Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
1
Mở đầu
1. Đặt vấn đề
Tự động ngày càng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống và công
nghiệp. Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến
bộ của lý thuyết điều khiển tự động, của ngành khác nhau nh điện tử, tin
học Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhng phát triển mạnh và có khả
năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC. Sở dĩ thế, do bộ PLC có nhiều u
điểm nổi bật so những bộ điều khiển khác:
- Cạnh tranh đợc giá thành với các bộ điều khiển khác.
- Thời gian lắp đặt công trình ngắn.
- Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất tài chính.
- Cần ít thời gian huấn luyện.
- ứng dụng điều khiển trong phạm vị rộng
- Dễ dàng thay i thit k nh phn mm.
- D bo trì. Các ch th vào ra giúp x lý s c d hn và nhanh hn.
- tin cy cao.
- Chun hóa c phn cứng điều khiển
- Thích ứng trong môi trng khc nhit: Nhit , m, điện áp dao
động, tiếng ồn.
Cuối thập niên 60 xuất hiện khái niệm về PLC và đã đợc phát triển rất
mạnh. Năm 1974 PLC đã sử dụng nhiều bộ xử lý nh: mạch định thời gian, bộ
đếm, dung lợng nhỏ đến 12KB và có 1024 điểm nhập xuất. Năm 1976 đã giới
thiệu hệ thống đa tín hiệu vào ra từ xa. Năm 1977 PLC đã dùng đến vi xử lý.
Năm 1980 phát triển các khối nhập xuất thông minh nâng cao điều khiển thuận
lợi qua viễn thông, nâng cao việc phát triển phần mềm, dùng máy tính cá nhân
lập trình. Đến năm 1985 đã thành lập mạng PLC.
Nớc ta là nớc đang phát triển trên thế giới, muốn đi lên nớc có nền công
- Định hớng nghiên cứu
+ Nghiên cứu các phần mềm lập trình trên máy tính.
+ Thay đổi phơng pháp lập trình để tìm ra các phơng pháp đơn giản,
dễ sử dụng và hiệu quả hơn.
+ Thành lập chơng trình điều khiển.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
3
- Phơng pháp thực nghiệm kiểm chứng.
+ Chạy thử chơng trình, phát hiện lỗi và hoàn thiện chơng trình.
- Dụng cụ thực hành
+ Máy tính PC (Personal Computer).
+ Bộ điều khiển Logic khả trình PLC S7 - 200, CPU 224.
+ Bộ mô phỏng, cổng truyền thông RS485 và RS232.
nhôm định hình cho xây dựng.
1.1.2. Các chủng loại của Nhà máy và Công ty đang sản xuất
* Công ty đã đăng ký sản xuất các mặt hàng sau:
- Sữa chữa, đại tu ô tô máy kéo, sản xuất phụ tùng cho thiết bị máy ngành
Xây dựng.
- Chế tạo sản phẩm đúc chất lợng cao và gia công cơ khí cho các ngành
Xi măng, nhiệt điện và các ngành khác trong nền kinh tế quốc dân.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
5
- Sản xuất các thiết bị phi tiêu chuẩn, chế tạo các giàn không gian khớp
cầu khẩu độ lớn.
- Kinh doanh xăng dầu và dịch vụ cho hãng KOMATSU ( Nhật Bản).
- Liên doanh cùng tập đoàn SUMITOMO (Nhật Bản) đầu t cơ sở hạ
tầng khu công nghiệp Thăng Long.
* Nhà máy nhôm Đông Anh có ba dây chuyền đùn ép nhôm tự động
đợc nhập từ Hàn Quốc ( 650 tấn, 1350 tấn, 1800 tấn) đã và đang sản xuất các
sản phẩm nhôm định hình chính sau:
- Cửa sổ lùa hệ ĐA 70
- Cửa đi cánh lùi hệ ĐA 76
- Cửa đi cánh lùi và khung cố định hệ ĐA 76
- Cửa sổ cánh đơn hệ ĐA 40
- Cửa đi cánh đơn hệ ĐA 40
- Cửa sổ hai cánh hệ ĐA 40
- Cửa đi 2 cánh hệ ĐA 48
- Cửa sổ bật hệ ĐA 38
- Cửa đi cánh mở hệ ĐA 70
- Vách ngăn hệ ĐA 76
- Cửa thủy lực
Decoral System SRL Italia cung cấp. Sản phẩm có chất lợng cao và đạt tiêu
chuẩn Châu Âu.
- Nhóm sản phẩm khác: Sản phẩm trục cán đợc chế tạo bằng thép đúc,
gang cầu đúc và các loại hợp kim khác phục vụ cho các ngành luyện cán thép,
mía đờng, giấy Các sản phẩm phi tiêu chuẩn, nắp cống, máy nghiền quay,
xilô các loại, coffa, cột chống, xích tải xích treo và kết cấu thép khác nh
hàng rào, đờng ống, cầu thang
- Thơng mại và dịch vụ: Công ty là đại lí bán hàng và thực hiện dịch vụ
bảo hành máy xây dựng của hãng KOMATSU (Nhật Bản ), sửa chữa, đại tu xe
máy, các sản phẩm nhập ngoại của ngành Xi măng, kinh doanh xăng dầu
- Hợp tác và liên doanh: Công ty cơ khí Đông Anh đã liên doanh với tập
đoàn SUMITOMO (Nhật Bản ) theo tỉ lệ vốn góp là 42/58 là chủ đầu t Khu
công nghiệp Thăng Long tại Hà Nội.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
7
1.1.3. Ưu điểm vợt trội của sản phẩm nhôm
1. Nhẹ và bền
2. Độ thẩm mỹ cao
3. Tính dẫn điện
4. Tính dẫn nhiệt
5. Nhiệt độ nóng chảy thấp
6. Rễ gia công cơ khí
7. Không độc hại
8. Không từ tính
9. Không đánh lửa
10. Độ chịu va đập lớn
11. Dễ đàn hồi.
Ngoài ra, với những sản phẩm Anốt, sơn tĩnh điện hay phủ film đều có
xây dựng.
Tại Hội chợ Ngành Xây dựng Việt Nam 2003. Công ty đợc tặng cúp
vàng VIET NAM CONEXPO 2003 cho đơn vị về các sản phẩm bi, đạn nghiền; sản
phẩm tấm lót máy nghiền; sản phẩm giàn lới không gian dùng trong xây dựng.
Tại Hội chợ hàng VN chất lợng cao đợc tặng Cúp vàng Made in Viet
Nam 2003 và chứng nhận hàng Việt Nam chất lợng cao phù hợp tiêu chuẩn cho
sản phẩm bi, đạn nghiền; sản phẩm phụ tùng máy nghiền - Tấm lót; sản phẩm giàn
lới không gian dùng trong xây dựng; và chứng nhận quyền sử dụng dấu hiệu hàng
Việt Nam chất lợng cao phù hợp tiêu chuẩn bi đạn nghiền, phụ tùng máy nghiền,
giàn lới không gian trong xây dựng.
Năm 2004 tại Hội chợ Hải phòng Hội nhập và phát triển Bộ Khoa học
công nghệ trao tặng cúp vàng cho sản phẩm giàn lới không gian và trao tặng cúp
vàng của triển lãm.
4. Năm 2004: Cúp vàng vì sự phát triển cộng đồng
5. Năm 2004: Giải thởng sao vàng đất Việt
6. Năm 2005: Ông Lại Văn Đàm - giám đốc công ty đạt danh hiệu
doanh nhân Việt Nam.
1.1.5. Tình hình sản xuất nhôm trong nớc và ngoài nớc
Những sản phẩm nhôm càng ngày càng có vị trí quan trọng trong cuộc
sống và đợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Bởi vì, nhôm có những u điểm
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
9
hơn so với nhiều vật liệu khác. Sản phẩm nhôm đợc ứng dụng nhiều trong các
ngành công nghiệp cần có vật liệu nhẹ đảm bảo độ chính xác
ứng dụng của việc sản xuất trên thế giới:
Tính theo cả số lợng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vợt tất cả các kim
loại khác, trừ sắt, và đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới. Nhôm
nguyên chất có sức chịu kéo thấp, nhng tạo ra các hợp kim với nhiều nguyên
ở Việt Nam, do nớc ta cha có đủ công nghệ để chế tạo ra các phôi
nhôm đạt tiêu chuẩn quốc tế nên phần lớn các phôi nhôm đều đợc nhập từ
các nớc phát triển nh Nhật, Hàn Quốc, úc Hiện nay, nớc ta đang sản xuất
các sản phẩm nhôm để phục vụ xây dựng hạ tầng, các công trình phục vụ đời
sống con ngời trong nớc, và cũng có xuất khẩu sang các nớc khác với số
lợng cha lớn.
1.2. Mục đích, ứng dụng và ý nghĩa của tự động hóa trong sản xuất nhôm định hình
- Mục đích
Việc Công ty thành lập ra Nhà máy Nhôm đã giải quyết phần lớn những
sản phẩm nhôm xây dựng trớc đây nớc ta phải nhập từ nớc ngoài, làm cho
các công trình trong nớc ngày đợc nội địa hóa và đồng thời giảm giá thành,
nâng cao chất lợng sản phẩm.
Các sản phẩm mà Nhà máy sản xuất ra đều đạt tiêu chuẩn quốc tế ISO
9001: 2000.
- ứng dụng
Trong việc sản xuất nhôm định hình trên máy cho ra những cấu trúc
xác định (profile) là khâu quyết định chất lợng sản phẩm. Quá trình này
đợc thực hiện từ khi bắt đầu đa phôi nhôm vào lò gia nhiệt để nung phôi
nhôm, sau đó đa đến khâu cắt phôi. Khi cắt phôi xong đa vào máy đùn ép
nhôm.
Trong khi phôi nhôm cấu tạo là hình trụ (có đờng kính: 4 inch, 5
inch, 6 inch và dài 5,8 m) rất lớn nên khi thực hiện bằng phơng pháp thủ
công rất phức tạp và có độ chính xác không cao. Chính vì vây, Nhà máy
đã sử dụng dây chuyền SUNK YUNG MACHINERY CO.LTD ( Đây là
dây chuyền tự động hóa sản xuất nhôm hiện đại của Hàn Quốc). Dây
chuyền đợc vận hành bằng hai chế độ: chế đô tự động (Auto) và chế độ
bán tự động (Manu). Khi áp dụng dây chuyền tự động hoá này sẽ đợc
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
12
1.4. Quá trình cắt đảm bảo độ chính xác
Quá trình cắt nhôm đợc đảm bảo độ chính xác khi đáp ứng đủ những
nhu cầu sau:
- Trớc khi nhôm đợc đa vào quá trính cắt cần phải có sự kiểm tra để
khi cắt xong nhôm sẽ đợc chuyển sang khâu khác để xử lý tiếp.
- Độ dài nhôm cần cắt phải đảm bảo độ chính xác.
- Bộ phận ép chặt thanh nhôm để cắt phải đảm bảo chắc chắn trong quá
trính cắt và không làm thay đổi hình dạng trớc và sau khi cắt.
1.5. Vai trò của ngành tự động hoá
1.5.1. Sự hình thành và phát triển của ngành tự động hoá
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành điện tử và công
nghệ thông tin, các hệ thống tự động hoá quá trình sản xuất cũng có những bớc
tiến vợt bậc. Ngoài các dạng hệ điều khiển truyền thống, còn xuất hiện thêm các
dạng hệ mới, ngày càng đáp ứng tốt hơn yêu cầu công nghệ.
Trong những năm gần đây, các nớc có nền công nghiệp phát triển tiến
hành rộng rãi tự động hoá trong sản xuất loại nhỏ. Điều này phản ánh xu thế
chung của nền kinh tế thế giới từ sản xuất loại lớn và hàng khối sang sản xuất
loại nhỏ và hàng khối thay đổi. Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông
tin và các lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghiệp gia công cơ khí của thế
giới trong những năm cuối của thế kỷ XX đã có sự thay đổi sâu sắc. Sự xuất
hiện của một loạt các công nghệ mũi nhọn nh kỹ thuật linh hoạt (Agile
Engineening) hệ điều hành sản xuất qua màn hình (Visual Manufacturing
System) kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) công nghệ Nanô đã cho
phép tự động hoá toàn phần không chỉ trong sản xuất hàng khối mà còn trong
sản xuất loại nhỏ và đơn chiếc. Chính sự thay đổi nhanh của sản xuất đã liên
kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất hiện
cho phép thay thế hầu hết những bộ điều khiển cứng xa kia bằng thiết bị số
và phần mềm điều khiển. Các thiết bị thu thập và xử lý số liệu ngày càng đợc
ứng dụng rộng rãi, cấu thành những hệ thông minh điều khiển xử lý hàng chục
ngàn tín hiệu vào/ra. Khái niệm tin học công nghiệp (Industrial IT) đã chính
thức khẳng định vai trò của công nghệ thông tin trong tự động hoá.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
14
Tin học công nghiệp bao gồm phần cứng, phần mềm, thiết bị mạng và
cả Internet. Các hệ thống tự động hoá đã đợc chế tạo trên nhiều công nghệ
khác nhau. Ta có thể thấy các thiết bị máy móc tự động bằng các cam, chốt cơ
khí, các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thuỷ lực, rơle cơ
điện, mạch điện tử tơng tự, mạch điện tử số Các thiết bị hệ thống này có chức
năng xử lí và mức độ tự động thấp so với các hệ thống tự động hiện đại đợc
xây dựng trên nền tảng của công nghệ thông tin.
Trong khi các hệ thống tin học sử dụng máy tính để hỗ trợ và tự động
hoá quá trình quản lý, thì các hệ thống điều khiển tự động dùng máy tính để
điều khiển và tự động hoá quá
trình công nghệ. Chính vì vậy các
thành tựu của công nghệ phần cứng
và công nghệ phần mềm của máy
tính điện tử đợc áp dụng và phát
triển một cách có chọn lọc và hiệu
quả cho các hệ thống điều khiển tự
động. Và sự phát triển nh vũ bão
của công nghệ thông tin kéo theo sự
phát triển không ngừng của lĩnh vực
tự động hoá.
Ta có thể thấy quá trình công nghệ tin học thâm nhập vào từng phần tử,
các hệ thống TĐH trong 70 năm qua
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
15
đợc số hoá và ngày càng thông minh do chức năng xử lý từ máy tính trung
tâm trớc kia nay đã đợc chuyển xuống xử lý tại chỗ bằng chơng trình
nhúng trong đầu đo. Tơng tự nh vậy cơ cấu chấp hành nh môtơ đã đợc
chế tạo gắn kết hữu cơ với cả bộ servo với các thuật toán điều chỉnh PID
(Proportional Integral Derivative) tại chỗ và khả năng nối mạng số tới máy
chủ. Các tủ rơle điều khiển chiếm diện tích lớn trong các phòng điều khiển nay
đợc co gọn trong các PLC (Programmable Logic Controller). Các bàn điều
khiển với hàng loạt đồng hồ chỉ báo, các phím, nút điều khiển, các bộ tự ghi trên
giấy cồng kềnh nay đợc thay thế bằng một vài PC (Personal Computer).
Hệ thống cáp truyền tín hiệu Analog 4 - 20mA, 10V từ các đầu đo cơ
cấu chấp hành về trung tâm điều khiển bằng nhịp trớc đây đã đợc thay thế
bằng vài cáp đồng trục hoặc cáp quang truyền dữ liệu số. Có thể nói công
nghệ thông tin chiếm phần ngày càng nhiều vào các phần tử, hệ thống tự
động hoá.
hiện có và những định hớng phát triển của Nhà máy là tiền đề quan trọng để
tôi tiến hành nghiên cứu và thiết kế dây chuyền công nghệ mới cho phù hợp
với yêu cầu sản xuất ngày càng cao của đất nớc. Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
17
C
C
h
h
ơ
ơ
n
n
g
g
u
u
ậ
ậ
t
tt
t
o
o
á
á
n
nđ
đ
i
i
ề
ề
u
uk
k
á
át
t
r
r
ì
ì
n
n
h
hc
c
ắ
ắ
t
tn
n
h
h
ô
ô
h
hc
c
ô
ô
n
n
g
gn
n
g
g
h
h
ệ
ệv
v
à
à
â
â
y
yc
c
h
h
u
u
y
y
ề
ề
n
ns
s
ả
ả
n
nx
x
ì
ì
n
n
h
h2
2
.
.
1
1
.
.
1
1
S
S
ơ
ơđ
đ
d
d
â
â
y
yc
c
h
h
u
u
y
y
ề
ề
n
ns
s
ả
ả
n
n
h
h
ì
ì
n
n
h
h
B¸o c¸o tèt nghiÖp t« kim hïng – tù ®éng 46
Tr−êng ®hnni – hµ néi khoa c¬ ®iÖn
18
B¸o c¸o tèt nghiÖp t« kim hïng – tù ®éng 46
Tr−êng ®hnni – hµ néi khoa c¬ ®iÖn
19
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
21
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của dây chuyền sản xuất nhôm định hình
Phôi nhôm có 3 loại 4 inch, 6 inch, 7 inch và dài 5.8 m (do nhà
máy đặt hàng) đợc đa vào lò gia nhiệt, trong lò nhiệt độ lên đến 500
0
C. Sau
đó, phôi nhôm chuyển vào bộ phận cắt phôi (cắt bằng dao cắt thuỷ lực). Khi
có tín hiệu cắt thì bộ phận cắt sẽ tác động (phôi nhôm có chiều dài khoảng 27
cm), phôi đợc cắt sẽ chuyển xuống giá đỡ, đồng thời pittông thuỷ lực đẩy
phôi nhôm còn lại về ống dẫn hớng (ống cấp phôi ban đầu) và tấm chắn đợc
hạ xuống chắn bên ngoài ống dẫn hớng.
Trong thời gian đó phần phôi đợc cắt chuyển xuống giá đỡ và chuyển
sang máy đùn nhôm. Khi giá đỡ nhôm đợc nâng lên đồng trục với pittông và
pittông này sẽ đẩy phôi nhôm vào buồng nung (buồng nung làm nhôm đợc
nung mềm và nhiệt độ trong buồng từ 500
0
C đến 600
0
C) để thực hiện việc ép
dễ dàng.
Khi pittông ép nhôm với lực rất lớn, phôi nhôm đi qua khuôn để tạo hình
với vận tốc 10 -70m/phút và nhiệt độ ở đó là 473
0
C sẽ có bộ phận kéo nhôm, bộ
phận này chạy trên các rulô với tốc độ 28mm/sec đến độ dài xác định (do ngời
vận hành đặt hay hết phôi) thì ở phía đầu có bộ phận ép thanh nhôm làm thanh
C trong thời gian 4 giờ. Hoá già xong sản phẩm chuyển sang
phun nhãn logo cho sản phẩm Anốt. Sau khi phun xong sẽ có khâu kiểm tra
hoá già và phun nhãn sản phẩm. Hoàn thành khâu phun nhãn sẽ đợc chuyển
công đoạn:
Nếu sản phẩm cần Anốt hoá sẽ đợc chuyển sang xởng Anốt hoá.
Sản phẩm đợc đa vào Anốt hoá mạ mầu phủ ED (Electric Deposition). Khi
mạ mầu phủ ED xong chuyển sang khử Acid, sau đó rửa nớc (độ PH >6),
khắc mòn S.A, rửa nớc, ăn mòn kiềm, rửa nớc, trung hoà A.R, rửa nớc,
Anốt, Anốt, rửa nớc, rửa nớc. Nếu cần sản phẩm tráng bạc thì chuyển sang
rửa nớc DI và đa vào các khâu làm kín, rửa nớc nóng DI (độ PH >5,5; T
o
từ
70
0
ữ 75
0
), sấy, kiểm tra chuyển công đoạn bao gói sản phẩm Anốt, cuối cùng
bao gói và chuyển vào kho thành phẩm. Còn nếu không cần sản phẩm tráng
bạc ta đa vào khâu mạ mầu điện hoá, rửa nớc DI, rửa nớc nóng DI. Nếu ta
cần lấy sản phẩm Anốt mạ màu không phủ bóng thì chuyển sang khâu làm
kín, sau đó đợc rửa nớc nóng DI, sấy, kiểm tra chuyển công đoạn bao gói
sản phẩm Anốt, rồi đến bao gói và chuyển vào kho thành phẩm. Nếu không
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
23
cần sản phẩm Anốt mạ màu không phủ bóng ta đa vào khâu rửa nớc DI, phủ bóng
ED (%ED 60,2(%); độ PH 7,6 ữ 8,1; T
o
: 18
trình cắt nhôm là một khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất nhôm định hình.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46
Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
24
2.2.2. Xây dựng sơ đồ thuật toán
Để tiến hành điều khiển quá trính cắt nhôm tự động, tôi xây dựng thuật toán
điều khiển của chơng trình bằng PLC. B¸o c¸o tèt nghiÖp t« kim hïng – tù ®éng 46
Tr−êng ®hnni – hµ néi khoa c¬ ®iÖn
25
Copyright: Tài liệu đại học ©