Sơ lược về hệ thống chiết rót tự động
Hình 2 Hệ thống chiết rót và đóng nắp tự động
- Các thiết bị trong hệ thống :
Vị trí chiết rót, vị trí cấp nắp chai và vị trí xoáy nắp chai là những yếu tố quan trọng trong quy trình sản xuất Cơ cấu chiết rót, cơ cấu cấp nắp và cơ cấu xoáy nắp đảm bảo hiệu quả hoạt động của máy Kẹp giữ cổ chai, cảm biến vị trí và cảm biến lưu lượng giúp kiểm soát chính xác trong quá trình chiết rót Van chiết rót và kẹp cổ chai đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng sản phẩm và hiệu suất sản xuất.
(Y3) : Xylanh (M1) : Động cơ băng tải (M2) : Bơm chiết rót (M3) : Động cơ xoáy nắp (M4) : Động cơ xoáy chỉnh nắp
Yêu cầu thiết kế của hệ thống
- Khởi động hệ thống bằng nút Start, dừng hệ thống bằng nút Stop
Sau khi nhấn nút Start, động cơ băng tải (M1) và động cơ cấp nắp (M4) sẽ hoạt động với tốc độ ổn định Động cơ cấp nắp lần đầu tiên sẽ chạy trong 2.5 phút, và các lần tiếp theo sẽ hoạt động theo chu kỳ bật tắt trong 2 phút để cấp nắp.
Khi chai đạt vị trí S1, cảm biến vị trí (X1) kích hoạt dừng băng tải Đồng thời, bơm (P2) hoạt động và van (Y1) mở ra để cho chất lỏng được rót vào chai Cảm biến lưu lượng (X2) sẽ theo dõi và đo lường lượng chất lỏng trong chai.
- Khi chai đến vị trí (S2) thì đc nắp chai từ cơ cấu cấp nắp
- Khi chai đến vị trí S3, cảm biến vị trí (X3), băng tải dừng, (Y2) kẹp giữ lại cổ chai, xylanh (Y3) hạ động cơ (M3) bắt đầu xoáy nắp chai lại.
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống hoạt động dựa trên chuyển động của băng tải, với các bộ phận thực hiện nhiệm vụ tuần tự từ khâu cấp chai đến chai thành phẩm Chai nhựa được cung cấp bởi cơ cấu cấp chai, sau đó lần lượt đi qua các cơ cấu cấp nước, cấp nắp và xoáy nắp Cuối cùng, chai thành phẩm sẽ được hoàn chỉnh ở cuối băng tải.
- Sau khi chai được rửa sạch chai sẽ được đưa lên băng tải
Lựa chọn các thiết bị trong hệ thống 1.Băng tải
Tổng quan về băng tải
Hình 3 Hệ thống băng tải Các phần tử băng tải:
1: Băng tải 2: Con lăn đỡ 3: Tang chủ động 4: Con lăn tì 5: Tang bị động 6:
Cơ cấu căng băng 7: Hộp giảm tốc 8: Khớp nối 9: Động cơ 10: Bánh căng đai
Băng tải là thiết bị cơ khí chuyên dụng để di chuyển hàng hóa và vật liệu từ vị trí này sang vị trí khác theo một lộ trình nhất định Nó rất hữu ích trong việc vận chuyển các vật liệu nặng hoặc cồng kềnh, giúp tăng tốc độ và hiệu quả trong quá trình xử lý Hệ thống băng tải hỗ trợ vận chuyển nhanh chóng nhiều loại vật liệu khác nhau.
- Ứng dụng công nghệ băng tải vào sản xuất đã giúp tiết kiệm được rất nhiều thời gian, công sức, tiền của cho nhà sản xuất
- Ưu điểm của hệ dẫn động băng tải là:
+ Băng tải cấu tạo đơn giản, bền
+ Có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn
+ Làm việc êm, năng suất cao và tiêu hao năng lượng không lớn
+ Tốc độ trung bình - không cao
+ Độ nghiêng băng tải nhỏ
+ Không vận chuyển được theo hướng đường cong ( cần bố trí thêm động cơ và khung băng để đổi hướng).
Chọn động cơ cho băng tải
- Điện áp ngõ vào: 3 pha
Hình 4 Động cơ băng tải
Động cơ trong hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra momen quay trên đầu trục Momen quay này được truyền qua các bộ truyền để giảm tốc, từ đó kéo băng tải chạy, dẫn động sản phẩm hiệu quả.
Cơ cấu chiết rót
2.1 Tổng quan hệ thống rót
Van chiết rót với dung tích định sẵn giúp hạn chế thất thoát nguyên vật liệu Các linh kiện cố định chai được làm từ Inox không gỉ, đảm bảo tránh ăn mòn và nhiễm bẩn.
Khi được vận chuyển đến ngay đúng vị trí van vòi dung dịch sẽ được bơm một lượng vừa đủ với chai
Hình 5 Hệ thống rót 2.2 Tính toán chọn máy bơm cho hệ thống rót
- Ví dụ: Dây chuyền sản xuất chai nước với dung tích 330ml
Dung tích chai Yêu cầu sản xuất Lưu lượng bơm
V = 330ml n = 8chai/phút Q = 8 x 330 x 60 = 158,4 Lít / giờ
=> Chọn máy bơm có lưu lượng 200lit/h cho hệ thống rót
=> Ta có công thức tính chọn lưu lượng bơm Q = V.n
2.3 Chọn máy bơm và cảm biến lưu lượng:
Hình 6 Bơm thực phẩm a Chọn máy bơm thực phẩm 90W/20L/P INOX – 304
- Lưu lượng: 20l/p b Cảm biến lưu lượng YF-B7
Bảng thông số của cảm biến lưu lượng YF – B7
Loại cảm biến Chất lỏng
Tốc độ dòng chảy min 1 L / phút
Tốc độ dòng chảy max 25 L / phút Điện áp hoạt động 5-18V dc Áp lực nước 1.75MPa
- Tín hiệu xung từ cảm biến:
Hình 7 Tín hiệu xung từ cảm biến
- Ta có công thức xác định tần số xung:
Q: Lưu lượng nước trong 1 phút (L/min)
Hình 8 Cảm biến lưu lượng 2.4 Chọn van điện từ
Van điện từ inox vi sinh 24v, 16mm
Cơ cấu cấp nắp chai
Cơ cấu cấp nắp chai tự động là giải pháp hiệu quả để gắn nắp vào chai một cách tự động, giúp nâng cao năng suất và hiệu suất cho các nhà máy, đồng thời tiết kiệm chi phí lao động.
- Sau khi được sắp xếp theo hướng yêu cầu, chúng được chuyển tiếp vào dây chuyền sản xuất để thực hiện tiếp cho công đoạn lắp hoặc chế tạo
Phần phễu rung có hình dạng vòng xoắn từ đáy lên đầu ra, nơi các sản phẩm sẽ gặp các bẫy để sắp xếp nắp chai theo đúng hướng Bên dưới phễu là mâm rung, nơi lực rung tác động làm nắp chai di chuyển theo đường vòng xoắn trong lòng phễu.
- Động cơ 3 pha cho cơ cấu cấp nắp :
Hình 10 Động cơ cấp nắp
Hình 11 Cơ cấp cấp nắp
Cơ cấu xoáy nắp
4.1 Tổng quan cơ cấu xoáy nắp
- Cơ cấu xoáy nắp bao gồm:
+ 1 Xy lanh để di chuyển nâng lên hạ xuống cơ cấu
+ 1 động cơ dùng để xoáy nắp vào chai
+ Phần chi tiết cơ khí dung để xoáy nắp chai
Hình 12 Cơ cấp xoáy nắp
4.2 Chọn động cơ xoáy nắp
- Động Cơ Giảm Tốc DC 24V
Hình 13 Động cơ xoáy nắp
- Đầu ra động cơ được gắn thêm cơ cấu cơ khí dùng để xoáy nắp chai.
Chọn xilanh và van điều khiển xilanh khí nén
Xy lanh khí nén là thiết bị cơ khí hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng tiềm năng của khí nén thành động năng Sự chênh lệch áp suất giữa khí nén và áp suất khí quyển tạo ra lực đẩy, khiến piston trong xy lanh di chuyển theo hướng mong muốn, từ đó kích hoạt các thiết bị bên ngoài.
Yêu cầu thiết kế xy lanh truyền động cho cơ cấu đóng và vặn nắp chai là đảm bảo động cơ di chuyển xuống vị trí vặn nắp mà không bị lệch hướng Sau khi hoàn thành quá trình vặn nắp, xy lanh sẽ đưa động cơ trở về vị trí ban đầu Đầu xy lanh cần được gắn với tấm gá động cơ để thực hiện chuyển động tịnh tiến lên xuống Do đó, yêu cầu về độ cứng vững của xy lanh rất quan trọng để tránh lệch hướng trong quá trình di chuyển, và loại xy lanh kép TN 16X40-S là sự lựa chọn phù hợp Thông số kỹ thuật của xy lanh kép TN sẽ được cung cấp để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Hình 14 Xy lanh kép TN 16X40-S
- Với mục đích điều khiển xy lanh khí nén, nhóm đã lựa chọn loại van điện từ khí nén bởi những ưu điểm sau:
+ Thời gian đóng mở nhanh, gần như cùng một lúc với đóng ngắt dòng điện
+ Hoạt động chính xác, có độ bền cơ học khá cao và có khả năng chống ăn mòn tốt và đặc biệt là an toàn cho người sử dụng
+ Giá thành tương đối rẻ
+ Được ứng dụng rộng rãi
+ Kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, sửa chữa, thay đổi
+ Vật liệu đa dạng: đồng, inox, nhựa do đó ph hợp với nhiều môi trường khác nhau + Đa dạng điện áp: 220V, 110V, 24V, 12V
Van điện từ là thiết bị điều khiển dòng chảy của chất khí hoặc lỏng, hoạt động dựa trên nguyên lý mở hoặc đóng nhờ lực tác động của cuộn dây điện từ Van này được phân loại thành hai loại chính: van điện từ thường đóng và van điện từ thường mở.
+ Van điện từ 220V/110V/24V/12V + Van điện từ Inox/đồng/nhựa
+ Van điện từ kiểu lắp ráp mặt bích/lắp r n – rắc co
+ Van điện từ khí nén 3/2,4/2,5/2,5/3
Nhóm đã chọn van điện từ khí nén 5/2 với 5 cổng, 2 vị trí và một đầu coil điện, được kích hoạt bằng điện 24V, nhờ vào những ưu điểm như giá thành hợp lý, hoạt động ổn định với ít tiếng ồn và rung, cùng với khả năng chống quá tải khi sử dụng Loại van được sử dụng là AIRTAC 4V210-08.
Hình 15 Van điện từ khí nén Airtac 4V210 – 08
Cảm biến vị trí
Để xác định vị trí và dịch chuyển của sản phẩm, cảm biến quang điện phản xạ gương được sử dụng, với bộ phát và bộ thu ánh sáng tích hợp trong cùng một thiết bị Gương phản xạ, một lăng kính đặc biệt, đi kèm với cảm biến quang, cho phép lắp đặt dễ dàng và tiết kiệm dây dẫn Loại cảm biến này có khả năng phát hiện cả những vật thể trong suốt hoặc mờ, với khoảng cách tối đa lên đến 15m.
- Khi cảm biến hoạt động thì bộ phát ánh sáng sẽ phát ánh sáng đến gương, sẽ có 2 trường hợp:
- Khi không có vật cản: Gương sẽ phản xạ lại bộ thu ánh sáng
Khi có vật cản đi qua, tần số của ánh sáng phản xạ sẽ bị thay đổi hoặc ánh sáng thu được có thể bị mất Trong tình huống này, cảm biến sẽ phát tín hiệu điện dạng PNP hoặc NPN.
Hình 16 Nguyên lý làm việc của cảm biến quang
Cảm biến quang Autonics BM1M-MDT
- Loại phát hiện Loại phản xạ gương
- Khoảng cách phát hiện: 1m (MS-2)
- Đối tượng phỏt hiện Vật liệu đục min ỉ60mm
- Nguồn sáng LED hồng ngoại (940nm)
- Thời gian đáp ứng Max 3ms
- Dòng tiêu thụ Max 4VA
- Điều chỉnh độ nhạy Cố định
- Chế độ hoạt động Dark ON
- Ngõ ra NPN mạch thu hở
- Ánh sáng môi trường Ánh sáng mặt trời: Max 11,000lx,
- Đèn huỳnh quang Max 3,000lx (ánh sáng nhận)
- Nhiệt độ xung quanh-10 đến 60℃, bảo quản -25 đến 70℃
- Chất liệu vỏ Acrylonitrile butadiene styrene, phần phát hiện Acrylic
- Giá đỡ SUS304, bu-lông, đai ốc: steel chromium molybdenum
- Phụ kiện gương phản xạ (MS-2)
Hình 17 Cảm biến quang Autonics BM1M-MDT
Nút nhấn
Nút ấn, hay còn gọi là nút điều khiển, là một thiết bị điện được điều khiển bằng tay, có chức năng điều khiển từ xa các khí cụ điện như công tắc, rơ le và thiết bị điện khác sử dụng điện từ hoặc điện xoay chiều.
Một chiều hạ áp được sử dụng để báo hiệu và chuyển đổi các mạch điện điều khiển, cũng như tín hiệu liên động bảo vệ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự an toàn và hiệu quả trong hệ thống điện.
Hình 18 Nút nhấn 1- Núm nút ấn
3- Tiếp điểm thường đóng NC
4- Tiếp điểm động (kiểu cầu)
5- Tiếp điểm thường mở NO
Khi ta nhấn lên núm 1, thông qua trục 7 sẽ thực hiện mở tiếp điểm thường đóng và đóng tiếp điểm thường mở
Khi nhả nút nhấn, cơ cấu phần động, bao gồm núm điều khiển, trục dẫn hướng và tiếp điểm động, sẽ trở lại trạng thái ban đầu nhờ vào tác động của lò xo 2, đẩy cơ cấu trục 7 lên trên.
Hình 19 Nút nhấn đơn 220VAC
Chọn loại nút nhấn đơn sử dụng mức điện áp 220 VAC.
Rơ le trung gian
Rơ le trung gian là thiết bị điện tử nhỏ gọn, có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại Chúng thường được sử dụng trong các bảng mạch điện Trong sơ đồ điều khiển, rơ le trung gian đóng vai trò quan trọng, nằm giữa các thiết bị điều khiển công suất nhỏ và thiết bị công suất lớn.
- Rơ le trung gian có nhiều loại Hiện nay, chúng được phân loại như sau:
+ Theo công suất điện gồm: Role trung gian 5V, 12V, 24VDC
+ Theo cấu tạo chân cắm: Role trung gian 5 chân, 8 chân và 14 chân
Đầu ra của PLC được kết nối với cuộn hút của rơ le trung gian, trong khi các thiết bị cần điều khiển chỉ tương tác với tiếp điểm của rơ le Nguyên lý hoạt động này cho phép PLC điều khiển các thiết bị một cách hiệu quả thông qua rơ le trung gian.
Khi điện áp định mức được cấp vào hai đầu cuộn dây của Rơ le trung gian, lực điện từ tạo ra sẽ hút mạch từ kín lại, khiến hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này Tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra, trong khi tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại Khi nguồn điện ngừng cấp, mạch từ sẽ hở, và hệ thống tiếp điểm sẽ trở về trạng thái ban đầu Nguyên lý hoạt động này được lặp lại liên tục.
Chọn Rơ-le MY2N – 24VDC 8 chân dẹt OMRON
Hình 20 Rơ-le MY2N – 24VDC 8 chân dẹt OMRON.
Bộ chuyển đổi nguồn AC/DC
- Khái niệm: Bộ đổi nguồn AC/DC là mạch điện biến đổi đầu vào dòng điện xoay chiều (AC) thành đầu ra dòng điện một chiều (DC) ổn định
- Ngăn không cho bất kỳ nguồn AC nào gây nhiễu đầu ra nguồn cung cấp DC
- Giữ điện áp đầu ra ở mức không đổi Điện áp cuộn hút 24VDC
Hình 21 Bộ chuyển nguồn AC/DC
=> Cung cấp điện áp cho, động cơ 1 chiều, rơ le, cảm biến, van.
Chọn Aptomat
- MCB là thiết bị điện cơ đóng ngắt các mạch điện, là thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch
- Ưu điểm : Khả năng làm việc đáng tin cậy, hiệu quả vận hành cao, độ bền cao, thiết kế đẹp, nhỏ gọn.
Số cực Dòng điện định mức Dòng cắt Mã hàng
Chọn Contactor và role nhiệt
Contactor là thiết bị điện hạ áp, có chức năng đóng cắt mạch điện động lực một cách thường xuyên Nó điều khiển các thiết bị như động cơ, tụ bù và hệ thống chiếu sáng thông qua nút nhấn, chế độ tự động hoặc điều khiển từ xa.
Bộ điều khiển đóng cắt từ xa có kích thước nhỏ gọn và được thiết kế với vỏ ngăn hồ quang, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng trong hệ thống điện Thời gian đóng cắt nhanh chóng, cùng với độ bền cao và hoạt động ổn định, là những ưu điểm nổi bật của sản phẩm này.
Role nhiệt là thiết bị điện có chức năng ngắt mạch khi dòng điện quá tải Khi nhiệt độ tăng cao, thanh kim loại trong role sẽ giản nở và uốn cong, tạo ra mạch hở, giúp bảo vệ an toàn cho hệ thống điện.
Tiếp điểm Điện áp điều khiển
Bộ điều khiển PLC
12.1 Tổng quan các dòng PLC
PLC Siemens cung cấp nhiều dòng sản phẩm đa dạng, đáp ứng hiệu quả nhu cầu của các nhà máy Để khắc phục những hạn chế của bộ điều khiển sử dụng dây nối như bộ điều khiển bằng rờ-le, tập đoàn Siemens đã phát triển bộ PLC Siemens nhằm đáp ứng các yêu cầu hiện đại trong tự động hóa.
Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học
Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp
Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp
Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Module mở rộng
Hình 24 PLC Simens PLC Siemens
Các dòng PLC phổ biến thuộc Siemens:
PLC Siemens S7 – 400 được thiết kế cho các giải pháp tích hợp hệ thống trong các nhà máy sản xuất và tự động hoá
PLC Siemens S7 – 300 – Hệ thống mô đun PLC nhỏ cho dải đặc tính làm việc nhỏ đến trung bình
PLC Siemens S7 – 1200 – Bộ điều khiển gọn nhẹ có dải hiệu suất từ thấp đến trung bình
PLC Siemens S7 – 1500 với nhiều tính năng cải tiến cho sự tối ưu hóa hoạt động, dễ dàng sử dụng trong hoạt động
PLC Schneider nổi bật với sản phẩm PLC Modicon, nổi tiếng vì thiết kế nhỏ gọn và dễ sử dụng Bộ điều khiển này mang lại hiệu suất vượt trội và tính linh hoạt cao, thuận tiện cho việc lập trình và cài đặt.
Kết nối điều khiển từ xa dễ dàng và bảo trì một cách nhanh chóng
Ngôn ngữ lập trình rất dễ học, lập trình một cách dễ dàng
Hệ thống kiểm soát đứng có kích thước nhỏ gọn, tối ưu hóa cho việc treo tường và đặt trên sàn Nó phù hợp với các dòng máy tự động và hỗ trợ chuyển đổi vòng đời máy, mang lại nhiều tiện ích thuận lợi.
Bộ lập trình PLC Modicon không tích hợp I/O, nhưng cung cấp các chức năng an toàn, bao gồm điều khiển khởi động động cơ và khả năng mở rộng hệ thống từ xa.
Sức mạnh xử lý và kích thước bộ nhớ là lý tưởng cho mục tiêu các ứng dụng hiệu suất cao
Phần mềm lập trình của SoMachine rất mạnh mẽ và trực quan, giúp bạn nhanh chóng tạo ứng dụng mà không tốn nhiều thao tác
Đồng bộ hóa giữa các máy từ xa; trao đổi dữ liệu trực tiếp giữa bộ điều khiển
Bảo trì từ xa; truy cập vào bộ điều khiển thông qua lập trình SoMachine phần mềm
Hình 25 PLC Modicon Schneider Các dòng PLC phổ biến thuộc Schneider:
PLC Modicon M2xx mang lại hiệu suất vượt trội, phù hợp với nhiều yêu cầu trong ngành chế tạo máy Thiết kế dạng Book với kiểu mô-đun nhỏ gọn giúp Modicon M2xx tối ưu hóa không gian lắp đặt hiệu quả.
PLC Modicon M580 ePAC là bộ điều khiển tự động hóa lập trình Ethernet tiên tiến, giúp nâng cao năng suất và hiệu suất cho doanh nghiệp, đồng thời chuẩn bị cho tương lai công nghệ.
PLC Mondicon M340 cho quy trình công nghiệp và cơ sở hạ tầng
PLC Modicon Quantum là PLC lớn cho các ứng dụng quy trình, khả năng sẵn sàng và giải pháp an toàn cao
PLC Modicon Preminum là PLC lớn, phù hợp với các ứng dụng điều khiển rời rạc c PLC Mitsubishi
PLC FX3G là phiên bản cải tiến từ dòng FX1N, kế thừa đầy đủ tính năng của dòng PLC FX, đồng thời tích hợp những tiến bộ vượt bậc của thế hệ FX3 Sản phẩm này hướng đến đổi mới công nghệ, mang lại sự ổn định và tính linh hoạt cao cho người sử dụng.
Dòng FX3G PLC sở hữu bộ nhớ trong lên tới 32Kb và có khả năng xử lý một lệnh logic trong thời gian chỉ 0.21 ms Ngoài ra, thiết bị còn hỗ trợ xử lý trên số thực và các ngắt, mang lại hiệu suất cao cho các ứng dụng tự động hóa.
Lập trình trên FX3G trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết nhờ vào khả năng thực thi đồng thời qua hai cổng truyền thông tốc độ cao RS422 và USB Dòng FX3G còn được trang bị ngõ ra kiểu transistor, cho phép phát xung độc lập trên ba ngõ ra với tần số lên đến 100 kHz, cùng với nhiều tập lệnh điều khiển vị trí được nhà sản xuất tích hợp và cải tiến.
Số I/O của FX3G rất linh hoạt, với các tùy chọn 14, 24, 40 và 60 I/O Hệ thống này cũng hỗ trợ kết nối mở rộng qua 2 bus bên trái và bên phải, cho phép tích hợp thêm các khối chức năng đặc biệt như analog và truyền thông mạng, nhằm tối ưu hóa hiệu suất làm việc.
Dòng sản phẩm PLC FX3U, thế hệ thứ ba trong dòng họ FX-PLC, là một PLC nhỏ gọn và thành công từ Mitsubishi Electric.
Sản phẩm này được thiết kế đặc biệt cho thị trường quốc tế, nổi bật với hệ thống "adapter bus" giúp mở rộng các tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng Khả năng mở rộng của hệ thống mới này có thể đạt tối đa 10 khối, mang lại sự linh hoạt và tiện ích cho người sử dụng.
Dòng PLC mới này sở hữu tốc độ xử lý mạnh mẽ với thời gian chỉ 0.065 giây cho một lệnh đơn logic, cùng với 209 tập lệnh tích hợp sẵn và được cải tiến liên tục cho việc điều khiển vị trí Nó còn cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Ethernet và cổng lập trình RS-422 mini DIN, nâng cao khả năng kết nối tối đa nhờ tính năng mạng mở rộng.
384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng
Series MELSEC iQ-F của Mitsubishi (FX 5U) được thiết kế với người dùng làm trung tâm, mang lại tính năng điều khiển vượt trội và khả năng định vị tốt hơn, phát triển dựa trên nền tảng của Series MELSEC-F.
Module CPU của MELSEC iQ-F tích hợp nhiều chức năng nổi bật, bao gồm 8 kênh xung đầu vào tốc độ cao và ngõ ra xung tốc độ cao cho 4 trục Ngoài ra, module còn có ngõ vào ra analog, cổng RS485, cổng Ethernet và khe cắm thẻ SD, mang lại sự linh hoạt và hiệu suất cao cho các ứng dụng tự động hóa.
Truyền thông RS232
- RS232 là một chuẩn truyền thông được phát triển bởi “Electronic Industry Association” và “Telecommunications Industry Association” (EIA/TIA)
- Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
- Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện
- Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp
- Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +-12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm – 7000 ôm
- Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V đến 12V
- Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn hơn)
- Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
- Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm
- Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m
- Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng : 9600, 19200, 28800, 38400…
Chức năng của các chân RS232 :
1 Phát tín hiệu mang dữ liệu
2 Nhận dữ liệu Từ DCE
3 Truyền dữ liệu Đến DCE
4 Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu Đến DCE
6 Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu
7 Yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu Đến DCE
8 Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường này lên mức kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu
9 Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung chuông
Hình 31 Các chân của RS232
Chọn màn hình HMI
14.1 Màn hình cảm ứng HMI MITSUBISHI GOT1000 GT12 SERIES
HMI, viết tắt của Human-Machine Interface, là thiết bị giúp giao tiếp giữa người vận hành và máy móc Đơn giản hơn, bất kỳ hình thức nào cho phép con người tương tác với máy móc thông qua màn hình giao diện đều được gọi là HMI.
Màn hình cảm ứng HMI MITSUBISHI GOT1000 là sản phẩm mới, cải tiến với chất lượng cao, mang lại hiệu suất và đồ họa ấn tượng Dòng sản phẩm này được chia thành hai loại: cơ bản và nâng cao Mẫu cơ bản cung cấp danh sách tính năng cho hệ thống riêng, trong khi mẫu nâng cao có tính năng đổi mới, linh hoạt và khả năng kết nối mạng tốt hơn, đáp ứng nhu cầu cho các hệ thống phức tạp HMI GOT1000 cung cấp nhiều lựa chọn màn hình, bao gồm TFT và STN, với kích thước từ 5.7” đến 15”.
Màn hình cảm ứng HMI MITSUBISHI GOT1000 GT12 SERIES là giao diện người-máy tiêu chuẩn thế hệ mới của Mitsubishi Electric, được thiết kế dựa trên nhu cầu của người sử dụng Sản phẩm này tích hợp công nghệ tiên tiến và kế thừa từ các dòng sản phẩm trước, mang lại độ tin cậy cao và giúp công việc lập trình cũng như vận hành máy trở nên dễ dàng hơn.
- Tính năng chính của sản phẩmMÀN HÌNH CẢM ỨNG HMI MITSUBISHI GOT1000 GT12 SERIES
- Là loại màn hình cảm ứng với nhiều kích thước khác nhau từ 8,4" cho đến 10.4" và hỗ trợ nhiều màu, có thể lên tới 256 màu
- Sử dụng cho tất cả các loại MELSEC PLC và các loại PLC khác
- Cho phép gõ chữ Unicode
- Hỗ trợ cổng USB và thẻ nhớ
- Khả năng liên kết mạng: Ethernet, CC-Link, MELSECNET/10
- Cổng giao tiếp: RS232, RS422, RS485, USB
14.2 Màn hình cảm ứng HMI MITSUBISHI GOT1000 GT12 SERIES mẫu GT1265-VNBA
- Cổng giao tiếp: RS-232, RS-422/485, USB
- Hỗ trợ kết nối với thẻ nhớ: CF card
- Kích thước cắt trên Panel [mm]: 289 x 200
Chương III: Thiết kế hệ thống điều khiển
1 Cấu trúc chung của hệ thống
Sơ đồ khối chức năng
Thiết kế hệ thống điều khiển 1.Cấu trúc chung của hệ thống
Xây dựng chương trình điều khiển
Hình 34 Lưu đồ thuật toán
Nhấn nút start động cơ băng tải M1 và động cơ M4 bắt đầu chạy với tốc độ ổn định
Sau khi nhấn nút Start, động cơ M4 hoạt động trong 150 giây để cung cấp 20 nắp chai vào máng Sau đó, động cơ dừng trong 120 giây, trong khoảng thời gian này, 16 chai sẽ được cấp nắp Cuối cùng, động cơ M4 sẽ tiếp tục hoạt động trong 120 giây nữa để cung cấp thêm 16 nắp chai vào máng.
Chai được băng tải di chuyển tới vị trí cảm biến X1 thì động cơ băng tải M1 dừng -
> bơm M2 bật lên -> mở van Y1 để rót dung dịch vào chai
- Nếu sau khi động cơ M1 bật 9s trở lên mà chưa có chai tới vị trí cảm biến X1 thì bơm M2 tắt
Nếu động cơ M1 hoạt động trên 60 giây mà chai vẫn chưa đến vị trí cảm biến X1, hệ thống sẽ báo lỗi và yêu cầu dừng toàn bộ để kiểm tra.
- Van Y1 mở quá 6.6s thì báo lỗi chương trình
Khi cảm biến lưu lượng X2 báo chai đầy thì van Y1 đóng chiết rót -> động cơ băng tải M1 chạy để di chuyển chai tới vị trí cảm biến X3
- Nếu cảm biến lưu lượng X2 báo chai chưa đầy thì sẽ quay lại kiểm tra bơm M2 đã bật chưa ? => van rót đã mở chưa ?
- Nếu cảm biến vị trí X3 không phát hiện chai -> quay lại kiểm tra băng tải đã chạy hay chưa ?
- Nếu sau khi băng tải M1 chạy lại quá 100s mà chai chưa tới cảm biến X3 thì hệ thống báo lỗi => Dừng toàn bộ hệ thống để kiểm tra
Khi chai đến vị trí cảm biến X3, động cơ băng tải sẽ dừng lại Sau đó, xy lanh Y2 sẽ đẩy vào kẹp cổ chai để giữ chặt chai Tiếp theo, xy lanh Y3 sẽ hạ xuống, và động cơ xoáy nắp M3 sẽ hoạt động trong 2 giây Cuối cùng, xy lanh Y2 mở kẹp, cho phép động cơ băng tải M1 tiếp tục chạy và đưa chai thành phẩm ra ngoài.
M1 TG_DCM4 Biến trung gian cảm biến S1
M2 TG_CBVTS1 Biến trung gian Cảm biến lưu lượng
M3 TG_CBLL Biến trung gian cảm biến S3
M4 TG_CBVTS3 Biến trung gian Báo đầy chai
M5 TG_DCM1 Biến trung gian điều khiển đông cơ 1
M6 TG_Đầy dd Biến trung gian điều khiển đông cơ 2
M7 TG_BơmM2 Biến trung gian điều khiển đông cơ 3
M8 TG_VanY1 Biến trung gian điều khiển đông cơ 4
M9 TG_VanY1 Biến trung gian điều khiển vanY1
M10 TG_XLX2 Biến trung gian điều khiển xilanhX2
M11 TG_XLY3 Biến trung gian điều khiển xilanhY3
X002 CBVT S1 INPUT cảm biến vị trí S1
X003 CBVT S3 INPUT cảm biến vị trí S1
X004 CBLL INPUT cảm biến lưu lượng
Y000 DC M1 OUTPUT động cơ băng tải
Y002 DC_M3 OUTPUT động cơ xoáy nắp
Y003 DC_M4 OUTPUT động cơ cấp nắp
Y005 XL Y2 OUTPUT xy lanh kẹp cổ chai
Y006 XL Y3 OUTPUT xy lanh nâng hạ DC
D22 Time bơm đầy Ô nhớ thời gian bơm đầy
D32 Time bơm Ô nhớ thời gian bơm
T4 Error bơm đầy Thời gian báo lỗi bơm
T6 Time 2s close nắp Thời gian đóng nắp
T3 Error CBVTS1 Thời gian báo lỗi cảm biến vị trí S1
T5 Error CBVTS3 Thời gian báo lỗi cảm biến vị trí S3
T7 Error Van Y1 Thời gian báo lỗi van rót Y1
Phần mềm lập trình PLC GX WORKS 2:
Hình 35 Giao diện phần mềm GX Works 2
Các vùng nhớ sử dụng trong chương trình :
- Các vùng nhớ dữ liệu : D1, D12, D18…
Các tập lệnh sử dụng trong chương trình :
- Lệnh LD : Tiếp điểm thường mở NO
- Lệnh LDI : Tiếp điểm thường đóng NC
Lệnh LDP là lệnh giúp phát hiện tín hiệu cạnh lên, khi có sự chuyển trạng thái từ OFF sang ON Khi các tiếp điểm nhận tín hiệu này, chúng sẽ phát ra tín hiệu ON trong một chu kỳ quét của PLC.
Lệnh LDF trong PLC được sử dụng để tiếp điểm cạnh xuống, cho phép phát hiện sự thay đổi giá trị của bit từ ON sang OFF Khi điều này xảy ra, các tiếp điểm sẽ phát hiện xung sườn xuống và phát tín hiệu ON trong một chu kỳ quét của PLC.
Lệnh Timer trong lập trình điều khiển được sử dụng với cú pháp OUT TxD, trong đó Tx là tên của timer và D là hệ số thời gian hoặc thanh ghi thời gian nạp cho timer Khi timer đếm đến giá trị cài đặt, nó sẽ phát ra tín hiệu ON.
Lệnh Counter trong lập trình sử dụng câu lệnh OUT CxD, trong đó Cx là tên của bộ đếm và D là số đếm hoặc thanh ghi chứa giá trị Bộ đếm này sẽ ghi nhận số lần thay đổi trạng thái ON và OFF, đồng thời phát tín hiệu ON khi đạt được giá trị đặt trước.
Lệnh SET Bit(D) là một câu lệnh quan trọng trong lập trình, cho phép thiết lập giá trị của bit hoặc thanh ghi dữ liệu lên 1 Giá trị này sẽ chỉ trở về 0 khi được reset, và ngay cả khi ngõ vào chuyển về OFF, giá trị vẫn được duy trì.
Lệnh RESET, hay còn gọi là câu lệnh RST Bit (D), có chức năng đưa giá trị của bit hoặc thanh ghi dữ liệu về 0 Giá trị này sẽ được duy trì ngay cả khi mất tín hiệu ngõ vào và chỉ được kích hoạt khi thực hiện lệnh set.
- Lệnh DADD : Phép cộng 2 giá trị của 2 bit hoặc thanh ghi dữ liệu, hằng số và được lưu vào một thanh ghi 32bit khác.
- Lệnh DDIV : Phép chia 2 giá trị của 2 bit hoặc thanh ghi dữ liệu, hằng số và được lưu vào một thanh ghi 32bit khác.
- Lệnh DDMUL : Phép nhân 2 giá trị của 2 bit hoặc thanh ghi dữ liệu, hằng số và được lưu vào một thanh ghi 64bit khác
- Lệnh SPD : Đếm xung tốc độ cao, lệnh này đếm xung vào trong một khoảng thời gian xác định như một ngắt ngõ vào
- Lệnh so sánh LD >= : So sánh 2 giá trị của 2 bit hoặc các thanh ghi dữ liệu, khi đạt được điều kiện thì sẽ xuất ra tín hiệu ON lên
Chương trình điều khiển hệ thống :
- Nhấn X0 ( start ) -> M0 ( biến trung gian ) ON -> dùng tiếp điểm NO ( thường mở ) để duy trì cho X0
- Các error T3, T7, T5 là các tiếp điểm NC ( thường đóng ) khi có lỗi -> M0 OFF
- Khi M0 ON -> M1 ( trung gian động cơ cấp nắp M4 ) ON, đồng thời T0 đếm đủ 150s -> T0 ON ( đang NC -> NO ) -> M1 OFF ( tắt động cơ cấp nắp M4 )
- Khi T0 ON -> T1 đếm đủ 120s -> T1 ON ( đang NO -> NC ) -> M1 ON
- Khi T1 ON -> T2 đếm đủ 120s -> T2 ON ( đang NC -> NO ) -> M1 OFF và dùng tiếp điểm NC của T2 để reset cho T1 Khi đó M1 sẽ ON 120s và OFF 120s
- Khi X2 ( cảm biến vị trí S1 ) ON -> M2 ( trung gian vị trí cảm biến S1 ) ON
- Khi X4 ( cảm biến lưu lượng ) ON -> M3 ( trung gian cảm biến lưu lượng ) ON
Khi bật M0, chúng ta thực hiện lệnh đọc xung tốc độ cao SPD cho cảm biến lưu lượng X4 trong khoảng thời gian 0.1 giây (K100) và lưu trữ kết quả vào thanh ghi dữ liệu D1 Dữ liệu thu được sẽ có đơn vị là xung/0.1 giây.
- Tiếp theo ta nhân ( DMUL ) với 10 ( K10 ) để cho ra dữ liệu có đơn vị là xung/s và được lưu vào D12
Công thức tính xung của cảm biến lưu lượng được xác định là F = 11*Q Để chuyển đổi dữ liệu sang đơn vị lít trên phút (l/p), chúng ta thực hiện phép chia giá trị trong ô D12 cho 11 (K11) và lưu kết quả vào ô D15.
- Để đổi đơn vị sang ml/p thì ta thực hiện phép nhân D15 với 1000 ( K1000 ) và được lưu vào D18
- Tiếp theo để đổi đơn vị sang ml/s thì ta thực hiện phép chia D18 với 60 ( K60 ) và được lưu vào D20
- Để xác định được thời gian bơm đầy thì ta thực hiện phép chia 330 ( K330 – 330ml ) cho D20 và được lưu vào D22 ( thời gian bơm đầy )
- Khi X3 ( cảm biến vị trí S3 ) ON -> M4 ( trung gian cảm biến vị trí S3 ) ON
Khi xảy ra lỗi M2, sử dụng tiếp điểm NC (thường đóng) M2 để dừng hệ thống Nếu T3 đếm đủ 60 giây (K600) và M0 OFF, điều này có nghĩa là động cơ băng tải đã chạy 60 giây mà cảm biến vị trí S1 gặp lỗi Đồng thời, T4 cũng sẽ đếm đủ 9 giây (K90) và M7 OFF, dẫn đến việc tắt bơm M2.
Sử dụng tiếp điểm NC M4 (trung gian cảm biến vị trí S3) khi xảy ra lỗi M4 Nếu T5 đếm đủ 100 giây (K1000) và M0 0FF, điều này có nghĩa là khi băng tải chạy quá 100 giây mà chai chưa tới cảm biến vị trí S3, hệ thống sẽ tự động dừng lại.
Động cơ M1 được kích hoạt để bật băng tải khi có xung cạnh lên từ M0, trong khi M5 hoạt động như trung gian cho M1 Đồng thời, khi nhận được xung cạnh lên từ M6 (thời gian bơm đầy) và T6 (thời gian đóng nắp 2 giây), xy lanh kẹp cổ chai hoạt động, trong khi động cơ xoáy nắp vẫn ở trạng thái OFF.
Để thực hiện việc reset động cơ M1 (tắt động cơ băng tải), cần có xung cạnh lên từ M2 (cảm biến vị trí S1) và M4 (cảm biến vị trí S3) đồng thời với xung cạnh xuống từ M0.
- Khi có tín hiệu xung cạnh lên của M2 ( trung gian cảm biến vị trí S1 ) thì sẽ set M7 ( trung gian Bơm M2 ) và M8 ( trung gian van Y1 )
- Khi van mở quá 6,6s thì error van Y1 ta dùng tiếp điểm N0 của M8 ( trung gian van Y1 )