BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Thiết kế, mô phỏng và chế tạo máy gấp khung dây song song điều khiển bằng PLC MỤC LỤC MỤC LỤC… 4 DANH MỤC HÌNH ẢNH 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẤP KHUNG DÂY 8 1.1. Lý do chọn đề tài 8 1.2. Phân tích nguyên lý và nêu ra ý tưởng 9 1.2.1. Khảo sát cơ cấu bẻ thép bằng tay 9 1.2.2. Khảo sát máy bẻ thép dùng thủy lực bán tự động 10 1.2.3. Khảo sát máy bẻ thép cơ khí hóa 12 1.2.4. Khảo sát máy bẻ thép dùng thủy lực tự động 13 1.2.5. Đưa ra ý tưởng cho máy mới 15 CHƯƠNG 2. MÁY GẤP KHUNG DÂY SONG SONG 18 2.1. Cơ sở lí thuyết các phần tử hệ thống khí nén 18 2.1.1. Van khí nén 18 2.1.2. Xylanh 21 2.2. Cơ sở lý thuyết các phần tử điện và sơ đồ điện. 24 2.2.1. Aptomat 24 2.2.2. Role điện từ 25 2.2.3. Công tắc hành trình 27 2.3. Giới thiệu khái quát về cấu tạo của bộ PLC của hãng Siemens 30 CHƯƠNG 3. BẢN THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 32 3.1. BẢN THIẾT KẾ 32 3.2. Mô hình thực nghiệm 32 3.3. Số liệu chạy thực nghiệm 33 KẾT LUẬN.. 34
Phân tích nguyên lý và nêu ra ý tưởng
Khảo sát cơ cấu bẻ thép bằng tay
Cơ cấu bẻ thép bằng tay có thể bẻ được những hình dạng như:
Khung chữ L Khung chữ U Khung kín Khung cong
Hình 1.2: Hình dạng thép có thể bẻ
Hình 1.3: Bàn bẻ thép bằng tay
Hình 1.4: Sơ đồ cơ cấu bẻ thép bằng tay
1-Dây thép 2-Chốt tác dụng lực 3-Chốt tì
Nguyên lý hoạt động áp dụng với khung dây kín:
Phôi được đặt vào rãnh và giới hạn bằng tấm chắn để giữ cố định vị trí Ban đầu, thép được đặt nhô ra một đoạn để con lăn tác dụng lực có thể chạm vào phôi, đảm bảo quá trình bẻ chính xác Sau đó, người thao tác dùng tay kéo và bẻ phôi một góc 90 độ để tạo hình ban đầu Tiếp đến, phôi được tháo ra, đặt ngược lại sao cho góc vừa bẻ nằm trên và khớp vào chốt tùy chỉnh kích thước, nhằm đo đạc chính xác kích thước của khung cần bẻ Người thực hiện lại thao tác bẻ 90 độ bằng tay cầm để tạo thành hình dạng mong muốn Các bước này được lặp lại nhiều lần để hoàn thiện khung dây theo thiết kế yêu cầu.
Phân tích ưu nhược điểm:
Dễ chế tạo, dễ dàng thao tác
Độ chính xác của khung thép phụ thuộc vào tay nghề của người thợ
Thời gian bẻ lâu dẫn đến chi phí nhân công cao
Chỉ bẻ được thép có tiết diện nhỏ vì dùng sức người
Khảo sát máy bẻ thép dùng thủy lực bán tự động
Hình 1.5: Máy bẻ thép thủy lực bán tự động
Hình 1.6: Sơ đồ máy bẻ thép thủy lực bán tự động 1: Xi lanh thủy lực 2: Chốt tì 3: Dây thép
Máy bẻ thép thủy lực hoạt động tương tự như máy bẻ thép bằng tay nhưng nổi bật hơn nhờ sử dụng hệ thống thủy lực mạnh mẽ Quá trình giúp bẻ thép diễn ra dễ dàng và chính xác hơn, chỉ cần đặt thép đúng vị trí rồi ấn nút để xi lanh thủy lực đẩy ra, tạo ra thao tác bẻ cong thép nhanh chóng và tiết kiệm công sức Đây là giải pháp lý tưởng cho các công trình xây dựng cần sự linh hoạt và năng suất cao trong việc gia công thép.
Phân tích ưu nhược điểm
Bẻ được nhiều loại thép có tiết diện khác nhau
Vẫn còn mất nhiều thời gian
Khảo sát máy bẻ thép cơ khí hóa
Hình 1.7: Máy bẻ thép cơ khí hóa
Hình 1.8: Sơ đồ máy bẻ thép cơ khí hóa1: Chốt tác dụng lực 2: Thanh thép 3: Chốt tì 4: Bàn quay
5: Bánh răng 6: Hộp giảm tốc 7: Khớp nối 8: Động cơ
Mômen xoắn được truyền từ động cơ đến bàn quay qua hộp giảm tốc, tạo nguồn động lực chính cho hệ thống Khi bàn quay hoạt động, chốt tác lực sẽ tác dụng lực lên thanh thép, gây ra hiện tượng bẻ cong của thanh thép đó Quá trình này diễn ra nhờ cơ chế truyền động và tác dụng lực liên tục của hệ thống, đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả.
Phân tích ưu nhược điểm
Dễ dàng sử dụng với việc sử dụng nguồn điện gia đình 220v
Bẻ được loại thép có tiết diện lớn
Vẫn còn mất nhiều thời gian
Khảo sát máy bẻ thép dùng thủy lực tự động
Máy thủy lực nâng cấp với nguyên lý hoạt động giống cơ cấu thủ công nhưng được cải tiến bằng cách sử dụng nguồn điện 1 pha và bơm thủy lực chạy bằng điện, giúp giảm khó khăn trong việc thao tác bằng tay chân Thiết bị tích hợp các cơ cấu hiện đại như hệ thống điều khiển điện tử và các bộ phận tự động, nâng cao hiệu suất làm việc và độ chính xác Đây là giải pháp tối ưu khắc phục các hạn chế của phương pháp thủ công truyền thống, phù hợp cho nhiều ứng dụng công nghiệp và xây dựng.
Cơ cấu cấp và duỗi phôi
Cơ cấu kéo phôi có tích hợp bộ đếm encoder
Cơ cấu bẻ dùng thủy lực
Cơ cấu cắt thép dùng thủy lực đã được nâng cấp thành hệ thống tự động hóa hiện đại, tích hợp điều khiển PLC để tối ưu hóa quá trình vận hành Hệ thống này còn được điều khiển gián tiếp thông qua màn hình HMI giúp người dùng dễ dàng thao tác và kiểm soát trong quá trình cắt thép Nhờ vào công nghệ tự động hóa tiên tiến, máy cắt thép thủy lực mang lại hiệu suất làm việc cao, chính xác và linh hoạt hơn bao giờ hết.
Hình 1.9: Máy bẻ thép dùng thủy lực tự động
Hình 1.10: Sơ đồ máy bẻ thép tự động
1: Con lăn 2: Bánh răng 3: Xi lanh thủy lực 4: Thanh thép 5: Chốt tì
Phôi được đưa vào hệ thống duỗi, tiếp theo là cơ cấu kéo đi qua cơ cấu cắt và đến cơ cấu bẻ Khi cơ cấu bẻ hoàn tất việc bẻ một cạnh, cơ cơ kéo sẽ kéo phôi và đếm kích thước cần bẻ Sau khi đo đúng kích thước mong muốn, cơ cấu kéo dừng lại, và cơ cấu bẻ tiếp tục thực hiện thao tác bẻ Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi đạt được hình dạng chính xác như mong muốn.
Với máy này ta có thể bẻ được nhiều hình dạng khung thép theo ý muốn như hình vuông, tam giác, lục giác, …
Phân tích ưu nhược điểm
Thời gian bẻ nhanh dẫn đến tiết kiệm chi phí nhân công
Có độ chính xác cao
Tốn nhiều chi phí bảo dưỡng và sửa chữa
Đưa ra ý tưởng cho máy mới
Đưa ra ý tưởng cho máy mới
Chúng tôi nhận thấy việc sử dụng cơ cấu bẻ bằng tay gây vất vả và chi phí cao của các máy mới Do đó, chúng tôi đã đề xuất ý tưởng thiết kế “Máy gấp khung dây song song điều khiển bằng PLC” nhằm nâng cao hiệu quả, giảm công sức vận hành và giảm thiểu chi phí sản xuất Sản phẩm này giúp tự động hóa quá trình gấp khung dây với độ chính xác cao, đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện đại Thiết kế tiện lợi, dễ vận hành của máy sẽ góp phần nâng cao năng suất và giảm thiểu sự cố trong quá trình thao tác.
Hình 1.11: Sơ đồ máy gấp khung dây song song 1-Xi lanh gấp ngoài 4-Xi lanh kẹp 2-Xi lanh gấp trong 5-Thanh thép 3-Xi lanh gấp giữa 6-Chốt tì
Hình 1.12: Sơ đồ máy thiết kế
Khi máy nén khí bật và các cuộn hút chưa có điện, các xi lanh gấp ngoài, gấp trong, gấp giữa, kẹp và xi lanh đẩy phôi đều ở trạng thái thụt vào, giúp đảm bảo an toàn và chuẩn bị hoạt động Trong khi đó, các xi lanh chốt tì ngoài và chốt tì trong lại đang trong trạng thái đẩy ra, sẵn sàng cho quá trình vận hành tiếp theo.
Khi cuộn hút CH6 có điện van điều khiển xi lanh kẹp sẽ mở và khi đó pittong của xi lanh kẹp sẽ đẩy lên và kẹp lấy phôi.
Khi pittong xi lanh kẹp gặp công tắc hành trình CTHT7, cuộn hút CH1 có điện sẽ kích hoạt van điều khiển xi lanh gấp ngoài mở ra, đẩy pittong của xi lanh gấp ngoài lên để uốn thép Khi pittong gặp công tắc hành trình CTHT1, cuộn hút CH1 mất điện, khiến pittong gấp ngoài thu về và xi lanh chốt tì ngoài cũng được phản hồi, đảm bảo quá trình uốn thép diễn ra chính xác.
Khi pittong gấp ngoài thu về gặp công tắc hành trình CTHT2, cuộn hút CH2 mở van cấp khí, giúp pittong xi lanh gấp trong đẩy ra và bẻ thép Tiếp theo, khi pittong xi lanh gấp trong đẩy ra gặp công tắc hành trình CTHT3, pittong sẽ thu về, đồng thời xi lanh chốt tì trong thụt xuống, hoàn thành chu trình hoạt động tự động của hệ thống.
Khi pittong xi lanh gấp trong thu về gặp công tắc hành trình CTHT4, cuộn hút của van CH3 sẽ có điện, giúp van mở và pittong xi lanh gấp giữa đi lên để bẻ thép Khi pittong xi lanh gấp giữa đi lên gặp công tắc hành trình CTHT5, cuộn hút CH3 sẽ ngắt điện, làm pittong xi lanh gấp giữa thu về Hệ thống này hoạt động theo chu trình tự động, đảm bảo quá trình uốn thép diễn ra chính xác và an toàn.
Hành trình đẩy phôi ra
Khi pittong xi lanh gấp giữa thu về gặp công tắc hành trình CTHT6, cuộn hút CH6 sẽ ngắt điện, khiến xi lanh kẹp thu về Đồng thời, cuộn hút CH7 sẽ có điện, đẩy pittong xi lanh đẩy phôi lên và ra ngoài Sau quá trình hoạt động, các pittong xi lanh sẽ trở về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo.
MÁY GẤP KHUNG DÂY SONG SONG
Cơ sở lí thuyết các phần tử hệ thống khí nén
Van khí nén, còn gọi là van đảo chiều khí nén, là thiết bị hoạt động dựa trên lực đẩy của khí nén để tự động điều chỉnh hướng dòng khí Nó được điều khiển bằng cơ hoặc điện giúp mở hoặc đóng các cửa van nhanh chóng và chính xác Van khí nén đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp khí nén cho các thiết bị vận hành hiệu quả, đảm bảo hoạt động liên tục và ổn định của hệ thống khí nén.
Hình 2.13: Van khí nén 5/2
Van khí nén điện từ 5/2 được cấu tạo bởi 2 phần đó là phần điện coil và phần thân van van với 5 cổng làm việc Cụ thể như sau:
Cấu tạo van điện từ khí nén 5/2 gồm 2 phần
Cổng vào: Cổng vào tương ứng với cổng số 1 Đây là cổng có vai trò cấp khí.
Cổng ra: Cổng ra của van tương ứng với cổng số 2 và số 4
Cửa xả: Van có 2 cửa xả cho 2 trạng thái tương ứng với cổng số 3 và số 5.
Phần coil điện là bộ phận chính tiếp nhận nguồn điện từ bên ngoài để giúp van hoạt động hiệu quả Hiện nay, có hai loại coil phổ biến sử dụng nguồn 24V hoặc 220V, đáp ứng đa dạng nhu cầu lắp đặt trong các hệ thống điều khiển tự động.
Hình 2.14: Cấu tạo bên trong và kí hiệu van 5/2
Van điện từ khí nén AIRTAC 4V210-08 là loại van khí nén 5/2 có 5 cổng 2 vị trí và 1 đầu coil điện, thường được dùng để điều khiển xi lanh khí nén.
- Kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6).
- Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa.
- Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí (1 đầu coil điện)
- Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)
- 4V210-08 là loại van khí nén 5/2 có 1 đầu coil điện (Ren 13mm)
Nguyên lý hoạt động van khí nén 5/2
Van khí nén điện từ 5/2 ở trạng thái bình thường (van đóng) cho phép thông qua giữa cửa số 1 và cửa số 2, đảm bảo hoạt động của hệ thống khí nén Khi đó, cửa sổ số 4 mở kết nối với cửa số 5 để đảm bảo luồng khí thuận tiện Đồng thời, cửa số 3 sẽ bị chặn lại, ngăn không cho dòng khí đi qua, giúp duy trì trạng thái ổn định của hệ thống khí nén.
Hình 2.15: Van 5/2 khi chưa có khí
Khi van được cung cấp khí nén, các cửa của van sẽ mở hoàn toàn, tạo điều kiện cho sự thay đổi về mối quan hệ giữa các cửa van Cụ thể, cửa số 1 và cửa số 4 sẽ nối thông với nhau, dẫn đến hiện tượng đảo chiều trong hệ thống Đồng thời, cửa số 2 sẽ kết nối với cửa số 3, còn cửa số 5 sẽ bị chặn lại, đảm bảo quy trình hoạt động của van diễn ra chính xác.
Hình 2.16: Van 5/2 khi cho khí vào
Vai trò van khí nén điện từ 5/2
Van khí nén 5/2 hiện đang được nhiều người tiêu dùng ưu tiên lựa chọn nhờ tính năng hiện đại và độ bền cao, phù hợp cho các ứng dụng khí nén trong công nghiệp Loại van này chủ yếu dùng để đóng mở và phân chia dòng khí nén từ máy nén khí trong hệ thống của các nhà máy công nghiệp ngày nay Bên cạnh đó, van khí nén điện từ 5/2 còn được thiết kế tích hợp với các thiết bị máy móc công nghiệp như máy dệt, máy phun xốp, giúp nâng cao hiệu quả vận hành và tiết kiệm thời gian.
Xi lanh khí nén là động cơ khí nén chuyển động thẳng, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành năng lượng chuyển động thẳng, tạo lực và quãng đường Các loại xi lanh phổ biến bao gồm xi lanh tác động đơn và xi lanh tác động kép, với kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và tiết kiệm không gian Ngoài ra, còn có các loại xi lanh đặc biệt như xi lanh vươn xa, xi lanh nhiều cấp, xi lanh phân tầng và xi lanh dẫn hướng tuyến tính, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau Loại xi lanh có cần pít tông là phổ biến nhất trên thị trường, được sản xuất theo các tiêu chuẩn quốc tế như CETOPRP 43P, DIN/ISO 6431, VDMA 24562-1 và 24562-2 nhằm đảm bảo chất lượng và độ bền.
Hình 2.17: Xylanh khí nén
Cấu tạo thành phần của xylanh
Trong các loại xi lanh khí nén ứng dụng trong kỹ thuật, pít tông đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực và chuyển động Xi lanh tác động đơn, sử dụng pít tông để khí nén tác động lên một phía, giúp thực hiện các quá trình chuyển động cần thiết Hành trình của pít tông thường được hỗ trợ bởi các yếu tố đàn hồi hoặc lực cản như trọng lực, nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động của xi lanh Dưới đây là hình ảnh giới thiệu các chi tiết cơ bản của xi lanh tác động đơn, giúp hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại xi lanh này.
Hình 2.18 mô tả sơ đồ cấu tạo của một xi lanh tác động đơn, gồm các thành phần chính như phớt làm kín cần pít tông, vòng hướng dẫn, nắp xi lanh, ống xi lanh, cửa vào khí nén và phớt làm kín pít tông Xi lanh tác động đơn sử dụng khí nén để tạo ra chuyển động, và các bộ phận này làm việc cùng nhau đảm bảo chức năng kín khí cũng như chuyển động trơn tru của pít tông Việc hiểu rõ cấu tạo giúp tối ưu hóa hiệu quả vận hành của hệ thống khí nén trong các ứng dụng công nghiệp.
8- Pít tông 9- Lò xo trả về.
Pít tông và nắp xi lanh của xi lanh khí nén thường được làm từ hợp kim nhôm để giảm trọng lượng và nâng cao hiệu quả Vòng hướng dẫn cần ít bảo trì và có độ ma sát thấp, thường được chế tạo từ vật liệu thiêu kết tự bôi trơn như bột đồng thiêu kết, nylon hoặc teflon Các bộ phận của xi lanh như thân và cần pít tông chủ yếu làm bằng thép, trong đó cần pít tông được tôi cứng và mạ crôm để tăng độ bền và chống mài mòn Đối với các xi lanh cấu trúc nhẹ, các hãng sản xuất thường sử dụng hợp kim nhôm cứng hoặc vật liệu nhân tạo để tối ưu hóa trọng lượng và khả năng hoạt động Trong ngành công nghiệp thực phẩm và hóa học, các nhà sản xuất ngày càng sử dụng nhiều xi lanh chế tạo từ kim loại quý để đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh và độ bền cao.
Hình 2.19: Phương án lắp ráp xi lanh
Để làm kín khe hở giữa pít tông, xi lanh và cần pít tông, người ta sử dụng các phớt làm kín đặc biệt nhằm đảm bảo hệ thống khí nén hoạt động hiệu quả Việc lắp ráp giữa ống xi lanh và nắp xi lanh là phương án phổ biến để kết nối hệ thống truyền động khí nén một cách chính xác và bền bỉ.
- Kết cấu kéo, các nắp xi lanh được kéo căng với nhau và ép chặt vào ống xi lanh theo chiều dọc trục nhờ các bu lông căng
Kết cấu vành nối và ống xi lanh được chế tạo với các rãnh chuyên dụng để lắp đặt dễ dàng và chắc chắn Nắp xi lanh có thiết kế phân chia, giúp dễ dàng bắt chặt và kết nối với vành nối thông qua hệ thống ren Các yếu tố này đảm bảo độ bền và linh hoạt trong quá trình sử dụng, nâng cao hiệu quả và tính an toàn của hệ thống xi lanh.
- Kết cấu ren, nắp xi lanh nối ren với ống xi lanh
Kết cấu của ống xi lanh đạt tính gọn nhẹ, với hai đầu ống có rãnh hoặc có ren giúp dễ dàng lắp đặt và bảo trì Nắp xi lanh được thiết kế chui vào trong ống, sau đó kẹp chặt vào vành nối hoặc bắt ren để đảm bảo an toàn và độ bền của hệ thống.
- Kết cấu mặt đầu, nắp xi lanh được bắt chặt vào mặt đầu xi lanh mỗi bên 4 bu lông Kết cấu này ngày càng được phổ biến
Kết cấu đặc biệt của các xi lanh được thiết kế để đảm bảo khả năng định vị chính xác trên các hệ thống, đồng thời giảm thiểu rủi ro hao mòn và hỏng hóc Các ống xi lanh đắt tiền được liên kết từng phần với nắp xi lanh bằng các phương pháp đặc biệt nhằm tăng tính chắc chắn và độ bền của toàn bộ hệ thống Thiết kế này giúp nâng cao hiệu suất hoạt động, tối ưu hóa tuổi thọ của các bộ phận, đồng thời đảm bảo tính ổn định và chính xác trong quá trình vận hành.
- Ưu điểm cơ bản của các xi lanh có cần pít tông là có nhiều khả năng lắp ráp
- Trên hình giới thiệu 6 kiểu bắt chặt xi lanh thường gặp: lắp chặt bằng chân đế 1; lắp bích mặt đầu 2 và 3; và lắp chốt bản lề 4, 5 và 6.
Một ưu điểm nổi bật của xi lanh có cần pít tông chính là kết cấu dẫn khí nén vào ra dễ dàng, giúp hệ thống vận hành linh hoạt và hiệu quả hơn Ngoài ra, thiết kế này còn cho phép lắp đặt các đầu nối trực tiếp trên nắp xi lanh, tiết kiệm không gian và dễ dàng bảo trì.
Hình 2.20: Các phương án profin cho kết cấu nối ghép mặt đầu
Cơ sở lý thuyết các phần tử điện và sơ đồ điện
2.2.1 Aptomat Định nghĩa: Aptomat là tên thường gọi của thiết bị đóng cắt tự động (cầu dao tự động) Trong tiếng Anh thiết bị đóng cắt là Circuit Breaker (viết tắt là CB). Aptomat có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện Một số dòng Aptomat có thêm chức năng bảo vệ chống dòng rò được gọi là aptomat chống rò hay aptomat chống giật Aptomat đôi khi còn được gọi theo cách ngắn gọn là Át.
Hình 2.21: Aptomat MCB 1 pha 2 cực
Aptomat (MCB hay MCCB) thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang) hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang).
Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính
Khi cắt mạch, tiếp điểm chính mở trước, theo sau là tiếp điểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, giúp bảo vệ tiếp điểm chính khỏi bị hư hại Việc sử dụng tiếp điểm phụ còn nhằm tránh hồ quang cháy lan vào làm tổn thất tiếp điểm chính, đảm bảo an toàn và độ bền của hệ thống điện.
Nguyên lý hoạt động của Aptomat:
Hình 2.22 mô tả nguyên lý hoạt động của aptomat Trong trạng thái bình thường sau khi đóng điện, aptomat giữ tiếp điểm ở trạng thái đóng bằng móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm tiếp điểm động Khi bật aptomat ở trạng thái ON, dòng điện định mức chạy qua cuộn hút điện từ 5 và phần ứng để duy trì hoạt động của thiết bị.
Khi mạch điện quá tải hoặc ngắn mạch, lực hút từ nam châm điện 5 sẽ kéo phần ứng 4 xuống, làm bật nhả móc 3 và móc 5 tự do, góp phần kích hoạt quá trình ngắt mạch Lò xo 1 được thả lỏng, dẫn đến các tiếp điểm của Aptomat mở ra, ngắt dòng điện để bảo vệ hệ thống Hệ thống tự động ngắt mạch giúp đảm bảo an toàn điện và tránh các sự cố nguy hiểm.
2.2.2 Role điện từ Định nghĩa:
Rơ le điện từ hay còn gọi là rơ le trung gian là thiết bị dùng để điều khiển bật tắt các thiết bị điện công suất lớn, giúp bảo vệ mạch điện hiệu quả Thông thường, rơ le điện từ có các loại chân như 5 chân, 8 chân, và 14 chân, tùy thuộc vào mục đích sử dụng Trong đó, phổ biến nhất là rơ le 14 chân được nhiều người lựa chọn vì tính đa dạng trong ứng dụng và dễ dàng tích hợp vào hệ thống điện Việc chọn loại rơ le phù hợp sẽ giúp đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho các thiết bị điện công nghiệp và dân dụng.
Hình 2.23: Role điện từ OMRON MY2N 24VDC
Rơle điện từ bao gồm các bộ phận chính như mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm và vỏ bảo vệ Mạch từ, làm từ vật liệu sắt từ, gồm hai phần chính: phần tĩnh hình chữ và phần động là tấm thép hình chữ U, giúp tạo ra từ trường cần thiết để điều khiển các tiếp điểm Phần động của rơle liên kết cơ khí với tiếp điểm động, cho phép mở hoặc đóng mạch điện một cách tự động, đảm bảo hoạt động chính xác và tin cậy.
Hình 2.24: Cấu tạo role điện từ
- Loại: 8 chân dẹp, có đèn
- Kiểu lắp đặt: Bắt vít, chân cắm, chân hàn
- Tiêu chuẩn: ROHS, UL, CSA, IEC, VDE
Rơ le điện từ hoạt động dựa trên nguyên tắc của Nam châm điện, thường được sử dụng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ và tần số hoạt động lớn Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó sinh ra lực hút điện từ kéo tấm động về phía lõi, kết quả của lực này tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện và nghịch với khoảng cách khe hở mạch từ Khi dòng điện trong cuộn dây nhỏ hơn mức tác động, lực hút vượt trội so với lực kéo của lò xo, khiến tấm động bị hút về phía và làm khe hở mạch từ nhỏ nhất Quá trình này giúp tấm động dứt khoát được hút về phía phần tĩnh, đóng tiếp điểm động vào tiếp điểm tĩnh, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dòng điện hiệu quả.
2.2.3 Công tắc hành trình Định nghĩa:
Công tắc hành trình, còn gọi là công tắc giới hạn hành trình, là thiết bị dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động, đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn Nó có cấu tạo giống công tắc điện thông thường nhưng được tích hợp cần tác động để các bộ phận chuyển động kích hoạt và thay đổi trạng thái tiếp điểm bên trong Công tắc hành trình là loại không duy trì trạng thái, tự trở về vị trí ban đầu khi không còn tác động, giúp kiểm soát quá trình vận hành của các thiết bị cơ khí Thường được sử dụng để đóng cắt mạch trong hệ thống lưới điện hạ áp, công tắc hành trình hoạt động như nút ấn động tác tay nhưng được kích hoạt bởi va chạm của các bộ phận cơ khí, chuyển đổi chuyển động cơ học thành tín hiệu điện chính xác.
Hình 2.25: Công tắc hành trình LXW5
- Loại truyền động: Bánh xe
- Đường kính con lăn: 1cm/ 0.4"
Hình 2.26: Cấu tạo công tắc hành trình
Bộ phận truyền động là thành phần quan trọng của công tắc hành trình, nhằm tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị khác để điều khiển hoạt động Trong một số loại công tắc, bộ phận này được gắn vào đầu thao tác, có vai trò mở hoặc đóng các tiếp điểm, đảm bảo chức năng hoạt động chính xác.
Phần thân công tắc chứa cơ chế tiếp xúc điện, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển dòng điện Trong khi đó, ổ cắm hoặc chân cắm là nơi chứa các đầu vít của tiếp điểm, giúp kết nối chắc chắn với hệ thống dây điện Việc hiểu rõ cấu tạo này giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình lắp đặt và sử dụng thiết bị điện.
Hình 2.27: Nguyên lí làm việc công tắc hành trình
Công tắc hành trình có cấu tạo đơn giản gồm cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC) và chân thường hở (NO) Nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình là khi ở trạng thái bình thường, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC kết nối với nhau, còn khi có lực tác động vào cần, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ mở ra và kết nối với chân NO.
Công tắc hành trình là thiết bị giúp chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu điện để phục vụ cho quá trình điều khiển và giám sát.
Công tắc hành trình là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện trong hệ thống lưới điện hạ áp Nó hoạt động tương tự như nút ấn, nhưng thay vì ấn bằng tay, công tắc hành trình sử dụng cơ chế va chạm của các bộ phận cơ khí để chuyển đổi chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện Đây là thiết bị quan trọng trong hệ thống tự động hóa, giúp đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn của các thiết bị điện.
Giới thiệu khái quát về cấu tạo của bộ PLC của hãng Siemens
Bộ PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản gồm: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện vào/ra và thiết bị lập trình.
Bộ xử lý, hay còn gọi là CPU (Bộ xử lý trung tâm), là thành phần chính chứa bộ vi xử lý Nhiệm vụ của bộ xử lý là biên dịch các tín hiệu vào, thực thi các hoạt động điều khiển dựa trên chương trình lưu trong bộ nhớ của CPU Nó truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra, đảm bảo hoạt động của hệ thống máy tính luôn hiệu quả và chính xác.
Bộ nguồn đảm nhiệm vai trò chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp phù hợp cho vi xử lý, thường là 5V, cũng như cung cấp điện cho các mạch đầu ra và module còn lại với điện áp thường là 24V Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết, sau đó truyền xuống PLC để vận hành hệ thống tự động Các thiết bị lập trình có thể là thiết bị chuyên dụng, thiết bị cầm tay nhỏ gọn hoặc phần mềm cài đặt trên máy tính cá nhân.
- Bộ nhớ là nơi lưu giữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển Các dạng bộ nhớ có thể là RAM, ROM,
EPROM là loại bộ nhớ dự phòng cho RAM, giúp duy trì chương trình trong trường hợp mất điện nguồn Thời gian duy trì dữ liệu phụ thuộc vào từng loại PLC cụ thể Bộ nhớ EPROM còn được thiết kế thành các module dễ dàng mở rộng, phù hợp với các chức năng điều khiển có kích thước khác nhau, có thể cắm thêm để nâng cấp khi cần thiết.
Giao diện vào-ra là nơi bộ xử lý nhận và truyền thông tin từ các thiết bị ngoại vi, đóng vai trò trung tâm trong hệ thống điều khiển tự động Tín hiệu vào có thể xuất phát từ các công tắc, cảm biến nhiệt độ, tế bào quang điện hoặc các thiết bị cảm biến khác để cung cấp dữ liệu cho bộ xử lý Tín hiệu ra được sử dụng để điều khiển các thiết bị như cuộn dây công tắc tơ, rơ le, van điện từ và động cơ nhỏ, giúp điều chỉnh hoạt động của hệ thống Các tín hiệu này có thể là tín hiệu rời rạc, liên tục hoặc logic, phù hợp với các yêu cầu của hệ thống điều khiển tự động.
Hình 2.28: PLC S7-1200 hãng siemens
BẢN THIẾT KẾ VÀ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
BẢN THIẾT KẾ
Sau khi thiết kế các cụm chi tiết thì chúng em đưa ra bản thiết kể hoàn chỉnh
Hình 3.29: Bản thiết kế 3D máy gấp khung dây song song
Số liệu chạy thực nghiệm
Vật liệu Thép CT3 Đường kính 2–4 mm