Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

Mục lục

LỜI GIỚI THIỆU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 5

I H Ệ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 5

II C ẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 5

1 Hệ thống vận chuyển sản phẩm 5

1.1 Các loại băng chuyền 5

1.1.1 Giới thiệu chung 6

1.1.2 Băng chuyền con lăn 6

1.1.2.1 Băng chuyền con lăn tự do 6

1.1.2.2 Băng tải con lăn truyền động xích 7

1.1.3 Băng tải xích 7

1.1.4 Băng chuyền gàu 8

1.1.5 Băng tải đai 9

1.1.6 Các loại băng tải trên thị trường hiện nay: 10

1.2 Các loại hình vận chuyển khác 11

1.2.1 Hệ thống cần gạt phân loại sản phẩm 11

1.2.2 Hệ thống rung động 11

1.2.3 Hệ thống xi lanh đẩy 12

2 Hệ thống động cơ 12

2.1 Động cơ nhiệt 12

2.2 Động cơ điện 13

2.3 Động cơ điện một chiều 13

2.3.1 Cấu tạo của động cơ điện một 1 chiều 14

2.3.3 Phân loại động cơ điện 1 chiều: 18

3 Hệ thống cảm biển 20

3.1 Khái niệm chung 20

3.2 Phân loại cảm biến 20

3.3 Các thông số đặc trưng của cảm biến 21

3.3.1 Độ nhạy của cảm biến: 21

3.3.2 Sai số 21

3.4 Một số tiêu chí đánh giá cảm biến 21

3.4.1 Phạm vi cảm nhận hoặc khoảng cách cảm nhận 21

3.4.2 Sai số 21

4 Hệ thống nguồn động lực 22

5 Hệ thống điều khiển 22

6 Hệ thống nguồn năng lượng 23

7 Hệ thống nút bấm điều khiển 23

8 Phân loại hệ thống tự động phân loại sản phẩm 23

1 Các hình thức phân loại 23

2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm 24

9 Lợi ích của hệ thống tự động phân loại sản phẩm 24

 Đảm bảo chất lượng sản phẩm 24

 Đảm bảo năng suất lao động 24

 Hạ giá thành sản phẩm: 24

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÃ CÓ 25

1 Hệ thống băng tải 26

2 Hệ thống động cơ 26

3.Hệ thống cảm biến 26

4.Hệ thống nguồn động lực 26

CHƯƠNG 3: ĐỘNG HỌC DI CHUYỂN VẬT THỂ 28

1 X ÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA PHÔI 28

2 C ÔNG SUẤT BĂNG TẢI 29

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ TẢ LẠI HỆ THỐNG VÀ TRẠNG THÁI CỦA HỆ THỐNG 31 I C ÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH KHẢO SÁT 31

II M Ô HÌNH 34

- Mô hình tổng quan : 34

- Sơ đồ bố trí cảm biến quan : 35

III B ẢNG LOGIC 36

IV S Ơ ĐỒ THUẬT TOÁN 36

CHƯƠNG 5: TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300 37

1 T ỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300 37

1.1 Vai trò và ứng dụng chung PLC 37

1.1.1 Vai trò 37

1.1.2 Ứng dụng 37

1.2 Tìm hiểu chung về PLC S7-300 38

2 C ÁC MODULE CỦA PLC S7 – 300 41

2.1 Module Nguồn nuôi (ps-Power supply) 42

2.2 Module CPU 42

2.3 Module IM (Interface Module) 43

2.4 Module SM (Signal Module) 43

3 N GÔN NGỮ LẬP TRÌNH TRONG S7-300 44

3.1 Tập lệnh và phép toán sử dụng theo LAD 45

3.2 Các ngôn ngữ khác Ngoài ngôn ngữ lập trình LAD còn có các ngôn ngữ lập trình khác phục vụ nhu cầu lập trình cho PLC Do trong giới hạn nhỏ của bài đồ án các ngôn ngữ khác chỉ mang tính chất giới thiệu và tìm hiểu them 60

4 Lập trình PLC S7-300 cho hệ thống phân loại sản phẩm 61

4.1 Các biến Input/Output 61

4.2 Chương trình điều khiển hệ thống 61

PHỤ LỤC 65

V Ẽ MÔ HÌNH 65

C ÁC CHI TIẾT 66

Lời giới thiệu

Hiện nay với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới diễn ra nhanh chóng,cùng vớiquá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa dất nước với sự ra đời hàng loạt những sảnphẩm mới ứng dụng những tiến bộ ở những nước phát triển Đặc biệt trong nhữngnăm gàn đây kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, có nhiều công nghệ điều khiểnmới được ra đời để thay thế cho những công nghệ đã lỗi thời Để bắt kịp với tiến bộkhoa học kỹ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng nhu cầu trong nước đảm bảo quátrình sản xuất một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lạitiện lời về kinh tế Các công ty xí nghiệp sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trìnhPLC sử dụng các loại phần mềm tự động Dây chuyển sản xuất tự động PLC giảm sứclao động của của công nhân mà sản phẩm lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời chođời sống xã hội Qua bài tập đồ án môn học này em xin giới thiệu về lập trình và ứngdụng của nó vào sản xuất phân loại sản phẩm, cũng như các phần tính toán thiết kế cụthể hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

Sau đây em xin trình bay chi tiết về đề tài: “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theochiều cao” qua việc sử dụng bộ điều khiển khả trình PLC S7-300 do Ts.Lê Giang Nam hướng dẫn

Đề tài gồm những nội dung sau:

Chương1:Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước

trong dây chuyền Mặc dù rất cố gắng nhưng với khả năng, thời gian cũng như cũngnghiệm của nhóm em có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong sự góp

ý của các thầy cô giáo cho bài thiết kế của chúng em trở nên hoàn thiện hơn

Chương 1 Tổng quan về hệ thống tự động phân loại sản phẩm

I Hệ thống phân loại sản phẩm

- Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử màtrong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vựckhoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cùng cấp thong tin v.v

Do đó cần phản nắm bắt và vận dụng một cách hiệu quả nhằm phát triển nềnkhoa học kỹ thuật và kỹ thuật điều khiển tự động

trong các khâu tự động trong dây chuyển sản xuất tự động hóa có số lượng sảnphẩm sản xuất ra lớn được băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắpphân loại sản phẩm một cách tự động

- Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trongthực tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và cótính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc.Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kỹ thuật rất nhỏ mà mắtthường khó long có thể nhận ra

Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sảnxuất Vì vậy hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một

sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu này

- Hệ thống tự động phân loại sản phẩm là quá trình tự động hóa sản xuất, vì vậy

nó mang những đặc điểm của tự động hóa sản xuất

sản xuất cơ khí, nghĩa là tự động hóa sử dụng năng lượng phi sinh vật để thựchiện và điều khiển toàn bộ hoặc một phần của quá trình sản xuất Tóm lại: tựđộng hóa là sự ứng dụng hệ thống cơ khí, điện, điện tử, myas tính,… để thựchiện và điều khiển quá trình mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người

các hỏng hóc sai lệch, lập trình và điều chỉnh máy để phù hợp với các sản phẩmkhác nhau Người công nhân không tham gia vào quá trình gia công chi tiếthoặc lắp ráp, do đó có thời gian để phục vụ nhiều myas Xuất hiện công nhântrình độ cao: thợ điều chỉnh

hoặc thiết bị tự động phù hợp với từng yêu cầu và mức độ tự động hóa khácnhau

II Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm

1 Hệ thống vận chuyển sản phẩm

1.1.1 Giới thiệu chung

Băng chuyền thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theophương ngang, phương nghiêng Trong cá dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được

sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong cácưởng để vận chuyển phôi, linh kiện…

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các hàng hóa bưu kiện, vật liệu hạt hoặcmột số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm,hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữacác công đoạn, phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùngđược

1.1.2 Băng chuyền con lăn

Hệ thống gồm nhiều con lăn được xếp liên tiếp và có khả năng quay tròn quanh 1 trục

cố định (quay tự do hoặc không tự do)

Hàng được đặt trên nhiều con lăn và khi con lăn quay tròn hàng sẽ được di chuyển

1.1.2.1 Băng chuyền con lăn tự do

Con lăn có khả năng quay tự do, quá trình di chuyển của hàng trên băng chuyền

là nhờ lực đẩy lên hàng hóa, con lăn chỉ có vai trò đường dẫn định hướng dichuyển cho hàng hóa

Ưu điểm:

Tải trọng lớn

Cấu tạo đơn giản

Nhược điểm:

Nguồn lực dịch chuyển hàng hóa không chủ động

Khả năng hãm của băng chuyền là không có

1.1.2.2 Băng tải con lăn truyền động xích

Các con lăn được nối liến với nhau bằng xích, nên khả năng quay của các con lăn lànhư nhau

Nguồn động lực để con lăn chuyển động được cấp từ bên ngoài thông qua các xích

Ưu điểm:

Chủ động nguồn lưc để quay của con lăn

Có khả năng tự hãm của băng truyền

Nhược điểm:

Không tận dụng được khả năng dịch chuyển nhờ quán tính

1.1.3 Băng tải xích

Mất công bảo dưỡng

1.1.4 Băng chuyền gàu

Ưu điểm:

Dùng để chuyển hàng từ thấp lên cao tránh trơn trượt

Đai băng truyền : là nới để hàng hóa lên,

Ưu điểm của băng tải

Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo hướng nằmngang nằm nghiêng hoặc ngang nghiêng kết hợp

Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, đảm bảodưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vậnchuyển khác không lớn lắm

a Cấu tạo chung của băng tải

1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.

2 Trạm dẫn động, truyền huyển động cho bộ phận kéo

3 Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

4 Hệ thống đỡ(con lăn, giá đỡ…) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tốlàm việc

1.1.6 Các loại băng tải trên thị trường hiện nay:

hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơlắp ráp

Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ phậntrên khoảng cách >50m

- Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụng, năng suất băng tải tải loạinày có thể đạt 1.5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0.2m/s Chiều dài củabăng tải là không hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN

- Băng tải xoắn vít: có 2 kiểu cấu tạo:

phoi vụn Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm

 Băng tải 2 buồng xoắn: có 2 buồng xoắn song song với nhua, 1 có chiềuxoắn phải, 1 có chiều xoắn trái Chuyển động xoay vào nhau của cácbuồng xoắn được thực hiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển đọng

- Có 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới mạng bằng thép hoặc bằng

Phù hợp với vận chuyển ở khoảng không gian nhỏ

Để vận chuyển xa gây tốn kém và cấu tạo phức tạp

1.2.2 Hệ thống rung động

Cấu tạo chung: Qúa trình vận chuyển sản phẩm là rung động của hệ

thống tạo ra quán tính để sản phẩm dịch chuyển

chuyển của xilanh

2 Hệ thống động cơ

Động cơ là nguồn động lực của tất cả quá trình lao động sản xuất, là nguồn sinhcông chủ yếu do đó là thành phần không thể thiếu trong mọi hệ thống sản xuất.Các loại động cơ hiện nay: động cơ nhiệt, động cơ điện, động cơ sức gió,…

Là loaitj thiết bị thực hiện việc chuyển hóa năng lượng (do quá trình đốt cháynăng lượng ở dạng hóa năng( sang cơ năng để đẫn động máy công tác

Sơ đồ nguyên lý động cơ nhiệt:

Hóa năng - Nhiệt Năng  Cơ năng

Dựa vào đặc điểm biến đổi năng lượng từ dạng hóa năng sang nhiệt năng màngười ta quyết định động cơ đốt trong hay đốt ngoài

Động cơ đốt ngoài: Động cơ này nhiên liệu được đốt cháy bên ngoài động cơ.Dùng hơi nước làm môi chất công tác, nhiên liệu được đốt để làm nóng nướcbốc hơi làm chuyển động các tua bin hay đẩy piston Động cơ đốt ngoài gồmcó: máy hơi nước, tuabin hơi nước…

Đông cơ đốt trong: Loại động cơ này nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốtcủa động cơ tức là hóa năng chuyển thành nhiệt năng ngay trong buồng đốt.Môi chất là gồm khí đã cháy có nhiệt độ và áp suất cao, có khả năng giản nở vàsinh công

Động cơ điện là máy điện chuyển đổi năng lượng từ điện năng sang cơnăng

Nguyên tắc hoạt động:

Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên (stator) và phầnchuyển động (rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châmvĩnh cửu Khi cuộn dây trên rotor và stator được nối với nguồn điện,xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor vàstator tạo ra chuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen

Phần lớn các động cơ điện họat động theo nguyên lý điện từ, nhưng loạiđộng cơ dựa trên nguyên lý khác như lực tĩnh điện và hiệu ứng điện ápcũng được sử dụng Nguyên lý cơ bản mà các động cơ điện từ dựa vào

là có một lực lực cơ học trên một cuộn dây có dòng điện chạy qua nằmtrong một từ trường Lực này theo mô tả của định luật lực Lorentz vàvuông góc với cuộn dây và cả với từ trường

Phân loại:

Động cơ hay dùng là động cơ điện một chiều

- Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt độngvới điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ Trong công nghiệp, động cơ điện mộtchiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu momen mở máy lớn hoặc yêu cầuđiều chỉnh tốc độ điều chỉnh bằng phẳng và trong phạm vi rộng

- Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là một loại máyquan trọng Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát điện hay dùng trongnhững điều kiện làm việc khác

- Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt, v́ vậy máy đượcdùng nhiều trong những ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc

độ nh cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải…

- Động cơ điện được phân loại theo cách kích thích từ, thành các động cơ kíchthích độc lập, kích thích song song, kích thích nối tiếp và kích thích hỗn hợp

- Trên thực tế, đặc tính cơ của động cơ kích thích độc lập và kích thích songsong hầu như giống nhau nhưng khi cần công suất lớn ngừơi ta thường dùngđộng cơ điện kích thích độc lập để điều chỉnh ḍng điện kích thích được thuậnlợi và kinh tế hơn mặc dù loại động cơ này đ ̣i hỏi phải có thêm nguồn điện phụbên ngoài Ngoài ra, khác với trường hợp máy phát kích thích nối tiếp, động cơđiện nối tiếp được dùng rất nhiều, chủ yếu trong ngành kéo tải bằng điện.

2.3.1 Cấu tạo của động cơ điện một 1 chiều

Kết cấu chủ yếu của động cơ điện một chiều như hình vẽ 1.1 và có thể chia làm hai thành phần chính là phần tĩnh và phần quay.

Hình 1.1 Sơ đồ mặt cắt ngang và dọc của động cơ điện 1 chiều

a) Phần Tĩnh (stato)

Đây là phần đứng yên của máy Phần tĩnh gồm có các bộ phận sau:

Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lơi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lơi

sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1 mm Đp lại và tán chặt Trong máy điện nhỏ có thể dùng thép khối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện

kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này và được nối nối tiếp với nhau

Cực từ phụ: được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ

có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.

Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ và vừa

thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép dúc Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.

Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: Nắp máy để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm vào điện Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài.

b) Phần Quay (Roto)

Gồm có những bộ phận sau :

Lơi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện (thép hợp kim

silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi Đp chặt lại để giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng răng để sau khi Đp lại thì đặt dây quấn vào Trong những máy

cỡ trung trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió để khi Đp lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo Roto

Trong những máy điện hơi lớn thì lõi sắt thường được chia làm từng đoạn nhỏ Giữa các đoạn ấy có

để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục Khi máy làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt Trong máy điện nhỏ lơi sắt phần ứng được Đp trực tiếp vào trục Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.

Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng

thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ (công suất dưới vài kilôoat )

thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn, thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với răng của lõi thép.

Để tránh khi quay bị văng ra do sức ly tâm, ở miệng rănh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakilit.

Cổ góp: dùng để đổi chiều ḍng điện xoay chiều thành một chiều Kết cấu của cổ góp gồm nhiều

phiến đồng có duôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0.4 đến 1.2 mm và hợp thành một hình trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V Đp chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao hơn một Ưt để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp dược dễ dàng.

Các bộ phận khác như: Cánh quạt để quạt gió làm nguội máy Trục máy để đặt lơi sắt phần ứng,

cổ góp, cánh quạt và ổ bi.

Phân loại động cơ điện một chiều:

Tùy theo các cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động cơ điện một chiều được chia thành:

-Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: Có dòng điện kích từ và từ thông động cơ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng Sơ đồ nối dây của nó như hình vẽ trên với nguồn điện mạch

-Động cơ điện một chiều kích từ song song: Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong của nguồn coi như bằng 0 thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc vòa dòng điện trong phần ứng động cơ Loại động cơ điện kích từ song song cũng coi như kích từ độc lập.

-Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng.

-Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: gồm 2 dây quấn kích từ, dây quấn kích từ song song

và dây quấn kích từ nối tiếp, trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu.

2.3.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều

Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng của lực Fdt tác dụnglàm cho rotor quay Chiều của lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái

2.3.3 Phân loại động cơ điện 1 chiều:

- Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập: có dòng điện kích từ và từ thông động cơkhông phụ thuộc vào dòng điện phần ứng

- Động cơ điện 1 chiều kích từ song song: Khi nguồn điện 1 chiều có công suất vôcùng lớn, điện trở trong của nguồn coi như =0 thì điện áp nguồn sẽ khồng đổi khôngphụ thuộc vào dòng điện trong phần ứng của động cơ

- Động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng

- Động cơ 1 chiều kích từ hỗn hợp: gồm 2 dây quaanskichs từ, dây quấn kích từ songsong và kích từ nối tiếp, trong đó kích từ song song là chủ yếu

2.3.4 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn điện độc lập với nhau, lúc này động cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.

Theo sơ đồ trên có thể viết phương trình cân bằng điện áp mạch phần ứng như sau:

U ư =E ư +(R ư + R f )I ư (1-1).

Trong đó: U ư - điện áp phần ứng, V.

E ư - sức điện động phần ứng, V

R ư - điện trở của mạch phần ứng, W

r ct - điện trở tiếp xúc của chổi điện

Sức điện động E ư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:

E ư = Fw = KFw (1-2).

Trong đó: p – số đôi cực từ chính

N – sè thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a – số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng

Biểu thức (1-3) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ

Mặt khác Mômen điện từ M đt của động cơ được xác định bởi:

M đ =KFI ư (1-4).

đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Giả thiết phản ứng được bù đủ, từ thông F = const, thì các phương trình đặc tính cơ điện (1-3) và phương trình đặc tính cơ (1-6) là tuyến tính Đồ thị của chúng được biểu diễn trên là những đường thẳng hàng.

3 Hệ thống cảm biển

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận, biến đổi cá đại lượng vật lý vàcác đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện cóthể đo và xử lý được

Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ,

áp suất…) tác động lên cảm biển cho ta một đặc trưng (s) mang tính chấtđiện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thôngtin cho phép xác định giá trị của đại lượng cần đo Đặc trưng (s) là hàmcủa đại lượng cần đo (m):

S=F(m)Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m)

là đại lượng đầu vào hay kích thích

Theo nguyên lý của cảm biến:

Theo tính chất nguồn điện:

Theo phương páp đo

3.3.1 Độ nhạy của cảm biến:

Độ nhạy của cảm biến ở giá trị m=mo là tỷ số giữa biến thiên ở ngõ ra cửa cảm biến ∆x và biến thiên ở ngõ vào ∆m trong lân cận của m0 Gọi s là độ nhạy của cảm biến:

Sai số ngẫu nhiên:

- Là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định Nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên:

- Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị.

- Do tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên.

- Do ảnh hưởng bởi các thông số môi trường như: Từ trường, nhiệt độ, độ ẩm, độ rung

 Đối với cảm biến tiệm cận là khoảng giới hạn trên và dưới mà cảm biến có thể phát hiện ra đối tượng, làm cho đầu ra chuyển tín hiệu một cách chắc chắn 3.4.2 Sai số

 Sai số do mắt trễ

 Sai số về độ phân giải

 Sai số do tuyến tính hóa

4 Hệ thống nguồn động lực

Các loại nguồn động lưc để đẩy phôi: Khí nén, thủy lực…

a) Xylanh hoạt động một chiều:

b) Xylanh hoạt động hai chiều:

Thành phần cấu tạo của Xylanh gồm có : cần Piston, phết chắn dầu, Piston, vòng đệm,phết chắn bụi

5 Hệ thống điều khiển

Sử dụng các hình thức điều khiển cứng hoặc điều khiển mềm

Điều khiển cứng: Hệ thống rơle

Điều khiển mềm: PLC

6 Hệ thống nguồn năng lượng

Dùng nguồn năng lượng điện

đó một phần năng lượng của con người được thay thế bằng năng lượngphi sinh vật trừ việc điều khiển khi tự động hóa

của con người được thay thế bằng năng lượng phi sinh vật kể quá quátrình điều khiển tự động hóa

- Dựa vào cấp độ:

Qúa trình tự động diễn ra trong 1 công đoạn hay trong nhiều công đoạn, trongmột phân xưởng hay trong nhiều công xưởng hay toàn bộ nhà máy…

- Dựa vào mức độ tự động hóa:

Mức độ tự động được chia làm 7 mức: thấp, nhỏ, vừa, lớn, nang cao, vao vàtoàn bộ

Hệ số tự động tính theo công thức sau

K=Tm+TT T = T ch TM

Trong đó:

- Dựa vào cách thức nhận biết sản phẩm:

Căn cứ vào các yếu tố như: như kích thước, màu sắc, chiều cao, khối lượng,chiều dài, hình ảnh …

dựa vào mức độ cản trở cảm biển do vật thẻ to nhỏ, cao thấp …

máu sắc phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố và tỷ lệ phản chiềucủa các màu khác nhau

phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc Nếu giống thì sảnphẩm đi qua, còn nếu không thì loại sản phẩm đó

- Ngoài ra còn một số cách phân loại dựa vào bộ phân điều khiển quá trình tựđộng như: điều khiển bằng rơle, điều khiển bằng bộ vi xử lý, điều khển bằngPLC, điều khiển có sử dụng máy tính v.v…

2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm

9 Lợi ích của hệ thống tự động phân loại sản phẩm

nó đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định, tang năng suất lao động,g iarm giáthành sản phẩm Ba yếu tố trên cúng chính là ba yếu tố đặc trưng cho các lợiích của hệ thống tự động phân loại và giải quyết một phần nào các yêu cầu củaquá trình sản xuất

Chất lượng sản phẩm là phạm trù rộng bao hàm nhiều yếu tố đặc trưng cho tínhchất của sản phẩm Tự động hóa đảm bảo những tính chất một các ổn định có tínhtinh cậy cao về chất lượng: chiều cao kích thước … Các thông số yêu cầu của bàitoán được xác định rõ rang

Hệ thống tự động đảm bảo quá trình sản xuất phân loại đúng theo như thời giansản xuất đã dự tính… và quá trình sẽ diễn ra suôn sẻ đảm bảo hiệu suất của toàn bộquá trình

Nhờ việc đảm bảo chất lượng thời gian năng suất, giảm bớt sự phụ thuộc yếu tốcông nhân…v.v mà giá thành sản phẩm được hạ tang khả năng cạnh tranh

Chương 2: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐÃ CÓ GIỚI THIỆU BĂNG TẢI DUNG TRONG MÔ HÌNH

Phân loại sản phẩm dựa vào phân loại hình dạng kích thước chiều cao của phôi

Hệ thống phân loại phôi theo chiều cao tại C10

o Tải trọng băng tải không quá lớn

o Kết cấu cơ khí không quá phức tạp

o Dễ dàng thiết kế chế tạo

o Có hể dễ dàng hiểu chỉnh băng tải

Động cơ điện một chiều

Sử dụng cảm biển quang để xác định chiều cao kích thước của phôi để từ

đó đưa ra phản hồi phù hợp

2 Hệ thống động cơ

Sử dụng loại động cơ điện một chiều

Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản

Dễ lắp đặtGía thành rẻPhù hợp với yêu cầu

3.Hệ thống cảm biến

Cảm biến dùng trong hệ thống là cảm biến quang điện

Cảm biến quang điện bao gồm 1 nguồn phát quang và 1 bộ thu quang Nguồnquang sử dụng LED hoặc LASER phát ra ánh sáng thấy hoặc không thấy tùytheo bước sóng 1 bộ thu quang sử dụng diode hoặc transitro quang Ta đặt bộthu phát sao cho vật cần nhận biết có thể che chắn hoặc phản xạ ánh sáng khi vậtxuất hiện

4.Hệ thống nguồn động lực

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong nhiều lĩnh vực mà ở đó có

sử nguy hiểm hay xảy ra các vụ nổ như các thiết bị phun sơn Ngoài ra hệ thốngđiều khiển bằng khí nén được sử dụng trong dây chuyển rửa tự động, trong cácthiết bị vận chuyển và kiểm tra các thiết bị lò hơi, thiết bị gói trong công nghiệp

Ưu điểm: Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí có thể truyenf tải

năng lượng xa bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trênđường dẫn thấp, khí nén không gây ô nhiễm môi trường, hệ thống phòng ngừa

áp suất được đảm bảo, hệ thống khí nén có tác động nhanh

Nhược điểm: gây tiếng ồn trong quá trình làm việc thiết bị khó chế tạo giá thành

cao

Chương 3: Động Học Di Chuyển Vật Thể

1 Xác định trạng thái của phôi

Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm

1 Chiều dài băng tải: L=56 cm;

2 Thông số hình học phôi:

o h1=15 cm h2=10 cm h3=5cm

o D1=5 cm D2=5 cm D3=5 cm

3 Trọng lượng phôi: Pmin = 0.5 Kg; Pmax = 6.5 Kg

4 Năng suất làm việc: N = 14sp/ph

Coi như quá trình chuyển động của một sản phẩm kết thúc khi sản phẩm chạy hết bangtải Và sau khi sản phẩm chạy hết bang tải thì sản phẩm tiếp theo mới tiến vào bang tảiMột sản phẩm chạy hết 56 cm

Sản lượng là: 14 sp/phút

Pmin = 0.5 Kg;

Pmax = 6.5 Kg

Chọn chiều rộng bang tải: B = 70 mm

Vận tốc bang tải chính bằng tốc độ động cơ

Xét phương cấp phôi là từ ngoài vào băng tải đang chạy

Vận tốc của vật biến thiên từ 0 tới vận tốc băng tải

2

trongluong

d

Dễ dàng nhận thấy M trongluong  M Fqt

Vì thế vật sẽ không thể lật được và luôn nằm thẳng khi xuống tới băng tải

2 Công suất băng tải

Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải thường tính theo cácthành phần sau:

sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải không chạy

Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

→ F = 0,56 0,05 10 6,5 = 1.82(N)Với L = 0.56 (m); σ = 6.5(kg); g = 10

sát giữa băng tải và con lăn

L = Chiều dài băng tải

σ = Khối lượng vật liệu trên 1m băng tải

Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

Công suất cần thiết để khắc phục lực cản ma sát:

Trong đó dấu (+) là khi tải đi lên, ( - ) khi tải đi xuống

Công suất nâng bằng: P3 = F3.v = ±σ.H.v.g

Công suất tĩnh của băng tải:

0.2859

η = Hiệu suất truyền động

Chương 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ TẢ LẠI HỆ THỐNG

- Hành trình pittong :50mm

2 Máy nén khí

4 Relay : omron MY2N-DC24(S)

Hình 3.9 : Relay : omron MY2N-DC24(S)

5 Relay : omron MY2N-DC24(S)

- Điện áp cuộn dây: 24VDC

- Tiếp điểm 5A, 250VAC/ 30VDC (tải thuần trở)

- Thời gian tác động: 20ms Max

- Tần số hoạt động: Điện: 1 800 lần/giờ (tải định mức); Cơ: 18 000lần/giờ

- Tuổi thọ: AC: 50 000 000 Min; DC: 100 000 000 Min (tần số 1 800 lần/giờ)

- Truyền thông giữa PLC S7 200 với WinCC (Video đi kèm )

PLC, kết nối máy tính với PLC bằng cáp PPI/PC (cổng USB)

Hình 3.10 Icon Step 7 Microwin 1

PC cổng USB)

Hình 3.11 Truyền thông

để