HỆ THỐNG PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO CHIỀU CAO, có CODE

Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệmđiện năng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triểncác công ty xí nghiệp đ

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO

CHIỀU CAO, CÓ CODE

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH ẢNH & BẢNG

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện

- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vựckhoa học, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin,… Do đó chúng taphải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự nghiệp pháttriển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điềukhiển tự động nói riêng Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, vi mạch số,…được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, vớitốc độ xử lý chậm chạp, độ chính xác thấp được thay thế bằng các hệ thống điều khiển

tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước

Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệmđiện năng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triểncác công ty xí nghiệp đã đưa tự động hóa và sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dâychuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiếtkiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu

đó, em đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế và mô phỏng mô hình hệ thống phânloại sản phẩm theo chiều cao

Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến đểxác định chiều cao của sản phẩm Sau đó dùng xylanh để phân loại sản phẩm có chiềucao khác nhau

Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần nhữngchuyển động cần thiết:

- Chuyển động của băng chuyền Để truyền chuyển động quay cho trục của băngchuyền ta dùng động cơ điện một chiều thông qua bộ truyền bánh răng trụ răngthẳng trung gian

- Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có chiều cao khácnhau Chuyển động của xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén

Chu trình làm việc máy: khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm được xylanh đẩyvào băng chuyền Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phân loạivới chiều cao khác nhau Các sản phẩm sau khi được phân loại sẽ được chuyển đếnthùng hàng để đóng gói Chu trình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sảnphẩm

Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thểnhư:

• Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện đượcđiều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ củakhoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn

• Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm,cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng

• Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không nhữngthay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng côngnhân đến mức tối đa,…

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

2.1/ Các loại phân loại sản phẩm

2.1.1/ Các loại hệ thống phân loại sản phẩm đang hiện hành

Nhằm phục vụ nhiệm vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản phẩm

ra đời là một công cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong công việc phân loại, nó

đã góp phần nâng cao hiệu quả trong công việc Một hệ thống hoàn chỉnh có thể phânloại các sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục và giảm tối đa thời gian trìhoãn hệ thống Hơn thế nữa, đối với những công việc đòi hỏi sự tập trung cao và cótính tuần hoàn, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc.Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vìvậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầucấp bách này

Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tế trong cácnhà máy xí nghiệp, nhưng chủ yếu được chia thành ba loại chính là phân loại sản phẩmtheo màu sắc, theo hình dạng và theo chiều cao

a) Phân loại sản phẩm theo màu sắc

Hình 2.1.1a: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

 Cấu tạo:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc có cấu tạo chính gồm:

- Một băng chuyền.

- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.

- Cảm biến nhận biết màu sắc.

- Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm.

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.

- Các van đảo chiều.

- Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.

- Nút nhấn.

 Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động,truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Xylanh piston sẽ đẩy sảnphẩm ra băng chuyền Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sảnphẩm có màu sắc khác nhau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu

về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiểnpiston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt

 Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các dâychuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản phẩmnhựa hay trong chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo),… Hệ thống sẽ giúp nhà sảnxuất tốn ít nhân công lao động và giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao năng suấtlao động

b) Phân loại sản phẩm theo chiều cao

Hình 2.1.1b: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

 Cấu tạo:

- Hai băng chuyền.

- Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.

- Ba cảm biến nhận biết chiều cao.

- Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.

- Hai van đảo chiều.

- Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.

- Nút nhấn.

 Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất hoạtđộng, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai Trên băngchuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác nhau.Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLCđưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và trungbình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền và đượcphân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai Sau đó động cơ một chiều thứhai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp

về vị trí tương ứng

 Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong các ngànhcông nghiệp:

- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.

- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả

- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.

c) Phân loại sản phẩm theo hình dạng

Hình 2.1.1c: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng

 Cấu tạo:

- Một băng chuyền.

- Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.

- Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại.

- Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera).

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.

- Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.

- Nút nhấn.

 Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động,truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Trên băng chuyền sẽ thiết kếcảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thịgiác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều khiểnđộng cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.

 Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều ngànhcông nghiệp:

- Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng khác nhau

như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng…

- Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản.

- Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh.

Như vậy, ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta còn thấy có hệ

thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm Ví dụ như phân loại sảnphẩm theo trọng lượng, kích thước, Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động củachúng khá tương tự nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể làxylanh piston hoặc động cơ bước) và bộ phận nhận dạng sản phẩm (có thể là các loạicảm biến như màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại, haycamera phát hiện hình dạng vật thể)

2.1.2/ Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và cơ khí là một bước tiến quan trọng trong sựphát triển của tự động hóa trong công nghiệp Hiện nay, Đất nước ta đang trong quátrình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra không nhữngđạt tiêu chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dạng,kích thước, trọng lượng,…Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình thành vớinhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhu cầu sản xuất, để tạo ranăng suất cao hơn trong quá trình sản xuất Một trong những thiết bị, máy móc hiệnđại đó phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm

Hình 2.1.2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

 Nguyên lý hoạt động:

Khi nhấn nút Start, động cơ một chiều quay truyền chuyển động cho băng chuyềnthông qua dây đai Nguyên lý hoạt động được chia thành hai quá trình:

- Quá trình cấp sản phẩm vào băng chuyền: Khi có sản phẩm trong hộp, cảm biến

quang nhận biết và gửi tín hiệu về PLC Bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầutác động điện của van đảo chiều điều khiển piston đẩy sản phẩm vào băngchuyền Hai cảm biến quang thu phát được bố trí trên băng chuyền với vị trí đặtcảm biến theo thứ tự lần lượt cao và trung bình tính từ hộp cấp phôi (Hình2.1.2)

- Quá trình phân loại sản phẩm trên băng chuyền: tùy thuộc vào độ cao của từng

sản phẩm để có thể phân loại Nếu sản phẩm cao trên băng chuyền đi qua sẽ checảm biến cao, lập tức gửi tín hiệu về PLC, bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu vềđầu tác động điện của van đảo chiều điều khiển piston đẩy sản phẩm cao vàokhay chứa tương ứng Sản phẩm có chiều cao trung bình sẽ không che cảm biếncao và khi đi qua cảm biến trung bình, cảm biến sẽ nhận biết và gửi tín hiệu vềPLC Bộ PLC xử lý và xuất tín hiệu đến đầu tác động điện của van đảo chiềuđiều khiển piston đẩy sản phẩm trung bình vào khay chứa tương ứng Sản phẩmthấp nhất sẽ được đi hết băng chuyền và được phân loại vào khay chứa cuốicùng

Khi nhấn nút Stop, hệ thống dừng hoạt động

 Ứng dụng:

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng để phân loại các sản phẩm

có chiều cao khác nhau với độ chính xác cao Hệ thống được ứng dụng rất nhiều trongcác ngành công nghiệp như:

- Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.

- Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả

- Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.

2.2/ Hệ thống truyền động

2.2.1 Động cơ điện một chiều

Trong mô hình, vì sử dụng truyền động băng chuyền dây đai và không yêu cầu tảitrọng lớn nên không cần động cơ có công suất lớn Với yêu cầu khá đơn giản của băngchuyền như là:

- Băng chuyền chạy liên tục, có thể dừng khi cần.

- Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng băng chuyền nhẹ.

- Dễ điều khiển, giá thành rẻ.

Vì vậy chỉ cần sử dụng động cơ một chiều có công suất nhỏ, khoảng 20-30 W, điện ápmột chiều 24 V

Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều Động cơđiện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp và ở những thiết bị cần điềuchỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi hoạt động

Động cơ một chiều trong dân dụng thường là các động cơ hoạt động với điện áp thấp,dùng với những tải nhỏ Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ởnhững nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳng vàtrong phạm vi rộng

Hình 2.2.1a: Các loại động cơ thực tế

sẽ gồm có 1 bộ cổ góp và 1 bộ chổi than được mắc tiếp xúc với cổ góp của động cơ.

Khi trục quay của một động cơ điện 1 chiều được kéo bằng 1 lực tác động từbên ngoài, động cơ sẽ hoạt động tương tự như 1 chiếc máy phát điện 1 chiều để nhằmtạo ra một sức điện động cảm ứng có tên là Electromotive force (EMF) Trong hoạt

động, phần rotor quay sẽ phát ra 1 điện áp (hay còn gọi là sức phản điện động) có tên

là counter EMF (CEMF) hoặc còn được gọi là sức điện động đối kháng

Sức điện động này hoạt động tương tự như sức điện động được phát ra khi động

cơ được sử dụng với chức năng giống như 1 chiếc máy phát điện Lúc này, điện áp đặttrên động cơ sẽ gồm 2 thành phần chính là: sức phản điện động cùng với điện áp giángtạo ra do điện trở ở bên trong của các cuộn dây phần ứng

c) Phân loại

Căn cứ vào phương pháp kích từ, có thể thực hiện chia động cơ điện 1 chiềuthành những loại nhỏ hơn dưới đây:

• Loại động cơ điện 1 chiều có kích từ độc lập

• Loại động cơ điện 1 chiều với kích từ nối tiếp

• Loại động cơ điện 1 chiều với kích từ song song

• Loại động cơ điện 1 chiều với kích từ hỗn hợp, gồm có 2 cuộn dây kích từ,trong đó 1 cuộn mắc nối tiếp vào phần ứng, còn 1 cuộn mắc song song vàophần ứng của động cơ

• Loại động cơ điện 1 chiều được kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

2.2.2 Băng chuyền

a) Giới thiệu chung về băng chuyền

Băng chuyền thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệurời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất các thiết bịnày được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ,trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên cáctrạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạthoặc một số sản phẩm khác Trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực

phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoànthành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sảnphẩm không dùng được.

Băng chuyền là thiết bị dùng để tối ưu hóa quy trình sản xuất của doanh nghiệpnhằm nâng cao tính cạnh tranh trên thương trường thông qua việc tự động hóa cáckhâu sản xuất giúp giảm thiểu nhân công và gia tăng khối lượng thành phẩm Sử dụng

hệ thống băng chuyền trong sản xuất là phương án sống còn của doanh nghiệp hiệnnay Với khoản đầu tư không lớn nhưng năng suất lao động tăng lên kéo theo giá thànhsản phẩm giảm đáng kể do tiết kiệm được chi phí nhân công Chất lượng sản phẩmcũng tăng lên nhờ tránh được sai sót của người lao động

Hình 2.2.2a: Băng chuyền trong thực tế

b) Cấu tạo chung

Một hệ thống băng chuyền cơ bản được cấu thành từ những bộ phận sau:

• Khung băng chuyền: có kết cấu bằng vật liệu nhẹ và linh hoạt trong lắp ráp.Thông thường được làm bằng thép sơn tĩnh điện, inox hoặc nhôm định hình

• Động cơ dùng để giảm tốc: Có công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW, 1.5KW,2.2KW

• Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, contactor , sensor, timer,PLC…

• Dây băng chuyền: Thường sử dụng dây băng PVC hoặc dây PU dày 2-5 (mm)

• Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo chủ động kéo, cơ cấu chống lệch băng , conlăn đỡ dây…

• Bàn thao tác trên băng chuyền thường bằng gỗ, hoặc inox trên mặt có dán lớpnhựa PVC chống trầy xước cho sản phẩm

• Ghế ngồi làm việc được thiết kế phù hợp có khả năng tháo lắp và di chuyển

• Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các máy dùngtrên băng chuyền

• Ngoài ra thường có thêm đường điện chiếu sáng hoặc hệ thống điều khiển khínén để công nhân thao tác lắp ráp

c) Phân loại

Băng chuyền có rất nhiều cách để phân loại, có thể phân loại theo công dụngchức năng, cũng có thể phân loại theo chất liệu, đặc tính của băng chuyền Dưới đây làmột số loại băng chuyền được phân loại theo công dụng chức năng của hệ thống băngchuyền

Băng chuyền lắp ráp

Hệ thống băng chuyền lắp ráp là dòng sản phẩm được lắp ghép hoàn toàn bằngkhung nhôm và bên trên băng tải có hệ thống chiếu sáng để công nhân thuận tiện thaotác lắp ráp sản phẩm Nhờ vậy nên hệ thống băng chuyền lắp ráp được sử dụng chủyếu trong các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử, vi mạch điện tử, phục vụ chonhững ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao Nhờ có băng tải lắp ráp mà cácthiết bị, linh kiện được vận chuyển êm ái, tránh được các sự cố khi vận chuyển bằngsức người, góp phần tăng năng suất hoạt động, nâng cao hiệu quả sản xuất và doanhthu cho doanh nghiệp

Băng chuyền đóng gói

Băng chuyền đóng gói là sản phẩm kết hợp giữa hệ thống băng tải và bàn thaotác, giá kệ chứa hàng Hệ thống băng chuyền đóng gói có thể vận chuyển một cânnặng hàng hóa lớn, có mặt phẳng băng tải rộng và kích thước lớn Băng chuyền đónggói được sử dụng chủ yếu cho các nhà máy sản xuất, lắp ráp linh kiện nhựa, linh kiệnđiện tử, điện gia dụng, vật dụng, thiết bị tiêu dùng…

Các khung của băng chuyền đóng gói hầu như có thể tháo rời và lắp ráp mộtcách đơn giản và dễ dàng Hiệu suất an toàn và đáng tin cậy, ổn định vận hành dễ dàng

và đơn giản Tiết kiệm nhân lực nâng cao tác dụng trong chế tạo Hệ thống này đượcthiết kế với dễ dàng và đơn giản, tiếng ồn thấp & dễ dàng bảo trì

Hệ thống băng chuyền đóng gói có cấu tạo như sau:

• Cơ cấu truyền động bao gồm lô chủ động, lô bị động, con lăn đỡ và nhông xích

• Hệ thống khí nén dùng cho các công cụ cầm tay để thao tác trên truyền

• Khung nhôm định hình theo khuôn mẫu đối xứng tạo sự dễ dàng trong giacông, giúp băng chuyền cân đối, chạy êm không bị rung lắc

• Mặt băng tải là nhựa PVC

Băng chuyền chế biến

Băng chuyền chế biến được thiết kế với nhiều ưu điểm nổi bật đang làlựa chọn hàng đầu nhằm đáp ứng nhu cầu chết biến sản xuất của doanhnghiệp.Hiện nay loại băng chuyền này có thêm nhiều cải tiến giúp cho người sửdụng bớt đi nhiều thao tác và nhân lực Băng chuyền chế biến có cấu trúckhung thép hoặc khung nhôm định hình gồm hai tầng rất tiện dụng

• Một tầng thao tác

• Một tầng được thiết kế với mục đích chứa các dụng cụ, nguyên vật liệuđem lại sự tiện lợi hơn cho người sử dụng trong quá trình làm việc.Băng chuyền chế biến thực phẩm được thiết kế tối ưu để đảm bảo tốn ít diệntích, tăng năng xuất đem lại hiệu quả kinh tế cao Vật liệu ưu tiên hàng đầu khichế tạo khung băng tải thực phẩm chính là thép không gỉ ( inox 304, 316 ) Đây

là loại vật liệu tốt nhất cho ngành thực phẩm bởi đặc tính chống ăn mòn, dễ khửtrùng và làm sạch Với hệ thống băng chuyền chế biến thực phẩm, hải sản, thủysản, được sử dụng trong các ngành thực phẩm có quy mô, dây chuyền chếbiến, đóng gói đòi hỏi đảm bảo yếu tố vệ sinh an toàn thực phẩm

2.2.3 Van đảo chiều

a) Định nghĩa

Van đảo chiều là một dạng van điện từ có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằngcách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng của dòng năng lượng

Khi van đóng, cửa sổ bị đóng, cửa sổ 2 thông với cửa sổ 3

Khi van mở, cửa sổ 1 thông với cửa sổ 2 để thông khí

Van 4/2

Van 4/2 là van có 2 vị trí, 4 cửa trong đó có của số 1 là cửa vào của nguồn khí,cửa số 2, 4 là cửa làm việc, cửa số 3 là cửa xả khí

Hình 2.2.3c: Van 4/2

Khi chịu tác động của điện hoặc cơ, cửa sổ van 1 được mở ra, khi đó lượng khí

sẽ đi vào cửa sổ 2, qua các quá trình xử lý khí này được trở lại cửa sổ 4 và xả ra ngoàithông qua cửa sổ 3 Van 4/2 thường là các van tác động đơn

Trạng thái ban đầu, cửa 1 đang thông với cửa số 2, cửa số 4 thông với cửa số 5

và cửa số 3 bị chặn lại Khi điện tác động, từ trường kéo lò xo, lo xo đẩy cửa số 1 sẽthông với cửa số 4, cửa số 2 thông cửa số 3 và cửa số 5 bị đóng lại

Van 5/3

Van 5/3 cũng là van đảo chiều hay còn gọi là Solenoid Valve (van điện từ) có 3

vị trí và 5 cửa trong đó cửa số 1 là cửa nguồn khí, cửa số 2, 4 là cửa làm việc và cửa 3,

Nút nhấn thường được dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay các động cơbằng cách đóng cắt các cuộn dây nam châm điện của công tắc tơ, khởi động từ

b) Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở và thườngđóng và vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khikhông còn tác động, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu

Nút nhấn thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn Các loạinút nhấn thông dụng có dòng điện định mức là 5A, điện áp ổn định mức là 400V, tuổithọ điện đến 200.000 lần đóng cắt Nút nhấn màu đỏ thường dùng để đóng máy, màuxanh để khởi động máy

Hình 2.2.4: Nút nhấn

2.2.5 Piston xylanh

a) Khái niệm

Piston xylanh bao gồm piston xylanh thủy lực và khí nén, thực chất là một loại động

cơ thủy lực (khí nén) dùng để biến đổi thế năng của dầu (khí nén) thành cơ năng, thựchiện chuyển thẳng hoặc chuyển động vòng không liên tục Piston xylanh được dùng rấtphổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển động thẳng đi về, xylanh khí nén

có kết cấu đơn giản, nhưng có khả năng thực hiện một công suất lớn, làm việc ổn định

và giải quyết vấn đề chắn khít tương đối đơn giản So với hệ thống thủy lực, hệ thốngkhí nén có công suất nhỏ hơn nhưng có nhiều ưu điểm hơn như:

- Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ

và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ

- Do có khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa khí

nén rất thuận lợi

- Không khí dùng để nén hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra

ngược trở lại bầu khí quyển

- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn,

do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn

- Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn

trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén

Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quátrình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp

b) Phân loại

- Xy lanh tác động đơn: Đối với dòng xy lanh này, khí nén được sử dụng đểsinh công từ một phía của piston, piston lùi về bằng lực đẩy của lò xo hay từ lực bênngoài tác động về, thông thường đối với xy lanh đơn chúng ta thường thấy trên xy lanh

có 1 lỗ cấp nguồn khí nén và 1 lỗ thoát khí, để chỉnh dòng khí nén cho xy lanh đơn,thông thường dùng van điện từ khí nén 3/2 ( Nghĩa là 3 cửa và 2 vị trí)

Xy lanh tác động đơn có hai dạng cơ bản đó là : xy lanh piston và xy lanh kiểumàng

Hình 2.2.5a: Xy lanh tác động đơn

- Xy lanh tác động kép: Áp suất khí nén được dẫn vào hai phía của xylanh doyêu cầu điều khiển mà xylanh sẽ đi vào hay đi ra tùy thuộc vào áp lực

Hình 2.2.6a: Cảm biến quang

Hiện nay có các loại cảm biến quang như :

o Cảm biến quang thu phát

o Cảm biến quang phản xạ gương

o Cảm biến quang khuếch tán

b) Vai trò và ứng dụng

Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong các ngành công nghiệp nói chung

và tự động hóa nói riêng Chúng được ứng dụng trong các công việc đòi hỏi độ chínhxác cao và môi trường làm việc khắc nghiệt và khoảng cách xa Cụ thể như:

- Xác định vị trí sản phẩm trên các băng chuyền và đếm sản phẩm.

- Phát hiện xe trong các bãi đỗ xe, rửa xe.

- Kiểm tra sản phẩm có đổ ngã hoặc có đủ bộ phận chưa.

- Phát hiện người hoặc vật đi qua cửa.

- Làm Sensor an toàn cho các máy kéo sợi, máy dệt.

- Ứng dụng trong các dây chuyền phát hiện và đóng nắp chai.

- Kiểm tra Robot đã được gắn linh kiện đã được lắp ráp hay chưa trong các dây

chuyền lắp ráp oto

c) Cấu trúc

Hình 2.2.6b: Cấu trúc cảm biến quang

Gồm 3 thành phần chính:

 Bộ phát ánh sáng

Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng led bán dẫn Ánh sáng được phát ra theoxung - nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến vàánh sáng của nguồn khác (ánh sáng mặt trời, ánh sáng khác…) Các loại LED thôngdụng là LED đỏ, LED hồng ngoại, LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùngLED trắng hoặc LED xanh lá

 Bộ thu ánh sáng

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (Tranzito quang) Bộ phận này cảmnhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay, nhiều loại cảm biếnquang sử dụng mạch tích hợp chuyên dụng ASIC (Application Specific IntegratedCircuit) Mạch này tích hợp tất cả các bộ phận quang, khuếch đại xử lý chức năng vàmột vi mạch (IC) Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phận phát (nhưtrường hợp loại thu - phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợpphản xạ khuếch tán)

 Mạch xử lý tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu On/Offđược khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu vượt quá ngưỡng được xác định, tín hiệu racủa cảm biến được kích hoạt Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạchnguồn và dùng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ-le vẫn khá phổ biến, ngày nay các loại cảmbiến chủ yếu dùng tín hiệu bán dẫn (PNP / NPN) Một số loại cảm biến quang có cả tínhiệu tỉ lệ ra phục vụ cho nhiệm vụ đo đếm

2.2.7 Rơ le trung gian

a) Khái niệm

Rơ le là loại khí cụ điện hạ áp tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khitín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơ le được sử dụng rất rộng rãi trong mọilĩnh vực khoa học công nghệ và đời sống hàng ngày

Rơ le có nhiều chủng loại với nguyên lý làm việc, chức năng khác nhau như rơ

le điện tử, rơ le phân cực, rơ le cảm ứng, rơ le nhiệt, rơ le điện từ tương tự, rơ le điệntử,…

Hình 2.2.7a: Rơ le trung gian

Đặc tính cơ bản của rơ le: là đặc tính vào ra Khi đại lượng đầu vào X tăng đếnmột giá trị tác động X2, đại lượng đầu ra Y thay đổi nhảy cấp từ 0 (Ymin) đến 1 (Ymax).Theo chiều giảm của X, đến giá trị số nhả X1 thì đại lượng đầu ra sẽ nhảy cấp từ 1xuống 0 Đây là quá trình nhả của rơ le

b) Phân loại

Có nhiều loại rơ le với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau Do vậy cónhiều cách để phân loại rơ le:

 Phân loại nguyên lý làm việc theo nhóm:

- Rơ le điện cơ.

- Rơ le nhiệt.

- Rơ le từ.

- Rơ le số.

 Phân loại theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành:

- Rơ le có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp

điểm

- Rơ le không tiếp điểm (rơ le tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột

các tham số cảu cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm,điện dung, điện trở,…

 Phân loại theo đặc tính tham số vào:

- Rơ le dòng điện.

- Rơ le công suất.

- Rơ le tổng trở…

 Phân loại theo cách mắc cơ cấu:

- Rơ le sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ.

- Rơ le thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng

c) Rơ le trung gian

Rơ le trung gian được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện vàcác sơ đồ điều khiển tự động, đặc điểm của rơ le trung gian là số lượng tiếp điểm khálớn (thường đóng và thường mở) với khả năng chuyển mạch lớn và công suất nuôicuộn dây bé nên nó được dùng để truyền và khuếch đại tín hiệu, hoặc chia tín hiệu của

rơ le chính đến nhiều bộ phận khác nhau của mạch điều khiển và bảo vệ

Hình 2.2.7b: Cấu tạo rơ le trung gian

Trong đó, 1 Gông từ 2 Cuộn dây 3 Thép từ

4 Lò xo 5 Tiếp điểm

Nguyên lý hoạt động của rơ le trung gian:

Nếu cuộn dây của rơ le được cấp điện áp định mức (qua tiếp điểm của rơ lechính) sức từ động do dòng điện trong cuộn dây sinh ra sẽ tạo ra trong mạch từ thông,hút nắp làm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra.Khi cắt điện của cuộn dây, lò xo sẽ nhả đưa nắp và các tiếp điểm về vị trí ban đầu Dodòng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ nên hồ quang khi chuyển mạch không đáng kểnên không cần buồng dập hồ quang

Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến bốn cặp thườngđóng và thường mở liên động, công suất tiếp điểm cỡ 5A, 250VAC, 28VDC, hệ số nhảcủa rơ le nhỏ hơn 0.4, thời gian tác động dưới 0.05s, cho phép tần số thao tác dưới

1200 lần/giờ

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC, PLC S7-1200.

đã đưa ra trình bày đầu tiên Trước đây thiết bị này thường được gọi với cái tênProgrammable Controller, viết tắt là PC, sau này khi máy tính cá nhân PC (PersonalComputer) trở nên phổ biến từ viết tắt PLC hay được dùng hơn để tránh nhầm lẫn

3.1.2/ Các loại PLC thông dụng

Hãng Các dòng PLC

Hãng Siemens

S7 – 200: CPU 212, CPU 214, CPU 222, CPU 224…

S7 – 300: CPU 313, CPU 314, CPU 315…

S7 – 400: CPU 412, CPU 413, CPU 414, CPU 416… S7 – 1200:CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C…

Hãng Omron

Dòng CPM1A, CPM2A, CPM2CDòng CQM1

Dòng CP1E Dòng CP1L Dòng CP1H Dòng CJ1/M

Dòng DVP – SC Dòng DVP – SX Dòng DVP –

SV Dòng DVP – ES

Bảng 3.1.2: Một số loại PLC thông dụng

3.1.3/ Ngôn ngữ lập trình

Các ngôn ngữ lập trình PLC được quy định trong chuẩn IEC 61131 – 3 bao gồm:

 Ngôn ngữ lập trình cơ bản:

 Instruction List (IL): dạng hợp ngữ

 Structured Text (ST): giống Pascal Các ngôn ngữ đồ họa:

 Ladder Diagram (LD): giống mạch rơ le

 Function Block Diagram (FBD): giống mạch nguyên lý

 Sequential Function Charts (SFC): xuất xứ từ mạng Petri/Grafcet

3.1.4/ Cấu trúc và phương phức làm việc của PLC

Hình 3.1.4a: Sơ đồ khối PLC