Bài tập lớn nhập môn cơ điện tử

Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Bài tập lớn Nhập môn điện tử  Nội dung chia làm phần  Phần I : Tìm hiểu hệ thống nhân dạng phôi PLC s7 - 1200  Phần II : Xây dựng mơ hình hệ thống nhận dạng phơi (Trạm Y-0044-C)  Phần III : Tìm hiểu thiết bị liên quan SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Phần I Tìm hiểu hệ thống nhận dạng phôi PLC S7-1200 Trạm thử nghiệm hệ thống nhận dạng phôi tách lọc phôi PLC Cấu trúc trạm Y – 0044C s7 Trong : Cảm biến tiệm cận quang học Cảm biến tiệm cận quang học Cảm biến chiều cao (0 10V đầu tín hiệu tương tự) Cảm biến quang tương phản màu sắc Cảm biến tiệm cận từ cảm Xi lanh đơn DC Motors giảm tốc SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Bộ phản xạ Các kênh vật liệu Tín hiệu hiển thị PLC 10 11 12 13 14 Đầu vào kết nối đầu PLC Đầu kỹ thuật số … Q 0.0 … Q 0.1 … Q 0.2 … Q 0.3 … Q 0.4 … Warning Green Q 0.5 cảnh báo màu vàng Q 0.6 … Cảnh báo màu đỏ Q 0.7 …Hệ thống sẵn sàng Q 1.0 10 Q 1.1 Đầu tương tự AQ0 (V) AQ0 (I) M SV : Nguyễn Đức Chung Page Thoát Liên kết PLC đầu vào Đầu kỹ thuật số Nút Bắt đầu 0.0 Nút Stop 0.1 Chất liệu 0.2 Chất liệu 0.3 Chiều cao AI0 Tương phản 0.4 Cảm biến kim loại 0.5 0.6 0.7 10 1.0 11 1.1 12… 1.2 13… 1.3 14 …1.4 15… 1.5 Ngõ tương tự Chiều cao AI0 AI1 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Tín hiệu tương tự (± 10V / 20mA) Cổng RJ45 Ethernet SB1232 board tín hiệu đầu cuối (AQ0, M) cpu1214 đầu tín hiệu kỹ thuật số (8 bit + bit, tổng cộng 10 bit) Đổi CSM 1277 (4xprofinet cổng LAN) CSM 1277 thiết bị đầu cuối cho sức mạnh (+ 24V, 0V, GND) Đầu vào nhớ Memory (MMC) / Tùy chọn CPU onboard bến tín hiệu analog đầu vào (AI0, AI1, M) cpu1214c'n đầu vào tín hiệu kỹ thuật số (8 bit + bit, tổng cộng 14 bit) 10 Thiết bị đầu cuối cho sức mạnh CPU (+ 24V, 0V, GND) SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Nguyên lí hoạt động PLC cài đặt chế độ F1 (ngắn, trung bình , dài) F2 (kim loại , while , black) Bật Start lên tín hiệu gửi PLC , PLC nhận biết làm đèn 0.0 sáng.Cịn nhấn Stop đèn tín hiệu 0.1 PLC sáng (Thông báo cho người dùng biết PLC tạm dừng) Khi đưa phôi vào cách tự động vào băng truyền tải cảm biến tiệm cận (1) nhận có vật thể qua, gửi tín hiệu vào PLC làm đèn báo 0.3 sáng Sau quãng delay (đèn báo Band Rotate sáng), PLC phát xung tín hiệu điều khiển DC motors (7) làm băng tải chuyển động Khi có vật thể qua cảm biến tiệm cận quang học (2) Lúc đèn báo 0.4 PLC sáng, băng truyền dừng lại quãng để cảm biến chiều cao quét băng chuyền tiếp tục di chuyển Cảm biến chiều cao (3) xác định chiều cao phơi truyền tín hiệu PLC ,PLC thơng báo nhận tín hiệu qua đèn báo 0.5 Vật thể theo băng truyền qua Cảm biến tương phản màu sắc (4) truyền tín hiệu vào PLC Nếu màu trắng đèn 0.6 khơng sáng, ngược lại màu đen đèn 0.6 PLC sáng Tiếp theo cảm biến từ cảm (4) cho biết có phải vật liệu kim loại hay khơng gửi tín hiệu PLC Nếu kim loại đèn 0.6 sáng Cuối , PLC xử lí đưa tín hiệu tác động lên ba van thủy lực khiến xilanh đơn đẩy làm phôi chọn lọc vào vị trí cần thiết kênh vật liệu I, II, III Đồng thời đèn 1,3,6 (system input ) sáng lên xi lanh đẩy SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Phần II Xây dung mơ hình hệ thống nhận dạng phôi x y Bộ điều khiển Cơ cấu chấp hành Thiết bị đo Trong : Bộ điều khiển PLC S7 1200 Cơ cấu chấp hành Xilanh thủy lực Thiết bị đo cảm biến từ cảm NBB8-18GM50-E2 X tín hiệu đầu vào ( tín hiệu điện ) Y tín hiệu đầu (tín hiệu ) Phần III SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Tìm hiểu thiết bị I Cơ PLC s7 – 1200 PLC viết tắt cụm từ Programmable Logic Controller thiết bị điều khiển lập trình cho phép thực linh hoạt thực thuật toán điều khiển logic thong qua ngơn ngữ lập trình người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện sảy ra.Các kiện kích hoạt tác động vào plc qua hoạt động có trễ thời gian định kì hay thời gian đếm Ứng với kiện kích hoạt On Off vài cổng vật lí nối thiết bị bên PLC thiết bị gọn nhẹ , dễ dàng lập trình sử dụng, dễ bảo quản , sửa chữa , dung lượng lưu trữ lớn, tin cậy môi trường công nghiệp , giao tiếp với máy tính qua cáp mở rộng Thiết bị đời thay hoàn toàn cho Relay cổ điển trước Với phát triển CN PLC ngày có dung lượng lớn số lượng I/O nhiều  PLC s7 -1200 ( Promamable logic controller ) kết hợp I/O lựa chọn cấp nguồn , bao gồm module cấp nguồn VAC – VDC – nguồn với kết hợp I/O DC Relay Các modul tín hiệu để mở rộng I/O module giao tiếp dễ dàng kết nối với mặt điều khiển Tất phần cứng simatic s7 1200 gắn DIN rail SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP tiêu chuẩn hay trực tiếp bảng điều khiển , giảm khơng gian chi phí lắp đặt Các môdul đầu vào , đầu kết hợp loại 8, 16, 32 điểm hỗ trợ tín hiệu I/O DC ,relay analog S7 – 1200 điều chỉnh mở rộng từ 10_I/O đến tối đa 284_I/O.Bộ nhớ 50kb với giới hạn liệu sử dụng,1 đồng hồ thực , 16 vòng lặp PID với khả điều chỉnh tự động Ngồi có cổng giao tiếp Ethernet 10/100Mbit tích hợp giao thức Profinet cho lập trình, kết nối HMI/SCADA hay mạng lưới PLC với  Cấu trúc chung PLC SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP SV : Nguyễn Đức Chung Page Cơ Điện Tử K14 ĐHHP SV : Nguyễn Đức Chung Page 10 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP SV : Nguyễn Đức Chung Page 13 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP SV : Nguyễn Đức Chung Page 14 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP II Cơ Sensor  Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng điện đo xử lý Các đại lượng cần đo (m) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ , áp xuất , ) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng (s) mang tính chất điện ( điện tích, điện áp, dịng điện trở kháng) chứa đựng thơng tin cho phép xác định giá trị đại lượng đo Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo(m): S=F(m)  Phân loại cảm biến Cảm biến chia thành nhiều dạng khác - Theo nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích Hiện tượng Vật lý Nhiệt điện Nhiệt từ Hóa học Từ điện Sinh học Biến đổi hóa học Sinh hóa Vật lý Điện hóa Phân tích phổ Trên thể sống SV : Nguyễn Đức Chung Page 15 Điện từ Quang điện Quang đàn hồi Cơ Điện Tử K14 ĐHHP - Theo dạnh kích thích - Năng lượng cảm biến - Theo phạm vi sử dụng Công nghiệp Nghiên cứu khoa học Môi trường, khí tượng … - Theo thơng số mơ hình mạch thay Cảm biến tích cực có đầu nguồn áp nguồn dòng Cảm biến thụ động đặc trưng thong số R, L , C , M phi tuyến hay phi tuyến SV : Nguyễn Đức Chung Page 16 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP  Các đặc trưng cảm biến Một cảm biến sử dụng đáp ứng tiêu chí kỹ thuật xác định           Độ nhạy: Gia số nhỏ phát Mức tuyến tính: Khoảng giá trị biến đổi có hệ số biến đổi cố định Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng Ảnh hưởng ngược: Khả gây thay đổi môi trường Mức nhiễu ồn: Tiếng ồn riêng ảnh hưởng tác nhân khác lên kết Sai số xác định: Phụ thuộc độ nhạy mức nhiễu Độ trôi: Sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ thời gian tồn (date) Độ trễ: Mức độ đáp ứng với thay đổi trình Độ tin cậy: Khả làm việc ổn định, chịu biến động lớn môi trường sốc loại Điều kiện môi trường: Dải nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, làm việc Có tương đối tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp dụng Các cảm biến thiết bị số (digital), tức cảm biến logic, thì độ tuyến tính khơng có nhiều ý nghĩa SV : Nguyễn Đức Chung Page 17 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Cảm biến sử dụng Y – 0044 C Cảm biến từ cảm (PRD Series ) (NBB8-18GM50-E2) Nguyên lý ; Khi dây dẫn chuyển động từ trường không đổi , dây xuất suất điện tỷ lệ với từ thông cắt ngang dây đơn vị thời gian  Loại DC 2-dây  Model PRDT12-4□O PRDT12-4□C PRDT12-4□O-V PRDT12-4□C-V PRDLT12-4□O PRDLT12-4□C PRDLT12-4□O-V PRDLT12-4□C-V PRDWT12-4□O PRDWT12-4□C PRDWT12-4□O-I PRDWT12-4□C-I PRDWT12-4□O-IV PRDWT12-4□C-IV　 PRDT12-8□O PRDT12-8□C PRDT12-8□O-V PRDT12-8□C-V PRDLT12-8□O PRDLT12-8□C PRDLT12-8□O-V PRDLT12-8□C-V PRDWT12-8□O PRDWT12-8□C PRDWT12-8□O-I PRDWT12-8□C-I PRDWT12-8□O-IV PRDWT12-8□C-IV　 PRDT18-7□O PRDT18-7□C PRDT18-7□O-V PRDT18-7□C-V PRDLT18-7□O PRDLT18-7□C PRDLT18-7□O-V PRDLT18-7□C-V PRDWT18-7□O PRDWT18-7□C PRDWT18-7□O-I PRDWT18-7□C-I PRDWT18-7□O-IV PRDWT18-7□C-IV PRDWLT18-7□O-IV PRDWLT18-7□C-IV PRDT18-14□O PRDT18-14□C PRDT18-14□O-V PRDT18-14□C-V PRDLT18-14□O PRDLT18-14□C PRDLT18-14□O-V PRDLT18-14□C-V PRDWT18-14□O PRDWT18-14□C PRDWT18-14□O-I PRDWT18-14□C-I PRDWT18-14□O-IV PRDWT18-14□C-IV PRDWLT18-14□O-IV PRDWLT18-14□C-IV PRDT30-15□O PRDT30-15□C PRDT30-15□O-V PRDT30-15□C-V PRDLT30-15□O PRDLT30-15□C PRDLT30-15□O-V PRDLT30-15□C-V PRDWT30-15□O PRDWT30-15□C PRDWT30-15□O-I PRDWT30-15□C-I PRDWT30-15□O-IV PRDWT30-15□C-IV P P P P P P P P P P P P P P Khoảng cách phát 4mm 8mm 7mm 14mm 15mm Độ trễ Max 10% Khoảng cách phát Mục tiêu phát chuẩn 12x12x1mm 25x25x1 mm 20x20x1mm 40x40x1mm 45x45x1mm (lron) (Iron) (Iron) (Iron) (Iron) ( SV : Nguyễn Đức Chung Page 18 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Khoảng cách phát 0~2.8mm 0~5.6mm 0~4.9mm 0~9.8mm 0~10.5mm 400Hz  250Hz  200Hz 100Hz Nguồn cấp (Điện áp hoạt động) 12-24VDC Dòng rò Max 0.6mA Tần số đáp ứng※1 450Hz Điện áp dư※2 Max 3.5V (Loại không cực tính, max 5V) Ảnh hưởng nhiệt độ Max ±10% Khoảng cách phát nhiệt độ môi trường 20℃ Ngõ điều khiển 2~100mA Trở kháng cách ly Min 50MΩ (sóng kế mức 500VDC) Độ bền điện mơi 1,500VAC 50/60Hz phút Chấn động Biên độ 1mm tần số 10~55Hz (trong phút) theo phương X, Y, Z Va chạm 500m/s² (khoảng 50G) theo phương X, Y, Z lần Chỉ thị Chỉ thị hoạt động (LED màu đỏ) Môi trường (10-30VDC) Nhiệt độ môi trường -25~70℃, Bảo quản: -30~80℃ Độ ẩm môi trường 35~95%RH, Bảo quản: 35~95%RH Mạch bảo vệ Vật liệu Cáp Mạch bảo vệ đột biến điện, mạch bảo vệ nối ngược cực tính nguồn mạch bảo vệ dòng Phần vỏ/ Đai ốc: Ni-ken mạ đồng, Vòng đệm: Ni-ken mạ Sắt, Bề mặt phát hiện: ABS chịu nhiệt, Cáp chuẩn (Đen): Poly-vinyl clo-rít (PVC), Cáp chống thấm dầu (Xám): Poly-vinyl clo-rít (PVC) chống thấm dầu ø4, 2-dây, 2m ø5, 2-dây, 2m (Loại cáp: 300mm, giắc cắm M12), (AWG22, Đường kính lõi: 0.08mm, Số lõi: 60, Đường kính cách ly: ø1.25mm) Chứng nhận CE Cấu trúc bảo vệ IP67 (Tiêu chuẩn IEC) Trọng lượng PRDT: PRDT: PRDT: PRDT: PRDT: P Khoảng 74g Khoảng 72g Khoảng 115g Khoảng 110g Khoảng 175g K PRDLT: PRDLT: PRDLT: PRDLT: PRDLT: P Khoảng 94g Khoảng 92g Khoảng 145g Khoảng 140g Khoảng 215g K PRDWT: PRDWT: PRDWT: PRDWT: PRDWT: P Khoảng 44g Khoảng 42g Khoảng 80g Khoảng 75g Khoảng 140g K PRDWLT: PRDWLT: Khoảng 42g Khoảng 105g 　 　 　 　 ※1: Tần số đáp ứng giá trị trung bình Khi sử dụng mục tiêu phát chuẩn cài đặt độ rộng gấp lần mục tiêu phát chuẩn, khoảng cách 1/2 Khoảng cách phát ※2: Trước sử dụng loại khơng có cực tính, kiểm tra tình trạng thiết bị kết nối theo điện áp dư SV : Nguyễn Đức Chung Page 19 　 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP 5V.  ※ Tên sản phẩm có ký hiệu '□' dùng để chữ 'D' (12-24VDC), chữ 'X' loại khơng có cực tính (12-24VDC).  ※ Tên sản phẩm có chữ 'V' cuối dành cho loại sản phẩm có cáp tăng cường để chống dầu.  ※ Không dùng sản phẩm môi trường ngưng tụ đông đặc.  Cảm biến tương phản màu sắc Cảm biến chiều cao SV : Nguyễn Đức Chung Page 20 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Cảm biến tiệm cận(PRCM Series) SV : Nguyễn Đức Chung Page 21 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Đặc điểm kĩ thuật PRCM12-2AO,PRCM12-2AC Khoảng cách cảm biến : mm | Tính từ trễ : max 10% 2mm | Khoảng cách thiết lập : -> 1,4mm | Nguồn áp : 100-240VAC 50/60HZ | Dòng dò : 2.5mA | Tần số đáp ứng :20Hz | Điều khiển đến 150 mA | Rung động với tần số 10 – 55Hz h dịch chuyển 1mm | KL : 42gam | nhiệt độ làm vịc -25 đến 80*C | Shock 500m/s2 theo hướng x,y,z lần SV : Nguyễn Đức Chung Page 22 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP III Cơ pittong thủy lực , khí nén Đầu tiên khái niệm, tên gọi phận xy lanh thủy lực. Hình vẽ có thích tên gọi số phận xy lanh thủy lực Tên gọi - Barrel: Vỏ xy lanh - Piston: Quả piston - Cylinder rod: Cán xy lanh - Gland: Cổ xy lanh - Pin eye / Clevis: Tai lắp ghép - Ports: Đường dầu cấp vào/ra xy lanh - Piston seal; Rod seal, Wear ring; O-ring; Wiper : Bộ gioăng phớt làm kín Các thông số làm việc kich thước xy lanh thông số quan trọng xy lanh thủy lực là: Đường kính lịng xy lanh (bore), thường ký hiệu D; đường kính cán (rod) – d hành trình làm việc (stroke), tức khoảng chạy cán xy lanh, - s D d biểu thị kích cỡ khả tạo lực đẩy/kéo cho xy lanh S biểu thị chiều dài tầm với, khoảng làm việc xy lanh Phân loại xy lanh thủy lực Các xy lanh thủy lực thường phân làm hai nhóm bản: Xy lanh tác động phía (một chiều) Xy lanh tác động hai phía (Xy lanh hai chiều) Xy lanh chiều Xy lanh chiều tạo lực đẩy phía, thường phía thị cần xy lanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào phía xy lanh Cán xy lanh tự hồi vị nhờ tác dụng lực bên ngồi lực đẩy lị xo bên Điều dễ nhận biết xy lanh chiều có cửa cấp dầu SV : Nguyễn Đức Chung Page 23 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP   Xy lanh hai chiều Xy lanh hai chiều tạo lực hai phía: Khi cán xy lanh thị thụt vào vỏ xy lanh Kết cấu làm kín bên xy lanh hai chiều phức tạp xy lanh chiều thân phải có hai đường dầu cấp Điều khác biệt lớn hệ thống thủy lực sử dụng xy lanh hai chiều phải có valve đổi hướng (valve phân phối) muốn điều khiển xy lanh hình vẽ Các xy lanh phân chia theo kiểu xếp cán xy lanh: Xy lanh cán đơn tầng xy lanh nhiều tầng (telescopic).  Xy lanh cán đơn: Xy lanh cán đơn loại có đoạn cán xy lanh gắn chặt, chuyển động với piston Loại xy lanh tạo khoảng chuyển động nhỏ chiều dài toàn thể xy lanh, tức khoảng làm việc bị giới hạn chiều dài cán xy lanh trừ chiều dầy piston đoạn lắp ráp bên xy lanh Xy lanh cán đơn loại sử dụng phổ biến có ứng dụng rộng rãi Phần lớn có kết cấu để cán xy lanh thò phía xy lanh Một số xy lanh có kết cấu với cán xy lanh hai phía piston (được gọi Double rod end SV : Nguyễn Đức Chung Page 24 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP cylinders) Khi phía cán xy lanh thị cán phía bên “thụt” vào vỏ xy lanh Xy lanh nhiều tầng Xy lanh nhiều tầng hay Telescopic thường có 2-3-4 có lên đến tầng Nó bao gồm vỏ xy lanh nhiều ống cần xếp lồng với Kết cấu dạng làm cho xy lanh duỗi dài hành trình dài nhiều kích thước sở xy lanh rút hết cán vào Điều tạo khả thiết kế chi tiết, kết cấu máy gọn gang nhiều Tuy nhiên xy lanh nhiều tầng có giá thành cao nhiều so với xy lanh đơn Xy lanh nhiều tầng có hai loại kết cấu: Xy lanh chiều Xy lanh hai chiều; Tuy nhiên loại xy lanh hai chiều có kết cấu phức tạp đòi hỏi thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa rủi ro Cũng có cách phân loại xy lanh thủy lực theo kết cấu với hai loại xy lanh hàn xy lanh lắp ghép gu-rông (Tie Rod cylinder) Xy lanh ghép gu-rông: Loại xy lanh lắp ghép giữ cố định gu-rơng thép cường độ cao khóa ren xuyên suốt giữ phận từ hai đầu nắp xy lanh (Với xy lanh có đường kính lớn có đến 20 gu-rơng giữ) Kết cấu xy lanh dạng giúp cho việc tháo lắp, service xy lanh dễ dàng dễ chế tạo từ phận tiêu chuẩn Xy lanh loại thường sử dụng ứng dụng công nghiệp SV : Nguyễn Đức Chung Page 25 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP Xy lanh kết cấu hàn Đầu xy lanh loại hàn với ống xy lanh giúp xy lanh có kết cấu cứng vững thích hợp với chế độ làm việc nặng thiết bị thi công giới công nghiệp  Xilanh dùng Y 0044 C MAL , MSAL , MTAL , MALJ , MALD Series Xy lanh tròn , chiều Nhiệt độ chịu : - 50 ~ 700 C Áp suất chịu được  : ~ 10 Bar ( kg/cm2) PittôngØ : 20 ; 25 ; 32 ; 40 Hành trình : 5mm -> 500mm SV : Nguyễn Đức Chung Page 26 Cơ Điện Tử K14 ĐHHP IV Động DC Chạy băng chuyền Max 24 VDC , 3W, Made in Italia , tốc độ 75RPM SV : Nguyễn Đức Chung Page 27