Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại để nâng cáo chất lượng điều khiển và giám sát dây chuyền công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng của công ty tnhh toàn mỹ hải phòng

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường Đại học mỏ - địa chất Hà Nội

Bùi xuân khương

Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại
để nâng cao chất lượng điều khiển và giám sát
dây chuyền công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng
của công ty tnhh toàn mỹ- hải phòng

Chuyên ngành : Tự động hóa
MÃ số

: 60.52.60

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS. đào văn tân

Hà Nội - 2009


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng Tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
nào khác.

Tác giả luận văn

Bùi Xuân Khương

Lời cảm ơn
Luận văn Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại để nâng cao
chất lượng điều khiển và giám sát dây chuyền công nghệ ép nhựa bao bì màng
mỏng của Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng được hoàn thành với sự nỗ lực
nghiêm túc của bản thân, sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn và các bạn đồng
nghiệp.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy giáo PGS.TS Đào Văn Tân đà hướng dẫn,
định hướng cho Tôi trong quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các Thầy giáo trong Bộ môn Tự đông
hoá xí nghiệp Mỏ và Dầu khí, Khoa Cơ - Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất đà tận
tình hướng dẫn và đóng góp ý kiến trong quá trình Tôi thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, công nhân viên, đặc biệt là Ông
Nguyễn Sĩ Nghĩa Phó giám đốc Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng đà giúp đỡ Tôi
trong quá tr×nh t×m hiĨu, thu thËp sè liƯu tõ thùc tÕ về ứng dụng các bộ điều khiển
hiện đại trong dây chuyền ép nhựa bao bì màng mỏng của Công ty TNHH Toàn Mỹ,
Hải Phòng.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới các Thầy giáo, Cô giáo trong Bộ môn
Tự động hoá, Khoa Điện, Ban giám hiệu Trường đại học công nghiệp Quảng Ninh
đà tạo điều kiện thuận lợi về thời gian và động viên cổ vũ Tôi trong quá trình Tôi
thực hiện đề tài. Với thời gian và kiến t hức có hạn chắc chắn luận văn sẽ còn nhiều
thiếu sót, kính mong thầy, cô và các bạn đồng nghiệp góp ý để luận văn được hoàn
thiện hơn.

Tác giả luận văn

Bùi Xuân Khương

-1-

Mục lục
Trang
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục

1

Bảng các kí hiệu và chữ vi ết tắt

4

Danh mục các bảng

5

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

6

Mở đầu

10

Chương 1

12

Tổng quan về dây chuyền công nghệ ép nhựa bao bì màng

12

mỏng của Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng

1.1.Các kiểu máy ép nhựa có trên thị trường hiện nay

12

1.1.1.Máy ép nhựa kiểu nằm - hệ thống điều khiển thuỷ lực (hình 1.1)

12

1.1.2.Máy ép nhựa kiểu nằm - hệ thống điều khiển điện (hình 1.2)

14

1.1.3.Máy ép nhựa kiểu nằm - hệ thống điều khiển điện - thuỷ lực (hình

14

1.3 )
1.1.4.Máy ép nhựa kiểu đứng - hệ thống điều khiển điện (hình 1.4)

15

1.1.5.Máy ép nhựa kiểu đứng - hệ thống điều khiển thuỷ lực (hình 1.5)

15

1.2.Trang thiÕt bÞ thủ lùc - khÝ nÐn cho hƯ thống điều khiển và chấp

16

hành của máy ép nhựa
1.3.Cấu tạo của máy ép nhựa

17

1.4.Công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng của Công Ty TNHH Toàn Mỹ

19

Chương 2

24

Phân tích và đánh giá chất lượng của hệ thống điều khiển

24

dây chuyền công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng của Công
ty TNHH Toàn Mỹ, hải Phòng

2.1. Hệ thống máy ép nhựa bao bì màng mỏng

24

2.1.1 Cấu tạo của một số bộ phËn chÝnh

24


-2-

2.1.2.Nguyên lý hoạt động

28

2.2. Hệ thống máy cắt nhựa bao bì màng mỏng của Công ty TNHH Toàn

29

Mỹ
2.2.1. Nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa màng mỏng

29

2.2.2. Cấu tạo của các bộ phận chính

30

2.2.3.Nguyên lý hoạt động

31

2.2.4.Các loại cảm biến

34

2.2.5. Quá trình công nghệ điều khiển của máy cắt bao bì màng mỏng

37

2.3.Thiết bị lập trình PLC

38

2.3.1.Giới thiệu về PLC

38

2.3.2.Vai trò của PLC

39

2.3.3.Cấu tạo PLC

40

2.3.4.Cấu trúc phần cứng của hƯ thèng PLC S7 -300

41

2.3.5.CÊu tróc bé nhí cđa CPU của S7 -300

43

2.3.6.Vòng quét của chơng trình

45

2.3.7.Kỹ thuật lập trình

46

Chương 3

57

Nhận dạng hệ thống, xây dựng sơ đồ cấu trúc và mô phỏng

57

hệ thống điều khiển ổn định nhiệt độ trong dây chuyền
công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng

3.1.Công nghệ và thông số th ực nghiệm lò nhiệt điện trở

57

3.2. Nhận dạng hệ thống lò nhiệt điện trở

58

3.2.1. Lý thuyết nhận dạng hệ thống

58

3.2.2. Nhận dạng hệ thống lò điện trở

66

3.3 Các phương pháp điều khiển lò nhiệt

67

3.3.1. Điều khiĨn On/Off

67

3.3.2. Bé ®iỊu khiĨn tû lƯ

67

3.3.3. Bé ®iỊu khiĨn tỷ lệ vi phân

68

3.3.4.Bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân - vi phân

69

3.3.5.Bộ điều khiển tỷ lệ - tÝch ph©n PI

69


-3-

3.4 Cơ sở lý thuyết về băm xung áp xoay chiều

69

3.5.Xây dựng mô hình Matlap hệ thống ổn định nhiệt độ lò điệ n trở và

74

tổng hợp bộ điều khiển PID.
3.5.1.Lựa chọn phương pháp tổng hợp tham số PID.

74

3.5.2.Xây dựng mô hình cấu trúc Matlab.

83

3.5.3. Kết quả mô phỏng trên Matlab Simulink

84

3.6.Môdule PID trong phần mềm Step7 -300

85

Chương 4

94

Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát máy ép nhựa

94

bao bì màng mỏng sử dụng phần mềm Wincc

4.1. Hệ thống điều khiển SCADA

94

4.1.1. Định nghĩa SCADA

94

4.1.2. Phân loại hệ thống SCADA

94

4.1.3. Những chuẩn đánh giá một hệ SCADA

95

4.1.4.Cấu trúc chung của hệ SCADA

96

4.2. Mô hình phân cấp chức năng

97

4.2.1. Mô hình phân cấp

97

4.2.2. Chức năng nhiệm vụ của từng cấp

99

4.3. Giới thiệu phần mềm WinCC

101

4.3.1. Các bước thao tác căn bản

102

4.3.2. Soạn thảo hình ảnh của quá trình

102

4.3.3. Hiển thị các biến của quá trình

102

4.3.4. Thiết lập các thông báo trong hệ thống

103

4.4. Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển giám sát dùng WinCC

103

Kết luận

104

Kiến nghị

106

Phụ lục

107


-4-

Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt
STT

Ký hiệu

Giải thích

1
2
3
4
5
6

7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

TNHH
QC
P. KH
KCS
VD
AT
Wincc
PLC S7-300
AI
AO
DI
DO
CPU

PC
XC
LCD
DI
DO
LAD
IFM
A/D
SCADA

Trách nhiệm hữu hạn
Quy cách
Phòng kế hoạch
Kiểm định chất lượng
Ví dụ
áptomat
Windows control center
Programmable Logic Control Step7 -300
Analog Input
Analog Output
Digital Input
Digital Output
Central Processing Unit
Personal Computer
Xung Cheng
Liquid Crystal Display
Digital Input
Digital Output
Ladder
Intergated Function Module

Analog/Digital
Supervisory Control And Data Acquisition

23

HMI

Human Machine Interface

24

OP

Operator Panel

25

TP

Touch Panel

26

CDC

Compact Digital Controller

27

RTU

Remote Teminal Unit

28

MES

Manufacturing Excution System

29

ERP

Enterprise Resource Planning


-5-

Danh mục các bảng
STT

Bảng

Nội dung

Trang

1

Bảng 1.1

Thông số kỹ thuật của động cơ điện trong máy sấy

22

2

Bảng 2.1

Máy ép nhựa màng mỏng DONGFENG

24

3

Bảng 2.2

Thông số kỹ thuật của bộ phát nhiệt

27

4

Bảng 2.3

Màn hình hiển thị của bảng điều khiển

33

5

Bảng 2.4

Thông số kỹ thuật của cảm biến tiếp liệu

36

6

Bảng 2.5

Thông số kỹ thuật của cảm biến hàn và cắt túi in

37

7

Bảng 3.1

Bảng số liệu đo thực tế hoạt động của lò

58

8

Bảng 3.2

9

Bng 3.3

Bảng thông số tiêu chuẩn Ziegler Nichols

82

10

Bảng 3.4

Mô t các tham số của bộ điều khiển

88

Sè liƯu nhiƯt ®é theo thời gian khi điện áp hiệu
dụng đặt vào 220V

66


-6-

Danh mục các hình vẽ và đồ thị
Stt

Hình

Nội dung

Trang

1

Hình 1.1

Máy Ðp nhùa kiĨu n»m - HƯ thèng ®iỊu khiĨn thủ lực

13

2

Hình 1.2

Máy ép nhựa kiểu nằm - Hệ thống điều khiển điện

14

3

Hình 1.3

Máy ép nhựa kiểu nằm - hệ thống điều khiển điện thuỷ lực

14

4

Hình 1.4

Máy ép nhựa kiểu đứng - hệ thống điều khiển điện

15

5

Hình 1.5

Máy ép nhựa kiểu ®øng - hƯ thèng ®iỊu khiĨn thủ lùc

15

6

H×nh 1.6

Van ®iỊu khiển và piston

16

7

Hình 1.7

Các thiết bị thuỷ lực khác cho máy ép nhựa của hÃng
Festo

16

8

Hình 1.8

Máy ép nhựa dùng hệ thống điều khiển thủy lực

17

9

Hình 1.9

Máy ép nhựa dùng hệ thèng ®iỊu khiĨn ®iƯn - thủ lùc

18

Chi tiÕt bé phËn chế biến và cấp nhựa nóng

19

10

Hình1.10
(a,b,c,d)

11

Hình 1.11 Quy trình sản xuất thử của nhà máy

20

12

Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ ép nhựa màng mỏng

20

13

Hình 1.13 Lô in hoạ tiết

22

14

Hình 2.1

25

15

Hình 2.2

16

Hình 2.3

Bếp nhiệt

26

17

Hình 2.4

Đường đi của khí nén trong máy

27

18
19
20

Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7

Trục vít và các bộ phận liên quan
Biểu đồ thị mối quan hệ giữa kích thước khuôn thổi và
độ dày màng

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của m áy đùn ép nhựa
màng mỏng
Sơ đồ mạch lực ở chế độ điều khiển tại chỗ của máy
ép nhựa bao bì màng mỏng (phụ lục 1)
Sơ đồ mạch điều khiển ở chế độ điều khiển tại chỗ của
máy ép nhựa bao bì màng mỏng (phụ lục 2)

26

28
107
109

-7-

21

Hình 2.8

Hình ảnh của máy cắt XUNG CHENG CONTROL

30

22

Hình 2.9

Bộ phận đột dập

31

23

Hình 2.10

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa màng
mỏng

31

24

Hình 2.11 Bàn điều khiển của máy cắt

32

25

Hình 2.12 NLLV bộ cảm biến tiếp cận

34

26

Hình 2.13 Chu kỳ phát hiện của cảm biến

35

27

Hình 2.14 Cảm biến quang phát xạ

36

28

Hình 2.15 Cảm biến quang phát xạ

36

29

30

Hình 2.16
Hình 2.17

Sơ đồ mạch lực ở chế độ điều khiển tại chỗ của máy
cắt nhựa bao bì màng mỏng (phụ lục 3)
Sơ ®å m¹ch ®iỊu khiĨn ë chÕ ®é ®iỊu khiĨn t¹i chỗ của
máy cắt nhựa bao bì màng mỏng (phụ lục 4)

111
112

31

Hình 2.18

Mô hình hệ thống điều khiển PLC

39

32

Hình 2.19 Sơ đồ bố trí một trạm PLC S7-300

43

33

Hình 2.20 Quá trình hoạt động của một vòng quét

45

34

Hình 2.21 Sơ đồ khối kiểu lập trình tuyến tính

47

35

Hình 2.22 Sơ đồ kiểu lập trình có cấu trúc

47

36

Hình 3.1

57

Công nghệ lò điện trở
Xác định quan hệ ban đầu giữa bậc của đa thức tử số

37

Hình 3.2

và đa thức mẫu số thông qua giá trị của hàm quá độ

60

h(t) tại điểm t=0
Một số dạng hàm quá độ của đối tượng mà mô hình

38

Hình 33

39

Hình 3.4

40

Hình 3.5

Một số dạng hàm quá độ minh họa cho kết luận 2

61

41

Hình 3.6

Một số dạng hàm quá độ minh họa cho kết luận 3

62

42

Hình 3.7

Dạng hàm quá độ có và số điểm cực trị phân bố cách

62

(3.1) của nó có bậc tử số lớn hơn bậc của mẫu số
Xác định các thành phần cơ bản (P, I, D) có trong mô
hình (3.1) thông qua hàm quá độ khi t

60
60


-8-

đều nhau trên và dưới đường giới hạn h() k
43

Hình 3.8

Hàm quá độ của khâu quán tính bậc nhất

64

44

Hình 3.9

Xác định gần đúng tham số T

65

46

Hình 3.10 Nhận dạng tham số mô hình lò nhiệt điện trở

66

47

Hình 3.11 Đáp ứng điều khiển on/off lò nhiệt

67

48

Hình 3.12 Đáp ứng điều khiển P lò nhiệt

68

49

Hình 3.13 Đáp ứng điều khiển PD của lò nhiệt

68

50

Hình 3.14 Đáp ứng điều khiển PID của lò nhiệt

69

51

Hình 3.15

52

Hình 3.16

53

Hình 3.17

54

Hình 3.18

55

Hình 3.19

Các van bán dẫn công suất sử dụng trong mạch điều
áp xoay chiều
Sơ đồ nguyên lý của bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều
một pha
Dạng đường cong dòng, áp trên tải, điện áp trên
thyristor và xung điều khiển

đặc tính của bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha
khi tải thuần trở
Thể hiện sự phân tích dòng tải i 0 thành các sóng cơ
bản
Biên ®é cđa sãng hµi bËc cao so víi sãng hµi cơ bản

56

Hình 3.20

57

Hình 3.21 Hệ truyền động có các bộ ®iỊu chØnh nèi theo cÊp

58
59

H×nh 2.22
H×nh 3.23

khi gãc  cã giá trị khác nhau với tải thuần trở

70
71
71
72
73
73
74

a) Đặc tính tần số

76

b) Đặc tính quá độ

76

a) Cấu trúc hệ

76

b) Đặc tính quá độ của hệ thống

77

a) Đặc tính quá độ của hàm tối ưu đối xứng

79

b) Sơ đồ giảm độ quá điều chỉnh của bộ điều chỉnh

80

60

Hình 3.24

61

Hình 3.25 Tổng hợp bộ điều chỉnh theo nhiễu loạn

80

62

Hình 3.26 Quá trình phản ứng của mạch theo nhiễu khi tổng hợp

81


-9-

bộ điều chỉnh theo tiêu chuẩn: a) Tối ưu đối xứng; b)
Môđun tối ưu
63

Hình 3.27 Bộ điều khiển PID

82

64

Hình 3.28 Xử lý dữ liệu hàm điều áp xoay chiều

83

65

Hình 3.29 Bộ tạo trễ

83

66

Hình 3.30 Sơ đồ cấu trúc Matlab toàn hệ thống

83

67

Hình 3.31 Đáp ứng nhiệt độ của hệ thống điều khiển vòn g kín

84

68

Hình 3.32 Tng hp PID bng Matlab Simulink

84

69

Hình 3.33 Đáp ứng tối ưu bằng Matlab Simulink

85

70
71
72

73

Hình 3.34
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3

Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID trong module mềm
FB41
Các thành phần cơ bản của hệ SCADA
Cấu trúc phần mềm của hệ thống điều khiển và giám
sát SCADA
Mô hình phân cấp chức năng của hệ thống ®iỊu khiĨn
gi¸m s¸t

87
96
97
98


- 10 -

Mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nền công nghiệp nước t a đang trong giai đoạn phát triển, hiện đại
hoá các dây chuyền sản xuất công nghiệp. Tự động hoá các dây chuyền sản xuất
công nghiệp là một xu hướng tất yếu nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và giảm
giá thành sản phẩm.
Điều khiển tự động công nghệ sản xu ất nhựa, nhất là nhựa màng mỏng là một

nhu cầu tất yếu của sản xuất. Công nghệ sản xuất bao bì nhựa màng mỏng mới được
thực hiện ở nước ta, nên việc nắm vững các phần mềm giám sát, các thiết bị điều
khiển hiện đại là một đòi hỏi cấp thiết đối với đội ngũ c án bộ kỹ thuật làm việc
trong lĩnh vực này. Đề tài " Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại để
nâng cao chất lượng điều khiển và giám sát dây chuyền công nghệ ép nhựa
màng mỏng của Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng" xuất phát từ yêu cầu thực
tế của nhà máy nhằm nâng cao năng suất, chất lượng của hệ thống điều khiển, giám
sát và theo dõi công nghệ sản xuất nhựa bao bì màng mỏng là yêu cầu cấp thiết của
nhà máy, giúp cho việc điều khiển và vận hành thiết bị được thuận lợi.
2. Mục đích của đề tài
+Đánh giá dây chuyền công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng hiện nay của
Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng.
+ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại để nâng cao chất lượng của sản phẩm.
+Thiết kế hệ thống điều khiển dây chuyền và hệ thống giám sát điều khiển
dây chuyền công nghệ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
+ Đối tượng nghiên cứu là các máy ép nhựa bao bì màng mỏng tại Công ty
TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng.
4. Nội dung nghiên cứu
+Khảo sát và đánh giá hệ thống điều khiển hiện nay của dây chuyền sản xuất
ép nhựa bao bì màng mỏng của Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng.
+Hệ thống điều khiển tự động trong các thiết bị sản xuất bao bì màng mỏng
của Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng.


- 11 -

+ứng dụng các bộ điều khiển hiện đại vào thiết bị ép nhựa và cắt bao bì màng
mỏng.
+Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống điều khiển dây chuyền

công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng trên.
5. Phương pháp nghiên cứu
+Phương pháp thực nghiệm: Thu thập các số liệu từ cơ sở sản xuất để phân
tích, tổng hợp từ đó đánh giá thực trạng của hệ thố ng điều khiển và làm cơ sở cho
việc nghiên cứu áp dụng các bộ điều khiển hiện đại vào thiết bị ép nhựa bao bì màng
mỏng.
+Lập sơ đồ cấu trúc, thực hiện mô phỏng trên phần mềm Matlab để đánh giá
các thông số ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng điều khiển của dây chuyền ép nhựa
bao bì màng mỏng.
+Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống điều khiển dây chuyền
công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng.
6. ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Dây chuyền ép nhựa bao bì màng mỏng mới được sử dụng ở nước ta, nhưng
nhu cầu sử dụng tiêu dùng trong nước đà có từ lâu, mỗi mục đích sử dụng tiêu dùng
cần một loại túi bao bì có kích thước, hình dáng, màu sắc khác nhau. Để đáp ứng
yêu cầu về chất lượng sản phẩm, các doanh nghiệp đà nhập những thiết bị mới
nhưng khả năng điều khiển đều bán tự động hoặc tự động từng phần, vì lý do trên để
hệ thống điều khiển, điều khiển được hoàn toàn quá trình sản xuất sản phẩm thì việc
nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát toàn bộ dây chuyền là cần thiết
để nâng cao chất lượng sản ph ẩm và năng suất lao động cũng như giải phóng khả
năng phải làm việc trực tiếp của con người.
Các bộ điều khiển hiện đại sử dụng trong dây chuyền ép nhựa bao bì màng
mỏng là đối tượng ta cần nghiên cứu một cách có hệ thống để làm sáng tỏ và ứng
dụng chúng vào thực tế. Sử dụng các phần mềm mô phỏng và giám sát để mô tả hệ
thống điều khiển máy ép nhựa bao bì màng máng cã ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn.
7. CÊu trúc luận văn
Luận văn gồm 4 chương, với 10 6 trang, 10 bảng biểu và 73 hình vẽ.


- 12 -

Chương 1
Tổng quan về dây chuyền công nghệ ép nhựa bao
bì màng mỏng của Công ty TNHH Toàn Mỹ, Hải Phòng

Trong những năm gần đây, vật liệu nhựa đà được sử dụng rộng rÃi trong công
nghiệp cũng như sinh hoạt.
Trên thị trường nước ta đà có rất nhiều các loại máy ép nhựa của cá c hÃng
khác nhau nh­ h·ng Shin han, Jieyu, Fu chun shin; Dong Feng của Trung Quốc,
Festo của Đức,
Công ty TNHH Toàn Mỹ đà chuyển hướng mở rộng sản xuất các sản phẩm
nhựa, đặc biệt là bao bì nhựa màng mỏng. Dưới đây luận văn sẽ trình bày cụ thể
công nghệ ép nhựa màng mỏng đang được sử dụng phổ biến ở nước ta hiện nay.
1.1.Các kiểu máy ép nhựa có trên thị tr­êng hiƯn nay
1.1.1.M¸y Ðp nhùa kiĨu n»m - hƯ thèng ®iỊu khiĨn thủ lùc (h×nh 1.1)


- 13 -

Hình 1.1. Máy ép nhựa kiểu nằm - ®iỊu khiĨn thủ lùc.


- 14 -

1.1.2.M¸y Ðp nhùa kiĨu n»m - hƯ thèng điều khiển điện (hình 1.2)

Hình 1.2. Máy ép nhựa kiểu nằm - hệ thống điều khiển điện.
1.1.3.Máy ép nhựa kiểu n»m - hƯ thèng ®iỊu khiĨn ®iƯn - thủ lùc (hình 1.3 )

Hình 1.3. Máy ép nhựa kiểu nằm - hƯ thèng ®iỊu khiĨn ®iƯn - thủ lùc.

- 15 -

1.1.4.Máy ép nhựa kiểu đứng - hệ thống điều khiển điện (hình 1.4)

Hình 1.4. Máy ép nhựa kiểu ®øng - hƯ thèng ®iỊu khiĨn ®iƯn.
1.1.5.M¸y Ðp nhùa kiĨu ®øng - hƯ thèng ®iỊu khiĨn thủ lùc (h×nh 1.5)

H×nh 1.5. Máy ép nhựa kiểu đứng - hệ thống điều khiĨn thủ lùc.


- 16 -

Công ty TNHH Toàn Mỹ hiện nay đang sử dụng máy ép nhựa kiểu nằm với
hệ thống điều khiển điện.
1.2.Trang thiết bị thuỷ lực - khí nén cho hệ thống điều khiển và chấp hành của
máy ép nhựa

Hình 1.6. Van điều khiển và piston.

Hình 1.7. Các thiết bị thủ lùc kh¸c cho m¸y Ðp nhùa cđa h·ng Festo.


- 17 -

1.3.Cấu tạo của máy ép nhựa
Máy ép nhựa (điều khiển thuỷ lực) gồm ba phần chính: Phần phun, phần
khuôn, phần bàn kẹp.
Trong phần phun (Injection unit) bao gồm: Bơm thuỷ lực (Hydraulic pump),

động cơ thuỷ lực và hộp sè (Hydraulic motor and gears), phƠu tiÕp nhiªn liƯu
(Hopper), thïng chứa dầu (Barrel), bộ phát nhiệt (Heaters), vòi phun (nozzle).
Trong phần khuôn (mold unit) bao gồm: Tấm ép cố định (Stionary Plate n),
tấm ép chuyển động (Moveable Platen), hai má ép (Mold).
Trong phần bàn kẹp (clamping unit) bao gồm: Bơm phụt (Ejector), bộ phận
kẹp, thanh nối và tấm ép sau.

Hình 1.8. Máy ép nhựa dùng hệ thống điều khiển thủy lùc.
HƯ thèng bao gåm: Bé ®iỊu khiĨn nhiƯt ®é n­íc (Water temperature
controller), ®­êng èng dÉn thủ lùc (Hydraulic line), khung (Frame), tủ điện nguồn
(Electric power cabinet), động cơ điện (Electric motor), bé phËn trao ®ỉi nhiƯt (Heat
exchanger).


- 18 -

Hình 1.9. Máy ép nhựa dùng hệ thống ® iỊu khiĨn ®iƯn - thủ lùc.
CÊu t¹o chi tiÕt bộ phận chế biến và cấp nhựa nóng (hình 1.10a,b,c,d)

Hình 1.10a

H×nh 1.10b


- 19 -

H×nh 1.10c, d. Chi tiÕt bé phËn chÕ biến và cấp nhựa nóng.
Các bộ phận cụ thể của thiết bị chế biến và cấp nhựa nóng bao gồm:
Động cơ (Motor), hộp giảm tốc (Gear reducer), phễu tiếp liệu (Hopper), họng
cấp liệu (Feed throat), cảm biến nhiệt cặp nhiệt ngÉu (thermo couple), bé sinh nhiƯt

(Heater), vÝt xo¾n (Screw), thïng chøa (Barrel), cỉng Ðp (Ejector Pins), m¸ Ðp
(mold), héc chøa nhùa (Cavity), häng phun (Nozzle), nhùa tan (melted plastic),
xilanh (Cylinder), động cơ điều khiển trục vít (Screw drive motor).
1.4.Công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng của Công Ty TNHH Toàn Mỹ
Để đạt năng suất cao và sản phẩm có chất lượng, nhà máy đà chú trọng đến
quy trình sản xuất thử và cũng như quy cách kiểm tra chất lượng sản phẩm. Sơ đồ
công nghệ như trên hình 1.11.
Sản phẩm phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Kích thước của túi theo đơn vị đặt hàng, sai số cho phép 10 %.
- Độ dày màng mỏng từ 8  50 m, sai sè cho phÐp 10 %.
- Hình dáng quai túi theo mẫu túi. Độ gập cạnh theo yêu cầu của khách hàng.
- Màu sắc theo mẫu túi, mẫu mầu. Thân thiện với môi trường.


- 20 -

Xác định nhu cầu
thiết kế

QC
kiểm tra

- Kích thước, hình dáng
- Màu sắc của túi
- Chất liệu (dẻo, dai)
- Các yêu cầu về bản in

Sản xuất hàng
loạt theo đơn

Phê duyệt
công thức

Xác nhận
giá trị sử
dụng

20 Kg/1 lần/loại Sp

Sản xuất thử

1

2

So sánh với
sp mẫu
-Màu sắc
-Chất liệu
-Bản in

P. KH
xác nhận

- Xác định tØ lƯ trén
- Lo¹i h¹t
- Maket in (nÕu cã)
- Lo¹i mực (nếu có)

Thành phần thiết

kế

3

2

1

- Sản phẩm mẫu
- Đơn đặt hàng
- Bản vẽ

Tiếp nhận thông
tin của khách
hàng

So sánh với
sp mẫu

Kết thúc mÃ
hàng

3
Hình 1.11. Quy trình sản xuất thử của nhà máy.

*Sơ đồ công nghệ ép nhựa bao bì màng mỏng ( hình 1 -12)
ép đùn nhựa

Nguyên liệu
Sấy

Trộn

In

KCS
Cắt dán

Đóng cuộn
KCS

Cuộn gói

Nhập kho

Hình 1.12. Sơ đồ công nghệ ép nhựa bao bì mµng máng.


- 21 -

*Nguyên liệu đầu vào
Nguyên liệu đầu vào là các loại nhựa nhiệt dẻo (là loại nhựa khi bị gia nhiệt
thì nó chuyển từ dạng rắn sang dạng dẻo, khi thôi gia nhiệt nó lại chuyển thành dạng
rắn). Polyethylene (PE) là loại nhựa được sử dụng phổ biến nhất trong công nghệ
thổi màng mỏng, đặc biệt là PE mật độ cao (HDPE: High Density Polyethylene) và
PE có khối lượng phân tử cao (HMWPE). So với PE mật độ thấp (LLDHE: Linear
Low Density Polyethylene), khi cần độ cứng cao, HDPE và HMWPE cho hiệu quả
kinh tế cao hơn do thành (m àng) của sản phẩm có thể làm mỏng hơn. Nguyên liệu
của nhà máy chủ yếu được nhập khẩu từ Malaixia, Thailand, hay Saudi Arabia.
Ngoài ra, nhà máy cũng sử dụng nhiều từ nguồn nguyên liệu trong nước và cũng đÃ

tự tái chế được phần nào nguyên liệu sử dụng. Tiêu chuẩn của hạt nhựa:
- Hạt nguyên chất: trắng, trong theo tiêu chuẩn.
- Hạt tái chế đạt tiêu chuẩn so với mẫu khi sản xuất thử nghiệm.
- Hạt mầu: theo tiêu chuẩn và theo yêu cầu.
Cần lưu ý rằng hạt nhựa đưa vào sản xuất phải là nhựa PE, nhựa PP không
thích hợp để sử dụng trong công nghệ ép nhựa (hạt nhựa PP giòn hơn và sử dụng
công nghệ làm mát bằng nước, hạt nhựa PE dẻo và dai hơn, sử dụng công nghệ làm
mát bằng khí nén).
*Công đoạn ép đùn nhựa
Nhiệm vụ của công đoạn này là biến nhựa đang từ dạng hạ t, rắn chuyển
thành dạng keo nhờ nhiệt, rồi thành dạng màng nhờ hệ thống khí nén phụ trợ.
Các hạt nhựa làm nguyên liệu đầu vào phải là các hạt nhựa sạch, đảm bảo đủ
các tiêu chuẩn chất lượng, không bị lẫn các tạp chất khác, nhất là không được lẫn
hạt nhựa PP. Nếu vì một số nguyên nhân như vận chuyển hay do điều kiện bảo quản
mà đôi khi các hạt nhựa bị ẩm thì phải sấy khô chúng nhờ máy sấy nguyên liệu.
Máy sấy nguyên liệu gồm hai bình trộn, một bộ cấp nhiệt, một máy cấp khí nén,
một động cơ cung cấp điện. Thông số kỹ thuật của máy sấy trong bảng 1.1.
Để sản xuất túi màu hay do yêu cầu của khách hàng về chất lượng sản phẩm
mà ta có tỷ lệ trộn giữa các loại hạt cho phù hợp. Việc trộn hạt nhựa chỉ thực hiện
khi các hạt đà được sấy khô và được trộn nhờ máy trộn nguyên liệu.


- 22 -

Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật của động cơ điện trong máy sấy
Dong bu ring blower
Dbr 202
50 Hz

1,5 kW

60 Hz

1,75 kW

220 – 220 V

220 – 240 V

380 415 V

380 440 V

6,3A/3,8A

6,7A/3,7A

2800/min

3380/min

.
Sản phẩm đầu ra của công đoạn ép đùn (qua bộ phận in nếu có) được cuốn
vào thành từng lô.
Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà ta có những mẫu in khác nhau. Dựa vào
những mẫu in đó mới có thể đặt khắc trên lô in chính xác. Trước khi vào công đoạn
in, dây chuyền túi (lúc này đà ở dạng màng nguội và ®­ỵc gÊp mÐp) ®­ỵc cho ®i qua
hép tia lưa ®iƯn (cường độ dòng điện I = 3 - 4 A), làm như vậy màng túi sẽ được tích
điện và dễ bám mực hơn.
Cấu tạo của máy in gồm những phần chính: mực in (ban đầu mự c in được pha

trộn víi dung m«i theo tû lƯ 1 mùc + 3 dung môi, trong quá trình sản xuất pha thêm
dung môi và kiểm tra theo bảng mầu), máng mực in, một quả lô có khắc họa tiết cần
in, một quả lô chèn và dao gạt mực. Phần họa tiết trên quả lô thứ nhất được l àm
nhám và trũng sâu hơn so với phần còn lại của quả lô. Quả lô chứa hoạ tiết sẽ được
quay trong máng chứa mực in, sau đó dao gạt mực sẽ gạt hết phần mực in có trên
phần nhẵn của quả lô. Do phần khắc hoạ tiết nhám và trũng lên mực vẫn đọng lại,
đồng thời có sự tác động của quả lô chèn phía trên nên họa tiết sẽ được in vào túi(
hình 1.13).
Phần nhám
Phần nhẵn

Hình 1.13. Lô in hoạ tiết.