TỔNG QUAN
Giới thiệu về nước hoa và hộp nước hoa
Nước hoa, hay còn gọi là Perfume trong tiếng Anh và Parfum trong tiếng Pháp, có nguồn gốc từ tiếng Latin, mang ý nghĩa "Truyền tải thông qua sương khói".
Cách đây 3000 năm, Ai Cập cổ đại đã phát minh ra lọ nước hoa nhằm bảo quản và chưng cất thảo dược, thể hiện lòng thành kính đối với các vị Thần Những tín đồ trung thành khắc chữ tượng hình trên các ngôi mộ để tạo ra những loại nước dâng lên Thần bằng nhựa cây thơm, nhằm kết nối con người với Thần Thánh và cầu mong sự bảo vệ từ các Ngài.
Dưới thời Ai Cập cổ đại, lọ nước hoa được chế tác từ đá và thạch cao, thể hiện sự tinh xảo và chất lượng vượt trội Đến thời Hy Lạp cổ đại, mặc dù kỹ thuật và hình dáng của lọ nước hoa được cải tiến, nhưng chất lượng vẫn không sánh bằng thời kỳ Ai Cập Người Hy Lạp đã sử dụng đá minh ngọ để thay thế cho thạch cao sản xuất tại vùng Corink, cho thấy sự phát triển trong nghệ thuật chế tác nhưng vẫn chưa đạt đến đỉnh cao như thời kỳ trước.
Hình 1.1: Hủ gốm đựng nước hoa thời Ai Cập cổ
Cuộc cách tân thiết kế hộp nước hoa bắt đầu với sự phát hiện ứng dụng của thủy tinh - một chất liệu trong suốt, không mùi, mang đến vẻ quý phái Vào thế kỷ 13, xưởng thủy tinh đầu tiên được thành lập tại Venice, nhưng bị lật đổ do mâu thuẫn chính trị Sự sản xuất nước hoa khởi đầu tại xưởng Saint Louis năm 1803, nơi ông phát minh kỹ thuật pha màu và chế tạo điêu khắc trên thủy tinh Sau đó, hai nhà sản xuất nổi tiếng Lalique và Baccarat đã đưa lọ nước hoa lên tầm cao mới, kết hợp sản xuất công nghiệp với sự khác biệt về mùi hương và nghệ thuật nước hoa.
Hình 1.2: Lọ nước hoa thủy tinh
Tính cấp thiết của đề tài
Nền công nghiệp 4.0 đang ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của các ngành kỹ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất hàng hóa Trong kỷ nguyên 21, việc sử dụng nước hoa ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào sức hút và vẻ đẹp mà nó mang lại Nhu cầu sử dụng nước hoa tại Việt Nam đang tăng trưởng nhanh chóng, mở ra nhiều cơ hội đầu tư cho các nhà pha chế và kinh doanh trong lĩnh vực này.
Thị trường nước hoa Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ trong 15 năm qua, với sự xuất hiện của các thương hiệu cao cấp như Frederick Mall, Clive Christian, LeLabo, Dior và Chanel Nước hoa ngày càng được yêu thích bởi nhiều khách hàng, với các sản phẩm thường được đóng gói trong chai nilon hoặc lọ thủy tinh đa dạng hình dáng Dung tích nước hoa phổ biến từ 10ml đến 100ml, có giá bán dao động từ 500.000 đến 1.000.000 đồng mỗi chai.
Quá trình sản xuất nước hoa bao gồm các giai đoạn:
Bước 1: Tìm kiếm nguyên liệu sản xuất nước hoa
Bước 2: Chiết xuất tinh dầu
Bước 5: Phân loại sản phẩm
Bước 7: Kiểm tra và xuất khẩu
Hình 1.3: Khu vực phân loại và đóng gói nước hoa tại nhà máy Charme
Dựa trên quy trình sản xuất nước hoa, việc phân loại và xử lý ảnh là một thách thức lớn mà các doanh nghiệp quan tâm để nâng cao hiệu suất sản xuất công nghiệp Nhằm hiểu rõ hơn về vấn đề này, nhóm đã khảo sát nhà máy nước hoa Charme tại Hóc Môn, TP.HCM, để nghiên cứu tình hình và thiết bị phân loại Được sự hỗ trợ nhiệt tình từ cô Nguyễn Thị Thu Ngàn, chuyên viên tuyển dụng của Charme, nhóm đã có thời gian tham quan và tìm hiểu quy trình sản xuất Với nhu cầu từ công ty và sự hỗ trợ của các kỹ thuật viên, nhóm đã quyết định đề xuất chế tạo và cải tiến "Hệ thống phân loại chiều cao và màu sắc hộp nước hoa".
Ý nghĩa hoa học và thực tiễn đề tài
Nghiên cứu ứng dụng máy móc kỹ thuật giúp giảm chi phí đầu tư, giảm thiểu sức lao động của con người, đồng thời nâng cao độ chính xác và hiệu suất làm việc.
Việc phân loại và xử lý ảnh sản phẩm là một công việc tốn nhiều thời gian và công sức Ứng dụng công nghệ vào quy trình này giúp giảm chi phí sản xuất, tiết kiệm nhân công, nâng cao hiệu quả và tính ổn định của hệ thống, đồng thời cho phép hoạt động liên tục mà không bị giới hạn về thời gian.
Hình 1.4: Ứng dụng sản xuất công nghiệp vào nhà máy Charme
Mặc dù thị trường đã có nhiều sản phẩm phân loại, nhưng hiện nay vẫn thiếu hệ thống chuyên dụng để phân loại và xử lý hình ảnh hộp nước hoa Quá trình phân loại chủ yếu vẫn dựa vào bán tự động hoặc lao động trực tiếp của con người.
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Hộp nước hoa của hãng Charme
Mục tiêu của đề tài này là giúp doanh nghiệp phân loại chiều cao hộp nước hoa và nhận diện màu sắc của hộp dựa trên ba tiêu chí quan trọng.
Phân tích động lực học và lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng trong thiết kế và thi công, nhằm đảm bảo các thông số kỹ thuật đáp ứng yêu cầu của đề tài Các yếu tố cần chú ý bao gồm kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, độ bền cao, tính thẩm mỹ, tiết kiệm chi phí, cũng như khả năng dễ dàng lắp đặt và sửa chữa.
Điều khiển hoàn toàn tự động được thực hiện thông qua các lưu đồ giải thuật, với khả năng điều chỉnh dễ dàng qua màn hình cảm biến Hệ thống cũng hỗ trợ điều khiển qua IoT và mô phỏng trên nền tảng WinCC.
* Tiêu chí an toàn: Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn lao động cho người vận hành và quan sát quá trình xử lý tín hiệu của thiết bị
❖ Mục tiêu 1: Điều chế độ rộng xung để điều khiển vận tốc của động cơ giúp đưa sản phẩm đến ô chứa hàng bằng cần đẩy xy lanh
Mục tiêu 2 là nhận diện chiều cao và màu sắc của hộp thông qua các cảm biến, từ đó cho phép PLC S7-1200 xử lý tín hiệu đến các xy lanh và sử dụng hệ thống xử lý ảnh.
Mục tiêu 3 là điều khiển cảm biến thông qua HMI, nhằm mô phỏng và theo dõi hệ thống qua IoT Người dùng có thể giám sát từ xa thông qua điện thoại, với dữ liệu được lưu trữ trên điện toán đám mây.
Mô hình phân loại sản phẩm yêu cầu kiến thức chuyên môn sâu và phương pháp thiết kế vững chắc từ người thiết kế và vận hành Trong nghiên cứu này, nhóm chúng tôi đã thống nhất 3 phương pháp nghiên cứu và đề xuất 2 phương án mô hình dựa trên hiểu biết và nghiên cứu từ các doanh nghiệp nhỏ và vừa mà chúng tôi đã tham quan.
- Phương pháp phân loại theo chiều cao bằng cảm biến siêu âm xử lý tín hiệu qua Arduino Uno.
- Phương pháp xử lý ảnh bằng camera kép lập trình qua phần mềm Labview 2019
- Phương pháp điều khiển qua bộ điều khiển PLC S7-1200
- Sử dụng băng tải vận chuyển bằng xích để vận chuyển sản phẩm
- Sử dụng 2 cảm biến để đặt trước xy lanh để nhận biết sản phẩm
- Sử dụng 2 động cơ DC 24V có gắn cần gạt làm nhiệm vụ cấp phôi và phân loại sản phẩm
Sử dụng bộ điều khiển PLC Mitsubishi giúp nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến, giải quyết hiệu quả các bài toán ban đầu Ưu điểm của hệ thống này là hoạt động độc lập, chỉ cần nguồn điện mà không cần sử dụng khí nén hay xy lanh.
Sử dụng động cơ DC 24V có nhược điểm là không thể điều khiển độ rộng xung và tốc độ băng tải, dẫn đến giảm hiệu suất máy Hơn nữa, khả năng hoạt động không ổn định do thiếu mạch bảo vệ gây khó khăn trong việc điều khiển và lắp đặt.
- Sử dụng băng tải qua động cơ bước vận chuyển qua hộp số giúp di chuyển sản phẩm
- Sử dụng cảm biến siêu âm dùng để nhận biết chiều cao sản phẩm
- Sử dụng 3 cảm biến quang NPN đặt trước 3 xy lanh để nhận biết sản phẩm
- Sử dụng 3 xy lanh khí nén để phân loại sản phẩm
- Sử dụng bộ điều khiển PLC S7-1200 để điều khiển toàn bộ hệ thống
- Màn hình cảm biến HMI 2 chế độ Auto/ Manual
- Camera nhận biết màu sắc và xử lý ảnh
Ứng dụng IoT trong điều khiển thông minh qua smartphone mang lại nhiều ưu điểm nổi bật Động cơ bước được điều chế độ rộng xung giúp vận chuyển nhanh hơn và nâng cao năng suất Hệ thống xy lanh khí nén hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm năng lượng với tốc độ nhanh, chính xác và ổn định Việc điều khiển qua cảm biến HMI và theo dõi IoT, kết hợp với xử lý ảnh qua PLC S7-1200, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý và điều khiển trong môi trường công nghiệp một cách dễ dàng và chuyên nghiệp.
Nhược điểm: Phụ thuộc khá nhiều vào hệ thống khí nén và thuật toán của người sử dụng đòi hỏi tính chuyên môn cao
Trong bài viết này, nhóm quyết định chọn phương án 2 để phân loại và xác định màu sắc của hộp nước hoa dựa trên nhu cầu thực tế của doanh nghiệp Charme và mong đợi từ Giáo viên hướng dẫn Dù chỉ có một mình em, nhưng em vẫn tự tin với kiến thức của mình để hoàn thành phương án này.
Giới hạn đề tài
- Sử dụng hộp nước hoa hình hộp chữ nhật và hình lập phương
- Nhận biết màu sắc: Đỏ hoặc Trắng hoặc Cam và điều chỉnh thông số cho máy học
- Phân loại theo chiều cao của hộp
- Sản phẩm đã được đóng vào hộp
- Hệ số truyền động băng tải là 1.
Bố cục đề tài
Lý do chọn đề tài, đối tượng và phương pháp nghiên cứu và giới hạn đề tài.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Phân tích cơ học
2.1.1 Cơ chế cung cấp sản phẩm cho hệ thống
2.1.1.1 Phương án 1: Sử dụng xy lanh đẩy sản phẩm
- Cấu tạo thiết kế đơn giản, phù hợp khi sử dụng chung các loại van, rơ le trung gian, công tắc hành trình
- Chi phí lắp đặt thấp
- Sử dụng phổ biến và rộng rãi trong công nghiệp
- Bảo trì đơn giản và dễ dàng thay thế
- Tiết kiệm năng lượng và năng suất tương đối ổn định
- Xi lanh có hành trình bị giớ hạn về độ dài và không thể thay đổi hành trình xy lanh tùy chỉnh
- Hạn chế chuyển động của xy lanh vì xy lanh chuyển động tịnh tiến
- Khi sử dụng bắt buộc phải thông qua van điều khiển, rơ le và công tắc hành trình
Hình 2.1: Xy lanh khí nén
2.1.1.2 Phương án 2: Sử dụng cánh tay robot để gắp sản phẩm
- Độ chính xác cực kỳ cao
- Năng suất cao và khả năng vận hành tốt
- Kỹ thuật chuyên môn cao và ứng dụng cao trong các môi trường đặc thù về kỹ thuật
- Di chuyển linh hoạt vì có 6 bậc tự do
- Quy trình hoạt động khép kín
- Kết cấu quá phức tạp yêu cầu người vận hành có chuyên môn rất cao
- Chi phí đầu tư thiết bị rất cao so với thị trường
- Bảo trì và sửa chữa tốn nhiều thời gian và công sức
- Khó khăn khi nhập máy về vì máy phải được kiểm định từ nước ngoài
Hình 2.2: Cánh tay robot tại đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh
2.1.1.3 Phương án 3: Cấp sản phẩm bằng tay
- Đơn giản dễ dàng thực hiện
- Không yêu cầu về điều khiển và chuyên môn cao
- Tiết kiệm không gian hoạt động và linh hoạt trong môi trường chật hẹp
- Giải pháp tối ưu chi phí cho các công ty nhỏ
- Cần rất nhiều nguồn tài nguyên nhân công để làm việc
- Tính chuyên môn sẽ bị giảm và mức độ tự động hóa sẽ giảm liên kết
- Thời gian làm việc có hạn
- Sai số ổn định khá cao phụ thuộc vào người công nhân
Hình 2.3: Công nhân làm việc tại xưởng VAP
Kết luận của đề tài này là việc phân loại chiều cao và màu sắc của hộp nước hoa Charme không yêu cầu thiết kế cơ cấu cấp sản phẩm tự động, vì quy trình đóng gói đã được thực hiện trước khi sản phẩm được đưa vào hệ thống phân loại Dựa trên tình hình tài chính và khối lượng kiến thức hiện có, nhóm đã quyết định lựa chọn phương án 3 - cung cấp sản phẩm bằng tay.
2.1.2 Cơ chế truyền động cho hệ thống
2.1.2.1 Phương án 1: Truyền động nhờ hệ thống thủy lực
- Truyền động của cơ cấu hoạt động với công suất cao
- Năng suất hoạt động lớn với độ tin cậy cao
- Thay đổi được vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống
- Vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn phân bố độc lập không phụ thuộc nhau
- Thay đổi được khối lượng, kích thước các cơ cấu nhờ vào việc chọn áp suất phù hợp
Bơm thủy lực với quán tính nhỏ và lưu lượng dầu chịu nén cao hoạt động hiệu quả trong môi trường kín, cho phép vận hành ở tốc độ cao mà không lo bị va đập như các hệ thống truyền động cơ khí và điện.
- Phòng tránh áp suất quá tải nhờ van khoá an toàn
- Chủ động theo dõi hoạt động hệ thống phức tạp nhờ mạch áp kế
- Tự động hóa tích hợp đơn giản và các tiêu chuẩn hóa trong vận hành
- Chi phí bảo trì cao vì hao tổn trong ống dẫn
- Rò rỉ trong môi trường khép kín khiến cho hiệu suất làm việc phụ thuộc vào chất lượng đường ống và chất lượng nén tạo áp suất
- Tính đàn hồi cao nên khó điều chỉnh vận tốc theo yêu cầu
- Tải trọng làm việc cao nên phù hợp với công nghiệp nặng
- Động cơ quay của máy bơm dầu khá lớn tạo ra tiếng ồn cao
Hình 2.4: Mô hình truyền động thủy lực
2.1.2.2 Phương án 2: Truyền động nhờ hệ thống khí nén
- Độ nhớt động học của khí nén và tổn thất áp suất trên đường dẫn khá nhỏ nên có thể truyền năng lượng đi xa
Không khí có khả năng nén (tính đàn hồi) lớn, dẫn đến thể tích chứa khí rất lớn Điều này cho phép không khí cung cấp một lượng lớn khí, đáp ứng nhu cầu sử dụng hiệu quả.
- Năng lượng sử dụng là không khí nên nguồn tài nguyên vô hạn và năng lượng sạch và tính tái tạo cao
- Hệ thống sạch nên việc rò rỉ năng lượng không gây ô nhiễm môi trường
- Chi phí hoạt động thấp Giải pháp tối ưu cho các nhà máy sản xuất
- Tính nguy hiểm của cơ cấu khí nén thấp vì có hệ thống theo dõi và phòng ngừa áp suất
- Các phần tử của khí nén cấu tạo đơn giản và giá thành rẻ
Các van khí nén được thiết kế để tương thích với các cổng logi, cho phép tích hợp hiệu quả trong việc điều khiển các quá trình phức tạp và các cơ cấu chức năng cao.
- Lực truyền tải tải trọng cơ cấu chấp hành thấp
- Tải trọng thay đổi thì vận tốc của chuyển động thay đổi nên khó điều khiển vận tốc vì độ đàn hồi khí nén tương đối cao
- Hạn chế chuyển động của xy lanh khí nén chuyển động tịnh tiến
- Dòng khí thoát ra gây ra tiếng ồn cao
Hình 2.5: Mô hình truyền động khí nén
Kết luận, với khối lượng tối đa 3kg, đề tài yêu cầu tải trọng nhỏ và cần giảm thiểu tiếng ồn, đồng thời đảm bảo cơ cấu nhỏ gọn và an toàn trong phòng chống cháy nổ Dựa trên những ưu nhược điểm của hai phương án, nhóm quyết định sử dụng truyền động khí nén cho hệ thống nhằm đáp ứng yêu cầu của doanh nghiệp.
2.1.3 Cơ cấu phân loại và vận chuyển sản phẩm cho hệ thống
Hình 2.6: Các phương án thiết kế cơ cấu đẩy sản phẩm
2.1.3.1 Phương án 1: Đẩy bằng xy lanh - di chuyển băng tải
Hộp nước hoa được đưa đến vị trí của băng tải nhờ hệ thống đóng gói, nơi mà các cảm biến siêu âm và cảm biến quang NPN nhận diện sản phẩm và truyền thông tin về PLC để xử lý tín hiệu theo kích thước đã được thiết lập Sau đó, van điện từ cung cấp khí nén tạo áp suất, giúp xy lanh đẩy sản phẩm vào khay chứa của hệ thống.
Hình 2.7: Cơ cấu di chuyển và đẩy xy lanh - băng tải (Nguồn: http://bangtaihuynhthanh.com/bang-tai-ngang)
2.1.3.2 Phương án 2: Đẩy bằng xy lanh - di chuyển bằng xy lanh trượt
Hộp nước hoa di chuyển đến vị trí của xy lanh nhờ vào hệ thống đóng gói đã được thiết lập Các cảm biến siêu âm và cảm biến quang NPN sẽ nhận diện sản phẩm và truyền thông tin về PLC để xử lý tín hiệu, đảm bảo kích thước sản phẩm đúng như yêu cầu trong quá trình thiết lập.
Sau khi đạt được 14 giá trị chiều cao, xy lanh trượt sẽ đưa sản phẩm đã được xử lý đến vị trí của van điện từ cấp khí Van này tạo áp suất, giúp xy lanh đẩy sản phẩm vào khay chứa của hệ thống.
Hình 2.8: Cơ cấu di chuyển và đẩy xy lanh trượt (Nguồn: http://mvn.com.vn/xy-lanh-truot-532448-dgc-32-400-g-ppv-a-p867.html)
2.1.3.3 Phương án 3: Đẩy bằng xy lanh - di chuyển bằng AC Servo
Hộp nước hoa hoạt động nhờ vào AC Servo, được trang bị cảm biến siêu âm và cảm biến quang để xác định chiều cao và loại sản phẩm Thông tin này sau đó được xử lý bởi PLC, giúp AC Servo đưa sản phẩm đến vị trí khay đựng theo thiết lập của người thiết kế.
Hình 2.9: Cơ cấu di chuyển và đẩy bằng AC Servo Ưu và
Xy lanh – Xy lanh trượt
Vị trí gọn gàng, thằng hàng
Bảng 2.1: Bảng đánh giá các phương án tối ưu cho cơ cấu
Sau khi tiến hành thống kê và xác nhận các ưu điểm của các phương án, nhóm đã quyết định lựa chọn phương án di chuyển sản phẩm bằng băng tải kết hợp với việc đẩy sản phẩm qua xy lanh khí nén.
Phân tích các thiết bị cơ cấu chấp hành
2.2.1 Động cơ kéo băng tải (Động cơ DC)
2.2.1.1 Định nghĩa Motor băng tải Động cơ kéo băng tải đơn giản là một cơ cấu truyền động hoặc một loại máy móc có thể di chuyển một tải trọng như: hộp, bao tải, thùng carton hay một lượng lớn vật liệu như: đất, bụi, thực phẩm từ điểm A đến điểm B một cách dễ dàng
Hình 2.10: Động cơ DC Step 24V
Trong đồ án tốt nghiệp này, nhóm đã lựa chọn sử dụng băng chuyền với động cơ công suất vừa, phù hợp với yêu cầu ban đầu không cần tải trọng lớn Đề tài tập trung vào việc thiết kế cơ cấu vận chuyển sản phẩm một cách đơn giản và hiệu quả.
- Băng tải chạy liên tục, có thể dừng nếu cần thiết
- Tính chính xác mang tính tương đối, hiệu suất thấp
- Quy trình điều khiển đơn giản, chi phí thấp
- Do đó chỉ cần một loại động cơ DC có công suất nhỏ khoảng 20 - 40W, điện áp vào 12- 14V
Động cơ điện một chiều là loại động cơ sử dụng dòng điện một chiều, phổ biến trong công nghiệp nhờ khả năng điều chỉnh tốc độ liên tục trong một dải hoạt động rộng.
Động cơ điện một chiều (DC) trong dân dụng hoạt động với điện áp thấp và thường được sử dụng cho các tải phụ nhỏ Loại động cơ này cũng được áp dụng trong công nghiệp khi cần momen xoắn khởi động cao hoặc yêu cầu điều khiển tốc độ linh hoạt.
2.2.1.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều được cấu thành từ 4 thành phần:
- Stator: Cặp nam châm điện
- Rotor: Lõi động cơ gồm các dây quấn nhằm mục đích tạo ra từ tính xung quanh nam châm điện
- Chổi than: Làm điểm tiếp xúc và tiếp điểm nhận điện cho bộ phận cổ góp
- Cổ góp: Dẫn điện đến phần Rotor Bao nhiêu tiếp điểm điện thì bấy nhiêu số lượng Rotor có trên động cơ
2.2.1.3 Nguyên lí hoạt động của động cơ
Nguyên lý hoạt động của động cơ khi đặt điện áp một chiều U vào 2 chổi than A và
Khi dòng điện đi qua cuộn dây trong từ trường, nó sẽ sinh ra dòng điện dư, gây ra lực Fdt tác động lên dây dẫn ab và cd, làm quay cánh quạt Hướng lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi cánh quạt quay nửa vòng, vị trí các thanh dẫn thay đổi, dẫn đến sự thay đổi hướng dòng điện ở cd, nhưng lực tác động vẫn duy trì hiệu quả như cũ Nếu động cơ tiếp tục quay, các dây dẫn sẽ cắt qua từ trường và tạo ra suất điện động E, chiều của suất điện động này được xác định theo quy luật.
E ngược chiều với dòng điện, tức là h, phần dư gọi là suất điện động
Vận chuyển sản phẩm trong môi trường công nghiệp luôn là một thách thức lớn Băng tải được phát minh ra như một giải pháp thiết yếu để di chuyển hàng hóa một cách hiệu quả Tính tự động và liên tục của băng tải đã được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy khai thác, sản xuất, cũng như trong ngành công nghiệp nặng và nhẹ, mang lại nhiều lợi ích cho năng suất làm việc.
Dây chuyền băng tải là yếu tố quan trọng trong quá trình vận chuyển, giúp tăng cường hiệu suất công việc, rút ngắn thời gian và giảm áp lực chi phí rõ rệt Chúng đặc biệt phù hợp với các mô hình sản xuất hàng loạt và các nhà máy hiện đại.
Hình 2.11: Băng tải sản xuất
So sánh đánh giá và lựa chọn
Băng tải phẳng Băng tải lồng máng Ưu điểm
* Đa dạng về chủng loại mẫu mã
* Kết cấu cứng vững bền bỉ
* Tải được các loại vật liệu khác nhau
* Sử dụng được nhiều loại dây băng
* Vận chuyển tốt nguyên liệu có tính rời rạc
* Dễ sửa chữa bảo trì
* Ít làm tổn hạn đến đường viền của băng tải
* Dễ làm tổn hại đường viền băng tải cao su
* Kết cấu không bền vững
* Ít đa dạng mẫu mã
Bảng 2.2: So sánh và đánh giá lựa chọn 2 loại băng tải
Kết luận: Sau khi phân tích ưu nhược điểm và ứng dụng của từng loại băng tải, nhóm đã quyết định chọn băng tải phẳng cho đồ án của mình.
2.2.2.2 Ứng dụng của băng tải vào thực tiễn
- Băng tải có thể vận chuyển số lượng hàng hóa lớn trong cùng một thời gian để giải phóng sức lao động của nhân công
- Không gian lắp đặt thoải mái, không giới hạn về yêu cầu thiết kế và mang tính an toàn hơn so với xe nâng và xe cẩu
- Có thể di chuyển được với mọi loại hình dạng, kích thước và trọng lượng Tính ổn định được gia tăng theo yêu cầu
- Có thể tích hợp nhiều lựa chọn để vận hành bao gồm: thủy lực, cơ khí phù hợp với yêu cầu thiết kế
Hình 2.12: MCCB của hãng IEK
Dòng điện từ tiếp điểm dây nóng đến tiếp điểm dây lạnh di chuyển ngược chiều nhau Khi hai dòng điện này bằng nhau, từ trường biến thiên sẽ làm cho dòng điện trong cuộn thứ cấp bằng 0 Nếu xảy ra hiện tượng rò rỉ điện trên hai đầu dây dẫn, từ trường biến thiên sẽ được sinh ra trong cuộn dây khác, dẫn đến việc ngắt cầu dao thông qua cơ chế ngắt điện cảm ứng điện từ tự động.
Có nhiều loại MCCB mang nhiều hiệu quả và lợi ích an toàn điện cho người sử dụng:
- MCCB được sử dụng các mạng cao thế được coi như thiết bị đóng ngắt điện với các thiết bị bảo vệ điện
- RCCB, RCBO được sử dụng hạn chế sự rò rỉ dòng điện Chúng giúp an toàn khi sử dụng điện, chống cháy nổ và chống giật
* Tiêu chuẩn chọn MCCB của đề tài đồ án tốt nghiệp này:
- Khả năng làm việc của MCCB lâu dài, tính chịu nhiệt tốt, độ ổn định cao
- Chịu tải thấp vì hệ thống hoạt động áp hạ thế và không quá 220V
- CB phải bảo đảm tốt trị số dòng điện định mức
- Thời gian ngắt điện bé, thiết bị hồ quang điện phải nhạy
2.2.4.1 Cấu tạo relay trung gian
Yêu cầu của đề tài là sử dụng relay trung gian 8 chân của Omron nên nhóm sẽ sử dụng trong luận văn này
Relay trung gian hoạt động dựa trên hệ thống tiếp điểm của nam châm điện, giống như một công tắc chuyển đổi giữa hai trạng thái On và Off Trong trạng thái này, relay hoạt động nhờ vào dòng điện.
Cấu tạo của relay trung gian gồm 2 phần chủ yếu:
Cuộn hút nam châm bao gồm lõi thép động và lõi thép tĩnh, có chức năng cuộn cường độ hoặc dòng điện áp Lõi thép động được giữ cân bằng nhờ vít và có thể điều chỉnh thông qua lò xo.
Mạch tiếp điểm bao gồm hai loại là tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch Tiếp điểm nghịch có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn dòng điện đi qua, đồng thời đảm bảo rằng dòng điện nhỏ được cách ly riêng biệt với cuộn hút.
2.2.4.2 Nguyên lí của relay trung gian
Nguồn điện khởi tạo dòng chạy qua relay trung gian, làm cho cuộn dây sinh ra từ trường hút, tạo ra một đòn bẩy bên trong Đòn bẩy này có chức năng đóng mở các tiếp điểm trong relay, giúp thay đổi trạng thái On và Off của relay Số lượng tiếp điểm phụ thuộc vào số chân của relay theo thiết kế.
Relay thường có hai mạch độc lập hoạt động song song Mạch đầu tiên điều khiển cuộn dây để xác định tín hiệu dòng điện với hai trạng thái On và Off Mạch thứ hai nhận biết dòng điện qua relay để thay đổi trạng thái đóng hoặc ngắt tùy theo tình huống.
Hình 2.13: Cơ cấu relay trung gian (Nguồn: https://bachkhoa.org/ro-le-trung-gian/)
2.2.5.1 Giới thiệu về cảm biến
Cảm biến hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong các doanh nghiệp, giúp nhận biết và chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu số, phục vụ cho việc tự động hóa trong sản xuất công nghiệp Trong đồ án này, cảm biến thu thập tín hiệu và gửi về PLC S7-1200 để xử lý, từ đó cung cấp tín hiệu đúng hoặc sai trên giao diện WinCC.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY
Đề xuất phương án thiết kế
Nhóm đã nghiên cứu nhiều nguồn tài liệu khác nhau, đặc biệt về thiết kế phần cứng và bộ xử lý trung tâm, từ đó đánh giá ưu nhược điểm của các phương án Sau khi xem xét, nhóm đã lựa chọn phương án thiết kế phù hợp, có tính ứng dụng thực tiễn và tối ưu về mặt kinh tế, đồng thời đảm bảo lượng kiến thức cần thiết Cuối cùng, nhóm đã đưa ra mô hình thiết kế như sau:
- Với ưu điểm về tài liệu phong phú, nhiều ứng dụng trong thực tiễn, nhóm đã lựa chọn PLC S7-1200 để làm bộ xử lí trung tâm
- Ứng dụng Labview để xử lí ảnh từ camera
- Sử dụng nhôm định hình để làm phần khung cho băng chuyền, vì giá thành hợp lí, dễ gia công, tính thẩm mĩ cao
- Sử dụng các xy lanh khí nén làm hệ thống gạt sản phẩm
Cảm biến quang mang lại nhiều ưu điểm vượt trội trong việc nhận diện sản phẩm, với khả năng hoạt động hiệu quả ở khoảng cách lên đến 100m Bên cạnh đó, cảm biến này hoạt động với tần suất cao, giúp cải thiện khả năng nhận diện sản phẩm trên băng tải một cách tối ưu.
- Nhóm dùng động cơ bước để có thể dễ dàng điều chỉnh, kiểm soát được tốc độ cộng cơ
- Hệ thống đảm bảo phân loại chính xác, nhanh chóng
- Điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu
- Hệ thống điện, cơ khí đơn giản hiệu quả, thân thiện với người dùng
- Hiển thị, thống kê được các thông số về số lượng từng loại hàng hóa, lưu trữ trên PC
3.1.2 Sơ đồ các thiết bị phần cứng
• Băng tải: vận chuyển các hộp hàng
• Cảm biến siêu âm: xác định chiều cao của hàng hóa
• Camera: nhận diện màu sắc của hàng hóa
• Cảm biến quang: phát hiện vật thể đã di chuyển tới hay chưa
• Xy lanh: đóng vai trò là bộ phận phân loại các hàng hóa xuống ô chứa
• Động cơ bước: truyền động năng giúp băng tải di chuyển
Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phần cứng
Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống
- Camera: nhận diện màu sắc và chiều cao để gửi tín hiệu về máy tính thông qua cổng Ethernet để phân tích, nhận diện màu sắc
- Bảng nút nhấn: bao gồm các nút nhấn để điều khiển hệ thống, dừng khẩn cấp
- HMI: hiển thị các thông số như tốc độ động cơ, số lượng hàng hóa trong các rổ hàng
- PC: máy tính chủ quản lí các HMI, lưu trữ lại các thông tin sản lượng, tình trạng vận hành
Khối chấp hành bao gồm ba xy lanh khí nén, nhận tín hiệu từ PLC để đẩy gạt hàng hóa Ngoài ra, hệ thống còn được trang bị ba cảm biến quang giúp xác định vị trí của hàng hóa trên băng tải.
3.1.4 Mô tả vận hành sơ bộ Đầu tiên khi hàng hóa đi vào băng tải, đi qua buồng xử lí ảnh nhận diện màu sắc gửi hình ảnh về Labview trên PC, cảm biến siêu âm xác định chiều cao của vật thể sau đó gửi tín hiệu về PLC, hàng hóa sẽ tiếp tục di chuyển trên băng tải, khi vật đi qua cảm biến quang, cảm biến sẽ gửi tín hiệu về PLC căn cứ vào các tín hiệu từ camera và cảm biến siêu âm, PLC sẽ xuất tín hiệu để kích xy lanh 1, 2 hoặc 3 đẩy ra để đưa các hàng hóa đi vào từng ô ứng với các loại hàng hóa có kích thước khác nhau đã được lập trình trước Nếu hàng hóa đó không có màu nằm trong danh sách cần được phân loại thì sẽ di chuyển đến cuối băng tải trượt vào rỗ hàng lỗi.
Tính toán thiết kế cơ khí
3.2.1 Tính toán độ rộng tối thiểu của băng tải Độ rộng băng tải phụ thuộc vào công suất của băng tải, đó chính là lưu lượng vận chuyển và kích thước, trọng lượng của các vật phẩm được di chuyển trên băng tải Vật phẩm cần phân loại càng lớn thì kích thước của băng tải càng lớn và ngược lại
* Thông số kích thước của các sản phẩm phân loại:
Loại hàng Chiều dài Chiều rộng Chiều cao
Cỡ nhỏ 50mm 50mm 50mm
Cỡ trung 70mm 70mm 70mm
Cỡ lớn 100mm 100mm 100mm
Bảng 3.1: Kích thước sản phẩm phân loại
Dựa vào công thức thực nghiệm lựa chọn bề rộng băng tải bằng chiều dài lớn nhất một cạnh của sản phẩm nhân với 2
Vậy bề rộng băng tải tối thiểu b = 100mm
Lựa chọn bề rộng băng tải theo kích thước hiện có trên thị trường b = 140mm
3.2.2 Chiều dài băng tải Đường kính của hai Pully D1=D2= 34mm
Chiều dài băng tải được chia thành hai phần chính: phần đầu tiên là hệ thống xử lý ảnh, có chức năng đo chiều cao và phân loại màu sắc; phần thứ hai là hệ thống phân loại, sử dụng các xy lanh để đẩy hàng vào các ô dựa trên kích thước của sản phẩm.
Phần băng tải chưa bộ phận xử lý ảnh và hộp đo xác định kích thước 140x140x120 (dài x rộng x cao) vậy chiều dài băng tải L1 = 140mm
Khoảng cách hợp lí giữa các vật phân loại là 100mm, kích thước hộp lớn nhất 9x6x7 (dài rộng cao) vậy L2 = (70 + 100x2) x 3 = 810mm
Chọn chiều dài băng tải = 1000 mm
3.2.3 Thiết kế cơ cấu phân loại sản phẩm vào các rổ hàng
Sau khi hàng hóa được xử lý qua bộ phận nhận diện màu sắc và kích thước, chúng sẽ tiếp tục di chuyển trên băng tải đến bộ phận phân loại Tại đây, cảm biến quang sẽ gửi tín hiệu về PLC, giúp PLC xử lý tín hiệu và điều khiển các xy lanh để đẩy hàng hóa vào các ô chứa hàng tương ứng.
Xy lanh là thiết bị khí nén quan trọng, chuyển hóa năng lượng khí nén thành động năng để thực hiện các thao tác kéo và đẩy hiệu quả.
Xi lanh khí nén là thiết bị quan trọng trong ngành tự động hóa, được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, lắp ráp, thủ công và chế biến thực phẩm.
Cấu tạo của xy lanh bao gồm nhiều bộ phận cấu thành : ty, nòng, thân trụ, cửa cấp khí
Xy lanh hoạt động đơn giản bằng cách sử dụng khí nén được đưa vào qua các ống dẫn Khi lượng khí nén tăng lên, nó chiếm không gian trong xy lanh, khiến Piston di chuyển tới lui và truyền động cho các thiết bị bên ngoài.
Khối lượng lớn nhất của hộp hàng hóa là 1kg vậy trọng lượng của vật là:
Chọn g = 9,8m/s 2 Để đẩy được hàng thì Fđẩy > Fma sát
Hệ số ma sát có giá trị từ 0 đến 1, với hệ số ma sát lớn nhất là 1 Do đó, để có thể đẩy được vật, lực đẩy cần phải lớn hơn 9,8N Hiện nay, áp suất của các máy nén khí phổ biến là 8 bar, tương đương với 0,8 N/mm².
Vậy đường kính của xy lanh d= √ 𝐹.4 Ƥ.𝜋 = √ 0,98.4
Chọn đường kính xy lanh phổ biến là d = 1.6 cm Để xy lanh có thể đẩy vật ra khỏi băng tải, cần đảm bảo rằng Lxl + b >= bề rộng băng tải.
Ta có bề rộng băng tải B = 14cm, chiều rộng tối thiếu của hộp hàng phân loại b= 5cm
=>Lxl ≥ 2 Chọn hành trình xy lanh thông dụng Lxl = 7,5cm
Kết luận: Dựa vào các thông số tính toán từ ban đầu, lựa chọn loại xy lanh SMC CDJ2B16-
Chiều dài băng tải 1000mm
Chiều rộng băng tải 140mm
Hành trình bước xy lanh 75mm Đường kính Piston (D) 16mm
Bảng 3.2: Lựa chọn xy lanh SMC CDJ2B16-45-B
Hình 3.3: Xy lanh SMC CDJ2B16-45-B
Tính toán lựa chọn động cơ
Tổng trọng lực là: M = m1 + m2 + m3 = 3kg
Ngoại lực tác dụng lên băng tải ban đầu F0 = 0N
Hệ số ma sỏt trượt à= 0,3-0,5 Đường kính roller D = 34mm
Khối lượng roller mr = 200g = 0,2kg
Hiệu suất của bộ truyền n = 0,92
Vận tốc băng tải v = 200mm/s = 0,2m/s
Số vòng quay trên trục hộp số Ng = 𝑣.60
𝜋.34 = 112 (vòng/ phút ) Vậy tốc độ quay trên trục hộp số Ng= 112 (vòng/phút)
Tổng lực tác dụng lên băng tải:
Vì băng tải chuyển động tịnh tiến theo phương ngang nên góc 𝜃 = 0
Momen xoắn trên trục hộp số:
2.𝜋 = 0,27(𝑁 𝑚) Để đảm bảo an toàn cần nhân với hệ số an toàn Sf = 2
Vậy: Momen trên trục hộp số có được là 0,54
3.3.2 Xác định tải trọng băng tải tính ra lực kéo băng tải cần thiết
Xét trong trường hợp trên băng tải có tổng cộng là ba đến bốn hộp hàng với tổng trọng lượng là 3kg
Khối lượng mỗi pully là 0,2kg hệ thống dùng 2 pully vậy tổng trọng lượng là 0,4kg
Ta có tổng khối lượng băng tải
M = 1 + 0,4 + 3 = 4,4(kg) Vậy trọng lượng của tổng băng tải là PM = 4,4.9.81= 43,12 N Để băng tải có thể chuyển động được thì lực kéo băng tải Fkéo > PM ⇔Fkéo > 43,12 N
3.3.3 Xác định công suất cần thiết
- Plv là công suất của bộ phận làm việc
- 𝜂 là hiệu suất của bộ truyền
- F là lực kéo băng tải (N)
- V vận tốc của băng tải (m/s)
3.3.4 Xác định số vòng quay sơ bộ nsb = nlv.uc
Trong đó: un= 2-4 (đối với bộ truyền đai) ut = 3-5 (đối với bộ truyền bánh răng)
→ Nsb= nlv.uc2,4.0,92.5 = 516,764 (vòng/phút)
3.3.5 Lựa chọn động cơ Điều kiện lựa chọn động cơ :
Kết luận: Nhằm đảm bảo việc điều khiển động cơ dễ dàng và điều chỉnh tốc độ chính xác, nhóm đã quyết định sử dụng động cơ bước NEMA 42HB34F103AB với các thông số kỹ thuật phù hợp.
Tổng lực tác dụng lên băng tải là 14,751N, với momen xoắn trên trục hộp số đạt 0,65 Nm Trọng lượng tổng của băng tải là 43,12 N, và công suất cần thiết để vận hành là 10 W Động cơ hoạt động với vòng quay 520 vòng/phút.
Bảng 3.3: Lựa chọn động cơ bước NEMA 42HB34F103AB
Thiết kế hệ thống điện
3.4.1 Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ thống điện
Tổng quan về sơ đồ khối của hệ thống gồm:
Nguồn điện cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống điều khiển, các xy lanh và động cơ, trong khi khối bảo vệ đảm nhận chức năng bảo vệ hệ thống khỏi sự cố ngắn mạch.
Máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc lập trình và nạp chương trình vào PLC, cho phép người dùng thiết kế và giám sát quá trình hoạt động của từng đoạn mã code.
Bảng điều khiển trên mặt tủ điện được trang bị màn hình HMI và các nút nhấn, cho phép người vận hành cài đặt và giám sát thông số trong chế độ tự động (Auto), trong khi điều khiển thủ công (Manual) được thực hiện qua các nút nhấn.
Controller là thiết bị điều khiển trung tâm, nhận lệnh từ các nút nhấn và HMI, sau đó truyền tín hiệu điều khiển đến các bộ phận liên quan Nó điều khiển động cơ và van điện từ 5/2 để điều khiển các xy lanh, từ đó phân loại sản phẩm theo chiều cao.
Driver động cơ nhận tín hiệu từ PLC để điều khiển chân cấp xung của động cơ bước, từ đó điều chế độ rộng xung PTO và thay đổi vận tốc chuyển động của động cơ.
Bơm khí nén cung cấp khí chính cho hệ thống, giúp van điện từ 5/2 hoạt động hiệu quả Tín hiệu từ van điện từ 5/2 điều khiển cơ cấu của xy lanh, đảm bảo quá trình ra vào diễn ra chính xác.
Van điện từ 5/2 nhận tín hiệu điều khiển từ PLC và cung cấp nguồn khí nén trực tiếp, cho phép điều khiển hoạt động của xy lanh theo chương trình mà người vận hành máy đã thiết lập.
3.4.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển
Khi thiết kế mạch điều khiển với các chức năng mong muốn, việc đảm bảo an toàn cho bản thân và linh kiện trong quá trình sử dụng là rất quan trọng Do đó, lựa chọn linh kiện phù hợp đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất và an toàn của mạch.
Dựa theo yêu cầu ban đầu của máy, nhóm đã thống nhất để đưa ra lựa chọn các thiết bị như sau:
STT Vai trò Thiết bị lựa chọn
1 Điều khiển chính PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0
2 Điều khiển phụ Driver Step DM54E Leadshine
3 Điều khiển gián tiếp Relay Omron MY2N DC24
4 Bảo vệ MCCB SEC DZ47-63 C6/1P
5 Giao diện sử dụng Nút nhấn, Màn hình HMI Delta DOP, Scada, Wincc
Bảng 3.4: Lựa chọn thiết bị
Chức năng Máy biến áp Relay trung gian MCCB
Bảng 3.5: Khả năng đảm bảo an toàn điện của thiết bị
3.4.3 Lựa chọn hệ thống điều khiển
3.4.3.1 PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0
Để lựa chọn thiết bị phù hợp, trước tiên cần xác định yêu cầu của hệ thống, từ đó tiến hành tính toán và đánh giá cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.
Ta chọn PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0 bởi những tính năng sau đây:
- Độ ổn định ở mức cao
- Dễ dàng lắp đặt và sử dụng, ngôn ngữ lập trình đơn giản
- Số lượng ngõ ra và ngõ vào phù hợp với hệ thống cần thiết kế
- Không phải sử dụng thêm Module I/O
- Nhỏ gọn, phù hợp với những hệ thống vừa và nhỏ
Hình 3.5: Kích thước tiêu chuẩn của PLC S7-1200 1212C
Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 1212C:
Mã sản phẩm 6ES7212-1AE40-0XB0
Bộ nhớ làm việc 25kB
Bộ nhớ lưu giữ 2kB
I/O kiểu số 8 ngõ vào/ 6 ngõ ra
I/O kiểu tương tự 2 ngõ ra
Module mở rộng tín hiệu 2
Bộ đếm tốc độ cao 4 Đơn pha 3 tại 100kHz
Thẻ nhớ Simatic tùy chọn
Thời gian lưu đồng hồ thực 10 ngày
Tốc độ tớnh toỏn 18às/ lệnh Tốc độ thực thi lệnh Boolean 0.1às/ lệnh
Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật của PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC
* Sơ đồ chân điều khiển:
STT Tên biến Chức năng
7 I0.6 Công tắc dừng khẩn cấp Emergency
Bảng 3.7: Chức năng các chân Input của PLC S7-1200 1212C
STT Tên biến Chức năng
Bảng 3.8: Chức năng các chân Output của PLC S7-1200 1212C 3.4.3.2 Động cơ
Hình 3.6: Động cơ bước lưỡng cực NEMA17-42HB34F08AB
Động cơ bước lai lưỡng cực NEMA17-42HB34F08AB sở hữu moment xoắn cao với góc bước 0,9° (400 xung/vòng), tiêu thụ 1,33A cho mỗi pha và đạt momen xoắn 3,5 Nm Động cơ này có bốn dây kết nối được mã màu đen, xanh lá cây, đỏ và xanh lam, giúp dễ dàng kết nối các cuộn dây với bộ điều khiển.
- Hoạt động trơn tru ổn định
- Hiệu suất tăng tốc tốt
Kiểu động cơ Động cơ bước lưỡng cực
Kích thước 42x42x34mm Điện áp định mức 12VDC
Dòng điện định mức 0.84 A/Pha
Góc bước 0.9 độ ± 5% Điện trở/Pha 5.75 Ohm Độ tự cảm 9.3 mH
Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật của động cơ bước
Driver DM542E của Leadshine là giải pháp hoàn hảo cho động cơ bước Nema 17, đi kèm với cáp RS232 dài 1.2m Với thiết kế đơn giản và dễ cài đặt, sản phẩm này ứng dụng công nghệ tiên tiến, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền động năng lượng cho động cơ bước 2 pha và 4 pha DM542E không chỉ cung cấp moment xoắn tối ưu mà còn giảm thiểu tiếng ồn, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và hiệu suất cao.
- Phù hợp và đồng bộ với động cơ Nema 17
- Mạch cầu H lưỡng cực truyền dòng điện ổn định
- Kích thước đơn giản, tiết kiệm không gian hoạt động Đặc tính kỹ thuật Thông số
Nguồn Trực tiếp hoặc gián tiếp Điện áp hoạt động (VDC) 20-50
Tần số tối đa 200kHz Điện áp logic 5 or 24 Đầu vào 3 Đầu ra 1
Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật của Stepper driver DM542E
Hình 3.7: Stepper Driver DM542E Leadshine
- V+ : Cấp nguồn một chiều, điện áp nguồn từ 20 – 50VDC, dòng điện tối đa 4.2A
- A+ A – B+ B – : Đấu nối các chân dây động cơ bước : Đỏ, Xanh lá, Vàng, Xanh dương
- PUL + : Cấp tín hiệu xung PTO điều khiển tốc độ (+5V) cho DM542E
- PUL – : Cấp tín hiệu xung PTO điều khiển tốc độ (-) cho DM542E
- DIR + : Cấp tín hiệu xung điều hướng vị trí (+5V) cho DM542E
- DIR – : Cấp tín hiệu xung điều hướng vị trí (-) cho DM542E
- ENA+ và ENA- : Khi ta cấp tín hiệu cho cặp chân này thì động cơ sẽ không còn lực momen giữ và lực momen quay nữa
- Có thể đấu tín hiệu dương (+) hoặc tín hiệu âm (-) chung
1.91 ON OFF ON 2.37 OF OFF ON
3.31 OFF ON OFF 3.76 ON OFF OFF 4.2 OFF OFF OFF
Bảng 3.11: Cài đặt cường độ dòng điện
Microstep Pulse/Rev SW5 SW6 SW7 SW8
Bảng 3.12: Cài đặt vi bước cho Driver
Dựa vào nguồn cấp và nhu cầu sử dụng, ta chọn được Relay trung gian để sử dụng cho hệ thống là Relay công suất Omron MY2N 24DC
Hình 3.8: Relay Công suất MY2N 24DC
- Có trang bị rào cản hồ quang để làm gián đoạn hồ quang
- Chịu được điện áp lên đến 2000V
- Làm việc được ở môi trường khắc nghiệt
Dòng điện định mức là 10A với điện áp 24VDC, điện trở tiếp xúc đạt 50mΩ và điện trở cách điện là 100mΩ Thời gian tác động của thiết bị là 25ms, hoạt động hiệu quả trong khoảng nhiệt độ từ 25-40ºC và có khả năng chịu chấn động từ 10-55Hz Độ ẩm hoạt động nằm trong khoảng 5-85 RH.
Số lần đóng ngắt cơ học 50 triệu lần
Số lần đóng ngắt điện 100 triệu lần Kích thước 28x21.5x36mm
Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật của relay trung gian 8 chân
Aptomat là một linh kiện thiết yếu trong hệ thống điện, có chức năng chính là bảo vệ mạch điện khỏi các sự cố như quá tải, sụt áp, ngắn mạch, truyền công suất ngược, rò rỉ điện và chống giật Nó cũng đảm bảo an toàn cho hệ thống nhờ vào khả năng bảo vệ theo từ nhiệt.
Cường độ dòng điện của MCB phải lớn hơn dòng điện định mức, tức là:
Vậy: Nhóm sẽ sử dụng MCCB SEC DZ47-63 C6/1P
- Chống nhiệt chống cháy, độ bền cao
Tên sản phẩm MCCB DZ47 – 63 C6
Dòng điện định mức 10A Điện áp định mức AC230/440V Tần suất định mức 50Hz/60Hz
Công suất tiêu thụ 100W Độ bền Chống cháy và cách điện Dung lượng kết nối Dây dẫn cứng 25mm 2 Công suất ngắn mạch 4kA/6kA
Bảng 3.14: Thông số kỹ thuật của MCCB
Trong ngành công nghiệp, việc hiển thị thông số tính toán, thiết kế và dữ liệu là rất quan trọng Nhóm nghiên cứu đã khảo sát thị trường các dòng màn hình của các hãng như Wecon, LG và ABB Sau khi xem xét, nhóm quyết định lựa chọn màn hình HMI Delta DOP-B07E415 cho đồ án tốt nghiệp.
Hình này được thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng tháo lắp, với cảm biến nhạy theo chuẩn IP65, chống nước và chống sốc tốt cho môi trường công nghiệp Người sử dụng có thể điều chỉnh hoặc vận hành máy trực tiếp hoặc gián tiếp qua phần mềm WinCC hoặc giao diện Scada để theo dõi dữ liệu hệ thống Thiết bị còn tích hợp các chuẩn truyền thông như RS232, RS485 và Ethernet, giúp người dùng dễ dàng kết hợp với PLC, biến tần và động cơ bước.
Hình 3.10: HMI Delta DOP-B07E415 Đặc tính kỹ thuật Thông số
Màn hình LCD 7(800x600 Pixel) 65536 màu
Chuẩn truyền hỗ trợ RS232, RS422, RS485 Chuẩn truyền tiêu chuẩn RS232, USB và Ethernet
Hỗ trợ Đầu ra âm thanh (tệp MP3, Wav)
Màn hình cảm ứng IP65
Di chuyển Ngang và dọc
Hệ điều hành tương thích Windows XP, Window Vista, Window 7
Bảng 3.15: Đặc tính kỹ thuật của màn hình HMI Delta DOP-B07E415
* Nối dây cho cảm biến:
- Dây màu nâu: đấu vào nguồn dương 5VDC, VCC
- Dây màu xanh dương: đấu vào chân GND và nguồn âm 0V
- Dây màu đen: chân ngõ ra cực NPN phải có trở để lên mức cao từ 0 lên 1
Nhiệt độ -22,5 độ đến 55 độ Điện áp 5vDC và 20mA
Khoảng cách đo được 3-80cm
Chiều dài dây 1m Đường kính 17mm Đầu ra dòng DC/SCR/Rowle 100mA/5v Điện áp tiêu thụ
