Chương 1: Tổng Quan Trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung, giới hạn, bố cục của đồ án Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trình bài các lý thuyết về phần cứng: PLC S7-300, cảm biến, hệ thống SCADA, biến tần, động cơ, van. Sơ lược về máy phân loại và máy đóng gói…từ đó tạo cơ sở cho việc lựa chọn thiết bị cho phù hợp. Chương 3: Thiết kế phần cứng Xây dựng các sơ đồ khối của khâu lò nung, phân loại đóng gói. Dựa trên cơ sở lý thuyết ở chương 2 để chọn các thiết bị phần cứng phù hợp.
Thiết kế và chức năng từng khối của phần cứng để làm cơ sở thiết kế trên phần mềm. Chương 4: Thiết kế phần mềm Tổng quan về phần mềm TIA Portal, xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình diều khiển PLC. Thiết kế hệ thống phần cứng trên phần miềm mô phỏng TIA Portal và xây dựng giao diện hệ thống Scada cho khâu lò nung, phân loại, đóng gói trên phần mềm. Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Các kết quả mô phỏng, nhận xét và đánh giá kết quả trên phần mềm so với thực tế.
Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Kết luận, hướng phát triển mở rộng của đề tài và khả năng đáp ứng vào hệ thống thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Trang 4 do an Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2.1 Giới thiệu doanh nghiệp Công ty TNHH Gạch men Nhà Ý được lập năm 2003 và chính thức đi vào hoạt động vào tháng 4/2004, có trụ sở chính tại khu công nghiệp Mỹ Xuân A, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu. Ngành, nghề kinh doanh đăng ký của Công ty TNHH Gạch men Nhà Ý là sản xuất và kinh doanh các loại gạch men cao cấp dành cho lát nền và ốp tường với số lượng 12500 thùng/ngày.
Sau hơn 13 năm hình thành và phát triển cho đến nay thị trường của công ty TNHH gạch men Nhà Ý đã phủ khắp các tỉnh khu vực Đông Nam Bộ, Tây Nam bộ, Tây Nguyên,… Hình 2.1 Logo của công ty TNHH Gạch men Nhà Ý Hiện nay công ty đang sản xuất 5 loại gạch chính với các kích cỡ như bảng 2.1 Các loại gạch của nhà máy Loại gạch Kích cỡ Lót nền 40x40cm Lót nền 30 x 30cm Ốp tường 25 x 40cm Ốp tường 30 x 45cm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Trang 5 do an Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyết Theo bảng kích thước chuẩn ở trên, hình 2.2 dưới đây là mẫu gạch ốp nền loại 40 x 40 cm, và 30 x 30 cm.2 Mẫu gạch ốp nền loại 40 x 40 cm và 30 x 30 cm Và hình 2.3 dưới đây là mẫu gạch ốp tường loại 30 x 45 cm và 25 x 40 cm Hình 2.3 Mẫu gạch men ốp tường 30 x 45 cm và 25 x 40 cm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Trang 6 do an Chương 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất gạch men Quy trình sản xuất gạch men tại công ty TNHH gạch men Nhà Ý gồm có 7 công đoạn chính gồm: chuẩn bị nguyên liệu; nghiền thành bột; ép, tạo hình viên gạch; sấy khô; tráng men và in lụa; nung; kiểm tra, phân loại và đóng gói. Chuẩn bị nguyên liệu Nghiền thành bột Ép, tạo hình viên gạch Sấy khô Tráng men và In lụa Nung Kiểm tra, phân loại và đóng gói Hình 2.4 Sơ đồ khối quy trình sản xuất gạch men Nguyên liệu sau khi kiểm tra đạt yêu cầu sẽ được nạp vào bàn cân với khối lượng, thành phần các nguyên liệu theo đơn phối do phòng thí nghiệm đưa ra. Sau đó nguyên liệu được hệ thống băng tải đưa lên nạp vào cối nghiền.
Ở cối nghiền đã chứa sẵn một lượng bi nhất định thường là 45 55%, nguyên liệu được nghiền với lượng nước được bổ sung tùy theo độ ẩm của nguyên liệu và một số phụ gia. Sau khi nghiền được 10 12 giờ ta tiến hành kiểm tra các thông số độ nhớt, tỷ trọng, sót sàng nếu thấy đạt yêu cầu ta tiến hành khử từ và xả hầm, trên nắp hầm ta bố trí một lưới sàng 10 mesh để loại bỏ các nguyên liệu có kích thước lớn. Hồ sau khi được xả xuống các hầm chứa có cánh tay khuấy liên tục để chống sa lắng. Khi hồ được ổn định về thành phần sẽ được bơm màng bơm lên, khử từ để loại bỏ các tạp chất sắt, hồ được qua sàng 40 mesh để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn ảnh hưởng đến quá trình sấy phun và được xả xuống hầm cuối để ổn định thành phần, ở hầm cuối cũng có hệ thống khuấy trộn liên tục để chống sa lắng.
Tiếp đó hồ sẽ được hệ thống bơm piston bơm lên tháp sấy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Trang 7 do an Chương 2. Cơ Sở Lý Thuyết phun với lưu lượng thích hợp và hồ được sấy với nhiệt độ 450 6000oC với nguồn nhiệt sấy là khí nóng từ lò đốt cung cấp. Bột sau sấy phun sẽ cho qua sàng 10 14 mesh và được hệ thống băng tải đưa vào 12 thùng silô chứa để ổn định độ ẩm từ 24 – 48 giờ. Sau khi ổn định độ ẩm, bột sẽ được đưa sang máy ép bằng hệ thống băng tải để ép tạo hình.
Tiếp đó phôi sẽ được đưa qua lò sấy và sấy với nhiệt độ khoảng 100 2000oC để làm thoát hơi nước ở bề mặt và làm cứng phôi. Gạch sau sấy có nhiệt độ 80 1000oC sẽ được đưa qua dây chuyền tráng men và in lụa. Trên dây chuyền có bàn chải quét bụi, quạt thổi bụi và béc phun sương để làm dịu bề mặt trước khi qua công đoạn tráng men và in lụa để không bị lỗ chân kim sau quá trình nung. Sau đó gạch được tráng men và in lụa.
Trước khi vào lò nung gạch được quét một lớp mỏng MgO hay còn gọi là men lót chân. Lớp men này có tác dụng chống dính. Sau khi được tráng men in lụa, gạch được chuyển đến hệ thống lò nung để làm cứng sản phẩm và đạt yêu cầu về độ bền uốn, khối lượng, kích thước. Công đoạn này được tiến hành với nhiệt độ 110 1200oC và thời gian là 36 43 phút.
Cuối cùng gạch sẽ được đem đi phân loại, đóng gói và nhập kho.3 Giới thiệu phần cứng Trong dây chuyền sản xuất gạch men tại công ty TNHH Nhà Ý gồm có 5 khối chính gồm khối cảm biến, khối động cơ và điều khiển tốc độ động cơ, khối điều khiển trung tâm, khối lò nhiệt và điều khiển nhiệt độ, khối cơ cấu phân loại và đóng gói. Khối cảm biến: gồm cảm biến nhiệt lấy nhiệt độ từ lò nung đưa về plc xử lý, cảm biến quang phát hiện có vật thể đến, cảm biến áp suất đo áp suất trong lò nung. Khối động cơ và điều khiển tốc độ động cơ: gồm động cơ kéo băng tải, quạt thổi cho lò nung, biến tần điều khiển tốc độ cho các động cơ. Khối điều khiển trung tâm: khối điều khiển chính là PLC S7-300 của hãng Siemens.
Khối cơ cấu phân loại và đóng gói: gồm hệ thống phân loại và đóng gói theo dạng tiếp điểm. Khối lò nung và điều khiển nhiệt độ: lò nhiệt được điều khiển theo phương pháp PID, điều khiển góc mở của van cấp nhiệt độ cho lò nung. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Trang 8 do an Chương 2.1 Khối cảm biến a) Cảm biến nhiệt Cảm biến nhiệt là thiết bị chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện trở, dòng hoặc áp. Sau đó các bộ phận xử lí trung tâm sẽ thu nhận dạng tín hiệu này về để xử lí.
Cảm biến nhiệt thường sử dụng trong công nghiệp là cặp nhiệt điện – Thermocouple và nhiệt điện trở – RTD. Hình dạng bên ngoài của cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở trông khá là giống nhau nhưng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng lại rất khác nhau, ta cùng xem sự khác biệt giữa chúng qua bảng 2.2 So sánh giữa cặp nhiệt điện và nhiệt điện trở Thermocouple RTD Gồm hai chất liệu kim loại khác Dây kim loại làm từ: đồng, nikel, nhau, hàn dính một đầu. platinum,…được quấn tùy theo hình dáng của đầu đo. Cấu tạo Nguyên lý Nhiệt độ thay đổi tạo ra sức điện Khi nhiệt độ thay đổi, điện trở giữa hoạt động động thay đổi ( mV).
hai đầu dây kim loại này sẽ thay đổi. Bền, đo được nhiệt độ cao. Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không Ưu điểm hạn chế. Khuyết Dễ bị sai số bởi yếu tố môi trường, Dải đo bé nhưng giá thành lại cao điểm độ nhạy không cao.
hơn cặp nhiệt điện. o -250 ~ 2000 C -200~850oC Dải đo Trong các ngành sản xuất công Trong các ngành công nghiệp chung, Ứng dụng nghiệp, luyện kim, giáo dục hay gia công nghiệp môi trường hay gia công vật liệu… công vật liệu, hóa chất… Gồm có các loại: E, J, K, R, S, T, Loại 2 dây, 3 dây và 4 dây, loại 4 Phân loại B… với các dải đo khác nhau. dây cho kết quả đo chính xác nhất. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Trang 9 do an Chương 2.
Cơ Sở Lý Thuyết Bộ chuyển đổi tín hiệu cặp nhiệt điện Do tín hiệu ngõ ra của cặp nhiệt điện hoặc RTD là dạng analog (mV, điện trở) mà PLC chỉ hiểu được tín hiệu analog (0-10V; 0-20mA; 4-20mA) thì ta phải dùng bộ chuyển đổi tín hiệu (từ can nhiệt/RTD sang 4-20mA). Một trong những bộ chuyển đổi tín hiệu can nhiệt thông dụng hiện nay là bộ chuyển đổi tín hiệu can nhiệt MST 320 của Đức.5 Bộ chuyển đổi tín hiệu can nhiệt MST 320 – Germany Bảng 2.3 Các thông số cơ bản của bộ chuyển đổi tín hiệu can nhiệt MST 320 Nhận tín hiệu từ các loại can nhiệt như: K, R, S, B, J, T, E,.tín hiệu Input cảm biến nhiệt điện PT100. Output Tín hiệu Analog 4-20mV. Độ chính xác Nhỏ hơn 0.1% đối với can nhiệt và 0.02% đối với PT100.
Thời gian đáp ứng 0.25s Can nhiệt MST 320 còn có chức năng báo lỗi khi cảm biến bị hư hoặc ngắn mạch ở điện áp 3.5mA hoặc 23mA. b) Cảm biến quang Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) do các linh kiện quang điện tạo thành, khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất và được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực cathode. Ưu điểm của cảm biến quang so với các loại cảm biến điện cảm, điện dung: Không tiếp xúc trực tiếp với vật cần phát hiện cho nên tuổi thọ, độ bền sẽ cao hơn. Khoảng cách phát hiện của cảm biến quang khá xa.