Bình chứa khí hóa lỏng (LPG) là một thiết bị chịu áp lực dùng để lưu trữ và vận chuyển các loại chất khí được nén dưới áp suất cao, phục vụ cho mục đích công nghiệp và dân dụng. Đối với các bình chứa được chế tạo bằng các vật liệu kém chất lượng, các mối hàn có nhiều khuyết tật hay khóa van bị rò rỉ sẽ là nguyên nhân gây ra những thiệt hại, nguy hiểm to lớn đối với người sử dụng khi có xảy ra cháy nổ. Do đó, việc chế tạo bình chứa khí hóa lỏng là một nhiệm vụ hết sức quan trọng mà ở đó yêu cầu an toàn được đặt lên hàng đầu. Vì vậy, bình chứa khí hóa lỏng cần phải được chế tạo theo những tiêu chuẩn nhất định, dựa trên hệ thống sản xuất với quy trình chế tạo nghiêm ngặt để có thể đảm bảo được các yêu cầu chất lượng ở mức độ cao. Một hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng bao gồm nhiều công đoạn như dập tạo hình, dập chữ, dập sâu, xén bavia, vê mép, lốc tròn, uốn, hàn, nhiệt luyện, được thực hiện trên nhiều loại máy móc, thiết bị khác nhau. Và xen kẽ với các công đoạn gia công chế tạo là các công đoạn kiểm tra chất lượng sản phẩm nhằm loại bỏ các bình chứa không đạt tiêu chuẩn chất lượng hay mức độ an toàn cho phép.
Theo quyết định của Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật điện và bộ môn Kỹ thuật máy, chúng tôi, sinh viên Vũ Duy Trường và Đào Đình Xoa lớp Cơ điện tử K46, đã được thực tập tốt nghiệp tại Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm (thị trấn Phú Minh, huyện Phú Xuyên, Hà Nội). Đây là một công ty lớn trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị áp lực trên quy mô công nghiệp. Tại đây, chúng tôi có cơ hội được tham quan và tiếp cận với hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG, với đầy đủ trang thiết bị máy móc cùng với một quy trình sản xuất nghiêm ngặt. Trong quá trình tìm hiểu hệ thống sản xuất của công ty, chúng tôi đã có ý tưởng về ứng dụng tự động hóa vào các công đoạn sản xuất trong hệ thống này với mục đích giúp nâng cao năng suất lao động. Từ ý tưởng đó, áp dụng những kiến thức đã được học, trong đồ án tốt nghiệp này chúng tôi đã triển khai, đưa ra những phương án tự động hóa cụ thể cho các công đoạn sản xuất và tiến hành mô phỏng bằng các phần mềm như Automgen và Robotstudio.
132 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 4559 | Lượt tải: 3
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Mô phỏng quá trình tự động hóa hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY
( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
“Mô phỏng quá trình tự động hóa
hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG”
Giáo viên hướng dẫn
:
ThS. Phạm Thế Minh
Sinh viên thực hiện
:
Vũ Duy Trường
Đào Đình Xoa
Lớp
:
Cơ điện tử
Khóa
:
46
Hà Nội - 05/2010
MỤC LỤC
(((((((((((((((((((((
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 3
1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM 5
1.1.1 LPG 5
1.1.2 Bình chịu áp lực 5
1.1.3 Hàn hồ quang chìm dưới lớp khí bảo vệ (GMAW) 7
1.1.4 Hàn hồ quang chìm dưới lớp thuốc bảo vệ (SAW) 8
1.1.5 CIM 9
1.1.6 PLC 10
1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌNH CHỨA KHÍ HÓA LỎNG 13
1.2.1 Giới thiệu Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm 13
1.2.2 Sơ lược về quy trình 14
1.2.3 Quy trình sản xuất bình chứa khí hóa lỏng 18
1.3 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SẢN XUẤT 55
1.3.1 Đặc điểm 55
1.3.2 Một số phương hướng nâng cao năng suất lao động 57
1.4 CƠ SỞ VÀ MỤC TIÊU TỰ ĐỘNG HÓA 58
1.4.1 Cơ sở tự động hóa 58
1.4.2 Mục tiêu tự động hóa 59
CHƯƠNG 2 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 61
2.1 TỰ ĐỘNG HÓA CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT 61
2.1.1 Dập phôi tròn 61
2.1.2 Dập chữ nổi nửa trên 61
2.1.3 Dập vuốt nửa trên và nửa dưới 65
2.1.4 Xén bavia nửa trên và nửa dưới 67
2.1.5 Dập hình tay xách và chân đế 69
2.1.6 Dập chữ chìm tay xách 71
2.1.7 Lốc tròn tay xách và chân đế 73
2.1.8 Dập cửa tay xách 74
2.1.9 Dập uốn R tay xách 75
2.1.10 Dập sơ bộ móc tay cầm 77
2.1.11 Dập hoàn thiện móc tay cầm 78
2.1.12 Dập sơ bộ R chân đế 80
2.1.13 Dập hoàn thiện chân đế 81
2.1.14 Tiện nút ren 83
2.1.15 Hàn nút vào nửa trên 84
2.1.16 Hàn chân đế vào nửa dưới 85
2.1.17 Hàn chu vi 87
2.2 HỆ THỐNG CUNG CẤP PHÔI LIỆU 89
2.2.1 Thiết bị hỗ trợ và cung cấp phôi liệu 89
2.2.2 Hệ thống dòng vật liệu 90
2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 101
2.3.1 Thành phần hệ thống điều khiển 101
2.3.2 Ngôn ngữ lập trình 104
CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT 105
3.1 MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 105
3.1.1 Phần mềm AUTOMGEN 105
3.1.2 Mô phỏng dây chuyền sản xuất 108
3.2 MÔ PHỎNG RÔ BỐT 112
3.2.1 Phần mềm RobotStudio 112
3.2.2 Mô phỏng công đoạn xén bavia chi tiết nửa trên 114
KẾT LUẬN 123
PHỤ LỤC 125
TÀI LIỆU THAM KHẢO 126
LỜI NÓI ĐẦU
(((((((((((((((((((((
Bình chứa khí hóa lỏng (LPG) là một thiết bị chịu áp lực dùng để lưu trữ và vận chuyển các loại chất khí được nén dưới áp suất cao, phục vụ cho mục đích công nghiệp và dân dụng. Đối với các bình chứa được chế tạo bằng các vật liệu kém chất lượng, các mối hàn có nhiều khuyết tật hay khóa van bị rò rỉ… sẽ là nguyên nhân gây ra những thiệt hại, nguy hiểm to lớn đối với người sử dụng khi có xảy ra cháy nổ. Do đó, việc chế tạo bình chứa khí hóa lỏng là một nhiệm vụ hết sức quan trọng mà ở đó yêu cầu an toàn được đặt lên hàng đầu. Vì vậy, bình chứa khí hóa lỏng cần phải được chế tạo theo những tiêu chuẩn nhất định, dựa trên hệ thống sản xuất với quy trình chế tạo nghiêm ngặt để có thể đảm bảo được các yêu cầu chất lượng ở mức độ cao. Một hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng bao gồm nhiều công đoạn như dập tạo hình, dập chữ, dập sâu, xén bavia, vê mép, lốc tròn, uốn, hàn, nhiệt luyện, … được thực hiện trên nhiều loại máy móc, thiết bị khác nhau. Và xen kẽ với các công đoạn gia công chế tạo là các công đoạn kiểm tra chất lượng sản phẩm nhằm loại bỏ các bình chứa không đạt tiêu chuẩn chất lượng hay mức độ an toàn cho phép.
Theo quyết định của Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật điện và bộ môn Kỹ thuật máy, chúng tôi, sinh viên Vũ Duy Trường và Đào Đình Xoa lớp Cơ điện tử K46, đã được thực tập tốt nghiệp tại Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm (thị trấn Phú Minh, huyện Phú Xuyên, Hà Nội). Đây là một công ty lớn trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị áp lực trên quy mô công nghiệp. Tại đây, chúng tôi có cơ hội được tham quan và tiếp cận với hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG, với đầy đủ trang thiết bị máy móc cùng với một quy trình sản xuất nghiêm ngặt. Trong quá trình tìm hiểu hệ thống sản xuất của công ty, chúng tôi đã có ý tưởng về ứng dụng tự động hóa vào các công đoạn sản xuất trong hệ thống này với mục đích giúp nâng cao năng suất lao động. Từ ý tưởng đó, áp dụng những kiến thức đã được học, trong đồ án tốt nghiệp này chúng tôi đã triển khai, đưa ra những phương án tự động hóa cụ thể cho các công đoạn sản xuất và tiến hành mô phỏng bằng các phần mềm như Automgen và Robotstudio.
Qua đợt thực tập tốt nghiệp, được sự quan tâm và giúp đỡ tận tình của các cán bộ kỹ thuật của công ty chúng tôi đã tìm hiểu và học hỏi thêm được nhiều điều xung quanh hệ thống sản xuất bình gas, từ đó củng cố và nâng cao những kiến thức trong lý thuyết cũng như trong thực tế. Dựa trên cơ sở đó cùng với sự hướng dẫn của thầy giáo Phạm Thế Minh (bộ môn Kỹ thuật máy), chúng tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp này theo đúng thời gian quy định.
Nội dung đồ án tốt nghiệp bao gồm 3 phần chính:
Chương 1: Tổng quan đề tài.
Chương 2: Tự động hóa quá trình sản xuất.
Chương 3: Mô phỏng hệ thống sản xuất.
Do những hiểu biết của chúng tôi về tự động hóa còn hạn chế nên đồ án vẫn còn nhiều thiết sót, chúng tôi rất mong nhận được những sự góp ý quý báu từ các thầy cô giáo và các bạn sinh viên.
Cuối cùng, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Thế Minh cùng các thầy trong bộ môn Kỹ thuật máy và các bạn sinh viên lớp Cơ điện tử K46 đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Nhóm sinh viên thực hiện
Vũ Duy Trường
Đào Đình Xoa
CHƯƠNG 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((
1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM
1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌNH CHỨA LPG
1.3 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG SẢN XUẤT
1.4 CƠ SỞ VÀ MỤC TIÊU TỰ ĐỘNG HÓA
Vỏ bình gas luôn là sản phẩm mà các hãng sản xuất và cung cấp gas đặt yêu cầu cao về chất lượng cũng như số lượng. Với sản lượng vỏ bình gas hàng năm tăng dần từ 150.000 bình/ năm năm 2000 đến 350.000 bình/ năm năm 2002 và cho đến năm 2010, Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm dự tính sẽ đạt sản lượng 500.000 bình/ năm. Qua đó, có thể thấy rằng nhu cầu của thị trường đối với sản phẩm vỏ bình gas là không ngừng tăng cao và vấn đề tăng sản lượng, tăng năng suất lao động trở thành một vấn đề có ý nghĩa quan trọng đối với Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm.
Để giải quyết vấn đề đó đồng thời đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của thị trường, công ty đã không ngừng đầu tư cơ sở vật chất và nguồn nhân lực nhằm nâng cao năng suất lao động bằng các biện pháp như tăng cường thêm máy móc thiết bị, cải tiến kỹ thuật, tối ưu hóa quy trình sản xuất, tăng thời gian sản xuất… Tuy nhiên, khi mà các biện pháp trên đã được áp dụng giúp năng suất lao động đạt tới một mức nào đó thì giải pháp tiếp theo và hiệu quả nhất đó chính là tự động hóa quá trình sản xuất, lập kế hoạch sản xuất và điều khiển quá trình sản xuất có sự trợ giúp của máy tính. Hay nói theo cách khác là đưa hệ thống sản xuất hiện tại trở thành một hệ thống CIM (Computer Integrated Manufacturing – Sản xuất có sự tích hợp của máy tính).
Trong đồ án tốt nghiệp này, chúng tôi sẽ trình bày về vấn đề tự động hóa hệ thống sản xuất bình chứa khí hóa lỏng LPG. Tuy nhiên, do điều kiện thời gian không cho phép và lượng kiến thức cũng như hiểu biết của chúng tôi về lĩnh vực tự động hóa, sản xuất tích hợp còn hạn hẹp nên phạm vi giải quyết vấn đề của đồ án sẽ được giới hạn trong việc tự động hóa một số công đoạn sản xuất và mô phỏng quá trình sản xuất qua một số phần mềm.
Nội dung đồ án tốt nghiệp được chia thành các chương sau:
Chương 1: Tổng quan đề tài.
Giới thiệu khái quát về đề tài, một số khái niệm liên quan, quy trình sản xuất vỏ bình gas loại 12 kg của Công ty CP Thiết bị Thực phẩm và cơ sở tự động hóa của hệ thống sản xuất.
Chương 2: Tự động hóa quá trình sản xuất.
Trình bày và phân tích các phương án tự động hóa một số công đoạn sản xuất và các hệ thống cung cấp vận chuyển phôi liệu, hệ thống điều khiển quá trình sản xuất.
Chương 3: Mô phỏng hệ thống sản xuất.
Sử dụng phần mềm Automgen để mô phỏng dây chuyền sản xuất.
Sử dụng phần mềm RobotStudio để mô phỏng rô bốt tháo lắp phôi tại công đoạn xén bavia.
1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM
1.1.1 LPG
LPG là từ viết tắt của Liquefied Petroleum Gas, là hỗn hợp hydrocarbon nhẹ, ở thể khí. LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu. Thành phần chính của LPG là Propane (C3H8) và Butane (C4H10), không màu, không mùi, không vị và không có độc tố. LPG lỏng chứa rất nhiều năng lượng trong một không gian nhỏ và nó có thể hóa hơi được nên cháy rất tốt. Mỗi một kilogram gas cung cấp khoảng 12000 kcal năng lượng.
LPG là loại nhiên liệu thông dụng về tính đa năng và thân thiện với môi trường. Nó có thể dễ dàng được chuyển đổi sang thể lỏng bằng việc tăng áp suất thích hợp hoặc giảm nhiệt độ để dễ tồn trữ và vận chuyển được. Nó có thể chuyển động như chất lỏng nhưng lại được đốt cháy ở thể khí. Việc sản sinh ra chất NOx, khí độc và tạp chất trong quá trình cháy thấp một cách khác thường đã làm cho LPG trở thành một trong những nguồn nhiên liệu thân thiện nhất với môi trường trên thế giới [9].
1.1.2 Bình chịu áp lực
Bình chịu áp lực (High Pressure Cylinder) là một thiết bị dùng để tiến hành các quá trình nhiệt học, hoặc hoá học, cũng như để chia và chuyên chở môi chất có áp suất lớn hơn áp suất khí quyển (TCVN 6153:1996).
Bình chứa khí hoá lỏng LPG loại 12 kg do Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm chế tạo (Hình 1.1.1) có các thông số sau:
Bảng 1 Thông số kỹ thuật bình chứa LPG
Tiêu chuẩn thiết kế
DOT-4BA-240, DOT-4BW240 và TCVN 6292:1997
Áp suất thiết kế
240 Psi (17 kg/cm2)
Áp suất thử
480 Psi (34 kg/cm2)
Chiều dày vật liệu
Min 2.6mm
Giới hạn bền kéo
Min 41kgf/mm2
Hình 1.1.1 Bình gas loại 12 kg
1.1.3 Hàn hồ quang chìm dưới lớp khí bảo vệ (GMAW)
Phương pháp này có tên gọi là hàn hồ quang kim loại trong môi trường khí bảo vệ, hoặc tên thông dụng là hàn dây, hàn CO2, tên gọi quốc tế là GMAW (Gas Metal Arc Welding) [14].
+ MIG (Metal Inert Gas) - khí trơ sử dụng khi hàn thép hợp kim và kim loại màu, chủ yếu là Argon hoặc Hélium (khí dùng pha trộn thêm).
+ MAG (Metal Active Gas) - khí “hoạt hóa” khi hàn thép thường, thép hợp kim thấp, thường là CO2, hoặc Argon có trộn thêm O2, đôi khi là H2. Khí hoạt hóa có chỉ số oxy hóa lớn hơn 2.
Hình 1.1.2 Sơ đồ hàn GMAW [14]
GMAW sử dụng hồ quang được thiết lập giữa dây điện cực nóng chảy và được cấp tự động vào chi tiết hàn (Hình 1.1.2). Hồ quang này sẽ được bảo vệ bằng dòng khí trơ hoặc khí có tính khử. Sự cháy của hồ quang được duy trì nhờ các hiệu chỉnh đặc tính điện của hồ quang. Chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được duy trì tự động trong khi tốc độ hàn và góc điện cực được duy trì bởi thợ hàn.
Nhiệm vụ của khí bảo vệ trong hàn GMA là tạo ra khí quyển có tính trơ hoặc khử để ngăn chặn các khí có hại từ không khí vào trong vũng hàn. Đồng thời khí bảo vệ còn đảm nhiệm các vai trò sau: mồi hồ quang dễ dàng và hồ quang cháy ổn định, tác động đến các kiểu chuyển dịch kim loại trong hồ quang hàn, ảnh hưởng đến độ ngấu và tiết diện ngang của mối hàn, tốc độ hàn, tẩy sạch bề mặt và biên đường hàn.
Quá trình GMAW có thể thực hiện tự động hoặc bán tự động (Hình 1.1.3). Các trang bị cơ bản gồm có: súng hàn, bộ cấp dây hàn, bộ điều khiển, nguồn điện hàn, van giảm áp, các trang bị cần thiết cho dây điện cực (giá đỡ cuộn dây, contact tip, ống dẫn hướng), cáp điện và các đường dẫn khí bảo vệ, nước làm nguội.
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho các công việc hàn nhờ vào ưu điểm là năng suất cao, giá thành thấp, năng lượng hàn thấp, ít biến dạng nhiệt, hàn được hầu hết các kim loại, dễ tự động hóa.
Hình 1.1.3 Trạm hàn GMAW tự động [14]
1.1.4 Hàn hồ quang chìm dưới lớp thuốc bảo vệ (SAW)
Hình 1.1.4 Sơ đồ hàn SAW [13]
SAW (Submerged Arc Welding) là quá trình hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy. Hồ quang và vũng hàn được bao phủ bằng lớp thuốc hàn dạng hạt [14] (Hình 1.1.4).
Vũng hàn là hỗn hợp bao gồm kim loại cơ bản:
+ Kim loại đắp (dây hàn)
+ thuốc hàn nóng chảy (có vai trò bổ sung các thành phần cần thiết cho KL mối hàn).
Dây hàn được cấp liên tục vào vùng hàn với tốc độ bằng tốc độ cháy cụt thông qua cơ cấu đẩy dây. Thông thường, động cơ cấp dây được điều khiển bằng điện áp nhằm bảo đảm chiều dài hồ quang ổn định trong suốt quá trình hàn.
Thuốc hàn được cung cấp từ thùng đựng thuốc gắn cố định phía trước mỏ hàn (Hình 1.1.5). Phần thuốc hàn không bị nóng chảy có vai trò bảo vệ vũng hàn khỏi sự thâm nhập của không khí bên ngoài.
SAW được ứng dụng rộng rãi trong ngành đóng tàu, bình áp lực, đường ống, … kết cấu có đường hàn dài, thẳng hoặc quỹ đạo đơn giản. Quá trình hàn SAW chỉ thích hợp cho vị trí hàn sấp (mối hàn giáp mối, mối hàn góc) và hàn ngang (mối hàn góc). SAW thích hợp cho hàn chi tiết có chiều dày > 1,5mm.
Hình 1.1.5 Thiết bị hàn SAW [14]
1.1.5 CIM
CIM là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh “Computer Integrated Manufacturing”, có nghĩa là sản xuất có sự tích hợp của máy tính. Dưới đây là một số định nghĩa về CIM [4]:
Hiệp hội các nhà sản xuất SME (Society of Manufacturing Engineers) định nghĩa về CIM như sau: “CIM là một hệ thống tích hợp có khả năng cung cấp sự trợ giúp của máy tính cho tất các các chức năng thương mại của một nhà máy sản xuất, từ khâu tiếp nhận đơn đặt hàng, thiết kế, sản xuất, cho đến khâu phân phối sản phẩm đến tay khách hàng”.
Từ điển về các công nghệ sản xuất tiên tiến AMT (Advanced Manufacturing Technologies) định nghĩa về CIM như sau: “CIM là một nhà máy sản xuất tự động hoá toàn phần, nơi mà tất cả các quá trình sản xuất được tích hợp và được điều khiển bởi máy tính”.
Công ty máy tính IBM của Mỹ định nghĩa: “CIM là một ứng dụng, có khả năng tích hợp các nguồn thông tin về thiết kế sản phẩm, kế hoạch sản xuất, thiết lập và điều khiển các nguyên công trong toàn bộ quá trình sản xuất”.
Một hệ thống CIM có thể được xem tạo thành từ các phân hệ sau:
+ CAD, CAM, CAP, CAQ, PP&C.
+ Các tế bào gia công.
+ Hệ thống cấp liệu.
+ Hệ thống lắp ráp linh hoạt.
+ Hệ thống mạng LAN nội bộ liên kết các thành phần trong hệ thống.
+ Hệ thống kiểm tra và các thành phần khác.
1.1.6 PLC
PLC là cụm từ viết tắt trong tiếng Anh - Programable Logic Controller – nghĩa là bộ điều khiển logic khả trình, điều khiển các tín hiệu hệ thống theo chương trình đã lập sẵn (Hình 1.1.6).
Ưu điểm của PLC trong điều khiển hệ thống là tốn ít không gian, tiết kiệm năng lượng, giá thành thấp, vỏ của PLC được làm từ các vật liệu cứng nên có khả năng chống chịu được bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động và nhiễu, kết nối trực tiếp nhờ các mô đun vào ra I/O, lập trình dễ dàng, tính linh hoạt cao.
Căn cứ vào số lượng các đầu vào/ra của PLC, ta có thể phân thành các loại sau:
Micro PLC là loại có dưới 32 kênh vào/ra.
PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra.
PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra.
PLC cỡ lớn có trên 1024 kênh vào/ra.
Hình 1.1.6 PLC của hãng Siemens [15]
Một PLC thông thường bao gồm 5 thành phần chính: Bộ xử lý tín hiệu, modun nhớ, modun nguồn, modun vào/ra, và thiết bị lập trình (Hình 1.1.7).
Hình 1.1.7 Cấu trúc cơ bản của PLC
Bộ xử lý tín hiệu
Đây là bộ phận xử lý tín hiệu trung tâm CPU của PLC. Bộ xử lý thu thập các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính logic theo chương trình, các phép tính đại số và điều khiển các đầu ra số hay tương tự. Bộ xử lý sẽ lần lượt quét các trạng thái của đầu vào và các thiết bị phụ trợ, thực hiện logic điều khiển được đặt ra bởi chương trình ứng dụng, thực hiện các tính toán và điều khiển các đầu ra tương ứng của PLC.
Bộ nhớ
Bộ nhớ của PLC có vai trò rất quan trọng, nó được sử dụng để lưu trữ toàn bộ chương trình điều khiển, các trạng thái của các thiết bị phụ trợ.
Các loại bộ nhớ thường được sử dụng gồm:
+ ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc.
+ RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên.
Modun nguồn
Modun nguồn có nhiệm vụ là chuyển đổi điện áp xoay chiều AC (110V hoặc 220V) thành điện áp thấp cho bộ vi xử lý (thường là 5V) và cho các mạch điện đầu ra hoặc các modun còn lại (thường là 24V).
Modun vào/ra
Modun vào ra giúp cho PLC có thể giao tiếp với thế giới bên ngoài, các cổng vào thu thập các dữ liệu từ các nguồn bên ngoài về cho PLC, các cổng ra để truyền tải thông tin điều khiển tới các thiết bị ngoại vi, các cơ cấu chấp hành do PLC phát ra.
Thiết bị lập trình
Các thiết bị lập trình là các công cụ để hỗ trợ giao tiếp giữa con người và PLC, được dùng để lập chương trình điều khiển cho PLC, sửa đổi các chương trình sẵn có trong bộ nhớ của PLC, nạp chương trình điều khiển cho PLC. Các thiết bị lập trình có thể là các thiết bị cầm tay chuyên dụng, và cũng có thể là các phần mềm lập trình chuyên dụng chạy trên các máy tính tiêu chuẩn (Hình 1.1.8).
Hình 1.1.8 Lập trình bằng phần mềm chuyên dụng trên máy vi tính
Ngôn ngữ lập trình cho phép người sử dụng trao đổi ra lệnh cho PLC thông qua các thiết bị lập trình. Một chương trình điều khiển được định nghĩa như là một tập hợp các lệnh sắp đặt theo logic điều khiển các hoạt động của máy hay của một quá trình công nghệ. Có bốn dạng ngôn ngữ cơ bản hay được sử dụng để lập trình cho PLC là:
- Bảng lệnh (STL).
- Sơ đồ hình thang (LAD).
- Sơ đồ khối hàm logic (FBD).
- Grafcet.
1.2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌNH CHỨA KHÍ HÓA LỎNG
1.2.1 Giới thiệu Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm
Trụ sở: Thị trấn Phú Minh, huyện Phú Xuyên, Hà Nội
Công ty Cổ phần Thiết bị Thực phẩm (Foodstuff Equipment Joint Stock Company) được thành lập ngày 28/12/2001. Tiền thân Công ty là Nhà máy Cơ khí đường được tách ra từ một bộ phận của Nhà máy đường Vạn Điểm trước đây (doanh nghiệp Nhà nước, thuộc Tổng Công ty Mía đường I, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) với nhiệm vụ chính là sản xuất, sửa chữa các thiết bị phục vụ cho ngành công nghiệp mía đường, thành lập năm 1975.
Ban đầu khi được tách khỏi Nhà máy đường Vạn Điểm, Công ty được giao nhiệm vụ sản xuất, sửa chữa các thiết bị phục vụ cho ngành công nghiệp mía đường.
Năm 1995, Công ty xây dựng dự án đầu tư một dây chuyền thiết bị đồng bộ để sản xuất bình chứa khí gas hoá lỏng (Bình gas) với công suất thiết kế 150.000 sản phẩm/ năm. Năm 2000, dự án đầu tư hoàn thành và đưa vào khai thác sử dụng. Sản phẩm bình gas đầu tiên đưa ra thị trường cuối năm 2000.
Năm 2002, Công ty xây dựng dự án đầu tư bổ sung nâng công suất sản xuất lên 350.000 bình gas/năm. Dự án đầu tư kết thúc trong năm. Tính đến hết năm 2008, Công ty đã đưa vào thị trường trên 2 triệu vỏ bình gas các loại.
Năm 2007, Công ty đưa dây chuyền sản xuất thiết bị chữa cháy bao gồm bình chứa cháy xách tay các loại, bình chữa cháy xe đầy, bình chứa khí không hàn vào hoạt động và đã bước đầu đưa sản phẩm ra thị trường, được khách hàng chấp nhận.
Tính đến thời điểm cuối năm 2008, ngành nghề sản xuất kinh doanh của công ty đã mở rộng ra nhiều lĩnh vực. Các sản phẩm chính của công ty gồm có 3 nhóm sản phẩm chính: bình chứa khí gas hoá lỏng, thiết bị phòng cháy chữa cháy, bình chứa bia inox. Ngoài ra công ty cũng tham gia với tư cách nhà thầu cung cấp máy móc, thiết bị cho một số dự án, công trình trong nước.
Kế thừa và phát huy các thành tựu của Công ty Thiết bị Thực phẩm, trải qua 35 năm xây dựng và phát triển, đến nay Công ty đã có một đội ngũ kỹ sư, chuyên gia và công nhân kỹ thuật giầu kinh nghiệm về các lĩnh vực: thiết kế chế tạo gia công cơ khí chính xác, sản xuất thiết bị chịu áp lực cao và các thiết bị phòng cháy chữa cháy (Hình 1.2.1).
Hình 1.2.1 Các sản phẩm chính do công ty sản xuất [8]
1.2.2 Sơ lược về quy trình
Thân bình
Thân bình làm từ hai tấm thép tròn, được dập vuốt sâu để tạo thành hình chỏm cầu, thực hiện bởi máy dập sâu điều khiển PLC. Phần đỉnh được đột lỗ đồng thời với việc dập s