ĐỒ ÁN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO

Đây là đô án bên mình đã làm và duyệt gửi lên cho khóa sau tham khảo nhé đại học bách khoa hà nội đồ án rất có ích cho các bạn chuyên ngành cơ điện và chế tạo ai mà có nhu cầu thực sự gửi mail cho mình nhé hoangtue.e028gmail.com hoặc sdt 0989603200

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Mã HP: ME4336

Thời gian thực hiện: 15 tuần; Mã đề: VCK06-01Ngày giao nhiệm vụ: …/…/20…; Ngày hoàn thành: …/…/20

I Nhiệm vụ thiết kế: HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

II Số liệu cho trước:

1 Hệ thống cấp phôi tự động

2 Nguồn lực cấp phôi và đẩy phôi: Khí nén

3 Nguồn lực quay băng tải: Động cơ điện

4 Chiều dài băng tải : L= 52 cm

5 Thông số hình học phôi :  Hình trụ : h1=10cm, h2=05cm, h3=03cm;

d1=06cm, d2=06cm, d2=06cm

 Hình lập phương : h1=5cm, h2=5cm, h3=10cm

6 Trọng lượng phôi: Pmin = 0,3Kg; Pmax = 5.5Kg

7 Năng suất làm việc : N = 18sp/ph

III Nội dung thực hiện:

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

2 Tính toán thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

3 Tính toán hệ thống dẫn động và và truyền động điện

4 Tính toán điều khiển và sơ đồ thuật toán

5 Bản vẽ sơ đồ điện

6 Bản vẽ sơ đồ điều khiển và sơ đồ thuật toán

SVTH: Hoàng Trọng Tú CN-CĐT 01 K58

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2

1 Tìm hiểu chung về hệ thống phân loại sản phẩm 2

1.1.Đặt vấn đề 2

1.2 Khái niệm hệ thống phân loại sản phẩm: 2

1.3 Ý nghĩa của hệ thống phân loại sản phẩm đối với con người 3

1.4 Các hệ thống phân loại sản phẩm trên thực tế 4

CHƯƠNG 2 : THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 7

1 Hệ thống cấp phôi 7

2 Băng tải 8

3 Thiết bị dẫn động 9

4 Cảm biến 11

5 Cơ cấu chấp hành 12

6 Van điều khiển 12

7 PLC S7-200 13

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 18

1 Tính toán băng tải và chọn động cơ 18

2 Tính toán bộ truyền đai 22

2.1.Công suất thiết kế: 23

2.2 Đường kính bánh đai 23

2.3 Chiều dài dây đai l và khoảng cách tâm a 23

3 Tính chọn xylanh khí nén 24

3.1 Khái niệm 24

3.2 Tính chọn chọn xylanh 24

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 26

1.2 Phần xilanh phân loại 27

1.3 Máng dẫn phôi 27

2 Tính toán thiết kế điều khiển 27

2.1 Các thành phần cơ bản .27

2 Thiết kế mạch điện sử dụng phần mềm Festo Fluidsim 31

1 Cách bố trí sơ đồ và các kí hiệu trong sơ đồ 31

2 Nguyên lý hoạt động của sơ đồ 32

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 35

II Phân cổng vào ra cho PLC 35

SVTH: Hoàng Trọng Tú CN-CĐT 01 K58

1.Bảng phân công đầu vào: 35

2 Bảng phân công đầu ra: 35

3 Lưu đồ chương trình 36

4 Chương trình điều khiển viết dưới dạng LAD 37

5 Chương trình viết dưới dạng STL 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

SVTH: Hoàng Trọng Tú CN-CĐT 01 K58

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngàycàng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìm cách giảiquyết Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sựnhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động Quá trình sản xuấtcàng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tínhcạnh tranh cho các doanh nghiệp

Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sửdụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất,gia công, chế biến sản phẩm…Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuấtlinh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và loạtvừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot công nghiệp Trong đó có một khâu quantrọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán ra là hệ thống phận loại sản phẩm

Đồ án “ Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm tự động” được nghiên cứu nhằm

củng cố kiến thức cho sinh viên, đồng thời giúp cho học sinh sinh viên thấy được mốiliên hệ giữa những kiến thức đã học ở trường với những ứng dụng bên ngoài thực tế

Đề tài có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vận chuyển sản phẩm,đếm sản phẩm và phân loại sản phẩm Với hệ thống tự động hóa này chúng ta có thểgiảm thiểu nhân công đi kèm với giảm chi phí sản xuất

Với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm

vững, dù đã tham khảo nhiều tài liệu Khi thực hiện đồ án “THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CƠ ĐIỆN TỬ”, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót hạn chế Kính

mong được sự chỉ bảo góp ý giúp đỡ của các quý thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Bộ Môn Cơ sở thiết kế máy

và robot và đặc biệt thầy TS Nguyễn Chí Hưng đã hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện

thuận lợi và cho em nhiều kiến thức quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Hoàng Trọng Tú

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1 Tìm hiểu chung về hệ thống phân loại sản phẩm

1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay, việc tập trung hóa- tự động hóa công tác quản lí, giám sát và điềukhiển các hệ thống tự động nhằm năng cao hiệu quả của quá trình sản xuất, tránh rủi rotiết kiệm được chi phí Và hạn chế là một hướng tất yếu của quả trình sản xuất nàocũng không thể tránh khỏi, do thời gian cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệnhư hiện nay Cùng với sự phát triển vượt bậc của kĩ thuật vi điện tử , kĩ thuật truyềnthông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua Và lĩnh vực điều khiển tự động đã

ra đời, phát triển càng ngày đa đạng đáp ứng được các yêu cầu trong cuộc sống, đòihỏi quá trình tự động trong các lĩnh vực công nghiệp Chính vì vậy phải lựa chọn quátrình điều khiển nào cho phù hợp với yêu cầu thực tế đặt ra cho ngành Đảm bảo điềukiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất,

dễ dàng bảo trì và sửa chữa hệ thống khi có sự cố

Thực tiễn đó đã đặt ra làm sao để quản lí các nhà máy sản xuất một cách linhhoạt ổn định và phù hợp nhất, tiết kiệm nhất và phải an toàn Trước thời cơ và tháchthức của thời đại, do đó sự nhận biết nắm bắt và vận dụng các thành tựu một cách cóhiệu quả nền khoa học kĩ thuật thế giới nói chung và kĩ thuật điều khiển tự động nóiriêng Sự áp dụng kĩ thuật điều khiển tự động đã được ứng dụng rộng rãi ở các nghànhsản xuất lớn, doanh nghiệp lớn một cách nhanh chóng bên cạnh đó những doanhnghiệp vừa và nhỏ quy mô sản xuất thì ngược lại hoàn toàn chưa được áp dụng đặcbiệt ở khâu cân sản phẩm và đóng gói bao bì, vẫn còn sử dụng sức người, chính vìvậy cho năng suất chưa hiệu quả Trên cơ sở thực tế khách quan, yêu cầu của xã hộicủa thế giới cũng như trong nước, đề tài này có nhiều tiềm năng nghiên cứu ứngdụng và khai thác một cách khả thi nhất tốt nhất có thể Việc ứng dụng kĩ thuật điềukhiển vào “quá trình phân loại sản phẩm” là một trong những thành tựu đáng kểlàm thay đổi một nền sản xuất cũ mang nhiều hạn chế Làm thay đổi cục diện củanền công nghiệp mạnh mẽ Chính vì vậy nó trở thành một vấn đề hứng thú đầy tiềmnăng cho chúng em tìm hiểu xây dụng thiết kế cải tiến góp phần vào sự hoàn thiện

và phát triển sâu, rộng của nó hơn nữa trong đời sống sản xuất của con người

1.2 Khái niệm hệ thống phân loại sản phẩm:

Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự độngnhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng góihay loại bỏ sản phẩm hỏng

- Có nhiều cách phân loại hệ thống phân loại sản phẩm

- Ví dụ :

 Dựa trên phương thức điều khiển chia ra hệ thống tự động hay bán tự động, có

sự tham gia của con người hay không mức độ đến đâu, điều khiển bằng PLC, vi xử lí

 Theo màu sắc: màu sắc sẽ được cảm biến màu nhận biết chuyển sang tín hiệuđiện rồi qua bộ chuyển đổi ADC về bộ xử lí

 Theo trọng lượng, hình dáng kích thước bên ngoài

Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác tùy vào yêu cầu và sự khác biệt của phôivới nhau

1.3 Ý nghĩa của hệ thống phân loại sản phẩm đối với con người

Hệ thống phân loại sản ra đời hình thành và phát triển trong giai đoạn kinh tế củathế giới nói chung và của đất nước như hiện nay đã đánh dấu thêm những bước ngoặtquan trọng cho sự tiến bộ của khoa học- công nghệ kĩ thuật thực tế đã ứng dụng mộtcách tốt nhất cho những mục đích cao, khó của con người Có một tầm quan trọng ảnhhưởng lớn đến nền công nghiệp đặc biệt là đối với tình hình nước Việt Nam ta hiệnnay làm tăng nhiều mặt tốt phục vụ cho lại đáng kể cho cuộc sống cũng như sự pháttriển kinh tế của con người hứa hẹn một sự phát triển vững mạnh và ổn định lâu dài.Đồng thời cũng là nền tảng cho sự phát triển các tập đoàn kinh tế trên thế giới Một lầnnữa khẳng định nó có vai trò rất quan trọng cho hoạt động phát triển cung cấp phânphối sản phẩm tới con người một cách tốt nhất, giúp đời sống con người được nângcao hơn Vấn đề số lượng và chất lượng sản phẩm thay đổi đáng kể có thể nhận thấy rõ

sự phân hóa và đa dạng về mẫu mã chủng loại của sản phẩm và cũng thấy rõ chấtlượng ngày càng được nâng cao và đáp ứng nhu cầu sức khỏe con người một cáchhoàn hảo nhất Từ đây sự thay thế của máy móc của các thiết bị hiện đại, đã giảm thiểulớn thời gian lao động sức tiếp cho quá trình sản xuất cũng như trong các qua trìnhkhác để tạo ra sản phẩm Nhận thấy một thế mạnh nữa rằng những công việc khó khănphức tạp đã được thay thế bằng máy móc tự động rất nhiều, khi đó con người chỉ cầnđiều khiển hệ thống, máy móc, thiết bị… tại một buồng điều khiển riêng biệt Nhờ vậy

mà sức khỏe và đời sống vật chất tinh thần ngày càng nâng cao và cải thiện một cách

1.4 Các hệ thống phân loại sản phẩm trên thực tế

Hệ thống phân loại gạo theo màu sắc: Hệ thống phân loại gạo bằng màu sắc doViện IMI phát triển và vấn đề tự động nhận dạng, xử lý phân loại trong chế biến gạophục vụ xuất khẩu, khả năng ứng dụng công nghệ quang-cơ điện tử (opto-mechatronictechnology) trong ứng dụng cụ thể của “hệ máy nhìn” là đề tài được đánh giá cao tạiVICA 6

Những năm gần đây, công nghệ quang học gắn kết với các hệ thống cơ điện tửrất nhanh, tạo ra số lượng lớn sản phẩm cơ điện tử - các máy móc, hệ thống với những

bộ phận quang học “thông minh” Như biểu diễn ở hình 1, sự hiện diện của công nghệquang học ngày càng rõ nét, cho phép nâng cao giá trị và hiệu năng của hệ thống, bởicác phần tử quang học kết hợp với các phần tử cơ điện tử nhúng trong hệ thống đãđem lại giải pháp cho nhiều vấn đề kỹ thuật hóc búa Dưới đây phân tích một số kếtquả nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật quang-cơ điện tử trong máy phân loại gạo theo màusắc của Viện IMI

Hình 1 Các công nghệ then chốt đóng góp vào sự phát triển hệ thống

Hình 2 Sơ đồ nguyên lý - cấu trúc hệ thống phân loại gạo theo màu sắc

Các hệ thống phân loại hạt theo màu sắc nói chung, phân loại gạo theo màu sắcnói riêng có sơ đồ nguyên lý, cấu trúc như hình 2 Vật liệu (gạo) được cấp bằng bộ cấpliệu rung xuống máng dẫn, ổn định quỹ đạo trên máng rồi chuyển động qua vùng nhậndạng của camera (CCD hoặc CMOS) Màu sắc của đối tượng dịch chuyển (hạt gạo)được nhận biết tức thời (xử lý thời gian thực) và máy tính công nghiệp (IPC) ra quyếtđịnh về khả năng chấp nhận hạt đã nhận dạng, phát tín hiệu cho súng phun khí nén bắnhạt đó ra khỏi quỹ đạo dịch chuyển nếu không đạt yêu cầu về chất lượng (trong trườnghợp này thông qua màu sắc), và ngược lại thì không phát tín hiệu Qua khỏi vùng nhậndạng, gạo chính phẩm và phế phẩm sẽ được phân tách và chứa trong hai khoang chứa

tách biệt Từ đây có thể vào kho hoặc qua máy đóng bao Việc xử lý và ra quyết địnhchỉ được phép diễn ra dưới 0,13 mili giây Bài toán xử lý thời gian thực ở đây đóng vaitrò vô cùng quan trọng Nó đòi hỏi hệ thống chiếu sáng phù hợp, kết cấu buồng nhậndạng chuẩn xác, cho phép phân tách các ngưỡng màu tốt; hệ thống camera ghi nhậnhình ảnh gần như tức thời và tốc độ chuyển đổi tín hiệu, tốc độ tính toán rất cao Độchính xác của kết cấu cơ khí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định dòngliệu, giúp cho phần xử lý chỉ phải bù các sai số hệ thống Bài toán ở đây là tổng hợpcủa nhiều nhiệm vụ phải giải quyết về cơ khí chính xác, kỹ thuật quang điện, hệ thốngđiện tử điều khiển, phần mềm xử lý, điện động lực, các cơ cấu tác động nhanh, Các

hệ thống cơ khí được gia công trên máy CNC với độ chính xác đến 10-3mm Nguồnsáng sử dụng là đèn fluorescence tần số cao (100 kHz) Camera CCD quét dòng đượctính toán chọn phù hợp về tốc độ, độ phân giải, độ nhạy Các van điện khí chuyêndụng có đặc tính trễ dưới 0,7 mili giây Phần điều khiển điện tử được Viện IMI thiết kếchế tạo trong nước Dưới đây đi sâu phân tích cơ sở ánh sáng và giới thiệu phần mềmnhận dạng thời gian thực sử dụng trong máy phân loại gạo ROPSOTEC 3.01A củaViện IMI - một số cơ sở chính đảm bảo điều kiện nhận dạng

Cơ sở ánh sáng và vấn đề nhận dạng, phân loại hạt (nông sản) theo màu sắc

Hình 3 Yêu cầu phân loại theo màu sắc

Hình 3 là ảnh chụp hạt gạo đầu vào, đầu ra Gạo đầu vào (đã qua các công đoạnkhác của dây chuyền xử lý như xay xát, sàng sảy, đánh bóng,…) được nhận dạng và

xử lý loại bỏ các hạt ngoại lai (hạt đỏ, vàng, bạc bụng, tạp chất) Muốn phân loại tốt,phải nhận dạng chính xác, ra quyết định đúng và kịp thời để xử lý loại bỏ hạt ngoại laivốn được phân định theo màu sắc (hình 4) Hình 5 là quan hệ xác định bằng thựcnghiệm, qua đó cho phép phân định các hạt ngoại lai trên cơ sở lựa chọn nguồn sángphù hợp Không chỉ cần nguồn sáng phù hợp, quan trọng và khó khăn hơn nhiều làphải đảm bảo camera nhận được màu sắc chuẩn xác - đây chính là mấu chốt để đảmbảo chất lượng nhận dạng

Dưới đây phân tích cơ sở ánh sáng và đánh giá

CHƯƠNG 2 THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

1 Hệ thống cấp phôi

Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trong các ngành công nghiệp nóichung đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao Để đảm bảo được quátrình sản xuất ổn định và nhanh chóng thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôichính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp ( cấp đúng lúc ) và liên tục theochu trình hoạt động của dây chuyền một cách tin cậy

Vì vậy, quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết cần phải đượcnghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm nâng cao năng suấtlao động và chất lượng sản phẩm Hệ thống cấp phôi tự động phải cung cấp phôi mộtcách kịp thời, chính xác, số lượng

Là một cơ cấu cấp phôi, sản phẩm vào cho băng tải, sản phẩm xuất ra được chiađều,từng sản phẩm 1 và các sản phẩm đi ra cách nhau 1 khoảng thời gian nhất định saocho phù hợp với năng suất và vận tốc băng tải Đóng vài trò quan trọng cho quá trìnhbắt đầu của hệ thống

Căn cứ vào hình dạng phôi người ta chia làm các loại:

- Loại cấp phôi dạng cuộn

- Loại cấp phôi dạng thanh hoặc dạng tấm

- Loại cấp phôi dạng rời từng chiếc

Nhận xét: Mỗi kiểu cấp phôi trên mang tính đặc thù riêng và bản thân trong mỗi

kiểu cũng đã bao hàm nhiều dạng khác nhau Tùy theo công nghệ sản xuất mà người ta

bố trí cấp phôi liên tục hay dán đoạn theo chu kì hoặc cấp phôi theo lệnh

Trong đồ án này em dùng hệ thống cấp phôi gián đoạn theo chu kì

2 Băng tải

Đây là thành phần không thể thiếu của hệ thống phân loại sản phẩm Nó cónhiệm vụ vận chuyển phôi tới vị trí thao tác, bên dưới có trang bị hệ thống con lăn.Nguồn động lực chính của băng tải chính là đông cơ điện: động cơ một chiều, động cơ

3 pha lồng sóc hay servo… tùy vào yêu cầu hệ thống Để tạo ra momen đủ lớn chobăng tải cần nối trục động cơ với hộp giảm tốc rồi mới ra tải Hai đầu băng tải có pulibăng tải là vòng kín quấn quanh puli này Băng tải làm từ vật liệu nhiều lớp, thường làhai có thể là caosu Lớp dưới là thành phần chịu kéo và tạo hình cho băng tải, lớp trên

là lớp phủ

Ưu điểm của băng tải.

- Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướngnằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng

- Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng

dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyểnkhác không lớn lắm

Các loại băng tải trên thị trường hiện nay

Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thểlựa chọn một số loại băng tải sau:

Bảng 1.1: Danh sách các loại băng tải

Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vậnchuyển.Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, giáthành khá đắt

- Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn Năng suất của băng tải loại

này có thể đạt 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0,2m/s Chiều dài của băng tải làkhông hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN

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

+ Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọn 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 nhau, 1 có chiều xoắn

phải, 1 có chiều xoắn trái Chuyển động xoay vào nhau của các buồng xoắn được thựchiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển động.

Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằng xi măng Giới thiệu băng tải dùng trong đề tài Do băng tải dùng trong hệ thống làm

nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong đề tài tôi đã lựa chọn loại băng tải dây đaivới những lý do sau đây:

- Tải trọng băng tải không quá lớn

- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp

- Dễ dàng thiết kế chế tạo

Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như: độ chính xác khi vậnchuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độmôi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua

3 Thiết bị dẫn động

Là động cơ:

 Động cơ điện một chiều

 Động cơ điện xoay chiều

 Động cơ bước

 Động cơ servo

Động cơ chọn trong hệ thống: Động cơ điện một chiều Vì: kết cấu đơn giản, giá

thành tương đối hạ, dễ bảo quản

3.1 Khái niệm máy điện một chiều

Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng là thiết điện từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ, khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho dòng điện chạy qua dây dẫn làm cuộn dây chuyển động Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ năng

3.2Nguyên lý làm việc

hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều,

1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ

là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục Thông thường

bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp

rotor cùng cực với stator, quay điện sẽ đổi cực sao cho sẽ

chuyển động quay của rotor cùng dấu, trở lại rotor pha 1

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ sẽhoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứngElectromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra mộtđiện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện độngđốikháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ Sức điện động nàytương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện(như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng mộtngẫu lực bên ngoài) Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sứcphản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng.Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:

Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:

Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều:

E= K.Ω (1)

V= E+Rư.Iư (2)

M= K Φ Iư (3)

Với:

- Φ: Từ thông trên mỗi cực (Wb)

- Iư: dòng điện phản ứng (A)

- V: Điện áp phản ứng (V)

- Rư: Điện trở phản ứng (Ohm)

Theo nguyên lí của cảm biến có:

- Cảm biến điện trở

- Cảm biến điện từ

- Cảm biến tĩnh điện

- Cảm biến hóa điện

- Cảm biến nhiệt điện

- Cảm biến điện tử và ion

- …

Theo tính chất nguồn điện:

- Cảm biến phát điện

- Cảm biến thông số

Theo phương pháp đo:

- Cảm biến biến đổi trực tiếp

- Cảm biến bù

Trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng trong đồ án này emdùng cảm biến quang để phân loại sản phẩm Sản phẩm chạy trên băng truyền, kíchhoạt cảm biến quang thứ nhất được phân loại là vật cao, kích hoạt cảm biến quang thứhai là vật được phân loại là vật trung bình, còn sản phẩm không kích hoạt cảm biếnnào thì là vật thấp Cảm biến quang sử dụng ánh sáng hồng ngoại không nhìn thấybằng mắt thường Nó gồm một nguồn phát quang và một bộ thu quang Nguồn quang

sử dụng LED hoặc LASER phát ra ánh sáng thấy hoặc không thấy tùy theo bước sóng

Ở đồ án này ta sử dụng nguồn LASER Một bộ thu quang sử dụng diode hoặc transitorquang Ta đặt bộ thu và phát sao cho vật cần nhận biết có thể che chắn hoặc phản xạánh sáng khi vật xuất hiện Ánh sáng do LASER phát ra tác động đến transitor thuquang Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ không tác động đến bộ thu được Sóng dao

động dùng để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng trong phòng Lựa chọn điện ápcấp cho cảm biến phải phù hợp với điện áp của mạch điều khiển Do cảm biến kết nốivới mạch điều khiển nên điện áp của cảm biến là 24 VDC

- Sử dụng đơn giản với sinh viên

- Dễ tìm mua trên thị trường

Hình 3: Xilanh khí nén

6 Van điều khiển

Van điều khiển có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mởhay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng đi của dòng năng lượng.

Van điều khiển ta chọn van 5/2 tác động nam châm điện và lò xo Chọn van 5/2

có ký hiệu như hình vẽ.Các thông số của van là:

Hình 4: Ký hiệu van khí nén 5/2

Áp suất làm việc: 0,15 – 0,7 MPa

Ta cấp khí vào cửa P(1) rồi lấy khí ra cửa A(4) và B(2) để đưa vào 2 đầu củaxilanh

Ở đầu ra 3 và 5 của van ta sử dụng van tiết lưu một chiều để điều chỉnh lưu lượng

ra của xylanh, tức là điều chỉnh lực đẩy phôi ra khỏi băng tải

7 PLC S7-200

PLC, viết tắt của programable logic controler là thiết bị điều khiển logic lập trình

được, hay thiết bị logic khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điềukhiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Như vậy với chương trình điềukhiển trong PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn có thể dễ dàng thay đổi thuậttoán điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài ( PLC khác hoặcmáy tính )

S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình của hãng Siemens ( CHLB Đức ), cócấu trúc kiểu module và có các module mở rộng Các module này được sử dụng vớinhững mục đích khác nhau

Toàn bộ nội dung chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC, trong trườnghợp dung lượng bộ nhớ không đủ ta có thể sử dụng bộ nhớ ngoài để lưu chương trình

và dữ liệu (Catridge )

Cấu trúc phần cứng của S7-200

- Hình dạng và cấu trúc bên ngoài

Đèn Ix.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu vào số(ON/OFF)

Đèn Qx.x(màu xanh): Chỉ báo trạng thái của đầu ra số(ON/OFF)

Port truyền thông:

Port truyền thông nối tiếp RS485: Giao tiếp với PC, PG, TD200, OP, mạng biếntần…

Port cho module mở rộng: Kết nối với module mở rộng

Công tắc chuyển chế độ:

RUN: Cho phép PLC thực hiện chương trình, khi chương trình lỗi hoặc gặp lệnhSTOP thì PLC tự động chuyển sang chế độ STOP mặc dù công tắc vẫn ở vị trí RUN( quan sát đèn trạng thái )

STOP: Dừng cưỡng bức chương trình đang chạy, các đầu ra chuyển về OFF.TERM: Cho phép người dùng chọn một trong hai chế độ RUN/STOP từ xa,ngoài ra còn được dùng để download chương trình người dùng

Vít chỉnh tương tự:

Mỗi PLC đều có từ một đến hai vít chỉnh tương tự có thể xoay được 270 độ đểthay đổi giá trị của vùng nhớ biến trong chương trình

- Cấu trúc phần cứng:

Cấu trúc phần cứng của một PLC gồm có các module sau:

+ Module nguồn

+ Module đầu vào

+ Module đầu ra

+ Module đơn vị xử lý trung tâm (CPU)

+ Module bộ nhớ

+ Module quản lý phối ghép vào ra

Hình 5: Mô hình tổng quát của một PLC

Đơn vị xử lý trung tâm (CPU Central Processing Unit):

CPU dùng để xử lý, thực hiện những chức năng điều khiển phức tạp quan trọngcủa PLC Mỗi PLC thường có từ một đến hai đơn vị xử lý trung tâm CPU thườngđược chia làm hai loại: đơn vị xử lý “một bit” và đơn vị xử lý “từ ngữ”:

+ Đơn vị xử lý “một bit”: Chỉ áp dụng cho những ứng dụng nhỏ, đơn giản, chỉđơn thuần xử lý ON/OFF nên kết cấu đơn giản, thời gian xử lý dài

+ Đơn vị xử lý “từ ngữ”: Có khả năng xử lý nhanh các thông tin số, văn bản,phép toán, đo lường, đánh giá, kiểm tra nên cấu trúc phần cứng phức tạp hơn nhiều tuynhiên thời gian xử lý được cải thiện nhanh hơn

Bộ nhớ:

Bao gồm các loại bộ nhớ RAM, ROM, EEFROM, là nơi lưu trữ các thông tin cần

xử lý trong chương trình của PLC

Bộ nhớ được thiết kế thành dạng module để cho phép dễ dàng thích nghi với cácchức năng điều khiển với các kích cỡ khác nhau Muốn mở rộng bộ nhớ chỉ cần cắmthẻ nhớ vào rãnh cắm chờ sẵn trên module CPU

Bộ nhớ có một tụ dùng để duy trì dữ liệu chương trình khi mất điện

Bộ nguồn:

Biến đổi từ nguồn cấp bên ngoài vào để cung cấp cho sự hoạt động của PLC

Khối quản lý ghép nối:

Dùng để phối ghép giữa PLC với các thiết bị bên ngoài như máy tính, thiết bị lậptrình, bảng vận hành, mạng truyền thông công nghiệp

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

1 Tính toán băng tải và chọn động cơ

Thông số đầu vào.

- Hệ thống cấp phôi tự động

- Nguồn lực cấp phôi và đẩy phôi: khí nén

- Nguồn lực quay băng tải: động cơ điện

- Chiều dài băng tải: L= 52 cm

-Thông số hình học phôi:

h1 = 10 cm, h2 = 5 cm, h3 = 3 cm

d1 = 6 cm, d2 = 6 cm, d3 = 6 cm

- Trọng lượng phôi: P min = 0,3 Kg; Pmax= 5,5 Kg

- Năng suất làm việc: N = 18 sp/phút

Nếu gọi :

 n là số sản phẩm nằm trên băng tải tại một thời điểm

 v là vận tốc băng tải

 t là thời gian 1 sản phẩm chạy trên băng tải

 x là khoảng cách giữa các phôi

Thì x phụ thuộc vào n theo phương trình sau:

Ta có bảng sau :

Bảng 1