TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO, môn ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, đề tài: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG LIÊN TỤC , sinh viên thực hiện: võ thanh cư, nguyễn lê minh vũ, đoàn ngọc bền, võ dương trường vũ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG LIÊN TỤC SVTH: VÕ THANH CƯ MSSV: 18142087 VÕ DƯƠNG TRƯỜNG VŨ MSSV: 18142246 ĐOÀN NGỌC BỀN MSSV: 18142004 NGUYỄN LÊ MINH VŨ MSSV: 18142244 Khóa: 2018 Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: PSG.TS TRƯƠNG VIỆT ANH Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 Mục lục Giới thiệu nội dung tiểu luận Tổng quan – đề xuất giải pháp a Lịch sử phát triển b Cấu tạo nguyên lý hoạt động c Phân tích ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển d Lựa chọn hệ thống điều khiển 3 Nguyên lý vận hành hệ thống điều khiển đề xuất Xác định thông số thiết kế hệ thống băng tải Phương án cung cấp điện điều khiển Giải thích nguyên lý hoạt động sơ đồ điều khiển thông qua relay Đề xuất giải pháp: Kết luận hướng phát triển 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 Giới thiệu nội dung tiểu luận Trong thời buổi cơng nghiệp hóa, đại hóa nay, máy móc ứng dụng nhiều việc phục vụ người Chúng giúp cho người đạt suất cao việc sản xuất, không tốn nhiều sức lao động trước Đã có phát minh giúp cho việc thay người khâu vận chuyển hàng hóa đời, BĂNG TẢI Băng tải hay gọi băng chuyền thiết bị dùng vận chuyển, chuyền tải vật liệu, hàng hóa từ vị trí đến vị trí So với phương thức vận tải khác vận tải đường đường sắt, hệ thống băng tải có nhiều lợi cơng suất cao hơn, chi phí thấp hơn, hiệu cao hơn, tham gia người độ tin cậy chứng minh Băng tải đặc biệt hữu ích ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển vật liệu nặng cồng kềnh công nghiệp Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng hiệu nhiều loại vật liệu, điều làm cho chúng phổ biến ngành cơng nghiệp đóng gói xử lý vật liệu Băng tải có ứng dụng phổ biến dân dụng , chúng thường tìm thấy siêu thị sân bay, cấu thành khâu việc vận chuyển hàng cho khách hàng Trong hệ thống truyền động liên tục có nhiều băng tải cấu thành Tuy nhiên, hệ thống truyền động liên tục truyền thống cồng kềnh chi tiết khí, cụ thể có q nhiều relay trung gian sơ đồ điều khiển Điều làm cho trình đấu trở nên phức tạp, dẫn đến dễ xảy lỗi trình vận hành có q nhiều chi tiết cấu thành Vì dẫn đến ảnh hưởng việc vận hành liên tục hệ thống, gây sụt giảm kinh tế Trước vấn đề tồn vậy, tiểu luận này, nhóm chúng tơi đưa giải pháp để cải tiến hệ thống truyền động liên tục băng tải truyền thống Đó là: “ Điều khiển hệ thống truyền động băng tải PLC” Tổng quan – đề xuất giải pháp a Lịch sử phát triển Băng tải nguyên thủy sử dụng từ kỷ 19 Năm 1892, Thomas Robins bắt đầu loạt phát minh dẫn đến phát triển băng tải dùng để chở than, quặng sản phẩm khác Năm 1913, Henry Ford giới thiệu dây chuyền lắp ráp băng tải nhà máy Ford Motor Company Hightland Park, Michigan Băng tải dài mỏ phốt phát Bou Craa Tây Sahara (1973, 98 km 11 đoạn) Băng chuyền nhịp dài mỏ bơxít Boddington Tây Úc (31 km) b Cấu tạo nguyên lý hoạt động Cấu tạo băng tải gồm cấu sau: khung băng tải, rulô chủ động, rulô bị động, cấu dẫn hướng, lăn đỡ dây, dây băng tải , động giảm tốc … Nguyên lý hoạt động băng tải sau: Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát rulô dây băng băng tải Để tạo lực ma sát rulô dây băng tải dây băng tải gầu bị trùng ta điều chỉnh rulô bị động để dây băng tải căng tạo lực ma sát dây băng tải rulô chủ động Lực ma sát dây băng tải rulô làm cho băng tải chuyển động tịnh tiến Khi vật liệu rơi xuống bề mặt dây băng tải, di chuyển nhờ vào chuyển động băng tải c Phân tích ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển Điều khiển thủ cơng: người trực tiếp thực việc đóng mở công tắc điều khiển cho động - Ưu điểm: không cần đầu tư nhiều thiết bị điện, khơng địi hỏi nguồn lao động có trình độ cao, việc lắp đặt đơn giản - Nhược điểm: tốn nhiều công sức người, dễ xảy thao tác nhầm trình vận hành Điều khiển qua relay: hệ thống relay thực việc khởi động dừng động tự động - Ưu điểm: không tốn sức lao động người, hoạt động xác - Nhược điểm: trình đấu nối phức tạp, dễ xảy sai xót q trình đấu nối, dễ bị hư hỏng trình vận hành Điều khiển PLC: PLC cho tín hiệu đầu ra, tín hiệu trực tiếp điều khiển động khởi động dừng - Ưu điểm: • Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn • Thực thuật tốn phức tạp độ xác cao • Cấu trúc dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộng chức khác • Khả chống nhiễu tốt, hồn tồn làm việc tin cậy mơi trường cơng nghiệp • Giao tiếp với thiết bị thông minh khác như: Máy tính, nối mạng truyền thơng với thiết bị khác • Nhược điểm: Băng tải nhạy cảm với cân trục lăn có nhiều bánh nhơng xích hệ thống Chỉ cần chút khơng cân ảnh hưởng đến ổn định hệ thống băng tải - Nhược điểm: đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chun mơn cao d Lựa chọn hệ thống điều khiển Với đặc điểm trội PLC, nhiều nhà máy sử dụng phương pháp điều khiển này cho hệ thống dây chuyền sản xuất họ Điều thể phổ biến PLC cơng nghiệp Vì vậy, nhóm định chọn băng tải PLC cho hệ thống truyền động liên tục đề tài Nguyên lý vận hành hệ thống điều khiển đề xuất Kết cấu bảng tải biểu diễn hình Băng tải chở hàng di chuyển lăn đỡ 12 lăn đỡ 11 Các lăn lắp khung làm giá đỡ 10 Truyền động kéo băng tải nhờ hai tang : tang chủ động tang thụ động Tang chủ động gá chặt hai giá đỡ nối với trục động truyền động qua hộp giảm tốc Tạo sức căng ban đầu băng tải nhờ cấu kéo căng gồm đối trọng 1, cấu định vị dẫn hướng 2, Bảng tài vận chuyển hạt từ phễu đến đổ máng Hình 1: Kết cấu băng tải Xác định thông số thiết kế hệ thống băng tải Xác định công suất động ( xét băng tải song song với mặt đất) Lực cần để dịch chuyển vật liệu: F1 = d.L.k1.g Trong đó: d: khối lượng vật liệu 1m băng tải (kg) L: chiều dài băng tải (m) k1 = 0.05: hệ số tính đến lực cản dịch chuyển vật liệu g: gia tốc trọng trường (m/s2) Công suất để dịch chuyển vật liệu: P1 = F1.v = d.L.k1.g.v Trong đó: v: vận tốc chuyển động băng tải (m/s) Công suất để khắc phục lực cản ma sát: P2 = F2.v = 2L.db.k2.v.g Trong đó: db: khối lượng 1m băng tải (kg) Công suất tĩnh băng tải: P = P1 + P2 = (d.L.k1 + 2L.db.k2).v.g Công suất động truyền động băng tải: Pđc = k3 P/η Trong đó: k3: hệ số dự trữ công suất (1.2-1.25) η: Hiệu suất truyền động Trong đề tài lần này, nhóm đưa tốn vận chuyển hành lý sân bay Mỗi băng tải rộng 1m, dài 10m, vận tốc 1m/s, khối lượng hành lý trung bình 50kg/m ( theo chiều dài), khối lượng băng tải 3.3kg/m2 Hệ số dự trữ 1.2, hiệu suất truyền động 80% Ta có: Pđc = k3 P/η = (d.L.k1 + 2L.db.k2).v.g.k3/ η =(50.10.0,05+2.10.3,3.0,05).1.10.1,2/0,8 =425W Chọn động giảm tốc 24V 450W Phương án cung cấp điện điều khiển Trong đề tài này, nhóm chung tơi nghiêng cứu hệ thống tự động khống chế băng tải có vịng dịch chuyển hành lý Sơ đồ cơng nghệ hình sơ đồ nguyên lý trước cải tiến hình Hình 2: Sơ đồ cơng nghệ hệ thống băng tải Hành lý vận chuyển theo băng tải Sau phân phối theo đường chính: - Đường thứ 1: theo băng tải sảnh S1 - Đường thứ 2: theo băng tải Cuối băng tải 4, hành lý theo hướng: theo băng tải sảnh S3, theo băng tải sảnh S2 Giải thích nguyên lý hoạt động sơ đồ điều khiển thông qua relay Trong sơ đồ điều khiển (Hình 2), có chuyển mạch (CM) để chọn chế độ làm việc Khống chế toàn hệ thống làm việc nút mở máy “M” Giả sử, muốn tải hành lý sảnh S3 Quay chuyển mạch để 1CM 4CM kín Rơle trung gian 1RTr (1-3) có điện, rơÌe trung gian 4RTr (1-9) có điện Tiếp điểm 4RTr (3-21) đóng lại chuẩn bị cho 9RTr làm việc Tiếp điểm RTr (3-27) đóng lại chuẩn bị cho 12RTr làm việc Tiếp điểm 4RTr (3-29) đóng lại chuẩn bị cho 13RTr làm việc Ấn nút mở máy "M'", rơle trung gian 5RTr có điện, đóng tiếp điểm 5RTr (1-11) tự trì nguồn cấp, đóng tiếp điểm 8RTr (119) cho 8RTr có điện, đóng mạch cho cịi kêu (khơng thể sơ đổ), báo hệ thống chuẩn bị làm việc, Sau thời gian trì, tiếp điểm thường mở đóng chậm rơle thời gian RTh (1-15) đóng lại làm cho 6RTr có điện, đóng tiếp điểm 6RTr (1-17) chuẩn bị cho 7RTr (1-17) làm việc, mở tiếp điểm 6RTr (1-19) cắt điện rơle 8Tr Tiếp điểm 8RTr (1-17) đóng lại dẫn đến 7RTr có điện, tiếp điểm 7RTr (1-3) cấp nguồn cho tồn mạch làm việc Khi 13RTr có điện, tiếp điểm 13RTr (3-41) cấp điện cho công tắc tơ K5, cơng tắc tơ K5 đóng điện cho động truyền động băng tải Khi băng tải đạt tốc độ định mức, tiếp điểm rơle kiểm tra tốc độ RKT5 (3-39) kín làm cho cuộn dây cơngtắctơ có điện, đóng điện cho động cơ: truyền động băng tải Khi băng tải đạt tốc độ định mức, tiếp điểm rơle kiểm tra tốc độ RKT (3-83) kín, cơngtắctơ 1l có điện, đóng động truyền động băng tải Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển Đề xuất giải pháp: Vì sơ đồ điều khiển thơng qua relay có nhiều nhược điểm, nhóm chọn phương pháp điều khiển cho hệ thống sử dụng PLC PLC từ viết tắt Programmable Logic Controller (Tiếng Việt: Bộ điều khiển Logic lập trình được) Vì phải điều khiển băng tải, để tiết kiệm chi phí đầu tư PLC Zen hãng Omron lựa chọn tối ưu Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển phần mềm Zen 7 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển lập trình PLC Zen Trong sơ đồ này, đối tượng điều khiển Q1 – Q6 tượng trưng cho băng tải 1-6 Kết mô phần mềm sau: Bấm nút I3 phép cấp điện cho công tắc chuyển mạch Chọn sảnh cần chuyển nút I4 (Sảnh 1), nút I5 (Sảnh 2), nút I6 (Sảnh 3) Trong trường hợp chọn sảnh Cho phép động khởi động sau 5s, bấm I1 10 Các động chạy theo nguyên tắc ngược dòng dịch chuyển hành lý: Q3, Q2, Q1 11 Kết luận hướng phát triển Có thể thấy ngành công nghiệp giới phát triển với xu hướng sử dụng PLC vào hệ thống điều khiển để tăng mức độ tự động hóa dây chuyền sản xuất Từ giúp hệ thống vận hành liên tục, nâng cao hiệu kinh tế cho chủ đầu tư, góp phần làm phát triển công nghiệp nước ta Qua giải pháp trình bày phía trên, kết dự án đạt mục đích đặt ban đầu Với yêu cầu thay hệ thống relay thành PLC, đồng thời thay đổi số nút nhấn khí, từ tối nâng cao chất lượng điều khiển vận hành hệ thống Có thể nói nhu cầu thực tế nhà máy công nghiệp, kho cảng Việt Nam Hướng phát triển dự án tương lai thêm biến tần cảm biến vào hệ thống, điều khiển hiển thị thơng qua hình thay cho nút nhấn Điều giúp nâng cao hiệu chất lượng điều khiển, giảm chi phí điện phải trả, tăng độ bền động 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO “Trang bị điện – điện tử máy công nghiệp dùng chung” tác giả Vũ Quang Hồi - Nguyễn Văn Chất – Nguyễn Thị Liên Anh, Nhà xuất giáo dục https://wikipedia.org/ 13 ... Trong hệ thống truyền động liên tục có nhiều băng tải cấu thành Tuy nhiên, hệ thống truyền động liên tục truyền thống cồng kềnh chi tiết khí, cụ thể có nhiều relay trung gian sơ đồ điều khiển Điều. .. nguyên lý hoạt động c Phân tích ưu, nhược điểm hệ thống điều khiển d Lựa chọn hệ thống điều khiển 3 Nguyên lý vận hành hệ thống điều khiển đề xuất Xác định thông số thiết kế hệ thống băng tải... liên tục hệ thống, gây sụt giảm kinh tế Trước vấn đề tồn vậy, tiểu luận này, nhóm chúng tơi đưa giải pháp để cải tiến hệ thống truyền động liên tục băng tải truyền thống Đó là: “ Điều khiển hệ