BÀI TIỂU LUẬNTHIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓAKỳ thi học kỳ 2 đợt B năm học 2020 2021Giảng viên hướng dẫn: TS. Lê Quang ĐứcHệ thống thủy lực khí nén gồm các thành phần và chức năng của chúng như sau: Bộ cấp nguồn dầu: với chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng cho công tác vận hành. Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng là bơm cùng với động cơ điện xoay chiều ba pha. Đồng thời van an toàn có chức năng ổn định áp suất hoạt động của hệ thống, khi áp suất của hệ thống đột ngột tăng thì dòng chất lỏng sẽ được xả ra qua van an toàn về bể chứa để hạ áp suất của hệ thống về mức đã đặt ban đầu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA Kỳ thi học kỳ đợt B năm học 2020 -2021 Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Quang Đức Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Trần Hoàng Hiệp 1811050195 18DTDA1 Nguyễn Tuấn Kiệt 1811050239 18DTDA1 Trương Khoa Nguyên 1811050059 18DTDA1 Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Khoa/Viện: Viện kỹ thuật Hutech TP.HCM, năm 2021 pg Mục lục Chương : Mạch thủy lực .3 1.1 Mô tả hệ thống thành phần mạch thủy lực 1.1.1 Hoạt động hệ thống thủy lực 1.2 Thiết kế phần cứng điện - điều khiển 1.2.1 Thiết kế mạch động lực Bảng chọn thiết bị thủy lực 1.2.2 Thiết kế phần điều khiển 1.3 Xây dựng trình tự logic hoạt động 1.4 Chương trình điều khiển PLC 11 1.5 Mô 12 Mô mạch điều khiển solenoid xi lanh 12 Chương 2: Mạch Relay -PLC 13 2.1 Mô tả hệ thống băng chuyền 13 2.2 Nguyên Lý hoạt động 13 2.3 Thiết kế phần cứng điện - điều khiển 17 2.3.1 Thiết kế mạch động lực 17 Bảng chọn thiết bị hệ thống băng tải 17 2.3.2 Thiết kế phần điều khiển 18 Bảng chọn thiết bị PLC, nút nhấn, cảm biến 19 2.4 Xây dựng trình tự hoạt động 20 Chương 3: Băng chuyền đóng gói chai .28 3.1 Mô tả hệ thống băng chuyền 28 3.2 Nguyên lý hoạt động 29 3.3 Thiết kế phần cứng điện – điều khiển 30 3.3.1 Thiết kế mạch động lực 30 Bảng chọn thiết bị động lực hệ thống đóng gói 31 3.3.2 Thiết kế phần điều khiển 31 Bảng chọn thiết bị PLC, nút nhấn, cảm biến 33 3.3.3 Xây dựng trình tự hoạt động 34 pg Chương : Mạch thủy lực 1.1 Mô tả hệ thống thành phần mạch thủy lực Hình 1.1: Bài tập thủy lực khí nén Các thành phần: ➢ 0.1: nguồn cấp dầu: động điện, bơm, van an toàn ➢ 0.2: van tràn ➢ 0.3: đồng hồ đo áp suất ➢ 1.0: xi-lanh tác động kép ➢ 1.01: van chiều ➢ 1.02: van giảm áp ➢ 1.1: van đảo chiều từ 4/3 Hệ thống thủy lực khí nén gồm thành phần chức chúng sau: Bộ cấp nguồn dầu: với chức cung cấp lượng dịng chất lỏng cho cơng tác vận hành Thiết bị tạo lượng cho dòng chất lỏng bơm với động điện xoay chiều ba pha Đồng thời van an tồn có chức ổn định áp suất hoạt động hệ thống, áp suất hệ thống đột ngột tăng dịng chất lỏng xả qua van an toàn bể chứa để hạ áp suất hệ thống mức đặt ban đầu pg Van đảo chiều: Van thuộc loại 4/3 điều khiển điện xoay chiều (điện áp 220V) Chức van phân phối dòng chất lỏng để khoang làm việc xy lanh Cơ cấu chấp hành: cấu chấp hành xy lanh Có chức nhận lượng dịng chất lỏng cơng tác, chuyển lượng thành động chuyển động (tịnh tiến) Van tràn: Để đảm bảo áp suất đầu máy bơm không đổi Van chiều: Có chức cho dịng chất lỏng theo chiều nhất, ngăn cản dòng chảy ngược hay rò rỉ bơm Van giảm áp: Tác dụng giảm áp điều chỉnh áp suất đầu cho nhỏ áp suất đầu vào theo giá trị cài đặt sẵn Các thiết bị đường ống hiển thị: Các ống dùng để dẫn chất lỏng đồng thời kết nối thiết bị để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh hoạt động Thiết bị hiển thị đồng hồ đo áp suất, có chức hiển thị trị số áp suất dịng chất lỏng vị trí mà ta cần biết để điều chỉnh kịp thời 1.1.1 Hoạt động hệ thống thủy lực Khi cấp điện cho động điện làm cho động hoạt động, bơm bắt đầu bơm chất lỏng Khi xy lanh chưa làm việc, đồng nghĩa với việc van dảo chiều 4/3 điều khiển chúng vị trí trung gian, chất lỏng hồi nguồn cấp dầu Khi có tín hiệu điều khiển van đảo chiều 4/3 việc chế độ Y1 (bên trái), chất lỏng vào đầu A xy lanh, đẩy piston ép xuống Khi hết hành trình, chày bắt đầu ép đến áp suất đặt Khi có tín hiệu điều khiển van đảo chiều 4/3 việc chế độ Y2 (bên phải), chất lỏng vào đầu B xy lanh lượng chất lỏng đầu A xy lanh xả trở ngồn cấp dầu, làm cho xy lanh dần trở trạng thái ban đầu 1.2 Thiết kế phần cứng điện - điều khiển 1.2.1 Thiết kế mạch động lực pg Bảng vẽ mạch động lực Hình 1.2.1 Mạch động lực hệ thống thủy lực Bảng chọn thiết bị thủy lực S T T Thiết bị Nhà sản xuất Mã sản phẩm Xi lanh Hydraulics & Automation MSG19-1210a/UK Bơm piston ABB PGP315-07 Động điện ABB M2AA-1132M YUKEN DSG-03-3C60-A200 CHIAWANG MRV-02-P3 Valve đảo chiều Valve an tồn Thơng số kĩ thuật D = 235 mm Q = 12 ( l/m) q= 15.2 (cc/rev) P=241 Bar n=3000 (vg/phút) P=11KW n=1450 (vg/phút) Iđm = 14.8 A Uđm = 400V P = 250 Pa Q = 52 (l/ph) P = 315 Q = 40 (l/ph) Số lượng Giá tham khảo 2.750.000đ 1.345.000đ 1.255.000đ 809.000đ 956.800đ pg Valve tràn ABB 14450-01 1 MCB ABB SH203-C32 P = 400 Q = 50 (l/ph) P = 210 Q = 50 (l/ph) P = 240 Q = 40 (l/ph) In = 32 A Relay nhiệt ABB AT25DU32 Ith = 24 ÷ 32 A 407.000đ contactor Shihlin S-P 21A Idm = 21A 600.000đ Valve CHIAWANG chiều Valve giảm YUKEN áp VUR 120 NPT KT-03-90-2290 279.400đ 500.000đ 500.000đ 350.000đ 1.2.2 Thiết kế phần điều khiển 1.2.2.1 Xác định thao tác Thao tác tự vận hành: Nút nhấn Start, Nút nhấn UP, Nút nhấn DOWN Thao tác bảo vệ: Nút nhấn STOP 1.2.2.2 Xác định input – ouput Cổng đầu vào STT Tên gọi Nút nhấn ép Nút nhấn STOP Cảm biến xi lanh Nút nhấn lùi Cảm biến xi lanh Kí hiệu Địa UP X0 STOP X1 S2 X2 DOWN X3 S1 S4 Cổng đầu STT Tên gọi Kí hiệu Địa pg Relay điều khiển xi lanh ép xuống R1 Y0 R2 Y1 (SOL11) Relay điều khiển xi lanh lên (SOL22) 1.2.2.3 Bảng vẽ mạch điều khiển Mạch điều khiển Hình 1.2.2.3a Bảng vẽ mạch động lực Mạch đấu nối PLC pg Hình 1.2.2.3b Mạch đấu nối PLC 1.2.2.4 Bảng chọn thiết bị PLC, nút ấn, cảm biến STT Thiết bị Nhà sản xuất Mã sản phẩm Thông số kĩ thuật Số lượ ng Giá tham khảo Nguồn: 24VDC PLC FX3U Mitsubishi FX3U-16MR/DS input 3.264.000đ output Đèn báo đỏ ABB ML1-100R U = 220V 28.000đ Đèn báo xanh ABB ML1-100L U = 220V 28.000đ Nút nhấn đỏ ABB U = 110-130V 30.000đ Nút nhấn lục ABB U = 110-130V 30.000đ U = 110-130V 31.000đ Nút nhấn vàng ABB 1SFA619403R51 31 1SFA619403R51 32 1SFA619403R51 33 pg Vị trí: 7mm Limit Switch Autonics Tiếp điểm:NO PRDT18-7DO-V 136.000đ 55.000đ U=12-24VDC Relay trung gian Schneider RXM2LB1BD U = 24V 1.3 Xây dựng trình tự logic hoạt động Bước 1: Các biến trạng thái: STT Tên biến Mô tả loại Địa Piston P1 ép xuống Đóng relay R1 Output Y0 Piston P2 kéo lên Đóng relay R2 Output Y1 Các trạng thái: S Tên T trạng T thái S0 Trạng thái dừng M100 S1 Piston P1 ép xuống M101 S2 Piston P2 kéo lên M102 Địa Mô tả Biến đệm lập Y0 Y1 trình Địa vịng lập 1 S0X M200 S1X M201 S2X M202 Tính biến trạng thái từ trạng thái Y0 = S1, Y1 = S2 Các biến cố: STT Tên biến cố Mô tả Loại Địa Nút nhấn Down Piston ép xuống Input X0 Nút nhấn Stop Dừng Piston Input X1 Cảm biến hành trình Dừng piston hết hành Input X2 pg trình Nút nhấn Up Piston lên Input X3 Cảm biến hành trình Dừng piston hết hành Input X4 trình Các chuyển đổi: S Tên T chuyển đổi tên Địa Mơ tả X0 X1 X2 X3 X4 Hàm Khóa chuyển chéo đổi T S0-S1 Piston ép B1 M300 S1-S0 dừng B2 M301 S0-S2 Piston lên B3 M302 S2-S0 dừng B4 M303 X0 X2 X3 X4 Bước 2: vẽ biểu đồ trạng thái B1 S1 B3 S0 B2 B4 S3 Hình 1.3 Biểu đồ trạng thái Bước + 4: Viết hàm TURN_ON/ TURN_OFF pg 10 băng tải dừng lại Q trình đóng gói bắt đầu việc đóng cơng tắc RS0-1 Việc mở hộp thứ hai làm gián đoạn hoạt động đơn hàng đóng gói hoàn thành 3.3 Thiết kế phần cứng điện – điều khiển 3.3.1 Thiết kế mạch động lực Hình 3.3.1 Mạch động lực Các thành phần máy: động cơ, điện trở nhiệt Hoạt động máy: Máy hoạt động theo ba trạng thái Start/Stop, làm nóng sơ hoạt động ➢ Khi khởi động ta nhấn START/STOP kích hoạt thơng báo “Preheating Wait” đầu điện trở làm nóng pg 30 ➢ Khi nhấn START/STOP lần động hoạy động với điều kiện thời gian làm nóng sơ trước phút trôi qua Động cung cấp lượng điện trở khử lượng Bảng chọn thiết bị động lực hệ thống đóng gói S T T Thiết bị Nhà sản xuất Số lượn g Giá tham khảo Uđm =220 P = 180W n = 1600 rpm 2.450.000đ /cái Thông số kĩ thuật Mã sản phẩm Motor HOULE 5IK180R-2CF-GU-G Relay nhiệt ABB AT25DU32 Ith = 24 ÷ 32 A 15 407.000đ/c MCB ABB SH203-C32 In = 32 A 321,000đ contactor Shihlin S-P 21A Idm = 21A 430,000đ/c 3.3.2 Thiết kế phần điều khiển Thao tác tự vận hành: Nút nhấn START, Nút nhấn RESET Thao tác bảo vệ: nút nhấn STOP Xác định input – output STT Tên gọi Loại Địa Nút nhấn ON Input X0 Input X1 Nút nhấn STOP pg 31 Nút nhấn On BT1 Input X2 Nút nhấn On BT2 Input X3 Nút nhấn On BT3 Input X4 Time late BT1 Input T0 Time late BT4 Input T1 Time OFF BT4 Input T2 Time late ON BT4 Input T3 10 Time late OFF BT4 Input T4 11 Time late ON BT4 Input T5 12 Reset Sensor Input M0 13 Sensor Input M1 14 Reset Sensor Input M2 15 Sensor Input M3 16 Reset Sensor Input M4 17 Sensor Input M5 18 Động Output Y0 19 Động Output Y1 20 Động Output Y2 21 Động Output Y3 22 Động Output Y4 23 Cần gạt Output Y5 24 Cần gạt Output Y6 25 Cần gạt Output Y7 Bảng vẽ mạch điều khiển pg 32 Hình 3.3.2 Bảng vẽ mạch điều khiển Bảng chọn thiết bị PLC, nút nhấn, cảm biến STT Thiết bị Nhà sản xuất Mã sản phẩm Thông số kĩ thuật Số lượ ng Giá tham khảo Nguồn: 24VDC PLC FX5U Mitsubishi FX3U-16MR/DS input 3.264.000đ output Đèn báo đỏ ABB ML1-100R U = 220V 28.000đ Đèn báo xanh ABB ML1-100L U = 220V 28.000đ Nút nhấn đỏ ABB U = 110-130V 31.000đ U = 110-130V 31.000đ U = 110-130V 31.000đ Nút nhấn xanh Nút nhấn ABB ABB 1SFA619403R51 31 1SFA619403R51 32 1SFA619403R51 pg 33 vàng 33 30m (Thuphát); 4m (Phản Photoelectric Sensor Autonics E3Z-D81 12- xạ gương); 1m 24VDC NPN (Phản xạ 239.000đ U = 24V 55.000đ Ith = 24 ÷ 32 A 470.000đ khuếch tán) U=12-24VDC Relay trung gian Schneider RXM2LB1BD Relay nhiệt ABB AT25DU32 3.3.3 Xây dựng trình tự hoạt động Mô tả máy ➢ Solenoids 1, 2, : Đóng, mở gạt ➢ Motor 0, 1, 2, 3, 4: Băng tải xích ➢ Cảm biến đếm 1, 2, 3, 4: đếm sản phẩm ➢ Contact hành trình 1, 2, 3: phát trạng thái gạt ➢ Đèn báo H: báo lỗi hệ thống ➢ Nút ấn Start: PB ➢ Khởi động máy FS = M8002a ➢ 10 s: Timer T1, On Delay Mô tả lại quy trình, có ký hiệu cụ thể: ➢ Khởi động máy FS Động M0 chạy ➢ Ấn nút Start Solenoids So1 mở (mở gạt luồng 1), So2, So3 đóng ➢ Cảm biến hành trình b1 phát gạt mở Động M1 chạy ➢ Cảm biến đếm S1 đếm sản phẩm qua đến giá trị =12 M1 dừng, So1 đóng (đóng gạt luồng 1) pg 34 ➢ Cảm biến đếm S4 đếm sản phẩm qua đến giá trị =3 giá trị M4 chạy 2s lặp lại lần (reset S4 lần) ➢ Sau sản phẩm vào đầy đủ khn M4 chạy 4s ➢ Reset cảm biến đếm S4 ➢ Đóng Solenoids So1, Mở So2 ➢ Cảm biến hành trình b2 phát gạt mở Động M2 chạy ➢ Cảm biến đếm S2 đếm sản phẩm qua đến giá trị =12 M2 dừng, So2 đóng (đóng gạt luồng 2) ➢ Cảm biến đếm S4 đếm sản phẩm qua đến giá trị =3 giá trị M4 chạy 2s lặp lại lần (reset S4 lần) ➢ Sau sản phẩm vào đầy đủ khn M4 chạy 4s ➢ Reset cảm biến đếm S4 ➢ Đóng Solenoids So2, Mở So3 ➢ Cảm biến hành trình b3 phát gạt mở Động M3 chạy ➢ Cảm biến đếm S3 đếm sản phẩm qua đến giá trị =12 M3 dừng, So3 đóng (đóng gạt luồng 3) ➢ Cảm biến đếm S4 đếm sản phẩm qua đến giá trị =3 giá trị M4 chạy 2s lặp lại lần (reset S4 lần) ➢ Sau sản phẩm vào đầy đủ khuôn M4 chạy 4s ➢ Reset cảm biến đếm S4 ➢ Nếu có nhiều cảm biến hành trình phát gạt trạng thái mở dừng hoạt động hết, đèn báo lỗi H sáng Bước 1: Các biến trạng thái STT Tên biến Thanh gạt 1, mở/đóng Mơ tả Loại Địa Solenoid So1, mở/đóng Output Y1 pg 35 Thanh gạt 2, mở/đóng Solenoid So2, mở/đóng Output Y2 Thanh gạt 3, mở/đóng Solenoid So3, mở/đóng Output Y3 Động 1, chạy/dừng Motor M1, mở/đóng Output Y4 Động 2, chạy/dừng Motor M2, mở/đóng Output Y5 Động 3, chạy/dừng Motor M3, mở/đóng Output Y6 Động 0, chạy/dừng Motor M0, mở/đóng Output Y0 Động 4, chạy/dừng Motor M4, mở/đóng Output Y7 Đèn báo lỗi H Đèn báo Y7, mở/đóng Output Y8 Các trạng thái: STT Tên Mô tả trạng thái S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 So1 mở So1 đóng So2 mở So2 đóng So3 mở So3 đóng M4 chạy M4 dừng Báo Địa M101 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y0 Y8 Biến đệm Địa lập trình vòng lặp 0 0 S1X M201 M102 0 0 0 S2X M202 M103 0 0 S3X M203 M104 0 0 0 S4X M204 M105 0 0 1 S5X M205 M106 0 0 0 S6X M206 M107 0 0 0 1 S7X M207 M108 0 0 0 S8X M208 M109 0 0 0 0 S9X M209 pg 36 10 S10 11 S11 Lỗi H Delay 4s Delay 2s M110 0 0 0 0 S10X M210 M111 0 0 0 0 S11X M211 Trạng thái S9 báo lỗi H: Y8=Y1+Y2 ; Y8=Y1+Y3 ; Y8=Y2+Y3 ; Y8=Y1+Y2+Y3 Các biến cố: STT Tên biến Mô tả Loại Address Limit switch b1 Giới hạn hành trình cần gạt Input X1 Couter sensor S1 Đếm sản phẩm Input X2 Limit switch b2 Giới hạn hành trình cần gạt Input X3 Couter sensor S2 Đếm sản phẩm Input X4 Limit switch b3 Giới hạn hành trình cần gạt Input X5 Couter sensor S3 Đếm sản phẩm Input X6 Couter sensor S4 Đếm sản phẩm Input X7 Nút ấn Start, PB Nút ấn khởi động trình Input X0 First Scan Khởi động máy, homing Internal M8002 10 On Delay Timer 4s, dừng trước chuyển Internal T1 11 On Delay Timer 2s, dừng trước chuyển hàng Internal T2 Các chuyển đổi: STT Tên chuyể Mô tả Tên Adres F T T X X X X X X X s S 2 Hàm chuyển pg 37 Khó a n đổi FS S1 S1 S2 S2 S7 S10 S3 S3 S4 S4 S7 S10 S5 S5 S6 S6 S7 10 S7 S11 11 S11 S7 12 S7 S8 S8 S10 13 đổi Khởi động TR1 luồng l1 Kích gạt TR2 M301 0 0 0 0 M302 0 1 0 0 Sản phẩm TR3 l1 vào khuông Khởi động TR4 luồng l2 Kích gạt TR5 M303 0 0 0 0 M304 0 0 0 0 M305 0 0 1 0 Sản phẩm TR6 l2 vào khng Khởi động TR7 luồng l3 Kích gạt TR8 M306 0 0 0 0 M307 0 0 0 0 M308 0 0 0 1 Sản phẩm l3 vào khuông Chuyển hàng kế khuông Sản phẩm vào khuông hàng kế Dừng TR9 M309 0 0 0 0 TR1 M310 0 0 0 0 TR1 M311 0 0 0 0 TR1 TR1 M312 0 0 0 0 0 M313 0 0 0 0 Thay khuông hàng FS Bước 2: Biểu đồ trạng thái: pg 38 chéo Bước + 4: Hàm Turn On/ Turn Off: ➢ S1: T_O_S1 = Fs.TR1 T_OF_S1 = S1.TR2 S1 = TR2.(FS.TR1 + S1) ➢ S2: ON_S2 = S1.TR2 OFF_S2 = S2.TR3 S2 = TR3.(TR2 + S2) ➢ S3: ON_S3 = S10.TR4 OFF_S3 = S3.TR5 S3 = TR5.(TR4 + S3) ➢ S4: ON_S4 = S3.TR5 OFF_S4 = S4.TR6 S4 = TR6.(TR5 + S4) pg 39 ➢ S5: ON_S5 = S10.TR7 OFF_S5 = S5.TR8 S5 = TR8.(TR7 + S5) ➢ S6: ON_S6 = S5.TR8 OFF_S6 = S6.TR9 S6 = TR9.(TR8 + S6) ➢ S7: ON_S7 = (S2.TR3)+(S4.TR6)+(S6.TR9)+(S11.TR11) OFF_S7 = (S7.TR10)+(S7.TR12) S7 = (TR10 + TR12).(TR3 + TR6 + TR9 +TR11 + S7) ➢ S8: ON_S8 = (S7.TR12)+(S9.TR14) OFF_S8 = S8.TR13 S8 = TR13.(TR10 + TR14 +S8) ➢ S9: ON_S9 = TR2.TR5.TR8 OFF_S9 = S8.TR14 S9 = TR14.(TR2.TR5.TR8 + S9) ➢ S10: ON_S10 = S8.TR13 OFF_S10 = (S3.TR4)+(S5.TR7) S10 = (TR4 + TR7).(TR13 + S10) ➢ S11: ON_S11 = S7.TR10 OFF_S11 = S7.TR11 S11 = TR11.( TR10 + S11) Bước 5: Lập trình: pg 40 pg 41 pg 42 Hình 3.3.3a Lập trình PLC Mơ phỏng: pg 43 Hình 3.3.3b Mơ HMI pg 44 ... đầu 1.2 Thiết kế phần cứng điện - điều khiển 1.2.1 Thiết kế mạch động lực pg Bảng vẽ mạch động lực Hình 1.2.1 Mạch động lực hệ thống thủy lực Bảng chọn thiết bị thủy lực S T T Thiết bị Nhà sản... tả hệ thống băng chuyền 13 2.2 Nguyên Lý hoạt động 13 2.3 Thiết kế phần cứng điện - điều khiển 17 2.3.1 Thiết kế mạch động lực 17 Bảng chọn thiết bị hệ thống. .. Nguyên lý hoạt động 29 3.3 Thiết kế phần cứng điện – điều khiển 30 3.3.1 Thiết kế mạch động lực 30 Bảng chọn thiết bị động lực hệ thống đóng gói 31 3.3.2 Thiết kế phần