nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy dán nắp ly tự động điều kiển bằng PLC

luận văn về nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy dán nắp ly tự động điều kiển bằng PLC

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY DÁN NẮP LY

TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC

RESEARCHING TO DESIGN AN AUTOMATIC COVER-PASTING MACHINE CONTROLLED BY PLC

SVTH: ĐỖ QUANG HẢO - DƯƠNG NGỌC KIÊN TRẦN NGỌC KHÁNH

Lớp: 06C1LT, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa

GVHG: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT

Báo cáo này trình bày một số kết quả của nội dung thiết kế, chế tạo mô hình máy dán nắp ly

tự động điều khiển bằng PLC Trong đó giới thiệu các tính toán cơ bản của cơ cấu phân độ, nguyên lý, chu trình hoạt động và chương trình điều khiển của máy Đề tài đã thể hiện sự tương thích giữa cơ cấu chấp hành, các phần tử điện – khí nén, các cơ cấu cơ khí và bộ điều khiển PLC nên chất lượng của máy có thể áp dụng đưa vào thực tiễn sản xuất

SUMMARY

This document is about the way how to make an automatic cover-pasting machine controlled

by PLC The basic formula of level-controlling system, the principle, as well as the cycle of the operation and the controlling programme of the machine will be presented, The machine has the compatibility among operating parts, electronic-compressed air particulars, mechanical

parts and the PLC so it is qualified and it is easily manufactured

1 MỞ ĐẦU:

Ở nước ta hiện nay, dây chuyền thiết bị chế biến thực phẩm có mức độ tự động hóa cao, phần lớn được nhập ngoại, giá thành cao Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị tự động phục vụ cho chế biến thực phẩm là hết sức cần thiết

Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm thực phẩm đóng ly thì máy cấp liệu, dán ly là một trong những máy phức tạp, có yêu cầu chính xác và tự động hóa cao Việc thiết kế, chế tạo thành công máy này sẽ là đóng góp thiết thực cho thực tiễn

2 NỘI DUNG:

Từ công nghệ sản xuất, việc thiết kế nguyên lý của máy được thực hiện nhờ sự phối hợp tốt các lĩnh vực như hệ thống truyền động cơ khí, truyền động khí nén, truyền động điện,

cơ cấu phân độ và kỹ thuật điều khiển PLC

Nguyên lý của máy được thể hiện ở hình 1 và hình 4, bao gồm các bộ phận chính sau: Mâm gá ly và phân độ, cụm xy lanh cấp liệu và cấp ly, hệ thống dán nắp ly, hệ thống điều khiển và hệ truyền động cơ khí Khi khởi động, chuyển động được truyền từ động cơ chính đến hộp giảm tốc và cơ cấu Mal Cơ cấu Mal làm nhiệm vụ phân độ cho mâm gá ly, thời gian dừng gián đoạn của mâm là thời gian cấp ly, nạp liệu và dán nắp, các công đoạn này được bố trí ở 3 vị trí khác nhau Dưới tác dụng của lực ép từ đầu piston khí nén của ngàm dán và nhiệt

cung cấp, keo có sẵn trên giấy dán chảy ra và sẽ làm kín nắp ly

Các công đoạn từ cấp ly, cấp liệu, đưa ly tới vị trí dán, dán nắp và đẩy ly vào thùng chứa đều được thực hiện hoàn toàn tự động dưới sự điều khiển của PLC

2.1 Cỏc phần tử của mỏy:

Bộ phận chấp hành gồm: Mõm xoay mang ly và cụm mal, cụm đầu dỏn nắp ly bằng nhiệt, cụm cấp giấy, cụm bơm liệu Hệ thống truyền động khớ nộn gồm: Xy lanh mang đầu dỏn nắp ly, xy lanh cấp ly, xy lanh đẩy ly, van solenoid 5/2 và van tiết lưu Bộ điều khiển là loại PLC S7 – 200

2.2 Thiết kế tớnh toỏn một số cơ cấu chớnh của mỏy:

Cơ cấu Mal:

Cơ cấu Mal (hỡnh 2) gồm cú đĩa lệch tõm (1) luụn quay với vận tốc khụng đổi và đĩa Mal (2) cú cỏc rónh hướng kớnh phõn bố đều, quay giỏn đoạn Khi chốt lệch tõm (3) sẽ ăn khớp vào cỏc rónh và truyền chuyển động cho đĩa Mal Khi chốt lệch tõm ra khỏi rónh thỡ đĩa Mal ngừng lại Quỏ trỡnh quay của đĩa Mal sẽ theo từng chu kỳ Để chốt vào hoặc ra khỏi cỏc rónh được ờm thỡ gúc được tạo thành bởi đường tõm của rónh và đường tõm của thanh truyền cần phải bằng 900

Theo [1], gúc quay của chốt lệch tõm trong hành trỡnh làm việc là:









2 2









 

z



2  , chọn z = 4

4 Lô giấy

3 Đầu dán

2 Mâm phân độ

5 Motor kéo giấy

6 Bộ phận cấp ly

7 Xylanh cấp ly

6

5

7

1

2

3

4

1 KHUNG MáY(L ẮP BỘ ĐIỀU KHIỂN)

Hỡnh 1: Mụ phỏng hỡnh dỏng của mỏy

Mal

Hỡnh 2: Sơ đồ nguyờn lý cơ cấu Mal Hỡnh 3: Ảnh chụp cụm Mal đó được chế tạo





 









const

  0

90 4

2 4

2   

Trong đó : z - số rãnh của đĩa Mal

2β - góc tâm của 2 rãnh kế tiếp

Góc quay của chốt lệch tâm trong hành trình chạy không là:

270 2

2 2

2 2 2

2             

z

z z

z

(2)

Với nr = 22vòng/phút thì:

68 , 0 22

30 2 2

2 4 30 2

2

2

2

r n z

z T

z

z

04 , 2 22

30 2 2

2 4 30 2

2

2

2     





r d

n z

z T

z

z

Trong đó: t1 - thời gian làm việc của đĩa Mal ( khi chốt quay 2α)

tđ - thời gian đĩa Mal đứng yên ( khi chốt quay 2γ)

Các thông số của hệ thống gia nhiệt:

Ở đây ta xem như truyền nhiệt qua cụm ngàm dán là vách phẳng Nguồn nhiệt được

cung cấp bằng dây Mayso được chế tạo từ dây hợp kim Niken – Crôm có : d = 2 mm, l = 10 m,

 = 1,1 m m /2 m,  = 17,5 W/m.K

Vật liệu ngàm dán được chế tạo từ đồng thau có hệ số dẫn nhiệt : = 117 W/m.K, hệ

số toả nhiệt : 26 W/m2.K, chiều dày  = 15 mm, diện tích S = 0.02 x 0,03 = 0.06 m2

Dòng điện qua dây điện trở có cường độ I = 15 A, U = 220 V

Yêu cầu đặt ra là phải đảm bảo ngàm dán

có nhiệt độ 800C để có thể làm chảy keo và dán

giấy lên nắp ly

Chu trình làm việc của máy:

Khi ấn nút Start, motor chính quay, cam

quay gạt công tắc C1, van đảo chiều 5/2 đổi vị trí,

các piston tiến tới thực hiện viêc cấp ly, gián ly và

đẩy ly Đồng thời, bộ định giờ 1 hoạt động và sau

thời gian t đã được cài đặt trước, van đảo chiều

5/2 trở về vị trí cũ, piston lùi về Khi cam gạt công

tắc C2, motor kéo giấy quay Đồng thời, bộ định

giờ 2 hoạt động và sau thời gian t thì motor kéo

giấy dừng Cứ mỗi một vòng quay của Motor

chính thì máy thực hiện một chu trình dán nắp ly

Muốn dừng máy ta chỉ việc ấn nút Stop

Việc bố trí các phần tử của máy được thể

hiện ở hình 4

Biểu đồ trạng thái, sơ đồ Grafset và

chương trình điều khiển được thể hiện ở hình 5,

hình 6, hình 7 và hình 8 Hình 9 là ảnh chụp của

máy khi đã chế tạo hoàn chỉnh

Xilanh cÊp ly

Xilanh DÁN ly

Xilanh cÊp ly

MOTOR CHÝNH

MOTOR KÐO GIÊY

2 C¤NG T¾C HµNH TR×NH

CAM g¹t

LY DÁN

Hình 4: Sơ đồ bố trí các phần tử

Các buớc phối hợp

Vị trí

Các phần tử

Motor quay chính

Xilanh tác dụng hai chiều

Tên gọi

Motor kéo giấy

Nút ấn START

Nút ấn STOP

Công tắc C1

Phần tử thời gian

Phần tử thời gian

1 0

1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 -+

t

t

1 0

Van đảo chiều 5/2

Hỡnh 5: Biểu đồ trạng thỏi của cỏc phần tử

3 Chương trỡnh PLC:

S

Net work 1 Motor chính quay

Net work 2 Motor chính dừng

I0.1

1

1 R Q0.0

I0.2

Net work 3 Van Solenoid bật

Q0.1 s 1 I0.3

Q0.1

Net work 4 Bộ đếm 1.5s

T37

15

Q0.1 R 1 T37

Net work 5 Van Solenoid tắt

I0.2

1 s Q0.2

Net work 6 Motor kéo giấy quay

I0.3

TON IN

T101

Net work 7 bộ đếm 1s

Q0.2

Net work 8 Motor kéo giấy dừng

T101

R Q0.2

0

1

2

3

4

5

6

START Motor chính quay C1

T/1.5s

STOP

T/1s Xilanh tiến

Xilanh lùi C2

Motor kéo giấy quay

Motor kéo giấy dừng

Motor chính dừng

Hỡnh 6: Sơ đồ Grafset

Hỡnh 7: Sơ đồ chương trỡnh PLC

Symbol Address Comment

MOTOR_PAPER Q0.2 Motor kéo giấy

Hình 8: Bảng địa chỉ chương trình PLC

Hình 9: Ảnh máy dán nắp ly đã được chế tạo

4 KẾT LUẬN:

Kết quả của đề tài là đã thiết kế và chế tạo thành công máy dán nắp ly tự động Máy đã hoạt động đúng chu trình, có độ chính xác cao, giá thành rẻ

Máy được thiết kế có thể sử dụng tốt cho sản xuất Kết quả này góp phần phát triển khả năng chế tạo các thiết bị tự động cho ngành thực phẩm ở Việt Nam

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Trọng Hiệp (1999), Chi tiết máy tập 1+2, Nhà xuất bản giáo dục, Hải Dương [2] Nguyễn Ngọc Phương (1999), Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nhà xuất bản giáo dục,

Hà Nội

[3] Trung tâm đào tạo tự động hóa SIEMENS (2007), Lập trình PLC S7-200 cơ bản, Đà

Nẵng