MÔ HÌNH CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH

MÔ HÌNH CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH.................................................................................................................................................................

Tp HCM, ngày … tháng … năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử truyền thông Mã ngành: 41

15141DT2B

I TÊN ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH

II NHIỆM VỤ

Nội dung thực hiện:

 Nội dung 1: Tìm hiểu về cảm biến loadcell, mạch khuếch đại tín hiệu loadcell, PLC S7 – 1200

 Nội dung 2: Đo khối lượng thức ăn cần trộn cho mỗi lần ăn, nhiệt độ cần thiết cho chuồng heo, và các nhu cầu cơ bản của heo như tắm và uống

 Nội dung 3: Thiết kế mô hình trộn thức ăn, bồn nước và máng ăn, uống

 Nội dung 4: Thiết kế mô hình toàn hệ thống

 Nội dung 5: Thi công mô hình hệ thống cơ khí, hệ thống điện

 Nội dung 6: Viết chương trình điều khiển cho hệ thống

 Nội dung 7: Thiết kế giao diện giám sát SCADA, giao diện hiển thị dữ liệu cảm biến online

 Nội dung 8: Đánh giá kết quả thực hiện, cải tiến mô hình

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/02/2019

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/07/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GVC, ThS Hoàng Ngọc Văn

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tên đề tài: Mô hình chăm sóc heo tự động có điều khiển và giám sát qua hệ

thống SCADA trên máy tính

Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó Nếu có bất kỳ sự gian lận nào chúng tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Huỳnh Văn Sanh Võ Duy Tâm

Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM nói chung, các thầy cô và sinh viên trong khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến GVC, ThS Hoàng Ngọc Văn người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm khoá luận

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện đồ án Huỳnh Văn Sanh Võ Duy Tâm

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i

Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp ii

Lời cam đoan iii

Lời cảm ơn iv

Mục lục v

Liệt kê hình vẽ viii

Liệt kê bảng x

Tóm tắt xi

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu 1

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn 2

1.5 Bố cục 2

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1 Tổng quan về hệ thống chăm sóc heo tự động 4

2.2 Tổng quan về plc và plc s7-1200 4

2.2.1 Tổng quan về plc 4

2.2.2 Giới thiệu về plc s7- 1200 8

2.3 Hệ thống điều khiển điện- khí nén 13

2.3.1 Những đặc điểm cơ bản 13

2.3.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén 14

2.4 Cảm biến lực loadcell 16

2.4.1 Giới thiệu về cảm biến lực loadcell 16

2.5 Giới thiệu bộ chuyển đổi loadcell rw-st01a 19

2.6 Biến tần mitsubishi fr-e700 20

2.6.1 Giới thiệu biến tần 20

2.6.2 Nguyên lí hoạt động của biến tần 20

2.6.3 Biến tần Mitsubishi FR-E700 21

2.7 Relay điện cực báo mức nước 22

2.8 Van điện từ 23

2.8.1 Giới thiệu van điện từ 23

2.8.2 Các thông số 24

2.9 Một số linh kiện khác 24

2.9.1 Nút nhấn 24

2.9.2 Nút dừng khẩn cấp 24

2.9.3 MCB 25

2.9.4 Relay trung gian 8 chân điện áp 24V 25

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 26

3.1 Mô hình hệ thống 26

3.1.1 Giới thiệu về hệ thống 26

3.1.2 Chức năng từng phần 26

3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống 26

3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 26

3.2.3 Sơ đồ kết nối plc với toàn hệ thống 35

3.2.4 thiết kế phần khung hệ thống 38

Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 40

4.1 Giới thiệu 40

4.2 Thi công hệ thống 40

4.2.2 Thi công tủ điện 41

4.3 Lập trình cho hệ thống 42

4.3.1 Lưu đồ giải thuật 42

4.3.2 Phần mềm lập trình cho plc 48

Chương 5 KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 56

5.1 Kết quả 56

5.1.1 Kết quả nghiên cứu: 56

5.1.2 Kết quả thi công 56

5.2 Nhận xét – đánh giá 59

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 60

6.1 Kết luận 60

6.2 Hướng phát triển 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHẦN PHỤ LỤC 63

Hình 2 1 Tổng quan PCL S7- 1200 9

Hình 2 2 Bảng tín hiệu của PLC S7- 1200 11

Hình 2 3 Các Module tín hiệu PLC S7- 1200 12

Hình 2 4 Các module truyền thông PLC S7- 1200 13

Hình 2 5 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén 15

Hình 2.6 Hệ thống điện - khí nén 15

Hình 2 7 Loadcell thanh 17

Hình 2 8 Cầu điện trở Wheatstone 17

Hình 2 9 Nguyên lí hoạt động của loadcell 18

Hình 2 10 Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell 19

Hình 2 11 Nguyên lí hoạt động của biến tần 21

Hình 2 12 Biến tần mitsubishi FR-E700 22

Hình 2 13 Relay điện cực 23

Hình 2 14 Van điện từ 23

Hình 2 15 Nút nhấn 24

Hình 2 16 Nút dừng khẩn cấp 25

Hình 2 17 MCB 25

Hình 2 18 Relay trung gian 24V 25

Hình 3 1 Sơ đồ khối của hệ thống 27

Hình 3 2 Sơ đồ kết nối loadcell với mạch khuếch đại 28

Hình 3 3 Xi lanh khí nén 29

Hình 3 4 Xi lanh tròn 30

Hình 3 5 Van điện từ 30

Hình 3 6 Van điện từ 5/2 31

Hình 3 7 Sơ đồ kết nối của van điện từ 5/2 với PLC 31

Hình 3 8 Một số loại động cơ 3 pha 32

Hình 3 9 Biến tần Mitsubishi FR-E700 32

Hình 3 10 CPU 1212C và module mở rộng SM1223 34

Hình 3 11 Sơ đồ kết nối cơ bản của CPU 1212C 34

Hình 3 15 Sơ đồ kết nối loadcell với AI của CPU 37

Hình 3 16 Mạch động lực xilanh 37

Hình 3 17 Thiết kế mặt trước của hệ thống 38

Hình 3 18 Thiết kế mặt sau của hệ thống 38

Hình 3 19 Thiết kế mặt bên của hệ thống 39

Hình 4 1 Mặt trước và sau của hệ thống 40

Hình 4 2 Mặt bên và trên của hệ thống 41

Hình 4.3 Bên ngoài tủ điện 41

Hình 4.4 Bên trong tủ điện 42

Hình 4 5 Lưu đồ giải thuật 47

Hình 4 6 Tia Portal V13 49

Hình 4 7 Giao diện bắt đầu của chương trình 49

Hình 4 8 Giao diện tạo dự án mới 50

Hình 4 9 Giao diện bắt đầu của dự án mới 50

Hình 4 10 Giao diện Devices & networks 50

Hình 4.11 Giao diện Add new device 51

Hình 4 12 Giao diện làm việc 51

Hình 4.13 Giao diện viết chương trình 51

Hình 4.14 Giao diện đăng nhập vào màn hình quản lí hệ thống 52

Hình 4 15 Giao diện SCADA quản lí hệ thống 52

Hình 4 16 Biểu tượng Visual studio 54

Hình 4 17 Giao diện tạo một project mới 54

Hình 4 18 Giao diện lựa chọn 55

Hình 4 19 Cấu hình cho web 55

Hình 5 1 Mặt trước của hệ thống 56

Hình 5 2 Mặt bên của hệ thống 57

Hình 5 3 Giao diện Home của trang web 57

Hình 5 4 Giao diện thông tin về dự án 58

Hình 5 5 Giao diện truy xuất toàn bộ dữ liệu cảm biển 58

Hình 5 6 Giao diện truy xuất dữ liệu theo thời gian và tên cảm biến 59

LIỆT KÊ BẢNG

Bảng Trang

Bảng 2 1 Bảng phân loại chức năng của các dòng PLC S7- 1200 9

Bảng 2 2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7- 1200 11

Bảng 2 3 Bảng thông số bộ khuếch đại tín hiệu loadcell 20

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện

tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng

Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, các trang trại chăn nuôi công nghiệp, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong qui trình chăn nuôi tạo ra các sản phẩm chăn nuôi chất lượng cao Một trong đó

là các trang trại chăn nuôi giám sát các nhu cầu cơ bản của vật nuôi sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens

Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, nhóm quyết

định chọn đề tài: “MÔ HÌNH CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH”

Với đề tài này, nhóm hy vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm sau có thể mở rộng, phát triển nữa Nếu được điều chỉnh tốt, ý tưởng này kết hợp với hệ thống làm sạch trang trại chăn nuôi, thu gom và xử lí chất thải … sẽ tạo ra một hệ thống phân trang trại nuôi heo thông minh hoàn thiện

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện

tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng

Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những ứng dụng đó là áp dụng vào quy trình chăn nuôi bằng hệ thống cho ăn, uống

và giám sát các nhu cầu khác của heo một cách tự động sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens

Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, nhóm quyết

định chọn đề tài: “MÔ HÌNH CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG CÓ ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT QUA HỆ THỐNG SCADA TRÊN MÁY TÍNH”

Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc chăm sóc các loại vật nuôi khác nhau như

cá, bò Nhưng với mỗi loại vật nuôi lại có nhưng nhu cầu về ăn uống khác nhau thì lại cần có những mô hình khác nhau Vì vậy ta cần một hướng xử lí phù hợp hơn với từng loại vật nuôi mà ở đây đối tượng chăn nuôi là heo

Và nhiều hệ thống chăn nuôi chỉ thực hiện việc cho ăn uống mà chưa thực hiện giám sát, lưu trữ dữ liệu, quản lý Vì vậy chúng ta cần xây dựng việc giám sát hệ thống

1.2 MỤC TIÊU

Với đề tài này mục tiêu mà nhóm đề ra là tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn và PLC S7 – 1200 và các ứng dụng trong thực tế Từ đó thiết kế và thi công mô hình chăm sóc heo tự động Bên cạnh đó là điều khiển và giám sát hoạt động của mô hình trên máy tính

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

NỘI DUNG 1: Nghiên cứu tài liệu về PLC S7 -1200, cảm biến loadcell, biến tần Mitsubishi FR-E700, relay điện cực báo mực nước, relay trung gian và các van khí nén

NỘI DUNG 2: Dựa trên các dữ liệu thu thập được, dựa trên khối lượng thức

ăn định trước, tiến hành lựa chọn giải pháp thiết kế và thi công mô hình Kết nối các ngoại vi với PLC, động cơ với biến tần

NỘI DUNG 3: Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho PLC Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hệ thống, giao diện hiển thị dữ liệu online

NỘI DUNG 4: Thử nghiệm và điều chỉnh phần mềm, phần cứng để mô hình được tối ưu, sử dụng dễ dàng Đánh giá các thông số của mô hình so với thông số thực tế, hiệu suất hoạt động của hệ thống so với tính toán

NỘI DUNG 5: Viết báo cáo thực hiện

NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện

1.4 GIỚI HẠN

 Mô hình quy mô còn nhỏ

Mô hình còn chưa tối ưu, hình dáng còn thô kệch

Độ chính xác tương đối

Tốc độ còn chậm do là điều khiển tuần tự

1.5 BỐ CỤC

Chương 1: Tổng Quan

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Chương 5: Kết Quả - Nhận Xét - Đánh Giá

Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Chương 1: Tổng Quan

Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền, giao thức

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống

Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Thi công hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình

Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá

Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống

Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nêu ra hướng phát triển cho hệ thống

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHĂM SÓC HEO TỰ ĐỘNG

Nhu cầu ăn và uống là hai nhu cầu cơ bản và thiết yếu nhất đối với một trang trại nuôi heo, việc quản lí ăn uống này có thể thực hiện bởi con người nhưng như vậy đối với một trang trại lớn thì sẽ tốn nhiều nhân công và việc quản lí các số liệu về lượng thức ăn cho heo cũng trở nên khó khăn, vì thế một hệ thống quản lí việc ăn uống và các số liệu về lượng thức ăn trong ngày là vô cùng cần thiết

gì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất cả trong một thiết bị nhỏ gọn

đó là PLC Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với máy vi tính để điều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính

Thật ra hệ thống điều khiển tự động này đã xuất hiện từ năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc sản xuất Nhưng ở Việt Nam, còn khá nhiều công ty hoàn toàn xa lạ với PLC Tại sao như vậy? Về giá thành? Đúng là PLC còn khá đắt nhưng chỉ với một công ty sản xuất thì giữa đầu tư ban đầu đó với những lợi ích nó đem lại thì giá thành không đáng quan tâm lắm Thật ra là do ngại thay đổi, do chưa hiểu nhiều về PLC nên khi vận hảnh, bảo trì, bảo dưỡng, thay đổi chương trình gặp không ít khó khăn cho người sử dụng Vì vậy cần chủ động tiếp cận, khi nắm bắt được rồi vấn đề chuyển giao công nghệ không còn đáng lo và PLC có thể hiện tính

ưu việt nhờ sự hiểu biết của người sử dụng Vậy PLC là gì? Hy vọng nội dung được

đề cập trong đồ án này giúp người đọc hiểu hơn về PLC

2.2.1.2 PLC là gì?

PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điều

khiển logic khả trình Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng relay (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); khả năng điều khiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyển công nghiệp

 Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong môi trường công nghiệp:

 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động

Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình

2.2.1.3 Cấu trúc phần cứng của PLC

 Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau:

 Module nguồn

 Module đơn vị xử lý trung tâm

 Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu

 Module đầu vào

 Module đầu ra

 Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ)

 Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng)

2.2.1.4 Cấu trúc bộ nhớ PLC

 Bộ nhớ chia làm 3 vùng chính

 Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền:

 Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính,

các lệnh trong khối này luôn được quét

 Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính

 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao …

 Vùng chứa tham số của hệ điều hành: chia thành miền khác nhau:

 I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I

 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng

ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q

 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này dể lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW)

 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian

 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu

 Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tình điều khiển khối này luôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi chu kì quét

 Loại khối chương trình con: Khối chương trình với những chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến

hình thức) Một chương trình ứng dụng có nhiểu khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trình con đó

 Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình nằm trong một khối bộ nhớ Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ Không phức tạp Khối được chọn phải là khối organization Block mà PLC luôn quét và thực hiện tổng các lệnh đó thường xuyên Từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối và quay lại lệnh đầu tiên

 Loại khối chương tình ngắt: là khối chương trình đặc biệt có khả năng trao đổi 1 lượng lớn với các khối chương trình khác Chương trình sẽ được thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra

2.2.2 Giới thiệu về PLC S7- 1200

2.2.2.1 Khái niệm chung PLC S7- 1200

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm 1200 dùng để thay thế dần cho

S7-200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

- S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-

1200 -S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:

+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

+ Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232

- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ

ba ngôn ngữ lập trình là LAD, FBD và STL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal của Siemens

- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này

đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

2: Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên

3: Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp

4: Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU

Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau

Bảng 2 1 Bảng phân loại chức năng của các dòng PLC S7- 1200

Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

Kích thước vật lý (mm) 90 x 100 x 75 110 x 100 x 75

 Kiểu số

 Kiểu tương tự

 6 ngõ vào / 4 ngõ ra

 2 ngõ ra

 8 ngõ vào / 6 ngõ ra

 2 ngõ ra

 14 ngõ vào /

10 ngõ ra

 2 ngõ ra

Kích thước ảnh tiến trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

 3 tại 80 kHz

3 tại 20 kHz

Thời gian lưu giữ đồng hồ

thời gian thực Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 400C

PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet

Tốc độ thực thi tính toán

Tốc độ thực thi Boolean 0,1 μs/lệnh

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để

mở rộng dung lượng của CPU Người dùng còn có thể lắp đặt thêm các module truyền

thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.[1]

16 x DC In / 16 x DC Out

16 x DC In / 16 x Relay Out

Kiểu tương

 SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)

 SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự

Hình 2 2 Bảng tín hiệu của PLC S7- 1200

3: Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra

2.2.2.4 Các module truyền thông

Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485

 CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

 Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)

Hình 2 4 Các module truyền thông PLC S7- 1200

Chú thích:

1: Các LED trạng thái dành cho module truyền thông

2: Bộ phận kết nối truyền thông

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN- KHÍ NÉN

2.3.1 Những đặc điểm cơ bản

Hệ thống khí nén gồm nhiều thiết bị nhưng quan trọng nhất là máy nén khí và bình tích áp, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến đặc biệt ở những lĩnh vực cần đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại Ví dụ như lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, các khâu phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc dây chuyền sản xuất tự động, trong công nghiệp gia công cơ khí, trong công nghiệp khai khoáng,

Các dạng truyền động sử dụng khí nén:

- Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm

- Truyền động quay: trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác Ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện

Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén:

Ưu điểm:

- Do không khí có khả năng chịu nén nên có thể nén và trích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, như là một kho chứa năng lượng Trong vận hành, người ta thường xây dựng trạm khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau như công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc

- Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ

- Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường

- Tốc độ truyền động cao, linh hoạt

- Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác

- Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả

Nhược điểm:

- Công suất chuyển động không lớn

- Do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn nên khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động có xu hướng thay đổi Vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường là khó thực hiện

- Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn [2]

2.3.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị:

- Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô)

- Khối điều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành

- Khối các thiết bị chấp hành: Xi lanh, động cơ khí nén, giác hút

Dựa vào năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén:

- Hệ thống điều khiển bằng khí nén trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nén

và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén

Hình 2 5 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén

- Hệ thống điều khiển điện - khí nén các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện - khí nén.[3]

Hình 2.6 Hệ thống điện - khí nén

2.4 Cảm biến lực loadcell

Điểm quan trọng nhất của đề tài này chính là quản lí lượng thức ăn và trộn thức

ăn chăn nuôi heo nên chúng em quyết định dùng loadcell để thực hiện việc cân đo khối lượng thức ăn

2.4.1 Giới thiệu về cảm biến lực loadcell

Mỗi loadcell (cảm biến tải) một đầu ra độc lập, thường 1 đến 3 mV/V Đầu ra kết hợp được tổng hợp dựa trên kết quả của đầu ra từng cảm biến tải - load cell Các thiết bị đo lường hoặc bộ hiển thị khuyếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý với phần mềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán chỉnh định và đưa kết quả đọc được lên màn hình Đa phần các thiết bị hay bộ hiển thị hiện đại đều cho phép giao tiếp với các thiết bị ngoài khác như máy tính hoặc máy in Những load cell này dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng (Wheatstone) gọi là cảm biến tải cầu điện trở

Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, do

đó trả về tín hiệu điện áp tỉ lệ Ưu điểm chính của công nghệ này là xuất phát từ yêu cầu thực tế, với những tham số xác định trước, sẽ có các sản phẩm thiết kế phù hợp cho từng ứng dụng của người dùng Ở đó các phần tử cảm ứng có kích thước và hình dạng khác nhau phù hợp với yêu cầu của ứng dụng Các dạng phổ biến: cảm biến tải dạng kéo (shear), dạng uốn (bending) và cảm biến tải dạng nén (compression)…

2.4.2 Loadcell Hoạt động như thế nào?

Thành phần cấu tạo cơ bản của cân điện tử bao gồm hai bộ phận chính Bộ phận thứ nhất là đòn cân và bộ phận thứ hai là mạch xử lý tín hiệu điện tử Ở đây, ta phân tích cấu tạo của đòn cân và không đi sâu vào phần mạch điện tử

Hình 2 7 Loadcell thanh

Đòn cân tên tiếng anh là “Strain Gauge Load Cell” hay gọi tắt là “Load Cell” cảm biến tải Như tên gọi phản ánh, đòn cân được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain Gauge” và thành phần còn lại là “Load” Strain Gauge là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn

và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, chỉ nhỏ bằng móng tay, được dán chết lên Load, nghĩa là một thanh kim loại chịu tải

Thanh kim loại này một đầu được gắn cố định, đầu còn lại tự do và gắn với mặt bàn cân (Đĩa cân) Khi ta bỏ một khối lượng lên đĩa, thanh kim loại này sẽ bị uốn cong do trọng lượng của khối lượng cân gây ra Khi thanh kim loại bị uốn, điện trở Strain Gauge sẽ bị kéo dãn ra và thay đổi điện trở Như vậy, khi đặt vật cân lên bàn cân, tùy theo khối lượng vật mà Load, thanh kim loại sẽ bị uốn đi một lượng tương ứng và lượng này được đo lường qua sự thay đổi điện trở của Strain Gauge Thông thường, thanh kim loại sẽ được cấu tạo sao cho bất chấp vị trí ta đặt vật cân lên bàn/đĩa, nó đều cho cùng một mức độ bị uốn như nhau

Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở Strain Gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân loadcell

Hình 2 8 Cầu điện trở Wheatstone

Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác

Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị.[4]

Đó là lý do tại sao cầu điện trở Wheatstone còn được gọi là một mạch cầu cân bằng

Hình 2 9 Nguyên lí hoạt động của loadcell

Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi giá trị của các điện trở strain gauges Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện

áp đầu ra

Như đã nói, cân điện tử sẽ đo lường mức độ bị uốn của thanh kim loại bởi trọng lực do vật cân gây ra nên cân điện tử chỉ cho chúng ta giá trị trọng lượng của vật Để tìm khối lượng của vật, ta cần phải chia cho gia tốc trọng trường, mà gia tốc này thì không phải là một hằng số ở mọi nơi trên trái đất Do đó, khi sản xuất cân, nhà sản xuất xây dựng một bộ hiệu chỉnh bên trong cân điện tử để hiệu chỉnh lại cân tại nơi cần sử dụng

Khoảng uốn cong của thanh kim loại vào khoảng 1/500 cm Tuy giá trị uốn cong rất nhỏ nhưng đủ để Strain Gauge phát hiện và đo lường khối lượng trong khoảng nhất định tùy theo loại cân điện tử Thông thường Strain Gauge chỉ phát hiện và đo lường trên một khoảng nhỏ, hẹp, cân điện tử nào đo khối lượng càng lớn và càng chính xác đòi hỏi khoảng Strain Gauge phát hiện càng rộng và độ nhạy càng lớn Hành động như đặt đột ngột hay thảy vật cân có khối lượng cân nặng lên bàn cân rất

dễ làm cho thanh kim loại bị biến dạng đột ngột làm cân sẽ không chính xác và mau hỏng Strain Gauge Không nên cân một khối lượng lớn vượt qua khỏi thang đo của cân

2.5 Giới thiệu bộ chuyển đổi loadcell RW-ST01A

Hình 2 10 Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell

Bộ chuyển đổi khuyếch đại tín hiệu RW-ST01A được ứng dụng trong các thiết

bị cần đọc, chuẩn hóa và khuếch các tín hiệu từ loadcell, kết nối với PLC hoặc các đầu hiển thị Với thiết kế chống nhiễu tốt, vì vậy nó được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống trạm trộn nơi mà có rất nhiều động cơ cũng như biến tần hoạt động Các

Bộ chuyển đổi được áp dụng rất khác nhau, như dùng làm đầu dò nhiệt độ, đầu dò lực, đầu dò độ ẩm, đầu dò trọng lượng , cung cấp chức năng như một thiết bị chuyển

đổi các tín hiệu vật lý khác nhau, phụ thuộc vào các tế bào tải ( cell ), tương ứng với các đầu ra tương tự 0~10V.[5]

Bảng 2 3 Bảng thông số bộ khuếch đại tín hiệu loadcell

2.6 Biến tần Mitsubishi FR-E700

2.6.1 Giới thiệu biến tần

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được

2.6.2 Nguyên lí hoạt động của biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất Cos𝜑 của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và

có giá trị ít nhất 0.96 Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện

áp xoay chiều 3 pha đối xứng Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng

Tín Hiệu đầu ra 0-5 V/10 V & 4-20mA

Áp dụng Tải Di Động Kích

Khả Năng chịu tải Kết Nối song song của 350Ω Tải di động 4 p nhiều nhất

Môi Trường làm việc

xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ

Hình 2 11 Nguyên lí hoạt động của biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có momen không đổi, tỉ số điện áp tần số là không đổi Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc

4 Điện áp là hàm bậc 4 của tần số Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng là hàm bận 2 của điện áp Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA

2.6.3 Biến tần Mitsubishi FR-E700

Hình 2 12 Biến tần mitsubishi FR-E700

 Thông số kỹ thuật chung của Inverter FR-E700:

- Dải công suất 0.1 – 15Kw

- Khả năng chịu quá tải: 150% trong 60s, 200% trong 3s

- Chế độ điều khiển: Forward/Reveres, Multi speed, PID control, truyền thông…

- Chức năng bảo vệ động cơ khi quá tải, ngắn mạch khi đang hoạt động

- Có chân kết nối điện trở thắng cho ứng dụng cần dừng nhanh

- Có thể gắn thêm card mở rộng I/O, card truyền thông

- Tích hợp thêm cổng kết nối màn hình rời, cồng USB kết nối với PC.[6]

2.7 Relay điện cực báo mức nước

Hình 2 13 Relay điện cực

Nguồn cấp: 110 - 220 VAC, 50 - 60 Hz

Dao động điện áp cho phép: ± 10% của nguồn cấp

Công suất tiêu thụ: 3.2 VA

Thời gian đáp ứng: Max 80 ms khi hoạt động, Max 160 ms khi phản hồi

Tín hiệu ra điều khiển: Ngõ ra tiếp điểm relay

Điện ttrở cách điện: 100 MΩ Min (500 VDC)

Nhiệt độ môi trường: -10 - 50C (Không ngưng tụ).[7]

2.8 Van điện từ

2.8.1 Giới thiệu van điện từ

Hình 2 14 Van điện từ

- Van điện từ thường mở là loại van luôn mở để cho chất lỏng đi qua khi chúng ta

không cấp điện cho van, và van đóng lại khi chúng ta cấp điện

- Van được áp dụng với trường hợp hệ thống cấp nước liên tục

Chúng ta có các loại van điện từ như sau: van điện từ thường đóng, van điện từ thường

mở

Van điện từ thường có các kích cỡ như sau: Phi 21mm, Phi 27mm, Phi 32mm, Phi 42mm, phi 48mm, phi 60mm, phi 76mm, Phi 90mm, Phi 114mm.[8]

Trong đề tài có yêu cầu tắm cho heo và cho heo uống nên chúng em quyết định sử

dụng loại van nước điện từ trên vì lí do giá cả hợp lí và dễ sử dụng

2.8.2 Các thông số

+ Điện áp điều khiển nguồn điện 220V

+ Kiểu hoạt động: Tác động trực tiếp, NC (thường đóng)

+ Lưu chất: Nước, khí, dầu, gas, kích thước cửa: 16 mm

+ Port Size (Inch): 1/2’', đường kính ren: 21 mm, áp suất làm việc: 0~0.8Mpa + Áp suất chịu được tối đa 1Mpa

+ Vật liệu làm thân van, cuộn dây đồng thau chuẩn nên van hoạt động lâu sẽ không

Hình 2 16 Nút dừng khẩn cấp

2.9.3 MCB

MCB đóng vai trò đóng cắt điện cho toàn hệ thống

Hình 2 17 MCB

2.9.4 Relay trung gian 8 chân điện áp 24V

Hình 2 18 Relay trung gian 24V.

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.1.2 Chức năng từng phần

Xử lý cân đo: Xử lý tín hiệu nhận được từ cảm biến loadcell và tạo ra tín hiệu đưa về PLC để thực hiện các tác vụ khác

Giao diện điều khiển, giám sát: Thực hiện việc điều khiển tắt mở hệ thống và

xử lý và hiển thị dữ liệu, hiển thị hoạt động của hệ thống

Hình 3 1 Sơ đồ khối của hệ thống

Chức năng các khối:

 Khối cảm biến loadcell: Có chức năng thu nhận và khuếch đại tín hiệu tương

tự đưa vào ngõ vào analog của PLC

 Khối nút nhấn: Có chức năng dùng để bật/tắt hệ thống, chọn chế độ hoạt động

cho hệ thống Manual và Auto, điều khiển các xi lanh và động cơ ở chế độ Manual

 Khối hệ thiết bị chấp hành: Xi lanh có chức năng đóng, xả các bồn nguyên

liệu, bồn cân và bồn trộn biến tần và động cơ dùng cho quá trình trộn các nguyên liệu

 Khối xử lý trung tâm: Có chức năng nhận, xử lý thông tin và điều khiển các

khối khác

 Khối giao diện Scada: điều khiển và giám sát hoạt động của mô hình

 Khối web hiển thị dữ liệu: hiển thị, tìm kiếm dữ liệu thông số giá trị cảm biến

của hệ thống

 Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho cả hệ thống

Tính toán và thiết kế các khối:

a Khối cảm biến loadcell

 Thu nhận tín hiệu tín hiệu khối lượng

Sử dụng cảm biến loadcell 20kg YZC-113 để thu thập tín liệu khối lượng từ bồn cân

Trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến loadcell với tải trọng, hình dạng khác nhau như loadcell thanh, loadcell chữ Z, loadcell dạng đĩa với tải trọng từ 5kg, 10kg, 20kg cho tới 1 tấn nhưng do yêu cầu trộn thức ăn và phần cứng đã thi công nên sử dụng 2 cảm biến loadcell thanh 20kg YZC-113

 Khuếch đại tín hiệu khối lượng

Vì tín hiệu cho ra của loadcell là tầm Mili-Volt trong khi đó ngõ vào analog của PLC là từ 0-10V nên chúng ta cần có một bộ khuếch đại tín hiệu của loadcell lên 0-10V tuyến tính với ngõ vào của PLC

Kết nối loadcell với bộ khuếch đại tín hiệu loadcell:

Hình 3 2 Sơ đồ kết nối loadcell với mạch khuếch đại

b Khối thiết bị chấp hành

 Khối khí nén và xilanh

Hệ thống điều khiển khí nén sẽ thực hiện nhiệm vụ đóng mở các bồn nguyên liệu, bồn cân và cửa xả của bồn trộn Hệ thống sẽ gồm 2 phần chính là xi lanh và van điện từ

Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động.Xi lanh khí nén hay còn được gọi là pen khí nén là các thiết bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với

chuyển động, và được cung cấp bởi khí nén (lấy từ máy nén khí thông thường)

Hình 3 3 Xi lanh khí nén

Để thực hiện chức năng của mình, xi lanh khí nén truyền một lực bằng cách chuyển năng lượng tiềm năng của khí nén vào động năng Điều này đạt được bởi khí nén có khả năng nở rộng, không có đầu vào năng lượng bên ngoài, mà chính nó xảy

ra do áp lực được thiết lập bởi khí nén đang ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển Sự giãn nở không khí này làm cho piston di chuyển theo hướng mong muốn

Một khi được kích hoạt, không khí nén vào trong ống ở một đầu của piston và

do đó, truyền tải lực trên piston Do đó, piston sẽ di dời (di chuyển) bằng khí nén Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại xi lanh với kích thước và công dụng

khác nhau như xi lanh vuông, xi lanh tròn, xi lanh kẹp, xi lanh compact, xi lanh xoay, xi lanh trượt… với yêu cầu của đề tài nhóm quyết định chọn xi lanh tròn để sử

dụng [9]