Thiết kế và thi công dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC s7 1200 và cánh tay rotbot khí nén

Mặc khác, nhờ công nghệ thông tin và công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC.Điều đó có thể khẳng định chiến lược phát triển

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

DANH MỤC BẢNG VẼ 4

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 6

TỔNG QUAN 6

1.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG .6

1.1.1 Giới Thiệu Chung .6

1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa .9

1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay. 9 1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 13

1.2.1 Đặt Vấn Đề 13

1.2.2 Mục Tiêu Thiết Kế Hệ Thống .13

1.2.3 Phạm Vi Và Nội Dung Thiết Kế Hệ Thống .14

CHƯƠNG 2 15

CƠ SỞ LÍ THUYẾT 15

2.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ .15

2.2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .15

2.2.1 Hệ Thống Băng Tải .15

2.2.2 Phương Án Lựa Chọn Động Cơ .17

2.2.3 Phương Án Lựa Chọn Bộ Truyền Dẫn Động .19

2.2.4 Phương Án Lựa Chọn Cơ Cấu Đẩy Và Gắp Sản Phẩm .20

2.2.5 Phương Án Lựa Chọn Cảm Biến Sản Phẩm .21

2.2.6 Phương Án Lựa Chọn Cánh Tay Gắp Sản Phẩm .22

2.2.7 Phương Án Lựa Chọn Thiết Bị Trên Hệ Thống .24

2.2.8 Phương Án Lựa Chọn Điều Khiển Trên Hệ Thống .33

CHƯƠNG 3 37

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 37

3.1 THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ .37

3.1.1 Thiết Kế Bộ Truyền Xích 37

3.1.2 Thiết Kế Băng Tải 37

3.1.3 Thiết Kế Hệ Thống Cánh Tay 38

3.2 THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN 41

3.2.1 Sơ Đồ Của Hệ Thống 41

3.2.2 Chọn Thiết Bị Cho Hệ Thống 42

3.2.3 Sơ Đồ Đấu Nối Điện 42

3.2.4 Thiết Kế Chương Trình Điều Khiển Hệ Thống 43

CHƯƠNG 4 46

THI CÔNG HỆ THỐNG 46

4.1 GIỚI THIỆU 46

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 46

CHƯƠNG 5 50

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 50

5.1 KIỂM THỬ MÔ HÌNH 50

5.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 50

CHƯƠNG 6 54

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54

6.1 KẾT LUẬN 54

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 54

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 57

1 Chương Trình hệ thống 57

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất sữa tại nhà máy sữa VINAMILK 10Hình 1.2 Sử dụng cánh tay robot trong hàn cắt kim loại 10Hình 1.3 Hệ thống phân loại theo màu 11Hình 1.4 Hệ thống phân loại theo vật liệu 11

Hình 2.13 Kí hiệu van tiết lưu 29

Hình 2.15 Cảm biết hành trình xi lanh D-M9N 30Hình 2.16 Máy nén khí và bình trích khí nén 31Hình 2.17 Đầu nối nhanh và ống dẫn khí nén 32Hình 2.18 Thành phần cơ bản của PLC 33Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động của PLC 34

Hình 3.1 Sơ đồ bộ truyền đai 29

Hình 3.3 Sơ đồ cánh tay robot 31Hình 3.4 Sơ đồ khối của hệ thống 33Hình 3.5 Sơ đồ tổng thể của hệ thống 34Hình 3.6 Sơ đồ điện của hệ thống 35Hình 3.7 Sơ đồ grafcet của hệ thống 36Hình 4.1 Thi công phần băng tải 45Hình 4.2 Bề mặt ngoài tủ điện 46Hình 4.3 Phần bên trong tủ điện 47Hình 5.1 Mô hình tổng thể của hệ thống 49Hình 5.2 Mặt tủ điện sau khi hoàn thành

Hình 5.3 Cánh tay máy hoàn chỉnh

Hình 5.4 Giao diện giám sát hệ thống

DANH MỤC BẢNG VẼ

Bảng 1 Phân loại băng tải 17Bảng 2 Phân công địa chỉ vào ra 44Bảng 3 Bảng kết quả thực nghiệm 48

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự độnghóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động,linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ ) Mặc khác, nhờ công nghệ thông tin và công nghệ điện tử

đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC.Điều đó có thể khẳng định chiến lược phát triển toàn diện về khoa học và công nghệ,đồng thời từ đó có cái nhìn tổng quan hơn, bao quát hơn, hướng đến sự phát triển toándiện trong các lĩnh vực nhằm theo kịp sự phát triển của các nước trong khu vực Từ đó

áp dụng các biện pháp công nghệ, những thành quả đã đạt được ứng dụng vào trongphát triển công nghiệp một cách hiểu quả nhất [1]

Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩmlớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụngcông nghệ lập trình PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiểu quảcao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em sẽ giới

thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào “Thiết kế và chế tạo dây chuyền phân

loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-1200 và cánh tay robot khí nén”.

Mô hình của nhóm chúng em được xây dựng từ các mô hình tham khảo Vì kiếnthức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án của nhóm chúng em chưa thể

phát huy được hết ý tưởng vào trong mô hình “Thiết kế và chế tạo dây chuyền phân

loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-1200 và cánh tay robot khí nén”.

Rất phức tạp về cơ khí và rất khó để thực hiện Ở đây nhóm chúng em xin đưa ra một

mô hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả chỉ tương đối ổn định Rất mong

sự giúp đỡ của thầy cô giáo, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Trần Vi Đô đã hướng dẫn

chúng em thực hiện đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, Ngày 20 Tháng 12 Năm 2019.

Sinh viên thực hiện: Phạm Huy Hoàng

Trần Ngọc Luân

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1.1 Giới Thiệu Chung.

1.1.1.1 Đặt Vấn Đề.

Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, trong đóđiều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹthuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin Do đó chúng ta phải nắmbắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoahọc kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nóiriêng Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là sốlượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nânggắp phân loại sản phẩm [7] Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thìviệc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao

bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều ra cho ra năng suất thấp chưa đạthiểu quả cao Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiếnthức mà chúng em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiềulần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao Nên chúng em quyết định thiết kế

và thi công mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi vớithực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thướctương đối chính xác và nó thật sự có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xãhội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới

Tự động hóa là dùng để chỉ một công việc được thực hiện mà không có sự giúp

đỡ của bất kỳ sự can thiệp trực tiếp của con người Tự động hóa có nghĩa là thực hiệnmột nhiệm vụ đặc biệt với sự giúp đỡ của mạch điện truyền truyền động điện[14] Tựđộng hóa đã luôn luôn chứng tỏ là một ý tưởng có hiệu quả đối với hầu hết các nghànhcông nghiệp và các công ty, mà đối phó với sản xuất, vốn và hàng hóa tiêu dùng Bất

kỳ loại hình sản xuất sẵn sàng tạo ra điều kiện thuận lợi bằng cách tự động hóa

Hệ thống tự động hóa là một hệ thống có cả điện – điện tử và cơ khí Ví dụ điềukhiển băng tải phân loại sản phẩm thì có 2 phần đó là phần cơ khí và phần điện Phần

cơ khí gồm có băng tải, cánh tay còn phần điện là toàn bộ hệ thống như cấp điện chođộng cơ hoạt động, cấp điện cho role đóng mở các van khí.

Như vậy, tự động hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con ngườikhi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năngsuất lao động Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo cácquy luật kinh tế Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác địnhnhu cầu phát triển tự động hóa Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh được nếugiá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại mà có tính năng tương đương vớicác hãng khác Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tượng nhưlạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộccông nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thànhsản phẩm Mặc khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phứctạp của quá trình gia công Khối lượng các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp

sẽ giảm nhiều Chi phí cho đào tạo nhân công và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bịcũng tăng theo Đây là động lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Cácquá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, vềchất lượng gia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành và quản

lý sản xuất Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên.Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc củacông nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán,khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và lao động chân tay

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sảnxuất hiện đại Với các loại sản phẩm có số lượng lớn như đinh, bóng đèn điện thìkhông thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lượng yêu cầu với

số lượng nhỏ nhất

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoánđổi sản xuất Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạo hoàn toàn bởi một nhàsản xuất Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phậnriêng lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể Các sản

phẩm phức tạp như ôtô, máy bay… nếu chế tạo theo phương thức trên sẽ có rất nhiều

ưu điểm Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn với các sản phẩm của mình Việc nghiêncứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chấtlượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn Sản xuất của các nhà thầu có điều kiện chuyểnthành sản xuất hàng khối Do một nhà thầu tham gia vào quá trình sản xuất một sảnphẩm phức tạp nào đó có thể đóng vai trò như một nhà cung cấp cho nhiều hãng khácnhau, nên khả năng tiêu chuẩn hóa sản phẩm là rất cao Điều này cho phép ứng dụngnguyên tắc hoán đổi một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới sự hình thành dạng sảnxuất hàng khối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng ít Tuy nhiên, cũng khôngnên quá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá Không có tiêu chuẩn hóa trong sảnxuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhất định, làm tăngtiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứ không thể làmcho các quá trình này không thể thực hiện được Có thể nói tự động hóa giữ một vai tròquan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ có nền sản xuất tự động hóamới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ và đặc tính không hoặc ít thay đổi với

số lượng lớn một cách hiệu quả nhất[14]

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trong quá trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp như tàu biển, giàn khoan dầu và các sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng rất lớn khác, số lượng sẽ rất ít Thời gian chế tạo kéo dài

từ vài tháng đến vài năm Khối lượng lao động rất lớn Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tự động cao cấp là không hiệu quả và không nên Mặt khác các sản phẩm như bóng đèn điện, ôtô, các loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trường lớn, nhưng lại được rất nhiều hãng chế tạo Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng của một đơn vị sản phẩm là rất bé Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn trên các dây chuyền tự động, năng suất cao mới có thể làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu quả kinh tế cao Sử dụng các quá trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trong những trường hợp này là rất cần thiết Chính yếu tố này là một tác nhân tốt kích thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh tế thị trường Cạnh tranh sẽ loại bỏ các nhà sản xuất chế tạo

ra các sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao Cạnh tranh bắt buộc các nhà sản xuất phảicải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻ hơn Có rất nhiều ví dụ về các nhà sản xuất

không có khả năng hoặc không muốn cải tiến công nghệ và áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại trong thị trường[3].

1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa.

Dây chuyền sản xuất tự động có những đặc điểm sau:

+ Là hệ thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định với sản lượng lớn

+ Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quy trình công nghệ đã định, chỉ cần người theo dõi và kiểm tra

+ Nguyên liệu hay bán thành phần lần lượt dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị trígia công này đến vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nào đó

Theo lịch sử phát triển tự động hóa thì các dây chuyền tự động đã có trong thực

tế là:

+ Dây chuyền các máy vạn năng cải tiến

+ Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng

+ Dây chuyền gồm các máy tổ hợp

+ Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa

+ Dây chuyền gồm các máy CNC

1.1.2.2 Cơ Cấu Vận Chuyển Phôi Trên Băng Chuyền.

Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công, người ta thường dùng các cơ cấu sau:

+ Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy

+ Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy

+ Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp

+ Cơ cấu đẩy thủy lực

+ Băng tải, tải xích

1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay.

1.1.3.1 Một Số Ví Dụ Về Sản Xuất Tự Động Hiện Nay.

1.1.3.1.1 Hệ Thống Sản Xuất Sữa.

Hình 1.1 – Dây chuyền sản xuất sữa tại nhà máy sữa VINAMILK

VINAMILK hiện nay đang sở hữu dây chuyền sản xuất hiện đại nhất Việt Nam.

Toàn bộ dây chuyền máy móc thiết bị của công ty đều dựa trên công nghệ tiên tiến củacác nước trên thế giới mà không ngừng được nâng cao chất lượng, đảm bảo cung cấp

đủ cho thị trường trong nước và cả nước ngoài

1.1.3.1.2 Hệ Thống Hàn, Cắt Tự Động.

Hình 1.2 – Sử dụng cánh tay robot trong hàn cắt kim loại.

Dây chuyền sản xuất tự động trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ

tự động hóa ngày càng cao, năng suất làm việc chất lượng sản phẩm ngày càng đượcnâng lên, vai trò công nhân ngày càng được thay thế bởi máy móc Do đó hiệu quả làmviệc tăng đáng kể

1.1.3.2 Một Số Ví Dụ Về Mô Hình Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay.

1.1.3.2.1 Hệ Thống Phân Loại Theo Màu.

Hình 1.3 – Hệ thống phân loại theo màu.

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt các sản phẩm có

màu sắc khác nhau

Nhận xét: Hệ thống có khả năng phát hiện màu sắc nên thuận lợi cho việc phân

biệt các sản phẩm có màu sắc khác nhau

Ứng dụng: Được ứng dụng rộng rãi vào các dây chuyền phân loại sản phẩm

theo màu sắc trong thực tế để tăng khả năng phân loại được nhiều loại sản phẩm với

màu sắc khác nhau như phân loại thuốc

1.1.3.2.2 Hệ Thống Phân Loại Theo Vật Liệu.

Hình 1.4 – Hệ thống phân loại theo vật liệu.

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến từ trường để phát hiện các vật thể có

tính kim loại hay không (đồng, thép và sắt )

Nhận xét: Hệ thống có khả năng phân biệt được tính chất của sản phẩm, ngay

cả khi sản phẩm đóng gói nên việc phân loại sản phẩm dễ thực hiện.

Ứng dụng: Hệ thống được ứng dụng vào thực tế để phân loại các hộp chứa gia

vị, phân loại vật liệu

KẾT LUẬN: Tự động hóa trong sản xuất mang lại hiểu quả cao, năng suất chất lượng

sản phẩm được tăng lên, giá thành sản phẩm được giảm, lao động cơ bắp của conngười dần được thay thế Quá trình sản xuất được vận hành một cách tự động theo mộttrình tự nhất định, nhờ đó đẩy mạnh được chuyên môn hóa trong sản xuất góp phầnđưa đất nước phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong tương lai

Hệ thống phân loại sản phẩm rất đa dạng, được ứng dụng rộng rãi trong thực tếmang lại hiểu quả cao như hệ thống phân loại màu sắc, vật liệu Các hệ thống nàyngày càng được cải tiến, đáp ứng được nhu cầu của con người

Từ những vấn đề đó, chúng em đã hướng đến đề tài “Thiết kế và chế tạo dây

chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-1200 và cánh tay robot khí nén” Đề tài này sẽ hướng đến việc tính toán các thông sô quan trọng của

hệ thống như tốc độ, khối lượng, tải trọng Với đề tài tài này, nhóm tin tưởng rằng

với những kết quả có được từ việc tìm hiểu và tính toán trong bài luận văn này sẽ là bước đệm quan trọng cho việc phát triển nhiều hơn nữa những ý tưởng trong tương lai

về tính toán và thiết kế các loại robot công nghiệp

Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do vốn kiến thức còn hạn chế cũng như thời giancòn hạn chế nên sẽ không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm trong quá trình tínhtoán cũng như thi công công mô hình, rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiếncủa quí Thầy Cô cũng như các bạn!

1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO

CHIỀU CAO.

1.2.1 Đặt Vấn Đề.

Ngày nay tự động hóa trong điều khiển sản xuất dần đi sâu vào từng ngõ ngách,vào trong các khâu của quá trình sản xuất Một trong những ứng dụng đó là công nghệphân loại sản phẩm theo chiều cao

Bên cạnh các công nghệ phân loại sản phẩm như màu sắc, tính chất vật liệu,theo kích thước Dần được tự động hóa theo một dây chuyền hiện đại nhằm đạt đượcnhững mục đích sau:

+ Nâng cao độ chính xác và năng suất lao động

+ Giảm sự nặng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian

+ Giảm được chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm

Trước những yêu cầu thực tế đó, chúng em đã chọn và làm đề “Thiết kế và chế

tạo dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-1200 và cánh tay robot khí nén” Trong việc thiết kế và chế tạo, tự động hóa được thể hiện qua 2

quá trình sau:

+ Tự động hóa phân loại được sản phẩm có kích thước khác nhau

+Tự hóa hóa trong khâu nhận biết vật có kích thước khác nhau để đưa vào ngăn

chứa đúng với ngăn chứa sản phẩm đó

Đảm bảo an toàn lao động và thay thế tốt cho công nhân

1.2.2.3 Yêu Cầu Của Hệ Thống.

+ Có kích thước phù hợp, không gian làm việc hiệu quả

+ Hệ thống dễ điều khiển và làm việc tin cậy

+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình hoạt động.

+ Thiết bị sử dụng phải có độ bền và tuổi thọ lớn

+ Hệ thống cảm biến hoạt động chính xác, có khả năng cải tiến công nghệ.+ Vốn đầu tư phù hợp, chi phí vận hành thấp, phải mang tính thẩm mỹ

1.2.3 Phạm Vi Và Nội Dung Thiết Kế Hệ Thống.

1.2.3.1 Phạm Vi Thiết Kế.

Dựa vào những môn học cơ sở chuyên nghành như: Khí cụ điện, máy điện,truyền động điện, điều khiển logic PLC Trên tình hình thực tế hiện nay, đưa ra cácphương pháp thiết kế trên lý thuyết, ta chọn phương pháp có hiệu quả nhất Đưa ra cácphương án khác nhau, thiết lập phương án thích hợp để giải quyết một số vấn đề vàmang lại hiệu quả trong tương lai[13]

1.2.3.2 Nội Dung Thiết Kế.

+ Sản phẩm có kích thước thay đổi được chia làm hai loại: Cao và thấp =>Dùng để phân loại theo chiều cao

+ Tính toán và lựa chọn các cơ cấu, thiết kế kết cấu và xây dựng mô hình.+ Xây dựng lưu đồ giải thuật thiết kế lập trình sử dụng trên PLC

+ Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành

1.2.3.3 Dự Kiến Kết Quả Đạt Được.

Thiết kế hệ thống mô hình

những nguyên lý đặt ra theo yêu cầ

phân loại sản phẩm theo chiều cao hoạt động theo usau:

+ Sản phẩm cần phân loại được đẩy bằng xi lanh vào băng tải

+Khi băng tải hoạt động sẽ đưa vật đi qua buồng phân loại sản phẩm theo chiều

cao của vật, tại đây cảm biến quang phát hiện chiều cao của sản phẩm và trả tín hiệu vềcho hệ thống điều khiển PLC

+ Cùng lúc này, băng tải dừng để cho xi lanh cấp phôi cho lần tiếp theo và đợi cánh tay gắp sản phẩm

+ Tại đây, cánh tay gắp sản phẩm và đưa vào khay chứa sản phẩm tương ứng vàtrở lại vị trí cũ đợi sản phẩm tiếp theo

+ Quá trình sẽ được lặp đi lặp lại nhiều lần như vậy đến khi ngắt điện hoặc khi không còn sản phẩm thì hệ thống tự động dừng

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ.

Trải qua quá trình tìm hiểu trên sách vở, internet và thực tế Chúng em đã quyết

định thiết kế “Thiết kế và chế tạo dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-1200 và cánh tay robot khí nén” như sau:

+ Thiết kế băng chuyền vận chuyển sản phẩm

+ Thiết kế ngăn chứa sản phẩm

+ Thiết kế các cảm biến để phát hiện sản phẩm

+ Thiết kế cánh tay robot để gắp sản phẩm đặt vào thùng sản phẩm

+ Thiết kế hệ thống điều khiển

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạthoặc một số sản phẩm khác Trong một số nghành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thựcphẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoànthành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sảnphẩm không dùng được[8]

2.2.1.2 Ưu Điểm Về 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 với nằm nghiêng Vốn đầu tưkhông lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việctin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớnlắm

Tuy vậy phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế do tốc độ dốc cho phép củabăng tải không cao và không đi theo đường cong được

2.2.1.3 Cấu Tạo Chung Về Băng Tải.

Hình 2.2 – Cấu Tạo Băng tải.

Trong đó:

+ 1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật

+ 2 Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo

+ 3 Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

+ 4 Hệ thống đỡ làm bộ phận trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc

2.2.1.4 Các Loại Băng Tải Và Phương Án Lựa Chọn.

2.2.1.4.1 Phân Loại.

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.

Loại Băng Tải Trọng Tải Phạm Vi Ứng Dụng

Băng tải dây đai < 50 kg Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên công

hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ

và lắp ráp

Băng tải lá 25 – 125 kg Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong gia công

chuẩn bị phôi và trong lắp ráp

Băng tải thanh đẩy 50 – 250 kg Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ phận

trên khoảng cách >50m

Băng tải con lăn 30 – 500 kg Vận chuyển chi tiết trên các vệ tinh giữa các

nguyên công với khoảng cách <50m

Bảng 1 – Phân loại băng tải

2.2.1.4.2 Phương Án Lựa Chọn.

Trong hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, băng chuyền có nhiệm vụcung cấp sản phẩm để phân loại Do yêu cầu là sản phẩm và thùng ở dạng rời rạc nên

ta chọn phương án dùng băng tải đai là phù hợp với yêu cầu đặt ra

Ưu điểm khi dùng băng tải đai trong hệ thống:

+ Sản phẩm được dẫn trực tiếp trên băng tải

+ Tải trọng của băng tải không cần lớn

+ Thiết kế dễ dàng, dễ thi công

+ Vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ

2.2.2 Phương Án Lựa Chọn Động Cơ.

Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC Ta có thể chọn động cơ theo các phương án sau:

A Động cơ DC.

Hình 2.3 – Động cơ DC KM3448A.

Ưu điểm: + Giá thành rẻ.

+ Dễ điều khiển

+ Moment xoắn lớn

Nhược điểm: + Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp.

+ Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác

B Động cơ bước.

Hình 2.4 – Động cơ bước.

Ưu điểm: + Điều khiển vị trí tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi

+ Thường sử dụng trong các loại máy CNC

Nhược điểm: + Giá thành cao.

+ Momen xoắn nhỏ

KẾT LUẬN: Với yêu cầu của băng tải là không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhỏ,

giá thành rẻ, dễ điều khiển ta chọn động cơ điện một chiều để dẫn động cho băng tải

Động cơ được chọn yêu cầu phải có moment lớn do yêu cầu làm của băng tải có tảitrọng Và băng tải chuyển động với vận tốc nhỏ nên ta chọn động cơ có tốc độ thấpnhưng phải đảm bảo yêu cầu về tốc độ cũng như tải Vì thế chọn động cơ KM-3448A

là thích hợp nhất (Hình 2.3) Động cơ KM-3448A được thiết kế tích hợp bộ giảm tốc

bên trong nên có thể điều khiển tải trọng khá lớn

Động cơ có các thông số như sau:

2.2.3 Phương Án Lựa Chọn Bộ Truyền Dẫn Động.

Các loại bộ truyền dẫn cơ khí thường gặp như sau:

KẾT LUẬN: Với yêu cầu của đề tài, ta chọn bộ truyền xích để truyền động kéo cho

băng tải bởi vì bộ truyền xích có những ưu điểm sau:

+ Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, không có hiện tượngtrượt

+ Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

+ Nhờ vào tính chất không đàn hồi của xích nên tránh được dao động sinh ra dotải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu

+Bộ truyền xích công suất nhờ vào sợ ăn khớp của xích và đĩa nhông, do đó góc

ôm không có vị trí quan trọng như bộ truyền đai và do đó có thê truyền công suất và chuyển dộng cho nhiều bộ xích đồng dẫn

+ Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bô truyền đai nếu cùng công suất và cùng sốvòng quay.

Nhược điểm: + Do sự phân bố của các điểm bố trí xích – nhánh xích trên hệ

thống truyền động xích với đĩa xích không theo đường tròn nên khi vào khớp và rakhớp các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị mòn gây nên tải trọngphụ thụ động

+ Tỷ số truyền tức thời thay đổi nên vận tốc tức thời của xích và bánh xích bị dẫn thay đổi

+ Cần phải bôi trơn thường xuyên bằng dầu, mỡ và có bộ phận điều

chỉnh xích

+ Ồn khi làm việc

Hình 2.5 – Bộ truyền xích.

2.2.4 Phương Án Lựa Chọn Cơ Cấu Đẩy Và Gắp Sản Phẩm.

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi năng lượng khí nén thành năng lượng

cơ học Cơ cấu chấp hành có thể thực hiện chuyển động thẳng (Xilanh) hoặc chuyểnđộng quay (Động cơ khí nén)

Đề thiết kế cơ cấu đẩy và gắp sản phẩm ta có thể sử dụng các phương án sau:

A Dùng động cơ.

Ưu điểm:+ Giá thành rẻ

+ An toàn khi sử dụng

+ Thời gian trể nhỏ.

+ Mức độ thất thoát năng lượng không đáng kể

+ Tuổi thọ không cao do bị mài mòn

+ Kích thước hơi bị cồng kềnh

B Dùng pittong khí nén.

Ưu điểm:+ Tuổi thọ cao, chịu quá tải tốt.

+ Ít tiêu hao ma sát khi chuyển động

+Êm ái, cơ cấu chấp hành nhẹ nhàng, ít giật cục gây ấn suất động

+ Thiết kế đảo chiều dễ dàng, chịu quá tải tốt

Nhược điểm: + Có thời gian trể lớn hơn cơ khí Chế tạo đòi hỏi chính xác cao.

+ Giá thành cao, chế tạo đòi hỏi chính xác cao

+ Mức độ an toàn không cao khi vận hành

+ Hiệu suất không cao do sự rò rỉ khí, mất mát từ ống dẫn khí

Hình 2.6 – Pittong khí nén.

KẾT LUẬN: Phân tích những phương án đó, chúng em chọn phương án sử dụng

pittong khí nén để đưa vào hệ thống để tạo sự linh hoạt trong điều khiển, đáp ứng yêu

cầu đặt ra

2.2.5 Phương Án Lựa Chọn Cảm Biến Sản Phẩm.

Có rất nhiều loại cảm biến có thể ứng dụng để phân loại sản phẩm theo chiều caonhư cảm biến điện dung, điện cảm và cảm biến quang Ở đây sản phẩm có kích thước

khá lớn nên việc chọn các loại cảm biến tiệm cận thì độ chính xác không cao, chính vìvậy ta chọn cảm biến quang là thích hợp nhất trong trường hợp này.

Hình 2.7 – Cảm biến quang thu phát chung.

Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phầnthu Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vìánh sáng hồng ngoại có đặc điểm là ít bị nhiễu so với các loại ánh sáng khác Hai bộphận phát và thu hoạt động với cùng tần số

Ưu điểm: + Không cần tiếp xúc với sản phẩm

+ Có thể phát hiện ở vật khoảng cách xa

+ Không bị hao mòn, có tuổi thọ cao

+ Có thời gian đáp ứng nhanh

+ Dễ bị cháy khi cấp nhầm điện áp

Cảm biến quang E3F-DS10C4 có những thông số sau:

+ Điện áp hoạt động 10 – 30 V

+ Gồm có 3 dây: Nâu, xanh và đen

+ Khoảng cách phát hiện tối đa L = 30cm và có thể điều chỉnh

2.2.6 Phương Án Lựa Chọn Cánh Tay Gắp Sản Phẩm.

Trong mô hình này cánh tay gắp có vai trò rất quan trọng Nó thực hiện nhiệm

vụ gắp các sản phẩm có kích thước khác nhau và đặt vào các vị trí khác nhau Cánh taygắp là phần chịu tải trọng lớn nhất trong mô hình cơ khí, khung cánh tay phải chịu lực,chịu tải trọng va đập nếu có sự cố xảy ra, chịu tải trọng của thanh trượt ổ bi khi hoạtđộng ở chế độ làm việc bình thường, giúp cho làm việc ổn định hiểu quả hơn và đảmbảo yêu cầu về thẩm mỹ của robot

Do đó cánh tay gắp phải được thiết kế đảm bảo một số yêu cầu về mặt kỹ thuật như sau:

+ Cánh tay gắp phải được thiết kế một cách chắc chắn, có độ chính xác cao.+ Hệ thống nâng hạ, gắp sản phẩm phải có lực đủ lớn

+ Cánh tay không bị ngã hay lệch trong khi di chuyển

+ Đảm bảo về mặt yêu cầu thẩm mỹ

A Pittong.

Cơ cấu đẩy đòi hỏi lực tác dụng phải lớn và không bị trượt trong quá trình đẩy

và gắp sản phẩm Chính vì vậy ta chọn pittong có đặc điểm như trên để tiện trong quá trình lắp ráp và giảm chi phí

B Vòng bi bạc đạn.

Nguyên lý của bạc đạn: Khi một vật thể chuyển động, một lực chống lại hoạtđộng đó được sinh ra, được gọi là lực ma sát Lực ma sát sinh ra khi hai vật thể tiếpxúc với nhau và trở nên lớn hơn tương ứng với tỉ trọng của từng vật thể Khi viên bihoặc con lăn được đặt dưới vật thể, lực ma sát trở nên nhỏ hơn (đòi hỏi làm việc íthơn) Đó là nguyên lý của bạc đạn (vòng bi)

Vòng bi là một bộ phận của máy móc được thiết kế với nhiệm vụ:

+ Giảm ma sát

+ Chịu tải

+ Định vị chi tiết quay

Một vòng bi thường có 5 thành phần chính, bao gồm: Vòng trong, vòng ngoài,con lăn, vòng cách và phớt

Con lăn: Có nhiều dạng của con lăn, ứng với mỗi dạng này sẽ có cách gọi vòng

bi khác nhau, như là: Con lăn cầu (vòng bi cầu), con lăn trụ (vòng bi trụ), con lăn tangtrống (vòng bi tang trống), con lăn hình côn (vòng bi côn) hay con lăn hình kim (vòng

bi kim)

Vòng cách: Thường có 3 loại là vòng cách bằng thép, bằng đồng và bằng nhựa.Mỗi loại vòng cách có những ưu nhược điểm khác nhau, tùy vào ứng dụng cụ thểngười dùng sẽ chọn loại vòng cách phù hợp

Phớt: Có nhiều loại vòng bi được trang bị thêm phớt (bi cầu, tang trống, kim )với mục đích giữ mỡ và chắn bụi Tùy từng ứng dụng mà phớt được làm bằng sắt hoặcnhựa

Dựa vào chức năng kết hợp các vòng bi với trục đỡ giúp cánh tay chuyển độngtịnh tiến lên xuống, nâng hạ một cách dễ dàng Vòng bi còn được thiết kế nằm nganggiúp cánh tay chuyển động tịnh tiến vào ra để gắp và thả sản phẩm vào đúng vị trí yêucầu trong hệ thống.

Hình 2.8 – Vòng bi bạc đạn.

2.2.7 Phương Án Lựa Chọn Thiết Bị Trên Hệ Thống.

CB hay còn gọi là aptomat chống giật, CB là tên viết tắt của từ Circuit Breaker,

CB là thiết bị có chức năng được dùng để đóng ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải,ngắn mạch, sụt áp…của hệ thống và các thiết bị điện trong mạch điện

Hình 2.9– Cấu tạo của CB.

CB được cấu tạo bởi các bộ phận: tiếp điểm, hồ dập quang điện, cơ cấu truyềnđộng cắt CB, móc bảo vệ

Tiếp điểm: CB thường có cấu tạo 2 cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang)hoặc được thiết kế 3 cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ hồ dập quang).Tiếp điểm hoạt động như sau: khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếpđiểm phụ và cuối cùng là tiếp điểm chính, khi ngắt mạch điện thì tiếp điểm hoạtđộng ngược lại, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang điện.

Hộp dập hồ quang: CB hộp dập hồ quang thường sử dụng hai kiểu thiết bị dập hồquang: kiểu nửa kín và kiểu hở Kiểu nửa kín của CB thường được đặt trong vỏ kíncủa CB và có lỗ thoát khí được dùng cho dòng điện có giới hạn không quá 50KA Cònđối với loại kiểu hở thì dòng điện lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn hơn 1000V

Truyền động cắt CB có 2 cách: bằng tay và bằng cơ điện Đối với loại truyềnđộng cắt CB có dòng điện điện mức không lớn 600A Điều khiến bằng điện từ códòng điện lớn hơn 1000A

Móc bảo vệ của CB có chức năng bảo vệ thiết bị điện không bị quá tải và ngắnmạch, dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng củađối tượng cần bảo vệ Móc bảo vệ bao gồm: móc kiểu điện từ, móc kiểu rơle nhiệt.Tùy vào điều kiện lắp đặt mà móc bảo vệ được sử dụng cho dòng điện khác nhau.Nguyên lý hoạt động: Dòng điện đi ra ở dây nóng và quay về ở dây mát làngược chiều nhau Nếu trong trường hợp 2 dòng điện này bằng nhau thì 2 từ trường

sẽ biến thiên và bị triệt tiêu làm điện áp ra của cuộn thứ cấp cũng bị biến dòngthành 0 Lúc này nếu điện áp qua 2 dây bị dò, dòng điện trên 2 dây khác nhau và từtrường sẽ sinh ra biến thiên trong cuộn dây khác nhau làm xuất hiện dòng điện cảmứng trên cuộn dây

Khi xảy ra sự cố về điện thì cần ngắt toàn bộ hệ thống điện Và việc này rất cầnđến một thiết bị giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống

B Rơle trung gian.

Trong hệ thống điện tự động hóa thì rơle là một thiết bị không thể thiếu Rơleđược dùng để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động thông qua tín hiệu đầu vào nhận từthiết bị điều khiển Ngoài ra rơle còn dùng để đảo cực tính của dòng điện một chiều

Vì vậy ứng dụng thực tế của rơle rất rộng rãi trong các hệ thống tự động [3]

Rơ le trung gian hay còn gọi là rơle kiếng Đơn giản nó là một thiết bị trung gian

sử dụng trong việc linh động kích giảm nguồn nhằm phù hợp với nguồn cần đóng ngắtthiết bị Có nghĩa là loại relay này khi nhận được các tín hiệu PNP, NPN hoặc các tín

hiệu relay output ra từ bộ điều khiển Nó sẽ lập tức output ra 1 relay khác có dòng điện

áp cao hơn để điều khiển thiết bị

Hình 2.9a – Relay OMRON 8C-24VDC.

Hình 2.9b – Relay OMRON 8C-24VDC.

Khi chưa có nguồn: + Chân 1,5 là chân nối với nguồn điện (12-24-220V tùy loại

relay)

+ Chân 3,4 và 7,8 là tiếp điểm thường mở

+ Chân 2,4 và 6,8 là tiếp điểm thường đóng

Khi có nguồn: + Chân 3,4 và 7,8 trở thành tiếp điểm thường đóng

+ Chân 2,4 và 6,8 trở thành tiếp điểm thường mở

C Van đảo chiều (Van khí nén 5/2).

Van điện từ (Solenoid Valve) đây là tên gọi chung của van, vì chiếc van hoạtđộng chủ yêu dựa vào cuộn hút điện từ (cuộn coil van điện từ) chúng kích hoạt và điềukhiển chiếc van hoạt động.

Khi cuộn coil điện từ được cấp điện, từ trường được tạo ra và tác động trực tiếplên piston của thân van làm cho piston di chuyển, tùy thuộc vào thiết kế của van thìpiston sẽ đóng hoặc mở và khi ngưng cấp điện vào cuộn hút điện từ thì piston sẽ trở vềtrạng thái ban đầu

Loại van 5/2 này rất thông dụng nên nó cũng có rất nhiều tên gọi khác nhau nhưvan điện từ 5/2, van solenoid 5/2, van khí nén 5/2, van điện từ 5 cửa 2 vị trí là loại vandùng để điều khiển xi lanh khí nén hay ben hơi khí nén (loại xi lanh khí nén 2 chiều,loại tác động kép)

Thường thì loại này có áp suất từ 1,5 ~ 8kg/cm2 (có loại sử dụng piston thép thì

áp suất sẽ cao hơn lên tới 10kg/cm2)

Điện áp cung cấp: DC12V, DC24V, AC110V, AC220V…

Hai vị trí: Chỉ điều khiển được xi lanh đi 2 vị trí đó là vị trí đi hết hành trình và

vị trí về hết hành trình

Gồm có 5 cổng:

+ Một cổng đưa áp suất vào, đây là cổng chúng ta đưa áp suất từ máy nén khívào, thường có ký hiệu là (P) hoặc (1) … (tùy theo từng hãng sản xuất mà nó có kýhiệu riêng của nó), cổng này thường nằm ở giữa 2 cổng xả là (R) và (S)

+ Hai cổng này kết nối vào 2 cổng của xi lanh giúp xi lanh hoạt động, 1 cổng kíchhoạt xi lanh thụt ra và 1 cổng điều khiển xi lanh rút về, thường 2 cổng này có ký hiệu là

(A), (B) hoặc (2), (4) … (tùy theo từng hãng sản xuất mà nó có ký hiệu riêng của nó)

2 cổng này thường nằm ở gần nhau, hình ảnh bên dưới sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn vềchiếc van

+ Hai cổng còn loại là 2 cổng xả, áp suất (hơi) trong xi lanh được xả ra ngoài thôngqua 2 cổng này, 2 cổng này thường có ký hiệu là (R), (S) hoặc (R1), (R2) hay (3),

(5) hay (EA), (EB)… (tùy theo từng hãng sản xuất mà nó có ký hiệu riêng của nó), 2 cổng này thường nằm gần cổng (P)

Hình 2.10 – Van khí nén 5/2 Hình 2.11 – Kí hiệu của van đảo chiều Nguyên lý

hoạt động: Khi chưa cấp khí cào cửa điều khiển 14, dưới tác dụng của

lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc đó cửa sổ 1 thông với cửa sổ 2 và cửa 4thông với cửa 5, cửa số 3 bị chặn Khi ta cấp khí vào cửa điều khiển 14 van 5/2 đảotrạng thái làm cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5 bị chặn

Cơ cấu hoạt động của cánh tay đòi hỏi phải đáp ứng chuyển đổi cơ khí 2 chiềunên nhóm đã chọn van đảo chiều 5/2 loại 24VDC

D Nút nhấn.

Hình 2.14 – Nút nhấn.

Nút nhấn hay còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ dùng để chuyển đổi,đóng cắt từ xa các thiết bị điện có công suất nhỏ với điện áp một chiều lên đến 440V và

xoay chiều lên đến 500V Nút nhấn dùng để khởi động, đảo chiều quay động cơ điệnbằng cách đóng ngắt cuộn dây của contactor nối cho động cơ.

Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở và thườngđóng và có vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khikhông tác còn tác động, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu [15]

Để điều khiển hệ thống hoạt động phù hợp với PLC đã chọn, nhóm chọn nútnhấn có tiếp điểm thường hở, nguồn sử dụng 24VDC

E Nút nhấn dừng khẩn cấp.

Nút nhấn dừng khẩn cấp (Emergency Stop Button) là loại nút nhấn được sử dụng

dừng máy trong các trường hợp khẩn cấp, nhờ thiết kế đầu nút lớn, trong trường hợpkhẩn cấp có thể tác động dễ dàng, khi bị tác động thì nút nhấn khẩn cấp duy trì trạngthái, muốn trở lại ban đầu thì phải xoay nút nhấn [4]

Thông thường tiếp điểm sử dụng là tiếp điểm thường đóng, có nghĩa là lúc nàođiện cũng qua tiếp điểm để cho máy hoạt động Khi được tác động thì sẽ ngắt điện ra.Nút nhấn khẩn cấp được sử dụng nhiều trên các dây chuyền máy móc và được mắc nốitiếp với nhau, đặt nhiều vị trí trên dây chuyền máy để chổ nào cũng có thể ngừng máytrong trường hợp khẩn cấp

Hình 2.15 – 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 phi

30 mm Ngoài ra đầu nút được thiết kế kín nước đạt tiêu chuẩn IP65, đủ để sử dụngtrong môi 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 độ hoạt động -20-70 độ C, tiếp điểm bằng đồng

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

+ Lối vào điện kiểu In-line (bên trong cảm biến)

+ Loại dây điện (Wirring type): 3 dây

+ Tín hiệu đầu ra (Output type): không có

+ Tải áp dụng: 24 VDC relay, PLC

+ Nguồn cấp điện: không có

+ Điện năng tiêu hao: không có.

+ Điện năng: 24VDC (10 tới 28 VDC)

+ Dòng điện: từ 2.5 tới 40mA

+ Điện năng sụt giảm: 4V hoặc ít hơn

+ Dòng điện tiêu hao: 0.8 mA hoặc ít hơn

+ Đèn báo hiệu: đèn led đỏ sẽ sáng lên khi nhận tín hiệu

+ Tiêu chuẩn: CE marking (dấu CE), tiêu chuẩn về môi trường RoHS

Nhận biết hành trình hoạt động của xi lanh thực hiện đóng mở các cơ cấu

cơ khí nên nhóm quyết định chọn cảm biến D-M9N loại NPN, 3 dây, nguồn cấp24VDC thích hợp với DI của PLC

G Máy nén khí và bình trích chứa khí nén.

Hình 2.16 – Máy nén khí và bình trích khí nén.

Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơđiện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệtnăng

Phân loại:

- Theo áp suất:

+ Máy nén khí áp suất thấp p <= 15 bar

+ Máy nén khí áp suất cao p>= 15 bar

+ Máy nén khí áp suất rất cao p>= 300 bar

- Theo nguyên lý hoạt động:

+ Máy nén khí theo nguyên lý trao đổi thể tích: Máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít.+ Máy nén khí tuabin: Máy nén khi ly tâm và máy nén khí theo chiều trục Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phậnlưu trữ để sử dụng Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén

từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước Kích thước bìnhtrích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công suất tiêu thụ của cácthiết bị sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng:

ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn

H Mạng đường ống dẫn khí nén

Hình 2.17 – Đầu nối nhanh và ống dẫn khí nén.

Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí đếnbình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành.Các hệ thống đường ống được phân nhánh và nối với nhau thông qua các đầunối nhanh

I Van tiết lưu.

Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa là thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành

Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện