phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng tay gắp có sử dung PLC MT1s , cb màu CZV12-A, trục vitme Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu sản xuất tự đông hóa đó là khâu phân loại nông sản thực phẩm sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi. Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, nhóm quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng PLC và HMI trong hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”
Phương pháp nghiên cứu
Để xây dựng và phát triển đề tài thì sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các kiến thức cơ sở lý thuyết và các tài liệu liên quan.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Dựa trên các panel trong xưởng, máy móc vận hành trong công ty qua kỳ thực tập
Thực hành kỹ năng lập trình PLC và điều khiển hệ thống
Hình thành kỹ năng thiết kế mạch điện điều khiển
Đề xuất được các phương án giải pháp, đưa ra được kết luận và khuyến nghị.
4.Sản phẩm dự kiến đạt được
Mô hình phân loại sản phẩm sử dụng PLC Mitsubishi và HMI Kinco
Thuyết minh và các tài liệu đi kèm
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm
Hệ thống phân loại sản phẩm là một hệ thống tự động sử dụng các cảm biến và thiết bị máy móc để phân loại sản phẩm theo các tiêu chí khác nhau, chẳng hạn như kích thước, trọng lượng, màu sắc, hình dạng, v.v Hệ thống phân loại sản phẩm không chỉ giúp mọi người dễ dàng xác định và chọn lựa sản phẩm một cách thuận lợi, mà còn đóng vai trò quan trọng trong quản lý và phân phối hàng hóa cho doanh nghiệp.
Hình 1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm
1.1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm
Hệ thống phân loại sản phẩm là một hệ thống xử lý vật liệu được áp dụng để phân loại các sản phẩm tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể từ khách hàng, bao gồm trọng lượng, kích thước, màu sắc, và các thông tin mã vạch như lô sản xuất, ngày sản xuất, model, ngày đặt hàng, địa điểm giao hàng Hệ thống này tự động thực hiện việc phân loại mặt hàng trong nhà kho theo các tiêu chí đặc điểm của chúng và gán vị trí lưu trữ phù hợp, đồng thời lưu trữ thông tin một cách khoa học và thông minh.
Hình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng tay robot
1.1.2 Đặc tính của hệ thống phân loại Điểm đặc sắc của dây chuyền phân loại sản phẩm là khả năng phân loại sản phẩm dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như kích thước, chiều cao, trọng lượng, màu sắc Tất cả những công việc này được thực hiện một cách chính xác thông qua việc áp dụng công nghệ thị giác tiên tiến, kết hợp với việc sử dụng camera kiểm tra sản phẩm.
Hình 1.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm trong logistics
Thực hiện qua dây chuyền phân loại, sản phẩm đạt được độ chất lượng và tính đồng đều về hình dáng và trọng lượng, đồng thời đảm bảo tuân thủ các tiêu chí quy định Điều này đặc biệt được thực hiện nhờ vào ứng dụng kỹ thuật thị giác và camera kiểm tra sản phẩm.
Với việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm, các yêu cầu về chất lượng và thành phẩm của sản phẩm được đảm bảo Đồng thời đảm bảo tính đồng đều về hình dáng và trọng lượng, kích thước trước khi chúng được đóng gói Điều này cũng hỗ trợ trong việc phân loại dựa trên thông tin và mục đích sử dụng được đề ra bởi các nhà sản xuất và dịch vụ.
1.1.3 Ưu điểm của hệ thống phân loại sản phẩm tự động
Tăng cường tốc độ phân loại và chia chọn sản phẩm.
Hệ thống phân loại sản phẩm đảm bảo phân loại chính xác, giảm thời gian tìm kiếm đơn hàng.
Giảm sự phụ thuộc vào lao động, đồng thời tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
Tỷ lệ sai sót thấp, đồng nghĩa với việc cải thiện chất lượng dịch vụ.
Kích thước nhỏ gọn, giúp tối ưu hóa không gian nhà kho.
Hoạt động liên tục mà không bị gián đoạn, không phụ thuộc vào số lượng ca làm việc và khả năng của nhân viên.
Giảm rủi ro tai nạn và vấn đề về sức khỏe, tạo điều kiện làm việc an toàn hơn cho nhân viên kho và tài xế.
Theo dõi chính xác lượng hàng tồn kho, ngăn chặn tình trạng thiếu hụt hoặc tồn kho quá mức, và giảm lỗi do thời gian.
Không sử dụng giấy tờ, giúp tối ưu hóa quy trình và giảm rủi ro mất thông tin.
Linh hoạt trong ứng dụng, có thể điều chỉnh phù hợp với các yêu cầu về không gian lắp đặt, diện tích nhà xưởng, và nhu cầu cụ thể của từng khách hàng.
Hệ thống phân loại sản phẩm tự động giúp mang lại lợi ích lâu dài cho doanh nghiệp.
1.1.4 Vai trò của hệ thống phân loại sản phẩm
Giảm lỗi sản phẩm, nâng cao năng suất và tốc độ vận hành:
Hình 1.4 Giảm lỗi sản phẩm, nâng cao năng suất
Máy gắp và phân loại sản phẩm thể hiện khả năng hoạt động ổn định, đảm bảo tính liên tục trong quá trình làm việc Hệ thống phân loại sản phẩm được thiết kế để phân loại và gắp sản phẩm ở tốc độ cao, mang lại độ chính xác đáng kể, đồng thời góp phần tăng cường hiệu suất sản xuất. Đặc biệt, hệ thống phân loại sản phẩm này hiệu quả trong việc phân loại hàng hóa và đóng góp vào quá trình xây dựng nhà kho thông minh Máy gắp và phân loại sản phẩm tự động có khả năng vận hành liên tục và tự động kiểm tra hệ thống để phát hiện tình trạng quá tải.
Thực hiện các thao tác một cách phức tạp và liên tục:
Hình 1.5 Thực hiện các thao tác một cách phức tạp và liên tục
Tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa nguồn nguyên liệu:
Hình 1.6 Tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa nguồn lực
Hệ thống phân loại sản phẩm giúp giảm sự phụ thuộc vào lao động và con người Tự động hóa quy trình không chỉ giúp doanh nghiệp giảm chi phí nhân công mà còn giảm lãng phí và tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn nguyên vật liệu đầu vào.
Nâng cao năng lực cạnh tranh:
Hình 1.7 Nâng cao năng lực cạnh tranh
Quá trình kiểm định được thực hiện theo quy trình và hệ thống, được giám sát chặt chẽ cả bởi con người và hệ thống phân loại sản phẩm, từ đó đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra được nâng cao Ứng dụng hiệu quả máy giúp doanh nghiệp cung cấp những sản phẩm hoàn hảo khi xuất khẩu ra thị trường, qua đó nâng cao vị thế cạnh tranh của doanh nghiệp.
Hình 1.8 Dễ dàng tích hợp và lắp đặt
Dễ dàng lắp đặt và tích hợp với các hệ thống khác linh hoạt:
Hệ thống phân loại sản phẩm với thiết kế nhỏ gọn, quy trình lắp đặt đơn giảnm giúp tiết kiệm thời gian lắp đặt và dây chuyền sản xuất lớn, giảm thời gian cấu hình lên đến
Hệ thống này có khả năng dễ dàng tích hợp với các Robot khác và có thể được điều khiển tại các vị trí giữa các bộ phận không cố định.
Các hệ thống phân loại sản phẩm
Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch Barcode hoặc mã QR giúp lựa chọn sản phẩm dựa trên thông tin chi tiết như lô - ngày sản xuất, model Đây là phương pháp phổ biến được sử dụng trong việc phân loại kiện hàng, bưu phẩm, sản phẩm được đóng thùng carton, túi, và gắn mã vạch barcode, mã QR Hệ thống phân loại tự động này có hiệu suất cao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch áp dụng phương pháp thủ công, với khả năng đạt 10.000 sản phẩm/giờ
Hình 1.9 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch
Hệ thống phân loại sản phẩm phân loại theo khối lượng áp dụng cho các ngành thực phẩm, thủy hải sản, nông sản, để đảm bảo chất lượng và kích thước sản phẩm.
Hình 1.10 Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng công nghệ vision và camera, phù hợp cho ngành nông nghiệp, thực phẩm, dầu, và nhiều ngành khác Sử dụng camera độ phân giải cao kiểm tra sản phẩm, công nghệ vision xử lý ảnh, với năng suất từ 0.8-1.5 tấn/giờ, đặc biệt đảm bảo xác suất chính xác > 99%.
Hình 1.11 Hệ thống phân loại theo màu sắc
Phân loại sản phẩm dựa trên kích thước, đặc biệt hiệu quả trong các ngành thực phẩm, nông sản, và trái cây, với độ chính xác cao, hoạt động ổn định, và năng suất3- 5 tấn/giờ, tương đương 1000-1100 sản phẩm/phút.
Hình 1.12 Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước
Ứng dụng thực tiễn của hệ thống phân loại sản phẩm
Ngành sản xuất: Tự động phân loại linh kiện, sản phẩm hoặc thành phẩm theo các tiêu chí như kích thước, hình dạng, trọng lượng và màu sắc, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp sản xuất.
Quản lý kho và Logistics: Tự động phân loại, định vị và đánh giá hàng hóa trong quá trình quản lý kho và logistics, giảm thời gian xử lý, tăng độ chính xác và giảm rủi ro lỗi.
Ngành thực phẩm và nông nghiệp: Phân loại rau củ quả, sản phẩm thực phẩm, hạt giống và thức ăn chăn nuôi, cải thiện hiệu quả chế biến và đáp ứng nhu cầu thị trường đa dạng.
Bưu chính và vận chuyển: Phân loại thư, bưu phẩm và kiện hàng dựa trên kích thước, trọng lượng và điểm đến, cải thiện hiệu quả giao hàng và quản lý bưu cục.
Ngành dược phẩm: Phân loại viên thuốc, chai lọ hoặc hộp dược phẩm theo quy trình sản xuất và đóng gói, đảm bảo chất lượng và tính chính xác.
- Ngành tái chế và tái sử dụng: Phân loại và tách các loại vật liệu như nhựa, giấy, kim loại, nhôm trong quá trình tái chế và tái sử dụng, giúp giảm lãng phí và tái sử dụng nguyên liệu
Hình 1.13 Ứng dụng thực tiễn của hệ thống phân loại sản phẩm
Hướng dẫn chọn hệ thống phù hợp
Để lựa chọn hệ thống phân loại sản phẩm phù hợp, bạn có thể thực hiện các bước sau:
Xác định những thách thức hoặc mục tiêu cụ thể bạn đang đối mặt trong quá trình phân loại sản phẩm Điều này giúp xác định rõ nhu cầu và mong muốn của bạn.
Tìm hiểu về các công nghệ phân loại sản phẩm hiện đại, như hệ thống sử dụng vision, cảm biến, và robot hóa So sánh chúng để xác định công nghệ nào phù hợp với yêu cầu của bạn.
Đặt ra câu hỏi về ứng dụng cụ thể mà bạn muốn hệ thống phân loại thực hiện (nhận, chọn, đóng gói, vận chuyển, vv.) Điều này sẽ giúp thu hẹp lựa chọn và tập trung vào các hệ thống có khả năng đáp ứng yêu cầu cụ thể đó.
Xác định đặc tính của sản phẩm hệ thống phân loại sản phẩm mà bạn xử lý, như kích thước, trọng lượng, tính dễ vỡ Những đặc tính này sẽ ảnh hưởng đến lựa chọn hệ thống phân loại.
Đanh giá thông lượng cần thiết cho hoạt động của bạn và dự đoán về tăng trưởng trong tương lai.
Nếu không gian là vấn đề, xác định diện tích sẵn có và xem xét hệ thống phân loạinào phù hợp với không gian nhà xưởng của bạn
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC MITSUBISHI FX1S
Hình 2.1 Các loại PLC a Giới thiệu
Kỹ thuật điện tử đã phát triển đến trình độ kỳ diệu và sẽ có những tiến bộ vượt bật trong tương lai Nó góp phần không nhỏ và sản xuất công nghiệp Nhất là trong giai đoạn hội nhập hiện nay Các doanh nghiệp không ngần ngại hạ giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh với các công ty khác Một trong những giải pháp về trang thiết bị hiện đại này là PLC PLC có khả năng vận hành tự động theo một quy trình định sẵn mà không cần có sự tham gia của con người lúc vận hành Bởi tất cả những gì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất cả trong một thiết bị nhỏ gọn đó là PLC Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với máy vi tính để điều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính.
Thật ra hệ thống điều khiển tự động này đã xuất hiện từ năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc sản xuất Nhưng ở Việt Nam, còn khá nhiều công ty hoàn toàn xa lạ với PLC Tại sao như vậy? Về giá thành? Đúng là PLC còn khá đắt nhưng chỉ với một công ty sản xuất thì giữa đầu tư ban đầu đó với những lợi ích nó đem lại thì giá thành không đáng quan tâm lắm Thật ra là do ngại thay đổi, do chưa hiểu nhiều về PLC nên khi vận hảnh, bảo trì, bảo dưỡng, thay đổi chương trình gặp không ít khó khăn cho người sử dụng Vì vậy cần chủ động tiếp cận, khi nắm bắt được rồi vấn đề chuyển giao công nghệ không còn đáng lo và PLC có thể hiện tính ưu việt nhờ sự hiểu biết của người sử dụng Vậy PLC là gì? Hy vọng nội dung được đề cập trong đồ án này giúp người đọc hiểu hơn về PLC. b.PLC là gì?
PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điều khiển logic khả trình Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); khả năng điều khiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyển công nghiệp.
Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong môi trường công nghiệp:
Khả năng kháng nhiễu tốt.
Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp…
Có những module chuyên dụng để thực hiện chức năng đặc biệt hay những module truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc qua mạng internet.
Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động.
Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình. c Cấu trúc phần cứng của PLC
Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của PLC
Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau:
Module đơn vị xử lý trung tâm.
Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ).
Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng). d.Cấu trúc bộ nhớ PLC
Bộ nhớ chia làm 3 vùng chính
Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền:
Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnh trong khối này luôn được quét.
Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính.
Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao …
Vùng chứa tham số của hệ điều hành: chia thành miền khác nhau:
I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.
Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q.
M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biến này dể lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M), byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW).
T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian.
C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm.
Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit,từng byte, từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ… e Xử lý chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào cùng bộ đệm ảo, tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòng quét chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông và kiểm tra lỗi, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của bộ đệm ảo đến cổng ra. f Cấu trúc chương trình
Chương trình trong được lưu trong bộ nhớ PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được lập với 2 dạng cấu trúc khác nhau:
Lập trình có cấu trúc: chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi những nhiệm vụ riêng biệt của nó, từng phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiểu nhiệm vụ và phức tạp PLC có 3 loại khối cơ bản sau:
Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tình điều khiển khối này luôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi chu kì quét.
Loại khối chương trình con: Khối chương trình với những chức năng riêng giống như một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến hình thức) Một chương trình ứng dụng có nhiểu khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trình con đó.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN CZ-V21A
Giới thiệu chung về cảm biến quang điện Keyence
Số mã sản phẩm: CZ-V21A
Loại sản phẩm: Cảm biến quang học
Cảm biến màu Keyence CZ-V21A là một loại cảm biến có khả năng nhận diện được màu sắc của vật thể được quan sát bên trong Cảm biến này giúp phân tách ánh sáng phản xạ từ đối tượng và nhận biết các màu sắc như màu đỏ, màu xanh lá, màu xanh da trời Với tính hữu dụng của mình, cảm biến màu đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống sản xuất, trong các ngành da giày, dệt may để nhận biết các sản phẩm
Hình 2.4 Cảm biến màu CZ- V21A
*1 Cực đại 20 mA khi kết nối với nhiều khối.
*2 Khi kết nối với nhiều khối, nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép sẽ khác nhau tùy vào các điều kiện được nêu bên dưới Để kết nối nhiều khối, phải đảm bảo lắp đặt các khối lên thanh ngang (DIN-rail) và giới hạn dòng điện ngõ ra đạt cực đại
Khi kết nối 1 hoặc 2 khối: -10 đến +50 °C Khi kết nối với 3 khối: -10 đến +45 °C
Loại ngõ ra Ngõ ra NPN
Thiết bị chính/Khối mở rộng Thiết bị chính
Thời gian đỏp ứng 200 às (HIGH SPEED) /1 ms (FINE) /4 ms (TURO)
/8 ms (SUPER) Ngõ ra điều khiển NPN cực thu để hở x 4 kênh, tối đa 30 VDC, Lên đến 100 mA cho một ngõ ra, Lên đến 200 mA cho tổng 4 ngõ ra, Điện áp dư: Tối đa 1,0 V*1
Mạch bảo vệ Bảo vệ cực tính ngược, bảo vệ quá dòng, Bộ chống sét hấp thụ Ngõ vào chuyển mạch tụ điện phụ (Chế độ C/C+ I), Ngõ vào chuyển đổi phụ (Chế độ
24 VDC, Độ gợn (P-P): tối đa 10%
Chức năng bộ hẹn giờ Bộ hẹn giờ TẮT/TẮT-trễ/BẬT-trễ/Một xung, Thời gian bộ hẹn giờ: Có thể điều chỉnh 1 đến 1000 ms (cho mỗi tụ điện tương ứng) Định mức Điện áp nguồn 24 VDC, độ gợn (P-P) từ 10% trở xuống
Công suất tiêu thụ Chế độ bình thường: 1,5 W (62,5 mA trở xuống),
Chế độ tiết kiệm: 1 W (42,0 mA trở xuống) Khả năng chống chịu với môi trường Nhiệt độ môi trường xung quanh -10 đến +55 °C (Không đóng băng)*2 Chống chịu rung 10 đến 55 Hz, 1,5 mm Biên độ kép theo các hướng
Vật liệu Vỏ bọc, vỏ: Polycarbonate
Khối lượng Xấp xỉ 110 g (gồm cáp 2-m)
Hình 2.5 Cấu tạo của cảm biến
2.2.4 Ứng dụng cảm biến màu Keyence CZ-V21A
Việc sử dụng cảm biến màu Kenyence CZ-V21A giúp nhận dạng màu sắc bề mặt,với công nghệ cảm biến tiên tiến sản phẩm được sử dụng phổ biến trong các ngành dệt may, da.
Chúng thường được tích hợp trong các thiết bị phân tích, phân loại và đóng gói sản phẩm giúp tiết kiệm tối đa thời gian, chi phí đặc biệt là chất lượng đầu ra của sản phẩm.
Ngoài ra, Keyence CZ-V21A còn là điểm nhấn quan trọng ở các lĩnh vực muốn phân tích các họa tiết ở dạng màu như hạt gỗ hoặc nhiều màu sắc trong nỉ làm ghế ô tô.
Hiện nay, dòng sản phẩm cảm biến màu sắc này đang được khách hàng tin tưởng sử dụng nhờ đặc tính tiết kiệm được chi phí và điều đó giúp bảo vệ được các thiết bị điện an toàn hơn.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN- KHÍ NÉN
2.3.1 Những đặc điểm cơ bản
Hệ thống khí nén gồm nhiều thiết bị nhưng quan trọng nhất là máy nén khí và bình tích áp, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến đặc biệt ở những lĩnh vực cần đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại Ví dụ như lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, các khâu phân loại, đóng gói sản phâm thuộc dây chuyền sản xuất tự động, trong công nghiệp gia công cơ khí, trong công nghiệp khai khoáng,
Các dạng truyền động sử dụng khí nén
- Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm.
- Truyền động quay: trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác Ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện. Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén
- Do không khí có khả năng chịu nén nên có thể nén và trích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, như là một kho chứa năng lượng Trong vận hành, người ta thường xây dựng trạm khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau như công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc.
- Có khả năng truyền tảu đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ.
- Khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây tổn hại cho môi trường.
- Tốc độ truyền động cao, linh hoạt.
- Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác.
- Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả.
- Công suất chuyển động không lớn.
- Do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn nên khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động có xu hướng thay đổi Vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường là khó thực hiện.
- Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn.
2.3.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén
Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị:
- Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô)
- Khối điều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành.
- Khối các thiết bị chấp hành: Xi lanh, động cơ khí nén, giác hút.
Dựa vào năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén:
- Hệ thống điều khiển bằng khí nén trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén.
Hình 2.6 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén
- Hệ thống điều khiển điện - khí nén các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện - khí nén.
Hình 2.7 Các phần tử điện khí nén
GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN TIỆM CÂN OMRON E3Z-D61 2M
Loại Cảm biến quang điện tiê chuẩn (bộ khuếch đại tích hợp)
Hình dáng Loại hình chữa nhật
Phương pháp phát hiện Phản xạ trực tiếp
Nguyên lý phát hiện Khuếch tán
Khoảng cách phát hiện 5 100 mm Đối tượng phát hiện tiêu chuẩn Vật màu
Kích thước vật phát hiện tiêu chuẩn 100 × 100 mm
Cài đặt độ nhạy Bộ điều chỉnh
Chế độ hoạt động Dark-ON, Light-ON
Thời gian đáp ứng 1 ms
Kiểu hiển thị LED báo hiệu
Mạch bảo vệ Bảo vệ phân cực ngược đầu ra, bảo vệ ngắn mạch đầu ra, bảo vệ phân cực ngược nguồn điện
Chức năng Có thể lựa chọn Light-ON/Dark0-ON,ngăn chặn nhiễu lẫn nhau
Phương pháp lắp đặt Lắp đặt bề mặt
Phương pháp kết nối Dây có sắn
Môi trường ánh sáng Đèn sợi đốt: 3,000 lx max, ánh sáng mặt trời: 10,000 lx max Môi trường hoạt động Không thấm nước
Nhiệt độ môi trường -25 55°C Độ ẩm môi trường 35 85%
Tiêu chuẩn áp dụng CE
Phụ kiện đi kèm Không có
Thời gian đáp ứng: 1ms
Loại: Phản xạ khuếch tán
Nguồn sáng: LED hồng ngoại
Hình 2.8 Cảm Biến Quang Ormon E3Z-D61
- Tốc độ định mức: 3000 vòng / phút.
- Momen định mức: 1.3 kg.cm.
- Trục ra tùy chọn: trục trơn, trục vạt cạnh D-cut hoặc răng xoắn (lắp với hộp số)
Át tô mát
Hình 2.10 Át tô mát Được dùng để bảo vệ quá tải, ngắn mạch và thấp áp cho thiết bị gia đình….
Aptomat MCB Chint là cầu dao tự động dạng tép được sản xuất bởi thương hiệuCHINT có xuất xứ từ Trung Quốc Dòng aptomat này được hãng đầu tư không ít các công nghệ hiện đại và các tính năng tiên tiến nhất trên thị trường.
Rơ le
Hình 2.11 Cấu tạo bên trong rơ le
Rơ le gồm nam châm điện (1), cần dẫn động (2) và các ngõ vào ra (3) Khi có dòng điện chạy ở cuộn dây nam châm điện (1), cơ năng làm đổi mạch lối ra từ ngõ
"thường đóng" (normally closed, ngõ vẽ bên trên trong sơ đồ) sang ngõ "thường mở" (normally open) Các thanh đổi mạch có thể có lắp lẫy lò xo để quá trình đóng cắt diễn ra dứt khoát. a Nguyên lý hoạt động
Khi có dòng điện chạy qua rơ-le và chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy để làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơ-le có 2 mạch độc lập nhau hoạt động Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Nó điều khiển rơ-le ở trạng thái ON hay OFF Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ-le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM Trong đó:
● COM: là chân chung, nó luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại. Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le.
● NC: Nghĩa là bình thường nó đóng Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân này.
● NO: Khi rơ le ở trạng thái ON (có dòng chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.
Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF Và khi rơ le ON thì dòng này bị ngắt Ngược lại thì nối COM và NO. b Ứng dụng
Rơ le được dùng để chia tín hiệu đến nhiều bộ phận khác trong hệ thống sơ đồ mạch điện điều khiển Không những vậy, rơ le còn được làm phần tử đầu ra và cách ly được điện áp giữa các phần chấp hành như: điện xoay chiều, điện áp lớn với phần điều khiển để truyền tín hiệu cho bộ phận phía sau. Được sử dụng như phần tử trung gian từ bộ điều khiển đến tín hiệu điều khiển Mà từ bộ điều khiển ta điều khiển đóng hay mở các role trung gian để bật tắt các cơ cấu chấp hành.
Bên cạnh đó, Rơ le được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và sinh hoạt bởi tính năng tự động hóa, giám sát các hệ thống an toàn Hoặc được ứng dụng để ngắt điện cho máy móc đảm bảo độ an toàn
Băng tải
• Chiều dài băng tải: 1.000 – 6.000 (mm)
• Chiều rộng băng tải: 300 – 1.000 (mm)
• Chiều cao băng tải điều chỉnh: 500 – 1.500 (mm)
• Tốc độ điều chỉnh phù hợp với công suất băng tải 5-30 (m/phút)
• Động cơ: hãng nhật bản, italia …
• Vật liệu khung băng tải: khung thép, Inox, khung nhôm định hình…
• Dây băng tải: Dây PVC bề mặt nhám hoặc trơn.
• Con lăn: thép, Inox, con lăn bọc cao su …
• Bộ điều khiển: biến tần, nút dừng khẩn cấp, nút nhấn ON/OFF …
Hệ Thống Băng Tải là một thiết bị xử lý vật liệu cơ khí di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước Băng tải đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển từ vật liệu nhẹ đến vật liệu nặng hoặc cồng kềnh Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng và hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu Bên cạnh đó là sản xuất, băng chuyền giảm nguy cơ chấn thương lưng, đầu gối, vai, chấn thương chỉnh hình khác, và các yếu tố phát sinh liên quan đến tính mạng.
Nguồn 24V DC
Nguồn tổ ong 24V 5A là bộ đổi nguồn từ điện xoay chiều sang một chiều DC 24V có kích thước nhỏ dễ dàng di chuyển đầu ra ổn định thích hợp sử dụng làm nguồn nuôi các module sử dụng điện 24V như: Camera, dây đèn led, bơm nước DC, khóa chốt điện từ, nam châm điện, van điện từ (solenoid) module relay, cảm biến… Nguồn cấp: 1 pha 100 – 240 VAC, 50/60 Hz.
- Điện áp đầu ra: 24VDC, có thể điều chỉnh −10% đến 10% (bằng biến trở).
- Dòng điện đầu ra: 5A - Công suất tiêu thụ: 100W.
Trục vitme
2.10.1 Giới thiệu về trục vitme
Trục vít me là một trong những thiết bị dẫn động quan trọng trong máy tiện CNC Ngoài tên gọi thông thường là trục vít me, thiết bị này còn có những tên gọi khác như trục vít me đai ốc, trục vít me bi Đây là bộ phận dùng để biến đổi chuyển động tròn thành chuyển động tịnh tiến hay chuyển động trượt tuyến tính
Cơ cấu vitme là cơ cấu chấp hành trượt chuyển đổi chuyển động quay sang thành chuyển động tịnh tiến
Chức năng của trục vít me máy tiện CNC
Trục vít me máy tiện CNC đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình gia công. Chúng hoạt động như một cơ cấu truyền động để biến đổi chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến với một lực ma sát rất thấp Cho phép máy tiện CNC di chuyển dịch chuyển công cụ cắt hoặc vật liệu làm việc theo các hướng khác nhau trên bề mặt chi tiết gia công, thực hiện các phép gia công cắt, mài, khoan và gia công các chi tiết khác một cách đơn giản, mang lại hiệu quả cao.
2.10.2 Thành phần chính của vít me gồm:
Trục vít me (Ball screw shaft): Đây là trục được gia công ren để dẫn hướng bi. Đai ốc cầu (Ballnut): Xoay trục vít đi theo đường thẳng, ren sẽ được gia công bên trong và bộ phận quay vòng bi được gắn vào.
Vít me bi tuần hoàn (Balls circulate through the ballnut): Chu kỳ các viên bi lưu thông qua đai ốc cầu bằng cách lăn giữa ren của trục vít và ren của đai ốc.
Miếng đệm và nút chụp (End cap and seals): Đây là bộ phận dùng để ngăn sự xâm nhập của vật thể lạ vào bên trong đai ốc.
2.10.3 Ưu điểm của trục vitme
Trục vitme có những ưu điểm như sau:
+ Cơ cấu vitme đai ốc ít ma sát, mang lại chuyển động mượt mà, không gây ồn
+ Hiệu năng sử dụng cao.
+ Độ bền cao, sử dụng lâu dài vẫn ổn định dù hoạt động liên tục
2.10.4 Phân loại trục vitme máy tiện CNC
Trong quá trình tìm hiểu về trục vitme, khi đã biết rõ trục vít me máy tiện là gì? Chúng ta sẽ dễ dàng hơn trong quá trình phân loại trục vitme phổ biến như sau:
Phân loại dựa theo đầu mối ren:
Trục vitme có một đầu mối: Thường có cấu tạo đơn giản và bước vít nhỏ hơn.
Trục vitme có nhiều đầu mối: Góc xoắn vít và tỷ số truyền lớn hơn.
Phân loại trục vitme theo công dụng:
Trục vitme đai ốc ứng dụng: Thường có kích thước bộ truyền lớn, đòi hỏi độ chính xác chuyển động cao.
Trục vitme đai ốc: Được dùng cho các thiết bị yêu cầu cao về độ chính xác.
Phân loại trục vitme theo thương hiệu: Hiện tại, trên thị trường có những thương hiệu nổi tiếng chuyên cung cấp trục vitme chất lượng như vitme GTEN, vitme NSK, vitme SKF,…
Phân loại dựa trên phương pháp gia công:
Trục vitme đai ốc bi gia công theo phương pháp ép ren, có cấp độ chính xác từ cấp C10, C7, C5.
Trục vitme đai ốc loại tiện mài chính xác cao, có cấp độ từ cấp 7, cấp 5 và cấp 3. Đánh giá trục vitme trên máy tiện CNC là một phần quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quá trình hoạt động Dưới đây là một số tiêu chuẩn nhằm đánh giá tốt hơn về trục vitme:
Tải trọng và tốc độ: Trục vitme tốt cần phải có khả năng chịu được tải trọng lớn, cho phép chúng hoạt động liên tục, nhanh, ổn định, bền bỉ và mang lại hiệu quả cao trong điều kiện làm việc cụ thể.
Chất liệu: Trục vitme cần phải được làm từ các vật liệu chất lượng cao, khả năng chịu lực, chịu tải lớn, để đảm bảo độ bền và tuổi thọ dài hạn Cần xem xét yếu tố như độ cứng và độ bền của vật liệu để đảm bảo rằng trục vitme có thể chịu được sự sử dụng liên tục trong thời gian dài.
Độ chính xác: Độ chính xác của trục vitme được đo bằng độ lệch tuyến tính và độ lệch góc Độ lệch tuyến tính đo khoảng cách thực tế di chuyển so với khoảng cách dự kiến, trong khi độ lệch góc đo sai số góc quay của trục vitme so với góc mong muốn Trục vitme tốt phải đem lại sự biến đổi trong quá trình chuyển động đảm bảo độ chính xác cao Từ đó, tạo ra những chuyển động êm ái, trơn tru, độ ồn thấp.
Độ trơn trượt: Trục vitme máy tiện CNC thực sự tốt khi hoạt động mượt mà và không có hiện tượng trơn trượt Điều này đòi hỏi sự tinh chỉnh cẩn thận của vật liệu và bôi trơn, cũng như đảm bảo rằng không có sự mài mòn nào xảy ra.
Khả năng chịu tải: Trục vitme cần có khả năng chịu tải tốt để xử lý các công việc cắt, gia công và hoàn thiện có tải trọng lớn mà không bị biến dạng hoặc hỏng hóc Ngoài ra, khi lựa chọn trục vitme cần ưu tiên trục có thiết kế sao cho việc bảo trì và thay thế diễn ra dễ dàng.
Chính nhờ những đặc điểm này, trục vitme được sử dụng trong rất nhiều máy móc công nghiệp như máy laser, máy điều khiển tự động, thiết bị y tế, máy móc điện tử và công nghiệp cần độ chính xác cao, …
2.10.5 Ứng dụng của trục vítme
Trong công nghiệp trục vít được trong các máy cnc, robot, thiết bị lắp ráp chính xác, sử dụng để di chuyển một vật nặng như trục trong một máy CNC , di chuyển một đồ gá (table) trong máy đến vị trí chính xác và trong các công việc sản xuất có độ chính xác cao
Hình 2.16 Ứng dụng trục vitme
Xilanh tay kẹp khí nén
2.11.1 Giới thiệu về xilanh tay kẹp
Xi lanh kẹp là thiết bị chấp hành trong hệ thống Nó sẽ sử dụng nguồn năng lượng của khí nén được cấp để biến chuyển thành động năng thực hiện kẹp giữ sản phẩm, chi tiết máy.
Xi lanh kẹp khí nén còn gọi xi lanh khí nén kẹp là một sản phẩm được sử dụng để cung cấp khí nén được các thiết bị, hệ thống, loại này thường được sử dụng phổ biến trong các trục tay, các khớp chuyển động các cánh tay ro bot ứng dụng trong ngành:sửa chữa, láp ráp các thiết bị điện tử, các loại xe cơ giới, các phương tiện như tàu, thuỳ,máy bay và các ứng dụng về đóng gói, thực phẩm, dược phẩm,…
Xi lanh kẹp khí nén có nhiều kích cỡ khác nhau, được làm từ những vật liệu bền bỉ như hợp kim, thép, gang,… lắp đặt phù hợp cho nhiều hệ thống thiết bị Xi lanh kép khí nén có nhiều kiểu loại được sản xuất tại nhiều nhà máy tại nhiều nước trên thế giới như Đài Loan, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc, Châu âu,… với đầy đủ giấy tờ, sản phẩm chất lượng cao, giá rẻ nhất thị trường.
Hình 2.16 Xilanh tay kẹp khí nén
2.11.2 Thông số kỹ thuật xi lanh kẹp khí nén
Kích cỡ: 12 mm, 16 mm, 20 mm, 25 mm, 32 mm,…
Chất liệu: hợp kim nhôm, inox, thép,…
Kiểu xi lanh: dạng tay kẹp
Nhiệt độ làm việc: - 5 độ C đến 60 độ C
Áp suất làm việc: 0.15 MPA đến 0.7 MPA
Môi trường lưu chất: Khí nén
Xuất xứ: Đài Loan, Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản, Châu âu,…
2.11.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động xi lanh kẹp khí nén a Cấu tạo hoạt động xi lanh kẹp khí nén
Thân xi lanh kẹp khí nén là bằng hợp kim bền bỉ.
Các lỗ cấp thoát khí
2 tai, tay kẹp dùng để kẹp các sản phẩm. b Nguyên lý hoạt động xi lanh kẹp khí nén
Xi lanh kẹp khí nén có nguyên lý hoạt động đơn giản lắp đặt xi lanh với nguồn cấp khí nén thông qua van điện từ khí nén Khi khởi động van điện từ khí nén, khí nén sẽ được đưa đến xi lanh khiến phần tay kẹp, kẹp lại và kẹp vào các sản phẩm sử dụng, khi ngưng cấp tay kẹp trở lại vị trí ban đầu.
2.11.4 Ứng dụng xi lanh kẹp khí nén
Xi lanh kẹp khí nén ứng dụng lắp đặt cho các hệ thống, thiết bị khí nén, các hệ thống điều khiển cánh tay ro bot tự động.
Xi lanh kẹp khí nén ứng dụng trong các hệ thống nhà máy sản xuất, các khu công nghiệp.
Xi lanh kẹp khí nén ứng dụng trong các băng truyền, các hệ thống in ấn, đóng bao bì.
Xi lanh kẹp khí nén ứng dụng trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, đồ uống.
Xi lanh kẹp khí nén ứng dụng trong sản xuất, chế tạo, lắp ráp, sữa chữa, rửa các loại xe cơ giới, xe tô, xe máy, …
Xi lanh kẹp khí nén ứng dụng trong các khớp trục của các máy móc các loại xe cỡ lớn, …
2.11.5 Ưu điểm xi lanh kẹp khí nén
Xi lanh kẹp khí nén ưu điểm sử dụng tốt với nhiều hệ thống máy móc tự động, đặc biệt là các hệ thống cánh tay ro bot, các trục khớp nối chuyển động.
Xi lanh kẹp khí nén ưu điểm đa dạng kích cỡ kiểu loại, lắp đặt phù hợp cho nhiều hệ thống.
Xi lanh kẹp khí nén ưu điểm thiết kế nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, dễ dàng sử dụng, tháo lắp và thay thế.
Xi lanh kẹp khí nén ưu điểm được làm từ những vật liệu bền bỉ, chịu được nhiều tác động môi trường bên trong và ngoài hệ thống.
Xi lanh kẹp khí nén ưu điểm hiệu năng làm việc cao, đáp ứng đầy đủ các nhu cầu của các hệ thống, thiết bị van.
Xi lanh kẹp khí nén ưu điểm chất lượng tốt, giá thành rẻ và có đa dạng xuất xứ.
Màn hình HMI
HMI (HMI Screen) là từ viết tắt của cụm từ tiếng Anh "Human Machine Interface", và được tạm dịch lại là "giao diện người và máy" Đây là một giao diện (màn hình), nó có chức năng hiển thị và điều khiển giúp cho người vận hành dễ dàng điều khiển các thiết bị, máy móc.
Hình 2.17 Một số loại HMI
Cấu tạo của HMI bao gồm 3 thành phần chính là:
Phần cứng: màn hình, chip, nút nhấn, thẻ nhớ và các cổng kết nối.
Phần mềm: viết chương trình, cấu hình phần cứng, cấu hình giao tiếp và thiết kế giao diện HMI.
Về truyền thông: bao gồm các cổng, giao thức truyền thông như: USB, RS232 / 22/85, Ethernet, CAN bus, MODBUS, MQTT, EtherNet / IP, CANopen, SNMP, và các tính năng nâng cao, mở rộng.
Khi HMI được tích hợp với phần mềm thích hợp và được kết nối bằng cáp tín hiệu với PLC của thiết bị Sau đó, nó là giao diện hoạt động giữa con người và máy móc thông qua PLC Khi người vận hành nhấn nút trên màn hình hoặc cài đặt các thông số, yêu cầu sẽ được gửi đến PLC, PLC điều khiển các máy dây chuyền.
Mặt khác, hệ thống máy móc dây chuyền có thể gửi trạng thái làm việc hiện tại hoặc các thông số đến màn hình HMI thông qua PLC để giúp con người thực hiện quá trình giám sát và điều khiển.
Màn hình: Chức năng cảm ứng của màn hình giúp cho người sử dụng có thể chạm vào để điều khiển các thao tác trên màn hình giống như chúng ta sử dụng điện thoại cảm ứng hàng ngày Ngoài ra, màn hình HMI còn có thể hiển thị các tín hiệu hoạt động của máy móc trên thiết bị.
Phím: Được dùng để thực hiện các thao tác điều khiển
Chip: Đây chính là màn hình CPU
Bộ nhớ trong/ngoài: ROM, RAM, EEPROM / FLASH,…
Công cụ xây dựng HMI
Các hàm và lệnh dùng để điều khiển
Công cụ kết nối, trình cài đặt
→ HMI có công dụng gì?
HMI là thiết bị không thể thiếu giúp đẩy nhanh quá trình tự động hóa các bước cũng như quy trình sản xuất phức tạp, khó đòi hỏi độ chính xác cao Do đó, HMI được ứng dụng vào hầu hết các khâu sản xuất trong mọi lĩnh vực.
Trong xăng dầu, điện tử, thép, dệt may, điện, nước, ô tô, xe máy…
Trong các thiết bị điện tử hoặc kỹ thuật số như đầu DVD, tivi, loa đài, audio,… nhờ các nút bấm tích hợp trên thiết bị.
Các loại thiết bị thông minh như điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay, v.v thông qua màn hình cảm ứng và các loại bàn phím HMI được sử dụng trong lò vi sóng, lò vi sóng, máy giặt, v.v để giúp điều chỉnh nhiệt độ và thời gian.
+ Thông số kỹ thuật HMI
Một hệ thống HMI cơ bản sẽ có các cài đặt thông số cơ bản sau:
Kích thước màn hình: Xác định lượng thông tin sẽ được hiển thị trên HMI tại một thời điểm.
Dung lượng bộ nhớ: Bao gồm nhiều loại bộ nhớ như bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, bộ nhớ flash dữ liệu Chúng xác định số lượng biến tối đa, số lượng màn hình và dung lượng lưu trữ của thông tin như dữ liệu lịch sử, công thức, hình ảnh, bản sao lưu
Số lượng phím trên màn hình: bao gồm các phím và phím xúc giác mà thông tin hoặc tín hiệu được truyền qua lại.
Số lượng chức năng và đối tượng được hỗ trợ bởi HMI.
Và các cổng mở rộng: Máy in, USB, thẻ CF, thẻ SD…
+ Quy trình xây dựng HMI
Kích thước màn hình: tùy thuộc vào mật độ hiển thị dữ liệu, thông số, đồ thị, biểu đồ,… trên trang HMI
Phím vật lý hay không (và bao nhiêu phím): tùy theo nhu cầu điều khiển, môi trường sử dụng thiết bị
Lựa chọn cổng kết nối: tùy thuộc vào nhu cầu kết nối với các thiết bị ngoại vi như máy in, máy quét mã vạch và các thiết bị ngoại vi khác
Thiết lập phần cứng: Kết nối HMI với các thiết bị điều khiển khác (PLC) và thiết lập tiêu chuẩn giao tiếp
Thiết kế GUI cho các trang hiển thị trên HMI
Đính kèm giá trị (thẻ) vào đối tượng
Viết chương trình cho các liên kết HMI
Mô phỏng, kiểm tra và gỡ lỗi
Cài đặt HMI trong hệ thống thực và hoạt động
2.12.4 Giới thiệu màn hình cảm ứng KINCO MT4414TE
Màn hình cảm ứng kinco MT4414TE
Kích thước: 7" 16:9 TFT Độ phân giải: 800 x 480
Recipe memory & RTC: 512KB + RTC
Printer port: Serial port/ USB port
Download/ upload: USB port, Serial port, Ethernet port
COM port: RS232, RS422, RS485
Mạch điều khiển driver step
Driver step là một loại bộ điều khiển động cơ bước được sử dụng để tăng độ chính xác và độ phân giải của động cơ bước Động cơ bước thường được điều khiển bằng cách đưa một tín hiệu xung vào các cuộn dây của động cơ, từ đó động cơ sẽ xoay một góc nhất định mỗi khi nhận được một xung.
Với step driver, thay vì đưa một tín hiệu xung duy nhất vào động cơ, nó sử dụng một chuỗi các tín hiệu xung nhỏ hơn để điều khiển động cơ bước Khi nhận được các tín hiệu xung này, động cơ sẽ xoay một góc rất nhỏ, thường là chỉ 1/16 hoặc 1/32 của góc xoay của động cơ bước thường Điều này giúp tăng độ chính xác và độ phân giải của động cơ, và giảm thiểu hiện tượng nhảy cầu.
Driver step thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như máy in 3D, máy cắt laser, các hệ thống điều khiển chuyển động, v.v.
Khi kết hợp động cơ bước với driver step, ta có thể đạt được độ chính xác cao hơn, độ phân giải tốt hơn và giảm độ rung của động cơ Điều này là do driver step cho phép điều khiển động cơ bước với các xung điều khiển nhỏ hơn so với các xung đơn giản được sử dụng trong các ứng dụng bước thông thường.
-Driver có chức năng điều khiển, dẫn hướng động cơ step
-Nguồn cấp 24vDC, dòng max 2A
Xilanh 2ty TN10x10S
TN10X10S airtac xilanh dòng TRXy lanh khí nén Airtac TR là loại xy lanh thân chữ nhật bằng nhôm Là loại xy lanh có 2 trục đẩy Loại xy lanh thông dụng của hãng Airtac, kiểu 2 tác động képXy lanh khí nén TR series là dòng ứngdụng cho các loại có tải nhỏLoại xy lanh có thể thay đổi được hành trình xy lanh nhờ giảm chấn.
Xilanh 2ty TN10x10S là loại xi lanh 2 piston (2 ty) có đường kính phi 10mm
Kích thước cổng: ren 5mm (M5) Áp suất: 0,15~1MPa
Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)
Cầu đấu
Terminal block hay còn được gọi là cầu đấu, là một thiết bị được sử dụng để kết nối an toàn và tiện lợi các dây điện với nhau, với hai hoặc nhiều hơn các điểm kết nối Các cầu đấu được làm bằng các vật liệu cách điện, để đảm bảo an toàn và khả năng chịu nhiệt
Hình 2.23 Ảnh thực tế cầu đấu nối
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
Tính chọn thiết bị
a) Lựa chọn PLC FX1S-14MT-001:
+FX1S-14MT-001 có mô-men xoắn liên tục 14 Nm, đủ lớn để đáp ứng yêu cầu tải trọng của dự án.
+Động cơ có thể chịu được tải trọng đột ngột và rung động, phù hợp với ứng dụng trong hình ảnh. Độ chính xác:
+FX1S-14MT-001 có độ chính xác cao, với bước động cơ là 0,0175°/bước.
+Độ chính xác cao này giúp đảm bảo vật liệu được vận chuyển chính xác và đồng đều. Độ bền:
+FX1S-14MT-001 được làm từ vật liệu chất lượng cao và được thiết kế để hoạt động bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt.
+Động cơ có tuổi thọ cao và ít cần bảo trì.
+FX1S-14MT-001 có thể được điều khiển dễ dàng bằng bộ điều khiển động cơ bước.
+Động cơ hỗ trợ nhiều chế độ điều khiển khác nhau, cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ và vị trí một cách chính xác.
+FX1S-14MT-001 có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt trong không gian hạn chế. +Động cơ cũng có trọng lượng nhẹ, giúp giảm tải cho hệ thống.
Giá cả: FX1S-14MT-001 có giá cả hợp lý, phù hợp với ngân sách b) Tính chọn động cơ băng tải
Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu là:
=0,6.0,1xcos(0).0,05.9,8=0.0294(N) Trong đó: β - góc nghiêng của băng tải
∂ - khối lượng vật liệu trên một mét băng tải(kg) k 1 - hệ số tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu k 1 = 0,05 Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:
P F v=0,0294.0,33=0.0097(kW) Lực cản do bang tải sinh ra khi hoạt động không tải:
=2.0,6.0,05.cos(0).0,04.9,8=0.0235(N) Trong đó: k 2 - hệ số tính đến lực cản khi không tải
b -khối lượng bang tải trên một mét chiều dài băng tải Công suất cần thiết để khắc phục các lực cản ma sát:
P F v=0.0235.0,33=0.0078(kW) Công suất tỉnh của băng tải:
P P P =0,0097+0,0078=0.0175(kW) Công suất động cơ truyền động băng tải:
Trong đó: k 3 - hệ số dự trữ về công suất( k 3 =1,2÷1.25) -hiệu suất truyền động
Chọn động cơ DC 24V công suất 25W. c) Tính chọn động cơ step điều khiển trục vitme:
Momen xoắn cần thiết để quay trục vitme:
200 =0.12(N.m) Trong đó: F là lực tác dụng lên trục vitme(N) d đường kính trục vitme(m) Công suất cần để điều khiển trục vitme
,7(W) Trong đó: P là công suất(W)
T là momen xoắn(Nm) n là tốc độ quay(vòng/phút) là hiệu suất của hệ thống truyền động(0.8-0.85)
Chọn động cơ step có công suất 20W.
Sơ đồ khối
Khối nguồn: Để cung cấp được năng lượng đầy đủ cho hệ thống, cần tính toán công suất và loại nguồn phù hợp cho từng khối còn lại Trong đó chia làm 2 phần chính là nguồn xoay chiều 220VAC và nguồn một chiều 24VDC.
Khối cảm biến: Bao gồm cảm biến nguyên liệu, cảm biến xác định vật trong khu vực phân loại, cảm biến màu… Khối này chủ yếu sử dụng điện áp DC24V và tiêu thụ ít năng lượng.
Khối điều khiển: Thông qua dữ liệu về trạng thái của nút nhấn ở HMI, cảm biến, bộ điều khiển hoạt động tương ứng với các chế độ, xử lí thông tin và phân loại sản phẩm, điều khiển phụ tải đưa về khu vực thành phẩm.
Cơ cấu chấp hành: Cơ cấu chấp hành chính trong ứng dụng này là băng tải dẫn liệu, trục vime và xi lanh gắp sản phẩm chuyển đến kho Các phụ tải này thuộc dạng tín hiệu điều khiển logic (ON-OFF) nên sẽ được điều khiển thông qua rơ le hoặc contactor tùy thuộc vào công suất tải.
Thiết kế sơ đồ đấu nối
Hình 3.2 Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển
Hình 3.3 Sơ đồ đấu nối mạch động lực
Từ sơ đồ khối xây dựng ra sơ đồ đấu nối hệ thống bao gồm:
Khối nguồn: Nguồn cung cấp của hệ thống được đóng cắt qua Át tô mát Khi ATP được bật, điện áp 220VAC cấp nguồn cho PLC và cũng được dẫn qua cung cấp cho bộ đổi nguồn AC/DC24V Nguồn 24VDC cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống bao gồm: màn hình HMI, cảm biến, động cơ băng tải, …
Khối cảm biến: Hệ thống sử dụng màn hình HMI để điều khiển hệ thống Cảm biến màu nhận nguồn nuôi 24VDC, xuất tín hiệu NPN (tích cực mức thấp) về PLC Các cảm biến CBT, CBD tương ứng là cảm biến trên, cảm biến dưới của Xilanh 2TY Các cảm biến là cảm biến quang 24VDC, xuất tín hiệu NPN (tích cực mức thấp) về PLC.
Cơ cấu chấp hành: Hệ thống bao gồm các tải là động cơ khởi động băng tải, xi lanh và cơ cấu trục vitme Động cơ chạy băng tải là động cơ DC, có dòng điều khiển nhỏ nên có thể điều khiển trực tiếp bằng rơ le trung gian Xi lanh được điều khiển thông qua van khí nén điện từ Khi cấp điện áp 24VDC vào cuộn điều khiển cuộn van, trạng thái của van sẽ thay đổi và điều khiển xi lanh di chuyển theo ý muốn Driver step được cấp điện áp 24VDC hoạt động theo tín hiệu nhận được từ PLC.
Khối điều khiển: PLC FX1S-14MT nhận nguồn nuôi 220VAC trực tiếp, đọc tín hiệu qua HMI, đọc tín hiệu cảm biến quang tại X6, X7, đọc màu sắc thông qua đầu ra cảm biến màu tại đầu vào X0, X1, X2 PLC điều khiển băng tải và xi lanh tại đầu ra rơ le Y2, Y3, Y4 của PLC Các cuộn hút của van điện từ được điều khiển trực tiếp từ đầu ra của PLC khi đầu ra ON sẽ đóng mạch 24VDC cho cuộn hút Điều khiển trục vitme tại các đầu ra Y0, Y1 điều khiển động cơ bước đến vị trí đã cài đặt.
Khối hiển thị: Màn hình HMI giao tiếp với PLC qua dây cáp thực hiện hai nhiệm vụ chính: Điều khiển hệ thống, đọc giá trị số sản phẩm tương ứng mỗi loại, trạng thái hoạt động của hệ thống, …
Sản phẩm thực tế
Hình 3.4 Ảnh sản phẩm thực tế
Lập trình điều khiển
Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán
Mô hình phân loại sản phẩm dựa theo màu sắc sử dụng cảm biến màu keyence Sản phẩm được thả trên băng tải và được cảm biến màu keyence phát hiện màu sắc sau đó vật tiếp tục được đưa đến vị trí cuối băng tải Sau khi vật đi đến cuối băng tải chạm cảm biến thì dừng lại
Sau đó cơ cấu trục vitme sử dụng động cơ step 42x42 di chuyển cơ cấu tay gắp khí nén đến vị trí cuối băng tải xilanh 2ty tịnh tiến xuống dưới xilanh kẹp kẹp vật xilanh 2ty thu lại cơ cấu trục vitme đưa vật đến vị trí kho1 ( thả vật xanh vào kho 1) xilanh 2ty tịnh tiến xuống dưới xilanh kẹp nhả ra thả vật xuống kho 1 xilanh 2ty đi lên Sau khi 1 chu trình hoàn thành, chu trình mới sẽ lại được bắt đầu lại.
M5 BIT CHO RST HOME M6 BIT CHO KD LAI TRUC
D8140 THANH GHI VT T0 TG CHO RST HOME
+ Trang 1: Giới thiệu đề tài
- Trang một bao gồm các thông tin cơ bản về đề tài, và nút chuyển “>” (next) để sang trang tiếp theo Khi nhấn sẽ chuyển sang trang sau.
+ Trang 2: Giao diện điều khiển
- Tại trang thứ hai: đèn hiển thị 3 màu của sản phẩm: đỏ, xanh, vàng Dưới mỗi màu là số sản phẩm đã phân loại tương ứng
-Đèn “DCBT” động cơ bang tải: khi đèn xanh là động cơ đang hoạt động, đèn đỏ là động cơ dừng hoạt động.
- Nút “START”, “STOP” để vận hành mô hình
- Nút “
