1
MỤC LỤC
MỤC LỤC ..................................................................................................... 1
BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ........ 2
1. Lịch sử phát triển của tự động hóa quá trình sản xuất ............................... 2
2. Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản .................................................... 3
3. Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất ............................... 6
4. Các nguyên tắc ứng dụng tự động hóa quá trình sản xuất .......................... 8
BÀI 2: CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA 11
1. Cơ cấu chấp hành ................................................................................... 11
1.2. Cơ cấu chấp hành khí nén .................................................................... 14
1.3. Động cơ điện và các cơ cấu điện từ ..................................................... 21
2. Các loại cảm biến ................................................................................... 23
3. Các thiết bị điều khiển ............................................................................ 32
BÀI 2: HỆ THỐNG SẢN XUẤT LINH HOẠT MPS ................................. 37
1. Mô đun cấp phôi .................................................................................... 37
2. Mô đun kiểm tra ..................................................................................... 40
3. Mô đun gia công .................................................................................... 47
4. Mô đun lắp ráp ....................................................................................... 53
5. Mô đun phân loại ................................................................................... 57
2
BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
1. Lịch sử phát triển của tự động hóa quá trình sản xuất
Lịch sử tự động hóa trong sản xuất có thể bắt nguồn từ đầu thế kỷ 18 trong cuộc
cách mạng công nghiệp đầu tiên. Vào thời điểm đó, việc cơ giới hóa các quy trình
sản xuất, việc phát minh ra động cơ hơi nước và sự phát triển của các kỹ thuật sản
xuất mới đã dẫn đến việc tạo ra những chiếc máy tự động đầu tiên. Dưới đây là một
số cột mốc quan trọng trong lịch sử tự động hóa trong sản xuất:
• Thế kỷ 18: Việc phát minh ra máy kéo sợi và máy dệt điện đã tự động hóa
quá trình kéo sợi và dệt vải.
• Thế kỷ 19: Việc phát minh ra các máy móc mới như búa hơi nước và bộ
chuyển đổi Bessemer đã nâng cao hơn nữa quá trình tự động hóa trong sản
xuất.
• Đầu thế kỷ 20: Henry Ford đã cách mạng hóa việc sản xuất hàng loạt với sự
ra đời của dây chuyền lắp ráp vào đầu thế kỷ 20. Điều này làm tăng đáng kể
hiệu quả và năng suất sản xuất.
• Giữa thế kỷ 20: Việc phát minh ra bộ điều khiển khả trình và sự phát triển
của công nghệ điện tử và máy tính đã dẫn đến sự tự động hóa cao hơn trong
sản xuất. Điều này cho phép máy móc được điều khiển bởi các chương trình
máy tính, giúp tự động hóa các tác vụ lặp đi lặp lại và phức tạp.
• Cuối thế kỷ 20: Việc sử dụng rộng rãi robot trong sản xuất ngày càng trở nên
phổ biến. Những robot này có thể thực hiện các công việc như hàn, sơn và
lắp ráp với độ chính xác và hiệu quả cao.
• Thế kỷ 21: Sự ra đời của các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo, học máy và
IoT đã cho phép máy móc thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn và đưa ra
quyết định một cách tự chủ. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của các nhà
máy thông minh, có tính tự động hóa và kết nối cao, đồng thời có thể thích
ứng với nhu cầu sản xuất đang thay đổi.
Trong suốt lịch sử tự động hóa trong sản xuất, công nghệ đã đóng một vai trò quan
trọng trong việc tăng hiệu quả, giảm chi phí lao động và tăng năng suất. Với những
tiến bộ không ngừng trong công nghệ, tự động hóa có thể sẽ còn trở nên phổ biến
hơn trong tương lai.
3
Cuộc cách mạng công nghiệp bắt đầu vào cuối thế kỷ 18 đã tác động lớn đến sự
phát triển của tự động hóa. Việc cơ giới hóa các quy trình sản xuất và phát minh ra
các kỹ thuật sản xuất mới đã làm tăng đáng kể hiệu quả và năng suất sản xuất. Một
số cách chính mà Cách mạng Công nghiệp ảnh hưởng đến tự động hóa bao gồm:
• Cơ giới hóa: Việc phát minh ra các máy móc mới như máy kéo sợi jenny và
máy dệt điện đã tự động hóa quá trình kéo sợi và dệt vải, làm tăng đáng kể
hiệu quả sản xuất dệt may.
• Nguồn năng lượng: Việc phát minh ra động cơ hơi nước đã cung cấp một
nguồn năng lượng mới có thể được sử dụng để vận hành máy móc. Điều này
làm tăng đáng kể tốc độ và hiệu quả sản xuất.
• Dây chuyền lắp ráp: Sự ra đời của dây chuyền lắp ráp của Henry Ford vào
đầu thế kỷ 20 đã làm tăng đáng kể hiệu quả của việc sản xuất hàng loạt. Điều
này cho phép tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và tăng đáng kể sản
lượng của các nhà máy.
• Hệ thống điều khiển: Cuộc cách mạng công nghiệp đã dẫn đến sự phát triển
của các hệ thống điều khiển mới, chẳng hạn như bộ điều khiển khả trình, cho
phép máy móc được điều khiển bằng các chương trình máy tính. Điều này
giúp có thể tự động hóa các nhiệm vụ lặp đi lặp lại và phức tạp.
• Robotics: Cuộc cách mạng công nghiệp đã dẫn đến sự phát triển của robot có
thể thực hiện các nhiệm vụ như hàn, sơn và lắp ráp với độ chính xác và hiệu
quả cao.
Nhìn chung, Cách mạng Công nghiệp đã thúc đẩy đáng kể sự phát triển của tự động
hóa và tạo tiền đề cho những tiến bộ hơn nữa trong tương lai.
2. Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản
2.1. Tự động hóa quá trình sản xuất
Tự động hóa quá trình sản xuất là sử dụng các thiết bị, máy móc và phần mềm
để thực hiện các hoạt động sản xuất một cách tự động, giảm sự can thiệp của con
người, tăng năng suất, tiết kiệm thời gian và hạn chế lỗi sản phẩm.
Các hệ thống tự động hóa bao gồm nhiều loại thiết bị và máy móc như máy cắt,
máy tiện, máy phay, robot và các hệ thống kiểm soát. Chúng được kết hợp với nhau
để tạo ra các dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh.
2.2. Cơ khí hóa
4
Cơ khí hóa là sử dụng máy móc, thiết bị thay thế sức lao động của con người
trong các hoạt động sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động.
Cơ khí hóa không thay thế con người khi thực hiện các công việc điều khiển,
theo dõi tiến độ công việc và nhiều tác vụ khác. Tự động hóa quá trình sản xuất
chính là giai đoạn phát triển tiếp theo của cơ khí hóa, thực hiện những công việc
mà cơ khí hóa chưa làm được.
2.3. Tự động hóa chu kỳ gia công
Tự động hóa chu kỳ gia công thực hiện các công việc như hàn, cắt, mài hoàn
chỉnh bề mặt của sản phẩm.
Tự động hóa chu kỳ gia công giúp sản xuất trở nên hoàn thiện hơn, có thể làm
việc liên tục, giảm lãng phí nguyên liệu, tăng cường sự nhất quán và chất lượng sản
phẩm.
2.4. Tự động hóa máy
Tự động hóa máy là sử dụng các công nghệ, hệ thống, hoặc phần mềm để thực
hiện các nhiệm vụ hoặc quy trình mà trước đây được thực hiện bằng tay. Mục tiêu
chính là tăng hiệu suất, giảm sai sót, tối ưu hóa tài nguyên, và cải thiện hiệu quả
công việc.
Tự động hóa máy đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh
doanh và công nghiệp hiện đại.
2.5. Khoa học tự động hóa
Là lĩnh vực khoa học kỹ thuật, gồm các cơ sở lý thuyết, nguyên tắc cơ bản khi
thiết lập các hệ thống điều khiển và kiểm tra tự động một cách hiệu quả và tiết kiệm
nhằm mục đích cuối cùng là tự động hóa sản xuất mà không cần tới sự tham gia
trực tiếp của con người.
Khoa học tự động hóa gồm nhiều môn học khác nhau như lý thuyết điều khiển
hệ thống tự động, mô phỏng và phân tích hệ thống…Nó đóng một vai trò quan
trọng trong sự phát triển của các ngành công nghiệp, từ sản xuất, năng lượng, y tế,
đến giao thông và nhiều lĩnh vực khác.
2.6. Hệ thống thiết kế chế tạo có trợ giúp máy tính CAD/CAM
CAD (Computer Aided Design) là hệ thống thiết kế tự động có sự trợ giúp
máy tính. CAD cho phép tạo ra các mô hình sản phẩm trong không gian ba chiều,
thuận lợi cho việc khảo sát, đánh giá và sửa đổi trực tiếp trên màn hình.
5
Các bản vẽ trong CAD có thể lưu trữ, nhân bản giúp doanh nghiệp tiết kiệm
thời gian, vật liệu và các chi phí khác của giai đoạn thiết kế ban đầu trước khi đưa
vào sản xuất.
CAM (Computer Aided Manufacturing) là hệ thống điều hành quá trình chế
tạo tự động có sự trợ giúp của máy tính. Nó được thiết lập trên cơ sở sử dụng công
nghệ máy tính để thực hiện tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất, chế tạo sản
phẩm như lập kế hoạch sản xuất, thiết kế quy trình gia công, quản lý điều hành và
kiểm tra chất lượng sản phẩm,...
2.7. Hệ thống sản xuất tích hợp máy tính CIM
Đây là khái niệm trong lĩnh vực công nghiệp và sản xuất, mô tả việc tích hợp
các công nghệ máy tính và hệ thống tự động hóa vào quá trình sản xuất. Mục tiêu
của CIM là tạo ra một hệ thống sản xuất thông minh, tự động và linh hoạt, giúp
tăng cường năng suất, cải thiện chất lượng và giảm thiểu chi phí.
CIM mang lại nhiều lợi ích cho các doanh nghiệp nhưng cũng đặt ra những
thách thức trong việc triển khai, quản lý, đào tạo nhân viên và bảo mật thông tin.
2.8. Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS
FMS (Flexible Manufacturing Systems) được sử dụng để sản xuất hàng hóa có
khả năng thích ứng với các thay đổi. Nó cung cấp cho các công ty sản xuất một lợi
thế cạnh tranh mạnh mẽ so với các đối thủ.
FMS thường được sử dụng trong các ngành như ô tô, điện tử, và chế tạo nơi
cần sự linh hoạt trong việc sản xuất các sản phẩm tùy chỉnh hoặc sản phẩm với chu
kỳ sản xuất ngắn.
2.9. Robot công nghiệp
Một lĩnh vực quan trọng của nền sản xuất trí tuệ đó là robot công nghiệp. Nó
là sản phẩm của khoa học hiện đại, có khả năng làm việc tự động dựa trên lập trình
sẵn và điều khiển thông qua máy tính.
Robot công nghiệp được sử dụng để thay thế nhân công trong các công việc
nặng, môi trường làm việc nguy hiểm,… đảm bảo năng suất và chất lượng công
việc.
Đây được xem là giải pháp tự động hóa tối ưu nhất thời điểm hiện tại, giúp
doanh nghiệp tăng lợi thế cạnh tranh trong lĩnh vực sản xuất.