Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống kiểm tra chất lượng độ bền nhiệt cho bồn lavabo

• Tác giả: Huỳnh Minh Mẫn
• Người hướng dẫn: TS. Trần Mạnh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Thiết kế hệ thống kiểm tra chất lượng độ bền nhiệt của bồn lavabo
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Đối tượng nghiên cứu
• 1.3. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về lavabo
• 2.2. Bồn rửa tay âm bàn
• 2.3. Bồn rửa tay bán âm bàn
• 2.4. Bồn rửa tay lavabo đặt bàn
• 2.5. Tổng quan về PLC và giới thiệu PLC FX3G
• 2.5.1. Tổng quan về PLC
• 2.5.2. Giới thiệu về PLC FX3G
• 2.5.3. Đặc điểm, tính năng nổi bật
• 2.5.4. Thông số kỹ thuật
• 2.6. Phần mềm lập trình GX WORKS 2
• 2.7. Tổng quan về HMI
• 2.8. Tổng quan về servo
• 2.8.1. Định nghĩa động cơ servo
• 2.8.2. Cấu tạo động cơ servo
• 2.8.3. Nguyên lý hoạt động của động cơ servo
• 2.8.4. Thiết lập mục tiêu
• 2.8.5. Đọc giá trị cảm biến
• 2.8.6. So sánh với mục tiêu
• 2.8.7. Điều chỉnh động cơ
• 2.8.8. Lặp lại quy trình
• 2.8.9. Ứng dụng động cơ servo trong thực tế
• 2.9. Tổng quan về AC SERVO DRIVER
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
• 3.1. Nguyên lí hoạt động
• 3.2. Yêu cầu kĩ thuật. Yêu cầu thiết kế
• 3.3. Thiết kế phần cứng
• 3.4. Lựa chọn thiết bị
• 3.4.1. Lựa chọn bồn nước nóng, lạnh
• 3.4.2. Lựa chọn máy bơm nước
• 3.4.3. Lựa chọn van
• 3.4.4. Lựa chọn van điện từ
• 3.4.5. Lựa chọn van bi
• 3.4.6. Lựa chọn ống nước
• 3.4.7. Lựa chọn cảm biến
• 3.4.8. Lựa chọn cảm biến phao 45mm,300mm
• 3.4.9. Lựa chọn cảm biến quang điện
• 3.4.10. Lựa chọn cảm biến lưu lượng nước
• 3.4.11. Lựa chọn thanh gia nhiệt điện trở
• 3.4.12. Lựa chọn bộ điều khiển nhiệt độ
• 3.4.13. Lựa chọn driver
• 3.4.14. Lựa chọn PLC
• 3.4.15. Lựa chọn màn hình HMI
• 3.4.16. Lựa chọn nguồn cho hệ thống
• 3.4.17. Lựa chọn CB cho hệ thống
• 3.4.18. Lựa chọn CB tổng
• 3.4.19. Lựa chọn CB thanh gia nhiệt
• 3.4.20. Lựa chọn nút nhấn, công tắc gạt cho hệ thống
• 3.4.21. Lựa chọn trục vitme
• 3.4.22. Dây cảm biến nhiệt độ Thermocouple loại K
• 3.4.23. Lựa chọn relay trung gian
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA
• 4.1. Thiết kế chương trình điều khiển
• 4.2. Yêu cầu thiết kế
• 4.3. Lưu đồ giải thuật của hệ thống
• 4.4. Mô tả chương trình điều khiển hệ thống
• 4.5. Thiết kế giao diện hệ thống SCADA
• 4.6. Yêu cầu thiết kế
• 4.7. Thiết kế màn hình vận hành hệ thống
• 4.8. Thiết kế màn hình điều khiển Servo
• 4.9. Thiết kế màn hình MANUAL
• 4.10. Thiết kế màn hình ALARM
• 4.11. Thiết kế màn hình PLC I/O
• 4.12. Thiết kế màn hình SETTING
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• 5.1. Kết quả hoàn thiện khung
• 5.2. Kết quả hoàn thiện giá đỡ bồn lavabo
• 5.3. Kết quả hoàn thành tủ điện
• 5.4. Sơ đồ nối dây hệ thống
• 5.4.1. Mạch động lực servo
• 5.4.2. Mạch điều khiển
• 5.4.3. Sơ đồ đi dây SSR, nguồn 24VDC
• 5.4.4. Sơ đồ đi dây đồng hồ nhiệt, HMI
• 5.4.5. Sơ đồ đi dây Input PLC
• 5.4.6. Sơ đồ đi dây Output PLC
• 5.4.7. Sơ đồ nối dây Servo
• 5.5. Kết quả hoàn thiện toàn bộ hệ thống
• 5.6. Giao diện vận hành trên SCADA
• 5.6.1. Màn hình ở chế độ Auto
• 5.6.2. Màn hình ở chế độ Manual
• 5.6.3. Màn hình Servo đẩy bàn
• 5.6.4. Màn hình Alarm
• 5.6.5. Màn hình PLC I/O
• 5.6.6. Màn hình SETTING
• 5.7. Kết quả thu được
• 5.7.1. Bồn lavabo trước thực nghiệm
• 5.7.2. Bồn lavabo sau thực nghiệm
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Khối lượng công việc thực hiện
• 6.2. Hạn chế mô hình
• 6.3. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU KHAM KHẢO

I. Thiết kế hệ thống

Thiết kế hệ thống là trọng tâm của đồ án, tập trung vào việc xây dựng một mô hình tự động để kiểm tra độ bền nhiệt của bồn lavabo. Hệ thống được thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật, bao gồm phần cứng và phần mềm. Phần cứng gồm khung giá đỡ, buồng kiểm tra, hệ thống gia nhiệt, và các thiết bị đo lường. Phần mềm được phát triển để điều khiển và giám sát quá trình kiểm tra. Hệ thống tự động hóa này giúp giảm thiểu sai sót do yếu tố con người, đồng thời tăng hiệu quả và độ chính xác trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm.

1.1. Phần cứng

Phần cứng của hệ thống bao gồm khung giá đỡ, buồng kiểm tra, hệ thống gia nhiệt, và các thiết bị đo lường như cảm biến nhiệt độ, van điện từ, và động cơ servo. Khung giá đỡ được thiết kế trên phần mềm SolidWorks 2018, đảm bảo độ bền và tính linh hoạt. Hệ thống gia nhiệt sử dụng thanh gia nhiệt điện trở và bộ điều khiển nhiệt độ để tạo ra môi trường kiểm tra chính xác. Các thiết bị đo lường được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy trong quá trình kiểm tra.

1.2. Phần mềm

Phần mềm điều khiển hệ thống được phát triển trên nền tảng PLC Mitsubishi FX3G và màn hình HMI DOP-107BV. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ ladder, cho phép điều khiển các thiết bị phần cứng một cách linh hoạt. Giao diện SCADA được thiết kế để giám sát và điều khiển hệ thống, cung cấp thông tin trực quan về trạng thái hoạt động và kết quả kiểm tra. Phần mềm cũng tích hợp chức năng cảnh báo sự cố, giúp người vận hành phát hiện và xử lý lỗi kịp thời.

II. Kiểm tra chất lượng

Kiểm tra chất lượng là mục tiêu chính của đồ án, tập trung vào việc đánh giá độ bền nhiệt của bồn lavabo. Hệ thống kiểm tra được thiết kế để mô phỏng các điều kiện thực tế, bao gồm việc luân phiên sử dụng nước nóng và lạnh theo chu kỳ cài đặt. Quá trình kiểm tra giúp xác định sự biến dạng bề mặt của bồn lavabo, từ đó đánh giá chất lượng sản phẩm. Hệ thống kiểm tra tự động này không chỉ tiết kiệm thời gian và nhân lực mà còn đảm bảo độ chính xác và tính nhất quán trong kết quả kiểm tra.

2.1. Quy trình kiểm tra

Quy trình kiểm tra bao gồm các bước: chuẩn bị mẫu, thiết lập thông số kiểm tra, thực hiện kiểm tra, và đánh giá kết quả. Mẫu bồn lavabo được đặt trong buồng kiểm tra, sau đó hệ thống gia nhiệt và hệ thống cấp nước được kích hoạt để tạo ra môi trường kiểm tra. Các thông số như nhiệt độ, thời gian kiểm tra, và chu kỳ luân phiên được cài đặt thông qua giao diện SCADA. Kết quả kiểm tra được ghi nhận và phân tích để đưa ra đánh giá về chất lượng sản phẩm.

2.2. Đánh giá kết quả

Kết quả kiểm tra được đánh giá dựa trên sự biến dạng bề mặt của bồn lavabo sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao và nước nóng. Các tiêu chuẩn chất lượng được xác định dựa trên các thông số kỹ thuật và yêu cầu của nhà sản xuất. Hệ thống cung cấp báo cáo chi tiết về kết quả kiểm tra, giúp nhà sản xuất đưa ra các quyết định cải tiến sản phẩm. Đồng thời, hệ thống cũng đề xuất các giải pháp để nâng cao độ bền nhiệt của bồn lavabo.

III. Độ bền nhiệt

Độ bền nhiệt là yếu tố quan trọng trong việc đánh giá chất lượng của bồn lavabo. Hệ thống kiểm tra được thiết kế để mô phỏng các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, giúp xác định khả năng chịu nhiệt của sản phẩm. Quá trình kiểm tra bao gồm việc luân phiên sử dụng nước nóng và lạnh, tạo ra sự thay đổi nhiệt độ đột ngột để đánh giá độ bền của bồn lavabo. Hệ thống kiểm tra tự động này không chỉ giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn cung cấp dữ liệu quan trọng để cải tiến quy trình sản xuất.

3.1. Mô phỏng điều kiện nhiệt độ

Hệ thống kiểm tra được thiết kế để mô phỏng các điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, bao gồm việc sử dụng nước nóng và lạnh luân phiên. Quá trình này giúp xác định khả năng chịu nhiệt của bồn lavabo, đặc biệt là sự biến dạng bề mặt khi tiếp xúc với nhiệt độ cao. Các thông số như nhiệt độ, thời gian kiểm tra, và chu kỳ luân phiên được cài đặt thông qua giao diện SCADA, đảm bảo độ chính xác và tính nhất quán trong kết quả kiểm tra.

3.2. Cải tiến độ bền nhiệt

Dựa trên kết quả kiểm tra, hệ thống đề xuất các giải pháp để cải tiến độ bền nhiệt của bồn lavabo. Các giải pháp bao gồm việc sử dụng vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt hơn, cải tiến quy trình sản xuất, và tối ưu hóa thiết kế sản phẩm. Những cải tiến này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tăng cường độ tin cậy và an toàn cho người sử dụng.