ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG cơ điện tử đề tài THIẾT kế hệ THỐNG PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO CHIỀU CAO và HÌNH DẠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO VÀ HÌNH DẠNG Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Hà Nội, 2021 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày càng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìm cách giải quyết Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động Quá trình sản xuất càng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất, gia công, chế biến sản phẩm…Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và loạt vừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, robot công nghiệp Trong đó có một khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán ra là hệ thống phận loại sản phẩm Đồ án Thiết kế hệ thống Cơ điện tử với đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao” được nghiên cứu nhằm củng cố kiến thức cho sinh viên, đồng thời giúp cho học sinh sinh viên thấy được mối liên hệ giữa những kiến thức đã học ở trường với những ứng dụng bên ngoài thực tế Đề tài có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vận chuyển sản phẩm, đếm sản phẩm và phân loại sản phẩm Với hệ thống tự động hóa này chúng ta có thể giảm thiểu nhân công đi kèm với giảm chi phí sản xuất Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên trong quá trình thực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Đề tài rất mong được sự góp ý của quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Sỹ Tuấn đã hướng dẫn tận tình, tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 15 tháng 03 năm 2021 Sinh viên thực hiện Nguyễn Duy Minh SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU 2 CHƯƠNG 1 Error! Bookmark not defined TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Error! Bookmark not defined 1.1 Khái niệm và ứng dụng Error! Bookmark not defined 1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 2 Error! Bookmark not defined CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG Error! Bookmark not defined 2.1 Băng tải Error! Bookmark not defined 2.2 Bộ truyền xích Error! Bookmark not defined 2.3 Piston xy lanh Error! Bookmark not defined 2.4 Các loại cảm biến Error! Bookmark not defined 2.4.1 Cảm biến quang Error! Bookmark not defined 2.4.2 Cảm biến tiệm cận Error! Bookmark not defined 2.5 Động cơ Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 3 Error! Bookmark not defined TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Error! Bookmark not defined 3.1 Hệ thống băng tải Error! Bookmark not defined 3.2 Tính các thông số hình, động học băng tải Error! Bookmark not defined 3.3 Tính lực kéo băng Error! Bookmark not defined 3.4 Tính trục tang chủ, bị động/ con lăn Error! Bookmark not defined 3.5 Tính chọn động cơ Error! Bookmark not defined 3.6 Tính toán chọn bộ truyền ngoài Error! Bookmark not defined 3.7 Rulo băng tải Error! Bookmark not defined 3.8 Chọn ổ lăn Error! Bookmark not defined 3.9 Tính toán chọn kết cấu khung băng tải Error! Bookmark not defined 3.8 Bộ phận cấp phôi Error! Bookmark not defined 3.9 Bộ phận phân loại phôi Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 4 Error! Bookmark not defined THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM CATIA Error! Bookmark not defined SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3 Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 4.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm Catia Error! Bookmark not defined 4.2 Mô hình các thành phần cơ bản của hệ thống Error! Bookmark not defined 4.2.1 Hệ thống giá đỡ xy lanh và cảm biến Error! Bookmark not defined 4.2.2 Hệ thống băng tải Error! Bookmark not defined 4.2.3 Cốc đựng phôi Error! Bookmark not defined 4.2.4 Máng trượt phôi Error! Bookmark not defined 4.2.5 Xylanh Error! Bookmark not defined 4.2.6 Cảm biến Error! Bookmark not defined 4.2.7 Trục tang Error! Bookmark not defined 4.2.8 Động cơ Error! Bookmark not defined 4.3 Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 5 6 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 6 5.1 Tổng quan về PLC 6 5.1.1 Giới thiệu chung 6 5.1.2 Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC 6 5.1.3 Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC 9 5.1.4 Cấu trúc PLC 9 5.1.5 Cấu trúc bên trong cơ bản của PLC 10 5.2 Bộ điều khiển input 11 5.2.1 PLC Siemens S7 1200, CPU 1214C DC/DC/DC 6ES7214-1AG40-0XB0 11 5.2.2 Cảm biến quang tiệm cận 13 5.2.3 Cảm biến từ xy lanh 14 5.2.4 Nút dừng khẩn cấp 14 5.3 Các thiết bị out put 15 5.3.1 Động cơ điện 1 chiều 15 5.3.2 Đèn báo chỉ thị 15 5.3.3 Van điện từ Airtac 16 CHƯƠNG 6 17 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 17 6.1 Bảng khai báo các biến 17 6.1.1 Input, Output 17 SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 4 Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 6.1.2 6.2 Sơ đồ đấu dây PLC 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.3 6.4 6.5 CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 7.1 7.2 7.3 TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN CHƯƠNG 5 CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 5.1 Tổng quan về PLC 5.1.1 Giới thiệu chung - Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên đã được thiết kế lần đầu tiên cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor -Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người dùng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn gặp nhiều khó khăn, lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho công việc lập trình - Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiến lập trình cầm tay đầu tiên được ra đời năm 1969 Điều này đã tạo ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình PLC chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống rơ-le và dây nối trong hệ thống cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang Trong những năm đầu tiên của thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hỗ trợ, “vận hành với các dữ liệu cập nhật” Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính, nên việc giao tiếp giữa người điều khiển và lập trình cho hệ thống ngày càng trở nên thuận tiện hơn - Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể tăng thêm 800 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ Ngoài ra còn có kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu kì quét nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt hơn với những chức năng phức tạp, số lượng cổng vào/ra lớn -Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam và các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” còn gọi là các siêu PLC 5.1.2 Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC - Khái niệm về PLC PLC là các chữ được viết tắt từ “ Programmable Logic Controller “ Theo hiệp hội quốc gia về sản xuất điện Hoa Kỳ thì PLC là một thiết bị điều khiển mà được trang bị các chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính toán cho phép điều khiển nhiều loại máy móc và các bộ xử lý Các chức năng đó được đặt trong bộ nhớ mà tạo lập sắp xếp theo chương trình Khái niệm ngắn gọn hơn, PLC là một máy tính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN - Giới thiệu về PLC PLC được sử dụng để điều khiển dây chuyền, thiết bị công nghiệp riêng lẻ (Rơ-le, timer, contactor ) hoặc kết hợp với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển đáp ứng được bài toán công nghệ đặt ra - Công việc này diễn ra khá phức tạp trong thi công vì phải thao tác chủ yếu trong việc đấu nối, lắp đặt mất khá nhiều thời gian mà hiệu quả lại không cao vì một thiết bị có thể cần được lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại rất hạn chế, bởi vậy lượng vật tư là rất nhiều đặc biệt trong quá trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đối quy trình sản xuất gặp rất nhiều khó khăn và mất rất nhiều thời gian trong việc tìm kiếm hư hỏng và đi lại dây bởi vậy năng suất lao động giảm đi rõ rệt - Với những nhược điểm trên các nhà khoa học, nhà nghiên cứu đã nỗ lực để tìm ra một giải pháp điều khiển tối ưu nhất đáp ứng mong mỏi của ngành công nghiệp hiện đại đó là tự động hoá quá trình sản xuất làm tăng sức lao động, giúp người lao động không phải làm việc ở những khu vực nguy hiểm, độc hại mà năng suất lao động lại tăng cao gấp nhiều lần - Một hệ thống điều khiển ưu việt mà phải chọn để điều khiển cho ngành công nghiệp hiện đại cần phải hội tụ đủ các yếu tố sau: Tính tự động cao, kích thước và khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt - Từ đó, hệ thống PLC ra đời đầu tiên năm 1968 Tuy nhiên hệ thống còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống, vì vậy qua nhiều năm cải tiến và phát triển không ngừng khắc phục những nhược điểm còn tồn tại để có được bộ điều khiển PLC như ngày nay Từ đó đã giải quyết được các vấn đề nêu trên với các ưu việt như sau: + Là bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán điều khiển + Có khả năng mở rộng các module vào ra khi cần thiết + Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình + Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có rất nhiều ưu điểm khác + Có khả năng truyền thông đó là trao đổi thông tin với môi trường xung quanh như với máy tính, các PLC khác, các thiết bị giám sát, điều khiển - Hiện nay trên thế giới có nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát triển như hãng Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemens, đều có chung một nguyên lý cơ bản, tuy nhiên có vài điểm khác biệt phù hợp với từng ngành - Lợi ích của việc sử dụng PLC Cùng với sự phát triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng được các tính năng cũng như lợi ích trong hoạt động công nghiệp Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O nhiều hơn, các ứng dụng của PLC mạnh hơn nâng cao khả năng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra ), mà không phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển rơ-le ) khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN (như giao tiếp giữa các PLC để luôn truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt hơn Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điều này thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác Có thể nhận biết các vấn đề trong hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có thể nhận biết và thông báo trực tiếp cho người sử dụng) Tiêu chuẩn hoá các chức năng chính của PLC trong các hệ điều khiển gồm : - Điều khiển chuyên gia giám sát: + Thay thế cho điều khiển rơ-le + Thay thế cho các Panel điều khiển, mạch in + Điều khiển tự động, bán tự động bằng tay, các máy và các quá trình + Có các khối điều khiển thông dụng (thời gian, bộ đếm) - Điều khiển dãy: + Các phép toán số học + Cung cấp thông tin + Điều khiển liên tục các quá trình (nhiệt độ, áp suất ) + Điều khiển động cơ chấp hành + Điều khiển động cơ bước - Điều khiển mềm dẻo: + Điều hành quá trình báo động + Phát hiện lỗi khi chạy chương trình + Ghép nối với máy tính (RS232/ RS485) + Thực hiện mạng tự động hoá xí nghiệp + Mạng cục bộ + Mạng mở rộng - Một số lĩnh vực tiêu biểu sử dụng PLC: Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất trong công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn giản, chỉ có khả năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm: + Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiến hệ thống dẫn + Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, đo đạc, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại + Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phấm, đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm + Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng + Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý các tuabin ) các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ) SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 5.1.3 Ưu, nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC -Ưu điểm của PLC: Từ thực tế sử dụng thấy rằng PLC có những điểm mạnh như sau: + Chương trình PLC dễ thay đổi và sửa chữa: Chương trình tác động đến bên trong bộ PLC có thể được lập trình thay đổi bằng xem xét việc thực hiện và giải quyết tại chỗ những vấn đề liên quan đến sản xuất Người lập trình PLC được trang bị các công cụ phần mềm hỗ trợ để tìm ra lỗi, từ đó sửa chữa thay thế hay theo dõi được cả phần cứng và phần mềm dễ dàng hơn Chỉ cần thay đổi phần mềm sẽ có thể tạo nên hệ thống tối ưu mà các hệ điều chỉnh trước không có được + Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống: Với chi phí rất lớn cho việc hàn mạch hay nối mạch trong cấp điều khiển rơ-le, thì ở PLC những công việc đó đơn giản được thực hiện bởi chương trình + Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu được cấp từ bộ điều khiển bằng rơ-le + Với hệ thống điều khiển dùng PLC vừa có thể tiến hành hiệu chỉnh sửa chữa mà hệ thống vẫn làm việc, tức là vẫn đảm bảo dây chuyền công nghệ không bị dừng, vì vậy cho phép hiệu chỉnh để đạt được kết quả hiệu chỉnh là tối ưu - Nhược điểm của PLC: + Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất về hợp thức hoá + Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sử dụng bằng phương pháp rơ-le + Dòng đầu ra của PLC thường nhỏ hơn 500 mA Nên khi đấu nối với các thiết bị công suất lớn thường phải sử dụng thiết bị trung gian là rơ-le + Để thực hiện lập trình được chương trình điều khiển bắt buộc phải có máy tính hoặc máy lập trình đi kèm với cáp chuẩn hóa 5.1.4 Cấu trúc PLC Hệ thống PLC thông dụng có 5 bộ phận cơ bản, gồm bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện nhập/ xuất (I/O), và thiết bị lập trình Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc PLC - Bộ xử lý của PLC Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý, biên dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu động SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất - Bộ nguồn Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp DC (5V) cần thiết cho bộ xử lý và các mạch điện có trong các module giao diện nhập và xuất - Bộ nhớ Bộ nhớ là nơi lưu chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển, dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý.Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ : Bộ nhớ chỉ để đọc ROM cung cấp dung lượng lưu trữ cho hệ điều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM dành cho chương trình của người dùng Bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được là các ROM có thể được lập trình, sau đó các chương trình này được thường trú trong ROM Toàn bộ chương trình điều khiển được nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và được thực hiện theo chu kỳ vòng quét Như vậy, PLC thực chất hoạt động như một máy tính cá nhân nghĩa là phải có bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ để lưu giữ chương trình điều khiển, dữ liệu, có cổng vào ra đế giao tiếp với các thiết bị bên ngoài Bên cạnh đó PLC còn có các bộ Counter, Timer để phục vụ bài toán điều khiển 5.1.5 Cấu trúc bên trong cơ bản của PLC Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất CPU điều khiển và xử lý mọi hoạt động bên trong của PLC Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng hồ có tần số trong khoảng từ 1 đến 8 MHz Tần số này quyết định tốc độ vận hành của PLC, cung cấp chuẩn thời gian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần của hệ thống Thông tin trong PLC được truyền dưới dạng các tín hiệu digital Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý Nói chung CPU có: - Bộ thuật toán và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND, OR, NOT, EXCLUSIVE – OR - Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý, được sử dụng để lưu trữ thông tin liên quan đến sự thực thi của chương trình - Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển chuẩn thời gian của các phép toán Bộ nhớ: Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ như: Bộ nhớ chỉ để đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được (EPROM) Các loại bộ nhớ này đã được trình bày ở trên SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 5.2.3 Cảm biến từ xy lanh Cảm biến từ xylanh SMC-D-A93L Các thông số kĩ thuật cơ bản: - Điện áp tải: 24VDC - Dòng điện: 2,5-40mA - Dòng điện tiêu hao: 0,8mA hoặc thấp hơn - Điện áp sụt giảm: 2,4V hoặc thấp hơn + - Gồm 2 dây: OUT , OUT - Chức năng trong hệ thống: - Sử dụng sự biến thiên của từ trường đi qua cuộn cảm để phát hiện các vật thể kim loại - Gửi tín hiệu báo hết hành trình của xylanh khí nén về input PLC 5.2.4 Nút dừng khẩn cấp Hình 3.10 Nút dừng khẩn cấp Các thông số kĩ thuật cơ bản: - Độ bền điện môi: 2000VAC/min - Chỉ số kháng: Min 100MΩ - Dao động độ bền: 10-55Hz (độ bền kép 3mm) - Kích thước: 25mm SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN Độ bền: + Cơ: 1 triệu lần + Điện: 100000 lần Chức năng trong hệ thống: - Sử dụng để ngắt cả mạch lực và mạch điều khiển - 5.3 Các thiết bị out put 5.3.1 Động cơ điện 1 chiều Động cơ điện một chiều 5.3.2 Đèn báo chỉ thị Đèn LED báo chỉ thị SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN Các thông số kĩ thuật cơ bản: - Nguồn cấp: 24VDC - Dòng điện: 20mA (hoạt động bình thường) - Đường kính: 22mm - Chiều dài: 50mm - Chức năng trong hệ thống: - Sử dụng ba màu đỏ, vàng, xanh để biểu thị cho các chế độ làm việc của hệ thống 5.3.3 Van điện từ Airtac Hình 3.17 Van điện từ Airtac 5/2 Các thông số kĩ thuật cơ bản: - Nguồn cấp: 24VDC - Dòng điện: 120mA - Công suất: 3W - Áp suất hoạt động: 0,15-0,8 Mpa - Loại van 5 cửa 2 vị trí - Sử dụng cuộn coil để kích từ và có độ bền cao - Chức năng trong hệ thống: - Kích hoạt xylanh với 2 trạng thái SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 6.1 Bảng khai báo các biến 6.1.1 Input, Output STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 13 14 13 14 15 13 15 16 6.1.2 Các biến trung gian và timer  Các biến trung gian M0, M1 là các biến kiểu Boolean có phạm vi giá trị là TRUE hoặc FALSE 6.2 Sơ đồ đấu dây PLC 6.2.1 Tổng quan sơ đồ SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử 6.2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị đầu vào 6.2.3 Sơ đồ kết nối thiết bị đầu ra SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 6.3 Sơ đồ khí nén SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 6.4 Sơ đồ grafcet  Giải thích sơ đồ thuật toán - Khi nhấn nút Start động cơ băng tải bắt đầu hoạt động Khi cảm biến 1 phát hiện - - - phôi trong cốc thì xy lanh 1 sẽ đẩy phôi ra băng tải Cùng lúc đó cảm biến 2 sẽ phát hiện phôi đó có phải là phôi hình lập phương hay không Khi xy lanh 1 ở cuối quá trình đẩy ra sẽ tác động lên cảm biến 6, khi đó timer T1 sẽ đếm ngược thời gian để thu xy lanh 1 về Xy lanh 1 lúc này có tác dụng như vật chặn phôi đẩy xuống từ cốc đựng phôi Trong lúc timer T1 đếm ngược, phôi lúc này sẽ chạy đến cảm biến 3 Khi hết hợp cả 2 điều kiện cảm biến 2+ cảm biến 3 tức phôi đó là hình lập phương thì xy lanh 2 sẽ đẩy phôi Khi xy lanh 2 ở đầu hành trình thì cảm biến 7 sẽ nhận được tín hiệu và ngắt điện cuộn van hút để xy lanh 2 thu về Khi timer T1 hoàn tất quá trình đếm ngược Xy lanh 1 sẽ thu về và bắt đầu cấp phôi tiếp tục quá trình Tương tự với phôi trụ cao và phôi trụ trung bình Phôi trụ thấp còn lại sẽ trôi về cuối băng truyền và trượt xuống máng SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN 6.5 Code LAD trên Tia Portal SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình/ Sách tham khảo [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: Tính toán Thiết kế Hệ dẫn động Cơ khí - Tập 1, NXB Giáo dục [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: Tính toán Thiết kế Hệ dẫn động Cơ khí - Tập 2, NXB Giáo dục [3] Nguyễn Trọng Hiệp: Giáo trình Chi tiết máy - Tập 1, NXB Giáo dục [4] Nguyễn Trọng Hiệp: Giáo trình Chi tiết máy - Tập 2, NXB Giáo dục [5] Ninh Đức Tốn: Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo dục [6] Trần Thế San – Nguyễn Ngọc Phương: Thiết kế mạch và lập trình PLC, NXB Khoa học và kĩ thuật [7] Nguyễn Văn Khang: Bộ điều khiển logic khả trình PLC và ứng dụng, NXB Bách Khoa – Hà Nội SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS HOÀNG SỸ TUẤN SVTH: Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD:... Nguyễn Duy Minh – CN Cơ điện tử 02 – K61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử 6.2.2 Sơ đồ kết nối thiết bị đầu vào 6.2.3 Sơ đồ kết nối thiết bị đầu SVTH:... thống Cơ điện tử với đề tài ? ?Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao? ?? nghiên cứu nhằm củng cố kiến thức cho sinh viên, đồng thời giúp cho học sinh sinh viên thấy mối liên hệ kiến thức