đề tài THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đang đổi mới và bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vừa xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển nền kinh tế đất nước. Điều đó đòi hỏi phải nghiên cứu và áp dụng những dây chuyền, máy móc và thiết bị tiên tiến hiện đại, có khả năng tự động hóa cao để đưa công nghệ vào mọi lĩnh vực của cuộc sống. Trong đó ngành ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của đất nước. Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lực và trình độ chuyên môn để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơ khí, điệnđiện tử và kỹ thuật phần mềm. Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử, từ những kiến thức đã được học, nhóm tác giả chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC”. Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết. Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Tuấn Anh để nhóm có thể hoàn thành đề tài này một cách tốt nhất. Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót. Nhóm rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài. Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021 Nhóm tác giả thực hiện: Trần Văn A Trần Văn B

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

PHẢN BIỆN LỜI MỞ ĐẦU Hà

Nội, ngày00tháng00năm 2021 CHƯƠNG 1- GIỚI THIỆU CHUNG

Giới thiệu chung Các vấnđềđặtra

Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháptuần tự và đồng thời* Phương phápthựcnghiệm Ph ạm

vi giớihạn

CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢNPHẨM Giới thiệuvềcácloại phân loạisảnphẩm Phân loại

sảnphẩmtheomàusắc Cấu

tạo:

Nguyên lýhoạtđộng: Ứng dụng:

Phân loạisảnphẩmtheo màu sắc Cấu tạo: Nguyên lýhoạtđộng:

Ứng dụng:

Phân loại sảnphẩmtheohìnhdạng Cấu tạo :

Nguyên lýhoạtđộng: Ứng dụng:

Nguyên lýhoạtđộng: Ứng dụng:

liệu chếtạo

Một sốưuđiểmcủa gỗ tấm: Một số ưuđiểm của thépđịnhhình: Một số ưuđiểmcủanhômốnghình hộp: Một số ưuđiểmcủatrụcren thép: Ưu

điểm củacácphầntửghép nối:Hệ

thốngtruyềnđộng Cấu

tạo độngcơ điện mộtchiều Cấu

tạocủa động cơ điện một chiều (Hình 2.13): Thông tin chi tiết vềđộng cơ [1] Nguyên lý làm việc củađộng cơ điện một chiều

Phân loạiđộng cơ điện một chiều Các

phươngphápđiềuchỉnh tốc độđộngcơđiện một chiều Điều chỉnh t ốc

độ bằng dùng thêm Rp

Điều chỉnhtừthôngcủaphầnứng Điềukhiển điệnápphần ứng Giới thiệuchung về băng

chuyềnƯu điểmcủabăngchuyền Cấu

tạochungcủabăngchuyền

Phân loạiPistonxylanh

Lựa chọn piston xylanh dùng trong hệ

thống Cấu tạo củaxylanhtácđộngkép(Hình 2.20) Ng uyên

lý hoạtđộng: Định nghĩavanđảochiều

Van đảo chiềusửdụngtrongmôhìnhhệthống Định nghĩa:

Ký hiệu: Công dụng:

Nguyên lýhoạtđộng:

Van điệntừ 5/2 sử dụng trong mô hình hệ thống (Hình 2.23) Thông tinchi tiết

cảm biến quang [3].Vai

trò vàứng dụng củacảmbiến quang Cấu trúccủacảm biến quang

phátánhsáng B ộ thuánh sáng Mạch xửlýtín hiệu ra

Cảm biếnsử dụng trong mô hìnhhệ thống Đặc điể m

của cảm biến:

Thông số định mức vàđặc tính kỹthuật: Thông tin chitiết về rơle[4] Phân l oại

rơle Rơ

le trunggian

Cấu tạo của rơ le trung gian (Hình 2.28) Nguyên lýhoạtđộngcủa rơ letrunggian: Khái niệm

tạo vànguyênlýlàm việc

Khái quát chungvềPLC Lịch sửhình thành Các

loại PLC thông dụng Ngôn

ngữlậptrình Cấu

trúc vàphương thức thựchiệnchương trình PLC Ứng dụng P LC

PLC – S7 1200 Cấu

trúc .Phân vùng bộ nhớ Tập lệnh S7 – 1200 Sơ đồđấudây Phần mềm Tia – Portal v15

GiớithiệuSIMATIC STEP 7 Basic Các bướ ctạomộtproject

CHƯƠNG 4– THIẾT KẾ MẠCH LỰC, MẠCHĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 3.Tính toán thiếtkếhệ thống Tính t

oáncôngsuấtđộngcơ

Tính toán tốc độ của động cơ điện một chiều Tính côngsuất

trên các trục Phương pháp tính chọn

Tính toánlựa chọn piston

4.1.1 Tính chọncảmbiến màu sắc THÔNG S Ố

CẢM BIẾN MÀU GY-31

SƠ ĐỒ ĐẤUVỚIVỚIARDUINO (VÍ DỤ) Mạch điều khiển hệ thống Sơ

đồđấunốiPLC

Bảng địachỉsơđồ đấu dây .Tính ch ọnrơ le trung gian Mạch điềukhiểnxilanhkhínén

CHƯƠNG 5– THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀMĐIỀU KHIỂN GIÁMSÁT SCADA 5.Sơ

đồkhối chung toànhệ thống Lập trì nh

điềukhiểnPLC S71200 Xác định đầu vào ra

Cấu hình phần cứngLập trìnhPLCS71200

Thiết kế giaodiệnđiềukhiểngiámsátScada Cấu hình th iếtbị

quả môphỏng Tải

chươngtrìnhxuốngPLC Chạy ru ntimeScada

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TỰĐỘNGHÓAđóngmộtvaitròrấtquantrọngtrongquátrìnhphát

triển của đất nước Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tửnóichung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lựcvàtrình độ chuyên môn để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơkhí,điện-điệntửvàkỹthuậtphầnmềm.

Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngànhCông Nghệ Kỹ Thuật Cơ ĐiệnTử,từnhữngk i ế n t h ứ c đ ã đ ư ợ c h ọ c , n h ó m t á c g i ả c h ú n g t ô iđ ã l ự a c h ọ n v à t h ự c h i ệ n đ ồ á n tốt nghiệp với đề tài:“THIẾT KẾĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂNLOẠI SẢN PHẨM THEO MÀUSẮC”.Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay

Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ củaquýthầycôvàc á c b ạ n , đ ặ c b i ệ t l à s ự h ư ớ n g d ẫ n t ậ n t ì n h c ủ a

t h ầ y g i á o Vũ Tuấn Anhđểnhóm có thể hoàn thành đề tài này một cách tốt nhất.

Nhóm tác giả xin chân thành cảmơn! Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh đượcnhững sai lầm thiếu sót Nhóm rấtmong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô đểnhóm có thể rút ra được kinh nghiệmcũngnhưpháttriểnthêmđềtài.

Nhóm tác giả thực

hiện:TrầnVănATrầnVănB

1.1 Giớithiệuchung

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điệntửvàđiềukhiển tựđộngđóngvaitròhếtsứcquantrọng trongmọilĩnhvựckhoahọc, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… Do đó chúng ta phải nắmbắtvà vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự nghiệp phát triển nền khoahọc kỹ thuật thế giới nói chungvà trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nóiriêng Với những kỹ thuật tiên tiếnnhư vi xử lý, PLC, vi mạch số… được ứng dụng vàolĩnh vực điều khiển, thì các hệ thốngđiều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạpít chính xác được thay thế bằng cáchệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trìnhđãđượcthiếtlậptrước.

điện-Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệmđiệnnăng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triển cáccông ty xí nghiệp đã đưa tự độnghóa và sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyềnvà sản phẩm cho toàn bộ hệthống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm đượcnhiều thời gian cũng như quảnlý một cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm tác giảđã tiến hành nghiên cứu tàiliệu, thiết kế và thi công mô hình hệ thống phân loại sản phẩmtheomàusắc(Hình1.1).

Hình1.1Môhìnhhệthốngphânloạisảnphẩmtheomàusắc.

Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến đểxácđịnh màu sắc của sản phẩm Sau đó dùng xylanh để phân loại sản phẩm có màu sắckhácnhau.

Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cầnnhữngchuyểnđộngcầnthiết:

- Chuyển động của băng chuyền Để truyền chuyển động quay cho trụccủabăngchuyềntadùngđộngcơđiệnmộtc h i ề u t h ô n g q u a b ộ t r u y ề n b á n hr ă n g t r ụ r ă n g thẳngtrunggian.

- Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có màu sắckhácnhau.Chuyểnđộngcủaxylanhđượcđiềukhiểnbởihệthốngkhínén.

Chutrìnhlàmviệcmáy:khiấnnútStartmáyhoạtđộng,sản phẩmđượcxylanhđẩy vào băng chuyền Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phânloại với màu sắc khác nhau Cácsản phẩm sau khi được phân loại sẽ được chuyểnđếnthùnghàngđểđónggói.Chutrìnhcứthếtiếptụcchođếnkhiphânloạixongsảnphẩm.

Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn,cụthểnhư:

● Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiệnđượcđiều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ củakhoa họckỹthuậtvàđượclàmviệctrongmôitrườngngàycàngvănminhhơn.

● Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sảnphẩm,cũngnhưthayđổimẫumãmộtcáchnhanhchóng.

● Giúpc h o v i ệ c q u ả n l ý v à g i á m s á t t r ở n ê n r ấ t đ ơ n g i ả n , b ở i v ì n ó khôngnhững thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhânđếnmứctốiđa…

- Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuậtcủacác chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹcao,dễdànglắpđặtvàsửachữa.

- Vấnđềđiềukhiển:điềukhiểnhoàntoàntựđộng.

- Vấnđềantoàn:đảmbảoantoànchongườisửdụngvàsảnphẩmkhôngbịhỏng.

1.3 Phươngphápnghiêncứu

Đề tài“Phân loại sản phẩm theo màu sắc”đã được nhiều sinh viên của cáctrường

nghiên cứu và thực hiện Đồng thời cũng đã có nhiều sinh viên thiết kế những môhìnhđơn giản Mô hình này cũng đã được thiết kế, đưa vào sử dụng trong một số nhàmáyvàlàmộtsảnphẩmcơđiệntửđiểnhình,nêntrongquátrìnhlàmđồán,nhómtácgiảđãápdụngphươngphápnghiêncứusau:

* Phươngpháptuầntựvàđồngthời

Kếthợpgiữaviệcthiếtkếtuầntựvàđồngthời:cụthểlàviệcđầutiênlànghiêncứumô hình cụ thể sau đó xây dựng mô hình chứa đầy đủ những dự định sẽ có trong thiếtkế qua đó có cái nhìn tổng quan về hệ thống chung và xác địnhthông số cơ bản Từ đó, ápdụngđểthiếtkếtronggiớihạncủađềtài.

1.4 Phạmvigiớihạn

Hệthốngphânloạisảnphẩmlàmộtđềtàiđãđượcnghiêncứuvàpháttriểntừlâu.Hiệnnaytrongcácnhàmáyxínghiệpcórấtnhiềuhệthốnghoànthiệncảvềchất

- Kíchthước:(DàixRộngxCao)1700x700x400(mm)- Khốilượng:30Kg

- Hệthốngđiềukhiển:PLCvàhệthốngkhínén.- Cơcấuđẩysảnphẩm:Xylanhpiston.

- Độngcơtruyềnchuyểnđộng:Độngcơđiệnmộtchiều.- Hệthốngdẫnđộng:Băngchuyền.

- Điệnápcungcấp:Điệnápxoaychiều220Vvàđiệnápmộtchiều24V.

Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tếtrongcác nhà máy xí nghiệp, nhưng chủ yếu được chia thành ba loại chính là phân loạisảnphẩmtheomàusắc,theohìnhdạngvàtheomàusắc.

a) Phânloạisảnphẩmtheomàusắc

Hình2.1Hệthốngphânloạisảnphẩmtheomàusắc.

Hệthốngphânloạisảnphẩmtheomàusắc(Hình2.1)cócấutạochínhgồm:- Mộtbăngchuyền.

- Mộtđộngcơđiệnmộtchiềuđểkéobăngchuyền.- Cảmbiếnnhậnbiếtmàusắc.

- Baxylanhpistonđểphânloạisảnphẩm.- BộPLCdùngđểxửlýtínhiệu.

- Cácvanđảochiều.- Cácrơletrunggian.

- Bộphậngiáđỡcơkhíchotoànbộhệthống.- Nútnhấn.

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạtđộng,truyềnchuyểnđộngchobăngchuyềnthôngquadâyđai.Xylanhpistonsẽđẩysảnphẩmra băng chuyền Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm cómàusắc khác nhau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lýsauđóPLCđ ư a r a t í nh i ệ u v ề v a n đ ả o c h i ề u t á c đ ộ n g đ i ề u k h i ể n p i s t o n đ ẩ yt ừ n g s ả n phẩmcómàusắckhácnhauvàonơichứariêngbiệt.

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong cácdâychuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sảnphẩmnhựahaytrongchếbiếnNôngsản (như CàPhê,Gạo)…

b) Phânloạisảnphẩmtheomàusắc

- Haixylanhpistonđểphânloạisảnphẩm.- BộPLCdùngđểxửlýtínhiệu.

- Haivanđảochiều.- Cácrơletrunggian.

- Bộphậngiáđỡcơkhíchotoànbộhệthống.

Nguyênlýhoạtđộng:

KhinhấnnútStart,điệnápmộtchiềucấpchođộngcơđiệnmộtchiềuthứnhấthoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai Trênbăngchuyềnnàysẽthiếtkếnhữngcảm biếnnhậnbiếtsảnphẩmcómàusắckhácnhau.Khisản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưaratín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và trung bìnhvàokhay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền và được phânloạivào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai Sau đó động cơ một chiều thứ haitruyềnchuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp về vịtrí tươngứng.

Hệt h ố n g p h â n l o ạ i s ả n p h ẩ m t h e o m à u sắcđượcứngdụng rấtnhiềutrong cácngànhcôngnghiệp:

- ỨngdụngtrongcácdâychuyềnsảnxuấtGạch,Ngói.

- Ứngdụngtrongcácngànhcôngnghiệpthựcphẩmnhưbánhkẹo,hoaquả - Ứngdụngtrongcôngnghiệpsảnxuấtbia,nướcgiảikhát.

c) Phânloạisảnphẩmtheohìnhdạng

Cấutạo:

- Mộtbăngchuyền.

- Mộtđộngcơđiệnmộtchiềuđểkéobăngchuyền.- Haiđộngcơbướcgạtsảnphẩmđểphânloại.

- CảmbiếnthịgiácCamera(NhậndạngvậtthểquaCamera).- BộPLCdùngđểxửlýtínhiệu.

- Cácrơletrunggian.

- Bộphậngiáđỡcơkhíchotoànbộhệthống.- Nútnhấn.

Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạtđộng,truyềnc h u y ể n đ ộ n g c h o b ă n g c h u y ề n t h ô n g q u a d â y đ a i T r ê n b ă n g c h u y ề n s ẽ t h i ế t k ế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sảnphẩm Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thị giácnhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lýsau đó PLC đưa ra tín hiệu điều khiển độngcơbướcgạttừngsảnphẩmcóhìnhdạngkhácnhauvàonơichứariêngbiệt.

Hệthốngphânloạisảnphẩmtheohìnhdạngđượcứngdụngtrongrấtnhiềungànhcôngnghiệp:- Ứngdụngtrongcôngnghiệpkiểmtravàphânloạisảnphẩmcóhìnhdángkhácnhaunhư:Gạch,Ngói,thựcphẩmtiêudùng…

- ỨngdụngtrongkiểmtravàphânloạiNôngSản.- ỨngdụngkếthợpvớiRobotthôngminh.

Như vậy,ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta còn thấy có

hệthống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm Ví dụ như phân loại sảnphẩmtheo trọng lượng, kích thước Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng khátương tự nhau, chỉ khác nhau ởbộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể là xylanh pistonhoặc động cơ bước) và bộ phậnnhận dạng sản phẩm (có thể là các loại cảm biến như màusắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiệnkim loại, hay camera phát hiện hìnhdạngvậtthể).

2.1.2 Hệthốngphânloạisảnphẩmtheomàusắc

Sựkếthợpgiữangànhđiện–điệntửvàcơkhílàmộtbướctiếnquantrọngtrongsự phát triểncủa tự động hóa trong công nghiệp Hiện nay, Đất nước ta đang trong quátrình phát triển và hội nhập, chính vì thế cácmặt hàng được sản xuất ra không những đạttiêu chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phảicó độ chính xác cao về hình dạng, kíchthước, trọng lượng…Cho nên từ đó các khu côngnghiệp được hình thành với nhiều dâychuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhucầu sản xuất, để tạo ra năng suất caohơn trong quá trình sản xuất Một trong những thiết

- Quá trình cấp sản phẩm vào băng chuyền: Khi có sản phẩm trong hộp,cảmbiến quang nhận biết và gửi tín hiệu về PLC Bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầutácđộng điện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm vào băng chuyền.Haicảm biến quang thu phát được bố trí trên băng chuyền với vị trí đặt cảm biến theo thứtựlầnlượtcaovàtrungbìnhtínhtừhộpcấpphôi(Hình2.4).

- Quátrìnhphânl o ạ i s ả n p h ẩ m t r ê n b ă n g c h u y ề n : t ù yt h u ộ c v à o đ ộ c a o c ủ a từng sản phẩm để có thể phân loại Nếu sản phẩm caotrên băng chuyền đi qua sẽ che cảmbiến cao, lập tức gửi tín hiệu về PLC, bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầu tácđộngđiện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm cao vào khay chứa tươngứng.Sản phẩm có màu sắc trung bình sẽ không che cảm biến cao và khi đi qua cảm biếntrungbình,cảmbiếnsẽnhậnbiếtvàgửitínhiệuvềPLC.BộPLCxửlývàxuấttínhiệuđếnđầu tác động điện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm trung bìnhvàokhay chứa tương ứng Sản phẩm thấp nhất sẽ được đi hết băng chuyền và được phânloạivàokhaychứacuốicùng.

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng để phân loại cácsảnphẩm có màu sắc khác nhau với độ chính xác cao Hệ thống được ứng dụng rấtnhiềutrongcácngànhcôngnghiệpnhư:

- ỨngdụngtrongcácdâychuyềnsảnxuấtGạch,Ngói.

- Ứngdụngtrongcácngànhcôngnghiệpthựcphẩmnhưbánhkẹo,hoaquả - Ứngdụngtrongcôngnghiệpsảnxuấtbia,nướcgiảikhát.

- Khốilượngnhẹhơnnhiềusovớivậtliệukhác.- Khôngbịănmòn.

Một số ưu điểm của nhôm ống hình hộp:

- Độcứngvữngcao.- Chốngănmòntốt.- Khảnăngchịunhiệttốt.- Chiphísảnxuấtthấp.

● Bộ phận đỡ băng chuyền, xylanh và cảm biến:Sử dụng nhôm ống hình hộp

(Hình2.7) Trong mô hình, nhôm ống hình hộp có chức năng vừa làm khung đỡ kết cấu băngchuyền vừa làm cột đỡ xylanhvà cảm biến Nhôm ống hình hộp được sử dụng rộngrãitrongcácngànhcôngnghiệpcũngnhưxâydựng,kếtcấudândụng,khungcửa…

- Giacôngđơngiảnhơnthépốnghìnhhộp.- Khốilượngnhẹhơnsovớinhiềuvậtliệukhác.- Giáthànhvừaphải,tiếtkiệmchiphí.

- Khảnăngchốngănmòntốt.

● Vòngbi:SửdụngổbicókíchthướcΦ16mm(Hình 2.8).Ổbidùngđểdẫntrụcquay

nhẹvàgiảmmasát.

- Chốngănmòntốt.

- Đảmbảođộcứng,vữngchotoànhệthống.

- Trụcrấtphổbiếntrênthịtrườngnêngiáthànhvừaphải.- Khảnăngănkhớpvớiổbivàbánhrăngdẫnđộngcao.

● Phầntửghépnốicơkhí:Sửdụngbulong-đaiốc,vítbắn,vítxoáy,thépchữV,

…(Hình2.10).Cácphầntửnàycóchứcnăngghépnốicácphầntửcơkhívớinhau.

- Chiphísửdụngphùhợp.- Khảnăngghépnốicao.- Chốngănmòntốt.

- Đảmbảođộcứng,vữngchotoànhệthống.

● Sảnphẩm:Sửdụnggỗkhốihìnhhộpvớimàusắckhácnhau(Hình2.11).

Hình2.11Sảnphẩmcầnđượcphânloại.

2.3 Hệthốngtruyềnđộng

2.3.1 Độngcơđiệnmộtchiều

Trong mô hình, vì sử dụng truyền động băng chuyền dây đai và không yêu cầutảitrọng lớn nên không cần động cơ có công suất lớn Với yêu cầu khá đơn giản củabăngchuyềnnhưlà:

- Băngchuyềnchạyliêntục,cóthểdừngkhicần.

- Khôngđòihỏiđộchínhxáccao,tảitrọngbăngchuyềnnhẹ.- Dễđiềukhiển,giáthànhrẻ.

Vìvậychỉcầnsửdụngđộngcơmộtchiềucócôngsuấtnhỏ,khoảng20-Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.Độngcơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp và ở những thiết bị cầnđiềuchỉnhtốcđộquayliêntụctrongmộtphạmvihoạtđộng.

Động cơ một chiều trong dân dụng thường là các động cơ hoạt động với điệnápthấp, dùng với những tải nhỏ Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sửdụng ởnhững nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng phẳngvàtrongphạmvirộng.Độngcơđiệnmộtchiềutrongthựctế(Hình2.12).

a) Cấutạođộngcơđiệnmộtchiều

1-Cổgópđiện.2-Chổithan.3-Rotor.4-Cựctừ.5-Cuộncảm.6-Stator.7-Cuộndâyphầnứng.Cấut ạ o c ủ a đ ộ n g c ơ điệnmộtchiều (Hình2.13):Thôngtinchitiếtvềđộngcơ[1]

- Stator(phầntĩnh):Gồmlõithépbằngthépđúc,vừalàmạchtừvừalàvỏmáy.Cáccựctừchínhcódâyquấnkíchtừ.

làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày khoảng 0.5 mm, phủ sơn cách điện ghép lại Mỗiphần tử của dây quấn phần động cónhiều vòng dây, hai đầu với hai phiến góp, haicạnhtácdụngcủaphầntửdâyquấntronghairãnhdướihaicựckháctên.

- Cổgóp:gồmcácphiếngópbằngđồngđượcghépcáchđiện,códạnghìnhtrụ,gắnởđầutrụcrotor.

b) Nguyênlýlàmviệccủađộngcơđiệnmộtchiều

Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than, trong dây quấn phần ứng códòngđiện Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm choRotorquay Chiều của lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quayđược

nửavòng,vịtrí cácthanhdẫnsẽđổichỗchonhaudocóphiếncổgópđổichiềudòngđiện,giữcho chiều lực tác dụng không đổi Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽcảmứng sức điện động Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở độngcơmột chiều thì sức điện động ngược chiều với dòng điện nên còn gọi là sức phảnđiệnđộng.

- Động cơ điện một chiều kích từ song song: khi nguồn điện một chiều cócôngsuất vô cùng lớn, điện trở trong của nguồn coi như bằng không thì điện áp nguồn sẽ làkhông đổi, không phụ thuộc vàodòng điện trong phần ứng động cơ Loại động cơmộtchiềukíchtừsongsongcũngđượccoinhưkíchtừđộclập.

- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp vớimạchphầnứng.

- Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp: gồm hai dây quấn kích từ, dây quấnkíchtừsongsongvàdâyquấnkíchtừnốitiếp,trong đódâyquấn kíchtừsongsonglàchủyếu.

d) Cácphươngphápđiềuchỉnhtốcđộđộngcơđiệnmộtchiều

Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơnsovới loại động cơ khác, không những nó có khả năng thay đổi tốc độ một cách dễ dàng màcấu trúc mạch lực, mạch điềukhiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điềuchỉnhcaotrongdảiđiềuchỉnhtốcđộrộng.

ω =Uư -I ư.Rư

Suyra:đểđiềuchỉnhωcóthể:- ĐiềuchỉnhUư.

- ĐiềuchỉnhRưbằngcáchthêmRpvàomạchphầnứng.- ĐiềuchỉnhtừthôngΦcủaphầnứng.

Mắc nối tiếp Rpvào phần ứng, từ công thức tính tốc độ động cơ suy ra Rưtănglên,suy raωgiảm, độ dốc của đường đặc tính giảm Các đường 1, 2 là đường đặc tính saukhităngRư,đườngTNlàđặctínhtựnhiêncủađộngcơbanđầu(Hình2.14).

Ưuđiểmcủaphươngphápnàylàđơn giản,tốcđộđiềuchỉnhliêntục,nhưngdothêmRpnêntổnhaotăng,khôngkinhtế.

Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnhmomentđiện từ của động cơ M¿KΦIưvà sức điện động quay của động cơ Eư¿KΦω Khi từthônggiảm thì tốc độ quay của động cơ tăng lên trong phạm vi giới hạn của việc thay đổitừthông Nhưng theo công thức trên khiΦthay đổi thì moment, dòng điện I cũng thayđổinên khó tính được chính xác dòng điều khiển và moment tải Do đó, phương phápnàycũngítdùng.

Thựctếcóhaiphươngphápcơbảnđểđiềukhiểntốcđộđộngcơđiệnmộtchiềubằngđiệnáp:- Điềuchỉnhđiệnápcấpchomạchphầnứngcủađộngcơ.

- Điềuchỉnhđiệnápcấpchomạchkíchtừcủađộngcơ.

Vì từ thông của động cơ không đổi nên độ dốc đặc tính cơ cũng không đổi, còntốcđộ không tải lý tưởng thì tùy thuộc vào giá trị điện áp điều khiển Uưcủa hệ thống, dođócóthểnóiphươngphápđiềukhiểnnàylàtriệtđể.

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạthoặcmộtsốsảnphẩmkhác.Trongmộtsốngànhcôngnghiệpnhẹ,côngnghiệpthựcphẩm,hóachấtthì dùng để vận chuyển các sản phẩm đẫ hoàn thành và chưa hoàn thành giữa cáccôngđoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùngđược.

b) Ưuđiểmcủabăngchuyền

- Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo cáchướngnằmngang,nằmnghiênghoặckếthợpgiữanằmngangvànằmnghiêng.

-Vốnđ ầ u t ư k h ô n g l ớ n l ắ m , c ó t h ể t ự đ ộ n g đ ư ợ c , v ậ nh à n h đ ơ n g i ả n , b ả o d ư ỡ n g dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêuhao năng lượng so với máy vận chuyểnkháckhônglớnlắm.

c) Cấutạochungcủabăngchuyền

Hình2.15Cấutạochungcủabăngchuyền.(1) –Bộphậnkéocùngcácyếutốlàmviệctrựctiếpmangvật.(2) –Bộphậncăng,tạovàgiữlựccăngcầnthiếtchobộphậnkéo.(3) –Trạmdẫnđộng,truyềnchuyểnđộngchobộphậnkéo

Ngoài ra còn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ…) nằm dưới bộ phận kéo có tácdụnglàmphầntrượtchobộphậnkéovàcácyếutốlàmviệc.

Trong thực tế, tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại sản phẩm, cáchệthống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Do đó băng chuyềncũngcần có kích thước khác nhau sao cho phù hợp với hệ thống phân loại Nhận thấythực tiễnđó, nhóm đồ án sẽ thiết kế và thi công một mô hình nhỏ nhưng có chức nănggần tương tựnhư ngoài thực tế, đó là: Tạo ra một băng chuyền để vận chuyển sản phẩm, phân loạisảnphẩmtheokíchthướcđãđạttrước.

2.3.3 Pistonxylanhđẩysảnphẩm

Piston xylanh bao gồm piston xylanh thủy lực và khí nén, thực chất là mộtloạiđộng cơ thủy lực (khí nén) dùng để biến đổi thế năng của dầu (khí nén) thành cơnăng,thựchiệnchuyểnthẳnghoặcchuyểnđộngvòngkhôngliêntục.Pistonxylanhđược

dùng rất phổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển động thẳng đi về,xylanhkhí nén có kết cấu đơn giản, nhưng có khả năng thực hiện một công suất lớn, làmviệc ổnđịnhvàgiảiquyếtvấnđềc h ắ n k h í t t ư ơ n g đ ố i đ ơ n g i ả n S o v ớ i

h ệ thốngkhínéncócôngsuấtnhỏhơnnhưngcónhiềuưuđiểmhơnnhư:

- Cókhảnăngtruyềnnănglượngđixa,bởivìđộnhớtđộnghọccủakhínénnhỏvàtổnthấtápsuấttrênđườngdẫnnhỏ.

- Docókhảnăngchịunén(đànhồi)lớncủakhôngkhínêncóthểtríchchứakhínénrấtthuậnlợi.

- Khôngkhídùngđểnénhầunhưcósốlượngkhônggiớihạnvàcóthểthảirangượctrởlạibầukhíquyển.

- Hệthốngkhínénsạchsẽ,dùchocósựròrỉkhôngkhínénởhệthốngốngdẫn,dođókhôngtồntạimốiđedọabịnhiễmbẩn.

- Chiphínhỏđểthiếtlậpmộthệthốngtruyềnđộngbằngkhínén,bởivìphầnlớntrongcácxínghiệp,nhàmáyđãcósẵnđườngdẫnkhínén.

- Hệthốngphòngngừaquáápsuấtgiớihạnđượcđảmbảo,nêntínhnguyhiểmcủaquátrìnhsửdụnghệthốngtruyềnđộngbằngkhínénthấp.

a) PhânloạiPistonxylanh

Hình2.19Cácloạixylanhthôngdụng.a) Xylanhtácđộngđơn.

b) Xylanhtácđộngkép.

- Xylanh tác động đơn (xylanh tác động một chiều) (Hình 2.19a) Áp lựckhínén chỉ tác dụng vào một phía của xylanh, phía còn lại là do ngoại lực hay do lò xotácdụng.

- Xylanh tác dụng kép (xylanh tác dụng hai chiều) (Hình 2.19b) Áp suấtkhínénđượcdẫnvàohaiphíacủaxylanhdoyêucầuđiềukhiểnmàxylanhsẽđivàohayđiratùythuộcvàoáplực.

b) Lựachọnpistonxylanhdùngtronghệthống

Do đặc điểm của xy lanh tác động nhanh, hành trình không lớn, cố định nênnhómtác giả chọn xy lanh tác dụng hai chiều sử dụng trong hệ thống Xylanh tác độnghai chiềugiúphệthốngđượcđiềukhiểnmộtcáchhoàntoàntựđộngvàchínhxác.

Khi có tín hiệu tác động, khí được cấp vào cửa 8 của xylanh, khi đó piston đivàotrong.Khicótínhiệutácđộngtrởlại,khíđượccấpvàocửa13điềukhiểnpistonđiratheochiềungượclại.

CDM2BZ25-125A(Hình2.21).

Vớicácthôngsốkỹthuật:- Loại:Khínén

- Hoạtđộng:Tácdụngkép.- Môitrườnghoạtđộng:Khínén.- Ápsuấtvậnhànhlớnnhất:1.0MPa- Ápsuấtvậnhànhnhỏnhất:0.05MPa- Nhiệtđộcủakhí:-10°Cđến70°C- Vậtliệubôitrơn:Khôngyêucầu- Tốcđộpiston:50đến750mm/s- Giảmchấn:Bằngcaosu.- Độngnăngchophép:0.4J

2.3.4 Vanđảochiều

a) Địnhnghĩavanđảochiều

b) Vanđảochiềusửdụngtrongmôhìnhhệthống

Van5/2làvancó5cửalàmviệcvà2trạngtháilàmviệc(Hình2.22).- CửaPlàcửacungcấpnguồnnănglượng.

- CửaAlắp với buồngtrái xylanhcơcấuchấphành.- CửaBlắpvớibuồngbênphảicủaxylanhcơcấuchấphành- CửaTvàcửaRlàcửaxảnănglượng.

Vanđiệntừ5/2sửdụngtrongmôhìnhhệthống(Hình2.23).

- Loạivan:5cửa2vịtrí.

- Điệnápđầuvào:110V,220V,24V.

- Kíchthướccửa:Cửavào,Cửara:1/4”,Cửaxả1/8”- Môitrườnglàmviệc:Khínén.

- Diệntíchkhônggian:16mm2- Ápsuấtlàmviệc:0.15-0.8MPa.- Nhiệtđộchophép:-5°Cđến60°C- Saisốđiệnápchophép:±10%

- Côngsuấttiêuthụ:AC:5.5VA,DC: 4.8W- Thờigianđápứng:0.05giây.

2.3.5 Cảmbiếnquang

Thôngtinchitiếtcảmbiếnquang[3].

a) Địnhnghĩacảmbiếnquang

Cảm biến quang điện (Photoelectric sensor, PES) (Hình 2.24) nói một cáchkhácthực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợpchiếuvàobềmặtcủacảmbiếnquang,chúngsẽthayđổitínhchất.Tínhiệuquangđượcbiếnđổithànhtín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot khi có một lượng ánhsángchiếuvào.

- Cảmbiếnquangthuphát.- Cảmbiếnquangphảnxạgương.- Cảmbiếnquangkhuếchtán.

b) Vaitròvàứngdụngcủacảmbiếnquang

Cảmbiếnq u a n g đ ó n g v a i t r ò r ấ t q u a n t r ọ n g t r o n g c á cn g à n h c ô n g n g h i ệ p n ó i chung và tự động hóa nói riêng Chúng được ứng

độchínhxáccaovàmôitrườnglàmviệckhắcnghiệtvàkhoảngcáchxa.Cụthểnhư:- Xácđịnhvịtrísảnphẩmtrêncácbăngchuyềnvàđếmsảnphẩm.

- Pháthiệnxetrongcácbãiđỗxe,rửaxe.

- Kiểmtrasảnphẩmcóđổngãhoặccóđủbộphậnchưa.- Pháthiệnngườihoặcvậtđiquacửa.

- LàmSensorantoànchocácmáykéosợi,máydệt.

- Ứngdụngtrongcácdâychuyềnpháthiệnvàđóngnắpchai.

- KiểmtraRobotđãđượcgắnlinhkiệnđãđượclắpráphaychưatrongcácdâychuyềnlắprápoto.

c) Cấutrúccủacảmbiếnquang

Bộphátánhsáng

Ngày nay cảm biến quang thường sử dụng led bán dẫn Ánh sáng được phát ratheoxung - nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt được ánh sáng của cảm biến vàánh sáng của nguồn khác (ánhsáng mặt trời, ánh sáng khác…) Các loại LED thông dụnglà LED đỏ, LED hồng ngoại,LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắnghoặcLEDxanhlá.

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (Tranzito quang) Bộ phậnnàycảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nay, nhiều loại cảmbiếnquangsửdụngmạchtíchhợpchuyêndụngASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit).Mạch này tích hợp tất cả các bộ phận quang, khuếch đại xử lý chức năng và mộtvi mạch(IC) Bộ phận thu có thể nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phận phát (như trường hợploại thu -phát), hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện (trường hợp phản xạ khuếchtán).

Mạchđ ầ u r a c h u y ể n t í n h i ệ u t ỉ l ệ ( a n a l o g u e ) t ừ t r a n z i t o q u a n g t h à n h t ín h i ệ u

On/Offđượckhuếchđ ạ i K h i l ư ợ n g á n h s á n g t h u v ư ợ t q u án g ư ỡ n g đ ư ợ c x á c đ ị n h , t í n hiệu ra của cảm biến được kích hoạt Mặc dù

- Chốngnhiễutốt.- Gọnvàtiếtkiệmchỗ.

- Bảovệchốngngắnmạchvànốicựcnguồn.- Chếđộhoạtđộng:ON-đènsáng,OFF-đèntắt.

- Thôngsốkỹthuật:E3FDS10C4.

- Kíchthước(ĐườngkínhxChiềudài):22x70mm.- Khoảngcáchpháthiện:100mm.

- Dòngđịnhmức:200mA.- VỏlàmbằngchấtliệuABS.

- Đặctínhtrễ:Tốiđa20%khoảngcáchpháthiện.- Nguồnsáng(bướcsóng):LEDhồngngoại(860nm).- Điệnápnguồncấp:12VDC-24VDC.

- Côngsuấttiêuthụ:Tốiđa25mA.- Thờigianđápứng:Tốiđa2.5ms.- Nhiệtđộmôitrường:Hoạtđộng-

25°Cđến55°C(khôngđóngbănghoặcngưngtụ).Bảoquản Độẩmmôitrường:Hoạtđộng35%đến85%,bảoquản25°Cđến55°C(khôngđóngbănghoặcngưngtụ).Bảoquản 30%đến95%- Trọnglượng(cảvỏ):85g.

2.3.6 Rơletrunggian

Thôngtinchitiếtvềrơle[4].a) Kháiniệmchungvềrơle

Rơ le (Hình 2.27) là loại khí cụ điện hạ áp tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổinhảycấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơ le được sử dụng rất rộng rãitrongmọilĩnhvựckhoahọccôngnghệvàđờisốnghàngngày.

Rơ le có nhiều chủng loại với nguyên lý làm việc, chức năng khác nhau như rơleđiệntử,rơlephâncực,rơlecảmứng,rơlenhiệt,rơleđiệntừtươngtự,rơleđiệntử…

Đặc tính cơ bản của rơ le: là đặc tính vào ra Khi đại lượng đầu vào X tăng đếnmộtgiá trị tác động X2, đại lượng đầu ra Y thay đổi nhảy cấp từ 0 (Ymin) đến 1 (Ymax).TheochiềugiảmcủaX,đếngiátrịsốnhảX1thìđạilượngđầurasẽnhảycấptừ1xuống0.Đâylàquátrìnhnhảcủarơle.

b) Phânloạirơle

Phânloạinguyênlýlàmviệctheonhóm:- Rơleđiệncơ.

- Rơlenhiệt.- Rơletừ.- Rơlesố.

- Rơlecótiếpđiểm:loạinàytácđộnglênmạchbằngcáchđóngmởcáctiếpđiểm.

- Rơlekhôngtiếpđiểm(rơletĩnh):loạinàytácđộngbằngcáchthayđổiđột

- Rơledòngđiện.- Rơlecôngsuất.- Rơletổngtrở…

Phânloạitheocáchmắccơcấu:

- Rơlesơcấp:loạinàyđượcmắctrựctiếpvàomạchđiệncầnbảovệ.

- Rơlethứcấp:loạinàymắcvàomạchthôngquabiếnápđolườnghaybiếndòngđiện.Phânloạitheogiátrịvàchiềucácđạilượngđivàorơle:

- Rơlecựcđại.- Rơlecựctiểu.

- Rơlecựcđại-cựctiểu.- Rơlesolệch.

e) Rơletrunggian

Rơ le trung gian được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện vàcácsơ đồ điều khiển tự động, đặc điểm của rơ le trung gian là số lượng tiếp điểm khá lớn(thường đóng và thường mở) vớikhả năng chuyển mạch lớn và công suất nuôi cuộn dâybé nên nó được dùng để truyền vàkhuếch đại tín hiệu, hoặc chia tín hiệu của rơ lechínhđếnnhiềubộphậnkhácnhaucủamạchđiềukhiểnvàbảovệ.

Nếu cuộn dây của rơ le được cấp điện áp định mức (qua tiếp điểm của rơ lechính)sức từ động do dòng điện trong cuộn dây sinh ra sẽ tạo ra trong mạch từ thông, hútnắplàm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra Khi cắtđiệncủa cuộn dây, lò xo sẽ nhả đưa nắp và các tiếp điểm về vị trí ban đầu Do dòng điệnquatiếp điểm có giá trị nhỏ nên hồ quang khi chuyển mạch không đáng kể nên khôngcầnbuồngdậphồquang.

Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến bốn cặpthườngđóng và thường mở liên động, công suất tiếp điểm cỡ 5A, 250VAC, 28VDC, hệsố nhảcủa rơ le nhỏ hơn 0.4, thời gian tác động dưới 0.05s, cho phép tần số thao tác dưới1200lần/giờ.

- Sốchân:14chândẹt.- Cóđènledhiểnthị.

- Điệnápcuộndây:24VDC- Tiếpđiểm:5A,250VAC/28VDC- Thờigiantácđộng:20msMax.

- Tầnsốhoạtđộng:Điện:1800lần/giờ,Cơ:18000lần/giờ.-Tuổi thọ:AC: 50.000.000 phút, DC: 100.000.000 phút.- Tầnsố:1800lần/giờ.

- Nhiệtđộlàmviệc:-55°C-70°C