Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm

ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .3 1.1.2 Nhu cầu tự động hóa phân loại sản phẩm 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ỨNG DỤNG 1.2.1 Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm theo màu .4 1.2.2 Nguyên lý hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 1.2.3 Hoạt động sơ đồ khối hệ thống .5 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY .6 2.1 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1.1 Yêu cầu thiết kế 2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế .6 2.2 CHỌN CÁC CƠ CẤU 2.2.1 Băng tải .6 2.2.2 Lựa chọn động cho băng tải 2.2.3 Chọn truyền dẫn cho động .10 2.2.4 Cơ cấu đẩy 11 2.2.5 Lựa chọn thiết bị điều khiển 12 2.2.6 Lựa chọn cảm biến .13 2.2.7 Lực chọn rơ le 16 2.2.8 Lựa chọn van .18 2.2.9 Nút nhấn 20 2.2.10 Đèn báo 20 2.2.11 Lựa chọn nguồn .21 2.2.12 Lựa chọn thiết bị điều khiển: 22 2.13.Lựa chọn động phần tử điều khiển 22 2.3 TÍNH TỐN TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA THIẾT BỊ 24 2.3.1 Xây dựng vẽ nguyên lý .24 2.3.2 Tính chọn công suất, tốc độ cấu 24 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG .26 3.1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 26 3.1.1: Phương án 1: Sử dụng hệ thống truyện động thủy lực .26 3.1.2: Phương án 2: Sử dụng hệ thống truyền động điện-khí nén .26 ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ 3.1.3: Phương án : Sử dụng hệ thống khí nén 27 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN 28 3.2.1 Sơ đồ kết nối Arduino Uno R3 cảm biến TCS3200: .28 3.3.2 Sơ đồ kết nối toàn hệ thống .33 3.3.3 Sơ đồ kết đấu nối dây 35 ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, việc tập trung hóa - tự động hóa cơng tác quản lý, giám sát điều khiển hệ thống tự động nhằm cao hiệu trình sản xuất, tránh rủi ro tiết kiệm chi phí Và hạn chế hướng tất yếu trình sản xuất tránh khỏi, thời gian với phát triển mạnh mẽ công nghệ Cùng với phát triển vượt bậc kĩ thuật vi điện tử , kĩ thuật truyền thông công nghệ phần mềm thời gian qua Và lĩnh vực điều khiển tự động đời, phát triển ngày đa đạng đáp ứng u cầu sống, địi hỏi q trình tự động lĩnh vực cơng nghiệp Chính phải lựa chọn trình điều khiển cho phù hợp với yêu cầu thực tế đặt cho ngành Đảm bảo điều kiện sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu sản xuất, dễ dàng bảo trì sửa chữa hệ thống có cố Thực tiễn đặt để quản lí nhà máy sản xuất cách linh hoạt ổn định phù hợp nhất, tiết kiệm phải an toàn Trước thời thách thức thời đại, nhận biết nắm bắt vận dụng thành tựu cách có hiệu khoa học kĩ thuật giới nói chung kĩ thuật điều khiển tự động nói riêng Sự áp dụng kĩ thuật điều khiển tự động ứng dụng rộng rãi nghành sản xuất lớn, doanh nghiệp lớn cách nhanh chóng bên cạnh doanh nghiệp vừa nhỏ quy mơ sản xuất ngược lại hồn tồn chưa áp dụng đặc biệt khâu cân sản phẩm đóng gói bao bì, cịn sử dụng sức người, cho suất chưa hiệu Trên sở thực tế khách quan, yêu cầu xã hội giới nước, đề tài có nhiều tiềm nghiên cứu ứng dụng khai thác cách khả thi tốt Việc ứng dụng kĩ thuật điều khiển vào “quá trình phân loại sản phẩm” thành tựu đáng kể làm thay đổi sản xuất cũ mang nhiều hạn chế Làm thay đổi cục diện cơng nghiệp mạnh mẽ Chính trở thành vấn đề hứng thú đầy tiềm cho chúng em tìm hiểu xây dụng thiết kế cải tiến góp phần vào hồn thiện phát triển sâu, rộng đời sống sản xuất người ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ 1.1.2 Nhu cầu tự động hóa phân loại sản phẩm Hiện công việc phân loại sản phẩm công việc lặp lặp lại nên tránh nhàm chán công việc Công việc phân loại sản phẩm theo kích thước cơng việc nhiều thời gian dễ gây nhầm lẫn Ngày để nâng cao suất lao động, nâng cao chất lượng ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đưa vào thiết bị sản xuất công nghiệp với hệ thống điều khiển tự động phần tồn q trình sản xuất Cùng với việc sử dụng ngày nhiều hệ thống sản xuất tự động, người cải thiện đáng kể điều kiện lao động giảm nhẹ sức lao động, tránh nhàm chán công việc, tạo cho họ tiếp cận với tiến lĩnh vực khoa học kỹ thuật làm việc môi trường ngày văn minh Trong kinh tế thị trường hội nhập ngày sâu rộng vào kinh tế giới, vấn đề cạnh tranh ngày khốc liệt nhiều lĩnh vực chất lượng mẫu mã giá thành sản phẩm Có thể thấy áp dụng tự động hóa vào q trình sản xuất có hội nâng cao suất, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng 1.2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT ỨNG DỤNG 1.2.1 Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm theo màu Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc gổm phận chính: + Bộ phận thứ nhất: Khối xử lý nhận dạng đưa định, gồm hệ thống cảm biến màu sắc Khi sản phẩm qua cảm biến màu, cảm biến nhận biết màu đưa tín hiệu cho phần mềm phân loại, phần mềm thực nhận dạng định sản phẩm thuộc loại + Bộ phận thứ hai: khối xử lý tín hiệu hỏi đáp, điều khiển giao tiếp người máy, gồm nút ấn, hình + Bộ phận thứ ba: khối cấu khí chấp hành, gồm băng chuyền, có khe đặt nối băng chuyền Trên băng chuyền có vị trí phân loại sản phẩm, ứng với mối sản phẩm có màu phân loại Bộ xử lý nhận dạng định sản phẩm thuộc màu nào, sản phẩm đưa tới thùng chứa định trước màu sắc ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ 1.2.2 Nguyên lý hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Hệ thống nhận dạng phân loại sản phẩm theo màu gồm phần chính: Cảm biến màu, khối vi xử lý trung tâm cấu chấp hành Hình 1: Sơ đồ khối nhận dạng phân loại sản phẩm theo màu sắc 1.2.3 Hoạt động sơ đồ khối hệ thống Sản phầm băng tải sau chạy qua cảm biến, cảm biến nhận tín hiệu đưa tín hiệu xử lý trung tâm Bộ xử lý nhận thơng tin, nhận màu sản phẩm sau kích hoạt cấu chấp hành (xylanh) đẩy sản phẩm khỏi băng tải xuống thùng đựng sản phẩm với màu tương ứng ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY 2.1 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1.1 Yêu cầu thiết kế Với mục tiêu mơ hình thực hành phục vụ đào tạo nên đáp ứng đầy đủ yêu cầu thực tế điều kiện phân loại phức tạp Tuy nhiên, mơ hình thiết kế phải đảm bảo số yêu cầu kỹ thuật chung sau: - Mơ hình phù hợp với nguyên lý phân loại thực tế; Lắp ráp, đối nối vận hành điều khiển dễ dàng; Sử dụng vật tư, thiết bị, linh kiện thông dụng để dể dàng thay sữa chữa; - Đảm bảo tính thẩm mỹ gọn gàng Các cấu truyền động, kết nối phải đảm bảo cứng vững tuổi thọ cao 2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế Trên yêu cầu kỹ thuật phân tích chúng em lựa chọn phương thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm sử dụng băng tải sau: Mô hình sử dụng băng tải dẫn động động chiều Dẫn động động băng tải sử dụng truyền đai Mô hình sử dụng cảm biến màu cảm biến quang: CB1, CB2, CB3, CB4 CB5 lắp sơ đồ bên Sử dụng ba xi lanh khí nén: xi lanh thực nhiệm vụ cấp sản phẩm xi lanh phân loại sản phẩm Sử dụng điều khiển PLC 2.2 CHỌN CÁC CƠ CẤU 2.2.1 Băng tải Băng tải ( hay gọi băng truyền ) thiết bị vận chuyển liên tục, có khoảng cách vận chuyển lớn Được sử dụng rộng rãi cơng trường xây dựng, xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng vật liệu chế tạo…Bao gồm băng tải PVC, băng tải cao xu, băng tải xích inox, băng tải xích nhựa, băng tải lăn tự do, băng tải lăn có truyền động, băng tải đứng, băng tải nghiêng, băng tải từ, Gầu tải, Vít tải Các loại ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ băng tải sử dụng để vận chuyển vật liệu rời, vụn cát sỏi, đá, xi măng, sản phẩm nghành công nghiệp chè, cà phê, hóa chất, dầy da, thực phẩm …và hàng đơn hàng bao, hàng hộp, hòm, bưu kiện …  Ưu điểm băng tải Cấu tạo đơn giản, bền, có khả vận chuyển rời đơn theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng kết hợp nằm ngang với nằm nghiêng Vốn đầu tư không lớn lắm, tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, suất cao tiêu hao lượng so với máy vận chuyển khác không lớn Tuy phạm vi sử dụng băng tải bị hạn chế độ dốc cho phép băng tải không cao không theo đường cong Hình 2.1 : Băng tải  Lựa chọn phương án + Đối với sản phẩm chất lỏng ta dùng băng tải kênh dẫn + Đối với sản phẩm rời rạc ta dùng băng tải lăn băng tải đai lăn băng tải đai  Trong hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc, băng tải có nhiệm vụ cung cấp sản phẩm thùng chứa để phân loại Do yêu cầu sản phẩm thùng dạng rời rạc nên ta chọn phương án dùng băng tải đai phù hợp với yêu cầu đặt ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ Ưu điểm dùng băng tải đai hệ thống: - Sản phẩm, thùng dẫn trực tiếp băng tải - Tải trọng băng tải không cần lớn - Thiết kế dễ dàng, dễ thi công - Vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ Ngun lí hoạt động: Băng tải quay kéo lăn chủ động thông qua truyền đai, Puli căng đai kéo quay theo tốc độ với Puli truyền động thơng qua chuyển động đai vải Hành trình đai vai kéo theo sản phẩm, thùng sản phẩm để tiến hành phân loại theo mục tiêu đặt 2.2.2 Lựa chọn động cho băng tải  Động DC Hình 2.2 : Động gạt nước + Ưu điểm: giá thành rẻ, dễ điều khiển, moment xoắn lớn + Nhược điểm: Đáp ứng chậm mạch điều khiển lại phức tạp  Động bước ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ Hình 2.3 : Động bước + Ưu điểm: Điều khiển vị trí tốc độ xác, khơng cần mạch phản hồi, thướng sử dụng loại máy CRC +Nhược điểm : giá thành cao , momen xoắn nhỏ  Động Servo + Ưu điểm : Có thể hoạt động tốc độ cao Nếu tải đặt vào động tăng điều khiển tự tăng dòng đến cuộn dây động giúp động tiếp tục quay, tránh tượng trượt bước Hình 2.4 : Động servo Với yêu cầu của băng tải khơng địi hỏi độ xác cao, tải trọng nhỏ, giá thành rẽ, dễ điều khiển ta chọn động điện chiều dễ dẫn động cho băng tải Động chọn yêu cầu phải có moment lớn yêu cầu làm băng tải có tải ĐỒ ÁN TKHT ĐKTĐ trọng Và băng tải chuyển động với vận tốc nhỏ nên ta chọn động có tốc độ thấp phải đảm bảo yêu cầu tốc độ tải Vì chọn động gạt nước thích hợp Động gạt nước thiết kế tích hợp giảm tốc bên nên tải trọng lớn Động gạt nước có thơng số sau: Điện áp 12V, Cống suất 50W, Số vòng quay 1500/40rpm Dòng 4.8A 2.2.3 Chọn truyền dẫn cho động + Các loại truyền có khí thường gặp như: - Bộ truyền bánh - Bộ tuyền trục vít-bánh vít - Bộ truyền vít me-đai ốc - Bộ tuyền xích - Bộ truyền đai  Với yêu cầu đề tài, ta chọn truyền đai để truyền động kéo băng tải truyền đai có ưu điểm sau: + Có thể truyền động trục cách xa (