Nghiên cứu thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động

1. Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động 2. Lý do chọn đề tài: Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật cũng có những bước đột phá mới, đời sống nhân dân ngày càng được nâng cao. Cùng với xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta các hệ thống tự động đã được đưa vào quá trình lao động sản xuất. Tuy nhiên các hệ thống lưu kho ở nước ta vẫn chưa được áp dụng tự động hóa, vẫn còn sử dụng lao động tay chân,.. Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn nên em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động” để giải quyết vấn đề lưu kho tự động ở nước ta. 3. Nội dung chính của đồ án: Chương 1: Tổng quan về đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế hệ thống lưu kho tự động 4. Tài liệu tham khảo dự kiến

ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRÌNH ĐỘ ĐẠI HỌC

Ngành: CNKTDK&TDH Hệ đào tạo: Chính quy

1 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động

2 Lý do chọn đề tài: Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, cuộc

cách mạng khoa học kỹ thuật cũng có những bước đột phá mới, đời sống nhân dân

ngày càng được nâng cao Cùng với xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta

các hệ thống tự động đã được đưa vào quá trình lao động sản xuất Tuy nhiên các hệ

thống lưu kho ở nước ta vẫn chưa được áp dụng tự động hóa, vẫn còn sử dụng lao

động tay chân, Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn nên

em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động” để giải quyết

vấn đề lưu kho tự động ở nước ta

3 Nội dung chính của đồ án:

- Chương 1: Tổng quan về đề tài

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Thiết kế hệ thống lưu kho tự động

4 Tài liệu tham khảo dự kiến

[1] PGS.TS Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế Máy & Chi tiết máy, Nhà Xuất Bản

Khoa Học Và Kỹ Thuật.

[2] PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn

động cơ khí Tập 1, Nhà Xuất Bản Giáo Dục.

5 Thời gian thực hiện đồ án:

- Ngày giao đề tài: Ngày tháng năm 2022

- Ngày nộp quyển: Ngày tháng năm 2023

Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2023

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 14

DANH MỤC BẢNG BIỂU 15

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 16

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG LƯU KHO 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.1.1 Kế hoạch thực hiện 2

1.1.2 Giới thiệu về hệ thống kho lưu trữ tự động 2

1.1.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống lưu kho 3

1.1.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống lưu kho 3

1.1.3.2 Các hệ thống lưu kho hiện nay 4

1.1.3.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho 6

1.2 Nội dung nghiên cứu 8

1.3 Phương pháp thực hiện 8

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 8

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 8

1.4 Giới hạn đề tài 9

1.5 Dự kiến kết quả đạt được 9

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10

2.1 Quy trình thiết kế 10

2.2 Yêu cầu kỹ thuật 10

2.3 Quy trình công nghệ 10

2.4 Sơ đồ khối hệ thống 12

2.4.1 Tính chọn thiết bị 13

2.4.1.2 Khối tín hiệu đầu vào 17

2.4.1.2.1 Cảm biến hồng ngoại 17

2.4.1.2.2 Công tắc hành trình 18

2.4.1.2.3 Nút nhấn điều khiển 19

2.4.1.3 Khối cơ cấu chấp hành 21

2.4.1.3.1 Động cơ giảm tốc một chiều 21

2.4.1.3.2 Động cơ bước 22

2.4.1.4 Khối công suất 25

2.4.1.4.1 Bộ điều khiển động cơ bước 25

2.4.1.4.2 Relay 27

2.4.1.5 Khối nguồn 29

2.4.1.5.1 Nguồn một chiều 29

2.4.1.5.2 Mạch giảm áp 30

2.4.1.5.3 Aptomat 31

2.4.1.5.4 Cầu đấu 32

2.5 Tổng kết các thiết bị cần dùng trong đồ án 34

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG 37

3.1 Thiết kế phần cứng 37

3.1.1 Yêu cầu thiết kế 37

3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 39

3.1.3 Thiết kế mô hình mô phỏng trên phần mềm SolidArt 39

3.1.4 Thiết kế tủ điện trên phần mềm Autocad2022 40

3.2 Thiết kế các sơ đồ điện và hệ thống điều khiển 43

3.2.1 Lưu đồ thuật toán 43

3.2.3 Thiết kế sơ đồ điện mạch động lực trên phần mềm AutoCad 46

3.2.4 Thiết kế hệ thống điều khiển trên phần mềm GX Works 2 47

3.2.4.1 Giới thiệu về GX Work2 47

3.2.4.2 Phân công đầu vào ra của PLC 48

3.2.5 Thiết kế hệ thống giám sát trên phần mềm GT Designer3 49

3.3 Thực nghiệm hệ thống 52

3.3.1 Sản phẩm phần cứng 52

3.3.2 Sản phẩm phần mềm 53

3.4 Kết quả và phương hướng phát triển 54

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤ LỤC VÀ BẢN VẼ 58

STT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

1 AS/RS Automated Storage and

Retrieval System

Hệ thống quản lý xuất nhậphàng hóa tự động

2 Robot S/R Robot Storage and

Controller Thiết bị điều khiển bằng logic

8 AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều

Bảng 1 1: Kế hoạch thực hiện 2

Bảng 2 1: Thông số kĩ thuật PLC FX 1N 40MT 16

Bảng 2 2: Ký hiệu các thiết bị 16

Bảng 2 3: Thông số kỹ thuật cảm biến hồng ngoại E3F-DS10C4 18

Bảng 2 4: Thông số kỹ thuật nút bấm LA38 20

Bảng 2 5: Thông số kỹ thuật động cơ giảm tốc 21

Bảng 2 6: Thông số kỹ thuật động cơ bước trục Y 23

Bảng 2 7: Thông số kích thước động cơ trục X 24

Bảng 2 8: Thông số nguồn điện tương ứng với thiết bị sử dụng 29

Bảng 2 9: Thông số kỹ thuật mạch giảm áp DC LM 2596 31

Bảng 2 10: Khối lượng thiết bị đã sử dụng 34

Bảng 3 1: Các thiết bị cần dùng trong tủ điện 41

Bảng 3 2: Phân công đầu vào của PLC 48

Bảng 3 3: Phân công đầu ra của PLC 48

Bảng 3 4: Phân công đầu ra của PLC 48

Hinh 1 1: Cung cấp và trộn hàng hóa 3

Hinh 1 2: Unit load AS/RS 4

Hinh 1 3: Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini Load AS/RS) 5

Hinh 1 4: Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay) 5

Hinh 1 5: Kho AS/RS 6

Hinh 1 6: Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho 6

Hinh 1 7: Hệ thống băng truyền 7

Hình 2 1: Sơ đồ khối hệ thống 12

Hình 2 2: PLC Mitsubishi FX 1N 40MT 14

Hình 2 3: Sơ đồ đấu nối ngõ ra Source 15

Hình 2 4: Sơ đồ đấu nối ngõ ra Sink 16

Hình 2 5: Kích thước cảm biến 17

Hình 2 6: Thông số kích thước công tắc hành trình dạng bánh gạt 19

Hình 2 7: Công tắc hành trình dạng tay gạt 20

Hình 2 8: Thông số kich thước nút bấm 21

Hình 2 9: Thông số kích thước động cơ giảm tốc 22

Hình 2 10: Động cơ JK57HS56 24

Hình 2 11: Động cơ 60KTYZ 25

Hình 2 12: Driver Step Motor TB6600 26

Hình 2 13: Thông số kích thước bộ điều khiển động cơ bước 27

Hình 2 14: Sơ đồ đấu nối dây giữa Driver TB-6600 và DC Step 28

Hình 2 15: Relay trung gian Omron 29

Hình 2 16: Sơ đồ chân Relay trung gian Omron 29

Hình 2 18: Thông số kích thước mạch giảm áp DC LM2596 32

Hình 2 19: Aptomat LS MCB 2P 33

Hình 2 20: Cầu đấu 34

Hình 3 1: Phần mềm SolidArt 39

Hình 3 2: Cánh tay robot vận chuyển hàng hóa 39

Hình 3 3: Tổng quan về hệ thống 40

Hình 3 4: Bảng vẽ thiết kế tủ điện 41

Hình 3 5: Lưu đồ khởi động hệ thống 43

Hình 3 6: Lưu đồ reset hệ thống 43

Hình 3 7: Lưu đồ nhập kho 44

Hình 3 8: Lưu đồ xuất kho 45

Hình 3 9: Sơ đồ điện mạch điều khiển 46

Hình 3 10: Sơ đồ điện mạch động lực 46

Hình 3 11: Giao diện phần mềm 47

Hình 3 12: Thiết kế giao diện chính của hệ thống 50

Hình 3 13: Thiết kế giao diện màn hình trung tâm điều khiển 51

Hình 3 14: Màn hình điều khiển chế độ Manual 51

Hình 3 15: Mô hình hệ thống lưu kho tự động 52

Hình 3 16: Mặt ngoài của tủ điện 52

Hình 3 17: Tủ điện khi đã hoàn thành 53

Hình 3 18: Màn hình giám sát 53

Hình 3 19: Sản phẩm sau khi thao tác điều khiển 54

MỞ ĐẦU

Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, cuộc cách mạng khoahọc kỹ thuật cũng có những bước đột phá mới, đời sống nhân dân ngày càng đượcnâng cao Cùng với xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta cũng như các nướctrên thế giới, các hệ thống tự động đã được đưa vào quá trình lao động sản xuất Tuynhiên các hệ thống lưu kho ở nước ta vẫn chưa được áp dụng tự động hóa, vẫn còn sửdụng lao động tay chân

Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn nên em đã chọn

đề tài “Nghiên cứu và thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động” để giải quyết vấn đề lưukho tự động ở nước ta Qua đề tài em đã thực hiện mong sẽ góp phần nào cho sinhviên mới ra trường thích ứng nhanh với thực tế

Đồ án tốt nghiệp này là kết quả của sự vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế

để thiết kế lập trình cho hệ thống Cũng nhờ đây mà người thực hiện có thể hiểu rõ hơnược những gì đã học ở lý thuyết, mà chưa có dịp để ứng dụng vào thực tiễn Đề tài

“Nghiên cứu thiết kế kho lưu trữ hàng hóa tự động” là cơ sở để người thực hiện thiết

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG LƯU KHO

1.1 Giới thiệu chung

1.1.2 Giới thiệu về hệ thống kho lưu trữ tự động

Từ sau 1980 đến nay, thời kỳ phát triển mạnh của tự động hóa: “Hệ thống lưukho tự đoọng là một trang thiết bị (device) tự động nhận dòng chuyển đến với kích

cỡ thường là đồng nhất không cao, phân loại lại, lưu trữ tạm thời, sau đó theo cácđiều kiện và lệnh tương ứng cho ra các điểm tập kết để được chuyển đến vị trí yêucầu Tất cả các công đoạn được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, loại bỏ việc

có cần nhân lực điều khiển các công đoạn này hay không”

Từ nhận thức ban đầu hệ thống kho hàng tự động chỉ là kết hơp cơ giới hóa vàđiều khiển tự động ở một số công đoạn của quy trình nhập/ lưu/ xuất kho, ngày nay

hệ thống kho hàng tự động là sản phẩm của cơ điện tử (mechatronics) ở mức độ tựđộng hóa cao, phân phối hệ thống sản xuất thông minh Sự phát triển của kho hàng

tự động là những bước tiến quan trọng trên con ường tiến tới hệ thống sản xuất “Just

in time” đáp ứng kịp thời nhu cầu biến động nhanh của thị trường quốc tế (“Just intime” là hệ thống sản xuất trong đó các luồng nguyên vật liệu, hàng hoá và sản phẩmtruyền vận trong quá trình sản xuất và phân phối ược lập kế hoạch chi tiết từng bướcsao cho quy trình tiếp theo có thể thực hiện ngay khi quy trình hiện thời chấm dứt)

Hệ thống kho hàng tự động được ứng dụng và qua nhiều năm ứng dụng hệ thốngnày đã trở thành một bộ phận quan trọng trong tổ chức sản xuất với quy mô lớn nhỏkhác nhau ở nhiều lĩnh vực khác nhau:

- Ở các nhà máy công nghiệp cần thay đổi kho hàng cho theo kịp đồng bộ với sự đổimới có nhiều tiến bộ kỹ thuật hiện đại, nhất là lĩnh vực lưu kho và xuất hàng tựđộng

- Ở các khu vực bốc xếp hàng hóa như các kho cảng, sân bay

- Ở các siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, các bãi đỗ

xe ô tô v.v

Hinh 1 1: Cung cấp và trộn hàng hóa

1.1.3 Cơ sở lý thuyết hệ thống lưu kho

1.1.3.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống lưu kho

 Khái niệm về hệ thống lưu kho

Đầu tiên chúng ta cần phải biết về hệ thống lưu kho tự động là gì? Đây là hệthống nhà kho thông minh nơi lưu giữ hàng hóa tự động hay còn gọi là hệ thốngAS/RS( Automated Storage and Retrieval System) là hệ thống quản lý xuất nhậphàng hoá tự động với sự phối hợp các kỹ thuật cao về cơ khí, tự động hoá và côngnghệ thông tin Hệ thống này được sử dụng phổ biến trong các kho hàng và trungtâm phân phối có mật độ lưu chuyển lớn với nhiều ràng buộc về quản lý hàng

 Nguyên lý làm việc của hệ thống lưu kho

Các hệ thống nhà kho hiện nay thường hoạt động theo kiểu tự động hoặc bán tựđộng, nhưng nhìn chung thì đều có nguyên lý làm việc giống nhau Khi nhập hàng,hàng hóa sẽ được đưa vào khu vực nhập hàng nhờ hệ thống vận chuyển Khi hànghóa đến vị trí lấy hàng, hệ thống Robot sẽ lấy hàng rồi vận chuyển vào vị trí trốngtrong khu lưu trữ Khi xuất hàng, hàng hóa sẽ ược hệ thống Robot đưa ra từ khu lưutrữ đến khu xuất hàng, sau đó hàng hóa sẽ được vận chuyển ra ngoài nhờ hệ thốngvận chuyển

1.1.3.2 Các hệ thống lưu kho hiện nay

Hệ thống lưu kho tự động tùy theo yêu cầu công nghệ của mỗi nhà kho nên sẽ cócấu trúc khác nhau Các kiểu nhà kho hiện nay có thể kể đến như:

 Hệ thống lưu kho tự động cho các kiện hàng đồng hạng:

Loại kho này thiết kế cho các kiện hàng cùng hàng tải trọng (unit load), hoặccùng hạng kích cỡ, ví dụ đựng trong các thùng hàng chuẩn hóa, hoặc cùng kiểu bốcxếp Trong trường hợp thao tác với các kiện hàng đồng hạng bộ phận công gắp củaRobot S/R có thể thiết kế chuyên dụng, ví dụ cùng cơ cấu kẹp cơ khí hoặc bàn kẹpchân không, bàn kẹp từ tính Đồng thời kết cấu cũng ược tính toán cho một hạngmức trọng tải hoặc kích cỡ

Hệ thống lưu kho tự động này thường được thiết kế đi kèm với một hệ thống băngtruyền và thường được sử dụng trong kho hàng các xí nghiệp, trong các kho chứaôtô

Hinh 1 2 : Unit load AS/RS

 Hệ thống lưu kho tự động dành cho tải nhỏ:

Là hệ thống Mini Load AS/RS thiết kế cho trường hợp các kiện hàng trọng tảinhỏ Hệ thống kho AS/RS này thích hợp với cơ sở không có mặt bằng rộng, các sảnphẩm thường là các chi tiết máy, các dụng cụ và thường được đựng trong các thùngchứa, các ngăn kéo Các xí nghiệp, các cơ sở dịch vụ lại hay sử dụng các loại hệthống kho này

Hinh 1 3: Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini Load AS/RS)

 Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành(Man-on-boaed AS/RS):

Là hệ thống kho bán tự động, tức là có sự tham gia trực tiếp của người vậnhành ở một công đoạn nào đó, ví dụ có người đứng trên thang máy để xếp, nhặt hàngnhư trên hình Hệ thống này thích hợp với những loại mặt hàng dạng các chi tiết máy

để rời Hệ thống có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ Nhưng có thể thích hợpvới các xí nghiệp vừa và nhỏ

Hinh 1 4: Kho bán tự động (xếp nhặt hàng bằng tay)

 Kho chiều sâu( Deep-Lane AS/RS):

Hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep-lane) chỉ có đặc điểm khác là chiều sâucủa kho tương đối lớn nên cất giữ được nhiều khoang hàng hơn

Hinh 1 5: Kho AS/RS

1.1.3.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho

Cấu trúc cơ bản của một nhà kho tự động bao gồm nhiều hành lang, dọc theomỗi hành lang có một Robot vận chuyển tự động Hai bên hành lang là các khoangchứa hàng Đầu mỗi hàng lang là trạm nhập xuất hàng hóa Các trạm này liên hệ vớinhau theo hệ thống băng chuyền

Hinh 1 6: Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho

 Hệ thống vận chuyển

Hệ thống vận chuyển trong kho rất đa dạng, tùy theo yêu cầu công nghệ, vềhàng hóa, hình thức xuất nhập Mà có những phương thức vận chuyển hàng trong

kho tương ứng Hiện nay, hệ thống vận chuyển trong kho tự động ở các nước đã có

áp dụng như: băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng, máy xếp dỡ

Hệ thống băng tải được sử dụng như một giải pháp tối ưu cho kho tự động củacác siêu thị, các công ty dược Băng tải ở những môi trường này có nhiệm vụ vậnchuyển hàng hóa từ kho đến nơi giao hàng cho khách Băng tải có rất nhiều loại, mỗi

loại được dùng để tải một loại vật liệu khác nhau

Hinh 1 7: Hệ thống băng truyền

 Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển bao gồm bộ iều khiển trung tâm các loại cảm biến, các rơletrung gian

Hệ thống điều khiển có vai trò nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển hoạtđộng của các cơ cấu chấp hành giúp vận hành kho hàng một cách tự động và chínhxác

 Hệ thống chấp hành

Hệ thống chấp hành bao gồm các động cơ và các cơ cấu cơ khí có vai trò biếnđổi, truyền chuyển động, trực tiếp vận chuyển xuất nhập các loại hàng hóa trongkho

1.2 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu đồ án tốt nghiệp của em gồm 5 chương:

- Chương 1: Tổng quan

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Thiết kế hệ thống lưu kho tự động

Nội dung nghiên cứu đề tài này sẽ giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan nhất về

mô hình lưu kho tự động trên thực tế có cấu tạo và hoạt động như thế nào, cũng nhưvai trò và ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp hiện nay Trên cơ sở đó có thểtính toán và thiết kế được mô hình hệ thống tự động lưu và xuất kho cho đề tài, ứngdụng vào thực tế và phục vụ cho đối tượng kho thành phẩm công nghiệp

1.3 Phương pháp thực hiện

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

+) Tìm hiểu qua sách vở, tài liệu trên các diễn đàn

+) Tìm hiểu về các bài toán mô hình hóa giúp cho các việc tính toán và chọn cáctrang thiết bị điện và cơ khí

+) Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về các loại động cơ hệ thống cảm biến bộ điều khiểntrong điều khiển một hệ thống lưu kho tự động

+) Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết ứng dụng viết chương trình điều khiển lưu kho tựđộng cho bộ điều khiển PLC

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

+) Nghiên cứu hệ thống lưu kho tự động trên thực tế hoặc các mô hình của đề tàitrước

+) Sử dụng phần mềm GX Work2, GX Designer3 và GX Simulator3 để làm công

cụ mô phỏng hệ thống

+) Sử dụng phần mềm SolidWork Art để thiết kế và mô phỏng hệ thống cơ khí

1.4 Giới hạn đề tài

 Đối tượng nghiên cứu

+) Bộ điều khiển trung tâm: PLC Mitshubishi FX1N-40MT

+) Phần mềm GX Work2, GX Designer3 và GX Simulator3

+) Các cơ cấu chấp hành: Động cơ Servo Motor 6908, Motor giảm tốc 60 KTYZ

+) Các module: Mạch giảm áp LM2596, Driver TB - 6600 điều khiển động cơ

bước

+) Nguồn cấp cho hệ thống 24V

 Phạm vi nghiên cứu

+)Thiết kế cơ khí và hệ thống điều khiển

+) Xây dựng giải thuật và chương trình điều khiển

+) Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên Wincc cho hệ thống

+) Lập trình trên PLC điều khiển mô hình lưu kho tự động

1.5 Dự kiến kết quả đạt được

Qua quá trình thực hiện nghiên cứu về đề tài này em dự kiến những kết quả có thể đạt được như sau:

+) Phân tích lựa chọn được phương pháp và giải pháp phù hợp cho hệ thống lưu kho

+) Thiết kế được hệ thống tự động hóa nhập, lưu và xuất kho phù hợp với điều kiện thực tế

+) Mô phỏng 3D được hoạt động hệ thống lưu kho

Kết luận chương 1

- Tìm hiểu tổng quan về hệ thống lưu kho tự động

- Đưa ra các phương án cho hệ thống

- Lựa chọn phương án thiết kế

- Xây dựng nguyên lý làm việc cho hệ thống lưu kho

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Quy trình thiết kế

1 Xác định yêu cầu kỹ thuật

2 Xác định quy trình công nghệ và chế độ làm việc

3 Lập sơ đồ khối hoạt động chung của toàn máy, chọn ra các loại, các cụm chitiết phù hợp với sơ đồ hoạt động, thiết kế mô phỏng sơ bộ các cụm chi tiết

4 Dựa theo các tiêu chuẩn về lắp ráp, lần cuối xác định kích thước các chi tiết,

bộ phận máy

5 Mô phỏng hệ thống, khả năng đáp ứng của hệ thống

6 Chỉnh sửa, hiệu chỉnh lại thiết kế

7 Lắp ráp, thi công mô hình sản phẩm

2.2 Yêu cầu kỹ thuật

- Đối tượng nghiên cứu thiết kế: Hệ thống lưu kho tự động

- Loại hàng hóa mô hình đưa vào có kích thước (dài x rộng x cao): 5cm x 5cm x4cm, khối lượng

- Có thể đưa cất hàng di chuyển dọc theo 3 trục X (chạy dọc kho hàng), trục Y(nâng hạ hàng lên xuống kho), trục Z (đưa cất hàng vào ra kho)

- Sản phẩm khi hoàn thiện phải đảm bảo chắc chắn, linh hoạt, vận hành êm ái,

dễ vận hành bảo dưỡng

2.3 Quy trình công nghệ

Sau khi đã chọn được đối tượng thiết kế, nhóm đặt ra quy trình công nghệ chungcho hệ thống điều khiển, từ đó phác thảo lên sơ đồ khối hệ thống và tìm hiểu nhữngvật tư phù hợp đáp ứng yêu cầu công nghệ

 Quy trình công nghệ chung khi có hàng vào.

Khi có hàng vào kho → Cảm biến xác nhận đã có hàng vào → Tay máy đưaxuống dưới khay nhận hàng → Tay máy nâng hàng lên khỏi khay và đưa về vị trí tayban đầu → Hàng di chuyển dọc theo kho hàng (trục X) và đến vị trí kho trong lệnh →Tay máy nâng lên dọc theo kho hàng (trục Y) để chọn tầng → Đúng vị trí kho trong

lệnh → Tay máy dừng lại và động cơ trên tay máy chạy thuận để đưa hàng vào ngănhàng → Tay máy hạ xuống, để hàng lại ngăn và về vị trí ban đầu → Tiếp tục chờ đếnđến khi có hàng tiếp theo vào.

 Quy trình công nghệ chung khi có lệnh xuất hàng ra.

Lấy hàng từ các khoang có hàng được chọn khi có lệnh xuất hàng: Có tín hiệulấy hàng → Tay robot đưa hàng chạy xác định tọa độ hàng cần lấy → Khi tới đúng vịtrí cần lấy hàng → Tay robot dừng lại và tay máy nâng đúng vị trí hàng cần lấy →Đúng vị trí kho→ Tay máy dừng lại và đưa vào trong ngăn hàng → Tay máy nâng lên

và đưa hàng ra khỏi ngăn → Tay robot trở về vị trí ban đầu để trả hàng

 Chế độ làm việc

Để tăng thêm tính linh hoạt, hệ thống kết hợp 2 chế độ tự động (Auto) và thủcông (Manual) vào điều khiển

- Chế độ tự động (Auto): hàng khi đưa vào vị trí chờ để lưu kho, phân loại sau

đó tay máy robot đưa hàng vào đúng nơi quy định

- Chế độ thủ công (Manual): hàng khi đưa vào vị trí chờ để lưu kho, người vậnhành sẽ chọn vị trí hàng mong muốn và đưa lệnh để tay máy robot mang hàngvào đúng nơi người vận hành đặt ra

Mô hình hệ thống tự động hóa của em được thiết kế dựa trên tham khảo các khohàng tự động trên internet, gồm cả xe tự hành chở một tay máy chạy dọc theo đườngray ở bên cạnh một giá hàng nhiều tầng, tay máy có tác dụng đưa hàng vào các ngăn,tay máy có thể di chuyển lên xuống

2.4 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2 1: Sơ đồ khối hệ thống

- Khối xử lý trung tâm - là “bộ não” của hệ thống sẽ tiếp nhận tín hiệu từ đầu

vào để xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển cho hệ thống Để thực hiện được cần phải cónhững thiết bị sau:

+ Máy chủ laptop (PC): giám sát toàn bộ hệ thống

+ PLC FX1N - 40MT: nhận tín hiệu điều khiển từ máy chủ sau đó đưa ra tín hiệuđiều hiệu điều khiển cho đầu ra

- Khối nguồn – cung cấp các dải điện áp để làm cho toàn bộ hệ thống hoạt động

cụ thể như sau:

+ 230V AC: cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm PC, PLC

+ 24V DC: cấp nguồn cho cảm biến, động cơ, đèn báo hoạt động

+ 5V DC: cấp nguồn cho bộ Driver điều khiển động cơ bước

-Khối tín hiệu đầu vào – bao gồm các tín hiệu đầu vào của cảm biến quang,

công tắc giới hạn hành trình, nút bấm, sau đó truyền tín hiệu cho bộ xử lý trung tâm

-Khối công suất – nhận tín hiệu điều khiển từ bộ xử lý trung tâm, bao gồm bộ

Driver và Relay trung gian để điều khiển động cơ bước và động cơ một chiều

-Khối cơ cấu chấp hành – tại đây sẽ bao gồm đèn báo và động cơ để thực hiện

các tác vụ của hệ thống

b) Chức năng

PLC được sử dụng để điều khiển dây chuyền, thiết bị công nghiệp riêng lẻ

(Rơ-le, timer, contactor ) hoặc kết hợp với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệthống điện điều khiển đáp ứng được bài toán công nghệ đặt ra Hiện nay trên thế giới

có nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát triển như hãng Omron, Misubishi, Hitachi,ABB, Siemens, đều có chung một nguyên lý cơ bản, tuy nhiên có vài điểm khác biệtphù hợp với từng ngành

c) Ưu – Nhược điểm.

- Với hệ thống điều khiển dùng PLC vừa có thể tiến hành hiệu chỉnh sửa chữa mà

hệ thống vẫn làm việc, cho phép hiệu chính để đạt được kết quả hiệu chỉnh là tối ưu

 Nhược điểm:

- Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngônngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất về hợp thức hoá

- Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sửdụng bằng phương pháp rơ-le.

- Dòng đầu ra của PLC thường nhỏ hơn 500 mA Nên khi đấu nối với các thiết bịcông suất lớn thường phải sử dụng thiết bị trung gian là rơ- le

- Để thực hiện lập trình được chương trình điều khiển bắt buộc phải có máy tínhhoặc máy lập trình đi kèm với cáp chuẩn hóa

d) Phân loại

PLC được phân loại theo 2 cách:

- Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như Siemen, Omron, Misubishi, Delta

- Version: Ví dụ như PLC Siemen có các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo;PLC Misubishi có các họ: FX, FX1N, FX3G, 3U,…

 Kết luận: Để có được sản phẩm tốt và phù hợp nhất, sau khi tham khảo nhiều loại

PLC trên thị trường, nhóm quyết định lựa chọn “PLC Mitsubishi FX 1N 40MT” có

tính năng phù hợp với từng mục đích, yêu cầu của đề tài

Hình 2 2: PLC Mitsubishi FX 1N 40MT

 Giới thiệu PLC Mitsubishi FX 1N 40MT

PLC Mitsubishi FX1N được thừa kế những tính năng tuyệt vời của dòng FX vớimột thiết kế nhỏ gọn FX1N luôn là sự lựa chọn về chi phí tốt nhất cho người dùng khiquan tâm đến một hệ thống kiếm soát mạnh mẽ trong giới hạn về giao tiếp I/O

PLC FX1N 40MT với ngõ ra bằng Transistor thường dùng để đóng ngắt tốc độcao như phát xung Đặc điểm của loại ngõ ra Transistor đóng ngắt bằng linh kiện bándẫn nên có tốc độ đóng ngắt nhanh, có thể dùng để phát xung tốc độ cao lên tới100Khz, 200Khz, 500Khz Ưu điểm nữa của ngõ ra Transistor là nó chịu được số lầnđóng ngắt lớn, tuổi thọ tính theo số lần đóng ngắt thì lớn hơn ngõ ra Rơ-le rất nhiều.Tuy nhiên điểm hạn chế của PLC Mitsubishi ngõ ra transistor là không sử dụngđược điện áp xoay chiều và dòng qua nó chịu giới hạn ở dưới 0.5A nên một số ứngdụng đóng ngắt thông thường khách hàng phải sử dụng thêm Rơ-le trung gian PLCMitsubishi ngõ ra Transistor còn có 2 loại là loại ngõ ra Sink và Source.

- Đối với loại ngõ ra Sink, chân COM0 COM1 COM2 luôn đấu với chân 0Vcủa nguồn 1 chiều

- Đối với loại ngõ ra Source, chân +V0 +V1 +V2 luôn đấu với chân dương củanguồn 1 chiều

Khi các đầu ra lên mức tích cực, các chân đầu ra PLC sẽ nối với các chân COMhoặc +V tương ứng Khi đó với việc có nguồn nuôi bên ngoài, mạch điện sẽ trở thànhmột mạch điện khép kín và có dòng điện chạy qua tải như hình bên dưới:

Hình 2 3: Sơ đồ đấu nối ngõ ra Source

Hình 2 4: Sơ đồ đấu nối ngõ ra Sink

1 Không sử dụng thiết bị đầu cuối này

Phần mềm lập trình GX-Developer hoặc GX-Work 2

7 Điot bảo vệ ngược dòng

độ Kelvin) đều phát ra bức xạ hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại có hai phần: Diodephát sáng và thu Khi một vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED

sẽ phản xạ khỏi vật thể và được người nhận phát hiện Cảm biến hồng ngoại hoạt độngđóng vai trò là cảm biến tiệm cận và chúng thường được sử dụng trong các hệ thốngphát hiện chướng ngại vật

 Kết luận: Qua quá trình tìm hiểu các loại cảm biến trong công nghiệp để có được

sản phẩm tốt và phù hợp nhất nhóm quyết định lựa chọn “Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN 6-36V” có tính năng phù hợp để đưa vào mô hình nhằm

phát hiện hàng hóa khi đưa vào kho, từ đó truyền tín hiệu về cho bộ điều khiển khả trình PLC sau đó sẽ thực hiện các quy trình tiếp theo

 Giới thiệu về cảm biến hồng ngoại E3F-DS10C4

Hình 2 5: Kích thước cảm biến

 Sơ đồ dây

- Màu nâu: VCC, nguồn dương 6 – 36VDC

- Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC

- Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN

2.4.1.2.2 Công tắc hành trình

Công tắc hành trình hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là dạng công tắcdùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động nào đó trong một cơ cấu haymột hệ thống Nó có cấu tạo như công tắc điện bình thường, vẫn có chức năng đóng và

mở nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làmthay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó

Công tắc hành trình sẽ biến chuyển động thành dạng điện năng để kích hoạt mộtquá trình khác trong một dây chuyền sản xuất hoặc chế tạo Công tắc hành trình đượcứng dụng trong rất nhiều dây chuyền sản xuất khác nhau và thường dùng nhiều nhất làcác dây chuyền dùng khí nén Trong các nhà máy, công tắc này được sử dụng rất nhiềunhư: trên dây chuyền sản xuất, băng chuyền, băng tải… Đa số là sử dụng để giới hạnhành trình nói chung , có nghĩa là khi cơ cấu tác động vào vị trí công tắc thì sẽ làmngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu

Bảng 2 3: Thông số kỹ thuật cảm biến hồng ngoại E3F-DS10C4

Số dây tín hiệu 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dâytín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN)

Khoảng cách phát hiện 10 ~ 30cm

Chất liệu sản phẩm Vỏ ngoài nhựa ABS, phía trong đổ keochống nước, chống va đập.

 Kết luận: Qua phân tích trên đây, nhóm đã tìm hiểu được khái niệm công tắc hành

trình, và ứng dụng để làm gì Đồng thời, để có được sản phẩm tốt và phù hợp nhất,sau khi tham khảo nhiều loại công tắc giới hạn hành trình trên thị trường, nhóm

quyết định lựa chọn “công tắc hành trình dạng bánh gạt và công tắc hành trình dạng tay gạt” có tính năng phù hợp để đưa vào mô hình nhằm ngắt mạch khi gặp

sự cố hay trục trặc nào đó, phát hiện vị trí và giới hạn chuyển động của cơ cấu tayrobot đưa hàng hóa trong kho

 Công tắc hành trình dạng tay gạt

Công tắc hành trình được sử dụng vào mô hình là loại endstop cơ có kích thướclớn, đồng thời ở đầu đòn bẩy có con lăn giúp giảm mài mòn giữa các chi tiết khi hoạtđộng được sử dụng nhiều trong các máy in 3D, CNC, Laser,

 Thông số kỹ thuật

- Cường độ dòng điện chịu được có thể lên tới 15A ở điện áp 250V

- Đòn bẩy có con lăn giúp giảm ma sát và kẹt khi hoạt động

- Có 3 tiếp điểm COM(chân 1), NC(chân 2) và NO(chân 3) (thường đóng vàthường mở)

- Đầu ra tiếp điểm có thể hàn hoặc cắm giắc kết nối nhanh

- Khả năng chịu lực tác dụng đầu đòn bẩy tối đa lên tới 1.96N

- Hoạt động được ở nhiệt độ lên tới 80 độ C

- Lỗ bắt vào khung máy có đường kính 3.1mm, dễ dàng sử dụng với các loạibulong M3 thông thường

- Nguồn hoạt động: 5A  – 250 VAC/0.4A – 115 VDC.

- Nhiệt độ hoạt động: -15~70ºC

- Cần dài: 95mm

- Khối lượng: 145g

- Màu sắc: đen và xanh dương

- Chất liệu: nhựa, cao su và hợp kim

Hình 2 7: Công tắc hành trình dạng tay gạt

2.4.1.2.3 Nút nhấn điều khiển

Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ

xa các thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi cácmạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ …Nút ấn thường được đặt trên bảngđiều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn Nút nhấn thường được nghiên cứu, chế tạolàm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi bẩn Trong đề

tài này, nhóm sẽ sử dụng “Nút bấm nhấn nhả LA38-11BN 22mm” để đưa vào mô hình

nhằm bật/ tắt hệ thống

 Giới thiệu về nút bấm LA38 - 11BN

Nút nhấn nhả LA38-11BN 22mm với 2 tiếp điểm thường đóng và thường mở cókhả năng tự phục hồi trạng thái ban đầu khi thả tay ra, có tuổi thọ cơ học hơn 5 triệulần nhấn, sử dụng chất liệu vỏ chống cháy, với lỗ lắp đặt là 22mm bề mặt nhấn 23mmcho cảm giác nhấn rất dễ dàng, có thể tháo rời phần tiếp điểm và phần lỗ lắp đặt một

cách tiện lợi khi sử dụng hoặc bảo dưỡng, dễ dàng thay thế tiếp điểm khi hư Nút nhấnnhả LA38-11BN có nhiều màu sắc để lựa chọn, được sử dụng trong các mạch điềukhiển khiển công nghiệp, các tủ điều khiển dân dụng và công nghiệp,mạch tín hiệuchuyển tiếp

Hình 2 8: Thông số kich thước nút bấm

Bảng 2 4: Thông số kỹ thuật nút bấm LA38

Số tiếp điểm 1 NO + 1 NC (một tiếp điểm thường mở và 1 tiếp điểm thường đóng)

Điện áp định mức 380VAC 50hz, 220VDC

Tuổi thọ cơ học > 5 triệu lần

Chất liệu vỏ Nhựa chống cháy ở nhiệt độ cao

2.4.1.3 Khối cơ cấu chấp hành

2.4.1.3.1 Động cơ giảm tốc một chiều

Động cơ điện thường có tốc độ quay vô cùng lớn, nhưng khi ứng dụng vào sảnxuất trên thực tế thì nhiều trường hợp cần tốc độ quay nhỏ hơn nhiều Lúc này việc chếtạo động cơ có công suất nhỏ cần chi phí rất cao, trong khi động cơ có công suất lớnlại nhỏ gọn, thiết kế đơn giản, chi phí thấp Chính vì vậy, để làm giảm tốc độ động cơsao cho phù hợp với yêu cầu của các máy móc thiết bị điện thì người ta đã tạo ra hộpgiảm tốc Hơn nữa, khi dùng hộp giải tốc tải trọng của động cơ cũng được tăng lên rấtnhiều Động cơ giảm tốc là động cơ điện có tốc độ thấp, tốc độ đã giảm đi nhiều (cóthể là 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10, 1/15,…) so với động cơ thông thường ở cùng côngsuất và số cực

 Giới thiệu động cơ giảm tốc JGB37- 520 24V 2

Động cơ giảm tốc JGB37- 520 24V 24rpm, các bánh răng trong hộp số đều làmbằng kim loại, chổi than có độ bền tốt Với mô-men xoắn cao và tiếng ồn thấp, có thểnói đây là một động cơ có hướng đặc biệt tốt, có thể làm tốt công việc cho dù nó được

sử dụng trên robot hoặc các sản phẩm khác

Bảng 2 5: Thông số kỹ thuật động cơ giảm tốc

Hình 2 9: Thông số kích thước động cơ giảm tốc

 Tính momen động cơ theo tải

M = m.v.d/ φ

Trong đó:

M là moment quay lý thuyết của động cơ (Nm)

m là khối lượng của bàn + tải (kg)

Tốc độ chạy không tải ở 24V 24 RPM (vòng/phút)

Dòng điện không tải ở 24V 60 mA

v là tốc độ chuyển động của bàn + tải mà bạn mong muốn (m/s)

d/phi là tỉ số giữa khoảng cách dịch chuyển của bàn và góc quay của motor (m/rad) d1

 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo

-Khác với động cơ đồng bộ thông thường, roto của động cơ bước không có cuộndây khởi động (lồng sóc mở máy) mà nó được khởi động bằng phương pháp tần số,roto của động cơ bước có thể được kích thích (roto tích cực) hoặc không được kíchthích (roto thụ động)

-Ở đồ án lần này chúng em dùng động cơ bước nam châm vĩnh cửu Thườngđược cấu tạo với stato có dạng hình móng được từ hóa với cực N và S xen kẽ nhau,roto thường không có rang, được từ hóa vĩnh cửu vuông góc với trục (ngang trục).Loại động cơ này có góc bước trong khoảng 6°- 45°, tốc độ chậm nhưng có moomenkhá lớn Động cơ chúng em dùng là loại 2 pha với 2 cặp dây (A+ và A-) và (B+ vàB-)

 Kết luận: Sau khi đã tính toán sơ bộ động cơ (tính toán công suất động cơ trục X,

Y), nhóm quyết định lựa chọn “Động cơ bước 56 và Động cơ bước 42” có tính

năng phù hợp để chuyển động tay nâng hàng trục X, Y

Hình 2 10: Động cơ JK57HS56

Bảng 2 6: Thông số kỹ thuật động cơ bước trục Y

Bảng 2 7: Thông số kích thước động cơ trục X

Hình 2 11: Động cơ 60KTYZ

2.4.1.4 Khối công suất

2.4.1.4.1 Bộ điều khiển động cơ bước

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều các bộ điều khiển động cơ bước khác nhautùy vào từng ứng dụng cũng như tương thích với động cơ bước, một vài bộ điều khiểnphổ biển như: mạch điều khiển động cơ bước công suất nhỏ ULN2003, bộ điều khiểnđộng cơ bước công suất trung bình TB6600, bộ điều khiển động cơ bước công suất lớn3DM2283,…

 Kết luận: Để có được sản phẩm tốt và phù hợp nhất với loại động cơ đã chọn, sau

khi tham khảo nhiều bộ điều khiển trên thị trường, nhóm quyết định lựa chọn “bộ điều khiển động cơ bước TB6600” để đưa vào điều khiển động cơ bước 2 trục X,

Y

Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước TB6600 là trình điều khiển động cơ bước chuyênnghiệp dễ sử dụng, có thể điều khiển động cơ bước hai pha Có thể thiết lập bước vi

mô và dòng điện đầu ra bằng công tắc 6 DIP Có 7 loại bước vi mô (1, 2 / A, 2 / B, 4,

8, 16, 32) và 8 loại điều khiển dòng điện (0.5A, 1A, 1.5A, 2A, 2.5A, 2.8A, 3.0 A,3,5A) trong tất cả Và tất cả các thiết bị đầu cuối tín hiệu đều áp dụng cách lyoptocoupler tốc độ cao, tăng cường khả năng chống nhiễu tần số cao Là một thiết bịchuyên nghiệp, nó có thể điều khiển động cơ bước hỗn hợp loại 2 pha,4

Hình 2 12: Driver Step Motor TB6600

 Thông số kỹ thuật

- Nguồn cấp: 9~40 VDC

- Dòng cấp tối đa: 4A

- Tín hiệu đầu vào có cách ly quang, tốc độ cao bằng opto

- Có thể dừng động cơ bằng cách ngưng cấp xung điều khiển

- Chế độ điều khiển bán kép kín giúp cho mạch có thể hoạt động ở những môitrường nghiêm ngặt hơn

- Có chức năng khóa bán tự động tiết kiệm năng lượng

- Có chức năng bảo vệ quá nhiệt, quá dòng, sụt áp

- Có thể điều khiển động cơ bước 2 pha quay và đảo chiều quay, có thể hoạtđộng ở chế độ vi bước (1/2; 1/4; 1/8; 1/16 bước)

 Cài đặt và ghép nối

- DC+ : Nối với nguồn điện từ 9 - 40VDC

- DC- : Điện áp (-) âm của nguồn

- A+ và A- : Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước

- B+ và B- : Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ

- PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+5V)

- PUL-: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-)

- DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+5V)

- DIR-: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (-)

- ENA+ và ENA -: khi cấp tín hiệu cho cặp này động cơ sẽ không có lựcmomen giữ và quay nữa

(Có thể đấu tín hiệu dương (+) chung hoặc tín hiệu âm (-) chung.)

 Sơ đồ đấu nối giữa Driver TB-6600 và DC Step:Hình 2 13: Thông số kích thước bộ điều khiển động cơ bước

Để điều khiển chính xác góc quay của động cơ bước cần có bộ điều khiểntương ứng với loại động cơ về số cuộn dây, công suất, tốc độ Đối với động cơ

và driver đang sử dụng, sơ đồ đấu dây biểu diễn như hình dưới đây

Loại PLC sử dụng là loại ngõ ra transistor sink (xung âm), vì vậy các chân

điều khiển trên Stepper driver sẽ là EN-, DIR- (điều khiển chiều quay) và

PUL-(điều khiển vị trí) Các chân EN+, DIR+ và PUL+ đấu chung với nguồn 5V

Đối các loại PLC ngõ ra xung dương thì đấu ngược lại:

+ 2 cặp cuộn dây của động cơ được đấu vào các chân A+ A- và B+ B-

+ Chân GND và VCC là 2 chân cấp nguồn nuôi cho driver

Hình 2 14: Sơ đồ đấu nối dây giữa Driver TB-6600 và DC Step

2.4.1.4.2 Relay

Relay hay còn được gọi là rơ – le là tên gọi theo tiếng Pháp Nó là một công tắc(khóa K) điện từ và được vận hành bởi một dòng điện tương đối nhỏ có thể bật hoặctắt một dòng điện lớn hơn rất nhiều Bản chất của relay là một nam châm điện và hệthống các tiếp điểm đóng cắt có thiết kế module hóa giúp dễ dàng lắp đặt

Điện áp và dòng điện được relay chuyển mạch sẽ khác nhiều so với tín hiệu được

sử dụng để kích hoạt hoặc cấp điện cho relay Nói tóm lại relay là một thiết bị thôngdụng, gọn nhẹ, giá thành cũng hợp với túi tiền Hiện nay chúng được sử dụng rộng rãitrong đời sống hằng ngày của chúng ta

 Kết luận: Qua các phân tích vừa nêu trên, nhóm quyết định sử dụng relay Omron

MY2-J 24V) vào đề tài nhằm cách ly cách mạch điều khiển khỏi mạch tải cũng như

 Hoạt động khi chưa có nguồn:

- Chân 13,14 nối với nguồn điện 24VDC

Hình 2 16: Sơ đồ chân Relay trung gian Omron

- Chân 9,5 và 12,8 là tiếp điểm thường mở.

- Chân 9,1 và 12,4 là tiếp điểm thường đóng

 Khi có nguồn:

- Chân 9,5 và 12,8 trở thành tiếp điểm thường đóng

- Chân 9,1 và 12,4 trở thành tiếp điểm thường mở

 Nguyên lý hoạt động:

- 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 (iw) sẽ tạo ra trongmạch từ từ thông, hút nắp làm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếpđiểm thường đóng mở ra Khi cắt điện của cuộn dây, lò xo nhả sẽ đưa nắp vàcác tiếp điểm về vị trí ban đầu Do dòng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ (5A)nên hồ quang khi chuyển mạch không đáng kể nên không cần buồng dập hồquang

- Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến 2 cặp thườngđóng và thường mở liên động, công suất tiếp điểm cỡ 5A, 28VDC, hệ số nhảcủa rơ le nhỏ hơn 0,4 ; thời gian tác động dưới 0,05s; tuổi thọ tiếp điểm đạt 106

± 107 lần đóng cắt, cho phép tần số thao tác dưới 1200 lần/h

2.4.1.5 Khối nguồn

2.4.1.5.1 Nguồn một chiều

Sau khi lựa chọn được các thiết bị cần thiết cho hệ thống, tiếp theo cần phải tínhchọn nguồn điện phù hợp để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống hoạt động:

Bảng 2 8: Thông số nguồn điện tương ứng với thiết bị sử dụng

5 Bộ điều khiển động cơ bước 5VDC & 24 VDC 4A