Đang tải... (xem toàn văn)
Máy đóng dấu tự động có thể được liên kết với các máy móc và thiết bị khác để tạo thành một hệ thống tự động hoàn chỉnh, giúp tăng cường hiệu quả và cạnh tranh trong kinh doanh.. Hạn chế
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Giảng viên hướng dẫn : KS.MAI VẠN HẬU
: LÊ XUÂN BẢO
: ĐOÀN QUANG HUY : LÊ VĂN KHẢI
: VĂN TRỌNG NGHĨA
BÁO CÁO
MÔN :ĐIỀU KHIỂN LOGIC PLC
ĐỀ TÀI : MÔ HÌNH MÁY ĐÓNG DẤU SẢN
PHẨM
Tp.Hồ Chí Minh,
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Giảng viên hướng dẫn : KS.MAI VẠN HẬU
: ĐOÀN QUANG HUY 6251030046
: VĂN TRỌNGNGHĨA 6251030062
BÁO CÁO
CHUYÊN NGÀNH : TỰ ĐỘNG HÓA
ĐỀ TÀI : MÔ HÌNH MÁY ĐÓNG DẤU SẢN
PHẨM
Tp.Hồ Chí Minh,
Trang 3Nhận xét của giảng viên
Trang 41.Ý tưởng thực hiện 3
2.Trình bày phương pháp thiết kế 3
3.Lựa chọn thiết bị ngoại vi 4
3.1.Tổng quan các thiết bị đã dùng để làm mô hình phần cứng 4
3.2.Giới thiệu các thiết bị ngoại vi chính sử dụng trong mô hình 4
4.3.Ưu điểm và nhược điểm của từng chế độ 8
5.Lưu đồ thuật toán 10
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải – Phân hiệu tại Tp HCM đã đưa học phần Điều Khiển Logic PLC vào chương trình giảng dạy để chúng em có cơ hội tiếp thu kiến thức quý giá Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy Mai Vạn Hậu (Giảng viên bộ môn) đã truyền đạt cho chúng em kiến thức bằng cả tất cả tâm huyết Thời gian học bộ môn của thầy là khoảng thời gian tuyệt vời vì chúng em không chỉ được học lý thuyết mà còn nắm bắt được những kinh nghiệm thực tế hữu ích Đây sẽ là hành trang để chúng em có thể vững bước trên con đường đã lựa chọn ban đầu Học phần Điều Khiển Logic PLC không chỉ bổ ích mà còn có tính thực tế cao
Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức nhưng chắc chắn bài tiểu luận khó có thể tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ còn chưa chính xác, kính mong thầy xem xét và góp ý để bài tiểu luận của chúng em được hoàn thiện hơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 6DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hình ảnh thực tế của xilanh khí nén dạng tròn 5
Hình 1.2 Cấu tạo của một xilanh 5
Hình 1.3 Hình ảnh van khí nén điện từ thực tế và kí hiệu của nó 6
Hình 1.4 Mô tả sự nạp xả của khí nén khi vào van điện từ ở 2 trạng thái 6
Hình 1.5 Trạng thái hoạt động và kí hiệu các chân ra vào của van khí nén 7Hình 2.1 Mô hình máy đóng dấu tự động 7
Hình 2.2 Mô phỏng các xilanh và van khí nén 8
Hình 3.1 Lưu đồ thuật toán cho Máy đóng dấu tự động 10
Hình 4.1 Sơ đồ đấu nối đầu vào và ra với PLC 11
Hình 4.2 Sơ đồ đấu nối các thiết bị nhận tín hiệu điều khiển 11Hình 4.3 Mô phỏng các van điều khiển khí nén cho xilanh trên CadSimu 11
Trang 7DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Bảng danh sách các thiết bị có trong mô hình 4Bảng 2: Bảng địa chỉ INPUT 12Bảng 3: Bảng địa chỉ OUTPUT 12
Trang 9PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.Lý do chọn đề tài
Trong quá trình sản xuất, việc đóng dấu là một bước quan trọng để đảm bảo chất lượng và xác thực của các sản phẩm Tuy nhiên, quy trình đóng dấu truyền thống thường tốn nhiều thời gian và công sức lao động, đồng thời dễ gây ra sai sót như không đồng nhất, sai vị trí đóng dấu, hoặc đóng dấu không chính xác
Với mục tiêu tăng năng suất, đảm bảo chất lượng và tiết kiệm chi phí, đề tài "Máy đóng dấu tự động" đã được lựa chọn Dưới đây là những lý do quan trọng đã dẫn đến việc lựa chọn đề tài này:
1 Tăng năng suất: Máy đóng dấu tự động được coi là một công nghệ tiên tiến và hiệu quả để tăng năng suất trong quá trình sản xuất Thay vì phải dùng tay hoặc công cụ thủ công để đóng dấu, máy đóng dấu tự động có thể thực hiện quy trình này một cách nhanh chóng và tự động Điều này giúp giảm thời gian và công sức lao động cần thiết, từ đó tăng năng suất và hiệu quả công việc
2 Đảm bảo chất lượng: Quy trình đóng dấu truyền thống có thể dễ gây ra sai sót như không đồng nhất, sai vị trí đóng dấu hoặc đóng dấu không chính xác Máy đóng dấu tự động được thiết kế và lập trình để đảm bảo độ chính xác và đồng nhất trong quá trình đóng dấu Điều này giúp đảm bảo chất lượng của sản phẩm và giảm rủi ro sai sót do con người gây ra
3 Tiết kiệm chi phí: Sử dụng máy đóng dấu tự động có thể giảm chi phí nhân công Thay vì cần nhiều nhân viên để đóng dấu thủ công, máy đóng dấu tự động có thể thực hiện công việc này một cách tự động và liên tục Điều này giúp tiết kiệm chi phí lao động và tối ưu hóa quá trình sản xuất
4 Tích hợp hệ thống: Máy đóng dấu tự động có khả năng tích hợp vào các quy trình sản xuất tự động hoặc hệ thống tự động hóa Điều này giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và cải thiện tính tự động của hệ thống Máy đóng dấu tự động có thể được liên kết với các máy móc và thiết bị khác để tạo thành một hệ thống tự động hoàn chỉnh, giúp tăng cường hiệu quả và cạnh tranh trong kinh doanh
5 Đáng tin cậy và bền bỉ: Máy đóng dấu tự động được thiết kế để hoạt động liên tục và có tuổi thọ cao Điều này đảm bảo rằng máy sẽ hoạt động ổn định và tin cậy trong suốt thời gian, không gây ra gián đoạn trong quá trình sản xuất Sự đáng tin cậy và bền bỉ của máy đóng dấu tự động giúp đảm bảo hoạt động liên tục của quy trình sản xuất và giảm thiểu thời gian không sản xuất
2 Hạn chế của đề tài
-Độ chính xác chưa cao
Vì hệ thống khí nén được cung cấp bởi lực của máy nén khí, hoạt động của chúng là tùy thuộc vào thể tích của khí nén Vì thể tích không khí có thể thay đổi khi nén hoặc
Trang 10ảnh hưởng do nhiệt độ, việc cung cấp không khí cho hệ thống có thể không chính xác, gây ra sự suy giảm trong tổng thể độ chính xác của hệ thống
Nên thường hệ thống sẽ sử dụng trong các hệ thống đơn giản , không quá phức tạp
- Tải thấp
Vì khả năng nén khí ở áp suất cao khá khó khăn nên áp suất khí nén chỉ ở mức trung bình do đó lực của xy lanh không lớn cho nên chỉ áp dụng cho các hệ thống có tải không quá lớn
Ở những tải lớn người ta thường sử dụng các hệ thống thuỷ lực tạo nên năng suất làm việc cao hơn,
- Cần được xử lý khí nén trước khi sử dụng
Khí nén phải được xử lý trước khi sử dụng để đảm bảo không có hơi nước hoặc bụi Mặt khác, các bộ phận chuyển động của các thành phần khí nén có thể bị mòn nhanh chóng do ma sát
- Tốc độ di chuyển không đều
Vì không khí có thể dễ dàng bị nén, tốc độ di chuyển của piston tương đối không đồng đều
Trang 11PHẦN II : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.Ý tưởng thực hiện
3 Kết nối và giao tiếp
- Kết nối xilanh vào PLC thông qua hệ thóng khí nén để cấp khí và điều chỉnh tốc độ đi ra, vào cho xilanh
2.Trình bày phương pháp thiết kế
Chọn phương pháp thiết kế : PLC điều khiển bằng khí khí nén ➢ *Ưu điểm:
- Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ
-Do có khả năng chịu nén lớn của không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi Vì vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí nén
-Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra môi trường
- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mỗi đe dọa bị nhiễm bẩn
- Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén
- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động khí nén thấp
-Các thành phần vận hành trong hệ thống có cấu tạo đơn giản và giá thành không đắt
-Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp
➢ Nhược điểm
- Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp
- Khi tải trọng hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn
- Dòng khí thoát ra ở đường dẫn gây ra nhiều tiếng ồn
Trang 12=> Đối với thiết kế “Máy đóng dấu tự động” chỉ phù hợp với sản xuất đơn chiếc và nhỏ
nên độ chính xác cấp phôi không yêu cầu cao Do vậy ta sử dụng phương án truyền động và điều khiển khí -khí nén để tận dụng nguồn khí sẵn có Hơn nữa, để kết cấu máy nhỏ gọn hơn và giá thành hợp lý hơn ta không sử dụng phương án truyền động bằng thủy lực và khí nén
3.Lựa chọn thiết bị ngoại vi
3.1.Tổng quan các thiết bị đã dùng để làm mô hình phần cứng
1 Nút Nhấn Nhả Màu Xanh 4 Φ22mm, thường hở, 10A, không đèn
2 Nút Nhấn Nhả Màu Đỏ 1 Φ22mm, thường hở, 10A, không đèn
3 Đèn Báo Màu Xanh Lá 3 Φ22mm, 220VDC, 20mA, không chớp
4 Đèn Báo Màu Xanh Đỏ 3 Φ22mm, 220VDC, 20mA, không chớp
5 Công Tắc Xoay Nhả 2 Vị
Trí 1 Φ22mm, 440V, 10A, 1NO 1NC 6 Rơ Le Trung Gian (kèm đế) 3 24VDC, 10A, 14 chân
7 Công Tắc Hành Trình 6 250VDC, 5A, Cần Lẫy Con Lăn 8 Van Khí Nén Điện Từ 3 24VDC, 5 cổng 2 vị trí, 1 coil 9 Cảm Biến Vật Cản Hồng
Ngoại
1 5VDC, 150mA, NPN 10 Module Relay 1 5VDC, kích mức cao 11 Công Tắc ON-OFF 2 1 16A, 250VDC
10 Cầu Đấu Điện Terminal Block
2 1 cái 12 tiếp điểm 1 cái 6 tiếp điểm 11 Ống Khí Nén 1m
3m Φ6mm Φ4mm
12 Bìa Fomex 1 Dày 5mm, 30x60cm 13 Van Tiết Lưu Khí Nén
Cong L 3 Φ4mm, Ren 5mm 14 Dây Điện 10m 0.5mm
15 Đầu Cosse Chữ Y Có Vỏ Dây
2 bịch
16 Xilanh Khí Nén 3 Hình tròn
Bảng 1: Bảng danh sách các thiết bị có trong mô hình
3.2.Giới thiệu các thiết bị ngoại vi chính sử dụng trong mô hình
3.2.1.Xilanh khí nén tròn
Trong mô hình sử dụng loại xilanh khí nén tròn và dưới đây là hình ảnh thực tế của chúng
Trang 13Hình 1.1 Hình ảnh thực tế của xilanh khí nén dạng tròn
- Mục đích của nó là chuyển đổi năng lượng của dòng khí nén thành động năng để cấp cho những hoạt động của hệ thống, thiết bị công nghiệp
- Cấu tạo xilanh khí nén tròn:
+ Trục piston: Được làm từ inox để truyền động, đống mở xi lanh khí + Thân xi lanh: Nó dạng hình trụ tròn và được làm hoàn băng inox hay hợp kimm nhôm Vì vậy xi lanh có thể bền bỉ, chống gỉ sét tốt Trên thân xi lanh sẽ có những cửa khí dạng ren để cấp khí và xả khí ra ngoài
+ Đầu kết nối ren với hệ thống, đầu cố định
+ Piston: Để thiết bị có thể vận hành khi đã được cấp khí nén
+ Gioăng làm kín: Nó được làm bằng cao su, không bị rò rỉ khí nén ra bên ngoài, mềm dẻo và dễ dàng tháo lắp
Hình 1.2 Cấu tạo của một xilanh - Nguyên lý làm việc:
Nó sẽ biến chuyển năng lượng khí nén được cấp vào xi lanh thành năng lượng của động năng để tác động lên piston, làm cho các piston hoạt động, tạo ra những truyền động cho hệ thống làm việc
Khi lượng khí nén qua cửa cấp đi vào trong xi lanh, lượng khí tăng dần lên và chiếm lấy không gian bên trong, buộc piston phải chuyển động tịnh tiến ra bên ngoài và tác động lực theo yêu cầu
3.2.2.Van khí nén điện từ
Trong mô hình sử dụng van khí nén điện từ cụ thể là van 5 cửa 2 vị trí và 1 coil
Trang 14Hình 1.3 Hình ảnh van khí nén điện từ thực tế và kí hiệu của nó
- Mục đích của việc sử dụng van khí nén điện từ là để điều khiển dòng khí nén cấp cho xi lanh khí nén, bộ truyền động khí nén,…
- Cấu tạo của van khí nén điện từ:
Van điện từ khí nén 5/2 hay van đảo chiều 5/2 có 5 cửa 2 vị trí gồm 1 cửa cấp khí nén vào, 2 cửa ra cấp đến thiết bị thực thi, 2 cửa xả Trong đó, các thiết kế cơ khí sao cho cửa ra 1 thông được với cửa xả 1; cửa ra 2 thông với cửa xả 2 Và 2 vị trí là hai vị trí cấp nguồn khí nén gọi là vị trí cấp khí đóng và vị trí cấp khí mở
- Nguyên lý làm việc của van:
Ban đầu, van khí nén 5/2 ở vị trí cấp khí
đóng Khi đó, cửa cấp nguồn khí nén thông với cửa cấp nguồn đóng (cửa ra 1) Cửa cấp khí mở(cửa ra 2) thông với cửa xả 2; và cửa xả 1 được đóng kín Khi cấp nguồn điện vào, thanh trượt thay đổi vị trí khiến van khí nén 5/2 chuyển sang vị trí cấp khí mở Khi đó, cửa cấp nguồn khí nén thông với cửa cấp khí mở (cửa ra 2); cửa ra 1 thông với cửa xả 1; cửa xả 2 được đóng lại
Hình 1.4 Mô tả sự nạp xả của khí nén khi vào van điện từ ở 2 trạng thái
Trang 15Hình 1.5 Trạng thái hoạt động và kí hiệu các chân ra vào của van khí nén
4.Chế độ làm việc Auto - Man
Hình 2.1 Mô hình máy đóng dấu tự động
Hệ thống làm việc của chúng ta sử dụng 3 van khí nén và 3 xy lanh để thực hiện các công việc đưa đẩy và đóng dấu phôi Chế độ làm việc của hệ thống bao gồm 2 chế độ chính: chế độ "MAN" và chế độ "AUTO", và chúng được điều khiển bằng một nút switch
Trang 16Hình 2.2 Mô phỏng các xilanh và van khí nén
4.1.Chế độ "MAN":
- Để chuyển sang chế độ "MAN", ta đẩy nút switch để khởi động hệ thống - Để điều khiển các xy lanh, chỉ cần nhấn nút tương ứng với xy lanh đó Khi ta nhấn lần đầu, xy lanh sẽ di chuyển ra, và khi ta nhấn lần hai, xy lanh sẽ di chuyển về vị trí ban đầu
4.2.Chế độ "AUTO":
Để chuyển sang chế độ "AUTO", ta đẩy nút switch ở hướng ngược lại và sau đó nhấn nút "Start" Khi đó, hệ thống sẽ thực hiện các công việc theo một chương trình đã được lập trình trước Cụ thể, khi xy lanh X di chuyển ra để đẩy phôi vào vị trí đóng dấu, khi xy lanh X chạm vào công tắc hành trình LB2, xy lanh Z sẽ di chuyển ra để đóng dấu sản phẩm Sau khi xy lanh Z chạm vào công tắc hành trình LB4 (xy lanh B sẽ dừng lại tại đây trong một khoảng thời gian ngắn để đảm bảo việc in ấn được hoàn thành trên sản phẩm), xy lanh Z sẽ quay trở lại và chạm vào công tắc hành trình LB3 Lúc đó, cả hai xy lanh X và Y sẽ di chuyển cùng nhau, xy lanh X quay trở lại vị trí ban đầu và xy lanh Y đẩy phôi ra băng tải, sau đó quay trở lại vị trí ban đầu Hệ thống sẽ tiếp tục thực hiện các công việc tuần tự như vậy khi cảm biến phát hiện có phôi được đưa vào
Hệ thống của chúng ta được thiết kế để hoạt động một cách linh hoạt và hiệu quả, cho phép chuyển đổi giữa chế độ "MAN" và "AUTO" tùy theo nhu cầu và sự điều khiển từ người sử dụng
4.3.Ưu điểm và nhược điểm của từng chế độ
➢ Chế độ "MAN" (Thủ công): *Ưu điểm:
- Điều khiển linh hoạt: Chế độ "MAN" cho phép người sử dụng điều khiển các xy lanh một cách tùy ý bằng cách nhấn nút tương ứng Điều này cho phép kiểm soát chính xác và linh hoạt trong quá trình làm việc
Trang 17- Tiết kiệm năng lượng: Chỉ khi cần sử dụng xy lanh, người sử dụng mới nhấn nút điều khiển tương ứng Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và giảm lượng khí nén tiêu thụ so với chế độ "AUTO" hoạt động liên tục
*Nhược điểm:
- Đòi hỏi sự can thiệp thủ công: Người sử dụng phải chủ động nhấn các nút điều khiển để điều khiển các xy lanh Điều này đòi hỏi sự can thiệp thủ công và theo dõi quá trình làm việc, gây ra sự mệt mỏi và tốn thời gian
- Dễ xảy ra sai sót: Do sự can thiệp thủ công, có thể xảy ra sai sót trong việc điều khiển các xy lanh, ví dụ nhấn sai nút hoặc không nhấn đúng số lần, dẫn đến lỗi trong quá trình làm việc
➢ Chế độ "AUTO" (Tự động): *Ưu điểm:
- Tự động hoạt động: Chế độ "AUTO" cho phép hệ thống thực hiện các công việc theo một chương trình đã được lập trình trước Điều này giúp giảm sự can thiệp của con người và tự động hóa quá trình làm việc
- Tiết kiệm thời gian: Hệ thống tự động hoạt động theo chương trình đã được cài đặt, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất sản xuất
*Nhược điểm:
- Mất linh hoạt: Chế độ "AUTO" hoạt động theo chương trình đã được lập trình trước, không cho phép sự can thiệp hoặc điều chỉnh linh hoạt trong quá trình làm việc Điều này có thể gây khó khăn nếu cần thay đổi hoặc điều chỉnh công việc trong quá trình sản xuất
- Không linh hoạt trong việc thích ứng với biến đổi: Nếu có thay đổi trong quá trình sản xuất hoặc yêu cầu công việc khác nhau, chế độ "AUTO" có thể không linh hoạt đáp ứng được Điều này có thể yêu cầu sự can thiệp thủ công hoặc điều chỉnh lại chương trình lập trình Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của công việc và môi trường làm việc, người sử dụng có thể lựa chọn chế độ phù hợp để đạt được sự linh hoạt, hiệu quả và tiết kiệm tốt nhất trong quá trình làm việc