Chiết rót và đóng nắp chai

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHÊ ĐIỆN ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI SINH VIÊN THỰC HIỆN HUỲNH VĂN QUY 15093291 LÊ HOÀNG NHẬT KHÔI 15096661 TRẦN TIẾN ĐẠT 15049901 LỚP DHDKTD11C GVHD THS VÕ TRUNG THƯ TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA CÔNG NGHÊ ĐIỆN i PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài (1) Huỳnh Văn Quy 15093291 (2) Lê Hoàng Nhật Khôi 15096661 (3) Trần T.

ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI SINH VIÊN THỰC HIỆN: LỚP: HUỲNH VĂN QUY 15093291 LÊ HỒNG NHẬT KHƠI 15096661 TRẦN TIẾN ĐẠT 15049901 DHDKTD11C GVHD: THS VÕ TRUNG THƯ TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (1): Huỳnh Văn Quy (2): Lê Hồng Nhật Khơi (3): Trần Tiến Đạt 15093291 15096661 15049901 Tên đề tài CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI Nội dung - Thiết kế, lắp ráp mơ hình đế ván gỗ 600X1200mm: Sử dụng thiết bị điều khiển lập trình PLC S7-1200, hình HMI, thiết bị điện, khí nén, vật liệu nhơm định hình vật liệu khác phù hợp để xây dựng mơ hình gồm phận sau: Băng tải vận chuyển chai (2 bộ), Bộ phận chiết rót (giả định), Bộ phận gắp chai, Bộ cấp nắp, Bộ đóng nắp, Bộ phát chai lỗi (không nắp), Bộ phận đẩy chai vào kho chứa, Kho chứa (hình thức băng tải lăn) - Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát HMI - Lập trình điều khiển theo số u cầu cơng nghệ cho Mơ hình Kết Sau thực xong đồ án, nhóm chúng em có thêm kiến thức bổ ích PLC S7-1200 phần mềm WinCC, điều khiển mơ hình HMI, vận dụng kiến thức học để hoàn thành đồ án Hệ thống vận hành hoạt động với mục tiêu đặt Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng Sinh viên i năm 2019 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - ii KHOA CÔNG NGHÊ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH vi DANH SÁCH BẢNG BIỂU ix LỜI MỞ ĐẦU x CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN THIẾT BỊ 1.1 Giới thiệu PLC S7-1200 1.2 Module CPU 1.3 Module mở rộng 1.4 Giao tiếp S7-1200 1.5 Tín hiệu analog 1.5.1 Tín hiệu analog input 1.5.2 Tín hiệu analog output 1.6 Xử lý tín hiệu analog 1.7 Màn hình HMI Weintek 1.8 Cảm biến quang .9 1.8.1 Giới thiệu cảm biến 1.8.2 Ưu điểm cảm biến quang 1.8.3 Cấu trúc thiết kế 10 1.8.4 Cấu trúc 10 1.9 Pitong xilanh 11 1.9.1 Tổng quan xilanh khí nén 11 1.9.2 Các loại xilanh khí nén 11 1.10 Loadcell .13 1.10.1 Giới thiệu loadcell 13 1.10.2 Các loại module loadcell 14 1.10.3 Nguyên lý hoạt động loadcell 15 1.11 Encoder 16 iii KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.11.1 Giới thiệu encoder 16 1.11.2 Nguyên lý hoạt động 17 1.11.3 Phân loại .17 CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MƠ HÌNH CHIẾT RĨT VÀ ĐĨNG NẮP CHAI 19 2.1 Bố trí thiết bị mơ hình 19 2.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị .19 2.1.2 Sơ đồ đấu dây 20 2.1.3 Hình ảnh tổng thể 25 2.2 Các phận 25 2.2.1 Bộ nguồn 25 2.2.2 Trạm PLC .26 2.2.3 Băng tải 26 2.2.4 Bộ phận gắp chai 27 2.2.5 Bộ phận chiết rót 28 2.2.6 Bộ phận gá nắp chai .28 2.2.7 Bộ phận vặn nắp chai 29 2.2.8 Kho lưu trữ 29 CHƯƠNG 3: CÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG 30 3.1 Phần mềm TIA Portal V14 30 3.1.1 Giới thiệu TIA Portal V14 30 3.1.2 Tạo Project cho PLC S7-1200 30 3.1.3 Đổ chương trình xuống PLC 33 3.1.4 Tập lệnh S7-1200 36 3.2 Phần mềm WinCC Advanced Basic V14 39 3.2.1 Giới thiệu WinCC 39 3.2.2 Chức WinCC 40 3.2.3 Trình tự tạo Project 41 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ GIAO DIỆN HMI 44 4.1 Thiết kế giao diện HMI phần mềm 44 4.2 Thiết kế giao diện máy tính 50 4.3 Nạp chương trình vào HMI 51 4.4 Điều khiển chế độ tay HMI 52 iv KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN BẰNG XỬ LÝ TÍN HIỆU CẢM BIẾN VÀ TIMER .54 5.1 Cấu hình phần cứng cho trạm PLC .54 5.2 Chương trình điều khiển 58 5.2.1 Nhiệm vụ 58 5.2.2 Địa biến chương trình 58 5.2.3 Chương trình điều khiển xử lý tín hiệu cảm biến 60 CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIMER, COUNTER 70 6.1 Nhiệm vụ .70 6.2 Chương trình điều khiển 70 6.2.1 Địa biến chương trình 70 6.2.2 Chương trình điều khiển .72 CHƯƠNG 7: ĐIỀU KHIỂN BẰNG ENCODER 84 7.1 Nhiệm vụ .84 7.2 Chương trình điều khiển 84 7.2.1 Địa biến chương trình 84 7.2.2 Chương trình điều khiển encoder 86 CHƯƠNG 8: ĐIỀU KHIỂN BẰNG XỬ LÝ TÍN HIỆU ANALOG 99 8.1 Nhiệm vụ .99 8.2 Chương trình điều khiển 99 8.2.1 Địa biến chương trình 99 8.2.2 Chương trình điều khiển .101 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN 114 9.1 Tổng kết .114 9.2 Hạn chế đề tài 114 9.3 Hướng phát triển 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 LỜI CẢM ƠN 117 v KHOA CÔNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: So sánh PLC S7 – 1200 S7 – 200 module mở rộng Hình 1.2: Các khối chức CPU S7-1200 Hình 1.3: Các đặc tính CPU S7-1200 .5 Hình 1.4: Các kết nối S7-1200 Hình 1.5: Sơ đồ đấu nối tín hiệu analog Hình 1.6: Màn hình HMI Hình 1.7: Cảm biến quang Hình 1.8: Cấu trúc cảm biến quang 10 Hình 1.9: Xi lanh khí nén đơn .12 Hình 1.10: Xilanh khí nén kép 12 Hình 1.11: Xilanh khí nén trượt 12 Hình 1.12: Xilanh khí nén xoay 13 Hình 1.13: Loadcell .13 Hình 1.14: Loadcell chịu nén Loadcell chịu kéo 14 Hình 1.15: Cấu tạo Loadcell 15 Hình 1.16: Encoder 16 Hình 1.17: Cấu tạo encoder 17 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thiết bị mơ hình chiết rót đóng nắp chai 19 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thiết bị nhìn từ cao xuống 19 Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây mơ hình chiết rót đóng nắp chai .20 Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây nguồn .22 Hình 2.5: Sơ đồ đấu dây circuit breaker contactor 22 Hình 2.6: Sơ đồ đấu dây rơle 23 Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây van khí nén 23 Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây PLC 24 Hình 2.9: Sơ đồ đấu dây termino 24 Hình 2.10: Hình ảnh tổng thể mơ hình 25 Hình 2.11: Bộ nguồn 24V 25 Hình 2.12: Trạm PLC 26 vi KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 2.13: Băng tải 26 Hình 2.14: Bộ phận gắp chai 27 Hình 2.15: Bộ phận chiết rót 28 Hình 2.16: Bộ phận gá nắp chai 28 Hình 2.17: Bộ phận vặn nắp chai 29 Hình 2.18: Kho lưu trữ 29 Hình 3.1: Tạo dự án 30 Hình 3.2: Cấu hình thiết bị 31 Hình 3.3: Thêm thiết bị 31 Hình 3.4: Chọn thiết bị PLC 32 Hình 3.5: Chọn xong mã PLC .32 Hình 3.6: Giao diện sau cấu hình phần cứng 33 Hình 3.7: Set địa IP cho PLC 33 Hình 3.8: Set địa IP xong 34 Hình 3.9: Tải cấu hình phần cứng lên PLC 34 Hình 3.10: Hồn thành nạp phần cứng PLC 35 Hình 3.11: Click vào Main [OB1] để viết chương trình .35 Hình 3.12: Viết chương trình vào network 36 Hình 3.13: Cấu hình phần cứng trước mở winCC 41 Hình 3.14: Thêm WinCC vào giao diện 41 Hình 3.15: Giao diện sau cấu hình WinCC 42 Hình 3.16: Giao diện sau thêm IE 42 Hình 3.17: Kết nối PLC với WinCC .43 Hình 3.18: Giao diện WinCC 43 Hình 4.1: Giao diện phần mềm Utility 44 Hình 4.2: Tạo tệp 44 Hình 4.3: Chọn mã HMI chế độ hiển thị 45 Hình 4.4: Cài đặt thiết bị kết nối 45 Hình 4.5: Cài đặt PLC S7-1200 địa IP 46 Hình 4.6: Chọn file Tag chương trình TIA V14 .47 vii KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 4.7: Giao diện thiết kế 47 Hình 4.8: Giao diện sau khi thiết kế hoàn chỉnh .48 Hình 4.9: Giao diện hình HMI .48 Hình 4.10: Giao diện hình chọn chế độ AUTO HMI .49 Hình 4.11: Giao diện hình chọn chế độ MANUAL HMI 49 Hình 4.12: Giao diện hình chọn chế độ ALAMP 49 Hình 4.13: Giao diện MAIN máy tính 50 Hình 4.14: Giao diện MANUAL máy tính 50 Hình 4.15: Giao diện ALAMP máy tính 50 Hình 4.16: Giao diện mơ máy tính 51 Hình 4.17: Giao diện nạp chương trình vào HMI 51 Hình 4.18: Nhấn nút ON BT1 hình MANUAL 52 Hình 4.19: Đèn BT1 sáng hình ALAMP .52 Hình 4.20: Nhấn nút ON BT2 hình MANUAL 53 Hình 4.21: Đèn BT2 sáng hình ALAMP .53 Hình 5.1 Cấu hình thiết bị 54 Hình 5.2 Thêm thiết bị PLC S7 1200 55 Hình 5.3 Giao diện sau thêm S7-1200 55 Hình 5.4 Thêm module SM 1223 DC/RLY 56 Hình 5.5 Giao diện sau thêm module SM 1223 56 Hình 5.6 Thiết lập địa IP cho PLC 57 Hình 5.7 Network Connections .57 Hình 5.8 Thay đổi địa IP máy tính 58 Hình 6.1 Tạo khối CTU 72 Hình 6.2 Khối CTU .72 Hình 7.1 Hướng dẫn lấy khối CTRL_HSC 86 Hình 7.2 Tạo khối CTRL_HSC .86 Hình 7.3 Hình khối CTRL_HSC 87 Hình 8.1 Khối NORM_X 101 Hình 8.2 Khối SCALE_X 102 viii KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các đặc tính CPU S7-1200 Bảng 1.2: Các đặc tính module mở rộng S7-1200 Bảng 1.3: So sánh module loadcell chịu nén chịu kéo 14 Bảng 1: Tập lệnh xử lý bit 37 Bảng 3.2: Tập lệnh timer, counter 37 Bảng 3.3: Tập lệnh toán học 38 Bảng 3.4: Tập lệnh di chuyển 39 Bảng 5.1 Địa biến chương trình điều khiển xử lý tín hiệu cảm biến 60 Bảng 6.1 Địa biến chương trình Counter 71 Bảng 6.2 Tham số kiểu liệu khối CTU 73 Bảng 7.1 Địa biến chương trình Encoder 85 Bảng 7.2 Tham số kiểu liệu lệnh CTRL_HSC .87 Bảng 8.1 Địa biến chương trình xử lý tín hiệu analog .101 Bảng 8.2 Tham số kiểu liệu khối NORM_X 102 Bảng 8.3 Tham số kiểu liệu khối SCALE_X 102 ix KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Bảng 1.1: Các đặc tính CPU S7-1200 1.3 Module mở rộng PLC S7 – 1200 mở rộng module tín hiệu module gắn ngồi để mở rộng chức CPU Ngồi cài đặt thêm module truyền thông để hổ trợ giao thức truyền thông khác Khả mở rộng loại CPU tùy thuộc vào đặc tính, thơng số quy định nhà sản xuất S7 – 1200 có loại module mở rộng sau: - Communication module (CM) - Signal board (SB) - Signal module (SM) KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 1.3: Các đặc tính CPU S7-1200 Các đặc tính module mở rộng sau: Bảng 1.2: Các đặc tính module mở rộng S7-1200 1.4 Giao tiếp S7-1200 Simatic S7 – 1200 hỗ trợ kết nối Profibus kết nối với PTP (point to point) Giao tiếp PROFINET với: - Các thiết bị lập trình - Thiết bị HMI - Các điều khiển SIMATIC khác - Hỗ trợ giao thức kết nối: - TCP/IP - SIO – on- TCP KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 1.4: Các kết nối S7-1200 1.5 Tín hiệu analog 1.5.1 Tín hiệu analog input  Ngun lý: Trong q trình sản xuất có nhiều đại lượng vật lý (áp suất, tốc độ, tốc độ quay, nồng độ pH, độ nhớt, mực nước bồn…) Cần PLC xử lý cho mục đích điều khiển tự động  Cảm biến: Các cảm biến đo lường cảm nhận thay đổi vật lý đo thay đổi tuyến tính, góc quay, độ dẫn điện thay đổi…  Bộ chuyển đổi: Các chuyển đổi đo lường chuyển đổi giá trị đề cập sang tín hiệu analog chuẩn, chẳng hạn 500mV, 0-10V, 20mA, 4…20mA  ADC (Analog Digital Convert): Trước giá trị analog CPU xử lý, chúng phải chuyển sang dạng số Điều thực chuyển đổi ADC module analog ngõ vào Việc chuyển đổi tín hiệu tín hiệu analog sang tín hiệu digital thực tuần tự, nghĩa tín hiệu chuyển đổi cho kênh analog input  Kết nhớ: Kết chuyển đổi lưu trữ nhớ, chúng CS0 giá trị viết đè lên Tín hiệu analog qua chuyển đổi đọc lệnh “L PIW…” KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP  Ngõ vào Analog: Lệnh truyền “T PQW…” dùng để truyền giá trị analog chương trình tới module ngõ ra, DAC chuyển chúng sang tín hiệu analog chuẩn  Cơ cấu chấp hành analog: Các tín hiệu ngõ vào analog chuẩn nối trực tiếp module ngõ analog Trong S7-1200 PLC thường tích hợp sẵn hai kênh analog input Hoặc ta dùng module gắn CPU (thường gọi signal boards) module rời gắn bên hơng CPU để đọc tín hiệu analog Các module đọc tín hiệu dịng từ đến 20mA tín hiệu áp từ đến 10V, PLC hiểu với giá trị tương ứng từ đến 27846 1.5.2 Tín hiệu analog output Trong S7-1200 để xuất analog output, ta phải sử dụng module analog output Các module gắn liền PLC gắn rời bên hông CPU Giá trị xuất module từ đến 27648 tương ứng với giá trị xuất dịng điện đến 20mA xuất tín hiệu điện áp từ đến 10V 1.6 Xử lý tín hiệu analog Trên thân CPU S7-1200 có sẵn đầu vào analog, tín hiệu dạng voltage Với tín hiệu analog, 2, dây, ta đấu nối sơ đồ đây: Hình 1.5: Sơ đồ đấu nối tín hiệu analog KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Phần mềm TIA Portal cung cấp khối hàm dễ dàng xử lý NORMAL SCALE Với khối hàm ta hồn tồn xử lý tín hiệu analog 1.7 Màn hình HMI Weintek Hình 1.6: Màn hình HMI  Phần cứng: - Màn hình: có chức cảm ứng để người vận hành chạm tay vào để điều khiển thao tác điện thoại Smartphone đại mà hay dùng hang ngày Ngoài hình cịn dùng để hiển thị trạng thái tín hiệu hoạt động máy thiết bị tùy thuộc vào nhu cầu người dùng người lập trình code lên - Các phím bấm - Chips: CPU - Bộ nhớ chương trình: ROM, RAM, EPROM/Flash…  Phần mềm: - Các hàm lệnh - Phần mềm phát triển - Các công cụ xây dựng HMI - Các cơng cụ kết nối, nạp chương trình gỡ rối - Các công cụ mô KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.8 Cảm biến quang 1.8.1 Giới thiệu cảm biến Cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay q trình vật lý hay hóa học mơi trường cần khảo sát biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin trạng thái hay trình Thơng tin xử lý để rút tham số định tính định lượng mơi trường, phục vụ nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật đo đạc, phục vụ truyền xử lý thông tin… Cảm biến thường đặt vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dò (Test probe), kèm theo mạch điện hỗ trợ Hình 1.7: Cảm biến quang 1.8.2 Ưu điểm cảm biến quang Cảm biến quang có nhiều ưu điểm so với loại cảm biến khác như: - Không cần tiếp xúc với vật thể cần phát - Có thể phát với vật từ khoảng cách xa - Khơng bị hao mịn có tuổi thọ cao - Thời gian đáp ứng nhanh khoảng 1ms - Ngồi cảm biến quang phát nhiều dạng vật thể/vật chất khác nhau: từ việc phát chai nhựa băng chuyền kiểm tra xem tay robot gắp linh kiện hay chưa KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.8.3 Cấu trúc thiết kế Cấu trúc thiết kế cảm biến quang đơn giản, bao gồm phận chính: - Bộ phát sáng - Bộ thu sáng - Mạch xử lý tín hiệu Hình 1.8: Cấu trúc cảm biến quang 1.8.4 Cấu trúc  Bộ phát sáng Ánh sáng phát theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt ánh sáng cảm biến ánh sáng từ nguồn khác (như ánh sáng mặt trời ánh sáng phòng)  Bộ thu sáng Thông thường thu sáng phototransistor (tranzito quang) Bộ phận cảm nhận ánh sáng chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Bộ phận thu nhận ánh sáng trực tiếp từ phát ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát  Mạch tín hiệu Mạch đầu chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu on/off khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu vượt ngưỡng xác định, tín hiệu cảm biến kích hoạt 10 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Mặc dù số loại cảm biến hệ trước tích hợp mạch nguồn dùng tín hiệu tiếp điểm rơ le khác phổ biến, ngày loại cảm biẻn chủ yếu dùng tín hiệu bán dẫn (PNP/NPN) 1.9 Pitong xilanh 1.9.1 Tổng quan xilanh khí nén Xilanh khí nén dạng cấu vận hành có chức biến đổi lượng tích lũy khí nén thành động cung cấp cho chuyển động Xilanh khí nén thiết bị học tạo lực, thường kết hợp với chuyển động cung cấp khí nén (lấy từ máy nén khí thơng thường) Để thực chức mình, xilanh khí nén truyền lực cách chuyển lượng tiềm khí nén vào động Điều đạt khí nén có khả nở rộng, khơng có đầu vào lượng bên ngồi, mà xảy áp lực thiết lập khí nén áp suất lớn áp suất khí Sự giãn nở khơng khí làm cho pitong di chuyển theo hướng mong muốn Một kích hoạt, khơng khí nén vào ống đầu pitong truyền tải lực pitong Do đó, pitong di chuyển khí nén Xilanh khí nén có nhiều loại thiết kế khác cho phù hợp với yêu cầu chế tạo máy Đồng thời, tùy thuộc vào thiết kế hệ thống mà xilanh khí nén hoạt động theo nhiều cách 1.9.2 Các loại xilanh khí nén  Xilanh khí nén hoạt động đơn: Các loại xilanh hoạt động đơn sử dụng lực truyền khơng khí để di chuyển theo hướng (thường ngồi) lị xo để trở vị trí “ban đầu” Đối với kiểu xilanh khí nén sử dụng dùng để sinh công từ phần pitong, sau pitong lùi lực đẩy lị xo hay từ lực bên ngồi tác động Thơng thường đói với xilanh khí nén tác động đơn thường thấy xilanh có lỗ cấp nguồn khí nén lỗ khí nén Để chỉnh dịng khí nén cho xilanh đơn thường sử dụng van điện từ khí nén 3/2 11 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 1.9: Xi lanh khí nén đơn  Xilanh khí nén hoạt động kép (xilanh hai chiều) Là loại xilanh hoạt động sử dụng lực khơng khí để di chuyển đẩy rút lại Chúng có hai cổng phép khơng khí, cho hành trình cho hành trình lùi Xilanh khí nén hai chiều dùng để sinh lực đẩy pitong từ phía, loại xilanh có lỗ dùng để cung cấp nguồn khí nén, lưu lượng khí nén cấp cho van sử dụng kiểu van điện từ chia khí 4/2, 5/2 Hình 1.10: Xilanh khí nén kép  Xilanh khí nén trượt Hình 1.11: Xilanh khí nén trượt  Xilanh khí nén xoay 12 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 1.12: Xilanh khí nén xoay 1.10 Loadcell 1.10.1 Giới thiệu loadcell Loadcell thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện Cấu trúc biến dạng đàn hồi chịu tác động lực tạo tín hiệu điện tỉ lệ với biến dạng gọi “strain gage” Mỗi loadcell (cảm biến tải) đầu độc lập, thường từ đến 3mV/V Đầu tổng hợp dựa kết đầu cảm biến tải – loadcell Các thiết bị đo lường hiển thị khuếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý với phần mềm tích hợp sẵn thực tính tốn đưa kết đọc lên hình Đa phần thiết bị hay hiển thị đại cho phép giao tiếp với thiết bị ngồi khác máy tính máy in Những loadcell dựa nguyên lý cầu điện trở cân gọi cảm biến tải cầu điện trở Hình 1.13: Loadcell Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với thay đổi điện trở cảm ứng cầu điện trở, trả tín hiệu điện áp tỉ lệ Ưu điểm cơng nghệ xuất phát từ yêu cầu thực tế, với tham số xác định trước, có sản phẩm thiết kế phù hợp cho ứng dụng người dùng Ở phần tử cảm ứng có kích thước hình dạng khác 13 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP phù hợp với yêu cầu người dùng Các dạng phổ biến: cảm biến tải dạng kéo, dạng uốn cảm biến tải dạng nén… 1.10.2 Các loại module loadcell Có loại module loadcell: - Module loadcell chịu nén thiết kế để sử dụng cho bồn/ phễu chứa cấu trúc đặt lên đỉnh module loadcell Tải trọng có xu hướng nén loadcell - Module loadcell chịu kéo thiết kế cho phễu chứa cấu trúc treo lên module loadcell Tải trọng có xu hướng kéo dãn loadcell Hình 1.14: Loadcell chịu nén Loadcell chịu kéo Bảng 1.3: So sánh module loadcell chịu nén chịu kéo 14 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP 1.10.3 Ngun lý hoạt động loadcell Thành phần cấu tạo cân điện tử bao gồm hai phần Bộ phận thứ đòn cân phận thứ hai mạch xử lý tín hiệu điện tử Đòn cân hay gọi tắt loadcell (cảm biến tải) Đòn cân cấu tạo hai phần, thành phần thứ “strain gauge” thành phần lại “load” Strain gauge điện trở đặc biệt nhỏ móng tay, có điện trở thay đổi bị nén hay kéo dãn nuôi nguồn điện ổn định, nhỏ móng tay, dán chết lên load, nghĩa kim loại chịu tải Thanh kim loại đầu gắn cố định, đầu lại tự gắn với mặt bàn cân (đĩa cân) Khi ta bỏ khối lượng lên đĩa, kim loại bị uốn cong trọng lượng khối lượng cân gây Khi kim loại bị uốn, điện trở strain gauge bị kéo dãn thay đổi điện trở Như vậy, đặt vật cân lên bàn cân, tùy theo khối lượng vật load, kim loại bị uốn lượng tương ứng lượng đo lường qua thay đổi điện trở strain gauge Thông thường, kim loại cấu tạo cho bất chấp vị trí ta đặt vật cân lên bàn/ đĩa, cho mức độ bị uốn Cấu tạo loadcell gồm điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối thành cầu điện trở cân (wheatstone) hình dán vào bề mặt thân loadcell Hình 1.15: Cấu tạo Loadcell Một điện áp kích thích cung cấp cho ngõ vào loadcell (hai góc (1) (4) cầu điện trở wheatstone) điện áp tín hiệu đo hai góc khác Tại trạng 15 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP thái cân (trạng thái khơng tải), điện áp tín hiệu số không gần không bốn điện trở gắn phù hợp giá trị 1.11 Encoder 1.11.1 Giới thiệu encoder Để đo vị trí đối tượng ta có nhiều phương pháp với tín hiệu nhận tín hiệu tương tự hay tín hiệu số Thơng thường, để đo vị trí vận tốc động người ta thường dùng cảm biến encoder Encoder để đo lường dịch chuyển thẳng góc chuyển đổi vị trí góc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân nhờ tín hiệu nàychúng ta xác định vị trí trục bàn máy Tín hiệu encoder thơng thường cho dạng tín hiệu số Hình 1.16: Encoder Cấu tạo encoder gồm: - Một đĩa quay khoét lỗ gắn vào trục động - Một đèn led làm nguồn phát sáng mắt thu quang điện bố trí thẳng hàng - Một mạch khuếch đại tín hiệu 16 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Hình 1.17: Cấu tạo encoder 1.11.2 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động encoder đĩa trịn quay quanh trúc, đĩa có rãnh Người ta dùng đèn led để chiếu lên mặt đĩa, đĩa quay, chỗ khơng có rãnh đèn led khơng chiếu xun qua được, chỗ có rãnh đèn led chiếu xun qua Khi đó, phía mặt bên đĩa, người ta đặt mắt thu, với tín hiệu có, khơng có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận đèn led có chiếu qua rãnh hay không Tuy nhiên, để xác định vị trí xác đĩa quay, xác định chiều quay đĩa, người ta chia đĩa làm nhiều rãnh, số rãnh nhiều độ phân giải encoder cao Bên cạnh đó, ngồi tạo vịng rãnh người ta làm thêm nhiều vịng rãnh khác để biết xác vị trí encoder hay chiều quay 1.11.3 Phân loại Encoder tuyệt đối sử dụng nguyên tắc bit, theo độ phân giải số bit tương ứng với số vòng rãnh đĩa ta xác định vị trí đĩa quay đâu, tương ứng với vị trí có chuỗi nhị phân tương ứng xác định Mặt khác tương ứng với việc tăng hay giảm giá trị xác định chiều quay encoder 17 KHOA CƠNG NGHÊ ĐIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Trong encoder tuyệt đối người ta thường dùng đĩa mã hóa gray hai góc cạnh thay đổi bit, cịn với mã nhị phân thay đổi lúc gây khó khan giảm tốc độ đáp ứng q trình xử lý tín hiệu tốc độ cao Encoder tuyệt đối có lợi trường hợp đối tượng điều khiển địi hỏi vị trí xác liên tục trục quay thời điểm Khi đó, việc độ xử lý encoder tuyệt đối trở nên dễ dàng cho người thiết kế cần đọc giá trị biết vị trí góc trục quay Tuy nhiên, động quay tốc độ cao nhiều vòng điều khơng có lợi, việc xử lý để đếm số vòng quay trục nhiều thời gian Ngoài ra, để thiết kế encoder tuyệt đối, cần nhiều vòng rãnh, kích thước encoder có giới hạn, khó làm nhiều rãnh Chưa kể việc thiết kế dãy led phát mắt thu bị kích thước encoder giới hạn nhiều Điều khắc phục encoder tương đối đơn giản lần quay qua rãnh encoder phát xung tương ứng tăng đơn vị biến đếm Tuy nhiên, vấn đề để biết encoder quay hết vòng, chưa kể lần có rung động, nhiễu mà ta không quản lý được, encoder bị sai vài xung Khi đó, hoạt động lâu dài, sai số tích lũy Để khắc phục điều này, người ta đưa thêm rãnh định vị để đếm số vòng quay encoder Như vậy, cho dù có lệch xung, mà encoder ngang qua rãnh định vị này, ta biết encoder bị sai xung 18 ... phận sau: Băng tải vận chuyển chai (2 bộ), Bộ phận chiết rót (giả định), Bộ phận gắp chai, Bộ cấp nắp, Bộ đóng nắp, Bộ phát chai lỗi (không nắp) , Bộ phận đẩy chai vào kho chứa, Kho chứa (hình... đồ bố trí thiết bị mơ hình chiết rót đóng nắp chai 19 Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thiết bị nhìn từ cao xuống 19 Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây mơ hình chiết rót đóng nắp chai .20 Hình 2.4: Sơ... tải 26 2.2.4 Bộ phận gắp chai 27 2.2.5 Bộ phận chiết rót 28 2.2.6 Bộ phận gá nắp chai .28 2.2.7 Bộ phận vặn nắp chai 29 2.2.8 Kho lưu trữ