TỔNG QUAN về NGÀNH kỹ THUẬT điều KHIỂN và tự ĐỘNG hóa

LỜI NĨI ĐẦU Mơn học “ Nhập mơn kỹ thuật điều kiển tự động hóa” mơn học cần thiết cho sinh viên ngành kỹ thuật điều kiển tự động hóa ,đặc biệt sinh viên năm đầu chúng em Để giúp sinh viên năm đầu tự tin hiểu rõ nghành học trở thành người kỹ sư chân tương lai thầy cô đưa môn học để giải vấn đề Đó mơn học “Nhập môn kỹ thuật điều kiển tự động hóa” với nhiệm vụ là: Tu dưỡng đạo đức sinh viên, giúp sinh viên có phẩm chất đạo đức tốt để sau trở thành kỹ sư thật ,chân ,có thể giúp đỡ, phục vụ cho nhân dân, đất nước Giúp sinh viên hiểu rõ tự tin nghành học mình, với ngành học mà kết hợp hai ngành có nhu cầu lớn có xu hướng phát triển mạnh tương lai Giúp sinh viên nhìn nhận cơng việc thực tế sau này, thuận lợi, khó khăn rủi ro xảy đến làm việc, hiểu biết sơ lược máy móc mà vận hành sử dụng sau này,….thông qua địa điểm tham quan thực tế Giúp sinh viên tự trang bị cho kỹ cần thiết để trở thành người kỹ sư Sinh viên thực Nguyễn Văn Ý CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH KỸ THUẬT ĐK&TĐH 1.1 Lịch sử phát triển Kỹ thuật ĐK&TĐH: Trong đời sống hàng ngày sản xuất hàng hóa thấy xung quanh có nhiều ứng dụng điều khiển tự động, từ cấu điều khiển quạt bàn tự quay tới dây chuyền sản xuất tự động phức tạp Ứng dụng điều khiển tự động len lỏi vào sống người giúp người tạo cho sống văn minh giầu có Cho đến với nhiều cơng nghệ khác nhau, nhiều hệ thống điều khiển tự động phức tạp thiết kế sử dụng để phục vụ đời sống người Chúng ta thử nhìn khái quát phát triển hệ thống tự động để thấy người đạt thành Theo Bennett (1996) số tài liệu khác ghi nhận hệ thống điều khiển phản hồi tự động xuất lần vào khoảng 2000 năm trước Đó đồng hồ nước Vitruvius mô tả Ktesibios chế tạo thành công (vào khoảng 270 tr.CN) sử dụng vật để điều chỉnh mực nước bình chứa từ điều chỉnh cấu đồng hồ nước Vài trăm năm sau Heron Alexandria mơ tả số máy móc tự động (automata) khai thác số cấu phản hồi Từ thời đồng hồ nước tự động đến trải qua hai nghìn năm phát triển, ngành điều khiển tự động ngày lớn mạnh đạt nhiều thành phương diện thực hành lẫn lý thuyết Ví dụ đầu kỷ thứ 20 giới đón nhận đời hệ thống điều khiển tàu tự động sử dụng la bàn điện (la bàn quay) Sperry (Mỹ) Anschutz (Đức) bước tiến lĩnh vực điều khiển tự động Tiếp theo đó, vào cuối thập niên 50s, đầu thập niên 60s kỷ 20 ứng dụng ngành điều khiển tự động giúp cho người chinh phục vũ trụ đánh dấu kiện Nga phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên, Sputnik, vào tháng năm 1957, Yuri Gararin bay vào vũ trụ tàu Vostok vào năm 1961 Sự kiện phóng vệ tinh nhân tạo điều khiển vệ tinh bay theo quỹ đạo vòng quanh trái đất ứng dụng quan trọng công nghệ điều khiển mở nhiều ứng dụng khác, quan trọng phát triển hệ thống dẫn đường vệ tinh: GPS (Mỹ) năm 1994, GLONASS (Nga) năm 1995 GALILEO (LH Châu Âu, EU) năm 2008-2009 Điều khiển tự động ứng dụng vào nhiều ngành khác nhiều hệ thống điều khiển chuyên nghiệp khác đời Chúng ta liệt kê số ứng dụng như: hệ thống điều khiển nhà máy nhiệt điện, thuỷ điện; hệ thống tự động nhà máy sản xuất thực phẩm Coca cola, sữa, sản xuất đường, nhà máy lắp ráp ôtô, robot; nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng xi măng, sản xuất kính, gạch men; hệ thống điều khiển ngành hàng không vũ trụ, hệ thống điều khiển điện tử nhúng dùng công nghiệp chế tạo đời sống hàng ngày, hệ thống điều khiển phương tiện giao thông mặt đất, ứng dụng y học, điều khiển tên lửa, điều khiển phương tiện biển, điều khiển trình sản xuất công nghiệp, rô bốt điện tử, hệ thống sản xuất lĩnh vực công nghệ cao sản xuất, lắp ráp hệ thống vi mạch v.v Để có nhìn tổng qt hệ thống, phát triển hệ thống điều khiển tự động lý thuyết điều khiển tự động phân chia thành giai đoạn sau: Giai đoạn 1: thời kỳ cổ đại đến 1900 (máy khí, thiết bị nhiệt, máy điều tốc ly tâm James Watt) Giai đoạn 2: từ 1900 đến 1940 (điều khiển PID, lý thuyết điều khiển tự động: Maxwell, Routh, Hurwitz, Lyaponov) Giai đoạn 3: Giai đoạn 1940-1960 (điện tử, bán dẫn, lọc, lý thuyết ổn định, điều khiển tối ưu, sáng lập Hiệp hội Điều khiển Tự động Quốc Tế - IFAC) Giai đoạn 4: Giai đoạn 1960-1995 (bộ lọc Kalman, điều khiển đại tối ưu thích nghi, hệ thống định vị tồn cầu GPS hệ thống dẫn đường vệ tinh toàn cầu GLONASS, máy tính, vi xử lý vi điều khiển, mở đầu thời kỳ Internet mạng máy tính) Giai đoạn 5: Giai đoạn 1995-nay (máy tính, Internet, kỹ thuật mạng không dây, kỹ thuật dải băng thông rộng, phần mềm, điều khiển bền vững, điều khiển phân tán, điều khiển lơ gíc mờ mạng nơ ron) 1.2.Quá trình phát triển KT ĐK&TĐH giới: Ngành tự động hóa có móng từ lâu Khoảng kỉ thứ III – IV, D.Phalereous tạo sên biết bò Năm 1767, nhà khí người nga I.P.Kulibin chế tạo đồng hồ hình trứng Nửa sau kỉ XVIII, thợ đồng hồ Thụy Sĩ chế tạo đồng hồ tương tự.Đặc biệt búp bê Pierre Jacquet-Droz, biết lắc đầu giơ tay Năm 1765, kĩ sư người nga Polzunov chế tạo điều chỉnh nước nồi Năm 1784, J.Watt phát minh điều tốc có lắc li tâm để điều chỉnh máy nước Năm 1917, O.Block sử dụng lí thuyết véc tơ hàm biến phức vào việc nghiên cứu lí thuyết điều khiển tự động hóa Với phương pháp này, Nyquist(1932) Mikhailop(1938) người tìm tiêu chuẩn ổn định hệ tuyến tính phương pháp đồ thị Các định đề phương pháp khảo sát độ ổn định hệ phi tuyến A.M.Liapunop, cơng trình Pontriaghin…là viên đá tảng lí thuyết điều khiển tự động hệ phi tuyến Năm 1938, Bode mối quan hệ chặt chẽ đường đặc tính tần số pha đề công thức tổng quát để giải nhiệm vụ điều khiển Năm 1941 – 1945, Bomberger Weber, Nichols, Bode đưa vào ứng dụng lí thuyết liên quan đến độ giãm chấn góc lệch pha Bode, tạo nên phương pháp đơn giản để thiết kế hệ thống điều khiển Cũng thời gian Weiner, Phillips Hall nghiên cứu tác động nhiễu 1.3 Quá trình phát triển KT ĐK&TĐH Việt Nam: Ngành tự động hóa nước ta phát triển từ sớm Ngày 20/5/1987, Ban vận động thành lập Hội Tự động hoá thành lập, gồm 20 nhà khoa học Trưởng ban: ông Nguyễn Văn Thân - Vụ trưởng vụ Quản lý Khoa học, Bộ Đại Học Ngày 7/7/1994, Thủ tướng Chính phủ định thành lập Hội Khoa học Công nghệ tự động Việt Nam Ngày 14/10/1994, Hà Nội Đại hội thành lập Hội KHCNTĐ VN (Đại hội lần thứ I) Ban chấp hành TW Hội gồm 49 người Chủ tịch: ông Đặng Vũ Chư - Bộ trưởng Bộ Công nghiệp nhẹ, Tổng thư ký: Ơng Trịnh Đình Đề, phó chủ tịch, 11 uỷ viên ban thường vụ, ban chuyên trách Ngày 31/10/1994 Bộ trưởng trưởng Ban tổ chức Cán Chính phủ ban hành quy chế công nhận Điều lệ Hội Khoa học CNTĐ Việt Nam Ngày 20/6/1997, Hội tổ chức Hội ngành Tự động hoá lần thứ I Hà Nội Ngày 4/8/2001, Đại hội đại biểu Hội KHCN Tự động Việt Nam tổ chức Hà Nội Ngày 6-8/9/2002, Hội tổ chức Hội ngành TĐH lần II Hội nghị toàn quốc điều khiển tự động hóa lần thứ diễn vào cuối tháng 11 năm 2011 Hội nghị ứng dụng công nghệ tự động hóa ngành cơng nghiệp Sở Cơng thương Hà Nội tổ chức ngày12/10/2012 Trách nhiệm, nghĩa vụ quyền lợi người kĩ sư ĐKTĐH 2.1 Kỹ sư gi? Xét theo nghĩa rộng, kỹ sư người áp dụng kiến thức khoa học kỹ thuật nhằm giải vấn đề hay nhiệm vụ nảy sinh trình hoạt động doanh nghiệp quan nhà nước Công việc họ bao gồm :phát triển chu trình xử lý hay thiết kế sản phẩm Và người kỹ sư người áp dụng cách hiệu kiến thức khoa học vào thực tiễn Dù cho kết cuối sản phẩm hay q trình, họ ln phải cân nhắc đến an toàn, độ tin cậy hiệu kinh tế Bởi vì, sản phẩm họ tạo khơng thỗ mãn u cầu này, chẳng thèm để mắt đến chúng thị trường Nghề kỹ sư dựa phương hướng giải vấn đề logic hệ thống, đặc biệt ngành khoa học công nghệ cao Hơn nữa, thực tế công việc đa dạng dẫn đến người có chun mơn khác ví dụ như: kỹ sư điện, kỹ sư khí, kỹ sư hố học, kỹ sư hàng không, kỹ sư điều khiển tự động hóa, kỹ sư tin hoc Kỹ sư người tạo liên kết mục tiêu thực Họ sở hữu tất tri thức từ khái niệm, ý tưởng, thiết kế triển khai, phát triển, thử nghiệm hỗ trợ khách hàng Các công ty sản xuất thuê kỹ sư thiết kế phát triển sản phẩm họ như: thiết bị điện tử, vật liệu xây dựng, máy móc cơng cụ, hố chất, thiết bị vận tải, máy bay, phương tiện thông tin giao thông Ngoài họ đảm nhận việc phát triển chu trình sản xuất cần thiết để tạo sản phẩm, từ thiết kế máy móc đến nhà xưởng vận hành 2.2 Chức người kỹ sư: Kỹ sư tầng lớp tri thức xã hội, có học vị địa vị xã hội, người kỹ sư phải có đóng góp lớn trí tuệ tài cho cộng đồng, xã hội, làm cho xã hội liên tục phát triền mang lại nhiều cải vật chất cho xã hội Người kỹ sư kính trọng thành viên tri thức khác như: bác sĩ, dược sĩ, nhạc sĩ, nhà văn, nhà thơ, ….Tương lai họ nhà chuyên môn nhà khoa học thời đại Người kỹ sư đóng vai trị quan trọng hệ thống lao động kỹ thuật người có đóng góp trí tuệ, sáng tạo, người chủ chốt định thành công nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân 2.3 Nhiệm vụ người kỹ sư: Người kỹ sư phải người công dân gương mẫu, phải thực đầy đủ quyền hạn, nghĩa vụ người cơng dân, có tinh thần dân tộc cao, có tinh thần tự lực cao, khơng đặt vấn đề đòi hỏi nhân dân, tổ quốc phải làm cho mà phải đặt câu hỏi ngược lại làm cho nhân dân, tổ quốc Phải ln nêu cao tinh thần nghĩa lớn, đoàn kết hợp tác, người làm việc với tinh thần tự giác cao, phải có phẩm chất tốt hệ thống pháp luật, kỷ luật, phải có tinh thần hợp pháp, coi thành viên tập thể, trung thực với tập thể có trách nhiệm với tập thể, xã hội Một nhiệm vụ người kỹ sư phải thực tốt công tác chuyên môn đào tạo Người kỹ sư phải tham gia quản lý vật tư, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tham gia trình tự đào tạo, tự bồi dưỡng nâng cao trình độ, phải xây dựng kế hoạch làm việc hợp lý có tính khoa học, khơng ngừng trao đổi, học tập kinh nghiệm với bạn, chuyên gia kỹ thuật ngành với ngành liên quan CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC CƠ SỞ THAM QUAN THỰC TẾ  Tham quan sở thực tế: • Nhà máy bia Sài Gịn - Nghệ An; • Nhà máy bao bì Sabeco Sơng Lam; • Nhà máy Granit Trung Đô BIỂU ĐỒ ĐKTĐ TRONG NHÀ MÁY NHÀ MÁY BIA SÀI GÒN – NGHỆ AN Địa chỉ: 54 Phan Đăng Lưu - Trường Thi - TP Vinh - Nghệ An Đặc điểm dây chuyền công nghệ: • Dây chuyền thiết kế lắp đặt hãng Krones - Đức; • Hệ thống điều khiển tự động đại, sử dụng điều khiển Allen – Bradley; • Phần mềm giám sát vận hành Zenon; • Hệ thống mạng truyền thơng EtherNet/IP DeviceNet • Dây chuyền chiết chai bia bao gồm máy: Băng tải két (Case -Conveyor); Máy kiểm tra nắp, mức bia (Checkmat); Universella; Máy dán nhãn (Universella-Labeller); Hệ thống băng tải chai (Bolte-Conveyor); Máy chiết chai (Mecafill); Máy trùng chai bia Pasteuriser; Máy rửa chai (BolteWasher); Máy rửa két (Case-Washer); Máy gắp chai bia vào két (Packer) máy gắp chai bia rỗng khỏi két (Unpacker) • Cơng suất nhà máy đạt 50 triệu lít/năm.Được trang bị đại ,mức độ tự động hóa cao,từ máy làm chai cũ tới dây chuyền dãn nhãn đóng nắp cho nawnng suất cao NHÀ MÁY BAO BÌ SABECO SƠNG LAM Địa chỉ: KCN Bắc Vinh - Thành phố Vinh - Tỉnh Nghệ An Đặc điểm dây chuyền công nghệ: - Một số thông tin thiết bị, máy móc nhà máy bao bì Sabeco Sơng Lam Sử dụng nhập từ nhà cung cấp Công ty CCH Engineering (Vương Quốc Anh) • Bodymakers Ragsdale Với thiết kế lịch yêu cầu bảo trì thấp, Stolle Ragsdale-máy tạo khối sản xuất 1/3 tất lon DWI sản xuất tồn giới Có sẵn bốn chiều dài đột quỵ với tốc độ sản xuất từ 250 đến 400 CPM, Stolle Ragsdale-máy tạo khối sản xuất nhôm nước giải khát thép thực phẩm quan với độ xác cao suất Cùng với khung vững để giảm rung động máy, số sáng kiến thiết kế đột phá tăng tốc độ sản xuất giảm bảo trì với phận khí điểm bơi trơn Các thành phần cải tiến có sẵn retrofits cho APM / Ragsdale bodymakers • Hệ thống Canmaking MicroFlex Stolle Rutherford Decorator áp dụng lên đến tám màu sắc cộng với véc ni - 2200 lon tuyệt vời phút với độ phân giải cao độ xác mà nhà sản xuất liên kết với tên Rutherford 50 năm Đầu kép Stolle Rutherford Basecoater áp dụng lớp hoàn toàn mờ đục mực 1800 10 lon cấp phút Với hệ thống Rutherford In nâng cao (APS), canmakers để đạt hình dịng vượt q tổng số 133 LPI mà khơng ảnh hưởng tốc độ, sử dụng khô thông thường bù đắp q trình in thạch có nước Cả hai máy nhanh chóng khả chuyển đổi kích thước, dễ dàng truy cập vào thành phần cho dễ bảo trì, dựa vi xử lý điều khiển lập trình cho tổng vận hành linh hoạt • Hệ thống phun Inside Stolle Reynolds bên hệ thống phun cung cấp tối đa hiệu sản xuất lon nhôm thép loạt kích cỡ với tốc độ lên đến 350 hộp phút Với ngành công nghiệp công nghệ chứng minh Reynolds để áp dụng lớp phủ bên trong, Stolle hai súng máy phun có sẵn bổ sung máy tính đường dây có, thiết kế kiểu mơ-đun tích hợp với 3-10 máy gắn tảng chung Bàn cặp chân không sử dụng để xoay q trình phun làm giảm làm hỏng Swing gắn kết súng cho phép truy cập dễ dàng để vòi phun để thiết lập làm sạch, chế khóa đảm bảo súng gắn kết trở lại vị trí họ thiết lập xác Thay đổi kích thước dễ dàng thực với số lượng tối thiểu phận th ay đổi yêu cầu điều chỉnh nhỏ • Giới thiệu hệ thống Shell Stolle hành động, quay curl (SRC) vỏ hệ thống cung cấp tốc độ, hiệu chất lượng cuối quán cao Với tiếng giới "Reverse Mẫu" hành động công cụ, Stolle SRC hệ thống để sử dụng báo chí hành 11 động với yêu cầu bảo trì thấp Băng tải khơng khí cá nhân cho túi dụng cụ tích cực chuyển bao để dụng cụ uốn TEC-240 quay, mà cấu hình lên đến ba cấp độ cao dụng cụ uốn để tiết kiệm không gian sàn nhà có giá trị Những tính độc đáo cho phép Stolle SRC hệ thống để cung cấp chi phí dụng cụ ngành cơng nghiệp thấp cho 1000 vỏ, quán vỏ tối đa dễ dàng thiết lập bảo trì Hệ thống có sẵn loạt cấu hình để đáp ứng yêu cầu sản xuất khác nhau, bao gồm nguyên liệu nhôm thép, cuộn dây ăn, độ rộng cuộn dây rộng hay hẹp Sáng tạo Stolle S2C (Sheet để Coil) vỏ hệ thống chạy hai tờ chứng khoán cuộn dây Thiết kế cho endmakers người chạy chứng khoán tờ in sẵn, S2C chuyển đổi để chạy cổ phiếu cuộn dây in trở nên có sẵn -Dây chuyền có cơng nghệ tiên tiến giới có quy chuẩn quốc tế theo định hướng cơng nghiệp hóa,hiện đại hóa - Nhà máy xây dựng với dây chuyền đại: + Dây chuyền làm lon:Được nhập đồng dây chuyền từ nhà cung cấp cơng ty CCH Engineering thuộc vương quốc Anh,có cơng nghệ tiên tiến giới,với đặc điểm tự động hóa cao,thiết kế đặc thù cho sản xuất lon dạng Module nên có khả đa dạng hóa sản phẩm.Yêu cầu thiết bị cơng nghệ đảm bảo trình độ tiên tiến theo quy chuẩn quốc tế theo định hướng công nghiệp hóa,hiện đại hóa +Dây chuyền sản xuất nắp lon:được chia làm giai đoạn chính: giai đoạn tạo khn,giai đoạn làm mép đệm cao su kiểm tra,giai đoạn xẽ rãnh làm khoẹn đóng gói lưu kho.quy trình sản xuất chạy chu trình tự 12 động khép kín với ngun liệu đầu vào nhơm cuộn nhôm với chiều dày 0.27-0.28mm nhập +Dây chuyền sản xuất giấy carton nhập đồng từ nhà cung cấp Trung Quốc.Đáp ứng tốt yêu cầu kĩ thuật ngành sản xuất bao bì NHÀ MÁY GẠCH Địa chỉ: KCN Bắc Vinh - Thành phố Vinh - Tỉnh Nghệ An Đặc điểm dây chuyền công nghệ: - Dây chuyền thiết bị đại ITALIA - 2010 bổ sung số thiết bị dây chuyền sản xuất gạch granite có: + Phối liệu sở nguyên liệu địa phương; + Xây dựng thông số kỹ thuật vận hành công đoạn, tạo thành dây chuyền sản xuất ngói màu gốm sứ tráng men với mức độ tự động hóa 90% cơng đoạn sản xuất, chất lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn quy định 95%, tương đương với loại ngói gốm sứ nhập 13 14 KẾT LUẬN Sau hoàn thành xong môn học “nhập môn kỹ thuật truyền thông” em cảm thấy hiểu rõ phần nghành học giúp em cảm thấy tự tin u thích nghành mà học nghành mũi nhọn có tiềm phát triển đặc biệt sau tham quan ba địa điểm là: Nhà máy bia Sai Gòn – Nghệ An, Nhà máy bao bì Sabeco Sơng Lam, Nhà may gạch Granit Trung Đơ giúp em định hướng nghề nghiệp cho tương lai, ngành mũi nhọn không nước mà giới Mặt khác tham quan sở thực tế giúp em phần thấy cơng việc thực tế nghành mà làm, khó khăn, vất vả, nguy hiểm gặp phải trình làm việc người kỹ sư tương lai Sinh viên thực Nguyễn Văn Ý 15 ... phát triển Kỹ thuật ĐK&TĐH: Trong đời sống hàng ngày sản xuất hàng hóa thấy xung quanh có nhiều ứng dụng điều khiển tự động, từ cấu điều khiển quạt bàn tự quay tới dây chuyền sản xuất tự động phức... 6-8/9/2002, Hội tổ chức Hội ngành TĐH lần II Hội nghị toàn quốc điều khiển tự động hóa lần thứ diễn vào cuối tháng 11 năm 2011 Hội nghị ứng dụng cơng nghệ tự động hóa ngành công nghiệp Sở Công... Âu, EU) năm 2008-2009 Điều khiển tự động ứng dụng vào nhiều ngành khác nhiều hệ thống điều khiển chuyên nghiệp khác đời Chúng ta liệt kê số ứng dụng như: hệ thống điều khiển nhà máy nhiệt điện,