THIẾT KẾ, THI CÔNG, VẬN HÀNH CỤM DÁN NHÃN CHAI VÀ ĐÓNG THÙNG TỰ ĐỘNG

Trước tiên, cho em xin được gởi lời cảm ơn chân thành tới thầy Đinh Nhật Huy, người đã hướng dẫn em hết sức nhiệt tình và giúp em vượt qua được những hạn chế về kiến thức của bản thân để hoàn thành đồ án này. Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của các bạn cùng khóa, sự ủng hộ của cha, mẹ, anh chị em trong gia đình cũng đã giúp em vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình làm đồ án. Ngoài ra em xin cảm ơn tất cả các thầy, cô trong trường ĐH.SPKT đã giảng dạy, cung cấp cho em kiến thức làm nền tảng để hoàn thiện đồ án. Mặc dù rất cố gắng để hoàn thành tập đồ án, nhưng vì kiến thức cá nhân có hạn, em không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong quí thầy cô có thể chỉ bảo . Em rất mong được đón nhận những ý kiến đóng góp.

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, THI CÔNG, VẬN HÀNH CỤM DÁN NHÃN

CHAI VÀ ĐÓNG THÙNG TỰ ĐỘNG

SVTH : BÙI THANH TUẤN MSSV: 12146260

NGUYỄN VIỆT HOÀN MSSV: 12104009 PHẠM XUÂN HOÀNG MSSV: 12146265 Khoá : 2012

Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: TH.S ĐINH NHẬT HUY

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016

Trang 2

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

***

Tp Hồ Chí Minh, ngày 7 tháng 7 năm 2016

Họ và tên sinh viên: Bùi Thanh Tuấn

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Việt Hoàn

Họ và tên sinh viên: Phạm Xuân Hoàng

Ngành: CN kỹ thuật Cơ điện tử

Giảng viên hướng dẫn: Ths Đinh Nhật Huy

Ngày nhận đề tài: 22/2/2016

MSSV: 12146260 MSSV: 12104009 MSSV: 12146265 Lớp: 12146CLC Ngày nộp đề tài: 15/7/2016

1 Tên đề tài:

Thiết kế, thi công, vận hành cụm dán nhãn chai và đóng thùng tự động

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Tham khảo tài liệu “Đồ án Thiết kế máy dán nhãn chai tự động” và “Đồ án điều khiển lập trình bằng PLC cho hệ thống đóng thùng bia tự động” tại http://thuvienluanvan.info/

3 Nội dung thực hiện đề tài:

- Thiết kế, thi công hệ thống cơ khí cụm dán nhãn chai và đóng thùng

- Viết chương trình để vận hành hệ thống theo yêu cầu của đề tài

4 Kết quả: tốc độ dán 2 chai và đưa vô thùng là 30s, và đóng xong một thùng bao gồm 4 chai là 1 phút

- Hướng phát triển: chúng em sẽ thiết kế thêm phần tự cấp chai và tăng khả năng gắp lên thành nhiều chai trong thời gian ngắn hơn chứ không là 2 chai nữa

TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐT CHẤT LƯỢNG CAO

NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 5 năm 2016 PHIẾU GÓP Ý TIẾN ĐỘ

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ

HỌC KỲ 2 NĂM HỌC 2015-2016

1 Họ và tên sinh viên: Bùi Thanh Tuấn MSSV: 12146260

2 Tên đề tài (phần này sinh viên ghi):

3 Giảng viên hướng dẫn (phần này sinh viên ghi): Th.S Đinh Nhật Huy

4 Giảng viên phản biện (phần này sinh viên ghi): TS Nguyễn Minh Khai

5 Nội dung yêu cầu của đề tài

………

6 Các góp ý (phần này hội đồng/giảng viên phản biện ghi): - Nội dung yêu cầu có đủ và phù hợp của một đồ án tốt nghiệp hay không?

- Tên đề tài có cần chỉnh sửa hay không? (nếu có thì tên gợi ý):

- Tiến độ thực hiện đạt yêu cầu hay không?

- Nội dung cần bổ sung/ làm rõ: ………

………

Hội đồng/Giảng viên phản biện

Trang 4

TP HỒ CHÍ MINH

2 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Việt Hoàn MSSV: 12104009

………

Trang 5

TP HỒ CHÍ MINH

1 Họ và tên sinh viên: Phạm Xuân Hoàng MSSV: 12146265

………

Trang 6

***

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: MSSV:

Ngành:

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

Trang 7

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Trang 8

***

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: MSSV:

Ngành:

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên phản biện:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

Trang 9

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không ?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: ……… (B ằng chữ: ……… )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Trang 10

( Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung

của các mục sau: Mục tiêu nghiên cứu, nhiệm vụ

nghiên cứu, tổng quan của đề tài, phương pháp

nghiên cứu, tính cấp thiết của đề tài)

3

2 Nội dung nghiên cứu

(Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học

và kỹ thuật, khả năng thực hiện/phân tích/tổng

hợp/đánh giá, khả năng thiết kế chế tạo một hệ

thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu

đưa ra với những ràng buộc thực tế, khả năng cải

tiến và phát triển hệ thống, khả năng sử dụng công

cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành)

5

3 Kỹ năng thuyết trình

(Áp dụng thuyết trình hiệu quả, Tự tin, trình bày rõ

ràng, mạch lạc, truyền cảm hứng cho người nghe

Khả năng trả lời câu hỏi phản biện, có Kiến thức

về các vấn đề liên quan, hiểu được ảnh hưởng của

các giải pháp kỹ thuật của mình, hiểu được trách

nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề nghiệp…)

2

Trang 11

B CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC

1 Về hình thức và cấu trúc:………

……… ………

2 Về nội dung nghiên cứu: ………

……… ………

Về kỹ năng thuyết trình: ………

……… ………

C KẾT LUẬN ( Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa những mục gì trong ĐATN) ……… ………

……… ………

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Người nhận xét

( Ký & ghi rõ họ tên)

Trang 12

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THÀNH PH Ố HỒ CHÍ MINH

BIÊN B ẢN CHẤM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP………

NĂM 20……

NGÀNH: ……… KHÓA: ……

H ội đồng chấm LVTN theo QĐ số: ……… ngày: ………

Có m ặt:……… Vắng mặt:………

Ch ủ tịch Hội đồng: ………

Thư ký Hội đồng: ………

H ọc viên bảo vệ LVTN: MSHV: ………

Học viên bảo vệ LVTN: MSHV: ………

G ỉang viên hướng dẫn: ………

Gi ảng viên phản biện: ………

Giảng viên phản biện: ………

Tên đề tài LVTN: ………

………

Trang 13

I K ẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

TT Thành viên h ội đồng K ết quả bảo vệ Ghi chú

1

2

3

4

T ổng điểm Điểm trung bình

II K ẾT LUẬN

( Thư ký hội đồng ghi rõ các ý kiến của thành viên hội đồng về việc chỉnh sửa, bổ sung gì trong LVTN)

………

THƯ KÝ HỘI ĐỒNG Tp Hồ Chí Minh, ngày …… tháng …… năm 20… ( Ký, ghi rõ h ọc hàm, học vị & họ tên) CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG

( Ký, ghi rõ h ọc hàm, học vị & họ tên)

Trang 14

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, cho em xin được gởi lời cảm ơn chân thành tới thầy Đinh Nhật Huy, người đã hướng dẫn em hết sức nhiệt tình và giúp em vượt qua được những hạn chế về kiến thức của bản thân để hoàn thành đồ án này

Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của các bạn cùng khóa, sự ủng hộ của cha, mẹ, anh chị em trong gia đình cũng đã giúp em vượt qua nhiều khó khăn trong quá trình làm đồ án

Ngoài ra em xin cảm ơn tất cả các thầy, cô trong trường ĐH.SPKT đã giảng dạy, cung cấp cho em kiến thức làm nền tảng để hoàn thiện đồ án

Mặc dù rất cố gắng để hoàn thành tập đồ án, nhưng vì kiến thức cá nhân có hạn, em không tránh khỏi những thiếu sót Em mong quí thầy cô có thể chỉ bảo

Em rất mong được đón nhận những ý kiến đóng góp

TP HCM, ngày 17 tháng 7 năm 2016

Sinh viên thực hiện Phạm Xuân Hoàng Nguyễn Việt Hoàn Bùi Thanh Tuấn

Trang 15

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Số điện thoại liên lạc: 01666819547 Email: 12146260@student.hcmute.edu.vn

Họ tên sinh viên: Nguyễn Việt Hoàn

Số điện thoại liên lạc: 0915330515 Email: 12104009@student.hcmute.edu.vn

Họ tên sinh viên: Phạm Xuân Hoàng

Bùi Thanh Tuấn

Trang 16

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời kỳ khoa học kỹ thuật phát triển không ngừng, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất Đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi và gọn nhẹ.Để thực hiện công việc một cách khoa học để tăng năng suất trong thời gian hợp lý đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiết kiệm được kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường

sử dụng công nghệ lập trình PLC để giảm sức lao động của công nhân mà vẫn đảm bảo được năng suất đáp ứng cho đời sống xã hội

Từ yêu cầu thực tế trong đời sống hằng ngày cũng như sự phát triển của tự động hóa Nhu cầu của xã hội ngày càng cao, rất nhiều sản phẩm tiện íc ra đời để phục vụ cho con người Đa số các sản phẩm này được đóng hộp, chai để dễ dàng sử dụng và bảo quản Đề tài “Thiết kế, thi công, vận hành cụm dán nhãn chai và đóng thùng

tự động” ra đời Nhóm đã rất cố gắng để hoàn thành đề tài này nhưng khả năng, thời gian có hạn và kinh nghiệm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót rất mong được tiếp nhận các ý kiến của quý thầy cô cũng như các bạn đồng nghiệp để đồ

án này được hoàn thiện hơn

Trang 17

iv

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Ngành công nghiệp ngày càng phát triển để phục vụ đời sống cho con người một cách tốt nhất Việc dán nhãn chai là vô cùng quan trong trong thời buổi hiện nay Nhằm đưa các lý thuyết đã học vào thực tế và đụa vào phục vụ cho sản xuất, nhóm chúng tôi đã quyết định nghiên cứu và thực hiện đề tài này

Nội dung cơ bản của đề tài này gồm những phần sau:

Những yêu cầu được đặt ra cho đề tài này:

- Sản phẩm đạt được yêu cầu của thị trường

- Máy vận hành an toàn

- Đạt được năng suất cao

Trong luận văn này chúng tôi thực hiện thiết kế và chế tạo một hệ thống dán nhãn liên tục và đóng thùng tự động với những yêu cầu được đạt ra như trên

Nhóm sinh viên thực hiện Bùi Thanh Tuấn

Nguyễn Việt Hoàn Phạm Xuân Hoàng

Trang 18

v

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cán bộ hướng dẫn: ThS Đinh Nhật Huy

Sinh viên thực hiện: Phạm Xuân Hoàng MSSV: 12146265

Sinh viên thực hiện: Bùi Thanh Tuấn MSSV: 12146260

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Hoàn MSSV: 12104009

Sinh viên thực hiện: Phạm Xuân Hoàng MSSV: 12146265

Tên đề tài: Thiết kế, thi công, vận hành cụm dán nhãn chai và đóng thùng tự động

Yêu cầu đề tài: Hệ thống vận hành tốt và có độ chính xác cao

Giới hạn đề tài: Do còn nhiều hạn chế nên đề tài chỉ được thực hiện bằng mô hình

Dự kiến tiến độ thực hiện:

Tuần Thời gian Nội dung quả đạt được Dự kiến kết của GV hướng dẫn Chữ ký và ý kiến

theo tuần Ghi chú

án để thiết kế và thi công

Hoàn thành 100%

Chạy thử, kiểm tra lỗi và

sữa chữa Hoàn thành 100%

Trang 20

vii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM KẾT ii

LỜI NÓI ĐẦU iii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

MỤC LỤC vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH x

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Nội dung của đề tài 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI 3

2.1 Yêu cầu và phạm vi ứng dụng 3

2.2 Phân loại máy dán nhãn tự động 3

2.2.1 Máy dán nhãn dùng con lăn di động 3

2.2.2 Máy dán nhãn dùng cơ cấu kẹp thủy lực 4

2.2.3 Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát 5

2.3 Tính toán chọn động cơ băng tải 6

Trang 21

viii

2.4 Kết luận 8

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 9

3.1 Động cơ không đồng bộ 9

3.1.1 Khái niệm chung 9

3.1.2 Cấu tạo 9

3.1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ một pha 10

3.1.4 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 11

3.2 Biến tần 12

3.2.1 Cấu tạo biến tần 12

3.2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần 13

3.2.3 Biến tần được sử dụng trong đề tài 14

3.2.4 Nút nhấn và màn hình hiển thị 16

3.2.5 Chức năng và thông số biến tần 17

3.3 Các bước cài đặt biến tần 18

CHƯƠNG 4: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 19

4.1 Tổng quát 19

4.2 Các thành phần của hệ thống 20

4.2.1 Nguồn điện 21

4.2.2 Băng tải 22

4.2.3 Động cơ 22

4.2.4 Cảm biến quang 27

4.2.5 Hệ thống van – xi lanh 30

Trang 22

ix

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 33 5.1 Giới thiệu về hệ thống 33 5.2 Sơ đồ khối của mô hình 33 5.3 Thiết kế và chế tạo mô hình 34 5.4 Thiết kế sơ đồ hệ thống điện và khí nén 38 5.5 Hệ thống điều khiến 40 5.6 Giới thiệu phần mềm SIMATIC S7-200 và các khối lệnh trong hệ thống 42 5.6.1 Cài đặt phần mềm STEP 7-Micro/WIN 42 5.6.2 Yêu cầu hệ điều hành và phần cứng 42 5.6.3 Các phần tử cơ bản trong chương trình PLC S7-200 43 5.6.4 Ngôn ngữ lập trình 44 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 47 6.1 Kết quả đạt được 47 6.2 Đánh giá kết quả 47 6.3 Hướng phát triển của đề tài 47 PHỤ LỤC 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

Trang 23

x

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Máy dán nhãn dùng con lăn di động 3 Hình 2.2 Máy dán nhãn dùng cơ cấu kẹp thủy lực 4 Hình 2.3 Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát loại 1 5Hình 2.4 Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát loại 2 6 Hình 3.1 Động cơ không đồng bộ một pha một dây quấn 10Hình 3.2 Đặc tuyến momen vận tốc của động cơ không đồng bộ1 pha 11 Hình 3.3 Điều khiển biến tần 13 Hình 3.4 Sơ đồ hoạt động của biến tần 14 Hình 3.5 Biến tần sử dụng trong mô hình 14 Hình 3.6 Sơ đồ mạch của biến tần 15 Hình 3.7 Mô tả các nút chức năng và màn hình biến tần 16 Hình 4.1 Cơ cấu cấp nhãn chai 19 Hình 4.2 Hệ thống băng tải và dán nhãn 20 Hình 4.3 Cơ cấu đóng thùng 20 Hình 4.4 Nguồn tổ ong 24V DC 21 Hình 4.5 Động cơ đảo chiều 3RK15GN - CW 22 Hình 4.6 Động cơ bước VEXTA PK566H 23 Hình 4.7 Driver điều khiển động cơ bước CSD5814N – P 25 Hình 4.8 Bảng tên và chức năng từng chân của Driver 26

Trang 24

xi

Hình 4.9 Sơ đồ bố trí các chân của Driver 26 Hình 4.10 Động cơ DC 24V TSUKASA TG-05J-AM 27 Hình 4.11 Cảm biến quang 27 Hình 4.12 Cụm van khí nén 31 Hình 4.13 Xi lanh đơn 32 Hình 4.14 Xi lanh kép 32 Hình 4.15 Xi lanh tác dụng 2 chiều có cơ cấu giảm chấn không điều chỉnh được 32 Hình 4.16 Xi lanh tác dụng 2 chiều có cơ cấu giảm chấn điều chỉnh được 32 Hình 5.1 Sơ đồ khối của mô hình 33 Hình 5.2 Mô hình mặt trước 3D của hệ thống 35 Hình 5.3 Mô hình mặt sau 3D của hệ thống 35 Hình 5.4 Mặt trên của hệ thống 36 Hình 5.5 Sơ đồ nối dây của hệ thống điện – khí nén 38 Hình 5.6 Sơ đồ đấu dây giữa biến tần và động cơ băng tải 39 Hình 5.7 S7-200 Micro PLC dòng CPU 224 41 Hình 5.8 Ví dụ chương trình kiểu LAD 45 Hình 5.9 Ví dụ chương trình kiểu FBD 45 Hình 5.10 Ví dụ chương trình kiểu STL 46

Trang 25

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

của sản phẩm Qua đó, nhóm đã quyết định chọn đề tài này để có thể đáp ứng cho xã

hội cũng như củng cố lại các kiến thức đã được học vào đề tài này

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài của đồ án tốt nghiệp này là “ Thiết kế, thi công, vận hành cụm dán nhãn chai và đóng thùng tự động ” Trong sản xuất công nghiệp, để tự động hóa các quá trình công nghệ người ta thường sử dụng bộ điều khiển PLC để vận hành một cách tối ưu và nâng cao hiệu quả sản xuất, ở đây dây chuyền sản xuất chỉ là một ví dụ cụ thể để ta thực hiện

việc tìm hiểu và củng cố lý thuyết mà chúng ta đã được học trong bốn năm học đại học Các nhiệm vụ thực hiện để hoàn thành đề tài này đã được nhóm thực hiện:

+ Tìm hiểu đối tượng cần điều khiển: Đối tượng điều khiển là cụm dán nhãn chai và đóng thùng tự động Tìm hiểu về nguyên lý vận hành, quy cách vận hành của các thiết bị để từ đó ta sẽ rút ra được quy luật điều khiển cho thích hợp

 Thiết kế phần cứng và tiến hành hoàn thiện phần cứng

 Thiết kế phần điện và tiến hành hoàn thiện phần điện

 Tìm hiểu về công cụ điều khiển: Ở đề tài này nhóm đã sử dụng PLC S7_200 của hãng SIEMENS để điều khiển quy trình trên

 Thực hiện điều khiển: cách thức đấu dây cũng như viết chương trình cho PLC điều khiển quy trình trên

 Kiểm tra và hoàn thành

Mục tiêu chính của đề tài là vận hành đúng yêu cầu cụm dán nhãn chai và đóng thùng

tự động bằng việc sử dụng những kiến thức đã được học về điện, cơ khí, lập trình , đồng thời nâng cao kỹ năng làm việc nhóm

Trang 26

Trang 2

1.3 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Chương I: Giới thiệu sơ về đề tài nghiên cứu

Chương II: Phân tích một số loại băng tải thường dùng và sẽ chọn loại băng tải phù

hợp với đề tài, sau đó sẽ tính toán phần động cơ chạy băng tải

Chương III: Giới thiệu về động cơ không đồng bộ một pha và biến tần được sử dụng trong mô hình

Chương IV: Giới thiệu các thiết bị có trong mô hình

Chương V: Quá trình thiết kế và thi công mô hình

Chương VI: Kết quả và hướng phát triển của đề tài

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp khảo cứu tài liệu:

- Tham khảo, tra cứu từ các tài liệu có liên quan để thấu hiểu những kiến thức có liên quan đến đề tài đang thực hiện

Trang 27

của sản phẩm Dán nhãn chai tự động được sử dụng phổ biến trong ngành sản xuất thực

phẩm và y tế Mục tiêu chủ yếu của việc dán nhãn tự động là đều, đẹp, nhãn không bị tróc và lệch

Nhãn dán được sử dụng trong đồ án này là loại nhán dãn decal nhiệt được cung cấp sẵn

ở dạng cuộn

2.2 PHÂN LOẠI MÁY DÁN NHÃN TỰ ĐỘNG

Trên thực tế hiện nay có nhiều kiểu máy dán nhãn và phổ biến là các loại sau: dùng băng ma sát, dùng con lăn di động, dùng cơ cấu kẹp thủy lực …

2.2.1 Máy dán nhãn dùng con lăn di động

Hình 2.1 Máy dán nhãn dùng con lăn di động

Trang 28

♦ Nguyên lý hoạt động:

Chai được cấp vào thông qua mâm cấp chai 1, qua băng tải 2 sẽ đi qua khe hở giữa con lăn di động và cố định Nhãn được cấp liên tục, dẫn động bằng cặp bánh ma sát 9 Dưới tác dụng kéo của băng tải, lực ép của lò xo 7, các con lăn di động thì nhãn sẽ được dán lên chai

♦ Ưu diểm: Cơ cấu đơn giản, năng suất cao

♦ Nhược điểm: Khả năng dán chính xác thấp, dễ bung ra sau khi dán, yêu cầu nhãn dán

phải có keo hai mặt điều này dẫn đến giá thành tăng, gây rất nhiều khó khăn cho việc

giữ vệ sinh sau khi dán

2.2.2 Máy dán nhãn dùng cơ cấu kẹp thủy lực

Hình 2.2 Máy dán nhãn dùng cơ cấu kẹp thủy lực

Trang 29

Trang 5

♦ Nguyên lý hoạt động:

Nhờ cơ cấu kẹp bằng thủy lực được dẫn hướng bằng hai rảnh, hai xylanh thủy lực được

diều khiển do tín hiệu phát ra từ cảm biến màu, khi chai cách nhãn khoảng cách nhất định, cảm biến màu nhận ra chai sẽ điều khiển hai thanh kẹp kẹp chai lại đồng thời dán nhãn lên chai

♦ Ưu điểm: độ chính xác và năng suất cao

♦ Nhược điểm: máy móc phức tạp, khó chế tạo, yêu cầu băng keo hai mặt nên giá thành cao và giữ vệ sinh khó khan sau khi dán vào chai do bề ngoài còn keo sẽ bám bụi vào,

hoặc phải thêm công đoạn dán lớp nilong vào mặt ngoài làm cho giá thành cao

2.2.3 Máy dán nhãn dùng cơ cấu băng ma sát

♦ Ưu điểm: độ chính xác cao, ít phế phẩm

♦ Nhược điểm: cũng như những máy ở trên càn phải sử dụng nhãn có keo hai mặt nên giá thành cao và vấn đề vệ sinh sau khi đã dán nhãn

Trang 30

cấu gạt trong đó chai và nhãn được nhận biết nhờ các bộ cảm biến quang học và cảm

biến màu

♦ Ưu điểm: năng suất cao, cơ cấu đơn giản, đạt độ chính xác cao

♦ Nhược điểm: chi phí ban đầu cao do yêu cấu các cơ cấu chính xác

2.2.4 Kết luận

Qua những phân tích cũng như các ưu, nhược điểm của từng loại máy dán nhãn trên, nhóm đã quyết định chọn phương án máy dán nhãn chai dùng băng ma sát loại 2

2.3 TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI

Việc tính chọn công suất động cơ truyền động cho băng tải theo công suất cản tĩnh

Chế độ quá độ không tính đến vì số lần đóng cắt ít, không ảnh hưởng đến chế độ đảo của động cơ truyền động Phụ tải của truyền động băng tải thường ít thay đổi trong quá trình làm việc nên không cần thiết phải kiểm tra theo điều kiện phát nóng và quá tải Trong điều kiện làm việc nặng nề của thiết bị, cần kiểm tra theo điều kiện mở máy

Trang 31

Trang 7

Khi tính chọn công suất động cơ truyền động cho băng tải thường tính theo các thành

phần sau:

+ Công suất P1để dịch chuyển vật liệu

+ Công suất P2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải không chạy

+ Công suất P3 để nâng tải (do băng tải nằm ngang nên P3 = 0)

Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

F1= L.σ.k1.g.cosβ = L’.σ.k1.g

Với: L = Chiều dài băng tải

σ = Khối lượng vật liệu trên 1m băng tải

g = 9,81 m/s2

β = 0 (băng tải nằm ngang)

k1 = Hệ số tính đến khi dịch chuyển vật liệu, k1 = 0,9

Ta nhận thấy: L.σ = Khối lượng vật liệu trên cả băng tải

Do 1 chu trình chỉ có 1 chai nước nằm trên băng tải nên khối lượng vật liệu trên cả băng tải sẽ bằng khối lượng 1 chai nước Mà khối lượng 1 chai nước là m = 0,5 (kg)

→ F1 =0,5 9,81 0,9 = 4,41 (N)

Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

P1 = F1.v = 1,02(W)

Trong đó: v = 0,23 vận tốc băng tải (m/s)

Lực cản do các loại ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải:

F2= 2.L.σb.k2.g cosβ

Trong đó: σb = khối lượng băng tải trên 1m chiều dài băng

k2 = là hế số tính đến lực cản khi không tải k2 = 0.005

Ta nhận thấy: L.σb = Khối lượng băng tải (khi không có tải) Ta có mb = 0,25 (kg) là

khối lượng băng tải khi không tải

Trang 32

Trang 8

Trong đó: k3 = Hệ số dự trữ về công suất (k3 = 1,2 ÷ 1,25)

η = 0.94: Hiệu suất truyền động

Trang 33

Trang 9

CHƯƠNG III: ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT PHA 3.1 ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

3.1.1 Khái niệm chung

Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ 3 pha , người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ 1 pha Stator của loại động cơ này gồm 2 cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua 1 tụ điện Cách mắc như vậy làm cho 2 dòng điện trong cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay Động cơ không đồng bộ 1 phathường được dùng trong các thiết bị điện sinh hoạt và công nghiệp, công suất thường bé (từ vài Watt đến hơn một ngàn Watt) và

sử dụng nguồn điện xoay chiều 1 pha 110V hoặc 220V So với động cơ không đồng bộ

3 pha cùng kích thước thì công suất của động cơ không đồng bộ 1 pha chỉ đạt 70% công suất của động cơ không đồng bộ 3 pha nhưng thực tế do khả năng quá tải thấp nên ngoại trừ động cơ kiểu điện dung, công suất của động cơ không đồng bộ 1 pha chỉ đạt khoảng 50% công suất của động cơ không đồng bộ 3 pha Động cơ không đồng bộ

1 pha được sử dụng rộng rãi trong điện dân dụng và điện công nghiệp như máy giặt, tủ

lạnh, máy bơm nước…

3.1.2 Cấu tạo

Do nguyên lý mở máy khác nhau và yêu cầu về tính năng kỹ thuật khác nhau nên kết

cấu của động cơ không đồng bộ 1 pha cũng có nhiều điểm khác nhau, nhưng cấu tạo chính gồm 2 phần:

+ Phần tĩnh hay còn gọi là Stator

+ Phần quay hay còn gọi là Rotor

3.1.2.1 Phần tĩnh (Stator)

Phần tĩnh gồm: mạch từ, dây quấn, vỏ và nắp máy

Mạch từ là lõi thép làm bằng các lá thép kỹ thuật nối ghép lại thành hình trụ rỗng phía trong có cực từ để đặt dây quấn

Dây quấn Stator gồm dây quấn chính và dây quấn phụ có kết cấu thường không giống nhau, đặt lệch nhau góc 900

Trang 34

Trang 10

3.1.2.2 Phần quay (Rotor)

Phần quay của động cơ không đồng bộ 1 pha thường dùng dạng Rotor lồng sóc

Ngoài hai phần chính trên, còn có các bộ phận khởi động như tụ điện, ngắt điện ly tâm hay rơle dòng điện, rơle điện áp…

3.1.3 Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ một pha

Hình 3.1 Động cơ không đồng bộ 1 pha một dây quấn a) Từ trường đập mạch phân thành 2 từ trường quay thuận và quay nghịch

b) Từ thông và lực điện từ tác dụng lên Rotor Khi nối dây quấn 1 pha Stator vào lưới điện áp u1 thì trong dây quấn có dòng điện xoay chiều hình sin chạy qua:

𝑖 = √2𝐼 sin 𝜔𝑡 Dòng điện này sinh ra từ trường Stator có phương không đổi nhưng có độ lớn thay đổi hình sin theo thời gian, gọi là từ trường đập mạch:

𝐹 = 𝐹 sin 𝜔𝑡 cos 𝛼

Ta phân sức từ động đập mạch thành 2 sức từ động quay:

Trang 35

Trang 11

Hai sức từ động quay này có:

So với Rotor có hệ số trượt:

Từ cảm tổng 𝐵∞= 𝐵 𝑒 ( )+ 𝐵 𝑒 ( ) hình

thành từ trường quay Ellip

Từ trường quay thuận B1 tác dụng với dòng điện Rotor sẽ

tạo ra momen quay thuận M1 Còn từ trường quay ngược

B2 tác dụng với dòng điện Rotor sẽ tạo ra momen quay

ngược M2 Tổng đại số 2 momen này cho ta đặc tuyến

momen – vận tốc

𝑀 = 𝑀 + 𝑀 = 𝑓(𝑠)

Từ đặc tuyến này ta thấy rằng lúc mở máy (n = 0, s = 1),

M1 = M2 và ngược chiều nhau nên M = 0, vì vậy động cơ

không thể tự quay được Tuy nhiên nếu ta tác động quay

Rotor theo một chiều nào đó, s # 1 tức M # 0 thì động cơ

tiếp tục quay theo chiều tác động ban đầu

Vì vậy để động cơ một pha làm việc được ta phải có biện

pháp mở máy, nghĩa là phải tìm cách tạo cho động cơ một

momen mở máy lúc Rotor đứng yên

3.1.4 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ

A - Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi điện áp nguồn cấp vào phần

cảm (Stator)

Hình 3.2 Đặc tuyến momen vận

tốc của động cơ không đồng bộ

một pha

Trang 36

Trang 12

- Để thay đổi điện áp cấp vào cho phần cảm phải dùng bộ biến đổi điện áp xoay chiều

- Phương pháp này chỉ cho thay đổi về phía giảm áp (U < Udm) nên chỉ thay đổi về tốc

độ phía giảm

- Đặc tính của động cơ không đồng bộ thường có độ trượt tương đối nhỏ nên thường áp

dụng phương pháp này kèm theo tăng điện trở phụ mạch phần ứng để tăng độ trượt tới hạn nhưng phương pháp này chỉ áp dụng cho động cơ không đồng bộ Rotor dây quấn

B - Điều chỉnh tốc độ bằng mắc nối tiếp với động cơ điện trở hay cuộn dây điện cảm

C - Điều chỉnh nguồn cung cấp cho động cơ không đồng bộ bằng các bộ biến tần Trong các phương pháp thì ta quan tâm phương pháp này hơn vì đối với các hệ động

cơ không đồng bộ thì tốc độ động cơ xoay chiều có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và các tính chất động học chỉ có thể thực hiện được với các hệ sử dụng biến tần tùy theo

cấu trúc cơ bản của bộ điều khiển biến tần - động cơ khác nhau nên người ta chia chúng ra:

+ Biến tần trực tiếp: là loại biến tần mà tần số đầu ra luôn nhỏ hơn tần số lưới f1

(thường dưới 50% f1) được dùng cho các hệ truyền động công suất lớn

+ Biến tần gián tiếp: thường dùng cho các hệ truyền động nhiều động cơ cho phép ta điều chỉnh tần số và điện áp liên tục Các loại biến tần này sẽ được trình bày kỹ hơn ở

3.2.1 Cấu tạo biến tần

- Mạch động lực: chỉnh lưu, nghịch lưu, bộ lọc

- Mạch điều khiển: phát xung, phân phối xung, khuếch đại xung để điều khiển transistor/thyristor

Trang 37

Trang 13

Hình 3.3 Điều khiển biến tần

- Chỉnh lưu: sử dụng D hoặc SCR

- Bộ lọc: sử dụng tụ C hoặc cuộn I

- Nghịch lưu: sử dụng transistor hoặc SCR Transistor được sử dụng phổ biến hơn

Hình 3.4 Sơ đồ hoạt động của biến tần 3.2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

Bước 1: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nhưng nó sẽ ở mức điện

áp và tần số cố định

Bước 2: Điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện Điện áp một chiều này ở mức rất cao Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt thích hợp trong bộ biến đổi IGBT (IGBT là từ viết tắt của transistor lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến

tần) của biến tần sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều ba pha đối xứng bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán

Trang 38

Trang 14

dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm

tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô

cấp tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ)

3.2.3 Biến tần được sử dụng trong đề tài

Biến tần được sử dụng trong mô hình là Yaskawa VS Mini J7

Hình 3.5 Biến tần sử dụng trong mô hình

Trang 39

Trang 15

- Sơ đồ mạch của biến tần:

Hình 3.6 Sơ đồ mạch của biến tần

Trang 40

 Khả năng quá tải 150%/60 giây

 Dải tần số đièu khiển 0.1-400Hz

 Mômen khởi động lớn: 150%/3Hz

 Phương pháp đièu khiển: Sine wave PWM (V/f control)

 Sai số nguồn cấp cho phép: điện áp -15% đến +10%, tần số ±5%

 Dừng động cơ khi dòng định mức của biến tần khoảng 250%

 Dừng khi mất nguồn tạm thời ≥15ms, tiếp tục hoạt động nếu mất nguồn khoảng ≤0,5 giây

 Có thể lập trình thời gian gia tốc/giảm tốc độc lập 0.1 đến 999 giây

 Có rơ le nhiệt điện tử bảo vệ quá tải động cơ

 Thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian, dể lắp đặt, dể sử dụng, đáp ứng cho các ứng

dụng đơn giản với chi phí thấp

 Kết nối RS422/485 Memobus

3.2.4 Nút nhấn và màn hình hiển thị

Hình 3.7 Mô tả các nút chức năng và màn hình biến tần

Tiêu đề	Thiết Kế, Thi Công, Vận Hành Cụm Dán Nhãn Chai Và Đóng Thùng Tự Động
Tác giả	Bùi Thanh Tuấn, Nguyễn Việt Hoàn, Phạm Xuân Hoàng
Người hướng dẫn	Th.S Đinh Nhật Huy, TS. Nguyễn Minh Khai
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2016
Thành phố	TP Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	95
Dung lượng	6,74 MB