Tiết Kiệm Năng Lượng Và Bảo Trì Máy Nén Khí Với Hệ Thống Điều Khiển PLC Mitsubishi Tại Nhà Máy GGEC

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện nay, việc tối ưu hóa quá trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng đang là mối quan tâm hàng đầu của các doanh nghiệp. Đặc biệt đối với các nhà máy sản xuất có hệ thống máy nén khí, việc kiểm soát hiệu quả không chỉ đảm bảo quy trình sản xuất mà còn giúp tiết kiệm chi phí vận hành đáng kể. Bài viết này sẽ giới thiệu về dự án triển khai hệ thống điều khiển PLC Mitsubishi cho hệ thống máy nén khí tại Nhà xưởng Công ty TNHH Điện Khí Quốc Quang, một dự án tiêu biểu được thực hiện bởi công ty AUEVN.

Tổng quan về Dự án

Giới thiệu về Nhà xưởng Công ty Quốc Quang

Nhà máy Công ty TNHH Điện Khí Quốc Quang (Nhà máy GGEC) là một đơn vị chuyên sản xuất và gia công các sản phẩm cơ khí, điện tử tại tỉnh Quảng Nam. Với diện tích nhà xưởng rộng lớn, nhà máy GGEC tập trung vào các hoạt động sản xuất đòi hỏi độ chính xác cao như gia công kim loại, sản xuất linh kiện điện tử và lắp ráp các thiết bị công nghiệp.

Nhà xưởng rộng hơn 4 hecta này chuyên nghiên cứu và sản xuất loa thông minh “Made in Vietnam”, phục vụ các thương hiệu danh tiếng toàn cầu như Harman/Kardon, JBL, Bose và Sony. Hoạt động sản xuất tại đây được vận hành bằng công nghệ tiên tiến, nổi bật với việc ứng dụng Surface-mount Technology (SMT) để lắp ráp linh kiện điện tử với độ chính xác cao.

Quy trình sản xuất của nhà máy GGEC đòi hỏi một hệ thống khí nén ổn định và liên tục để vận hành các thiết bị như máy cắt, máy khoan, hệ thống làm sạch, và nhiều thiết bị tự động khác. Áp suất khí nén phải được duy trì trong khoảng chuẩn từ 6,3 đến 7,0 bar để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu suất làm việc của máy móc. Chính vì vậy, hệ thống máy nén khí không chỉ là “trái tim” của nhà xưởng mà còn là yếu tố quyết định đến năng suất và chất lượng sản phẩm.

Tư vấn và triển khai hệ thống điều khiển máy nén khí của nhà xưởng

Trước khi dự án được thực hiện, Nhà máy GGEC chưa có một hệ thống điều khiển máy nén khí hoàn chỉnh. Nhận thấy tầm quan trọng của việc quản lý hệ thống máy khí nén trong sản xuất, Ban điều hành Nhà máy GGEC đã chủ động liên hệ với Công ty AUEVN – đơn vị uy tín trong lĩnh vực tự động hóa – để được tư vấn và xây dựng mô hình vận hành hiệu quả.

Với đội ngũ kỹ thuật viên lâu năm kinh nghiệm và trải qua nhiều dự án, đội ngũ AUEVN đã tiến hành khảo sát thực tế và đề xuất hai phương án cho Nhà máy GGEC lựa chọn:

1. Phương án truyền thống: Sử dụng nhân sự để điều khiển thủ công 5 máy nén khí, dựa trên quan sát và kinh nghiệm thực tế.
2. Phương án tự động hóa: Ứng dụng bộ điều khiển PLC Mitsubishi để tự động hóa quy trình, đảm bảo hiệu suất tối ưu và tiết kiệm năng lượng.

Mỗi phương án đều được phân tích chi tiết về ưu nhược điểm, chi phí đầu tư và hiệu quả mang lại trong dài hạn, giúp Ban điều hành Nhà máy GGEC có cái nhìn toàn diện để đưa ra quyết định phù hợp.

Giải pháp truyền thống

Với phương án điều khiển thủ công truyền thống, sẽ phải đòi hỏi GGEC phải bố trí nhân viên kỹ thuật theo dõi và điều chỉnh hoạt động của 5 máy nén khí. Cụ thể, nhân viên sẽ thường xuyên kiểm tra áp kế, sau đó bật hoặc tắt máy nén khí sao cho áp suất luôn duy trì trong khoảng tiêu chuẩn từ 6,3 đến 7,0 bar.

Tuy nhiên, qua phân tích của đội ngũ chuyên gia AUEVN, phương án này bộc lộ nhiều bất cập:

• Thứ nhất, nhà xưởng cần phải bố trí nguồn nhân lực chuyên biệt để theo dõi và điều khiển các máy nén khí thủ công. Điều này không chỉ làm tăng chi phí nhân công mà còn có thể dẫn đến sai sót do yếu tố con người, đặc biệt trong ca đêm hoặc những thời điểm áp lực sản xuất cao.
• Thứ hai, việc điều khiển thủ công không thể hiệu chỉnh thời gian hoạt động của các máy nén khí một cách tối ưu. Có thể một số máy hoạt động quá nhiều trong khi những máy khác lại ít được sử dụng, dẫn đến tình trạng máy hao mòn không đồng đều và cần bảo trì sớm hơn dự kiến.
• Thứ ba, do không thể tối ưu hóa thời gian hoạt động, các máy nén khí thường phải vận hành liên tục hoặc khởi động/dừng quá thường xuyên, gây tiêu tốn lượng điện năng đáng kể. Đặc biệt, giai đoạn khởi động của máy nén khí tiêu thụ điện năng cao hơn nhiều so với giai đoạn hoạt động ổn định.

Với những bất cập trên, mặc dù phương án truyền thống có chi phí đầu tư ban đầu thấp, nhưng trong dài hạn, chi phí vận hành, bảo trì và điện năng lại cao hơn rất nhiều so với phương án tự động hóa.

Giải pháp tự động hóa

Thiết bị sử dụng trong dự án

Sau khi cân nhắc kỹ lưỡng hai phương án, Nhà máy GGEC đã quyết định lựa chọn giải pháp tự động hóa do AUEVN đề xuất. Trung tâm của giải pháp này là bộ điều khiển PLC Mitsubishi FX3G, một sản phẩm được công ty AUEVN – nhà phân phối ủy quyền chính thức của Mitsubishi Electric – cung cấp.

PLC Mitsubishi FX3G được lựa chọn vì tính ổn định cao, khả năng mở rộng linh hoạt và đặc biệt phù hợp với các ứng dụng điều khiển tự động trong môi trường công nghiệp. Bộ điều khiển này được tích hợp với các cảm biến áp suất độ chính xác cao, giúp giám sát liên tục áp suất của hệ thống khí nén và đưa ra các quyết định điều khiển tự động. Ngoài ra tủ Controller còn có MCB của Mitsubishi để bảo vệ an toàn điện của hệ thống điều khiển.

Tự động hóa quy trình

Giải pháp tự động hóa được triển khai bởi AUEVN tại Nhà máy GGEC tập trung vào việc sử dụng PLC FX3G để điều khiển 5 máy nén khí, đảm bảo duy trì áp suất trong khoảng tiêu chuẩn từ 6,3 đến 7,0 bar một cách tự động và tối ưu.

Cụ thể, quy trình tự động hóa được thiết kế như sau:

• Hệ thống khởi động với máy nén khí thứ nhất hoạt động. Máy này được coi là máy chính và luôn được ưu tiên vận hành trước. Sau một khoảng thời gian nhất định, nếu áp suất hệ thống chưa đạt đến mức tiêu chuẩn tối thiểu (chỉ đạt khoảng 4,0 bar), PLC FX3G sẽ tự động gửi tín hiệu khởi động máy nén khí thứ hai.

Ví dụ thực tế: Vào buổi sáng khi nhà xưởng bắt đầu hoạt động, nhu cầu khí nén tăng cao đột ngột. Máy nén khí số 1 hoạt động nhưng chỉ đạt được áp suất 4,2 bar sau 30 giây. Lúc này, PLC FX3G nhận thấy áp suất chưa đạt mức yêu cầu và tự động kích hoạt máy số 4 (giả sử máy 4 có thời gian hoạt động ít nhất trong các máy còn lại).

• Nếu sau khi máy thứ hai hoạt động mà áp suất hệ thống vẫn chưa đạt được mức tối thiểu 6 bar, PLC FX3G sẽ tiếp tục điều khiển khởi động các máy nén khí còn lại theo thứ tự ưu tiên đã được lập trình sẵn. Thứ tự này được các kỹ sư AUEVN thiết kế để ưu tiên các máy có ít thời gian sử dụng hơn, nhằm tối ưu hóa tuổi thọ của toàn bộ hệ thống.

Ví dụ: Khi cả máy 1 và máy 4 đang hoạt động nhưng áp suất chỉ đạt 5,8 bar và có xu hướng giảm do nhu cầu sản xuất tăng cao, PLC sẽ kích hoạt thêm máy có thời gian hoạt động ít nhất trong số máy còn lại (máy 2, 3, 5). Nếu máy 3 có thời gian hoạt động ít nhất, hệ thống sẽ tự động khởi động máy 3.

• Ngược lại, khi áp suất vượt quá ngưỡng cao của khoảng tiêu chuẩn (7,0 bar), PLC sẽ tự động dừng các máy nén khí theo nguyên tắc “máy nào bật trước thì tắt trước” (FIFO – First In First Out). Nghĩa là theo thứ tự từ máy được bật đầu tiên đến máy được bật sau cùng (ngoại trừ máy 1 luôn được duy trì hoạt động). Điều này đảm bảo hệ thống luôn có ít nhất một máy hoạt động để đáp ứng nhu cầu cơ bản, đồng thời giảm thiểu việc khởi động/dừng các máy quá thường xuyên.

Ví dụ: Khi áp suất đạt 7,1 bar và đang có 3 máy hoạt động (máy 1, 4, 3), PLC sẽ tự động dừng máy 4 (máy được bật đầu tiên). Nếu áp suất vẫn tiếp tục tăng, máy 3 sẽ được dừng tiếp theo, trong khi máy 1 vẫn duy trì hoạt động.

Bằng cách này, PLC FX3G không chỉ đảm bảo duy trì áp suất ổn định mà còn tối ưu hóa thời gian hoạt động của các máy nén khí, giúp kéo dài tuổi thọ và tiết kiệm điện năng đáng kể.

Nghiệm thu dự án

Sau khi triển khai thành công giải pháp tự động hóa tại Nhà máy GGEC, dự án đã được nghiệm thu với những kết quả ấn tượng. Dưới đây là những điểm nổi bật của dự án:

Duy trì áp suất ổn định trong khoảng mức tiêu chuẩn: Hệ thống PLC Mitsubishi FX3G đã giúp Nhà máy GGEC duy trì áp suất khí nén ổn định trong khoảng 6,3 đến 7,0 bar, đáp ứng hoàn hảo yêu cầu kỹ thuật của các thiết bị sản xuất. Điều này đã góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tình trạng ngừng sản xuất do không đủ áp suất.

Quy trình tự động hóa điều khiển máy nén khí với PLC FX3G: Việc lập trình cho PLC FX3G điều khiển tự động 5 máy nén khí không chỉ giúp giảm nhu cầu nhân lực mà còn loại bỏ sai sót do yếu tố con người. Hệ thống hoạt động liên tục 24/7 với độ tin cậy cao, đặc biệt quan trọng trong các ca đêm hoặc ngày nghỉ.

Tiết kiệm năng lượng với tính năng tự điều chỉnh hoạt động các máy nén khí: Thông qua việc tối ưu hóa số lượng máy hoạt động và thời điểm khởi động/dừng, hệ thống đã giúp Nhà máy GGEC tiết kiệm khoảng 25% chi phí điện năng cho hệ thống máy nén khí so với phương pháp vận hành thủ công trước đây.

Giảm chi phí bảo trì vì PLC được lập trình để tự nhận diện và điều khiển các máy có thời gian hoạt động ít: Thuật toán thông minh được lập trình bởi đội ngũ kỹ thuật viên AUEVN trong PLC FX3G đã phân bổ thời gian hoạt động đồng đều giữa các máy nén khí, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm tần suất bảo trì. Chi phí bảo trì hàng năm đã giảm đáng kể, đồng thời giảm thiểu thời gian ngừng máy do sự cố.

Qua các kết quả nghiệm thu, có thể thấy rõ sự khác biệt giữa thực trạng trước và sau khi triển khai dự án. Trước đây, Nhà xưởng GGEC phải đối mặt với chi phí nhân công cao, máy móc hao mòn không đồng đều và lãng phí điện năng. Giờ đây, với giải pháp tự động hóa từ AUEVN, các vấn đề này đã được giải quyết triệt để, mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt cho doanh nghiệp.

Công ty AUEVN – Nhà phân phối ủy quyền Mitsubishi Electric

AUEVN là nhà phân phối ủy quyền chính thức của Mitsubishi Electric tại Việt Nam, chuyên cung cấp các giải pháp tự động hóa công nghiệp với chất lượng cao và dịch vụ chuyên nghiệp. Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, AUEVN không chỉ cung cấp thiết bị mà còn tư vấn, thiết kế và triển khai các giải pháp tối ưu phù hợp với nhu cầu cụ thể của từng doanh nghiệp.

Trong dự án với Nhà xưởng GGEC, AUEVN đã thể hiện năng lực chuyên môn cao trong việc phân tích nhu cầu, đề xuất giải pháp phù hợp và triển khai thành công hệ thống điều khiển PLC Mitsubishi. Không chỉ cung cấp thiết bị chất lượng, AUEVN còn đồng hành cùng Nhà máy GGEC từ khâu tư vấn, lắp đặt đến hướng dẫn sử dụng và bảo trì hệ thống, đảm bảo dự án hoạt động hiệu quả và bền vững.

Xem thêm: Giải Pháp Tối Ưu Cho Trạm Xăng Hiện Đại sử dụng phần mềm SCADA

Kết luận

Dự án “Tiết Kiệm Năng Lượng Và Bảo Trì Máy Nén Khí Với Hệ Thống Điều Khiển PLC Mitsubishi” tại Nhà xưởng Công ty TNHH Điện Khí Quốc Quang là một minh chứng rõ nét cho lợi ích của việc áp dụng công nghệ tự động hóa vào quản lý và vận hành hệ thống máy nén khí trong môi trường công nghiệp. Thông qua việc thay thế phương pháp điều khiển thủ công truyền thống bằng hệ thống điều khiển tự động với PLC Mitsubishi FX3G, Nhà máy GGEC đã đạt được những cải thiện đáng kể về hiệu suất vận hành, tiết kiệm chi phí điện năng và bảo trì, đồng thời nâng cao chất lượng sản xuất nhờ duy trì áp suất khí nén ổn định.

Sự thành công của dự án này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp cho Nhà máy mà còn góp phần thúc đẩy xu hướng ứng dụng công nghệ tự động hóa trong quản lý năng lượng tại các doanh nghiệp sản xuất Việt Nam, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững và nâng cao năng lực cạnh tranh trong thời đại công nghiệp 4.0.