(Đồ án hcmute) điều khiển và giám sát thông số của mô hình trồng rau thủy canh bằng plc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CO CẤU TRUYỀN ÐỘNG CHO VÒNG
CẢM ỨNG CỦA MÁY TƠI CAO TẦN

GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN SƠN
SVTH: PHAN MINH HỒNG MSSV: 12144174
NGUYỄN ÐỨC TÀI MSSV: 12144185
HÀ KIẾN TÍN
MSSV: 12144161
VU TIẾN ÐẮC
MSSV: 12144022

SKL 0 0 4 5 0 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG

CHO VÒNG CẢM ỨNG CỦA MÁY TƠI CAO TẦN

SVTH:

PHAN MINH HỒNG
NGUYỄN ĐỨC TÀI
HÀ KIẾN TÍN
VŨ TIẾN ĐẮC

MSSV: 12144174
MSSV: 12144185
MSSV: 12144161
MSSV: 12144022

Khố:
Ngành:
GVHD:

2012 - 2016
CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ
ThS. NGUYỄN VĂN SƠN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016

do an


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
*******

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 8 năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên Sinh viên: Phan Minh Hoàng .......................... MSSV: 12144174
Nguyễn Đức Tài ............................ MSSV: 12144185
Hà Kiến Tín ................................... MSSV: 12144161
Vũ Tiến Đắc .................................. MSSV: 12144022
Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Lớp: 12144CLC
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Sơn.
1. Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo cơ cấu truyền động cho vịng cảm ứng máy tơi
cao tần.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Khung máy.
- Bộ truyền động bằng trục vít.
- Bộ phận kẹp gá trục
3. Nội dung thực hiện đề tài:
 Phan Minh Hồng
- Tìm hiểu và chọn loại động cơ.
 Nguyễn Đức Tài
- Chọn hệ thống điều khiển phù hợp với loại động cơ.
 Hà Kiến Tín
- Thiết lập màn hình để điều khiển động cơ.
 Vũ Tiến Đắc
- Lắp các thiết bị an toàn cho hệ thống.
 Phần chung
- Thiết kế lại khung máy.
- Làm lại bộ phận kẹp trục.

- Lập trình PLC.
- Thiết kế, lập trình HMI.
- Chạy thử và kiểm tra bộ điều khiển.
4. Sản phẩm:

i

do an


-

Máy tôi cao tần chạy bằng bộ điều khiển
Trục được tôi tăng độ cứng.

Trưởng ngành

Giáo viên hướng dẫn

ii

do an


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Phan Minh Hoàng .......................... MSSV: 12144174

Nguyễn Đức Tài ............................ MSSV: 12144185
Hà Kiến Tín ................................... MSSV: 12144161
Vũ Tiến Đắc .................................. MSSV: 12144022
Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí.
Lớp: 12144CLC
Đề tài: Thiết kế, chế tạo cơ cấu truyền động cho vịng cảm ứng máy tơi cao tần.
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Sơn.
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
..................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ..........................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 8 năm 2016

Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

iii

do an


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Phan Minh Hoàng .......................... MSSV: 12144174
Nguyễn Đức Tài ............................ MSSV: 12144185
Hà Kiến Tín ................................... MSSV: 12144161
Vũ Tiến Đắc .................................. MSSV: 12144022
Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí.
Đề tài: Thiết kế, chế tạo cơ cấu truyền động cho vịng cảm ứng máy tơi cao tần.
Họ và tên giáo viên phản biện: TS. Phạm Huy Tuân
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng?
..................................................................................................................................

5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ..........................................................................)
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng 8 năm 2016
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

iv

do an


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành chương trình đại học và báo cáo đồ án tốt nghiệp này, nhóm đã
nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
Trước hết, nhóm xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô trong bộ môn Công
Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí, khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao, trường Đại học Sư Phạm
Kỹ Thuật Tp. HCM là những thầy cơ đã tận tình dạy bảo cho nhóm suốt thời gian học
tập và rèn luyện tại trường.
Nhóm xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy ThS. Nguyễn Văn Sơn đã hướng
dẫn, chı̉ bảo và ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i cho nhóm trong quá trı̀nh làm đồ án tốt
nghiệp.
Mặc dù nhóm đã có nhiều cố gắng hồn thiện đồ án, tuy nhiên khơng thể tránh
khỏi những thiếu sót, nhóm rất mong nhận được những đóng góp q báu của q
thầy cơ: TS. Phạm Huy Tuân, ThS. Nguyễn Văn Sơn, ThS. Trần Minh Thế Uyên,
TS. Phạm Sơn Minh, anh Lê Ngọc Minh và cùng các quý thầy cô trong Khoa Đào Tạo
Chất Lượng Cao. Cuối cùng, nhóm xin chân thành cảm ơn các q thầy cơ vì đã tạo
điều kiện để chúng em có thể hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp “Thiết kế, chế tạo cơ

cấu truyền động cho vòng cảm ứng máy tơi cao tần”.

Nhóm sinh viên thực hiện:
Phan Minh Hồng
Nguyễn Đức Tài
Hà Kiến Tín
Vũ Tiến Đắc

v

do an


TĨM TẮT
Mục tiêu chính của nhóm là ứng dụng cơng nghệ tự động hóa vào máy tơi cao tần,
thay thế việc sử dụng sức người bằng máy móc đồng thời nâng cao năng xuất và chất
lượng sản phẩm.
Cả nhóm phân chia tìm hiểu về động cơ, bộ điều khiển và bộ phận hiển thị điều
khiển phù hợp. Nhóm đã thống nhất chọn mua các thiết bị sau:
Động cơ bước MD5-HF14.
Bộ điều khiển PLC s7-200 siemens.
Màn hình cảm ứng Delta.
Các thiết bị an tồn.
Sau khi mua xong cả nhóm thiết kế, lắp ráp lên khung máy, thiết lập bộ điều khiển
và màn hình hiển thị. Một số vấn đề là có vài bộ phận trên khung máy không cần thiết
và làm cản trở q trình lắp ráp nên nhóm chỉnh sủa lại bộ khung. Hệ thống kẹp sản
phẩm chưa an toàn chính xác nên phải gia cơng một miếng kẹp khác. Thiết kế thêm
hệ thống làm nguội và các thiết bị an tồn.
Việc lắp ráp, thiết kế hồn tất cả nhóm thử động cơ, cho động cơ chạy nhanh chậm,
thiết lập chiều dài sản phẩm để động cơ di chuyển chính xác. Thử nghiệm thành cơng

nhóm bắt đầu tơi thử trục xem sản phẩm và điều chỉnh lại thiết bị phù hơp hơn.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Phan Minh Hồng
Nguyễn Đức Tài
Hà Kiến Tín
Vũ Tiến Đắc

vi

do an


ABTRACT
The main objective of the group is the application of automation technologies in High
Frequency Induction Heating machine, replacing the use of human labor by machines
while improving productivity and product quality.
The party split learn about motors, controllers and display control unit accordingly.
Group has agreed to purchase the following equipment.
- MD5-HF14 stepper motor.
- Siemens S7-200 PLC controller.
- Delta touchscreen.
- The safety equipment.
After the purchase is complete the design team, assembly into the chassis, set the
controller and display. Some of the problem is there are few parts of the chassis are
unnecessary and impede the process of assembly should transcribe chassis group.
Clamping System product safety not exactly a piece of processing up to another clip.
Design additional cooling system and safety devices.
The assembly, design complete motor test group, the motor runs fast or slow, set
the length of the engine to move correctly. Successfully tested my group began testing
the product axial view and adjust the devices more suitable.

vii

do an


MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ........................................................................................ i
Phiế u nhận xét của giáo viên hướng dẫn ................................................................. iii
Phiế u nhận xét của giáo viên phản biện .................................................................. iv
Lời cảm ơn .............................................................................................................. v
Tóm tắt ................................................................................................................ vi
Abtract ............................................................................................................... vii
Mục lục .............................................................................................................. viii
Danh mục các bảng biểu ......................................................................................... xi
Danh mục các từ viết tắt ........................................................................................ xii
Danh sách hình ảnh .............................................................................................. xiii
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .................................................................................... 1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài. ........................................................................... 1

1.2.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. .................................................. 1

1.3.

Kết quả dự kiến đạt được. ......................................................................... 1

1.4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ............................................................ 1

1.5.

Cách nghiên cứu và kết quả dự kiến đạt được ........................................... 2

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 3
2.1.

Cơ khí hóa ................................................................................................ 3

2.2.

Tự động hóa chu kỳ gia cơng .................................................................... 3

2.3.

Tự động hóa máy ...................................................................................... 4

2.4.

Khoa học tự động hóa ............................................................................... 5

2.5.

Hệ thống thiết kế và chế tạo có trợ giúp của máy tính (cad - cam) ............ 5

2.6.

Giới thiệu về máy tôi cao tần .................................................................... 5

2.7.

Tổng quan về động cơ............................................................................... 8

2.7.1.

Động cơ bước. .......................................................................................... 8

2.7.2.

Động cơ servo........................................................................................... 9

2.8.

Tổng quan hệ thống điều khiển. .............................................................. 10

viii

do an


2.8.1.

Hệ thống điều khiển là gì? ...................................................................... 10

2.8.2.

Tổng quan về PLC .................................................................................. 11

2.8.3.

Các lệnh lập trình PLC............................................................................ 18

2.9.

Thiết bị hiển thị ...................................................................................... 25

2.9.1.

Tổng quan về HMI (Human Machine Interface) ..................................... 25

2.9.2.

Các loại HMI hiện nay ............................................................................ 26

2.10.

Các thiết bị kết nối khác ......................................................................... 27

2.11.

Nhiệt luyện ............................................................................................. 30

2.11.1.

Khái niệm về nhiệt luyện ........................................................................ 30

2.11.2.

Nhiệt luyện bằng phương pháp tôi .......................................................... 32

2.11.3.

Phương pháp tơi cao tần.......................................................................... 33

CHƯƠNG III: Q TRÌNH THỰC HIỆN ........................................................... 35
3.1.

Chọn động cơ ......................................................................................... 35

3.1.1.

So sánh ưu điểm 2 loại động cơ .............................................................. 35

3.1.2.

Chọn động cơ bước................................................................................. 36

3.2.

Chọn hệ thống điều khiển ....................................................................... 39

3.2.1.

So sánh động cơ PLC và vi điều khiển .................................................... 39

3.2.2.

Chọn hệ thống điều khiển PLC ............................................................... 39

3.3.

Chọn màn hình HMI ............................................................................... 42

3.3.1.

So sánh HMI truyền thống và hiện đại .................................................... 42

3.3.2.

Chọn HMI Delta DOP-B05..................................................................... 43

3.4.

Lập trình PLC ......................................................................................... 45

3.4.1.

Giới thiệu phần mềm .............................................................................. 45

3.4.2.

Sơ đồ giải thuật ....................................................................................... 46

3.4.3.

Tải chương trình vào PLC....................................................................... 49

3.5.

Thiết kế màn hình HMI .......................................................................... 52

3.5.1

Giới thiệu phần mềm .............................................................................. 52

3.5.2

Tạo file thiết kế....................................................................................... 53

3.5.3

Thiết lập màn hình .................................................................................. 62

ix

do an


3.5.4

Tải chương trình vào màn hình ............................................................... 64

3.6.

Chế tạo cáp kết nối PLC và HMI ............................................................ 67

3.7.

Lắp ráp các bộ phận vào khung máy ....................................................... 69

3.8.

Lắp mạch điện ........................................................................................ 72

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................ 74
4.1.

Vận hành bộ điều khiển .......................................................................... 74

4.2.

Tôi trục ................................................................................................... 74

4.3.

Kết quả, kiểm tra và đánh giá.................................................................. 76

4.4.

Hình ảnh tổng quan máy tơi cao tần ........................................................ 77

CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 78
5.1.

Đánh giá kết quả thực hiện đồ án ............................................................ 78

5.2.

Kiến nghị ................................................................................................ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 81

x

do an


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: So sánh động cơ bước và động cơ servo ................................................ 36
Bảng 3.2: So sánh vi điều khiển và PLC ................................................................ 39
Bảng 3.3: So sánh các loại HMI ............................................................................ 42

xi

do an


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PLC: Programmable Logic Controller
HMI: Human Machine Interface
CB: Circuit Breaker
SCR: Sequence Control Relay
TON: Timer On-Delay
TONR: Timer On-Delay Retentive
CTU: Count Up Instructions
CTUD: Counter Up Down

PTO: Pulse Train Output
PWM: Pulse Width Modulation
RAM: Random Access Memory
EPROM: Electrically Programmable Read Only Memory
CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconducto
USB: Universal Serial Bus
EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
CAD: Computer-Aided Desig
CAM: Computer-Aided Manufacturing
CNC: Computer Numeric Control
SCR: Sequence Control Relay
PT: Preset Time
AC: Alternating Current
DC: Direct Current
HSC: High Speed Counter

xii

do an


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Thiết kế ban đầu máy tơi .......................................................................... 2
Hình 2.1: Dây chuyền sản xuất ơ tơ ......................................................................... 3
Hình 2.2: Dây chuyền ráp vỏ ơ tơ tự động ............................................................... 4
Hình 2.3: Tay robot cấp phơi tự động ...................................................................... 4
Hình 2.4: Cuộn dây cảm ứng ................................................................................... 6
Hình 2.5: Máy tơi cao tần ........................................................................................ 6
Hình 2.6: Tơi thanh thép bằng tay............................................................................ 7
Hình 2.7: Tơi trục bằng tay ...................................................................................... 7

Hình 2.8: Động cơ bước .......................................................................................... 8
Hình 2.10: Động cơ servo ........................................................................................ 9
Hình 2.11: Cấu tạo servo ......................................................................................... 9
Hình 2.12: Các phần của hệ thống điều khiển ........................................................ 10
Hình 2.13: Ứng dụng của hệ thống điều khiển ....................................................... 10
Hình 2.14: Kết nối PLC với các thiết bị điều khiển ................................................ 11
Hình 2.15: Cấu tạo PLC ........................................................................................ 12
Hình 2.16: Bộ nhớ bên trong PLC ......................................................................... 14
Hình 2.17: Các thiết bị nhập PLC .......................................................................... 15
Hình 2.18: Các thiết bị xuất PLC ........................................................................... 16
Hình 2.12: Sơ đồ hoạt động PLC ........................................................................... 16
Hình 2.19: Sơ đồ xử lý tín hiệu PLC ...................................................................... 17
Hình 2.20: Tiếp điểm thường hở ............................................................................ 18
Hình 2.21: Tiếp điểm thường đóng ........................................................................ 18
Hình 2.22: Lệnh Out .............................................................................................. 18
Hình 2.23: Lệnh Set............................................................................................... 18
Hình 2.24: Lệnh Reset ........................................................................................... 19
Hình 2.25: Tiếp điểm phát hiện cạnh lên ............................................................... 19
Hình 2.26: Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống .......................................................... 19

xiii

do an


Hình 2.27: Bộ định thời TON ................................................................................ 19
Hình 2.28: Bộ định thời TONR.............................................................................. 20
Hình 2.29: CTU ..................................................................................................... 21
Hình 2.30: CTUD .................................................................................................. 21
Hình 2.31: Các lệnh so sánh Byte .......................................................................... 22

Hình 2.32: Các lệnh so sánh Integer ...................................................................... 22
Hình 2.33: Các lệnh so sánh kép ............................................................................ 22
Hình 2.34: Các lệnh so sánh số thực ...................................................................... 22
Hình 2.35: Hàm di chuyển dữ liệu ......................................................................... 23
Hình 2.36: Lệnh And, Or, Xor ............................................................................... 23
Hình 2.37: Hàm số học .......................................................................................... 24
Hình 2.38: Mẫu HMI của một số hãng ................................................................... 25
Hình 2.39: HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA. ................................... 26
Hình 2.40: HMI trên nền các máy tính nhúng: HMI chun dụng.......................... 26
Hình 2.41: Một số loại HMI biến thể khác Mobile HMI, Poket PC. ....................... 26
Hình 2.42: Contactor ............................................................................................. 27
Hình 2.43: Cơng tắc hành trình .............................................................................. 28
Hình 2.44: Adaptor 24V DC .................................................................................. 28
Hình 2.45: Circuit Breaker..................................................................................... 29
Hình 2.46: Súng đo nhiệt hồng ngoại ..................................................................... 29
Hình 2.47: Sơ đồ cơng nghệ q trình nhiệt luyện ................................................. 30
Hình 2.48: Giản đồ trạng thái hợp kim sắt - cacbon ............................................... 31
Hình 2.49: Vịng dây cảm ứng ............................................................................... 33
Hình 2.50: Lị tơi cao tần ....................................................................................... 34
Hình 3.1: Step motor và servo motor ..................................................................... 35
Hình 3.4: Sơ đồ mạch hình sao của động cơ bước 5 pha ....................................... 38
Hình 3.5: Sơ đồ nối dây của driver động cơ bước .................................................. 38
Hình 3.6: PLC S7-200 Siemens ............................................................................. 40
Hình 3.7: Các mẫu PLC Siemens........................................................................... 41

xiv

do an

Hình 3.8: Màn hình Delta DOP-B05 ...................................................................... 43
Hình 3.9: Thơng số màn hình Delta DOP B05 ....................................................... 44
Hình 3.10: Phần mềm Step 7 – Micro/WIN ........................................................... 45
Hình 3.11: Giao diện phần mềm Step 7 – Micro/WIN ........................................... 45
Hình 3.12: Cáp tải chương trình USBACAB230 ................................................... 49
Hình 3.13: Phần mềm DOPSoft ............................................................................. 52
Hình 3.14: Giao diện DOPSoft .............................................................................. 52
Hình 3.15: Màn hình chính (Home) ....................................................................... 62
Hình 3.16: Màn hình điều khiển bằng tay (Jog) ..................................................... 62
Hình 3.17: Màn hình chạy tự động ........................................................................ 63
Hình 3.18: Màn hình điều khiển đến vị trí chỉ định ................................................ 63
Hình 3.19: Cáp kết nối HMI với máy tính RS232 .................................................. 64
Hình 3.20: Cáp kết nối HMI với máy tính bằng USB............................................. 64
Hình 3.21: Màn hình điều khiển ............................................................................ 66
Hình 3.22: Cáp 8 ruột chống nhiễu ........................................................................ 67
Hình 3.23: Cổng COM đực.................................................................................... 67
Hình 3.24: Cổng COM cái ..................................................................................... 67
Hình 3.25: Cách nối dây cho 2 cổng COM ............................................................ 68
Hình 3.26: Cáp kết nối PLC - HMI ........................................................................ 68
Hình 3.27: Sơ đồ lắp động cơ bước........................................................................ 69
Hình 3.28: Lắp động cơ vào máy tơi ...................................................................... 69
Hình 3.29: Thiết kế màn hình ban đầu ................................................................... 70
Hình 3.30: Thiết kế hộp nhơm bảo vệ mạch........................................................... 70
Hình 3.31: Hệ thống làm nguội .............................................................................. 71
Hình 3.32: Lắp các bộ điều khiển .......................................................................... 71
Hình 3.29: Nối mạch điện PLC.............................................................................. 72
Hình 3.30: Nối mạch PLC ..................................................................................... 72
Hình 3.31: Dây kết nối PLC và HMI ..................................................................... 73
Hình 3.32: Mạch nối dây bộ điều khiển ................................................................. 73

xv

do an


Hình 4.1: Thép C45 trước khi tơi ........................................................................... 74
Hình 4.2: Thép C45 sau khi tơi .............................................................................. 76
Hình 4.3: Máy tơi cao tần ...................................................................................... 77
Hình 5.1: Thiết kế vỏ bọc cho máy ........................................................................ 79
Hình 5.2: Thiết kế hộp đựng màn hình .................................................................. 79
Hình 5.4: Khối V kẹp trục ..................................................................................... 80

xvi

do an


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
Ngày nay với sự phát triển và ứng dụng của quá trình tự động hóa ngày càng rộng
rãi và phổ biến thì các sản phẩm làm ra có chất lượng khơng những đáp ứng yêu cầu
kỹ thuật mà giá thành lại rẻ. Do đó, nhóm đã vận dụng sự tự động hóa để tiến hành
nghiên cứu, tính tốn, thiết kế và chế tạo một máy tơi cao tần có sử dụng hệ thống
điều khiển tự động.
1.2.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.
 Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất
lao động.
 Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất.
 Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất

hiện đại.
 Tự động hóa các q trình sản xuất cho phép thực hiện chun mơn hóa và hốn
đổi sản xuất.
 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều
kiện sản xuất.
1.3. KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC.
Thiết kế, chế tạo được một máy tôi cao tần có thể điều khiển tốc độ nhanh, chậm
vị trí lên xuống theo ý muốn bằng một màn hình điều khiển với các nút nhấn.
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
Dựa vào các thiết kế về máy tôi cao tần ở ngoài và trên mạng để thiết kế một bản
vẽ 3D hợp lý, dễ dàng chỉnh sửa các chi tiết khi thấy không hợp lý. Chọn sơ bộ các
bộ điều khiển hệ thống cho máy tôi cao tần, sau đó tính tốn các khả năng chịu tải
trọng, biến dạng vì nhiệt khi tơi để chọn loại vật liệu thích hợp. Khi có kết quả và các
thơng số cơ bản thì so sánh với các thơng số của sản phẩm cần mua để chọn được sản
phẩm đạt yêu cầu.

1

do an


1.5.

CÁCH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC
Việc ứng dụng tự động hóa vào máy tơi cao tần thì nhóm đã chia ra các phần để
tìm hiểu:
 Chọn loại động cơ thích hợp.
 Chọn thiết bị điều khiển cho động cơ.
 Thiết kế giao diện để điều khiển động cơ thông qua bộ điều khiển.
 Thiết kế hệ thống gắn kết phù hợp với khung máy.

Kết quả nghiên cứu là trục vít của máy tơi được kết nối với động cơ bước điều
khiển bằng PLC thông qua thiết bị hiển thị HMI. Việc lắp ráp các thiết bị lên khung
máy được thiết kế trên máy tính bằng phần mềm Creo để có cái nhìn tổng quan về
máy, nếu chỗ nào khơng hợp lý thì nhóm sẽ trao đổi và thiết kế lại đảm bảo về tính
thẩm mỹ và tiết kiệm thời gian.

Hình 1.1: Thiết kế ban đầu máy tôi

2

do an


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. CƠ KHÍ HĨA
Cơ khí hóa là q trình thay thế các động tác cơ bắp của con người khi thực hiện
các q trình cơng nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy. Sử dụng cơ
khí hóa cho phép nâng cao năng suất lao động, nhưng không thay thế được con người
trong các chức năng điều khiển, theo dõi diễn biến của quá trình cũng như thực hiện
một loạt các chuyển động phụ trợ khác.

Hình 2.1: Dây chuyền sản xuất ơ tơ
2.2.
TỰ ĐỘNG HĨA CHU KỲ GIA CƠNG
Tự động hóa các chu kỳ gia công là giai đoạn phát triển tiếp theo của nền sản xuất
cơ khí hóa. Nó sẽ thực hiện phần cơng việc mà cơ khí hóa khơng thể đảm đương được
đó là điều khiển và thực hiện tự động các chuyển động phụ.
Với các thiết bị vạn năng và bán tự động, các chuyển động phụ (tác động điều
khiển) do người thợ thực hiện còn trên các thiết bị tự động hóa và máy tự động thì
tồn bộ q trình làm việc (kể cả các tác động điều khiển) đều được thực hiện tự động

nhờ các cơ cấu và hệ thống điều khiển mà khơng cần có sự tham gia trực tiếp của con
người.

3

do an


Hình 2.2: Dây chuyền ráp vỏ ơ tơ tự động
2.3. TỰ ĐỘNG HÓA MÁY
Với các máy bán tự động, muốn chuyển sang gia công một chi tiết mới, con người
phải giúp máy tháo chi tiết và gá đặt một phôi mới.
Mức độ cao hơn của tự động hóa máy là trang bị hệ thống cấp phôi cho máy. Hệ
thống này tự động tháo chi tiết khi máy gia công xong và thay thế phôi mới, đồng
thời khởi động một chu kỳ gia cơng của chi tiết mới.

Hình 2.3: Tay robot cấp phôi tự động

4

do an


2.4.

KHOA HỌC TỰ ĐỘNG HĨA
Khoa học tự động hóa là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Nó bao gồm các cơ sở
lý thuyết, các nguyên tắc cơ bản được sử dụng khi thiết lập các hệ thống điều khiển
và kiểm tra tự động các quá trình khác nhau để đạt được mục đích cuối cùng mà
khơng cần tới sự tham gia trực tiếp của con người.

Khoa học tự động hóa được cấu thành từ nhiều mơn học khác nhau như lý thuyết
điều khiển tự động, lý thuyết mơ hình hóa, mơ phỏng và phân tích hệ thống, lý thuyết
tối ưu, lý thuyết truyền tin, kỹ thuật lập trình… .Tự động hóa các q trình sản xuất
là một hướng phát triển khoa học tự động hóa. Sự phát triển của nó gắn liền với các
khoa học liên quan.
2.5. HỆ THỐNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CĨ TRỢ GIÚP CỦA MÁY
TÍNH (CAD - CAM)
Với sự xuất hiện của máy điều khiển số, sự phát triển cao của công nghệ thông
tin và cơng nghệ máy tính, việc chuẩn bị và điều hành sản xuất trong thời gian gần
đây đã có những thay đổi cơ bản. Khâu chuẩn bị thiết kế đã được tự động hóa nhờ hệ
thống thiết kế tự động có sự trợ giúp của máy tính.
Nhờ các thiết bị tính tốn thiết kế như máy tính, màn hình đồ họa, bút vẽ, máy
vẽ, cùng các phần mềm chuyên dùng (Matlab, Catia, CAD) cho phép tạo ra các mơ
hình sản phẩm trong không gian ba chiều, rất thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá
sửa đổi nhanh chóng trực tiếp ngay trên màn hình. Các bản vẽ trong CAD có thể lưu
giữ, nhân bản hoặc gọi ra bất kỳ lúc nào. Điều này cho phép tiết kiệm nhiều thời gian,
vật liệu và các chi phí khác của giai đoạn thiết kế ban đầu trước khi đưa vào sản xuất.
2.6.

GIỚI THIỆU VỀ MÁY TƠI CAO TẦN
Các ứng dụng quy mơ lớn của cảm ứng điện từ đã trở nên rất phổ biến trong
ngành công nghiệp sản xuất hiện nay. Nhiều thành phần kim loại được nung nóng
trong lị với nhiệt độ cao, có khi tới vài nghìn °C. Một lị nung cảm ứng đơn giản.
Một cuộn dây đồng rỗng chứa nước mang một dòng điện AC tần số cao. Các đối
tượng được gia nhiệt là một thanh thẳng đứng được đặt ở trung tâm của cuộn dây.

5

do an

Hình 2.4: Cuộn dây cảm ứng

Hình 2.5: Máy tơi cao tần

6

do an


Máy tôi cao tần sử dụng hệ thống điều khiển tự động như cấp phôi và di chuyển
trục tôi hiện nay có khá nhiều nhưng chủ yếu là ở các nhà máy, công ty lớn. Những
máy tôi cao tần nhỏ, có thể xách tay thì khơng có hệ thống tự động tôi, phải sử dụng
đồ gá và di chuyển tay. Với cách này sản phầm có thể khơng đạt u cầu phải thử lại
nhiều lần. Nhưng nếu ứng dụng quá trình tự động hóa thì kết quả cũng như hiệu suất
sẽ tăng cao.

Hình 2.6: Tơi thanh thép bằng tay

Hình 2.7: Tôi trục bằng tay

7

do an