Nhà nước chủ động ứng dụng khoa học công nghệ hiện đại trong quá trình sản xuất đẩy nhanh công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước. Một trong những công nghệ đang được sử dụng rộng rãi đó là công nghệ tự động hoá, thuật ngữ này không còn xa lạ với nhiều ng−ời. Tự động hoá đã thâm nhập vào cuộc sống gia đình thông qua các thiết bị bếp núc, công việc nội trợ, bảo vệ
Cơ sở lý thuyết tự động hóa thực chất cu Đồ án tốt nghiệp Trọng Hùng - Điện 45A thành GDP theo Ngun quy trình cơng nghiệp hóa Mở đầu Đặt vấn đề Bớc vào kỷ XXI, cách mạng khoa học công nghệ đại tiếp tục tác động sâu sắc tới mặt đời sống xà hội Phát triển dựa vào khoa học công nghệ trở nên xu tất yếu tất quốc gia giới Để thực điều Đảng Nhà nớc chủ động ứng dụng khoa học công nghệ đại trình sản xuất đẩy nhanh công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc Một công nghệ đợc sử dụng rộng rÃi công nghệ tự động hoá, thuật ngữ không xa lạ với nhiều ngời Tự động hoá đà thâm nhập vào sống gia đình thông qua thiết bị bếp núc, công việc nội trợ, bảo vệ Đặc biệt tự động hoá thiếu sản xuất công nghiệp Nó định đến suất, chất lợng sản phẩm, khả linh động, đáp ứng với thay đổi nhanh chóng thị trờng nhằm giữ uy tín với khách hàng bảo đảm môi trờng sống dây chuyền đại phế liệu ít, ô nhiễm giảm Đó tiêu chí mà ngành sản xuất phải đạt tới hoà nhập vào môi trờng cạnh tranh quốc tế Thực tế cho thấy trình sản xuất mang nặng tính thủ, công quy mô nhỏ Trong khâu nh toàn trình sản xuất, chế biến phải bỏ lợng lao động lớn mà suất chất lợng không cao, không đáp ứng nhu cầu ngày tăng doanh nghiệp Chính điều đà dẫn đến tợng trở thành phổ biến số t nhân doanh nghiệp bỏ vốn đầu t xây dựng, đổi công nghệ trang thiết bị nhằm nâng cao sức cạnh tranh thị trờng Biết sản xuất công nghiệp không cho phép điều khiển tiêu cách cảm tính mà phải có qui trình sản xuất chuẩn mực, đạt hiệu kinh tế cao Để làm đợc điều có công nghệ thiết bị đại bảo đảm chất lợng ổn định, nâng cao suất Trờng ĐHNNI - Hà Nội -1- Khoa Cơ - Điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Tuy nhiên công nghệ điều kiện cần cho chất lợng Chỉ có điều hầu hết dây chuyền thiết bị đại nhà máy xí nghiệp nớc ta ngoại nhập, tiêu tốn lợng ngoại tệ không nhỏ Điều không xẩy nớc ta mà kể nớc khu vực Việc ứng dụng tự động hoá chậm yếu cha có định hớng rõ ràng, việc tiến hành nghiên cứu đem ứng dụng phát triển công nghệ tự động hoá dây chuyền sản xuất góp phần tích cực trực tiếp vào việc nâng cao đại hoá dây chuyền sản xuất có để bớc tăng suất, chất lợng hạ giá thành sản phẩm góp phần đa kinh tÕ n−íc ta héi nhËp khu vùc vµ thÕ giới Tự động hoá thực chất đà nhân tố quan trọng để cấu thành GDP (Gross Domestic Product) muốn đảm bảo đích thực công nghiệp hoá - đại hoá đất nớc Mục đích đề tài ắ Nghiên cứu dây chuyền sản xuất có thực tiễn, từ tiến hành thiết kế mô hình điều khiển số dây chuyền sản xuất phục vụ cho việc mô đa phơng pháp điều khiển tối u ắ ứng dụng phần mềm Simatic S7 - 200 để thành lập chơng trình điều khiển Nội dung đề tài ắ Tổng quan Công ty Kính Đáp Cầu ắ Tổng quan tự động hoá trình sản xuất ắ Cơ sở lý thuyết để thiết kế mô hình điều khiển dây chuyền sản xuất kính Cán kình xây dựng Công ty kính Đáp Cầu ắ Xây dựng mô hình điều khiển Phơng pháp nghiên cứu ắ Các kết nghiên cứu kế thừa - Kế thừa công trình nghiên cứu hệ trớc sở lý thuyết Trờng ĐHNNI - Hà Nội -2- Khoa Cơ - Điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A phần mềm lập trình Simatic S7 - 200 - Kế thừa mô hình sản xuất đà có thực tiễn ắ Định hớng nghiên cứu - Nghiên cứu phần mềm lập trình máy tính - Thay đổi phơng pháp lập trình để tìm phơng pháp đơn giản, dễ sử dụng hiệu - Thành lập chơng trình điều khiển ắ Phơng pháp thực nghiệm kiểm chứng - Chạy thử chơng trình, phát lỗi hoàn thiện chơng trình ắ Dụng cụ thực hành - Máy tính PC (Personal Computer) - Bộ điều khiển Logic khả trình PLC S7 – 200 - Bé m« pháng, cỉng trun th«ng RS485 RS232 Trờng ĐHNNI - Hà Nội -3- Khoa Cơ - Điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A Chơng Tổng quan 1.1 Sự hình thành phát triển Công ty kính Đáp Cầu - Bắc Ninh [1] Công ty kính Đáp cầu trực thuộc Tổng công ty Thuỷ tinh Gốm xây dựng đợc thành lập theo định 162/BXD-TCLĐ ngày 3.3.1990 Lúc đầu đợc gọi Nhà máy kính Đáp Cầu theo định số 485/BXD-TCLĐ ngày 30.7.94 đợc đổi tên thành Công ty kính Đáp Cầu Công ty đợc đặt xà Vũ ninh - Thị xà Bắc ninh - Tỉnh Bắc ninh Nhà máy kính Đáp Cầu đợc khởi công xây dựng từ năm 1986 với thiết bị kỹ thuật đồng Liên xô cũ, sau thời gian thi công xây dựng, năm 1990 nhà máy thức vào sản xuất Ngày 17 - - 1990 mét vuông kính đời, mở đầu cho ngành công nghiệp sản xuất kính xây dựng Việt nam Kính Đáp Cầu đợc sản xuất theo công nghệ kéo đứng qua thuyền công suất 2,4 triệu m2/năm (tiêu chuẩn 2mm) Nhà máy đời giai đoạn kinh tế đất nớc chuyển dần sang kinh tế thị trờng Vợt qua bao khó khăn thử thách cán công nhân viên nhà máy Kính đáp cầu đà làm chủ đợc công nghệ chuyên gia Liên xô cũ rút nớc Nhà máy đà lên, phát triển đầu t mở rộng sản xuất, thay đổi công nghệ đại Cụ thể Công ty đà đầu t 62 tỷ đồng để mở rộng lò nấu, trang bị thêm máy kéo kính nâng công suất lên 3,8 triệu m2/năm (tiêu chuẩn 2mm) Với chức nhiệm vụ sản xuất kính xây dựng, Công ty cung cấp cho thị trờng sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lợng Các sản phẩm công ty đà đạt nhiều huy chơng vàng kỳ triển lÃm hàng công nghiệp Việt nam Ngoài sản xuất kính xây dựng, năm 1993 Công ty xây dựng dây chuyền sản xuất kính an toàn theo công nghệ Cộng hoà liên bang Đức Năm 1996 đầu t xây dựng dây chuyền kính gơng kính phản quang Năm Trờng ĐHNNI - Hà Nội -4- Khoa Cơ - Điện §å ¸n tèt nghiƯp Ngun Träng Hïng - §iƯn 45A 1998 nhận thêm dây chuyền sản xuất lợp Amiăng (do Công ty bạn không đảm đơng đợc) công suất triệu m2/năm Năm 2002 Công ty đầu t xây dựng Nhà máy kính cán - kính kéo ngang công suất 6,4triệu m2/năm Trải qua 10 năm tồn phát triển, Công ty kính Đáp Cầu đà đạt đợc nhiều thành tích sản xuất kinh doanh, cụ thể: - Về sản lợng chất lợng sản phẩm Công ty sản xuất vợt công suất thiết kế thiết bị từ - 26% Đạt tiêu chuẩn chất lợng loại A > 90% - Về doanh thu: Từ 36.126 triệu đồng năm 1991, năm 2002 doanh thu đạt 131.000 triệu đồng, năm 2003 doanh thu đạt 135.000 triệu đồng vợt năm - 26% so với kế hoạch - Tốc độ tăng trởng bình quân 11% năm Thu nộp ngân sách đầy đủ - Hiệu sản xuất kinh doanh hàng năm có lÃi Năm 2002 lÃi 9,4 tỷ năm 2003 lÃi 11 tỷ, thu nhập bình quân năm đạt 1360.000đ/ngời/tháng Trong trình sản xuất kinh doanh Công ty có thuận lợi khó khăn sau: Thuận lợi: Công ty đợc đạo đắn Tổng công ty Thuỷ tinh Gốm Xây dựng, giúp đỡ tận tình địa phơng nơi đặt trụ sở đợc hỗ trợ sách Nhà nớc Khó khăn: Thiết bị máy móc lạc hậu, công nghệ kéo đứng tốn nhiều chi phí ảnh hởng đến giá thành, làm ảnh hởng tới tính cạnh tranh sản phẩm thị trờng Công tác tiêu thụ sản phẩm cã sù c¹nh tranh víi kÝnh ngo¹i nhËp lËu, kính liên doanh Việt - Nhật số công ty kính t nhân khác Nhng với nỗ lực phấn đấu đội ngũ nhân viên bán hàng tiếp thị, sản phẩm công ty đợc tiêu thụ khắp nơi miền nớc Với khó khăn nh nhng nhờ có lÃnh đạo đắn lÃnh đạo Công ty đoàn kết gắn bó tập thể công nhân viên, năm Trờng ĐHNNI - Hà Nội -5- Khoa Cơ - Điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A 2000 công ty kính Đáp Cầu đợc Nhà nớc phong tặng danh hiệu Anh hùng lao động thời kỳ đổi Định hớng phát triển: Để định hớng cho việc nghiên cứu phát triển sản xuất, đáp ứng nhu cầu ngày cao xà hội nhiều mặt nói chung sản phẩm kÝnh vµ thủ tinh thêi kú míi, thêi kú hoµ nhËp víi nỊn kinh tÕ chung cđa khu vùc Công ty kính Đáp Cầu dự kiến kế hoạch đầu t xây dựng giai đoạn 2005 - 2010 Mở rộng phát triển sản xuất với việc xây dựng nhà máy gơng cao cấp, nhà máy sản xuất Frit men 3000t/năm Bình Dơng nhà máy kính Float 350t/ngày Đáp Cầu 1.2 Vai trò ngành công nghiệp sản xuất kính [1] Trong kinh tế phát triển lành mạnh, có sức cạnh tranh đạt hiệu cao, vai trò ngành công nghiệp sản xuất kính có vị trí đặc biệt quan trọng Cách không lâu, ngành công nghiệp sản xuất kính Việt Nam phát triển chậm yếu với qui mô nhỏ nhng hàng trăm nhà máy kính đà xuất khắp nơi Điều khẳng định vai trò vị trí mặt đời sống xà hội Việc đa vào vận hành dây chuyền sản xuất kính có vai trò to lớn tiến trình phát triển mở rộng sản xuất công ty Kính Đáp Cầu Sản phẩm kính với nhiều chủng loại khác nhau, loại mang ứng dựng lớn sống Dần dần chiếm lĩnh thị trờng thay cách hiệu với chi phí thấp so với số sản phẩm loại, đồng thời tôn thêm vẻ đẹp công trình kiến trúc lên nhiều lần Khi mà sản phẩm gỗ ngày kạn kiệt với giá thành cao khả mở rộng ứng dụng lớn dần đợc thay thế, phần giải đợc vấn đề kạn kiệt tài nguyên thiên nhiên Sản phẩm Công ty kính, với 20 loại sản phẩm khác nhau: - Kính xây dựng: loại kính phẳng, suốt Đợc sản xuất theo phơng pháp Foucault cải tiến hệ thống thiết bị đại Nga Hàn Quốc Trờng ĐHNNI - Hà Nội -6- Khoa Cơ - Điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A - Kính phản quang: Đợc sản xuất theo phơng pháp điện tử, ion kim loại sau bắn phá trờng điện từ mạnh, bám vào bề mặt kính tạo nên lớp phủ bền chắc, chịu đợc tác động thời tiết với khả phản xạ tới 60% lợng ánh sáng mặt trời, ngăn chặn tia sáng có hại nh tia tử ngoại, tia cực tím, bảo đảm cho không khí phòng đợc dịu mát lành Kính phản quang Đáp Cầu có nhiều màu sắc, màu xanh lam , xanh lục, xanh rêu, màu trà, màu bạc nhiều màu sắc khác, tuỳ theo yêu cầu khách hàng Chất lợng kính phản quang đợc đảm bảo theo tiêu chuẩn quốc tế đáp ứng yêu cầu khách hàng - Sản phẩm kính an toàn: Đợc sản xuất theo phơng pháp nhiệt hệ thống thiết bị đại công hoà liên bang Đức Nhật Bản Sản phẩm kính an toàn có độ bền gấp - lần so với kính thờng, chịu đợc độ rung lớn, va đập mạnh, độ bền nhiệt cao, vỡ tạo thành mảnh nhỏ, không sắc cạnh, không gây nguy hiểm cho ngời sử dụng, đợc dùng làm cửa sổ, cửa vào, kính quan sát lò công nghiệp, kính đèn chiếu sáng đô thị sản phẩm kính an toàn đợc sử dụng rộng rÃi cho phơng tiện giao thông vận tải - Sản phẩm kính mờ: Đợc sản xuất cách làm mờ mặt kính tạo cho ánh sáng xuyên qua thành tán xạ, dịu mát, không nhìn xuyên qua đợc, sản phẩm kính mờ có độ bền cao, đẹp thoả mÃn yêu cầu sử dụng đặc biệt trang trí nội thất - Sản phẩm gơng: Đợc sản xuất theo phơng pháp phủ kim loại chân không lớp phủ đều, bền có chiều dày lớn, hệ số phản xạ lớn 77%, lớp sơn bảo vệ cứng, bền có khả bảo vệ lớp phủ điều kiện thời tiết, cho hình ảnh sáng trung thực - Sản phẩm thuỷ tinh: - Sản phẩm khoáng: - Sản phẩm kính dán: Các kính đợc dán sơ với lớp Trờng ĐHNNI - Hà Nội -7- Khoa Cơ - §iƯn §å ¸n tèt nghiƯp Ngun Träng Hïng - §iƯn 45A keo PVB nhiệt độ 300 - 700C đợc dán ép chặt thiết bị nồi hấp có áp lực 15bar, nhiệt độ 1500C - Sản phẩm kính cắt, mài: - Sản phẩm kính bảo ôn (kính cách âm, cách nhiệt): Đợc sản xuất theo phơng pháp tạo rộng hai kính khung nhôm, bên khung nhôm có bơm keo Silicol để gắn kết kính với nhau, khoảng rỗng hai kính tạo chân không Nitơ Từ u điểm bật sản phẩm kính khẳng định việc sản xuất kính yêu cầu cấp thiết phát triển ngành công nghiệp sản xuất kính Để đảm bảo đợc điều có công nghệ đại đảm đơng đợc, công nghệ tự động hoá đóng vai trò đặc biệt quan trọng 1.3 Vai trò ngành Tự động hoá [2] 1.3.1 Sự hình thành phát triển ngành tự động hoá Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ ngành điện tử công nghệ thông tin, hệ thống tự động hoá trình sản xuất có bớc tiến vợt bậc Ngoài dạng hệ điều khiển truyền thống, xuất thêm dạng hệ mới, ngày đáp ứng tốt yêu cầu công nghệ Trong năm gần đây, nớc có công nghiệp phát triển tiến hành rông rÃi tự động hoá sản xuất loại nhỏ Điều phản ánh xu chung cđa nỊn kinh tÕ thÕ giíi tõ s¶n xt loại lớn hàng khối sang sản xuất loại nhỏ hàng khối thay đổi Nhờ thành tựu to lớn công nghệ thông tin lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghiệp gia công giới năm cuối kỷ XX đà có thay đổi sâu sắc Sự xuất loạt công nghệ mũi nhọn nh kỹ thuật linh hoạt (Agile Engineening) hệ điều hành sản xuất qua hình (Visual Manufacturing System) kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) công nghệ Nanô đà cho phép tự động hoá toàn phần không sản xuất hàng khối mà Trờng ĐHNNI - Hà Nội -8- Khoa Cơ - Điện Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Hùng - Điện 45A sản xuất loại nhỏ đơn Chính thay đổi nhanh sản xuất đà liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất loạt thiết bị hệ thống tự động hoá hoàn toàn nh loại máy móc điều khiển số, trung tâm gia công, hệ tống điều khiển theo chơng trình lôgic PLC (Programmable Logic Control), hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexble Manufacturing Systems), 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 sản phẩm đại Về mặt kỹ thuật, lý thuyết ®iỊu khiĨn tù ®éng ho¸ ph¸t triĨn qua giai đoạn: Giai đoạn 1: Cho đến năm 1940 Trong giai đoạn sở lý thuyết điều khiển tự động đợc hình thành Khi phơng pháp khảo sát hệ đầu vào, đầu - Siso nh: Hàm truyền biểu đồ Bode để khảo sát đáp ứng tần số ổn định; biểu đồ Nyquist dự trữ độ lợi/pha để phân tích tính ổn định hệ kín Vào cuối năm 1940 đầu năm 1950 phơng pháp đồ thị thực nghiệm Evans đà đợc hoàn thiện Giai đoạn đợc coi điều khiển cổ điển Giai đoạn 2: Xung quanh năm 1960, giai đoạn phát triển kỹ thuật điều khiển đợc gọi điều khiển đại (Modern control) Hệ kỹ thuật ngày trở lên phức tạp, có nhiều đầu vào, nhiều đầu - MIMO Để mô hình hoá thuộc dạng phải cần đến tập phơng trình mô tả mối liên quan trạng thái hệ Và phơng pháp điều khiển biến trạng thái đợc hình thành Cũng thời gian này, lý thuyết điều khiển tối u có bớc phát triển lớn dựa tảng nguyên lý cực đại Poltryagin lập trình động lực học Bellman Đồng thời, học thuyết Kalman đợc hoàn thiện nhanh chóng trở thành công cụ chuẩn, ®−ỵc sư dơng nhiỊu lÜnh vùc ®Ĩ −íc l−ỵng trạng thái bên hệ từ tập nhỏ tín hiệu đo đợc Trờng ĐHNNI - Hà Nội -9- Khoa Cơ - Điện ... phần mềm Simatic S7 - 200 để thành lập chơng trình điều khiển Nội dung đề tài ắ Tổng quan Công ty Kính Đáp Cầu ắ Tổng quan tự động hoá trình sản xuất ắ Cơ sở lý thuyết để thiết kế mô hình điều... chuyền sản xuất có để bớc tăng suất, chất lợng hạ giá thành sản phẩm góp phần đa kinh tế nớc ta hội nhập khu vực giới Tự động hoá thực chất đà nhân tố quan trọng để cấu thành GDP (Gross Domestic... ngành công nghiệp sản xuất kính Để đảm bảo đợc điều có công nghệ đại đảm đơng đợc, công nghệ tự động hoá đóng vai trò đặc biệt quan trọng 1.3 Vai trò ngành Tự động hoá [2] 1.3.1 Sự hình thành