Quy trình để sản xuất 1 tủ điện công nghiệp dành cho các bạn mới bước chân vào lĩnh vực tự động hóa, các bạn sinh viên, để có cái nhìn khái quát về 1 dự án tủ điện công nghiệp.

Quy ước ban đầu:

• Bài viết dựa trên góc nhìn của một người kĩ sư thiết kế tủ điện công nghiệp tại Nhật.
• “Khách” ở trong bài viết chỉ về người đặt hàng, người sử dụng tủ điện.
• Vì các vấn đề về bảo mật, các hình ảnh ở trong bài được sử dụng là hình ảnh minh họa, không phải hình ảnh sản phẩm, hay chỗ làm việc của người viết bài.
• Trong thực tế sẽ có nhiều công đoạn khác nhau được thêm/bớt do cách làm việc của từng công ty cũng như yêu cầu khách hàng khác nhau.

Ở bài viết này mình sẽ cố gắng nói một cách tổng quan nhất về một dự án có đầy đủ phần cứng và phần mềm để bạn đọc nắm được đại khái quy trình của 1 dự án tủ điện công nghiệp.

Với trình độ kĩ thuật cao của người Nhật, họ cũng thường nhận được các đơn đặt hàng lớn bởi các quốc gia khác.

Có những tủ dành cho thị trường Châu Âu thì cần phải theo các tiêu chuẩn của bên đó như là mạ kẽm bảng lắp linh kiện, dây nối đất phải dùng loại có bọc nhôm, màu dây khác với màu của Nhật, PNP thay vì NPN…..

Hay là các tủ chống cháy nổ, phải lựa chọn các linh kiện, vật liệu theo tiêu chuẩn chống cháy nổ, dây nối từ ngoài máy vào tủ phải có đường đi riêng vào tủ, không được đi chung máng dẫn với dây trong tủ, phải dùng các terminal chuyên dụng cho các tín hiệu analog, được cách ly với các “barrier”…

Hay các tủ ở điều kiện khắc nhiệt, phải tính toán nhiệt độ để chọn quạt, lắp điều hòa, máy sưởi, hoặc các tủ dành cho các mục đích quân sự với tần số cao thì càng nhiều quy định rắc rối, khó nhằn hơn tủ thường nhiều nữa. 

Do các yếu tố công nghệ lẫn phạm vi của cộng đồng, trong bài viết này mình chỉ nói về tủ điện của Nhật dựa theo tiêu chuẩn JIS C của người Nhật.

1. Bản vẽ sơ đồ tủ điện

Bắt đầu từ yêu cầu của khách gửi cho công ty thiết kế trước, bên công ty thiết kế sẽ đưa cho đội thiết kế cùng với sale kĩ thuật lên ý tưởng thiết kế, tính toán sơ thời gian thực hiện, chọn sơ linh kiện để gửi dự toán cho khách xem giá cả.

Thường bên công ty thiết kế sẽ ăn tiền ở việc chọn linh kiện và thời gian thiết kế là chính, tiền gia công lắp tủ điện thì chỉ gần như đủ trả cho nhân viên lắp tủ thôi.

Khách duyệt rồi thì kí hợp đồng trúng thầu. Khi giấy trắng mực đen dấu đỏ đầy đủ thì bắt đầu thiết kế chi tiết.

Dựa vào yêu cầu của khách thì tính chọn cụ thể các linh kiện, sơ đồ đi dây, sơ đồ lắp ráp tủ.

Sau khi vẽ, qua các cấp duyệt rồi mới gửi bản vẽ PDF cho khách duyệt.

Khách xem có đúng yêu cầu của họ không, có chỗ nào cần thêm bớt không rồi gửi trả bản vẽ sửa cho công ty thiết kế.

Nếu cần sửa đổi nhiều chỗ quan trọng thì cần sửa đi sửa lại đến khi khách hài lòng, sau đó sẽ đóng dấu xác nhận, chấp nhận cho đặt hàng linh kiện trước để kịp dự án.

2. Đặt hàng

Sau khi nhận được phê duyệt từ khách, bên công ty sẽ bắt đầu phân ra:

Đội mua hàng: đặt hàng linh kiện.

Đội thiết kế: vẽ bản vẽ gia công cơ khí có tủ điện.

Đội lắp tủ: phân tích bản vẽ để tính toán dây điện, bấm cos, tag dây điện…

Mỗi đội sẽ tự quản lý việc của mình sao cho đảm bảo tiến độ và chất lượng, cần có sự thống nhất trong thời hạn, mức độ ưu tiên nên thường sẽ có 1 cuộc họp để lập bảng tiến độ toàn dự án.

3. Bản vẽ gia công

Lúc này bên thiết kế vẽ bản vẽ phần cơ khí này đa số sẽ không cần gửi cho khách vì đó là bí kíp công nghệ của công ty rồi, trừ khi được yêu cầu gửi thì bên công ty thiết kế sẽ tùy điều khoản hợp động mà yêu cầu thêm phí.

Trong bản vẽ cơ khí, cần thể hiện cấu trúc của cái tủ, khoan lỗ cửa tủ, tính chọn các thanh trụ, độ dày của vỏ tủ, ước lượng lực đỡ, kiểm tra lắp linh kiện có bị đụng nhau không lắp được không, rồi vẽ các giá đỡ, phụ kiện, dùng ốc vít, bulông như nào...

Ở Nhật còn có 1 điều mà chắc ở Việt Nam hay các nước khác không có, đó chính là động đất. Ở các dự án của chính phủ thì bắt buộc phải đảm bảo tính chống động đất của tủ, tức là khi động đất xảy ra ở mức độ cao nhất (độ 7) thì tủ vẫn không bị đổ ngã. Do đó phải tính toán lỗ vít lắp tủ xuống nền, kích thước, độ sâu của vít, lực kéo giới hạn có thể chịu được... Tính toán xong nộp cho họ duyệt ^^.

Cái tủ mình từng mất nhiều thời gian nhất là làm tủ có dạng giống như container thu nhỏ vậy, mặt trước là cửa tủ bình thường, nhưng 2 bên hông sẽ có lối đi vào trong tủ để thao tác. Và phần khó nhất chính là phần hông có cửa kéo ra 2 bên như cửa tàu điện. Việc thiết kế cơ khí cho phần cửa đòi hỏi rất nhiều sự đầu tư tính toán trong 1 diện tích cực hẹp của nơi lắp tủ. Phải làm sao để vừa nhẹ, vừa không chiếm diện tích để chỉ cần 2 người là có thể tự lắp ráp tại hiện trường. Ngoài ra còn phải cắt tủ ra làm đôi do ở nơi lắp đặt không đưa nguyên cái tủ vào qua cửa được.

Thế là vừa phải tính toán lực, độ dày mấy thanh trục sao cho nhẹ để khiêng vào, vừa phải thiết kế sao cho cái cửa kéo dễ lắp ráp ở đó.

Kéo cửa ra đi được 2 người vào trong không bị cong vẹo do sức nặng….

Có thể vấn đề trên chỉ là chuyện nhỏ với các bạn cơ khí, nhưng do mình khá yếu phần này nên có chút bối rối nhận làm tủ này, đến khi hoàn thành xong dự án, mình cũng đã học được thêm khá nhiều kiến thức về cơ khí.

Sau khi vẽ xong bản vẽ gia công thì đem gửi cho công ty gia công, thường quá trình gia công tầm 1-2 tuần.

Khi họ gia công xong sẽ liên lạc bên công ty thiết kế để đến nghiệm thu.

Tùy độ phức tạp của tủ mà có thể không cần đi kiểm tra mà xuất thẳng sang công ty sơn.

Đa số là vậy nhưng có những tủ khó như tủ ở trên thì mình phải kéo theo 3 người đi lắp thử mới dám cho đi sơn tủ ^^.

4. Sơn tủ

Tủ điện sau khi gia công xong sẽ được đem đi sơn.

Phương pháp sơn thường được sử dụng cho tủ điện là phun sơn tĩnh điện melamin (nhựa amin) trước, rồi đem vào lò sấy nhiệt độ cao.

Cách sơn này được sử dụng nhiều do giá thành rẻ nhưng chống chịu được nước và ăn mòn tốt, màu sơn cũng được giữ được lâu hơn các phương pháp khác.

Các tủ đặt gần biển, để ngoài trời thì cần thêm các biện pháp chống chịu rỉ sét tùy theo yêu cầu của khách.

Màu sơn thường được thấy nhiều nhất là màu kem (mã kí hiệu 5Y7/1), ngoài ra còn có các màu xanh lơ nước biển đậm, màu trắng, màu đỏ…

Điều cần chú ý khi đi sơn tủ ngoài màu sơn là độ dày của lớp sơn.

Tiêu chuẩn thông thường mình thấy nhiều nhất là dày trên 40mμ cho bề mặt trong tủ và trên 60mμ cho ngoài mặt tủ.

Sẽ có 1 máy chuyên để kiểm tra độ dày đó nên không phải nhìn bằng mắt để đoán độ dày đâu nhé ^^.

Ngoài ra còn có độ bóng (độ phản xạ ánh sáng) của vỏ tủ cũng phải chú ý, thường là độ phản xạ 50%.

5. Đi dây

Với tình hình Corona kéo dài như hiện tại thì hầu như linh kiện nào cũng đang bị thiếu hàng trầm trọng, dẫn đến kế hoạch lắp tủ thay đổi khá nhiều.

Có những dự án chưa cần hỏi ý kiến khách đã đặt hàng trước, hoặc đặt 1 lần gấp đôi số lượng cần như relay, breaker…
Trong quá trình chờ tủ gia công và linh kiện về, thì bên lắp tủ sẽ tính toán dây điện, xác nhận yêu cầu màu, kích thước dây, rồi chuẩn bị cos, tag dây, nhãn tên.

Tham khảo thêm về các loại dây điện được sử dụng nhiều trong tủ điện công nghiệp của Nhật của chúng mình nhé

CÁC LOẠI DÂY THƯỜNG THẤY TRONG TỦ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 

Có những lúc chờ tủ lâu quá thì yêu cầu bên đó gửi trước bản tấm bảng lắp linh kiện trước để khoan lỗ, sắp xếp linh kiện, máng cáp nhựa chứa dây điện.

Rồi khi đã tập hợp được đủ linh kiện, đội lắp tủ sẽ vào việc theo phân công.

Nhưng theo quan sát thì mình thấy thường sẽ lắp dây phần động lực trước, lý do là dây động lực thường to, khó thay đổi và cũng hạn chế sai sót tránh tổn thất.

Sau khi xong công đoạn lắp các linh kiện vào tủ, và nối dây phần động lực, thì sẽ tới phần đi dây điều khiển.

Ở công đoạn này thì các bạn trẻ, chưa nhiều kinh nghiệm sẽ được đảm nhiệm, còn các anh lớn sẽ đi lo tạo hình các dự án khác.

6. Lập trình PLC

Trong thời gian đội lắp tủ làm việc thì đội thiết kế sẽ làm phần mềm.

Nếu có phần mềm từ dự án cũ chỉnh sửa thì nhanh cỡ 1 tuần, làm lại từ đầu thì cỡ 1 đến 1,5 tháng.

Ít thì 1,2k step, nhiều thì 20-30k steps, nhiều hơn nữa thì không đếm được :D.

Ở phần lập trình PLC thì cũng như được học ở trường thôi.

Đầu tiên là xác nhận yêu cầu, rồi phân ra các task, làm bản đồ địa chỉ, rồi viết theo phong cách của bản thân.

Theo quan điểm cá nhân của mình thì nghề lập trình cho máy móc tự động này cũng nhàn, dán mặt vô màn hình gõ gõ, đi công trường máy chạy thì ngủ ngon, mà máy không chạy thì thức cùng với máy, cuối năm đi khám sức khỏe thì tóc bớt xanh đi, mắt thêm chút độ, thỉnh thoảng kèm theo triệu chứng đau lưng mỏi cổ, xui xui thì dính tr* do ngồi lâu chứ không có gì to tát ^^~.

Mình đùa đấy, chứ nghề này thú vị lắm, cái cảm giác mà máy nó chạy được theo ý mình nó sung sướng cứ như trúng số vậy, quên hết cả mệt mỏi thức đêm thức hôm trước đó luôn ^^.

Ở các bài viết sau mình sẽ đăng các bài về lập trình PLC, các bạn chờ đón đọc nhé.

7. Kiểm tra tủ

Rồi thì cái tủ lắp xong thì chuyển sang đội kiểm tra tủ, có công ty thì có đội kiểm tra riêng, gọi là đội QC (Quality Control: Quản lý chất lượng) ấy.

Không có thì đội thiết kế sẽ cầm bản vẽ tự đi kiểm tra luôn.

Đầu tiên sẽ kiểm tra phần cứng trước cho cái tủ, xem có lắp đúng như bản vẽ không, rồi cắm điện vô.

Sau đó bật từng con breaker, kiểm tra xem có điện ở đầu ra không. Bật PLC, xem IN/OUT, xem mạch điện có đúng theo bản vẽ không, nếu có biến tần thì cài đặt, có mấy con hiển thị, alarm thì cài nốt.

Mục tiêu là đảm bảo phần cứng không có lỗi gì, đúng như thiết kế thì lúc kiểm tra phần mềm mới trơn tru được.

Trong quá trình kiểm tra có sai thì ghi chú lại, cuối giờ tổng hợp rồi giao cho họ sửa lại, mình lại về làm phần mềm chờ họ sửa xong lại đi kiểm tra lại cho đến khi xong.

Vậy là xong phần cứng, đến lượt phần mềm. Sau khi làm phần mềm xong phần thô rồi thì mình xuống debug sơ bộ phần mềm, vì tủ còn ở công ty, chưa đem tới công trường lắp nên phải làm giả tín hiệu cảm biến, đèn,… để chạy thử.

8. Khách nghiệm thu

Xong phần cứng rồi đến ngày khách tới nghiệm thu phần cứng, trình diễn chọ họ thấy để bàn giao cái tủ. Nếu không có vấn đề gì thì đem xuất hàng, chờ ngày đi công trường kiểm tra nối dây ở đó (I/O check).

Các bạn xem hình ở dưới thì cũng đoán được không khí của buổi nghiệm thu nghiêm túc thế nào rồi đấy ^^.

9. Đi công trường

Lúc tủ đến công trường thì sẽ có một đội đi dây từ máy móc vào tủ điện, việc tiếp theo là kiểm tra xem họ nối có đúng dây chưa.

Ví dụ để kiểm tra có con cảm biến tiệm cận của cái thang máy có nối vào đúng chân số X0 của PLC không?

• Sẽ cần 2 người, 1 người ở máy, 1 người ở tủ, nếu ở gần thì hét lên, còn ở xa thì dùng điện thoại, bộ đàm để liên lạc.
• Bên phía máy tác động vào cảm biển, hô ON, bên tủ kiểm tra xem có ON không, có thì hô ON luôn cho bên phía máy xác nhận.
• Xong 1 cái cảm biến thì cầm bảng vẽ đánh dấu vào đã kiểm tra. Cứ như vậy cho đến khi hết các cảm biến, motor.

Sau khi xác nhận các cảm biến, chiều quay motor … đúng hết rồi thì nạp chương trình mới nhất của mình vào, bật Run, bắt kiểm tra từng công đoạn của hệ thống.

Nếu dự án đơn giản thì có thể tự kiểm tra hết, nhưng nếu dự án lớn, làm ẩu hỏng hết cả hệ thống thì lúc này phải có ông khách đứng bên xác nhận với mình mới được chạy thử.

Vừa làm vừa kiểm tra xem có an toàn không, có đội cơ khí đứng bên để đối ứng nếu có lỗi bên phần cơ khí.

Lúc này người lập trình thường đóng vai trò trung tâm cho cả công trường nên nếu có sự cố gì phải tìm được nguyên nhân và giải thích cho ông khách biết vì sao lại có sự cố như vậy, có những lúc rất hồi hộp khi bấm từng nút, cứ lo chương trình mà sai chỗ nào là đền không nổi ^^.

Nhưng đi nhiều, làm nhiều thì tinh thần cũng cứng lên, ít mắc lỗi cơ bản hơn, máy chạy sai thì cũng đoán sơ được bệnh, trăm hay không bằng tay quen mà.

10. Bàn giao

Chạy thử xong xuôi, cho ra sản phẩm, đạt yêu cầu rồi thì bắt đầu bàn giao. Hướng dẫn cho mấy ông ở nhà máy cách vận hành, cách kiểm tra lỗi, cách bảo trì....

Xong hết ở trên thì về công ty làm 1 quyển sách hướng dẫn sử dụng. Nút này có ý nghĩa gì, màn hình theo dõi nó đang hiển thị cái gì, coi sự cố ở đâu, xong đem nộp cho khách toàn bộ từ bản vẽ, phần mềm hoàn thiện, bản hướng dẫn,..... rồi bước cuối cùng là nhận tiền công thôi.

Kết thúc

Vậy là mình đã tóm tắt xong 1 dự án làm tủ điện ở Nhật như thế nào rồi. Có thể ở môi trường Việt Nam không cho phép làm theo quy chuẩn như trên do khác nhau về thời gian, giá cả cũng như là quy mô dự án. Nên bài viết sẽ chỉ mang tính chất tham khảo để các bạn mới vào nghề có cái nhìn tổng quát, không phải là tiêu chuẩn của bất cứ công ty nào. Mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần comment bên dưới. Cảm ơn các bạn đã ghé thăm Blog. 

Hẹn gặp các bạn trong các bài viết tới!

Tác giả bài viết: Nhan Nguyen