Đồ án Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
-----------------⸙∆⸙-----------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHA
TRỘN SƠN VÀ ĐÓNG NẮP LON TỰ ĐỘNG
GVHD: TS. Trần Vi Đô
SVTH: Lê Long Đỉnh
Nguyễn Quang Hải
16151139
16151150
Nguyễn Hồng Phước 13151074
Tp. Hồ Chí Minh tháng 8 năm 2020
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
Tp. HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Long Đỉnh
Nguyễn Quang Hải
Nguyễn Hồng Phước
MSSV:16151139
MSSV:16151150
MSSV: 13151074
Chuyên ngành: Công nghệ Điều Khiển và Tự Động Hóa
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Khóa: 2016
I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN VÀ
ĐÓNG NẮP LON TỰ ĐỘNG
II. NHIỆM VỤ:
Nội dung thực hiện:
Nội dung 1: Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc pha trộn màu
sơn
Nội dung 2: Tìm hiểu về PLC S7 -1200, các thiết bị sử dụng trong hệ thống
Nội dung 3: Tìm hiểu về các chuẩn truyền thông trong công nghiệp
Nội dung 4: Thử nghiệm và lập bảng tỉ lệ màu sơn
Nội dung 5: Thiết kế mô hình & thi công hệ thống
Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển hệ thống
Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sát SCADA
Nội dung 8: Liên kết và truyền dữ liệu giữa SQL Server và WINCC Runtime.
Nội dung 9: Thiết kế giao diện điều khiển Webserver
Nội dung 10: Đánh giá kết quả thực hiện
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 16/4/2020
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/8/2020
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Trần Vi Đô
CꢀN Bꢁ HƯꢂNG DꢃN
Bꢁ MÔN Tꢄ ĐꢁNG ĐIꢅU KHIꢆN
ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
----o0o----
Tp. HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Lê Long Đỉnh
Nguyễn Quang Hải
Nguyễn Hồng Phước
MSSV: 16151139
MSSV: 16151150
MSSV: 13151074
Tên đề tài: Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động.
Xác nhận
GVHD
Tuần/ngày
Nội dung
20/4/2020 - Tìm hiểu về các hệ thống pha màu sơn, các quy tắc
pha trộn màu sơn.
- Tìm hiểu về PLC S7 -1200, các thiết bị sử dụng
- 9/5/2020
trong hệ thống.
10/5/2020- - Tìm hiểu về các chuẩn truyền thông Modbus
31/5/2020
TCP/IP
- Tìm hiểu và thiết kế Webserver.
1/6/2020- - Lựa chọn thiết bị sử dụng và tiến hành thi công hệ
thống.
5/7/2020
- Thử nghiệm và lập bảng tỉ lệ màu sơn
6/7/2020- - Viết chương trình điều khiển
- Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.
26/7/2020
27/7/2020- - Viết báo cáo luận văn, quay clip vận hành, làm
powerpoint trình chiếu.
8/8/2020
GV HƯꢂNG DꢃN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
iii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
Tp. HCM, ngày 8 tháng 8 năm 2020
LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan đề tài: “Thiết Kế, Thi Công Hệ Thống Pha Trộn Sơn
Và Đóng Nắp Lon Tự Động” là một công trình nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của tiến
sĩ Trần Vi Đô, ngoài ra không có bất cứ sự sao chép của người khác. Đề tài, nội dung,
báo cáo tốt nghiệp là sản phẩm mà chúng tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học
tập tại trường cũng như chương trình thực tập thực tế. Các số liệu và kết quả trình bày
trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước
bộ môn và nhà trường nếu như có vấn đề xảy ra.
Người thực hiện đề tài
Lê Long Đỉnh
Nguyễn Quang Hải
Nguyễn Hồng Phước
iv
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung, các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử nói
riêng đã dạy dỗ cho chúng em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên
ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng
em trong suốt quá trình học tập.
Chúng em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Vi Đô người đã
tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình làm khoá luận.
Cuối cùng vì kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế, khả năng tiếp thu vấn đề còn
giới hạn nên không thể trách được những sai sót, chúng em mong nhận được sự quan
tâm giúp đỡ của các thầy cô để đồ án này được đầy đủ và hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
Lê Long Đỉnh
Nguyễn Quang Hải
Nguyễn Hồng Phước
v
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP............................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ..........................................................................................................iv
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................v
MꢇC LꢇC......................................................................................................................vi
DANH MꢇC HÌNH VẼ..................................................................................................x
DANH MꢇC BẢNG....................................................................................................xiv
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu đề tài..........................................................................................................1
1.3. Giới hạn đề tài..........................................................................................................2
1.4. Bố cục đồ án.............................................................................................................2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...............................................................................3
2.1. Cơ sở lꢈ thuyết về màu sơn và pha trộn sơn............................................................3
2.1.1. Tổng quan về sơn...............................................................................................3
2.1.2. Công nghệ sản xuất sơn.....................................................................................4
2.1.3. Quy luật pha màu sơn [9] ....................................................................................7
2.2. Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mô hình ..........................................14
2.2.1. Tổng quan về PLC và PLC S7-1200 ...............................................................14
2.2.1. Băng tải ............................................................................................................25
2.2.3. Cảm biến..........................................................................................................28
2.2.2. Cơ cấu xylanh ..................................................................................................30
2.2.3. Van điện từ.......................................................................................................34
2.2.4. Động cơ DC .....................................................................................................36
2.2.5. Arduino ............................................................................................................38
2.3. TRUYꢅN THÔNG MODBUS ..............................................................................39
2.3.1. Modbus là gì? ..................................................................................................39
2.3.2. Mô tả giao thức modbus ..................................................................................40
2.3.3. Phân loại Modbus [8] ........................................................................................42
vi
2.4. Cơ sở lꢈ thuyết về Web Server ..............................................................................43
2.4.1 Truy cập vào Web Server. ................................................................................43
2.4.2. Trang web tự xây dựng[7]. ................................................................................45
2.4.3. Truy cập Webserver.........................................................................................48
3.1. Yêu cầu hệ thống....................................................................................................50
3.2. Tính toán thiết kế ...................................................................................................51
3.2.1. Quy trình vận hành của hệ thống.....................................................................51
3.2.2. Thiết kế phần cứng ..........................................................................................52
3.2.3. Sơ đồ khối hệ thống .........................................................................................53
3.2.4. Sơ đồ kết nối....................................................................................................54
3.2.5. Lưu đồ giải thuật..............................................................................................59
3.3. Thiết bị sử dụng trong mô hình..............................................................................61
3.3.1. Cảm biến lưu lượng .........................................................................................61
3.3.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại...........................................................................62
3.3.3. Cảm biến siêu âm.............................................................................................63
3.3.4. Cảm biến quang chữ U ....................................................................................64
3.3.5. Van điện từ nước .............................................................................................65
3.3.6. Van điện từ khí nén..........................................................................................66
3.3.7. Van điện từ Airtac............................................................................................67
3.3.8. Van hút chân không dùng khí nén ...................................................................68
3.3.9. Xy lanh kép......................................................................................................68
3.3.10. Xylanh compact SMC....................................................................................69
3.3.11 Xylanh tròn PVN ............................................................................................69
3.3.12. Động cơ giảm tốc...........................................................................................70
3.4. Thiết bị trong tủ điện..............................................................................................71
3.4.1. PLC..................................................................................................................71
3.4.2. Module mở rộng ..............................................................................................72
3.4.3. Bộ nguồn..........................................................................................................73
3.4.4. Relay................................................................................................................74
3.4.5. Cầu đấu dây 2 tầng...........................................................................................75
3.4.6. Board Arduino Uno R3....................................................................................76
vii
3.4.7. Ethernet W5100 Arduino.................................................................................77
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG........................................................................80
4.1. Thi công phần cứng................................................................................................80
4.1.1. Bộ phận cấp lon ..............................................................................................80
4.1.2. Bộ phận chiết rót..............................................................................................81
4.1.3. Bộ phận đóng nắp ............................................................................................81
4.1.4. Bộ phận lắc sơn................................................................................................83
4.1.5. Tủ điện.............................................................................................................83
4.1.6. Mô hình sau khi thi công .................................................................................84
4.2. Giao diện SCADA..................................................................................................85
4.2.1. Giao diện Log in ..............................................................................................85
4.2.2. Giao diện chọn màu.........................................................................................85
4.2.3. Giao diện dữ liệu màu......................................................................................85
4.2.3 Giao diện điều khiển.........................................................................................86
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THꢄC HIỆN ........................................................................87
5.1. Kết quả giao tiếp giữa PLC và vi xử lꢈ..................................................................87
5.2. Giao diện SCADA..................................................................................................88
5.3. Giao diện Webserver..............................................................................................93
5.4. Thiết kế cơ sở dữ liệu SQL để lưu trữ dữ liệu .......................................................94
5.5. Giao diện web hiện thị online cơ sở dữ liệu. .........................................................96
5.6. Kết quả pha sơn và đánh giá ..................................................................................98
6.1. Kết luận ..................................................................................................................99
6.1.1. Những kết quả đạt được...................................................................................99
6.1.2. Những mặt hạn chế........................................................................................100
6.1.3. Những khó khăn gặp phải..............................................................................100
6.2. Hướng phát triển đề tài.........................................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................102
PHꢇ LꢇC....................................................................................................................103
Phụ lục 1: Sơ đồ mạch động lực 220VAC..................................................................103
viii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Hình ảnh về sơn................................................................................................3
Hình 2.2 Quy trình công nghệ sản xuất sơn....................................................................4
Hình 2.3 Nhà máy sản xuất sơn Caparol, Dubai.............................................................6
Dương..............................................................................................................................6
Hình 2.5 Máy pha sơn hãng My Kolor ...........................................................................6
Hình 2.6 Máy pha sơn hãng Solite Paint.........................................................................7
Hình 2.7 Thang màu từ đỏ tới tím của 7 sắc cầu vồng ...................................................7
Hình 2.8 Thang màu vô sắc.............................................................................................7
Hình 2.10 Quy luật cộng màu hệ màu RGB ...................................................................8
Hình 2.11 Quy luật trừ màu trong hệ màu CMYK .........................................................9
Hình 2.16 Ba màu cơ bản trên bánh xe màu.................................................................12
Hình 2.17 Vꢌ dụ các màu thứ cấp..................................................................................12
Hình 2.18 Vꢌ dụ về các màu trung gian ........................................................................13
Hình 2.21 : Tổng quan về PLC S7-1200.......................................................................16
Hình 2.22 Bảng tín hiệu SB ..........................................................................................19
Hình 2.23 Module tín hiệu ............................................................................................21
Hình 2.24 Module truyền thông....................................................................................22
Hình 2.25 Cách thức truy xuất 1 bit trong PLC S7-1200 .............................................23
Hình 2.27 Hình ảnh một số loại băng tải ......................................................................25
Hình 2.28 Ứng dụng của băng tải trong phân loại hàng ...............................................26
Hình 2.30 Các thành phần cơ bản của băng tải.............................................................27
x
Hình 2.31 Cảm biến siêu âm SRF-04 ...........................................................................29
Hình 2.32 Cặp nhiệt điện ..............................................................................................29
Hình 2.33 Hình ảnh máy nén khí ..................................................................................30
Hình 2.35 Van khꢌ nén trong thực tế.............................................................................31
Hình 2.38 Hình ảnh van điện từ khí nén và chất lỏng ..................................................35
Hình 2.39 Các thành phần cấu tạo của van điện từ.......................................................35
Hình 2.40 Hình ảnh một số loại động cơ DC................................................................36
Hình 2.41 Các thành phần của động cơ DC..................................................................37
Hình 2.43 Các phiên bản của Arduino..........................................................................39
Hình 2.44 Cấu trúc chung của Modbus.........................................................................40
Hình 2.45 Giao tiếp giữa Server và Client trong Mobus. .............................................41
Hình 2.46 Vꢌ dụ Modbus RTU......................................................................................42
Hình 2.47 Vꢌ dụ Modbus Ascii .....................................................................................42
Hình 2.48 Vꢌ dụ Modbus TCP ......................................................................................43
Hình 2.49 Giao diện Web Server. .................................................................................44
Hình 2.50 Giao diện Web chuẩn...................................................................................44
Hình 2.52 Giao diện để cấu hình cho Web server. .......................................................47
Hình 2.53 Khối lệnh WWW..........................................................................................48
Hình 2.54 Sơ đồ liên kết trong mạng LAN...................................................................48
Hình 2.55 Sơ đồ liên kết trong mạng WAN..................................................................49
Hình 3.1 Bản vꢍ phần cứng mô hình.............................................................................52
Hình 3.2 Sơ đồ bố trꢌ các thiết bị trong tủ điện điều khiển...........................................52
Hình 3.3 Sơ đồ tổng thể hệ thống..................................................................................53
Hình 3.4 Sơ đồ mạch động lực 220VAC ......................................................................56
Hình 3.5 Sơ đồ mạch động lực 24VDC ........................................................................56
Hình 3.6 Sơ đồ kết nối PLC 1212C ..............................................................................57
Hình 3.7 Sơ đồ kết nối module SM 1223 8DI/8DO .....................................................57
xi
Hình 3.9 Chương trình chꢌnh .......................................................................................59
Hình 3.10 Chương trình con dây chuyên sản xuất........................................................60
Hình 3.11 Hoạt động của cảm biến lưu lượng ..............................................................61
Hình 3.12 Cảm biến lưu lượng YF-S201......................................................................62
Hình 3.14 Cảm biến siêu âm HC-SR04 ........................................................................64
Hình 3.16 Van điện từ nước UNI-D UW15..................................................................66
Hình 3.18 Van điện từ Airtac 4V210-08.......................................................................67
Hình 3.19 Van hút chân không dùng khí nén ...............................................................68
Hình 3.22 Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment.....................................................70
Hình 3.24 PLC S7 1200 1212C DC/DC/DC.................................................................72
Hình 3.25 Module mở rộng 8DO/8DI...........................................................................72
Hình 3.26 Module mở rộng 16 DO RELAY.................................................................73
Hình 3.27 Bộ nguồn ......................................................................................................74
Hình 3.28 Relay Omron G2R-1-SND 24VDC .............................................................75
Hình 3.29 Cầu đấu dây 2 tầng.......................................................................................76
Hình 3.30 Board Arduino UNO R3 ..............................................................................76
Hình 3.31 Ethernet W5100 Arduino.............................................................................78
Hình 3.32 Switch 5 port Tenda ....................................................................................79
Hình 4.1 Bộ phận cấp lon..............................................................................................80
Hình 4.2 Bộ phận chiết rót trong mô hình ....................................................................81
Hình 4.3 Bộ phận đóng nắp trong mô hình...................................................................82
Hình 4.4 Băng tải cấp nắp.............................................................................................82
Hình 4.5 Bộ phận lắc sơn trong mô hình ......................................................................83
Hình 4.6 Hình ảnh bên ngoài tủ điện ............................................................................83
Hình 4.7 Hình ảnh bên trong tủ điện.............................................................................84
xii
Hình 4.8 Mô hình thực tế sau khi hoàn thành...............................................................84
Hình 5.2 Kết quả truyền dữ liệu giữa PLC và Arduino ................................................87
Hình 5.3 Kết quả đo mực nước thực tế .........................................................................88
Hình 5.4 Màn hình Home..............................................................................................88
Hình 5.6 Màn hình chọn mã màu và số lượng lon........................................................89
Hình 5.7 Hiện thị thông báo khi nhập số lượng lon bꢎng 0..........................................90
Hình 5. 9 Màn hình cho phép thêm mã màu mới..........................................................90
Hình 5.10 Giao diện vận hành.......................................................................................91
Hình 5.11 Màn hình khi hệ thống đang hoạt động........................................................91
Hình 5.12 Hiện thị số lượng lon hiện thời ....................................................................92
Hình 5. 13 Hiện thị thể tꢌch sơn hiện tại trong các bể...................................................92
Hình 5.16 Giao diện chꢌnh của Webserver. ..................................................................93
Hình 5.17 Trang web do nhóm thiết kế. .......................................................................94
Hình 5. 19 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn............................................................95
Hình 5.20 Bảng lưu trữ thể tꢌch các bể .........................................................................95
Hình 5.22 Kết quả lưu trữ bảng thể tꢌch trong SQL server...........................................96
Hình 5.23 Trang chủ website ........................................................................................96
Hình 5.24 Bảng lưu trữ quá trình sản xuất sơn hiện thị online.....................................97
Hình 5.25 Bảng lưu trữ thể tꢌch bể hiện thị online........................................................97
Hình 5.26 Trang web giới thiệu mô hình......................................................................97
xiii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200[1] .......................................................18
Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7-1200 [1] ..................................................19
Bảng 2.6 Bảng các vùng nhớ PLC S7-1200 [1] .............................................................23
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật Aruino Uno R3 ................................................................77
xiv
TÓM TẮT
Sau quá trình tìm hiểu và thực hiện các nội dung trong đề tài, nhóm đã giải quyết
được các yêu cầu đã đề ra ban đầu, giải quyết từng bước và đặt ra những vấn đề mới
giúp cho đồ án mang tính logic và hoàn thiện hơn. Quá trình tìm hiểu đề tài thông qua
các tài liệu trong nước và ngoài nước, sự hướng dẫn của các thầy cô, tiếp xúc với các
anh chị đã có kinh nghiệm giúp nhóm có được nhiều kiến thức hữu ích trong thời gian
làm đồ án.
Những nội dung mà nhóm đã làm được trong đề tài:
Hiểu được cơ sở lý thuyết về sơn, qui trình sản xuất và pha màu sơn
Hiểu được các thiết bị sử dụng, tính toán và lựa chọn các thiết bị phù hợp
cho mô hình.
Thi công mô hình cơ khꢌ đảm bảo yêu cầu chức năng đã đề ra, chạy ổn
định, chính xác, thẩm mĩ cao.
Thiết kế thi công tủ điện gọn gàng, ngăn nắp, sử dụng dễ dàng, mang tính
thẩm mĩ.
Viết chương trình điều khiển bꢎng PLC hoạt động đúng yêu cầu, chính
xác, xử lꢈ được hầu hết các lỗi có thể xảy ra.
Thực hiện được giao tiếp giữa PLC S7-1200 của Simens với vi điều khiển
Arduino UNO thông qua chuyển truyền thông Modbus TCP/IP.
Thiết kế được giao diện giám sát và điều khiển SCADA trực quan, dễ dàng
vận hành, hiện thị đầy đủ dữ liệu.
Thực hiện liên kết và truyền dữ liệu giữa SQL Server và WINCC Runtime.
Thiết kế giao diện hiển thị online để giám sát các thông tin về lon sơn và
thông số thể tꢌch sơn của hệ thống từ xa thông qua trình duyệt internet.
Xây dựng giao diện Webserver được hỗ trợ bởi hãng Siemen để điều khiển
PLC từ xa.
xv
Chương 1: Tổng quan về đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, đất nước Việt Nam ta đang bước vào sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện
đại hóa, việc đầu tư và ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động nhꢎm mục đꢌch giảm
chi phí sản xuất và nâng cao năng suất lao động, cho ra sản phẩm chất lượng, đáp ứng
nhu cầu của khách hàng là rất quan trọng. Một trong những ngành đang phát triển mạnh
mꢍ hiện nay đó là ngành xây dựng và việc ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động
trong lĩnh vực này là không thể thiếu, trong đó có công nghệ và kỹ thuật pha, trộn sơn.
Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủ yếu là
để sơn phủ bề mặt đối tượng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ. Chính vì
vậy, màu sắc của sơn là một trong những yếu tố được quan tâm hàng đầu. Đa số việc
pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện theo phương pháp thủ công, theo
kinh nghiệm nên độ chính xác không cao, chất lượng và năng suất thấp. Để loại bỏ
những nhược điểm trên, cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, hiện nay
PLC (Program Logic Control – thiết bị điều khiển lập trình) được sử dụng rất rộng rãi
để điều khiển hệ thống trộn sơn, bởi những ưu điểm vượt trội như: giá thành thấp, dễ thi
công lắp đặt, dễ sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định, linh hoạt… , Xuất phát từ tình
hình thực tế trên và ham muốn hiểu biết về PLC,chúng em đã chọn đề tài: “Thiết kế, thi
công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động” cho luận văn tốt nghiệp của
mình.
1.2. Mục tiêu đề tài
Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng nhꢎm bảo
vệ bề mặt của công trình, sản phẩm. Đồng thời 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
bꢎng 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 nhꢎm tiết kiệm chi
phí, thế nên độ chꢌnh xác, đồng đều màu giữa những lần pha là không cao, năng suất
thấp, lãng phí sức lao động và thời gian.
Trang 1
Chương 1: Tổng quan về đồ án tốt nghiệp
Với mong muốn khắc phục được những hạn chế nêu trên, nhóm em đã tiến hành
thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động với những cải tiến sau:
- Xây dựng mô hình hoàn chỉnh, phần cứng được thiết kế chắc chắn, ổn định.
- Lon và nắp được cấp hoàn toàn tự động.
- Pha chế được hơn 70 màu.
- Màu sắc và thể tꢌch đúng với yêu cầu, đồng đều giữa các lần pha.
- Mô hình được giám sát và điều khiển tự động từ hệ thống SCADA và Webserver.
- Mực nước sơn trong bể được đo tự động bꢎng cảm biến.
1.3. Giới hꢀn đề tài
Trong nội dung luận văn này, nhóm em tập trung phát triển mô hình trong phạm vi
sau:
Mô hình tạo ra được lon sơn hoàn chỉnh, pha được 73 màu sơn.
Cơ cấu cấp lon, cấp nắp tối đa chỉ được 5.
Công suất hoạt động của hệ thống: 120 lon/giờ.
Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua Webserver nhưng chỉ trong
mạng nội bộ.
1.4. Bố cục đồ án
Báo cáo của nhóm em gồm các chương sau:
Chương 1: Tổng quan về đồ án tốt nghiệp
Chương 2: Cơ sở lꢈ thuyết: lý thuyết về sơn, các thiết bị trong hệ thống và lꢈ
thuyết chuẩn truyền thông Modbus trong công nghiệp.
Chương 3: Tꢌnh toán thiết kế và lựa chọn thiết bị: yêu cầu của hệ thống, tính
toán thiết kế phần cứng, lựa chọn thiết bị, sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật điều
khiển.
Chương 4: Thi công hệ thống: kết quả thi công hệ thống.
Chương 5: Kết quả thực hiện: trình bày kết quả vận hành và đánh giá kết quả
thực hiện.
Chương 6: Kết luận: kết quả đạt được, hạn chế và hướng phát triển đề tài.
Trang 2
Chương 2: Cơ sở lꢈ thuyết
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Cơ sꢁ lꢂ thuyết về màu sơn và pha trộn sơn
2.1.1. Tổng quan về sơn
mastic, để khi quét lên bề mặt một lớp mỏng, nó sꢍ chuyển thành một màng rắn, trong
đó chất tạo màng liên kết với các chất màu tạo màng liên tục bám trên bề mặt vật chất.
Hỗn hợp được điều chỉnh với một lượng phụ gia và dung môi tùy theo theo tính chất
của mỗi loại sản phẩm.
Bảo vệ
Trang trꢌ
Cung cấp kết cấu cho các đối tượng
Chủ yếu trên thị trường là sơn được bán dưới dạng sơn nước, có nhiều màu sắc
phong phú và đa dạng, có đặc tính che phủ, bám dꢌnh được nhiều bề mặt khác nhau.
Hꢀnh 2.1 Hꢀnh ꢁnh vꢂ sơn
Trang 3
Chương 2: Cơ sở lꢈ thuyết
Các thành phần chính của sơn:
Nhựa (40% - 60%): Alkyd, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Fluorocarbon.
Tạo liên kết các thành phần của sơn
Tạo độ kế dꢌnh cho sơn
Tạo độ bền cho màn sơn
Bột màu (7% - 40%): bột màu gốc, bột màu bổ sung, bột chống gỉ.
Tạo màu sơn
Tạo độ bền và độ cứng của màng sơn
Phụ gia (0% - 5%): Là các chất tăng độ bền cho sơn bao gồm độ bền màu sắc, khả
năng chịu thời tiết, tăng độ bóng cứng và độ phủ cho sơn, tăng thời gian bảo quản của
sơn, một số tính chất đặc biệt khác. Bao gồm:
Chất làm khô tạo sức căng bề mặt
Chất chóng nấm mốc
Dung môi (10% - 30%): Hòa tan nhựa và bột màu.
2.1.2. Công nghệ sản xuất sơn
Qui trình công nghệ sản xuất sơn
Hꢀnh 2.2 Quy trꢀnh công nghꢃ sꢁn xuꢄt sơn
Quy trình sản xuất sơn có 4 bước:
Ủ muối: Ở quá trình ủ muối, các nguyên liệu gồm bột màu (oxit kim loại như oxit
titan, thiếc, chì…) , bột độn (CaCO3, silica, đất sét...), phụ gia (chất phân tán, chất hoạt
động bề mặt, chất tạo bọt...), một phần chất tạo màng là nhựa latex (vinyl-acrylic,
Trang 4
Chương 2: Cơ sở lꢈ thuyết
styreneacrylic) và dung môi hữu cơ (nước sạch) được đưa vào thùng muối ủ và khuấy
dưới tốc độ thấp. Các nguyên liệu này được muối ủ trong thời gian vài giờ để đủ độ
thấm ướt chất tạo màng và dung môi, tạo thành dạng hỗn hợp nhão (paste) cho công
đoạn nghiền tiếp theo.
Nghiền sơn: Đây là công đoạn chꢌnh trong quy trình sản xuất sơn nước. Hỗn hợp
nhão các nguyên liệu (paste) sơn đã được muối ủ ở trên được chuyển vào thiết bị nghiền
sơn. Quá trình nghiền sơn tạo thành dung dịch dạng chất lỏng mịn, nhuyễn. Thời gian
nghiền có thể kéo dài phụ thuộc vào loại bột màu, bột độn và yêu cầu về độ mịn của
sơn. Trong giai đoạn này, thiết bị nghiền sử dụng nhiều nước làm lạnh thiết bị để đảm
bảo paste trong quá trình nghiền không bị nóng lên nhiều nhꢎm khống chế lượng dung
môi bị bay hơi ở nhiệt độ cao và tác động xấu đến các thành phần paste nghiền. Nước
trước khi đưa vào máy nghiền phải được làm lạnh xuống 5 – 7oC.
Khuấy sơn: Sau bước nghiền sơn chꢌnh là bước pha sơn khuấy trộn sơn hỗn hợp
nhão các nguyên liệu (paste) sơn sau khi đã được nghiền đến độ mịn theo yêu cầu sꢍ
chuyển sang công đoạn khuấy sơn. Công đoạn này tạo thành sản phẩm cuối cùng của
quá trình sản xuất sơn. Paste thành phẩm được chuyển sang bể khuấy, có thể vài lô hỗn
hợp paste thành phẩm được đưa vào 1 bể khuấy chung. Bể khuấy có 1 máy khuấy liên
tục trong quá trình khuấy sơn. Tại đây paste sơn đã đạt độ mịn được bổ xung thêm đủ
lượng chất tạo màng, dung môi, các phụ gia cần thiết. Khi đã đạt độ đồng nhất thì cũng
là lúc sản phẩm hoàn tất và được chuyển sang công đoạn đóng thùng.
Đóng gói thành phẩm: Công đoạn này có thể là dây chuyền đóng thùng tự động
hoặc đóng thùng thủ công. Bao bì đựng sơn nước thường là bao bì nhựa hoặc kim loại
tùy vào sản phẩm sơn mà công ty sơn phát hành. Sản phẩm hoàn thành sꢍ được luân
chuyển vào kho chứa. Quá trình nhập kho được tiến hành chặt chꢍ theo từng lô hàng.
Các kho sản phẩm phải được trang bị đầy đủ các phương tiện phòng chống cháy nổ vì
nguy cơ cháy nổ rất cao đối với sản phẩm sơn dung môi hữu cơ.
Ngoài ra còn có một số quá trình phụ trợ như vệ sinh thùng chứa sơn để đảm bảo
chất lượng sản phẩm, làm mát để dung môi không bị bay hơi, v.v…
Trang 5
Tải về để xem bản đầy đủ
120 trang
27441
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_thi_cong_he_thong_pha_tron_son_va_dong_nap_lo.pdf
