LUẬN văn cơ điện tử THIẾT kế hệ THỐNG TRỘN DUNG DỊCH và CHIẾT CHAI

Ngoài mục đích trên, xuất phát từ nhu cầu thực tế, khi mà các nhà máy chế biến thực phẩm cần rất nhiều công nhân trong các khâu từ pha trộn dung dịch đến chiếc rót, đồng thời phải tuân t

Trang 1

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

MSSV: 1041435

NGUYỄN TUẤN NHÀN

MSSV: 1041404 Ngành: Cơ điện tử Khóa : 30

Trang 2

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

· Thư viện khoa Công Nghệ , Trường Đại Học Cần Thơ

· Website: http://www.ctu.edu.vn/colleges/tech/

Trang 3

@&?

Trang 4

@&?

Trang 5

@&?

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, chúng tôi đã gặp phải một số khó khăn về tài chính, kinh nghiệm, kiến thức, cũng như áp lực thời gian Tuy nhiên, với tất cả lòng nhiệt quyết cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của quí thầy

cô, và bạn bè Chúng tôi cũng đã hoàn thành được đề tài này đúng thời gian qui định

Xin chân thành cảm ơn:

· Thầy Phạm Văn Tấn đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng

tôi hoàn thành đề tài này

· Thầy đã đóng góp những ý kiến quí báu để đề tài được hoàn thiện hơn

· Các thầy trong khoa Công Nghệ đã tạo điều kiện làm việc và truyền đạt

những kiến thức quí báu

· Các anh em kỹ thuật viên của cửa hàng điện tử Hoàng Vũ (Sóc Trăng), công ty DTR (Cần Thơ)

Cần Thơ, 12/2008

Quách Hoàng Vũ Nguyễn Tuấn Nhàn

Trang 6

@&?

Dòng PLC S7xxx hiện nay rất phổ biến trong công nghiệp Phòng thí nghiệm Kỹ thuật điều khiển (KTĐK) chưa được trang bị loại này Đề tài này nhằm mục đích tiếp cận, sử dụng và ứng dụng PLC vào việc thiết kế mô hình điều khiển với S7-200 Mô hình có thể bổ sung cho bộ thí nghiệm của phòng thí nghiệm KTĐK

Ngoài mục đích trên, xuất phát từ nhu cầu thực tế, khi mà các nhà máy chế biến thực phẩm cần rất nhiều công nhân trong các khâu từ pha trộn dung dịch đến chiếc rót, đồng thời phải tuân thủ các vấn đề vệ sinh, thẩm mỹ, an toàn cho người tiêu dùng, người lao động…Việc ứng dụng PLC vào việc điều khiển tự động hệ thống pha trộn, chiếc rót đã giải quyết được các vấn đề trên, đồng thời giúp tăng năng suất và mang lại nhiều hiệu quả kinh tế Qua đó, có thể thấy được vai trò cũng như khả năng ứng dụng to lớn mà PLC mang lại trong sản xuất công nghiệp

Nó thật sự là một phần tử không thể tách rời

Ngoài việc am hiểu về PLC S7-200, để thực hiện được đề tài này còn cần

có nhiều kiến thức chuyên môn về cơ khí, điện tử…nên chắc chắn chúng tôi không thể tránh khỏi những sai sót cũng như hạn chế trong quá trình thực hiện và trình bày Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng các bạn sinh viên để đề tài được hoàn chỉnh hơn

Cần Thơ, tháng 12 năm 2008

Sinh viên thực hiện

QUÁCH HOÀNG VŨ

NGUYỄN TUẤN NHÀN

Trang 7

@&?

Nowadays, the series of S7xxx PLC is very popular in industry The Automation Control Laboratory haven’t been equipped an experiment model with this one The project aims to approach, use, and apply S7-200 PLC to control a real experiment model which can be equipped for the lab

Moreover, originating in the needs of reality, food producing factories really need

a lot of labors in the pouring phase, and they have to satisfy the standard of hygiene, aestheticism, safe of customer and labors…Applying PLC to control producing line can solve all of the above problem Moreover, that also improves the productivity and bring lot of profits So, we can see the important role and large capabilities to apply PLC in industrial production It’s integral

Beside the knowledge of using PLC S7-200, to complete this project, need a lot of professional knowledge from the field of mechanic, electric,…So, I’m sure that it still remains some mistakes and awkward Hope to gain the contribution of lecturers and readers in order to improve this project

Trang 8

MỤC LỤC CÁC NỘI DUNG CHÍNH

PHẦN 1: TỔNG QUAN 1

1.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: 1

1.2 YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI: 2

1.2.1 Yêu cầu phần cứng: 2

1.2.2 Yêu cầu phần mềm: 2

1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT: 2

1.3.1.Qui trình thực hiện: 2

1.3.2.Giải pháp phần cứng: 2

1.3.3 Giải pháp phần mềm: 3

1.4 MÔ HÌNH TỔNG QUAN: 2

1.5 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG: 3

PHẦN 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 4

Chương I: BÌNH CHỨA CHẤT LỎNG 5

I.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: 5

I.1.1 Kích cỡ mô hình: 5

I.1.2 Vật liệu chế tạo: 5

I.1.3 Loại chất lỏng: 5

I.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 5

Chương II: BỘ BƠM CHẤT LỎNG 6

II.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: 6

II.1.1 Yêu cầu: 6

II.1.2: Lựa chọn máy bơm 6

II.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 6

Trang 9

III.1.2: Phương pháp chia tỷ lệ 7

III.1.3 Vật liệu chế tạo: 9

III.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 10

Chương IV: BỘ TRỘN 12

IV.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: 12

IV.1.1 Yêu cầu: 12

IV.1.2: Phương pháp trộn 12

IV.1.3 Vật liệu chế tạo: 12

IV.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 12

Chương V: BỘ CHIẾT RA CHAI 13

V.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: 13

V.1.1 Yêu cầu: 13

V.1.2: Phương pháp chiết 13

V.1.3 Lựa chọn van: 13

V.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 13

Chương VI: BỘ ĐẾM CHAI 14

VI.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: 14

VI.1.1 Yêu cầu: 14

VI.1.2: Phương pháp đếm 14

VI.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 14

Chương VII: BĂNG TẢI 15

VII.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP: 15

VII.1.1 Yêu cầu: 15

VII.1.2: Giải pháp thiết kế .15

VII.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 16

Trang 10

VIII.3 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 17

Chương IX: GHÉP NỐI PLC & MẠCH ĐIỆN TỬ 18

IX.1 PHƯƠNG PHÁP : 18

IX.2 SƠ ĐỒ: 18

IX.3 MÔ HÌNH SƠ BỘ: 18

PHẦN 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 19

3.1 Lưu đồ giải thuật chương trình 19

3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống……… 20

3.3 Chương trình lập trình kiểu ladder……… 20

3.4 Chương trình lập trình kiểu STL……… … 26

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 27

4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: 27

4.2 HẠN CHẾ: 27

4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 27

Trang 11

Hình 1.1 Mô hình tổng quan 2

Hình 1.2 Mô hình thiết kế 3

Hình 2.1.1 Mô hình bình chứa 5

Hình 2.1.2 Bản vẻ chi tiết bình chứa dung dịch 5

Hình 2.2 Mô hình máy bơm 6

Hình 2.3.1 Cảm biến mức dạng phao 7

Hình 2.3.2 Cảm biến mực chất lỏng 8

Hình 2.3.3 Cảm biến áp suất 9

Hình 2.3.4 Cảm biến phao nổi kết hợp bộ encoder 9

Hình 2.4 Mô hình 3D của bộ trộn 12

Hình 2.5 Mô hình 3D của bộ chiết ra chai 13

Trang 12

PHỤ LỤC

PH Ụ LỤC 28

Chương I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ PLC 28

I.1.ĐẶC ĐIỂM BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH: 28

I.2.CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA PLC: 28

I.3.THẾ MẠNH CỦA PLC: 29

I.4.SO SÁNH PLC VỚI CÁC MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHÁC: 30

Chương II: PLC S7 200 31

II.1.CẤU HÌNH PHẦN CỨNG: 31

II.1.1 Bảng so sánh các loại cpu của dòng s7 200: 31

II.1.2: led báo trạng thái PLC 32

II.1.3 Thông số kỹ thuật: 33

II.2.CẤU TRÚC BỘ NHỚ: 38

II.2.1 Vùng chứa chương trình ứng dụng: 38

II.2.2: Vùng chứa tham số của hệ điều hành 38

II.2.3 Vùng chứa các khối dữ liệu: 39

II.3.MỞ RỘNG CỔNG VÀO RA: 39

II.4.HOẠT ĐỘNG CỦA PLC: 39

II.5.CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH: 40

II.5.1 Lập trình tuyến tính: 40

II.5.2 Lập trình có cấu trúc 40

II.6.PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH: 41

II.6.1 Ngôn ngữ lập trình: 41

II.6.2 Các nhóm lệnh 42

II.6.2.1 Nhóm lệnh xuất nhập cơ bản 43

II.6.2.2 Nhóm các lệnh so sánh 45

II.6.2.3 Nhóm lệnh di chuyển dữ liệu 47

Trang 13

II.6.2.7 Hàm đổi kiểu dữ liệu 59

II.6.2.8 Lệnh nhảy và gọi chương trình con 60

II.6.2.9 - Cấu trúc relay điều khiển tuần tự- SCR (Sequence Control Relay)……….61

II.6.3 CẤU TRÚC LIÊN QUAN TỚI NGẮT: 62

II.6.3.1 Thứ tự ưu tiên các ngắt cho CPU 214 62

II.6.3.2 Các qui tắc khi viết chương trình ngắt 62

II.6.3.3 Các tín hiệu báo ngắt cuả CPU 214 63

II.6.3.4 Lệnh nhảy và gọi chương trình con 63

II.6.3.5 Các cú pháp sử dụng lệnh ngắt 64

II.6.4 CÁC BIT NHỚ ĐẶC BIỆT: 65

II.7 CÁCH GIAO TIẾP MÁY TÍNH VÀ PLC 65

II.8 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG STEP7-MMICROWIN 32 V3.2 70

II.8.1 KHỞI ĐỘNG CHƯƠNG TRÌNH STEP7- MICROWIN 32: 70

II.8.2 KHỞI KHỞI TẠO PROJECT: 73

II.8.3 VIẾT/SỬA CHƯƠNG TRÌNH: 73

II.8.5 VIẾT/SỬA CHƯƠNG TRÌNH: 74

II.8.7 NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO CPU CỦA PLC: 75

II.8.8 KIỂM TRA SỰ VẬN HÀNH CỦA CHƯƠNG TRÌNH: 75

II.9 KẾT NỐI VỚI THIẾT BỊ NGOẠI VI 76

Trang 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Tấn Phước, Lập trình với PLC Logo-Easy và S7-200, NXB HỒng Đức

[2] Phạm Văn Tấn GT điều khiển Logic có thể lập trình Nhà xb_năm xb

[3] Hà Văn Trí, Hướng dẩn sử dụng S7-200, Công ty TNHH TM&DVKT SIS

Trang 15

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI:

Dòng PLC S7xxx hiện nay rất phổ biến trong công nghiệp Phòng thí nghiệm

Kỹ thuật điều khiển chưa được trang bị loại này Đề tài này nhằm mục đích tiếp cận, sử dụng và ứng dụng PLC vào việc thiết kế mô hình điều khiển với S7-200 Mô hình có thể bổ sung cho bộ thí nghiệm của phòng thí nghiệm Kỹ thuật điều khiển

1.2 YÊU CẦU ĐỀ TÀI:

1.2.1 Yêu cầu phần cứng:

• Thiết kế một mô hình gồm :- Bộ phận trộn 2 chất lỏng theo tỉ lệ - Bộ khuấy – Bộ chiết ra chai.- Băng tải chai chạy theo chương trình- Bộ đếm chai

• Sản phẩm dự kiến : Một mô hình hoạt động theo yêu cầu Mô hình

có thể sử dụng như một bài thí nghiệm kỹ thuật điều khiển

1.2.2 Yêu cầu phần mềm:

Chương trình điều khiển hệ thống và các thiết bị

1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT:

1.3.1 Qui trình thực hiện

a Ôn tập lại các kiến thức phục vụ cho việc làm luận văn

b Khảo sát nhà máy thực, nơi có trang bị hệ thống trộn và chiếc rót dung dịch (nhà máy bia Sóc Trăng)

c Qua quá trình khảo sát, định hình một số ý tưởng về một hệ thống

mô phỏng đơn giản

d Đánh giá các ý tưởng qua việc thu thập ý kiến của những người có chuyên môn

e Ý tưởng được đánh giá cao nhất sẽ được lựa chọn để thi công mô hình

f Sau khi xây dựng xong phần cơ khí của mô hình sẽ bắt tay vào việc thiết kế mạch điện, lập trình, chạy thử nghiệm và viết báo cáo

1.3.2 Giải pháp phần cứng:

- Thiết kế, chế tạo mô hình theo từng mô đun

- Cố gắng sử dụng những chi tiết sẳn có trên thị trường nhằm giảm thiểu chi phí khi chế tạo

- Thiết kế đơn giản, dễ dàng gia công, lắp ráp, bảo trì

1.3.3 Giải pháp phần mềm:

- Sử dụng phần mềm Microwin V3.2 để lập trình cho PLC

- Giải thuật đơn giản, dễ hiểu

Trang 16

- Hệ thống được lập trình để có khả năng tự động hóa hoàn toàn

- Giao tiếp với phần cứng để thay đổi tỷ lệ % của 2 dung dịch và thể tích chiết từ các phím chức năng

1.4 MÔ HÌNH TỔNG QUAN:

Hình 1.1 Mô hình tổng quan

Trang 17

Hình 1.2 Mô hình thiết kế

1.5 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG:

Khi nhấn nút khởi động (ON) hệ thống sẻ tự động thực hiện quy trình bơm từng chất lỏng theo đúng tỷ lệ vào bình chứa và trộn đều Đồng thời băng tải vận hành đưa chai đến vị trí chiết thì dừng lại Khi chai được chiết đầy thì băng tải đưa chai sang bộ phận khác (bộ phận đóng gói) và đưa chai kế tiếp đến vị trí chiết Hệ thống sẻ lặp lại quy trình trên cho đến khi dung dịch trong bình chứa còn ngang

mức thấp (sát phía trên ống chiết dung dịch) và ngừng hoạt động khi nhấn nút OFF

dung dịch

Băng tải

Bộ phận chiết Bình chứa

dung dich

Ống dẩn dung dich từ bơm

Trang 18

.Có thể chiết ra được 40 chai nước suối cỡ 450ml

.Có đủ không gian để bố trí bộ phận trộn chất lỏng bên trong

.Dễ dàng tính toán các thông số hình học

.Gọn nhẹ

- Giải pháp: Chọn loại bình có dung tích 18l< V <22l, dạng trụ tròn hoặc

lập phương, diện tích mặt đáy không quá 40x40 cm2 (nhằm mục đích gọn nhẹ, tránh phải sử dụng động cơ công suất lớn)

I.1.2 Vật liệu chế tạo mô hình:

Loại bình chứa

Đặc điểm

Bình nước lọc Bình gỗ Hồ cá (bằng

mê-ca) Quan sát được cấu

- Yêu cầu: chỉ nhằm mục đích khảo sát hoạt động của hệ thống, không

được có tính oxi hóa cao, không độc hại, nguy hiểm cho người tiếp xúc với chất lỏng

- Giải pháp: chọn nước máy có pha màu thực phẩm

Trang 19

I.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ:

↔

Hình 2.1.1 Mô hình bình chứa

Hình 2.1.2 Bản vẽ chi tiết bình chứa dung dịch

Trang 20

CHƯƠNG II: BỘ BƠM CHẤT LỎNG II.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:

II.1.1 Yêu cầu:

II.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ:

Hình 2.2 Mô hình máy bơm

Trang 21

CHƯƠNG III: BỘ CHIA CHẤT LỎNG THEO TỶ LỆ III.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:

III.1.1 Yêu cầu:

v Dễ dàng thay đổi tỷ lệ

v Hoạt động tin cậy

v Độ sai số: <5%

III.1.2: Phương pháp chia tỷ lệ

III.1.2.1 Theo thời gian mở máy bơm:

Phương pháp: sử dụng 2 bơm có cùng thông số kỹ thuật, dựa vào tỷ lệ thời

gian mở bơm, ta có thể xác định được tỷ lệ thể tích các chất lỏng bơm vào bình chứa

Phân tích: rất đơn giản, không tốn chi phí, năng suất cao (do 2 bơm có thể

hoạt động trong cùng 1 lúc) Tuy nhiên kém chính xác do lưu lượng bơm phụ thuộc vào tình trạng nguồn điện cung cấp cho bơm và áp suất dung dịch trong bồn nạp liệu

Khắc phục: có thể dựa vào thực nghiệm cân chỉnh lại thời gian cho chính xác

Trang 22

+ Sử dụng cho chất lỏng, hóa chất + Rất phù hợp trong các hệ thống xử lý nước, hệ thống bơm cấp nước

bể chứa

Phân tích:

Cách thức sử dụng đơn giản, mang tính “cơ học” khá nhiều, để có thể ứng dụng thay đổi thể tích lượng nước bơm vào, cần phải di chuyển vị trí cao độ bơm chính xác, như vậy cần phải sử dụng loại động cơ chính xác (động cơ bước, sec_vô,…) để di chuyển phao Hoặc ta có thể di chuyển vị trí phao bằng tay Như vậy, hệ thống có thể trở nên rườm rà, chưa tối ưu

+ Tín hiệu dòng 4 20mA + Rất phù hợp trong các ứng dụng định lượng mực chất lỏng trong bồn chứa

Phân tích: giá thành cao, việc lập trình phức tạp hơn do phải sử dụng

đến ngõ vào analog của PLC hoặc bộ biến đổi ADC

Kết luận: không lựa chọn

Trang 23

III.1.2.3 Sử dụng cảm biến áp suất (pressure sensor)

Hình 2.3.3 Cảm biến áp suất

Giới thiệu:

+ Thang áp suất: 06 bar; 10 bar; 100 bar; 250 bar

+ Sử dụng trong hệ thống pump nước điều áp, cảm biến áp lực dầu thuỷ lực

+ Tín hiệu dòng 4 20mA / 2 wires

Phân tích: giá thành cao, việc lập trình phức tạp hơn do phải sử dụng

đến ngõ vào analog của PLC hoặc bộ biến đổi ADC

Kết luận: không lựa chọn

III.1.2.4 Sử dụng phao nổi kết hợp bộ encoder:

Hình 2.3.4 Cảm biến phao nổi kết hợp bộ encoder

Sensor

Phao Thanh encoder

Trang 24

Giới thiệu: loại cảm biến này do chúng tôi tự thiết kế, khoảng cách

giữa các lỗ trên thanh encoder là h=3.8mm Giá trị của h được lựa chọn theo tiêu chí mỗi khi phao dâng lên 1 đọan h thì có 200ml nước được bơm vào bình (có bù các giá trị thể tích các trục chiếm chỗ bên trong bình)

mm cm

l S

V

13

2.0

2 =

=

p

Nguyên tắc hoạt động: để có thể bơm nước theo tỷ lệ, ta dựa vào các

xung được tạo ra ở bộ encoder khi phao nổi di chuyển lên trên Cứ mỗi khi có 1 xung xuất hiện, thì khi đó phao nổi đã di chuyển lên 1 đoạn h Ta dễ dàng tính được thể tích nước trong bình chứa lúc này qua công thức: V= h.S (trong đó S là diện tích mặt đáy bình) Như vậy, chỉ cần dựa vào các xung mà PLC đếm được từ bộ Encoder khi phao di chuyển lên trên, ta tính toán được lượng chất lỏng đã bơm vào bình, từ đó lập trình việc đóng mở các bơm sao cho lượng chất lỏng bơm vào theo đúng tỷ lệ

Phân tích: giá thành rất thấp, nguyên tắc hoạt động thích hợp cho việc

lập trình 1 hệ thống tương đối thông minh

Kết luận: chọn để thiết kế cho mô hình

III.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ:

Phần cơ khí: Hình 2.3.4 Phần điện tử:

Mạch điện hoạt động theo nguyên lý sau:

Ở trạng thái bình thường, led thu hồng ngoại có điện trở là 2kΩ Khi nhận được tia hồng ngoại, điện trở của nó giảm xuống đáng kể, chỉ còn khoảng vài trăm

ohm (tùy thuộc vào cường độ tia hồng ngoại)

Trang 25

Ta có mức điện áp ở điểm A và B trong 2 trường hợp như sau:

· Tia hồng ngoại bị chắn:

V k

k

k V R R

R V V

D

CC

222

225

2 1

+

´

=+

´

=

V k

k

k V R

R

R V

7422

745

4 3

+

´

=+

´

=

· Tia hồng ngoại xuyên qua lỗ trên thanh encoder:

VA ≈ VCC ≈ 5V (do RD1 rất nhỏ, xem như điểm A nối lên nguồn VCC)

VB = 3.4 V

IC 741 là 1 op-amp so sánh, có ngõ ra 6 sẽ lên mức cao (+5V) khi điện áp đưa vào chân 3 lớn hơn điện áp đưa vào chân 2 và sẽ xuống mức thấp (0V) khi điện

áp đưa vào chân 3 nhỏ hơn điện áp đưa vào chân 2

Như vậy, mỗi khi phao nổi di chuyển lên hoặc hạ xuống 1 đoạn h= 3.8mm thì led thu hồng ngoại lại nhận được tia hồng ngoại 1 lần, khi đó VA> VB, chân số 6 của IC741 lên mức cao làm kích dẫn opto, tạo 1 xung cạnh lên (0 → 24V) đưa vào

ngõ vào PLC, PLC sẽ đếm và ghi nhớ

Trang 26

CHƯƠNG IV: BỘ TRỘN IV.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:

IV.1.1 Yêu cầu: trộn đều 2 chất lỏng với nhau, không gây rung động lớn,

không bị oxi hóa

Sử dụng 1 máy bơm khí nén sục khí vào bên trong lòng dung dịch

=> Cách sử dụng động cơ trộn đơn giản và ít tốn kém hơn việc trang bị 1 máy sục

Trang 27

CHƯƠNG V: BỘ CHIẾT RA CHAI

V.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:

V.1.1 Yêu cầu: chiếc rót vào đúng vị trí miệng chai, tự động ngưng chiết

khi chai được chiết đủ thể tích, lưu lượng vừa phải

V.1.2 Phương pháp chiết: dùng 1 van solenoid đóng mở bằng tín hiệu

điện, PLC sẽ điều khiển van dựa vào tín hiệu xung từ encoder và cảm biến đếm chai Tức là khi chai đến đúng vị trí chiết PLC sẻ xuất tín hiệu cho phép van solenoid chiết dung dịch Lúc này thanh encoder cũng hạ xuống theo mức dung dịch và khi qua lổ trống của thanh encoder sẻ đưa vào ngõ vào của PLC 1 xung Mỗi xung được đưa vào PLC sẻ đếm và so sánh với hệ số thể tích chiết được cài đặt nếu bằng (đả chiết đủ dung dịch) thì ngưng chiết

V.1.3 Lựa chọn van: van điện điện áp 220V V.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ:

Hình 2.5 Mô hình 3D của bộ chiết ra chai

Van solenoid

Trang 28

CHƯƠNG VI: BỘ ĐẾM CHAI

VI.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:

VI.1.1 Yêu cầu: phát hiện và đếm số lượng chai đi qua trong 1 chu

trình hoạt động, thể hiện qua led 7 đoạn

VI.1.2: Phương pháp đếm: sử dụng cặp thu phát hồng ngoại, mỗi

khi chai chắn ngang đường truyền tia hồng ngoại thì sẽ có 1 xung clock được tạo ra đưa vào mạch đếm và PLC

VI.2 SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ:

Nguyên lí hoạt động của mạch tương tự như ở bộ chia chất lỏng theo tỷ lệ Chỉ khác nhau ở chỗ PLC sẽ đếm khi có xung cạnh xuống (tức khi có chai chuyển đến chắn ngang đường truyền hồng ngoại)

Số lượng chai đi qua bộ đếm được thể hiện ra 2 led 7 đoạn, cứ mỗi khi có chai chắn ngang sensor, ngõ ra 6 của IC 741 xuống mức thấp, tạo 1 xung cạnh

xuống đưa vào chân EN 2 của IC đếm 4518 IC này sẽ xuất ra số BCD tương ứng

Số BCD này lại được đưa vào IC 4511 giúp giải mã BCD ra led 7 đoạn

Trang 29

CHƯƠNG VII: BĂNG TẢI

VII.1 YÊU CẦU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP:

VII.1.1 Yêu cầu: vững chắc, hoạt động êm dịu, có khả năng tải được 5

chai nước suối 350ml

VII.1.2: Giải pháp thiết kế :

a/ Lựa chọn vật liệu làm khung sườn: chọn sắt la-ba ( độ cứng phù hợp với điều kiện hoạt động của băng tải)

b/ Bề rộng băng tải: 1 tấc (tính theo đường kính chai)

c/ Chiều dài băng tải: 1m d/ Đai: đai vải bố, có đặc tính bền chắc, ít đàn hồi, bề mặt ma sát khá cao e/ Tính toán vị trí đặt các con lăn và trục tang ngang: do khung sườn được lắp ráp từ sắt la-ba (khá cứng) nên rất khó gia công khoan lỗ đặt các con lăn vào Chúng tôi chọn giải pháp kết hợp các con lăn với các bản mê-ca nhẵn để tạo bề mặt trượt cho đai Vị trí đặt con lăn căn cứ vào biểu đồ ứng suất khi có tải đặt trên băng truyền

f/ Lựa chọn động cơ: cần có lực kéo đủ mạnh để kéo được ít nhất 5 chai chứa nước (Vchai=200ml), lực vòng P> 20N (giá trị này xác định từ thực nghiệm), tốc độ quay 5 10 vòng/s (do băng tải cần chạy ở tốc

độ thấp)

g/ Bộ truyền: lựa chọn kiểu truyền động đai với ưu điểm hoạt động êm dịu, khả năng chịu tải cao, hoạt động tin cậy, tỉ số truyền được tính theo công thức:

5.0

21

2)(

)()(

)(1

=Þ

n

vòng N cm r

cm R

i với: r: bán kính poly nhỏ

R: bán kính trục tang Như vậy, trục tang ngang quay 3 vòng trong mỗi giây (do tốc độ động cơ

là 6 vòng/s) Bán kính trục tang là R=2 cm, nên vận tốc băng tải là

s m R

v=2p ´3=2p0.02´3=0.37 /

Trong thực tế, vận tốc băng tải nhỏ hơn giá trị trên (chỉ khoảng 0.25m/s),

đó là do hiện tượng trượt dây đai ở bộ truyền

Trang 30

VII.2 MÔ HÌNH SƠ BỘ:

Hình 7.1 Cấu tạo băng tải

Trang 31

CHƯƠNG VIII: BỘ CẢNH BÁO VIII.1 DỰ ĐOÁN SỰ CỐ:

a/ Các chai đặt sát nhau sẽ làm cảm biến đếm đếm sai số lượng chai

Ví dụ:

b/ Vật thể lạ đi vào bên trong băng truyền

c/ Vòi rót đã sẳn sàng chiết dung dịch nhưng không có chai trên băng tải

d/ Băng tải bị quá tải sinh ra hiện tượng trượt đai làm chai không được vận chuyển đến vị trí vòi rót

e/ Bồn chứa dung dịch cạn hoặc bơm bị hư

VIII.2 CÁCH THỨC CẢNH BÁO:

Sự cố Cách nhận biết Cảnh báo

a

Đặt thêm 1 cảm biến quang S3 như hình vẽ, mỗi chai

đi qua S3 sẽ mất 2.5s, nếu có nhiều chai đặt sát nhau thì S3 sẽ bị tác động trong khoảng thời gian >2.5s

PLC sẽ đếm thời gian này và xuất tín hiệu điều khiển báo động khi có lỗi

Trang 32

CHƯƠNG IX: GHÉP NỐI PLC & MẠCH ĐIỆN TỬ

IX.1 PHƯƠNG PHÁP :

Các mạch điện tử cần phải xuất được các tín hiệu điện mức cao và thấp theo mức

điện áp cao , thấp nhận được ở ngõ vào của PLC để có thể giao tiếp với PLC

Ø Sử dụng dây dẫn và đôminô để ghép nối mạch điện tử với PLC

IX.2 SƠ ĐỒ: (sơ đồ khối hệ thống):

Trang 33

Tính toán lượng dung dich cần bơm vào của 2

bơm A và B

Vận hành bơm A Vận hành bơm B Trộn hai dung dịch

Có chai đến

Thể tích dd trong bình chứa cao hơn mức thấp

Chạy băng tải

Đủ thể tích cần chiết

Tắt hệ thống

Kết thúc Dừng băng tải và chiết 200ml

dung dịch

Trang 34

3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:

Khi nhấn nút khởi động (ON) hệ thống sẻ tự động thực hiện quy trình bơm từng chất lỏng theo đúng tỷ lệ vào bình chứa rồi trộn đều Đồng thời băng tải vận hành đưa chai đến vị trí chiết thì dừng lại Khi chai được chiết đầy thì băng tải đưa chai sang bộ phận khác (bộ phận đóng gói) và đưa chai kế tiếp đến vị trí chiết Hệ thống sẻ lặp lại quy trình trên cho đến khi dung dịch trong bình chứa còn ngang mức thấp (sát phía trên ống chiết dung dịch) và ngừng hoạt động khi nhấn nút OFF

* Cách thay đổi tỷ lệ % của 2 dung dịch :

Theo yêu cầu thiết kế tỷ lệ % của dung dịch A là 50 % và thể tích chiết là 200 ml Ta có 2 cách thay đổi như sau:

- Dùng máy tính chỉnh sửa số liệu trong chương trình nguồn

- Thao tác trên mô hình: Nhấn ON để reset các giá trị % và hệ số thể

tích chiết > Nhấn các nút chỉnh để chỉnh lại 2 giá trị tỷ lệ % và thể tích chiết

3.3 CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH KIỂU LADDER:

* Mô tả các toán hạng và tên biến :

INPUT

I0.0 : ON I0.1 : OFF

I0.2 : Cảm biến có chai đến (tác động thấp)

I0.3 : Xung mức dung dịch

I0.4 : Cài đặt tỷ lệ % dd A của 2 dung dịch

I0.5 : Cài đặt thể tích chiết

Q0.6 : Động cơ băng tải

Q0.7 : Reset giá trị tỷ lệ % và hệ số thể tích chiết

Ý nghĩa của các biến :

VW10 : là biến lưu số lượng xung mức dung dịch ( là tín hiệu tác động mức cao nhận được

từ cảm biến mức dung dịch khi dung dịch dâng cao hoặc hạ thấp trong bồn chứa dung

dịch), mỗi xung tương ứng là 200 ml dung dịch theo yêu cầu thiết kế

VW20 : là biến lưu giá trị tỷ lệ phần trăm của 2 dung dịch

VW30 : biến lưu số lượng xung mức dung dịch mà bơm A cần bơm theo tỷ lệ phần trăm

được cài đặt tương ứng với thể tích là 200 x VW30 (ml)

VW40 : biến lưu hệ số thể tích chiết (mỗi giá trị tương ứng với 200 ml dung dịch)

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Trang 38

Trang 39

Trang 40

END

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	1,97 MB