đồ án điều khiển động cơ 1 chiều được ứng dụng vào khoan phôi tự động trong công nghiệp . Đồ án này được sinh viên trường đại học sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên sáng tạo và thiết kế . Khi thực hiện xong đồ án sẽ có thể khoan phôi gỗ, nhựa hay là các tấm kim loại cứng
LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, đến em hoàn thành đề tài đồ án : “THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ CHIỀU” Do thầy Lý Văn Đạt hướng dẫn hoàn thiện Trong suốt thời gian nghiên cứu đề tài, em gặp khơng vướng mắc định nhận nhiều giúp đỡ nhiệt thành quý báu thầy Để hoàn thành đồ án, cho phép em xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy Khoa Điện - Điện Tử - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên truyền thụ kiến thức quý báu bổ ích thời gian học tập trường, để giúp em hồn thành đồ án tảng kiến thức chuyên môn vững Em xin trân trọng cảm ơn thầy ln tận tình giúp đỡ, đạo, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình nghiên cứu tìm hiểu xây dựng đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, tháng năm 2023 Sinh Viên Thực Hiện LỜI MỞ ĐẦU Hiện q trình tự động hóa công nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển Mỹ, Nhật, … tự động hóa khơng cịn xa lạ trở nên quen thuộc Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chun mơn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp trình sản xuất thơng qua máy tính Đi phát triển tự động hóa ,các loại động khơng đồng không nhăc tới Với ưu điểm vượt trội giá thành rẻ, làm việc mội trường dễ cháy nổ, liên tục dài hạn nên sử dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp với công suất từ vài nghìn tới chục nghìn KW Và tốn điều khiển tốc độ cho động khơng đồng giải với đời PLC biến tần Bộ điều khiển lập trình PLC biến tần ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực tự động hóa Khơng sử dụng dây chuyền máy móc sản xuất cơng nghiệp mà cịn xây dựng, giao thơng, thủy lợi, nơng nghiệp, khai thác tài ngun Chính việc nắm bắt kỹ sử dụng khai thác PLC biến tần mục tiêu cấp thiết với cán bộ, kỹ sư làm việc ngành nghề có liên quan đến ứng dụng tự động hóa HMI thiết bị khơng thể thiếu góp phần đẩy nhanh q trình tự động hóa cơng đoạn quy trình sản xuất phức tạp khó địi hỏi độ xác cao HMI đời giúp cho điều khiển giám sát hệ thống dễ dàng trực quan Đối với sinh viên chuyên ngành tự động hóa, cịn ngồi ghế nhà trường, việc học tập, nghiên cứu tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động cách sử dụng PLC biến tần mạch điện khởi động, điều chỉnh tốc độ động cần thiết Thơng qua việc tìm hiểu nghiên cứu giúp sinh viên bước đầu có kiến thức vè PLC, HMI để tích lũy nâng cao trình độ chun mơn, tiếp cận khoa học cơng nghệ tiên tiến Từ thực tế trên, em lựa chọn đề tài “ THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ CHIỀU”để làm đồ án tốt nghiệp MỤC LỤ LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .7 1.1 Lý chọn đề tài .7 1.2 Lịch sử phát triển loại động .8 1.2.1 Lịch sử phát triển động điện 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động động 1.2.3 Động điện chiều 1.2.5 Động điện chiều không chổi than .10 1.2.6 Động bước .10 1.2.7 Động Servo 11 1.3 Động chiều 775 .11 1.3.1 Motor 775 .11 1.3.2 Nguyên tắc hoạt động cấu tạo bên motor 775 13 1.3 Lý chọn: .14 1.4 Bài toán 15 1.5 Kết luận chương 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1 Các phương pháp điều khiển động chiều 16 2.2 Bộ điều khiển PLC sử dụng phương pháp PWM 18 2.3 PWM gì? .19 2.4 PWM hoạt động nào? 20 2.5 Chu kỳ nhiệm vụ tần số PWM 20 2.5.1 Chu kỳ nhiệm vụ 20 2.5.2 Tần số PWM 21 2.6 Tại cần có Điều chế độ rộng xung? 22 2.7 Ưu, nhược điểm PWM 23 II, Lựa chọn linh kiện 24 A, Lựa chọn linh kiện điện tử: .24 2.8 PLC SIMATIC S7-1200 24 2.8.1 Ưu điểm .24 2.8.2 Thiết kế 26 2.8.3 So sánh PLC với Vi điều khiển 26 2.9 Màn hình HMI Mitsubisi GS2107-WTBD 29 2.9.1 Ưu điểm .30 2.9.2 Nhược điểm 31 2.9.3 Màn hình HMI Mitsubishi GS2107-WTBD có Thơng số kỹ thuật .31 2.9.4 Phầm mềm GT DESIGN 32 2.9.5 Các bước tạo tạo project lập trình bản: 32 2.10 Bộ Encoder 35 2.10.1 Giới thiệu chung 35 2.10.2 Cấu tạo .36 2.10.3 Nguyên lí hoạt động 36 2.10.4 Các thông số đáng quan tâm .37 2.11 Motor 775 trục tròn 150W - 12V/24V 38 B lựa chọn phần tử khí nén: 39 Xi lanh 39 Ống dẫn khí nén 39 Van điện từ AIRTAC 4V220-08 .40 Xy lanh TN25x200-S: .41 Van tiết lưu: 42 C.Kết luận chương 2: 42 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO .43 3.1 Sơ đồ khối .43 3.2 Sơ đồ khí nén, sơ đồ nguyên lý: 45 3.3 Nguyên lý hoạt động: 46 3.4 Lưu đồ thuật toán: 47 3.5 Hình ảnh thực tế mơ hình khoan phôi tự động: 48 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 PHỤ LỤC .52 Bảng symbol: 52 2.Chương trình điều kiển: .53 MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo động Hình 1.2.Nguyên tắc động Hình 1.3 Động điện chiều .9 Hình 1.6 Động bước 11 Hình 1.8.Động 775 12 Hình 1.9 Số đo động chiều .12 Hình 1.10 Cấu tạo motor 775 13 Hình 1.11 Bên motor 775 13 Hình 2.1.Sơ đồ mạch điện điều khiển động PWM DC .16 Hình 2.2.Sơ đồ điều khiển động DC mạch cầu H 17 Hình 2.3 Bộ điều khiển tốc độ motor DC Chip L298N 18 Hình 2.4.Dạng sóng tín hiệu ngõ dạng xung vng PLC 19 Hình 2.1 Các cơng thức để tính tốn chu kỳ nhiệm vụ 21 Hình 2.2 Tín hiệu PWM với chu kỳ nhiệm vụ 50% .21 Hình 2.3 Cơng thức để tính Tần số .21 Hình 2.4 So sánh tín hiệu DC liên tục tín hiệu DC xung 22 Hình 2.5 PLC S7-1200 24 Hình 2.19 hình HMI .30 Hình 2.20 Các cổng kết nối HMI 30 Hình 2.21 kích thước hình HMI .30 Hình 2.6 Giao diện phần mềm GT Designer 32 Hình 2.7 Các cơng cụ có phần mền GT Designer 33 Hình 2.8 Chọn màu chữ cỡ chữ 33 Hình 2.9 Chọn kiểu nút nhấn vè định địa 34 Hình 2.10 Tạo đèn địa cho đèn 34 Hình 2.11 Nạp chương trình cho HMI 35 Hình 2.12 Encoder thực tế .35 Hình 2.13 Bên Encoder 36 Hình 2.14 Mơ ngun lý .37 Hình 2.15 Motor 775 38 Hình 2.16 Xi lanh khí nén 39 Hình 2.17 Ống dẫn khí 40 Hình 2.18.Phía van điện từ AIRTAC 4V220-08 40 Hình 2.19 Xy lanh TN25x200-S 41 Hình 2.20 Van tiết lưu 42 Hình 3.3 Sơ đồ khối .43 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối 45 Hình 3.3 Sơ đồ khí nén 46 Hình 3.3 Lưu đồ thuật tốn 47 Hình 3.4 Mơ hình khoan phơi tự động 48 Hình 3.5 Bộ điều khiển hiển thị .49 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài Ngày đất nước ta q trình cơng nghiệp hóa đại hóa Các ngành cơng nghiệp phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu thiết yếu cho sản xuất Đi đơi với phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa ngành điện, điện tử có vai trị quan trọng ngành cơng nghiệp nói chung đời sống nói riêng Đi phát triển tự động hóa, loại động khơng đồng khơng thể khơng nhắc tới Kéo theo đời điều chỉnh tốc độ, tiêu biểu biến tần Với lợi ích to tớn : thay đổi tốc độ đảo chiều quay động cơ, giảm dòng khởi động, tiết kiệm lượng Biến tần trở thành thiết bị khơng thể thiếu cơng nghiệp Vì ta cần phải nghiên cứu tích lũy kiến thức để làm chủ thiết bị Sự phát triển khoa học kỹ thuật khoa học máy tính cho đời thiết bị điều khiển số CNC, PLC Các thiết bị cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ thống điều khiển trước đó, đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật sản xuất.Việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa q trình sản xuất nhằm mục tiêu tăng suất lao động, giảm sức lao động người, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cấp thiết Việc sử dụng PLC vào sản xuất đời sống cần phổ biến mở rộng Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 diễn mạnh mẽ tất lĩnh vực tất khu vực giới HMI thiết bị khơng thể thiếu góp phần đẩy nhanh q trình tự động hóa cơng đoạn quy trình sản xuất phức tạp khó địi hỏi độ xác cao Vì HMI ứng dụng hầu hết công đoạn sản xuất lĩnh vực Ví dụ dầu khí, điện tử, sản xuất thép, dệt may, ngành điện, ngành nước, ô tô, xe máy… Chính “THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ HIỂN THỊ TỐC ĐỘ CỦA ĐỘNG CƠ CHIỀU” đề tài chúng em nghiên cứu chế tạo đồ án Tốt Ngiệp 1.2 Lịch sử phát triển loại động 1.2.1 Lịch sử phát triển động điện Vào năm 1820, Oersted khám phá dòng điện chạy qua dây dẫn tạo từ trường Vào năm tiếp theo, Michael Faraday chứng minh từ trường tạo thành lực học Thiết bị ông bao gồm thỏi nam châm vĩnh cửu nhúng bể thủy ngân Một dây dẫn treo bên bể thủy ngân nhờ móc Khi có dịng điện chạy qua dây dẫn, lực điện giúp sợi dây xoay tròn xung quanh thỏi nam châm Dĩ nhiên thiết bị thực cơng lực quay tạo nhỏ Hình 1.1 Cấu tạo động 1.2.2 Nguyên tắc hoạt động động Có dây dẫn mang điện đặt vào từ trường tạo lực giúp dây dẫn chuyển động Phương lực 90 độ so với chiều dòng điện 90 độ so với đường lực từ trường Khi dòng điện chạy vòng dây, trường điện từ tạo xung quanh vòng dây Trường điện từ tương tác với từ trường tạo nam châm vĩnh cửu Lực tương tác tạo mô men làm quay vòng dây.Trong trường hợp này, vòng dây (Rotor) tự quay tròn từ trường tạo hai nam châm vĩnh cửu đặt cố định Mặc dù vậy, rotor dừng quay lực nằm hai hướng ngược theo hướng với trục quay, thời điểm đó, mơ men nhỏ Hình 1.2.Nguyên tắc động Để rotor tiếp tục chuyển động, phải đảo chiều dịng điện chạy vịng dây, theo đảo chiều trường điện từ hướng lực Một vòng kim loại gồm nửa hay gọi cổ góp giúp thực chức Nếu đảo chiều dòng điện thời điểm, rotor tiếp tục quay dòng điện chạy rotor 1.2.3 Động điện chiều Dựa vào nguyên tắc này, động điện chiều đại sử dụng nam châm vĩnh cửu tĩnh có từ trường mạnh bao quanh dây rotor (còn gọi phần ứng) Hình 1.3 Động điện chiều Càng nhiều vòng dây, nhiều dòng điện chạy phần ứng tạo thành từ trường mạnh Từ trường mạnh, lực quay khỏe rotor quay nhanh Động điện chiều đại có khả tạo mô men quay lớn tốc độ quay nhỏ có khả điều chỉnh hướng chuyển động 1.2.5 Động điện chiều không chổi than Động điện chiều khơng chổi than có cấu trúc tương tự động điện xoay chiều đồng có điểm khác biệt quan trọng Hình 1.5.Động điện chiều không chổi than Động chiều khơng chổi than (khơng có cổ góp khí) sử dụng cuộn dây stator rotor nam châm vĩnh cửu Để tạo từ trường quay, stator cấp lượng theo trình tự cụ thể với điện thay đổi theo tần số, pha, phân cực dòng điện để quay rotor theo yêu cầu ứng dụng Điều khiển điện thiết kế động điện chiều không chổi than phức tạp điều khiển vi xử lý kết hợp với linh kiện điện tử khác Thiết bị dùng để điều khiển điện gọi điều khiển động 1.2.6 Động bước Động bước dạng động chiều không chổi than Trong động bước, rotor stator thiết kế cho bước quay nhỏ liên kết từ trường chúng lớn bước quay Thiết kế stator rotor giúp tập trung từ trường khóa rotor xác theo góc quay xác định 10