HỆ THỐNG LẮP RÁP SẢN PHẨM SỬ DỤNG 3 XILANH

LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG I: TÌM HIỂU SƠ BỘ ĐỀ TÀI 4 1.1.Lí do chọn đề tài 4 1.3.Cơ sở lý thuyết về khí nén 5 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 8 2.1. Xây dựng sơ đồ khối của mạch 8 2.1.1. Xác định bài toán 8 2.1.2. Mô tả hoạt động của hệ thống 8 2.2. Lựa chọn, phân tích các thành phần thiết bị sử dụng trong mạch 9 2.2.1. Xy lanh tác động 2 chiều 9 2.2.2. Van đảo chiều 10 2.2.3. Role trung gian 11 2.3. Thiết kế sơ đồ mạch khí nén, sơ đồ mạch điện 13 2.4. Nguyên lý hoạt động 15 CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM 16 3.1. Bảng vật tư, linh kiện 16 3.2. Lắp ráp, đấu nối mạch 17 3.2.1. Trình tự các bước đấu nối 17 3.3. Thi công 18 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 20 4.1. Kết luận 20 4.2. Hạn chế 20 4.3. Hướng phát triển 20 LỜI CẢM ƠN 22

1

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Thị Lan Sinh viên thực hiện : Nguyễn Vũ Thuật PH32006

Lự Đức Nguyên PH31871 Nguyễn Văn Đương PH30282 Bùi Thị Ngọc Lệ PH30871

Năm 2023

2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I: TÌM HIỂU SƠ BỘ ĐỀ TÀI 4

1.1.Lí do chọn đề tài 4

1.3.Cơ sở lý thuyết về khí nén 5

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 8

2.1 Xây dựng sơ đồ khối của mạch 8

2.1.1 Xác định bài toán 8

2.1.2 Mô tả hoạt động của hệ thống 8

2.2 Lựa chọn, phân tích các thành phần thiết bị sử dụng trong mạch 9

2.2.1 Xy lanh tác động 2 chiều 9

2.2.2 Van đảo chiều 10

2.2.3 Role trung gian 12

2.3 Thiết kế sơ đồ mạch khí nén, sơ đồ mạch điện 15

2.4 Nguyên lý hoạt động 17

CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM 18

3.1 Bảng vật tư, linh kiện 18

3.2 Lắp ráp, đấu nối mạch 19

3.2.1 Trình tự các bước đấu nối 19

3.3 Thi công 18

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 23

4.1 Kết luận 23

4.2 Hạn chế 23

4.3 Hướng phát triển 20

LỜI CẢM ƠN 24

3

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật Đặc biệt trong lĩnh

vực tự động hóa đã tạo nên một động lực thức đẩy và phát triển các ngành công

nghiệp khác nhằm phục vụ và đáp ứng được nhu cầu của con người trong cuộc

sống Con người với sự trợ giúp của máy móc, những công cụ thông minh đã

không phải trực tiếp làm việc, hay những công việc mà con người không thể làm

được với khả năng của minh mà chỉ việc điều khiển chúng hay chúng làm việc

hoàn toàn tự động đã mang lại những lợi ích hết sức to lớn, giảm nhẹ và tối ưu

hóa công việc Với sự tiến bộ này đã đáp ứng được những nhu cầu của con người

trong cuộc sống hiện đại nói chung và trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật

nói riêng Đối với những sinh viên tự động hóa chúng ta thì việc nghiên cứu Nó

không những trang bị cho chúng ta kỹ năng làm việc trong lĩnh vực điều khiển tự

động, điện tử mà còn giúp chúng ta theo kịp với sự phát triển của khoa học kĩ

thuật ngày nay khi tốt nghiệp ra trường Sau đây nhóm em xin tìm hiểu mạch thiết

kế là “Thiết kế mạch khí nén lắp ráp sản phẩm”

Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!

Với kiến thức tích lũy được trong môn học Điều Khiển Điện – Khí Nén này Nhóm chúng em gồm 5 người đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế mạch khí nén lắp ráp sản phẩm” bởi tầm quan trọng và ứng dụng sâu rộng của nó

Ứng dụng của đề tài trong thực tế:

Mạch lắp ráp sản phẩm là một phần quan trọng trong quy trình sản xuất và tự động hóa sản xuất Chúng thường được sử dụng để điều khiển các máy móc và thiết bị

để lắp ráp, kiểm tra và đóng gói sản phẩm Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của mạch lắp ráp sản phẩm:

1 Lắp ráp sản phẩm: Mạch lắp ráp sản phẩm được sử dụng để điều khiển các robot và máy móc để lắp ráp các linh kiện và bộ phận để tạo ra sản phẩm cuối cùng

2 Kiểm tra chất lượng: Mạch lắp ráp sản phẩm có thể được sử dụng để kiểm tra chất lượng sản phẩm bằng cách sử dụng cảm biến và hệ thống quét để đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng

3 Đóng gói sản phẩm: Mạch lắp ráp sản phẩm có thể được sử dụng để điều khiển máy móc đóng gói, như máy đóng hộp hoặc máy dán nhãn, để đóng gói sản phẩm cuối cùng

4 Theo dõi sản lượng: Mạch lắp ráp sản phẩm thường được sử dụng để theo dõi sản lượng sản phẩm được sản xuất trong một khoảng thời gian cụ thể, giúp quản

lý sản xuất và kế hoạch sản xuất hiệu quả hơn

5 Quản lý kho: Mạch lắp ráp sản phẩm cũng có thể được sử dụng để quản lý kho bãi và tự động hóa quá trình lưu trữ, xuất nhập hàng hóa

6 Tiết kiệm năng lượng: Mạch lắp ráp sản phẩm có thể được sử dụng để tối ưu hóa sử dụng năng lượng trong quy trình sản xuất bằng cách tắt máy móc khi chúng không cần thiết

5

7 Tự động hóa quy trình sản xuất: Mạch lắp ráp sản phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quy trình sản xuất, giúp tăng năng suất, giảm lỗi và tối ưu hóa quy trình

8 Điều khiển tự động hóa: Mạch lắp ráp sản phẩm có thể được sử dụng để điều khiển các hệ thống tự động hóa trong nhà máy sản xuất, chẳng hạn như hệ thống PLC (Programmable Logic Controller) hoặc hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)

Những ứng dụng này giúp tăng cường hiệu suất và chất lượng trong quy trình sản xuất và đóng góp vào sự tự động hóa và quản lý trong môi trường sản xuất công nghiệp

Hình 1.1 Ứng dụng trong công nghiệp

1.2 Cơ sở lý thuyết về khí nén

a Khí nén là gì?

Hình 1.2 Hệ thống khí nén

6

Khí nén là lượng không khí được nén lại bằng áp suất cao có nhiệm vụ biến đổi thành cơ năng và được sử dụng chủ yếu trong các bình khí nén, máy khí nén giúp truyền lưu lượng khí nén vào các thiết bị làm hoạt động hệ thống Khí nén thường được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hệ thống, các ngành công nghiệp sản xuất, chế biến, xây dựng, các ngành y tế…

Hệ thống điều khiển khí nén bao gồm các phần chính như sau:

Trạm cấp nguồn khí nén: máy nén khí, bình khí nén, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô…)

Bảng điều khiển hệ thống gồm: các máy tính, phần tử xử lý tín hiệu điều khiển, bảng điều khiển và các bảng điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành

Các thiết bị chấp lắp đặt: Xilanh, động cơ khí nén, van điện từ khí nén, giác hút, van điều khiển khí nén, van bướm khí nén, van dao khí nén, vao cầu khí nén…

Hệ thống điều khiển khí nén gồm 2 loại: Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng khí nén, trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí và hệ thống điều khiển điện – khí nén – các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện – khí nén

• Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự tác động của dòng khí nén

• Bằng việc nén khí, năng lượng khí được tích lũy để cung cấp cho các hệ thống khí

• Năng lượng khí nén là nguồn khí lấy từ môi trường, nó bị nén bởi máy nén nhằm giảm thể tích và tăng áp lực

• Khí nén chủ yếu dùng để tác động lên van hay piston

Ưu điểm của hệ thống khí nén:

❖Nguồn khí có sẵn khắp nơi

❖Sạch sẽ, an toàn và không ô nhiễm sau khi sử dụng

❖Dễ dự trữ, khi dùng ít có thể để dành cho lúc dùng nhiều

❖An toàn tuyệt đối trong môi trường cháy nổ

❖Không đòi hỏi cao về độ ổn định nguồn như điện hoặc điện tử

❖Hoạt động tin cậy ít hư hỏng

❖Vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản, chi phí thấp

7

❖Các động cơ khí nén có thể đạt tốc độ cao

Nhược điểm của hệ thống khí nén:

❖Do tính chất nén được của không khí, làm cho chuyển động của cơ cấu chấp hành không đều và định vị không chính xác

❖Thời gian đáp ứng không nhanh như điện-điện tử Do đó, trong trường hợp yêu cầu thực hiện số lượng lớn các phép xử lý thông tin điều khiển với tốc độ nhanh thì công nghệ khí nén không đáp ứng được

❖Khí nén không dùng ở áp suất cao vì rất nguy hiểm, dễ xảy cháy nổ Thông thường chỉ dùng áp suất 6-8bar (trừ trường hợp dùng khí nén trong thăm dò và khai thác tầng sâu trong lòng đất có thể tới vài trăm bar)

8

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

2.1 Xây dựng sơ đồ khối của mạch

2.1.1 Xác định bài toán

Xylanh A đẩy khối chi tiết đi ra, di chuyển tới vị trí lắp ráp đồng thời kẹp chặt khối chi tiết Sau đó xy lanh B duỗi ra, đẩy chi tiết đi ra để lắp ráp vào khối chi tiết ở mặt thứ nhất, tiếp đó xy lanh C cũng duỗi ra để đẩy chi tiết khác đi ra để lắp ráp vào khối chi tiết ở bề mặt thứ hai Sau khi thực hiện xong, xy lanh C, xy lanh B, xy lanh A lần lượt co lại, trở về vị trí ban đầu Sau khi xy lanh A co lại, khối chi tiết rơi xuống bang tải và đi ra ngoài, kết thúc chu kỳ làm việc

2.1.2 Mô tả hoạt động của hệ thống

- Khi nhấn nút Start, xi lanh A đi ra, đẩy sản phẩm vào vị trí lắp ráp

- Xi lanh B đẩy ra kẹp chi tiết đẩy vào vị trí lắp ráp

0

S3A

0

S4A

0

S4A

0

S2A

0

S2A

0

S1A

0

S5A

0

S5A

0 Khối điều khiển

Xy lanh tác động hai chiều không có giảm chấn

Nhiệm vụ của cơ cấu giảm chấn là ngăn chặn sự va đập của pittong vào thành của xylanh ở vị trí cuối hành trình, người ta dùng van tiết lưu một chiều để thực hiện giảm chấn

10

Hình 2.2.1 Xilanh tác động 2 chiều

2.2.2 Van đảo chiều

Hình 2.2.2 Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều

11

a Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều

❖Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với

cửa (3)

❖Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12) (khí nén), lúc này nòng van sẽ dịch chuyển

về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn

❖Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, d-ới tạc dụng của lực lò xo, nòng

van trở về vị trí ban đầu

b Một số van đảo chiều thường gặp

Hình 2.2.2b Một số van đảo chiều thường gặp

12

c Van đảo chiều 5/2

Hình 2.2.2c Van đảo chiều 5/2

Van 5/2 là một loại van đảo chiều điều khiển xylanh tác động kép, động cơ Mỗi ô vuông trong ký hiệu đại diện cho một vị trí hoặc trạng thái Hình 3 mô tả van 5 cửa trong đó cửa 1 là cửa khí vào, cửa 2 và 4 là 2 cửa ra xy-lanh, cửa 3 và 5

là 2 cửa xả Trên hình vẽ là 1 trong 2 trạng thái ổn định

Đường khí chính đi đến cửa 1 qua cửa 4 trong khi đó cửa 2 xả khí qua cửa 3 Khi van chuyển trạng thái khác, khí nén từ cửa 1 qua cửa 2 còn khí thoát từ cửa 4 xả qua cửa 5 Van 5 cửa 2 trạng thái ổn định còn gọi là van 5/2

2.2.3 Role trung gian

Hình 2.2.3a: Rơ le trung gian

Rơ le trung gian (hay còn gọi là Relay trung gian) là thiết bị được sử dụng để chuyển mạnch tín hiệu điều khiển và khuếch đại Chúng có kích thước nhỏ và được lắp đặt ở vị trí nằm giữa thiết bị điều khiển công suất nhỏ và thiết bị công suất lớn hơn

Ngày nay relay trung gian được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, điện – điện

tử & tự động hóa, tích hợp trong các tủ điện điều khiển máy móc công nghiệp

Hình 2.2.3b Sơ đồ chân rơ le trung gian

2.2.4 Công tắc hành trình

Công tắc hành trình cũng tương tự như công tắc thường Tuy nhiên chúng được trang bị thêm 1 cần gạt để giới hạn hành trình đi hoặc dùng để điều khiển một loại thiết bị điện nào khác Ví dụ như khi tác động vào công tắc hành trình thì thiết bị

sẽ dừng ngay tại vị trí đó hoặc cấp điện cho một loại thiết bị khác

Hình 2.2.4: Công tắc hành trình

14

Công tắc hành trình gồm các bộ phận chính như:

1 cò đá (hay cần gạt) ở bên ngoài, ở bên trong sẽ có 3 chân và 1 Relay đóng ngắt

Chân trái: Cấp nguồn

Chân giữa: Thường đóng và sẽ mở khi nhấn nút

Chân phải: Thường mở và sẽ đóng khi nhấn nút

Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình

Công tắc hành trình dùng để đóng mở mạch điện ở trong lưới điện Nếu đối với các loại công tắc thường, ta ấn nút bằng tay nhưng đối với công tắc hành trình sẽ được tương tác với 1 bộ điều khiển và Reley Reley này sẽ chuyển thông tin về bộ điều khiển Sau đó thì tín hiệu đóng ngắt mạch điện sẽ tự động phản hồi lại

2.2.5 Bộ nguồn khí nén

Hình 2.2.5: Máy nén khí

16

Hình 2.3.2 Sơ đồ mạch điện và mã hóa

17

2.4 Nguyên lý hoạt động

Khi nhấn nút ON và đi qua CTHT S1 và S6 cấp nguồn cho Rơ le K1 Đồng thời

tiếp điểm K1 thưởng mở đóng lại và tiếp điểm K1 thường đóng mở ra duy trì cho cuộn hút K1 Lúc này nguồn điện được cấp cho cuộn hút Y1 của van và làm cho

xy lanh A tác động vào CTHT S2 đóng lại và cấp nguồn cho cuộn hút Y3 Khi cuộn hút Y3 được cấp nguồn làm cho xylanh B đẩy ra tác động vào CTHT S4 để cấp điện cho cuộn hút Y5, làm cho xylanh C đi ra tác động vào CTHT S6

CTHT S6 được tác động thì cuộn hút K1 mất điện và các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu Lúc này cuộn hút Y6 được cấp điện, trả xylanh C về trạng thái ban đầu và chạm vào CTHT S5 Khi đó, cuộn hút S4 được cấp điện trả, xylanh B về trạng thái ban đầu và chạm vào CTHT S3 Cuộn hút S2 được cấp điện, trả xylanh

A về vị trí ban đầu và kết thúc 1 chu kì làm việc

18

CHƯƠNG III: THI CÔNG SẢN PHẨM

3.1 Bảng vật tư, linh kiện

STT Tên chi tiết Thông số kĩ thuật Số

lượng

Giá thành(VND)

19

3.2 Lắp ráp, đấu nối mạch

3.2.1 Trình tự các bước đấu nối

TT Nội dung công việc Phương pháp thực hiện Yêu cầu kĩ thuật Bước

1

Đấu nối mạch cấp

nguồn cho rơle

Đấu các dây màu vàng số 1,

2, 3, 4, 5 và dây màu xanh số

0, theo thứ tự nhánh I từ:

+24V→1→2→3→4→5 K1→0V

Đấu nối chính xác vị trí, đạt tiêu chuẩn dẫn điện

Đúng kỹ thuật

Bước

2

Đấu nối mạch cấp

nguồn cho van

Đấu các dây màu đỏ số

6,7,8,9,10,11 và dây màu

xanh số 0 theo thứ tự Nhánh III từ điểm:

Y1→Y3→Y5→Y6→Y4→

Y2 - 0, nhánh IV từ điểm Đấu tiếp điểm duy trì cuộn

K1 (14K1;13K1)

Đấu nối chính xác vị trí, đạt tiêu chuẩn dẫn điện

Dây dẫn điện, dây dẫn khí

Bản vẽ: sơ đồ mạch điện, sơ

đồ mạch khí nén, bảng trình

tự thực hiện, bảng danh mục thiết bị

Bộ dụng cụ chuyên dùng

Dây nối chắc chắn, đúng vị trí

Áp suất khí trong khoảng 6-8 at

Thông mạch, không

rò khí tại các điểm kết nối

Đóng Aptomat cấp nguồn điện

Cấp nguồn khí nén Nhấn nút ấn ON Nhấn nút ấn OFF

Bó dây theo tuyến

Dây đấu chắc chắn, không chạm chập, đúng sơ đồ

Các xilanh hoạt động theo đúng yêu cầu công nghệ

Các xilanh dừng khi kết thúc chu kỳ

TT Dạng sai hỏng Nguyên nhân Biện pháp phòng tránh

1 Đóng cấp nguồn khí,

mạch bị rò khí

Lắp sai các cửa vào/ ra

Quan sát sơ đồ mã hóa, đấu đúng

Phân tích kỹ sơ đồ mạch điện khí nén và sơ đồ mạch điều khiển

21

3.3 Thi công

Bước 1: Đấu nối mạch cấp nguồn cho rơle:

Bước 2: Đấu nối mạch cấp nguồn cho van:

Bước 3: Đấu nối mạch khí nén:

22 Bước 4: Kiểm tra, vận hành mô hình:

23

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 4.1 Kết luận

Sau một thời gian tìm tòi, nghiên cứu lựa chọn và dưới sự hướng dẫn tận tình của

cô giáo, thì đến nay đề tài của chúng em đã được hoàn thành Quá trình nghiên

cứu và thi công, nhóm đã hoàn thành các nội dung đề tài nêu ra:

Thiết kế mạch khí nén lắp ráp sản phẩm

Hoàn thành đề tài theo đúng tiến độ được giao

Với mỗi cá nhân trong nhóm, sau khi thực hiện xong đề tài này đã có thêm nhiều kiến thức về điều khiển điện – khí nén, thiết kế, vẽ mạch trên Festo RuidSim, kĩ năng làm việc nhóm và kiến thức về tầm quan trọng của điều khiển điện – khí nén trong đời sống và công nghiệp

4.2 Hạn chế

Trong quá trình thực hiện, nhóm chúng em cũng gặp phải một số vấn đề và khó khăn:

 Gặp khó khăn trong việc lựa chọn thiết bị vật tư, linh kiện

 Kinh phí đầu tư

 Khó khăn trong việc mã hóa cho mạch điện

 Mất nhiều thời gian trong công đoạn đấu nối dây điện

 Tính thẩm mỹ chưa cao, ứng dụng thực tế còn nhiều hạn chế

4.3 Hướng phát triển

Sử dụng PLC để điều khiển xilanh tự động

Kết hợp với cảm biến để phân loại lắp ráp sản phẩm

Vận dụng đấu nối mạch điện khí nén điều khiển các dây chuyền sản xuất công nghiệp trên thực tế

24

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình tìm hiểu thiết kế và thi công, nhóm em đã nhận được rất nhiều

sự giúp đỡ của cô Nguyễn Thị Lan và các bạn trong lớp Nhờ đó, nhóm em đã cơ bản hoàn thiện được ASSIGNMENT của mình và thi công thiết kế và lắp ráp mạch khí nén lắp ráp sản phẩm Tuy nhiên, do trình độ chuyên môn có hạn và tư liệu tham khảo không nhiều nên không tránh khỏi những thiếu sót; rất mong nhận được sự đóng góp của thầy (cô) và các bạn để nhóm em có thể rút kinh nghiệm cho mình và làm tốt hơn trong những đề tài tiếp theo của mình

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!!!