Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ

✓ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện - điều khiển, điện – khí nén, ứng dụng lập trình PLC vào điều khiển tự động dây chuyền ✓ Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm cơ khí, điện, điều khi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH

Sinh viên thực hiện: BÙI CÔNG BẢO

PHAN NHẬT HẠ

Đà Nẵng, 2019

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ

Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo - 101150156 - 15CDT1

Phan Nhật Hạ - 101150206 - 15CDT2

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài:

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển khá nhanh trong thời gian gần đây, tuy nhiên lại vấp phải sự cạnh tranh to lớn từ ô tô ngoại nhập Vì vậy, để có thể sản xuất các dòng xe có tỉ lệ nội địa hóa cao với chất lượng tốt, giá cả phù hợp với khả năng chi trả của người dân và cạnh tranh trong thị trường khu vực, thế giới, THACO Chu Lai, với tầm nhìn trở thành trung tâm sản xuất ô tô và công nghiệp hỗ trợ lớn nhất Việt Nam,

đã tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất và lắp ráp xe tải mới với các công nghệ tiên tiến thay thế cho nhà máy cũ đã hoạt động từ năm 2003

Nhằm nâng cao hiệu quả và năng suất hoạt động, nhà máy THACO Tải mới hướng đến tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất, từ các công đoạn sơn, hàn cho đến lắp ráp Nhận thấy các khó khăn do việc vận chuyển lốp bằng xe nâng từ bên ngoài nhà máy (lốp lớn và nặng, lối đi nhiều vật cản, tốn nhiều thời gian…), việc thi công dây chuyền cấp lốp tự động ở xưởng lắp ráp là thực sự cần thiết

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

✓ Nghiên cứu hệ thống cơ khí, đặc điểm động học và động lực học của băng tải con lăn sử dụng bộ truyền xích, thang nâng xích và các cơ cấu phụ trợ

✓ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện - điều khiển, điện – khí nén, ứng dụng lập trình PLC vào điều khiển tự động dây chuyền

✓ Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm cơ khí, điện, điều khiển vào thiết kế thực tế

✓ Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu của băng chuyền cấp lốp

3 Nội dung đề tài đã thực hiện:

Số trang thuyết minh: 96

kế chương trình điều khiển;

✓ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện theo tiêu chuẩn công nghiệp bằng phần mềm AutoCAD;

✓ Lý thuyết về cảm biến quang, cảm biến xylanh và công tắc hành trình;

✓ Lý thuyết về điều khiển khí nén, các loại xylanh, các loại van trong hệ thống khí nén;

✓ Lý thuyết về truyền động điện, điều khiển động cơ bằng biến tần;

✓ Lý thuyết về truyền thông công nghiệp sử dụng CCLink, giao tiếp giữa PLC

và các phần mềm SCADA bằng OPC server;

✓ Phương pháp thiết kế chương trình PLC, sử dụng phần mềm GX Works2;

✓ Nghiên cứu thiết kế giao diện người máy và hệ thống giám sát bằng GT Designer, TIA Portal

Phần tính toán, thiết kế:

✓ Thiết kế hệ thống các cảm biến, các trạm điều khiển dọc băng chuyền;

✓ Thiết kế mạch điện của băng chuyền;

✓ Thiết kế chương trình điều khiển và điều chỉnh chương trình phù hợp với thực

tế lắp đặt và sản xuất;

✓ Thiết kế chương trình giám sát hoạt động của băng chuyền

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Bùi Công Bảo - Phan Nhật Hạ

DUT-LRCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài đồ án:

Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Khoảng cách từ nơi cấp phát lốp bên ngoài nhà máy đến dây chuyền lắp ráp là 16m Băng chuyền nằm âm nền ở độ sâu 2,6m

Thông số của loại lốp lớn nhất và nhỏ nhất:

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

tải nhẹ

DUT-LRCC

TT Họ tên sinh viên Nội dung

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

a Phần chung:

b Phần riêng:

- Bản vẽ lưu đồ thuật toán (A0)

- Bản vẽ chi tiết băng chuyền và thang nâng (A0)

Đà Nẵng, ngày 26 tháng 08 năm 2019

Trưởng Bộ môn

Kỹ thuật Cơ điện tử

Giảng viên hướng dẫn

TS Đặng Phước Vinh

DUT-LRCC

Được sự giới thiệu của Khoa Cơ khí - Trường Đại Học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng

và sự tiếp nhận của Ban lãnh đạo Công Ty TNHH MTV Tổ Hợp Cơ Khí THACO-Chu Lai, chúng em đã thực hiện Đồ án Tốt nghiệp tại bộ phận R&D của Xưởng Thiết Bị Công Nghiệp Trong suốt quá trình thực tập tại Quý Công ty, chúng em đã có cơ hội được tiếp xúc với quy trình thiết kế, chế tạo của một người kỹ sư thực thụ; được thăm quan, học hỏi tại các nhà máy cơ khí, sản xuất, lắp ráp ô tô và trên hết, có thể hoàn thành

Đồ án Tốt Nghiệp trên cơ sở của một dây chuyền tự động thực tế

Với lòng biết ơn vô hạn chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban lãnh đạo Công Ty TNHH MTV Tổ Hợp Cơ Khí THACO-Chu Lai vì đã tạo điều kiện cho chúng em được thực tập tại Quý Công ty Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn các Anh Chị trong bộ phận R&D và Xưởng Thiết Bị Công Nghiệp đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hoàn thành tốt Đồ án Tốt Nghiệp; Các Thầy Cô trong Khoa Cơ khí – Trường Đại Học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng, đặc biệt là Thầy Đặng Phước Vinh đã hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện Đồ án này;

Gia đình và bè bạn đã luôn ủng hộ và giúp đỡ để chúng em có thể vượt qua các khó khăn khi thực hiện Đồ án

Vì kiến thức và kinh nghiệm của chúng em vẫn còn nhiều hạn chế nên Luận văn không thể tránh khỏi sai sót Vì vậy rất mong nhận được sự nhận xét và chỉ bảo của các Anh Chị trong Quý Công ty, Quý Thầy trong Khoa và các bạn sinh viên Đây sẽ là những góp ý quý báu để Đồ án Tốt nghiệp của chúng em ngày một hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Bùi Công Bảo - Phan Nhật Hạ

DUT-LRCC

Kính gửi: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng

Chúng em xin cam đoan Đồ án Tốt nghiệp của chúng em tuân thủ tốt các quy định

về liêm chính học thuật như sau:

- Không sử dụng các hình thức gian dối trong việc trình bày, thể hiện các hoạt động học thuật hoặc kết quả từ quá trình học thuật của mình;

- Không bịa đặt, đưa ra các thông tin sai lệch so với nguồn trích dẫn;

- Không ngụy tạo số liệu trong quá trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoặc hoạt động học thuật khác;

- Không đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt của người khác; trình bày, sao chép, dịch đoạn, hoặc nêu ý tưởng của người khác mà không có trích dẫn;

- Không tự đạo văn, sử dụng lại thông tin nghiên cứu của mình mà không có trích dẫn hoặc phân mảnh thông tin về kết quả nghiên cứu của mình để công bố trên nhiều ấn phẩm

Sinh viên thực hiện

Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ

DUT-LRCC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v

LỜI NÓI ĐẦU vii

CAM ĐOAN viii

MỤC LỤC ix

DANH SÁCH HÌNH VẼ xii

DANH SÁCH BẢNG xv

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2

1.1 Đặt vấn đề: 2

1.2 Mục tiêu của đề tài: 4

1.3 Kiến trúc tổng quan của đề tài: 4

1.3.1 Yêu cầu đặt ra: 4

1.3.2 Kết cấu cơ khí: 5

1.3.3 Hệ thống điều khiển - giám sát: 7

a) Nguồn điện cung cấp: 8

b) Điều khiển công suất: 8

c) SCADA: 8

d) Xử lý dữ liệu - Bộ điều khiển PLC: 9

e) Thu thập dữ liệu - Mạng công nghiệp: 10

Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 11

2.1 Bài toán thiết kế 11

2.2 Các bộ phận của băng chuyền: 13

2.2.1 Băng tải con lăn: 13

2.2.2 Thang nâng xích 15

2.2.3 Bộ truyền động cho băng tải và thang nâng: 16

2.2.4 Cụm chuyển hướng: 17

2.2.5 Cụm tách lốp: 18

2.2.6 Cụm chặn lốp: 19

2.2.7 Cụm lật lốp: 20

2.3 Các thiết bị khí nén: 21

2.3.1 Xylanh khí: 21

2.3.2 Các van khí nén: 23

DUT-LRCC

b) Van tiết lưu một chiều: 23

c) Bộ lọc kết hợp F.R.L.: 24

Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 26

3.1 Thiết kế hệ thống điện - điều khiển: 26

3.1.1 Bố trí cảm biến: 26

a) Cảm biến quang: 26

b) Công tắc hành trình: 28

c) Cảm biến xylanh: 29

3.1.2 Thiết kế tủ điện điều khiển: 29

a) Aptomat(MCCB/MCB): 33

b) Contactor (MC): 36

c) Relay IOLink: 37

d) Biến áp: 38

e) Biến tần: 39

f) PLC Mitsubishi MELSEC-Q: 42

3.1.3 Giới thiệu về phần mềm lập trình GX Work 2: 47

3.1.4 Truyền thông CCLink : 49

a) Đặc điểm: 49

b) Các loại trạm sử dụng: 49

c) Cấu hình CCLink trong hệ thống điều khiển: 50

3.2 Chương trình điều khiển: 55

3.2.1 Lưu đồ thuật toán: 55

3.2.2 Chương trình PLC: 55

3.3 Chương trình giám sát 55

3.3.1 Tổng quan về SCADA: 55

a) Khái niệm và chức năng: 55

b) Cấu trúc hệ thống SCADA: 56

c) Phần mềm TIA Portal và WinCC: 57

d) Giao tiếp dữ liệu giữa PLC Q06UDV và TIA Portal: 57

3.3.2 Chương trình SCADA giám sát băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ: 59

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DUT-LRCC

PHỤ LỤC 1: ĐỒ THỊ SỐ LẦN KHỞI ĐỘNG CHO PHÉP CỦA ĐỘNG CƠ 1

PHỤ LỤC 2: BIẾN TẦN FR E740 2

1 Hướng dẫn chọn biến tần và các thiết bị liên quan: 2

2 Hướng dẫn chọn dây 2

3 Sơ đồ nối dây: 2

4 Thông số kỹ thuật các cực: 3

5 Đấu nối truyền thông CC Link: 6

6 Cài đặt thông số cho biến tần hoạt động: 6

PHỤ LỤC 3: PLC Q06UDV 7

1 Bộ nguồn PLC Mitsubishi Q61P: 7

2 MAIN BASE UNITS Q35B : 8

3 Module CPU Q06UDV : 9

4 Module CCLink QJ61BT11N : 15

DUT-LRCC

Hình 1.1 Toàn cảnh khu phức hợp THACO Chu Lai 2

Hình 1.2 Khu vực nhận lốp các dòng xe tải nhẹ tại nhà máy THACO Tải mới 3

Hình 1.3 Dòng xe tải nhẹ KIA New Frontier K200 (tải trọng 990kg - 1,99T) 4

Hình 1.4 Tổng quan về yêu cầu của đề tàI 5

Hình 1.5 Băng tải vận chuyển lốp 5

Hình 1.6 Thang nâng xích 6

Hình 1.7 Thang nâng chữ X sử dụng xylanh thủy lực 6

Hình 1.8 Cơ cấu chuyển hướng 6

Hình 1.9 Cần chặn và tách lốp 7

Hình 1.10 Kiến trúc hệ thống điện - điều khiển 7

Hình 1.11 Mạch động cơ điện 8

Hình 1.12 Màn hình giám sát hệ thống sản xuất nước khoáng 8

Hình 1.13 Các máy rửa xe hoạt động theo trình tự được định sẵn 9

Hình 1.14 Mạng công nghiệp trong nhà máy 10

Hình 1.15 Sơ đồ hoạt động của băng chuyền cấp lốp 11

Hình 2.1 Bản vẽ tổng thể băng chuyền 12

Hình 2.2 Băng tải con lăn 13

Hình 2.3 Bản vẽ con lăn 14

Hình 2.4 Gờ chắn lốp hai bên thành của băng chuyền 14

Hình 2.5 Sơ đồ động hộp giảm tốc thang nâng 15

Hình 2.6 Thang nâng xích 16

Hình 2.7 Sơ đồ động hộp giảm tốc cụm chuyển hướng 17

Hình 2.8 Cụm chuyển hướng 18

Hình 2.9 Cụm tách lốp 18

Hình 2.10 Cụm tách lốp trong thực tế 19

Hình 2.11 Sơ đồ động cụm chặn lốp 19

Hình 2.12 Cụm chặn lốp 20

Hình 2.13 Cụm chặn lốp trong thực tế 20

Hình 2.14 Cụm lật lốp 20

Hình 2.15 Sơ đồ khí nén cơ cấu lật lốp 21

Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động của xylanh xoay 21

Hình 2.18 Van điện từ 23

DUT-LRCC

Hình 2.20 Van tiết lưu và và điện từ được sử dụng trong cơ cấu chặn lốp 24

Hình 2.21 Hình ảnh bộ lọc kết hợp 24

Hình 3.1 Kiến trúc tổng quan hệ thống điều khiển 26

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí cảm biến quang PHS 27

Hình 3.3 Cảm biến quang E3JM của Omron 27

Hình 3.4 Sơ đồ đấu dây của cảm biến quang thu phát 28

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí công tắc hành trình 28

Hình 3.6 Công tắc hành trình WLG2-LD-DGJ03 28

Hình 3.7 Cảm biến xylanh đi kèm với xylanh CKD 29

Hình 3.8 Tủ điện - điều khiển chính 30

Hình 3.9 Tủ trạm 30

Hình 3.10 Bản vẽ phân phối điện 31

Hình 3.11 Bản vẽ tủ điện điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ 32

Hình 3.12 Các thiết bị bên trong tủ điện 33

Hình 3.13 Cấu tạo aptomat 34

Hình 3.14 Các MCCB bảo vệ biến tần 35

Hình 3.15 Cấu tạo contactor 36

Hình 3.16 Các contactor đóng ngắt phanh động cơ 36

Hình 3.17 Relay IOlink R4T-G6D 24VDC hãng Samwon 37

Hình 3.18 Sơ đồ dây bên trong relay IOlink R4T-G6D 24VDC 37

Hình 3.19 Biến áp WY42 2KAW của hãng Woonyoung 38

Hình 3.20 Sơ đồ dây bên trong biến áp WY42 2KAW 38

Hình 3.21 Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 39

Hình 3.22 Biến tần Mitsubishi 39

Hình 3.23 Sơ đồ khối cấu tạo biến tần 40

Hình 3.24 Biến đổi điện áp tần số qua biến tần 41

Hình 3.25 PLC dòng MELSEC-Q 43

Hình 3.26 Các khối cơ bản 43

Hình 3.27 Tổng quát về nguyên lý hoạt động PLC 44

Hình 3.28 Khối nguồn PLC 44

Hình 3.29 Q35B 45

Hình 3.30 Module CPU Q06UDV 46

Hình 3.31 Module CCLink QJ61BT11N 46

Hình 3.32 Quá trình lập trình và đưa vào thực tế chương trình PLC 47

DUT-LRCC

Hình 3.34 Quy trình tạo một chương trình PLC 48

Hình 3.35 Kết nối CC link 49

Hình 3.36 Các loại trạm trong mạng CCLink 50

Hình 3.37 Kết nối các trạm 50

Hình 3.38 Cấu hình CCLink trong hệ thống điều khiển 51

Hình 3.39 Cài đặt phần cứng 51

Hình 3.40 Thiết lập thông tin chính 52

Hình 3.41 Thiết lập thông tin các trạm IO từ xa 54

Hình 3.42 Thiết lập thông tin trạm thiết bị (biến tần) 54

Hình 3.43 Mô hình phân cấp chức năng của hệ SCADA 56

Hình 3.44 Cấu trúc hệ thống SCADA 56

Hình 3.45 Giao diện làm việc của TIA Portal 57

Hình 3.46 Giao diện của phần mềm 59

Hình 3.47 Giao diện chính của chương trình SCADA 60

Hình 3.48 Giao diện màn hình báo lỗi 60

DUT-LRCC

Bảng 2.1 Thông số hai loại lốp lớn nhất và nhỏ nhất 11

Bảng 2.2 Các chi tiết của băng chuyền 12

Bảng 2.3 Sơ đồ động của băng tải con lăn 13

Bảng 2.4 Bảng phân bố tốc độ băng chuyền 13

Bảng 2.5 Bảng phân bố tốc độ động cơ thang nâng 15

Bảng 2.6 Bảng phân bố tốc độ động cơ cụm chuyển hướng 17

Bảng 2.10 Thông số các xylanh được sử dụng 21

Bảng 2.11 Thông số van điện từ được sử dụng 23

Bảng 2.12 Thông số van tiết lưu được sử dụng 24

Bảng 2.13 Thông số bộ lọc kết hợp 25

Bảng 3.1 Các thiết bị được lắp đặt trong tủ điện 32

Bảng 3.2 Thông số MCCB EZC250F3200 34

Bảng 3.3 Thông số MCCB EZC100F3015 35

Bảng 3.4 Thông số MCCB EZC100H2015 35

Bảng 3.5 Thông số Contactor LC1D12P7` 37

Bảng 3.6 Thông số của relay IOlink 38

Bảng 3.7 Thông số kĩ thuật biến áp WY42 2KA 39

Bảng 3.8 Thông số biến tần FR E740 2,2kW 41

Bảng 3.9 Thông số Q61P 45

Bảng 3.10 Thông số Q35B 45

Bảng 3.11 Thông số module CPU Q06UDV 46

Bảng 3.12 Thông số module QJ61BT11N 47

Bảng 3.13 Các thông số cần thiết lập 52

Bảng 3.14 Chi tiết các thông tin được thiết lập 55

DUT-LRCC

MỞ ĐẦU

Tự động hóa trong công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển và tự động như máy tính, robot… phục vụ cho quá trình sản xuất, thay thế sức lao động của con người Tự động hóa không chỉ giúp tăng năng suất lao động, cắt giảm chi phí nhân sự

mà còn nâng cao chất lượng và tính thích ứng với sự thay đổi các yêu cầu, tiêu chuẩn sản xuất

Nhận thấy sự cấp thiết của tự động hóa trong sản xuất hiện nay, nhóm chúng em, với mong muốn được tiếp xúc với thực tế của ngành và tích lũy thêm các kinh nghiệm, kỹ năng chuyên môn, đã thực hiện Đồ án Tốt nghiệp tại Phòng Thiết bị Công nghiệp, công

ty Tổ hợp Cơ khí THACO Chu Lai và được Công ty phân đề tài “Nghiên cứu và thiết

kế hệ thống điều khiển dây chuyền cấp lốp xe tải nhẹ” trong dự án thi công xưởng lắp

ráp nhà máy THACO Tải mới Mục tiêu của đồ án là thiết kế được hệ điều khiển băng chuyền cấp lốp tự động cho dây chuyền lắp ráp chassis xe tải nhẹ, đồng thời đáp ứng được yêu cầu về thời gian cấp lốp lên phù hợp với thời gian lắp ráp để đảm bảo năng suất sản xuất

Nhằm ghi lại quá trình và kết quả của Đồ án Tốt nghiệp, nhóm tác giả đã thực hiện bài luận văn này với cấu trúc như sau:

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

Chương 4: KẾT LUẬN

DUT-LRCC

Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề:

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển khá nhanh trong thời gian gần đây, tuy nhiên lại vấp phải sự cạnh tranh to lớn từ ô tô ngoại nhập Vì vậy, để có thể sản xuất các dòng xe có tỉ lệ nội địa hóa cao với chất lượng tốt, giá cả phù hợp với khả năng chi trả của người dân và cạnh tranh trong thị trường khu vực, thế giới, THACO Chu Lai, với tầm nhìn trở thành trung tâm sản xuất ô tô và công nghiệp hỗ trợ lớn nhất Việt Nam,

đã tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất và lắp ráp xe tải mới với các công nghệ tiên tiến thay thế cho nhà máy cũ đã hoạt động từ năm 2003

Hình 1.1 Toàn cảnh khu phức hợp THACO Chu Lai [12]

Nhà máy được trang bị các dây chuyền công nghệ hiện đại được chuyển giao bởi các tập đoàn danh tiếng hàng đầu thế giới như Hyundai, Kia, Foton… tại các nhà xưởng: Xưởng lắp ráp:

- Dây chuyền lắp ráp chassis theo tiêu chuẩn công nghệ của Hyundai

- Hệ thống thiết bị nâng hạ (Lifter) đảm bảo tính cân bằng khi kết nối body vào chassis

- Hệ thống EMS vận chuyển body

- Dây chuyền lắp ráp hệ thống điện

- Dây chuyền lắp ráp các chi tiết rời hỗ trợ dây chuyền lắp ráp hoàn thiện

- Dây chuyền lắp ráp hoàn thiện

Xưởng hàn:

+ Dây chuyền hàn bấm xe Forland/Auman

+ Dây chuyền hàn bấm Ollin

+ Dây chuyền hàn bấm Hyundai HD500, HF650

DUT-LRCC

+ Dây chuyền hàn bấm Frontier

+ Dây chuyền hàn bấm Towner

Các dây chuyền hàn theo tiêu chuẩn Hyundai với hệ thống, thiết bị hiện đại đảm bảo chính xác trong việc lắp ghép các chi tiết

Xưởng sơn:

- Bao gồm 2 dãy phòng công nghệ được bố trí song song, body xe được di chuyển bằng hệ thống transfer Công nghệ cấp gió điều hòa đảm bảo xưởng sơn luôn sạch sẽ, không có bụi

- Nguồn vật liệu đầu vào dùng để xử lý bề mặt body trước khi sơn được nhập khẩu

từ Malaysia Lớp sơn bề mặt được nhập khẩu từ Hàn Quốc

Hình 1.2 Khu vực nhận lốp các dòng xe tải nhẹ tại nhà máy THACO Tải mới

DUT-LRCC

1.2 Mục tiêu của đề tài:

✓ Nghiên cứu hệ thống cơ khí, đặc điểm động học và động lực học của băng tải con lăn sử dụng bộ truyền xích, thang nâng xích và các cơ cấu phụ trợ

✓ Thiết kế hệ thống điện - điều khiển với tủ điện phân phối, PLC Mitsubishi, sử dụng biến tần điều khiển động cơ, mạng dữ liệu CClink để thu thập và truyền tín hiệu đến các trạm từ xa

✓ Thiết kế hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu của băng chuyền cấp lốp

✓ Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm cơ khí, điện, điều khiển vào thiết kế thực tế

1.3 Kiến trúc tổng quan của đề tài:

1.3.1 Yêu cầu đặt ra:

Thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp tự động từ nơi cấp phát lốp bên ngoài nhà máy đến dây chuyền chassis tải nhẹ để lắp vào khung gầm xe tải

Các dòng xe tải nhẹ được sản xuất tại nhà máy THACO Tải:

- KIA New Frontier K200, K250;

Cụ thể: Ban đầu, lô lốp được vận chuyển đến nơi cấp phát lốp bên ngoài nhà máy và

được công nhân đưa lên băng chuyền ở trên mặt đất Từ đây, lốp di chuyển đến thang nâng để xuống các băng chuyền dưới hầm Các lốp ở dưới hầm sẽ được chia về hai thang nâng tiếp theo và di chuyển lên mặt đất để lắp vào 2 bên của gầm xe tải

Hình 1.4 Tổng quan về yêu cầu của đề tài

1.3.2 Kết cấu cơ khí:

Trong các hệ thống tự động ngày nay, các băng chuyền được sử dụng rộng rãi để vận chuyển hàng hóa, thiết bị, đặc biệt là trong các trường hợp khoảng cách vận chuyển lớn

và khối lượng, kích thước vật lớn, cồng kềnh

Hình 1.5 Băng tải vận chuyển lốp [20]

Các băng chuyền được thiết kế linh hoạt, từ các băng chuyền đứng đến ngang, từ việc sử dụng băng tải phẳng đến các ống lăn… tùy theo yêu cầu vận chuyển Các chuyển

DUT-LRCC

động được truyền động từ động cơ, qua hộp giảm tốc và các bộ truyền xích hoặc đai để đạt được tốc độ mong muốn

Ngoài băng chuyền, thang nâng cũng là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để vận chuyển hàng hóa, thiết bị theo phương dọc Vì có sự ảnh hưởng của trọng lực, các thang nâng thường được thiết kế với khả năng chịu tải cao và có công suất lớn Một số loại thang nâng thường gặp như thang nâng xích, thang nâng thủy lực chữ X, thang máy tải hàng…

Hình 1.9 Cần chặn và tách lốp [21]

1.3.3 Hệ thống điều khiển - giám sát:

Hình 1.10 Kiến trúc hệ thống điện - điều khiển

DUT-LRCC

a) Nguồn điện cung cấp:

Nguồn điện phải được đảm bảo duy trì liên tục tới các thiết bị công suất và thiết bị điều khiển và được bảo vệ theo các tiêu chuẩn lắp đặt điện

b) Điều khiển công suất:

Điều khiển công suất điều khiển các phụ tải điện bằng các lệnh gửi từ thiết bị điều khiển Contactor, relay nhiệt, biến tần… là các thiết bị có thể được sử dụng

Hình 1.11 Mạch động cơ điện [19]

c) SCADA:

SCADA là viết tắt của Supervisory Control and Data Acquision, được sử dụng để

điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, thông qua các bảng biểu, phím, nút nhấn, màn

hình, đèn… SCADA liên kết người giám sát, người vận hành và máy

Hình 1.12 Màn hình giám sát hệ thống sản xuất nước khoáng [22]

DUT-LRCC

d) Xử lý dữ liệu - Bộ điều khiển PLC:

Các bộ điều khiển xử lý kết hợp lệnh của người vận hành và các giá trị đo trạng thái của quá trình Đây là bộ não của hệ thống tự động

Ngày nay, PLC được sử dụng ngày càng rộng rãi với khả năng điều khiển tuần tự

Với định nghĩa “điều khiển diễn ra ở từng giai đoạn theo thứ tự được xác định” [19],

điểu khiển tuần tự xuất hiện rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta

Hình 1.13 Các máy rửa xe hoạt động theo trình tự được định sẵn [19]

Điều khiển tuần tự cơ bản là sự kết hợp của 3 loại điều khiển sau:

- Điều khiển theo bước: máy móc hoạt động theo từng bước xác định;

- Điều khiển theo điều kiện: thiết bị hoạt động chỉ khi các điều kiện cho trước được đáp ứng;

- Điều khiển giới hạn thời gian/điều khiển đếm (timer/counter): các lệnh được thực hiện sau một khoảng thời gian định trước hoặc sau khi một số lượng các tín hiệu được truyền về

Trước khi có sự xuất hiện của PLC, điều khiển tuần tự được thực hiện bởi các relay, vốn có nhiều bất lợi như: tiếp điểm dễ bị mài mòn, phải đi dây số lượng lớn, để thay đổi nội dung điều khiển cần thay đổi việc đấu nối relay Từ nền tảng này, PLC đã được sử dụng rộng rãi với ưu thế có thể lập trình chương trình điều khiển dễ dàng tại bất kỳ đâu

DUT-LRCC

e) Thu thập dữ liệu - Mạng công nghiệp:

Để cải thiện năng suất sản xuất của toàn bộ nhà máy, hệ thống sản xuất tự động cần điều khiển và giám sát chung toàn bộ các máy móc trong từng dây chuyền sản xuất Để làm được điều này, các thông tin của từng máy riêng lẻ cần phải được thu thập và xử lý chung Vì vậy cần phải có một mạng để kết nối các PLC của từng máy móc, thiết bị khác nhau

Mạng công nghiệp kết nối PLC và các thiết bị thông qua cáp truyền thông Các máy công nghiệp sẽ ghi dữ liệu vào vùng nhớ của bản thân chúng và các máy khác sẽ đọc được nó theo chu kỳ

Hình 1.14 Mạng công nghiệp trong nhà máy [19]

DUT-LRCC

Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

2.1 Bài toán thiết kế

Thiết kế băng chuyền cấp lốp các dòng xe tải nhẹ từ nơi cấp phát lốp bên ngoài nhà máy đến dây chuyền chassis tải nhẹ (khoảng cách 16m) Băng chuyền nằm âm nền ở

độ sâu 2,6m

Băng chuyền vận chuyển nhiều loại lốp thuộc các dòng xe tải nhẹ khác nhau, trong

đó ta xét thông số của hai loại lốp lớn nhất và nhỏ nhất:

Bảng 2.1 Thông số hai loại lốp lớn nhất và nhỏ nhất

2.2 Thiết kế tổng thể của băng chuyền:

Khái quát chung:

- Chế độ làm việc của băng chuyền thay đổi tùy theo nhịp sản xuất, có thể hoạt động liên tục khi sản lượng cao;

- Phụ tải thay đổi;

- Tốc độ băng chuyền ổn định;

- Cần có cơ cấu chuyển hướng đi của lốp 90o;

- Để có thể tách lốp đưa vào 2 thang nâng và tránh các trường hợp đầy lốp, rớt lốp ở thang nâng hoặc cuối băng chuyền, cần có các cơ cấu chặn phù hợp với nhiều loại lốp khác nhau;

- Vì có nhiều loại lốp với kích thước khác nhau nên cần có cơ cấu điều chỉnh lốp không bị lệch khỏi đường tâm của băng chuyền;

- Vì các cơ cấu chặn nên lốp có thể dừng lại, tuy nhiên sẽ tổn hao nhiều nếu dừng

và khởi động liên tục động cơ => chọn băng tải con lăn cho phép dừng lốp nhưng động

cơ và các cơ cấu truyền động vẫn hoạt động

Hình 1.15 Sơ đồ hoạt động của băng chuyền cấp lốp

DUT-LRCC

Hình 2.1 Bản vẽ tổng thể băng chuyền [9]

Bảng 2 2 Các chi tiết của băng chuyền

2.2 Các bộ phận của băng chuyền:

2.2.1 Băng tải con lăn:

Bảng 2.3 Sơ đồ động của băng tải con lăn

Bảng 2.4 Bảng phân bố tốc độ băng chuyền

- Công suất động cơ: 0,55kW

- Điện áp hoạt động: 380VAC

- Số lần khởi động trong 1h (đối với thời gian hoạt động 8h/ngày): 150

Hình 2.2 Băng tải con lăn [9]

DUT-LRCC

Có thể điều chỉnh lực ma sát bằng cách siết chặt hoặc nới lỏng lò xo

Băng tải con lăn:

Ưu điểm

- Vận chuyển nhanh, hiệu quả trên quãng đường dài;

- Độ bền và độ cứng lớn, cho phép vận chuyển hàng hóa lớn và nặng;

- Băng tải con lăn truyền động xích có kích thước nhỏ gọn, làm việc linh hoạt;

- Có thể vận chuyển hàng hóa theo tuyến thẳng hoặc tuyến cong;

- Thuận tiện cho sự thêm hoặc bớt tải, phân loại sản phẩm;

- Các con lăn có thể được thay thế dễ dàng nếu hư hại

Nhược điểm

- Yêu cầu cao về sự đồng tâm của các con lăn;

DUT-LRCC

- Hoạt động dựa vào ma sát nên cần bảo dưỡng thường xuyên;

- Gây nhiều tiếng ồn;

- Phạm vi sử dụng hạn chế hơn, chủ yếu là các vật có đáy bằng phẳng;

- Chi phí cao hơn

2.2.2 Thang nâng xích

Hình 2.5 Sơ đồ động hộp giảm tốc thang nâng

Bảng 2 5 Bảng phân bố tốc độ động cơ thang nâng

- Công suất động cơ: 2,2kW

- Điện áp hoạt động: 380VAC

- Số lần khởi động trong 1h (đối với thời gian hoạt động 8h/ngày): 150

DUT-LRCC

Hình 2.6 Thang nâng xích [9]

Thang nâng dùng để đưa lốp từ trên mặt đất xuống hầm và ngược lại

Cấu tạo: gồm 4 tấm đặt lốp gắn với bộ truyền xích, có thể vận chuyển lốp liên tục

mà không cần phải chờ tấm trước hoàn thành

Đặc điểm: để đưa lốp vào tấm đặt lốp cần đồng thời lực đẩy của băng chuyền phía

trước và lực kéo của tấm đặt lốp khi di chuyển

Ưu điểm:

- Vận chuyển được nhiều lốp;

- Tiết kiệm thời gian;

Nhược điểm:

- Tiếng ồn lớn;

- Yêu cầu độ chính xác cao khi gia công và lắp đặt;

- Dễ bị ăn mòn hoặc đứt xích;

- Chương trình điều khiển phải chính xác để không bị rớt lốp khỏi thang nâng

2.2.3 Bộ truyền động cho băng tải và thang nâng:

Bộ truyền ngoài: Bộ truyền xích

Ưu điểm:

- Khả năng tải cao;

- Không trượt, hiệu suất làm việc cao hơn bộ truyền đai;

DUT-LRCC

Nhược điểm:

- Làm việc ồn và gây tải trọng phụ;

- Hao phí bộ truyền lớn;

- Phải kiểm tra hệ thống bôi trơn thường xuyên;

- Dễ bị mòn bánh xích, răng và bản lề, dễ đứt xích khi làm việc quá tải

Bộ truyền trong: Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng

Ưu điểm:

- Độ chính xác truyền động cao

- Tỉ số truyền ổn định

- Hiệu suất truyền động cao (>0.9)

- Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn

- Tuổi thọ cao

- Phạm vi công suất, tốc độ và tỉ số truyền khá rộng

Nhược điểm:

- Không thực hiện được truyền động vô cấp

- Không có khả năng tự bảo vệ an toàn khi quá tải

- Đòi hỏi độ chính xác chế tạo và lắp ráp cao

- Chịu va đập kém vì độ cứng bộ truyền khá cao

- Công suất động cơ: 0,37kW

- Điện áp hoạt động: 380VAC

- Số lần khởi động trong 1h (đối với thời gian hoạt động 8h/ngày): 150

2.2.5 Cụm tách lốp:

Hình 2.9 Cụm tách lốp [9]

DUT-LRCC

Hình 2.10 Cụm tách lốp trong thực tế

Cụm tách lốp được đặt trên băng chuyền, ngay trước thang nâng hoặc cụm chuyển hướng để tách đều các lốp để không dính vào nhau hoặc phù hợp với chuyển động của băng chuyền và thang nâng

Cụm tách lốp sử dụng xylanh khí nén để truyền động

2.2.6 Cụm chặn lốp:

Cơ cấu được sử dụng để chặn sự di chuyển của lốp khi động cơ vẫn đang chạy Ban đầu, (1) nằm phía dưới băng chuyền Khi có tín hiệu điều khiển, xylanh nâng (1) lên cao khỏi mặt băng chuyền để chặn đường di chuyển của lốp và sau đó hạ xuống

để lốp đi qua

Hình 2.11 Sơ đồ động cụm chặn lốp

DUT-LRCC

Cụm lật lốp giúp đưa lốp đang nằm trên băng chuyền lên vị trí thẳng đứng và quay lốp 180o để tay máy có thể gắp và lắp vào khung gầm xe tải

Hình 2.15 Sơ đồ khí nén cơ cấu lật lốp

2.3 Các thiết bị khí nén:

2.3.1 Xylanh khí:

Xylanh khí chuyển hóa năng lượng khí nén thành cơ năng, tạo ra chuyển động tịnh tiến của pittong Xylanh khí có đa dạng chủng loại Trong khuôn khổ băng chuyền, các xylanh đơn 2 tác động và xylanh xoay được sử dụng và được điều khiển bằng van điện

từ

*Xylanh xoay:

Hình 2.16 Nguyên lý hoạt động của xylanh xoay [23]

Xylanh xoay là cơ cấu nhỏ gọn, đơn giản có khả năng chuyển hóa năng lượng khí nén thành chuyển động quay với các góc quay 90o, 100o, 180o, 190o, 270o… chính xác Bên trong xylanh, các piston chuyển động tịnh tiến, truyền động cho cơ cấu bánh răng – thanh răng và làm quay trục ra xylanh

Bảng 2.7 Thông số các xylanh được sử dụng [25]

b) Van tiết lưu một chiều:

Hình 2.18 Van tiết lưu

DUT-LRCC

Bảng 2.9 Thông số van tiết lưu được sử dụng

Bộ tra dầu L4000

DUT-LRCC