Bộ điều khiển PLC

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

nghiệp phát triển khi Đảng và Nhà nớc ta chủ động ứng dụng khoa học công
nghệ hiện đại trong quá trình sản xuất đấy nhanh công nghiệp hóa - hiện đại hóa
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
2
đất nớc. Một trong những phơng án tốt nhất và đợc sử dụng rộng hiện nay là
thay thế những hệ thống cũ và lạc hậu bằng bộ điều khiển PLC. Để phát triển
mạnh hơn nữa, nhiệm vụ đặt ra hàng đầu là đào tạo những chuyên gia về tự động
điều khiển nói chung và về PLC nói riêng.
Là một kỹ s điện, công việc sẽ gắn liền với điều khiển, vận hành hệ
thống sản xuất. Nh vậy, những hiểu biết về PLC sẽ tạo nhiều thuận lợi để làm
việc tốt hơn. Khi đang còn ngồi trên ghế nhà trờng, việc tìm hiểu, nghiên cứu
vững phơng pháp lập trình bộ PLC rất có ý nghĩa và là điều kiện tốt nhất học
hỏi, tích lũy kinh nghiệm.
2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất nhôm định hình.
- Nghiên cứu bộ điều khiển PLC của simatic S7 - 200, CPU 224.
- ứng phần mềm Simatic S7 - 200 để thành lập điều khiển tự động quá
trình cắt nhôm của dây chuyền sản xuất nhôm định hình.
3. Nội dung đề tài
- Tổng quan về Nhà máy Nhôm Đông Anh thuộc Công ty Cơ khí Đông Anh.
- Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất.
- Cơ sở lý thuyết để thiết kế mô hình điều khiển tự động quá trình cắt nhôm.
- Xây dựng mô hình điều khiển.
4. Phơng pháp nghiên cứu
- Các kết quả nghiên cứu kế thừa
+ Kế thừa các công trình nghiên cứu của thế hệ trớc về cơ sở lý thuyết
của phần mềm lập trình Simatic S7 - 200.
+ Kế thừa các mô hình sản xuất đã có trong thực tiễn.

- 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.

Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
4
Chơng I
Tổng quan
1.1. Tổng quan về Nhà máy nhôm Đông Anh thuộc Công ty Cơ khí Đông Anh
1.1.1. Quá trình hình thành và phát triển của Nhà máy và Công ty
Công ty Cơ khí Đông Anh (CKĐA) - một doanh nghiệp Nhà nớc
thuộc Tổng Công ty Xây dựng và phát triển hạ tầng - Bộ Xây dựng. Ngày 26
tháng 6 năm 1963, theo quyết định số 955/BKT của Bộ Kiến trúc, Nhà máy cơ
khí Kiến trúc Đông Anh đợc thành lập trên cơ sở thống nhất xởng sửa chữa
Công ty thi công cơ giới, bán cơ giới và tổ chức sản xuất một số phụ tùng thay
thế để phục vụ cho việc sửa chữa.
Năm 1978, Nhà máy cơ khí Kiến trúc Đông Anh đợc đổi tên thành
Nhà máy cơ khí Xây dựng Đông Anh.
Ngày 05 tháng 12 năm 1989, theo quyết định số 1010/BXD-TCLĐ của
Bộ Xây dựng, Nhà máy cơ khí Xây dựng Đông Anh đợc đổi tên thành Nhà
máy cơ khí và đại tu ô tô máy kéo Đông Anh thuộc liên hiệp các xí nghiệp thi
công cơ giới, Bộ Xây dựng.
Ngày 20 tháng 01 năm 1995 theo quyết định số 998/BXD-TCLĐ của Bộ
Xây dựng, Nhà máy cơ khí và đại tu ôtô máy kéo đợc đổi tên thành Công ty
cơ khí Đông Anh.
Tháng 8 năm 2004 Công Ty thành lập ra Nhà máy nhôm Đông Anh, và
đi vào hoạt động tháng 4 năm 2005, nhằm cung cấp nhiều chủng loại, vật liệu

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

- Cửa cuốn
- Mái hiên di động
- Thang
- Mành, rèm
- Tủ kệ
- Mặt dựng
Trong đó có các nhóm sản phẩm đứng đầu Việt Nam đó là:
- Nhóm sản phẩm hợp kim đúc: Bi nghiền, vật nghiền và nhiều loại phụ
tùng khác nhau chế tạo bằng thép đúc, gang đúc và các loại vật liệu khác phục
vụ cho ngành xi măng, nhiệt điện, sản xuất phân hoá học, mía đờng, giấy và
các ngành công nghiệp khác. Công ty chiếm khoảng 85% tổng thị phần trong
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
6
nớc của nhóm sản phẩm này với tổng sản lợng bán xấp xỉ 5000 tấn sản
phẩm/năm. Và công ty xuất khẩu đợc hơn 500 tấn/năm.
- Nhóm sản phẩm giàn không gian: Phục vụ cho việc xây dựng các
công trình công cộng và nhà công nghiệp đòi hỏi khẩu độ rộng lớn không cần
cột nh các khu liên hợp thể thao, sân vân động, chợ, siêu thị, nhà máy...
Công Ty là doanh nghiệp duy nhất của Việt Nam đã đầu t thiết bị đồng bộ,
hiện đại của CHLB Đức để sản xuất, chế tạo 100% các thiết bị chi tiết của
giàn không gian tại Việt Nam theo tiêu chuẩn Châu Âu. Đồng thời, Công ty
chiếm khoảng 95% tổng thị phần trong nớc của nhóm sản phẩm này và bắt
đầu xúc tiến việc xuất khẩu sang các nớc ASEAN.
- Nhóm sản phẩm nhôm hợp kim định hình: Đợc sử dụng cho các tòa
nhà cao tầng hay hộ gia đình. Đây là nhóm sản phẩm mới đợc chế tạo bằng
một dây chuyền công nghệ, thiết bị hiện đại nh dây chuyền thiết bị đùn ép
của hãng sản xuất hàng đầu trên thế giới UBE - Nhật bản và hệ thống dây
chuyền anốt hoá, mạ cầu, phủ bóng E.D, sơn tĩnh điện, phủ film...do tập đoàn

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

lớp bảo vệ trên bề mặt làm cho sản phẩm có tính chống ăn mòn cao và không
phai màu.
1.1.4. Những thành tựu của Công ty
Trong hơn 40 năm hoạt động Cơ khí Đông Anh luôn tự hào là doanh
nghiệp đứng đầu Việt Nam trên lĩnh vực: Sản xuất, kinh doanh dịch vụ và cả
trên lĩnh vực cộng đồng. CKĐA đã đợc Đảng, Nhà nớc nhiều tổ chức có uy
tín trong nớc và quốc tế chứng nhận và trao tặng những chứng chỉ, bằng khen
cao quý:
1. Nhà nớc trao tặng: Huân chơng lao động hạng nhất, nhì ba vào
các năm 1999, 1992, 1984.
2. Từ năm 1990 đến nay đã có 10 lần nhận bằng khen, cờ thi đua của
Bộ trởng Bộ Xây Dựng.
3. Bộ Khoa học, Công nghệ và môi trờng trao tặng:
Năm 1997 bằng khen thởng theo quyết định số 782/QĐ-KH ngày
20/6/1997 về nghiên cứu sản xuất bi nghiền xi măng.
Năm 1998 tập thể cán bộ khoa học công nghệ đợc tặng giải nhì
giải thởng VIFOTEC.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
8
Các Huy chơng vàng tham gia Hội chợ triển lãm:
Ngày 22/3/2002 Bộ công nghiệp tặng cúp Ngôi sao chất lợng
của Ban tổ chức Hội chợ triển lãm cơ khí - điện - điện tử - luyện kim 2002.
Ngày 22/3/2002 Bộ Công nghiệp tặng huy chơng vàng sản phẩm
phụ tùng máy nghiền xi măng (bi đạn, tấm lót) và sản phẩm Giàn lới không
gian dùng trong xây dựng.
Năm 2002 Tại Hội chợ Doanh nghiệp Việt Nam hớng tới ngàn
năm Thăng long Hà Nội. Doanh nghiệp đợc Cúp Hà Nội vàng cho sản
phẩm bi đạn nghiền, phụ tùng máy nghiền, giàn lới không gian dùng trong

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

tố nh đồng, kẽm, magiê, mangan. Khi đợc gia công cơ - nhiệt, các hợp kim
nhôm này có các thuộc tính cơ học tăng lên đáng kể.
+ Các hợp kim nhôm tạo thành phần quan trọng trong các máy bay và
tên lửa do tỷ lệ sức bền cao trên cùng khối luợng.
+ Khi nhôm đợc bay hơi trong chân không, nó tạo ra lớp bao phủ phản
xạ cả ánh sáng và bức xạ nhiệt. Các lớp bao phủ này tạo thành một lớp mỏng
của ôxít nhôm bảo vệ, nó không bi h hỏng nh các lớp bạc bao phủ vẫn bị.
Trên thực tế, gần nh toàn bộ các loại gơng hiện đại đợc sản xuất sử dụng
lớp phản xạ bằng nhôm trên mặt sau của thuỷ tinh. Các gơng cầu, kính thiên
văn cũng đợc phủ một lớp mỏng nhôm, nhng là ở mặt trớc để tránh các
phản xạ bên trong mặc dù điều này làm cho bề mặt nhạy cảm hơn với các tổn
thơng.
+ Các loại vỏ phủ nhôm đôi khi đợc dùng thay vỏ phủ vàng để phủ vệ
tinh hay khí cầu để tăng nhiệt độ cho chúng, nhờ vào đặc tính hấp thụ bức xạ
điện tử cảu mặt trời tốt, mà bức xạ hồng ngoại vào ban đêm thấp.
+ Hợp kim nhôm, nhẹ và bền, đợc dùng để chế tạo các chi tiết của
phơng tiện vận tải (ô tô, máy bay, xe tải, tàu hoả, tàu biển, v.v.)
+ Nhôm siêu tinh khiết chứa 99,980%-99,999% nhôm đợc sử dụng
trong công nghiệp điện tử và sản xuất đĩa CD.
+ Nhôm dạng bột thông thờng đợc sử dụng để tạo màu bạc trong sơn.
Các bông nhôm có thể cho thêm vào trong sơn lót, chủ yếu là trong xử lý gỗ,
khi khô đi các bông nhôm sẽ tạo ra lớp kháng nớc rất tốt.
+ Nhôm dơng cực hóa là ổn định hơn đối với sự ôxi hóa và nó đợc sử
dụng trong các lĩnh vực khác nhau của xây dựng.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
10
+ Phần lớn các bộ tản nhiệt cho CPU của máy tính hiện đại đợc sản
xuất từ nhôm vì nó dễ dàng trong sản xuất và độ dẫn nhiệt cao.

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

11
thực hiện một cách dễ dàng và cho ra nhng sản phẩm đảm bảo chất
lợng.
- ý nghĩa
Thay thế đợc quá trình sản xuất thủ công trớc đây bằng một dây
chuyền hiện đại. Thay thế các khâu thủ công trớc đây bằng quá trình tự
động hóa: nh quá trình cắt phôi, quá trình cắt nhôm, vận chuyển vật
liêu...Toàn bộ dây chuyền tự động khép kín, làm việc liên tục, đợc kết
nối với máy tính, chỉ cần có ngời đứng điều khiển, quan sát. Máy tính sẽ
tự điều khiển quá trình sản xuất nhôm dựa trên những thông số mà con ngời nhập
vào. Khi có lỗi ở một khâu nào đó, ví dụ nh phôi nhôm không đủ chiều dài để
đa vào quá trình ép do ngời điều khiển đặt sẽ có đèn báo lỗi...
Một u điểm rõ nét khi áp dụng công nghệ mới là giảm đợc nhân
công đáng kể, chỉ có một số ngời rất ít đứng kiểm tra và điều khiển.
Chính vì vậy mà chi phí cho nhân công giảm đi rất nhiều. Đặc biệt hơn là
năng suất và chất lợng sản phẩm rất cao. Các chỉ tiêu kỹ thuật đợc đảm
bảo tuyệt đối.
1.3. Mục đích và ý nghĩa điều khiển tự động quá trình cắt trong dây
chuyền
- Mục đích
+ Cắt nhôm ngằm mục đích phân loại sản phẩm theo chiều dài mà
nhà sản xuất đã định trớc theo tiêu chuẩn.
+ Nếu nhà đặt hàng với số lợng lớn thì nhà máy cũng có thể cắt
theo yêu cầu với số lợng lớn
- ý nghĩa
Trong dây chuyền sản xuất nhôm định hình, khâu cắt nhôm là một
trong khâu quan trọng trong dây chuyền để trớc khi nhôm đợc chuyển
sang khâu xử lý khác. Và cũng là khâu kiểm tra xem sản phẩm nhôm có đạt
tiêu chuẩn hay không.

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

một loạt các thiết bị và hệ thống tự động hoá hoàn toàn mới nh các loại máy
móc điều khiển số, các trung tâm gia công, các hệ thống điều khiển theo
chơng trình lôgic PLC (Programmable Logic Control), các hệ thống sản xuất
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
13
linh hoạt FMS (Flexble Manufacturing Systems), các hệ thống sản xuất tích
hợp CIM (Computer Integadted Manufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh
sản phẩm gia công với thời gian chuẩn bị sản xuất ít, rút ngắn chu kỳ sản
phẩm, đáp ứng tốt tính thay đổi nhanh của sản phẩm hiện đại.
1.5.2. Thành tựu và kết quả mang lại do áp dụng tự động hoá
- Dẫn hớng và điều khiển thiết bị trong không gian, bao gồm máy bay
dân dụng, tên lửa, máy bay chiến đấu, tàu vận tải, vệ tinh...Hệ thống điều
khiển này đã đảm bảo đợc tính ổn định và chính xác dới tác động của nhiễu
và môi trờng và chính hệ thống.
- Hệ điều khiển trong sản xuất công nghiệp, từ máy tự động đến mạch tích
hợp. Những thiết bị điều khiển bằng máy tính đã có độ chính xác định vị trí và lắp
ráp rất cao để tạo ra nhiều sản phẩm có chất lợng tốt.
- Hệ thống điều khiển quá trình công nghiệp, ví dụ trong quá trình sản
xuất Hydrocacbon và nhiều chất hoá học khác. Hệ điều khiển này xử lý hàng
ngàn thông tin lấy từ cảm biến để điều khiển hàng trăm cơ cấu chấp hành: van,
cấp nhiệt, bơm ...để cho sản phẩm với yêu cầu khắt khe về tính năng kỹ thuật.
- Điều khiển hệ truyền thông bao gồm: hệ thống điện thoại và Internet. Hệ thống
điều khiển có nhiệm vụ kiểm soát mức năng lợng đầu vào, đầu ra và khi truyền dẫn,
thông báo những sự cố đa dạng, phức tạp thờng xẩy ra trong truyền thông.
1.5.3. Công nghệ thông tin với tự động hoá
Công nghiệp luôn gắn với tự động hoá từ thủa sơ khai, khi đó công nghệ
TĐH phát triển trên nền tảng kỹ thuật Analog. Vài chục năm trở lại đây các
thiết bị tính toán tốc độ cao ra đời, kỹ thuật số ứng dụng trong tự động hoá đã

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,

thiết bị thuộc lĩnh vực tự động hoá nh đầu đo cơ cấu chấp hành, thiết bị giao
diện với ngời vận hành thậm chí vào cả rơle, Contactor, nút bấm mà trớc kia
làm bằng cơ khí.
Trớc kia đầu đo gồm phần tử biến đổi từ tham số đo sang tín hiệu điện,
mạch khuyếch đại, mạch lọc và mạch biến đổi sang chuẩn 4 - 20mA để truyền
tín hiệu đo về trung tâm xử lý. Hiện nay đầu đo đã đợc tích hợp chíp vi xử lý,
biến đổi ADC, bộ truyền dữ liệu số với phần mềm đo đạc, lọc số, tính toán và
truyền kết quả trên mạng số về thẳng máy tính trung tâm. Nh vậy đầu đo đã
Rơle
Bán dẫn
PLC
Hệ ĐK phân cấp
Hệ ĐK phân tần
Hệ tự tổ chức
1930 40
50 60 70 80 90
2000
10
0
10
2
10
4
10
6
10
8
10
10
Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn chức năng xử lí ở

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.

Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
16
1.6. Kết luận chơng I
Trong tiến trình phát triển công nghiệp tự động hoá đóng một vai trò rất
quan trọng, thuật ngữ này không còn xa lạ với nhiều ngời. TĐH đã thâm
nhập vào hầu hết các nghành nghề trong cuộc sống, từ sản xuất nông nghiệp,
gia đình, giao thông vận tải. Đặc biệt, TĐH không thể thiếu trong sản xuất


công nghiệp. Nó quyết định đến năng suất, chất lợng sản phẩm, khả năng
linh động, đáp ứng với các thay đổi nhanh chóng của thị trờng nhằm giữ uy
tín với khách hàng và bảo đảm môi trờng sống, dây chuyền càng hiện đại thì
phế liệu càng ít, ô nhiễm càng giảm. Công nghệ tự động hoá không những
mang lại dây chuyền công nghệ cao tăng năng suất chất lợng sản phẩm mà
còn phải giảm giá thành, tăng thu nhập cho ngời lao động. Đó là những tiêu
chí mà mọi ngành sản xuất phải đạt tới nhất là khi hoà nhập vào môi trờng
cạnh tranh quốc tế.
Xuất phát từ tầm quan trọng của thực tiễn cuộc sống mà tôi đã tiến hành
nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất nhôm của Nhà máy nhôm thuộc
Công ty Cơ khí Đông Anh. Qua nghiên cứu tổng quan chúng ta thấy đợc mục
đích và ý nghĩa to lớn của việc sản xuất nhôm định hình đối với các công trình
xây dựng cơ sở hạ tầng của nớc ta. Đặc biệt hơn, việc ứng dụng tự động hoá
vào điều khiển một dây chuyền có quy mô sản xuất lớn, hiện đại là yêu cầu
không thể thiếu trong sản xuất công nghiệp. Trên cơ sở kế thừa dây chuyền

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

I
I
I
I


X
X
â
â
y
y


d
d
ự
ự
n
n
g
g


t
t
h
h

u
u
ậ
ậ
t
t


t
t
o
o
á
á
n
n


đ
đ
i
i
ề
ề
u
u


k
k

h
h
i
i
ể
ể
n
n


t
t
ự
ự


đ
đ
ộ
ộ
n
n
g
g


q
q
u
u

á
á


t
t
r
r
ì
ì
n
n
h
h


c
c
ắ
ắ
t
t


n
n
h
h
ô
ô

m
m


2
2
.
.
1
1
.
.


Q
Q
u
u
y
y


t
t
r
r
ì
ì
n
n

h
h


c
c
ô
ô
n
n
g
g


n
n
g
g
h
h
ệ
ệ


v
v
à
à

h
h
o
o
ạ
ạ
t
t


đ
đ
ộ
ộ
n
n
g
g


c
c
ủ
ủ
a
a


d
d

â
â
y
y


c
c
h
h
u
u
y
y
ề
ề
n
n


s
s
ả
ả
n
n


x
x

u
u
ấ
ấ
t
t


n
n
h
h
ô
ô
m
m


đ
đ
ị
ị
n
n
h
h


h
h

ì
ì
n
n
h
h


2
2
.
.
1
1
.
.
1
1




S
S
ơ
ơ


đ
đ

ồ
ồ


c
c
ô
ô
n
n
g
g


n
n
g
g
h
h
ệ
ệ


c
c
ủ
ủ
a
a

d
d
â
â
y
y


c
c
h
h
u
u
y
y
ề
ề
n
n


s
s
ả
ả
n
n

x
x
u
u
ấ
ấ
t
t


n
n
h
h
ô
ô
m
m


đ
đ
ị
ị
n
n
h
h

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
20


Chú thích:


KT 1: Kiểm tra sau ép
KT 2: Kiểm tra sau kéo
KT 3: Kiểm tra sau cắt thanh
KT 4: Kiểm tra khi hóa già
KT 5: Kiểm tra nhiệt độ dung dịch, độ PH, nồng độ hóa chất, chất lợng rửa nớc
KT 6: Kiểm tra quá trình tiền xử lý sơn tĩnh điện
KT 7: Kiểm tra sản phẩm sau khi sơn
KT 8: Kiểm tra sản phẩm sau khi phủ Film
KT 9: Kiểm tra chuyển công đoạn bao gói sản phẩm sơn tĩnh điện
KT 10: Kiểm tra chuyển công đoạn bao gói sản phẩm Anốt
: Sản phẩm bạc
: Sản phẩm Anốt mạ màu không phủ bóng
: Sản phẩm Anốt mạ màu phủ bóng E.D

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

nhôm cố định và dao cắt chuyển động tịnh tiến và cắt thanh nhôm.
Khi cắt xong hệ thống rulô hạ xuống băng tải sẽ chuyển nhôm ra ngoài.
Khi đó bộ phận kéo thanh nhôm chạy về vị trí ban đầu với tốc độ 80mm/sec
tiếp xúc với 3 tiếp điểm làm cho động cơ chuyển động chậm và bộ phận kéo
thanh này dừng lại ở đối diện với bộ phận cắt.
Nếu trong buồng nung hết phôi thì pittông ép đợc kéo ra và buồng nung
nóng nhôm cũng đợc tịnh tiến lùi và gạt công tắc hành trình làm cho dao phía
trên cắt sát phần phôi nhôm thừa ở đầu khuôn nhôm, phần thừa này sẽ đợc
chuyển xuống thùng phế liệu làm dới lòng đất. Sau khi cắt xong buồng nung
đợc tịnh tiến sát với khuôn nhôm và tác động vào tiếp điểm làm bộ phận
chuyển phôi từ giá đỡ lên đồng trục pittông ép và tiếp tục quá trình ép nhôm.
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
22
Khi giá đỡ chuyển xuống thì tác động cho bộ phận cắt nhôm tiếp tục
hoạt động cắt phôi nhôm.
Khi băng tải chuyển nhôm sang khâu kéo căng thanh nhôm (kéo bằng
thuỷ lực) gồm một đầu giữ chặt một đầu của thanh nhôm, đầu kia giữ và kéo
căng thanh nhôm với một lực đợc nhà sản xuất đặt sẵn tơng ứng với từng
loại thanh nhôm. Kéo căng thanh nhôm có tác dụng làm thẳng và tăng mômen
uốn. Sau khi kéo căng sẽ có bộ phận (con ngời) kiểm tra sau kéo.
Nếu kiểm tra kéo đạt yêu cầu, băng tải chuyển sang khâu cắt thanh. Bộ
phận này sẽ cắt thanh nhôm theo nhiều đoạn khác nhau (3m, 4m, 5m, 6m,
7m). Và sau khi cắt xong các thanh nhôm sẽ đợc kiểm tra xem có đạt yêu
cầu hay không. Nếu không đạt các thanh nhôm sẽ đợc chuyển xuống thùng
phế liệu.
Nếu đạt yêu cầu các thanh nhôm sẽ đợc đa vào lò hóa già bằng gas
nung đến 200
0

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

o
ữ 20
o
C), rửa thu hồi R01 (độ PH 7,8ữ
8,5; độ dẫn điện <250, %ED <0,35%), rửa thu hồi R02 (độ PH 7,8 ữ 8,5; độ dẫn điện
<180). Sau khâu rửa thu hồi R02 sẽ đợc chuyển sang các khâu sấy, kiểm tra chuyển
công đoạn bao gói sản phẩm Anốt, bao gói và chuyển vào kho thành phẩm. Trong quá
trình này từ khi khử Acid đến rửa thu hồi R02 đều đợc kiểm tra nhiệt độ dung dịch
làm việc, độ PH, nồng độ hoá chất, chất lợng nớc rửa.
Nếu sản phẩm cần sơn tĩnh điện, phủ Film thì chuyển sang xởng sơn và
phủ Film.
Sản phẩm đa vào khử kiềm, khử kiềm xong chuyển sang rửa nớc, khử Acid,
rửa nớc, rửa nớc DI, cromat tự do, rửa nớc DI, sấy khô. Từ khâu khử kiềm đến rửa
nớc DI đều đợc kiểm tra nhiệt độ dung dịch làm việc, độ PH, nồng độ hoá chất, chất
lợng nớc rửa. Sau khi sấy khô sản phẩm đa vào kiểm tra quá trình tiền xử lý sơn tĩnh
điện, và sau đó đợc đa vào các khâu sơn tĩnh điện, lò trùng hợp cuối cùng đợc kiểm
tra sau khi sơn và chuyển công đoạn bao gói sơn tĩnh điện. Còn sản phẩm cần bao Film
sẽ đợc đa vào các khâu bao Film, sau đó hàn Film và hút chân không, hấp Film, cuối
cùng sản phẩm đợc kiểm tra sau khi phủ Film và chuyển công đoạn bao gói sản phẩm
sơn tĩnh điện.
2.2. Thuật toán điều khiển mô hình điều khiển tự động quá trình cắt nhôm
2.2.1. Yêu cầu công nghệ
Trong dây chuyển sản xuất nhôm định hình, các khâu trong dây chuyền đều có
ý nghĩa quyết định đến sản phẩm cuối cùng. Trong đó quá trình cắt nhôm cũng là một
khâu quan trọng. Ta muốn có sản phẩm đẹp và có độ dài đạt tiêu chuẩn mà nhà sản
xuất yêu cầu thì quá trình cắt nhôm phải đạt độ chính xác và có độ thẩm mỹ cao.
Muốn đạt đợc những yêu cầu đó thì trong quá trình cắt nhôm phải đạt độ chính
xác trong từng khâu của quá trình. Trong đó khâu ép chắt thanh nhôm, và khâu chuyển
động dao cắt phải hợp lý. Nếu nhôm không đợc ép chặt thì nhôm cắt không đợc
bằng phẳng, khi đó thanh nhôm sẽ bị chéo, và làm cong thanh nhôm. Chính vì vậy, quá

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