Download Cơ cấu xã hội – giai cấp trong thời kỳ quá độ lên chủ nghĩa xã hội và sự biến đổi của giai and more Study notes Market economy in PDF only on Docsity!
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
BỘ MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BÁO CÁO MÔN
NHẬP MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
Đề Bài : Tìm hiều về hệ thông điều khiển và tự động hóa trong dây
chuyền sản xuất ô tô
Họ và tên : Vũ Đức Anh
Giảng viên hướng dẫn : Đàm Xuân Đông
Ngành : Tự động hóa
Chuyên ngành : THDK&TDH
Mã sinh viên : 21810410011
Lớp : D16THDK&TDH
Khóa : D
Hà Nội, tháng 9/
LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống để đồng hành cùng với một thời đại công nghệ thì chính chúng ta phải có những cố gắng và nỗ lực trong cuộc sống để theo đuổi niềm đam mê cũng như là sự phát triển của xã hội ngày nay. Nhưng chúng ta không thể đi một mình mà cần phải có những người luôn định hướng cho chúng ta cũng như chỉ dạy chúng ta về thế giới và xã hội trong thời kì công nghệ, với những người đã trải qua trước và tiếp xúc với công nghệ trước thì họ sẽ giúp chúng ta đi trên con đường mà mình chọn sẽ dễ dàng hơn. Tự động hóa quá trình sản xuất là xu hướng phát triển tất yếu trong giai đoạn hiện nay, tất cả các cải tiến, phát minh sáng chế trong kỹ thuật đều nhằm mục đích giải phóng con người khỏi sự tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất. Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của các ngành khoa học về điều khiển, công nghệ thông tin, tự động hóa, thì việc áp dụng các thành tựu của các ngành vào việc cải tiến các máy móc, dây chuyền sản xuất để tăng khả năng tự động hóa là yêu cầu cấp thiết hiện nay đối với nền sản xuất trong nước cũng như trên thế giới. Bên cạnh đó, việc áp dụng tự động hóa quá trình sản xuất sẽ đem lại những lợi ích to lớn cho con người như: tăng năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm….Tự động hóa quá trình sản xuất là môn học nằm trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí ở các trường đại học kỹ thuật, môn học nhằm cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về các cơ cấu tự động hóa, hệ thống thiết bị chính của dây chuyền sản xuất tự động, các hệ thống sản xuất tự động hiện đại ngày nay đang được sử dụng. Bài giảng được biên soạn trên cơ sở tham khảo các tài liệu chuyên ngành tự động hóa trong nước và quốc tế, cập nhật những kiến thức mới về lĩnh vực tự động hóa được áp dụng trong thực tế. Ngoài ra, bài giảng dựa trên những hiệu chỉnh thiếu sót trước đây trong quá trình giảng dạy môn học này và trong các bài giảng trước. Bài giảng là tài liệu tham khảo chính cho sinh viên, giáo viên giảng dạy môn Tự động hóa quá trình sản xuất. Em là sinh viên EPU em được nhà trường và thầy giúp đỡ giúp hiểu hơn về ngành điều khiển và tự động hóa cũng như các kiến thức cần nắm rõ khi vào ngành. Em xin chân thành cảm ơn!
Chương 1 Tổng quan về hệ thống điều khiển và tự động hóa
1. Ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Ngành tự động hóa và điều khiển trong tin học thuộc những nhóm ngành về Điện – Điện Tử. Những công việc này thường được thực hiện mà không cần sự giúp đỡ hay can thiệp trực tiếp của con người. Quy trình thực hiện nhiệm vụ bằng việc ứng dụng những mạch điện hay các hệ thống truyền động điện các phân tử thiết bị điện. Tất cả đều mang lại một quy trình tối ưu và an toàn lao động thuận lợi trong việc sản xuất công nghiệp có năng suất cao. Với hệ thống điều khiển tự động hóa có mặt trong tất cả những dây chuyền của những ngành kinh tế khác nhau. Theo như những giới chuyên gia nhận định rằng ngành này luôn có thu nhập cao và không bao giờ bị thất nghiệp trong thời điểm hiện tại và tương lai. Với kỹ thuật điều khiển tự động hóa là một ngành khá rộng, Liên quan đến hầu hết những kĩ thuật khoa học công nghệ hiện đại nhất cho việc sản xuất. Tự động hóa sản xuất (dây chuyền sản xuất tự động) là ứng dụng công nghệ vào sản xuất. Trong đó các công đoạn được thực hiện hoàn toàn tự động hoặc có sự can thiệp rất ít của con người. Đóng vai trò chủ chốt trong quá trình tự động là các máy tự động, robot tự động. Các lĩnh vực có sự góp mặt của quá trình tự động rất nhiều. Nổi bật trong đó là ngành gia công cơ khí, lắp ráp ô tô, xe máy, quy trình đóng gói hàng hóa, in ấn bao bì… Dây chuyền có thể vận hành là nhờ hệ thống điều khiển được con người setup, thiết kế, có thể là Gcode, mạch điện tử. Các quá trình này phải đảm bảo các thông số được điều khiển, kiểm soát rủi ro, phù hợp với các thiết lập định sẵn. Bộ điều khiển thường dùng trong quy trình tự động gồm có bộ điều khiển gián đoạn, bộ điều khiển vi mạch tự động, bộ điều khiển PID, bộ điều khiển dùng máy tính, …Bộ điều khiển được kết nối với máy móc theo các lập trình sẵn có, máy móc sẽ tuân thủ hoạt động theo lệnh từ bộ điều khiển. 2.Vai trò của ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Theo như tên gọi thì ngày này thực hiện điều khiển và tự động hóa những dây chuyền sản xuất công nghiệp trong các nhà máy. Với những kỹ thuật điều khiển có một cơ sở nền tảng khoa học vững chắc và đảm bảo cho việc điều khiển một cách chính xác và nhanh chóng để đạt được hiệu quả cao nhất với những dây chuyền sản xuất phức tạp. Sự xuất hiện của những mạch điều khiển điện tử và những cảm biến tự động thủy lực và khí nén…Thì người ta cũng có đủ cơ sở và những công cụ để tăng mức tự động hóa của máy móc trong những doanh nghiệp. Ngành tự động hóa và điều khiển trong tin học đang là xu thế phát triển của xã hội. Có một vấn đề đó là nhu cầu của con người thay đổi rất nhanh cũng như nhu cầu sản xuất sản phẩm thay đổi liên tục. Mỗi lần thay đổi như vậy sẽ phải thay lại toàn bộ những máy móc hay thiết bị dẫn đến các hệ thống sản xuất có thể gặp lỗi. Yêu cầu cần thiết bây giờ là làm sao để có một dây chuyền sản xuất thật linh hoạt với nhiều những chủng loại sản phẩm khác nhau mà không cần phải thay thế thiết bị máy móc
1 là làm sao để có một dây chuyền sản xuất thật linh hoạt với nhiều những chủng loại sản phẩm khác nhau mà không cần phải thay thế thiết bị máy móc. Như vậy sẽ tiết kiệm được rất nhiều thời gian công sức và cũng như tiền bạc. Tiếp theo là sự ra đời của PLC và máy tính cùng với sự phát triển của khoa học điều khiển… Hệ thống sản xuất linh hoạt như vậy những vấn đề đề cập ở trên đã được giải quyết. Với ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là một ngành rất rộng liên quan đến hầu hết mọi kĩ thuật khoa học công nghệ hiện đại nhất cho việc sản xuất. Nếu như một ngày bạn có thể tham gia vận hành một dây chuyền sản xuất tự động nào đó hoặc cơ bản hơn là tham gia điều khiển một tay máy robot di chuyển giao công nghệ sản phẩm theo ý muốn của mình. Và xây dựng hay chế tạo những thiết bị hoạt động tự động. Thật là tuyệt vời nếu như bạn theo ngành tự động hóa và điều khiển trong tin học có phải không nào.
1.Ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
- Trước tiên là đối với những kiến thức nền tảng bao gồm nghề cơ khí, kiến thức về điện tử, kiến thức về công nghệ thông tin hay máy tính. Quan trọng nhất đối với ngành này vẫn là cơ khí, điện tử, máy tính. Là một trong những thành phần không thể thiếu trên hệ thống tự động hóa. -Khối kiến thức về tự động hóa và thiết bị tự động: như role, những cảm biến công nghệ cao và các cơ cấu chấp hành, những thiết bị khí nén thủy lực, và các thiết bị liên quan… -Những khối kiến thức về lập trình điều khiển tự động hệ thống trên máy tính PC, trên hệ thống nhúng, FPGA, các thiết bị điều khiển chuyên ngành như PLC, ZEN, LOGO… Đặc biệt PLC là thiết bị điều khiển khá phổ biến trong công nghiệp, chuyên sâu về PLC giúp cho những người kỹ sư có rất nhiều cơ hội nghề nghiệp. -Những kiến thức về tự động hóa quá trình sản xuất tự động hóa về chế tạo cơ khí lắp ráp ô tô dầu khí, dệt may, luyện kim, hoá học, xi măng, chế biến thực phẩm cụ thể như: sữa, bánh kẹo… -Còn có một số trường tuyển sinh đào tạo thêm về kiến thức về CAD/CAM/CNC, gia công khuôn mẫu. Quá trình học với lượng kiến thức chuyên ngành có thể tham gia điều chế tạo máy móc hay Robocon…
4. Ngành tự động hóa trong tương lai
Sau sự ra đời của Platform Industrie 4.0 tại Hannover Messe 2013 thì chúng ta thấy được sự quan tâm về các mô hình kinh doanh sản xuất lớn hơn bao giờ hết.Ngành công nghiệp tự động hóa đã tiến lên phía trước bất chấp những hoài nghi ban đầu. Với mô hình của Industrie 4.0, nó dựa trên lợi ích mà sản xuất có thể tích lũy được từ việc xử lý dữ liệu sản xuất trong thời gian thực. Nhờ sự hỗ trợ của các mạng công nghiệp chính thức, dữ liệu thu thập được, lưu trữ và đánh giá thông tin. Sau đó chuyển tiếp đến các dòng giá trị thích hợp để sử dụng. Với thiết kế này sẽ tạo ra nhà máy năng động có thể tối ưu hóa trong thời gian thực và tương tác hiệu quả với chuỗi giá trị mở rộng. Tự động hóa là một lĩnh vực phát triển dần theo thời gian.
Hiện nay, với sự hỗ trợ đắc lực từ máy tính. Các bản thiết kế sẽ được vẽ bản concept và dựng mô hình 3D. Giúp cho mọi hình dung về chiếc xe rõ ràng và chân thực nhất. Các kỹ sư khí động học cũng tham gia vào khâu thiết kế để tính toán các tham số dòng khí và nghiên cứu tính khả thi, khả năng chống chịu va chạm. Bước này vô cùng quan trọng để từ 1 chiếc xe đẹp trở thành một chiếc xe có thể sử dụng được.
1.3Bước 3 trong quy trình sản xuất ô tô mới: Sản xuất
Sau khi chế tạo các nguyên mẫu (prototype), hãng sản xuất sẽ bắt đầu thử nghiệm. Quá trình này có thể mất hàng năm trời tuỳ dòng sản phẩm. Những chiếc xe sang trọng và đắt tiền sẽ được thử nghiệm lâu hơn so với những mẫu xe bình dân. Chiếc xe chạy thử nghiệm cũng được ngụy trang rất tốt để nhằm tránh rò rỉ thông tin với các đối thủ bằng cách: Nguỵ trang kỹ bằng lớp băng dán bên ngoài một số chi tiết ngoại thất vẫn chưa giống phiên bản sản xuất. Những chiếc xe thử nghiệm sẽ được chạy mọi điều kiện thời tiết, địa hình để tìm ra những khuyết điểm. Quá trình chạy thử ngày được ghi lại mọi diễn biến 1 cách chi tiết và dữ liệu được được chuyển về trung tâm nghiên cứu để cải tiến, thay đổi cho phù hợp.
2.Tự động hóa bằng robot trong sản xuất ô tô
Bước này là bước tiếp nối sau khi có một chiếc xe chuẩn. Sản xuất nhiều bộ phận cấu thành như: 4
-Phụ tùng :Khung gầm Thân xe: Thân xe là phần phức tạp nhất, có vô số bộ phận cần được hàn và bắt vít. Những công đoạn khó đòi hỏi sự tham gia của con người như lắp ráp các bảng điện tử vào táplô, lắp đặt ghế. Sơn xe lắp ráp nội thất lắp khung gầm vào vỏ xe. 5
2.2 Ứng dụng công nghệ robot tại nhà máy Vinaxuki Vinaxuki là một công ty sản xuất ô tô của Việt Nam đã đưa robot ABB vào quá trình tự động hóa tại nhà máy ABB vào quá trình tự động hóa tại nhà máy sản xuất có địa điểm ở Đông Anh và Thanh Hóa. Tại các nhà máy của Vinaxuki, robot ABB được sử dụng trong quá trình dập, cắt plasma và laser. Với việc đầu tư vào nhiều vào robot ABB, Vinaxuki hy vọng sẽ đẩy nhanh được quá trình sản xuất, mang lại những sản phẩm có chất lượng cao theo đúng tiêu chuẩn quốc tế.
7 3.Lợi ích của dây chuyền tự động hóa trong công nghiệp Một nền công nghiệp hiện đại không thể thiếu sự tự động hóa. Đây chính là xu hướng tất yếu trong thời kỳ kinh tế bùng nổ, không chỉ là tự động mà còn tiến đến thời đại số hóa. Ngược dòng lịch sử vào năm 1764, James Hargreaves phát minh ra máy kéo sợi Gien-ni và từ đó đã mở ra Cách mạng công nghiệp với máy móc. Thời đại tự động hóa đến ngày nay làm thay đổi bản chất, bộ mặt nền kinh tế rõ rệt và theo hướng tích cực. Dây chuyền tự động đã giải bài toán kinh tế, cải thiện nhiều mặt cho doanh nghiệp:
thay con người. Những công việc nặng nhọc sẽ không cần đến sự tác động của con người nữa Thay vào đó họ sẽ tập trung chuyên môn, đảm nhiệm các vai trò khác. Các rủi ro ngắt quãng cũng được loại bỏ như nghỉ ốm, chậm giờ… tiết kiệm được chi phí tuyển dụng, đào tạo nhân sự. 3.4 Tối ưu thời gian vận hành Các máy móc có thể vận hành liên tục 24/7 mà rất ít xảy ra sự cố. Các sản phẩm được tạo ra và tiến đến công đoạn tiếp theo rất nhanh chóng, giúp tiết kiệm thời gian.
3.5 Giảm chi phí sản phẩm, tăng sự cạnh tranh
Những lợi ích mà tự động hóa đem lại sẽ kéo theo hệ quả tất yếu. Đó là chi phí tạo ra sản phẩm được giảm xuống. Khi đó, sản phẩm sẽ có tính cạnh tranh cao hơn sẽ giúp doanh nghiệp phát triển bền vững trên thị trường khốc liệt.
4. Ứng dụng của tự động hóa trong ngành sản xuất ô tô
Trong ngành sản xuất ô tô, ứng dụng sản xuất dây chuyền tự động hóa dưới sự điều khiển của các thiết bị thông minh đặc biệt là máy tính thông minh này càng phổ biến. 9 -Dây chuyền tự động hóa đã trở thành nền tảng và yếu tố rất quan trọng đối với ngành sản xuất ô tô, xe hai bánh. Sự ra đời của cánh tay robot lắp ráp tự động được sử dụng
trong các hệ thống sản xuất xe hơi giúp sản xuất, kiểm soát chất lượng đầu ra một cách chính xác, tỉ mỉ, chặt chẽ tuyệt đối, từ việc cấp phôi, thay khuôn, chỉnh cữ, vặn ốc vít, lắp đặt, dán nhãn, kép gắp cho tới đóng gói, xếp hàng đều được thực hiện bằng các tác vụ tự động hóa. -Lợi ích của tự động hóa trong ngành ô tô, xe hai bánh bắt đầu từ các sản phẩm kết nối công nghệ vận hành, cho phép thiết lập, kiểm soát dữ liệu, giúp kiểm soát quá trình sản xuất tốt nhất. Một máy tính công nghiệp thông minh được kết nối với hoàn toàn quy trình sản xuất tự động và điều khiển tòan bộ dây chuyền sản xuất.
Chương 3 Cấu hình phần cứng hệ thống điều khiển tự động hóa sản xuất ô tô
Tự động hoá cứng là quá trình điều khiển hoạt động của thiết bị, máy móc và dụng cụ thực hiện bằng chương trình điều khiển cứng, được thiết lập theo yêu cầu thiết kế, chế tạo sản phẩm. Trong quá trình điều khiến tự dộng, người thợ không phải trực tiếp can thiệp vào các hoạt dộng đó, mà chỉ cần kiểm tra, giám sát chúng. Trong sản xuất cơ khí, các máy dược tự động hóa cứng thường là các máy gia công cắt gọt. như máy tiện rêvônve; các máy tự dộng điều khiển bằng trục phân phối 10
Đây là bộ điều khiển do máy tính đảm nhiệm với hai chức năng chính là điều khiển liên tục và kiểm soát thông tin phản hồi trong toàn bộ nhà máy. Theo đó, một máy tính duy nhất có thể thực hiện các hoạt động của hàng trăm bộ điều khiển, kể cả dữ liệu từ một mạng lưới các PLC, dụng cụ và các bộ điều khiển để thực hiện các điển hình (như PID) kiểm soát của nhiều biến số cá nhân hoặc trong một số trường hợp, để thực hiện điều khiển phức tạp thuật toán sử dụng nhiều đầu vào và các thao tác toán học.
1.4 Xây dựng hệ thống MES trong nhà máy
MES – Hệ thống điều hành và thực thi sản xuất là yếu tố kết nối giữa hoạt động sản xuất tại nhà máy với bộ phận quản lý thông qua việc lấy dữ liệu trực tiếp từ máy móc. Bằng cách này mỗi doanh nghiệp có thể cập nhật hoạt động sản xuất tức thời thay vì phải chờ đến khi kết thúc công đoạn sản xuất theo phương thức truyền thống. MES thúc đẩy quá trình kiểm tra sản phẩm, thu thập dữ liệu, tối ưu hóa nguồn lực và quản lý chất lượng trong nhà máy một cách trực tiếp và theo thời gian thực. Từ đó, MES tạo ra và cung cấp quy trình quản lý sản xuất tối ưu trong các mô hình nhà máy thông minh.
1.5 Ứng dụng phần mềm ERP
ERP là một giải pháp có thể hỗ trợ quản lý một cách hiệu quả các tài nguyên doanh nghiệp trên toàn bộ nhà máy. Từ đây tạo ra sự hợp tác và thúc đẩy hiệu quả giữa các bộ phận trong phân xưởng, đảm bảo sự kết nối dữ liệu từ tầng sản xuất lên tới khu vực quản trị.
2. Hệ thống PLC trong sản xuất oto
PLC có tên đầy đủ là Programmable Logic Controller ( là bộ điều khiển Logic có thể lập trình). Nếu các bộ thiết bị điều khiển khác chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định thì bộ thiết bị PLC lại có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy ý do người sử dụng viết thông qua một số loại ngôn ngữ lập trình. Chính vì lý do này mà PLC có khả năng thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển khi sử dụng thiết bị. Dưới đây là một số loại ngôn ngữ lập trình PLC được dùng phổ biến nhất là
- Ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder logic): dạng hình thang
- Ngôn ngữ lập trình FBD (Function Block Diagram): khối chức năng 12
- STL (Statement List): liệt kê lệnh
- Ladder logic Hiện nay, các hệ thống điều khiển hiện đại theo công nghệ khoa học kĩ thuật tiên tiến không thể thiếu PLC, thiết bị này được ứng dụng phát triển trong tất cả các lĩnh vực điện tử tự động, phục vụ cho nhiều nghành sản xuất khác nhau, và nhiều loại máy móc như: máy giám sát năng lượng, hệ thống điện, máy đóng gói các loại (như máy đóng gói trà túi lọc tự động, máy đóng gói sản phẩm,....), máy chế biến thực phẩm (máy trọn bột làm bánh, máy rang hạt điều,...) , dây chuyền băng tải, sản xuất ô tô… PLC gồm 3 thành phần chính sau: Bộ nhớ chương trình RAM, ROM -Bộ nhớ chương trình này có vai trò rất quan trọng đối với PLC, Ram và Rom được sử dụng để chứa toàn bộ các chương trình điều, nhớ các lệnh điều khiển, chương trình và dữ liệu. (Ngoài ra, còn có bộ nhớ khác như: EPROM, EEPROM giúp cho người sử dụng cho thể chọn các bộ nhớ khác nhau theo ý mình.)
- Bộ nhớ RAM: có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào, dùng để chứa các chương trình và dữ liệu, dữ liệu có chứa trong RAM sẽ bị mất nếu đột ngột bị ngắt điện. Tuy nhiên, điều này có thể khắc phục bằng cách sử dụng Pin khô.
- Bộ nhớ ROM: không thể thay đổi hay xóa bỏ chương trình, bộ nhớ này chỉ nạp được một lần nên ít được sử dụng nhiều. -Bộ nhớ của thiết bị PLC loại lớn có khả năng chứa từ 1K - 16K (2.000 – 16.000) dòng lệnh. Một bộ vi xử lý trung tâm CPU -Bộ xử lý trung tâm CPU là nơi có vai trò xử lý các thuật toán đã đặt ra, có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. Các module ra/vào tín hiệu -Các module vào (input): tín hiệu sẽ thông qua các modul vào để xử lí thông tin ở PLC. Thiết bị PLC nhận các tín hiệu từ các cảm biến, tín hiệu được đưa vào PLC là tín hiệu số (digital) hoặc là tín hiệu tương tự (analog). -Các module ra (output): gồm các thiết bị ngoài như: role, đèn báo, chuông điện,… được nối đến các cổng của modul ra. Các modul ra là DO (Digital Output) hoặc là AO (Similar Output).
dụng tự động hóa trong sản xuất đang ngày càng được quan tâm, đẩy mạnh nhanh chóng. Nhiều doanh nghiệp lúc đầu lo sợ rằng việc đầu tư cho các dây chuyền sản xuất 14 công nghệ mới sẽ tốn nhiều chi phí, việc đào tạo nhân sự để sử dụng sẽ mất nhiều thời gian. Thế nhưng, thực tế chính kết quả của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã giúp các doanh nghiệp sản xuất giải quyết bài toán kinh tế, đầu tư thông minh, hiệu quả. Đứng trước làn sóng mới của công nghệ số hóa, việc ứng dụng các dây chuyền công nghệ cao là tất yếu. Các nhà máy đang có định hướng xây dựng theo kiểu mẫu nhà máy thông minh, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng về những sản phẩm chất lượng, tinh tế nhất. Trong công nghiệp, những xu hướng nổi bật bao gồm cảm ứng đa điểm, kết nối không dây và công nghệ robot. Trong đó, robot là xu hướng phổ biến nhất. Ban đầu, robot chỉ dừng lại là thiết bị thực hiện các hoạt động đơn giản như di chuyển vật, nâng hạ vật. Thế nhưng, ngày này, robot được điều khiển bởi các phần mềm thông minh, được lập trình nên thực hiện được rất nhiều thao tác phức tạp, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong quy trình sản xuất của các nhà máy.
15
Tài Liệu Tham Khảo
https://weldcom.vn/vai-tro-cua-tu-dong-hoa-trong-nen-san-xuat-hien-dai/ www.ipc247.com tpa-edu.com.vn Hệ thống tự động hóa là gì? Thành phần và ứng dụng (eco-smart.biz) Tìm hiểu về robot hàn trong ngành công nghiệp ô tô (autorobots.vn) Tự động hóa bằng robot trong sản xuất ô tô (tzmindia.com)
