ĐỒ án hệ THỐNG cơ điện tử đề tài hệ THỐNG TRỘN sơn tự ĐỘNG

- Quy trình làm việc được thực hiện như sau: Trước tiên van xả các loại sơn khác màu nhau vào bồn, loại sơn thứ nhất được xả vào bình bằng van điện từ 1 trong khoảng thời gian t1, loại s

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Quy trình điều khiển máy trộn

Bình trộn là thiết bị dùng để pha trộn các màu sơn khác nhau nhằm tạo ra màu sơn mong muốn, đồng thời cũng là nơi để rửa sạch sơn sau mỗi lần trộn Trong quá trình sản xuất, bình trộn được kết nối với các đường ống dẫn màu sơn gồm ba loại chính: đỏ, xanh da trời và xanh lam, tạo điều kiện để pha trộn các màu sắc phù hợp theo yêu cầu Việc sử dụng bình trộn giúp đảm bảo sự đồng nhất màu sắc và hiệu quả trong quá trình sản xuất sơn chất lượng cao.

Quy trình làm việc bắt đầu bằng việc xả các loại sơn nhiều màu khác nhau vào bồn, mỗi loại sơn được phân phối qua các van điện từ theo các thời gian t1, t2, và t3 Các van này sẽ ngừng hoạt động khi đã bơm đủ lượng sơn theo thời gian quy định Sau đó, quá trình trộn sơn được điều khiển tự động bởi hệ thống động cơ trộn, đảm bảo sơn đều và đạt chất lượng Cuối cùng, sơn đã trộn được rót vào lon qua van xả, hoàn thiện quy trình sản xuất.

Quá trình rót sơn

Quá trình rót sơn vào hộp bắt đầu sau khi chương trình trộn sơn hoàn tất, giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu quả Các hộp sơn nằm trên băng tải, được trang bị hai cảm biến tự động để theo dõi và báo hiệu quá trình rót sơn diễn ra phù hợp Hệ thống rót sơn tự động giúp nâng cao năng suất và giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.

- Các cảm biến sử dụng:

Cảm biến 1: báo hộp sơn đã đến đúng vị trí để rót sơn.

Cảm biến 2: báo hộp sơn đến cuối băng tải cần được đưa.

Sau khi quá trình trộn sơn hoàn tất, sơn được rót vào hộp theo đúng quy trình Băng tải di chuyển để đưa hộp sơn đến vị trí rót, nơi cảm biến 1 xác nhận hộp đã đúng vị trí; lúc này, van rót sơn mở ra để đảm bảo sơn chảy đầy vào hộp trong khoảng thời gian đã định Sau khi rót xong, van đóng lại và băng tải tiếp tục vận hành để đưa hộp sơn ra khỏi vị trí rót đồng thời đưa hộp mới đến, đảm bảo quy trình vận hành liên tục và chính xác.

Chọn quy luật pha màu

Trên thực tế các hạt màu trong màu sơn không phải là các màu sơ cấp lý tưởng.

Bảng pha màu (hay vòng tròn màu sắc) chủ yếu mang tính hướng dẫn Chỉ các hãng sản xuất sơn có nghiên cứu sâu về cách các màu pha trộn với nhau để tạo ra màu mới Những công ty này dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia để tự xây dựng công thức pha màu sơn riêng biệt, đảm bảo độ chính xác và sáng tạo trong từng sản phẩm.

Trong đề tài, chúng ta áp dụng nguyên tắc pha màu theo quy tắc trừ màu, tập trung vào ba màu sơ cấp gồm đỏ (Red – R), vàng (Yellow – Y) và lam (Blue – B), được xem là màu chính, màu cơ bản hoặc màu bậc nhất Từ các màu sơ cấp này, chúng ta có thể pha ra nhiều màu khác nhau, trừ đen và trắng, vì đây là các màu không thể tạo ra bằng cách pha trộn các màu sắc.

Như vậy 3 màu thứ cấp là:

 Đỏ + Vàng -> Da cam (Orange)

Trộn màu sơ cấp với màu thứ cấp cạnh nó thì được màu tam cấp (Tertiary).

Hình 2.1: Bảng màu RYB (nguồn: Internet)

CƠ CẤU CƠ KHÍ CHO HỆ THỐNG

Khung sắt

Ta sử dụng sắt chữ V để dễ dàng lắp đặt và gắn các linh kiện khác lên, đồng thời giúp việc đi dây tiện lợi hơn.

- Chất liệu: sắt chữ V (25*25*4) (mm)

- Tác dụng: làm giá đỡ để gắn các thiết bị cho hệ thống

Thùng đựng sơn

Trong mô hình này, việc sử dụng nước xả rửa để làm sạch thùng chứa là cần thiết, đòi hỏi phải chuẩn bị một hộp đựng riêng để chứa nước xả sơn Do thùng trộn cần được rửa nhiều lần, nên chọn loại hộp lớn hơn để chứa đủ lượng nước xả, đảm bảo quá trình vệ sinh hiệu quả Được khuyến nghị sử dụng hai loại hộp đựng có kích thước khác nhau để phù hợp với từng mục đích làm sạch và chứa dung dịch.

Hình 3.3: Hộp đựng nước xả sơn

Hộp đựng nước xả rửa:

Motor DC

Vì mô hình nhỏ, không cần sử dụng động cơ có tốc độ quay quá cao; do đó, lựa chọn động cơ DC với tốc độ vòng quay 200 vòng/phút là phù hợp để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu và an toàn.

Hình 3.4: Motor DC (nguồn: grabcad)

- Tốc độ quay: 200 vò̀ng/phút

- Điện áp hoạt động: 24V DC

- Tác dụng: dùng để khuấy trộn cho hệ thống

Thùng trộn

Ta dùng loại thùng với kích thước vừa đủ để chứa sơn trộn, đồng thời có thể gắn động cơ trộn ngay phía trên.

Cơ cấu hoàn chỉnh

Hình 3.6: Cơ cấu cơ khí hoàn chỉnh

Hình 3.7: Cơ cấu cơ khí hoàn chỉnh

CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Cảm biến tiệm cận

- Do tính phổ biến cũng như chức năng, cảm biến tiệm cận được sử dụng nhiều trong công nghiệp.

Cảm biến tiệm cận dung là thiết bị dùng để phát hiện các vật thể kim loại từ tính như sắt, thép cũng như kim loại không từ tính như nhôm, đồng Công nghệ cảm biến này dựa trên nguyên lý điện cảm (Inductivity Proximity Sensor), phù hợp để xác định vật thể kim loại trong các ứng dụng công nghiệp Ngoài ra, cảm biến tiệm cận kiểu điện dung (Capacitive) được sử dụng để phát hiện vật phi kim, kể cả các vật thể không dẫn điện hoặc rỗng, giúp nâng cao khả năng kiểm soát và tự động hóa trong quy trình sản xuất.

Mở rộng khả năng hoạt động của cảm biến gần bằng cách cung cấp các mẫu mã phù hợp với đa dạng điều kiện môi trường, bao gồm nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, chống nước và chống hóa chất Các model này đảm bảo hiệu quả và độ bền vượt trội trong các môi trường khắc nghiệt, giúp nâng cao tính linh hoạt và ổn định khi lắp đặt cảm biến gần.

Cảm biến tiệm cận là gì?

Cảm biến tiệm cận là loại cảm biến phát hiện vật thể không tiếp xúc dựa trên các mối quan hệ vật lý giữa cảm biến và vật thể cần phát hiện Chúng chuyển đổi các tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện để xử lý Có ba hệ thống chính để thực hiện quá trình này: hệ thống dùng hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra dòng điện xoáy trong vật thể kim loại, hệ thống dựa trên sự thay đổi điện dung khi gần vật thể, và hệ thống sử dụng nam châm hoặc chuyển mạch cộng từ để phát hiện vật thể.

Hình 4.1: Cảm biến tiệm cận (nguồn: Internet) a) Cảm biến tiệm cận điện cảm Nguyên lý hoạt động

Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm phát hiện sự giảm từ tính do dòng điện tử sinh ra bởi từ trường ngoài tác động lên bề mặt vật dẫn Nguyên lý hoạt động dựa trên việc trường điện từ xoay chiều sinh ra trên cuộn dây, gây thay đổi trở kháng phụ thuộc vào dòng điện xoáy trên bề mặt kim loại, giúp xác định vị trí hoặc sự hiện diện của vật thể kim loại một cách chính xác và nhanh chóng.

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared

Cảm biến điện dung có nhược điểm chính là dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và bụi, gây ảnh hưởng đến độ chính xác đo lường Tuy nhiên, cảm biến tiếp cận điện dung lại có vùng cảm nhận lớn hơn so với cảm biến tiếp cận điện cảm, giúp mở rộng phạm vi phát hiện Để giảm thiểu ảnh hưởng của yếu tố môi trường và đối tượng, cảm biến tiếp cận điện dung thường được trang bị một chiết áp điều chỉnh, giúp cân chỉnh và duy trì độ chính xác trong các điều kiện hoạt động khác nhau.

Giá trị điện dung của cảm biến phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách của đối tượng, giúp xác định vị trí một cách chính xác Cảm biến tiệm cận điện dung hoạt động dựa trên nguyên lý giống như tụ điện với hai bản cực song song, nơi mà sự thay đổi điện dung giữa các bản cực sẽ được phát hiện để cảm nhận sự hiện diện của vật thể Nhờ đó, cảm biến điện dung có khả năng phát hiện các vật thể khác nhau mà không cần tiếp xúc trực tiếp, phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp và tự động hóa hiện nay.

Võ Chí Khải điện cực là yếu tố quan trọng cần được phát hiện trong cảm biến Bề mặt của cảm biến chính là tấm mà đối tượng tiếp xúc hoặc nằm gần đó Khả năng phát hiện đối tượng phụ thuộc vào giá trị điện môi của chúng, giúp cảm biến xác định chính xác các vật thể trong quá trình hoạt động.

Relay trung gian

Rơle là thiết bị điện tự động hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi tín hiệu đầu ra khi nhận được tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Nó đóng vai trò quan trọng trong việc đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ hệ thống và điều khiển hoạt động của mạch điện động lực Rơle giúp tự động hóa quá trình điều khiển điện, đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.

- Rơ le trung gian được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống bảo vệ điện trong các hệ thống điều khiển tự động.

Rơ le trung gian có số lượng tiếp điểm lớn, bao gồm cả tiếp điểm thường đóng và thường mở, giúp mở rộng khả năng điều khiển và phân chia tín hiệu trong hệ thống Nó được sử dụng khi khả năng đóng cắt của rơ le chính không đủ hoặc để chia tín hiệu từ rơ le chính đến nhiều bộ phận khác nhau trong sơ đồ mạch điều khiển, đảm bảo hoạt động linh hoạt và hiệu quả hơn trong hệ thống tự động.

Rơ le trung gian trong các bảng mạch điều khiển linh kiện điện tử thường được sử dụng làm phần tử đầu ra để truyền tín hiệu đến các bộ phận mạch phía sau Nó giúp cách ly điện áp giữa phần điều khiển, thường là điện áp thấp một chiều (5V, 10V, 12V, 24V), và phần chấp hành, sử dụng điện áp lớn xoay chiều (220V, 380V) Việc sử dụng rơ le trung gian đảm bảo an toàn, ổn định và hiệu quả trong quá trình điều khiển các thiết bị điện tử công nghiệp.

Hình 4.2: Relay trung gian (nguồn: Internet) b) Phân loại

Có nhiều loại rơle với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau

Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle.

 Phân loại theo nguyên lý làm việc gồm các nhóm:

- Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle cảm ứng…)

- Rơle số, điện từ, bán dẫn…

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

- Rơle có tiếp điểm: Loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm.

Rơ le không tiếp điểm (hay còn gọi là rơle tĩnh) hoạt động dựa trên việc thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành trong mạch điều khiển, như cảm biến điện, điện dung và điện trở Loại rơle này sử dụng các thành phần bán dẫn để kiểm soát tín hiệu, mang lại độ bền cao và tốc độ phản hồi nhanh hơn so với rơ le cơ khí Rơle tĩnh phổ biến trong các hệ thống tự động hóa hiện đại nhờ khả năng hoạt động ổn định và chính xác, góp phần nâng cao hiệu suất của hệ thống điều khiển.

 Phân loại theo đặc tính tham số vào:

 Phân loại theo cách mắc cơ cấu:

- Rơle sơ cấp: Được mắc trực tiếp vào mạch cần bảo vệ.

Rơle thứ cấp được lắp vào mạch thông qua biến áp đo lường hoặc biến dòng điện để đảm bảo chính xác trong quá trình vận hành Theo đặc điểm, rơle được phân loại dựa trên giá trị và chiều các đại lượng điện vào, giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và bảo vệ hệ thống điện.

- Rơ le cực tiểu. c) Các thông số của Relay

* Hệ số điều khiển rơle:

Tỷ số Kđk = Pđk/Ptđ gọi là hệ số điều khiển của rơle.

- Pđk là công suất điều khiển định mức của rơ le, chính là công suất định mức của cơ cấu chấp hành.

- Ptđ là công suất tác động, chính là công suất cần thiết cung cấp cho đầu vào để rơ le tác động.

Tỷ số Kdt = xlv/xtđ gọi là hệ số dự trữ của rơle Kdt > 1 khi Kdt lớn càng đảm bảo rơle làm việc tin cậy.

Tỷ số Knh = xnh/xtđ gọi là hệ số nhả của rơle (đôi khi cò̀n gọi là hệ số trở về).

Hệ số Knh luôn nhỏ hơn 1.

Khi Knh lớn, bề mặt rộng của đặc tính rơle Dx = xtđ - xnh nhỏ giúp nâng cao khả năng bảo vệ chính xác và ổn định trong hệ thống điện Đặc tính rơle dạng này phù hợp để sử dụng trong các hệ thống bảo vệ có tính chọn lọc cao, đảm bảo an toàn và tin cậy cho hệ thống truyền tải và phân phối điện Việc chọn loại rơle phù hợp với đặc tính này giúp tối ưu hóa hiệu quả bảo vệ hệ thống, ngăn ngừa sự cố và giảm thiệt hại trong trường hợp sự cố xảy ra.

Khi Knh nhỏ, bề rộng đặc tính Dx = xtđ – xnh lớn, điều này phù hợp với rơle điều khiển và hệ thống tự động trong truyền động điện và tự động hóa, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động và độ chính xác của hệ thống tự động hóa.

Thời gian trễ trong hệ thống điều khiển là khoảng thời gian từ lúc tín hiệu được gửi đến đầu vào đến khi cơ cấu chấp hành hoạt động Đặc biệt, trong hệ thống có các thiết bị điện từ, thời gian này bao gồm khoảng thời gian cuộn dây nhận đủ dòng điện hoặc áp lực để tạo ra lực tác động Nó còn phản ánh thời gian để hệ thống tiếp điểm (thường mở hoặc thường đóng) đóng hoặc mở hoàn toàn sau khi nhận tín hiệu Hiểu rõ về thời gian trễ giúp tối ưu hóa hệ thống tự động, giảm thiểu độ trễ và nâng cao hiệu suất hoạt động.

Van điện từ

Van điện từ là cơ cấu chấp hành phổ biến nhất nhờ nguyên lý hoạt động đơn giản dựa trên sự di chuyển của lõi sắt (piston) trong cuộn dây Khi cấp điện cho cuộn dây, từ trường sinh ra sẽ hút piston vào trung tâm của cuộn dây, từ đó điều khiển hoạt động của van Ứng dụng quan trọng của van điện từ bao gồm việc điều khiển các van khí nén, thủy lực và hệ thống khóa cửa xe, góp phần nâng cao hiệu quả và tự động hóa trong các hệ thống công nghiệp và xe cộ.

Hình 4.3: Hoạt động của van điện từ khi cấp điện (nguồn: Internet)

Van điện từ, còn gọi là solenoid valve, là thiết bị sử dụng từ trường để đóng mở và kiểm soát lưu chất trong hệ thống đường ống Với nguồn điện 24V, 220V xoay chiều hoặc một chiều, van điện từ có khả năng hoạt động linh hoạt và đáng tin cậy trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

Van điện từ có cơ chế đóng mở nhanh, hoạt động ổn định, tiêu thụ ít năng lượng và thiết kế nhỏ gọn, phù hợp với nhiều ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc mở, trộn, phân chia dòng chảy trong đường ống, đảm bảo hiệu quả vận hành của hệ thống Van điện từ được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như môi trường chất lỏng—bao gồm nước, dầu, hóa chất—và cả trong các môi trường khí, hơi, đáp ứng đa dạng nhu cầu của ngành công nghiệp.

Hình 4.4: Van điện từ (nguồn: Internet)

Van có thiết kế phổ biến nhất là dạng hai cổng gồm một cổng vào và một cổng ra, phù hợp cho nhiều ứng dụng điều khiển lưu chất Ngoài ra, van còn có dạng ba cổng, gồm một cổng vào và hai cổng ra, thường được sử dụng trong các hệ thống phân chia dòng chảy Các hệ thống hiện đại ngày nay thường sử dụng nhiều van điện từ để ghép lại với nhau, nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và kiểm soát chính xác lưu lượng.

Hình 4.5: Cấu tạo van điện từ (nguồn: Internet)

Động cơ điện DC

Động cơ DC, còn gọi là động cơ một chiều, được sử dụng trong các thiết bị hoạt động bằng điện một chiều Trong những năm gần đây, động cơ điện một chiều đã có những bước tiến lớn trong ngành công nghiệp sản xuất quạt trần, mở ra nhiều ứng dụng mới trong lắp đặt quạt trần hiện đại Khác biệt với các loại động cơ khác, động cơ DC tiêu thụ điện năng thấp hơn, giúp tiết kiệm năng lượng cho người dùng Ngoài ra, động cơ DC còn có khối lượng nhẹ, phù hợp với mọi gia đình, mang lại sự tiện ích và tiết kiệm chi phí.

Động cơ DC tiêu thụ ít điện năng hơn so với động cơ AC nhờ chỉ cần cấp điện cho Stato mà không cần cấp điện cho cả Roto và Stato, giúp tiết kiệm khoảng 70% năng lượng Cấu tạo của động cơ điện một chiều gồm hai phần chính là phần tĩnh và phần động, tạo nên cấu trúc phù hợp cho nhiều ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao và tiết kiệm điện năng.

- Phần tĩnh hay stato hay cò̀n gọi là phần kích từ động cơ, là bộ phận sinh ra từ trường nó gồm có:

Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ là thành phần quan trọng trong động cơ sử dụng nam châm điện để kích từ Mạch từ thường được chế tạo từ các vật liệu bền như thép đúc hoặc thép đặc, giúp đảm bảo hiệu quả từ thông Dây quấn kích thích (hay còn gọi là dây quấn kích từ) được làm bằng dây điện từ chất lượng cao, và các cuộn dây điện từ này được mắc nối tiếp để tạo ra trường từ ổn định, nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.

Cực từ chính là bộ phận tạo ra từ trường trong động cơ điện, gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt, giúp sinh ra từ trường mạnh mẽ để hoạt động Lõi sắt cực từ được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện hoặc thép cacbon, dày từ 0.5 đến 1mm, được ép chặt và tán đều để tăng độ từ dẫn Trong các động cơ nhỏ, có thể sử dụng thép khối để tận dụng tối đa khả năng tạo từ trường Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy bằng các bulông chắc chắn để đảm bảo độ ổn định trong quá trình vận hành.

Dây quấn kích từ được làm bằng dây đồng bọc cách điện, mỗi cuộn dây đều được cách điện kỹ lưỡng thành từng khối và tẩm sơn chống điện Các cuộn dây này được đặt trên các cực từ, đảm bảo cách điện tốt để tăng độ bền và hiệu quả hoạt động của máy Các dây quấn kích từ này luôn được kết nối liên tiếp, tạo thành mạch kích từ chắc chắn, đảm bảo cung cấp dòng điện ổn định cho máy điện từ.

Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính trong máy Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối để đảm bảo tính từ đặc trưng Trên thân cực từ phụ, người ta gắn dây quấn giống như dây quấn của cực từ chính để tạo ra từ trường cần thiết Cực từ phụ được cố định vào vỏ máy bằng các bulông chắc chắn, đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình hoạt động.

Gông từ là bộ phận dùng để nối các cực từ trong máy điện, đồng thời làm vỏ bảo vệ cho thiết bị Trong các động cơ điện nhỏ và vừa, gông từ thường được làm từ thép dày uốn và hàn lại để đảm bảo độ chắc chắn Đối với các máy điện lớn, gông từ thường được đúc bằng thép để tối ưu về độ bền và khả năng chịu tải Ngoài ra, trong các động cơ điện nhỏ, gang cũng thường được sử dụng để làm vỏ máy, giúp giảm chi phí sản xuất và tăng tính chống va đập.

Nắp máy giúp bảo vệ máy khỏi các vật ngoại lai gây hư hỏng dây quấn, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng tránh chạm vào điện Trong các máy điện nhỏ và vừa, nắp máy còn đóng vai trò làm giá đỡ ổ bi, hỗ trợ hoạt động của máy Thường thì nắp máy được làm bằng gang để đảm bảo độ bền và chịu lực tốt.

Cơ cấu chổi than nhằm đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài một cách hiệu quả Nó bao gồm chổi than đặt trong hộp chổi than, được tạo áp lực nhờ một lò xo tì chặt lên cổ góp để duy trì tiếp xúc tốt Hộp chổi than cố định trên giá chổi than và cách điện với giá để đảm bảo an toàn Giá chổi than có thể quay được nhằm điều chỉnh vị trí chổi than chính xác, sau đó cố định lại bằng vít để đảm bảo hoạt động ổn định của bộ phận.

- Phần quay hay rôto: Bao gồm những bộ phận chính sau: +) Phần sinh ra sức điện động gồm có:

Mạch từ được làm bằng vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với nhau Trên mạch từ có các rãnh để lồng dây quấn phần ứng.

Cuộn dây phần ứng gồm nhiều bối dây nối với nhau theo một quy luật nhất định, tạo thành các vòng dây liên kết chặt chẽ Mỗi bối dây có nhiều vòng dây, với các đầu dây được nối tới các phiến đồng gọi là phiến góp, giúp truyền dòng điện hiệu quả Các phiến góp này được ghép cách điện với nhau và cách điện với trục củ motor hoặc máy móc, tạo thành cổ góp hoặc vành góp, đảm bảo an toàn và độ bền của hệ thống điện.

Tỳ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sát vào thành cổ góp nhờ lò̀ xo.

Lõi sắt phần ứng chủ yếu dùng để dẫn từ trong các động cơ điện, thường làm từ thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây ra Trên lá thép có hình dạng rãnh để đặt dây quấn sau khi ép lại, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ Đối với các động cơ trung bình trở lên, người ta còn dập các lỗ thông gió dọc trục trên lõi sắt để tạo điều kiện làm mát khi máy hoạt động Trong các động cơ lớn hơn, lõi sắt được chia thành các đoạn nhỏ, giữa các đoạn có khe hở thông gió nhằm giúp làm nguội dây quấn và lõi sắt hiệu quả hơn Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục, còn trong các động cơ lớn, giữa trục và lõi sắt thường có đặt giá rôto để tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm trọng lượng của rôto.

Dây quấn phần ứng là phần tạo ra suất điện động khi có dòng điện chạy qua, thường làm bằng dây đồng ép cách điện Trong máy điện công suất nhỏ dưới vài kW, dây quấn phần ứng thường có tiết diện tròn, trong khi các máy điện vừa và lớn sử dụng dây tiết diện chữ nhật, được cách điện cẩn thận và lắp đặt trong rãnh của lõi thép Để ngăn chặn dây quấn bị văng ra do lực li tâm khi quay, người ta sử dụng nêm hoặc đai chặt ở miệng rãnh; các nêm này có thể làm từ tre, gỗ hoặc bakelit để đảm bảo độ chắc chắn và an toàn cho máy vận hành.

Cổ góp là bộ phận gồm nhiều phiến đồng được mạ cách điện bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2 mm, hợp thành dạng hình trục tròn, với hai đầu trục dùng hai hình ốp chữ V ép chặt Các thành phần này được cách điện bằng mica ở giữa vành ốp với trụ tròn, giúp đảm bảo an toàn và độ bền của cổ góp Đuôi vành góp cao lên một chút để thuận tiện trong việc hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp, góp phần nâng cao hiệu quả kết nối và sửa chữa.

Khi xem xét các loại động cơ điện một chiều và máy phát điện một chiều, người ta phân loại dựa trên cách kích thích từ của các động cơ này Có bốn loại động cơ điện một chiều phổ biến thường được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật, gồm động cơ chổi than, động cơ không chổi than, động cơ có mạch kích thích riêng và động cơ tổng hợp Việc hiểu rõ đặc điểm của từng loại giúp lựa chọn phù hợp cho từng mục đích sử dụng, nâng cao hiệu suất hoạt động và độ bền của thiết bị.

+) Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Phần ứng và phần kích từ được cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ.

+) Động cơ điện một chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ được mắc song song với phần ứng.

+) Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ được mắc nối tếp với phần ứng.

Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp bao gồm hai cuộn dây kích từ: một cuộn mắc song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động Ưu điểm của động cơ DC là khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt và mômen xoắn cao, thích hợp cho các ứng dụng cần điều chỉnh tốc độ chính xác Tuy nhiên, nhược điểm của loại động cơ này là cấu tạo phức tạp hơn, đòi hỏi bảo trì định kỳ và chi phí mua ban đầu cao hơn so với các loại động cơ khác.

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Giới thiệu về PLC S7-1200 và Tia Portal

- Năm 2009, Siemens ra dò̀ng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-

200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

S7-1200 là dòng bộ điều khiển lập trình PLC nhỏ gọn, phù hợp để kiểm soát đa dạng các ứng dụng tự động hóa Với thiết kế tiết kiệm diện tích và chi phí thấp, S7-1200 mang lại giải pháp tự động hóa tối ưu cho doanh nghiệp Tập lệnh mạnh mẽ giúp nâng cao hiệu suất vận hành và đảm bảo tính linh hoạt trong các hệ thống tự động Đây chính là lựa chọn hoàn hảo cho các dự án tự động hóa yêu cầu hiệu quả cao và chi phí hợp lý.

- S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:

Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC.

The S7-1200 features "know-how protection" to safeguard your special blocks It includes a PROFINET port supporting Ethernet and TCP/IP standards, ensuring reliable network communication Additionally, the system can be expanded with open communication modules that connect via RS485 or RS232 interfaces for versatile connectivity.

Phần mềm lập trình cho PLC S7-1200 là Step7 Basic, hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình chính gồm FBD, LAD và SCL Đây là phần mềm phổ biến và tiện ích, được tích hợp trong môi trường TIA Portal của Siemens, giúp dễ dàng lập trình và vận hành hệ thống tự động hóa một cách hiệu quả.

- Dò̀ng sản phẩm PLC S7-1200 có nhiều CPU khác nhau như: CPU 1211, CPU

Các dòng CPU như 1212, 1214, 1215 được phân biệt bằng các ký hiệu như AC/DC/Ply hay DC/DC/DC, thể hiện nguồn cấp, dạng cổng vào hoặc cổng ra của CPU Mỗi CPU có bộ nhớ làm việc riêng, chu kỳ lệnh, cổng truyền thông và các khối chức năng như tổ chức chương trình OB, phù hợp với từng ứng dụng và hệ thống Việc lựa chọn loại CPU phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu về tốc độ xử lý và mức giá thành, đảm bảo tối ưu hiệu suất và chi phí cho hệ thống.

Trong các dòng CPU của PLC S7-1200, ký hiệu sau tên CPU phản ánh đặc điểm kỹ thuật của từng model, ví dụ như CPU 1214C DC/DC/DC, với nguồn cấp 24VDC và ngõ ra transistor, phù hợp cho điều biến độ rộng xung và xuất xung tốc độ cao nhờ vào khả năng điều biến nhanh Tuy nhiên, ưu điểm của ngõ ra transistor là chỉ hoạt động với nguồn điện 24VDC và cần relay đệm để sử dụng với các cấp điện áp khác, trong khi ngõ ra relay có thể chọn nhiều cấp điện áp khác nhau nhưng không phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ cao hay điều biến xung chính xác Các module mở rộng của PLC S7-1200 giúp nâng cao khả năng mở rộng và linh hoạt trong quá trình điều khiển, đáp ứng tốt các yêu cầu của hệ thống tự động hóa hiện đại.

Để tăng tính linh động trong ứng dụng thực tế, các bộ điều khiển PLC thường được thiết kế không cố định về cấu hình, bằng cách chia nhỏ thành các module Số lượng module sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu của từng bài toán, nhưng luôn phải có module chính là module CPU Ngoài ra, các module còn lại gồm các module nhận truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển và các module chức năng chuyên dụng như PID, điều khiển động cơ, gọi chung là các module mở rộng nhằm nâng cao khả năng tùy biến và mở rộng của hệ thống.

Bảng 5.4: Module Analog S7-1200 c) Các tập lệnh cơ bản trong PLC S7-1200 Các tiếp điểm ladder (LAD)

Hình 5.2: Tiếp điểm thường mở và tiếp điểm thường đóng (nguồn: Internet)

Bảng 5.5: Tiếp điểm đầu vào

Thông số Kiểu dữ liệu Miêu tả

IN Bool Bit được gán giá trị

- Tiếp điểm thường hở NO (Normally Open) được đóng lại (ON) khi giá trị bit được gán bằng 1.

- Tiếp điểm thường đóng NC (Normally Closed) được đóng lại (ON) khi giá trị bit được gán bằng 0.

- Các tiếp điểm được nối nối tiếp sẽ tạo ra mạch logic AND.

- Các tiếp điểm được nối song song sẽ tạo ra mạch logic OR.

Cuộn dây ngõ ra (LAD)

Hình 5.3: Cuộn dây ngõ ra và ngõ ra đảo (nguồn: Internet)

Thông số Kiểu dữ liệu Miêu tả

OUT Bool Bit được gán giá trị

- Nếu có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra được đặt lên 1.

- Nếu không có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra, bit ngõ ra được đặt về 0.

- Nếu có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra được đặt về 0.

- Nếu không có luồng tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ ra được đặt lên 1.

S và R: Set và Reset 1 bit

- Khi lệnh S (Set) được kích hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT được đặt lên 1.

- Khi lệnh S không được kích hoạt, ngõ ra OUT không bị thay đổi.

- Khi lệnh R (Reset) được kích hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT được đặt về 0.

- Khi lệnh R không được kích hoạt, ngõ ra OUT không bị thay đổi.

- Những lệnh này có thể được đặt tại bất cứ vị trí nào trong mạch.

Hình 5.4: Các lệnh Set, Reset (nguồn: Internet)

Bảng 5.7: Lệnh Set và Reset

Thông số Kiểu dữ liệu Miêu tả

IN Bool Vị trí bit được giám sát

OUT Bool Vị trí bit được đặt hoặc đặt lại

RS và SR: các mạch chốt của bit set trội và reset trội

Hình 5.5: Lệnh Reset và Set ưu tiên (nguồn: Internet)

- RS là một mạch chốt set trội mà set chiếm ưu thế Nếu tín hiệu set (S1) và reset

- (R) đều là đúng, địa chỉ ngõ ra OUT sẽ bằng 1.

- SR là một mạch chốt reset trội mà reset chiếm ưu thế Nếu tín hiệu set

- reset (R1) đều là đúng thì địa chỉ ngõ ra OUT sẽ là 0.

- Thông số OUT định rõ địa chỉ bit được set hay reset Ngõ ra OUT tùy chọn (Q) phản ánh trạng thái tín hiệu của địa chỉ OUT.

Bảng 5.8: Lệnh Set và Reset ưu tiên

Thông số Kiểu dữ liệu Miêu tả

S, S1 Bool Ngõ vào set; số “1” biểu thị sự ưu thế

R, R1 Bool Ngõ vào reset; số “1” biểu thị sự ưu thế

OUT Bool Ngõ ra của bit được gán “OUT”

Q Bool Trạng thái kèm theo của bit “OUT”

Các bộ định thời (Timer).

Ta sử dụng các lệnh định thời để tạo ra các trì hoãn thời gian được lập trình.

- TP: bộ định thì xung phát ra một xung với bề rộng xung được đặt trước.

- TON: ngõ ra của bộ định thì ON – delay Q được đặt lên ON sau một sự trì hoãn thời gian đặt trước.

- TOF: ngõ ra Q của bộ định thì OFF – delay được đặt lại về OFF sau một sự trì hoãn thời gian đặt trước.

TONR là ngõ ra bộ định thì có khả năng nhớ trạng thái ON, giúp delay được đặt lên ON sau một khoảng thời gian trì hoãn Thời gian trôi qua trong quá trình định thì được tích lũy qua nhiều giai đoạn, cho đến khi ngõ vào R được kích hoạt để đặt lại thời gian trôi qua, đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống điều khiển.

- RT: đặt lại một bộ định thì bằng cách xóa dữ liệu thời gian được lưu trữ trong khối dữ liệu tức thời của bộ định thì xác định.

Bảng 5.8: Thông số PT và IN của Timer

Bộ định thì Những thay đổi trong các thông số PT và IN

Thay đổi PT không có ảnh hưởng trong khi bộ định thì vận hành.

TP Thay đổi IN không có ảnh hưởng trong khi bộ định thì vận hành.

Thay đổi PT không có ảnh hưởng trong khi bộ định thì vận hành.

Thay đổi IN sang “FALSE”, trong khi bộ định thì vận hành, sẽ đặt lại

TON và dừng bộ định thì.

Thay đổi PT không có ảnh hưởng trong khi bộ định thì vận hành.

Thay đổi IN sang “TRUE”, trong khi bộ định thì vận hành, sẽ đặt lại

TOF và dừng bộ định thì.

Thay đổi PT không có ảnh hưởng trong khi bộ định thì vận hành, nhưng có ảnh hưởng khi định thì khôi phục lại.

Khi TONR thay đổi IN sang “FALSE”, bộ định thì vẫn hoạt động bình thường nhưng sẽ dừng và không đặt lại bộ định thì Việc này giúp duy trì hoạt động của hệ thống mà không ảnh hưởng đến quá trình vận hành, đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quản lý dữ liệu.

“TRUE” sẽ làm bộ định thì bắt đầu tính toán thời gian từ giá trị thời gian được tích lũy.

Trong hệ thống, giá trị PT (thời gian đặt trước) và ET (thời gian đã trôi qua) được lưu trữ dưới dạng số nguyên double có dấu, biểu thị bằng hàng mili giây để đảm bảo độ chính xác cao Dữ liệu TIME sử dụng bộ định danh T# và có thể được nhập vào như một đơn vị thời gian thuần túy, giúp quản lý thời gian hiệu quả trong các ứng dụng tự động hóa và điều khiển công nghiệp.

“T#200ms” hay như các đơn vị thời

Bảng 5.9: Giá trị Time cho phép

Kiểu dữ liệu Kích cỡ Phạm vi số hợp lệ

T#-24d_20h_31m_23s_648ms đến TIME 32 bit T#24d_20h_31m_23s_647ms – 2.147.483.648 ms đến +

Hình 5.6: Giản đồ TP (nguồn: Internet)

Hình 5.7: Giản đồ TON (nguồn: Internet)

Hình 5.8: Giản đồ TOFF (nguồn: Internet)

Hình 5.9: Giản đồ TONR (nguồn: Internet)

Ta sử dụng các lệnh bộ đếm để đếm các sự kiện chương trình bên trong và các sự kiện xử lý bên ngoài:

- CTU: bộ đếm đếm lên.

- CTD: bộ đếm đếm xuống

- CTUD: bộ đếm đếm lên và xuống.

L ự a chọn kiểu dữ liệu giá trị đếm từ danh sách thả xuống dưới tên hộp.

Ta tạo ra một “Counter name” riêng chỉ định Data Block bộ đếm và miêu tả mục đích của bộ đếm này trong chu trình.

Bảng 5.10: Thông số CU, CD, CTUD

Thông số Kiểu dữ liệu Miêu tả

CU, CD Bool Đếm lên hay đếm xuống, bởi một lần đếm

R (CTU, CTUD) Bool Đặt lại giá trị đếm về 0

LOAD (CTD, CTUD) Bool Nạp điều khiển cho giá trị đặt trước

PV USInt, UInt, UDInt Giá trị đếm đặt trước

Q, QU Bool Đúng nếu CV >= PV

QD Bool Đúng nếu CV