Một trong những lựa chọn mang lại hiệu quả cao khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động hoá là sử dụng bộ điều khiển PLC Programmer Logic Control làm phần tử trung tâm của hệ thống điều
Lịch sử nghiên cứu
Đã có rất nhiều công ty nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển tự động cho máy đúc nhựa, và đã giới thiệu nhiều sản phẩm thương mại Ví dụ, từ Đài Loan đến, bộ điều khiển máy ép phun nhựa SH900 với những tính năng nổi bật.
- Màn hình: STN LCD 10.4in
- Bộ nhớ trong: ghi nhớ 49 bộ khuôn (có thể mở rộng không giới hạn)
- Nhiệt độ: 16 đoạn nhiệt độ.
- Phạm vi nhiệt độ: Ktype 0-500 o C
- Thước điều chỉnh 4 đoạn (có thể mở rộng 6 đoạn):
- Áp điều chỉnh: 4 đoạn (có thể mở rộng 6 đoạn)
- Tốc điều chỉnh: 4 đoạn (có thể mở rộng 6 đoạn)
- Thuỷ lực tiêu chuẩn: 2 kênh - tốc độ kiểm soát và p suất ( uỳ chọná t : 4 kênh - áp ghi hoặc chức năng khác).
- Nguồn áp vào: 90-240Vac 15% 50/60HZ
Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
+ Mục đích Đề tài tập trung vào nghiên cứu các nội dung chính sau:
- Nghiên cứu tổng quan máy đúc phun nhựa
- Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển máy đúc phun nhựa dùng PLC làm bộ điều khiển trung tâm.
+ Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
- Máy đúc phun nhựa: Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc của máy
- Các tham số cần điều khiển trong máy đúc phun nhựa: nhiệt độ nóng chảy chất dẻo, áp suất phun, tốc độ phun
- Bộ điều khiển PLC Siemens S7 200 CPU 224 và các mô đun khác.
- Chương trình lập trình cho PLC S7 – 200 là Step7
- Màn hình cảm ứng Delta
- Bộ điều khiển nhiệt độ Omron
- Thiết kế và viết chương trình điều khiển máy.
Phương pháp nghiên cứu
Tôi sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp với mổ phỏng trên phần mềm Automation Studio:
- Nghiên cứu lý thuyết điều khiển hoạt động của máy đúc phun nhựa
- Nghiên cứu cấu tạo, cấu trúc, đặc tính làm việc của các thiết bị trong hệ thống điều khiển.
Nghiên cứu lý thuyết về kiểu dữ liệu, cấu trúc lệnh và hàm trạng thái trong phần mềm Step 7 đã giúp chúng tôi phát triển các phương án điều khiển hiệu quả Từ cơ sở lý thuyết này, chúng tôi xây dựng hàm trạng thái, sơ đồ thuật toán, lập trình điều khiển, thiết kế mạch điều khiển và thiết kế chương trình mô phỏng hoạt động của hệ thống.
Lịch sử hệ thống điều khiển trong máy công nghiệp
Hi there, I'd be happy to help you rewrite your article while adhering to SEO rules and providing important sentences that convey the meaning of each coherent paragraph Here's the revised version of the first paragraph:"Tự động hoá đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực kinh tế và kỹ thuật, nhất thể trong các ngành công nghiệp Nó đã gây sự thay đổi mạnh mẽ đối với nhiều ngành sản xuất và dịch vụ Ở nhiều nước, nhà máy không còn người và văn phòng không còn giấy, từ đó tạo ra một khung cảnh hoàn toàn mới Từ đó, các thuật ngữ như hương mại điện tử, hình phàng điện tử, máy móc thông minh và thiết bị thông minh ngày càng trở nên phổ biến."
Tự động hoá có mặt từ khâu thiết kế đến khâu đóng gói sản phẩm trong một dây chuyền sản xuất
Trình độ tự động hoá hiện đại đặc trưng bởi khả năng xử lý thông minh trong các tình huống công nghệ, đòi hỏi sự phát triển của các cảm biến tinh xảo để nhận biết các tình huống này Hiện nay, nhờ vào những thành tựu của hệ thống tích hợp khoa học Micro và Nano, nhiều tổ hợp cảm biến đã được phát triển, tạo ra các cụm cảm biến đa năng Những cụm cảm biến này cho phép nhận thức môi trường và tình huống một cách nhanh chóng, xử lý nhiều thông tin cùng lúc.
Hôm nay, việc hoá chuyên nghiệp và hiện đại hoá không thể thiếu tự động hoá Điều quan trọng, đánh giá một hệ thống sản xuất liên kết chặt với yêu cầu đua thi competition trên thị trường, yêu cầu một sự linh hoạt cao Quá trình chuyển từ số hoá đến máy tính hoá của hệ thống sản xuất và dịch vụ đang di chuyển theo con đường mềm, linh hoạt để phù hợp với thị trường biến động và có lịch sử phát triển dài.(Note: I am an AI language model and I strive to provide accurate and helpful information However, I don't have the capability to fully understand the context and purpose of your article Therefore, I recommend you to carefully review my suggestions to ensure they fit your specific needs and requirements.)
Lịch sử phát triển quá trình tự động hóa máy công cụ đƣợc trình bày theo sơ đồ hình 1.1
Giới thiệu về hệ thống điều khiển trong máy công cụ
Máy CNC, viết tắt của "Computer Numerical Control," là một loại máy công cụ điều khiển tự động nổi bật Ý tưởng phát triển máy CNC xuất phát từ Jonhs Parson cùng với sự hỗ trợ của không quân Mỹ, nhằm tạo ra một thiết bị có khả năng gia công chính xác và tự động hóa quy trình sản xuất.
Hệ thống cơ khí thuần túy
Hệ thống cơ khí có dẫn động điện
Hệ thống cơ khí có điều khiển tự động
Hệ thống cơ khí có điều khiển tương tự và tuần tự
Hệ thống cơ khí có điều khiển số liên tục và tuần tự
Hệ thống cơ điện tử
- Tích hợp cơ khí với phần cứng điện tử
- Công nghệ thiết kế đồng thời
- Tích hợp chức năng ĐC chiều 1 1870 ĐC xoay chiều 1889
Rơ le, solenoid Khuyếch đại thủy lực Thủy lực , khí nén, điện
Máy tính số 1955 Process computer 1959
PM thời gian thực 1966 Microcomputer 1971 ĐK số, phân tán 1975
Hệ thống fiedbus Sensor và actutor mới Tích hợp phần tử
Máy hơi nước 1860 Dynamos 1870 Bơm tuần hoàn 1880 ĐC đốt trong 1880 Máy chữ cơ khí bơm ,
Turbin hơi nước Máy bay
Máy nâng kiểu điện tử
Máy CNC Robot công nghiệp Dây truyền CN Ổ đĩa từ
Robot thông minh FMS, CIM Máy tính nhúng Hàng không vũ trụ
Tự động hóa tòa nhà
Tăng điều khiển tự động
Tăng tự động điều khiển dùng máy tính , kết cấu tiểu hình
Tăng tích hợp điều khiển quá trình dùng máy tính Microcomputer
Hình 1 1 : Lịch sử phát triển của hệ thống điều khiển
Vào năm 1955, Đại học MIT đã phát triển một dự án cho không quân Mỹ, bao gồm 14 chi tiết máy bay với độ phức tạp và độ chính xác cao, lặp đi lặp lại mà không thay đổi.
Hình 1 2: Hình máy CNC với hệ thống thay dao tự động đầu tiên
Tại sao máy CNC và hệ thống điều khiển trên máy lại phát triển theo nhau? Các thành phần quan trọng trong hệ thống điều khiển máy CNC hợp tác để giải mã tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển và phần mềm NC, điều khiển quá trình công nghệ và hoạt động của động cơ chính xác.(Note: I have provided important sentences that contain the meaning of your original paragraph while complying with SEO rules The sentences are written in Vietnamese as requested.)
Các thành phần chính của hệ thống điều khiển trên máy CNC
Bộ điều khiển trong máy CNC bao gồm bốn thành phần chính: đơn vị cung cấp điện, hệ thống bảo vệ mạch, bộ điều khiển trung tâm và bộ điều khiển các thiết bị bổ trợ Đơn vị cung cấp điện (PSU) đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi nguồn điện từ lưới điện xoay chiều (AC) thành nguồn điện một chiều (DC) dễ dàng sử dụng hơn để điều khiển hoạt động của máy.
Việc cung cấp và xử lý điện áp cùng dòng điện lớn có thể gây nguy hiểm cho các mạch điều khiển Do đó, cần thiết phải cách ly điện giữa nguồn công suất và nguồn điều khiển để đảm bảo an toàn.
Bộ điều khiển trung tâm cho phép điều khiển trực tiếp từng thiết bị thông qua máy tính, từ điều khiển số NC (Numerical Control) đến điều khiển bằng máy tính CNC (Computer Numerical Control) Ngoài ra, việc ứng dụng các “máy tính nhúng” trong các bộ điều khiển thiết bị và sử dụng PLC để tự động hóa quy trình hoạt động của hệ thống đơn giản cũng rất phổ biến.
Bộ điều khiển và các thiết bị thành phần:
Hình ảnh minh họa các thành phần chính trong hệ thống điều khiển máy CNC, đặc biệt là router 3 trục CNC Hệ thống này bao gồm máy tính với phần mềm điều khiển NC, hộp điều khiển và bộ điều khiển động cơ Hộp điều khiển chứa mạch bảo vệ breakout, nguồn điện (không hiển thị) và bộ điều khiển động cơ Mạch bảo vệ breakout đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ mạch và phân phối tín hiệu trong hộp điều khiển.
Hình 1 3: Cấu hình hệ thống điều khiển trong máy CNC router
Giới thiệu về bộ điều khiển PLC
PLC, viết tắt của Programmable Logic Controller, là bộ điều khiển logic lập trình được sử dụng để thay thế các mạch rơle trong thực tế PLC hoạt động bằng cách quét trạng thái đầu vào và đầu ra, với sự thay đổi ở đầu vào dẫn đến sự thay đổi tương ứng ở đầu ra Ngôn ngữ lập trình cho PLC có thể là Ladder hoặc State Logic Hiện nay, nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron và Honeywell.
"PLC, tương tự như một máy tính điện tử, được sử dụng rng trong quá trình tự động hóa công nghiệp Thiết bị này có khả năng "lập trình mềm", hoạt động theo chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ, giống như một máy tính điều khiển chuyên dụng."
Thích hợp nhất cho điều khiển logic (thay thế các rơle), song cũng có thể chức năng điều chỉnh (nhƣ PID, mờ, ) và các chức năng tính toán khác
1968: Richard Morley sáng tạo ý tưởng PLC cho General Motors
1969: PLC đầu tiên (Allen Bradley và Bedford), đƣợc GM sử dụng trong công nghiệp ô tô (128 DI/DO, 1kByte bộ nhớ)-
1971: Ứng dụng PLC đầu tiên ngoài CN ô- tô
1973: PLC “thông minh” với khả năng tính toán, điều khiển máy in, xử lý dữ liệu, giao diện màn hình
1975: PLC với bộ điều khiển PID
1976: PLC lần đầu tiên sử dụng trong hệ thống phân cấp điều khiển dây chuyền sản xuất
1980: Các module vào/ra thông minh
1981: PLC nối mạng, 16-bit PLC, các màn hình CRT màu
1.3.2 Vai trò của PLC trong quá trình tự động hóa sản xuất
Nước ta đang trải qua quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, trong đó tự động hóa sản xuất đóng vai trò quan trọng Tự động hóa không chỉ giúp tăng năng suất mà còn nâng cao độ chính xác, từ đó cải thiện hiệu quả sản xuất Để thực hiện tự động hóa, bên cạnh việc sử dụng máy móc cơ khí và điện, các dây chuyền sản xuất cũng cần được đầu tư và phát triển.
17 thiết phải có các bộ điều khiển để điều khiển chúng PLC là một trong các bộ điều khiển đáp ứng đƣợc yêu cầu đó.
PLC, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, là một thiết bị điều khiển đa năng có khả năng kiểm soát hệ thống theo một chương trình được viết bởi người dùng Nó hoạt động dựa trên chương trình này, cho phép PLC điều khiển nhiều loại thiết bị máy móc khác nhau Bạn chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển và cách kết nối để sử dụng PLC để kiểm soát các thiết bị hoặc máy móc khác Nếu bạn muốn thay đổi nguyên tắc hoạt động của máy móc, thiết bị hoặc hệ thống sản xuất tự động, bạn chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển PLC có khả năng kiểm soát một loạt các đối tượng, từ máy bơm, máy cắt, máy khoan, lò nhiệt đến hệ thống phức tạp như băng tải, hệ thống chuyển mạch tự động (ATS), thang máy và dây chuyền sản xuất PLC có khả năng áp dụng các quy tắc kiểm soát khác nhau cho các đối tượng khác nhau của nó.
Hình 1 4: Khả năng kết nối và điều khiển của PLC với các thiết bị
PLC có những ƣu điểm mà các bộ điều khiển cổ điển dùng dây nối và Rơle không thể nào sánh đƣợc:
- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học
- Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt
- Dễ bảo quản, sửa chữa
- Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức tạp
- Khả năng xử lý nhanh.
- Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp.
- Giao tiếp đƣợc với nhiều thiết bị khác, máy tính, mạng, các thiết bị điều khiển khác
1.3.5 Ngôn ng ữ lập trình cho PLC.
Lập trình cho PLC có thể thực hiện một cách khá dễ dàng dựa trên tập lệnh do nhà sản xuất cung cấp, bao gồm nhiều lệnh cho phép người sử dụng kết hợp logic để tạo ra các chương trình điều khiển đa dạng và phức tạp Ngoài các lệnh thông thường, nhà sản xuất còn cung cấp thêm các lệnh mở rộng làm phong phú thêm khả năng điều khiển PLC, và cùng với tập lệnh, có nhiều cách lập trình khác cho PLC.
Here is a rewritten paragraph that meets SEO rules:"Lập trình bằng giản đồ LAD (Ladder Diagram) là một phương pháp lập trình logic, trong đó các lệnh được liên kết với nhau theo dạng thang, giúp chương trình dễ kiểm soát và dễ hiểu Đặc biệt, cách lập trình này rất thích hợp để lập các chương trình dài, phức tạp và được ứng dụng khá phổ biến Để lập trình theo cách này, người dùng cần một máy tính cá nhân kèm theo một trong các phần mềm hỗ trợ như SSS, CLSS, SYS Win hay SYS MAC –CPT."
Lập trình sơ đồ khối CSF (Control System Flowchart) là phương pháp sử dụng các khối chức năng để biểu diễn các lệnh, cho phép người dùng kết nối các khối này tùy theo ứng dụng để xây dựng chương trình Tuy nhiên, phương pháp này hiện không được phổ biến do tính phức tạp và khó kiểm soát Để thực hiện lập trình theo cách này, cần có máy tính và phần mềm hỗ trợ tương ứng.
Lập trình dạng phát biểu STL (Statement Lists) sử dụng các lệnh được biểu thị như các phát biểu, giúp dễ hiểu và gần gũi với ngôn ngữ con người Tuy nhiên, do thiếu hình ảnh minh họa, việc liên kết các lệnh trở nên khó khăn, dẫn đến việc kiểm soát chương trình cũng gặp nhiều thách thức Để lập trình theo phương pháp này, cần phải có một bộ lập trình bằng tay.
Hiện nay, PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, bao gồm cả công nghiệp và dân dụng Từ việc điều khiển các hệ thống đơn giản với chức năng ON/OFF đến các ứng dụng phức tạp yêu cầu độ chính xác cao và sử dụng các thuật toán trong quy trình sản xuất, PLC đóng vai trò quan trọng Một số lĩnh vực tiêu biểu sử dụng PLC hiện nay bao gồm tự động hóa nhà máy, hệ thống điều khiển giao thông, và quản lý năng lượng.
+ Hệ thống chuyền tải + Máy đóng gói
+ Điều khiển robot gắp và xếp hàng
+ Thiết bị xử lý hóa chất
+ Công nghiệp giấy và bột giấy
+ Công nghiệp đúc bê tông.
+ Máy sản xuất vật liệu bán dẫn. + Thiết bị sản xuất đường
Hình 1 5: Một số hình ảnh ứng dụng của PLC
Tổng quan về công nghệ gia công sảng phẩm nhựa
Nhựa hiện nay bắt nguồn từ cuối thế kỷ 19, khi các nhà khoa học ở Châu Âu và Mỹ tiến hành nghiên cứu và pha trộn nhiều loại cao su cùng với các chất phụ gia khác nhau.
Nhựa nhân tạo đầu tiên, Parkesine, được phát minh bởi Alexander Parkes vào năm 1861 và công bố tại triển lãm quốc tế ở London vào năm 1862 Đây là loại nhựa hữu cơ tổng hợp từ cellulose, có khả năng gia nhiệt, tạo hình và giữ nguyên hình dạng khi nguội Tuy nhiên, chi phí sản xuất của Parkesine cao, khó chế tạo và dễ cháy.
Năm 1868, nhà phát minh người Mỹ John Wesley Hyatt đã phát triển vật liệu nhựa Celluloid, được tổng hợp từ cellulose và alcoholized camphor, dựa trên sự cải tiến của phát minh trước đó của Parkes Celluloid đã giải quyết vấn đề về vật liệu làm quả bida, trước đây được làm từ ngà voi, giúp ngăn chặn nguy cơ tuyệt chủng cho loài voi.
Here is the rewritten article in Vietnamese, complying with SEO rules:Năm 1872, Hyatt và anh trai Isaiah đã chế tạo ra máy đúc phun đầu tiên và được cấp bằng sáng chế Máy này có nguyên lý hoạt động tương tự như ống kim tiêm, sử dụng piston để phun nhựa xuyên qua xi lanh được làm nóng và đi vào lòng khuôn Tuy nhiên, ngành công nghiệp nhựa phát triển chậm chạp trong những năm này do hạn chế công nghệ Đến những năm 1940, ngành công nghiệp nhựa phát triển nhanh chóng và mở rộng do nhu cầu sản phẩm rẻ, sản xuất hàng loạt trong chiến tranh thế giới thứ II Năm 1946, James Watson Hendry phát triển máy đúc trục vít đầu tiên, cho phép kiểm soát chính xác hơn nhiều tốc độ ép và chất lượng sản phẩm Máy đúc trục vít vẫn được giữ và phát triển cho đến ngày nay, cho phép trộn vật liệu trước khi phun để pha màu nhựa hoặc trộn đều nhựa tái chế với nguyên liệu nhựa chưa dùng trước khi phun.
Tổng kết các cột mốc phát triển quan trọng đáng ghi nhớ:
Vào năm 1862, Alexander Parkes đã phát minh ra Parkesine, nhựa nhân tạo đầu tiên trong lịch sử Đến năm 1872, Hyatt đã phát minh ra nhựa Celluloid và cùng với anh trai Isaiah, họ sáng chế ra chiếc máy đúc nhựa đơn giản đầu tiên.
Năm 1946: James Watson Hendry phát triển máy đúc nhựa trục vít nhƣ ngày nay.
2.1.2 Các phương pháp gia công sản phẩn chất dẻo
1 Công nghệ cán chất dẻo
Là phương pháp sản xuất công nghệ gia công chất dẻo để chế tạo các sản phẩm dạng ấm t ho mặc, quá trình cán chất dẻo diễn ra khi nhựa nóng chảy dạng bột (paste) chảy qua hai hoặc nhiều trục có tốc độ quay điều chỉnh được, quay ngược chiều nhau và gia nhiệt chính xác Nhựa sau khi hóa dẻo được chuyển qua máy cán nhiều trục, thường có 4 đến 5 trục xếp theo hình chữ I, F, L, Z Kiểu chữ Z mang lại nhiều thuận lợi, như tính chất nhựa ít biến động và khả năng xử lý hiệu quả Các loại vật liệu thường được sử dụng trong quá trình này bao gồm PVC, ABS và PS.
Lực tác dụng lên trục l, tạo ra màng nhựa mỏng Cả hai bên có lực tác động lớn, tạo nên màng nhựa dày hơn so với hai bên Điều này xảy ra với cách thức cụ thể.
- Đặt c ác trụcchéo nhau m , vì vộtít ậy t ng khoă ảng ở h
Gập trục và mômen quay gập trục thực hiện bằng pitton thủy lực, giúp duy trì nhiệt độ cao và ít thay đổi ngang trục khi áp suất lớn Để ép thành màng mỏng, cần có lực ép lớn, và sự thay đổi của lực ép trục có thể làm chiều dày màng thay đổi Một lý do khiến dao động áp lực xảy ra là khoảng cách ở hốc trục lớn, do đó cần điều chỉnh trục một cách thích hợp Sau khi định hình, màng hoặc tấm được làm nguội bằng cách đi qua các trục được làm lạnh ở nhiệt độ nhất định Luôn có đồng hồ điều chỉnh áp suất đặt ở khoang làm lạnh, và áp suất màng được điều chỉnh tự động Sau quá trình làm lạnh, nhựa được cắt ở hai cạnh (5% chiều rộng) và cuộn lại Các thiết bị trong quá trình này phải được thiết kế để không gây cản trở cho máy cán, bao gồm ủ, thùng làm mát, trang trí, và cần đảm bảo không làm thay đổi hướng màng (một hoặc hai chiều).
Hình 2 2: Quá trình cán chất dẻo
2 Công nghệ phủ chất ẻod
Here is the rewritten paragraph:Công nghệ tráng phủ lớp chất dẻo lên vật liệu là quá trình phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt vật liệu, giúp tăng cường tính chất của sản phẩm và cải thiện độ bền Quá trình này được áp dụng rộng rãi vì cho phép sử dụng sản phẩm mà không cần xử lý bề mặt Ngoài ra, biến tính bề mặt vật liệu thực hiện bằng cách phủ lên một hoặc nhiều lớp vật liệu khác, từ đó cải thiện tính chất đặc biệt của sản phẩm Quá trình phủ này được định nghĩa là thay thế không khí bằng một loại vật liệu khác trên bề mặt.
Lớp phủ thông dớp ủ ẩm là một sản phẩm có khả năng bảo vệ vật liệu khỏi ăn mòn, chống phân hủy, giảm thiểu thấm nước và nâng cao tính thẩm mỹ Công nghệ phủ này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, như công nghệ khí, điện tử và sản xuất phim y học.
Quá trìnhđi qua các bước:
- Chuẩn ị b dung dịch hay dung dịch phân t ph ánđể ủ
- Chuy v mển ào áy ph ủ
- T l ph dung dạo ớp ủ(từ ịch ốc ơ, b h i)
- Định hình cho sản phẩm(kích thước, hình áng d mong mu ) ốn
Công nghệ phủ bề mặt là quá trình xử lý bề mặt vật liệu để cải thiện độ bám dính, làm sạch và loại bỏ chất bẩn Các loại phủ bề mặt phổ biến bao gồm phủ màng (web coat), phủ tấm (sheet coat) và máy phủ bề mặt không phủ Phủ màng thường được sử dụng rộng rãi, giúp tạo lớp liên kết trên bề mặt vật liệu Các ứng dụng của công nghệ này có thể thấy trong xây dựng, gia công tường và nhiều lĩnh vực khác Hệ thống máy phủ hiện đại có thể xử lý các tấm rộng lên đến 1524mm (5ft) với tốc độ lên tới 1524000mm/phút (5000ft/min).
Hình 2 3: Máy phủ dạng Pilot
Máy ph tủ ấm s dử ụng để ph tủ ấm êng bi K h thêm mri ệt ết ợp áy in, máy photo
Máy này thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm để phát triển sản phẩm mới và phủ vật liệu Các phần liệu ít ác thường sử dụng nhiều loại thiết bị như dao cắt, đầu định hình và trục cuốn để kiểm soát nhiệt độ đồng nhất Phương pháp phun cất trục cũng được dùng để ủ tấm sản phẩm Sản phẩm màng hay tủ ấm được làm khô trong không khí hoặc trong lò.
Tráng phủ có các phương pháp sau:
- Phương ph ph áp ết
- Phương ph áp tráng ph ân l bớp ằngtrục trụ
- Phương ph táp ẩm úng nh
- Tráng ph bủ ằng máy đùn
- Tráng ph bủ ằng máy c án
- Tráng ph bủ ằngphương ph i ápđ ệntiếp xúc
Từ chất liệu dạng lỏng, thiết bị đùn thu được sản phẩm với hình dạng cụ thể Nhiệm vụ chính của thiết bị đùn là tạo áp suất đủ lớn để đẩy vật liệu qua khuôn Áp suất đùn ảnh hưởng đến cấu trúc hình học của khuôn, tính chất dòng chảy của vật liệu và tốc độ chảy.
- Thiết ị đùn b nh (ựa Plastics extrunder): di chuy , bển ơm nhựa
Thiết bị đùn bao gồm một trục gia công (Plasticating trunder) có chức năng làm nóng chảy và chuyển đổi vật liệu nhựa Vật liệu dạng hạt rắn được cấp vào thiết bị, sau đó được nung chảy và đưa đến khuôn để tạo hình sản phẩm.
- Thiết ị đùn b nh nóng ựa chảy mà không làm chảy nh ựa đƣợc ọi g là melt-fed extrund er
Máy đùn là thiết bị quan trọng trong quá trình sản xuất, giúp tạo hình, chỉnh sửa và xử lý các vật liệu như PVC, PP, PE Thiết bị này không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn hỗ trợ trong việc thu hồi và xử lý các phế phẩm, giúp tiết kiệm nguyên liệu và giảm thiểu lãng phí.
4 Gia công c thi iết ỗngr
Khảo sát máy đúc phun
Máy đúc phun gồm c b ph ác ộ ậnchính sau:
Hình 2 10: Cấu tạo chung của máy đúc phun
Hệ thống ép kín có chức năng ngăn chặn, giúp khuôn và tài liệu khuôn trong quá trình tạo ra sản phẩm Nó hỗ trợ làm nguội và đẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn khi kết thúc quá trình đúc phun.
Hình 2 11: Hình hệ thống kẹp khuôn
H ệthống này bao gồm c b ph : ác ộ ận
Cụm đẩy của máy (Machine ejectors) bao gồm xy lanh thu l, tỷ ực ấm đẩy và cần đẩy, có chức năng tạo ra lực đẩy tác động lên khuôn để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn một cách hiệu quả.
Cụm kẹp (Clamp cylinders) có hai loại chính: loại sử dụng cơ cấu và loại sử dụng xy lanh thủy lực Chức năng chính của chúng là cung cấp lực kẹp để đóng khuôn và giữ chặt khuôn trong suốt quá trình phun.
Tấm di động, hay còn gọi là Moveble platen, là một tấm thép lớn có bề mặt với nhiều lỗ thông kết nối với phần động của khuôn Những lỗ này cho phép cần đẩy tác động lực vào tấm đẩy trên khuôn Ngoài ra, tấm di động còn được trang bị các lỗ ren để kẹp phần động của khuôn Trong quá trình đúc phun, tấm này di chuyển tới lui dọc theo bốn thanh nối.
Tấm ố định C (Station Y platen) là một bộ phận quan trọng trong khuôn ép nhựa, được làm từ thép có độ bền cao Nó có nhiệm vụ cố định khuôn và đảm bảo sự ổn định trong quá trình ép Tấm này được thiết kế với các rãnh và lỗ có ren để kết nối với khuôn, đồng thời có vòng cố định để giữ vị trí chính xác của khuôn Điều này giúp đảm bảo sự thẳng hàng giữa các bộ phận như ần đẩy và cụm phun, từ đó nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm ép.
Thanh n (Tiếp bậc): Có khả năng ngăn cản áp suất phun khi kẹp tấm l Ngoài ra, chúng còn có tác dụng dẫn hướng cho tấm di động.
Trước khi tiến hành phun vật liệu vào khuôn đúc, cần đóng kín hai nửa khuôn lại với nhau Nhiệm vụ của việc đóng khuôn là tạo ra lực cần thiết trong quá trình đúc phun, giúp duy trì sự ổn định cho khuôn cho đến khi mở ra Việc điều chỉnh ốc đóng và mở khuôn có thể thực hiện một cách độc lập nhằm mục đích giảm thời gian chu trình sản xuất.
Nguyên lý hoạt động của khuôn đúc là giữ cho khuôn kín, ngăn chặn sự rò rỉ vật liệu lỏng ra ngoài trong quá trình sản xuất Khi áp lực trong khoang khu
Không yêu cầu lực đóng khuôn cực đại theo khối lượng vì nó sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Nên đặt trọng tâm vào việc thiết kế khuôn và các trụ đỡ chịu tải trọng từ một phía để giảm thiểu sức ép lên khuôn Lực đóng khuôn không yêu cầu phải vượt quá 80% khối lượng, nhưng cần đảm bảo độ ổn định và hiệu suất trong quá trình đóng khuôn Cần chú ý đến độ giãn nở của các trụ đỡ, vì nó ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình Tải trọng của các trụ đỡ cần được phân bổ đều, do đó, độ giãn nở phải được xác định chính xác để tránh hiện tượng đứt trụ đỡ Chuyển động của cụm thiết bị này là chuyển động tịnh tiến và mọi cơ cấu chuyển động đều phải được áp dụng đúng cách Các dạng thường gặp của cụm khuôn gồm nhiều loại khác nhau.
- Cụm ẹp ơ k c khí thuỷ l ực
Khuôn bao gồm hai thành phần chính: tần ơ ản ấm cố định và tấm di động, cùng với thanh n Trong quá trình tác động của áp lực lên khuôn, người ta cần chú ý đến hệ thống làm mát và đường phân phối nhiệt.
Cụm khuôn là thiết bị quan trọng trong quá trình sản xuất, giúp định hình sản phẩm nhựa theo từng loại khác nhau Khuôn được thiết kế để có thể đúc nhiều sản phẩm cùng một lúc, tùy thuộc vào tính chất của sản phẩm Việc sử dụng khuôn nhiều ổ có thể giúp sản xuất hàng loạt hiệu quả hơn, nhưng chi phí gia công sẽ cao hơn so với khuôn đơn Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, cần phải đảm bảo áp lực trong lòng khuôn được đồng đều, nếu không, sản phẩm sẽ không đạt yêu cầu và ảnh hưởng tiêu cực đến quy trình sản xuất.
Khuôn nhi có thể được sử dụng trong trường hợp hàn với các ổ có hình dạng và thể tích khác nhau Giải pháp này thường được áp dụng trong các trường hợp sản phẩm yêu cầu chi tiết như ghép hàn, nất, hoặc ép Tuy nhiên, trong những tình huống như vậy, độ khác biệt giữa các chi tiết của ổ phải không lớn và hình dạng cũng như thể tích cần phải đồng nhất.
Các chi tiết của khuôn bao gồm: ti đẩy của máy, tấm ép không ti đẩy và khoang khuôn Thiết kế khuôn phải đảm bảo sự phù hợp về hình dạng, kích thước và độ chính xác của sản phẩm, đồng thời cần tính đến sự co ngót và độ bền của vật liệu Quá trình thiết kế cần chú ý đến khả năng công nghệ để tạo ra khuôn hiệu quả.
Hệ thống phun có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh và khuôn mẫu thông qua quá trình cấp nhựa, nhiệt độ, áp suất khí, và lựa chọn phương pháp phun nhằm đảm bảo tính đồng nhất, chất lượng sản phẩm và định hình chính xác.
H ệ thống phun bao gồm các b ph ộ ận chính là ph c ễu ấp liệu, xi lanh nhi , tr ệt ục v , ít đầutrục v và ít đầu phun
Phễu ấp liệu là một thiết bị quan trọng trong ngành công nghiệp, giúp đựng và chuyển giao nguyên liệu một cách hiệu quả Thiết bị này thường được sử dụng để chứa các vật liệu như bột, hạt, hoặc dung dịch, đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra liên tục và ổn định Phễu ấp liệu có khả năng hoạt động trong môi trường áp suất và nhiệt độ cao, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng trong sản xuất.
- Xi lanh nhi : Xi lanh nhi gia nhi cho v ệt ệt ệt ật liệu làm cho v ật liệu chảy lỏng ra
Nó đƣợc nung nóng b c dây may xo nhi ởi ác ệt
- Trục v : Tr v bao gít ục ít ồm đoạn 3 :
+ Đoạn nhập liệu: Ở gần phễu nhập ệu li dùng chuyđể ển nguyên v ật liệu ề v ph ía trước, cu vùng này nguyên li mở ối ệu ềm và b ắt đầuchảy (50%L)
+ Vùng n én ép: Ởgiữa v dùng n nguyên li lít để én ép ệu ỏng (25%L)
+ Vùng định ượng l : Tr và t ộn ạo sự đồng nh v ất ật liệu trước khi phun v ào lòng khuôn (25%L)
T l ỷ ệchiều d ài trục v ít (L) trên đường kính trục v (D): L/D t 14:1 ít ừ đến 24:1
Phân tích nguyên lý làm việc của máy đúc nhựa kiểu đúc phun
Máy đúc phun nhựa cần điều khiển có sơ đồ nguyên lý nhƣ hình 2.1
Hình 2 15: Sơ đồ nguyên lý máy đúc nhựa kiểu ép phun
Here is the rewritten paragraph:"Quá trình đúc phun là một công nghệ hiện đại, trong đó nhựa được làm nóng chảy và phun vào khuôn để tạo hình Khi nhựa đã được làm nguội và cứng lại, sản phẩm sẽ được lấy ra khỏi khuôn và sẵn sàng để sử dụng."
Trong lòng khuôn, sản phẩm được tạo ra và hơi ẩm được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy Quá trình này không xảy ra phản ứng hóa học nào.
2.3.2 Nguyên lý làm việc của máy đúc phun
Qúa trình làm việc của máy đúc phun gồm 3 công đoạn a Công đoạn nhựa hóa và chuyển hóa vật liệu sử dụng cho gia công đúc phun
Giai đoạn kẹp là bước quan trọng trước khi phun nhựa vào khuôn, trong đó hai nửa khuôn phải được đóng an toàn Mỗi nửa khuôn được gắn vào máy ép phun, với một nửa cho phép trượt Xy lanh thủy lực sẽ kẹp hai nửa khuôn lại với nhau, tạo ra lực đủ để giữ cho khuôn đóng an toàn trong suốt quá trình phun vật liệu Thời gian cần thiết để đóng cửa và kẹp khuôn phụ thuộc vào chu kỳ ép phun, có thể ước tính từ thời gian chu kỳ khô của sản phẩm Công đoạn tiếp theo là giai đoạn điền đầy khuôn, hay còn gọi là giai đoạn bơm nhựa.
Giai đoạn làm nguội bắt đầu ngay sau khi quá trình giữ kết thúc, trong đó khuôn vẫn được đóng và nhựa nóng trong lòng khuôn được làm nguội cho đến khi đủ độ cứng để có thể đẩy rời khuôn Trong suốt giai đoạn này, trục vít vẫn quay và lùi dần lại để chuẩn bị cho lần phun kế tiếp Thời gian tiêu tốn trong giai đoạn này phụ thuộc vào loại vật liệu nhựa được sử dụng Cuối cùng, giai đoạn lấy sản phẩm ra khỏi khuôn diễn ra sau khi nhựa đã nguội và cứng lại.
2.3.3 Các thông số của máy
Thông số này coi là thông số dữ liệu Hiện tồn tại các máy đúc phun có thể tích đúc từ 2 † 30.000cm 3
Máy đúc phun thường hay sử dụng nhất là loại máy có thể tích 6, 125,250, 500cm 3
Để đảm bảo hiệu quả trong quá trình điền đầy khuôn, thông số tốc độ phun cần được tối ưu, tránh tình trạng quá chậm gây cứng vật liệu và quá nhanh dẫn đến phân hủy do ma sát Tốc độ phun được đo bằng đơn vị (cm³/s).
Việc điều chỉnh tốc độ phun từ giá trị cực đại đến giá trị tối ưu được thực hiện thông qua việc thay đổi lưu lượng chất lỏng trong hệ thống thủy lực.
3 Áp l pực hun Áp lực phun được ấn định khi máy hoạt động Nó được xác định trong trường hợp cụ thể tính đến kết cấu khuôn, tính chất của vật liệu và nhiệt độ gia công.
Áp lực phun ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và tính chất của chi tiết sản phẩm Để điền đầy khuôn, áp lực cần thiết phụ thuộc vào thời gian phun Trong sản xuất các chi tiết có thành mỏng và vật liệu có độ nhớt cao, áp lực phun cao thường được sử dụng Thông thường, áp lực này dao động trong khoảng 2500 đến 5000 N/cm².
Thông số áp lực của máy thường là áp lực lớn nhất.
Diện tích đúc là thông số quan trọng trong máy đúc phun, ảnh hưởng đến lực kẹp khuôn và kích thước kho bàn kẹp Thông số này cũng tác động trực tiếp đến chỉ số kinh tế kỹ thuật của máy.
Khi xác định thông số này, cần xem xét tác động của nó đến khả năng sử dụng đa dạng của máy trong việc sản xuất các chi tiết có trọng lượng tương tự, cũng như ảnh hưởng đến chỉ số công nghệ kỹ thuật của máy.
Tăng diện tích ép là tăng tính tổng hợp của máy được thiết kế, song chỉ ảnh hưởng xấu tới chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy.
Bàn kẹp ảnh hưởng lớn đến trọng lượng của máy, với trọng lượng tấm phụ thuộc vào cấu trúc như đúc hay hàn Sự phân bố và cấu trúc của các lỗ kẹp, cùng với kích thước của lỗ trung tâm, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định trọng lượng này.
Khuôn đƣợc kẹp trên bàn nhờ các lỗ ren hoặc các rãnh dọc chữ T hoặc các phương tiện khác nhau phân bố trên bàn kẹp
Hệ thống điều khiển máy đúc nhựa kiểu đúc phun
2.4.1 Yêu cầu cơ bản cần điều khiển của máy đúc phun nhựa
Máy đúc phun được trang bị các thiết bị điều khiển tiên tiến nhằm duy trì hoạt động chính xác trong các quá trình làm việc Các đại lượng vật lý cần được kiểm soát bao gồm: nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng.
Nhiệt độ của các tấm gia nhiệt, và khuôn đúc
Vị trí của trục vít, khuôn
Vận tốc của trục vít trong quá trình phun nhựa và vận tốc của khuôn khi đóng khuôn
Áp lực đóng khuôn và áp lực phun nhựa vào lòng khuôn
Hệ thống không chỉ điều khiển hoạt động của các van mà còn liên kết vơi toàn bộ chu chình đúc phun.
Trong các máy hiện đại, hệ thống điều khiển được hỗ trợ bởi thiết bị điện tử, cho phép kiểm soát các van vật lý như nhiệt độ, vị trí, vận tốc và áp suất Các thông số này được ghi lại thông qua các cảm biến đặc biệt như cảm biến nhiệt độ, cảm biến dịch chuyển và cảm biến áp suất Tín hiệu từ các cảm biến này sau đó được đọc bởi các thiết bị giám sát, từ đó chương trình điều khiển sẽ thực hiện các hoạt động điều khiển tương ứng dựa trên tín hiệu đầu vào cụ thể.
2.4.2 Các thiết bị chính của hệ thống điều khiển
Các thiết bị chính của hệ thống điều khiển bao gồm
PLC S7 200 CPU 224 của hãng Siemens
Màn hình cảm ứng Delta
Bộ điều khiển nhiệt độ
Trong chương 2 tác giả đã thực hiện được các nội dung:
Nghiên cứu lịch sử phát triển của ngành công nghiệp nhựa cho thấy sự tiến bộ vượt bậc trong các phương pháp gia công chất dẻo Hệ thống điều khiển máy ép nhựa đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất Bài viết giới thiệu hình ảnh một số máy ép nhựa tiêu biểu và sản phẩm nhựa đặc trưng, đồng thời phân loại các loại máy ép nhựa khác nhau Phân tích các thành phần cơ bản của máy ép nhựa và nguyên lý làm việc của chúng là cần thiết, cùng với việc nêu ra các yêu cầu cơ bản của hệ thống điều khiển máy ép nhựa để đảm bảo hiệu quả và chất lượng sản phẩm.
Trên cơ sở đó, ta đi vào thiết kế hệ thống điều khiển cho một máy đúc phun nhựa được trình bày ở chương tiếp theo
Cơ sở thiết kế
3.1.1 Các thông số cần điều khiển
Hệ thống thủy lực trong máy đúc phun đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển chuyển động của các thành phần máy Yêu cầu của hệ thống thủy lực bao gồm khả năng hoạt động hiệu quả và ổn định, đảm bảo sự chính xác trong quá trình vận hành.
Xy lanh X1 đóng vai trò quan trọng trong việc mở và đóng khuôn, với yêu cầu điều khiển tốc độ truyền động để tránh va chạm mạnh khi hai nửa khuôn tiếp xúc Để đảm bảo quá trình đúc hiệu quả, áp lực kẹp khuôn cần phải đủ lớn và được điều chỉnh phù hợp với các chi tiết đúc khác nhau.
Xy lanh X3 dùng để đẩy chi tiết ra khỏi khuôn khi mở khuôn
Động cơ thủy lực M1 được sử dụng để quay trục vít trong quá trình trộn vật liệu, với yêu cầu có khả năng điều chỉnh tốc độ quay nhằm phù hợp với các loại vật liệu khác nhau.
Xy lanh X2 đóng vai trò quan trọng trong việc đẩy trục vít trong quá trình phun nhựa vào khuôn Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, xy lanh X2 cần có khả năng điều khiển tốc độ và áp lực phun một cách linh hoạt.
Xy lanh X4 dùng để đƣa dầu vòi phun tiếp xúc với khuôn
Hệ thống thủy lực của máy đúc phun nhựa có sơ đồ thiết kế nhƣ hình vẽ 3.1
Hình 3 1: Sơ đồ thủy lực của máy đúc phun nhựa
Nguyên lý làm việc của máy đúc phun nhựa cần thiết kế hệ thống điều khiển
Hình 3 2: Hình chu trình làm việc của hệ thống
Máy đúc phun nhựa làm việc theo chu trình (như hình 3.2) bao gồm các bước Bước 1: nhập nguyên liệu vào phễu chứa liệu
Bước 2: nhựa hóa nguyên liệu
Bước 4: bơm nhựa vào lòng khuôn
Bước 5: nhựa hóa cho lần đúc tiếp theo
Bước 9: quay trở lại bước 3
Biểu đồ thời gian hoạt động của hệ thống
Hình 3 3: Biểu đồ thời gian làm việc của hệ thống
3.1.2 Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm
Máy đúc nhựa có thể điều khiển theo dạng cơ điện hoặc sử dụng bộ vi xử lý (còn gọi là microprocessor),
Dạng cơ điện thường được sử dụng cho các máy có chương trình hoạt động đơn giản, với nguyên lý hoạt động theo trình tự cố định Hệ thống điều khiển này là điều khiển cứng, nghĩa là để thay đổi chương trình làm việc, cần phải chế tạo lại mạch điều khiển Ngược lại, bộ điều khiển sử dụng vi xử lý mang lại khả năng điều khiển linh hoạt nhưng có khả năng chống nhiễu kém, dẫn đến sự không ổn định trong hoạt động Hiện nay, PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ việc điều khiển các hệ thống đơn giản với chức năng ON/OFF đến thực hiện các tác vụ phức tạp như định thì và đếm Điều này giúp tăng cường khả năng điều khiển cho những hoạt động yêu cầu tính chính xác cao và ứng dụng các thuật toán trong quá trình sản xuất, chỉ cần lắp đặt một lần mà không cần thay đổi thường xuyên.
Việc áp dụng bộ điều khiển PLC trong hệ thống máy ép nhựa mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng thay đổi cấu trúc hệ thống một cách linh hoạt, giảm thiểu chi phí lắp đặt khi thay đổi thứ tự điều khiển, và nâng cao khả năng chuyển đổi giữa các hệ điều khiển thông qua giao tiếp PLC Hệ thống điều khiển trở nên linh hoạt hơn, đồng thời độ tin cậy cao nhờ vào thiết kế đặc biệt của PLC để hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, như khu vực có nhiễu điện, từ trường mạnh, và các yếu tố như chấn động, nhiệt độ và độ ẩm cao.
Bảng 1: Mô tả so sánh các hệ điều khiển rơle, mạch số, máy tính, PLC
Giới thiệu về các thành phần trong hệ thống điều khiển
3.2.1 Phần tử xử lý trung tâm (PLC S7-200)
1/ Giới thiệu về PLC S7 200 của - Siemens
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại PLC từ các hãng khác nhau, nhưng PLC Siemens, đặc biệt là S7-200, được ưa chuộng nhất Do đó, chúng tôi lựa chọn PLC S7-200 của Siemens làm thiết bị điều khiển trung tâm cho hệ thống.
Các loại PLC S7-200 hiện đang bán trên thị trường
Bảng 2: Các loại PLC S7 200 hiện đang bán trên thị trường-
The S7-200 CPU series includes various models tailored for different input and output configurations The CPU 221 is available in both DC and AC/DC versions, featuring 6 inputs and 4 outputs or relays, with model numbers 6ES7 211 0AA23 0XB0 and 6ES7 211 0BA23 0XB0, respectively The CPU 222 offers 8 inputs and 6 outputs or relays, identified by 6ES7 212 1AB23 0XB0 for DC and 6ES7 212 1BB23 0XB0 for AC/DC The CPU 224 enhances capabilities with 14 inputs and 10 outputs or relays, available in standard and XP versions, denoted by model numbers 6ES7 214 1AD23 0XB0, 6ES7 214 1BD23 0XB0, 6ES7 214 2AD23 0XB0, and 6ES7 214 2BD23 0XB0 Finally, the CPU 226 provides robust performance with 24 inputs and 16 outputs or relays, represented by 6ES7 216 2AD23 0XB0 for DC and 6ES7 216 2BD23 0XB0 for AC/DC.
S7-200 CPU kết hợp chip vi xử lý, mạch nguồn tích hợp, và mạch điện cho tín hiệu vào và ra, tạo ra 4 thiết bị vi điều khiển lập trình (Micro PLC) mạnh mẽ Sau khi nạp chương trình, S7-200 cung cấp các vi chương trình cần thiết để giám sát và điều khiển các đầu vào, đầu ra của thiết bị trong ứng dụng của bạn.
Hình 3 4: Hình ảnh bên ngoài của một PLC
Siemens cung cấp nhiều loại S7-200 với các tính năng và khả năng đa dạng, giúp bạn tạo ra các giải pháp hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Dưới đây là bảng thống kê và so sánh một số các loại CPU.
Bảng : Thống kê so sánh một số loại PLC của Siemens 3
2/ Các khái niệm cơ bản về PLC S7-200
Tìm hiểu cách thức S7 200 thực hiện một chương trình logic.-
S7-200 liên tục quét qua các giá trị logic trong chương trình của bạn, đọc và ghi dữ liệu
S7-200 liên kết chương trình của bạn với các giá trị vật lý đầu vào và đầu ra.
- S7-200 đọc các trạng thái đầu vào.
- Chương trình được lưu trong S7 200 sử dụng các trạng thái đầu vào để điều khiển - các trạng thái logic
- S7-200 đƣa kết quả tới đầu ra.
Hình 3 5: PLC và các thiết bị ngoại vi
Sơ đồ đấu nối đơn giản giữa đầu vào và đầu ra của S7-200 được thể hiện trong Hình 3.5 Công tắc bật động cơ (nút Start/Stop) được kết nối với một đầu vào Khi công tắc được chuyển sang vị trí Start, CPU S7-200 sẽ gửi tín hiệu đầu ra cho phép động cơ hoạt động Ngược lại, khi công tắc ở vị trí Stop, S7-200 sẽ phát tín hiệu đầu ra để dừng động cơ.
Cách S7-200 CPU thực hiện các nhiệm vụ trong một vòng quét
CPU S7-200 thực hiện các nhiệm vụ lặp đi lặp lại trong một chu kỳ gọi là vòng quét Nhờ vào khả năng này, PLC có thể nhanh chóng đưa ra các tín hiệu điều khiển phù hợp khi có sự thay đổi trong tín hiệu đầu vào.
Trong một vòng quét S7 200 CPU thực hiện năm nhiệm vụ chính:-
1) Đọc các đầu vào: S7 200 copy tất cả các trạng thái của các đầu vào vật lý - vào các thang ghi xử lí ảnh đầu vào
2) Thực hiện các điều khiển logic trong chương trình: S7 200 thực hiện các - cấu trúc lệnh và lưu giữ các giá trị tính toán trong các vùng nhớ khác nhau.
3) S7-200 thực hiện tất cả các yêu cầu về truyền thông
4) CPU tự thực hiện chuẩn đoán lỗi: S7 200 thực hiện kiểm tra để đảm bảo, - các chương trình cơ sở (firmware), các vùng bộ nhớ, các đầu vào ra và các modun mở rộng hoạt động chính xác
5) Đưa kết quả ra: Các kết quả tính toán được lưu giữ tại vùng bộ nhớ thanh ghi xử lý ảnh đầu ra sẽ đƣợc đƣa tới các đầu ra vật lý.
Hình 3 6 : Cách PLC thực hiện một vòng quét
Truy nhập dữ liệu của S7-200
S7-200 lưu trữ thông tin trong các vùng nhớ với địa chỉ duy nhất, cho phép chương trình truy cập trực tiếp vào các vùng dữ liệu trong S7-200.
Truy nhập dữ liệu theo bit: cần xác định địa chỉ bao gồm:
+ Số thứ tự của bit
Ví dụ: Truy nhập địa chỉ theo bitcủa đầu vào I3.4 như hình 3.7 bên dưới.
Hình 3 7: Cách truy nhập theo bit
Dữ liệu trong các bộ nhớ (V, I, Q, M, S, L và SM) có thể được truy cập dưới các dạng byte (8 bit), word (16 bit) hoặc double word (32 bit) thông qua định dạng truy cập Để thực hiện việc truy cập các kiểu dữ liệu này, bạn cần thực hiện các bước cụ thể.
- Xác định địa chỉ vùng nhớ: V, I, Q, M, S, L, SM.
- Xác định kích thước dữ liêu: B = byte, W = word, D = double-word
- Xác định địa chỉ bắt đầu của dữ liệu.
Hình 3 8: Cách truy nhập theo Byte, Word hay Double Word
Dữ liệu trong các vùng nhớ khác nhƣ T, C, HC, AC đƣợc truy nhập thông qua tên vùng nhớ và số thứ tự của đối tƣợng (vi dụ: T37, T38, AC0, AC1…)
Giới thiệu về các vùng nhớ:
Vùng nhớ I trong hệ thống S7-200 lưu trữ trạng thái của các đầu vào vật lý vào đầu mỗi vòng quét Vùng nhớ này cho phép truy cập theo các đơn vị dữ liệu khác nhau như bit, byte, word và double-word.
Vùng nhớ thanh ghi Q trong S7-200 đảm nhận vai trò quan trọng trong việc xử lý ảnh ra, nơi các giá trị được sao chép ra các đầu ra vật lý tương ứng vào cuối mỗi vòng quét Vùng nhớ Q cho phép truy cập theo nhiều đơn vị khác nhau như bit, byte, word và double-word.
Vùng nhớ dữ liệu (V) cho phép bạn lưu trữ kết quả tính toán trung gian của các biểu thức logic trong chương trình Ngoài ra, vùng nhớ này cũng có thể được sử dụng để lưu giữ dữ liệu liên quan đến quá trình xử lý các nhiệm vụ của bạn.
Vùng nhớ V đƣợc truy nhập theo các dạng bit, byte, word, double-word
Vùng nhớ bit (M) là khu vực lưu trữ được sử dụng để điều khiển và lưu giữ các trạng thái trung gian của các quá trình, cũng như thông tin điều khiển Vùng nhớ M cho phép truy cập linh hoạt theo các đơn vị như bit, byte, word và double-word.
Bộ đếm thời gian (T): -S7 200 cung cấp các bộ đếm thời gian (đếm tiến) với độ chính xác khác nhau: 1ms, 10ms, 100ms Bộnhớ thời gian có hai loại biến:
Biến lưu giá trị đếm tức thời là một thanh ghi 16 bit, có chức năng lưu trữ các giá trị số nguyên có dấu của biến thời gian, giúp theo dõi sự gia tăng theo thời gian.
Thiết kế hệ thống điều khiển
3.3.1 Thiết kế mạch điện điều khiển
Các hình 3.30, 3.31, 3.32, 3.33, 3.34, 3.35, 3.36, 3.37 là bản vẽ sơ đồ điện hệ thống điều khiển máy đúc phun nhựa (Để rõ hơn về sơ đồ mạch xem them phụ lục)
Hình 3 30: Hình ảnh giao diện mặt tủ điều khiển
Hình 3 31: Hình ảnh sơ đồ mạch nguồn
Hình 3 32: Hình ảnh sơ đồ mạch lực
Hình 3 33: Hình ảnh sơ đồ đấu nối PLC
Hình 3 34: Hình ảnh sơ đồ đấu nối bộ điều khiển nhiệt độ
Hình 3 35: Hình ảnh sơ đồ đấu nối rơle
Hình 3 36: Hình ảnh sơ đồ đấu nối rơle
Hình 3 37: Hình ảnh sơ đồ cầu đấu đầu ra
Hình 3 38: Lưu đồ thuật toán điều khiển
3.3.2 Tính toán các tham số của bộ điều khiển nhiệt độ Điều khiển nhiệt độ trong máy ép nhựa là một yếu tố quan trọng để tạo ra đƣợc các sản phẩm có chất lƣợng cao Máy đúc nhựa có chứa các tấm gia nhiệt rộng đƣợc chia thành ba vùng nhiệt: vùng cấp nhựa, vùng dẻo hóa, vùng đúc Trong các vùng nhiệt đều sử dụng nhiều thiết bị gia nhiệt để tạo ra các nhiệt độ khác nhau
Hình 3 39: Hình ảnh các vùng nhiệt
Các hạt nhựa được đưa vào phễu và vận chuyển qua các vùng nhiệt khác nhau nhờ trục vít, làm nóng chảy nhựa Nhựa nóng chảy sau đó được đẩy vào khuôn, và chất lượng quá trình đúc phụ thuộc vào phân bố nhiệt độ và tính chất vật lý của nhựa Để đạt hiệu quả cao trong quá trình đúc, việc kiểm soát chính xác các vùng nhiệt là rất quan trọng Sử dụng bộ điều khiển PID với ba thông số điều chỉnh giúp đảm bảo nhiệt độ động của hệ thống máy đúc đáp ứng các yêu cầu nhiệt cụ thể, như độ dẫn nhiệt và sự trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài Bộ điều khiển PID được áp dụng rộng rãi trong các quy trình công nghiệp.
K_ hệ số khuếch đại τ_ thời gian trễ
Ta có hàn truyền c a h nhi t ủ ệ ệ
Với k=0.92, T4s, τ s và nhiệt độ của hệ cần điều khiển thay đổi từ 150 o C-
200 o C ta có hàm truyền của hệ
Lựa chọn các tham s cố ủa bộ điều khi n PID ể
B ộ PID đƣợc thi t k m bế ế để đả ảo điều ki n nhiệ ệt độ ủa máy đúc nhựa và điề c u khi n nó ể
Các tham số của bộ điều khiển PID bao gồm hệ số tỷ lệ (Kp), hằng số thời gian tích phân (Ti) và hằng số thời gian vi phân (Td) Những tham số này được xác định dựa trên tiêu chuẩn Zeigler-Nichols, theo bảng hướng dẫn cụ thể.
Loại điều khiển Kp Ti Td
Bằng cách đưa tín hiệu vào hàm nấc đơn vị kết hợp với hàm truyền G(s), ta có thể xác định đặc tính chữ S của nhiệt độ cần điều khiển Từ đồ thị chữ S, chúng ta xác định các hằng số như thời gian trễ L giây và hằng số thời gian TP giây Tiếp theo, chúng ta tiến hành tối ưu hóa các giá trị Kp, Ti, Td theo tiêu chuẩn bình phương sai lệch nhỏ nhất.
Mô phỏng bộ PID trong Matlab_simulink để xác đinh các tham số (hình 3.40)
Hình 3 40: Sơ đồ mô phỏng bộ PID điều khiển nhiệt độ.
Bảng 9: Bảng kết quả các giá trị sai lệch
Bảng 10: Bảng các giá trị tham số của bộ PID
Khi sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ, người dùng có thể nhập các tham số một cách thủ công hoặc chọn chế độ tự dò tìm để xác định các thông số của hệ thống.
Mô phỏng hệ thống
3.4.1 Mô phỏng nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lƣc Để mô phỏng nguyên lý làm việc của hệ thống thủy lực ta sử dụng phần mềm
Automation Studio là phần mềm chuyên dụng cho thiết kế, tính toán và mô phỏng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp Phần mềm này hỗ trợ thực hiện thiết kế và kiểm tra các điều kiện cần thiết, giúp tối ưu hóa quy trình tự động hóa.
Hình 3 41: Hình ảnh mô phỏng hoạt động của hệ thống thủy lực
Qua quá trình mô phỏng ta thấy hệ thống thủy lực hoạt động đúng theo yêu cầu thiết kế
Trong chương III, tác giả đã trình bày nguyên lý và các thông số quan trọng cần điều khiển cho máy đúc phun nhựa, từ đó xây dựng một hệ thống điều khiển hiệu quả.
Lựa chọn bộ điều khiển trung tâm PLC là bước quan trọng trong hệ thống điều khiển Hệ thống này bao gồm các thành phần cơ bản như PLC, màn hình cảm ứng và bộ điều khiển nhiệt độ Việc thiết kế sơ đồ mạch điện điều khiển cho hệ thống máy đúc phun nhựa cần sử dụng PLC để đảm bảo hiệu quả và chính xác trong quá trình vận hành.
78 được lưu đồ thuật toán điều khển và mổ phỏng hoạt động của hệ thống trên phần mềm Automation Studio
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Tự động hóa trong sản xuất ngày càng trở nên phổ biến, giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Nghiên cứu ứng dụng PLC trong hệ thống sản xuất tự động yêu cầu tính linh hoạt và ổn định cao Sau thời gian nghiên cứu, luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển máy đúc phun dùng bộ điều khiển PLC” đã hoàn thành các mục tiêu ban đầu.
1 Kết quả đã đạt đƣợc của đề tài
Nghiên cứu hoạt động của máy ép nhựa kiểu đúc phun cần điều khiển nhằm đưa ra các phương án điều khiển hợp lý Phương án được chọn là điều khiển theo trạng
Phận tích các đặc tính của sản phẩm nhựa các phương pháp chế tạo sản phẩm nhựa
Phân tích các thành phần cơ bản của máy ép nhựa kiểu đúc phun.
Xây d ng sự ơ đồ mạch điều khiển, lưu đồ thuật toán và hoàn thành ch ng trình i u ươ đ ề khi n ể cho hệ thống ở nhiều dạng máy khác nhau. hi
Xây dựng sơ đồ bố trí các thiết bị và t ế kế ạt m ch i n iều khiể , mạch đầu rađ ệ đ n cho h thệ ống
Xây dựng chương trình mô phỏng hệ thống.
Ngoài việc trình bày rõ ràng về cấu trúc và chức năng của thiết bị, luận văn còn tập trung vào việc phân tích các thông số kỹ thuật quan trọng Đồng thời, nó cũng nêu rõ các sơ đồ mạch điện và cách thức hoạt động của thiết bị, giúp người đọc hiểu rõ hơn về quy trình làm việc và hiệu suất của nó trong các ứng dụng thực tiễn.
Luận văn này đề cập đến việc ứng dụng tự động hóa trong ngành công nghiệp chế tạo sản phẩm nhựa, nhằm giải quyết các yêu cầu tự động hóa hiện tại Nó cũng cung cấp tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề điều khiển tự động hóa máy ép nhựa, từ đó giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và cải thiện quy trình chế tạo.
79 ch t o t iế ạ ủ đ ều ikhển cho các máy ép nhựa có chức năng tương tự được mô tả trong luận văn
2 Hướng phát triển của đề tài:
Tạo ra các modul điều khiển phù hợp với từng dòng máy ép nhựa khác nhau
Tính án c th chi pto ụ ể hí, giá thành các thiết bị cũng nhƣ giá thành chế ạ bộ điều t o khiển
3 Kiến nghị Để phát triển sự nghiệp công nghiệp hóa hiện nay thì ngoài việc sử dụng các biện pháp công nghệ điều khiển hợp lý, nâng cấp xây dựng cơ sở hạ tầng hiện đại Chúng ta còn cần có biện pháp và chương trình chiến lược phát triển vĩ mô của nhà nước về công nghiệp hóa, hiện đại hóa sản xuất
Chúng tôi rất mong nhận được sự quan tâm của bạn đối với việc tìm hiểu và phát triển đề tài này Chúng tôi cam kết sẽ hoàn thiện hơn nữa để xây dựng một hệ thống thông tin đầy đủ và chính xác hơn.