CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG THAY
2.3 Thiết kế mạch điều khiển
2.3.1 Phân tích lựa chọn bộ điều khiển PLC
Căn cứ vào những phân tích ở trên ta có thể thấy điều khiển bằng PLC có những ưu điểm vượt trội hơn hẳn so với điều khiển bằng vi xử lý, sử dụng dây nối và rơle trong môi trường công nghiệp. Do đó ta lựa chọn bộ điều khiển PLC để làm bộ xử lý trung tâm cho hệ thống thay dao tự động.
Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allenradley,Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell….Căn cứ vào khả năng làm việc, số
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 28 cổng vào ra, và điều kiện kinh tế mà ta lựa chọn được PLC phù hợp. Ở đây ta lựa chọn PLC Omron CPM2A với 12 cổng vào ra
Hình 2.4. PLC Omron CPM2A 2.3.2 Sử dụng biến tấn để điều khiển động cơ
Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí.
Tiện ích sử dụng của biến tần :
- Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần - động cơ là ta có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ. Tức là thông qua việc điều chỉnh tần số ta có thể điều chỉnh tốc độ động cơ thay đổi theo ý muốn trong một dải rộng.
-Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong nhiều môi trường khác nhau.
-Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng.
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 29 - Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
- Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc . - Các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao .
Trong đồ án này em sử dụng 2 biến tần Omron 3G3JV để điều khiển động cơ dẫn hướng trục chính và động cơ quay đài dao
Hình 2.5 Biến tần Omron 3G3JV
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 30 Hình 2.6 Sơ đồ điện biến tần Omron 3G3JV
2.3.3.Phân tích lựa chọn Xi-lanh
Trong quá trình thay dao tự động ta cần thực hiện chuyển động tịnh tiến của Tang về phía trục chính.Với tải trọng của Tang và dụng cụ không lớn, chỉ thực hiện quá trình chuyển động thẳng nên để tạo ra chuyển động của Tang về phía trục chính ta dùng hệ thống xylanh khí nén
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 31 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động khí nén
Nguyên lý hoạt động :
Khi cuộn hút van 5/2 được cấp điện, dưới tác dụng của lực từ do cuộn dây sinh ra, con trượt của van điều khiển 5/2 bị kéo sang phải. Khí nén được đưa vào buồng bên trái của xi lanh ( buồng A) sinh lực đẩy pittong sang phải (đài dao được đưa đến điểm thay dao). Ngược lại, khi cuộn hút van 5/2 mất điện, dưới tác dụng của lực kéo lò xo làm con trượt của van điều khiển 5/2 bị kéo sang trái, khí nén được đưa vào buồng bên phải của xi lanh ( buồng B) hệ thống đài dao được đưa trở lại vị trí ban đầu.
Trong hệ thống dẫn động khí nén, van lọc có tác dụng tách các phần tử chất bẩn và hơi nước ra khỏi khí nén. Van điều áp có tác dụng giữ cho áp suất lên xylanh được điều chỉnh không đổi ở áp suất p. Van tra dầu có tác dụng giảm lực ma sát, sự ăn mòn và sự gỉ của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén.
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 32 2.3.4 Phân tích lựa chọn cảm biến.
Ở đây ta cần sử dụng các cảm biến để giới hạn hành trình di chuyển của trục chính, hành trình di chuyển của đài dao khi tiến vào thay dao và nhận biết vị trí của dụng cụ cần thay.
Để giới hạn hành trình di chuyển trong đồ án này em sử dụng công tắc hành trình kiểu đòn với kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, tốc độ đóng ngắt nhanh.
Để nhận biết vị trí của dụng cụ cần thay em sử dụng cảm biến quang.Cảm biến quang có thể phát hiện vật không cần phải tiếp xúc với tốc độ đáp ứng nhanh. Đầu cảm biến nhỏ, dễ dàng cho việc lắp đặt .
Hình 2.8. Công tắc hành trình
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 33 Hình 2.9. Cảm biến quang phát hiện dao
2.3.5 Mạch điều khiển
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 34
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 35 2.3.6 Sơ điều khiển động cơ
S1 S2 S3 S4 S5 SC
FS FR FC
AM AC MC MB MA +1 +2
R/L1 S/L2 T/L3
U/T1 V/T2 W/T3
NO NC Common DC reactor
Noise Filter
~ 220 V 50Hz
OFFON
08 09 10 11 07 06 05 04 03 02 01 00
07 06 05 04 03 02 01 10CH00 1 0CH 0
BE SURE TO REPLACE THE BATTERY WITHIN 5 MIN.
CPM2A-BAT01 THE NEXT DATA OF REPLACEMENT.
21
100~240
VAC 00 02 04 06 08 10 NC NC NC NC
0CH
~L2/NCOM 01 03 05 07 09 11 NC NC NC
L1
PORT
PERIPHERAL 24VDC 0.3A OUTPUT10CH EXP
+ 00 01 02 04 05 07 NC NC
NC NC NC 06 COM 03 COM COM - COM
PLC
OMRON 3G3JV
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 36 2.3.7 Sơ đồ điều khiển xilanh-khí nén
OFFON
08 09 10 11 07 06 05 04 03 02 01 00
07 06 05 04 03 02 01 10CH00
0CH 1 0
BE SURE TO REPLACE THE BATTERY WITHIN 5 MIN.
CPM2A-BAT01 THE NEXT DATA OF REPLACEMENT.
21 100~240
VAC 0CH00 02 04 06 08 10 NC NC NC NC
~L2/NCOM 01 03 05 07 09 11 NC NC NC
L1
PORT
PERIPHERAL 24VDC 0.3A OUTPUT10CH EXP
+ 00 01 02 04 05 07 NC NC
NC NC NC 06 COM 03 COM COM - COM
PLC
24 VDC
2.3.8 Bảng phân chia tín hiệu vào, ra
INPUT
STT
Tín hiệu trên PLC
ký hiệu trên sơ đồ
Ý nghĩa
1 I0.0 Auto/man
2 I0.1 Tang dao quay thuận
3 I0.2 Tang dao quay ngịch
4 I0.3 Tang dao tiến
5 I0.4 Tang dao lùi
6 I0.5 S1 Cảm biến hành trình trái tang dao
GVHD: PGS.TS BÙI VĂN HẠNH SVTH: PHẠM VĂN QUỐC MSSV: 20110624 Page 37
7 I0.6 S2 Cảm biến hành trình phải tang dao
8 I0.7 S3 Cảm biến hành trình trên trục chính
9 I0.8 S4 Cảm biến hành trình dưới trục chính
10 I0.9 S5 Cảm biến phát hiện dao
11 I1.0 stop
12 I1.1 start
OUT PUT
STT
Tín hiệu trên PLC
ký hiệu trên sơ đồ
Ý nghĩa
1 Q0.0 Tang dao quay thuận
2 Q0.1 Tang dao quay nghịch
3 Q0.2 Tang dao tiến/lùi
4 Q0.3 Trục chính đi lên
5 Q0.4 Trục chính đi xuống