Thiết kế và thi công máy pha sơn đóng nắp phục vụ cho sản xuất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MÁY PHA SƠN ĐĨNG NẮP PHỤC VỤ CHO SẢN XUẤT NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Trọng Hải Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Trần Đức Bình 1711030332 17DCTA3 Lê Bá Công 1711030354 17DCTA3 Đỗ Tuấn Duy 1711030349 17DCTA3 TP Hồ Chí Minh, tháng 09/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY PHA SƠN ĐÓNG NẮP PHỤC VỤ CHO SẢN XUẤT NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ, ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Trọng Hải Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Trần Đức Bình 1711030332 17DCTA3 Lê Bá Cơng 1711030354 17DCTA3 Đỗ Tuấn Duy 1711030349 17DCTA3 TP Hồ Chí Minh, tháng 09/2021 BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: Đại Học Chính Quy (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm 03): Trần Đức Bình MSSV:1711030332 Điện thoại: 0982839012 Email:Tranbinhb202@gmail.com Lê Bá Công MSSV:1711030354 Điện thoại: 0353572850 Email:lebacong9@gmail.com Đỗ Tuấn Duy MSSV:1711030349 Điện thoại: 0772743443 Email:dotuanduy99@gmail.com Ngành Lớp:17DCTA3 Lớp:17DCTA3 Lớp:17DCTA3 : Cơ Điện Tử Chuyên ngành : Cơ Điện Tử Tên đề tài đăng ký : Thiết Kế Và Thi Cơng Máy Pha Sơn Đóng Nắp Phục Vụ Cho Sản Xuất Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 14 tháng 05 năm 2021 Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 131 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Trần Đức Bình MSSV : 1711030332 Lớp :17DCTA3 Điện thoại : 0982839012 Email :Tranbinhb202@gmail.com Ngành : Cơ – Điện Tử Tên đề tài: Thiết Kế, Thi Công Máy Pha Sơn Đóng Nắp Phục Vụ Cho Sản Xuất Nhiệm vụ thực đề tài: Tìm hiểu nguyên lý chung hệ thống máy pha sơn đóng nắp Thiết kế mơ hoạt động hệ thống hỗ trợ chung Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 14 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 131 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Lê Bá Công MSSV:1711030354 Lớp :17DCTA3 Điện thoại : 0982372054 Email :Lebacong9@gmail.com Ngành : Cơ – Điện Tử Tên đề tài: Thiết Kế, Thi Công Máy Pha Sơn Đóng Nắp Phục Vụ Cho Sản Xuất Nhiệm vụ thực đề tài: Tìm hiểu nguyên lý chung hệ thống máy pha sơn đóng nắp Thiết kế phần mềm lưu đồ giải thuật hỗ trợ mô Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 14 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 131 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài nhiệm vụ sinh viên GVHD chuyển cho SV để nộp VP Viện.) Sinh viên thực đề tài Họ tên : Đỗ Tuấn Duy MSSV : 1711030349 Lớp :17DCTA3 Điện thoại : 0772743443 Email :dotuanduy99@gmail.com Ngành : Cơ – Điện Tử Tên đề tài: Thiết Kế, Thi Công Máy Pha Sơn Đóng Nắp Phục Vụ Cho Sản Xuất Nhiệm vụ thực đề tài: Tìm hiểu nguyên lý chung hệ thống máy pha sơn đóng nắp Thiết kế phần mềm giao diện hỗ trợ phần cứng Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 14 tháng 05 năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đề tài “Thiết Kế, Thi Cơng Máy Pha Sơn Đóng Nắp Phục Vụ Cho Sản Xuất ” cơng trình nghiên cứu nhóm Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 09 năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM nói chung, thầy cô khoa Cơ – Điện Tử nói riêng dạy dỗ cho chúng em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Chúng em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Trọng Hải người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt q trình làm khố luận Cuối kinh nghiệm kiến thức cịn hạn chế, khả tiếp thu vấn đề giới hạn nên khơng thể trách sai sót, chúng em mong nhận quan tâm giúp đỡ thầy cô để đồ án đầy đủ hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Trần Đức Bình Lê Bá Công Đỗ Tuấn Duy ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG xi LỜI MỞ ĐẦU .1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Bố cục đồ án .8 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết màu sơn pha trộn sơn .9 2.1.1 Tổng quan sơn .9 2.1.2 Công nghệ sản xuất sơn 10 2.1.3 Quy luật pha màu sơn .13 2.2 Cơ sở lý thuyết thiết bị sử dụng mô hình 19 2.2.1 Tổng quan PLC PLC S7-1200 19 2.2.2 Băng tải 31 2.2.3 Cảm biến 34 2.2.4 Cơ cấu xylanh 36 2.2.5 Van điện từ .41 2.2.6 Động DC 42 2.2.7 Arduino .44 iii 2.3 TRUYỀN THÔNG MODBUS .45 2.3.1 Modbus gì? 45 2.3.2 Mô tả giao thức modbus 46 2.3.3 Phân loại Modbus .47 2.4 Cơ sở lý thuyết Web Server .49 2.4.1 Truy cập vào Web Server .49 2.4.2 Trang web tự xây dựng 51 2.4.3 Truy cập Webserver 53 Chương 3: 55 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 55 3.1 Yêu cầu hệ thống 55 3.2 Quy trình vận hành hệ thống .56 Chương 4: 58 QUY TRÌNH THIẾT KẾ 58 4.1 Thiết bị sử dụng mơ hình 58 4.1.1 Cảm biến lưu lượng 58 4.1.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 59 4.1.3 Cảm biến siêu âm .60 4.1.4 Cảm biến quang chữ U .61 4.1.5 Van điện từ nước 62 4.1.6 Van điện từ khí nén 63 4.1.7 Van điện từ Airtac 64 4.1.8 Van hút chân khơng dùng khí nén 64 4.1.9 Xy lanh kép 65 4.1.10 Xylanh compact SMC 66 4.1.11 Xylanh tròn PVN 66 4.1.12 Động giảm tốc 67 4.2 Thiết bị tủ điện 68 4.2.1 PLC 68 iv Hình 5.8: Bản vẽ phần cứng mơ hình 5.5.1 Sơ đồ khối hệ thống Đây sơ đồ tổng thể tất khối chức hệ thống Chức khối: - Khối nguồn cung cấp: Khối nguồn cung cấp loại nguồn điện Hình 5.9: Sơ đồ tổng thể hệ thống cho hệ thống Bao gồm nguồn điện pha xoay chiều 220V giúp cung cấp điện cho van điện từ adapter chuyển đổi nguồn điện 24V chiều giúp cung cấp điện áp ni cho PLC chính, module mở rộng, cảm biến, 82 đèn báo, buzzer, van khí nén, động - Khối xử lý trung tâm module mở rộng: Là khối xử lý tín hiệu hệ thống Giúp giao tiếp với cảm biến, thu thập xử lý tất tín thu từ cảm biến Tính tốn xử lý xuất tín hiệu chân Output để điều khiển động cơ, van khí nén, đèn tín hiệu, Ngồi tạo kết nối với SCADA để giám sát hệ thống - Khối cảm biến: xử lý gửi tín hiệu cho PLC - Nguồn cấp khí: cung cấp khí cho van khí nén - Van khí nén: điều khiển xylanh - Khối động cơ, van điện từ: Động cho băng tải, động động Van điện từ đảm nhiệm việc rót sơn vào lon sơn - Xylanh: Tạo chuyển động, đảm nhận việc cấp lon, cố định lon vị trí, hút nắp, đóng nắp, đẩy lon cấu trộn kéo lon - Khối Webserver điều khiển từ xa: Cho phép điều khiển hệ thống thông qua mạng Ethernet - Khối SCADA giám sát hệ thống: Khối có chứng giao tiếp người với hệ thống, giúp vận hành, giám sát trình hoạt động hệ thống, thông báo lỗi xảy để nhanh chóng khắc phục - Khối liệu SQL Server: Khối giúp lưu trữ thông tin mã màu sơn, số lượng lon thực hiện, thể tích sơn bể - Khối Website: Hiện thị online liệu lưu trữ sở liệu Ngồi cịn cho phép truy xuất lịch sử thơng tin cách dễ dàng nhanh chóng 83 5.5.2 Bảng địa Relay điều Địa Ký hiệu Thiết bị I0.0 S1 Cảm biến lưu lượng (đỏ) I0.1 S2 Cảm biến lưu lượng (trắng) I0.2 S3 Cảm biến lưu lượng (vàng) I0.3 S4 Cảm biến lưu lượng (xanh) I0.4 B1 Nút nhấn START I0.5 B2 Nút nhấn STOP I0.6 B3 Nút nhấn RESUME I0.7 B4 Nút nhấn PAUSE Q0.0 V1 Van điện từ nước K1 Q0.1 V2 Van điện từ nước K2 CPU Q0.2 V3 Van điện từ nước K3 1212C Q0.3 V4 Van điện từ nước K4 Q0.4 M1 Động băng tải K5 Q0.5 M2 Động băng tải cấp nắp K6 Module I8.0 S5 Cảm biến phát (vị trí trộn sơn) SM 1223 8DI/8DO I8.1 S6 Cảm biến phát (vị trí chiết rót) I8.2 S7 Cảm biến phát (vị trí dập nắp) 84 khiển I8.3 S8 Cảm biến HOME (trộn trộn sơn) I8.4 B5 Nút nhấn EMO_STOP Q8.0 M3 Động trộn sơn Q8.1 D1 Buzzer báo sơn Q12.0 X1 Xylanh kéo lon Q12.1 X2 Xylanh cấp lon Q12.2 X3 Xylanh đẩy lon Q12.3 X4 Xylanh ngang cấp nắp Q12.5 X5 Xylanh dọc hút nắp SM 1222 Q12.6 X6 Xylanh chặn lon 16DO Q12.7 X7 Xylanh chặn lon RELAY Q13.0 X8 Xylanh chân không hút nắp Q13.1 X9 Xylanh hút lon Q13.2 X10 Xylanh dập nắp Q13.3 D2 Đèn STOP Q13.4 D3 Đèn PROGRESS Q13.5 D4 Đèn PAUSE/RESUME Q13.6 D5 Đèn EMO Q13.7 D6 Buzzer báo hoàn thành K7 Bảng 5.1: Bảng địa ngõ vào/ra PLC ký hiệu thiết bị sử dụng sơ đồ 85 Sơ đồ mạch động lực Hình 5.10: Sơ đồ mạch động lực 220VAC Hình 5.11: Sơ đồ mạch động lực 24VDC 86 Sơ đồ kết nối PLC Hình 5.12: Sơ đồ kết nối PLC 1212C 87 5.5.3 Lưu đồ giải thuật Lưu đồ giải thuật vận hành cho hệ thống Hình 5.13: Chương trình 88 Hình 5.14: Chương trình dây chuyên sản xuất 89 Chương 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết giao tiếp PLC vi xử lý Xây dựng mơ hình truyền thơng Modbus TCP/ IP để truyền liệu PLC S7 1200 vi xử lý Arduino UNO R3 Trong đó: - Arduino UNO: đóng vai trị Server, có nhiệm vụ đọc giá trị từ cảm biến siêu âm HC-SR04 để tính thể tích mực sơn bể truyền liệu cho Client - PLC S7 1200: đóng vai trị Client, đọc giá trị liệu từ Server truyền sang 6.2 Kết giao diện Webserver Webserver tính hỗ trợ hãng Siemen , cho phép cho người vận hành điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thơng qua trình duyệt web, truy cập thông qua Standard Page User Page Hình 6.1: Giao diện Webserver - Trang web nhóm em thiết kế gồm cho phép nhập chọn mã màu nhập số lượng lon yêu cầu, nút nhấn điều khiển hệ thống 6.3 Kết mơ q trình - Cơng suất sản xuất thực nghiệm lon vòng 150s dựa mặt lý thuyết Vậy dự kiến vịng sản xuất khoảng 120 lon - Hệ thống chạy liên hồn tăng suất so với hệ thống trước - Khi chọn mã màu, màu sắc thể tích đồng lon Ví dụ : + Khi chọn mã màu (50% đỏ, 50% vàng) Vậy số xung màu 25 xung Tổng xung màu 50 xung( tương đương 112.5 ml) 90 + Khi chọn mã màu 13 (63% vàng, 37% xanh) Vậy số xung vàng 31.5 số xung xanh 18.5 xung Nhưng q trình chạy, số xung khơng thể số thập phân nên làm tròn lên Vậy tổng số xung màu sau làm tròn 32 +19 =51 xung (Tương đương 114.75ml) 6.4 Kết luận 6.4.1 Những kết đạt  Về lý thuyết - Hiểu lý thuyết thành phần cấu tạo phân loại loại sơn phổ biến - Hiểu quy trình sản xuất sơn quy trình pha màu sơn nhà máy sơn - Hiểu sở lý thuyết thiết bị sử dụng mơ hình, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất  Về phần cứng - Mơ hình phần cứng thiết kế chắn, ổn định, xác, đảm bảo yêu cầu hệ thống đề  Về chương trình điều khiển - Hiểu đặc điểm, cách thực chương trình điều khiển PLC, tập lệnh lập trình - Chương trình điều khiển PLC hoạt động ổn định, xác, xử lý hầu hết lỗi xảy - Tạo lập giao diện điều khiển giám sát trực quan dễ dàng vận hành, lưu trữ, - Biết bước để thực giao tiếp vi điều khiển Arduino với PLC thông qua chuẩn Modbus TCP/ IP 6.4.2 Những mặt hạn chế - Màu pha sản phẩm mang tính xác tương đối dựa vào thị giác độ xác cảm biến lưu lượng - Cảm biến lưu lượng cảm biến mực nước có độ xác chưa cao giá thành - Chưa có khâu đóng thành thùng - Bộ phận cấp lon cấp nắp chưa chứa nhiều lon nắp rẻ 91 6.4.3 Những khó khăn gặp phải - Tổng chi phí dự kiến thiết bị sử dụng đề tài cao - Sử dụng thiết bị giá rẻ nên độ xác chưa cao - Thời gian thực đồ án không liên tục do dịch bệnh Covid-19 diễn biến phức tạp khó lường 6.4.4 Kinh nghiệm kiến thức đạt sau hoàn thành đồ án tốt nghiệp - Hiểu lý thuyết thành phần cấu tạo phân loại loại sơn phổ biến - Hiểu quy trình sản xuất sơn quy trình pha màu sơn - Biết quy luật pha màu cộng pha màu trừ, hệ màu thường sử dụng - Hiểu chức thiết bị điện, vật liệu, công cụ khí cần thiết loại kềm (kềm cắt tuốt dây, kềm bấm cosse Y, cos pin, kềm mũi nhọn,…), đồng hồ đo, dây điện, loại đầu cosse, máy khoan, mũi khoan, máy cắt, loại lưỡi cho máy (lưỡi cắt sắt, cắt gỗ, mài sắt,…) v.v… - Hiểu truyền thông công nghiệp thông qua giao tiếp Modbus, giao tiếp với Arduino, Webserver - Biết cách khắc phục lỗi trình lập trình - Kinh nghiệm tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất - Kinh nghiệm thiết kế, vận hành hệ thống có hoạt động điện kết hợp khí nén 6.5.5 Hướng phát triển đề tài - Mở rộng dây chuyền để pha loại sơn có dung tích lớn - Phát triển thêm khâu dán nhãn khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất laser, khâu đóng thùng sản phẩm - Điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua Internet.R 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy Nhà xuất bảng giáo dục, 2006, 84 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển “Tính tốn, thiết kế hệ thống dẫn động khí” Nhà xuất giáo dục Việt Nam Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy Nhà xuất bảng giáo dục, 2006, 84 Phan Bùi Khôi, “Slide giảng Robotics” Sagar Behere, “The Design and Implementation of a Scara robot arm” Bachelor thesis, University Pune, 2002 Engineered Timing Belts of Ammeraad Beltech Nguồn Internet Ball Screw Cataloge of Rexroth Bosch Group Nguồn Internet Technical Specifications HM-40**/AA Nguồn Internet 87 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Sơ đồ mạch động lực 220VAC Phụ lục 2: Sơ đồ mạch động lực 24VDC 88 Phụ lục 3: Sơ đồ kết nối PLC 1212C DC/DC/DC Phụ lục 4: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1223 DI 8DO 89 Phụ lục 5: Sơ đồ kết nối Module mở rộng SM1222 16 DO Relay 90