Tự động hóa nhà máy sản xuất cơ khí bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng

Tự động hóa nhà máy sản xuất cơ khí bài giảng dành cho sinh viên Đại học và cao đẳng là bộ tài liệu hay và rất hữu ích cho các bạn sinh viên và quý bạn đọc quan tâm. Đây là tài liệu hay trong Bộ tài liệu sưu tập gồm nhiều Bài tập THCS, THPT, luyện thi THPT Quốc gia, Giáo án, Luận văn, Khoá luận, Tiểu luận…và nhiều Giáo trình Đại học, cao đẳng của nhiều lĩnh vực: Toán, Lý, Hoá, Sinh…. Đây là nguồn tài liệu quý giá đầy đủ và rất cần thiết đối với các bạn sinh viên, học sinh, quý phụ huynh, quý đồng nghiệp và các giáo sinh tham khảo học tập. Xuất phát từ quá trình tìm tòi, trao đổi tài liệu, chúng tôi nhận thấy rằng để có được tài liệu mình cần và đủ là một điều không dễ, tốn nhiều thời gian, vì vậy, với mong muốn giúp bạn, giúp mình tôi tổng hợp và chuyển tải lên để quý vị tham khảo. Qua đây cũng gởi lời cảm ơn đến tác giả các bài viết liên quan đã tạo điều kiện cho chúng tôi có bộ sưu tập này. Trên tinh thần tôn trọng tác giả, chúng tôi vẫn giữ nguyên bản gốc. Trân trọng. ĐỊA CHỈ DANH MỤC TẠI LIỆU CẦN THAM KHẢO http:123doc.vntrangcanhan348169nguyenductrung.htm hoặc Đường dẫn: google > 123doc > Nguyễn Đức Trung > Tất cả (chọn mục Thành viên)

T đ ng hóa quá trình s n xu t là xu h ng phát tri n t t y u trong giai đo n hi n nay, t t c các c i ti n, phát minh sáng ch trong k thu t đ u nh m m c đích gi i phóng con ng i kh i s tham gia tr c ti p vào quá trình s n xu t

V i s phát tri n ngày càng m nh m c a các ngành khoa h c v đi u khi n, công ngh thông tin, t đ ng hóa, thì vi c áp d ng các thành t u c a các ngành vào

vi c c i ti n các máy móc, dây chuy n s n xu t đ t ng kh n ng t đ ng hóa là yêu

c u c p thi t hi n nay đ i v i n n s n xu t trong n c c ng nh trên th gi i Bên c nh

đó, vi c áp d ng t đ ng hóa quá trình s n xu t s đem l i nh ng l i ích to l n cho con

ng i nh : t ng n ng su t lao đ ng, c i thi n ch t l ng s n ph m, h giá thành s n

ph m…

T đ ng hóa quá trình s n xu t là môn h c n m trong ch ng trình đào t o k s

c khí các tr ng đ i h c k thu t, môn h c nh m cung c p cho ng i h c nh ng

ki n th c c b n v các c c u t đ ng hóa, h th ng thi t b chính c a dây chuy n s n

xu t t đ ng, các h th ng s n xu t t đ ng hi n đ i ngày nay đang đ c s d ng Bài gi ng đ c biên so n trên c s tham kh o các tài li u chuyên ngành t đ ng

hóa trong n c và qu c t , c p nh t nh ng ki n th c m i v l nh v c t đ ng hóa đ c

áp d ng trong th c t Ngoài ra, bài gi ng d a trên nh ng hi u ch nh thi u sót tr c đây trong quá trình gi ng d y môn h c này và trong các bài gi ng tr c Bài gi ng là tài li u tham kh o chính cho sinh viên, giáo viên gi ng d y môn T đ ng hóa quá trình

s n xu t

Trong quá trình biên so n bài gi ng không th tránh kh i nh ng thi u sót M i

ph n h i góp ý cho tác gi xin g i v B môn c khí - Khoa K Thu t Công Ngh -

i H c Ph m V n ng

Tác gi

CH NG 1

T NG QUAN V T NG HÓA QUÁ TRÌNH S N XU T

Sau khi h c xong ch ng này sinh viên c n n m đ c nh ng n i dung sau:

1.1 L ch s phát tri n c a t đ ng hóa quá trình s n xu t

T đ ng hóa theo ti ng Hy l p có ngh a là ắ t chuy n đ ng ” đây chúng ta

hi u thu t ng t đ ng hóa là th c hi n quá trình s n xu t mà trong đó t t c các tác

đ ng c n thi t đ th c hi n nó, k c vi c đi u khi n quá trình đ c ti n hành

không có s tham gia c a con ng i

Hi n nay t đ ng hóa đã đ c áp d ng r ng rãi trong nhi u ngành s n xu t và trong công nghi p ng i ta nói th k 21 này là th k c a t đ ng hóa và đi u

+ N m 1765 xu t hi n b đi u ch nh t đ ng m c trong n i h i c a Pôndunnop

+ N m 1784 b đi u ch nh t c đ trong n i h i c a Giôn Oát đã xu t hi n

+ N m 1798 Henry Nandsley n c Anh m i dùng vít-đai c đ d ch bàn máy

+ N m 1873 Spender đã ch t o máy ti n t đ ng có c p phôi và tr c phân ph i

v i cam đ a và cam thùng

n n m 1880 thì nhi u hãng trên th gi i nh Pittler Ludwig Lowe ( c),

RSA (Anh) …đã ch t o máy ti n t đ ng Rowvonve dùng phôi thép thanh Sau đó

xu t hi n máy ti n t đ ng ti n d c đ nh hình

Vào đ u th k 20 b t đ u có máy t đ ng nhi u tr c chính máy t đ ng t

h p đ ng dây t đ ng liên k t m m và liên k t c ng dùng trong s n xu t hàng lo t hàng kh i Cùng v i s phát tri n m nh m c a đi u khi n h c và các quy lu t chung c a quá trình đi u khi n và truy n tin trong các h th ng có t ch c đã góp

ph n đ y m nh s phát tri n và ng d ng c a t đ ng hóa các quá trình s n xu t vào công nghi p

Trong nh ng n m g n đây, các n c có n n công nghi p phát tri n ti n hành

r ng rãi t đ ng hóa trong s n xu t lo t nh i u này ph n ánh xu th chung c a

m t n n kinh t th gi i chuy n t s n xu t lo t l n và hàng kh i sang s n xu t lo t

T đ ng hóa quá trình s n xu t là m t công ngh s n xu t s d ng các h

th ng c khí, đi n t , máy tính đ ho t đ ng và đi u khi n quá trình s n xu t T

đ ng hóa quá trình s n xu t chia ra làm hai m c:

hình dáng và tính ch t c a chi ti t đ ng th i c ng có kh n ng hình thành thông tin

(ch ng trình gia công, k t qu ki m tra kích th c c a chi ti t v…v) V i s t ng

lên c a m c đ t đ ng hóa vai trò c a các quá trình thông tin trong s n xu t c ng

t ng theo đó chính là nguyên nhân t ng m c đ s d ng máy tính đ thi t k và đi u khi n s n xu t

Trong t đ ng hóa hoàn toàn thì công đo n s n xu t, phân x ng s n xu t và

nhà máy s n xu t ho t đ ng nh m t kh i th ng nh t T đ ng hóa hoàn toàn có tính u vi t trong đi u ki n s n xu t phát tri n trình đ cao trên c s các ph ng pháp công ngh tiên ti n và các ph ng pháp đi u khi n có s tr giúp c a máy

tính

Hình 1.1: Mô hình h th ng s n xu t linh ho t

c nh nhau ho t đ ng đ c l p v i nhau, còn chi ti t gia công đ c chuy n t máy này sang máy khác đ th c hi n t t c các nguyên công Máy c a dây chuy n v nguyên t c th ng là máy bán t đ ng, do đó vi c c p tháo phôi, v n chuy n phôi

gi a các máy và ki m tra chi ti t đ c th c hi n b ng tay

Hình 1.2: Mô hình m t dây chuy n t đ ng

1.3.1 T đ ng hóa c ng: là m t h th ng trong đó m t chu i các ho t đ ng x

lý (hay l p ráp) c đ nh theo m t c u hình thi t b Các nguyên công trong dây chuy n này th ng là đ n gi n Chính s h p nh t và ph i h p các nguyên công

nh v y vào m t thi t b làm cho h th ng tr nên ph c t p Nh ng đ c tr ng chính

c a t đ ng hóa c ng là:

+ u t ban đ u cao cho nh ng thi t k theo đ n đ t hàng

+ N ng su t máy cao

+ T ng đ i không linh ho t trong vi c thích nghi v i các thay đ i s n ph m

S bi n h kinh t cho t đ ng hóa c ng c ng đ c tìm th y nh ng s n

ph m v i s l ng và t c đ tiêu th cao Chi phí ban đ u cao c a thi t b có th

đ c tr i r ng ra trên m t s l ng l n s n ph m so v i các ph ng pháp khác

1.3.2 T đ ng hóa l p trình: thi t b s n xu t đ c thi t k v i kh n ng có th

thay đ i trình t các nguyên công đ thích ng v i nh ng c u hình s n ph m khác

nhau Chu i các ho t đ ng đ c đi u khi n b i m t ch ng trình, t c là m t t p

l nh đ c mã hóa đ h th ng có th đ c và di n d ch chúng

Nh ng ch ng trình m i có th đ c chu n b và nh p vào thi t b đ t o ra

s n ph m m i M t vài đ c tr ng c a t đ ng hóa quá trình l p trình là:

+ u t cao cho nh ng thi t b có m c đích t ng quát

đ i, các công c ph i đ c n p vào, các đ gá ph i đ c g n vào bàn làm vi c và

nh ng cài đ t máy móc c n thi t c n ph i đ c n p vào

Th t c thay đ i này t n nhi u th i gian H u qu là chu k chính th c c a

m t s n ph m cho tr c bao g m nhi u giai đo n trong đó vi c cài đ t và l p trình theo sau đó là m t giai đo n các lo t đ c s n xu t

Khái ni m c a t đ ng hóa linh ho t đã đ c phát tri n trong kho ng 25 hay 30

n m v a qua, và nh ng nguyên lý v n còn đang phát tri n H th ng t đ ng linh

ho t là m t h th ng có kh n ng s n xu t r t nhi u s n ph m hay b ph n khác nhau mà h u nh không m t th i gian cho vi c chuy n đ i t s n ph m này sang

s n ph m khác Không m t th i gian s n xu t cho vi c l p trình l i và thay th các cài đ t v t lý (công c , đ gá, cài đ t máy móc) K t qu là h th ng có th lên k

ho ch k t h p s n xu t nhi u lo i s n ph m khác nhau thay vì theo t ng lo t riêng

bi t c tr ng c a t đ ng hóa linh ho t có th tóm t t nh sau:

+ u t cao cho thi t b

+ S n xu t liên t c nh ng s n ph m h n h p khác nhau

+ T c đ s n xu t trung bình

+ Tính linh ho t khi s n ph m thay đ i thi t k

Nh ng đ c tr ng c n phân bi t t đ ng hóa linh ho t v i t đ ng hóa l p trình

l p trình đ c

Thay đ i m t ch ng trình gia công th ng đ c hoàn thành b i vi c chu n

b các ch ng trình trên h th ng máy tính và truy n ch ng trình vào h th ng s n

xu t t đ ng Vì v y, th i gian c n thi t đ l p trình cho công vi c k ti p không

c n tr vi c s n xu t hi n t i Nh ng ti n b trong công ngh h th ng máy tính cho kh n ng l p trình m t cách linh ho t Thay đ i các cài đ t v t lý gi a các công

vi c đ c hoàn thành b ng cách l p ch ng trình ngo i tuy n (bên ngoài máy) và sau đó th c hi n đ ng th i v i vi c cho chi ti t m i vào gia công Vi c s d ng các

đ gá v tinh mang chi ti t và di chuy n các chi ti t và đúng v trí gia công c ng là

m t ph ng th c đ th c hi n vi c này các ph ng pháp này có hi u qu ,

ng i ta ph i h n ch tính đa d ng c a nh ng s n ph m đ c ch t o trên h th ng

s n xu t linh ho t

1.4 Hi u qu kinh t c a t đ ng hóa

 Nâng cao n ng su t lao đ ng

 Gi m chi phí v t li u và n ng l ng

 m b o ch t l ng và s n ph m n đ nh

 Gi m th i gian t khâu thi t k đ n ch t o hoàn ch nh s n ph m

 Có kh n ng m r ng s n xu t mà không c n t ng ngu n l c lao đ ng

T ng n ng su t lao đ ng trong t đ ng hóa s n xu t có th đ t đ c nh :

 S d ng toàn b th i gian làm vi c c a thi t b t đ ng hóa

 T ng t c đ th c hi n quá trình s n xu t mà không b gi i h n b i kh n ng

c a con ng i

 Gi i phóng đ c s l ng l n công nhân ph c v s n xu t

V ý ngh a xã h i, u đi m c a t đ ng hóa s n xu t bao g m:

 Nâng cao m c s ng c a toàn dân nh t ng n ng su t lao đ ng

 T ng s n ph m có ch t l ng cao mà v n gi m đ c kh i l ng lao đ ng, nguyên v t li u và n ng l ng

 Gi i phóng con ng i kh i lao đ ng c b p n ng nh c, đ n đi u, đ c h i và nguy hi m

 Có kh n ng gi m th i gian làm vi c nh t ng n ng su t lao đ ng

 Nâng cao trách nhi m c a ng i lao đ ng

Vai trò c a t đ ng hóa v i n n kinh t n c ta:

T đ ng hoá đóng vai trò quan tr ng trong s nghi p công nghi p hóa n n kinh t ây là ngành tích h p các b môn khoa h c r t phát tri n nh c khí, c

đi n t , robot, công ngh đi u khi n, công ngh thông tin, Phát tri n T đ ng hóa

t c là phát tri n h th ng các lo i công ngh cao, t o n n t ng c b n đ đ y m nh quá trình công nghi p hóa - hi n đ i hóa

Các ngành công nghi p c s

Khai thác và ch bi n (d u h a, khoáng ch t, ) nh ng bán thành ph m c n thi t b i các ngành công nghi p nh : Luy n kim đen công nghi p ch bi n s t và kim lo i, hóa ch t gi y, ciment Chúng là nh ng ngành công nghi p c s cho s phát tri n kinh t

Công nghi p ch t o máy

Các ngành công nghi p này ch t o s n ph m cu i cùng c n thi t b i các xí nghi p đ ch t o các máy móc bán cho khách hàng Các ngành này thu c lo i công nhi p n ng nh : ch bi n s t, máy công c , l p ráp và ch t o máy móc cho công nghi p

D c, y t c ng đ ng Các d ch v trung tâm c a các b ph n,

ngân hàng

D ch v gia đình D ch v y t , b nh vi n, phòng thí

nghi m

D ch v b o d ng, thu gom rác Nghiên c u trong m i l nh v c

Sân kh u, du l ch M t s d ch v c n cho các xí nghi p:

lu t s , thông tin, th ng kê

Giáo d c ti u h c

Các công nghi p m i nh n

Là các ngành công nghi p s d ng t t c nh ng sáng ch g n nh t nh thông tin công ngh sinh h c, ng i máy, v t li u m i, laser…

Các ho t đ ng công nghi p đ c cho trong b ng d i đây

B ng 1.2: Các ngành công nghi p ng d ng t đ ng hóa

D t Hóa ch t

C khí / Luy n Kim

Xây d ng

đi n

Các ngành khác

Nh a ch t

d o, s n

ph m b o trì, d c…

Xe ô tô,

đi n gia

d ng, đ

dùng, xe máy, thi t b gia d ng

h c

Công nghi p

hàng không, robot

qua các thao tác tr c ti p c a con ng i Kh i đi u khi n s nh n và x lý các thông tin thông qua h th ng tính toán s h c, logic n i suy s phát ra các l nh t ng thích

t i t ng th i đi m thích h p cho kh i ch p hành nh m th c hi n các ch c n ng công tác c a quá trình công ngh nh d ch chuy n bàn máy, th c hi n công vi c ép,

cung c p phôi, nguyên li u…

kh i ch p hành có th ho t đ ng đ c c ng nh đ giám sát s ho t đ ng

c a c c u ch p hành, ng i ta còn b trí thêm trong h th ng các c c u trung gian

nh các van đóng m các thi t b d n đ ng và các c m bi n đ giám sát, theo dõi s

ho t đ ng c a h th ng nh m đi u ch nh s ho t đ ng m t cách chính xác, k p th i

đ m b o cho s ho t đ ng n đ nh c a h th ng, c n ph i cung c p ngu n

n ng l ng nh đi n, d u ép ho c khí nén có ch t l ng và ph i có s tham gia c a con ng i nh l p ch ng trình, thay đ i ch ng trình ho t đ ng, kh i đ ng chu trình c ng nh can thi p tr c ti p m t cách k p th i khi c n thi t nh h th ng có

s c ho c thông báo l i

Ngày nay v i k thu t truy n s li u phát tri n m c đ cao, các h th ng

s n xu t t đ ng còn th c hi n s giao ti p v i các máy tính và các m ng truy n thông c c b t ng phân x ng, trong nhà máy ho c c đ i v i các h th ng s n

xu t t đ ng khác các đ a đi m khác nhau

Hình 1.3: C u trúc c a h th ng s n xu t t đ ng hóa

C c u v n chuy n v t li u cho phép chuy n máy bán t đ ng thành máy t

đ ng K t c u c a c c u v n chuy n r t khác nhau, chúng tùy thu c vào d ng phôi,

n ng su t c a máy

C c u v n chuy n v t li u có nhi m v chuy n v t li u (phôi) t kho vào các máy gia công và v n chuy n t máy này sang máy khác giúp quá trình gia công nhanh chóng C c u v n chuy n v t li u c n đ c hi u là t t c các ch ng lo i c a

c c u c p – tháo th c hi n vi c c p phát v t li u li u gia công (phôi r i t ng chi c,

phôi thanh, phôi dây, phôi d ng b t…) Các tên g i khác nhau c a c c u v n

chuy n v t li u t đ ng đ ch ch c n ng c th

Nguyên lý làm vi c và k t c u c a c c u ti p li u (v n chuy n) ph thu c vào

d ng phôi gia công, n ng su t và lo i máy

V trí l p đ t c c u ti p li u ph thu c vào vùng làm vi c c a máy ho c c a

d ng dây và yêu c u nhân ch ng h c đ i v i đi u ki n làm vi c thu n l i c a c

+ Mang l i hi u qu kinh t nh gi m t n th t v th i gian

+ C i thi n đi u ki n làm vi c c a công nhân, đ c bi t trong môi tr ng đ c

h i, nhi t đ cao, phôi có tr ng l ng l n…

L p ráp t đ ng là khâu cu i cùng c a quá trình s n xu t.Th c hi n liên k t

các chi ti t và c m chi ti t v i nhau đ t o ra s n ph m yêu c u

Ki m tra t đ ng là m t h th ng quan tr ng c a t đ ng hóa Ch c n ng c a

nó là thu th p thông tin v tr ng thái các thi t b v ti n trình c a các quy trình công ngh N u không có nh ng thông tin đó thì không th th c hi n đ c b t k m t s

đi u khi n nào.Vi c ki m tra nh v y c n có m i khâu c a quá trình s n xu t, t khâu nguyên li u t i khâu phân ph i s n ph m

Câu h i ôn t p ch ng 1

1 Phân bi t các d ng t đ ng hóa, các khái ni m v t đ ng hóa ?

2 Phân tích đ c các hi u qu c a t đ ng hóa quá trình s n xu t ?

3 Nêu rõ và phân tích các thành ph n chính c a h th ng t đ ng hóa ?

Ch ng 2 CÁC THI T B C B N TRONG H TH NG T NG HÓA

Sau khi h c xong ch ng này sinh viên c n n m đ c nh ng n i dung sau:

+ Bi t đ c thành ph n chính c a m t h th ng s n xu t t đ ng g m nh ng thi t b c b n nào

Các b c m bi n đ c phân lo i theo các đ c tr ng c b n sau đây:

B ng 2.1: Phân lo i c m bi n theo nguyên lý chuy n đ i

Trong l nh v c t đ ng hóa s n xu t chúng ta th ng xuyên s d ng nh ng

2.1.3 Các lo i c m bi n th ng dùng trong h th ng t đ ng hóa

Nguyên lý đo v trí và l ng d ch chuy n:

- Ph ng pháp ti p xúc : m t ph n t c a c m bi n có liên quan đ n v t chuy n

đ ng c n xác đ nh v trí

- Ph ng pháp không ti p xúc : m i liên h gi a v t d ch chuy n c n đo và c m

bi n thông qua vai trò trung gian c a đi n tr ng, t tr ng, ánh sáng …

- M t s lo i c m bi n đo v trí và d ch chuy n : bi n tr con ch y, LVDT, resolver,

- Con ch y s đ c n i v i v t c n đo d ch chuy n

- V t d ch chuy n s làm thay đ i tr kháng c a c m bi n

- C p đi n DC cho c m bi n, đi n áp ngõ ra s t l v i kho ng d ch chuy n

- i n tr có c u t o d ng cu n dây hay b ng d n

- i n tr d ng cu n dây làm b ng h p kim (Ni-Cr,Ni-Cu,Ag-Pd) đ c qu n

thành vòng xo n trên lõi cách đi n

Eout : đi n áp t i v trí đo Es: đi n áp chu n c a bi n tr

b) B mư hóa quang h c (optical encoder)

Hình 2.7: Nguyên lý ho t đ ng c m bi n vi sai

C u t o:

- G m 3 cu n dây (1 cu n s c p và 2 cu n th c p) và 1 lõi t có kh n ng d ch chuy n

- Ít b tác đ ng b i các y u t môi tr ng xung quanh

- Không b h h i trong tr ng h p quá t i tr ng hay d ch chuy n quá gi i h n

- Tín hi u ra t l v i kho ng d ch chuy n tuy t đ i

 D a vào bi n d ng c a v t trung gian

 Phân b l c lên 1 b m t c th và đo ng su t

 o gia t c c a v t đã bi t tr c kh i l ng (d a vào đ nh lu t 2 Newton)

ng su t (Stress) và bi n d ng (Strain) :

ng su t là n i l c sinh ra đ ch ng l i m t l c tác đ ng t bên ngoài Khi 1 v t

ch u tác đ ng c a ngo i l c (l c nén), nó s sinh ra m t l c ng c chi u đ ch ng l i

s bi n d ng c a v t ng su t b ng l c tác đ ng chia cho di n tích m t c t ngang

a) o l c b ng t m đi n tr k t dính (Strain Gage):

- Là lo i c m bi n dùng đ đo bi n d ng ho c đo l c thông qua đo bi n d ng

- c ch t o t các v t li u có đi n tr bi n thiên theo m c đ bi n d ng

Các thông s c n quan tâm khi l a ch n Strain Gage:

- Chi u dài (0.2 – 100mm) :

+ Lo i ng n (< 6 mm) : đ chính xác không cao, gá đ t d dàng,

+Lo i dài ( > 6 mm) : đ chính xác cao, d b nhi u do nhi t, giá thành cao

- Lo i Strain Gage : đo bi n d ng 1 chi u, 2 chi u, h n h p

a) C m bi n nhi t đi n tr (RTD: Resistance Temperature Detector)

C m bi n nhi t đi n tr làm vi c d a trên s thay đ i đi n tr c a kim lo i khi

nhi t đ thay đ i i n tr c a h u h t kim lo i đ u t ng khi nhi t đ t ng

RTD đ c ch t o t các dây d n nh y c m v i nhi t đ (ph n t đi n tr ), v t

li u ph bi n là platium, nickel, đ ng, nickel-s t Chúng đ c đ t trong ng b o v

th p, đáp ng t ng đ i ch m khi nhi t đ thay đ i, và đ t ti n

b) C m bi n c p nhi t đi n (thermocouple)

Nguyên lý ho t đ ng: C p nhi t đi n g m hai dây d n kim lo i khác nhau

(constantan wire và iron wire) đ c n i chung hai đ u M t đ u đ c coi là đi m

l nh (constant reference temperature) và m t đ u đ c coi là đi m nóng (probe) Khi

hai đ u có nhi t đ khác nhau, m t đi n áp (đ c g i là th đi n đ ng) đ c hình

thành trong m ch do hai dây kim lo i t o nên – hi u đi n th Seebeck i n th hi u

ng này t l v i kho ng chênh l ch nhi t đ gi a hai đi m n i

Vnet= Vhot– Vcold

Hình 2.12: S đ nguyên lý c p nhi t đi n

Nhi t đ m u chu n (l nh) là 00 C , do v y trong thông s c a c p nhi t đi n,

đi n áp đ u ra d a trên nhi t đ m u 00 C

Tuy nhiên trong công nhi p vi c t o ra 00 C là r t b t ti n, cho nên c n ph i ti n

hành bù nhi t đ m u

Hình 2.13 : C u t o c p nhi t ng u

1) V b o v 2) M i hàn 3) Dây đi n c c 4) S cách đi n 5)B ph n l p đ t

6) Vít n i dây 7) Dây n i 8) u n i dây

Hình 2.14: Quan h nhi t đ (0F) và tín hi u ra (mV)

Xét ví d : Dùng c p nhi t đi n lo i E, có tín hi u đi n áp đ u ra là 16,42 mV,

nhi t đ T2 là 460 F, tìm nhi t đ c n đo T1 (nhi t đ đúng)

Do T2 không ph i nhi t đ m u, nên ta ti n hành bù, đ bù đ c ta c n d a vào

đ c tính ra c a c p nhi t đi n (xem hình)

Ta đ c x = 0,458 mV do đó n u 00 C hay 320F thì đi n áp đ u ra s là :

16,42+ 0,458 = 16, 878 mV T giá tr tìm đ c ta l i n i suy và đ c 474,710

c) Thermistor (IC c m bi n nhi t )

Lo i c m bi n này là nh ng thi t b bán d n có đ chính xác cao v i ngõ ra là tín

hi u đi n áp t l tuy n tính v i giá tr nhi t đ trong ph m vi ( -550 C÷ 1550C ) v i tín

hi u ra là: V = 0.01T (V)

Hình 2.15: Quan h gi a giá tr đi n tr và đi n áp c a thermistor

Tuy nhiên khi nhi t đ t ng thì đi n tr l i gi m, do v y Thermistor có h s nhi t âm M c dù v y, c ng có m t s thermistor có h s nhi t d ng

Hình 2.16: IC LM35

2.2 C c u ch p hành

Gi i thi u m t s c c u ch p hành đ c s d ng trong h th ng s n xu t t đ ng

2.2.1 ng c đi n m t chi u (Direct Current Motors)

ng c đi n m t chi u g m có hai ph n stato và roto (hình 2.17)

Hình 2.17: ng c đi n m t chi u

+ Stato c đ nh v i các cu n dây có dòng đi n c m ho c dùng nam châm v nh c u

Ph n này còn đ c g i là ph n c m Ph n c m t o nên t thông trong khe h không

Các thông s ch y u quy t đ nh tính n ng làm vi c c a đ ng c đi n m t chi u là:

U - đi n áp cung c p cho ph n ng

k là h s ph thu c vào đ c tính c a dây cu n và s thanh d n c a ph n ng

S vòng quay c a đ ng c đi n m t chi u :





k

rIU

n . (2.2)

Mômen đ ng C xác đ nh t ph ng trình cân b ng công su t

EI= 2nC (2.3)

hay :



Ik

C  2 

(2.4)

Mu n đi u ch nh t c đ đ ng c đi n m t chi u ta có th th c hi n b ng cách:

- Thay đ i t thông  , thông qua vi c đi u ch nh đi n áp dòng kích t Trong

tr ng h p gi nguyên đi n áp ph n ng U, t ng t c t 0 đ n t c đ đ nh m c, thì công su t không đ i còn momen gi m theo t c đ

- i u ch nh đi n áp ph n ng Trong tr ng h p t thông không đ i, khi t ng

t c đ t 0 đ n t c đ đ nh m c thì momen s không đ i, còn công su t thì t ng theo

t c đ

Mu n đ o chi u quay c a đ ng c đi n m t chi u c n thay đ i ho c chi u c a t

thông (t c chi u c a dòng đi n kích t ) ho c thay đ i chi u dòng đi n ph n ng

vì m i xung tác đ ng đã đ c thi t k và ki m soát đ rotor c a đ ng c b c quay

m t góc xác đ nh.Trong th c t đ ng c b c đ c s d ng khá r ng rãi trong máy

đi u khi n s NC, robot, máy in, máy photocopy…

ng c b c phân làm ba lo i ch y u sau đây:

 ng c nam châm v nh c u (Permanent Magnet)

 ng c t tr thay đ i (Variable Reluctance)

 ng c lai (ngh a là k t h p gi a hai lo i đ ng c trên ) (Hybrid)

STEP nam châm v nh c u là đ ng c có rotor đ c t hóa, trong khi STEP t tr thay đ i xoa rotor đ c s rãnh nh , và đ ng c lai (hybrid) k t h p c hai k thu t trên

t o thành Stato c a STEP có nhi u cu n dây qu n trên nó S s p x p các cu n dây này t o nên h s th c p, h s này s phân bi t thành các lo i đ ng c khác nhau STEP nam châm v nh c u và lo i STEP lai có th đ c k t liên k t l i v i nhau đ phân bi t thành 3 ch ng lo i motor: đ n c c, l ng c c, và STEP hai dây song song

Sau đây chúng ta s đi sâu vào tìm hi u đ t tính c a các lo i đ ng c trên:

STEP t tr thay đ i trong hình 2.19 bao g m 3 cu n dây đ c n i chung m t

đ u stator STEP có 6 c c và rotor có 4 r ng Chúng ta có th nhìn vào hình thì cu n dây 1 đang đ c c p đi n, vì th r ng X v trí c c 1 Sau đó khi cu n 2 đ c c p

đi n l c t sinh ra s hút đ u Y v c c 2, và trong tr ng h p này n u cu n 3 đ c c p

đi n thì r ng Y s di chuy n v phía c c 3 lúc đó đ ng c STEP s di chuy n ng c chi u kim đ ng h Nh v y chúng ta th y m i b c đ ng c di chuy n là 30 đ , và đ

Trên th c t thì đ ng c STEP t tr thay đ i có s c c và s r ng nhi u h n đ

di chuy n nh ng b c nh h n STEP lo i này có th đ t t i 1 đ / b c

* ng c b c đ n c c:

STEP lo i đ n c c bao g m 2 cu n dây, m i cu n đ c n i ra ngoài gi a cu n,

vì v y thông th ng trên th c t đây là lo i đ ng c 5 ho c 6 dây ra, STEP lo i này

đ c đi u khi n b ng cách cho đ u dây chung n i lên ngu n và t ng đ u dây còn l i

l n l t đ c n i mass

STEP lo i đ n c c ho t đ ng gi ng nh t t c đ ng c STEP nam châm v nh c u

và STEP lai, ngh a là nó ho t đ ng trên nguyên t c dòng t thông ng n nh t gi a c c stator và r ng rotor STEP ho t đ ng d a trên l c hút gi a c c b c và c c nam c a

rotor đ c nhi m t v nh c u và c c c a stator t o ra do chi u dòng đi n ch y qua stator C c b c và nam trên rotor nam châm v nh c u đã đ c t hóa tr c, và c c t

c a stator đ c quy đ nh tùy theo chi u di chuy n c a dòng đi n qua các c c stator, và

trên nguyên t c t thông s h ng t c c b c đ n c c nam

Hình 2.20: ng c b c đ n c c

Trên hình 2.20 chúng ta th y cu n dây 1a đ c c p đi n ch y theo h ng t trên

xu ng d i, ngh a là khi đó, c c phía trên s tr thành c c b c và phía d i là c c nam, c c b c c a cu n dây s hút c c nam c a rotor và làm cho rotor di chuy n, và sau đó chúng ta s c p đi n cho cu n 2a, thì cu n bên trái s tr thành c c b c s hút

c c nam c a rotor làm cho rotor xoay theo chi u kim đ ng h , ng c l i n u chúng ta

c p đi n cho cu n 2b thì đ ng c s quay ng c chi u kim đ ng h , và m i b c đ ng

ph ng pháp đi u khi n th hai, thì t i m i th i đi m 2 n a cu n dây s đ c

c p đi n, làm t ng thêm moment đ ng c , và do đó đ ng c s tiêu hao nhi u công

su t h n hai ph ng pháp trên thì m i b c đ ng c di chuy n 1 góc 30 đ (full step) Và k t h p hai ph ng pháp trên khi đó đ ng c di chuy n m i b c 15 đ (half step) và vì v y đ ng c s di chuy n 24 b c / vòng

có đ c đ phân gi i nh h n cho m i b c di chuy n thì STEP c n ph i

t ng thêm s c c rotor c a đ ng c STEP

* ng c b c l ng c c: STEP l ng c c bao g m 2 cu n dây, vì th trên th c

t đ i v i lo i STEP này s có 4 dây ra Không gi ng v i đ ng c lo i đ n c c, t i m i

th i đi m dòng đi n s đi qua toàn b cu n dây, nh v y moment sinh ra s l n h n nhi u so v i STEP đ n c c Dòng đi n qua hai cu n dây là hai chi u đi u này đòi h i

c c c a đ ng c STEP ph i đ c thay đ i D a vào hình chúng ta th y dòng đi n ch y

t đ u 1b sang đ u 1a

Và dòng đi n s ch y theo h ng ng c l i khi đ o chi u c p đi n Vì v y đ

đi u khi n đ c đ ng c lo i l ng c c chúng ta c n 2 m ch c u H đ thay đ i c c tính m i cu n dây

Chúng ta s k t n i song song hai cu n dây khi c n dòng đi n ho t đ ng l n, và

k t n i hai dây n i ti p khi c n đi n áp ho t đ ng l n

* ng c b c ki u lai:

Hình 2.24: ng c b c ki u lai

STEP lai là lo i k t h p gi a STEP t thông thay đ i và lo i nam châm v nh c u,

rotor cho đ ng c STEP lai có nhi u r ng, gi ng nh lo i t thông thay đ i, ch a lõi t hóa tròn đ ng tâm xoay quanh tr c c a nó R ng c a rotor t o đ ng d n giúp đ nh

h ng cho t thông u tiên vào trong l không khí, STEP lai đ c đi u khi n gi ng

nh STEP đ n c c và l ng c c

L a ch n đ ng c b c:

 So sánh đ ng c t tr thay đ i v i lo i nam châm v nh c u và lo i lai: l a

ch n đ ng c cho các ng d ng chúng ta c n quan tâm đ n lo i đ ng c nào s d ng phù h p cho ng d ng này, moment c a h th ng nh th nào, đ ph c t p c a b đi u khi n, và các đ c tính v t lý c a đ ng c

i v i lo i đ ng c t thông thay đ i, lo i đ ng c này có l i t s đ n gi n c a

ng d ng Nó không yêu c u rotor t thông v nh c u ph c t p, vì th nó ho t đ ng n

đ nh h n r t nhi u, so v i lo i nam châm v nh c u

Tuy nhiên, moment c a t t c các lo i đ ng c b c đ u gi m khi v n t c t ng, tuy nhiên đ i v i STEP t tr thay đ i thì s gi m momet này h u nh không đáng k khi

v n t c t ng, vì v y lo i STEP này có th d t đ c t c đ 10.000 b c/ giây Và STEP nam châm v nh c u ch đ t đ c 5.000 b c/giây, và thông th ng là 1.000 b c/ giây S suy gi m moment không đáng k c a lo i t tr thay đ i, nên lo i đ ng c này th ng đ c s d ng không c n h p gi m t c, th ng đ c ng d ng trong các máy gi t

Ng c l i đ ng c nam châm v nh c u và đ ng c STEP lai ít t o ra ti ng n, trong khi lo i t tr thay đ i thì ti ng n t ng đ i l n

V i h th ng đi u khi n thích h p: đ ng c lo i nam châm v nh c u và lai có th

đi u khi n vi b c ph thu c vào t s dòng đi n các cu n dây

Trong đó t t c các lo i moment đ u là hàm theo v n t c d a vào moment này

mà chúng ta có th l a ch n đ ng c phù h p v i t i, sao cho không b tr t b c Và khi b tr t b c thì b đi u khi n không th bi t đ c v trí tr c đ ng c đang đâu,

n u không có b h i ti p v trí T t c các lo i moment này đ c ghi l i trong đ c tính

đ ng c do nhà s n xu t cung c p Và luôn nh r ng, tr đ ng c t tr thay đ i, các

lo i còn l i thì moment đ u thay đ i r t nhanh theo v n t c

Tu i th : Khi l a ch n đ ng c ,chúng ta ch n đ ng c phù h p v i moment c n

c a t i, ch n t i làm vi c có moment c n b ng 40%-60% moment c a đ ng c Và khi

s d ng đ ng c trong môi tr ng m t, xù xì, chúng ta c n b o v đ ng c đ đ ng

c ho t đ ng hi u qu , t ng tu i th đ ng c

ng c servo là thi t b đ c đi u khi n b ng chu trình kín có h i ti p

D a trên tín hi u h i ti p (v n t c/v trí), h th ng s đi u khi n đ ng c d a trên sai

Có 3 lo i c c u chuy n đ ng t nh ti n: s d ng đ ng c đi n và vít me đai c bi,

c c u đi n t , c c u th y l c khí nén D a vào t c đ yêu c u c a c c u d ch chuy n mà ta l a ch n cho phù h p Các c c u chuy n đ ng t nh ti n b ng th y l c, khí nén ta th ng hay g p tuy nhiên trong các h th ng t đ ng hóa đ t o chuy n đông t nh ti n ng i ta th ng dùng các c c u đi n, u đi m nó có kích th c nh

g n, d dàng đi u khi n có kh n ng t đ ng hóa cao D i đây gi i thi u m t s c

c u s d ng đ ng c đi n t nh ti n (Electric linear Motor):

+ Vít me đai c bi (Leadscrew linear actuators)

Là c c u t o ra chuy n đ ng t nh ti n nh vào đai c bi (ball bearing screw) và motor đi n (electric motor) Hình 2.26 là m t c c u chuy n đ ng t nh ti n nh vít me

- đai c bi và đ ng c đi n

Hình 2.26: ai c bi

Hình 2.27: Electric linear actuator

thành chuy n đ ng t nh ti n Tuy nhiên hành trình c a chuy n đ ng t nh ti n nh Solenoids bao g m m t cu n dây và thanh tròn làm b ng s t non

a DC solenoid b AC solenoid

Hình 2.29: Các lo i solenoid

Electric Linear Motor là lo i đ ng c đi n m t chi u không ch i than (BLDC) di chuy n trên m t ph ng Linear Motors chuy n t n ng l ng đi n sang chuy n đ ng

t nh ti n T c đ lên đ n 10m/s l c l n trên 1000lb hành trình dài vài m

C u t o: g m hai ph n, g m magnet way (đ ng d n nam châm) bao g m m t

m t ph ng làm b ng s t, và b ph n di chuy n (slider)

Hình 2.30: C u t o c a Linear Motor

Nguyên lý ho t đ ng: Khi cu n dây (slider) đ c c p đi n l n l t các thanh

A,B,C thì Slider t o v i thành d n m t t tr ng t o thành s d ch chuy n c a slider

C l n l t c p đi n v i thanh s t o ra chuy n đ ng cho Slider

Hình 2.31: Nguyên lý ho t đ ng c a Electric Linear Motors 3 phase

Hình 2.32: S đ m ch đi u khi n Electric Linear Motor

2.3 Các h th ng đi u khi n thi t b t đ ng

2.3.1 Ch c n ng c a thi t b đi u khi n

Ch c n ng c a thi t b (b ) đi u khi n là so sánh giá tr c a bi n đo đ c v i

(setpoint) giá tr mong mu n B t k m t s khác bi t nào đ u coi là đ l ch Setpoint

có th là giá tr đ n ho c m t d i giá tr ch p nh n đ c N u đ l ch là zero, bi n đang giá tr setpoint (giá tr mong mu n) và không có s hi u ch nh nào đ i v i quá trình t i th i đi m đó

N u đ l ch khác zero, ch c n ng th hai c a b đi u khi n là g i tín hi u đ n

ph n t đi u khi n cu i đ ra l nh cho nó hi u ch nh bi n thao tác theo h ng sao cho

đ gi m l ch gi a setpoint và giá tr hi n t i c a bi n quá trình c n đi u khi n

Trong công nghi p ng i ta th ng s d ng nhi u lo i thi t b (b ) đi u khi n

khác nhau Chúng có th là lo i khí nén, lo i đi n t tín hi u t ng t ho c lo i đi n t tín hi u s Dù r ng b đi u khi n là lo i khí nén, đi n t t ng t hay s thì ch c

n ng đi u khi n c a chúng là t ng t nhau

Trong các nhà máy hi n đ i, ch c n ng c a b đi u khi n th ng đ c th c hi n

b i máy tính mà nó k t n i t i c m bi n và ph n t đi u khi n trong vòng đi u khi n Các tín hi u đ c s lý d i d ng s M t máy tính đ n có th ph c v nh m t b

đi u khi n cho nhi u vòng đi u khi n

2.3.2 Phân lo i thi t b đi u khi n

Theo ph ng pháp đi u khi n:

Relay logic là m t thi t b s d ng l c đi n t đ đóng m các ti p đi m Thông

th ng m t relay logic có hai tr ng thái c b n là: (NO) ti p đi m th ng m và (NC)

ti p đi m th ng đóng (hình 2.33)

Hình 2.33 Ký hi u và c u t o r le

Relay đ c s d ng khá ph bi n trong công nghi p trong các máy móc, các quá trình đi u khi n Chúng có th đ c thay th cho các c ng logic nh AND, OR, và NOT ngoài ra c ng có th s d ng nh m t c ng Flip- Flop đ n gi n

Hình 2.34: Role c a hãng Rockwell (role có th đ c c u t o có nhi u ti p đi m)

Hình 2.35: Role th c hi n nh ng ch c n ng logic

2.3.4.2 H th ng đi u khi n PLC (Programable Logic Controller)

PLC đ c th k nh m thay th ph ng pháp đi u khi n truy n th ng dùng role

Nó t o ra m t kh n ng đi u khi n thi t b d dàng linh ho t d a trên vi c l p trình trên các l nh logic c b n Ngoài ra, PLC còn có th th c hi n nh ng tác v khác nh

đ nh thì, đ m…

Hình 2.36: B đi u khi n PLC c a hãng Mitsubishi

Hình 2.37: PLC và thi t b ngo i vi

đi u khi n thi t b b ng b đi u khi n PLC chúng ta c n ghép n i PLC v i các thi t b ngo i vi, v i các tín hi u vào nh nút nh n, tín hi u c m bi n, ;v i các tín

hi u ra nh đ ng c đi n, c c u ch p hành ; module x lý t ng t và sau đó chúng

ta xây d ng vi t ch ng trình đi u khi n cho PLC