(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công hệ thống truyền động cơ cấu dán bìa và điều khiển máy dán bìa giấy tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU DÁN BÌA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY DÁN BÌA GIẤY TỰ ĐỘNG GVHD: Th.S TƯỞNG PHƯỚC THỌ SVTH: LÊ TRƯỜNG SINH MSSV: 10911048 SVTH: TRẦN THANH THÁI MSSV: 10911052 SKL 0 3 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ mơn …………………………… CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Tƣởng PhƣớcThọ Sinh viên thực hiện: Lê Trƣờng Sinh Trần Thanh Thái MSSV: 10911048 MSSV: 10911052 Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống truyền động cấu dán bìa điều khiển máy dán bìa giấy tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: Phần khung máy nhƣ truyền động có sẵn Phần cấu dán bìa có nhƣng dựa nguyên lý cấp bìa xy lanh khí nén Nội dung đồ án: Cải tiến cấu dán bìa từ việc điều khiển khí nén sang việc điều khiển AC servo Thiết kế hệ thống điều khiển điều khiển máy dán bìa giấy tự động Các sản phẩm dự kiến: Máy dán bìa giấy tự động điều khiển AC servo Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU DÁN BÌA VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY DÁN BÌA GIẤY TỰ ĐỘNG - GVHD: ThS Tƣởng Phƣớc Thọ Họ tên sinh viên: Lê Trƣờng Sinh MSSV: 10911048 Lớp: 109110 Địa sinh viên:Mỹ Phong – Phù Mỹ - Bình Định Số điện thoại liên lạc: 0975159644 Email:truongsinhspk@gmail.com Họ tên sinh viên: Trần Thanh Thái MSSV: 10911052 Lớp: 109110 Địa sinh viên: Nghĩa Hòa – Tƣ Nghĩa - Quãng Ngãi Số điện thoại liên lạc: 0977537897 Email: thanhthai.spkt.cdt@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 31-7-2015 Lời cam kết: “Nhóm thực đề tài tốt nghiệp xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình nhóm nghiên cứu thực Nhóm thực đề tài không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc.Nếu có vi phạm nào, nhóm xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Ký tên ii an LỜI CẢM ƠN Kể từ bƣớc chân vào giảng đƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, khoảng thời gian học trƣờng Đại Học tiếp thu đƣợc lƣợng kiến thức đáng kể không kiến thức chuyên ngành mà kiến thức giới xung quanh Tất nhiên, chúng tơi khơng có đƣợc điều khơng có hỗ trợ trƣờng Đại Học với chƣơng trình tuyệt vời, nhƣ kiến thức đƣợc truyền đạt từ giảng viên mơn Cơ Điện Tử Vì lời cảm ơn xin gửi đến trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Bộ môn Cơ Điện Tử Đồ án hồn thành với hỗ trợ to lớn từ ngƣời giảng viên hƣớng dẫn Th.S Tƣởng Phƣớc Thọ Dƣới hƣớng dẫn chân thành nhiệt tình, thực bƣớc trở thành ngƣời nghiên cứu độc lập lĩnh vực học làm để tạo ý tƣởng nhƣ hoàn thành nhiệm vụ đề đồ án Thầy hỗ trợ nhiều việc tiếp cận vấn đề xin gởi đến thầy lời cảm ơn chân thành Lời cảm ơn xin gởi đến ơng Ơng Lê Văn Hùng – Giám đốc công ty TNHH Kỹ Thuật Lê Quân giúp chúng tơi hồn thành tốt đồ án Lời cảm ơn cuối đựợc gởi đến ba mẹ chúng tôi, ngƣời đƣa đến hội để suốt đời chúng tơi giới Tp.HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015 Nhóm sinh viên thực iii an TĨM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤUDÁN BÌA VÀ ĐIỀU KHIỂNMÁY DÁN BÌA GIẤY TỰ ĐỘNG Dựa máy dán bìa giấy truyền động khí nén, nhóm thiết kế truyền động servo cho cấu trƣợt thi công hệ thống điều khiển cho máy dán bìa giấy tự động Máy gồm có động pha truyền chuyển động qua bánh để nâng-hạ bàn giấy, động AC Servo dùng để truyền chuyển động cho cấu dán giấy kết hợp cảm biến để lấy dán giấy vị trí Máy điều chỉnh vận tốc vị trí tùy theo nhu cầu sử dụng ngƣời dùng Máy có hai chế độ hoạt động chạy tay ngƣời điều khiển thử hoạt động máy chế độ tự động máy dựa theo tín hiệu chuyền để hoạt động Nhóm sử dụng PLC Driver AC Servo điều khiển máy Các thiết bị ngoại vi (nút nhấn, công tắt, cơng tắc hành trình, cảm biến, v.v.) đƣợc kết nối điều khiển thơng qua chƣơng trình PLC Kết nhóm hồn thành thi cơng điều khiển máy hoạt động theo yêu cầu công ty Lê Trƣờng Sinh Trần Thanh Thái iv an ABSTRACT DESIGN AND CONSTRUCTION SYSTEM TRANSMISSION OF STRUCTURE PASTE PAPERBOARD AND CONTROL AUTOMATIC PASTE PAPERBOARD Based on actuator glued pneumatic paste paperboard machine, group design actuator sevro sliding structure anddesign the electric control panel for the automatic paste paperboard It includes 3-phase motor motion transmission through gears to lift down paper table, using AC servo motor to transmit motion for paper structure plus sensors that can grab and paste paper The machine can adjust the velocity and position according to user needs of the user It has two operation modes Manual operation means the operation of the machine is controlled by human Automatic operation based on the signal of conveyor belt to operate We use PLC and AC-Servo Driver to control model with 3-phase motor is controlled by the inverter The peripheral devices (buttons, switches, v.v) is connected and controled by the PLC program Our group has completed construction and control the model v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii CHƢƠNG : GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Nghiên cứu nƣớc 1.1.2 Nghiên cứu nƣớc 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ MÁY DÁN BÌA GIẤY TỰ ĐỘNG 2.1 Khảo sát công ty 2.2 Các bƣớc quy trình sản xuất CHƢƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 3.1 Cơ sở thiết kế 14 3.2 Cơ sở lý thuyết cần cho việc thiết kế 14 3.2.1 Giới thiệu phần mềm 14 3.2.2 Một số thiết bị đƣợc sử dụng đề tài 18 CHƢƠNG : PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 32 4.1 Yêu cầu đề tài 32 4.2 Phƣơng hƣớng giải pháp thực 32 4.2.1 Phƣơng án đẩy xylanh -di chuyển băng tải 32 4.2.2 Phƣơng án hút-đẩy xylanh - di chuyển xylanh trƣợt 33 4.2.3 Phƣơng án hút-đẩy xylanh - di chuyển AC Servo 34 vi an 4.3 Lựa chọn phƣơng án 34 CHƢƠNG : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 36 5.1 Phần khí 36 5.1.1 Tổng quan máy đƣợc thiết kế lại phần mềm AutoCAD 2007 36 5.1.2 Thiết kế truyền động Servo 36 5.1.3 Cơ cấu truyền động máy 42 5.2 Thiết kế điện 52 5.2.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển 52 5.2.2 Tính tốn thiết bị sử dụng cho tủ điện 57 5.2.3 Tính tốn thiết kế tủ điện điều khiển 59 5.2.4 Mạch điện hệ thống : 63 5.2.5 Sơ đồ dây mạch động lực 65 5.2.6 Sơ đồ nối dây PLC 65 CHƢƠNG 6: LẮP ĐẶT CHI TIẾT MÁY 67 VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN 67 6.1 Lắp đặt cảm biến quang 67 6.2 Lắp đặt cảm biến tiệm cận 67 6.3 Lắp đặt cấu lấy-dán bìa 68 6.4 Lắp đặt ray 69 6.5 Lắp đặt động AC Servo 70 6.6 Lắp đặt cấu nâng-hạ bàn chứa bìa 70 6.7 Lắp đặt tủ điện 71 CHƢƠNG : ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 72 7.1 Khái niệm 72 7.1.1 Phƣơng pháp điều khiển nối cứng ( Hard-wired control) 72 7.1.2 Phƣơng pháp điều khiển lập trình 73 7.2 Lập trình điều khiển 75 7.2.1 Qui trình lập trình điều khiển 75 7.2.2 Địa I/O lập trình 76 7.3 Biểu đồ chức 78 CHƢƠNG : THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 79 8.1 Thông số kỹ thuật máy 79 8.2 Thực nghiệm 79 8.3 Kết luận 83 vii an 8.4 Hƣớng phát triển thêm tƣơng lai 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC I XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ ỨNG DỤNG V viii an DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Chân điều khiển chế độ điều khiển vị trí 25 Bảng 3.2 Thơng số cài đặt cho điều khiển vị trí servo driver 27 Bảng 4.1 Đánh giá phƣơng án thiết kế cấu lấy-dán bìa .45 Bảng 5.1 Lựa chọn thiết bị 59 Bảng 5.2 Lựa chọn thiết bị 60 Bảng 5.3 Lựa chọn cảm biến .57 Bảng 5.4 Đơn vị tính 57 Bảng 5.5 Tiêu chuẩn tiết diện dây dẫn dòng điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 60439-1 58 Bảng 7.1 Địa ngõ vào PLC 76 Bảng 7.2 Địa ngõ PLC 77 Bảng 8.1 Bảng thông số máy 76 Bảng 8.2 Kết thực nghiệm .77 Bảng 8.3 Kết thực nghiệm .78 Bảng 8.4 Kết thực nghiệm .78 Bảng 8.5 Kết thực nghiệm .79 Bảng 8.6 So sánh suất dán bìa cơng nhân máy phút .80 ix an 7.3 Biểu đồ chức Hình 7.4Biểu đồ chức máy dán bìa giấy tự động 78 an CHƢƠNG 8: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 8.1 Thơng số kỹ thuật máy Tiêu chí Thông số Dài x Rộng x Cao (mm) 1420 x 620 x 1100 Năng suất hoạt động (bìa/giờ) 1800 bìa/giờ Nguồn cấp (V) 380V Cảm biến quang (số lƣợng) Cảm biến từ (số lƣợng) Động pha (số lƣợng) Động AC SERVO (số lƣợng) Bộ xử lý trung tâm PLC Bảng 8.1 Bảng thơng số máy 8.2.Thực nghiệm Nhóm tiến hành thực nghiệm thực tế cho máy dán bìa giấy Công Ty KingJim khu công nghiệp Mỹ Phƣớc III (Bình Dƣơng) Hình 8.1 Lắp đặt máy công ty 79 an Tiêu chuẩn công ty đặt ra: Hình 8.2 Vị trí dán bìa Polypropylene Khoảng cách sai lệch bìa Polypropylene dán≤ mm Hay a = b c = d Lần thử nghiệm 1: Đặt thời gian từ lúc lấy bìa dán đến lúc trở vị trí lấy bìa 5s Ta có lần kiểm tra số bìa đƣợc dán với khoảng cách sai lệch so với tiêu chuẩn đặt là: Số bìa Khoảng cách sai lệch bìa Polypropylene dán (mm) mm mm 0.2 mm 0.2 mm 0.4 mm 0.1 mm mm Bảng 8.2 Kết thực nghiệm 80 an Lần thử nghiệm 2: Đặt thời gian từ lúc lấy bìa dán đến lúc trở vị trí lấy bìa 4s Ta có lần kiểm tra số bìa đƣợc dán với khoảng cách sai lệch so với tiêu chuẩn đặt là: Số bìa Khoảng cách sai lệch bìa Polypropylene dán (mm) mm 0.1 mm 0.1 mm 0.3 mm 0.2 mm 0.4 mm 0.2 mm Bảng 8.3 Kết thực nghiệm Lần thử nghiệm 3: Đặt thời gian từ lúc lấy bìa dán đến lúc trở vị trí lấy bìa 3s Ta có lần kiểm tra số bìa đƣợc dán với khoảng cách sai lệch so với tiêu chuẩn đặt là: Số bìa Khoảng cách sai lệch bìa Polypropylene dán (mm) 0.1 mm 0.3 mm 0.5 mm 0.2 mm 0.2 mm 0.4 mm 0.6 mm Bảng 8.4 Kết thực nghiệm 81 an Lần thử nghiệm 4: Đặt thời gian từ lúc lấy bìa dán đến lúc trở vị trí lấy bìa 2s Ta có lần kiểm tra số bìa đƣợc dán với khoảng cách sai lệch so với tiêu chuẩn đặt là: Số bìa Khoảng cách sai lệch bìa Polypropylene dán (mm) 0.7 mm 0.3 mm 0.5 mm 0.2 mm 0.4 mm 0.1 mm 0.5 mm Bảng 8.5Kết thực nghiệm suất Thời gian Năng suất Năng suất Thời gian Năng suất Năng công nhân máy dán bìa dán bìa cơng nhân máy dán bìa dán bìa (s) (số bìa) (số bìa) (s) (số bìa) (số bìa) 0 31 15 32 16 34 17 36 18 38 19 10 40 20 12 42 21 14 44 22 16 46 23 82 an 18 48 24 20 10 50 25 22 11 52 26 24 12 54 27 26 13 56 28 28 14 58 29 30 15 60 10 30 Bảng 8.6 So sánh suất dán bìa cơng nhân máy phút 70 60 50 40 THỜI GIAN (s) 30 NĂNG SUẤT CÔNG NHÂN 20 NĂNG SUẤT MÁY DÁN BÌA 10 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 Hình 8.3 Biểu đồ so sánh suất làm việc công nhân máy 8.3.Kết luận Về máy đáp ứng tốt yêu cầu đề ra: -Nâng-hạ bàn chứa bìa, Servo dừng vị trí lấy dán, tốc độ ổn định Servo cao, dán bìa với khả xác cao dù tốc độ cao -Q trình máy chạy ổn định -Máy có khả điều chỉnh để dán lại bìa khác Bên cạnh cịn số nhƣợc điểm: -Máy có độ rung xylanh dán-lấy bìa hoạt động 83 an -Dây đai truyền động Servo cho cấu lấy-dán bìa bị lỏng trình hoạt động lâu ngày 8.4.Hƣớng phát triển thêm tƣơng lai -Thiết kế thêm giao diện điều khiển HMI -Thiết kế phận chống rung cho cấu lấy – dán bìa -Nâng cấp khí để khơng bị lỏng dây đai truyền động Servo cho cấu lấy-dán bìa trình hoạt động lâu ngày -Thiết kế thêm phận tản nhiệt cho động AC Servo 84 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS.PTS Bùi Xuân Liêm, Nguyên lý chi tiết máy, TP.Hồ Chí Minh [2] Lê Thanh Phong,Sức bền vật liệu, TP.Hồ Chí Minh [3] Biện Quốc Thoại, Đồ án điều khiển tốc độ moment động ac-servo plc kết hợp wincc-flexible ULR:http://doc.edu.vn/tai-lieu/dieu-khien-van-toc-va-moment-dong-co-acservo-bangplc-ket-hop-wincc-flexible-siemens [4] Hưng Phú Automation, Tài liệu hướng dẫn lập trình PLC PLC Master-K URL: www.hungphu.com.vn [5] Tính tốn thiết kế truyền đai URL:http://thietkemay.com/uploads/userfiles/file/3_%20T%C3%8DNH%20TO%C3%81 N%20THI%E1%BA%BET%20K%E1%BA%BE%20B%E1%BB%98%20TRUY%E 1%BB%80N%20%C4%90AI%20R%C4%82NG.pdf [6] Hướng dẫn chịn dây dẫn, theo tiêu chuẩn IEC 60439 URL:http://dien-congnghiep.com/ho-tro-ky-thuat/566-huong-dan-chon-day-dan-thanhcai-tu-dien-theo-tieu-chuan-iec-60439.html [7] Tính tốn thiết kế truyền xích URL: :http://vgc.hcmute.edu.vn/Resources/Docs/SubDomain/vgc/T%C3%A0i%20li%E1 %BB%87u%20tham%20kh%E1%BA%A3o%20c%C6%A1%20kh%C3%AD/5_TH I%E1%BA%BET%20K%E1%BA%BE%20%20B%E1%BB%98%20TRUY%E1%B B%80N%20X%C3%8DCH.pdf Nguồn khác [8] Series SGMBH/SGDH User’s Manual URL:http://www.yaskawa.com.cn/technology/download/manual/sieps80000005a.pdf [9] XG5000 User's Manual URL: http://www.otomasyonline.com/download/LSLG/XG5000%20(XGK-XGB).pdf [10] https://www.youtube.com/watch?v=0uClOoQF8BI 85 an 86 an PHỤ LỤC I an KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cán hƣớng dẫn:………………………………………………………………………… Sinh viên thực hiện………………………………………… MSSV……………………… Sinh viên thực hiện………………………………………… MSSV……………………… Tên đề tài:…………………………………………………………………………………… Yêu cầu đề tài: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Giới hạn đề tài: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Dự kiến tiến độ thực Tuần Thời gian Nội dung Dự kiến kết đạt đƣợc Chữ ký ý kiến Ghi GV hƣớng dẫn Nhận nhiệm vụ, 20lập kế hoạch 27/3/2015 1319/4/2015 2026/4/2015 Nghiên cứu thị trƣờng Khảo sát cơng ty 273/4/2015 4- Tìm kiếm tài liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu Tiến hành thiết kế II an 10/5/2015 tính tốn thiết kế khí 10 11 12 1117/5/2015 1824/5/2015 2531/5/2015 17/6/2015 814/6/2015 1521/6/2015 2228/6/2015 Tính tốn thiết kế hệ thống điện Gặp giáo viên hƣớng dẫn để xin ý kiến Tìm hiểu thơng tin thiết bị cần mua mua thiết bị Tiến hành lắp đặt khí hệ thống điện Kiểm tra hoạt động hệ thống Tiến hành chạy thử, kiểm tra thực nghiệm Tiến hành giao máy cho công ty III an Viết báo cáo 13 14 15 294/6/2015 512/7/2015 1317/7/2015 Gặp giáo viên hƣớng dẫn để chỉnh sửa, nhận xét báo cáo Gặp giáo viên phản biện IV an XÁC NHẬN CỦA ĐƠN VỊ ỨNG DỤNG V an S an K L 0 ... ĐỘNG CƠ CẤUDÁN BÌA VÀ ĐIỀU KHIỂNMÁY DÁN BÌA GIẤY TỰ ĐỘNG Dựa máy dán bìa giấy truyền động khí nén, nhóm thi? ??t kế truyền động servo cho cấu trƣợt thi cơng hệ thống điều khiển cho máy dán bìa giấy. .. cứu đề tài máy dán bìa giấy tự động nằm giới hạn:  Thi? ??t k? ?cơ cấu lấy -dán bìa  Thi? ??t kế thi công tủ điều khiển  Lập trình điều khiển Máy có khả dán mặt bìa giấy cách tự động. Bìa giấy đƣợc đặt... Tên đề tài: Thi? ??t kế thi công hệ thống truyền động cấu dán bìa điều khiển máy dán bìa giấy tự động Các số liệu, tài liệu ban đầu: Phần khung máy nhƣ truyền động có sẵn Phần cấu dán bìa có nhƣng