THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ TAY MÁY KHÍ NÉN VÀ BĂNG TẢI ỨNG DỤNG TRONG DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ VẬN CHUYỂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ TAY MÁY KHÍ NÉN VÀ BĂNG TẢI ỨNG DỤNG TRONG DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ VẬN CHUYỂN Ngành: Kỹ thuật Cơ, điện tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Hoài Nhân Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Văn Anh 1711030113 17DCTA1 Lang Văn Sáng 1711030107 17DCTA1 Đặng Quốc Việt 1711030156 17DCTA1 Tp Hồ Chí Minh, 2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2012 (Ký tên ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Sau thực khoá luận với đề tài: Thiết kế điều khiển hệ tay máy khí nén băng tải ứng dụng dây chuyền phân loại sản phẩm vận chuyển Nhóm em xin gửi lời cảm ơn trân thành đến thầy cô viện kỹ thuật Hutech thầy cô dạy môn điện tử trao dồi truyền đạt kiến thức chun ngành cho nhóm em q trình giảng dạy vừa qua Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Hoài Nhân, giảng viên Trường Đại Học Cơng Nghệ tp.HCM Trong q trình hướng dẫn thầy nhiệt tình dẫn, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em hồn thành đồ án tốt nghiệp cách hồn chỉnh Nhóm gửi lời cảm ơn đến thành viên lớp trao đổi kiến thức kinh nghiệm tháng thực tập góp ý lẫn để nhóm em hồn thành khố luận cách tốt Trong thời gian thực đề tài, nhóm em khơng tránh sai sót thân thành viên nhóm cịn nhiều hạn chế Mặc dù chúng em cố gắng tìm hiểu tài liệu mà thầy hướng dẫn thực hành Nhóm em mong q thầy bỏ qua thiếu sót nhận hướng dẫn tận tình từ q thầy Chúng em xin trân thành cảm ơn ! ii MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐẾ TÀI ĐATN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG x LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Nội dung Mục đích đề tài 1.3 Phương pháp thực đề tài 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 1.3.2 Áp dụng kiến thức học để xây dựng mơ hình thực nghiệm 1.4 Phạm vi đề 1.5 Dự kiến kết đạt CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2.1 Nguyên lý làm việc cấu trúc hệ thống 2.1.1 Nguyên lý làm việc 2.1.2 Cấu trúc hệ thống 2.2 Các thành phần hệ thống phân loại sản phẩm 2.3 Bộ điều khiển PLC 12 2.3.1 Giới thiệu chung 12 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 12 2.3.3 Cấu trúc điều khiển PLC 12 2.3.4 Ứng dụng điều khiển plc 13 iii 2.4 Phần mềm lập trình 14 CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP 15 3.1 Phân tích lựa chọn giải pháp thiết kế khí 15 3.1.1 Chọn vật liệu 15 3.1.1.1 Phân tích 15 3.1.1.2 Giải pháp 15 3.1.2 Băng tải cánh tay robot 18 3.1.2.1 Phân tích 18 3.1.2.2 Giải pháp 18 3.1.2.3 Cánh tay robot 21 3.2 Phân tích lựa chọn giải pháp truyền động khí 23 3.2.1 Phân tích 23 3.2.2 Giải pháp 24 3.3 Phân tích lựa chọn giải pháp truyền động điện 29 3.3.1 Phân tích 29 3.3.2 Giải pháp 29 3.4 Phân tích lựa chọn giải pháp cảm biến 33 3.4.1 Phân tích 33 3.4.2 Giải pháp 33 3.5 Phân tích lựa chọn giải pháp điều khiển 38 3.5.1 Phân tích 38 3.5.2 Giải pháp 39 3.6 Giải pháp phần mềm lập trình mơ 41 CHƯƠNG IV QUY TRÌNH THIẾT HỆ THỐNG 44 4.1 Thiết kế phần khí 44 4.1.1 Giá đỡ sản phẩm 44 4.1.2 Băng tải 45 4.1.3 Cơ cấu truyền động 46 4.1.4 Thơng số chi tiết mơ hình 47 iv 4.2 Tính toán lựa chọn thành phần hệ thống 50 4.2.1 Tính tốn xilanh cho hệ thống 50 4.2.2 Tính tốn thiết kế băng tải 53 4.2.3 Lựa chọn thành phần hệ thống 54 4.2.3.1 Bộ điều khiển trung tâm PLC FX1n – 60MR 55 4.2.3.2 Động DC có giảm tốc 56 4.2.3.3 Cơ cấu chấp hành 57 4.2.3.4 Cảm biến 60 4.2.3.5 Rơle kiếng 65 4.2.3.7 Nguồn DC 24V – 2.10A 66 4.3 Thiết kế hệ thống điều khiển 67 4.3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 67 CHƯƠNG V THI CÔNG 69 5.1 Thi cơng khí 69 5.2 Thi công phần điện 74 5.2.1 Sơ đồ kết nối phần cứng 74 5.2.2 Chương trình PLC 75 5.2.2.1 Khai báo địa 75 5.2.2.2 Chương trình điều khiển PLC 76 CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 84 6.1 Kết đạt 84 6.2 Đánh giá 84 6.3 Hạn chế phương pháp giải 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 DANH MỤC WEBSITE THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 87 v Hình Thi công khung với kệ đỡ sản phẩm Thi công lắp ráp mơ hình Hình Thi cơng hồn thiện mơ hình 73 5.2 Thi cơng phần điện 5.2.1 Sơ đồ kết nối phần cứng Hình 10 Bản vẽ điện 74 5.2.2 Chương trình PLC 5.2.2.1 Khai báo địa Class VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL Lable Name BTAI XL_KEP XL_VAO XL_RA XL_XUONG XL_LEN LAY_SP NHA_SP BAO_LOI S_VAO S_RA S_XUONG S_KEP S_KẸP S_LEN S_LAYSP S_NHASP CAO THAP M_KEP M_VAO M_RA M_XUONG M_LEN M_LAYSP M_NHASP MANUAL AUTO AUTO_ON AUTO_OFF Data Type Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Bit Pointer 75 Device Y000 M0 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 X000 X001 X002 M2 M1 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 X017 X020 X021 X022 VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL VAR_GLOBAL P_AUTO P_MAN SP_CAO SP_THAP Pointer Bit Bit Bit P0 M1 M3 M4 Bảng Bảng khai báo địa 5.2.2.2 Chương trình điều khiển PLC  Ngun lý hoạt động mơ hình Mơ hình chạy theo chế độ là: MANULA, AUTO + Chế độ manual: Điều khiển băng tải, cánh tay robot công tắc gạt + Chế độ auto: Khi gạt công tắc sang auto, băng tải bắt đầu hoạt động sau sản phẩm di chuyển tới cảm biến X6 (phát sản phẩm cao), X7 (phát sản phẩm thấp), xilanh kẹp mở sau cánh tay trượt đụng cảm biến X1 kẹp sản phẩm, sau trượt vào đụng cảm biến X0 cánh tay xoay 90o đến cảm biển X5 để bỏ sản phẩm Nếu sản phẩm cao cánh tay trượt lên tới cảm biến X3 sau cánh tay tượt tới cảm biến X1 nhả sản phẩm quay lại vị trí ban đầu Nếu sản phẩm thấp bỏ qua mức trượt lên  Sơ đồ nguyên lý hoạt động sau 76  Biểu đồ trạng thái Hình 11 Biểu đồ trạng thái 77  Viết Chương Trình PLC + Chương trình 78 + Chương trình (chế độ MANUAL) 79 + Chương trình (chế độ AUTO) 80 81 82 MƠ HÌNH THỰC TẾ 83 CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 6.1 Kết đạt  Sau q trình nghiên cứu hồn thành đề tài, nhóm thiết kế mơ “ mơ hình phân loại sản phẩm chiều cao ứng dụng PLC FX1n” đạt mục tiêu đề ra:  Ứng dụng phần mềm AutoCAD, SolidWorks, thiết kế kết cấu khí mơ hình, xuất vẽ theo tiêu chuẩn để sẵn sàng gia công chế tao  Sử dụng phần mềm AutoCAD Electrical vẽ thiết kế dây cho mạch điện điều khiển cách an toàn hiệu  Sử dụng phần mềm GX works để lập trình điều khiển hệ thống mô điều khiển giám sát  Hiểu cấu tạo, ngõ vào ra, nguyên lý hoạy động cấu chấp hành, hiểu cấu tạo hoạt động loại cảm biến  Gia công chế tạo thành công mô hình chạy mục đích đề  Đáp ứng thời gian làm việc đề độ bền cao 6.2 Đánh giá + Mô hình mơ sau hồn tất hoạt động thiết kế Toàn hệ thống hoạt động ổn định sau nhiều lần chỉnh sửa, bổ sung vấn đề mạch điện chương trình điều khiển mơ 3D + Tồn q trình từ khâu lên vẽ, tính tốn hồn thiện mơ hình mơ 3D sát với thực tế nhóm khoảng tháng kinh phí chế tạo dự kiến triệu đồng cho toàn trang thiết bị Nhìn chung nhóm chúng em hồn tồn hài lịng với mơ hình mơ tạo 84 + Trong suốt trình thực đề tài thành viên nhóm tích lũy thêm cho kiến thức như: - Biết sử dụng cách thục phần mềm thiết kế AutoCAD, Solidworks, phần mềm lập trình GX works … - Rèn luyện thêm kĩ thiết kế xuất vẽ để sẵn sàng gia công chế tạo - Hiểu sâu hơn, kĩ thành phần hệ thống điện tử - Ngoài nhóm rèn luyện thêm kĩ làm việc nhóm với - Đây kĩ vơ quan trọng cho chúng em thời gian tới 6.3 Hạn chế phương pháp giải + Hạn chế: Do điều kiện kinh tế thời gian ngắn hạn, số nguyên nhân khác Thiết kế thực tế mơ hình cịn nhiều thiếu sót, trước mắt đáp ứng yêu cầu đề số phụ kiện sức với nhóm thay phụ kiện khác sử dụng lâu dài hạn chế + Phương pháp giải quyết: Xây dựng mơ hình thực tế kết cấu khí, mạch điện điều khiển, chương trình điều khiển từ thấy vấn đề cần giải đáp để hoàn thiện đề tài cách chọn vẹn 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tạ Duy Liêm, "Cơ sở máy CNC", NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016 [2] TS Nguyễn Như Hiền - TS Nguyễn Mạnh Tùng, "Điều khiển logic PLC", Hà Nội, NXB Khoa học tự nhiên cơng nghệ, 2007 [3] Khoa Cơ Khí, "Bộ mơn điện tử - Lý thuyết điều khiển", Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội [4] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, "Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1", Hà Nội: NXB Giáo dục, 2006 [5] Nguyễn Hữu Lộc, "Cơ sở thiết kế máy", Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh DANH MỤC WEBSITE THAM KHẢO Tính chọn động bước: https://www.orientalmotor.com/technology/motorsizing-calculations.html Catalog động bước: https://www.eminebea.com/en/ Sơ đồ nối dây: : https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200tieng-viet/ Cài đặt ghép nối: https://kimdungautomation.blogspot.com/search/label/PLCMitsubishi 86 PHỤ LỤC Phụ Lục Bản vẽ lắp Phụ Lục 1 Bản vẽ điện 87 ... tiễn nên nhóm chọn đề tài ? ?Thiết kế điều khiển hệ tay máy khí nén băng tải ứng dụng dây chuyền phân loại sản phẩm vận chuyển? ?? để giải vấn đề phân loại sản phẩm vận chuyển nước ta Qua đề tài nhóm... nghiên cứu tài liệu, thiết kế thi cơng mơ hình ? ?Điều khiển hệ tay máy khí nén băng tải ứng dụng dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao vận chuyển? ?? Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động nguyên... vào thực tiễn Đề tài ? ?Thiết kế điều khiển hệ tay máy khí nén băng tải ứng dụng dây chuyền phân loại sản phẩm vận chuyển? ?? sở để thực thiết kế hệ thống tự động thực tế sau Trong trình thực đề tài