Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng bộ điều khiển lò tôi dao cắt giấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN
TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG
BỘ ĐIỀU KHIỂN LÒ TÔI DAO CẮT GIẤY
CHUYÊN NGÀNH : TỰ ĐỘNG HÓA
MÃ SỐ :

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HCM, 12-2015


I

LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn
Cán bộ hướng dẫn khoa học :.......................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị)
TS. Ngô Mạnh Dũng
Cán bộ chấm nhận xét 1 :.............................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị)
TS. Phạm Công Thành

Cán bộ chấm nhận xét 2 :.............................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị)
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Giao thông vận tải Tp.HCM
vào ngày 31 tháng 12 năm 2015
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1.
2.
3.
4.
5.

PGS. TS. Đồng Văn Hướng
TS. Ngô Mạnh Dũng
TS. Phạm Công Thành
TS. Võ Nguyên Sơn
TS. Nguyễn Hữu Chân Thành

Chủ tịch Hội đồng;
Ủy viên, phản biện;
Ủy viên, phản biện;
Ủy viên, thư ký;
Ủy viên.

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA

II

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực
và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này.
Tác giả luận văn
Tạ Nguyễn Minh Đức


III

MỤC LỤC
Trang
Lời cam đoan....................................................................................................II
Mục lục............................................................................................................III
Danh mục hình vẽ.............................................................................................V
Danh mục bảng biểu.....................................................................................VIII
Lời cảm ơn......................................................................................................IX
Lời nói đầu........................................................................................................X
Chương 1: Tổng quan.....................................................................................3
1. Đặt vấn đề.............................................................................................3
2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................7
3. Nội dung nghiên cứu.............................................................................8
4. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu...............................................13
Chương 2: Cơ sở lý thuyết............................................................................20
1. Quy trình công nghệ chế tạo dao cắt giây...........................................20
2. Quy trình công nghệ tôi dao cắt giấy..................................................22

3. Điều khiển PID cho quá trình tôi dao cắt giấy...................................24
Chương 3: Nhận dạng hệ thống và bộ điều khiển PID..............................31
1. Các giải pháp nhận dạng hệ thống.....................................................31
2. Bộ điều khiển PID...............................................................................34
3. Lập trình mô phỏng hệ thống..............................................................39
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển và mô phỏng hệ thống.........................43
1. Phương pháp thiết kế bộ điều khiển lò tôi dao....................................43
2. Phương pháp nhận hệ thống lò tôi dao...............................................48
3. Mô phỏng hệ thống điều khiển PID.....................................................71
Chương 5: Thi công hệ thống và xây dựng phần mềm giám sát...............75
1. Sơ đồ hệ thống.....................................................................................75


IV

2. Giải thuật điều khiển...........................................................................78
3. Lập trình điều khiển

79


IV

4. Giao diện vận hành tủ điện điều khiển................................................84
5. Thiết bị tủ điện điều khiển...................................................................86
6. Tủ điện thực tế.....................................................................................91
Chương 6: Kết luận và đề nghị....................................................................92
1. Các kết quả đạt được...........................................................................92
2. Kiến nghị hướng phát triển.................................................................92
Tài liệu tham khảo...........................................................................................94

Phụ lục.............................................................................................................95


V

DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 1.1. Lò nhiệt công nghiệp....................................................................................4
Hình 1.2. Lưu đồ thuật giải phương pháp điều khiển ON/OFF...................................5
Hình 1.3. Sơ đồ điều khiển PID mờ.............................................................................7
Hình 1.4. Công ty TNHH Quốc tế Z.C. Việt Nam......................................................9
Hình 1.5. Cấu tạo lưỡi dao cắt giấy............................................................................10
Hình 1.6. Bề mặt cắt lưỡi dao cắt giấy.......................................................................11
Hình 1.7. Hình dạng cắt lưỡi dao cắt giấy.................................................................11
Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo lò tôi của công ty Z.C. Việt Nam........................................12
Hình 1.9. Lò tôi dao cắt giấy thực tế tại công ty Z.C. Việt Nam...............................13
Hình 1.10. Lò nhiệt trong công nghiệp......................................................................14
Hình 1.11. Thí nghiệm xác định hàm truyền lò nhiệt................................................14
Hình 1.12. Đặc tính trạng thái của lò nhiệt................................................................15
Hình 1.13. Mô hình lò nhiệt.......................................................................................16
Hình 1.14. Sơ đồ khối cấu trúc lò nhiệt.....................................................................17
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển..........................................................................25
Hình 2.2. Cấu trúc bộ điều khiển PID........................................................................26
Hình 2.3. Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị KP (KI, KD = hằng số).....................27
Hình 2.4. Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị KI (KP, KD = hằng số).....................29
Hình 2.5. Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị KD (KI, KP = hằng số).....................30
Hình 2.6. Sơ đồ PID kết hợp với bộ Anti – Windup.................................................30
Hình 3.1. Tín hiệu vào – ra hàm truyền khâu quán tính bậc một..............................31
Hình 3.2. Tín hiệu vào – ra hàm truyền khâu quán tính bậc một có trễ....................32
Hình 3.3. Đáp ứng của hệ thống với phương pháp Ziegler – Nichols

35


VI

Hình 3.4. Đáp ứng của hệ thống khi hiệu chỉnh Cohen – Coon................................36
Hình 3.5. Đáp ứng của hệ thống đối với phương pháp Wang – Juang – Chan.........37
Hình 3.6. Mô hình điều khiển lò nhiệt bằng phần mềm............................................38
Hình 3.7. Sơ đồ khối Real–time Workshop...............................................................40
Hình 3.8. Card NI 6052E............................................................................................42
Hình 4.1. Lò nhiệt của công ty Z.C. Việt Nam..........................................................43
Hình 4.2. Mô hình hệ thống lò tôi dao vòng hở.........................................................46
Hình 4.3. Đáp ứng vòng hở của hệ thống lò tôi dao..................................................46
Hình 4.4. Chương trình khảo sát đặc tính vòng hở của hệ thống..............................48
Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn đáp ứng vòng hở của hệ thống........................................49
Hình 4.6. Chương trình thu thập dữ liệu....................................................................51
Hình 4.7. Cửa sổ Indent Tool.....................................................................................51
Hình 4.8. Cửa sổ Import Data....................................................................................52
Hình 4.9. Đồ thị biểu diễn tín hiệu input và output của các mẫu dữ liệu..................53
Hình 4.10. Polynomial Models...................................................................................54
Hình 4.11. Nhận dạng mô hình miền rời rạc..............................................................54
Hình 4.12. So sánh ngõ ra các mô hình ARX với ngõ ra hệ thống...........................56
Hình 4.13. Sai số của các mô hình ARX....................................................................56
Hình 4.14. Giản đồ cực – zero của các mô hình ARX..............................................57
Hình 4.15. So sánh ngõ ra mô hình ARMAX với ngõ ra hệ thống...........................58
Hình 4.16. So sánh ngõ ra các mô hình OE với ngõ ra hệ thống..............................59
Hình 4.17. Giản đồ cực – zero của các mô hình OE..................................................59
Hình 4.18. So sánh ngõ ra các mô hình BJ với ngõ ra hệ thống................................60
Hình 4.19. Giản đồ cực – zero của các mô hình BJ

61


VII

Hình 4.20. Cửa sổ Process Models............................................................................62
Hình 4.21. Đáp ứng quá độ của hệ thống trong khoảng thời gian đầu......................64
Hình 4.22. So sánh ngõ ra mô hình P2DZ với ngõ ra hệ thống.................................65
Hình 4.23. Giản đồ cực – zero của mô hình P2DZ....................................................65
Hình 4.24. Đáp ứng quá độ của mô hình P2DZ.........................................................66
Hình 4.25. Chương trình dự đoán thông số mô hình.................................................67
Hình 4.26. So sánh đáp ứng quá độ của hàm truyền dự đoán và hệ thống...............67
Hình 4.27. So sánh ngõ ra mô hình P3DZ với ngõ ra hệ thống.................................68
Hình 4.28. Giản đồ cực – zero của mô hình P3DZ....................................................69
Hình 4.29. So sánh đáp ứng quá độ của mô hình P3DZ với hệ thống......................69
Hình 4.30. Cấu trúc điều khiển...................................................................................70
Hình 4.31. Cấu trúc bộ điều khiển PID......................................................................71
Hình 4.32. Đồ thị biểu diễn đáp ứng của hệ khi Kcrit = 0,92......................................71
Hình 4.33. Đáp ứng ngõ ra của mô hình khi có bộ điều khiển PID..........................72
Hình 5.1. Lưu đồ PID.................................................................................................74
Hình 5.2. Mô hình điều khiển nhiệt độ......................................................................75
Hình 5.3. Sơ đồ khối tủ điện điều khiển nhiệt độ......................................................75
Hình 5.4. Lưu đồ giải thuật điều khiển nhiệt độ........................................................77
Hình 5.5. Giao diện HMI chính..................................................................................83
Hình 5.6. Giao diện Setup..........................................................................................84
Hình 5.7. Giao diện Auto...........................................................................................84
Hình 5.8. Giao diện Manual.......................................................................................85
Hình 5.9. Giao diện Help............................................................................................85
Hình 5.10. PLC S7-200..............................................................................................86

Hình 5.11. Bộ điều khiển nguồn.................................................................................87
Hình 5.12. Cảm biến Thermocouple loại K...............................................................90
Hình 5.13. Màn hình HMI TouchWin TP65..............................................................90
Hình 5.14. Tủ điện thực tế..........................................................................................91


VII


VIII

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1. Tác động của việc tăng các thông số xác lập............................................27
Bảng 3.1. Xác định thông số cho bộ điều khiển PID
bằng phương pháp Ziegler – Nichols..................35
Bảng 3.2. Lựa chọn bộ điều khiển theo phương pháp CHR......................................35
Bảng 3.3. Các tham số bộ PID theo phương pháp CHR............................................36
Bảng 3.4. Các tham số điều khiển của phương pháp Cohen – Coon........................37
Bảng 3.5. Các thông số điều khiển của phương pháp Tyreus – Luyben...................38
Bảng 5.1. Bảng địa chỉ đầu ra....................................................................................79
Bảng 5.2. Bảng địa chỉ đầu vào..................................................................................79
Bảng 5.3. Thông số kỹ thuật của PLC S7-200...........................................................86


IX

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn, tác giả trân trọng cảm ơn các cơ quan
đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ: Khoa Cơ khí và Viện Đào tạo Sau đại

học của Trường Đại học Giao thông vận tải Tp.HCM; Phòng thí
nghiệm Cơ điện tử, phòng thí nghiệm Điều khiển tự động của
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM.
Tác giả vô cùng cảm ơn PGS.TS Đặng Thiện Ngôn đã định
hướng và hướng dẫn thực hiện luận văn, và gửi lời cảm ơn chân
thành đến TS. Võ Công Phương đã giúp đỡ trong quá trình thực
hiện luận văn. Xin cảm ơn TS.Vũ Quang Huy đã cung cấp các tài
liệu quý báu trong quá trình thực hiện luận văn. Cảm ơn các thầy, cô
giáo Bộ môn Tự động hóa, Khoa Điện, Trường đại học giao thông
vận tải Tp.HCM.
Trong quá trình làm tác giả đã có trao đổi và gửi cảm ơn tới
ThS. Dương Thế Phong và nhiều người bạn nữa đã nhiệt tình cung
cấp các tài liệu quý báu.
Thủ Đức, tháng 12 năm 2015
Tạ Nguyễn Minh Đức


X

LỜI NÓI ĐẦU
Điều khiển tự động là một lĩnh vực góp phần quan trọng vào sự
phát triển của nền công nghiệp hiện đại ngày nay và để theo kịp tốc
độ phát triển ấy đòi hỏi chúng ta có nguồn nhân lực có trình độ để
tiếp thu công nghệ ấy. Làm thế nào để có thể theo kịp với nền công
nghiệp hiện đại của thế giới hiện nay? Muốn đạt được điều đó, đòi
hỏi nguồn nhân lực của chúng ta phải có chuyên môn, đủ trình độ để
làm chủ kiến thức, vận dụng vào quy trình sản xuất một cách hợp lý
và hiệu quả.
Dựa trên sự phát triển của nền công nghiệp hiện nay và yêu cầu
thực tế từ công ty Z.C. Việt Nam, tác giả tiến hành thực hiện đề tài

“Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng bộ điều khiển lò tôi dao cắt
giấy” nhằm mục đích điều khiển và giám sát hệ thống lò tôi dao của
công ty Z.C. Việt Nam. Nội dung bao gồm khâu thiết kế, chế tạo,
nhận dạng hàm truyền mô hình và điều khiển nhiệt độ của mô hình
lò nhiệt để phục vụ quy trình công nghệ chế tạo dụng cụ cắt.
Sau thời gian thực hiện, kết quả đạt được là tìm được hàm
truyền mô tả hệ thống lò nhiệt và điều khiển được nhiệt độ của lò
bằng phương pháp dùng bộ điều khiển PID, từ đó đạt được mục tiêu
kiểm chứng được các lý thuyết về điều khiển quá trình và ứng dụng
vào trong thực tế sản xuất.
Tuy nhiên, do kiến thức còn nhiều hạn chế nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót, tác giả mong nhận được sự góp ý kiến tích cực
của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn
thiện hơn.
Thủ Đức, tháng 12 năm 2015
Tạ Nguyễn Minh Đức


XI

ABSTRACT
DESGIGN AND CONTROL HEATER FURNACE MODEL
In this project, we research on heating process of heater furnace
including system design, model implementation, model
identification and temperature control.
About system hardware, I design and implement a complete
model. I use heating resistors to heat the model, and use PCI 6052E
card for data acquisition. About software, I use System
Identification Toolbox to identify the system and use PID controller
to control the system temperature.

The transfer function of model is identified and PID controller
is applied to control the temperature output of the furnace. So, I
achieve the target – verify the theory of process control by
experimental model.
Thuduc, 12/2015
Ta Nguyen Minh Duc


15

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
1. Đặt vấn đề
Nhiệt độ là một trong những thành phần vật lý rất quan trọng. Việc thay đổi
nhiệt độ của một vật chất ảnh hưởng rất nhiều đến cấu tạo, tính chất, và các đại
lượng vật lý khác của vật chất. Ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ của một chất khí sẽ làm
thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong bình. Vì vậy, trong nghiên cứu khoa
học, trong công nghiệp và trong đời sống sinh hoạt, thu thập các thông số và điều
khiển nhiệt độ là điều rất cần thiết.
Trong các lò nhiệt, máy điều hoà, máy lạnh hay cả trong lò viba, điều khiển
nhiệt độ là tính chất quyết định cho sản phẩm ấy. Trong ngành luyện kim, cần phải
đạt đến một nhiệt độ nào đó để kim loại nóng chảy, và cũng cần đạt một nhiệt độ
nào đó để ủ kim loại nhằm đạt được tốt các đặc tính cơ học như độ bền, độ dẻo, độ
chống gỉ sét… Trong ngành thực phẩm, cần duy trì một nhiệt độ nào đó để nướng
bánh, để nấu, để bảo quản.

1.1. Tổng quan về lò tôi dao
Lò tôi (lò nhiệt, lò nung) là khâu quan trọng để quyết định chất lượng sản
phẩm nhưng đó là vùng khó kiểm soát được nhiệt độ tôi nên sản phẩm làm ra chất

lượng chưa cao. Hiện tại, quá trình điều khiển nhiệt độ dựa trên cơ sở người vận
hành so sánh nhiệt độ thực tế và nhiệt độ đặt để điều chỉnh van chắn nhằm thay đổi
lưu lượng gió để thay đổi nhiệt độ, giảm kích thước puli truyền động/động cơ
nhưng lượng tiêu thụ điện giảm vẫn không đáng kể.
Với phương pháp điều khiển này vừa mang tính thủ công và chất lượng hệ
thống không ổn định phụ thuộc vào yếu tố con người. Vậy, điều khiển nhiệt độ tự
động và tiết kiệm điện là theo yêu cầu đặt ra là rất cấp thiết cần được quan tâm
nghiên cứu.


16

Hình 1.1. Lò nhiệt công nghiệp.

Để điều khiển nhiệt độ lò tôi với các phương pháp điều khiển kinh điển thì
phải biết chính xác các thông số và kiểu của đối tượng cần điều khiển. Để khắc
phục nhược điểm trên thì điều khiển mờ là một giải pháp, logic mờ đóng vai trò
quan trọng trong các hệ thống điều khiển hiện đại, vì nó đáp ứng tốt các chỉ tiêu kỹ
thuật, tính bền vững và ổn định cao, dễ thay đổi và lập trình.

1.2. Các phương pháp điều khiển lò nhiệt
Ổn định các tham số của đối tượng điều khiển như nhiệt độ, tốc độ… là mối
quan tâm hàng đầu khi thiết kế hệ thống điều khiển. Để thực hiện việc này thì công
việc đầu tiên là xác định mô hình toán học của đối tượng điều khiển.
Trong lý thuyết điều khiển tự động thì việc xác định mô hình của đối tượng
điều khiển là một bước rất quan trọng trước khi xác định thuật toán và các tham số
điều khiển. Để xác định mô hình toán học của đối tượng điều khiển đến nay có các
phương pháp:

• Dựa trên các phương trình toán học mô tả mối quan hệ giữa các đại

lượng của đối tượng và các tham số của đối tượng.
• Dựa trên đường cong thực nghiệm của đối tượng.


17

1.2.1. Phương pháp ON/OFF
Phương pháp điều khiển ON/OFF là lặp lại trạng thái đóng ngắt nguồn cung
cấp cho hệ thống điều khiển theo điểm đặt, khi nhiệt độ của lò dưới nhiệt độ đặt thì
ngõ ra đóng ngắt nguồn là ON và OFF khi nhiệt độ trong lò cao hơn nhiệt độ đặt.
Đây là phương pháp điều khiển đơn giản, dễ thiết kế và giá thành rẻ, nhưng
điều khiển sẽ bị dao động xung quanh nhiệt độ được đặt chứ không ổn định.
Phương pháp này thường được dùng trong những đối tượng cho phép khoảng nhiệt
rộng. Phương pháp này ứng dụng tốt nhất cho hệ thống điều khiển khi nhiệt độ tăng
lên chậm và sai phân G giữa cân bằng nhiệt ngõ ra là ON và khi ngõ ra là OFF nhỏ.

Hình 1.2. Lưu đồ thuật giải phương pháp điều khiển ON/OFF.


18

1.2.2. Phương pháp PID
Hệ thống điều khiển vòng kín là hệ thống sẽ xác định sai khác giữa trạng thái
mong muốn và trạng thái thực (sai số) và tạo ra lệnh điều khiển để loại bỏ sai số.
Điều khiển PID thực hiện ba cách phát hiện và hiệu chỉnh sai số này.
Hệ thống điều khiển có thể sử dụng P, PI, PD hoặc PID để hiệu chỉnh sai số.
Nhìn chung, vấn đề đặt ra là “hiệu chỉnh” hệ thống bằng cách lựa chọn những giá trị
thích hợp trong ba cách nêu trên.
Phương trình trong miền thời gian:
(1.1)

Hàm truyền:
(1.2)
1.2.3. Phương pháp FUZZY
Trong lĩnh vực tự động hóa, việc điều khiển các đối tượng như nhiệt độ, áp
suất, lưu lượng, độ ẩm, vận tốc, gia tốc… luôn là một bài toán khó vì tính chất phi
tuyến của các đối tượng này. Phương pháp điều khiển mờ (Fuzzy logic) đưa ra cách
thức điều khiển dựa trên các luật điều khiển gần với suy nghĩ của con người thay vì
dựa trên các phương trình toán học phức tạp.
Có thể nói trong lĩnh vực điều khiển, bộ PID được xem như một giải pháp đa
năng cho các ứng dụng điều khiển analog cũng như digital. Việc thiết kế bộ PID
kinh điển thường dựa trên phương pháp Ziegler – Nichols, Offerein, Reinish…
Ngày nay, người ta thường sử dụng kỹ thuật hiệu chỉnh PID mềm (dựa trên phần
mềm). Đây cũng chính là cơ sở của thiết kế PID mờ hay PID thích nghi.
Một bộ điều khiển mờ gồm 3 khâu cơ bản:

• Khâu mờ hóa
• Thực hiện luật hợp thành
• Khâu giải mờ


19

Hình 1.3. Sơ đồ điều khiển PID mờ.

Mô hình toán của bộ PID mờ:
(1.3)
Hàm truyền:
(1.4)

2. Mục tiêu nghiên cứu

Hiện nay, khi sản xuất các dụng cụ cắt giấy, đa số các công ty còn sử dụng
thiết bị ngoại nhập nhưng phụ tùng thay thế được sản xuất ở trong nước. Điều này
đem lại nhiều khó khăn trong quá trình sản xuất. Hơn nữa, dao cắt giấy là chi tiết
quan trọng nhưng cũng thường hay hư hỏng và có tần suất thay thế lớn. Các loại
dao cắt được gia công, chế tạo trong nước tại các cơ sở có lò luyện (lò nung). Tuy
nhiên, công việc tôi còn khá thủ công, đa số các thiết bị phụ thuộc hoàn toàn vào bộ
điều khiển và chương trình hệ thống nhập từ nước ngoài.
Xuất phát từ yêu cầu cần cải thiện chất lượng của lò tôi dao, kiểm soát năng
lượng, điều khiển nhiệt độ ổn định… mục tiêu của luận văn nhằm đưa ra giải pháp
điều khiển quá trình tôi và xây dựng phần mềm thu thập và giám sát chất lượng sản
phẩm thông qua biểu đồ nhiệt và thời gian.


20

• Tìm hiểu quá trình tôi dao cắt phục vụ ngành giấy tại nhà máy Quốc tế
ZC Việt Nam – Khu chế xuất Tân Thuận, Quận 7, Tp. HCM.

• Đề xuất phương án điều khiển kiểm soát quá trình tôi cho lò tôi của công
ty ZC Việt Nam.

• Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển hệ thống lò tôi.
• Ứng dụng bộ điều khiển PID vào quá trình điều khiển nhiệt độ lò tôi.
• Xây dựng phần mềm giao diện điều khiển và giám sát chất lượng sản
phẩm qua biểu đồ nhiệt.

• Thực hiện quy trình lắp đặt hệ thống điều khiển và phần mềm giám sát
thực tế tại nhà máy.

3. Nội dung nghiên cứu

3.1. Giới thiệu công ty Z.C. Việt Nam
Công ty TNHH Quốc tế Z.C (Việt Nam) là công ty trực thuộc công ty Zenith
Cutter Co., Mỹ. Được thành lập năm 1923, và có 85 năm kinh nghiệm sản xuất dao
công nghiệp phục vụ nhiều ngành công nghiệp, bao gồm giấy carton, giấy, nhựa,
nông nghiệp, gỗ, gỗ băm và vải sợi…
Ngành nghề kinh doanh:

• Lưỡi dao cắt, dao cắt công nghiệp.
Sản phẩm và dịch vụ:

• Dao cắt công nghiệp.

• Dao tạo sóng.

• Dao cắt và phụ kiện.

• Dao tinh chế.

• Dao máy nhựa.


21

Hình 1.4. Công ty TNHH Quốc tế Z.C. Việt Nam.

Hồ sơ công ty:

•
•
•

•
•
•

Tên công ty
Loại hình
Mã số thuế
Năm thành lập
Thị trường chính
Địa chỉ

: Công ty TNHH Quốc tế Z.C Việt Nam.
: Nhà sản xuất.
: 0300761728.
: 1996.
: Tp. HCM.
: Khu C, Lô S 30B-32-33-34-35-36, Đường Số 19,

KCX Tân Thuận, P. Tân Thuận Đông, Quận 7, Tp. HCM.
• Điện thoại
: (08) 37701688, 37701689,
37700264.
• Mail
• Website

:
:

3.2. Đặc điểm công nghệ của dao cắt giấy
3.2.1. Các thông số kỹ thuật cơ bản

37700263,


22

Dao cắt giấy là một dạng chi tiết trong họ chi tiết dạng đĩa (B ≤ 0,25D), là
một loại chi tiết hình tròn có chiều dày nhỏ hơn nhiều so với đường kính chi tiết
dao. Dao cắt giấy có chức năng xén, cắt giấy vì vậy nó không phải chịu lực lớn
nhưng chịu mài mòn khá cao, lưỡi cắt phải rất sắc mới đảm bảo công việc xén
cắt. Do đặc thù của điều kiện làm việc nên dao không thể được mài sắc thường
xuyên, vì vậy dao sẽ được làm bằng thép hợp kim.

Hình 1.5. Cấu tạo lưỡi dao cắt giấy.

Điều kiện làm việc của dao:

1) Trong quá trình làm việc lưỡi cắt luôn chịu ma sát và mài mòn.
2) Lực cắt nhỏ, nhiệt độ làm việc không cao.
3) Thời gian làm việc liên tục.
Bề mặt làm việc chủ yếu của dao cắt giấy là bề mặt lưỡi cắt của dao. Cụ thể
ta cần đảm bảo các điều kiện kỹ thuật sau đây:

• Độ không vuông góc giữa tâm lỗ và mặt đầu
• Độ không song song giữa 2 mặt đầu
• Độ cứng đạt

: 0,01mm
: 0,1mm
: 52 ÷ 55HRC

23

•
•
•
•

Đường kính lỗ đạt
Lưỡi cắt có độ nhám
Mặt đầu có độ nhám đạt
Độ nhám các bề mặt còn lại đạt

: CCX7 f110+0,03
: Ra = 0,63
: Ra = 1,25
: Ra = 2,5

Hình 1.6. Bề mặt cắt lưỡi dao cắt giấy.

3.2.2. Các yêu cầu về gia công dao cắt giấy

Hình 1.7. Hình dạng lưỡi dao cắt giấy công nghiệp.

Tính công nghệ trong kết cấu là những đặc điểm về kết cấu cũng như những
yêu cầu kỹ thuật ứng với chức năng làm việc của chi tiết gia công. Nó có ý nghĩa
quan trọng trong việc nâng cao tính công nghệ, giảm khối lượng lao động, tăng
hệ số sử dụng vật liệu và hạ giá thành sản phẩm.

24

Về tính công nghệ trong kết cấu khi gia công cơ, thì chi tiết có những điểm
cần chú ý sau:

• Chi tiết có thành mỏng nên trong quá trình gia công, vấn đề biến
dạng hướng kính (cần được lưu ý).

• Kết cấu của dao phải được đảm bảo độ đảo mặt đầu.
• Với dao, kích thước không lớn lắm phôi nên chọn là phôi dập và vì
để đảm bảo cơ tính của dao.

• Chiều dày dao mỏng nên khi nhiệt luyện có hiện tượng cong vênh,
phải đảm bảo độ cong vênh là 0,08 trên 25mm.

• Trừ hai mặt của lưỡi cắt, các bề mặt còn lại không đòi hỏi phải yêu
cầu cao khi gia công.

• Kết cấu của dao thuận lợi cho việc chọn chuẩn thô và chuẩn tinh
thống nhất.

• Các lỗ rất thuận lợi trong việc sản xuất loạt lớn.

Hình 1.8. Sơ đồ cấu tạo lò tôi của công ty Z.C. Việt Nam.

Hiểu được tầm quan trọng của việc điều khiển nhiệt độ lò tôi dao cắt giấy, cụ
thể là ở Công ty Z.C Việt Nam nên tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế và xây
dựng bộ điều khiển nhiệt độ lò tôi dao cắt giấy”. Trên cơ sở nghiên cứu khả năng

25

triển khai ứng dụng lý thuyết điều khiển vào thực tế cho hệ thống điều khiển lò tôi
của Công ty Z.C. Việt Nam.

Hình 1.9. Lò tôi dao cắt giấy thực tế tại công ty Z.C. Việt Nam.

Bên cạnh đó vấn đề tiết kiệm điện năng trong quá trình sử dụng công nghệ
cũng là vấn đề cần quan tâm khi nước ta hiện nay đang thiếu điện và các nhà máy xí
nghiệp cần áp dụng đúng thiết bị, công nghệ vào quá trình điều khiển để giảm lượng
tiêu thụ điện và giảm được chi phí khi sử dụng điện.

4. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cơ sở nghiên cứu
Trong những thập niên gần đây nhiều phương pháp điều khiển đã được phát
triển và sử dụng để điều khiển các đối tượng khác nhau như điều khiển tối ưu, điều
khiển thích nghi, điều khiển mờ, mạng neuron nhân tạo, điều khiển trượt… Các đối
tượng trong thực tế đa phần là hệ phi tuyến và việc xây dựng bộ điều khiển cho các
đối tượng phi tuyến gặp nhiều khó khăn do tính toán phức tạp.