CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Băng tải
1.1 Giới thiệu chung về băng tải
Băng tải là thiết bị quan trọng trong việc vận chuyển vật liệu đơn giản và rời rạc theo phương ngang và nghiêng Chúng được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất để vận chuyển các cơ cấu nhẹ Trong ngành luyện kim, băng tải giúp di chuyển quặng và than đá, trong khi ở các trạm điện, chúng được dùng để vận chuyển nhiên liệu và xỉ lò.
Trong các kho bãi, việc vận chuyển hàng hóa như bưu kiện, vật liệu hạt và các sản phẩm khác là rất quan trọng Đặc biệt trong ngành công nghiệp nhẹ, thực phẩm và hóa chất, việc di chuyển sản phẩm hoàn thiện và chưa hoàn thiện giữa các công đoạn và phân xưởng giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Ngoài ra, hệ thống này cũng hỗ trợ trong việc loại bỏ các sản phẩm lỗi không còn sử dụng được.
1.2 Ưu điểm của băng tải
- Cấu tạo đơn giản, bền, có thể vận chuyển rời, đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiên hoặc kết hợp giữa nằm ngang và nằm ngiên
Vốn đầu tư thấp, dễ tự động hóa và vận hành, bảo trì đơn giản, máy móc hoạt động tin cậy, năng suất cao và tiết kiệm năng lượng hơn so với các loại máy vận chuyển khác.
1.3 Cấu tạo của băng tải
Hình 1.1 Cấu tạo của băng tải Băng tải gồm có các bộ phận sau :
- Khung băng tải: có kết cấu vật liệu nhẹ và linh hoạt trong lắp ráp Thông thường được làm bằng thép sơn tĩnh điện, inox hoặc nhôm định hình.
- Dây băng tải: thường sử dụng dây PVC hoặc PU
- Đông cơ băng tải: dùng để giảm tốc và điều khiển tốc độ của băng tải
- Cơ cấu truyền động : Rulo chủ động kéo, cơ cấu chống lệch băng, con lăn đỡ dây.
- Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các máy dùng trên băng tải.
1.4 Các loại băng tải công nghiệp
Một số loại băng tải công nghiệp được sử dụng phổ biến hiện nay có thể kể đến là :
Băng tải xích là giải pháp lý tưởng cho môi trường khắc nghiệt, thường được sử dụng để vận chuyển các mặt hàng không phù hợp với băng tải con lăn Loại băng tải này phổ biến trong các ngành công nghiệp, thương mại, nhà kho, nhà máy ô tô và trung tâm phân phối.
Hình 1.2 Băng tải xích Ứng dụng :
Dử dụng rộng rãi ở trong các khâu hoàn tất kim loại hoặc ngành công nghiệp phân phối, ô tô,…
Các vật liệu nặng như gạch, đá, xi măng,…
Các dây chuyền sản xuất thiết bị điện tử: tivi, tủ lạnh, máy lạnh,….
Các ngành thực phẩm: nước uống đóng chai, nước ngọt, nông sản như điều, cà phê,…
- Băng tải con lăn : Sử dụng chủ yếu cho công nghiệp thực phẩm, có nhiệm vụ vận chuyển các sản phẩm, giá đỡ thùng hàng.
Loại băng tải này được chia làm 3 loại khác nhau bao gồm: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn inox, băng tải con lăn thép.
Băng tải con lăn nhựa là giải pháp lý tưởng để vận chuyển hàng trọng lượng nhẹ, hoạt động hiệu quả nhờ vào trọng lực hoặc điện năng Thiết bị này thích hợp sử dụng trong môi trường ẩm ướt hoặc có tính ăn mòn cao Được chế tạo từ nhựa PVC với độ cứng và khả năng chịu va đập tốt, băng tải con lăn nhựa còn có hệ số ma sát cực thấp, giúp dễ dàng vệ sinh sau khi sử dụng.
Hình 1.4 Băng tải con lăn inox
Băng tải con lăn inox được thiết kế với khung bằng thanh nhôm định hình hoặc thép, kết hợp với các con lăn inox Hệ thống hoạt động có thể sử dụng điện hoặc truyền động cơ thông qua bộ phận truyền xích động.
Hệ thống điều khiển biến tần giúp điều chỉnh tốc độ băng tải một cách ổn định Băng tải công nghiệp con lăn inox, với khả năng chống rỉ sét, được ưa chuộng trong các ngành thực phẩm, nông sản, thủy sản và chế biến thức ăn.
Hình 1.5 Băng tải con lăn thép Băng tải con lăn thép được cấu tạo từ khung và các con lăn ghép lại với nhau.
Khung được làm bằng inox hoặc nhôm định hình, thép mạ kẽm với độ bền cao cũng như khả năng chống chịu vượt trội.
Bề mặt con lăn được làm từ thép mạ kẽm, được gia công tỉ mỉ theo đúng kỹ thuật.
Băng tải con lăn thép nổi bật với khả năng chịu lực và tải trọng tốt, đồng thời chống bám bụi và ăn mòn hiệu quả Sản phẩm này dễ dàng vận hành, linh hoạt và đảm bảo độ tin cậy cao trong quá trình sử dụng.
Hình 1.6 Băng tải cao su
Băng tải cao su đóng vai trò quan trọng trong hệ thống truyền tải, được sử dụng để vận chuyển vật liệu tại các nhà máy, xí nghiệp, và công ty sản xuất gạch, ngói, xi măng Nó cũng được áp dụng tại các điểm khai thác cát, sỏi, trong ngành sản xuất thép, nhà máy nhiệt điện, và đặc biệt là trong ngành khai thác than và khoáng sản.
Hai loại băng tải cao su được sử dụng phổ biến nhất là:
Băng tải cao su bố vải
Băng tải cao su chịu nhiệt
Băng tải rung được coi là thiết bị mạnh mẽ, hoạt động hiệu quả trong những môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, bụi bẩn hoặc môi trường ăn mòn.
Băng tải công nghiệp với thiết kế bề mặt rắn là thiết bị lý tưởng cho các ứng dụng thực phẩm cấp, yêu cầu cao về vệ sinh và bảo trì thấp Loại băng tải này cũng rất phù hợp với môi trường khắc nghiệt, bao gồm các điều kiện rất nóng, dơ bẩn hoặc ăn mòn.
Băng tải rung là hệ thống băng tải khép kín được chế tạo từ vải và cao su, đi kèm với xe dỡ liệu di động Hệ thống này sử dụng các trục căng và trục dẫn động có đường kính từ 400 đến 500 mm hoặc lớn hơn, kết hợp với các cơ cấu căng hoặc vít để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Nhánh trên băng tải được đặt trên các trục lăn tự do, giúp tăng cường tính linh hoạt trong quá trình vận chuyển Các trục lăn này có thể được lắp đặt trên bề mặt ngang cho băng tải thông thường hoặc dưới một góc nghiêng nhờ các con lăn, phù hợp với thiết kế băng tải máng.
Băng tải công nghiệp đứng là giải pháp vận chuyển hàng hóa theo phương thẳng đứng, giúp đưa các vật liệu lên cao hoặc xuống thấp trong không gian hạn chế Phương thức này tối ưu hóa quy trình vận chuyển, mang lại hiệu quả cao và tiết kiệm thời gian giữa các tầng.
Băng tải đứng có hình dạng như thang máy Chuyển hàng hóa bằng thùng, can, chai, hộp, khay, mâm….lên cao thì ta phải dùng loại băng tải đứng
Hình 1.9 Băng tải xoắn ốc
Băng tải công nghiệp xoắn ốc là thiết bị lý tưởng để vận chuyển vật liệu trong dòng chảy liên tục, đặc biệt trong các ngành thực phẩm, bao bì và dược phẩm Thiết bị này đáp ứng nhu cầu sản xuất cao, giúp tối ưu hóa quy trình vận chuyển và nâng cao hiệu quả công việc.
Hình 1.10 Băng tải nâng hạ Ngoài ra còn có thể kể tới một số loại băng tải phổ biến như:
Giới thiệu băng tải sử dụng trong mô hình
Hình 1.11 Băng tải sử dụng trong mô hình
Băng tải là thiết bị quan trọng trong hệ thống vận chuyển sản phẩm, và trong mô hình này, loại băng tải dây đai được chọn để mô phỏng cho hệ thống dây chuyền trong nhà máy Lý do lựa chọn này bao gồm khả năng vận chuyển hiệu quả, độ bền cao và tính linh hoạt trong việc xử lý các loại sản phẩm khác nhau.
- Tải trọng không quá lớn
- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp
- Dễ dàng thiết kế chế tạo
- Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải
Mặc dù băng tải này có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số nhược điểm như độ chính xác trong vận chuyển không cao và sự hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố, bao gồm ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến con lăn và sự giảm dần độ ma sát của dây đai theo thời gian.
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2 Phân tích sơ đồ khối
+ Nguồn ngõ vào là 220VAC
+ Có 6 ngõ ra gồm 3 chân COM(0V) và 3 chân V+(+24VDC)
- Sử dụng hai nút nhấn thả ( 1 nút nhấn start và 1 nút nhấn stop)
Nút nhấn nhả là thiết bị phổ biến trong tủ điện công nghiệp, cho phép truyền tín hiệu bằng cách ấn giữ trong thời gian dài và chỉ nhả ra khi công việc hoàn tất Thiết bị này thường có một tiếp điểm thường đóng và một tiếp điểm thường mở.
- Sử dụng 5 cảm biến phát hiện vật cản loại PNP
Cảm biến hồng ngoại hoạt động bằng cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện vật cản, mang lại độ phản hồi nhanh chóng và giảm thiểu nhiễu Thiết bị này sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại với tần số riêng biệt, giúp nâng cao hiệu suất trong việc nhận diện.
+ Có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở( từ 3 đến 80cm) Cảm biến có dải điện áp rộng, rất thích hợp với PLC
Hình 2.4 PLC S7-1200 1212 AC\DC\Rly
+ Nguồn cung cấp là 220VAC
+ Bao gồm 14 ngõ vào DI , 10 ngõ ra DO và 2 ngõ vào analog AI
+ Cổng giao tiếp truyền thông có sẵn là ethenet
+ Có thể mở rộng thêm các ngõ vào , ngõ ra và các cổng truyền thông khác ( RS232,RS485).
- Sử dụng 2 đèn báo trạng thái
Hình 2.5 Đèn báo trạng thái
- Sử dụng 2 bộ van điện từ và xylanh khí nén
Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý
Phân tích sơ đồ nguyên lý
- Nhấn nút start thì mạch bắt đầu chạy và đèn báo start sáng trong suốt quá trình hoạt động
Khi sản phẩm thấp di chuyển qua, cảm biến sẽ phát hiện và cho phép sản phẩm tiếp tục đến hộp cuối của băng tải Đồng thời, cảm biến kích hoạt bít trung gian M0.1 lên mức 1, tạo điều kiện để phân loại sản phẩm từ trung bình đến cao.
Khi sản phẩm trung bình đi qua, cảm biến trung bình phát hiện và kích hoạt bít M0.2 lên mức 1, kết hợp với bít M0.1 để đưa sản phẩm đến vị trí cảm biến xi lanh trung bình Cảm biến này kích hoạt xi lanh trung bình đẩy sản phẩm ra máng chứa, đồng thời kích bít M0.3 lên mức 1 để bắt đầu hoạt động của timer 1 trong 1 giây (thời gian xi lanh đẩy) Sau khi timer hoàn tất, hệ thống sẽ reset xi lanh về trạng thái ban đầu.
Khi sản phẩm cao đi qua, cảm biến cao sẽ phát hiện và kích hoạt bít trung gian M0.5 lên mức 1 Đồng thời, sự kết hợp với hai bít trung gian M0.1 và M0.2 giúp sản phẩm di chuyển đến vị trí cảm biến.
4 Bảng ký hiệu dùng cho chương trình
Ký hiệu Địa chỉ Chú thích
Stop I0.0 Nút nhấn đóng hệ thống Start I0.1 Nút nhấn mở hệ thống
Cb sp thap I0.2 Cảm biến phát hiện sản phẩm thấp
Cb sp tb I0.3 Cảm biến phát hiện sản phẩm trung bình
Cb sp cao I0.5 Cảm biến phát hiện sản phẩm cao
Cảm biến phát hiện đẩy xi lanh sản phẩm trung bình
Cb xl cao I0.6 Cảm biến phát hiện đẩy xi lanh sản phẩm cao Den stop Q0.0 Đèn báo stop Den start Q0.1 Đèn báo start
Xi lanh tb Q0.2 Tiếp điểm điều khiển xi lanh trung bình
Xi lanh cao Q0.3 Tiếp điểm điều khiển xi lanh cao M0.1 Bít trung gian khi cảm biến sp thấp phát hiện
Bít trung gian khi cảm biến sp trung bình phát hiện
M0.3 Bit trung gian kích timer
M0.5 Bit trung gian khi cảm biến sp cao phát hiện
M0.6 Bit trung gian kích timer
Bảng 1 Bảng ký hiệu dùng cho chương trình
CB XL Đ XL CAO ĐẨY
STT Tên linh kiện ĐVT Số Lượng Ghi chú
1 PLC Con 1 1212 AC/DC/RLY
2 Xi lanh+Van Cái 2 Xi lanh + Van 24VDC
3 Bộ nguồn tổ ong Bộ 1 Nguồn tổ ong 220V sang
4 Nút nhấn nhả Con 2 1 nút nhấn start và 1 nút nhấn stop
6 Đèn báo Con 2 1 đèn báo start và 1 đèn báo stop
8 Ống nhựa dẫn khí Mét 3
9 Băng tải Cái 1 Băng tải có gắn sẵn động cơ giảm tốc 24VDC
11 Dây điện 0.5 Mét 5 Dây điện đôi
12 Cảm biến PNP Con 5 Cảm biến phát hiện vật cản loại PNP, Vin 6- 36VDC, khoảng cách phát hiện 3-80cm Bảng 2 Bảng vật tư
CHƯƠNG IV:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1 Ưu điểm và nhược điểm
- Thiết kế mô hình nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu của đề tài
Hệ thống điều khiển hoàn tự động sử dụng công nghệ lập trình PLC mang lại nhiều tính năng ưu việt, nâng cao hiệu suất điều khiển và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị.
- Đơn giản trong thao tác, vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng.
- Khả năng phân loại sản phẩm của hệ thống chính xác.
- Tính thẩm mỹ chưa cao.
- Các thiết bị sử dụng trong mô hình có giá thành cao
- Hệ thống khí nén chưa ổn định
- Làm thêm cánh robot gắp sản phẩm để cho mô hình có tính tự động hoàn thiện nhất
Hình 4.2 Cánh tay robot khí nén
PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Tài liệu tham khảo https://thuannhat.com.vn https://codienhaiau.com https://hoangvina.com https://dienelectric.com https://thietbikythuat.com.vn https://plctech.com.vn
Code sử dụng trong mô hình