Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy ép gạch trong dây truyền sản xuất gạch không nung năng suất 10 triệu viên năm

TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP GẠCH

TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

Với tiêu chí sản xuất thân thiện với môi trường, nguồn nguyên liệu ổn định, sẵn có và đa dạng, sản phẩm chất lượng tốt với giá thành cạnh tranh được với gạch đất sét nung.Một thế hệ vật liệu xây dựng loại mới ra đời từ việc kế thừa những đặc tính, tập quán và thói quen sử dụng sản phẩm của những công nghệ sản xuất gạch đất xét nung truyền thống.

Bằng cách tổng hợp những cơ chế Polyme vô cơ, Polyme hữu cơ và quá trình khoáng hóa trong một hệ khép kín, tạo nên một hệ polyme hữu cơ làm chất phân tán và phụ gia hoạt tính vô cơ làm mầm kết tinh sớm Quy trình sản xuất gạch không qua nung hay sấy, sản phẩm sớm đạt cường độ cao, trong vòng 5 – 7 ngày có thể sử dụng được.

1.1.1 Đặc điểm công nghệ Đây là công nghệ sản xuất vật liệu xây mới với những tính năng ưu việt:

- Thiết bị được thiết kế và chế tạo hoàn toàn trong nước với mức độ tự động hóa hoàn chỉnh.

- Nguyên liệu chủ yếu hầu như có sẵn ở tất cả các địa phương: phụ gia, xi măng và các mạt đá, …

- Giá thành rẻ hơn gạch đất xét nung truyền thống vì sử dụng hàm lượng xi măng rất thấp và có thể sử dụng các phế liệu gốc silic như mạt đá, xỉ than nhiệt điện,…

- Hình dáng và kích thước sản phẩm tương tự gạch đất sét nung truyền thống với các tính chất cơ lý tính tương tự gạch đất sét nung cùng loại, do đó không thay đổi tập quán sử dụng của đa số người dân.

- Thay đổi được công nghệ xây: có thể dán các viên gạch lại với nhau bằng nước xi măng loãng từ đó:

+ Giảm chi phí vữa xây.

+ Giảm thời gian xây tới 4 lần.

+ Có thể thi công hoàn thiện sau khi dán không cần trát.

+ Có thể luồn dây điện, dây điện thoại, …dễ dàng suốt chiều dài bức tường xuyên qua các lỗ trong viên gạch không cần đục, cắt tường.

+ Lợi nhuận cao hơn gạch đất sét do giá thành rẻ và được miễn thuế thu nhập doanh nghiệp đến 13 năm và được vay vốn ưu đãi theo quy định của chính phủ.

+ Chi phí đầu tư thấp, chỉ bằng 25% - 30% chi phí sản xuất gạch tuynel cùng công suất.

- Hoàn toàn có thể chuyển giao đổi công nghệ cho các lò gạch đất sét nung thủ công truyền thống do chi phí đầu tư thấp.

- Phù hợp với chiến lược phát triển vật liệu xây không nung của chính phủ.

- Toàn bộ thiết bị được thiết kế chế tạo trong nước, tạo việc làm cho các nhà máy sản xuất thiết bị phụ trợ.

- Tạo thêm thị trường cho ngành xi măng. Đối với môi trường, tham gia giải quyết một số vấn đề ô nhiễm môi trường như xử lý chất thải rắn trong công nghiệp, hạn chế khí thải gây hiệu ứng nhà kính, giảm thiểu khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người trong quá trình sản xuất, bảo vệ được nguồn nước ngầm do hạn chế khai thác đất sét để sản xuất gạch đất sét nung.

Về phương diện kinh tế, tiết kiệm được một lượng lớn tài chính vào đầu tư ban đầu (thiết bị, công nghệ), khả năng nguồn nguyên liệu phong phú hơn và giá thành rất cạnh tranh với những sản phẩm truyền thống, thời gian thu hồi vốn nhanh Không thất thoát ngoại tệ nhập khẩu máy, toàn bộ thiết bị được sản xuất trong nước và có đăng ký bản quyền.

Mô hình sản xuất gạch không nung hiệu quả kinh tế cao, phù hợp vớiViệt Nam.

1.1.2 Sơ đồ khối dây truyền công nghệ sản xuất gạch không nung

Hình 1.1: Sơ đồ khối dây truyền công nghệ sản xuất

Trong dây truyền này: Đá loại 1 và đá loại 2 được đưa vào 2 phễu đá tương ứng nhờ máy xúc sau đó được đưa vào buồng cân để định lượng Sau khi cân xong đá được vận chuyển đến máy trộn nhờ gầu nâng Tại máy trộn đá cùng với xi măng từ xilo xi măng và nước được trộn đều Nguyên liệu từ máy trộn sau đó được đưa vào máy tạo hình nhờ băng tải Tại máy tạo hình, sau khi được cấp palet nhờ máy cấp palet nguyên liệu được đưa vào khuôn và được ép nhờ hệ thống thủy lực và cơ cấu rung tạo với lực ép lớn tạo ra những viên gạch blook đồng đều, gạch sau đó được đưa ra máy chuyển gạch.

1.1.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch không nung

Công nghệ sản xuất gạch không nung là một công nghệ hiện đại Gạch được sản xuất theo công nghệ này hoàn toàn đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn, chất lượng và có nhiều tính năng vượt trội so với các loại gạch truyền thống như: hệ số dẫn nhiệt thấp, chống cháy tốt, có kích thước hình học lý tưởng Đặc biệt hơn nữa, công nghệ sản xuất này thân thiện với môi trường, nhà máy sản xuất không khói, không bụi, không chất thải làm ảnh hưởng đến môi trường, bảo vệ được nguồn tài nguyên đất.

(1) Cấp nguyên liệu: Sử dụng các phễu chứa liệu, băng tải liệu, cân định lượng, bộ phận cài đặt phối liệu Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào các phễu ( nhờ vào máy xúc), chỉ một phần nguyên liệu được đưa xuống bàn cân theo công thức phối trộn đã cài đặt từ trước (cấp phối bê tông đã quy định) Qua khâu này, nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt.

(2) Máy trộn nguyên liệu: Cùng với các cốt liệu (mạt đá, cát, xỉ nhiệt điện, phế thải công nghiệp, …) nước và xi măng được đưa vào máy trộn một cách hoàn tự động theo quy định cấp phôi Sau đó nguyên liệu được trộn ngấu đều theo thời gian cài đặt Hỗn hợp sau khi phối trộn được tự động đưa vào ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình (hay máy ép tạo blook(4)) nhờ hệ thống băng tải.

(3) Đây là khu vực chứa khay (palet) làm đế trong quá trình ép và chuyển gạch thành phẩm ra khỏi dây truyền Khay (palet) này có thể làm bằng gỗ ép, tre ép, … nhưng tốt nhất là làm bằng nhựa tổng hợp siêu bền, chịu lựu nén, rung động lớn.

(4) Máy ép gạch(Tạo hình): Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế ép kết hợp với rung tạo ra lực ép rất lớn để hình thành nên các viên gạch blook đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo như ý muốn.

(5) Tự động ép mặt: Đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự chèn Nó sẽ trở nên không cần thiết nếu ta không muốn sản xuất gạch tự chèn, gạch trang trí.

(6) Tự động chuyển gạch: Đây là máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch vào vị trí định trước một cách tự động Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra để dưỡng hộ hoặc tự động chuyển vào máy sấy tùy theo mô hình sản xuất.

TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP GẠCH

- Máy ép gạch là một máy nằm trong dây truyền sản xuất gạch không nung Dây truyền sản xuất gạch không nung gồm 6 bộ phận liên kết với nhau, có chức năng tạo ra những viên gạch từ các nguyên liệu ban đầu là xi măng, cát, đá, phụ gia.

- Máy ép gạch (máy tạo hình) là một thành phần quan trọng nhất trong dây kích cỡ khác nhau nhưng nhìn chung các cơ cấu và nguyên lý hoạt động là như nhau. Truyền sản xuất gạch không nung( nó còn được gọi là máy chính).

- Tùy vào năng suất của từng dây truyền mà máy ép gạch có các loại khác nhau.

1.2.1 Sơ đồ công nghệ máy ép gạch

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ máy ép gạch

1.2.1.1 Cơ cấu ép gạch Đây là cơ cấu quan trọng nhất trong máy ép gạch, nó có nhiệm vụ ép nguyên liệu thành khối gạch (blook), dưới lực ép của xylanh thủy lực và cơ cấu rung tạo ra lực ép rung lớn ( cỡ 80 tấn) giúp cho gạch được tạo đảm bảo yêu cầu về chất lượng và độ thẩm mỹ.

Cơ cấu ép gạch gồm có: xylanh và cơ cấu ép gạch, xylanh nâng hạ khuôn, động cơ và cơ cấu rung, khuôn.

Cơ cấu chuyển gạch có nhiệm vụ chuyển gạch ra bên ngoài sau khi nó được cơ cấu cấp palllet đẩy ra khỏi máy ép Gạch được băng tải chuyển dần ra phía người công nhân để vận chuyển đi dưỡng hộ, đóng gói.

Cơ cấu chuyển gạch gồm có: Động cơ và cơ cấu băng tải chuyển gạch

1.2.1.3 Cơ cấu cấp pallet (Khay)

Cơ cấu cấp pallet có nhiệm vụ cấp pallet cho máy ép gạch đồng thời đẩy palet (palet đã có gạch) ra khỏi máy ép để tiếp chuẩn bị cho mẻ ép mới.

Cơ cấu cấp pallet rất đơn giản gồm 1 xylanh và kết cấu cơ khí để vừa vận chuyển lần lượt các palet vào máy ép vừa đẩy palet đã có gạch ra khỏi máy ép.

Cơ cấu cấp liệu có nhiệm vụ đưa liệu vào khuôn theo từng mẻ.

Cơ cấu cấp liệu gồm có: Khoang chứa liệu, xylanh và khoang cấp liệu, động cơ và cơ cấu lắc.

1.2.1.5 Nguyên lý hoạt động của máy ép gạch

Trước khi ấn nút hoạt động thì khoang chứa liệu phải chứa đầy liệu, palet phải được cấp vào máy đồng thời palet trong khoang chứa palet phải đầy đủ đảm bảo cấp đủ khay trong suốt quá trình hoạt động khuôn đã hạ xuống palet. Ấn nút khởi động xylanh nạp liệu đẩy ra đẩy liệu vào khuôn đồng thời động cơ của cơ cấu lắc hoạt động để đảm bảo liệu được cấp đầy đủ và đồng đều khuôn (đây là một trong các giai đoạn quyết định đến chất lượng và sự đồng đều giữa các viên gạch). Sau đó xylanh nạp liệu thu về để chuẩn bị cho mẻ tiếp theo.

Sau khi liệu được cấp đầy đủ và đồng đều vào khuôn đồng thời xylanh nạp liệu đã về vị trí ban đầu lúc này xylanh ép hạ xuống đồng thời mô tơ thủy lực cơ cấu rung hoạt động tạo ra lực ép lớn để ép các khối liệu trong khuôn định hình thành các look (các viên gạch) Yêu cầu lực ép và rung phải đủ mạnh nếu không sẽ ảnh hưởng đến chất lượng viên gạch.

Sau khoảng 5s ép và rung xylanh nâng hạ khuôn nâng khuôn lên tiếp theo xylanh ép thu về.

Sau khi khuôn được nâng lên và xylanh ép đã về vị trí ban đầu thì xylanh cấp palet đẩy ra, lúc này palet có gạch sẽ được đẩy ra khỏi máy ép nhờ kết cấu cơ khí của máy cấp palet đồng thời palet mới sẽ được đưa vào máy ép.

Sau khi palet mới được cấp vào máy ép xylanh cấp palet thu về sau đó xylanh nâng hạ khuôn hạ khuôn xuống kết thúc 1 mẻ đồng thời bắt đầu một mẻ tiếp theo.

1.2.2 Các yêu cầu điều khiển cho máy ép gạch

- Yêu cầu hệ thống hoạt động chính xác, tin cậy, ổn định.

- Hệ thống điều khiển chịu được môi trường nóng ẩm, bụi bặm.

- Bộ điều khiển gồm 2 chế độ tự động và bằng tay.

- Có khả năng chuyển từ điều khiển bằng tay sang tự động và ngược lại tại mọi thời điểm hoạt động hệ thống.

- Bấm nút start để chạy hệ thống.

- Bấm nút stop để dừng hệ thống sau mỗi chu kì.

- Bấm nút dừng khẩn cấp để dừng khẩn cấp hệ thống khi có sự cố.

- Chế độ khởi động sau sự cố hệ thống sẽ bắt đầu từ quá trình bị ngắt do sự cố.

- Bấm nút start để chạy hệ thống.

- Bấm giữ nút cấp liệu để đẩy xylanh A ra (đẩy khay cấp liệu ra).

- Bấm giữ nút đ/c lắc để khởi động động cơ lắc.

- Bấm giữ nút cấp liệu xong để thu xylanh A về.

- Bấm giữ nút ép để xylanh B đẩy ra (ép gạch).

- Bấm giữ nút đ/c rung để khởi động động cơ rung.

- Bấm giữ nút nâng khuôn để xylanh C đẩy lên.

- Bấm giữ nút ép xong để xylanh B thu về.

- Bấm giữ nút cấp palet để xylanh D đẩy ra (cấp palet và đưa gạch thành phẩm ra băng tải).

- Bấm giữ nút hạ khuôn để xylanh C thu về.

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN VÀ TRUYỀN ĐỘNG CHO MÁY

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Từ những đặc điểm về cấu tạo như đã nêu ở chương I chúng em chọn phương án truyền động như sau:

- Dùng thủy lực để truyền động cho các cơ cấu:cấp liệu, nâng hạ khuôn, ép gạch và pallet Áp suất được chọn là 130bar (theo cơ sở sản xuất được khảo sát trong quá trình thực tập).

- Dùng động cơ để truyền động các cơ cấu: rung, lắc và băng tải chuyển gạch.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC CHO MÁY ÉP GẠCH

2.2.1.1 Các yêu cầu điều khiển đối với cơ cấu:

- Tốc độ hành trình 0,2m/s, điều khiển 1 cấp tốc độ.

- Lực tác dụng lên đầu xylanh cả trong quá trình tiến và lùi có:

Lực ma sát trượt giữa khay cấp liệu và ray.

Tổn hao do áp suất nén dầu trong xylanh ra.

2.2.1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu cấp liệu

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu cấp liệu

2.2.1.3 Tính chọn thiết bị cơ cấu cấp liệu

- Tính chọn xylanh Đường kính trong xylanh

Với A a là tiết diện trong xylanh (mm 2 )

F ms1 : lực ma sát giữa khay cấp liệu và ray (N).

P yc : áp suất yêu cầu (bar).

P n 1 : áp suất tổn hao (bar).

D: đường kính trong xylanh (mm).

Theo catalogue ta chọn xylanh nhỏ nhất có đường kính trong là 40mm, đường kính pittong là 30mm

Lưu lượng Q a cần cấp cho xylanh cấp liệu

Có vận tốc hành trình là 2dm/s

- Tính chọn van đảo chiều.

Trong cơ cấu cấp liệu này ta chọn van đảo chiều dạng con trượt điều khiển bằng điện các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24VDC, van đảo chiều loại 4/3.

Lưu lượng của van tối thiểu là 15 (l/ph).

Từ những thông số trên ta chọn loại van phân phối có mã hiệu:

2.2.2.1 Các yêu cầu điều khiển

- Lực tác dụng lên đầu xylanh cả trong quá trình tiến và lùi có.

- Tổn hao do áp suất nén dầu ra trong xylanh

2.2.2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của xylanh ép

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý xylanh ép 2.2.2.3 Tính chọn thiết bị cơ cấu ép

- Tính chọn xylanh ép gạch.

Các thông số : lực ép F= 800KN, áp suất p= 130 bar.

Tính đường kính trong xylanh.

Với A b là tiết diện trong xylanh (mm 2 ).

P yc : áp suất yêu cầu (bar).

P n 2 : áp suất tổn hao (bar).

D: đường kính trong xylanh (mm).

F t là lực ép lên gạch.

Theo catalogue ta chọn xylanh có đường kính trong là 280 mm, cần pitton là

Lưu lượng Q b cần cấp cho xylanh ép có vận tốc 0,05 m/s

Trong cơ cấu nâng hạ khuôn này ta chọn van đảo chiều dạng con trượt điều khiển bằng điện các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24VDC, van đảo chiều loại 4/3.

Từ những yêu cầu trên ta chon van phân phối điện từ DSHG-04 Áp suất P-max: 315 Bar

Lưu lượng: 250 lít, kiểu van 2 tầng

Hình 2.4: Van phân phối điện từ

2.2.3 Cơ cấu nâng hạ khuôn

2.2.3.1 Các yêu cầu điều khiển

- Lực tác dụng lên đầu xylanh trong quá trình đẩy khuôn lên gồm có.

- Trọng lượng của khuôn P 1 = 100kg = 1000N

- Lực ma sát giữa khuôn và gạch F ms1 = 1000N

- Lực ép dầu trong xylanh ra, lấy bằng P n 1 = 3bar = 3*10 5 N/m 2

- Áp suất yêu cầu chọn là 130bar.

2.2.3.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu nâng hạ khuôn

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý xylanh nâng hạ khuôn

2.2.3.3 Tính chọn thiết bị cơ cấu nâng hạ khuôn

- Tính chọn xylanh Đường kính trong xylanh

Với A c là tiết diện trong xylanh

Theo catalogue ta chọn xylanh nhỏ nhất có đường kính trong là 40mm, đường kính pittong là 30mm

Lưu lượng Q c cần cấp cho xylanh nâng hạ khuôn.

Trong cơ cấu nâng hạ khuôn này ta chọn van đảo chiều dạng con trượt điều khiển bằng điện các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24VDC, van đảo chiều loại 4/3.

Từ những thông số trên ta chọn loại van phân phối có mã hiệu

2.2.4.1 Các yêu cầu đối với cơ cấu

- Lực tác dụng lên đầu xylanh trong quá trình tiến có.

- Lực ma sát trượt khi đẩy palet chứa gạch thành phẩm ra ( F mst ¿ và lực ma sát lăn của các palet mới được cấp vào ( F msl ).

- Tổn hao do áp suất nén dầu trong xylanh ra.

2.2.4.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cơ cấu cấp pallet

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của xylanh cấp pallet 2.2.4.3 Tính chọn thiết bị cho cơ cấu cấp palet

- Tính chọn xylanh của cơ cấu cấp palet

+ Tính đường kính trong xylanh

D =√ 4∗ πD A d = 4,4 (mm) Theo catalogue ta chọn xylanh có đường kính trong là 40mm, cần pittong là 30mm. Lưu lượng cần cấp cho xylanh cấp palet

Trong cơ cấu nâng hạ khuôn này ta chọn van đảo chiều dạng con trượt điều khiển bằng điện các cuộn điện hay nam châm điện từ có điện áp sử dụng là 24VDC, van đảo chiều loại 3/2 Lưu lượng của van tối thiểu là 15 (l/ph).

Từ những thông số trên ta chọn loại van phân phối có mã hiệu

2.2.5 Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực của máy ép gạch.

Từ các yêu cầu và nguyên lý hoạt động của các cơ cấu ta có sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực của máy ép gạch như sau:

Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống truyền động thủy lực của máy ép gạch

2.2.5.1 Cấu tạo và chức năng của các phần tử trong hệ thống

- Bơm nguồn: cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công tác cho các cơ cấu chấp hành Thiết bị tạo năng lượng cho dòng chất lỏng là bơm thủy lực với động cơ dẫn động là loại động cơ điện xoay chiều 3 pha.

- Van phân phối: loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điện điện áp 24V.

Van có chức năng phân phối dòng chất lỏng làm việc đến các khoang làm việc của xylanh.

- Cơ cấu chấp hành: cơ cấu chấp hành ở đây là các xylanh Xylanh nhận năng lượng từ dòng chất lỏng rồi biến đổi năng lượng đó thành động năng chuyển động tịnh tiến.

- Van an toàn: van an toàn thuộc loại tác động trực tiếp nó có nhiệm vụ ổn định áp suất làm việc của hệ thống, khi áp suất của hệ thống đột ngột tăng thì dòng chất lỏng sẽ được xả qua van về bể chứa.

- Đường ống và đồng hồ đo áp suất.

- Bể dầu: có chức năng chứa dầu cho hệ thống và lắng cặn

- Bộ lọc dầu: làm sạch dầu giúp hệ thống hoạt động ổn định

2.2.5.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Khi đóng điện thì động cơ bơm hoạt động cấp năng lượng cho hệ thống nhưng các cơ cấu chấp hành chưa làm việc, các van phân phối 4/3 đang ở vị trí trung gian sẽ làm dầu được hồi ngay về bể.

Các bộ lọc ở đường hút và đường nén sẽ làm sạch dầu giúp hệ thống hoạt động ổn định.

Khi hoạt động nếu hệ thống bị quá tải thì áp suất sẽ tăng cao có nguy cơ nổ đường ống dẫn, khi đó van an toàn có tác dụng đưa dầu hồi lại bể để giảm áp suất của hệ thống.

2.2.6 Tính chọn thiết bị động lực cho hệ thống thủy lực.

- Nguyên tắc chọn động cơ bơm:

+ Theo áp suất yêu cầu lớn nhất: P B = P ycmax + P tt

P ycmax : là áp suất yêu cầu lớn nhất;

P tt : Llà tổn thất áp suất trong hệ thống.

+ Theo lưu lượng yêu cầu lớn nhất: Q B = Q yc + Q tt

Q yc : Lưu lượng yêu cầu;

Q tt : Tổn thất lưu lượng trong hệ thống do các hiện tượng rò rỉ, bay hơi….

Ngoài ra khi chọn bơm phải lưu ý ở một số điểm sau:

+ Có dải tốc độ quay trục phù hợp với tốc độ của động cơ kéo.

+ Phù hợp với độ nhớt của dầu trong hệ thống.

+ Có tính lắp dẫn cao để thuận tiện trong trường hợp thay thế.

Vậy ta chọn động cơ bơm như sau:

Với P tt : là tổn thất qua van phân phối, lấy P tt =3 (bar)

P B = P ycmax + P tt = 130 + 3 = 133 bar Để thỏa mãn lấy P B = 135 bar Đồng thời ta thấy tại một thời điểm chỉ có 1 xylanh hoạt động nên lưu lượng của bơm sẽ được tính theo lưu lượng cần cấp cho xylanh lớn nhất đó là xylanh ép với lưu lượng 185 l/ph.

Căn cứ vào 2 thông số lưu lượng và áp suất ở trên cũng như điều kiện làm việc của hệ thống ta thấy bơm bánh răng là sự lựa chọn phù hợp nhất do:

- Bơm bánh răng có dải áp suất và lưu lượng phù hợp.

- Kết cấu bơm bánh răng nhỏ gọn, thuận tiện cho lắp ráp và bảo dưỡng sau này.

- Bơm bánh răng có giá thành thấp so với các loại bơm khác.

Ta chọn động cơ bơm có số vòng quay n = 1470 (vg/ph) Đây là số vòng quay rất phù hợp với các loại bơm bánh răng Do đó lưu lượng riêng của bơm được tính theo công thức: q = Q n = 185∗10 1470 3 = 125,8(cm 3 /vòng) Vậy ta có thể chọn bơm nguồn là bơm bánh răng OMT-160 với lưu lượng riêng là

Công suất thủy lực của hệ thống:

N = 612∗0,85 P∗Q = 612∗0,85 135∗185 = 48 (kw). Để hệ thống làm việc ổn định và thực tế động cơ điện được sản xuất ta chọn loại động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc của công ty cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội với các thông số như sau:

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật động cơ kéo bơm thủy lực

Hệ số công suất (Cos φ )

2.2.6.2 Sơ đồ mạch động lực

Hình 2.11: Sơ đồ mạch động lực động cơ bơm

- Tính chọn contator và rơ le nhiệt cho động cơ điện:

Từ công suất động cơ ta tính ra được dòng điện định mức khi động cơ làm việc ổn định theo công thức:

Ta có công suất động cơ điện là: P = 55kW

Dòng điện của contactor: Ict = Idm.k

Với k là hệ số khởi động k = 1,2 ÷ 1,4; chọn k = 1,2

Vậy ta chọn contactor cho động cơ bơm là loại MC-130a – 130A và chọn rơle nhiệt loại MT150A có dòng làm việc 95A – 130A của hãng LS.

- Tính chọn cáp động lực cho động cơ điện:

Dòng điện lâu dài lớn nhất qua động cơ băng tải chuyển gạch là:

Tra bảng PL 22 giáo trình cung cấp điện: Cáp hạ áp bốn lõi đồng cách điện PVC, loại nửa mềm đặt cố định, ký hiệu CVV (do CADIVI chế tạo)

Chọn cáp Cu/PVC/PVC (3 x 70 mm 2 + 1 x 60 mm 2 ) + (1 x 60 mm 2 ) (E)

Từ nhiệt độ môi trường xung quanh (30 o C) tra sổ tay có K1 = 0,94.

Với 4 cáp đi chung 1 rãnh, mỗi cáp cách nhau 100mm có K2 = 0,8.

Thử lại với điều kiện kết hợp Aptomat bảo vệ:

Không cần kiểm tra tổn thất điện áp ∆ U vì đường dây quá ngắn.

Không cần kiểm tra điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn vì mạch xa nguồn.

- Tính chọn Aptomat cho động cơ điện.

- Aptomat còn có tên gọi khác là cầu dao tự động, aptomat là loại khí cụ điện dùng để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp…

Khi chọn aptomat ta cần quan tâm đến các thông số sau:

THIẾT KẾ MẠCH TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO CÁC CƠ CẤU

2.3.1 Cơ cấu băng tải chuyển gạch.

2.3.1.1 Chọn công suất động cơ

Do đặc tính của tải là nhẹ (10kg/1m băng tải) nên chúng em chọn loại động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc có công suất 3kW, dùng khởi động trực tiếp, hoạt động ở chế độ dài hạn, không có yêu cầu đảo chiều quay.

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật động cơ băng tải chuyển gạch

Hệ số công suất (Cos φ )

Phamtrongthuan.tbd@gmail.com Trang 30

Hình 2.15: Sơ đồ mạch động lực

Như đã biết, contactor là bộ phận trung gian để đóng cắt nguồn cung cấp điện cho tải (tải ở đây có thể là động cơ điện, bơm nước hay cấp nguồn,…) nói cách khác nó là công tắc điện Ta có thể điều khiển được.

Các thông số cơ bản của contactor gồm:

+ Điện áp Ui: Là điện áp chịu được khi làm việc của contactor, nếu vượt quá điện áp thì contactor sẽ bị phá hủy, hỏng.

+ Điện áp xung chịu đựng: Uimp, khả năng chịu đựng điện áp xung của contactor + Điện áp Ue: giải điện áp và contactor chịu được, trên mội contactor thường ghi rõ dải dòng và áp làm việc mà nó chịu được.

+ Dòng điện In: Là dòng điện chạy qua tiếp điểm chính của contactor khi làm việc (tải định mức và điện áp định mức)

+ Dòng điện ngắn mạch Icu: Dòng điện mà contactor chịu đựng được trong 1s, thường nhà sản xuất cung cấp theo loại contactor.

+ Điện áp cuộn hút Uax: Theo mạch điều khiển ta chọn có thể là DC, AC, 110V hay 220V.

Từ công suất động cơ ta tính ra được dòng điện định mức khi động cơ làm việc ổn định theo công thức:

Ta có công suất động cơ băng tải chuyển gạch: P = 3kW

Với k là hệ số khởi động k = 1,2 ÷ 1,4; chọn k = 1,4

Vậy ta chọn contactor cho động cơ băng tải chuyển gạch loại MC-12a – 12A của hãng LS.

Khi thiết kế tủ điện động cơ thì rơle nhiệt bảo vệ quá tải nhiệt là không thể thiếu được. Đối với rơle nhiệt cũng như contactor, ta phải tính toán được dòng làm việc định mức của động cơ.

Khi chọn rơle nhiệt, quan tâm chính là các thông số sau:

+ Dòng sản phẩm phù hợp với contactor ( mỗi loại rơle nhiệt tương thích với một dòng contactor tương ứng, nhà sản xuất đã có khuyến cáo lựa chọn ngay trên catalogue sản phẩm)

Tính toán dòng cho rơle nhiệt tương tự như tính toán dòng cho contactor.

Vậy ta chọn rơle nhiệt cho động cơ băng tải gạch loại MT–12 (9 – 13)A của hãng LS.

2.3.1.5 Tính chọn cáp động lực Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý:

+ Nếu chọn dây có tiết diện quá lớn thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn suất lớn, điện trở nhỏ.

+ Nếu chọn tiết diện dây nhỏ vốn đầu tư ít nhưng nếu nhỏ quá sẽ dẫn đến cáp bị quá tải gây chập cháy giữa các pha trong cáp.

Vì vậy ta phải dựa vào các thông số kỹ thuật đã tính toán để chọn cáp sao cho phải đảm bảo chỉ tiêu kỹ thuật, nhưng vẫn hợp lý về yêu cầu kinh tế.

Hệ thống sử dụng nguồn điện hạ áp vì thế ta dựa vào phương pháp chọn dây dẫn theo dòng phát nóng lâu dài cho phép Icp.

Công thức tính tiết diện theo Icp.

K1– Là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo và môi trường đặt dây, tra sổ tay.

K2 – Là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số lượng cáp đặt chung một rãnh, tra sổ tay.

Icp – Là dòng phát nóng lâu dài cho phép, nhà chế tạo cho ứng với từng loại dây, từng tiết diện dây, tra sổ tay.

Itt – Dòng điện làm việc lớn nhất ( dài hạn) qua dây.

Ngoài ra phải thử các điều kiện kỹ thuật và kiểm tra điều kiện với các thiết bị bảo vệ. Ở đây ta sử dụng thiết bị bảo vệ là Aptomat:

Với 1,25IđmA là dòng khởi động nhiệt (Ikđ nh ) của Aptomat trong đó 1,25 là hệ số cắt quá tải của Aptomat.

Dòng điện lâu dài lớn nhất qua động cơ là:

Tra bảng PL 22 giáo trình cung cấp điện: Cáp hạ áp bốn lõi đồng cách điện PVC, loại nửa mềm đặt cố định, ký hiệu CVV (do CADIVI chế tạo)

Chọn cáp Cu/PVC/PVC (3 x 1,5 mm 2 + 1 x 1,5 mm 2 ) + (1 x 1,5 mm 2 ) (E)

Ta có: dòng điện định mức của động cơ băng tải chuyển gạch

Iđm = 6,24 A Vậy chọn Aptomat 3 pha của hãng LS có các thông số sau:

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật aptomat bảo vệ động cơ băng tải chuyển gạch

Mã Hiệu Hãng sản xuất Điện áp Tần số Dòng điện Số lượng

ABN53c LS – Hàn Quốc 400V 50Hz 15A 1

2.3.2 Cơ cấu rung và cơ cấu lắc

2.3.2.1 Chọn công suất động cơ Động cơ cơ cấu rung và cơ cấu lắc hoạt động rất đơn giản, hoạt động ở chế độ ngắn hạn lặp lại, không có yêu cầu đảo chiều và điều chỉnh tốc độ, dùng khởi động trực tiếp do tải nhẹ nên công suất động cơ bé.

Năng lượng tiêu hao cho cơ cấu rung chủ yếu là để tạo ra động năng cho khuôn gạch chuyển động, để thắng ma sát ổ đỡ lệch tâm đối với cơ cấu rung và để chuyển động cơ cấu rung đối với động cơ cấu lắc.

So với động cơ cơ cấu rung thì động cơ cơ cấu lắc hoạt động với tải nhẹ hơn.

Vì vậy, ta chọn động cơ cho hai cơ cấu trên là động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc của Công ty cổ phần chế tạo điện cơ Hà Nội có các thông số như sau:

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật động cơ cơ cấu rung và cơ cấu lắc

Hệ số công suất (Cosφ)

Phamtrongthuan.tbd@gmail.com Trang 35

Hình 2.16: Sơ đồ mạch lực 2.3.2.3 Tính chọn contactor và rơle nhiệt

Ta có công suất động cơ cơ cấu rung và động cơ cơ cấu lắc: P2 = 1,5kW

Ta có: I đm = √ 3 Udm cosφ η P 2 = 1,73.380.0,86 0,811500 = 3,28 A

Với k là hệ số khởi động k = 1,2÷1,4; chọn k = 1,4

Vậy ta chọn contactor cho động cơ băng tải chuyển gạch loại MC6a – 6A của hãng LS.

Và chọn rơle nhiệt MT-12 dòng làm việc từ5– 8A của hãng LS.

Chọn cáp Cu/PVC/PVC (3 x 1,5 mm 2 + 1 x 1,5 mm 2 ) + (1 x 1,5 mm 2 ) (E)

Lựa chọn aptomat cho động cơ cơ cấu lắc và cơ cấu rung

Công suất của động cơ là 1,5kW như đã tính ở trên Iđm = 3,28 A

Vậy chọn aptomat 3 pha có thông số sau:

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật aptomat bảo vệ động cơ cơ cấu rung và cơ cấu lắc

Tổng dòng điện tiêu thụ là It = 100,5 + 3,28.2 + 6,34 = 113,5 (A)

Do aptomat bảo vệ động cơ bơm có dòng làm việc 175 A nên ta chọn aptomat tổng lớn hơn 1 cấp.

Vậy ta chọn loại Aptomat 3 pha của hãng LS có thông số sau:

Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật aptomat tổng

Bảng 2.9: Bảng tổng hợp lựa chọn aptomat

2.3.4 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực.

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TỦ ĐIỀU KHIỂN

Lựa chọn rơ le trung gian

Trong hệ thống này ta lựa chọn thiết bị bảo vệ cách lý cho mạch điều khiển là rơle trung gian, vị trí của nó trong mạch điều khiển là nằm giữa PLC với các thiết bị động lực để cách ly về mặt công suất Rơle trung gian là một loại thiết bị đã rất quen thuộc, nó làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ thông qua mạch từ, cuộn hút và tiếp điểm tương tự như ở contactor chỉ khác ở chỗ là nó không có buồng dập hồ quang Rơle trung gian của hãng Omron loại MKS3PI.

Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật rơle trung gian

Loại Điện áp Dòng cuộn hút

Dòng qua tiếp điểm. Điện áp qua tiếp điểm

MKS3PI 24VDC 55,8mA 1,4W 5A 250VAC

Lựa công tắc hành trình

Công tắc hành trình dùng để phát hiện các vật thể có tiếp xúc, phù hợp cho nhiều dạng ứng dụng

Trong hệ thống máy ép gạch, các công tắc hành trình được bố trí hợp lý dùng để phát hiện hành trình của xylanh (đang duỗi ra hay đang thu về).

Chọn công tắc hành trình với các thông số như sau:

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật công tắc hành trình

Mã hiệu Tiếp điểm ngõ ra

Cấp độ bảo vệ Độ bền cơ khí

XCM02115L1 1N/O, 1N/C IP 54 10 triệu lần thao tác

Hình 3.1: Công tắc hành trình

3.2.1 Lựa chọn thiết bị điều khiển

Hiện nay, các hệ thống điều khiển bằng PLC đã và đang dần thay thế cho các hệ thống điều khiển bằng relay, contactor thông thường.

Với hệ thống điều khiển thông thường:

+ Thô kệch do có quá nhiều dây dẫn trên bảng điều khiển.

+ Tốn khá nhiều thời gian cho việc thiết kế, lắp đặt.

+ Tốc độ hoạt động chậm.

+ Công suất tiêu thụ lớn.

+ Mỗi lần muốn thay đổi chương trình thì phải lắp đặt lại toàn bộ, tốn nhiều thời gian.

+ Khó bảo dưỡng và sửa chữa.

Với hệ thống điều khiển bằng PLC:

+ Những dây kết nối trong hệ thống giảm được 80% nên nhỏ gọn hơn.

+ Công suất tiêu thụ ít hơn.

+ Sự thay đổi các ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng hơn nhờ phần mềm điều khiển bằng máy tính.

+ Tốc độ hoạt động của hệ thống nhanh hơn.

+ Bảo trì hệ thống và sửa chữa dễ dàng.

+ Độ bền và tin cậy vận hành cao.

+ Giá thành của hệ thống giảm khi số tiếp điểm tăng.

+ Có thiết bị chống nhiễu.

+ Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.

+ Dễ lập trình và có thể lập trình trên máy tính, thích hợp cho việc thực hiện các lệnh tuần tự của nó.

+ Các modul rời cho phép thay thế hoặc thêm vào khi cần thiết.

+ Chịu đựng tốt trong các môi trường bụi bặm, công nghiệp, nhiệt độ cao, khắc nghiệt của môi trường…

Như vậy ta thấy rằng PLC thể hiện rất rõ ưu điểm của nó so với các thiết bị điều khiển thông thường khác PLC còn có khả năng thêm vào hay thay đổi các lệnh tùy theo yêu cầu của công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó, điều này nói lên tính năng điều khiển khá linh động của PLC.

Vì những lý do trên nên em quyết định sử dụng PLC làm thiết bị điều khiển cho máy ép gạch.

Bảng 3 3: Thống kê số lượng các đầu vào bộ điều khiển PLC của hệ thống. Đầu vào Chức năng Số lượng

Công tắc áp suất Bảo vệ quá áp đường ống 1

Công tắc hành trình Xác định hành trình xylanh 7

Rơle nhiệt Bảo vệ quá tải 1

Bảng 3.4: Thống kê số lượng các đầu ra bộ điều khiển PLC của hệ thống: Đầu ra Chức năng Số lượng Đèn hệ thống Báo trạng thái hoạt động 5

Các van điện Điều khiển xylanh 7

Các động cơ Truyền động các cơ cấu 6

Dựa vào tính năng và số lượng đầu vào ra như trên ta chọn PLC điều khiển là:

PLC – S7-200 CPU 226 của hãng siemens.

+ Mã hiệu 6ES7 216 – 2BD23 – 0XB0

+ Đầu vào số tích hợp sẵn: 24 DI.

+ Đầu ra số tích hợp sẵn: 16 DO.

Lựa chọn module mở rộng

Do số lượng đầu ra của PLC s7 – 200 CPU 226 chỉ có 16 đầu ra số trong khi đó yêu cầu điều khiển của máy ép gạch cần 18 đầu ra số nên em chọn thêm module mở rộng đầu ra số với các thông số kỹ thuật như sau:

+ Mã hiệu 6ES7 222 1HD22 – 0XA0

3.2.3 Sơ đồ đấu nối phần cứng PLC

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT

Xây dựng chương trình điều khiển - grapcef

Khi khởi động hệ thống, ta có các lựa chọn chế độ làm việc khác nhau: chế độ làm việc bằng tay, chế độ làm việc tự động Khi chọn chế độ làm việc tự động thì chế độ bằng tay phải hoàn toàn tách khỏi hệ thống và ngược lại Trong quá trình làm việc khi có sự cố xảy ra phải đảm bảo hệ thống được ngắt hoàn toàn và phải có nút bấm sự cố khi có sự cố xảy ra.Muốn khởi động làm việc trở lại phải đảm bảo loại bỏ sự cố trong hệ thống.

4.1.2 Sơ đồ grapcef chế độ tự động

TT0: trạng thái đầu tiên, hệ thống sẵn sàng hoạt động.

TT1: khay cấp liệu được đẩy ra nhờ xylanh A để cấp liệu cho khuôn.

TT2: Khởi động động cơ lắc trong khoảng 4s để sàng liệu xuống khuôn được đều và tơi. TT3: Khay cấp liệu thu về sau khi đã cấp liệu xong.

TT4: xylanh B đẩy ra để ép gạch.

TT5: Sau khi xylanh B xuống tới khuôn và bắt đàu ép gạch thì khởi động động cơ rung trong khoảng 4s, sau đó tắt động cơ rung và ép tĩnh trong khoảng 2s nữa.

TT6: Ngừng cấp tín hiệu cho xylanh B và đẩy khuôn lên nhờ xylanh C.

TT7: Khi khuôn đã được đẩy lên thì cấp tín hiệu cho xylanh ép gạch thu về.

TT8: Xylanh D đẩy ra để cấp palet vào đồng thời đẩy gạch thành phẩm ra băng tải, khi cấp palet xong xylanh D sẽ tự thu về.

TT9: Khi palet đã được cấp thì xylanh C thu về để hạ khuôn xuống và kết thúc một chu trình làm việc.

Bấm nút start để khởi động động cơ thủy lực, hệ thống sẵn sàng hoạt động.

Bấm nút tự động để chọn chế độ chạy tự động.khi đó hệ thống sẽ bắt đầu chạy chương trình tự động Đầu tiên cấp tín hiệu điều khiển đẩy xylanh A ra để đưa khay cấp liệu ra Khi gặp công tắc hành trình a1 thì khởi động động cơ lắc để nguyên liệu nhanh chóng được đưa vào khuôn, sau khoảng 4s thì ngắt động cơ lắc đồng thời cấp tín hiệu để xylanh A thu về hoàn thành cấp liệu khi gặp công tắc hành trình a0 thì cấp tín hiệu cho xylanh B đẩy ra bắt đầu quá trình ép, khi gặp công tắc hành trình b1 khởi động động cơ rung đồng thời vẫn cho xylanh B ép Sau khoảng 4s thì ngắt đ/c rung và tiếp tục cho xylanh B ép tiếp 2s nữa rồi mới ngừng cấp tín hiệu điều khiển cho xylanh B, và đồng thời cấp tín hiệu cho xylanh C đẩy ra để nâng khuôn lên Khi khuôn được nâng lên gặp công tắc hành trình c1 thì cấp tín hiệu cho xylanh B thu về khi công tắc hành trình b0 báo thì cấp tín hiệu để xylanh D đẩy ra để cấp palet vào và đưa gạch thành phẩm ra băng tải khi gặp công tắc hành trình d1 thì cắt tín hiệu điều khiển xylanh D để xylanh D tự thu về, sau khi xylanh D thu về đến nơi gặp công tắc hành trình d0 thì xylanh C hạ xuống kết thúc chu kì làm việc nếu không có tín hiệu stop thì hệ thống sẽ lặp lại chu kì làm việc, còn trong một chu kì làm việc nếu xuất hiện tín hiệu stop thì hệ thống vẫn hoạt động hết chu kì rồi với quay trở về trạng thái đầu tiên.

Khi hệ thống báo có sự cố thì toàn bộ hệ thống sẽ ngừng hoạt động.

4.1.4 Chế độ bằng tay Ở chế độ điều khiển bằng tay ta sẽ điều khiển từng công đoạn Chương trình điều khiển bằng tay được thể hiện dưới dạng hàm.

TT1 = [đk tay] [sự cố] [cấp liệu]

TT2 = [đk tay] [sự cố] [đc lắc].

TT3 = [đk tay] [sự cố] [cấp liệu xong].

TT4 = TT6 = [đk tay] [sự cố] [ép gạch].

TT5 (cơ cấu rung) = [đk tay] [sự cố] [đc rung].

TT6 = [đk tay] [sự cố] [nâng khuôn].

TT7 = [đk tay] [sự cố] [ép xong].

TT8 = [đk tay] [sự cố] [cấp palet]

TT9 = [đk tay] [sự cố] [hạ khuôn]

4.1.5 Các lỗi có thể xảy ra với hệ thống và giải pháp khắc phục. Đối với các động cơ điện của hệ thống thì có thể xảy ra quá tải.trong trường hợp xảy ra quá tải thì rơle nhiệt sẽ nhảy và kích hoạt trạng thái sự cố.

Khi xuất hiện chướng ngại vật trên hành trình của các xylanh thì người vận hành sẽ quan sát và bấm nút sự cố nếu cần thiết. Đường ống dẫn dầu nếu bị rò rỉ sẽ làm cho áp suất bị giảm đột ngột không đủ cấp cho các xylanh hoạt động, khi đó công tắc áp suất sẽ báo về và kích hoạt chế độ sự cố.

4.1.6 Định địa chỉ đầu vào ra:

Bảng 4.1: Thông số đầu vào

STT Ký Hiệu Địa Chỉ Ý nghĩa

1 Start I0.0 Nút bấm khởi động hệ thống

2 Stop I0.1 Nút bấm dừng hệ thống

3 Auto I0.2 Chuyển mạch chế độ tự động

4 Manual I0.3 Chuyển mạch chế độ bằng tay

5 Suco I0.4 Nút bấm sự cố

6 CL I0.5 Nút bấm cấp liệu

7 DCL I0.6 Nút bấm động cơ cơ cấu lắc

8 CLX I0.7 Nút bấm thu xi lanh cấp liệu về

9 EG I1.0 Nút bấm Xylanh ép gạch

10 DCR I1.1 Nút bấm động cơ cơ cấu rung

11 NK I1.2 Nút bấm Xylanh nâng khuôn

12 EX I1.3 Nút bấm thu xylanh ép về (ép xong)

13 CK I1.4 Nút bấm xylanh cấp khay

14 HK I1.5 Nút bấm xylanh hạ khuôn xuống

17 SA1 I2.0 Công tắc hành trình xylanh cấp liệu duổi ra

18 SA0 I2.1 Công tắc hành trình xylanh cấp liệu thu về

19 SB1 I2.2 Công tắc hành trình xylanh ép gạch duỗi ra

20 SC1 I2.3 Công tắc hành trình xylanh nâng hạ khuôn duỗi ra

21 SB0 I2.4 Công tắc hành trình xylanh xylanh ép gạch thu về

22 SD1 I2.5 Công tắc hành trình xylanh cấp pallet duỗi ra

23 SC0 I2.6 Công tắc hành trình xylanh nâng hạ khuôn thu về

Bảng 4.2: Thông số đầu ra

STT Ký Hiệu Địa Chỉ Ý nghĩa

1 K1 Q0.0 Rơle trung gian động cơ băng tải chuyển gạch

2 K2 Q0.2 Rơle trung gian động cơ cấu lắc

3 K3 Q0.3 Rơle trung gian động cơ cơ cấu rung

4 K4 Q0.4 Rơle trung gian động cơ bơm

5 K5 Q2.0 Rơle trung gian chế độ sao động cơ bơm

6 K6 Q2.1 Rơle trung gian chế độ tam giác động cơ bơm

7 DE1 Q0.4 Đèn báo hoạt động

9 DAU Q0.6 Đèn báo chế độ tự động

10 DMA Q0.7 Đèn báo chế độ bằng tay

11 DSC Q1.0 Đèn báo sự cố

12 AR Q1.1 Rơle xylanh cấp liệu duỗi ra

13 AV Q1.2 Rơle xylanh cấp liệu thu về

14 BR Q1.3 Rơle xylanh ép duỗi ra

15 BV Q1.4 Rơle xylanh ép thu về

16 CR Q1.5 Rơle xylanh nâng hạ khuôn duỗi ra

17 CV Q1.6 Rơle xylanh nâng hạ khuôn thu về

18 DR Q1.7 Rơle xylanh cấp pallet duỗi ra

4.1.7 Chương trình điều khiển trên STEP7 Microwin.

Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát

4.2.1 Giới thiệu về phần mềm WinCC.

WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy IHMI (Intergrate Human Machine Interface) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với quá trình tự động hóa.Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kỳ trở ngại nào. Đặc biệt với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hóa một cách dễ dàng.

Phần mềm này có thể trao đổi trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như: SIEMENS, MÍTUBISHI, ALLEN BRADLEY, nhưng nó truyền thông rất tốt với PLC của hãng SIEMENS Nó được cài đặt trên máy tính và giao tiếp với PLC thông qua cổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS232) của máy tính Do đó, cần phải có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS – 232 sang chuẩn RS – 485 của PLC.

WinCC còn có đặc điểm là đặc tính mở.Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nên giao diện người – máy đáp ứng nhu cầu thực tế một cách chính xác.Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống.

Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excution System – Hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resourse Planning).WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của SIEMENS có mặt trên khắp thế giới.

Trong lĩnh vực tự động hóa trong công nghiệp WinCC là một trong những phần mềm HMI chuyên dùng của hãng SIEMENS để quản lý, thu thập dữ liệu và điều khiển quá trình công nghiệp WinCC được sử dụng để thể hiện quá trình hoạt động của quá trình sản xuất và khai thác giao diện sử dụng đồ họa cho người vận hành.

- WinCC cho phép người vận hành thực hiện các thao tác điều khiển tới quá trình sản xuất

- Một cảnh báo sẽ tự động tạo ra trong trường hợp trạng thái quá trình có vấn đề, ví dụ một biến quá trình có giá trị vươt quá giá trị cho phép, ngay lập tức một thông báo sẽ xuất hiện trên màn hình.

- Các giá trị, thông số của quá trình được in ra hoặc lưu trữ tự động.

Phần mềm PC access có nhiệm vụ kết nối giữa WinCC với PLC thật.

Do s7 – 200 không được cài sẵn drive với phần mềm WinCC nên ta phải tự cài đặt cho nó bằng phần mềm PC access 1.0.

Các bước thực hiện giao tiếp PLC và WinCC thông qua PC Access 1.0.

Bước 1: Tạo tag trong phần mềm PC Access 1.0.

1 Mở phần mềm PC Access 1.0 và thêm PLC vào trong từng hệ thống, số trạm sẽ được thiết kế trong PC Access 1.0, mỗi trạm được phân biệt với nhau bằng địa chỉ PLC, đối với đề tài chúng em chỉ sử dụng 1 trạm.

Hình 4.1: Thêm PLC vào hệ thống

Sau đó ta đặt tên cho PLC (ta có thể chọn tới 126 PLC).

Hình 4.2: Đặt tên cho PLC

2 Từ PLC mới tạo trong PC Access chúng ta add item vào PLC đó bằng click chuột phải vào PLC và chọn new > Item.

Hình 4.3: Add item vào PLC

Trong bảng properties xuất hiện dưới đây ta cần chú ý tới.

Name: Tên biến sẽ sử dụng lưu ý phải trùng tên với biến trong WinCC

Address: Địa chỉ của biến đó là địa chỉ nào trên PLC đầu vào hay đầu ra hay biến nội. Type: Định dạng cho biến thông thường PC Access sẽ khai báo sẵn phù hợp với địa chỉ mà ta sử dụng biến.

Chế độ read/write cho phép ta vừa đọc vừa ghi biến

Chế độ read chỉ cho đọc biến mà không cho ghi, tùy vào mục đích bài toán mà ta sẽ đặt khác nhau sao cho phù hợp với yêu cầu của bài toán.

Hình 4.4: Thiết lập cho Item

Sau khi khai báo hoàn tất ta ấn ok Làm tương tựnhư vậy với các biến khác ta được Bảng các biến như sau:

Sau cùng để hoàn tất ta lưu file lại.

Bước 2: Kết nối biến với WinCC.

1 Mở phần mềm WinCC, tạo một dự án mới, chọn file > new, hiện ra bảng WinCC Exploer Ta chọn single – User Project.

Cửa sổ mới hiên ra: Đặt tên cho dự án và chọn thư mục lưu sau đó nhấn Create.

Hình 4.7: Đặt tên và chọn ổ lưu dự án

2 Add thêm driver mới cho việc kết nối với s7 – 200.

Hình 4.8: Add thêm driver cho việc kết nối với s7-200

Chọn loại driver là OPC cho việc liên kết WinCC với S7 – 200 thông qua PC access 1.0.

Hình 4.9: Chọn driver cho dự án

3 Click chuột phải vào OPC Groups rồi chọn system Parameter, màn hình OPC item manager xuất hiện.

Hình 4.10: Cài đặt thông số

Hình 4.11: Browse server s7-200OPCServer vào WinCC

Tại màn hình manager ta đợi cho WinCC tìm kiếm Sau khi việc tìm kiếm hoàn thành ta browse server s7200.OPCServer vào WinCC. Ở màn hình s7200.OPCServer ta add từng item từ phần mềm PC Access mà ta đã tạo lúc trước vào WinCC.

Hình 4.12: Add Item từ phần mềm PCAccess vào WinCC.

Khi đó phần mềm sẽ tự động Add Tag vừa chọn vào trong phần mềm, sau khi hoàn thành phần add tất cả các tag thì thoát ra khỏi phần thiết kế Khi đó chương trình WinCC sẽ tạo ra những tag mà đã lấy trong phần mềm PC access.

4.2.3 Tạo picture và thiết kế giao diện điều khiển

Từ Navigation Window của WinCC ta click chuột vào mục Graphics Designer và chọn new picture Giao diện điều khiển của hệ thống gồm 2 picture: Màn hình chính,màn hình làm việc và màn hình thông tin.

Hình 4.14: picture cho màn hình chính

Hìn h 4.15: picture cho màn hình điều khiển

XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ

Tổng quan về mô hình

Trong máy ép gạch thiết kế thì hệ thống truyền động chủ yếu là dùng thủy lực nhưng trong mô hình do các cơ cấu đều hoạt động không tải hoặc tải rất nhỏ nên chúng em đã thay đổi bằng khí nén (xylanh khí, van khí).

Về phần điều khiển, do số đầu vào ra của mô hình gần tương đương với số đầu vào ra của máy thiết kế thực tế nên chúng em dùng PLC – S7 – 200 CPU 226 (AC/DC/RELAY).

Về phần van, thay vì dùng các van 3 trạng thái điều khiển 2 chiều thì chúng em đã thay bằng các van 2 trạng thái và chỉ điều khiển 1 chiều.

Các cơ cấu của mô hình

Trong máy ép gạch thiết kế thì cơ cấu cấp liệu gồm có các bộ phận chính:

Khay cấp liệu sẽ được đẩy ra đến khuôn sau đó động cơ lắc sẽ sàng cho nguyên liệu rơi xuống khuôn được tơi và đều.

Nhưng trong mô hình chúng em đã bỏ động cơ lắc và thay đổi hành trình của khay cấp liệu để vẫn có thể đảm bảo nguyên liệu sẽ được cấp đều xuống khuôn.Khay cấp liệu sẽ được đẩy qua khuôn để gạt cho nguyên liệu được dàn đều xuống khuôn.

Hình 5.1: cơ cấu cấp liệu

Hình 5.2: Cơ cấu ép gạch

Cơ cấu ép được dẫn hướng để không bị xoay và lắc khi hoạt động.

5.2.3 Cơ cấu nâng hạ khuôn.

Hình 5.3 :Cơ cấu nâng hạ khuôn.

Cơ cấu nâng hạ khuôn được gắn với 2 xylanh 2 bên nâng hạ và được dẫn hướng bởi 4 trục dẫn hướng.

Xylanh nâng hạ khuôn được điều khiển 1 chiều, khi ngắt tín hiệu điều khiển thì xylanh sẽ tự thu về và hạ khuôn xuống.

Hinh 5.4: Cơ cấu cấp pallet.

Pallet sẽ được cấp từ phía sau.

Khay từ vị trí để khay sẽ đc gá một chiều đẩy ra.

5.2.5 Cơ cấu băng tải chuyển gạch.

Hinh 5.5: Cơ cấu băng tải chuyển gạch Động cơ băng tải được thay bằng động cơ DC 24v thay vì động cơ 3 pha roto lồng sóc như trong lý thuyết.

Hình 5.6: Toàn cảnh mô hình

Tủ điều khiển

Tủ điều khiển gồm có: Aptomat, bộ nguồn 24V, rơle trung gian, các nút bấm, đèn báo, chuyển mạch tự động – bằng tay và nút dừng khẩn cấp.

Hinh 5.7: Tủ điện điều khiển.

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cho Máy Ép Gạch Trong Dây Truyền Sản Xuất Gạch Không Nung Năng Suất 10 Triệu Viên Năm
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	5,1 MB