MÁY QUẤN dây tự ĐỘNG

- Điện áp một chiều sau đó sẽ được nghịch lưu nhờ IGBT thông qua phươngpháp điều chế độ rộng xung.Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần Hình 2.3 Một loại biến tần CHƯƠNG 3.. GIẢI THU

MÁY QUẤN DÂY TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu đề tài

Trong lĩnh vực công nghiệp sản xuất dây cáp đồng, cáp quang, cáp viễn thông nóichung Ngoài việc đưa vào sử dụng dây chuyển sản xuất có khả năng làm ra cácsợi cáp đặt yêu cầu cao về thông số kỹ thuật của cáp Công đoạn quận dây cáp vàoBobin cũng hết sức quan trọng Đây là công đoạn cuối cùng, góp phần vào việc ổnđịnh thông số kỹ thuật của cáp và mặt thẩm mỹ của sản phẩm trước khi mang đitiêu thụ Với mục đích đó, máy quấn dây tự động ra đời nhằm giúp công đoạn nàyđược hoàn thành với một cách tốt nhất

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng PLC ( Programmable logic controller ), động cơ SERVO,biến tần điều khiển động cơ ba pha

1.3 Đối tượng nghiên cứu

PLC S7-200 224, mô đun mở rộng EM 223, Analog Input SM331, Analog OutputEM232, AC SERVO DRIVE DigitAx, ACS 355 drives ABB, HMI Weintek

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.1 Động cơ SERVO

2.2 Biến tần

Đúng như tên gọi của thiết bị, biến là biến đổi, thay đổi, tần là tần số Biến tần làthiết bị dùng để biến đổi tần số điện áp đầu vào Trong thực tế, biến tần thườngđược sử dụng để biến đổn tần số điện áp ngõ vào, qua đó giúp thay đổi tốc độđộng cơ AC

Nguyên lý hoạt động của biến tần:

- Đầu tiên nguồn điện xoay chiều AC ở đầu vào sẽ được chỉnh lưu thành

- Điện áp một chiều sau đó sẽ được nghịch lưu nhờ IGBT thông qua phươngpháp điều chế độ rộng xung.

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của biến tần

Hình 2.3 Một loại biến tần

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG

3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

Hình 3.11 Sơ đồ khối hệ thống

Linh kiện sử dụng: PLC S7-200 CPU 224 AC-6ES7214-1BD23-0XB0

Thông số kỹ thuật :

 Điện áp nguồn: 110VAC, 220 VAC

 Digital inputs: 14

 Digital Outputs: 10, Relays

 Điện áp ngõ vào: mức thấp 0 – 5 VDC, mức cao 15 – 24 VDC

 Điện áp ngõ ra mức cao: điện áp ở chân chung

 Chuẩn giao tiếp: RS 485

Hình 3.3 PLC S7 200

b Mô đun Analog Output

Chức năng: xuất điện áp 0 – 10 VDC cho biến tần, Drive SERVO.Linh kiện sử đụng: SIMATIC S7-200, ANALOG OUTPUT EM 232.Thông số kỹ thuật:

 Analog outputs: 4

 Output ranges, voltage: -10 V to +10 V

 Output ranges, current: 4 mA to 20 mA

 Resolution: 12 bit

c Mô đun Analog Input

Chức năng: đọc tín hiệu điện áp phản hồi từ các thiết bị điều khiển.Thông số kỹ thuật:

 Analog inputs: 8

 Input current max: 60 mA

 Input ranges: 0 – 10 VDC

 Resolution: 12 bit

Chức năng: quay bobin quấn dây

 Deceleration time: 0.1 to 1800 s

 Power: 2.2 kw

Hình 3.5 Biến tần ABB

c Bộ điều khiển và động cơ SERVO

Chức năng: chuyển động theo trục ngang để rải dây đều vào bobin.DBE140 Drive SERVO Digitax:

Thông số kỹ thuật:

 AC supply: 80V –10% to 460V +10%

 Maximum motor speed: 6000 RPM

 Maximum output voltage: bằng với điện áp cung cấp

Hình 3.6 Drive SERVO Digitax

d Một số xy lanh và van hơi

Chức năng: thao lắp bobin vào bánh xoay

Van hơi Airtec

Thông số kỹ thuật:

 Điện áp hoạt động: 24 VDC

 Áp suất hoạt động: 0.2 – 0.8 Mpa

 Tần số cực đại: 5 Hz

Hình 3.7 Bộ van điều khiển hơi cho xy lanh.

Hình 3.8 Xy lanh đẩy bobin vào bánh xoay.

 Phát hiện vật trong khoảng 0 – 0.5 cm.

Hình 3.9 Cảm biến ON khi chạm vị trí home của bánh xoay bobin

Hình 3.10 Cảm biến giới hạn trái phải motor rải dây.

3.2 Mô hình hệ thống.

Hình 3.12 Mặt trái mô hình

Hình 3.13 Bộ phận rải dây

3Hình 3.14 Giao diện được thiết kế trên EasyBuilder 5.0Các bước thiết kế giao diện:

Bước 1: Tạo mới Project

Hình 3.15 Tạo mới Project trong EasyBuilder 5.0Bước 2: Tạo Conection với PLC

4 Hình 3.16 Tạo conection với PLC.Bước 3: Thêm Object vào màn hình.

5 Hình 3.17 Thêm Object vào màn hình

3.4 Sơ đồ nguyên lý tổng quát

Xem ở phần sau đồ án

CHƯƠNG 4 GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN

4.1 Hoạt động của hệ thống

Bobin sẽ được đưa vào bánh xoay bằng hệ thống xy lanh khí nén Dây cáp quangđược nối vào Bobin Nhất nút Start trên bảng điều khiển để bắt đầu khởi độngmotor quay Bobin, motor chuyển động, làm cho bánh xoay và Bobin chuyển độngquay tròn, dây cáp đặt thu vào Bobin và được rải đểu trên bề mặt nhờ motor rảidây Tốc độ quay Bobin phụ thuộc vào tốc độ của dây chuyền và vị trí của Dancer,trong quá trình thu dây luôn luôn phải giữ cho Dancer ổn định ở vị trí cân bằng,nếu không sẽ gây suy hao cho sợi cáp quang

Hình 4.1 Bobin được đưa vào bánh xoay

4.2 Lưu đồ giải thuật trên PLC

6 Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật của PLC

Nhấn nút Start/Stop trên bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu điều khiển, sau đó gửitín hiệu điều khiển xuống biến tần Biến tần cấp điện áp cho motor chuyển động,motor làm quay Bobin

Hoạt động của motor quay bobin:

 Tốc độ motor quay Bobin phụ thuộc vào vị trí của Dancer

 Nếu bị trí của Dancer thấp hơn vị trí đặt, PLC sẽ tăng giá trị điện áp xuống biếntần để tăng tốc độ quay Bobin

 Nếu vị trí của Dancer cao hơn vị trị đặt, PLC sẽ giảm giá trị điện áp xuống biếntần để giảm tốc độ quay Bobin

 Nhờ thuật toán này, Dancer sẽ chuyển động quanh vị trị đặt.

Hoạt động của Motor rải dây:

 Tốc độ của Motor rải dây phụ thuộc vào tốc độ của motor quay Bobin

 Nếu tốc độ của Bobin tăng, PLC sẽ tăng giá trị điện áp xuống Drive Servo đểtăng tốc độ rải dây

 Nếu tốc độ của Bobin giảm, PLC sẽ giảm giá trị điện áp xuống Drive Servo đểgiảm tốc độ rải dây

 Giới hạn trái phải của Motor rải dây được xác định bằng cảm biến Nếu Motorchạm giới hạn trái sẽ di chuyển ngược lại để đi về bên phải và ngược lại

Nhất lại nụt Start để dừng máy

4.3 Lưu đồ giải thuật trên HMI

Hình 4.3 Lưu đồ giải thuật trên HMI

Bắt đầu

Nhấn nút nâng hạ binSai

Đúng

Hệ thống Xy lanh nắp BoBin vào bánh xoay

Nhận tín hiệu gửi về từ PLC, hiển thịthông tin tốc độ quay Bobin, vị tí Dancer

Sai

Motor quay Bobin dừng

Nhấn nút nâng hạ bin

ĐúngSai

ĐúngDừng băng chuyền, kết thúc chương trình

Kết thúc

Nhấn nút nâng hạ bin trên màn hình để ráp Bobin vào bánh xoay Sau khi hoànthành việc quấn dây Nhất nút nâng hạ bin để đưa Bobin ra ngoài.

CHƯƠNG 5 THỰC NGHIỆM

5.1 Tiến trình thực nghiệm

Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống

Bước 2: Đưa Bobin vào khu vực nâng hạ Nhấn nút Nâng hạ bin trên màn hìnhHMI

Bước 3: Gài sợi cáp quang vào Bobin Nhất nút Start/Stop trên bảng điều khiển.Bước 4: Nhấn nút Start/Stop trên bảng điều khiển

Bước 5: Nhấn nút Nâng hạ bin trên màn hình HMI

5.2 Kết quả thực nghiệm

Bước 1:Cấp điện, đèn báo nguồn sáng, màn hình HMI hiển thị

7 Hình 5.1 HMI hiển thị.Bước 2: Bobin được đưa ráp vào hệ thống bánh xoay.

Hình 5.2 Bobin được ráp vào bánh xoay.

Bước 3: Bánh xoay xoay Bobin quấn sợi cáp quang vào Bobin

Hình 5.3 Sợi cáp quang được quấn vào Bobin

Bước 4,5: Bánh xoay bắt đầm giảm tốc rồi dừng hẳn nhờ thắng hơi, sau đó được

hạ xuống

5.3 So sánh kết quả thực nghiệm

Hệ thống quấn dây đẹp, Dancer chuyển động êm quanh bị trí đặt Đạt đủ thông số

kỹ thuật sau khi đo suy hao

Hình 5.4 Sản phẩm hoàn thiện

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Anh:

[1] PLC S7-200 CPU 224 AC-6ES7214-1BD23-0XB0 Manual

[2] AUTONICS SENSOR DATASHEET

[3] Switch Mode Power Supply (14/22/36/60/75/100/150/220/360-W Models)

Datasheet, OMRON

[4] ACS 355 DRIVE MANUAL ABB

[5] DIGITAX DRIVE SERVO MANUAL

Phụ lục 1: Chương trình điều khiển PLC trên STEP 7 MICRO WIN

Phụ lục 2: Mạch điện