Đồ án tốt nghiệp về đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHA TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG đề tài gồm : 5 chương CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG HOÀN THIỆN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỞNG PHÁT TRIỂN 1.1. Đặt vấn đề Trong thời kỳ công nghệ số hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật công nghệ, hàng loạt hệ thống tự động hóa ra đời với mục đích thay thế sức lao động con người và tăng năng suất lao động, hay giúp con người làm được những công việc mà con người bị hạn chế. Các quốc gia trên thế giới đang đẩy mạnh tự động hóa theo nhiều phương diện ví dụ như kinh tế, sản xuất, chế tạo... Hiện nay, đất nước ta cũng không ngoại lệ, đang trên đà đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa và hội nhập kinh tế. Vì vậy việc đầu tư và ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động để giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất lao động, sản xuất sản phẩm chất lượng cao và đáp ứng nhu cầu của khách hàng là rất quan trọng. Một trong những ngành có tốc độ phát triển mạnh mẽ hiện nay là ngành công nghiệp sơn, việc ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động trong lĩnh vực này là không thể thiếu trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa. Sơn là một vật liệu thường được dùng làm lớp phủ bảo vệ, hoàn thiện công trình hay để trang trí bề mặt các vật liệu khác. Vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan trọng và được chú trọng hơn cả. Hiện nay, việc pha màu trên thị trường hầu hết đều sử dụng phương pháp thủ công, theo kinh nghiệm thì độ chính xác không cao, chất lượng và năng suất thấp. Chính vì lý do này nên em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động” 1.2. Mục tiêu đề tài Sơn là một trong những nguyên vật liệu khá chủ đạo trong việc bảo vệ bề mặt hay để trang trí các công trình, sản phẩm. Vì vậy yếu tố thẩm mĩ là rất quan trọng và màu sắc của sơn quyết định yếu tố này. Ngoài những công trình xây dựng lớn được pha chế bằng máy với giá thành cao thì vẫn còn một số việc pha màu hiện nay dựa trên phương pháp thủ công chính là kinh nghiệm của những người thợ xây dựng nhằm tiết kiệm chi phí, thế nên độ chính xác, đồng đều màu giữa những lần pha là không cao, năng suất thấp, lãng phí sức lao động và thời gian. Chính vì nhưng hạn chế trên mà mục tiêu đề tài thiết kế của em nhằm thiết kế được hệ thống pha trộn sơn với quy mô vừa và nhỏ nhằm phục vụ việc pha trộn màu sơn với các mục tiêu cụ thể: • Tự động: Hệ thống pha trộn màu sơn được tiến hành một cách hoàn toàn tự động, thao tác dễ dàng. • Năng suất, hiệu quả: Kết quả của việc pha trộn màu sơn có được năng suất hiệu quả cao dựa vào yếu tố màu sắc của màu được pha trộn có tính chính xác cao, tiết kiệm sức lao động của con người. • Tiết kiệm thời gian: Thao tác nhanh gọn, tiết kiệm tời gian pha trộn. • Kinh tế: Mô hình vừa và nhỏ nên mục tiêu thiết kế với các bộ phận, linh kiện và cộng nghệ tối giảm nhưng vẫn có thể đáp ứng được tối đa yêu cầu đề ra và có chất lượng tốt nhất. • An toàn: Việc vận hành cũng như kiểm soát quá trình sản xuất phải được đảm bảo an toàn.
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Trong thời kỳ công nghệ số hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật công nghệ, hàng loạt hệ thống tự động hóa ra đời với mục đích thay thế sức lao động con người và tăng năng suất lao động, hay giúp con người làm được những công việc mà con người bị hạn chế Các quốc gia trên thế giới đang đẩy mạnh tự động hóa theo nhiều phương diện ví dụ như kinh tế, sản xuất, chế tạo
Hiện nay, đất nước ta cũng không ngoại lệ, đang trên đà đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa và hội nhập kinh tế Vì vậy việc đầu tư và ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động để giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất lao động, sản xuất sản phẩm chất lượng cao và đáp ứng nhu cầu của khách hàng là rất quan trọng Một trong những ngành có tốc độ phát triển mạnh mẽ hiện nay là ngành công nghiệp sơn, việc ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động trong lĩnh vực này là không thể thiếu trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa.
Sơn là một vật liệu thường được dùng làm lớp phủ bảo vệ, hoàn thiện công trình hay để trang trí bề mặt các vật liệu khác Vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố quan trọng và được chú trọng hơn cả Hiện nay, việc pha màu trên thị trường hầu hết đều sử dụng phương pháp thủ công, theo kinh nghiệm thì độ chính xác không cao, chất lượng và năng suất thấp Chính vì lý do này nên em đã chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: “Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động”
Mục tiêu đề tài
Sơn là một trong những nguyên vật liệu khá chủ đạo trong việc bảo vệ bề mặt hay để trang trí các công trình, sản phẩm Vì vậy yếu tố thẩm mĩ là rất quan trọng và màu sắc của sơn quyết định yếu tố này Ngoài những công trình xây dựng lớn được pha chế bằng máy với giá thành cao thì vẫn còn một số việc pha màu hiện nay dựa trên phương pháp thủ công chính là kinh nghiệm của những người thợ xây dựng nhằm tiết kiệm chi phí, thế nên độ chính xác, đồng đều màu giữa những lần pha là không cao, năng suất thấp, lãng phí sức lao động và thời gian.
Chính vì nhưng hạn chế trên mà mục tiêu đề tài thiết kế của em nhằm thiết kế được hệ thống pha trộn sơn với quy mô vừa và nhỏ nhằm phục vụ việc pha trộn màu sơn với các mục tiêu cụ thể:
Tự động: Hệ thống pha trộn màu sơn được tiến hành một cách hoàn toàn tự động, thao tác dễ dàng.
Năng suất, hiệu quả: Kết quả của việc pha trộn màu sơn có được năng suất hiệu quả cao dựa vào yếu tố màu sắc của màu được pha trộn có tính chính xác cao, tiết kiệm sức lao động của con người.
Tiết kiệm thời gian: Thao tác nhanh gọn, tiết kiệm tời gian pha trộn.
Kinh tế: Mô hình vừa và nhỏ nên mục tiêu thiết kế với các bộ phận, linh kiện và cộng nghệ tối giảm nhưng vẫn có thể đáp ứng được tối đa yêu cầu đề ra và có chất lượng tốt nhất.
An toàn: Việc vận hành cũng như kiểm soát quá trình sản xuất phải được đảm bảo an toàn.
Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện nội dung đề tài đồ án tốt nghiệp, em tiến hành sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Áp dụng kiến thức đã học:
- Áp dụng các kiến thức về lý thuyết xen kẽ thực hành đã được học ở các môn liên ngành.
- Vận dụng kiến thức về lập trình, mô phỏng bằng các phần mềm đã học.
- Vận dụng kiến thức đã được đi thực tiễn trong quá trình thực tập.
Các kết quả nghiên cứu kế thừa:
- Kế thừa công trình nghiên cứu của các thế hệ trước về cơ sở lý thuyết của các phần mềm lập trình mô phỏng.
- Kế thừa các nghiên cứu có trong thực tiễn.
- Nghiên cứu phần mềm lập trình và mô phỏng trên máy tính.
- Tìm ra phương pháp thực thi xen kẽ thực thi thực tế.
- Chạy thử, kiểm tra lỗi từ đó hoàn thiện hệ thống.
Ý nghĩa đề tài
Việc pha trộn màu sơn ở những quy mô vừa và nhỏ còn đang được tiến hành một cách còn thủ cộng, bên cạnh đó còn có nhưng yếu tổ chỉ ra những tác hại của sơn nếu thực hiện một cách thủ công mà không có đồ bảo hộ cũng như thực hiện đúng quy trình Để cải thiện quá trình sản xuất pha trộn màu sơn được tối ưu, tiết kiệm thời gian, cũng như đảm bảo được sức khỏe của người lao động em xin thực hiện đề tài: “Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động”.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Cơ sở lý thuyết về sơn và pha trộn màu sơn
Sơn là bất kỳ chất lỏng, có thể hóa lỏng, hoặc thành phần mastic nào, mà sau khi phủ một lớp mỏng lên một bề mặt, chuyển thành một màng cứng trong đó chất tạo màng liên kết với các chất màu tạo màng liên tục bám trên bề mặt vật chất Hỗn hợp được điều chỉnh với một lượng phụ gia và dung môi tùy theo theo tính chất của mỗi loại sản phẩm Sơn thường được lưu trữ, bán và sơn dưới dạng chất lỏng, nhưng hầu hết các loại sơn đều khô thành rắn Hầu hết các loại sơn đều có gốc dầu hoặc gốc nước và mỗi loại có những đặc điểm riêng biệt.
Sơn thường được sử dụng với mục đích:
- Bảo vệ bề mặt cho các vật liệu khác như: sắt, tường,
- Dùng để trang trí bề mặt như: gốm sứ, thủy tinh, tường,
Trên thị trường chủ yếu sơn được bán dưới dạng sơn nước, có nhiều màu sắc phong phú và đa dạng, có đặc tính che phủ, bám dính được nhiều bề mặt vật liệu khác nhau.
Các thành phần chính của sơn:
Nhựa (40% - 60%): Alkyd, Acrylic, Epoxy, Polyurethane,
Tạo liên kết các thành phần của sơn.
Tạo độ kết dính cho sơn.
Tạo độ bền cho màu sơn.
Bột màu (7% - 40%): Bột màu gốc, bột màu bổ sung, bột chống gỉ.
Tạo đồ bền và độ cứng của màng sơn
Phụ gia (0% - 5%): Là các chất tăng độ bền cho sơn bao gồm độ bền màu sắc, khả năng chịu thời tiết, tăng độ bóng cứng và độ phủ cho sơn, tăng thời gian bảo quản của sơn, một số tính chất đặc biệt khác Bao gồm:
Chất làm khô tạo sức căng về mặt.
Dung môi (10% - 30%): Hòa tan nhựa và bột màu.
2.1.2 Quy luật pha trộn màu sơn
Màu sắc mà chúng ta phân biệt từ ánh sáng là những cảm giác
Sự phản chiếu của ánh sáng trên những vật thể màu sắc ánh sáng.
Màu của vật thể mà ta cảm nhận được là sự cộng hưởng của màu ánh sáng với màu của bản thân vật thể đó, màu của các sự vật lân cận tác động vào, màu của bầu khí quyển đang bao bọc chung quanh đó nữa.
Theo quang học: Khi luồng áng sáng trắng đi qua lăng kính mặt trời thì tách ra 7 sắc gồm: Vàng, cam, đỏ, lục, lam, chàm, tím.
Trong màu sơn thì màu là những chất liệu cụ thể do những sắc tố được chiết ra từ khoáng chất, hoá chất,
Yếu tố cơ bản của màu sắc
Trong màu sắc có 3 yếu tố cơ bản đó là sắc độ (Tone), quang độ (Value), cường độ (Intensity)
Sắc độ (Tone): là biểu thị độ đậm hoặc nhạt của một màu sắc nào đó khi pha trắng hoặc pha đen
Quang độ (Value): là độ sáng hoặc tối của một màu, là tác dụng liên kết giữa các độ đậm nhạt này với độ đậm nhạt kia Ví dụ: trong vòng thuần sắc, vàng là màu có đỉnh quang độ sáng nhất, tím là màu có đỉnh quang độ tối nhất
Cường độ (Intensity): là mức độ mạnh hay yếu của một màu nào đó (thị giác cảm nhận được độ tươi thắm) do Sự kích thích thị giác Ví dụ: Vàng: Quang độ sáng hơn Cam: Cường độ mạnh hơn do độ tươi thắm của nó.
Hình 2 3: Yếu tố cơ bản của màu sắc Màu càng pha trắng thì quang độ càng sáng nhưng cường độ càng yếu.
Quy luật pha trộn màu sơn
Màu sắc có hai quy luật pha màu: Cộng màu (Additive) và trừ màu (Subtractive)
- Pha màu theo phép cộng màu hoạt động với bất cứ vật gì phát ra hoặc toả ra ánh sáng Sự pha trộn các bước sóng khác nhau của ánh sáng tạo ra các màu sắc khác nhau, và càng thêm ánh sáng, màu sắc tạo ra sẽ sáng hơn và nhạt hơn.
- Pha màu theo phép trừ màu hoạt động trên cơ sở ánh sáng phản xạ Thay vì đẩy ánh sáng ra ngoài, cách mà sắc tố đặc biệt phản chiếu những bước sóng ánh sáng khác nhau sẽ xác định màu sắc của nó lên mắt người.
Sơn là một vật chất mà vật chất bản thân nó không có màu sắc (trừ những vật tự có khả năng phát sáng) mà chỉ tán xạ và hấp thụ các bước sóng ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng chiếu vào nó Một vật có màu đỏ là vì khi ánh sáng trắng chiếu vào nó, nó hấp thụ các ánh sáng lục và lam, chỉ phản chiếu ánh sáng đỏ vào mắt ta Một vật có màu đen khi hấp thụ tất cả ánh sáng chiếu vào nó Một vật có màu trắng vì nó phản xạ tất cả các bước sóng ánh sáng
Hình 2 4 Sự khác biệt pha màu ánh sáng và màu sơn
Chính vì thế màu sơn được pha trộn tuân theo quy luật trừ màu
Màu sắc theo quy luật trừ màu có ba màu chính là Lục lam (Cyan), Đỏ tươi (Magenta), và Vàng (Yellow)
Hình 2 5: Quy luật trừ màu (CMY)
Màu bậc nhất (Màu sơ cấp): Còn gọi là màu chính, màu cơ bản Gồm các màu vàng, đỏ, lam Từ đó có thể pha ra các màu khác (trừ đen và trắng – không màu nào pha trộn ra nó).
Màu bậc hai (Màu thứ cấp):
Gồm 3 màu: Tím, lục, cam (được pha với phân lượng bằng nhau)
Màu bậc ba (Màu trung cấp):
Gồm các màu: Cam vàng, Cam đỏ, Tím lam, Tím đỏ, Lục lam, Lục vàng Được pha với phân lượng bằng nhau từ màu bậc 1 với màu bậc 2 đứng cạnh nhau trên vòng thuần sắc.
Hình 2 8: Màu bậc baNhư vậy ta có vòng màu các bậc:
Hình 2 9: Các bậc của vòng màu
Tương tự ta có Màu bậc 4,5,6,7 … Bằng cách pha với phân lượng bằng nhau giữa các màu đứng cạnh nhau trong vòng thuận sắc ta tiếp tục có các màu bậc cao hơn.
Cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng
PLC là viết tắt tiếng Anh của từ Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển logic khả trình Nó cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, để thực hiện hàng loạt các sự kiện tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất và dễ dàng thay đổi nhiệm vụ bằng cách thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ.
Hình 2 10: các loại PLC phổ biến Thông thường, hệ thống PLC có các bộ phận chính sau:
Bộ nhớ chương trình: RAM, ROM, ngoài ra có thể sử dụng vùng nhớ ngoài – EPROM.
Bộ xử lý trung tâm CPU.
Module input/output Thông thường module I/O được tích hợp trên PLC, khi có nhu cầu mở rộng I/O có thể lắp module I/O.
Ngoài ra, PLC còn có các bộ phận khác:
Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 thực hiện đổ chương trình và giám sát chương trình.
Cổng truyền thông: PLC thường tích hợp cổng truyền thông Modbus RTU Tùy hãng và dòng sản phẩm, PLC có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT…
Hình 2 11: Cấu tạo chính của PLC
Nguyên lý hoạt động của PLC:
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông qua hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu song song: o Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau. o Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu. o Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.
Cách thức điều khiển chính của PLC:
Điều khiển logic: o Điều khiển tự động, bán tự động quy trình máy. o Hỗ trợ bộ đếm (Couter) và bộ định thời gian (Timer).
Điều khiển đáp ứng: o Giải thuật điều khiển PID, Logic mờ. o Điều khiển động cơ Servo, động cơ bước. o Điều khiển biến tần. o Điều khiển đáp ứng nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…
Mạng truyền thông: o Kết nối nhiều bộ điều khiển PLC. o Kết nối bộ điều khiển PLC và hệ thống SCADA. Ưu điểm của hệ thống sử dụng PLC:
Chức năng lập trình PLC dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ học Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn.
Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao
Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa, giảm đến 80% số lượng dây nối.
Cấu trúc của PLC dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộng chức năng khác.
Thích ứng với nhiều nhiệm vụ điều khiển khác nhau.
Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: Máy tính, các Modul mở rộng, nối mạng truyền thông với các thiết bị khác.
Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp.
Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng.
Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển.
Số lượng tiếp điểm sử dụng trong chương trình lớn.
Thời gian để một chu trình điều khiển hoàn thành chỉ mất vài ms, điều này làm tăng tốc độ và năng suất PLC.
Chương trình điều khiển có thể được in ra giấy chỉ trong thời gian ngắn giúp thuận tiện cho vấn đề bảo trì và sửa chữa hệ thống.
Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp.
Khả năng chống nhiễu tốt, tuổi thọ cao, kích thước nhỏ hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình.
Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao. Ứng dụng: Với thời đại công nghệ, công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong các ngành công nghiệp như:
Điều khiển các quy trình sản xuất: Bia, xi măng, giấy, sữa, …
Các dây chuyền: đóng gói bao bì, đóng thùng, lắp ráp sản phẩm…
Hệ thống cảnh báo, báo động…
Kiểm tra, kiếm soát quá trình sản xuất…
Điều khiển hệ thống nâng hạ, thang máy…
Thiết bị sấy, khai thác.
Hệ thống giữ xe, rửa xe tự động.
Hình 2 12: Ứng dụng của PLC a) Tổng quan về PLC DELTA
Giới thiệu cơ bản về hãng PLC Delta
Delta là nhà sản xuất chuyên về một số thiết bị điện công nghiệp đến từ Đài Loan, được thành lập cũng tương đối sớm từ năm 1971 Các sản phẩm phổ biến của Delta có thể kể đến như biến tần, PLC, servo, màn hình HMI và một số bộ điều khiển nhiệt độ. Đặc điểm của những thiết bị điện công nghiệp của hãng Delta có thể đúc kết ngắn gọn là có giá thành tương đối cạnh tranh so với hàng có xuất sứ Nhật Bản và châu ÂU, kích thước tương đối nhỏ gọn, mẫu mã nhìn cứng cáp Chính vì vậy mà các sản phẩm của delta nhanh chóng xuất hiện trong một số loại máy móc cũ nhập về nước ta rồi sau đó có đại lý chính thức phân phối sản phẩm mới chính hãng.
Phân loại các dòng PLC Delta hiện nay
So với các nhà sản xuất PLC khác như Siemens, Mitsubishi, Omron thì Delta nói chung còn non trẻ hơn trong lĩnh vực PLC Chính vì vậy mà hệ sinh thái các dòng sản phẩm PLC Delta chỉ phong phú về mặt nhiều chủng loại còn vòng đời thì chỉ mới dừng lại từ 2-3 phiên bản khác nhau.
Hình 2 13: Các dòng PLC Delta Nếu phân loại theo kiểu sản phẩm thì PLC Delta hiện được phần thành 4 kiểu sản phẩm chính bao gồm:
Dòng PLC slim nhỏ gọn dạng module như: DVP-SS2, DVP-SV, DVP-SX.
PLC dạng khối tích hợp: DVP-ES2 DVP-ES3
Loại PLC chuyên điều khiển vị trí motion control: DVP-MC, DVP- PM
Sản phẩm mới sau này: AH, AS
Nếu phân loại theo phiên bản của plc thì hiện theo mình thì có 3 loại plc delta như sau:
Đời đầu tiên của PLC Delta bao gồm các dòng cơ bản: ví dụ như một số dòng ES,SS
Đời thứ hai và cũng đang lưu hành phổ biến tại thời điểm này: ES2, SS2.
Đời thứ ba là một số dòng sản phẩm mới: ES3, EH3
Ưu điểm của PLC Delta:
Có nhiều dòng plc delta cho nhiều ứng dụng khác nhau nên tùy vào yêu cầu thực tế mà ta có thể lựa chọn cho thích hợp.
Giá thành tương đối cạnh tranh nên giúp tối ưu chi phí cho một số dự án vừa và nhỏ.
Tích hợp nhiều tính năng cơ bản trên 1 thiết bị như cổng truyền thông, phát xung, đọc xung tốc độ cao nên thuận tiện cho các đơn vị chế tạo máy gắn lên một số loại máy móc có độ phức tạp trung bình.
Phần mềm lập trình nhẹ và MIỄN PHÍ, máy tính cấu hình văn phòng cơ bản vẫn có thể cài đặt và lập trình cho PLC Delta được.
Cáp lập trình đơn giản có thể tự làm hoặc mua với giá thành tương đối hợp lý.
Vì là hãng ra đời sau nên trong cấu trúc tập lệnh của PLC Delta trình bày dễ hiểu để lập trình viên dễ sử dụng các dòng sản phẩm PLC Delta hơn.
Một số ứng dụng PLC delta
Hình 2 14: Ứng dụng giải pháp tự động hóa tòa nhà
Hình 2 15: Một số ứng dụng khác với PLC Delta b) PLC Delta DVP-ES2 Series
PLC Delta DVP-ES2 ra đời năm 2011, thay thế cho các seri PLC Delta trước đó như ES2, EH
DVP-ES2 Là dòng PLC Delta tiêu chuẩn được cải tiến nhiều so với version cũ là DVP-ES với nhiều model với số lượng i/o khác nhau như 16 I/O, 20 / 24 / 32 /
DVP16ES2,DVP20ES,DVP24ES2,DVP32ES2,DVP40ES2,DVP60ES.Giúp người dùng có thêm nhiều lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng
Thông số kỹ thuật PLC Delta DVP-ES2:
Bộ nhớ chương trình 16K step, thanh ghi dữ liệu 10k words.
Tốc độ thực hiện lệnh LD 0.35μs, MOV: 3.4μs s, MOV: 3.4μs, MOV: 3.4μs s
Phát xung tốc độ cao :Tích hợp 2 điểm phát xung 100 Khz, 2 điểm 10Khz
Tích hợp 8 điểm đầu vào tốc độ cao 2 điểm 100 Khz, 6 điểm 10Khz.
Tích hợp 3 cồng truyền thông trong đó 1 RS232, 2 cổng RS485.
Có thể kết nối tới 8 module mở rộng analog.
Số điểm mở rộng tối đa 256 input + 16 output hoặc 256 output + 16 input.
DVP-ES2 sử dụng trực tiếp nguồn 220 VAC.
Hình 2 16: Giao diện thiết kế của dòng DVP - ES2
Hình 2 17: Thông số kích thước DVP-ES2 Series (mm)
DVP20ES200RE - DVP20ES200TE -
DVP32ES200R/T - DVP32ES200RC-
DVP32ES200TC - DVP32ES211T -
DVP32ES200RE - DVP32ES200TE -
DVP40ES200RE - DVP40ES200TE 194 186
DVP60ES200RE - DVP60ES200TE 255 247
Bảng 2 1: bảng thông số kích thước các dòng DVP - ES2
Hình 2 18: Các modules sử dụng cùng dòng DVP-ES Series
2.2.2 HMI - Human-Machine-Interface a) Tổng quan về HMI - Human-Machine-Interface
HMI là một cụm từ viết tắt của Human Machine Interface, là một thiết bị được tích hợp trong các loại máy móc hay thiết bị cho phép người sử dụng có thể giao tiếp với máy móc và thiết bị đó thông qua một màn hình cảm ứng hay là nút bấm Nói một cách tổng quát hơn thì hầu hết các loại máy móc cho phép chúng ta tinh chỉnh, giao tiếp, ra lệnh và điều khiển thông qua 1 màn hình thì được gọi là HMI.
Hình 2 19: HMI giao tiếp với các thiết bị máy móc để giám sát và điều khiển
Màn hình HMI hiện nay đã quá quen thuộc với con người, đặc biệt trong công nghiệp, nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong phần giao tiếp giữa người và máy.
Hình 2 20:HMI SCADA System Các thành phần chính của HMI sẽ bao gồm 3 bộ phận cấu thành, cụ thể là:
Phần cứng: bao gồm các loại màn hình, chíp, phím bấm, các loại thiết bị nhớ và lưu trữ như ROM,RAM, EPROM/Flash,…
Phần mềm: gồm có các đối tượng, các hàm – lệnh, phần mềm để phát triển, các công cụ xây dựng HMI, các công cụ nạp xuất chương trình và kết nối, mô phỏng.
Truyền thông: Bao gồm các cổng kết nối quen thuộc như RS232, RS485, Ethernet, USB thông qua các giao thức Mobus, CANbus, PPI, MPI,
Các thông số cơ bản của HMI gồm có:
Kích thước màn hình: chúng sẽ quyết định tới lượng thông tin cần hiển thị cùng lúc của HMI.
Dung lượng bộ nhớ: bao gồm bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, Flash dữ liệu Chúng sẽ góp phần quyết định số lượng tối đa biến số, số lượng Screen và dung lượng lưu trữ thông tin như history data, Recipe, hình ảnh, backup…
Số lượng các phím màn hình: có 2 loại là phím bấm và phím cảm ứng có khả năng mở rộng thao tác vận hành.
Chuẩn truyền thông: bao gồm các giao thức hỗ trợ truyền thông tin hay tín hiệu qua lại.
Số lượng các đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ.
Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF card, SD card… Ứng dụng của HMI ngày nay: HMI là một thiết bị không thể thiếu góp phần đẩy nhanh quá trình tự động hóa các công đoạn cũng như các quy trình sản xuất phức tạp và khó đòi hỏi độ chính xác cao Vì vậy HMI được ứng dụng ở hầu hết các công đoạn sản xuất trong các lĩnh vực.
Trong các ngành dầu khí, điện tử, sản xuất thép, dệt may, ngành điện, ngành nước, ô tô, xe máy…
Truyền thông Modbus
Modbus là một chuẩn giao thức truyền thông công nghiệp được phát hành và phát triển bởi MODICON vào năm 1979, và chính thức thuộc về Schneider
Electrics vào năm 1996 Modbus đã nhanh chóng trở thành trở thành tiêu chuẩn truyền thông trong các ngành công nghiệp tự động hóa bởi tính ổn định, dễ dàng, thuận tiện và đặc biệt hơn nữa là miễn phí và hiện được duy trì bởi tổ chức
Modbus là một phương thức được sử dụng để truyền thông tin qua các đường nối tiếp giữa các thiết bị điện tử Thiết bị yêu cầu thông tin được gọi là Modbus Master và thiết bị cung cấp thông tin là Modbus Slaves.
Trong mạng Modbus tiêu chuẩn thường có 1 Master và tối đa 247 Slaves; mỗi Slave có 1 địa chỉ Slave duy nhất từ 1 đến 247 Master cũng có thể viết thông tin cho Slaves.
Hình 2 41: Kiến trúc của một hệ thống mạng với Modbus
2.3.2 Các chuẩn giao thức modbus
Hiện nay, có 03 chuẩn modbus đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp - tự động hóa là: Modbus RTU, Modbus ASCII, Modbus TCP.
Hình 2 42: Lớp ứng dụng modbusTất cả thông điệp được gửi dưới cùng một format Sự khác nhau duy nhất giữa 3 loại MODBUS là cách thức thông điệp được mã hóa Cụ thể:
Modbus ASCII: Mọi thông điệp được mã hóa bằng hexadecimal (hệ thập lục phân), sử dụng đặc tính ASCII 4 bit Đối với mỗi một byte thông tin, cần có 2 byte truyền thông, gấp đôi so với MODBUS RTU hay MODBUS/TCP Tuy nhiên, MODBUS ASCII chậm nhất trong số
3 loại protocol, nhưng lại thích hợp khi modem điện thoại hay kết nối sử dụng sóng radio do ASCII sử dụng các tính năng phân định thông điệp Do tính năng phân định này, mọi rắc rối trong phương tiện truyền dẫn sẽ không làm thiết bị nhận dịch sai thông tin Điều này quan trọng khi đề cập đến các modem chậm, điện thoại di động, kết nối ồn hay các phương tiện truyền thông khó tính khác.
Modbus RTU: Dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân, và chỉ cần một byte truyền thông cho một byte dữ liệu Đây là thiết bị lí tưởng đối với
RS 232 hay mạng RS485 đa điểm, tốc độ từ 1200 đến 115200 baud Tốc độ phổ biến nhất là 9600 đến 19200 baud MODBUS RTU là protocol công nghiệp được sử dụng rộng rãi nhất.
Modbus TCP: MODBUS/TCP đơn giản là MODBUS qua Ethernet Thay vì sử dụng thiết bị này cho việc kết nối với các thiết bị master- slave, do đó các địa chỉ IP được sử dụng Với MODBUS/TCP, dữ liệu MODBUS được tóm lược đơn giản trong một gói TCP/IP Do đó, bất cứ mạng Ethernet hỗ trợ MODBUS/ IP sẽ ngay lập tức hỗ trợ MODBUS/TCP.
Kết luận chương 2
Từ những nghiên cứu về màu sơn, các thiết bị sẽ sử dụng tới trong đồ án
“Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động” giúp em định hướng được phương hướng phải đi để có thể thực hiện được đồ án này Kết hợp với các kiến thức đã được học từ các thầy cô trong trường Đại học Giao Thông Vận Tải nói chung, các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử nói riêng và với sự hướng dẫn của PSG.TS Nguyễn Thanh Hải để vận dụng vào thiết kế, tính toàn và lựa chọn thiết bị để hoàn thiện được mô hình đồ án “Thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động”.
THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Thiết kế tổng quát hệ thống
Mô hình đồ án hệ thống pha trộn sơn tự động được thiết kế gồm 4 khâu chính gồm:
Khâu cấp lon: Lon trống được đặt trong 1 ống hình hộp chữ nhật, cơ cấu cấp lon được thực hiện bởi 1 xylanh đẩy đưa lon từ ống đến băng tải chính
Khâu chiết rót: Gồm 1 xylanh chặn giữ lon cố định vị trí, 4 cảm biến lưu lượng đọc xung tốc độ cao kết hợp 4 van điện từ đóng mở dòng chảy màu sơn pha đảm nhiệm việc rót sơn vào lon theo đúng với tỉ lệ màu.
Khâu đóng nắp và cấp nắp: Gồm 1 xylanh cố định vị trí, 1 băng tải cấp nắp sử dụng động cơ giảm tốc DC, 1 xylanh chân không hút nắp,
1 xylanh đưa nắp theo phương thẳng đứng, 1 xylanh di chuyển theo phương ngang và 1 xylanh đóng nắp theo phương thẳng đứng.
Khâu trộn sơn: Gồm 1 xylanh đẩy/kéo lon vào/ra cơ cấu trộn và 1 xylanh chân không hút lon Lon sơn được lắc đều nhờ 1 động cơ step. Ngoài ra còn 1 băng tải sử dụng động cơ giảm tốc để di chuyển lon sơn di chuyển qua các khâu trên.
Phần điện của mô hình sẽ sử dụng 2 loại nguồn chính là nguồn xoay chiều 220V và nguồn một chiều 24V
Mô hình đồ án hệ thống pha trộn sơn tự động đặt ra nhưng yêu cầu cơ bản về phần cơ khi như: Phần cơ khí được xây dựng và lắp đặt với tiêu chí đề cao sự chắc chắn, chính xác, độ ổn định cũng như đảm về vấn đề vệ sinh nhằm nâng cao tuổi thọ và hạn chế tối đa các lỗi có thể xảy ra của mô hình.
3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống
Hình 3 1: Sơ đồ khối hệ thống Chức năng các khối:
Khối nguồn 220V AC, 24V DC: Khối nguồn sẽ cung cấp 2 loại nguồn điện chính cho hệ thống Bao gồm nguồn điện một pha xoay chiều 220V giúp cung cấp điện cho PLC và nguồn điện 24V một chiều giúp cung cấp điện cho các tiếp điểm ngõ vào ra PLC và module PLC, màn hình HMI, driver step, các cảm biến, các van điện từ khí nén, van điện từ nước , động cơ giảm tốc DC.
Khối xử lý trung tâm và các module mở rộng: Là khối xử lý chính của hệ thống Xử lý tất cả các tín hiện thu về từ cảm biến, tính toán xử lý xuất tín hiệu ra các chân Output để điều khiển các động cơ, van điện từ khí nén, van điện từ nước, động cơ step Giao tiếp vs HMI để theo điều khiển và dõi hệ thống.
Khối HMI, các nút bấm: HMI có chức năng điều khiển và theo dõi sự vận hành của hệ thống Nút bấm để điều khiển hệ thống chạy dừng.
Khối cảm biến: xử lý và gửi tín hiệu cho PLC
Nguồn cấp khí: cung cấp khí cho các van khí nén.
Van điện từ khí nén: Cung cấp khí và điều khiển các xylanh.
Khối động cơ, van điện từ nước: Động cơ cho các băng tải Van điện từ nước đảm nhiệm việc rót sơn vào lon.
Xylanh: Tạo ra các chuyển động, đảm nhận việc cấp lon, cố định lon đúng vị trí, hút nắp, đóng nắp, đẩy/kéo lon vào/ra cơ cấu trộn sơn.
Hệ thống phần được em lên ý tưởng mà thiết kế trên phần mềm Solidwork.
Hình 3 2: Thiết kế của băng tải chính (đơn vị: mm)
Hình 3 3: Thiết kế của băng tải phụ (đơn vị: mm)
Thiết kế gá đỡ HMI và nút bấm
Hình 3 4: Thiết kế gá đỡ HMI và nút bấm (đơn vị: mm)
Thiết kế sơ bộ của toàn bộ hệ thống
Thiết kế sơ bộ được lên ý tưởng trước và được tính toán sơ bộ trước khi gia công nên trong quá trình thi công có chỉnh sửa lại một số chi tiết nhỏ cho phù hợp với thực tế nhưng vẫn đảm bảo giữ được phần lớn ý tưởng thiết kế ban đầu.
Hình 3 5: Thiết kế sơ bộ của toàn bộ hệ thống
Hình 3 6: Hình ảnh thiết kế 3D sơ bộ toàn bộ hệ thống
Hình 3 7: Sơ đồ bố trí sơ bộ các thiết bị trên bảng mạch
Module Địa chỉ Ký hiệu Thiết bị Relay điều khiển
X0 S1 Cảm biến lưu lượng màu đỏ
X1 S2 Cảm biến lưu lượng màu vàng X2 S3 Cảm biến lưu lượng màu xanh X3 S4 Cảm biến lưu lượng màu trắng
X16 S10 Cảm biến gốc đông cơ trộn
Y5 M1 Động cơ băng tải chính R5
Y6 M2 Động cơ băng tải phụ R6
Y20 XL2 Xylanh kẹp lon cấp sơn Y21 XL3 Xylanh kẹp lon đóng nắp
Y25 XL7 Van hút khí nén 1
Y26 XL8 Van hút khí nén 2
Y27 XL9 Xylanh vị trí cơ cấu trộn
Bảng 3 1: Bảng địa chỉ ngõ vào/ra PLC và ký hiệu các thiết bị được sử dụng trên sơ đồ
Hình 3 8: Sơ đồ mạch nguồn
Sơ đồ mạch động lực:
Hình 3 9: Sơ đồ mạch động lực
Sơ đồ mạch đấu nối PLC:
Hình 3 10: Sơ đồ đấu nối module DVP-24ES2
Hình 3 11: Sơ đồ đấu nối module 08XN2
Sơ đồ đấu nối Driver step motor SD20
Hình 3 12: Sơ đồ đấu nói Driver step motor
Lưu đồ chương trình chính
Hình 3 13: Lưu đồ chương trình chính
Lưu đồ dây chuyền sản xuất
Hình 3 14: Lưu đồ chương trình dây chuyền sản xuất
3.1.5 Giải thuật chiết rót sơn
Với yêu cầu đề tài đề ra mỗi lon sơn chứa dung dịch sơn đảm bảo độ đồng đều về màu sắc, chính xác về tỉ lệ với sai số nhỏ nhất có thể Em đã đưa ra giải pháp:
Sử dụng cảm biến lưu lượng đọc thể tích dòng chảy bằng cách dùng High Speed Counter đọc số xung trả về từ cảm biến
Dùng công thức tính lưu lượng dòng chảy để xử lý tỷ lệ xung lẻ sau khi chia giảm thiểu mức độ sai số từ giới hạn của khả năng đọc xung từ cảm biến lưu lượng.
Công thức tính lưu lượng dòng chảy :
Với: Q : Lưu lượng dòng chảy.
A = 3.14 x r² r: bán kính ống dẫn v : Tốc độ dòng chảy (m/s) v = √ 2∗g∗h g: đại lượng đo gia tốc g = 9.81m/s 2 h: là chiều cao của cột nước (đơn vị m). như vậy ta có: Đường kính ống dẫn sơn : 4mm
Chiều cao từ đáy bể đến mặt đất : 0.5m Gia tốc trọng trường: 9.81m/s 2
Q=π∗0.002 2 ∗√2∗9,81∗1x.678 ml/s Theo tốc độ dòng chảy được tính toán, dựa theo thể tích mỗi xung đếm của cảm biến lưu lượng, sau khi đếm đủ số xung chẵn, phần lẻ của xung sẽ được quy đổi thành thời gian delay để đóng ngắt van.
Với đề tài lần này em đưa ra giải pháp cấp nắp như sau: Sử dụng băng tải vận chuyện nắp vào vị trí chờ đã được xác định từ trước Sau đó sử dụng hệ thống xylanh để đưa nắp vào đúng vị trí lon đang ở vị trí đóng nắp Hệ thống này bao gồm
2 xylanh sẽ di chuyển theo 2 trục X – Y, trong đó 1 xylanh đóng vai trò di chuyển nắp từ vị trí chờ trên băng tải cấp nắp đến vị trí lon cần cấp nắp, xylanh còn lại đóng vai trò giữ và thả nắp Bên cạnh đó nắp được giữ trên xylanh gắp nắp bằng 1 van hút khí nén để ko làm nắp bị rơi trong quá trình di chuyển Đối với cơ cấu đóng nắp, em sử dụng xylanh để tạo lực ép chặt lên nắp.
3.1.7 Giải thuật trộn sơn Để cho sơn sau khi chiết rót được trộn đều để có được màu như mong muốn thì lon đã được cấp sơn và đóng nắp sẽ di chuyển tới cơ cấu trộn sơn Ở cơ cấu trộn sơn em đưa ra giải pháp:
Sử dụng động cơ step để trộn.
Cơ cấu hoạt động: xoay lon sơn quay 360 o
Việc sử dụng động cơ step để dùng trong cơ cấu trộn thể hiện được nhiều ưu điểm như:
Có thời gian tăc giảm tốc giúp cơ cấu hoạt động được ổn định và bền lâu.
Việc trộn bằng động cơ step có thể xác định tốc độ cho phù hợp với việc trộn sơn dễ dàng.
Trộn xong có thể quay về vị trí ban đầu chính xác.
Lựa chọn thiết bị sử dụng cho mô hình
Tên cảm biến: Cảm biến lưu lượng nước YF-S201
Mục đích: Đo lượng sơn chảy xuống lon ở khâu chiết rót sơn
Cấu tạo: Chất liệu băng nhựa bên trong có cánh quạt nước và cảm biến hall.
Tính năng: Khi nước chảy qua van cảm biến làm cánh quạt quay dẫn đến sự thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hall, đầu ra tín hiệu xung.
Hình 3 15: Hoạt động của cảm biến lưu lượng nước
Thông số kỹ thuật: o Điện áp làm việc: 5-24V o Dòng điện tối đa: 15mA (với điện áp 5V) o Chịu áp lực đến: 1.75Mpa o Độ ẩm: 35% – 90% RH o Kích thước: 61 x 36 x 34mm o Trọng lượng: 43g o Giới hạn lưu lượng : 1-30 lít/phút o Nhiệt độ làm việc: -25-80 độ C. o Sai Số :±10%.
Hình 3 16: Cảm biến lưu lượng nước YF-S201 Tần số tín hiệu đầu ra: F=7.5xQ ( L/Phút) với Duty cycle 50% ± 10%
Trong đó: Q: Lưu lượng nước
F: Tần số tín hiệu đầu ra (Hz) 7.5: Hằng số
VD: 1L nước sẽ có công thức : 1x7.5x60 = 450 xung
3.2.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại
Tên cảm biến: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
Mục đích: Dùng để phát hiệu của lon, và nắp lon để dừng/ chạy băng tải.
Tính năng: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở.
Hình 3 17: Cảm biến vật cản hồng ngoại
Thông số kỹ thuật: o Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC o Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 30cm o Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở o Dòng kích ngõ ra: 300mA o Ngõ ra dạng NPN o Chất liệu sản phẩm: nhựa o Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ o Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L).
Tên cảm biến: Cảm biến tiệm cận phát hiện kim loại LJ12A3-4-Z/BX
Mục đích: Sử dụng để phát hiện điểm gốc của cơ cấu trộn sơn
Tính năng: Cảm biến tiệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ở đầu cảm ứng Sóng cao tần đi qua lõi dây này sẽ tạo ra một trường điện từ dao động quanh nó Khi vật kim loại di chuyển về phía trường này, sẽ tạo ra dòng điện (dòng điện xoáy) trong vật Cảm biến tiệm cận giúp phát hiện vị trí chính xác và phản hồi rất nhanh.
Hình 3 18: Cảm biến tiệm cận
Thông số kỹ thuật o Điện áp hoạt động: 6VDC – 36VDC o Dòng điện ngõ ra: 300mA o Ngõ ra: NPN o Khoảng cách phát hiện: 4 mm. o Phát hiện các đối tượng: kim loại / sắt. o Kích thước: 12 mm o Chất liệu: nhựa + sắt
Tên thiết bị: Van điện từ nước UNI-D UW15
Mục đích: Đóng ngắt van chảy sơn ở khâu chiết rót.
Hình 3 19: Van điện từ nước
Thông số kỹ thuật: o Nhiệt độ thiết kế: 5 đến 80°c o Áp suất làm việc: 0 đến 7kgf/cm² o Chất liệu: Đồng thau, inox 304 o Port size: 3/4" inch o Đường kính: 15mm o Kiểu kết nối với đường ống: Kiểu ren o Kiểu tác động: Tác động trực tiếp o Trạng thái của van: Van thường đóng o Nguồn điện sử dụng: 24V
3.2.5 Van điện từ khí nén
Tên thiết bị: Van điện từ Airtac 4V210-08 (Van 5/2)
Mục đích: Dùng để đóng mở đường dẫn của khí nén và điều chỉnh hướng của khí nén, từ đó điều khiển hoạt động của các xylanh
Hình 3 20: Van điện từ khí nén
Thông số kĩ thuật: o Điện áp: 24VDC o Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13) o Kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6) o Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa o Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí (1 đầu coil điện) o Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC.
3.2.6 Van hút chân không khí nén
Tên thiết bị: van hút chân không khí nén ZK-08
Mục đích: Dùng để chuyển đổi khí nén thành thành khí âm hút nắp và lon ở cơ cấu cấp nắp và trộn sơn
Hình 3 21: Van hút chân không khí nén
Thông số kỹ thuật o Kích thước cổng: 1/4'' o Chất liệu: hợp kim nhôm o Kiểu nối: nối ren o Nhiệt độ làm việc: 0 độ C đến 60 độ C o Áp suất làm việc: 0.1-1.6MPa o Môi trường lưu chất: khí nén.
Tên thiết bị: Xylanh kép Airtac TN10x50s
Mục đích: Dùng để kẹp giữ lon ở vị trí các khâu chiết rót và đóng nắp lon.
Thông số kỹ thuật o Kích thước cổng: ren 5mm (M5) o Chất liệu: kim loại o Áp suất làm việc: 0.15-1Mpa o Nhiệt độ làm việc: -20~70 độ C o Môi trường lưu chất: khí nén
Tên thiết bị: Xylanh khí nén Airtac MAL25x125-CA, MAL25x100-CA, MAL25x75-CA.
Mục đích: o Xylanh MAL25x125-CA: dùng để đẩy/kéo lon ra khỏi cơ cấu trộn sơn. o Xylanh MAL25x100-CA: dùng để dập đóng nắp lon. o Xylanh MAL25x75-CA:dùng để cấp lon.
Thông số kỹ thuật: o Kích thước cổng: ren 9,6mm. o Chất liệu: kim loại. o Áp suất : 0,1~1MPa (1~9kg). o Nhiệt độ: -20 ~ 70 độ C. o Môi trường lưu chất: khí nén
Tên thiết bị: Xylanh khí nén KCC ACP B16 - S125
Mục đích: Di chuyển theo phương ngang để di chuyển nắp tới lon trong cơ cấu cấp lon
Thông số kỹ thuật: o Kích thước cổng: ren 5mm (M5) o Chất liệu: kim loại o Áp suất làm việc: 0.15-1Mpa o Nhiệt độ làm việc: -20~70 độ C o Môi trường lưu chất: khí nén
Tên thiết bị: Động cơ giảm tốc GB37-3530
Mục đích: Sử dụng để vận hành băng tải di chuyển lon và nắp qua các cơ cấu chấp hành.
Hình 3 25: Động cơ giảm tốc GB37-3530
Thông số kỹ thuật: o Tốc độ quay: 20 rpm. o Điện áp: 24 VDC. o Loại: Có chổi than o Đường kính trục:6mm o Chiều dài động cơ: 59mm o Đường kính động cơ: 37mm o Chiều dài trục: 15.5mm.
Lựa chọn thiết bị sử dụng cho bảng điện
Tên thiết bị: PLC Delta DVP 24-ES2
Mục đích: Lưu trữ hệ điều hành, chương trình ứng dụng, là nơi diễn ra quá trình tính toán xử lý thông tin theo thuật toán điều khiển đã được cài đặt bởi người lập trình.
Hình 3 26: PLC Delta DVP 24-ES2
Thông số kỹ thuật: o Điện áp nguồn cung cấp: 1 pha 220 Vac o Tốc độ xử lý: 0.54 às o Bộ nhớ chương trình: 16k bước lệnh. o Kết nối truyền thông: RS232/RS485 theo chuẩn chuẩn MODBUS ASCII / RTU o Tích hợp bộ đếm tốc độ cao. o Loại ngõ ra: Transistor. o Phát xung tốc độ cao: max = 100 KHz. o Tổng I/O: 24.
Tên thiết bị: Module mở rộng 08XN2.
Mục đích: Mở rộng ngõ ra phụ trợ cho PLC, đáp ứng nhu cầu sử dụng của hệ thống.
Hình 3 27: Module mở rộng 08XN2
Tên thiết bị: Bộ nguồn tổ ong Omron S8FS-C10024J
Mục đích: Chuyển đổi nguồn điện xoay chiều 220V thành nguồn điện một chiều 24V để cung cấp cho các thiết bị trong hệ thống điện.
Hình 3 28: Bộ nguồn tổ ong Omron
Thông số kỹ thuật: o Nguồn cấp: 100 – 240 VAC, 50/60 Hz,1 pha. o Điện áp ngõ ra: 24VDC Có thể điều chỉnh −10% đến 10% (bằng biến trở). o Dòng điện ngõ ra: 4.5A o Công suất tiêu thụ: 100W. o Bảo vệ quá tải ngõ ra: Có, tự động reset. o Bảo vệ quá áp: Bộ nguồn tự động ngắt khi điện áp ngõ ra vượt quá 115% o Hiển thị ngõ ra: Đèn led xanh. o Nhiệt độ làm việc: −20 đến 60°C (không ngưng tụ và đóng băng). o Độ ẩm làm việc: 20% đến 90%. o Chức năng bảo vệ: Bảo vệ quá tải, quá áp, chống rung, bảo vệ sốc điện. o Hiệu suất: 75% ~ 90%. o Kích thước: 97x159x38.
Tên thiết bị: Relay Omron MY4N.
Mục đích: Làm relay trung gian để điều khiển hoạt động của các van điện từ nước/khí và động cơ băng tải chính, động cơ băng tải cấp nắp.
Hình 3 29: Relay trung gian Omron
Thông số kỹ thuật: o Điện áp cuộn coil : DC24. o Dòng định mức: 3A. o Kích thước: 28 (mm) x 21.5 (mm) x 36 (mm). o Trọng lượng: 40g o Relay trung gian 14 chân, 4 cặp tiếp điểm. o Có đèn báo.
Tên thiết bị: Cầu đấu TBR, TBD gắn ray
Mục đích: Sử dụng để kết nối các đầu cuối của các thiết bị điện để tạo ra một mạch điện.
Thông số kỹ thuật: o Tiết diện dây đồng: 2.5 – 4mm 2 o Dòng định mức: 10 A. o Kích thước : 41.7 x 42.5 x 9 mm o Kết nối dây: Bắt vít. o Models: Kiểu Din Rail
Tên thiết bị: Step Motor Driver SD20
Mục đích: điều khiển step motor trộn sơn đúng yêu cầu.
Thông số kỹ thuật: o Dòng điện: 0.3-2.5A. o Điện áp đầu vào: 12-50VDC. o Kích thước: 56x94x21 (mm). o Tần số xung đầu vào: 200khz. o Trọng lượng: 110g. o Điện áp tín hiệu đầu vào: 3.3-25VDC.
Tên thiết bị: Cầu dao TECO RC-362S
Mục đích: bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải và bảo vệ dòng rò.
Thông số kỹ thuật: o Dòng sản phẩm : RC series. o Số cực: 2P. o Dòng định mức: 32A. o Dòng ngắn mạch: 2 ~ 6 kA o Dòng điện rò: 30 mA. o Kích thước: 36x82x75.
Kết luận chương 3
Dựa vào thiết kế tổng quát của hệ thống em đã tính toán sơ bộ và lựa chọn những thiết bị phù hợp để có thể hoàn thành mô hình đồ án “thiết kế hệ thống pha trộn sơn tự động”, nhưng bên cạnh đó cũng ko tránh được những sai sót Qua đó em sẽ tiến hành thi công và hoàn thiện mô hình.
THI CÔNG HỆ THỐNG HOÀN THIỆN
Hệ thống phần cứng
Hình 4 1: bộ phần cấp lon
Hình 4 2: Bộ phận chiết rót sơn
Hình 4 3: Bộ phân cấp nắp
Hình 4 4: Bộ phận đóng nắp
Hình 4 5: Bộ phận trộn sơn
Gá màn hình HMI và nút bấm
Hình 4 6: Gá màn hình HMI và nút bấm
Hình 4 7: Bảng mạch đấu điện
Hình 4 8: Mô hình đồ án Thiết kế hệ thống pha trộn tự động
Một số hình ảnh khác
Hình 4 9: Một số hình ảnh thi công phần cứng
Hệ thống giao diện
Hệ thống giao diện điều khiển gồm 4 màn hình:
Hình 4 10: Màn hình 1 (màn hình Login)
Hình 4 11: Màn hình 2 (chế độ Auto)
Hình 4 12: Màn hình 3 (chế độ Manual)
Hình 4 13: Màn hình 4 (màn hình chọn màu)
