TỔNG QUAN
Giới thiệu về nước hoa và hộp nước hoa
Nước hoa, hay còn gọi là Perfume trong tiếng Anh và Parfum trong tiếng Pháp, có nguồn gốc từ tiếng Latin, mang ý nghĩa “Truyền tải thông qua sương khói”.
Cách đây 3000 năm, Ai Cập cổ đại đã chế tạo ra lọ nước hoa để bảo quản và chưng cất thảo dược, xuất phát từ lòng thành kính đối với các vị Thần Những tín đồ trung thành đã khắc chữ tượng hình trên các ngôi mộ, tạo ra những loại nước dâng lên Thần bằng nhựa cây thơm nhằm kết nối con người với Thần Thánh, cầu mong sự ưu ái và bảo vệ cho chúng sinh.
Dưới thời Ai Cập cổ đại, lọ nước hoa được chế tác từ đá và thạch cao, thể hiện sự tinh xảo và chất lượng vượt trội Trong khi đó, thời Hy Lạp cổ đại đã có những cải tiến về hình dáng và tính thẩm mỹ của lọ nước hoa, nhưng vẫn không đạt được chất lượng như thời Ai Cập Họ sử dụng đá minh ngọ để thay thế cho thạch cao, vốn được sản xuất tại vùng Corink.
Hình 1.1: Hủ gốm đựng nước hoa thời Ai Cập cổ
Cuộc cách tân thiết kế hộp nước hoa bắt đầu khi thủy tinh được phát hiện với những đặc tính quý phái, trong suốt và không có mùi Vào thế kỷ 13, xứ Vencie thành lập xưởng thủy tinh đầu tiên, nhưng bị lật đổ do mâu thuẫn chính trị Năm 1803, việc sản xuất nước hoa được khởi xướng tại xưởng Saint Louis, nơi ông phát minh kỹ thuật pha màu và điêu khắc trên thủy tinh Sau đó, hai nhà Lalique và Baccarat đã nâng tầm lọ nước hoa lên một đỉnh cao mới, kết hợp sản xuất công nghiệp với sự khác biệt về mùi hương và nghệ thuật nước hoa.
Hình 1.2: Lọ nước hoa thủy tinh
Tính cấp thiết của đề tài
Nền công nghiệp 4.0 đang tạo ra những tác động sâu sắc đến sự phát triển của ngành sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực nước hoa Trong thế kỷ 21, nước hoa ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào sức hút và vẻ đẹp mà nó mang lại Nhu cầu sử dụng nước hoa tại Việt Nam đang gia tăng nhanh chóng, mở ra nhiều cơ hội cho các nhà pha chế và doanh nghiệp đầu tư vào thị trường này.
Thị trường nước hoa Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ trong 15 năm qua, với sự xuất hiện của nhiều thương hiệu cao cấp như Frederick Mall, Clive Christian, LeLabo, Dior và Channel Nước hoa ngày càng được ưa chuộng và yêu thích bởi nhiều khách hàng Sản phẩm thường được đóng gói trong chai nhựa hoặc lọ thủy tinh với nhiều kiểu dáng khác nhau Dung tích nước hoa phổ biến dao động từ 10ml đến 100ml, với mức giá từ 500.000 đến 1.000.000 đồng mỗi chai.
Quá trình sản xuất nước hoa bao gồm các giai đoạn:
Bước 1: Tìm kiếm nguyên liệu sản xuất nước hoa
Bước 2: Chiết xuất tinh dầu
Bước 5: Phân loại sản phẩm
Bước 7: Kiểm tra và xuất khẩu h
Hình 1.3: Khu vực phân loại và đóng gói nước hoa tại nhà máy Charme
Trong ngành sản xuất nước hoa, việc phân loại và xử lý ảnh là một thách thức lớn mà các doanh nghiệp luôn chú trọng để nâng cao hiệu suất sản xuất Nhằm hiểu rõ hơn về vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã khảo sát nhà máy nước hoa Charme tại Hóc Môn, TP Hồ Chí Minh, để quan sát và nghiên cứu thiết bị phân loại Được sự hỗ trợ tận tình từ cô Nguyễn Thị Thu Ngàn, chuyên viên tuyển dụng của công ty Charme, nhóm đã có cơ hội tham quan nhà máy một cách sâu sắc Từ nhu cầu thực tiễn của công ty và sự hỗ trợ từ các kỹ thuật viên, nhóm đã quyết định đề xuất thiết kế và cải tiến “Hệ thống phân loại chiều cao và màu sắc hộp nước hoa”.
Ý nghĩa hoa học và thực tiễn đề tài
Nghiên cứu ứng dụng máy móc kỹ thuật giúp giảm chi phí đầu tư, giảm bớt sức lao động của con người, đồng thời đảm bảo độ chính xác cao và nâng cao hiệu suất làm việc.
Việc phân loại và xử lý ảnh sản phẩm là một công việc tốn nhiều thời gian và công sức Ứng dụng công nghệ vào quy trình này giúp giảm chi phí sản xuất và nhân công, tiết kiệm thời gian, nâng cao tính ổn định của hệ thống, đồng thời cho phép hoạt động liên tục mà không bị giới hạn về thời gian.
Hình 1.4: Ứng dụng sản xuất công nghiệp vào nhà máy Charme
Mặc dù thị trường đã có nhiều sản phẩm phân loại, nhưng hiện tại vẫn thiếu hệ thống chuyên dụng để phân loại và xử lý hình ảnh hộp nước hoa Quá trình phân loại chủ yếu dựa vào phương pháp bán tự động hoặc lao động thủ công.
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Hộp nước hoa của hãng Charme
Mục tiêu của đề tài này là giúp doanh nghiệp phân loại chiều cao của hộp nước hoa và nhận biết màu sắc của hộp dựa trên ba tiêu chí cụ thể.
Phân tích động lực học và tính toán lựa chọn vật liệu là bước quan trọng trong thiết kế và thi công, đảm bảo các thông số kỹ thuật đáp ứng yêu cầu của đề tài Các tiêu chí cần đạt được bao gồm: nhỏ gọn, nhẹ, bền bỉ, tính thẩm mỹ cao, tiết kiệm chi phí, và dễ dàng lắp đặt cũng như sửa chữa.
Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động với các lưu đồ giải thuật, cho phép điều chỉnh dễ dàng thông qua màn hình cảm biến Ngoài ra, việc điều khiển còn được thực hiện qua IoT và mô phỏng trên WinCC, mang lại hiệu quả cao trong quản lý và giám sát.
* Tiêu chí an toàn: Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn lao động cho người vận hành và quan sát quá trình xử lý tín hiệu của thiết bị
❖ Mục tiêu 1: Điều chế độ rộng xung để điều khiển vận tốc của động cơ giúp đưa sản phẩm đến ô chứa hàng bằng cần đẩy xy lanh h
Mục tiêu 2 là nhận biết chiều cao và màu sắc của hộp thông qua các cảm biến Tín hiệu này sẽ được PLC S7-1200 xử lý để điều khiển các xy lanh, đồng thời sử dụng hệ thống xử lý ảnh để nâng cao hiệu quả.
Mục tiêu 3 là điều khiển cảm biến thông qua giao diện người dùng HMI, từ đó mô phỏng và theo dõi hệ thống Hệ thống này được giám sát qua IoT và có thể truy cập từ điện thoại, với dữ liệu được lưu trữ trên điện toán đám mây.
Mô hình phân loại sản phẩm yêu cầu người thiết kế và vận hành phải có kiến thức chuyên môn vững vàng và nắm rõ phương pháp thiết kế Trong nghiên cứu này, nhóm chúng tôi đã thống nhất ba phương pháp nghiên cứu và đề xuất hai phương án mô hình dựa trên hiểu biết và nghiên cứu từ việc tham quan các doanh nghiệp nhỏ và vừa.
- Phương pháp phân loại theo chiều cao bằng cảm biến siêu âm xử lý tín hiệu qua Arduino Uno.
- Phương pháp xử lý ảnh bằng camera kép lập trình qua phần mềm Labview 2019
- Phương pháp điều khiển qua bộ điều khiển PLC S7-1200
- Sử dụng băng tải vận chuyển bằng xích để vận chuyển sản phẩm
- Sử dụng 2 cảm biến để đặt trước xy lanh để nhận biết sản phẩm
- Sử dụng 2 động cơ DC 24V có gắn cần gạt làm nhiệm vụ cấp phôi và phân loại sản phẩm
Sử dụng bộ điều khiển PLC Mitsubishi giúp nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến, giải quyết hiệu quả các bài toán ban đầu Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là hoạt động độc lập, chỉ cần nguồn điện mà không cần hệ thống khí nén hay xy lanh.
Động cơ DC 24V có nhược điểm là không thể điều chỉnh độ rộng xung và tốc độ của băng tải, dẫn đến hiệu suất máy giảm sút Hơn nữa, khả năng hoạt động không ổn định do thiếu mạch bảo vệ gây khó khăn trong việc điều khiển và lắp đặt.
- Sử dụng băng tải qua động cơ bước vận chuyển qua hộp số giúp di chuyển sản phẩm
- Sử dụng cảm biến siêu âm dùng để nhận biết chiều cao sản phẩm
- Sử dụng 3 cảm biến quang NPN đặt trước 3 xy lanh để nhận biết sản phẩm
- Sử dụng 3 xy lanh khí nén để phân loại sản phẩm h
- Sử dụng bộ điều khiển PLC S7-1200 để điều khiển toàn bộ hệ thống
- Màn hình cảm biến HMI 2 chế độ Auto/ Manual
- Camera nhận biết màu sắc và xử lý ảnh
Ứng dụng IoT trong việc điều khiển thông minh qua smartphone mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm khả năng vận chuyển nhanh hơn nhờ động cơ bước được điều chế độ rộng xung và năng suất cao hơn Hệ thống xy lanh khí nén hoạt động nhanh chóng, tiết kiệm năng lượng với tốc độ chính xác và ổn định Việc điều khiển qua cảm biến HMI và theo dõi IoT trong xử lý ảnh qua PLC S7-1200 giúp tối ưu hóa quy trình điều khiển, nâng cao tính chuyên nghiệp trong môi trường công nghiệp.
Nhược điểm: Phụ thuộc khá nhiều vào hệ thống khí nén và thuật toán của người sử dụng đòi hỏi tính chuyên môn cao
Trong bài viết này, nhóm quyết định chọn phương án 2 để phân loại và xác định màu sắc của hộp nước hoa, phù hợp với nhu cầu thực tế của doanh nghiệp Charme Quyết định này cũng dựa trên kỳ vọng của Giáo viên hướng dẫn Mặc dù chỉ có một mình em trong nhóm, nhưng em tự tin với kiến thức của mình để hoàn thành phương án này.
Giới hạn đề tài
- Sử dụng hộp nước hoa hình hộp chữ nhật và hình lập phương
- Nhận biết màu sắc: Đỏ hoặc Trắng hoặc Cam và điều chỉnh thông số cho máy học
- Phân loại theo chiều cao của hộp
- Sản phẩm đã được đóng vào hộp
- Hệ số truyền động băng tải là 1.
Bố cục đề tài
Lý do chọn đề tài, đối tượng và phương pháp nghiên cứu và giới hạn đề tài.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Phân tích cơ học
2.1.1 Cơ chế cung cấp sản phẩm cho hệ thống
2.1.1.1 Phương án 1: Sử dụng xy lanh đẩy sản phẩm
- Cấu tạo thiết kế đơn giản, phù hợp khi sử dụng chung các loại van, rơ le trung gian, công tắc hành trình
- Chi phí lắp đặt thấp
- Sử dụng phổ biến và rộng rãi trong công nghiệp
- Bảo trì đơn giản và dễ dàng thay thế
- Tiết kiệm năng lượng và năng suất tương đối ổn định
- Xi lanh có hành trình bị giớ hạn về độ dài và không thể thay đổi hành trình xy lanh tùy chỉnh
- Hạn chế chuyển động của xy lanh vì xy lanh chuyển động tịnh tiến
- Khi sử dụng bắt buộc phải thông qua van điều khiển, rơ le và công tắc hành trình
Hình 2.1: Xy lanh khí nén
2.1.1.2 Phương án 2: Sử dụng cánh tay robot để gắp sản phẩm
- Độ chính xác cực kỳ cao h
- Năng suất cao và khả năng vận hành tốt
- Kỹ thuật chuyên môn cao và ứng dụng cao trong các môi trường đặc thù về kỹ thuật
- Di chuyển linh hoạt vì có 6 bậc tự do
- Quy trình hoạt động khép kín
- Kết cấu quá phức tạp yêu cầu người vận hành có chuyên môn rất cao
- Chi phí đầu tư thiết bị rất cao so với thị trường
- Bảo trì và sửa chữa tốn nhiều thời gian và công sức
- Khó khăn khi nhập máy về vì máy phải được kiểm định từ nước ngoài
Hình 2.2: Cánh tay robot tại đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh
2.1.1.3 Phương án 3: Cấp sản phẩm bằng tay
- Đơn giản dễ dàng thực hiện
- Không yêu cầu về điều khiển và chuyên môn cao
- Tiết kiệm không gian hoạt động và linh hoạt trong môi trường chật hẹp
- Giải pháp tối ưu chi phí cho các công ty nhỏ
- Cần rất nhiều nguồn tài nguyên nhân công để làm việc
- Tính chuyên môn sẽ bị giảm và mức độ tự động hóa sẽ giảm liên kết
- Thời gian làm việc có hạn
- Sai số ổn định khá cao phụ thuộc vào người công nhân
Hình 2.3: Công nhân làm việc tại xưởng VAP
Kết luận, đề tài này chỉ tập trung vào việc phân loại chiều cao và màu sắc của hộp nước hoa Charme, do đó không cần thiết kế cơ cấu cấp sản phẩm tự động Quy trình đóng gói sản phẩm đã được thực hiện trước khi đưa vào hệ thống phân loại Dựa trên tình hình tài chính và khối lượng kiến thức hiện có, nhóm quyết định chọn phương án 3 - cung cấp sản phẩm bằng tay.
2.1.2 Cơ chế truyền động cho hệ thống
2.1.2.1 Phương án 1: Truyền động nhờ hệ thống thủy lực
- Truyền động của cơ cấu hoạt động với công suất cao
- Năng suất hoạt động lớn với độ tin cậy cao
- Thay đổi được vận tốc của cơ cấu chấp hành trong hệ thống
- Vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn phân bố độc lập không phụ thuộc nhau
- Thay đổi được khối lượng, kích thước các cơ cấu nhờ vào việc chọn áp suất phù hợp
Bơm thủy lực với quán tính nhỏ và lưu lượng dầu chịu nén cao hoạt động hiệu quả trong môi trường kín, cho phép vận hành ở tốc độ cao mà không lo bị va đập như các hệ thống truyền động cơ khí và điện.
- Phòng tránh áp suất quá tải nhờ van khoá an toàn
- Chủ động theo dõi hoạt động hệ thống phức tạp nhờ mạch áp kế
- Tự động hóa tích hợp đơn giản và các tiêu chuẩn hóa trong vận hành
- Chi phí bảo trì cao vì hao tổn trong ống dẫn
- Rò rỉ trong môi trường khép kín khiến cho hiệu suất làm việc phụ thuộc vào chất lượng đường ống và chất lượng nén tạo áp suất
- Tính đàn hồi cao nên khó điều chỉnh vận tốc theo yêu cầu
- Tải trọng làm việc cao nên phù hợp với công nghiệp nặng
- Động cơ quay của máy bơm dầu khá lớn tạo ra tiếng ồn cao
Hình 2.4: Mô hình truyền động thủy lực
2.1.2.2 Phương án 2: Truyền động nhờ hệ thống khí nén
- Độ nhớt động học của khí nén và tổn thất áp suất trên đường dẫn khá nhỏ nên có thể truyền năng lượng đi xa
Khả năng đàn hồi cao của không khí cho phép nó có thể chứa một thể tích lớn, từ đó tạo ra khả năng cung cấp khí dồi dào.
- Năng lượng sử dụng là không khí nên nguồn tài nguyên vô hạn và năng lượng sạch và tính tái tạo cao
- Hệ thống sạch nên việc rò rỉ năng lượng không gây ô nhiễm môi trường h
- Chi phí hoạt động thấp Giải pháp tối ưu cho các nhà máy sản xuất
- Tính nguy hiểm của cơ cấu khí nén thấp vì có hệ thống theo dõi và phòng ngừa áp suất
- Các phần tử của khí nén cấu tạo đơn giản và giá thành rẻ
Các van khí nén được thiết kế tương thích với các cổng logi, cho phép tích hợp hiệu quả trong việc điều khiển các quá trình phức tạp và các cơ cấu chức năng cao.
- Lực truyền tải tải trọng cơ cấu chấp hành thấp
- Tải trọng thay đổi thì vận tốc của chuyển động thay đổi nên khó điều khiển vận tốc vì độ đàn hồi khí nén tương đối cao
- Hạn chế chuyển động của xy lanh khí nén chuyển động tịnh tiến
- Dòng khí thoát ra gây ra tiếng ồn cao
Hình 2.5: Mô hình truyền động khí nén
Kết luận, với khối lượng tối đa 3kg, đề tài yêu cầu tải trọng nhỏ và cần giảm thiểu tiếng ồn, đồng thời đảm bảo cơ cấu nhỏ gọn và an toàn phòng chống cháy nổ Dựa trên những ưu nhược điểm của hai phương án, nhóm đã quyết định sử dụng truyền động khí nén cho hệ thống để đáp ứng yêu cầu của doanh nghiệp.
2.1.3 Cơ cấu phân loại và vận chuyển sản phẩm cho hệ thống
Hình 2.6: Các phương án thiết kế cơ cấu đẩy sản phẩm
2.1.3.1 Phương án 1: Đẩy bằng xy lanh - di chuyển băng tải
Hộp nước hoa được chuyển đến băng tải thông qua hệ thống đóng gói, nơi các cảm biến siêu âm và cảm biến quang NPN nhận diện sản phẩm Thông tin này được gửi về PLC để xử lý tín hiệu theo kích thước đã được thiết lập Sau đó, van điện từ cung cấp khí tạo áp suất, giúp xy lanh đẩy sản phẩm vào khay chứa của hệ thống.
Hình 2.7: Cơ cấu di chuyển và đẩy xy lanh - băng tải (Nguồn: http://bangtaihuynhthanh.com/bang-tai-ngang)
2.1.3.2 Phương án 2: Đẩy bằng xy lanh - di chuyển bằng xy lanh trượt
Hộp nước hoa được di chuyển đến vị trí của xy lanh thông qua hệ thống đóng gói, nơi các cảm biến siêu âm và cảm biến quang NPN nhận diện sản phẩm Thông tin này sau đó được truyền về PLC để xử lý tín hiệu, đảm bảo kích thước sản phẩm đúng theo yêu cầu đã thiết lập.
Sau khi đạt được 14 giá trị chiều cao, xy lanh trượt sẽ di chuyển sản phẩm đã được xử lý đến vị trí của van điện từ Van này sẽ cấp khí tạo áp suất, giúp xy lanh đẩy sản phẩm vào khay chứa của hệ thống.
Hình 2.8: Cơ cấu di chuyển và đẩy xy lanh trượt (Nguồn: http://mvn.com.vn/xy-lanh-truot-532448-dgc-32-400-g-ppv-a-p867.html)
2.1.3.3 Phương án 3: Đẩy bằng xy lanh - di chuyển bằng AC Servo
Hộp nước hoa được di chuyển đến vị trí của AC Servo, nơi gắn các cảm biến siêu âm và cảm biến quang để xác định chiều cao và sản phẩm Thông tin này được gửi đến PLC để xử lý, sau đó AC Servo sẽ đưa sản phẩm đến vị trí khay đựng theo thiết lập của người thiết kế.
Hình 2.9: Cơ cấu di chuyển và đẩy bằng AC Servo Ưu và
Xy lanh – Xy lanh trượt
Vị trí gọn gàng, thằng hàng
Bảng 2.1: Bảng đánh giá các phương án tối ưu cho cơ cấu
Kết luận: Sau khi phân tích và đánh giá các ưu điểm của từng phương án, nhóm đã quyết định lựa chọn phương án di chuyển sản phẩm bằng băng tải kết hợp với việc đẩy sản phẩm thông qua xy lanh khí nén.
Phân tích các thiết bị cơ cấu chấp hành
2.2.1 Động cơ kéo băng tải (Động cơ DC)
2.2.1.1 Định nghĩa Motor băng tải Động cơ kéo băng tải đơn giản là một cơ cấu truyền động hoặc một loại máy móc có thể di chuyển một tải trọng như: hộp, bao tải, thùng carton hay một lượng lớn vật liệu như: đất, bụi, thực phẩm từ điểm A đến điểm B một cách dễ dàng
Hình 2.10: Động cơ DC Step 24V
Trong đồ án tốt nghiệp này, nhóm đã chọn sử dụng băng chuyền với động cơ công suất vừa, vì yêu cầu ban đầu không cần tải trọng lớn Đề tài tập trung vào việc thiết kế cơ cấu vận chuyển sản phẩm một cách đơn giản và hiệu quả.
- Băng tải chạy liên tục, có thể dừng nếu cần thiết h
- Tính chính xác mang tính tương đối, hiệu suất thấp
- Quy trình điều khiển đơn giản, chi phí thấp
- Do đó chỉ cần một loại động cơ DC có công suất nhỏ khoảng 20 - 40W, điện áp vào 12- 14V
Động cơ điện một chiều hoạt động nhờ vào dòng điện một chiều và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Chúng đặc biệt phù hợp cho các thiết bị yêu cầu điều chỉnh tốc độ liên tục trong một khoảng hoạt động nhất định.
Động cơ điện một chiều (DC) trong dân dụng hoạt động với điện áp thấp và thường được sử dụng cho các tải phụ nhỏ Trong khi đó, động cơ DC trong công nghiệp được ưa chuộng nhờ khả năng tạo ra momen xoắn khởi động cao và điều khiển tốc độ linh hoạt.
2.2.1.2 Cấu tạo của động cơ điện một chiều Động cơ điện một chiều được cấu thành từ 4 thành phần:
- Stator: Cặp nam châm điện
- Rotor: Lõi động cơ gồm các dây quấn nhằm mục đích tạo ra từ tính xung quanh nam châm điện
- Chổi than: Làm điểm tiếp xúc và tiếp điểm nhận điện cho bộ phận cổ góp
- Cổ góp: Dẫn điện đến phần Rotor Bao nhiêu tiếp điểm điện thì bấy nhiêu số lượng Rotor có trên động cơ
2.2.1.3 Nguyên lí hoạt động của động cơ
Nguyên lý hoạt động của động cơ khi đặt điện áp một chiều U vào 2 chổi than A và
Khi dòng điện đi qua cuộn dây trong từ trường, sẽ sinh ra dòng điện dư, tạo ra lực Fdt tác động lên các dây dẫn ab và cd, khiến cánh quạt quay Hướng của lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi cánh quạt quay nửa vòng, vị trí các thanh dẫn thay đổi, làm cho hướng dòng điện trong tấm thu nhiệt cd cũng thay đổi, nhưng lực tác dụng vẫn duy trì hiệu quả như cũ Nếu động cơ quay, các dây dẫn sẽ cắt qua từ trường và sinh ra suất điện động E, chiều của suất điện động này được xác định theo quy luật Trong động cơ điện một chiều, suất điện động đóng vai trò quan trọng trong quá trình hoạt động.
E ngược chiều với dòng điện, tức là h, phần dư gọi là suất điện động
Việc vận chuyển sản phẩm trong môi trường công nghiệp luôn là một thách thức lớn Băng tải đã được phát minh như một giải pháp thiết yếu để di chuyển sản phẩm một cách hiệu quả Tính tự động và liên tục của băng tải đang được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy khai thác, sản xuất và trong ngành công nghiệp nặng cũng như nhẹ, mang lại nhiều lợi ích cho hiệu suất làm việc.
Dây chuyền băng tải là yếu tố quan trọng trong quá trình vận chuyển, giúp tăng cường hiệu suất công việc, rút ngắn thời gian và giảm áp lực chi phí rõ rệt Điều này đặc biệt phù hợp với các mô hình sản xuất hàng loạt trong các nhà máy.
Hình 2.11: Băng tải sản xuất
So sánh đánh giá và lựa chọn
Băng tải phẳng Băng tải lồng máng Ưu điểm
* Đa dạng về chủng loại mẫu mã
* Kết cấu cứng vững bền bỉ
* Tải được các loại vật liệu khác nhau
* Sử dụng được nhiều loại dây băng
* Vận chuyển tốt nguyên liệu có tính rời rạc
* Dễ sửa chữa bảo trì
* Ít làm tổn hạn đến đường viền của băng tải
* Dễ làm tổn hại đường viền băng tải cao su
* Kết cấu không bền vững
* Ít đa dạng mẫu mã
Bảng 2.2: So sánh và đánh giá lựa chọn 2 loại băng tải
Kết luận: Sau khi phân tích ưu nhược điểm và ứng dụng của các loại băng tải, nhóm đã quyết định chọn băng tải phẳng cho dự án của mình.
2.2.2.2 Ứng dụng của băng tải vào thực tiễn
- Băng tải có thể vận chuyển số lượng hàng hóa lớn trong cùng một thời gian để giải phóng sức lao động của nhân công
- Không gian lắp đặt thoải mái, không giới hạn về yêu cầu thiết kế và mang tính an toàn hơn so với xe nâng và xe cẩu
- Có thể di chuyển được với mọi loại hình dạng, kích thước và trọng lượng Tính ổn định được gia tăng theo yêu cầu
- Có thể tích hợp nhiều lựa chọn để vận hành bao gồm: thủy lực, cơ khí phù hợp với yêu cầu thiết kế
Hình 2.12: MCCB của hãng IEK
Dòng điện từ tiếp điểm dây nóng đến tiếp điểm dây lạnh di chuyển ngược chiều nhau Khi hai dòng này bằng nhau, sẽ tạo ra từ trường biến thiên khiến dòng điện trong cuộn thứ cấp bằng 0 Nếu điện áp trên hai đầu dây dẫn bị rò, từ trường biến thiên sẽ xuất hiện trong cuộn dây khác, dẫn đến việc ngắt cầu dao nhờ cơ chế ngắt điện cảm ứng điện từ tự động.
Có nhiều loại MCCB mang nhiều hiệu quả và lợi ích an toàn điện cho người sử dụng:
- MCCB được sử dụng các mạng cao thế được coi như thiết bị đóng ngắt điện với các thiết bị bảo vệ điện
- RCCB, RCBO được sử dụng hạn chế sự rò rỉ dòng điện Chúng giúp an toàn khi sử dụng điện, chống cháy nổ và chống giật h
* Tiêu chuẩn chọn MCCB của đề tài đồ án tốt nghiệp này:
- Khả năng làm việc của MCCB lâu dài, tính chịu nhiệt tốt, độ ổn định cao
- Chịu tải thấp vì hệ thống hoạt động áp hạ thế và không quá 220V
- CB phải bảo đảm tốt trị số dòng điện định mức
- Thời gian ngắt điện bé, thiết bị hồ quang điện phải nhạy
2.2.4.1 Cấu tạo relay trung gian
Yêu cầu của đề tài là sử dụng relay trung gian 8 chân của Omron nên nhóm sẽ sử dụng trong luận văn này
Relay trung gian hoạt động dựa trên hệ thống tiếp điểm của nam châm điện, đóng vai trò như một công tắc chuyển đổi trạng thái điện với hai trạng thái chính là On và Off Trong trạng thái này, relay hoạt động dựa vào dòng điện để thực hiện chức năng của mình.
Cấu tạo của relay trung gian gồm 2 phần chủ yếu:
Cuộn hút nam châm bao gồm lõi thép động và lõi thép tĩnh, có chức năng cuộn cường độ hoặc dòng điện áp Lõi thép động được giữ cân bằng bằng vít và được điều chỉnh thông qua lò xo.
Mạch tiếp điểm bao gồm hai loại là tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch Tiếp điểm nghịch có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn dòng điện đi qua, đặc biệt là với dòng điện nhỏ, giúp đảm bảo an toàn bằng cách cách ly nó với cuộn hút.
2.2.4.2 Nguyên lí của relay trung gian
Nguồn điện đầu tiên tạo ra dòng điện đi qua relay trung gian, làm cho cuộn dây sinh ra từ trường Từ trường này hút các đối tượng bên trong, tạo ra một đòn bẩy có chức năng đóng mở các tiếp điểm trong relay, giúp thay đổi trạng thái On và Off Số lượng tiếp điểm phụ thuộc vào số chân của relay trung gian theo thiết kế.
Relay thường có mạch độc lập hoạt động song song, trong đó mạch đầu tiên điều khiển cuộn dây để nhận biết tín hiệu dòng điện với hai trạng thái On và Off Mạch thứ hai xác định xem dòng điện có đi qua relay hay không, từ đó thay đổi trạng thái đóng hoặc ngắt tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Hình 2.13: Cơ cấu relay trung gian (Nguồn: https://bachkhoa.org/ro-le-trung-gian/)
2.2.5.1 Giới thiệu về cảm biến
Trong cuộc sống hiện đại, cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc nhận diện và chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số, hỗ trợ các vi xử lý trong tự động hóa sản xuất công nghiệp Đồ án này sử dụng cảm biến để thu thập tín hiệu, sau đó gửi về PLC S7-1200 để xử lý và hiển thị kết quả đúng hoặc sai trên giao diện WinCC.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY
Đề xuất phương án thiết kế
Nhóm đã tham khảo nhiều nguồn tài liệu để đánh giá ưu nhược điểm của các phương án thiết kế phần cứng và bộ xử lý trung tâm, từ đó lựa chọn phương án phù hợp với tính ứng dụng thực tiễn Đặc biệt, nhóm chú trọng tối ưu hóa về mặt kinh tế và đảm bảo lượng kiến thức vừa đủ Sau khi tổng kết, nhóm đã đưa ra phương án thiết kế mô hình cụ thể.
- Với ưu điểm về tài liệu phong phú, nhiều ứng dụng trong thực tiễn, nhóm đã lựa chọn PLC S7-1200 để làm bộ xử lí trung tâm
- Ứng dụng Labview để xử lí ảnh từ camera
- Sử dụng nhôm định hình để làm phần khung cho băng chuyền, vì giá thành hợp lí, dễ gia công, tính thẩm mĩ cao
- Sử dụng các xy lanh khí nén làm hệ thống gạt sản phẩm
Cảm biến quang mang lại nhiều lợi ích trong việc nhận diện sản phẩm, với khả năng hoạt động hiệu quả ở khoảng cách lên tới 100m Đặc biệt, cảm biến này hoạt động với tần suất cao, giúp tối ưu hóa quá trình nhận diện sản phẩm trên băng tải.
- Nhóm dùng động cơ bước để có thể dễ dàng điều chỉnh, kiểm soát được tốc độ cộng cơ
- Hệ thống đảm bảo phân loại chính xác, nhanh chóng
- Điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu
- Hệ thống điện, cơ khí đơn giản hiệu quả, thân thiện với người dùng
- Hiển thị, thống kê được các thông số về số lượng từng loại hàng hóa, lưu trữ trên PC
3.1.2 Sơ đồ các thiết bị phần cứng
• Băng tải: vận chuyển các hộp hàng
• Cảm biến siêu âm: xác định chiều cao của hàng hóa
• Camera: nhận diện màu sắc của hàng hóa
• Cảm biến quang: phát hiện vật thể đã di chuyển tới hay chưa
• Xy lanh: đóng vai trò là bộ phận phân loại các hàng hóa xuống ô chứa
• Động cơ bước: truyền động năng giúp băng tải di chuyển h
Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị phần cứng
Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống
- Camera: nhận diện màu sắc và chiều cao để gửi tín hiệu về máy tính thông qua cổng Ethernet để phân tích, nhận diện màu sắc
- Bảng nút nhấn: bao gồm các nút nhấn để điều khiển hệ thống, dừng khẩn cấp
- HMI: hiển thị các thông số như tốc độ động cơ, số lượng hàng hóa trong các rổ hàng
- PC: máy tính chủ quản lí các HMI, lưu trữ lại các thông tin sản lượng, tình trạng vận hành
Khối chấp hành bao gồm ba xy lanh khí nén, nhận tín hiệu từ PLC để đẩy gạt hàng hóa Ngoài ra, hệ thống còn được trang bị ba cảm biến quang giúp xác định vị trí của hàng hóa trên băng tải.
3.1.4 Mô tả vận hành sơ bộ Đầu tiên khi hàng hóa đi vào băng tải, đi qua buồng xử lí ảnh nhận diện màu sắc gửi hình ảnh về Labview trên PC, cảm biến siêu âm xác định chiều cao của vật thể sau đó gửi tín hiệu về PLC, hàng hóa sẽ tiếp tục di chuyển trên băng tải, khi vật đi qua cảm biến quang, cảm biến sẽ gửi tín hiệu về PLC căn cứ vào các tín hiệu từ camera và cảm biến siêu âm, PLC sẽ xuất tín hiệu để kích xy lanh 1, 2 hoặc 3 đẩy ra để đưa các hàng hóa đi vào từng ô ứng với các loại hàng hóa có kích thước khác nhau đã được lập trình trước Nếu hàng hóa đó không có màu nằm trong danh sách cần được phân loại thì sẽ di chuyển đến cuối băng tải trượt vào rỗ hàng lỗi.
Tính toán thiết kế cơ khí
3.2.1 Tính toán độ rộng tối thiểu của băng tải Độ rộng băng tải phụ thuộc vào công suất của băng tải, đó chính là lưu lượng vận chuyển và kích thước, trọng lượng của các vật phẩm được di chuyển trên băng tải Vật phẩm cần phân loại càng lớn thì kích thước của băng tải càng lớn và ngược lại
* Thông số kích thước của các sản phẩm phân loại:
Loại hàng Chiều dài Chiều rộng Chiều cao
Cỡ nhỏ 50mm 50mm 50mm
Cỡ trung 70mm 70mm 70mm
Cỡ lớn 100mm 100mm 100mm
Bảng 3.1: Kích thước sản phẩm phân loại
Dựa vào công thức thực nghiệm lựa chọn bề rộng băng tải bằng chiều dài lớn nhất một cạnh của sản phẩm nhân với 2
Vậy bề rộng băng tải tối thiểu b = 100mm
Lựa chọn bề rộng băng tải theo kích thước hiện có trên thị trường b = 140mm h
3.2.2 Chiều dài băng tải Đường kính của hai Pully D1=D2= 34mm
Chiều dài băng tải được chia thành hai phần chính: phần đầu tiên là hệ thống xử lý ảnh để đo chiều cao và phân loại màu sắc, trong khi phần thứ hai là cơ chế phân loại các xy lanh đẩy hàng vào các ô dựa trên kích thước của sản phẩm.
Phần băng tải chưa bộ phận xử lý ảnh và hộp đo xác định kích thước 140x140x120 (dài x rộng x cao) vậy chiều dài băng tải L1 = 140mm
Khoảng cách hợp lí giữa các vật phân loại là 100mm, kích thước hộp lớn nhất 9x6x7 (dài rộng cao) vậy L2 = (70 + 100x2) x 3 = 810mm
Chọn chiều dài băng tải = 1000 mm
3.2.3 Thiết kế cơ cấu phân loại sản phẩm vào các rổ hàng
Sau khi hàng hóa được xử lý để nhận diện màu sắc và kích thước, chúng tiếp tục di chuyển trên băng tải đến bộ phận phân loại Tại đây, cảm biến quang sẽ gửi tín hiệu về PLC, giúp PLC xử lý tín hiệu và điều khiển các xy lanh để đẩy hàng hóa vào các ô chứa hàng tương ứng.
Xy lanh là thiết bị khí nén quan trọng, chuyển hóa năng lượng khí nén thành động năng để thực hiện các thao tác kéo và đẩy hiệu quả.
Xy lanh khí nén là một thành phần quan trọng trong ngành tự động hóa, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, lắp ráp, chế biến thực phẩm và các công việc thủ công.
Cấu tạo của xy lanh bao gồm nhiều bộ phận cấu thành : ty, nòng, thân trụ, cửa cấp khí
Xy lanh hoạt động bằng cách nhận khí nén qua các ống dẫn khí Khi lượng khí nén tăng lên, nó chiếm không gian bên trong xy lanh, khiến Piston di chuyển tới lui và truyền động cho các thiết bị bên ngoài.
Khối lượng lớn nhất của hộp hàng hóa là 1kg vậy trọng lượng của vật là:
Chọn g = 9,8m/s 2 Để đẩy được hàng thì Fđẩy > Fma sát
Hệ số ma sát có giá trị từ 0 đến 1, với giá trị lớn nhất là 1 Để đẩy một vật, lực đẩy cần phải lớn hơn 9,8N Áp suất của các máy nén khí phổ biến hiện nay đạt khoảng 8 bar, tương đương với 0,8 N/mm².
Vậy đường kính của xy lanh d= √ 𝐹.4 Ƥ.𝜋 = √ 0,98.4
Đường kính của xy lanh thông dụng được chọn là d = 1.6cm Để xy lanh có thể đẩy vật ra khỏi băng tải, cần đảm bảo rằng tổng chiều dài xy lanh (L) và chiều dài của phần lò xo (l) cộng với b cần phải lớn hơn hoặc bằng bề rộng của băng tải.
Ta có bề rộng băng tải B = 14cm, chiều rộng tối thiếu của hộp hàng phân loại b= 5cm
=>Lxl ≥ 2 Chọn hành trình xy lanh thông dụng Lxl = 7,5cm
Kết luận: Dựa vào các thông số tính toán từ ban đầu, lựa chọn loại xy lanh SMC CDJ2B16-
Chiều dài băng tải 1000mm
Chiều rộng băng tải 140mm
Hành trình bước xy lanh 75mm Đường kính Piston (D) 16mm
Bảng 3.2: Lựa chọn xy lanh SMC CDJ2B16-45-B h
Hình 3.3: Xy lanh SMC CDJ2B16-45-B
Tính toán lựa chọn động cơ
Tổng trọng lực là: M = m1 + m2 + m3 = 3kg
Ngoại lực tác dụng lên băng tải ban đầu F0 = 0N
Hệ số ma sỏt trượt à= 0,3-0,5 Đường kính roller D = 34mm
Khối lượng roller mr = 200g = 0,2kg
Hiệu suất của bộ truyền n = 0,92
Vận tốc băng tải v = 200mm/s = 0,2m/s
Số vòng quay trên trục hộp số Ng = 𝑣.60
𝜋.34 = 112 (vòng/ phút ) Vậy tốc độ quay trên trục hộp số Ng= 112 (vòng/phút)
Tổng lực tác dụng lên băng tải:
Vì băng tải chuyển động tịnh tiến theo phương ngang nên góc 𝜃 = 0
Momen xoắn trên trục hộp số:
2.𝜋 = 0,27(𝑁 𝑚) Để đảm bảo an toàn cần nhân với hệ số an toàn Sf = 2
Vậy: Momen trên trục hộp số có được là 0,54
3.3.2 Xác định tải trọng băng tải tính ra lực kéo băng tải cần thiết
Xét trong trường hợp trên băng tải có tổng cộng là ba đến bốn hộp hàng với tổng trọng lượng là 3kg
Khối lượng mỗi pully là 0,2kg hệ thống dùng 2 pully vậy tổng trọng lượng là 0,4kg
Ta có tổng khối lượng băng tải
M = 1 + 0,4 + 3 = 4,4(kg) Vậy trọng lượng của tổng băng tải là PM = 4,4.9.81= 43,12 N Để băng tải có thể chuyển động được thì lực kéo băng tải Fkéo > PM ⇔Fkéo > 43,12 N
3.3.3 Xác định công suất cần thiết
- Plv là công suất của bộ phận làm việc
- 𝜂 là hiệu suất của bộ truyền
- F là lực kéo băng tải (N)
- V vận tốc của băng tải (m/s)
3.3.4 Xác định số vòng quay sơ bộ nsb = nlv.uc
Trong đó: un= 2-4 (đối với bộ truyền đai) ut = 3-5 (đối với bộ truyền bánh răng)
→ Nsb= nlv.uc2,4.0,92.5 = 516,764 (vòng/phút)
3.3.5 Lựa chọn động cơ Điều kiện lựa chọn động cơ :
Kết luận: Để thuận tiện trong việc điều khiển động cơ và điều chỉnh tốc độ một cách chính xác, nhóm đã quyết định sử dụng động cơ bước NEMA 42HB34F103AB với các thông số kỹ thuật phù hợp.
Tổng lực tác dụng lên băng tải là 14,751N, với momen xoắn trên trục hộp số đạt 0,65 Nm Trọng lượng tổng của băng tải là 43,12 N, trong khi công suất cần thiết để vận hành là 10 W Động cơ hoạt động với vòng quay 520 vòng/phút.
Bảng 3.3: Lựa chọn động cơ bước NEMA 42HB34F103AB h
Thiết kế hệ thống điện
3.4.1 Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ thống điện
Tổng quan về sơ đồ khối của hệ thống gồm:
Nguồn điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống điều khiển, các xy lanh và động cơ Đồng thời, khối bảo vệ đảm nhận chức năng bảo vệ hệ thống khỏi tình trạng ngắn mạch.
Máy tính là công cụ quan trọng trong lập trình và nạp chương trình vào PLC, cho phép người dùng thiết kế và theo dõi hiệu suất hoạt động của từng đoạn mã.
Bảng điều khiển trên tủ điện bao gồm màn hình HMI và các nút nhấn, cho phép người vận hành cài đặt và giám sát thông số ở chế độ tự động (Auto), trong khi chế độ điều khiển thủ công (Manual) được thực hiện qua các nút nhấn.
Bộ điều khiển trung tâm (Controller) nhận lệnh từ các nút nhấn và giao diện người dùng (HMI), sau đó truyền tín hiệu điều khiển đến các thành phần liên quan để điều chỉnh động cơ và van điện từ 5/2, từ đó điều khiển các xy lanh nhằm phân loại sản phẩm theo chiều cao.
Driver động cơ nhận tín hiệu xung từ PLC để cung cấp cho chân cấp xung của động cơ bước, từ đó điều chỉnh độ rộng xung PTO và thay đổi vận tốc chuyển động của động cơ bước.
Bơm khí nén cung cấp khí chính cho hệ thống, truyền trực tiếp qua van điện từ 5/2 Hoạt động của cơ cấu xy lanh ra vào được điều khiển dựa trên tín hiệu từ van điện từ này.
Van điện từ 5/2 nhận tín hiệu điều khiển từ PLC và nguồn khí nén trực tiếp, cho phép điều khiển hoạt động của xy lanh theo chương trình do người vận hành máy thiết lập.
3.4.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển
Khi thiết kế mạch điều khiển với các chức năng mong muốn, việc chú trọng đến an toàn cho bản thân và linh kiện là rất quan trọng Do đó, lựa chọn linh kiện phù hợp là yếu tố then chốt trong quá trình sử dụng.
Dựa theo yêu cầu ban đầu của máy, nhóm đã thống nhất để đưa ra lựa chọn các thiết bị như sau:
STT Vai trò Thiết bị lựa chọn
1 Điều khiển chính PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0
2 Điều khiển phụ Driver Step DM54E Leadshine
3 Điều khiển gián tiếp Relay Omron MY2N DC24
4 Bảo vệ MCCB SEC DZ47-63 C6/1P
5 Giao diện sử dụng Nút nhấn, Màn hình HMI Delta DOP, Scada, Wincc
Bảng 3.4: Lựa chọn thiết bị
Chức năng Máy biến áp Relay trung gian MCCB
Bảng 3.5: Khả năng đảm bảo an toàn điện của thiết bị
3.4.3 Lựa chọn hệ thống điều khiển
3.4.3.1 PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0
Để lựa chọn thiết bị phù hợp, trước tiên cần xác định yêu cầu cần thiết của hệ thống, từ đó tiến hành tính toán để đảm bảo tính khả thi cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.
Ta chọn PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-0XB0 bởi những tính năng sau đây:
- Độ ổn định ở mức cao
- Dễ dàng lắp đặt và sử dụng, ngôn ngữ lập trình đơn giản
- Số lượng ngõ ra và ngõ vào phù hợp với hệ thống cần thiết kế
- Không phải sử dụng thêm Module I/O
- Nhỏ gọn, phù hợp với những hệ thống vừa và nhỏ h
Hình 3.5: Kích thước tiêu chuẩn của PLC S7-1200 1212C
Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 1212C:
Mã sản phẩm 6ES7212-1AE40-0XB0
Bộ nhớ làm việc 25kB
Bộ nhớ lưu giữ 2kB
I/O kiểu số 8 ngõ vào/ 6 ngõ ra
I/O kiểu tương tự 2 ngõ ra
Module mở rộng tín hiệu 2
Bộ đếm tốc độ cao 4 Đơn pha 3 tại 100kHz
Thẻ nhớ Simatic tùy chọn
Thời gian lưu đồng hồ thực 10 ngày
Tốc độ tớnh toỏn 18às/ lệnh Tốc độ thực thi lệnh Boolean 0.1às/ lệnh
Bảng 3.6: Đặc tính kỹ thuật của PLC S7-1200 1212C DC/DC/DC
* Sơ đồ chân điều khiển:
STT Tên biến Chức năng
7 I0.6 Công tắc dừng khẩn cấp Emergency
Bảng 3.7: Chức năng các chân Input của PLC S7-1200 1212C
STT Tên biến Chức năng
Bảng 3.8: Chức năng các chân Output của PLC S7-1200 1212C 3.4.3.2 Động cơ
Hình 3.6: Động cơ bước lưỡng cực NEMA17-42HB34F08AB h
Động cơ bước lai lưỡng cực NEMA17-42HB34F08AB sở hữu moment xoắn cao với góc bước 0,9° (400 xung/vòng) Mỗi pha tiêu thụ 1,33A và đạt moment xoắn 3,5 Nm Động cơ được trang bị bốn dây màu đen, xanh lá cây, đỏ và xanh lam để kết nối cuộn dây với bộ điều khiển.
- Hoạt động trơn tru ổn định
- Hiệu suất tăng tốc tốt
Kiểu động cơ Động cơ bước lưỡng cực
Kích thước 42x42x34mm Điện áp định mức 12VDC
Dòng điện định mức 0.84 A/Pha
Góc bước 0.9 độ ± 5% Điện trở/Pha 5.75 Ohm Độ tự cảm 9.3 mH
Bảng 3.9: Thông số kỹ thuật của động cơ bước h
Driver DM542E của Leadshine là giải pháp hoàn hảo cho động cơ bước Nema 17, đi kèm với cáp RS232 dài 1.2m Với thiết kế đơn giản và dễ cài đặt, sản phẩm này ứng dụng công nghệ tiên tiến từ Leadshine, một trong những công ty hàng đầu trong lĩnh vực DM542E tối ưu hóa bộ truyền động năng lượng cho động cơ bước 2 pha và 4 pha, mang lại moment xoắn tối ưu và giảm thiểu tiếng ồn đến mức thấp nhất.
- Phù hợp và đồng bộ với động cơ Nema 17
- Mạch cầu H lưỡng cực truyền dòng điện ổn định
- Kích thước đơn giản, tiết kiệm không gian hoạt động Đặc tính kỹ thuật Thông số
Nguồn Trực tiếp hoặc gián tiếp Điện áp hoạt động (VDC) 20-50
Tần số tối đa 200kHz Điện áp logic 5 or 24 Đầu vào 3 Đầu ra 1
Bảng 3.10: Thông số kỹ thuật của Stepper driver DM542E h
Hình 3.7: Stepper Driver DM542E Leadshine
- V+ : Cấp nguồn một chiều, điện áp nguồn từ 20 – 50VDC, dòng điện tối đa 4.2A
- A+ A – B+ B – : Đấu nối các chân dây động cơ bước : Đỏ, Xanh lá, Vàng, Xanh dương
- PUL + : Cấp tín hiệu xung PTO điều khiển tốc độ (+5V) cho DM542E
- PUL – : Cấp tín hiệu xung PTO điều khiển tốc độ (-) cho DM542E
- DIR + : Cấp tín hiệu xung điều hướng vị trí (+5V) cho DM542E
- DIR – : Cấp tín hiệu xung điều hướng vị trí (-) cho DM542E
- ENA+ và ENA- : Khi ta cấp tín hiệu cho cặp chân này thì động cơ sẽ không còn lực momen giữ và lực momen quay nữa
- Có thể đấu tín hiệu dương (+) hoặc tín hiệu âm (-) chung
1.91 ON OFF ON 2.37 OF OFF ON
3.31 OFF ON OFF 3.76 ON OFF OFF 4.2 OFF OFF OFF
Bảng 3.11: Cài đặt cường độ dòng điện
Microstep Pulse/Rev SW5 SW6 SW7 SW8
Bảng 3.12: Cài đặt vi bước cho Driver
Dựa vào nguồn cấp và nhu cầu sử dụng, ta chọn được Relay trung gian để sử dụng cho hệ thống là Relay công suất Omron MY2N 24DC h
Hình 3.8: Relay Công suất MY2N 24DC
- Có trang bị rào cản hồ quang để làm gián đoạn hồ quang
- Chịu được điện áp lên đến 2000V
- Làm việc được ở môi trường khắc nghiệt
Dòng điện định mức là 10A với điện áp định mức 24VDC, điện trở tiếp xúc đạt 50mΩ và điện trở cách điện là 100mΩ Thời gian tác động của thiết bị là 25ms, hoạt động hiệu quả trong khoảng nhiệt độ từ 25-40ºC Thiết bị có khả năng chịu chấn động từ 10-55Hz và độ ẩm hoạt động từ 5-85 RH.
Số lần đóng ngắt cơ học 50 triệu lần
Số lần đóng ngắt điện 100 triệu lần Kích thước 28x21.5x36mm
Bảng 3.13: Thông số kỹ thuật của relay trung gian 8 chân
Aptomat là một linh kiện thiết yếu trong hệ thống điện, có chức năng chính là bảo vệ mạch điện khỏi các sự cố như quá tải, sụt áp, ngắn mạch, truyền công suất ngược, rò rỉ điện và chống giật Nó cũng thực hiện chức năng bảo vệ theo từ nhiệt, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Cường độ dòng điện của MCB phải lớn hơn dòng điện định mức, tức là:
Vậy: Nhóm sẽ sử dụng MCCB SEC DZ47-63 C6/1P
- Chống nhiệt chống cháy, độ bền cao
Tên sản phẩm MCCB DZ47 – 63 C6
Dòng điện định mức 10A Điện áp định mức AC230/440V Tần suất định mức 50Hz/60Hz
Công suất tiêu thụ 100W Độ bền Chống cháy và cách điện Dung lượng kết nối Dây dẫn cứng 25mm 2 Công suất ngắn mạch 4kA/6kA
Bảng 3.14: Thông số kỹ thuật của MCCB
Trong hệ thống công nghiệp, việc hiển thị thông số tính toán và dữ liệu là rất quan trọng Nhóm nghiên cứu đã khảo sát thị trường các dòng màn hình từ các hãng như Wecon, LG, và ABB Sau khi phân tích, nhóm đã quyết định chọn màn hình HMI Delta DOP-B07E415 cho đồ án tốt nghiệp.
Hình này được thiết kế nhỏ gọn, dễ tháo lắp, với cảm biến nhạy và đạt chuẩn IP65, chống nước và chống xóc tốt cho môi trường công nghiệp Người sử dụng có thể điều chỉnh và vận hành máy trực tiếp hoặc qua phần mềm WinCC và giao diện Scada để theo dõi dữ liệu hệ thống Ngoài ra, thiết bị còn tích hợp các chuẩn truyền thông như RS232, RS485 và Ethernet, giúp người dùng dễ dàng kết nối với PLC, biến tần và động cơ bước.
Hình 3.10: HMI Delta DOP-B07E415 Đặc tính kỹ thuật Thông số
Màn hình LCD 7(800x600 Pixel) 65536 màu
Chuẩn truyền hỗ trợ RS232, RS422, RS485 Chuẩn truyền tiêu chuẩn RS232, USB và Ethernet
Hỗ trợ Đầu ra âm thanh (tệp MP3, Wav)
Màn hình cảm ứng IP65
Di chuyển Ngang và dọc
Hệ điều hành tương thích Windows XP, Window Vista, Window 7
Bảng 3.15: Đặc tính kỹ thuật của màn hình HMI Delta DOP-B07E415
* Nối dây cho cảm biến:
- Dây màu nâu: đấu vào nguồn dương 5VDC, VCC
- Dây màu xanh dương: đấu vào chân GND và nguồn âm 0V
- Dây màu đen: chân ngõ ra cực NPN phải có trở để lên mức cao từ 0 lên 1
Nhiệt độ -22,5 độ đến 55 độ Điện áp 5vDC và 20mA
Khoảng cách đo được 3-80cm
Chiều dài dây 1m Đường kính 17mm Đầu ra dòng DC/SCR/Rowle 100mA/5v Điện áp tiêu thụ