MÔ HÌNH CÂN VÀ PHÂN LOẠI BAO BÌ ĐÓNG GÓI GẠO DÙNG PLC S7 200

Hạt thóc phân ly ra sẽ được chuyển vào một thùng chứariêng nhờ vít 13 và được bóc vỏ trấu trong một máy xay loại đĩa dưới quay này cóthể có đĩa cố định được bọc một lớp cao su thay vì ch

MỤC LỤ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 2

1.1 Tổng quan về nhà máy chế biến gạo 2

1.1.1 Quy trình sản xuất 2

1.1.2 Sơ đồ xay xát gạo ở nhà máy 3

1.2 Tổng quan về hệ thống cân và phân loại bao bì đóng gói gạo 7

1.2.1 sơ đồ công nghệ hệ thống cân và phân loại bao bì đóng gói gạo 8

1.3 Hệ thống vận chuyển sản phẩm bằng băng tải 9

1.3.1: Cách lắp đặt vận hành băng chuyển tải 10

1.3.2: Phân loại băng tải 11

1.3.3: Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu 14

1.3.4: Tỷ lệ truyền của băng tải 14

1.3.5: Encoder 14

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN, XY LANH KHÍ NÉN 18

2.1: Cảm biến 18

2.1.1: Các khái niệm về cảm biến: 18

2.1.2.Phần tử nhạy: 18

2.1.3:Chuyển đổi đo lường: 18

2.1.4: Cảm biến đo lường: 18

2.1.5: Cảm biến quang 19

2.2: Xy lanh khí nén 20

2.2.1 Xilanh: 20

2.3 Giới thiệu về plc 21

2.4 Phân loại plc 25

2.5 Bộ điều khiển plc s7 - 200 26

2.6 Các bước thiết kế một hệ thống dùng plc: 28

2.6.1 Xác định qui trình công nghệ: 28

2.6.2 Xác định ngõ vào, ngõ ra: 28

2.6.3 Viết chương trình: 28

2.6.4 Nạp chương trình vào bộ nhớ: 28

2.6.5 Chạy chương trình: 29

CHƯƠNG 3: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC, ĐIỀU KHIỂN 30

3.1 Lựa chọn thiết bị động lực 30

3.1.1 Lựa chọn động cơ 30

3.2 Lựa chọn thiết bị bảo vệ 31

3.2.1 Lựa chọn aptomat 31

3.2.2 Lựa chọn rơ le nhiệt 33

3.2.3 Lựa chọn contactor 34

3.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển 35

3.3.1 Lựa chọn bộ điều khiển plc 35

3.3.2 Lựa chọn rơ le trung gian 37

3.3.4 Lựa chọn nút nhấn 38

3.4 Lựa chọn cảm biến 39

3.4.1 Cảm biến loadcell 39

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 42

4.1: grafcet cho hệ thông 42

4.2 bảng trại thái và chương trình điều khiển plc 45

4.3 xây dựng giao diện điều khiển và giám sát 61

4.3.1 Giới thiệu về phần mềm wincc 61

4.3.2 phần mềm pc access 62

4.3.3 tạo picture và thiết kế giao diện điều khiển 69

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ LẮP ĐẶT MÔ HÌNH 70

5.1 Tổng quan về mô hình 70

5.2 Các cơ cấu của mô hình 70

5.2.1 Cơ cấu cấp liệu 70

5.2.2 Cơ cấu băng tải chuyển vật 71

5.2.3 cơ cấu phân loại trên băng tải 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật động cơ băng tải 30

Bảng 3.2 Tổng hợp thông số kĩ thuật aptomat 32

Bảng 3.3 Tổng hợp thông số kĩ thuật rơ le nhiệt 34

Bảng 3.4 Tổng hợp thông số kĩ thuật contactor 35

Bảng 3.5 Thống kê số lượng đầu vào bộ điều khiển PLC của hệ thống 36

Bảng 3.6 Thông số kĩ thuật CPU 37

Bảng 3.7 Thông số module đầu ra số 37

Bảng 3.8 Thông số kĩ thuật rơ le trung gian 38

Bảng 3.9 Thông số kĩ thuật nút nhấn 39

Bảng 3.10 Thông số kĩ thuật loadcell 40

Bảng 3.11 Thông số kĩ thuật bộ khuếch đại tín hiệu loadcell 41

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất 2

Hình 1.2 Sơ đồ xay xát gạo ở nhà máy 3

Hình 1.3: Băng tải bố NN 11

Hình 1.4: Băng tải con lăng 12

Hình 1.5 Kết cấu lõi thép 12

Hình 1.6: Băng tải cáp thép 13

Hình 1.7: Một số loại encoder trên thị trường 15

Hình 1.8: Cấu tạo thực tế của encoder 15

Hình 1.9: Cấu trúc đĩa và mắt đọc 15

Hình 1.10: Dạng sóng ngõ ra của LED thu 16

Hình 1.11: Cấu tạo đĩa quay trong encoder 16

Hình 1.12: Quá trình đọc Encoder 17

Hình 2.1 Xilanh tác dụng đơn 20

Hình 2.2 Xilanh tác dụng kép 20

Hình 2.3 Xilanh quay 21

Hình 2.4 Xilanh trượt 21

Hình 2.5 Hình ảnh về bộ PLC 23

Hình 2.6 Cấu trúc của một PLC 24

Hình 3.1: Sơ đồ mạch động lực 30

Hình 3.2 Aptomat 32

Hình 3.3 Rơ le nhiệt 33

Hình 3.4 Contactor 35

Hình 3.5 CPU 224 36

Hình 3.6 Module vào/ra số 37

Hình 3.7 Rơ le trung gian 38

Hình 3.8 Nút nhấn 38

Hình 3.9 Loadcell 40

Hình 3.10 Bộ khuếch đại tín hiệu 41

Hình 4.1: Thêm PLC vào hệ thống 63

Hình 4.2: Đặt tên cho PLC 63

Hình 4.3: Add item vào PLC 64

Hình 4.4: Thiết lập cho Item 64

Hình 4.5: Bảng các biến 65

Hình 4.6: Tạo dự án 65

Hình 4.7: Đặt tên và chọn ổ lưu dự án 66

Hình 4.8: Add thêm driver cho việc kết nối với s7-200 66

Hình 4.9: Chọn driver cho dự án 67

Hình 4.10: Cài đặt thông số 67

Hình 4.11: Browse server s7-200OPCServer vào WinCC 68

Hình 4.12: Add Item từ phần mềm PCAccess vào WinCC 68

Hình 4.13: Tạo picture mới 69

Hình 5.1: Cơ cấu cấp liệu 70

Hinh 5.2: Cơ cấu băng tải chuyển vật 71

Hình 5.3: Cơ cấu phân loại trên băng tải 71

Hình 5.4: Toàn cảnh mô hình 72

MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong công cuộc hiện đại hoá để từng bước bắt kiệp sự pháttriển trong khu vực Đông Nam Á và thế giới về mọi mặt kinh tế và xã hội, côngnghiệp sản xuất hàng hoá đống vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế.Việc

tự động hoá là sự lựa chọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực nhằm tạo ra sảnphẩm có chất lượng cao, tăng khả năng cạnh tranh mạnh mẽ trên thị trường

Ngày nay công nghệ điện tử và sinh học ngày càng phát triển đã góp phầnnâng cao năng xuất lao động một cách đáng kể, đặc biệt là các bộ điều khiển, xuấthiện đã đáp ứng hầu hết các yêu cầu đề ra của nền sản xuất công nghiệp hiện đại

Tốc độ sản xuất phải nhanh, chất lượng cao và ít phế phẩm, giá nhân công

hạ, thời gian chết của máy móc là tối thiểu

Đất nước phát triển, nhu cầu của con người càng cao nên cần có những thiết

bị máy móc có thể thay thế được sức lao động của con người, đặc biệt là trong côngnghiệp sản xuất, vì vậy mà cần có những dây chuyền sản xuất tự động ra đời giúpchúng ta lao động nhẹ nhàng hơn

Hoà nhịp cùng sự phát triển đó rất nhiều thiết bị tự động ra đời đáp ứng ngàycàng tốt hơn yêu cầu của cuộc sống “MÔ HÌNH CÂN VÀ PHÂN LOẠI BAO BÌĐÓNG GÓI GẠO DÙNG PLC S7 - 200” cũng được thiết kế dựa trên nền tảng của

tự động hoá

Thóc

Hạt màu Tấm Cám xoa Cám xát

Vỏ trấu

Bao gói

Tách tấm Xoa bóng Thóc

Bóc vỏ trấu

Phân ly thóc – gạo lật

Tách hạt màu Bóc cám

Sản phẩm

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CHẾ BIẾN GẠO

1.1.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình sản xuất

1.1.2 SƠ ĐỒ XAY XÁT GẠO Ở NHÀ MÁY

Hình 1.2 Sơ đồ xay xát gạo ở nhà máy

Đây là sơ đồ bố trí một nhà máy xay xát gạo truyền thống

Thóc khô chưa được làm sạch vẫn còn lẫn một số lớn các loại tạp chất, được

đổ vào phễu rồi nhờ băng chuyền nâng dẫn vào thùng chứa (1) Từ thùng chứa này,thóc được dẫn xuống cân tự động (2) để xác định khối lượng Việc cân khối lượngtrong nhà máy có thể bỏ qua nên như có sẵn các phương tiện cân ở bên ngoài để xácđịnh khối lượng thóc nhập vào

Sau khi cân, thóc lại được chuyển lên cao một lần nữa và được dẫn vào mộtphễu Từ phễu này thóc được đổ xuống một máy làm sạch sơ (3), bên trong có lắpmáy hút các tạp chất nhẹ cùng với một sàng kép dao động để loại các tạp chất nặng

và một nam châm để giữ mảnh sắt vụn

Những tạp chất nhẹ, nhỏ, chủ yếu là bụi bẩn được thổi qua xiclon (4) để phân

ly và thải ra ngoài Các tạp chất khác cũng được thải vào các bao tải hoặc thùngchứa

Nói chung loại máy này không có khả năng tách các hạt sạn có cùng kíchthước với hạt thóc.

Muốn tách những hạt sạn này, hạt được dẫn qua máy phân ly theo trọnglượng (5) sử dụng sự khác nhau về trọng lượng giữa hạt sạn và hạt thóc để tách sạn

ra khỏi khối thóc Sau đó thóc lại được dẫn vào cân tự động thứ 2 (6) để xác địnhkhối lượng thóc sạch Việc xác định trọng lượng 2 lần trước và sau khi làm sạch chophép ta xác định độ thuần khiết của khối thóc để phục vụ thu mua và các tính toán

về hiệu quả

Thóc sau khi làm sạch được chuyển lên cao và đổ vào một thùng chứa để dẫnxuống máy xay đĩa Máy xay này được gọi là loại đĩa dưới quay Hạt thóc đi quakhe hở giữa hai đĩa và nhờ tác động cọ xát mà vỏ trấu được bóc ra khỏi nhân hạt.Tuy nhiên vẫn còn khoảng từ 10 đến 15% số hạt chứa được bóc vỏ trấu Sử dụngmột lớp vỏ bọc chịu mài mòn cho việc bóc vỏ thì vỏ quả của nhân hạt sẽ bị hư hỏngnhẹ tạo ra cám thô Khi vỏ quả bị hư hỏng cùng với một số vết nứt do khâu bóc vỏtạo ra thì các hạt rạn nứt sẽ tạo ra hạt vỡ

Do đó, thành phẩm của máy xay là một hỗn hợp gồm có: trấu, gạo lức, hạtthóc, cám thô và mảnh gạo vỡ (lức)

Thành phẩm của máy xay được đổ lên một sàng kép (8) để tách cám, sau đóphân ly mảnh gạo vỡ nhỏ Cám thô được thu vào bao tải hoặc thùng chứa

Mảnh gạo vỡ nhỏ được một băng chuyền dẫn vào một ngăn chứa để cungcấp cho máy xát trắng thứ nhất Lúc này thành phẩm của máy xay không còn chứacám thô và mảnh gạo nhỏ nữa

Sản phẩm từ máy xay được chuyển lên cao nhờ vít (9) và đổ vào một thùngchứa, từ đó thóc được dẫn vào máy hút trấu (10) để phân ly trấu

Trấu được thổi ra ngoài nhà máy hoặc phân ly trong xyclon

Lúc này thành phẩm của máy hút trấu là một hỗn hợp gồm có thóc và gạolức Thông thường sự tồn tại các hạt lửng không được quan tâm đến trong phươngpháp chế biến thông thường này

Hỗn hợp lại tiếp tục được chuyển lên cao và đổ vào một thùng chứa để từ đódẫn vào máy phân ly thóc kiểu ngăn (12) Ở đây, bằng cách sử dụng sự phối hợp sựkhác biệt về độ nhẵn, tỷ trọng và tính chất nổi giữa hạt thóc và hạt gạo lức, thóc sẽ

được tách ra khỏi gạo lức Hạt thóc phân ly ra sẽ được chuyển vào một thùng chứariêng nhờ vít (13) và được bóc vỏ trấu trong một máy xay loại đĩa dưới quay này cóthể có đĩa cố định được bọc một lớp cao su thay vì chất dễ bị mài mòn Có khingười ta sử dụng máy xay dạng quả lô cao su.

Sản phẩm của máy xay thứ hai (xay lại) được chuyển vào cùng một thùngchứa cấp liệu cho sàng kép (8) nhờ vít (15)

Khối gạo lức từ máy phân ly kiều ngăn được dẫn vào một thùng chứa cấpliệu cho máy xát trắng thứ nhất (16) là dạng máy xay côn trục đứng

Vỏ quả của lớp gạo lức và lớp cám ngoài được bóc ra Ở một mức độ nhấtđịnh, phôi mầm và các vụn gạo nhỏ cũng được tách ra khỏi khối gạo lức khi quacông đoạn xát trắng thứ nhất

Lớp cám màu sẫm được xả ra khỏi nhờ cơ cấu nạo quét và nhờ trọng lực.Thành phẩm của máy xát trắng thứ nhất là một hỗn hợp gồm gạo xát dở, tấm, vụnbột, phôi mầm

Hỗn hợp này được chuyển vào một máy sàng lắc (17) có khoan lỗ tròn đểphân ly tấm Sản phẩm trên sàng là gạo xát dở được chuyển lên cao và đổ vào mộtthùng chứa Từ đây gạo xát dở được dẫn vào máy xát trắng thứ hai (18) để tiếp tụcxát lấy cám Ở đây một lần nữa lại phát sinh các vụn bột, phôi mầm và các mảnhgạo nhỏ

Cám thu được lần này có màu sáng hơn và được gọi là “cám trung”

Thành phần của máy xát trắng thứ 2 là một hỗn hợp gạo xát trung bình vàtấm Hỗn hợp này được dẫn vào một sàng lắc thứ hai (19) có khoan lỗ tròn để phân

ly tấm Thông thường sàng tách tấm sau máy xát trắng sau máy xát trắng thứ nhất

và sàng tách tấm sau máy máy xát trắng thứ hai được kết hợp làm một thành mộtsàng kép nhưng vẫn giữ nguyên tính độc lập về phân ly tấm của mỗi lượt

Sản phẩm trên sàng này là gạo xát trung bình được chuyển lên cao và đổ vàomột thùng chứa Gạo xát trung bình lại được dẩn qua máy xát trắng thứ ba (20) đểhoàn thành việc xát lấy cám lần cuối Cam thu được lần này có màu rất sáng

Thành phẩm của máy xat trắng thứ ba này là một hỗn hợp gạo xát hoàn chỉnh

và tấm Hỗn hợp này được chuyển qua một sàng lắc thứ ba (21) lỗ tròn để phân lytấm

Sản phẩm trên sàng được chuyển lên cao và đổ vào thùng chứa Gạo xáthoàn chỉnh lúc này trông chưa được sáng bóng vì vẩn còn một số lượng nhỏ cám tự

do bám vào hạt gạo Gạo xát hoàn chỉnh sẽ phải đi qua máy đánh bóng có trốnghình côn được bộc bằng các tấm da (22) Máy đánh bóng thu hồi cám tự do nhưngcũng làm xuất hiện một số vụn bột và mảnh gạo

Cám có màu sáng được xả ra theo trọng lượng Tấm cũng được tách ra khikhối gạo đã được đánh bóng đi qua sàng lắc thứ tư dạng lỗ tròn (23) Cả ba trốngcôn xát trắng và trông côn đánh bóng đều được nối với một hệ thống hút để làmnguội hạt Đồng thời hệ thống hút này cũng thu hồi một số cám được gôm lại quaxylông (24)

Thông thường, thành phẩm của máy đánh bóng được xem như sản phẩm cuốicùng của hệ thống xay xát và là một hỗn hợp gồm gạo nguyên, gạo gãy và mảnhgạo nhỏ Hỗn hợp này được chuyển lên cao và dẫn vào một thùng chứa Sau khi điqua một số thiết bị phân cấp, gạo được cân, đóng bao và nhập kho

Khi gạo xay cuối cùng gồm có gạo nguyên, gạo gãy và mảnh gạo thì việcphân cấp gạo lại trở nên cần thiết Trong trường hợp này, gạo sau khi qua máy đánhbóng và sàng phân ly tấm lại được chuyển lên cao và cung cấp vào trống phân cấpthứ nhất có hốc lõm, còn được gọi là “ tri- e” (25) Máy này phân cấp gạo theochiều dài Trống phân cấp thứ 1 tách các mảnh vỡ nhỏ để xả vào một thùng chứariêng biệt (26)

Sản phẩm trượt trên trống phân cấp là một hỗn hợp gồm gạo nguyên và gạogãy Hỗn hợp này được cung cấp vào trống phân cấp thứ 2 để tách gạo gãy Gạo gãysau khi tách được dẫn vào một thùng chứa riêng (28) Sản phẩm trượt trên trốngphân cấp thứ 2 chỉ còn là gạo nguyên và cũng được dẫn vào một thùng riêng dànhcho gạo nguyên (29)

Dưới mỗi thùng chứa có lắp một máy dỡ hành theo thể tích, còn gọi là “máytrộn theo thể tích” (30)

Khả năng xả gạo theo đơn vị thời gian của mỗi máy trộn có thể được đặttrước theo yêu cầu có thể thu được ở cửa ra

Sau khi đạt chính xác năng suất của các máy trộn gạo nguyên, gạo gãy vàgạo tấm, có thể xả đồng thời theo số lược định trước trên một băng truyền đai (31)

để đưa lên cao và đổ vào 1 thùng chứa bên trong có lắp cơ cấu trộn (32) Sau đógạo xay được cân, đóng bao, khâu và nhập kho để phân phối qua các dây thươngmại hiện hành (33)

Sản phẩm cuối cùng là gạo xay hoàn chỉnh đã được đánh bóng, phân cấp vàpha trộn

Tuy nhiên gạo đánh bóng không phải là mặt hàng luôn có yêu cầu và vì lý do

đó trống côn đánh bóng và sàng của nó thường được bỏ qua Điều đó có thể thựchiện bằng cách điều chỉnh một van chuyển hướng đơn giản ở trong ống xả riêng(35)

1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CÂN VÀ PHÂN LOẠI BAO BÌ ĐÓNG GÓI GẠO

THIẾT KẾ MÔ HÌNH CÂN VÀ PHÂN LOẠI BAO BÌ ĐÓNG GÓI GẠO

 Trước khi khởi động băng chuyền ta phải truyền khối lượng xuống cho mỗi thùng

 Khi truyền khối lượng ta có thể kiểm tra được tín hiệu đã được truyềnhay chưa nhờ vào sự truyền lên của PLC và được hiển thị trên máy tính

 Sau khi truyền số kg cho mỗi thùng đã được đặt trước trên máy tính tabật hệ thống để băng chuyền hoạt động

 Khi băng chuyền bắc đầu đong sản phẩm ta có thể quan sát được trạngthái của băng chuyền trên máy tính, đang đong loại thùng nào, bao nhiêu kg, có thể quan sát được khối lượng khi đang đong từ lúc bắc đầu đến khi đủ khối lượng đã được đặt trước trên máy tính,

 Số thùng của mỗi loại sau khi đóng gói xong, được PLC truyền lên và hiển thị trên máy tính

 Sau khi đóng gói xong thì từng loại thùng được phân loại ra theo từng ngăn và có thể quan sát được trên máy tinh

 Ta có thể quan sát được giá trị loadcell đang cân trên máy tính

 PLC truyền lên trạng thái của 6 cảm biến, nên ta có thể quan sát đượctrạng thái hoạt động của băng chuyền trên máy tính, băng chuyền ở trạng thái nào đang chạy hay dừng, cảm biến nào đang tác động

1.2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống cân và phân loại bao bì đóng gói gạo

1.2.1.1 Cơ cấu cấp liệu

Cơ cấu cấp liệu có nhiệm vụ đưa gạo vào khay theo từng loại

Cơ cấu cấp liệu gồm có: Khoang chứa liệu,xylanh và khoang cấp liệu, động cơ

1.2.1.2 Cơ cấu chuyển gạo

Cơ cấu chuyển gạo có nhiệm vụ chuyển gạo ra bên ngoài sau khi nó đượcloadcell cân đủ Khay gạo được băng tải chuyển dần ra phía người công nhân đểvận chuyển đi đóng gói

Cơ cấu chuyển khay gạo gồm có: Động cơ và cơ cấu băng tải chuyển khay gạo

1.2.1.3 Cơ cấu cân

Cơ cấu cân có nhiệm vụ cân đủ số lượng gạo đã đặt trước cho mỗi loại khay

để pít tông đẩy vào cơ cấu chuyển gạo

Cơ cấu cân gồm: Loadcell, mạch khuếch đại

1.2.1.4 Cơ cấu phân loại

Cơ cấu có nhiệm vụ phân loại các loại khay nhỏ, trung bình, cao để so sánhvới giá trị đặt trước trong loadcell và đưa đi đóng gói sau khi loadcell cân xong đủ

số lượng gạo mỗi khay

Cơ cấu phân loại gồm: Cảm biến quang, pit tong

1.2.1.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

- Trước khi hoạt động thì khoang chứa gạo phải chứa đầy gạo, khay được đặtsẵn trên loadcell

- Khi ta bật hệ thống, cảm biến 1, cảm biến 2, và cảm biến 3 sẽ phân biệt loạikhay để báo về cho loadcell cân Khi có khay trên loadcell, các cảm biến sẽ nhậndạng loại khay sau 3s thì thả gạo và loadcell bắt đầu cân :

+ Nếu chỉ có cảm biến 1 sáng => khay nhỏ => PLC đọc điện áp loadcell tính

ra cân 0.2kg gạo Sau khi cân đủ, động cơ đóng khoang chứa gạo,xy lanh 1 sẽ đẩykhay vào băng tải để băng tải hoạt động

+ Nếu có cảm biến 1 và cảm biến 2 sáng => khay trung => PLC đọc điện áploadcell tính ra cân 0.4kg gạo Sau khi cân đủ, động cơ đóng khoang chứa gạo, xylanh 1 sẽ đẩy khay vào băng tải để băng tải hoạt động

+ Nếu cả 3 cảm biến cảm biến 1, cảm biến 2 và cảm biến 3 cùng sáng =>khay cao => PLC đọc điện áp loadcell tính ra cân 0.6kg gạo Sau khi cân đủ, động

cơ đóng khoang chứa gạo, xy lanh 1 sẽ đẩy khay vào băng tải để băng tải hoạt động

- Sau khi đẩy khay vào băng tải thì tại đây khay sẽ được phân loại để côngnhân đi đóng gói sản phẩm:

+ Nếu là khay cao, khi đi qua cảm biến 4 sẽ sáng báo hiệu đây là khay cao.Khi bị cảm biến 4 sáng thì xy lanh 2 sẽ đẩy khay cao ra khỏi băng tải, cảm biến 4truyền tín hiệu về PLC để băng tải dừng hoạt động

+ Nếu là khay trung, khi đi qua CB5 sẽ sáng báo hiệu đây là khay trung Khicảm biến 5 sáng thì xy lanh 3 sẽ đẩy khay ra khỏi băng tải, cảm biến 5 truyền tínhiệu về PLC để băng tải dừng hoạt động

+ Nếu là khay thấp, khi đi qua cảm biến 6 ở cuối băng tải sẽ báo đây là khaythấp và truyền tín hiệu về PLC dừng băng tải

1.3 HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM BẰNG BĂNG TẢI

a) Khái niệm

Băng tải là một máy vận chuyển vật liệu rời theo phương nằm ngang bằng cách cho vật liệu nằm trên một băng chuyển động Vật liệu sẽ được mang từ đầu này tới đầu kia của băng tải và được tháo ra ở cuối băng tải

b) Vai trò của băng tải trong hệ thống vận chuyển hiện nay

Ngày nay băng tải đã được sử dụng rất nhiều trong sản xuất công nghiệp,nông nghiệp Băng tải dùng để vân chuyển các vật liệu dạng hạt, viên, tảng, các vậtmỏng nhẹ để đưa tới khâu đóng gói, chế biến hoặc để sấy khô hoặc là phẳng Nóđược sử dụng rất hưu ích trong địa hình rất phức tạp như: Tải cát từ dưới lòng sônglên xe, chuyển than từ thuyền lên xe tải hay các đia hình nhỏ trật hẹp Mà phươngtiện vân chuyển như xe tai máy xúc máy cẩu hay con người không thể thực hiênđược Nhờ có băng tải mà lượng nhân công cho công việc này giảm rất nhiều đồngthời năng suất của việc vận chuyển nhờ băng tải này tăng rất nhiều lần so với việcthuê nhân công Nhờ có băng tải ma khối lượng công việc lớn được giải quyết trongthời gian ngắn đem lai lợi hiệu quả kinh tế rất lớn

c) Cấu tạo của băng tải

Băng tải gồm một băng cao su hoặc vải hoặc bằng kim loại được mắc vàohai puli ở hai đầu Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bị chùngkhi mang tải Một trong hai puli được nối với động cơ điện còn puli kia là puli căngtải Tất cả được đặt trên một khung thép vững chắc Khi puli dẫn động quay kéobăng di chuyển theo

+ Ưu điểm:

- An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, làm việc không ồn

- Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm

ngang hoặc nằm nghiêng và kết hợp cả hai

- Không làm hư hỏng vật liệu do vật liệu không có chuyển động tương đối

so với mặt băng

- Vốn đầu tư và chế tạo không lớn: Có thể tự động hóa

- Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng

- Tiêu hao năng lượng ít

- Năng suất vận chuyển lớn có thể đạt 500 tấn/h

+ Nhược điểm:

- Băng tải có độ dốc không cao, thường thì từ 16-24o tùy vật liệu

- Không thể vận chuyển theo đường cong

- Không vận chuyển được vật liệu dẻo, kết dính

- Tốc độ vận chuyển không cao

1.3.1: CÁCH LẮP ĐẶT VẬN HÀNH BĂNG CHUYỂN TẢI

- Đặt hệ thống băng tải vào đúng vị trí cần lắp đặt

- Dùng thước thủy để căn theo chiều ngang dây tải

- Siết chặt các buloong nền và buloong chân

- Điều chỉnh sơ bộ các bass căng dây ở vị trí căng dây tương đối

- Khởi động động cơ băng tải chạy thử

- Điều chỉnh cho dây băng tải cân chính giữa

- Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại đúng vị trí

- Cho hệ thống chạy trong 1 giờ rồi kiểm tra, nếu thấy dây bị sàng thì điềuchỉnh lại

1.3.2: PHÂN LOẠI BĂNG TẢI

 Đặc điểm

 Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton

 Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự vađập rất tốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chấtlượng bố

 Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác

 Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sửdụng

 Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảmthiểu việc tách tầng giữa các lớp bố

 Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp

 Độ dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đếngiảm tiêu thụ điện

 Ứng dụng

 Băng tải NN có đặc tính mềm dẻo, dai và hiện được coi là loại

bố chịu lực phổ thông và có nhiều ưu điểm vượt trội

 Thường dùng để tải than, sỏi, đá (các cỡ), cát, quặng sắt, ximăng, than, gỗ… Không dùng để tải các vật liệu chịu nhiệt trên 6000C hoặccác bề mặt có chất dầu.

 Băng tải bố NN chiếm từ 60-70% trên thị trường hiện nay dotính kinh tế và nhẹ của nó

b) Băng tải con lăng

Hình 1.4: Băng tải con lăng

 Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyển

Hình 1.5 Kết cấu lõi thép

 Lớp cáp thép sẽ được liên kết với nhau bằng một phương phápđặt biệt, sự liên kết này giúp cho băng tải không có bất kỳ sự cố nào xảy ra

trong suốt quá trình sử dụng, cao su mặt và cao su bao phủ cáp thép được chếtạo theo những tính chất riêng.

 Ký hiệu thông thường các loại băng tải cáp thép: 630,ST-800 và cao nhất tới ST-7000, độ dày có thể lên tới 50mm Băng tảicáp thép thường rất nặng như loại ST-1000, khổ 1 mét có thể lên tới 25Kg/m

ST-500,ST-Vì vậy thường chỉ dài 150m/cuộn

 Đặc điểm

 Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng tại các hệ thống truyền tải

có chiều dài lớn trên 300m, do có thể chịu được cường lực rất cao

 Có những băng tải thép có tuổi thọ tới 15- 20 năm trong điều kiện vận hành liên tục hiệu quả kinh tế là rất lớn

d) Băng tải bố EP

 Cấu tạo và đặc điểm

 EP ký hiệu là băng tải có vải bố chịu lực bằng sợi tổng hợpPolyester làm sợi dọc và sợi Nylon làm sợi ngang

 Độ dãn băng tải rất nhỏ làm cho hành trình khởi động ngắn hơn

do vậy tiết kiệm điện hơn Băng chuyền khởi động êm, đặc biệt là đối vớibăng chuyền có độ dài lớn

 Chịu ẩm tốt hơn các loại bố khác, vì sợi Polyester có đặc điểmchịu ẩm, nước rất tốt do đó tuổi thọ băng kéo dài hơn đặc biệt khi gặp ẩmcao, chịu nhiệt rất tốt khi dưới 1500C, chịu hóa chất cực tốt

 Ưu điểm

 Độ dãn rất thấp nhỏ hơn 4%, vì vậy bề mặt cao su không bịrạng nứt tránh được hiện tượng thẩm thấu - tác nhân gây lão hóa tới các lớpbố

1.3.3: NGUYÊN TẮC KIỂM TRA BĂNG TẢI TỐT XẤU

- Băng tải đen bóng, cứng mềm không quan trọng

- Cắt một băng vải nhỏ dài chừng 5cm, kéo dãn đến khi đứt, băng càng tốtkéo dãn càng nhiều

- Ngửi băng tải thấy có mùi thơm, nếu băng tải có mùi thơm khó chịu thì bỏngay

- Lấy mũi nhọn đâm thử, băng tải mà kém thì thủng ngay một lỗ, loại tốt thìkhó thủng và có đàn hồi

- Băng tốt thì bề mặt ít lồi lõm và không bị vá, sữa chữa

- Đừng tin vào những chữ in trên mặt băng tải

1.3.4: TỶ LỆ TRUYỀN CỦA BĂNG TẢI

N1: là số vòng quay của buli băng tải

N2: là số vòng quay của động cơ

θ1: là đường kính của buli băng tải

θ2: là đường kính của buli động cơ

1.3.5: ENCODER

Encoder mục đích dùng để xác định vị trí góc của một đĩa quay, để đo tốc độ

và chiều quay của thiết bị, đĩa quay có thể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ

thiết bị quay nào cần xác định vị trí góc Dựa trên nguyên tắc cảm biến ánh sáng vớimột đĩa có khắc vạch sáng tối quay giữa nguồn sáng và phototransistor (đối vớiencoder quang) hoặc là hiện tượng cảm ứng điện từ (đối với encoder từ) Ở đây tachỉ đề cập tới encoder quang Encoder được chia làm 2 loại, là encoder tuyệt đối vàencoder gia tăng Ở đây ta chỉ nghiên cứu về loại gia tăng.

Hình 1.7: Một số loại encoder trên thị trường.

a) Cấu tạo chính của Encoder:

Gồm 1 bộ phát ánh sáng (thường là LED), một bộ thu ánh sáng nhạy với ánhsáng từ bộ phát (thường là photodiotde hoặc phototransistor), 1 đĩa quang đượckhoét lỗ gắn trên trục quay đặt giữa bộ phát và thu, thông thường trục quay này sẽđược gắn với trục quay của đối tượng cần đo tốc độ hay vị trí

Hình 1.8: Cấu tạo thực tế của encoder.

Hình 1.9: Cấu trúc đĩa và mắt đọc.

A

B

Z

Một encoder thường có các dây sau:

 Dây cấp nguồn (+5V) cho encoder

Hình 1.10: Dạng sóng ngõ ra của LED thu.

Ngoài ra một số encoder còn có dây pha z, ta thu được một xung từ pha z khiđĩa encoder quay 1 vòng

Hình 1.11: Cấu tạo đĩa quay trong encoder

b) Nguyên lý cơ bản:

Encoder thực chất là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục Trên đĩa có các lỗ(rãnh) Dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ(rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếuxuyên qua Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, đặt một con mắt thu Với các tín hiệu

có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua, ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ haykhông Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, chúng ta phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1 Số

lỗ trên đĩa sẽ quyết định độ chính xác của thiết bị đo Ví dụ có 1 lỗ tức là khi quayđược 1 vòng thì bộ thu sẽ thu được 1 xung, nếu đĩa khoét N lỗ có nghĩa 1 vòng thuđược N xung Như vậy khi đo tốc độ, ta đếm số xung trong 1 đơn vị thời gian, từ đótính được số vòng trên 1 đơn vị thời gian (hoặc có thể đo chu kì xung) Nếu đo tốc

độ cao thì số lỗ khoét càng nhiều càng chính xác

Hình 1.12: Quá trình đọc Encoder.

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-200 VÀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN,

XY LANH KHÍ NÉN 2.1: CẢM BIẾN

2.1.1: Các khái niệm về cảm biến:

Trong các hệ thống đo lường và điều khiển, mọi quá trình điều khiển đặctrưng bởi các biến trạng thái Các biến trạng thái này thường là các đại lượngkhông điện như: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, tốc độ…

Để thực hiện quá trình đo lường và điều khiển cần phải thu thập thông tin, đođạc, theo dõi sự biến thiên của các trạng thái của quá trình thực hiện chức năng trên

là các thiết bị cảm biến Để hiểu rõ về cảm biến ta cần nắm được một số khái niệm

và định nghĩa sau:

2.1.2.Phần tử nhạy:

Là khâu đầu tiên của thiết bị đo chịu trực tiếp của đại lượng đo Phần tử nhạykhông có đặc tính riêng Sai số được hạn chế bởi sai số của thiết bị mà nó tham gia

2.1.3:Chuyển đổi đo lường:

Là một khâu cùa thiết bị đo, tín hiệu vào là hàm số của tín hiệu ra

Cơ sở vật lý của chuyển đổi đo lường là biến đổi và truyền đạt năng lượng(biến đổi từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác)

2.1.4: Cảm biến đo lường:

Là phương tiện (thiết bị) đo thực hiện biến đổi ở đầu vào thành tín hiệu rathuận lợi cho việc biến đổi tiếp theo hoặc truyền đạt, gia công bằng thiết bị tínhhoặc lưu trữ số liệu (nhưng không quan sát được)

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học

và ứng dụng kỹ thuật đo lường, điều khiển, số lượng và chủng loại các cảm biếntăng nhanh và đa dạng.Với mục dích nghiên cứu và ứng dụng có thể phâm loại cảmbiến theo các phương pháp sau:

2.1.4.1 Phân loại cảm biến theo đại lượng vào và ra

 Cảm biến điện _ điện: trong đó các đại lượng vào và ra là các thông số điện

 Cảm biến không điện _ điện: là cảm biến thực hiện chức năng biến đổi cácđại lượng không điện là áp suất, nhiệt độ, lưu lượng,… Thành các hông số như điệntrở, điện cảm, điện dung, điện áp, dòng điện, sức điện động ….

 Cảm biến khí nén _ điện: được ứng dụng nhiều trong các nhà máy Hóachất, các hệ thống đo và điều khiển cần chống cháy nổ

2.1.4.2 Phân loại theo tính chất vật lý

 Cảm biến điện trở

 Cảm biến điện từ

 Cảm biến tĩnh điện

 Cảm biến nhiệt điện

 Cảm biến điện tử_ion

 Cảm biến hóa điện

 Cảm biến y sinh

2.1.4.3 Phân loại theo tính chất ngồn điện

 Cảm biến phát điện (Active)

 Cảm biến thụ động (Passive)

2.1.4.4 Phân loại theo phương pháp đo

 Cảm biến biến đổi trực tiếp

 Cảm biến kiểu bù

2.1.5: Cảm biến quang

Cảm biến quang điện có hai loại:

- Hoạt động khi mất ánh sáng chiếu vào bộ thu do bị che chắn

- Hoạt động khi có ánh sáng chiếu vào bộ thu

Khi lắp đặt, cần bố trí bộ phát và bộ thu đối diện thẳng trục “ nhìn nhau “.Nếu cấp nguồn cho bộ phát, đèn hồng ngoại sẽ phát tia tới bộ thu Phototransistorcủa bộ thu sẽ nhận tia hồng ngoại và dẫn dòng, tạo mức cao ở lối ra Khi có vật chechắn ở giữa bộ phát và bộ thu, tia hồng ngoại từ đầu phát không tới được bộ thu,Phototransistor không dẫn ở lối ra bộ thu có mức thấp

Trên bộ thu có gắn đèn LED báo trạng thái thu tín hiệu Khi lắp đặt cầnđiều chỉnh bộ thu và phát sao cho đèn báo sáng, khi có đèn thu và đèn phát là chuẩntrục Một số đặc trưng cơ bản của cảm biến:

Kí hiệu chung

Kí hiệu theo yêu cầu đặc biệt

- Khoảng cách thu 3m

- Đặc trưng thời gian Max 3ms

- Nguồn nuôi từ 12  24 V DC  10% (Độ mấp mô đỉnh - Đỉnh max.10%)

- Độ nhạy là cố định

- Kiểu làm việc: Dark On

- Lối ra: NPN – Collector hở, Vmax= 30V, Imax= 100mA, Thế dư max = 1V

- Chỉ thị là LED màu đỏ

2.2: XY LANH KHÍ NÉN

2.2.1 Xilanh:

1) Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng một chiều): Áp lực khí nén chỉ tác

dụng vào một phía của xilanh, phía còn lại là do ngoại lực hay lò xo tác dụng

Ký hiệu:

Hình 2.1 Xilanh tác dụng đơn

a chiều tác dụng ngược lại do ngoại lực

b chiều tác dụng ngược lại do lò xo

2) Xilanh tác dụng 2 chiều (xilanh tác dụng kép): Áp suất khí nén được dẫn

vào 2 phía của xilanh, do yêu cầu điều khiển mà xilanh sẽ đi vào hay đi ra tùy thuộcvào áp lực khí nén vào phía nào

Ký hiệu:

Hình 2.2 Xilanh tác dụng kép

3) Xilanh quay:

Hình biểu diễn biểu tượng của xilanh quay Hai ngõ vào điều khiển để điềukhiển piston có răng di chuyển qua lại Khi cần piston di chuyển sẽ ăn khớp với mộtbánh răng làm bánh răng quay Trục bánh răng sẽ được dùng để gắn cơ cấu chuyểnđộng

kế đã từng bước cải thiện hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lậpchương trình cho hệ thống gặp khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trìnhngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình

Để đơn giản hóa việc lập trình hệ thống điều khiển lập trình cầm tay đầu tiênđược ra đời vào năm 1969 Điều này đã tạo nên sự phát triển thật sự cho kỹ thuậtđiều khiển lập trình Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC)chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ

điển Quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩnmới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là lập trình dùng giản đồ hình thang, kí hiệu laLAD Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC có thêm khảnăng khác, đó là sự hỗ trợ bởi những thuật toán, vận hành với các dữ liệu cập nhật.Mặt khác do sự phát triển của màn hình dùng cho máy tính nên việc giao tiếp giữangười điều khiển để lập trình cho hệ thống càng chở nên thuận tiện hơn.

Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay

đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: Hệthống ngõ vào/ ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ ra, dung lượng bộ nhớchương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra

kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăngkhả năng của từng hệ thống riêng lẻ Tốc độ xử lý tốt với những chức năng phức tạp

số lượng cổng vào/ ra lớn

Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khácthông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống:Rôbôt, Cad/ Cam … mà các nhà thiết kế còn xây dựng các loại PLC với các chứcnăng điều khiển thông minh gọi là các siêu PLC

b Khái niệm và đặc điểm của PLC.

* Khái niệm PLC.

PLC được hình thành từ nhóm các kỹ sư hãng General Motors năm 1968.PLC (Progammable Logic Controller) – Bộ điều khiển logic khả trình Là một thiết

bị điều khiển logic lập trình được Thiết bị này có các đầu vào logic sau quá trình xử

lý theo chương trình bên trong nó cho đầu ra là các mức logic có quan hệ với cácđầu vào thông qua chương trình bên trong của thiết bị PLC được ứng dụng rộng rãi

và trở nên không thể thiếu được trong các dây truyền sản xuất hiện đại

Hình 2.5 Hình ảnh về bộ PLC.

Chức năng điều khiển của PLC rất đa dạng nó có thể thay thế cho cả mộtmảng rơle Hơn thế nữa PLC giống như một máy tính có thể lập trình được PLClập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, ổn định trong môi trường côngnghiệp, giá cả cạnh tranh

- Giao tiếp dễ dàng với các thiết bị ngoại vi, các module và các thiết bị phụtrợ khác như màn hình hiển thị

- Có khả năng chống nhiễu trong công nghiệp

MôdunVào/ra

CPU

Thiết bịlập trình

Môdunnhớ

Đầu raĐầu vào

- Ngôn ngữ lập trình cho PLC đã trở thành thiết bị chính trong việc điềukhiển các thiết bị công nghiệp

c Cấu trúc chung của một bộ PLC.

Một bộ PLC có cấu trúc như sau:

Hình 2.6 Cấu trúc của một PLC.

Khi nghiên cứu về PLC thì điều đầu tiên là số lượng các đầu vào/ ra (I/O) đốivới 1 PLC thì số đầu vào/ra có thể là 6 hoặc 8 hay nhiều hơn nữa Số lượng đầuvào/ ra cho biết mức độ quản lý được nhiều thiết bị Vấn đề này đặc biệt quan trọngkhi ứng dụng PLC vào một dây truyền sản xuất phức tạp cần gia công nhiều biếnđầu vào

Các biến đầu vào được đóng cắt bằng các công tắc bật tắt thông thường.Công tắc vị trí hay các sensor logic để đặt các giá trị đầu vào, các đầu vào nàythường có mức điện áp cao để tăng độ chính xác khi truyền đi xa Trong PLC có 1

bộ chuyển mức điện áp về mức chuẩn với mức logic 1 là +5V và mức logic 0 là 0V.Khi đó PLC sẽ quét các đầu vào để lấy dữ liệu sau một quá trình xử lý bên trongbằng chương trình phần mềm, sau đó dữ liệu đầu ra dạng số với mức logic tươngứng, qua mạch chuyển đổi để có mức điện áp ra phù hợp với yêu cầu điều khiển

Các đầu ra được nối với các cuộn hút đóng cắt rơle, động cơ máy sản xuất,…Với PLC thì bộ điều khiển MCU (Micro Contronller Unit) là hạt nhân của cả

hệ Bộ vi điều khiển đảm nhiệm tất cả các công việc từ thu nhập dữ liệu đầu vào, xử

lý các dữ liệu đó và đưa ra đầu ra, PLC làm việc như một máy tính và quá trình hoạtđộng là hoàn toàn tự động.

Ngoài các đầu vào/ ra logic thì PLC còn có các đầu vào cấp nguồn, thôngthường nguồn nuôi PLC là một điện áp xoay chiều qua bộ xử lý tạo ra điện áp 1chiều phù hợp để nuôi bộ vi điều khiển và các mạch điện tử khác

d Ứng dụng và ưu nhược điểm của PLC.

* Ưu nhược điểm của PLC.

- Thời gian lắp đặt công trình ngắn

- Dễ dàng thay đổi mà không gây tổn thất đến tài chính

- Có thể dễ dàng tính toán chính xác giá thành

- Cần ít thời gian huấn luyện

- Dễ dàng thay đổi phần mền

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi

- Dễ bảo trì, xử lý sự cố dễ và nhanh hơn

- Độ tin cậy cao, chuẩn hoá được phần cứng điều khiển

- Thích ứng với môi trường khắc nghiệt

Tuy nhiên với mức độ quản lý và điều khiển rộng thì PLC lại không phùhợp với những hệ thống nhỏ, đơn giản vì khi đó sẽ không tận dụng được khả nănglàm việc của thiết bị này

2.4 PHÂN LOẠI PLC

Có hai cách phân loại PLC:

- Theo hãng sản xuất: Siemen, Omron, Misubishi, Alenbratlay, …

- Có nhiều loại CPU.

- Có nhiều Module mở rộng, có thể mở rộng đến 7 Module

- Bus nối tích hợp trong Module ở mặt sau

- Có thể nối mạng với cổng giao tiếp RS 485 hay Proifibus

- Máy tính trung tâm có thể truy cập đến các Module

- Không qui định rãnh cắm

- Phần mềm điều khiển riêng

- Tích hợp CPU, I/ O nguồn cung cấp vào 1 Module

- Micro PLC với nhiều chức năng tích hợp

+ Tích hợp CPU, I/ O nguồn cung cấp vào 1 Module Có nhiều loại CPU:CPU 212, CPU 214, CPU 215, CPU 216,

+ Các Module mở rộng EM

- Module ngõ vào Digital: 24V DC, 120/230V AC

- Module ngõ ra Digital: 24V DC, ngắt điện từ

- Module ngõ vào Analog: Áp, dòng, điện trở, cặp nhiệt

- Module ngõ ra Analog: Áp, dòng

+ Module liên lạc xử lý (CP): Module CP 242-2 có thể dùng để nối S7-200làm chủ Module giao tiếp AS kết quả là có đến 248 phần tử nhị phân được điều

khiển bằng 31 Module giao tiếp AS Gia tăng đáng kể số ngõ vào và ngõ ra của 200.

S7-+ Phụ kiện: Bus nối dữ liệu

Các đèn báo trên CPU: Các đèn báo trên mặt PLC cho phép xác địnhtrạng thái hiện hành của PLC:

- SF (đèn đỏ): Khi sáng sẽ thông báo hệ thống PLC bị hỏng

- RUN (đèn xanh): Khi sáng sẽ thông báo PLC đang làm việc và thực hiệnchương trình nạp vào máy

- STOP (đèn vàng): Khi sáng sẽ thông báo PLC đang ở chế độ dừng Dừngchương trình đang thực hiện lại

- Ix.x (đèn xanh): Thông báo trạng thái tức thời của cổng vào PLC Ix.x(x.x=0,0 - 1.5) Đèn này thông báo trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

- Qy.y (đèn xanh): Thông báo trạng thái tức thời của cổng ra PLC Qy.y(y.y=0,0 - 1.1) Đèn này thông báo trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng

+ Công tắc chọn chế độ làm việc của CPU

Công tắc này có 3 vị trí: RUN - TERM – STOP: Cho phép xác lập chế độlàm việc của PLC

- RUN: Cho phép PLC vận hành theo chương trình trong bộ nhớ Trong khiPLC đang ở RUN, nếu có sự cố hoặc gặp lệnh STOP, PLC sẽ rời khỏi lệnh RUN vàchuyển sang chế độ STOP

- STOP: Cưỡng bức CPU dừng chương trình đang chạy và chuyển sang chế

độ STOP, ở chế độ STOP cho phép PLC hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạpchương trình mới

- TERM: Cho phép máy lập trình tự quyết định chế độ làm việc của CPU ởchế độ RUN hoặc chế độ STOP

c Các vùng nhớ, vùng dữ liệu, các qui định về dữ liệu và cách truy cập địa chỉ trên PLC.

Bộ nhớ của PLC có tính năng động cao, có thể đọc và ghi được trong toànvùng, ngoại trừ các bit nhớ đặc biệt có ký hiệu (SM) chỉ có thể truy cập để đọc Bộnhớ có 1 tụ nhớ để giữ thế nuôi, duy trì trong khoảng thời gian mất điện Bộ nhớcủa PLC được chia thành 4 vùng

- Vùng chương trình: Là vùng lưu giữ các lệnh chương trình Vùng nàythuộc kiểu không bị mất dữ liệu, đọc/ ghi được.

- Vùng tham số: Là vùng lưu giữ các thông số như: Từ khoá, địa chỉ trạmcũng như vùng nhớ chương trình vùng tham số thuộc kiểu đọc/ ghi được

- Vùng dữ liệu: Dùng để cất các dữ liệu của chương trình bao gồm các kếtquả các phép tính, hằng số được định nghĩa trong chương trình, bộ đệm truyềnthông, một phần của vùng nhớ này thuộc kiểu non-volatile

- Vùng đối tượng: Timer, bộ đếm, bộ đếm tốc độ cao và các cổng vào/ ratương tự được đặt trong vùng nhớ cuối cùng Vùng này không kiểu non-volatilenhưng đọc/ ghi được

2.6.2 XÁC ĐỊNH NGÕ VÀO, NGÕ RA:

Tất cả các thiết bị xuất nhập bên ngoài đều được kết nối với bộ điều khiểnlập trình Thiết bị nhập là những contactor, cảm biến….Thiết bị xuất là những cuộndây, motor, bộ hiển thị …

Sau khi xác định tất cả các thiết bị xuất nhập cần thiết, ta định vị các thiết bịvào tương ứng với từng ngỏ ra trên PLC trước khi viết chương trình

2.6.3 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH:

Khi viết chương trình theo sơ đồ bật thang (ladder) phải theo sự hoạt độngtuần tự từng bước của hệ thống

2.6.4 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO BỘ NHỚ:

Chúng ta nạp chương trình vào bộ nhớ thông qua bộ console lập trình

Máy tính có chứa phần mềm lập trình hình thang Sau khi nạp xong kiểm tralại bằng hàm chuẩn đoán Nếu được mô phỏng toàn bộ hoạt động của hệ thống đểchắc chắn rằng chương trình đã hoạt động tốt

2.6.5 CHẠY CHƯƠNG TRÌNH:

Trước khi nhấn nút START, phải chắc chắn rằng các dây dẫn nối các ngõvào ra đến các thiết bị nhập, xuất đã được nối đúng theo chỉ định

Lúc đó PLC mới bắt đầu hoạt động thật sự Trong khi chạy chương trình, nếu

bị lỗi thì máy tính hoặc bộ console sẽ báo lỗi, ta phải sửa lại cho đến khi nó hoạtđộng an toàn

0

CHƯƠNG 3 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC, ĐIỀU KHIỂN

3.1 LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC

3.1.1 Lựa chọn động cơ

Động cơ băng tải

Dựa vào thực tế cũng như đặc tính của tải là nhẹ nên chúng em chọn loạiđộng cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có công suất 1.5 kW khởi động trực tiếp

để đóng mở phễu chứa gạo và động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có côngsuất 4 kW khởi động trực tiếp

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật động cơ băng tải

Loại Hãng

sản xuất

Công suất (kW)

Tốc độ (vòng/phút)

Điện áp (V)

Dòng điện (A)

Hiệu suất (%)

Hệ số công suất

Số lượng

4K80B4 VIHEM 1.5 1430 220/380 3.4 81 0.85 13K112M2 VIHEM 4 2890 220/380 13.7 87 0.89 1

Sơ đồ mạch động lực.

Hình 3.1: Sơ đồ mạch động lực

L1L2L3NAT1

K11RN1

3.2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ

3.2.1 Lựa chọn aptomat

Aptomat còn có tên gọi khác là cầu dao tự động, aptomat là loại khí cụ điệndùng để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp…

Khi chọn aptomat ta cần quan tâm đến các thông số sau:

- Chế độ làm việc ở định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạnnghĩa là trị số dòng điện định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được Mặtkhác, mạch dòng của aptomat còn phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch)lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng

- Aptomat phải ngắt được dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kA.Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị sốdòng điện định mức

- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế

sự ngắn mạch do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé.Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bêntrong aptomat Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có tính chọn lọc, aptomat cầnphải có khả năng điều chỉnh dòng điện tác động và thời gian tác động

- Aptomat được chọn theo 3 điều kiện sau:

+ UđmA ≥ UđmDL

+ IđmA ≥ Itt

+ IcđmA ≥ IN

 Chọn aptomat cho từng động cơ

 Aptomat bảo vệ động cơ 1.5kW

- Công suất động cơ P=1.5 kW

- Dòng điện tính toán Itt =

P

n√3U cosϕ =

1.5∗10000.81∗√3∗380∗0.85 = 3.3 (A)

- Vì động cơ băng tải khởi động trực tiếp nên khi chọn aptomat bảo vệ thì taphải tính cả dòng khởi động của động cơ Do đó aptomat phải thỏa mãn IdmA ≥ 1.5Itt và UdmA ≥ U Vậy ta chọn aptomat có IdmA=6A Chọn loại MCB 3P 6A,BKN-3P của hãng LS, số lượng 3 cái

 Aptomat bảo vệ động cơ băng tải 7.5kW

- Công suất động cơ P=4 kW

- Dòng điện tính toán Itt =

P

n √ 3U cosϕ =

4∗1000 0.87∗ √ 3∗380∗0.89 = 9.43 (A)

- Vì động cơ băng tải khởi động sao tam giác nên khi chọn aptomat ta phảitính cả dòng khởi động của động cơ Do đó aptomat phải thỏa mãn IdmA ≥ 1.5 Itt

và UdmA ≥ U Vậy ta chọn aptomat có IdmA=30A Chọn loại MCCB 3P LSABN53c 30a của hãng LS, số lượng 1 cái

Chọn aptomat tổng

Tổng dòng điện tiêu thụ là It=3.3+9.43 =12.73 (A)

Chọn Ksd =0.8 nên Idm=12.73*0.8=10.184 (A)

Ta chọn loại aptomatMCCB 3P LS ABN203ccó Idm=30A, số lượng 1 cái

Hình 3.2 Aptomat

Bảng 3.2 Tổng hợp thông số kĩ thuật aptomat

Loại Hãng sản xuất Dòng điện định mức

(A)

Điện áp (V)

Dòng cắt (kA) Số lượng

ABN203c

3.2.2 Lựa chọn rơ le nhiệt

Khi thiết kế tủ điện động cơ, thì rơ le nhiệt bảo vệ quá tải nhiệt là không thểthiếu được Tuy nhiên, khi chọn mọi người vẫn hay băn khoăn làm sao chọn chophù hợp để bảo đảm tốt nhất khi động cơ làm việc và cắt tải khi quá tải nhiệt

Khi chọn rơ le nhiệt, quan tâm chính là các thông số sau:

- Dòng làm việc

- Dòng sản phẩm phù hợp với contactor (mỗi loại rơ le nhiệt tương thích vớimột dòng contactor tương ứng, nhà sản xuất đã có khuyến cáo lựa chọn ngay trêncatalogue sản phẩm)

Dòng rơ le nhiệt ta chọn với hệ số khởi động từ 1.2-1.3 lần Idm

 Chọn dòng rơ le nhiệt cho động 1.5kW:

Idm = 1.25*Itt = 1.25*3.3=4.125 (A)

Các rơ le nhiệt thường có dải chỉnh dòng, đặt dòng làm việc, ta có thể chọndải dòng dư ra để có thể điều chỉnh được khi sử dụng thực tải Ta chọn loại MT-12của hãng LS có dòng làm việc từ 4 đến 6A, số lượng 3 cái

 Chọn dòng rơ le nhiệt cho động cơ băng tải, động cơ tới 4kW:

Idm = 1.25*Itt = 1.25*13.7=17.125 (A)

Các rơ le nhiệt thường có dải chỉnh dòng, đặt dòng làm việc, ta có thể chọndải dòng dư ra để có thể điều chỉnh được khi sử dụng thực tải Ta chọn loạiMT-32của hãng LS có dòng làm việc từ 16 đến 22A, số lượng 1 cái

Hình 3.3 Rơ le nhiệt

Bảng 3.3 Tổng hợp thông số kĩ thuật rơ le nhiệt

Loại Hãng sản xuất Dòng làm việc

MT-12 LS-Hàn Quốc 4 - 6 1 Động cơ 1.5kW

MT-32 LS-Hàn Quốc 16 - 22 1 Động cơ băng tải 4kW

3.2.3 Lựa chọn contactor

Contactor là loại khí cụ điện để đóng cắt thường xuyên các mạch điện động

từ xa bằng tay hay tự động Contactor có 2 vị trí: đóng/cắt được chế tạo có số lầnđóng cắt lớn, tần số đóng cắt có thể tới 1500 lần trong 1 giờ

Ta lựa chọn contactor theo các yêu cầu sau:

- Điện áp định mức: Là điện áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểmchính phải đóng/cắt có các cấp: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V,380V, 500V xoay chiều Cuộn hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giớihạn từ 85% đến 105% Udm

- Dòng điện định mức: Là dòng điện đi qua tiếp điểm chính trong chế độlàm việc gián đoạn-lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian contactor ở trạng tháiđóng không quá lâu 8h Contactor hạ áp có các cấp dòng thông dụng:10, 20, 25,40,60, 75, 100, 150, 250, 300 Nếu đặt contactor trong tủ điện thì dòng điện địnhmức phải lấy thấp hơn 100% vì làm mát kém, khi làm việc dài hạn thì chọn dòngđiện định mức nhỏ hơn nữa

- Khả năng đóng cắt: Đối với contactor xoay chiều dùng để điều khiển động

cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc cần có khả năng đóng yêu cầu dòng điệnbằng 1.2-1.4 Idm Khả năng cắt với contactor xoay chiều phải đạt bội số khoảng 10lần dòng điện định mức khi tải cảm

- Hệ thống tiếp điểm: Phải chịu được độ mài mòn về điện và cơ trong cácchế đô làm việc nặng nề, có tần số thao tác đóng cắt lớn

 Chọn contactor cho động cơ 1.5kW:

Ta có Ict=Itt*k

Với k là hệ số khởi động k = 1.2 ÷1.4; chọn k = 1.3

Vậy Ict=1.3*3.3=4.29 (A)

Vì vậy ta chọn loại contactor 3P LS, MC-6a của hãng LS, số lượng 4 cái