic, giám sát, an toàn và truyền thông. − Hỗ trợ các giao tiếp phổ biến như Profinet, Profibus, AS-Interface, Modbus, v.v… − Dễ lập trình và cấu hình với phần mềm TIA Portal của Siemens. − Tính năng mở rộng linh hoạt với các module mở rộng I/O, analog, communication. − Hiệu suất xử lý cao, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tốc độ xử lý nhanh.

− Khả năng lập trình và cấu hình từ xa, hỗ trợ tích hợp IoT. − S7-1200 đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như sản xuất, xử lý nước, năng lượng, giao thông vận tải và nhiều ứng dụng khác. [3] 23 Ứng dụng của PLC trong thực tế: Bộ lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tủ bảng điện tự động hoá, phục vụ cho nhiều ngành, nhiều loại máy móc như: Cấp nước, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ thống điện, máy đóng gói, máy đánh sợi, máy se chỉ, máy chế biến thực phẩm, máy cắt tốc độ cao, hệ thống phân bổ giám sát trong dây chuyền… Hình 2. 7 Ứng dụng của PLC trong thực tế 2.3 Giới thiệu về xi lanh khí nén Xi lanh khí nén hay còn gọi là ben khí nén, xi lanh khí là một thiết bị cơ học, sử dụng sức mạnh của khí nén để tạo ra lực cung cấp cho chuyển động.

Xi lanh khí nén giúp chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng, tác dụng làm piston của xi lanh chuyển động, thông qua đó truyền động đến thiết bị hoạt động. Bởi vì khí nén có khả năng nở rộng, không có sự xuất hiện của năng lượng đầu vào từ bên ngoài. Để thực hiện chức năng của mình, khí nén dãn nở ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, áp lực được tạo ra đẩy piston chuyển động theo hướng mong muốn. 8 Xi lanh khí nén a.