Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH
SẢN XUẤT VÀ HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG
1.Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất
Là dùng năng lượng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử...) để thực hiện một phần hay toàn bộ
quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con người. Tự động hóa là một
quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều
khiển sản xuất. Công nghệ này bao gồm:
- Những công cụ máy móc tự động.
- Máy móc lắp ráp tự động.
- Người máy công nghiệp.
- Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động
- Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và ra
quyết định để hỗ trợ sản xuất.
1.1.Phân loại tự động hóa
1.1.1. Tự động hóa cứng
Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định trên một
cấu hình thiết bị. Các nguyên công này trong dây chuyền thường đơn giản. Chính sự hợp nhất
và phối hợp các nguyên công như vậy vào một thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp.
Những đặc trưng chính của tự động hóa cứng:
- Đầu tư ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng.
- Năng suất máy cao.
- Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi trong thay
đổi sản phẩm.
1.1.2. Tự động hóa lập trình
Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên công để
thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau. Chuỗi hoạt động có thể được điểu khiển
bởi một chương trình, tức là một tập lệnh được mã hóa để hệ thống đọc và diễn dịch chúng.
Những chương trình mới có thể đươc chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản phẩm mới.
Một vài đặc trưng của tự động hóa lập trình:

dụng cụ để thay thế theo trình tự gia công. Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các
nước tư bản có khuynh hướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt. Ưu điểm nổi bật của nó là hệ
số sử dụng thiết bị cao (85%) năng suất cao và tính linh hoạt rất cao. Nó được áp dụng rộng rãi
trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và công nghiệp hàng không...
Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất từ
công đoạn thiết kế tự động chi tiết, tự động thiết kế quy trình công nghệ, thiết kế tự động
chương trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lượng sản
phẩm... Đây là hình thức tự động hóa tiến bộ nhất đưa lại hiệu quả kinh tế lớn.
1.3. Sự cần thiết của tự động hóa
Các công ty hỗ trợ các dự án về vấn đề tự động hóa vì nhiều lý do khác nhau.
+ Nâng cao năng suất
Tự động hóa các quá trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng suất lao động. Điều này
có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạt động bằng tay tương ứng.
+ Chi phí nhân công cao
Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng
tăng lên. Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có
thể thay đổi chân tay. Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay
thế con người bằng máy móc. Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự
động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn.
+ Sự thiếu lao động
Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lượng lao động. Chẳng hạn như
Tây Đức đã bị ép buộc phải nhập khẩu lao động để làm tăng nguồn cung cấp lao động của
mình. Việc thiếu hụt lao động cũng kích thích sự phát triển của tự động hoá.
+ Xu hướng dịch chuyển của lao động về thành phần dịch vụ
Xu hướng này đặc biệt thịnh hành ở Mỹ vào lúc 1986, tỷ lệ lao động được thuê trong
sản xuất 20%. Năm 1947, nó vào khoảng 30%. Trước năm 2000, ước lượng là đạt con số
khoảng 2%. Chắc chắn là tự động hoá sản xuất đã tạo ra sự dịch chuyển này. Tuy nhiên còn có
nhiều sức ép xã hội, đoàn thể chịu trách nhiệm cho xu hướng này. Sự phát triển của lực lượng
2


+ Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định
Đầu tư vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn so với việc đầu tư
đào tạo con người. Đồng thời năng suất, chất lượng sản phẩm ổn định. Tất cả những nhân tố
trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự động hoá sản xuất thành một công cụ hấp dẫn
thay cho phương pháp sản xuất bằng tay.
+ Nhận xét: : Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời tăng năng suất ta chọn hệ

thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải xảy ra.
2.Máy tự động
2.1.Khái niệm
Máy tự động là máy hoàn thành được một nhiệm vụ, chức năng nào đó theo một
chương trình đã được lập trình sẵn mà không có sự can thiệp của con người.

3


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất

2.2 .Đặc điểm
Máy tự động được chia làm 2 loại:
- Máy tự động theo chương trình cứng.
- Máy tự động khả trình.

2.2.1 Máy tự động theo chương trình cứng.
Đó là các máy tự động làm việc theo chương trình đã lập trình sẵn theo các cơ cấu như
cơ cấu cam,dưỡng, cữ chặn, công tắc hành trình… Các máy loại này thường có kết cấu
đơn giản, gọn nhẹ, độ chính xác thấp hơn các máy điều khiển số, không có khả năng lập
trình được nên khi muốn thay đổi chi tiết sản phẩm chúng ta phải thay đổi lại cơ cấu .
2.2.2 Máy tự động khả trình.
Đó là các máy tự động như CN,CNC, DNC. So với các máy điều khiển tự động theo

ứng dụng trong các khu vực sản xuất tạo ra các sản phẩm có kết cấu tiêu chuẩn không thay
đổi.

2.3.2 Điều khiển theo chương trình số.

5


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất

Là dạng điều khiển mà mỗi một thông tin đơn vị ứng với một đại lượng dịch chuyển gián
đoạn của cơ cấu chấp hành. Đại lượng này cũng gọi là khả năng giải quyết hay giá trị dung.
Nó được mô tả :
L=q.n
Trong đó: L là đại lượng dịch chuyển cơ cấu chấp hành.
q là giá trị xung , n là số lượng tín hiệu xung.
Phương pháp điều khiển số cho phép rời rạc hóa tín hiều điều khiển dưới dạng nhị phân.
Các tín hiệu này được lưu trữ dưới dạng chương trình và được lưu lại.

•
•
•

Điều khiển vi xử lí
Cho phép tạo ra hệ thống sản xuất tự động linh hoạt về mặt công nghệ, kỹ thuật.
kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo và vận hành.
Chỉ áp dụng được những mô hình, máy tự động công suất, kích thước nhỏ.

 Điều khiển logic khả trình PLC
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được

Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi
Modul mở rộng.
• Giá cả cá thể cạnh tranh được.
 Điều khiển NC, CNC, DCN.
Điều khiển NC (Numerical Control ) : là phương pháp điều khiển số chúng ta có thể lập
trình cho các máy tự động. Chúng có độ chính xác cao làm việc linh hoạt nhưng khi thay
đổi chương trình gia công thì phức tạp khó khan hơn so với phương pháp CNC
 Điều khiển CNC :
Viết tắt cho Computer(ized) Numerical(ly) Control(led) (điều khiển bằng máy tính) – đề
cập đến việc điều khiển bằng máy tính các máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính
lập lại) các bộ phận kim khí (hay các vật liệu khác) phức tạp, bằng cách sử dụng các
chương trình viết bằng kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi là mã G.
CNC được phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 ở phòng thí nghiệm
Servomechanism của trường MIT.Máy công cụ CNC là bước phát triển từ máy NC ( thế hệ
sau máy công cụ thông thường). Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm để
điều khiển chức năng dịch chuyển của máy.
• Ưu điểm: Tính năng tự động cao, tính linh hoạt cao, tính năng tập chung nguyên công
cao, tính năng chính xác, đảm bảo chất lượng gia công, dễ dàng thay đổi lập trình.
• Nhược điểm. Giá thành chế tạo máy cao hơn,giá mua máy đắt hơn, giá thành bảo
dưỡng, sữa chữa máy cũng cao hơn; Vận hành máy phức tạp hơn, thay đổi người đứng
máy khó khăn hơn.
7


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất

 Điều khiển DNC :
DNC được viết tắt từ DISTRIBUTED NUMERICAL CONTROL mà ở đó chương trình
điều khiển máy CNC được truyền đến một hay nhiều máy CNC từ máy tính. Cấu trúc của
một hệ thống DNC bao gồm máy CNC, hệ thống truyền dữ liệu cho máy CNC (hệ thống


– Phôi cuộn
4..1.1 Theo phương pháp xếp chi tiết trong thùng chứa
-

CCCP rời xếp 1 dãy

-

CCCP rời xếp nhiều dãy

-

CCCP rời xếp hỗn độn

CCCP rời hỗn độn là CCCP hoàn thiện nhất trong số 3 loại trên.
4.1.2. Theo phương pháp chuyển động của chi tiết trong máng trữ phôi:
- Tự chạy: do động lực của bản thân chi tiết
- Nửa tự chạy: vừa do trọng lực vừa do
cưỡng bức
- Cưỡng bức: hoàn toàn cưỡng bức

4.1.3. Theo mức độ vạn năng
- Vạn năng
- Vạn năng có điều chỉnh
- Chuyên dùng
Theo dạng chuyển động của cơ cấu vận chuyển phôi từ thùng chứa vào máng trữ
phôi, CCCP tự động phân ra thành các loại sau đây.
Chuyển động tịnh tiến qua lại
Chuyển động lắc

11


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất

4.1.6.Các cơ cấu tách phôi

12


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất

Chương 2:

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CẤP PHÔI VÀ CHIẾT RÓT
SẢN PHẨM KEO 502

1.Giới thiệu về hệ thống chiết chất lỏng và nhiệm vụ của đề tài.
1.1.Hệ thống chiết chất lỏng:
Các sản phẩm dưới dạng lỏng sau khi được sản xuất, chế biến cần phải được chứa trong
những bình chứa có dung tích nhất định. Trong các ngành như ngành dược, ngành sản
xuất thực phẩm dưới dạng lỏng, ngành khai thác và chế biến dầu khí thì việc ứng dụng
chiết tự động là rất cần thiết, đảm bảo độ chính xác về thể tích, giữ vệ sinh cho sản
phẩm, tăng năng suất
1.2.Nhiệm vụ của đề tài:
Trong phạm vi bài tập lớn của nhóm, chúng em được giao nhiệm vụ thực hiện
thiết kế hệ thống cấp phôi tự động cho quá trình đóng nắp sản phẩm keo 502.
Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống chiết rót tự động:
-


CỤM CÂP NẮP

CỤM ĐỐNG NẮP

2.3. Sơ bộ nguyên lý hoạt động của hệ thống chiết
CẢM BIẾN

XI LANH 1

BĂNG TRUYỀN

XI LANH 2

Hình 2.2. Sơ đồ hoạt động của hệ thống
Sau khi khởi động, chai được cấp lên băng tải, băng tải chuyển động vận chuyển
chai đến cụm chiết, khi cảm biến đếm đầu tiên phát hiện chai xy lanh khí nén thứ 2 sẽ
đẩy tấm chặn chai làm chai dừng lại. Trong lúc đó các chai phía sau vẫn tiếp tục chuyển
động trên băng tải (băng tải chuyển động liên tục ), khi cảm biến đếm đủ 3 chai, xy lanh
thứ nhất sẽ đẩy tấm chặn chai còn lại nhằm cố định vị trí của 3 chai, các chai phía sau sẽ
chuyển động trượt trên băng tải, sau đó cơ cấu định vị cổ chai được tác động, đồng thời
với quá trình này thì tại cụm định lượng, keođã được chảy xuống xy lanh định lượng,
khi keo đã được định lượng xong, piston trong xy lanh định lượng sẽ chuyển động đi
lên, đẩy keo từ xy lanh định lượng sang cụm chiết, thông qua van phân phối và vòi phun
bên cụm chiết, keo chảy vào chai. Khi chiết xong, xy lanh thứ 2 lui lại để các chai tiếp

14


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất


cầu đặt ra đó là làm sao tất cả các nắp đều ở trạng thái lật úp trước khi được chai lấy đi
khi di chuyển.

15


Bài tập lớn tự động hóa quá trình sản xuất
1

2

3
4

Hình 2.14. Bộ phận cấp nắp.
1. Thùng chứa nắp, 2. động cơ, 3. máng dẫn nắp, 4. nắp.
Hoạt động : Trong quá trình cấp nắp, động cơ sẽ quay để gạt các nắp, làm các nắp
chuyển động trong thùng chứa, do cấu tạo đặc biệt của thùng chứa chỉ cho phép nắp
trượt xuống máng dẫn theo một nằm ngang, trong máng trượt có khe rãnh nhờ bán kính
cong của máng dẫn, các nắp trượt xuống được một phần do trọng lực của nắp, một phần
do lực đẩy của các nắp phía sau. Các nắp khi chuyển động đến cuối máng dẫn được giữ
lại bởi lò xo, đến khi các chai chứa keo đi qua và nắp được lấy đi. Trong quá trình động
cơ quay các nắp được cấp ngày càng nhiều, trong khi lực của lò xo giữ ở cuối máng là
nhỏ để đảm bảo chai có thể kéo nắp đi theo mà nắp không bị bật ra ( do lực đàn hồi của
lò xo ), chính vì thế cần phải dừng động cơ khi các nắp ở trong máng đã đầy, tránh lực
đẩy giữa các nắp lớn có thể làm bung lò xo giữ. Để biết chính xác khi nào nên dừng
động cơ ta lắp một thiết bị cảm biến quang trên máng lật nắp, nhằm phát hiện khi nắp đã
đầy máng, và kích tín hiệu làm dừng động cơ, sau đó khi nắp trong máng vơi đi cảm
biến lại có nhiệm vụ kích động cơ hoạt động.