đồ án cơ điện tử phân loại sản phẩm theo chiều cao và màu sắc

hệ thống phân loại sản phẩm là một đề tài nghiên cứu có từ rất lâu cho đên tận ngày nay, có nhiều kiểu phân loại sản phẩm khác nhau như: màu sắc, vật liệu, chiều cao,..Hiện nay trên thế giới hệ thống phân loại sản phẩm được ứng dụng và phát triển hầu hết mọi nơi ngày càng hoàn thiện nhưng ở đây chúng tôi chỉ nghiên cứu giới hạn trong phạm vi nhất định về kích thước, khối lượng phạm vi, chất liệu, giá thành.  

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢn PHẨM THEO

CHIỀU CAO VÀO MÀU SẮC 6

1.1 Lịch sử nghiên cứu 6

1.2 Mục tiêu của đề tài 6

1.3 Phương pháp nghiên cứu đề tài 7

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

2.1 Mô tả hệ thống 9

2.1.1 Quy trình công nghệ của hệ thống 9

2.2 Mô hình hệ thống 10

2.2.1 Bộ điều khiển 10

2.2.2 Cảm biến 13

2.2.3 Cơ cấu chấp hành 16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 26

3.1 Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí 26

3.1.1 Phân tích chức năng 26

3.1.2 Thiết kế, tính toán động cơ 26

3.1.3 Tính toán xy lanh đẩy 27

3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN – KHÍ NÉN 28

3.2.1 Hệ thống điện 28

3.2.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống 34

3.2.3 Sơ đồ mạch khí nén 35

3.2.4 Lưu đồ thuật toán 36

3.2.5 Lập trình điều khiển 37

KẾT LUẬN 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

DANH MỤC HÌNH Ả Hình 2 1 Cấu trúc phần cứng hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và màu sắc9

Hình 2 2: Cổng in/out của bộ điều khiển PLC 11

Hình 2 3: Nguyên lí hoạt động của cảm biến quang 13

Hình 2 4: Cấu tạo của công tắc hành trình 14

Hình 2 5: Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình 15

Hình 2 6: Rơ le trung gian 15

Hình 2 7: Van điện từ 5/2 16

Hình 2 8: Xy lanh khí nén 17

Hình 2 9: Cấu tạo của xy lanh khí nén 18

Hình 2 10: Xy lanh quay 19

Hình 2 11: Cấu tạo của động cơ DC 20

Hình 2 12: Nút ấn 21

Hình 2 13: Băng tải 22

Hình 2 14: Đai răng 23

Hình 2 15: Rulo băng tải 23

Hình 2 16: Rulo bọc cao su 24

Hình 2 17: Rulo bọc nhựa 24

Hình 2 18: Mô hình hóa nguồn cung cấp khí nén 25

Hình 2 19: Bộ điều chỉnh áp suất 26

Hình 2 20: Bộ điều chỉnh áp suất kết hợp cơ cấu hạ á 26

Hình 2 21: Hệ thống bôi trơn khí 27

Y Hình 3 1: Mô hình thiết kế hệ thống cơ khí 28

Hình 3 2: Xy lanh 30

Hình 3 3: Hình ảnh thực tế PLC 31

Hình 3 4: Cảm biến Quang phản xạ 32

Hình 3 5: Sơ đồ kết nối cảm biến quang với PLC 32

Hình 3 6: Cảm biến quang phản xạ khuếch tán 33

Hình 3 7: Công tắc hành trình 34

Hình 3 8: Motor 775 34

Hình 3 9: Xy lanh AIRTAC MA 35

Hình 3 10: Xy lanh quay FESTO 35

Hình 3 11: Van điện từ 5/2 36

tử và kỹ thuật phần mềm.Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Công nghệ kỹthuật Cơ điện tử, từ những kiến thức đã được học, nhóm đề tài đã lựa chọn đề tài:

“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và màu sắc” Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người trong công việc là vấn

đề hết sức cần thiết

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, màu sắc

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống

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

THEO CHIỀU CAO VÀO MÀU SẮC 1.1 Lịch sử nghiên cứu.

Phân loại sản phẩm là một lĩnh vực được nghiên cứu và phát triển từ rất lâu nó gắn liềnvới sự phát triển của lịch sử và sự phát triển của nền kinh tế Từ những việc phân loạithô sơ bằng tay như: phân loại thực phẩm sau khi thu hoạch… tới phân loại sản phẩmbằng hệ thống thô sơ như hệ thống xay xát lúa gạo nhằm loại bỏ tấm, cám, gạo vụn

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và màu sắc được ứng dụng phổ biến trongdây chuyền sản xuất gạch, ngói, đá granite, các sản phẩm nhựa hoặc trong ngành nôngnghiệp chế biến Nông sản (cà phê, gạo, hồ tiêu…) Hệ thống này giúp nhà sản xuất tiếtkiệm công lao động, giảm thời gian lao động, nâng cao năng suất

Năm 1968, PLC (bộ điều khiển khả trình) ra đời đã đánh dấu mốc quan trọng tronglịch sử phát triển công nghiệp và hệ thống phân loại sản phẩm cũng được cải tiến vàkết hợp với PLC để hệ thống hoàn thiện hơn

Năm 1969, Vi điều khiển ra đời cùng với sự phát triển của cảm biến khiến cho hệthống phân loại sản phẩm càng được cải tiến rõ rệt, từ hệ thống bán tự động chuyểnsang tự động hoàn toàn và tối ưu

Qua hiện trạng thực tế nêu trên, nước ta nảy sinh ra nhiều đề tài nghiên cứu về máyphân loại sản phẩm và một trong những đề tài đó được Viện Máy và Dụng CôngNghiệp thiết kế và chế tạo thành công máy phân loại gạo theo màu sắc, gạo sau khiđược phân loại đạt chất lượng cao

Đối với ngành xuất khẩu sản phẩm nông nghiệp ở Việt Nam các doanh nghiệp đã đầu

tư trang thiết bị máy móc nhằm tự động hóa sản xuất các sản phẩm như: gạo, ngô, càphê, hồ tiêu, đã nâng cao năng suất thông qua các quy trìnhCánh đồng mẫu lớn >>Thu hoạch>>Nhà máy sấy>>Nhà máy xay xát >>Nhà máy táchhạt, tách màu>>Nhà máy đánh bóng>> Xuất khẩu

Những thành công ban đầu của quá trình liên kết một công nghệ hiện đại trong khoảng

10 , 15 , năm vừa qua đã khẳng định xu thế phát triển của nền sản xuất trí tuệ trong thế

kỷ 21 trên cơ sở của thiết bị thông minh Để có thể tiếp cận và ứng dụng dạng sảnxuất tiên tiến này , ngay từ hôm nay , chúng ta phải nghiên cứu , học hỏi và chuẩn bị

cơ sở vật chất cũng như đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho nó Việc bổ sung , cải tiến nộidung và chương trình đào tạo trong các trường đại học và trung tâm nghiêng cứu pháttriển sản xuất trí tuệ là cần thiết

1.2 Mục tiêu của đề tài

-Nguyên lí hoạt động của hệ thống PHÂN LOẠI SẢN PHẨM với chức năng phân loạisản phẩm theo yêu cầu đặt ra và xử lí các trường hợp có thể xảy ra trong quá trình hệ

thống hoạt động để từ đó xây dựng hệ thống có khả năng linh hoạt cao và hoạt động ổnđịnh trong môi trường thí nghiệm cũng như thực tế.

-Phân tích và điều khiển hệ thống xy lanh khí nén với cơ cấu gồm 2 xy lanh phân loạiphôi theo chiều cao và màu sắc Lập trình PLC cho cảm biến màu sắc và cảm biếnquang giúp nhận biết phôi theo chiều cao, màu sắc

-Lập trình điều khiển và giám sát hệ thống bằng PLC S7-200

1.3 Phương pháp nghiên cứu đề tài

Với mục tiêu đề tài đã đề ra, dựa trên các kiến thức đã học và thông tin tham khảo từcác nguồn tài liệu, nhóm đề tài đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau:

-Nghiên cứu lý thuyết:

 Tham khảo các hệ thống thực tế có trên thị trường và giá thành của chúng

 Nghiên cứu các tài liệu về hệ thống phân loại sản phẩm, hệ thống tự động thủykhí, cảm biến đo lường, mô hình hóa và mô phỏng, lý thuyết điều khiển,…

 Tìm hiểu các phần mềm hỗ trợ Solidwork, AutoCAD, Festo Fluidsim, STEP7,…

 Tìm hiểu phương pháp xây dựng hệ thống điều khiển và chương trình điềukhiển

-Nghiên cứu thực nghiệm:

 Mô hình hóa, tính toán thiết kế mô hình cơ khí cho hệ thống đảm bảo độ chínhxác và độ bền cần thiết đáp ứng nhu cầu hệ thống

 Sử dụng phần mềm SolidWork phục vụ thiết kế các bộ phận cơ khí của hệ thống

và mô phỏng

 Sử dụng phần mềm STEP7 thiết lập chương trình điều khiển phân loại

 Sử dụng phần mềm Festo Fluidsim mô phỏng hệ thống điều khiển khí nén vàđiện khí nén

-Nghiên cứu chế tạo, tích hợp hệ thống:

 Dựa trên số liệu tính toán, lựa chọn thiết bị điều khiển và cơ cấu chấp hành của

hệ thống như: Động cơ điện 1 chiều, xylanh, cảm biến, …

 Chế tạo module cơ khí đặc biệt của hệ thống, lắp ghép các cơ cấu cơ khí

 Kết hợp cơ cấu chấp hành với hệ thống điều khiển thành một hệ thống hoànchỉnh sơ bộ

 Vận hành, chạy thử hệ thống, đưa ra các đánh giá về: giới hạn các chỉ số cơ khí,điện điều khiển, sức bền của các chi tiết, công suất làm việc của hệ thống

 Đưa ra các cải tiến hoặc thay thế cho hệ thống hoàn thiện đúng mục tiêu đề ra

1.4 Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

Hệ thống phân loại sản phầm là một đề tài được nghiên cứu và phát triển từ rất lâu vớinhiều kiểu phân loại sản phẩm khác nhau: phân loại sản phẩm theo màu sắc, chiều cao,

hoàn thiện về cả mặt tính năng lẫn thẩm mỹ Tuy nhiên vì là một đề tài nghiên cứu, vớinhiều giới hạn về cả mặt kiến thức thời gian và kinh phí thì đề tài được giới hạn vớinhững tính năng sau:

 Kích thước dưới dạng mô hình thực nghiệm

 Khối lượng

 Khối lượng tải

 Tốc độ

 Hệ thống điều khiển: PLC và hệ thống khí nén

 Cơ cấu đẩy sản phẩm: Xylanh tác động kép

 Cơ cấu cấp phôi

 Động cơ truyền chuyển động: Động cơ DC

 Hệ thống dẫn động: Băng chuyền thảm

 Điện áp cung cấp: Điện áp một chiều 24V

 Cảm biến: cảm biến điện quang, cảm biến quang khuếch tán



CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mô tả hệ thống

 Động cơ có chức năng truyền chuyển động cho băng tải hoạt động

 Hệ thống các xilanh gồm các xy lanh có nhiệm vụ giữ, đưa phôi vào khay chứa

2.1.1 Quy trình công nghệ của hệ thống

Mô tả quy trình công nghệ

- Vị trí ban đầu: Cữ chặn vươn ra, nhánh rẽ 1 lùi về, nhánh rẽ 2 lùi về, động cơ

 B3: Phôi sẽ được phân loại theo tiêu chuẩn:

o Phôi màu đen, đủ chiều cao sẽ được đưa vào máng 1 thông qua tác động của

-Bộ điều khiển PLC -Cảm biến quang phản xạ -Rơ le trung gian

-Xy lanh tác động kép-Động cơ DC

-Băng tải dạng thảm

2.2.1 Bộ điều khiển

Bộ điều khiển logic khả trình PLC ( Programmable Logic Controller)

Là thiết bị có thể lập trình được, được thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điềukhiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà

nó có thể nghiên cứu một loạt các chương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kíchhoạt bởi các ngõ vào tác động vào bộ lập trình PLC hoặc qua các bộ Timer hay các sựkiện được đếm qua bộ đếm Khi một sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặcphát một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC

2.2.1.1 Đặc điểm

 Thiết bị chống nhiễu tốt

 Kết nối thêm các modul để mở rộng ngõ vào/ra

 Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu

 Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển bằng máy lập trình hoặc máy tính

 Độ tin cậy cao, kích thước gọn

 Bảo trị dễ dàng

2.2.1.2 Cấu tạo PLC

Bộ lập trình PLC thông dụng có cấu tạo gồm những thành phần như: bộ xử lý, bộ nhớ,

bộ nguồn, giao diện vào/ra

Bộ xử lý

Bộ xử lý hay bộ xử lý trung tâm (CPU), có thể xem là não bộ của bộ lập trình PLC Bộ

xử lý có nhiệm vụ biên dịch các tín hiệu vào Nghiên cứu các hoạt động điều khiểntheo chương trình được lưu trong bộ nhớ Sau đó truyền các quyết định dưới dạng tínhiệu hoạt động đến các đầu ra

Bộ xử lý làm việc theo từng bước tuần tự Trước tiên các thông tin lưu trữ trong bộnhớ được gọi lên tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình Bộ xử lý liên kếtcác tín hiệu và đưa kết quả điều khiển tới đầu ra

Bộ nguồn

Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ xử lý (thường

là 5V ) và cho các mạch điện đầu ra hoặc các module còn lại (thường là 24V)

Bộ nhớ thiết bị lập trình PLC

Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho các hoạt động điều khiển Các dạng bộnhớ có thể là RAM, ROM, EPROM

Người ta luôn chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để duy trì chương trình trong trườnghợp mất điện nguồn, thời gian duy trì tuỳ thuộc vào từng PLC cụ thể.

Bộ nhớ cũng có thể được chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với cácchức năng điều khiển có kích cỡ khác nhau, khi cần mở rộng có thể cắm thêm

Các cổng vào/ra

Cổng tín hiệu vào là nơi bộ xử lý nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi Tín hiệu vào

có thể từ các công tắc, nút nhấn, các cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, loadcell, cảmbiến siêu âm…

Cổng tín hiệu ra có nhiệm vụ truyền thông tin đến các thiết bị bên ngoài Tín hiệu ra cóthể cung cấp cho tơ các cuộn dây công tắc, các rơle, các van điện từ, các động cơnhỏ…

Hình 2 2: Cổng in/out của bộ điều khiển PLC

Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, nghiên cứu chương trình, truyền thông nội,

tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vòng quét(Scan Cycle)

Thường thì việc nghiên cứu một vòng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 100ms) Thời gian nghiên cứu vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh củaPLC, độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.2.2.1.3 Ưu điểm của PLC

1ms-–Tốn ít không gian: Bộ lập trình PLC rất nhỏ gọn, cho nên chúng chiếm rất ít diện tích

trên tủ điện Hơn hẳn một máy tính tiêu chuẩn hay tủ điều khiển rơ le để thực hiệncùng một chức năng

– Khả năng thích ứng với môi trường công nghiệp: Là một thiết bị ra đời để phục vụ

cho các nhu cầu của ngành công nghiệp, nên bộ lập trình PLC có khả năng chống chịuđược bụi bẩn, dầu mỡ, độ ẩm, rung động và nhiễu

– Giao diện trực tiếp: Bộ lập trình PLC có khả năng giao tiếp trực tiếp với các thiết bị

đầu vào như: cảm biến, công tắc, contactor, relay… nhờ có các mô đun vào ra I/O

– Lập trình dễ dàng: Phần lớn các PLC sử dụng ngôn ngữ lập trình là sơ đồ thang.

Chúng rất đơn giản và dễ hiểu, tương tự như sơ đồ đấu của các hệ thống điều khiển rơ

le thông thường

– Tính linh hoạt cao: Chương trình điều khiển của bộ lập trình PLC có thể thay đổi

nhanh chóng và dễ dàng bằng cách nạp lại chương trình điều khiển mới vào PLC bằng

 Điều khiển bơm.

 Dây chuyền xử lý hoá học

 Công nghệ chế biến thực phẩm

 Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn

 Dây chuyền lắp giáp Tivi

 Điều khiển hệ thống đèn giao thông

 Quản lý tự động bãi đậu xe

2.2.2 Cảm biến

Cảm biến ( Sensor) là thiết bị điện tử có chức năng nhận biết sự thay đổi của hoàncảnh, môi trường, các yếu tố hóa học, vật lý, nơi nó được đặt Sau đó chuyển nhữngthông tin đó thành dạng tín hiệu điện để chuyền về bộ điều khiển : máy tính, vi điềukhiển, PLC

Một số loại cảm biến phổ biến

 Cảm biến quang điện

ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào

- Bộ phát ánh sáng : Có nhiệm vụ phát ra ánh sáng dạng xung (tần số) Tần sốánh sáng này sẽ được hãng sản xuất thiết kế đặc biệt để bộ thu ánh sáng có thểphân biệt được ánh sáng từ cảm biến và ánh sáng từ nguồn khác bên ngoài như :ánh sáng tự nhiên (ban ngày), bóng đèn,…

- Bộ thu ánh sáng :Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phát sáng, nó được gọi

là phototransistor (tranzito quang)

- Mạch xử lý tín hiệu điện :Khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu ánh sáng Mạch điện

tử sẽ chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFFđược khuếch đại Tín hiệu ngõ ra thường dùng nhất là NPN, PNP,…

Nguyên lý hoạt động

Hình 2 3: Nguyên lí hoạt động của cảm biến quang

Cảm biến quang sẽ phát ra chùm tia ánh sáng dạng tần số chiếu vào vật thể cần pháthiện hoặc gương Khi vật thể đi qua sẽ ảnh hưởng đến tần số của bộ thu sáng Sự thayđổi này được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot(Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào

Phân loại

-Cảm biến quang thu phát độc lập

-Càm biến quang phản xạ gương

-Cảm biến quang phản xạ khuếch tán

-Cảm biến quang phát hiện màu

2.2.2.2 Công tắc hành trình

Công tắc hành trình hay còn gọi là công tắc giới hạn là một thiết bị cơ điện Chúng baogồm một bộ truyền động được liên kết cơ học với một bộ tiếp điểm Khi một đối tượngtiếp xúc với bộ truyền động, thiết bị sẽ vận hành các tiếp điểm để tạo hoặc ngắt kết nốiđiện

Công tắc hành trình được sử dụng trong nhiều ứng dụng và môi trường khác nhau vì

độ chắc chắn, dễ cài đặt và hoạt động tin cậy Nó có thể xác định sự hiện diện hoặckhông, định vị và kết thúc hành trình của một vật thể

Cấu tạo công tắc hành trình 3 chân

Trong công nghiệp, công tắc hành trình 3 chân được sử dụng nhiều hơn Ngoài ra, còn

có loại công tắc hành trình 2 chân (hay gọi là công tắc hành trình mini), công tắc hànhtrình 2 cặp tiếp điểm, công tắc hành trình 2 chiều… Nhưng nhìn chung chúng có cấutạo tương tự nhau và cũng rất đơn giản thôi Chúng ta cùng tìm hiểu qua cấu tạo củachúng nhé

Hình 2 4: Cấu tạo của công tắc hành trình

Về cơ bản, một công tắc hành trình 3 chân có cấu tạo bao gồm 3 bộ phận chính:

-Bộ phận tiếp điểm

-Bộ phận truyền động

-Chân kết nối điện

Bộ phận tiếp điểm: Chúng bao gồm các cặp tiếp điểm Có nhiệm vụ đóng ngắt

theo tác động từ bộ phận truyền động đưa đến

Cơ bản công tắc hành trình cũng là một loại công tắc Cho nên nó có cấu tạo của mộtcông tắc điện bình thường Nó bao gồm các chân tiếp điểm: Chân COM, chân thườngđóng và chân thường hở Tạo thành các cặp tiếp điểm thường hở NO, thường đóngNC

Bộ phận truyền động: Là phần tiếp xúc trực tiếp với các vật thể cần giám sát

chuyển động Tuỳ theo nhu cầu sử dụng mà chúng có đặc điểm cấu tạo khác nhau

Chân kết nối điện: Là các đầu terminal dùng để đấu dây cho công tắc hành trình

hoạt động

Nguyên lý công tắc hành trình

Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình cũng khá giống với các bộ tiếp điểm của nútnhấn mà chúng ta đã được biết Chỉ khác ở chỗ là, các vật thể sẽ tác động điều khiểncông tắc hành trình thay vì chúng ta dùng tay để đóng ngắt hoạt động của chúng

Cụ thể ở điều kiện nghỉ, sau khi đã đấu điện và không có vật thể tác động thì 2 chânCOM và NC nối với nhau Đến khi có vật thể di chuyển trên hệ thống và tác động vàođòn bẩy Đòn bẩy bị ép sát, lúc này tiếp điểm NC và chân COM sẽ hở ra Ngắt hànhtrình của vật thể.

Nếu trên công tắc hành trình còn có cặp tiếp điểm NO thì lúc này chân COM sẽchuyển sang kết nối với tiếp điểm này Đồng thời xuất tín hiệu điện kích hoạt một tácđộng nào

đó theo thiết kế của chúng ta Ví dụ như đảo chiều quay của motor chẳng hạn

Sơ đồ nguyên lý công tắc hành trình

Sơ đồ nguyên lý công tắc hành trình cơ bản như sau:

Hình 2 5: Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình

2.2.3 Cơ cấu chấp hành

2.2.3.1 Rơle trung gian

Là một kiểu nam châm điện có tích hợp thêm hệ thống tiếp điểm Rơle trung gian còngọi là rơ le kiếng là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện Gọi là một công tắc

vì rơ le có hai trạng thái ON và OFF Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào códòng điện chạy qua rơ le hay không

Hình 2 6: Rơ le trung gian

Cấu tạo của rơ le trung gian

Thiết bị nam châm điện này có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây.Cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả cuộn điện áp vàcuộn cường độ Lõi thép động được găng bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điềuchỉnh Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm nghịch và tiếp điểm nghịch

Nguyên lý hoạt động

-Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo

ra một từ trường hút Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đónghoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le Số tiếpđiểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế

-Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơle: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạngthái ON hay OFF Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ lehay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le

Công dụng của rơle trung gian

Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ "trung gian" chuyển tiếp mạch điệncho một thiết bị khác, ví như bộ bảo vệ tủ lạnh chẳng hạn-khi điện yếu thì rơle sẽ ngắtđiện ko cho tủ làm việc còn khi điện hoẻ thì nóp lại cấp điện bình thường.Trong bộnạp ắc quy xe máy, ô tô thì khi máy phát điện đủ khoẻ thì rơ le trung gian sẽ đóngmạch nạp cho ác quy

2.2.3.2 Van điện từ 5/2

Là van đảo chiều điều khiển xy lanh khí nén tác động kép

Cấu tạo của van 5/2

Sở dĩ van được lấy tên 5/2 là có 5 cổng làm việc( vào(1), ra (2, 4) và hai cửa xảriêng cho mỗi trạng thái (3,5), có hai trạng thái

Hình 2 7: Van điện từ 5/2

Cửa số 1 là cửa có vai trò cấp khí (vào)

Cửa số 2 và 4 đóng vai trò làm việc bình thường (ra)

Cửa số 3 và 5 là cửa đóng vai trò xả khí

Các sản phẩm van 5/2 có thể được diều khiển bằng cơ khí, khí nén hay điện từ mộtphía Có sản phẩm cũng có thể được điều khiển từ cả 2 phía Ngoài ra, điểm chungcủa loại van này chính là 1 phần tử nhớ 2 trạng thái Đó là lý do mà sản phẩm này hiệnđược lựa chọn để ứng dụng làm van đảo chiều điều khiển xy lanh tác dụng kép mộtcách rất hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của van 5/2 :

Van 5/2 được thiết kế và hoạt động bằng cách cấp nguồn điện 220V hoặc 24V Khi có

nguồn điện sẽ sinh ra lực từ trường Lực này sẽ hút trục van chuyển động dọc trục vàkhiến cho các cửa van được mở ra để cho khí nén thông cửa Hoạt động này giúp chovan có thể thực điện nhiệm vụ cấp hoặc đóng dòng khí nén cho thiết bị cần hoạt động

Khi van nằm ở trạng thái bình thường hay còn gọi là ở trạng thái van đóng thì cửa số

1 sẽ được thiết kế thông với cửa số 2 Trong khi đó thì cửa số 4 sẽ được thông với cửa

số 5 Nhưng khi van được cấp khí nén khiến cho van nằm trong tình trạng được mơhoàn toàn thì sẽ có sự thay đổi bắt đầu từ cửa số 1 và số 4 Ở đây sẽ xảy ra hiện tượngđảo chiều và khiến cho cửa số 1 thông với cửa số 4 Trong khi đó thì cửa số 2 thôngvới cửa số 3 Riêng cửa số 5 sẽ bị chặn lại

Ứng dụng của van 5/2

Hiện nay, với cấu tạo và tính năng hiện đại thì các sản phẩm van 5/2 đã và đang được

lựa chọn ngày càng nhiều để ứng dụng trong lĩnh vực khí nén Đặc biệt, sản phẩm nàyđược lựa chọn nhiều và ứng dụng trong việc đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí nén từmáy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy ở các hệ thống trên nhà máy côngnghiệp Bên cạnh đó thì các sản phẩm này còn được thiết kế để đi kèm theo thiết bịmáy móc như máy phun xốp, máy dệt

2.2.3.3 Xi lanh khí nén

Xy lanh khí nén

Xy lanh khí nén ( hay ben khí nén) là thiết bị cơ được vận hành bằng khí nén Cụ thể,

xi lanh khí nén hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khí nén thành độngnăng, khiến pít tông của xi lanh chuyển động theo hướng mong muốn, qua đó truyềnđộng đến thiết bị

Hình 2 8: Xy lanh khí nén

Khi đưa khí nén vào xi lanh, và lượng khí được đưa vào tăng dần lên, theo đó sẽ chiếmkhông gian trong xy lanh và khiến pít tông dịch chuyển, truyền động điều khiển thiết

bị bên ngoài

Cấu Tạo của xy lanh khí nén

Xy lanh khí nén có cấu tạo gồm các thành phần: Thân trụ (Barrel) và Pít tông (Piston),trục pít tông (Piston rod), các lỗ cấp, thoát khí Cap-end port và Rod-end port

Hình 2 9: Cấu tạo của xy lanh khí nén

Cylinder Stroke (hành trình xa nhất mà piston rod có thể di chuyển): Được thiết kế tùybiến theo nhà sản xuất Đơn vị khoảng 5mm, thông thường chỉ có 20, 25, 30 thì bạn cóthể dùng loại 25 rồi đặt sensor hoặc lắp Stopper đảm bảo Stroke yêu cầu Hoặc ngượclại, nên thiết kế lượng chạy phù hợp với tiêu chuẩn nhà máy

Hình 2 10: Xy lanh quay

Ưu điểm của xi lanh xoay

- Độ chính xác cao

- Tùy chọn đa dạng về kích thước, góc xoay

- Khả năng hiệu chỉnh góc quay và phản hồi vị trí bằng cảm biến

Phân loại

Có 2 loại xy lanh xoay:

-Xy lanh xoay loại cánh gạt

-Xy lanh xoay loại thanh răng- bánh răng

2.2.3.4 Động cơ điện 1 chiều

Khái niệm

Động cơ điện một chiều DC ( DC là từ viết tắt của "Direct Current Motors") làđộng cơ điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói dễ hiểu hơn thì đây là loạiđộng cơ chạy bằng nguồn điện áp DC - điện áp 1 chiều

Nguyên lý hoạt động

Stato của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay

một 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.Thôngthường bộ phận này thường có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.Cấu tạo động cơ điện 1 chiều

- Stator: thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

- Rotor: là phần lõi có quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện

- Chổi than (brushes): nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

- Cổ góp (commutator): nhiệm vụ tiếp xúc và chia điện cho các cuộn dây trên rotor Sốlượng các điểm tiếp xúc tương ứng với số cuộn trên rotor

Hình 2 11: Cấu tạo của động cơ DC

Ưu, nhược điểm và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều

Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều

- Ưu điểm nổi bật động cơ điện 1 chiều là có moment mở máy lớn, do vậy kéo đượctải nặng khi khởi động

- Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt

- Tiết kiệm điện năng

- Tuổi thọ lớn

Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều

- Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng thường hư hỏng trong quá trìnhvận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên

- Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than sẽ gây nguy hiểm trong môi trường dễcháy nổ

- Giá thành đắt, công suất không cao

Ứng dụng động cơ điện 1 chiều

Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều cũng rất đa dạng và hầu hết trong mọi lĩnh vực củađời sống Trong tivi, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, máy công nghiệp, đặc

biệt trong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quayliên tục trong phạm vi lớn (vd: trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện )2.2.3.5 Nút ấn

Nút ấn là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt các thiết bị điện từ khác nhau Làmột phần quan trọng trong hệ thống điều khiển hay cũng như là nhập thông tin, cácdụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch diện điều khiển, tín hiệu kiên độngbảo vệ…

Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở - thường đóng và vỏbảo vệ Khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi không còn tácđộng, các tiếp điểm trở về vị trí ban đầu.Một số loại nút ấn thường đóng dùng trongmạch bảo vệ hoặc mạch dừng còn có chốt khóa

Hình 2 12: Nút ấn

Phân loại

Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút ấn, có các loại sau:

 Nút ấn đơn: mỗi nút ấn chỉ có một trạng thái ( ON hoặc OFF)

 Nút ấn kép: dễ dàng sử dụng và tháo lắp trong quá trình sửa chữa, ta có thểdùng nó như là dạng nút ấn ON hay OFF

Theo kết cấu bên trong.

Nút nhấn dừng khẩn cấp

Nút nhấn khẩn cấp gồm ba bộ phận rời ghép lại với nhau, đầu nút được thiết kếcho lỗ phi 22, ngoài ra còn có vòng chuyển đổi khi sử dụng cho lỗ phi 25 mm và phi30

mm Ngoài ra đầu nút được thiết kế kín nước đạt tiêu chuẩn IP65, đủ để sử dụng trongmôi trường có nước thường xuyên rơi vào

Cụm tiếp điểm được trang bị hai tiếp điểm thường đóng và thường mở, ngoài ra

ta cũng có thể chọn 2 NO, 2 NC, 1NO, 1NC, nếu còn nhu cầu nhiêu hơn thì có thể gắnthêm cụm tiếp điểm khác bao nhiêu cũng được Sử dụng điện áp lên đến 500VAC.Nhiệt

Các nút nhấn khẩn cấp thường bố trí ở khắp nơi trong nhà máy, đối với nhữngnơi có nhiều người qua lại hoặc dễ bị va quẹt, nếu vô tình bị tác động thì dây chuyềnsản phẩm sẽ bị hủy và gây tổn thất không kém về chi phí và thời gian Để đảm bảo antoàn cho hệ thống, nhóm chọn Emergency Stop Button loại thường đóng, hoạt động ởđiện áp 24VDC.

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 và 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 vậnchuyển khác không lớn lắm Ngoài ra còn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ )nằm dưới bộ phận kéo có tác dụng làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu

Cấu tạo của băng tải gồm: Một động cơ có giảm tốc và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ;một con lăn truyền trục chuyển động; hệ thống khung đỡ con lăn; hệ thống dây bănghoặc con lăn.

Nguyên lý hoạt động: Động cơ được gắn vào một đầu của băng tải thông qua bộtruyền chuyển động hoặc bắt trực tiếp với con lăn dẫn động Khi động cơ quay sẽtruyền chuyển động cho con lăn dẫn động và nhờ ma sát của bề mặt băng tải với conlăn sẽ làm cho băng tải chuyển động theo chiều chuyển động của con lăn

Đặc điểm làm việc

Băng tải được cố định nhờ khung băng tải và được kéo căng bởi con lăn băng tải.Trong quá trình vận hành, băng tải luôn tì đè và tạo ra ma sát lên con lăn Làm việcnhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và tang dẫn – con lăn

Các loại băng tải và phương án lựa chọn

Băng chuyền có nhiều loại, mỗi loại dùng để tải những vật liệu khác nhau Tùyvào mục đích sử dụng và vật cần tải mà ta chọn băng chuyền cho phù hợp

2.2.3.7 Đai dẫn động

Đai dẫn động được ứng dụng nhiều trong truyền chuyển động từ trục động cơ tới bộphận công tác nhằm giảm tốc độ, tăng momen dẫn và hạn chế dao động sinh ra do tảitrọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu Có ba loại đai dẫn động được sử dụng phổ biến làđai dẹt, đai thang và đai răng

Hình 2 14: Đai răng

Đai răng: Được chế tạo thành vòng kín, mặt trong có các răng hình thang hoặc hìnhchữ nhật phân bố đều và ăn với các răng trên bánh đai Đai răng được cấu tạo từ cácsợi bện (cáp) là phần từ truyền tải trọng, và nền là cao su hoặc chất dẻo Đai được bọcvải nilon để tăng độ bền mòn

Truyền động đai răng kết hợp được ưu điểm giữa truyền động đai và truyền động xíchnên có khả năng tải lớn, làm việc với khả năng trượt rất thấp, tỉ số truyền lớn, lực căngban đầu nhỏ Đai răng làm việc êm ái, không đòi hỏi bôi trơn, tuổi thọ làm việc cao