THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG

Đồ án tốt nghiệp về đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG đề tài gồm : 5 chương CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG HOÀN THIỆN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỞNG PHÁT TRIỂN 1.1. Đặt vấn đề Trong thời kỳ công nghệ số hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật công nghệ, hàng loạt hệ thống tự động hóa ra đời với mục đích thay thế sức lao động con người và tăng năng suất lao động, hay giúp con người làm được những công việc mà con người bị hạn chế. Các quốc gia trên thế giới đang đẩy mạnh tự động hóa theo nhiều phương diện ví dụ như kinh tế, sản xuất, chế tạo... Hiện nay, đất nước ta cũng không ngoại lệ, đang trên đà đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa và hội nhập kinh tế. Vì vậy việc đầu tư và ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động để giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất lao động, sản xuất sản phẩm chất lượng cao và đáp ứng nhu cầu của khách hàng là rất quan trọng. Một trong những ngành có tốc độ phát triển mạnh mẽ hiện nay là ngành công nghiệp sơn, việc ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động trong lĩnh vực này là không thể thiếu trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa. Sơn là một vật liệu thường được dùng làm lớp phủ bảo vệ, hoàn thiện công trình hay để trang trí bề mặt các vật liệu khác. Vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan trọng và được chú trọng hơn cả. Hiện nay, việc pha màu trên thị trường hầu hết đều sử dụng phương pháp thủ công, theo kinh nghiệm thì độ chính xác không cao, chất lượng và năng suất thấp. Chính vì lý do này nên em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động” 1.2. Mục tiêu đề tài Sơn là một trong những nguyên vật liệu khá chủ đạo trong việc bảo vệ bề mặt hay để trang trí các công trình, sản phẩm. Vì vậy yếu tố thẩm mĩ là rất quan trọng và màu sắc của sơn quyết định yếu tố này. Ngoài những công trình xây dựng lớn được pha chế bằng máy với giá thành cao thì vẫn còn một số việc pha màu hiện nay dựa trên phương pháp thủ công chính là kinh nghiệm của những người thợ xây dựng nhằm tiết kiệm chi phí, thế nên độ chính xác, đồng đều màu giữa những lần pha là không cao, năng suất thấp, lãng phí sức lao động và thời gian. Chính vì nhưng hạn chế trên mà mục tiêu đề tài thiết kế của em nhằm thiết kế được hệ thống pha trộn sơn với quy mô vừa và nhỏ nhằm phục vụ việc pha trộn màu sơn với các mục tiêu cụ thể: • Tự động: Hệ thống pha trộn màu sơn được tiến hành một cách hoàn toàn tự động, thao tác dễ dàng. • Năng suất, hiệu quả: Kết quả của việc pha trộn màu sơn có được năng suất hiệu quả cao dựa vào yếu tố màu sắc của màu được pha trộn có tính chính xác cao, tiết kiệm sức lao động của con người. • Tiết kiệm thời gian: Thao tác nhanh gọn, tiết kiệm tời gian pha trộn. • Kinh tế: Mô hình vừa và nhỏ nên mục tiêu thiết kế với các bộ phận, linh kiện và cộng nghệ tối giảm nhưng vẫn có thể đáp ứng được tối đa yêu cầu đề ra và có chất lượng tốt nhất. • An toàn: Việc vận hành cũng như kiểm soát quá trình sản xuất phải được đảm bảo an toàn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thanh Hải Sinh viên thực : Trần Hữu Nghĩa Mã sinh viên : 181401329 Lớp : Kỹ thuật điện tử & Tin học công nghiệp Khóa : K59 Hà Nội – Tháng năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Thanh Hải Sinh viên thực : Trần Hữu Nghĩa Mã sinh viên : 181401329 Lớp : Kỹ thuật điện tử & Tin học cơng nghiệp Khóa : K59 Hà Nội – Tháng năm 2023 i KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢNG DUYỆT ĐỒ ÁN VÀ XÁC NHẬN CHO SINH VIÊN NỘP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Mã SV: Tên đề tài: ST T Hạng mục Bố cục đồ án Nội dung Đánh giá CHƯA ĐẠT ĐẠT Bố trí trang bìa, trang lót, nhiệm vụ thiêt kế TN, mẫu quy định Có lời mở đầu, lời cảm ơn Mục lục xác, mẫu Danh mục bảng biểu, hình vẽ đầy đủ, xác Danh mục cụm từ viết tắt đầy đủ, xác Bố cục chương mẫu, có kết luận chương Phụ lục trình bày hợp lý (nếu có) Danh mục tài liệu tham khảo đủ Nội dung đồ án Điểm hướng dẫn đồ án tốt nghiệp: Nội dung cúa đồ án GVHD duyệt, kết luận: ◻ Đồng ý cho SV nộp đồ án cho Bộ môn để bảo vệ ◻ Không đồng ý cho SV nộp đồ án Hà Nội, ngày … tháng … năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới tồn thể q Thầy Cơ khoa ĐiệnĐiện tử Trường Đại học Giao thơng vận tải tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập để em có kiến thức ngày hôm từ kiến thức tảng giúp em nhiều q trình hồn thành đồ án tốt nghiệp, đề tài: “Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động” Đặc biệt em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo PGS TS Nguyễn Thanh Hải, người hết lịng giúp đỡ hướng dẫn tận tình bảo để giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên, trình thực đồ án với điều kiện thời gian, kinh nghiệm kiến thức chuyên nghành hạn chế, khả tiếp thu vấn đề cịn giới hạn nên khơng thể trách sai sót trình bày xử lý vấn đề, em mong nhận góp ý, đánh giá quan tâm giúp đỡ thầy để đồ án đầy đủ, hồn thiện giúp em có điều kiện để nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cho công tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2023 Sinh viên Trần Hữu Nghĩa iii iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH ẢNH VI DANH MỤC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT X CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài .1 1.3 Phương pháp nghiên cứu .2 1.4 Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 Cơ sở lý thuyết sơn pha trộn màu sơn .4 2.1.1 Tổng quan sơn .4 2.1.2 Quy luật pha trộn màu sơn .5 2.2 Cơ sở lý thuyết thiết bị sử dụng 10 2.2.1 a) PLC – Programmable Logic Controller 10 Tổng quan PLC DELTA .14 b) PLC Delta DVP-ES2 Series 18 2.2.2 a) HMI - Human-Machine-Interface 20 Tổng quan HMI - Human-Machine-Interface .20 b) HMI Delta DOP - 100 Series .22 2.2.3 Băng tải 24 2.2.4 Cảm biến 26 2.2.5 Động DC 27 2.2.6 Van điện từ .29 2.2.7 Khí nén - Xylanh khí nén .30 2.2.8 Relay 32 v 2.2.9 RCBO – Residual Circuit Breaker with Overload 33 2.2.10 Nút nhấn 37 2.3 Truyền thông Modbus 38 2.3.1 Khái niệm chung 38 2.3.2 Các chuẩn giao thức modbus 39 2.4 Kết luận chương .41 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 42 3.1 Thiết kế tổng quát hệ thống .42 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống .42 3.1.2 Thiết kế phần cứng 44 3.1.3 Sơ đồ kết nối 47 3.1.4 Lưu đồ giải thuật 50 3.1.5 Giải thuật chiết rót sơn 51 3.1.6 Giải thuật đóng nắp 52 3.1.7 Giải thuật trộn sơn 52 3.2 Lựa chọn thiết bị sử dụng cho mơ hình .53 3.2.1 Cảm biến lưu lượng 53 3.2.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 54 3.2.3 Cảm biến tiệm cận 55 3.2.4 Van điện từ nước 56 3.2.5 Van điện từ khí nén 57 3.2.6 Van hút chân khơng khí nén 58 3.2.7 Xylanh kép Airtac 59 3.2.8 Xylanh tròn Airtac 59 3.2.9 Xylanh tròn KCC 60 3.2.10 Động giảm tốc 61 3.3 Lựa chọn thiết bị sử dụng cho bảng điện 62 3.3.1 PLC (Programmable Logic Controller) 62 3.3.2 Module mở rộng .63 3.3.3 Bộ nguồn tổ ong .63 3.3.4 Relay 64 vi 3.3.5 Cầu đấu 65 3.3.6 Step Motor Driver 66 3.3.7 RCBO TECO 67 3.4 Kết luận chương .67 CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG HỒN THIỆN 68 4.1 Hệ thống phần cứng 68 4.2 Hệ thống giao diện 72 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỞNG PHÁT TRIỂN 74 5.1 Kết đạt 74 5.2 Hạn chế đề tài .75 5.3 Hướng phát triển đề tài .75 PHỤ LỤC 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Màu sắc tố Hình 2: Màu vô sắc Hình 3: Yếu tố màu sắc .6 Hình Sự khác biệt pha màu ánh sáng màu sơn .7 Hình 5: Quy luật trừ màu (CMY) Hình 6: Màu bậc Hình 7: Màu Bậc hai Hình 8: Màu bậc ba .9 Hình 9: Các bậc vòng màu 10 Hình 10: loại PLC phổ biến 11 Hình 11: Cấu tạo PLC .11 Hình 12: Ứng dụng PLC .14 Hình 13: Các dòng PLC Delta 15 Hình 14: Ứng dụng giải pháp tự động hóa tịa nhà 17 Hình 15: Một số ứng dụng khác với PLC Delta 17 Hình 16: Giao diện thiết kế dòng DVP - ES2 18 Hình 17: Thơng số kích thước DVP-ES2 Series (mm) 19 Hình 18: Các modules sử dụng dịng DVP-ES Series .20 Hình 19: HMI giao tiếp với thiết bị máy móc để giám sát điều khiển 20 Hình 20:HMI SCADA System 21 Hình 21: Cách đọc mã lựa chọn hình 23 Hình 22: Một số dòng HMI Delta .24 Hình 23: Một số loại băng tải 25 Hình 24: Cấu tạo băng tải 26 Hình 25: Cấu tạo động DC 28 Hình 26: Nguyên lý hoạt động động DC 28 Hình 27: Van điện từ khí nén van điện từ nước 29 Hình 28: Cấu tạo van điện từ nước 30 viii Hình 29: Cấu tạo vạn điện từ khí .30 Hình 30: cấu tạo máy nén khí 31 Hình 31: Cấu tạo Xylanh khí nén 31 Hình 32: Một số loại Relay 32 Hình 33: Nguyên lý hoạt động Relay 33 Hình 34: Cấu tạo relay .33 Hình 35: Một số loại RCBO 34 Hình 36: Nguyên lý hoạt động RCBO dịng điện cực đại 35 Hình 37: Nguyên lý hoạt động RCBO điện áp thấp 35 Hình 38: Cấu tạo RCBO .36 Hình 39: Một số loại nút nhấn 37 Hình 40: Giao thức Modbus 38 Hình 41: Kiến trúc hệ thống mạng với Modbus 39 Hình 42: Lớp ứng dụng modbus 39 Hình 43: Modbus ASCII 40 Hình 44: Modbus RTU 40 Hình 45: Modbus TCP .41 YHình 1: Sơ đồ khối hệ thống 43 Hình 2: Thiết kế băng tải (đơn vị: mm) .44 Hình 3: Thiết kế băng tải phụ (đơn vị: mm) 45 Hình 4: Thiết kế gá đỡ HMI nút bấm (đơn vị: mm) 45 Hình 5: Thiết kế sơ toàn hệ thống .46 Hình 6: Hình ảnh thiết kế 3D sơ toàn hệ thống 46 Hình 7: Sơ đồ bố trí sơ thiết bị bảng mạch 46 Hình 8: Sơ đồ mạch nguồn 48 Hình 9: Sơ đồ mạch động lực 48 Hình 10: Sơ đồ đấu nối module DVP-24ES2 49 Hình 11: Sơ đồ đấu nối module 08XN2 49 Hình 12: Sơ đồ đấu nói Driver step motor 50 Hình 13: Lưu đồ chương trình 50 Hình 14: Lưu đồ chương trình dây chuyền sản xuất 51