TỔNG QUAN VỀ MÁY PHUN SƠN TỰ ĐỘNG
Khái niệ m v ề máy phun sơn
Công việc sơn thủ công vừa tiêu tốn nhiều thời gian, công sức vừa tiềm tàng những nguy hiểm về tai nạn lao động nên việc ra đời của máy phun sơn tự động là một điều tuyệt vời với những người thợ sơn Máy phun sơn có thể hiểu là máy được điều khiển, kiểm soát công việc phun sơn giúp con người tiết kiệm được thời gian và công sức trong việc sơn các loại sản phẩm
Hình 1 1: Máy phun sơn lật mặt
Máy phun sơn thường sẽ có bộ phận chính đó chính là súng phun, phần bơm sơn Trong đó, súng phun sẽ là bộ phận tiếp nhận sơn và phun lên bề mặt sản phẩm theo quy trình đã đặt Phần bơm sơn có nhiệm vụ cung cấp lượng sơn đến bộ phận súng phun liên tục chứ không cần nghỉ tay như máy phun sơn cầm tay Ngoài ra, có một số máy sẽ có thêm bộ điều khiển trung tâm để giúp con người điều chỉnh được quá trình phun sơn của máy
Các loại máy phun sơn tự động
1.1.2.1 Máy phun sơn tuyến tính t ự động
Hình 1 2 Máy phun sơn tuyến tính tự độ: ng
Hệ thống phun tuyến tính này cho phép chúng tôi cung cấp cho khách hàng giải pháp sơn phủ hiệu quả về chi phí cho nhu cầu hoàn thiện của họ Máy phun tuyến tính của chúng tôi là một máy hoàn thiện tuyến tính tự động dùng để sơn lót, nhuộm màu, hàn kín và sơn phết tuyến tính Nó có khả năng áp dụng sơn mài truyền thống và vết bẩn
Hệ thống đọc khi bảng đang vào; nó kích hoạt các khẩu súng theo trình tự khi khuôn đi qua Hệ thống có khả năng chứa nhiều súng trong 1 hoặc 2 cấu hình riêng biệt mang lại sự linh hoạt tối đa
1.1.2.2 Máy sơn UV cho gỗ
Hình 1 3 : Máy sơn UV cố định Tính linh hoạt, độ tin cậy, dễ sử dụng, kết hợp với chi phí vận hành hạn chế và đầu tư hợp lý khiến Máy sơn UV trở thành loại máy lý tưởng để thay thế việc phun sản phẩm thủ công, như các bộ phận nội thất, tấm và thanh định hình bằng gỗ hoặc vật liệu khác Được thiết kế đặc biệt để vận hành linh hoạt các lô sản xuất vừa và nhỏ, đảm bảo kết quả chất lượng cao Tính đồng nhất của ứng dụng và chất lượng nhất quán, Khả năng áp dụng trên các cạnh một lượng sản phẩm độc lập với số lượng được áp dụng trên mặt phẳng, Môi trường làm việc sạch sẽ và lành mạnh, tăng năng suất, tiết kiệm sơn, chất lượng cao trên các cạnh
1.1.2.3 Dây chuyền phun sơn tự động
Hình 1 4 : Dây chuyển phun sơn tự động Đây là các hệ thống gần đây được áp dụng khá là phổ biến trong các xí nghiệp phân xưởng Phù hợp với mục đích sản xuất đại trà
Loại bỏ các chất dầu mỡ, hoặc bụi bẩn, hay các gỉ sắt…bám trên bề mặt sản phẩm bằng các chất có trong bể chứa hoặc phun hóa chất tự động Đưa sản phẩm lên hệ thống xích tải của Của dây chuyền thiết bị
Sấy khô sản phẩm sau khi được làm sạch bằng lò sấy khô
Sau khi sản phẩm được sấy khô thì tự động chuyển đến buồng phun sơn, tại đó robot tịnh tiến sẽ làm nhiệm vụ phủ sơn lên bề mặt sản phẩm
Sấy sản phẩm bằng lò sấy sơn tự động, công đoạn sấy sơn khá quan trọng, vì thế chúng ta phải điều chỉnh sao cho lượng thời gian và nhiệt độ lò sấy phù hợp để cho ra những sản phẩm có chất lượng
Kiểm tra và đóng gói sản phẩm Dây chuyền sơn tĩnh điện tự động Dựa trên nguyên rất nhanh chóng và chính xác Do vậy các thiết bị hệ thống công nghệ sơn tĩnh điện chưa bao giờ làm người dùng cảm thấy thất vọng Ưu điểm:
• Có thể sản xuất đại trà quy mô lớn
• Có thể sản xuất hàng loạt với nhiều loại vật liệu khác nhau
• Ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với các máy phun sơn cầm tay
• Hiệu suất sản xuất cao
• Hệ thống dây chuyền phức tạp chi phí đầu tư lớn
• Đòi hỏi người sản xuất phải có kỹ năng được đào tạo bài bản
• Khi hỏng hóc gặp khá nhiều khó khăn trong quá trình bảo trì sửa chữa
1.1.3 Ứng dụng của máy phun sơn tự động
Máy phun sơn kiểu tự động được sử dụng rộng rãi, phổ biến trong nhiều ngành sản xuất khác nhau Dưới đây là một số ngành sản xuất thường sử dụng hệ thống tự động của máy phun sơn:
Ngành sản xuất ô tô, xe máy: Những lớp sơn ngoài của ô tô hay xe máy thường được sơn bởi máy phun sơn tự động để mang đến lớp sơn đẹp mắt
Ngành nội thất, đồ gỗ: Để làm đa dạng về màu sắc cho các loại đồ nội thất, đồ gỗ thì máy phun sơn sẽ mang đến lớp sơn mịn, mỏng và đều Một số sản phẩm phun sơn như: vách gỗ, mặt bàn, cửa gỗ, tấm gỗ,
Máy phun sơn được sử dụng trong nhiều ngành sản xuất
Ngoài ra, máy phun sơn tự động còn được sử dụng trong ngành dược phẩm, sơn mạ kẽm, sơn khuôn mẫu, sơn ngói, Máy phun sơn còn được sử dụng trong gia đình như sơn tường, sơn vách, sơn tường rào gỗ,
1.2 Tình hình phát triển máy phun sơn tự động
Hiện nay trên Thế Giới có rất nhiều các nước đã tự sản xuất được các loại máy phun sơn tự động kích thước lớn đa dạng về mẫu mã hình thức phù hợp với nhu cầu thiết yếu của thị trường tiêu thụ ta có thế kể đến một số lĩnh vực mà cần đến máy phun sơn tự động như dùng trong phun xe oto xe máy phun cửa kính phun sơn chống tia UV tia, sơn lên bề mặt kim loại chống mài mòn chống gỉ sét,sơn lên.Ta có thể kể đến một số loại máy phun sơn phổ biến được sử dụng rộng rãi do thị trường nước ngoài sản xuất ra như là của các hãng nổi tiếng và quen thuộc GOON;WUFU;Wagner Spraytech Control
Spray Max;Paint Electric Germany;…
Về cơ bản hiện nay trên thị trường Việt Nam thì đa phần chỉ các máy phun sơn trong nước đều có nguồn gốc nhập khẩu từ các nước khác trên thị trường đa số là nhập khẩu bên Trung Quốc vì giá thành hợp lý nhiều loại đa dạng phù hợp vs mục đích sử dụng trọng nước
Việt Nam hiện tại ngành công nghiệp sản xuất đồ gỗ khá là phát triển Giá trị đồ gỗ từ xưa đến nay đều có sức hút đối với người dùng vì những tinh tế trong thiết kế đã nâng tầm thẩm mỹ cho những không gian mà nó xuất hiện Bên cạnh đó, việc dùng đồ nội thất bằng gỗ còn mang cảm giác ấm cúng cho không gian sống và làm việc Vì vậy, các sản phẩm về gỗ ngày càng được ưa chuộng Và đây cũng là một tiêu chuẩn để đánh giá sự giàu có của một ngôi nhà.Không chỉ vậy ngành công nghiệp phun sương nó còn có mặt tại rất nhiều thị trường phun như là phun tôn phun phun bề mặt kinh công trình của các toàn nà xây dựng.Mặc dù vậy thì hầu như quá trình sản xuất vẫn còn khá là thủ công và hiệu xuất đạt được vẫn chưa cao Từ những vấn đề trên kết hợp với các kiến thức đã
1.3 Nội dung tìm hiểu trong đồ án
Tình hình phát triển máy phun sơn tự động
Hiện nay trên Thế Giới có rất nhiều các nước đã tự sản xuất được các loại máy phun sơn tự động kích thước lớn đa dạng về mẫu mã hình thức phù hợp với nhu cầu thiết yếu của thị trường tiêu thụ ta có thế kể đến một số lĩnh vực mà cần đến máy phun sơn tự động như dùng trong phun xe oto xe máy phun cửa kính phun sơn chống tia UV tia, sơn lên bề mặt kim loại chống mài mòn chống gỉ sét,sơn lên.Ta có thể kể đến một số loại máy phun sơn phổ biến được sử dụng rộng rãi do thị trường nước ngoài sản xuất ra như là của các hãng nổi tiếng và quen thuộc GOON;WUFU;Wagner Spraytech Control
Spray Max;Paint Electric Germany;…
Về cơ bản hiện nay trên thị trường Việt Nam thì đa phần chỉ các máy phun sơn trong nước đều có nguồn gốc nhập khẩu từ các nước khác trên thị trường đa số là nhập khẩu bên Trung Quốc vì giá thành hợp lý nhiều loại đa dạng phù hợp vs mục đích sử dụng trọng nước
Việt Nam hiện tại ngành công nghiệp sản xuất đồ gỗ khá là phát triển Giá trị đồ gỗ từ xưa đến nay đều có sức hút đối với người dùng vì những tinh tế trong thiết kế đã nâng tầm thẩm mỹ cho những không gian mà nó xuất hiện Bên cạnh đó, việc dùng đồ nội thất bằng gỗ còn mang cảm giác ấm cúng cho không gian sống và làm việc Vì vậy, các sản phẩm về gỗ ngày càng được ưa chuộng Và đây cũng là một tiêu chuẩn để đánh giá sự giàu có của một ngôi nhà.Không chỉ vậy ngành công nghiệp phun sương nó còn có mặt tại rất nhiều thị trường phun như là phun tôn phun phun bề mặt kinh công trình của các toàn nà xây dựng.Mặc dù vậy thì hầu như quá trình sản xuất vẫn còn khá là thủ công và hiệu xuất đạt được vẫn chưa cao Từ những vấn đề trên kết hợp với các kiến thức đã
Nội dung tìm hiểu trong đồ án
Từ tình hình phát tri n các h ể ệthống phun sơn tự động tại Việt Nam, tác giả đã đưa ra ý tưở ng thiết kế một chiếc máy phun sơn tự động.Dưới đây là mộ ố các phương án mà t s tác giả đã đề ra ở bên dưới để cùng chọn ra được một chiếc máy phun sơn phù hợp với mục đích đề tài đồán
1.3.1 Các phương án đề xuất cho máy phun sơn tự động
Căn cứ vào thực tết thì tác giả đã đưa ra được một số loại máy phun sơn tự động như là máy phun sơn 2 trục tự động,3 trục tự động và băng chuyển băng tải tự động.Tuy vậy thì các loại máy phun sơn cũng đều có ưu nhược điểm khác nhau
• Máy phun sơn tự động 2 trục
Hình 1 5 Hình ảnh máy phun sơn 2 trục: Ưu điểm:
- Hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng
- Có thể điều khiển tự động bằng màn hình cảm ứng
- Động cơ servo được điều khiển để định vị chính xác và sơn nhanh
- Lập trình dễ dàng và thân thiện với người dùng
- Cấu trúc modun để lập trình lắp ráp nhanh chóng
- Không dùng trong sản xuất quy mô lớn được hạn chế giông gian di chuyển
- Không sơn nhiều vật thể trong m t lộ ần được bị hạn chế bề mặt sơn.
• Máy phun sơn tự động 3 trục
Hình 1 6 : Máy phun sơn 3 trục Ưu điểm:
- ệu quả cao sơn đượHi c nhiều vật thể cùng một lúc được
- Sơn được nhiều trên bề mặt khác nhau
- Tối đa hơn máy phun sơn 2 trục tự động
• Dây băng chuyển,băng tải
-Các băng tải đường trục cũng cực kỳ an toàn để mọi người làm việc xung quanh bởi vì các dây đai đàn hồi có thể kéo dài và không làm tổn thương các ngón tay nên bất kỳ bị kẹt bên dưới chúng Hơn nữa, các cuộn sẽ trượt và cho phép các con lăn ngừng di chuyển nếu quần áo, bàn tay hoặc tóc bị kẹt trong chúng
- Một ưu điểm của con lăn băng tải là nó chỉ có thể sử dụng để truyền tải các sản phẩm có ít nhất 3 con lăn, nhưng con lăn có đường kính nhỏ đến 17mm và gần nhau với 18,5 mm Đối với các mặt hàng ngắn hơn 74mm, hệ thống băng tải thường được sử dụng như một lựa chọn thay thế
- Chi phí giá thành đắt hơn máy phun sơn 2 trục và 3 trục
1.3.2 Lựa chọn kết cấu mô hình
Qua những gì nêu ra ở trên thì tác giả đã đưa ra quyết định chọn đề tài sử dụng máy phun sơn điều khiển 2 trục tự động để phù hợp với thời gian làm đồ án có hạn của tác giả
• Mô hình thiết kế có thể tự động
• Mô hình vận hành một cách ổn định.
• Mô hình có giá tối thiểu về chi phí
• Thời gian phun sơn và hiệu suất phủ bề mặt là tối ưu
=> Dựa trên các tiêu trí cơ bả ở trên tác giả đặt mục tiêu thiết kế mô hình máy có n thể vận hành một cách ổn định, các cơ cấu chuyển động phải linh ạt, máy phải đạho t được hiểu quả và hiệu xuất cao hơn nữa mô hình thiết kế phải nhỏ gọn không chiếm diện tích Không chỉ vậy các chi tiết linh kiện máy được lựa chọn cần phổ biến trên th trưị ờng nhằm phục vụ cho quá trình thay thế, bảo dưỡng, sửa chữa máy.
THIẾT KẾ CƠ KHÍ MÁY PHUN SƠN 2 TRỤC TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
Hệ ống chuyển động th
2.2.1 Hệ chuyển động tuyến tính
Các cơ cấu truyền động ngày nay sử dụng vít me bi, ray trượt, dây đai là chi tiết máy được sử dụng r t nhi u trong các thi t b dân d ng, máy móc công nghi p V i m i loấ ề ế ị ụ ệ ớ ỗ ại chi ti t sế ẽ có những đặc điểm phù hợp v i t ng mớ ừ ục đích, điều kiện khác nhau Thi t k ế ế máy c n l a ch n tầ ự ọ ối ưu hóa nhất trong quá trình hoạt động.Dưới đây là mộ ố phương t s án tác giả đề xu t ấ
Cơ cấu truyền động vít me có một con lăn có ren khớp với trục vít, di chuyển khi trục vít quay
Hình 2 3 : Cơ cấu bộ truyền vitme Ren trên trục vít me là một dạng con trượt với các ren xoắn ốc khớp chính xác với trục Con trượt thường được cố định và ngăn không cho quay cùng với trục vít Khi trục vít quay, con trượt được điều khiển chuyển động dọc theo trục Hướng chuyển động của con trượt sẽ phụ thuộc vào hướng quay của vít dẫn Kết nối tải với con trượt, chuyển động quay có thể được chuyển đổi thành chuyển động tịnh tiến
Hình 2 4 : Chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến
Trục vít sử dụng vòng bi, đắt hơn nhưng tạo ra ít ma sát hơn so với thiết bị truyền động trục vít me
Trong ổ trục vít bi, các dãy bi di chuyển dọc theo các rãnh trong một trục ren và lưu thông qua một đai ốc
Hình 2 5 : Cơ cấu bộ ục vít bitr Trong trường hợp, trục vít có thể được kết nối trực tiếp với động cơ hoặc thông qua một loạt các bánh răng Bánh răng được sử dụng để khiến động cơ được giảm tốc độ và cung cấp mô-men xoắn cần thiết để xoay vít với tải nặng hơn
Hình 2 6 : Trục vít liên kết với động cơ qua cơ cấu bánh răng
2.1.1.2 Bộ truyền động dây đai
Cơ cấu sử dụng pully răng gắn vào trục động cơ và dây đai răng kéo tải di chuyển Cơ cấu đại hoạt động yên tĩnh và phù hợp cho các ứng dụng tốc độ cao, tải trọng lớn
Hình 2 7 : Bộ truyền động dây đai – puly bánh răng
Nhược điểm của bộ truyền động dây đai:
• Hiệu suất bộ truyền thấp
• Tỷ số truyền thay đổi do sự trượt đàn hồi giữa pully và dây đai
• Kích thước bộ truyền lớn
• Tải trọng tác dụng lên trục lớn do phải căng đai ban đầu
Qua các tiêu chí so sánh ở trên tác giả quyết định sử dụng bộ truyền động dây đai và Puly để thiết mô hình.
Động cơ
2.3.1 Một số ại động cơ phổ ến trong công nghiệplo bi
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại động cơ ta có thể kể đến một số loại thường dùng như “Động cơ điện, Động cơ sever, Động cơ bước” Động cơ điện : Động cơ điện là thiế ị biến đổt b i điện năng thành cơ năng Nói cách khác, các thiế ị tạo ra lựt b c quay được gọi là động cơ.
Cấu tạo của động cơ điện:
Một động cơ điện có cấu tạo cơ bản bao gồm một số bộ phận nhất định, chúng là:
Cuộn dây rôto : Cuộn dây được làm bằng dây đồng, bởi vì đồng là chất dẫn điện tuyệt vời Nó được quấn trên một phần ứng Cuộn dây trở thành nam châm điện khi có dòng điện chạy qua nó
Phần ứng : Phần ứng hỗ trợ cuộn dây và có thể giúp nam châm điện mạnh hơn Điều này làm cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn
Nam châm vĩnh cửu : Có hai nam châm vĩnh cửu Chúng tạo ra một từ trường ổn định để cuộn dây sẽ quay khi có dòng điện chạy trong nó Một số động cơ có nam châm điện thay vì nam châm vĩnh cửu Chúng được làm từ nhiều cuộn dây đồng hơn
Cổ góp : Mỗi đầu của cuộn dây được nối với một trong hai nửa của cổ góp Cổ góp hoán đổi các cuộn dây qua mỗi nửa lượt Động cơ servo : Servo là một hệ thống truyền động điều khiển hồ ếp vòng kín, i ti nhận tín hiệu và thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác theo lệnh từ PLC Bộ chính xác, điều chỉnh mô-men phù hợp với các ứng dụng khác nhau và thay đổi tốc độ cực kỳ nhanh (đáp ứng ở ms)
Cấu tạo của động cơ servo : Động cơ servo là một thành phần trong hệ ống servo Động cơ servo nhận tín hiệth u từ bộ điều khiển và cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bị máy móc khi vận hành với tốc độ và độ chính xác cực kỳ cao. Động cơ servo được chia thành 2 loại: động cơ servo AC, động cơ servo DC AC servo có thể xử lý các dòng điện cao hơn và có xu hướng được sử dụng trong máy móc công
Hình 2 : Cấu tạo động cơ servo10 nghiệp DC servo không được thiết kế cho các dòng điện cao và thường phù hợp hơn cho các ứng dụng nhỏ hơn
Cấu tạo của động cơ AC servo bao gồm 3 phần: stator, rotor (thường là loại nam châm vĩnh cửu) và encoder.Stator bao gồm một cuộn dây được quấn quanh lõi, được cấp nguồn để cung cấp lực cần thiết làm quay rotor.Rotor được cấu tạo bởi nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh
Encoder được gắn sau đuôi động cơ để phản hồi chính xác tốc độ và vị trí của động cơ về bộ điều khiển
Bộ điều khiển (Servo drive) có nhiệm vụ nhận tín hiệu lệnh điều khiển (xung/analog) từ PLC và truyề ệnh đến động cơ servo để điều khi n n l ể động cơ servo hoạt động theo lệnh, đồng thời nhận tín hiệu phản hồi liên tục về vị trí và tốc độ hiện tại của động cơ servo từ encoder
Về nguyên tắc, động cơ servo là một thiết bị độc lập Tuy nhiên động cơ servo chỉ có ý nghĩa thực tiễn khi hoạt động trong hệ thống servo
Chế độ hoạt động servo được hình thành bởi những hệ thống hồi tiếp vòng kín Động cơ servo nhận một tín hiệu xung điện (PWM) từ bộ điều khiển để hoạt động và được kiểm soát bằng bộ mã hóa (encoder)
Khi động cơ vận hành thì vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này thông qua bộ mã hóa (encoder) Khi đó bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động và làm sai lệch tốc độ cũng như vị trí mong muốn, cơ cấu hồi tiếp sẽ phản hồi tín hiệu về bộ điều khiển Từ tín hiệu phản hồi về, bộ điều khiển servo sẽ so sánh với tín hiệu lệnh và đưa ra điều chỉnh phù hợp, đảm bảo động cơ servo hoạt động đúng theo yêu cầu đạt được tốc độ và vị trí chính xác nhất Động cơ bước :
Hình 2 : Động cơ bước11 Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổ các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rờ ạc kế i i r tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rotor có khả năng cố định rotor vào các vị trí cần thiết.Trên thị trường có nhiều loạ ộng cơ bưới đ c theo số pha và theo số cực
Cấu tạo:Động cơ bước cũng có cấu tạo cơ bản gồm hai phần chính:
- Rotor: Là nam châm vĩnh cửu gắn với trục động cơ
- Stator: Gồm các cuộn dây cuốn trên lõi sắt từ
Nhìn vào có thể thấy rõ được hai bộ phận chính của động cơ bước đó là Rotor và Stator Nguyên lý hoạt động ương tự như động cơ thông thường, Stator s t o ra t ẽ ạ ừ trường và dẫn dắt Rotor quay theo chiều từ trường nh các lá nam châm vĩnh cửu được ờ xếp rất cẩn th n v i nhau ậ ớ
Nguyên lý hoạt động : Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, động cơ bước sẽ quay theo từng bước một nên nó có độ chính xác cao v mề ặt điều khi n Chúng ể làm việc nh các b chuy n mờ ộ ể ạch điệ ử, đóng cắt dòng điện t n vào các pha của động cơ theo th t và t n sứ ự ầ ố điều khi n T ng sể ổ ố bước quay được b ng s l n chuy n mằ ố ầ ể ạch, chiều quay phụ thuộc th t ứ ự đóng cắt đong điện, tốc độphụthuộc tần số điều khiển Ưu điểm:
- Step Motor có ưu điểm là khả năng cung cấp momen xoắn lớn ở dả ận tốc thấp và i v trung bình
Hình 2 : Cấu tạo động cơ bước12
- Đa dạng, dễ dàng lựa chọn lắp đặt và thay thế
- Giá thành tương đối thấp
- Step Motor hay xảy ra có hiện tượng bị trượt bước khi hoạt động ở dải tốc độ cao
- Không có vòng phản hồi điều khiểnTừ những vấn đề trên tác giả đã đưa ra chọn loại động cơ bước vì nó có giá thành hợp lý phù hợp với kinh phí và nhu cầu sử dụng của đ án cồ ần làm
Do điều khiện về kinh tế và tính tôi ưu Qua các so sánh về động cơ ở trên tác gải quyết định lựa chọn động cơ bước để sử dụng ở trong đồ án
2.3.1 Tổng quan về Động cơ bước:
Phân loại động cơ bước:
Loại 1 : động cơ bước 2 pha là loại động cơ bước 4 dây, động cơ bước 6 dây hoặc động cơ bước 8 dây
Loại 2: động cơ bước 3 pha là loại động cơ bước 3 dây ho c đặ ộng cơ bước 4 dây Loại 3: động cơ bước 5 pha là loại động cơ bước có 5 dâyPhân loại theo loại cực:
Lự a chọn thiết kế cơ khí
Trước khi đi vào tính toán các chi tiết cơ khí cơ bản tác giả đặt ra các thông số thiết kế cơ bản như sau :
+ Kích thước mô hình dựng theo dạng hình lập phương
+ Chiều dài lần lượt các cạnh là 50x50x50
+ Tốc độ dịch chuyển tối đa của tr c X và trụ ục Y là (1,5 m/s).
2.4.1 Bộ truyền đai và dây Puly Để có thể lựa chọn thông số của bộ truyền đai tác giả đưa ra giả thiết như sau: Module được xác định theo công thức
= = Trong đó - P 1 công suất trên bánh đai chủ động, (kW) tác giả lựa chọn P 1 = 5 (W)
-n 1 số vòng quay trên bánh đai chủ động vg/ph, tác giả lựa chọn n 1 = 20 (vg/ph).(Căn cứ theo gi thuyết tả ốc độ tối đa trục X,Y đã được đặt ra) Chiều rộng đai b:
Trong đó: d = 6… 9 là hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị ỏ nhất khi lấy module nh tiêu chuẩn lớn hơn m tính toán và lấy giá trị lớn trong trường hợp ngược lại chiều rộng b lấy trong bảng tiêu chuẩn
Bảng 2 1 : Mô đun và chiều rộng đai tiêu chuẩn
Từ kết quả tính ở phần trước ta chọn đai răng có chiều rộng: b 5mm (mm)
Xác định các thông số của bộ truyền:
+ Số răng z 1 của bánh đai được chọn răng
+ Số răng z 2 được tính theo công thức z 2 =k z* 1 1* 20= k là tỷ số truyền do tác giả lựa chọn
Puly là phần rất quan trọng, chúng có chức năng truyền động từ trục động cơ ra dây đai nhằm kéo các con trượt chuyển động dọc hai trục Tác giả đã chọn loại Puly GT2 để sử dụng cho mô hình cơ khí
Dây đai dẫn động là loại dây đai răng có bước răng 2mm Chúng là bộ phận kết nối chuyển động quay giữa động cơ và chuyển động tịnh tiến giữa các trục x, y
Lựa chọn thông số dây đai : Bề rộng của dây đai sẽ được tác giả lựa chọn thông số đi theo thông số của Puly Chi tiết thông số các thiết bị được chọn ở trong hai bảng dưới đây
Bảng 2 2 : Thông số Puly GT2
Thông số Giá trị Hình ảnh
Bề rộng đai (mm) 6 Đường kính ngoài (mm) 27.5 Đường kính bánh răng (mm) 24.8
Bảng 2 3 : Số ợng linh kiện Puly GT2lư
Tên linh kiện Số lượng Hình ảnh
(*) Đây là tổng chiều dài day của c trả ục X và trục Y
Cần biết rõ thông số của Puly mới lựa chọn dây đai phù hợp Bước răng và bán kính của Puly cũng là một yếu tố rất quan trọng trong việc kiểm soát việc tính toán hành trình của các trục theo vòng quay của trục động cơ
Khung nhôm cố định là phần rất quan trọng trong mô hình cơ khí của sản phẩm cũng như được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp Sử dụng khung nhôm giúp sản phẩm chắc chắn, làm giảm trọng lượng của hệ thống, thuận tiện trong việc di chuyển và lắp
Hình 2 : Nhôm định hình 20x2013 Phần khung của mô hình được cố đị nh bằng các thanh nhôm vuông kích thước 20x20 (mm) Chúng được gắn v i nhau bớ ằng các kẹp góc vuông
Như đã lựa chọn phía trên thì kết cấu của mô hình được thiết kế có hai trục chuyển động để có thể sơn được các vật thể có dạng vật thể 2d Như vậy các thanh nhôm sẽ được ghép nối với nhau thành hình dạng cube kích thước lựa chọn của tác giả ở đây là 50x50x50 (cm)
Mô hình máy được phác họa qua phần mềm SolidWorks như sau:
Hình 2 : Kẹp góc vuông cố định các thanh nhôm định hình14
Chi tiết các linh kiện của thân khung được liệt kê trong bảng dưới đây:
Hình 2.14 : Khung nhôm thân máy trên Solid Works
Bảng 2 4 Danh sách linh ện khung nhôm máy: ki
Tên Số lượng Kích thước Hình ảnh
Ke góc vuông 24 (cái) 2x2x1,8 (cm)
Bu lông đâu dù M5 60 (cái) 8 (mm)
Trong mô hình cơ khí thanh trượt là thiết bị dùng để dẫn hướng trong phần lớn các máy móc, thiết bị công nghiệp, nó đóng vai trò giúp cho hoạt động của máy móc thêm chính xác và trơn tru hơn
Thanh trượt dẫn hướng hoạt động dựa trên nguyên tắc tịnh tiến giữa ray trượt và con trượt tạo nên hệ thống dẫn hướng là kim chỉ nam cho mọi hoạt động của máy móc Nhờ có thanh trượt hướng máy móc có thể hoạt động ổn định với độ chính xác cao ngay cả khi ở tốc độ lớn, từ đó làm tăng hiệu suất trong công việc và giúp cho máy móc hoạt động trơn tru, giảm tiếng ồn
Con trượt được thiết kế phù hợp để có thể di chuyển trên thanh trượt mang lại khả năng dẫn hướng chính xác Con trượt thường được thiết kế có hai loại khác nhau là con thực tế, tác giả đã lựa chọn con trượt và thanh trượt hai loại khác nhau cho hai trục x và trục y Dựa vào kích thước di chuyển của hệ theo trục x tác giả đã lựa chọn con trượt vuông và thanh trượt như sau:
• Đường kính ray trượt: 8 (mm)
Con trượt vuông : Trục 8mm
Tương tự như vậy tác giả cũng lần lượt cũng lựa chọn kích thước của con trượt vuông và ty trượt cho trục Y là 10mm Sở dĩ kích thước của trục Y lớn hơn trục X là do trục Y có nhiệm vụ di chuyển hệ trục X
Chi tiết về các danh sách vật liệu sử dụng trong kết cấu khung trục X,Y trong bảng dưới dây:
Bảng 2 5 : Danh sách linh kiện hai trục
Tên Số lượng Hình ảnh
Con trượt tròn phi 8 4 (cái)
Con trượt tròn phi 10 4 (cái)
Gối đỡ ục SKtr 4 (cái)
Gối đỡ ục SHFtr 4(cái)
2.4.4 Thiết kế chuyển động hai trục trên phần mềm SolidWorks
Trục X có nhiệm vụ di chuyển bàn sơn vật di chuyển theo chiều ngang Như đã lựa chọn trong thiết kế ở phía trên trục X tác giả sử dụng 2 ty trượt và 4 con trượt vuông được bố trí như trong hình 2.4.9
Tính toán lự a chọn đ ộng cơ hai trục X,Y
Để thuận tiện cho việc tính toán lựa chọn động cơ tác giả sử dụng các giả thiết như sau:
+ Hệ số ma sát trượt giữa thép và gang: ta chọn μ = 0,12
+ Khối lượng của phần dịch chuyển là : m W= y =2(kg)
+ Tỉ số truyền giảm tốc i = 1 (do chọn phương án động cơ truyền động tới vítme không qua hộp giảm tốc)
+ Lực cản do ma sat lớn nhất F = m 0.7(N)
Tính momen cản do ma sát trên khớp nối động cơ :
= i = Tính momen phát sinh do truyền động không đồng trục:
Vì cơ cấu chấp hành nằm ngang so với trục chuyển động nên nên M = wz 0 Tính vận tốc dài:
Với đường kính ty trượt chuyển động là đường kính ty trượt trục Y có phi là 10mm, ta có max
Tính momen cản do ma sát tĩnh của phần dịch chuyển: max
= = = Momen cần thiết để mở máy:
Dựa vào momen khởi động của động cơ và tốc độ tối đa, ta chọn loại động cơ bước Nema 17 có momen khởi động là 0, N.m, tốc độ quay lớn nhất là 5 4096 vg/ph(Dựa vào catalog của hãng)
Hình 2 : Thông số catalog của động cở theo datasheet nhà sản xuẩt21 :
Hình 2 : Thông số kích thước của động cơ22Chi tiết thông số của động cơ NEMA 17 được cho trong bảng dưới đây:
Thiế ế phun sơn t k
Thông số Giá trị Hình ảnh
Góc quay mỗi bước 1,8(200 bước
Rotor quán tính 54 (g cm ) 2 Đô chính xác góc bước 5%( bước đầy đủ, không tải ) Khối lượng động cơ 280 (g)
Kích thước khung 42x42( mm) Đường kính trục 5 (mm)
Như đã giới thiệu trong phần một đồ án thiết kế hệ thống phun sơn tự động, như vậy ta có thể thấy được việc lựa chọn đầu xịt phun sơn cho hệ thống là vô cùng quan trọng Hầu hết hiện nay các máy phun sơn được sử dụng trong công nghiệp hiện nay đều sử dụng loại đầu phun sơn tự động Tuy nhiên do hạn chế về kinh phí nên trong đồ án này tác giả lựa chọn đầu phụt sơn dạng đầu xịt phun xương để thiết kế mô hình nhằm tiết kiệm chi phí Đầu xịt cũng được sử dụng khá là phổ biến và rộng rãi trong lĩnh vực phưn sơn Do đặc điểm là các tia phun có dạng hình dạng xương như vậy đem lại hiệu quả khá cao trong việc sơn phủ bề mặt
2.6.2 Lựa chọn thông số bơm Để thuận tiện cho việc lựa chọn công suất máy bơm tác giả đặt ra các giả thiết cơ bản cho việc bơm như sau :
Q : Lưu lượng bơm Q = 1,5 ( lít /phút) =0.025 (lít/s)
Hb : Cột áp bơm (Đối với đồ án là chiều dài của dây bơm)
𝑑 𝐻 2 𝑂 = 1000 𝑘𝑔/𝑚 3 là tỷ trọng của nước
Từ các giả thiết cơ bản như trên ta sử dụng công thức tính công suất cần thiết cho máy bơm khi chưa tra được đặc tính bơm như sau:
𝐻=0.89 0.9 = 0.98(𝑊) Ngoài ra cần lấy hệ số dư tải (an toàn) cho máy bơm thường = P/0.43 = 0.98/0.43 Hình 2 : Béc phun sương23
Từ thông số đã tính toán ở trên tác giả đưa ra lựa chọn thông số bơm có thông số như sau:
Bảng 2 7 : Thông số động cơ bơm
Thông số Giá trị Hình ảnh
Loại động cơ DC : 385 Điện áp 12 (V)
Lưu lượng bơm 1,8 0,1(L/ phút) Áp xuất nước 0,3(Mpa) Đường kính ngoài ống dẫn 7(mm)
Mô hình tổng quát trên SolidWorks
Mô hình phun sơn tự động về cơ bản không yêu cầu độ chính xác tuyệt đối, hành trình chuyển động dài nên lựa chọn cơ cấu truyền động sử dụng Puly và dây đai răng So với các cơ cấu truyền động khác thì hệ puly - dây đai răng có chi phí thấp hơn nhiều, dễ dàng lắp đặt và thay thế Dựa vào bán kính và bước ren của Puly có thể dễ dàng tính được chính xác hành trình chuyển động của hệ Động cơ được sử dụng là động cơ bước, đáp ứng độ chính xác yêu cầu và giá thành hợp lý
Hình 2 24 : : Mô hình 3D dựng trên phần mềm SolidWorks
Hình 2 : Hệ ục X,Y được gắn vào hệ truyền độ25 tr ng
Hình 2 : Bản vẽ phác họa mô hình từ các mặt phẳng Front, Top, Right26
Trong đó chi tiết các cụm cơ cấu được bố trí như sau:
Hình 2 : Cụm cơ cấu trục X27Cụm cơ cấu trục Y:
Hình 2 Cụm cơ cấu trục Y28 :
Hình 2 : Bơm và đầu xịt29
LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN MÁY PHUN SƠN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC
Thành phần của hệ ống điều khiển máy phun th
Bộ điều khiển logic khả trình (tiếng Anh: Programmable Logic Controller, viết tắt: PLC) là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:
• Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học
• Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa
• Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp
• Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp
• Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các môi Modul mở rộng
• Giá c cá thả ể cạnh tranh được
Cấu trúc ph n c ng gầ ứ ồm 5 bộ phận cơ bản: b ngu n, b x ộ ồ ộ ử lý trung tâm, đầu vào/ra, bộ nh , thiớ ết bị ậ l p trình
• Bộ nguồn : Thường nguồn cấp cho PLC là nguồn điện xoay chiều AC để tạo ra nguồn một chiều DC cho các mạch bên trong PLC Nguồn này cũng dùng để cấp năng lượng để đóng ngắ ộng cơ hay các cơ cấu chấp hành khác nên cần phảt đ i được cách điện tố ể t đ tránh gây nhiễu cho mô đun CPU.
• Bộ xử lí trung tâm : Đây là b phộ ận xử lý tín hiệu trung tâm hay CPU của PLC Bộ xử lý thu thập các tín hiệu vào, thực hiện các phép tính logic theo chương trình, các phép tính đ i sạ ố và điều khiển các đầu ra số hay tương tự Bộ vi xử lý điều khiển chu kỳ làm việc của chương trình Chu kỳ này được gọi là chu kỳ quét của PLC, tức là
Hình 3 1 Cấu trúc phần cứng của PLC: khoảng thời gian thực hiện xong một vòng các lệnh của chương trình điều khiển.
Hình 3 2 : Chu kỳ quét của PLC
Khi thực hiện quét các đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị vào như công tắc, cảm biến Trong thời gian quét chương trình, bộ xử lý quét lần lượt các lệnh của chương trình điều khiển, sử dụng các trạng thái của tín hiệu vào trong mảng nhớ để xác định các đầu ra sẽ được nạp năng lượng hay không Từ dữ ệu của mảng nhớ tín hiệu ra, PLC sẽ li cấp hoặc ngắt điện năng cho các mạch ra để ều khiển các thiết bị ngoại vi Chu kỳ quét đi của PLC có thể kéo dài từ 1 đến 25ms
Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối vào các modul (các đầu vào của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các modul ra (các đầu ra của PLC) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V, tín hiệu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I / O được cung cấp bởi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dễ dàng và đơn giản hơn
- Các đầu vào/ra số: các kênh này đều có hai trạng thái như đóng/ngắt, mở/đóng nối qua các giao diện với bộ xử lí tín hiệu Mỗi mô đun vào/ra số đều được kích hoạt bởi điện áp nguồn do tín hiệu cấp, có thể là điện áp một chiều: 5VDC, 24 VDC hay điện áp
- Các đầu vào/ra tương tự: các mô đun tương tự tạo khả năng theo dõi và điều khiển điện áp hoặc dòng điện tương tự, tương ứng với phần lớn các cảm biến, các động cơ, các thiết bị gia công, xử lí
Bộ nhớ của PLC được sử dụng để chứa toàn bộ chương trình điều khiển, các trạng thái của các thiết bị phụ trợ Các loại bộ nhớ hay sử dụng trong PLC gồm: ROM, RAM, PROM, EPROM, EAPROM Bộ nhớ ROM dùng để nhớ các lệnh điều khiển cơ bản của PLC, không thay đổi nội dung nhớ ngay cả khi mất điện
Thiết bị lập trình được sử dụng để lập các chương trình điều khiển cần thiết sau đó được chuyển cho PLC Thiết bị lập trình có thể là thiết bị lập trình chuyên dụng, có thể là thiết bị cầm tay gọn nhẹ, có thể là phần mềm được cài đặt trên máy tính cá nhân 3.1.3 Driver
Driver có chức năng là bộ khuếch đại tín hiệu, cách ly mạch điều khiển với mạch lực để điều khiển động cơ Các bộ điều khiển thường là tín hiệu một chiều có công suất và điện áp hoạt động nhỏ, trong khi đó các động cơ lại cần có công suất và điện áp hoạt động lớn hơn nhiều so với các bộ điều khiển Bên cạnh đó driver là thiết bị giúp Diver được sử dụng có model là TB6600, một module phổ biến được dùng để điều khiển động cơ bước, sản phẩm được bán rộng rãi trên thị trường Việt Nam
Bảng 3 1 : Bảng thông số kỹ thuật của driver TB6600
Thông số Giá trị Hình ảnh
Bảo vệ quá dòng Có Điện trở cách điện(MΩ) 500
Bảng 3 2 : Bảng ký hiệu chân của Driver TB6600:
Ký hiệu chân Chức năng
DC+ Cấp nguồn DC 9~42 (DC)
DC- Điện áp âm của nguồn
A+ và A- Nối vào cặp cuộ dây của động cơn B+ và B- Nối vào cặp còn lại của động cơ
PUL+ Tín hiệu cấp xung điều khiển (+5V)
PUL- Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-)
DIR+ Tín hiệu xung đảo chiều (+5V)
DIR- Tín hiệu cấp xung đảo chiều (-)
ENA+ và ENA- Tín hiệu enable cho driver
Cách cài đặt cường độ dòng điện cho driver :
Bảng 3 3 : Bảng cài đặt cường độ dòng điện cho driver TB6600:
Cài đặt góc bước cho driver:
Micro Pulse/rev SW1 SW2 SW3
3.1.2 PLC Đồ án sử dụng PLC S7-1200 của hãng Siemens với các ưu điểm, nhỏ gọn, tốc độ ử x lý nhanh, ph n m m hầ ề ỗ trợ ậ l p trình t t, giá thành h p lý V i yêu cố ợ ớ ầu điểu khi n v trí ể ị động cơ bước cần chọn CPU ngõ ra transitor, cụ thể ở đây là CPU 1214C DC/DC/DC
Thông số về các địa chỉ vào/ra của PLC S7 1200 CPU 1214C DC/DC/DC được - thể hiện ở bảng dưới đây
Bảng 3 4 : Phân địa chỉ vào/ra cho PLC Phân địa chỉ vào ra cho PLC
STT Thiết bị DI DO
Nút nhấn
Công tắc nhấn nhả , nút nhấn LA16Y 11D có LED 24V , nút nhấn phi 16mm 5 - chân
Hình 3 3 : Nút nhấn nhả: 3.1.4 Đèn báo Đèn led báo AD16-16C phi 16mm điện áp 24V
3.1.5 Công tắc hành trình (CTHT)
Loại công tắc: Có bánh xe
3.1.6 Nguồn Đồ án sử dụng bộ nguồn tổ ong đầu ra 24VDC Thông số công suất được lựa chọn theo thông số của các linh kiện với chi tiết các linh kiện được đặt ra như sau :
Bảng 3 5 : Công suất các thiết bị
Thiết bị Dòng điện Công suất
Hai động cơ bước 1,7(A) 81,6 (W) Động cơ bơm 3(W) Đèn báo, nút nhấn,CTHT 20(W)
Với công suất 104,6 (W) thì ta cần chọn nguồn 24V có dòng 104.6
24 = A Chọn dòng 5A vậy thông số bộ nguồn như sau:
Bảng 3 6 : Thông số nguồn Hình 3 5 : Công tắc hành trình
Công suất 120W Điện áp đầu vào 110-220 VAC; 50-60 Hz Điện áp đầu ra 24 VDC
3.1.7 Aptomat Đồ án sử dụng Aptomat tép 1 cực Roman RAT61 bảo vệ quá dòng cho các thiết bị
Bảng 3 7 : Bảng thông số Aptomat
Thông số Giá trị Hình ảnh
Loại Aptomat tép Điện áp đầu vào 230 – 400 VAC
Sơ đồ bố trí hệ ống điều khiển th
3.2.1 Bản vẽ layout thiế ị t b trên tủ điện
- Bản vẽ layout các thiết bị :
Trong tủ điện được bố trí các thiết bị như sau Aptomat, PLC S7 1200, hai driver TB6600, nguồn 24V – 5A
- Sơ đồ tủ điện được bố trí thành ba tầng trong đó
+ Tầng 1 : Ở dưới cùng bao gồm có bộ nguồn 24V – 5A và cầu đấu.
+ Tầng 2 : Ở hàng hai bao gồm hai driver TB6600
+ Tầng 3 : Ở trên cùng bao gồm Aptommat và PLC S7 1200
Các thiết bị được liên kết với nhau bằng dây điện có dường kính là 0,7mm 1 lõi đồng
Hình 3 6 : Bản vẽ layout tủ điện
3.2.2 Bản vẽ đấu nố ệ i h thống
Hình 3 7 : Bản vẽ cấp nguồn Bản vẽ cấp nguồn 24V cho hệ thống từ nguồn 220VAC Để bảo vệ quá dòng ảnh hưởng đến các thiết bị tác giả lựa chọn lắp Aptomat 6A để có thể bảo vệ các thiết bị
Hình 3 8 Bản vẽ đầu vào PLC: Bản vẽ các thiết bị đầu vào của PLC được thiết kế như sau:
+ Cấp nguồn đầu vào cho PLC từ nguồn 24V đã thiết kế ở trên
+ Cấp nguồn 24V từ nguồn đầu ra của PLC cho châm COM 1M của PLC
+ Nút nhấn nhả nói chung chân COM với 0V.
+ Chân NO của nút START nối với I0.0
+ Chân NC của nút STOP nối với I0.1
+ Chân NO của nút 20x20 nối với I0.2
+ Chân NO của nút 30x30 nối với I0.3
+ Chân NO của nút OK nối với I0.4
+ Chân NO của nút CTHTX_1 nối với I0.6
+ Chân NO của nút CTHTY_0 nối với I0.7
+ Chân NO của nút CTHTY_1 nối với I1.0
Hình 3 9 : Bản vẽ đầu ra PLC
Bản vẽ đầu ra của PLC được thiết kế như sau:
+ Cấp nguồn 24V cho đầu ra PLC từ nguồn 24V.
+ Chân Pul+ của Driver 1 nối với Q0.0
+ Chân Dir+ của Driver 1 nối với Q0.1
+ Chân Pul+ của Driver 2 nối với Q0.2
+ Chân Dri+ của Driver 2 nối với Q0.3
+ Các chân Pul-, Dir- của cả hai Driver được nối với nguồn 0V
+ Lần lượt nối các cặp dây A+/A- ; B+/B- của hai động cơ với A+/A- ; B+/B- của hai Driver
Hình 3 : Bản vẽ động cơ bơm10 Bản vẽ đấu nối đầu ra của động cơ:
+ Chân (+) của đèn Auto nối với Q1.0
+ Chân (+) của đèn Manu nối với Q1.1
+ Chân (+) của đèn Bơm nối với Q0.4
+ Chân (-) của đèn và bơm nối với 0V.
3.3 Lập trình máy phun sơn tự động
3.3.1 Giới thiệu về Tia-protal
TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống Có thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung 1 môi trường/ nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống
Hình 3 : Phần mềm Tia – portal của Siemens11
TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách nhanh chóng, trên
1 nền tảng thống nhất Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứng dụng riêng biệt để thống nhất tạo hệ thống
TIA Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả các phần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành
TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng
Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát
Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống
Tích hợp mô phỏng hệ thống
Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens
Hiện tại phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản như TIA Portal V14,TIA Portal V15, TIA Portal V16 và mới nhất là TIA Portal V17 Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng sẽ lựa chọn cài đặt TIA portal phiên bản tương ứng Ưu nhược điểm khi sử dụng TIA Portal- :
TIA Portal là thuật ngữ quen thuộc được ứng dụng trong các lĩnh vực tự động hóa, tích hợp nhiều phần mềm phổ thông khác như: HMI, PLC, Inverter của Siemens Phần mềm TIA Portal có những ưu và nhược điểm trong vận hành hệ thống tự động hóa Ưu điểm:
-Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn
-Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu hình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác, thiết lập truyền thông giữa các thiết bị Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất ký thao tác lập trình nào
Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng bộ nhớ khổng lồ Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời gian để làm quen sử dụng
Các thành phần trong bộ cài TIA Portal
-Simatic Step 7 professional và Simatic step 7 PLCSIM: Giải pháp lập trình và mô phỏng PLC S7-300, S&-400, Simatic S7-1200, Simatic S7-1500…
Simatic WinCC Professional: Được dùng để lập trình màn hình HMI, và giao diện SCADA
-Simatic Start Driver: Được lập trình cấu hình Siemens
-Sirius và Simocode: Thiết lập cấu hình và chuẩn đoán lỗi linh hoạt
-Điều khiển chuyển động đơn trục và đa trục với hỗ trợ Scout TIA Thư viện Simatic Robot đầy đủ dữ liệu cho phép người dùng thiết lập cấu hình và hệ thống nhanh chóng
CHƯƠNG 4 KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH
Mô hình sau khi hoàn thiện
Sau khi đã trình bày cơ sở lý thuyết, lựa chọn thiết bị, quá trình đấu nối lắp đặt, lập trình hệ thống Ở phần này sẽ tổng kết mô hình hoàn thiện nhận xét và đánh giá kết quả
Hình 4 1 : Mô hình từ theo góc nhìn từ trên
Cụm vòi phun Động cơ bơm
Hình 4 2 : Vị trí bố trí cụm vòi phun và động cơ bơm
Hình 4 3 : Toàn thể mô hình và tủ điện
Hình 4 4 : Bên trong tủ điện
KẾT LUẬ N VÀ Đ NH HƯ Ị ỚNG PHÁT TRIỂN
Đánh giá mô hình
Qua các lần chạy thử nghiệm mô hình đối với các kích thước vật cần sơn là 20x20 và 30x30 Tác giả nhận thấy mô hình đã cơ bản đạt được các yêu cầu thiết kế đặt ra ban đầu như sau:
+ Kích thước mô hình đạt được như ban đầu đặt ra 50x50x50
+ Mô hình được xây dựng bằng nhôm định hình, khá chắc chắn, tuy nhiên vẫn còn rung lắc nhẹ trong quá trình vận hành
+ Hệ truyền động động cơ bướ – puly – dây đai răng hoạt động chính xác, yên tĩnh ở c vùng tốc đ thộ ấp, và có hiện tượng trượt bước khi di chuyển ở tốc đ cao ộ
+ Các động cơ được l a chự ọn đều đáp ứng tiêu chí về công suất t i đ t ra.ả ặ
+ Động cơ bơm được l a chự ọn hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về lưu lượng phun. + Tủ điện được thiết kế tương đối hoàn chỉnh.
+ Khi kết hợp mô hình và chương trình điều khiển, hệ ống hoạt động ổn định, tỷ lệ th phun phủ tương đối chính xác kích thước vật thể, thực hiện phun đúng quy trình, đáp ứng hệ ống nhanh, sai số nhỏ đáp ứng yêu cầu của ngành phun sơn gỗ.th
Tuy vậy trong đồ án vẫn còn tương đối nhiều hạn chế
+ Đầu phun sơn lựa chọn vẫn còn tình trạng rỉ nước tương đối nhiều
+ Phần gia công mô hình vẫn chưa được đẹp mắt, thiết kế cơ khí vẫn còn tương đối nhiều chi tiết không cần thiết
+ Phần thiế ế điện vẫn chưa hoàn toàn được tối ưu.t k
Định hướng phát triển củ a đ ề tài
+ Xây dựng hệ ống nhận diện hình ảnh để mô hình có thể tự động nhận diện đượth c kích thước mô hình
+ Áp dụng cấc thuật toán nội suy để có thể ực hiện phun sơn với vật có nhiều dạng th kích thước
+ Xây dựng hệ điều khiển chuyển động ba chiều có thể phun sơn bề mặt lẫn phun sơn cạnh Bổ sung vòi phun, khí nén thực hiện quá trình phun sơn thực tế
Qua quá trình hoàn thành đồ án này nhóm tác giả đã được hệ ống lại toàn bộ kiến th thức của nghành Cơ Điện Tử Từ việc phân tích dữ ệu đầu vào đến việc lựa chọn vật li liệu, thiết bị Lựa chọn các phương pháp gia công, kiểm tra đánh giá sản phẩm, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế như ASME, ISO, … Việc thực hiện việc thiết kế tính toán chế tạo mộ ản phẩm hoàn chỉnh, đã giúp tác giả t s có thể vận dụng tấ ả các kiến thứt c c được học vào một sản phẩm cụ ể tạo ra một nền tảng kiến thức tổng hợp Cụ ể qua đồ án th th náy tác giả đã :
+ Củng cố lại kiến thức đã được học như xây dựng mô hình qua SolidWorks, lập trình điều khiển PLC
+ Tính toán lựa chọn thông số linh kiện qua các giả ết đặt ra từ các mục tiêu thiếthi t kế cơ bản
Qua đây giúp tác giả có một nền tảng kiến thức cơ bản trước khi đi vào công việc thực tế sau khi ra trường Qua quá trình hoàn thiện đồ án nhóm tác giả xin có một số kiến nghị để việc chế tạo sản phẩm được tối ưu và kinh tế hơn như có thể được tiếp xúc với thực tế sản xuất nhiều hơn, mong muốn được học hỏi thêm một số kiến thức liên quan tới việc bóc tách và tính toán giá thành sản phẩm để tối ưu hơn trong việc nhập trang thiết bị, máy móc cũng như nguyên liệu đầu vào Để tối ưu được cả về mặt kỹ thuật cũng như tính kinh tế, nâng cao được năng suất hạ giá thành sản phẩm người thiết cần có nhiều kinh nghiệm trong sản suất Vì vậy, việc tiếp xúc với thực tế sẽ giúp nảy ra nhiều ý tưởng, phương pháp sát với thực tế sản xuất hơn.
Tuy nhiên do thời gian làm đồ án có hạn, do vậy đồ án vẫn không tránh khỏi các sai sót vì vậy qua đây tác giả mong muốn thầy và các bạn đọc đóng góp thêm để đồ án có thể hoàn thiện hơn Tác giả xin chân thành cảm ơn !
