<< Những thiết bị tự động hoá phổ biến trong sản xuất công nghiệp (phần 1)

Động cơ servo

Động cơ servo (Servo Motor) là một loại động cơ điện có khả năng kiểm soát vị trí, tốc độ và góc quay của trục đầu ra một cách chính xác dựa trên các tín hiệu điều khiển. Đây là một phần quan trọng trong hệ thống tự động hóa và điều khiển vị trí.

Cấu tạo của động cơ servo:

• Rotor: Phần quay của động cơ chứa cánh quạt và nam châm.
• Stator: Phần cố định chứa các cuộn dây dẫn điện và nam châm tạo ra từ trường mạnh.
• Encoder: Được gắn sau đuôi động cơ để phản hồi chính xác tốc độ và vị trí của động cơ về bộ điều khiển.

Chức năng của động cơ servo:

Động cơ servo chuyển đổi tín hiệu điều khiển thành chuyển động cơ học chính xác. Nó giúp duy trì vị trí hoặc góc quay của trục đầu ra một cách chính xác.

Các loại động cơ servo:

• Servo AC: Sử dụng nguồn cung cấp AC và thường được sử dụng cho các ứng dụng đòi hỏi công suất lớn.
• Servo DC: Sử dụng nguồn cung cấp DC và thường được sử dụng trong các ứng dụng như robot và máy móc CNC.

Ưu điểm của động cơ servo:

• Độ chính xác cao: Servo Motor có khả năng kiểm soát vị trí và góc quay một cách chính xác, thường trong khoảng sai số nhỏ.
• Tốc độ cao: Chúng có khả năng hoạt động ở tốc độ cao.
• Đáng tin cậy: Servo Motor thường đáng tin cậy và có tuổi thọ dài.

Nhược điểm của động cơ servo:

• Động cơ servo thường đắt hơn so với các loại động cơ khác.
• Phức tạp hơn trong cài đặt và điều khiển, vì vậy cần kiến thức kỹ thuật để cài đặt và điều khiển động cơ servo.

Ứng dụng của động cơ servo:

• Động cơ servo được sử dụng trong máy móc công nghiệp, máy in 3D, máy CNC, và robot công nghiệp để kiểm soát vị trí và động cơ quay.
• Trong ngành hàng không và hàng không vũ trụ để kiểm soát bề mặt điều khiển và vị trí các bộ phận trong máy bay và tàu vũ trụ.
• Trong thiết bị y tế để kiểm soát các bộ phận chẩn đoán và máy móc y khoa.

Màn hình HMI

Màn hình HMI (Human-Machine Interface), hay Giao diện Người-Máy, là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc hoặc hệ thống tự động hóa. Nó cung cấp một giao diện người dùng để điều khiển, giám sát và tương tác với các quy trình công nghiệp hoặc thiết bị tự động hóa.

Cấu tạo của màn hình HMI:

• Màn hình hiển thị: Thường là một màn hình cảm ứng hoặc màn hình LED.
• Bộ xử lý: Xử lý các tín hiệu và dữ liệu từ các thiết bị hoặc hệ thống khác.
• Nút bấm hoặc bàn phím: Đôi khi có các nút hoặc bàn phím vật lý để nhập dữ liệu hoặc thao tác.
• Cổng kết nối: Cho phép kết nối với các thiết bị hoặc hệ thống khác.

Chức năng của màn hình HMI:

• Hiển thị thông tin về trạng thái hoạt động của máy móc hoặc quy trình.
• Cho phép người dùng điều khiển các thiết bị và quy trình, cũng như giám sát hoạt động của chúng.
• Cung cấp cảnh báo khi xảy ra lỗi hoặc sự cố trong hệ thống.
• Có thể ghi và lưu trữ dữ liệu về quá trình làm việc.

Các loại màn hình HMI:

• Màn hình cảm ứng: Cho phép người dùng tương tác bằng cách chạm vào màn hình.
• Bàn phím và chuột: Sử dụng bàn phím và chuột để tương tác.
• Giao diện dự án: Sử dụng phần mềm để tạo giao diện tùy chỉnh.

Ưu điểm của màn hình HMI:

• Dễ sử dụng và tương tác.
• Cải thiện khả năng giám sát và điều khiển.
• Tích hợp thông tin từ nhiều nguồn.

Nhược điểm của màn hình HMI:

• Chi phí ban đầu có thể cao.
• Đòi hỏi kiến thức kỹ thuật để cài đặt và sử dụng.

Ứng dụng của màn hình HMI:

• Trong quy trình sản xuất để điều khiển máy móc và theo dõi sản xuất.
• Trong hệ thống điều khiển tàu, nhà máy điện, và hệ thống xử lý nước.
• Trong các ứng dụng an toàn và bảo mật.
• Ứng dụng trong quản lý, giám sát năng lượng, dầu, khí gas
• Trong thiết kế nhà thông minh
• Trong quan trắc môi trường: hiển thị, theo dõi, giám sát từ xa.

Khởi động từ (Contactor)

Khởi động từ (Contactor) là khí cụ hạ điện áp, thực hiện việc đóng cắt thường xuyên các mạch điện động lực của các thiết bị điện như động cơ, máy bơm, quạt, và nhiều thiết bị khác. Nó là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện tự động hóa và điều khiển.

Cấu tạo của contactor:

Contactor bao gồm các phần chính sau:

• Hệ thống tiếp điểm: Bao gồm tiếp điểm chính (main contact) và tiếp điểm phụ (auxiliary contact). Tiếp điểm chính thường dùng để chuyển dòng điện lớn, trong khi tiếp điểm phụ thường được sử dụng để gửi tín hiệu điều khiển, có hai trạng thái đóng hoặc mở.
• Hệ thống dập hồ quang: Chức năng của hệ thống này là đảm bảo rằng khi tiếp điểm mở hoặc đóng, không tạo ra cảm ứng điện gây ra lửa hoặc tạo ra hồ quang bên trong tiếp điểm.
• Nam châm điện: Contactor thường sử dụng một cuộn dây và một lõi sắt để tạo ra nam châm điện và lò xo để đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu. Khi cuộn dây được kích thích bởi dòng điện điều khiển, nam châm này tạo ra lực để đóng hoặc mở tiếp điểm chính.

Chức năng của contactor:

Chức năng chính của contactor điều khiển các thiết bị điện khác nhau, kiểm soát việc chuyển động và ngắt mạch của các thiết bị điện lớn. Bảo vệ hệ thống điện và dây chuyền sản xuất trong quá trình hoạt động.

Các loại contactor:

Có nhiều cách phân loại contactor

• Phân loại theo nguyên lý truyền động: contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực.
• Phân loại theo dòng điện: Contactor điện một chiều và contactor điện xoay chiều
• Phân loại theo kết cấu: contactor dùng ở nơi hạn chế chiều cao, và contactor dùng ở ở nơi hạn chế chiều rộng.
• Phân loại theo dòng điện định mức: Contactor 9A, 12A, …
• Phân loại theo số cực: contactor 1 pha, 2 pha, 3 pha, 4 pha.
• Phân loại theo cấp điện áp: Contactor trung thế, contactor hạ thế
• Phân loại theo điện áp cuộn hút: cuộn hút xoay chiều, cuộn hút 1 chiều.

Ưu điểm của contactor:

• Chịu tải dòng điện lớn.
• Đáng tin cậy và thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
• Cấu tạo nhỏ gọn phù hợp với không gian lắp đặt hạn chế

Nhược điểm của contactor:

• Có thể gây nhiễu điện từ (đặc biệt trong các ứng dụng nhạy cảm với nhiễu).

Ứng dụng của contactor:

• Khởi động và dừng động cơ điện.
• Điều khiển áp suất và nhiệt độ trong hệ thống HVAC.
• Điều khiển và bảo vệ các thiết bị điện trong các hệ thống công nghiệp.

Bộ nguồn (Power Supplies)

Bộ nguồn (hay Bộ đổi nguồn) là một thiết bị điện tử hoặc hệ thống thiết bị được sử dụng để chuyển đổi nguồn điện từ một dạng sang dạng khác, chẳng hạn từ nguồn điện xoay chiều (AC) sang nguồn điện một chiều (DC) hoặc ngược lại. Bộ nguồn có nhiều ứng dụng khác nhau và đóng vai trò quan trọng trong nhiều thiết bị điện tử và hệ thống điện.

Cấu tạo của bộ nguồn:

• Mạch biến đổi: Đây là phần chính của bộ nguồn, thực hiện chuyển đổi nguồn từ dạng này sang dạng khác. Mạch biến đổi có thể sử dụng các linh kiện như transistor, thyristor, hay bộ chỉnh lưu để thực hiện chuyển đổi.
• Mạch lọc và ổn áp: Mạch này được sử dụng để làm mịn dòng điện và ổn định điện áp đầu ra để đảm bảo rằng nguồn điện đầu ra là ổn định và không bị nhiễu.
• Mạch bảo vệ: Một số bộ nguồn có tích hợp mạch bảo vệ để ngăn ngừa tình trạng quá tải, ngắn mạch, hay quá nhiệt.

Chức năng của bộ nguồn:

Chức năng chính của bộ nguồn là chuyển đổi nguồn điện từ dạng này sang dạng khác để cung cấp nguồn điện phù hợp cho các thiết bị hoặc hệ thống cụ thể.

Các bộ nguồn khác nhau:

• Bộ nguồn chuyển đổi (Switching Power Supply): Sử dụng mạch chuyển đổi để chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC hoặc ngược lại. Thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử như máy tính, điện thoại di động, và các thiết bị công nghiệp.
• Bộ nguồn tuyến tính (Linear Power Supply): Sử dụng các thành phần tuyến tính như biến trở để chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC. Thường được sử dụng trong các ứng dụng y tế và thử nghiệm.

Ưu điểm của bộ nguồn:

• Cung cấp nguồn điện ổn định và đáng tin cậy.
• Có khả năng chuyển đổi giữa các điện áp và dạng nguồn khác nhau.
• Hiệu suất cao và kích thước nhỏ gọn (đối với bộ nguồn chuyển đổi).

Nhược điểm của bộ nguồn:

• Có thể tạo ra nhiễu điện từ.
• Mất điện năng do quá trình chuyển đổi (đối với bộ nguồn chuyển đổi).
• Có chi phí đầu tư ban đầu.

Ứng dụng của bộ nguồn:

• Cung cấp nguồn điện cho máy tính và các thiết bị điện tử cá nhân.
• Sử dụng trong các hệ thống y tế và y khoa.
• Ứng dụng trong các thiết bị công nghiệp và máy móc sản xuất.
• Sử dụng trong ngành viễn thông và các hệ thống truyền thông.

Băng tải tự động

Băng tải tự động là một hệ thống máy móc được thiết kế để vận chuyển các sản phẩm, hàng hóa hoặc vật liệu từ một vị trí đến vị trí khác một cách tự động. Băng tải tự động chủ yếu được sử dụng trong các quá trình sản xuất, vận chuyển hàng hóa, và trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác.

Cấu tạo của băng tải tự động:

• Khung kết cấu: Băng tải tự động thường có một khung băng tải thường được làm từ nhôm định hình, inox, hoặc thép sơn tĩnh điện để đảm bảo tính chắc chắn và ổn định của hệ thống. 
• Dây băng tải: Phần chính của hệ thống, dây băng tải có thể được làm từ các loại vật liệu khác nhau như cao su, kim loại, nhựa, hoặc vải. Băng tải được đặt trên các con lăn hoặc trục quay để di chuyển sản phẩm.
• Động cơ và hộp số: Động cơ và hộp số được sử dụng để cung cấp sức mạnh và kiểm soát tốc độ của băng tải.
• Bộ điều khiển: Băng tải tự động thường được điều khiển bằng một bộ điều khiển điện tử, cho phép kiểm soát tốc độ, hướng di chuyển, và các chức năng khác của hệ thống.

Chức năng của băng tải tự động:

Chức năng chính của băng tải tự động là vận chuyển sản phẩm, hàng hóa hoặc vật liệu từ một điểm đến một điểm khác một cách hiệu quả và tự động. Nó giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất, giảm sự can thiệp của con người trong quá trình vận chuyển, và cải thiện hiệu suất và độ chính xác của quy trình.

Các loại băng tải tự động:

• Băng tải thăng bằng (Flat Belt Conveyor): Sử dụng một băng tải phẳng để vận chuyển sản phẩm.
• Băng tải trục vít (Screw Conveyor): Sử dụng một trục vít xoay để di chuyển các vật liệu hạt nhỏ.
• Băng tải cuộn (Roller Conveyor): Sử dụng các con lăn để vận chuyển sản phẩm.
• Băng tải xích (Chain Conveyor): Sử dụng chuỗi xích để vận chuyển sản phẩm, thường được sử dụng cho các sản phẩm nặng và lớn.

Ưu điểm của băng tải tự động:

• Tăng hiệu suất và năng suất trong quá trình sản xuất.
• Giảm sự can thiệp của con người, giảm lỗi trong quá trình vận chuyển, đảm bảo an toàn cho người lao động.
• Tự động hóa quy trình sản xuất, tiết kiệm thời gian và nhân công.
• Thiết kế đơn giản, vận hành linh hoạt, dễ sử dụng
• Ít gây ra tiếng ồn 

Nhược điểm của băng tải tự động:

• Cần đầu tư ban đầu lớn cho việc mua và lắp đặt hệ thống.
• Yêu cầu bảo dưỡng và sửa chữa định kỳ để duy trì hiệu suất.
• Không phù hợp cho việc vận chuyển sản phẩm có hình dạng hoặc kích thước đặc biệt.

Ứng dụng của băng tải tự động:

Băng tải tự động được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:

• Công nghiệp sản xuất: Vận chuyển sản phẩm từ quy trình này sang quy trình khác trong quá trình sản xuất.
• Logistics và vận tải: Sử dụng trong các trung tâm phân phối và cảng biển để vận chuyển hàng hóa.
• Nhà hàng và khách sạn: Sử dụng trong hệ thống đưa thức ăn và đồ uống từ bếp đến bàn của khách hàng.
• Sân bay: Sử dụng trong hệ thống vận chuyển hành lý.
• Ngành công nghiệp thực phẩm: Vận chuyển thực phẩm trong quá trình sản xuất và đóng gói.

Robot công nghiệp

Robot công nghiệp là một loại máy tự động hóa được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ trong môi trường sản xuất hoặc công nghiệp. Chúng được lập trình để thực hiện các tác vụ cụ thể hoặc một loạt tác vụ một cách tự động và có khả năng hoạt động liên tục trong thời gian dài.

Cấu tạo của robot công nghiệp:

• Bộ khung và cơ cấu chuyển động: Đây là khung xương của robot và bao gồm các bộ phận cơ học và cơ điện để di chuyển và thực hiện các nhiệm vụ.
• Bộ trí tuệ: Gồm vi xử lý, cảm biến, và các phần cứng và phần mềm liên quan đến việc điều khiển và quản lý robot.
• Các cảm biến: Các cảm biến như cảm biến hình ảnh, cảm biến tiếp xúc, cảm biến áp suất, và nhiều loại cảm biến khác để giúp robot cảm nhận môi trường và tương tác với nó.
• Phần cơ điện: Bao gồm các động cơ, trục vít, bánh răng, và các thiết bị khác để thực hiện chuyển động và tác động cơ học.
• Bộ điều khiển: Bộ điều khiển chịu trách nhiệm điều khiển các cơ cấu chuyển động của robot dựa trên dữ liệu từ các cảm biến và các thuật toán lập trình.

Chức năng của robot công nghiệp:

Chức năng chính của robot công nghiệp là thực hiện các nhiệm vụ trong quá trình sản xuất mà con người không thể làm hoặc làm được nhưng hiệu quả không cao. Các nhiệm vụ này có thể bao gồm hàn, lắp ráp, đóng gói, vận chuyển hàng hóa, kiểm tra chất lượng, và nhiều tác vụ khác.

Các loại robot công nghiệp:

• Robot bàn tay: Robot có cấu trúc giống bàn tay của con người, được sử dụng trong việc cầm và di chuyển các đối tượng có hình dạng và kích thước phức tạp.
• Robot song song: Robot có nhiều bộ tay hoặc cánh tay song song với nhau, giúp thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng một lúc.
• Robot SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm): Loại robot này thường được sử dụng trong lắp ráp và kiểm tra chất lượng.
• Robot delta: Robot với cấu trúc ba cánh tay song song và được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ và độ chính xác cao.
• Robot hợp tác (cobot): Robot được thiết kế để làm việc cùng con người trong môi trường sản xuất, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Ưu điểm của robot công nghiệp:

• Tăng hiệu suất sản xuất và độ chính xác.
• Giảm sự cố lỗi và tăng độ tin cậy trong quy trình sản xuất.
• Thực hiện các nhiệm vụ nguy hiểm mà con người không thể thực hiện được.

Nhược điểm của robot công nghiệp:

• Đòi hỏi đầu tư ban đầu lớn cho việc mua và lắp đặt robot.
• Yêu cầu kiến thức chuyên sâu để lập trình và quản lý robot.
• Cần bảo trì và sửa chữa định kỳ.

Ứng dụng của robot công nghiệp:

Robot công nghiệp được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm sản xuất ô tô, điện tử, thực phẩm, y tế, và nhiều lĩnh vực khác để tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, và đảm bảo an toàn cho công nhân.

Xem thêm:

>> Công nghệ CNC: Cuộc cách mạng sản xuất và tự động hóa

>> IoT là gì? Vai trò của IoT trong tự động hóa công nghiệp

>> Công nghệ chế tạo máy - Mũi nhọn của nhóm ngành Cơ Khí