.Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

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 đà 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 đà 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 đà 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
12
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


. Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

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 đà 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 ®iỊu khiĨn b»ng m¸y tÝnh ®· cã ®é chÝnh x¸c 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) đà chính
thức khẳng định vai trò của công nghệ thông tin trong tự động hoá.
13
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


. Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

Tin học công nghiệp bao gồm phần cứng, phần mềm, thiết bị mạng và
cả Internet. Các hệ thống tự động hoá đà 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

1010

và công nghệ phần mềm của máy

108

tính điện tử đợc áp dụng và phát

106

triển một cách có chọn lọc và hiệu

104

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.

102

Hệ tự tổ chức
Hệ ĐK phân tần
Hệ ĐK phân cấp
Rơle


PLC

Bán dẫn
100
1930 40 50 60 70 80 90 2000
Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn chức năng xử lí ở
các hệ thống TĐH trong 70 năm qua

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 ®o gåm phÇn tư biÕn ®ỉi tõ tham sè ®o sang tín hiệu điện,
mạch khuyếch đại, mạch lọc và mạch biÕn ®ỉi sang chn 4 - 20mA ®Ĩ trun
tÝn hiƯu đo về trung tâm xử lý. Hiện nay đầu đo ®· ®−ỵc tÝch hỵp chÝp vi xư lý,
biÕn ®ỉi 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
14
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


. Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

đợc số hoá và ngày càng thông minh do chức năng xử lý từ máy tính trung
tâm trớc kia nay đà đợc chuyển xuống xử lý tại chỗ bằng chơng trình
nhúng trong đầu đo. Tơng tự nh vậy cơ cấu chấp hành nh môtơ đà 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 c¸p trun tÝn hiƯu Analog 4 - 20mA, 10V tõ các đầu đo cơ
cấu chấp hành về trung tâm điều khiển bằng nhịp trớc đây đà 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.

15
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


.Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

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 đà 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 đà 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.

16
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


.
Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

Chơng II
Xây dựng thuật toán điều khiển tự động
quá trình cắt nhôm

2.1. Quy trình công nghệ và hoạt động của dây chuyền sản xuất nhôm định hình
2.1.1 Sơ đồ công nghệ của dây chuyền sản xuất nhôm định hình

17
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


. Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

18
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


. Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46

19
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


.Báo cáo tốt nghiệp


tô kim hùng tự động 46

Chú thÝch:
KT 1: KiÓm tra sau Ðp
KT 2: KiÓm tra sau kÐo
KT 3: KiĨm tra sau c¾t thanh
KT 4: KiĨm tra khi hóa già
KT 5: Kiểm tra nhiệt độ dung dịch, ®é PH, nång ®é hãa chÊt, chÊt l−ỵng rưa n−íc
KT 6: Kiểm tra quá trình tiền xử lý sơn tĩnh điện
KT 7: Kiểm tra sản phẩm sau khi sơn
KT 8: KiĨm tra s¶n phÈm sau khi phđ Film
KT 9: KiĨm 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

20
Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện


.

Báo cáo tốt nghiệp

tô kim hùng tự động 46


2.1.2. Nguyên lý hoạt động của dây chuyền sản xuất nhôm định hình
Phôi nhôm có 3 loại 4 inch, 6 inch, φ 7 inch vµ dµi 5.8 m (do nhà
máy đặt hàng) đợc đa vào lò gia nhiệt, trong lò nhiệt độ lên đến 5000C. 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 ®é trong bng tõ 5000C ®Õn 6000C) ®Ĩ thùc hiƯn 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 4730C 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 ®é 80mm/sec
tiÕp xóc víi 3 tiÕp ®iĨm lµm cho ®éng 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.

21

Trờng đhnni hà nội

khoa cơ điện