Hcmute thiết kế, chế tạo bộ điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN ỐNG THEO QUỸ ĐẠO S K C 0 9 MÃ SỐ: SV2020-89 S KC 0 9 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN ỐNG THEO QUỸ ĐẠO Chủ nhiệm đề tài: Trịnh Quốc Thắng TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN ỐNG THEO QUỸ ĐẠO Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: Trịnh Quốc Thắng Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16143CL2 Năm thứ: /Số năm đào tạo:4 Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Người hướng dẫn: PhS Nguyễn Trà Kim Quyên TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN ỐNG THEO QUỸ ĐẠO - Chủ nhiệm đề tài: Trịnh Quốc Thắng - Lớp: 16143CL2 Khoa: ĐT Chất lượng cao Mã số SV:16143143 - Thành viên đề tài: Trần Thành Đạt MSSV:18143079 Khoa: ĐT Chất lượng cao Bùi Nhật Lê Đông MSSV: 18143082 Khoa: ĐT Chất lượng cao - Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Trà Kim Quyên Mục tiêu đề tài: Thiết kế điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Gia công điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Lắp ráp điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Thử nghiệm điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Tính sáng tạo: Kết hợp điện tử khí, tạo mơ hình điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo Kết nghiên cứu: Mơ hình điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Đề tài có ứng dụng thực tế để điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo, giúp máy hàn ống theo quỹ đạo vận hành xác hiệu Cơng bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài Luan van Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) Luan van MỤC LỤC MỤC LỤC I PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước Lí chọn đề tài Phương pháp nghiên cứu Mục tiêu đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ứng dụng nhu cầu công nghệ hàn theo quỹ đạo 10 6.1 Ứng dụng 10 6.2 Nhu cầu 24 II NỘI DUNG BÁO CÁO 33 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 33 2.1 Hệ thống điều khiển PLC 33 2.1.1 Tổng quan PLC 33 2.1.2 Cấu trúc nhớ PLC 35 2.1.3 Vòng quét chương trình: 38 2.1.4 Ngơn ngữ lập trình 38 2.1.5 Bộ đếm tốc độ cao PLC 40 2.2 Các loại động 41 2.2.1 Động bước (step) 41 2.2.2 Động Servo 41 2.2.3 Động điện xoay chiều AC 42 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 44 3.1 Thông số đầu vào 44 3.2 Chọn động 44 3.3 Thiết kế mạch điều khiển 47 CHƯƠNG 4: LẮP RÁP THỬ NGHIỆM 54 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 66 5.1 Kết luận 66 5.2 Kiến nghị 66 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 Luan van I PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước Cơng nghệ Orbital vốn ứng dụng nhiều nơi giới lĩnh vực y tế, thực phẩm, sinh học công nghệ cao Tuy nhiên, Việt Nam thuật ngữ tương đối biết đến Vậy cơng nghệ Orbital ? Tại Việt Nam, Máy hàn cắt Orbital cung cấp số hãng thuộc EU, G7, CHINA như: TAG-PIPE, GF, MausItalia, Axxair, Orbitalum, Lefon Giá thành phụ thuộc vào chất lượng xuất xứ máy giá dao động từ vài chục triệu đồng (với hàng Trung Quốc) vài trăm triệu đồng (với hàng TAG-PIPE, Orbitalum, MausItalia ) Hàng EU, G7 giá gấp tới lần so với hàng Trung Quốc, nhiên xét tồn hiệu suất cơng việc, chúng tơi khuyên bạn nên mua hàng EU, G7 để có hiệu công việc cao nhất, thời gian khấu hao máy dài lần so máy Trung Quốc (khảo sát dựa thời gian sử dụng số đơn vị nhà máy phía Nam Việt Nam) Quan trọng Service hàng EU, G7 tốt, có đại diện Việt Nam nên hỗ trợ kỹ thuật máy sử dụng có vấn đề Hình 1: Thiết bị hàn orbital phịng thí nghiệm Luan van Uni Group đại diện TAG-PIPE, MausItalia Việt Nam, với loại máy cắt ống Orbital, hàn ống Orbital, máy vát mép ống , lưỡi dao cắt ống, lưỡi dao vát mép ống kim loại stock kho số lượng lớn, đội ngũ kỹ thuật đào tạo trực tiếp hãng TAG (Anh Quốc) Hình 2: Đầu hàn orbital kín Malaysia Mỏ hàn - hầu hết trường hợp, hàn TIG (Khí trơ vonfram) sử dụng - vòng quanh đường ống kết nối, dẫn hướng hệ thống khí Tên hàn quỹ đạo xuất phát từ chuyển động tròn dụng cụ hàn xung quanh phơi Nói chung, cơng nghệ hàn quỹ đạo bao gồm hai phạm vi ứng dụng chính:  Ống với ống / ống để nối ống  Hàn ống-to-tubesheet Luan van Hình3: Thiết bị hàn orbital sản xuất Trong nhóm đầu tiên, tất loại kết nối đường ống bao gồm: hàn mơng mặt bích hàn, uốn cong, phụ kiện T van, tức yêu cầu đầy đủ cho đường ống ống Nhóm thứ hai liên quan đến việc sản xuất nồi trao đổi nhiệt bao gồm nhiệm vụ hàn khác liên quan đến hoạt động hàn ống-to-tubesheet Lí chọn đề tài Với cơng nghệ hàn có, phụ thuộc nhiều vào trình độ tay nghề người thợ Vì vậy, nhằm mục đích phát triển cơng nghệ hàn tự động giúp q trình hàn bớt phụ thuộc vào người thợ đảm bảo chất lượng mối hàn Thiết kế điều khiển giúp điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo góp phần phát triển cơng nghệ hàn Giúp cho công nhân sử dụng thuận tiện, giảm chênh lệch kinh nghiệm tay nghề người thợ Phương pháp nghiên cứu _ Phương pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm _ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Mục tiêu đề tài Thiết kế điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo giúp cải thiện công nghệ hàn quỹ đạo xác hiệu Đối tượng phạm vi nghiên cứu _ Đôi tượng nghiên cứu + PLC + Động máy hàn _ Phạm vi nghiên cứu Luan van Thiết kế sơ đồ mạch PLC Phần mềm Hình 46: Thiết kế phần mềm PLC Phần cứng 53 Luan van CHƯƠNG 4: LẮP RÁP THỬ NGHIỆM LẮP RÁP Hình 47: Lắp ráp bên điều khiển Hình 48: Lắp ráp PLC điều khiển 54 Luan van Hình 49: Lắp ráp nguồn điện relay điều khiển Hình 50: Bề mặt điều khiển 55 Luan van Hình 51,52: Mặt bên điều khiển với đầu cắm kết nối 56 Luan van Hình 53: Mặt bên điều khiển để kết nối nguồn Hình 54: Thiết bị điều chỉnh dịng điện 57 Luan van Hình 55: Kết nối điều khiển với máy hàn thiết bị hàn ống theo quỹ đạo 58 Luan van Hình 56: Kết nối máy hàn với điều khiển 59 Luan van Hình 57: Kết nối điều khiển với động thiết bị hàn ống theo quỹ đạo 60 Luan van Hình 58: Khởi động nguồn điều khiển 61 Luan van Hình 59: Màn hình home điều khiển Hình 60: Màn hình điều khiển thơng số hàn 62 Luan van Hình 61: Màn hình cài đặt tốc độ hàn THỬ NGHIỆM 63 Luan van Hình 62: Vị trí kết nối điều khiển trình hàn 64 Luan van Hình 63: Vận hành kết hợp điều khiển với thiết bị hàn ống theo quỹ đạo 65 Luan van CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu đề tài thiết kế, chế tạo điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo, mục tiêu đề hoàn thành Kết đạt sau: - Hoàn thành thiết kế điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo - Báo cáo tổng kết - Mơ hình điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo 5.2 Kiến nghị Do khả cịn hạn chế, điều kiện kinh tế cơng nghệ chưa đủ Nên khuyết điểm thiếu sót chưa khắc phục Vì vậy, để đề tài hồn thiện nhóm chúng em xin đề xuất phát triển điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo sau: - Bộ điều khiển sử dụng thêm nhiều ngơn ngữ để máy thương mại hóa nước - Q trình hàn hiển thị đồ họa hình - Tích hợp đánh số thông số mối hàn - Hệ thống phát triển chẩn đốn khuyết tật mối hàn - Có thể kết nối điều khiển tay cầm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Viết Bình “Tự động hóa q trình sản xuất” Đại học Sư phạm kỹ thuật [2] TS Văn Hữu Thịnh – TS Nguyễn Minh Kỳ “ Thiết kế đồ án chi tiết máy “ Nhà xuất đại học quốc gia Hồ Chí Minh 66 Luan van S K L 0 Luan van ... tài: Thiết kế điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Gia công điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Lắp ráp điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Thử nghiệm điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Tính... Luan van +Bộ điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo +Ý kiến đóng góp để cải tiến điều khiển Ứng dụng nhu cầu công nghệ hàn theo quỹ đạo 6.1 Ứng dụng Hàn quỹ đạo thường áp dụng cho ống ống coi... đạo Tính sáng tạo: Kết hợp điện tử khí, tạo mơ hình điều khiển thiết bị hàn ống theo quỹ đạo Kết nghiên cứu: Mơ hình điều khiển thiết bị hàn theo quỹ đạo Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế