BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG…………… Luận văn

Xây dựng mô hình điều khiển và
giám sát bể sơn điện ly ô tô con 1

LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển mọi mặt của khoa học kỹ thuật, tự động hoá trở
thành một trong những ngành không thể thiếu đƣợc của nền công nghiệp hiện
đại. Tự động hoá cho phép nâng cao chất lƣợng sản phẩm, giảm sức lao động
của con ngƣời, từ đó dẫn đến giá thành sản phẩm rẻ hơn…Các bộ Vi Điều
Khiển ngày càng hiện đại, tốc độ xử lý nhanh hơn, và đƣợc ứng dụng rộng rãi
khắp trong các ngành công nghiệp.
Một trong những ứng dụng quan trọng của Vi Điển Khiển đó đo lƣờng
và điều khiển. Nhờ các loại cảm biến, ứng dụng của đo lƣờng bằng Vi Điều
Khiển không chỉ giới hạn trong các đại lƣợng điện mà cũng mở rộng ra các
tín hiệu không phải điện. Sử dụng Vi Điều Khiển chúng ta thu thập các đại
lƣợng cần đo dễ dàng hơn, cụ thể xử lý ngay các đại lƣợng đó và đƣa ra đƣợc
những kết quả nhƣ mong muốn.
Trong ngành công nghiệp chế tạo ôtô, nhờ có tự động hoá ta có thể thay
thế những nhân công làm việc tại các phân xƣởng, công đoạn sản xuất có môi
trƣờng độc hại bằng máy móc, làm giảm bớt tác hại đối với ngƣời lao động.
Không chỉ vậy, nhờ có dây chuyền tự động hoá mà chất lƣợng sản phẩm làm
ra ổn định hơn, giá thành rẻ hơn…Với tầm quan trọng và sự phát triển của

xuất xe khách chỉ chiếm trên 10,5% năng lực sản xuất xe, còn xe chuyên dùng
chỉ chiến trên 0,4%.
Qua các số liệu trên cho thấy hiện nay các nhà máy sản xuất và lắp ráp
ôtô trong nƣớc mới chỉ huy động khoảng 50% công suất thiết kế. Tuy nhiên
giá trị sản xuất công nghiệp của ngành sản xuất ôtô năm 2009 đạt 19.956 tỷ
đồng, chiếm 2,86% so với toàn ngành công nghiệp. 3

Một số doanh nghiệp lớn đứng hàng đầu về sản xuất lắp ráp ôtô tại Việt
Nam hiện nay là Công ty Toyota Việt Nam, Tổng công ty Công nghiệp ôtô
Việt Nam, Công ty cổ phần ôtô Trƣờng Hải, Công ty liên doanh ô tô Việt
Nam - DAEWOO (VIDAMCO).
Bộ Công Thƣơng đã đề ra định hƣớng cho sự phát triển của công nghệ
ô tô tại Việt Nam hiện nay là phải tập trung phát triển một, hai dòng xe chiến
lƣợc để giải quyết bài toán về dung lƣợng thị trƣờng, phát triển công nghiệp
hỗ trợ, trên cơ sở hợp tác với các hãng sản xuất xe lớn và với các nƣớc trong
AFTA để từng bƣớc tham gia vào chuỗi sản xuất ôtô của khu vực và thế giới.
Xây dựng trung tâm cơ khí ôtô quốc gia để thu hút các nhà đầu tƣ lớn, có ý
định sản xuất ôtô lâu dài tại Việt Nam vào đầu tƣ nhà máy với quy mô công
suất lớn, công nghệ hiện đại, cùng với các doanh nghệp sản xuất linh kiện,
phụ tùng và công nghiệp hỗ trợ khác.
Khuyến khích mọi thành phần kinh tế đầu tƣ vào sản xuất linh kiện,
phụ tùng ôtô phù hợp với chiến lƣợc và quy hoạch, đặc biệt là sản xuất động
cơ và linh kiện động cơ ôtô, khuyến khích hợp tác sản xuất và chuyển giao
công nghệ với các công ty đa quốc gia, tiếp thu công nghệ sản xuất mới
không lạc hậu. Tiếp thu và ứng dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại, kết hợp với
khai thác công nghệ và thiết bị hiện đại có trong nƣớc, đảm bảo đầu tƣ có hiệu
quả. Xây dựng nguồn nhân lực công nghiệp chuyên ngành ôtô chất lƣợng cao.

Các chi tiết rời của thân xe, vỏ xe, gầm xe sau khi đƣợc định vị xong
đƣợc hàn lại bằng máy hàn điểm di động. Các mối nối giữa thân xe, vỏ xe,
gầm xe tuỳ từng trƣờng hợp mà sử dụng phƣơng pháp hàn đồ quang dƣới lớp
khí bảo vệ hoặc hàn hơi ôxi-axetylen.
Sau khi hàn xong toàn bộ thân, vỏ xe đƣợc kiểm tra lần cuối để sửa lại
các mối hàn chƣa đạt yêu cầu và làm sạch các mối hàn để chuyển sang khu
vực phốt - phát hoá trƣớc khi sơn. Công nghệ của công đoạn hàn lắp thân, vỏ
xe đƣợc tóm tắt ở sơ đồ sau:
5 Hỡnh 1.1: Cụng ngh lp rỏp ụ tụ
1.2.2. Cụng on sn xe con
Sau khi hn lp xong v hon thin phõn xng thõn xe. Thõn xe mc
( hng cha sn) c a vo b phn lm sch s b. Du m, vy hn,
bi bn c ty ra bng nhng dng c cm tay, giy rỏp v dung mụi sau
ú a ti phõn xng sn bng xe y trờn ng ray.
Trc khi sn in ly bng phng phỏp nhỳng ngi ta phi lm sch
bi bn v to iu kin b mt cho catt (tc thõn xe) khi thc hin cụng
on sn in ly c tt. Thõn xe ó lm sch s b c a n b phn
tin x lý.
Sau khi tri qua quỏ trỡnh sn in ly, to lp sn ED cú dy
25-32 m, xe c a vo b phn sy l h thng lũ ED OVEN gm cú hai
bung sy. Ti õy xe c sy trong 25 phỳt nhit 165
0
C trong bung
sy s b v 185
0
C trong bung sy chớnh. Tip theo xe c a ti b
phn ỏnh búng v lm sch nhng phn sn khụng t yờu cu, ti õy thõn

không đạt yêu cầu của công đoạn sơn phủ lớp đầu. Tiếp theo, khi mài xong xe
đƣợc đƣa vào lò DRY OFF OVEN để sấy khô lớp sơn phủ đầu đã đƣợc đánh
bóng bằng phƣơng pháp mài ẩm. Tiếp đến xe đƣợc đƣa vào bộ phận làm sạch
bụi bẩn trƣớc khi đƣợc đƣa vào buồng sơn phủ lớp ngoài cùng. Tại đây sử
dụng súng phun sơn cầm tay và các thiết bị chuyên dụng để tạo lớp sơn này.
Công đoạn này đƣợc thực hiện xong, thân xe đƣợc đƣa vào bộ phận
làm sạch lớp sơn phủ ngoài không đạt yêu cầu để đƣa vào lò sấy TOP OVEN.
Khi lớp sơn TOP COAT BOOT đƣợc làm sạch xong, xe đƣợc đƣa tới lò TOP
OVEN và đƣợc sấy trong vòng 33 phút ở nhiệt độ 110
0
C trong buồng sấy sơ
bộ, ở 130
0
C trong buồng sấy chính. Khi ra khỏi lò này, xe đã đƣợc phủ một
lớp sơn dày 40 50 m.
Tiếp theo, xe đƣợc đƣa đến bộ phận kiểm tra xem có đạt yêu cầu
không, nếu đạt yêu cầu thì cho xe ra và chuyển tiếp đến phân xƣởng lắp ráp
nội thất và hoàn thiện, nếu không đạt yêu cầu thì đem vào bộ phận sửa chữa.
Sơ đồ công nghệ của công đoạn sơn xe ô tô con đƣợc trình bày ở hình
dƣới:
7 Hình 1.2: Các công đoạn sơn xe ô tô
1.2.3. Công đoạn lắp ráp và hoàn thiện
Công nghệ lắp ráp xe du lịch ( xe con ) ở giai đoạn SKD, ở giai đoạn
này đƣợc nhập về ở tình trạng đã làm xong kể cả sơn. Khung chassis khi nhập
về đã đƣợc lắp hoàn chỉnh. Đông cơ và hệ thống truyền động đƣợc gắn liền
với nhau, trục đã đƣợc lắp sẵn với các cơ cấu liên quan, bánh xe, xăm lốp đã
đƣợc lắp sẵn.

b phn ghộp thõn vo khung chassis. Khung chassis c lp rỏp trc, thõn
c t trờn khung chassis v tin hnh lp thõn vo khung chassis, sau ú
tip tc lp bỏnh xe.
Trong giai on ny s dng cỏc dng c lp rỏp vn nng v chuyờn
dng, cỏc tuc-n-vớt khớ nộn.
Vic lp rỏp c tin hnh trờn bng chuyn v cỏc thit b nõng h
bng mụnụray.
Cỏc cụng ngh ca cụng on lp rỏp ni tht v hon thin xe con
c túm tt theo s sau:
Hỡnh 1.3: Cỏc cụng on lp rỏp hon thin cho xe
1.2.4. Cụng on kim tra
Khi ra khi phõn xng lp rỏp ni tht v hon thin, xe c a ti
phõn xng kim tra trc khi xut xng v a ra bói cha giao hng.
Cụng on ny xe c kim tra cỏc cụng on sau:
Ráp cụm chế
Dây chuyền lắp
khung, gầm
Thân xe đã
sơn
Hệ thống bôi
trơn
Ráp cụm lốp
Ráp cụm
giảm xóc
Dây chuyền lắp đặt
nội thất
Ráp cụm

10

CHƢƠNG 2.
CÔNG NGHỆ SƠN ĐIỆN LY
2.1. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA SƠN ĐIỆN
LY
2.1.1. Lịch sử của sơn điện ly
Những nghiên cứu phát triển của sơn điện ly đƣợc hãng Ford Motor bắt
đầu từ năm 1957 dƣới sự lãnh đạo của Tiến sĩ George Brewer. Mục đích của
những nghiên cứu này là để tìm ra 1 phƣơng pháp chống ăn mòn tốt nhất cho
các chi tiết, bộ phận của thân xe ôtô.
Các nhà chế tạo ôtô đã nhận thức rõ ràng rằng quá trình rỉ sét xảy ra
bên trong sẽ dần dần phá hỏng các cấu kiện của khung xe. Mặc dù lớp sơn
thông thƣờng đã có thể thâm nhập vào tận cùng các hốc của khung xe nhƣng
chúng lại thƣờng bị tẩy bởi hơi của dung môi trong khi sấy sơn. Vì vậy, nhóm
của Tiến sĩ Brewer đã cố gắng tạo nên 1 lớp sơn mà dung môi không thể tẩy
chúng đƣợc trong suốt quá trình. Những công việc này dẫn đến sự phát triển
của sơn điện ly.

- Lớp kết tủa đƣợc sinh ra một cách liên tục từ phần này đến phần kia.
- Từ khi quá trình là tự động hoá, nhân công lao động trực tiếp giảm rõ
rệt.
2.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TRƢỚC VÀ SƠN ĐIỆN LY
2.2.1. Xử lý trƣớc
Để tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình sơn điện ly, thân xe ô tô phải
đƣợc trải qua 1 quá trình xử lý trƣớc khi đƣa vào sơn.
Hệ thống này gồm 6 bể xử lý với các chức năng cụ thể sau:
* Tẩy dầu mỡ( Degreasing)
12

Đầu tiên, thân xe từ phân xƣởng hàn chuyển đến đƣợc lau kỹ bằng dầu
hoả. Mục đích của công việc này là để tẩy sạch các lớp bụi kim loại, vảy hàn
hoặc keo còn dính trên thân xe.
Sau đó xe đƣợc đƣa vào nhúng chìm trong bể tẩy đầu mỡ (TK-101)
chứa dung dịch kiềm nóng ở 50-60
0
C. Dƣới tác dụng của dòng dung dịch
đƣợc tạo ra bởi bơm tuần hoàn với áp suất 2 Bar, lƣu lƣợng 120 m
3
/h và hoạt
chất hoá học của dung dịch kiềm nóng, thân xe đƣợc rửa sạch sẽ khỏi các tạp
chất bám vào từ các công đoạn sản suất trƣớc nhƣ dầu mỡ, bụi bẩn
Thông số kỹ thuật của bể tẩy dầu mỡ:
- Nhiệt độ làm việc: 50-60
0
C.
- áp lực bơm tuần hoàn: 2 Bar.
- Lƣu lƣợng bơm: 120 m
3

- áp lực bơm tuần hoàn: 2 Bar.
- Lƣu lƣợng bơm: 78 m
3
/h
- Độ pH: 8 – 9
- Độ kiềm tổng: 3 – 4.5
- Thể tích dung dịch: 48 m
3

- Thời gian nhúng xe: 30 s
* Phốt phát hoá bề mặt (Phosphating):
Sau khi qua bể tạo điều kiện bề mặt, thân xe đƣa tới nhúng chìm trong
bể chứa dung dịch phốt phát (TK-104). Quá trình này nhằm mục đích tạo lớp
nền để sơn điện ly dễ dàng bám chặt trên bề mặt kim loại.
Thông số kỹ thuật :
- áp lực bơm tuần hoàn P-104: 2 Bar.
- Lƣu lƣợng bơm P-104: 120 m
3
/h
- áp lực bơm P-144: 1 bar
- Độ axít tổng: 17-23
- Độ axít tự do: 0.6-0.9
- Hoạt chất: 1.5-2.5
- Thể tích dung dịch: 48 m
3

- Nhiệt độ dung dịch: 40-45 C
- Nhiệt độ nƣớc nóng: 80-90 C
- Thời gian nhúng xe: 180 s


Đây là quá trình quan trọng nhất trong công nghệ sơn Ôtô. Để hoàn tất
quá trình này, thân xe phải trải qua 3 công đoạn:
* Sơn điện ly
Thân xe sau khi qua quá trình xử lý trƣớc đƣợc nhúng chìm trong bể
chứa dung dịch sơn điện ly. Dƣới tác dụng của dòng điện điện 1 chiều sẽ hình
thành 1 lớp sơn bám đều trên bề mặt kim loại của xe.
15 Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ của bể sơn điện ly
16

Cũng giống nhƣ các bể của hệ thống xử lý trƣớc, dung dich sơn đƣợc
bơm liên tục bằng 2 bơm ly tâm P-207 và P-207-1. Các bơm này hút sơn từ
đáy bể chính và ngăn phụ qua phin lọc thô, sau đó sơn đƣợc bơm qua 2 phin
lọc tinh, qua bộ trao đổi nhiệt đến các vòi phun đẻ tạo dòng chảy tuần hoàn
trong bể.
- Nếu độ chênh áp giữa đầu vào và đầu ra của các bộ lọc vƣợt quá 0.5
bar thì phải vệ sinh hoặc thay thế các bộ lọc này.
- Trên bề mặt bể, bố trí các vòi phun dung dịch nƣớc khử Ion và BC để
rửa dung dịch sơn bám vào xe sau khi nhúng.
- Các thông số nhƣ độ pH, độ dẫn điện, hàm lƣợng Solid, Binder của bể
sơn đƣợc đo và phân tích hàng ngày để điều chỉnh bằng hoá chất cho phù hợp
tiêu chuẩn.
- Để dễ dàng cho việc bảo dƣỡng và sửa chữa bể, ngƣời ta lắp đặt 1 bể
chứa phụ (TK-237). Khi bảo dƣỡng bể chính thì bơm toàn bộ dung dịch sang
bể phụ bằng cách khoá van 207/BU/16 và mở van 207/BU/15. Sau khi sửa
chữa bảo dƣỡng xong, dùng bơm P-237 bơm dung dịch sơn trở lại bể.
Thông số kĩ thuật bể sơn ED:
- Áp lực bơm tuần hoàn P-207, P-207-1 3 Bar

Thông số của hệ thống Anolyte:
- Độ PH 2,8 – 3,5
- Độ dẫn điện 4000-7000 ms
- Lƣu lƣợng bơm P – 217 3 m
3
/hour
- Áp lực bơm P – 217 1,2 Bar
* Hệ thống điều chỉnh điện áp và chỉnh lƣu( IVR và Reetifiev).
Để cung cấp nguồn một chiều với dòng điện lớn( 1000A, 380V) cho
quá trình sơn ED, ngƣời ta lắp đặt hệ thống ổn định điện áp( IVR) và chỉnh
lƣu có điều khiển( Reetifiev).
- Ổn định điện áp: Đây là một máy biến áp tự ngẫu tự động điều chỉnh
điện áp khi tăng tải để đảm bảo điện áp cấp cho chỉnh lƣu là 380-400V.
- Chỉnh lƣu: Đây là một bộ chỉnh lƣu cầu 3 pha công suất lớn
(450KVA) tự động điều chỉnh dòng điều khiển tăng dần từ 0-1000A dƣới
điện áp 380V. 18

Thông số của hệ thống ổn định điện áp và chỉnh lƣu:
- Công suất 450KV
- Dòng điện một chiều max 1000A
- Điện áp làm việc 380-400V
* Bể rửa và thu hồi sơn (TK-208)
Trên thân xe sau khi đƣợc sơn ED còn có rất nhiều sơn ED không kết
tủa dính ở bên ngoài. Để rửa sạch và thu hồi phần sơn này, ngƣời ta nhúng xe
vào bể rửa UF( Ultra Filter).
- Độ PH 5,5-6,2
- Độ dẫn điện 800-1300 mS
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ của hệ thống thu hồi sơn
Để kiểm soát khả năng tách nƣớc của UF, ngƣời ta đặt 1 lƣu lƣợng kế
(Flow meter, FM1) để kiểm soát lƣu lƣợng nƣớc tách đƣợc. Nếu lƣu lƣợng
nƣớc tách từ sơn ED nhỏ hơn 10l/phút thì phải chạy hệ thống ở chế độ thông
rửa bộ tách nƣớc UF.
Để kiểm soát lƣu lƣợng nƣớc làm mát các bạc bơm ngƣời ta cũng đặt 2
lƣu lƣợng kế FM2 và FM3, lƣu lƣợng nƣớc làm mát bạc bơm qua FM2 hoặc
FM3 khoảng 5l/phút.
Nếu mức nƣớc trong bể T2 ( Seal water tank ) giảm đột ngột hệ thống
sẽ cảnh báo sự cố tại các bạc của các bơm tuần hoàn.

20

Thông số kỹ thuật:
- Nhiệt độ sơn ED max 40
0
C
- áp lực bơm M1 2- 3,8 Bar
- Lƣu lƣợng bơm M1 24m

EEPROM đƣợc sử dụng bởi vi điều khiển khác vào lúc đó.
21
Hình 2.3: Atmel AVR ATmega8
2.3.1. Lịch sử họ AVR
Ngƣời ta tin vào kiến trúc AVR cơ bản đã đƣợc hình thành bởi hai sinh
viên tại Viện Công nghệ Na Uy (thứ n) Alf-Egil Bogen và Vegard Wollan.
Các AVR MCU bản gốc đã đƣợc phát triển tại một ngôi nhà ASIC
thuộc địa phƣơng ở Trondheim, Na Uy, nơi mà hai thành viên sáng lập của
Atmel Na Uy đã làm việc nhƣ sinh viên. Nó đƣợc biết đến nhƣ một μRISC
(Micro RISC). Khi công nghệ đã đƣợc bán cho Atmel, kiến trúc nội bộ đã
đƣợc phát triển thêm bởi Alf và Vegard tại Atmel Na Uy, một công ty con của
Atmel thành lập bởi hai kiến trúc sƣ. Atmel AVR nói rằng các tên không phải
là một từ viết tắt và không phải là bất cứ điều gì đặc biệt. Những ngƣời sáng
tạo AVR không có câu trả lời dứt khoát về thuật ngữ viết tắt "AVR".
Lƣu ý rằng việc sử dụng "AVR" trong bài viết này thƣờng đề cập đến
8-bit RISC dòng vi điều khiển Atmel AVR.
Trong số những thành viên đầu tiên của dòng AVR là AT90S8515,
đóng vỏ trong gói 40-pin DIP có chân ra giống nhƣ một vi điều khiển 8051,
bao gồm địa chỉ BUS multiplexed bên ngoài và dữ liệu. Tín hiệu RESET đã
đổi ngƣợc, 8051 RESET mức cao, AVR RESET mức thấp), nhƣng khác với
đó, chân ra là giống hệt nhau.
22

2.3.2. Tổng quan về thiết bị

- Flash, EEPROM, và SRAM tất cả đƣợc tích hợp vào một chip duy
nhất, loại bỏ sự cần thiết của bộ nhớ ngoài trong hầu hết các ứng dụng.
Một số thiết bị có BUS mở rộng song song để cho phép thêm dữ liệu bổ
sung (hoặc mã) bộ nhớ, hoặc bộ nhớ ánh xạ thiết bị. Tất cả các thiết bị có giao
tiếp nối tiếp, mà có thể đƣợc sử dụng để kết nối EEPROMs nối tiếp chip
flash.
2.3.3. Program Memory (Flash)
Mã lệnh chƣơng trình đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ Flash chống xóa (non-
volatile Flash). Mặc dù họ là 8-bit MCUs, mỗi lệnh mất 1 hoặc 2 từ 16-bit.
Kích cỡ của bộ nhớ chƣơng trình thƣờng đƣợc chỉ định trong việc đặt tên của
thiết bị chính (ví dụ, dòng ATmega64x có 64 kB của Flash, tuy nhiên
ATmega32x chỉ có 32kB).
2.3.4. EEPROM
Hầu nhƣ tất cả các vi điều khiển AVR đều có Electrically Erasable
Programmable Read Only Memory (EEPROM) để lƣu ―nửa vĩnh viễn‖ dữ
liệu trữ. Cũng giống nhƣ bộ nhớ Flash, EEPROM có thể duy trì nội dung của
nó khi đƣợc gỡ bỏ. Trong hầu hết các biến thể của kiến trúc AVR, bộ nhớ
EEPROM nội bộ này không phải là ánh xạ vào không gian địa chỉ bộ nhớ của
MCU. Nó chỉ có thể đƣợc truy cập cùng một cách nhƣ là thiết bị ngoại vi bên
ngoài, thanh ghi sử dụng con trỏ đặc biệt và đọc / ghi hƣớng dẫn mà làm cho
truy cập EEPROM chậm hơn nhiều so với RAM nội bộ khác. Tuy nhiên, một
số thiết bị trong dòng SecureAVR (AT90SC) sử dụng một bản đồ EEPROM
đặc biệt đến các dữ liệu hoặc bộ nhớ chƣơng trình tùy thuộc vào cấu hình.
Dòng XMEGA cũng cho phép EEPROM ánh xạ vào không gian địa chỉ dữ
liệu. Kể từ khi số lƣợng các lần ghi EEPROM không phải là không giới hạn –
Atmel chỉ đƣợc 100.000 chu kỳ ghi.
24

2.3.5. Chƣơng trình thực thi
Atmel's AVRs có hai giai đoạn, thiết kế kiểu đƣờng ống (pipeline) duy