Đồ Án bộ môn bộ Điều khiển khả trình và tự Động hóa hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc

Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không những giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ – BỘ MÔN ĐIỆN KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN BỘ MÔN BỘ ĐIỀU KHIỂN KHẢ TRÌNH VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC

Giảng viên hướng dẫn : TS VŨ HỮU CÔNG

Sinh viên thực hiện : LÊ BÁ TUẤN

Lớp : 67MEC2

Mã số SV : 0229167

Hà Nội, 2024

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trước những sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật việc áp dụng khoa học công nghệ vào trong thực tế sản xuất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô lẫn chất lượng Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trọng không những giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm, chính vì thế ngành tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng

Chiếm một vai trò rất quan trọng trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển logic lập trình viết tắt là PLC Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí rất quan trọng trong các ngành kinh tế quốc dân Không những thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và hoặc kỹ thuật rơ le trước kia mà còn chiếm lĩnh nhiều chức năng phụ khác

Xuất phát từ thực tế đó, trong quá trình học tập tại trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội được sự chỉ bảo và hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong khoa Cơ Điện và đặc

biệt là thầy giáo "Vũ Hữu Công", em đã nhận được đồ án với đề tài: “ Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng PLC " Để giúp cho sinh viên chúng em có thêm được

những hiểu biết thêm về vấn đề này

Sinh viên thực hiện

Tuấn

Lê Bá Tuấn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

vì lẽ đó mà con người luôn tìm tòi mọi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm và đó

là cơ sở cho ngành tự động hóa ra đời Một trong những động lực cho sự phát triển của

tự động hóa đó là giảm sức lao động của con người, nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất lao động Người ta từ lâu đã nhận ra rằng lao động của con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng suất và chất lượng đặc biệt là các loại máy móc tự động Vì vậy việc ra đời của ngành tự động hóa không những giảm bớt lao động của con người mà còn nâng cao được năng suất và chất lượng sản phẩm

Quá trình tự động hóa đã làm cho việc quản lí trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa Ngoài ra tự động hóa còn cải thiện được điều kiện làm việc của công nhân, tránh cho công nhân những công việc nhàm chán, lặp đi lặp lại, có thể thay cho con người lao động ở những nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại

Tự động hóa có thể áp dụng cho nhiều loại hình sản xuất hàng loạt và đơn chiếc với một trình độ chuyên môn hóa cao cũng chính vì thế mà năng suất cũng như chất lượng sản phẩm rất cao Ngày nay để đánh giá mức độ của một nền sản xuất, người ta đánh giá vào mức độ tự động hóa của nền sản xuất đó

Ngày nay, với một trình độ chuyên môn hóa cao một sản phẩm được làm ra có thể được lắp từ nhiều chi tiết của các nhà sản xuất khác nhau trên thế giới Chính vì lẽ

đó mà buộc con người phải tiêu chuẩn hóa các chi tiết cũng như các sản phẩm chế tạo

ra Tự động hóa rất thích hợp với ngành sản xuất theo tiêu chuẩn như thế

Với tầm quan trọng như thế, ngành tự động hóa rất được các quốc gia trên thế giới quan tâm bởi đó không những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh

tế thị trường việc cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn, nó đòi hỏi không những về chất lượng sản phẩm mà còn cả về giá thành

Chúng em chọn đề tài phân loại sản phẩm bởi vì nó có khá nhiều ứng dụng trong thực tế như đã trình bày ở trên Việc vận dụng những kiến thức đã học vào thiết kế chế tạo mô hình cũng tương đối đơn giản

1.2 Phân loại

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều phương pháp phân loại sản phẩm cũng như

hệ thống phân loại sản phẩm khác nhau nhưng chủ yếu phương pháp chính được sử dụng

để phân loại là: Phân loại sản phẩm thủ công và phân loại sản phẩm tự động

1.2.1 Phân loại sản phẩm thủ công

- Nguyên lý hoạt động : Khi sản phẩm được sản xuất ra, người công nhân dùng

các thiết bị đo kiểm để xác định sản phẩm thuộc loại nào Sau đó xếp sản phẩm vào trong hộp, đếm đủ số lượng rồi dùng băng keo dán lên miệng hộp Việc này phụ thuộc rất nhiều vào trình độ công nhân Hơn nữa, công nhân làm việc lâu không tránh khỏi những sai

sót dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng đều

- Ưu điểm :

+ Chi phí đầu tư thấp

+ Hạn chế được rủi ro khi xảy ra lỗi

+ Lực lượng chính là công nhân từ đó tạo công ăn việc làm cho người lao động

- Nhược điểm :

+ Đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được

sự chính xác trong công việc

+ Nhiều khâu yêu cầu tính chính xác cao nên vẫn chưa thể đáp ứng đầy đủ và chính xác

+ Tốc độ sản xuất chậm, chi phí nhân công cao

1.2.2 Phân loại sản phẩm tự động

- Nguyên lý hoạt động : Khi sản phẩm được sản xuất ra, được tự động sắp xếp

đều trên băng chuyền Bên cạnh băng chuyền có đặt các công tắc hành trình, phụ thuộc vào các đặc tính của sản phẩm mà chúng có tác động vào công tắc hành trình hay không, khi sản phẩm tác động vào công tắc hành trình chúng sẽ được đẩy vào hộp nằm trên các băng chuyền khác Các sản phẩm còn lại sẽ được băng chuyền tiếp tục mang đi đến các thùng hàng, thông qua hệ thống đếm tự động cho đến khi đủ số lượng quy định thì hệ thống sẽ tự động dừng trong một khoảng thời gian để đóng gói sản phẩm, hệ thống hoạt động tuần tự cho đến khi có lệnh dừng Người công nhân chỉ việc tới lấy hộp xếp lên xe đẩy đưa vào kho hàng

- Ưu điểm :

+ Tốc độ phân loại nhanh chóng, chính xác

+ Hoạt động ổn định, đảm bảo năng suất, chỉ tiêu đề ra

+ Dễ sửa chữa khi xảy ra hỏng hóc

+ Tiết kiệm chi phí nhân công

+ Độ bền cao thường tính bằng năm

+ Đảm bảo an toàn lao động

- Nhược điểm :

+ Chi phí đầu tư ban đầu cao

+ Yêu cầu phải bảo dưỡng định kì cho máy móc

+ Hệ thống tự động được điều khiển bằng phần mềm nên máy tính có thể bị xâm nhập gây gián đoạn trong sản xuất

1.3 Lựa chọn công nghệ

Dựa vào các mô hình phân loại sản phẩm cũng như ưu điểm và nhược điểm của

phần 1.2 để giúp cho việc tối ưu hóa hiệu quả sản xuất, giảm thiểu chi phí và nâng cao

sự cạnh tranh giữa các doanh nghiệp thì chúng em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống

tự động “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”

1.3.1 Mô tả cấu tạo hệ thống

Hình 1.1 Tổng quan về hệ thống

Dưới đây là mô tả cấu tạo của hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc, bao gồm từng thành phần và chức năng cụ thể của chúng:

a) Bảng điều khiển

- Nút Start:

• Chức năng: Bắt đầu quy trình phân loại sản phẩm

• Cấu tạo: Nút bấm có thể là nút nhấn hoặc công tắc

- Nút Stop:

• Chức năng: Dừng hệ thống ngay lập tức khi cần thiết

• Cấu tạo: Nút bấm dễ nhận biết, thường có màu đỏ

• Chức năng: Phát hiện sự có mặt của sản phẩm trong khoang chứa 1

• Cấu tạo: Cảm biến quang hoặc cảm biến siêu âm, tùy thuộc vào yêu cầu

- Cảm biến vật 2 :

• Chức năng: Xác nhận rằng sản phẩm đã được đẩy xuống khoang chứa 2

• Cấu tạo: Cảm biến tiếp xúc hoặc cảm biến quang

- Cảm biến S1 và S2:

• Chức năng: Kiểm tra trạng thái của xi lanh 1 (đã hoàn thành việc dỡ sản phẩm hay chưa)

• Cấu tạo: Cảm biến tiệm cận hoặc cảm biến quang

• Chức năng: Xác định màu sắc của sản phẩm để quyết định vị trí khoang chứa 2

• Cấu tạo: Cảm biến màu sắc sử dụng công nghệ quang học

c) Xi lanh

- Xi lanh 1:

• Chức năng: Đẩy sản phẩm từ khoang chứa 1 xuống khoang chứa 2

• Cấu tạo: Xi lanh khí nén với piston, có van điều khiển để điều chỉnh hướng di chuyển

- Xi lanh 2:

• Chức năng: Di chuyển khoang chứa 2 đến vị trí phù hợp dựa trên màu sắc

• Cấu tạo: Xi lanh khí nén tương tự như xi lanh 1, có thể có nhiều cấp điều chỉnh

d) Khoang chứa

- Khoang chứa 1:

• Chức năng: Nơi sản phẩm được đặt để chờ phân loại

• Cấu tạo: Khung kim loại hoặc nhựa có thiết kế mở để dễ dàng tiếp cận và quan sát

- Khoang chứa 2:

• Chức năng: Nơi sản phẩm được dỡ xuống sau khi đã phân loại

• Cấu tạo: Tương tự như khoang chứa 1

1.3.2 Nguyên lý hoạt động

- Khởi động hệ thống bằng nút Start, dừng hệ thống bằng nút Stop

- Xi lanh 1 có nhiệm vụ đẩy sản phẩm xuống Cảm biến S1, S2 báo trạng thái của xi lanh 1

- Xi lanh 2 di chuyển khoang chứa để đỡ sản phẩm Cảm biến S3, S4 báo trạng thái của

• Chu trình làm việc của máy:

Khi nhấn nút Start, hệ thống bắt đầu kiểm tra cảm biến S1 để xác định xem có sản phẩm trong khoang chứa 1 hay không Nếu có sản phẩm, cảm biến màu sẽ xác định màu sắc của sản phẩm Dựa vào màu sắc, xilanh 2 sẽ được điều khiển khoang chứa 2 đến vị trí tương ứng Sau khi khoang chứa 2 được điều chỉnh, xilanh 1 sẽ đẩy sản phẩm xuống khoang chứa 2 Cảm biến S2 sẽ xác nhận sản phẩm đã được dỡ xuống thành công Cảm biến S3 và S4 sẽ kiểm tra trạng thái của xilanh 2 để đảm bảo sản phẩm đã được dỡ xuống Quá trình này sẽ lặp lại cho đến khi không còn sản phẩm nào trong khoang chứa 1

1.3.3 Nhiệm vụ thiết kế của hệ thống

- Lựa chọn PLC phù hợp với yêu cầu công nghệ

- Xây dựng thuật toán và viết chương trình PLC điều khiển hệ thống

- Vẽ sơ đồ mạch điện

- Viết chương trình giao diện người-máy HMI

1.4 Kết luận chương

Chương 1 đã trình bày tổng quan về thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc, với mục tiêu chính là tự động hóa quá trình phân loại và nâng cao hiệu quả sản xuất Qua việc phân tích yêu cầu công nghệ và quy trình hoạt động của hệ thống, chúng

em đã xác định được các thành phần cần thiết, bao gồm cảm biến, xi lanh, và PLC

Hệ thống được thiết kế để hoạt động liên tục, từ việc phát hiện sự có mặt của sản phẩm trong khoang chứa đến việc phân loại và di chuyển sản phẩm dựa trên màu sắc Việc lựa chọn PLC phù hợp không chỉ đảm bảo khả năng kết nối các thiết bị mà còn giúp tối ưu hóa quy trình điều khiển, tăng cường tính linh hoạt và khả năng mở rộng cho hệ thống trong tương lai

Những phân tích và thiết kế được trình bày trong chương này sẽ là nền tảng vững chắc cho các chương tiếp theo, nơi chúng em sẽ đi sâu vào chi tiết thiết kế kỹ thuật, lập trình và kiểm tra hoạt động của hệ thống Qua đó, mong muốn mang đến một giải pháp hiệu quả và hiện đại cho quá trình phân loại sản phẩm trong ngành công nghiệp

CHƯƠNG 2 : LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ CẢM BIẾN CHO HỆ THỐNG

PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Hệ thống phân loại vật dựa trên màu sắc sử dụng các cảm biến, xilanh khí nén, và

bộ điều khiển PLC để thực hiện quá trình này một cách chính xác và nhanh chóng Sơ

đồ khối dưới đây thể hiện các thành phần chính và mối quan hệ giữa chúng trong hệ thống Các thiết bị từ cảm biến màu, cảm biến vật, cho đến xilanh khí nén và van điện

từ đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo vật thể được phân loại đúng và đưa vào các khoang chứa tương ứng

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống

- Nút nhấn: thực hiện vai trò đóng ngắt điện từ xa cho các thiết bị sử dụng điện

- Nút dừng khẩn cấp: thường dùng trong các ứng dụng như dừng khẩn cấp nguồn, dừng

tín hiệu hoặc báo tín hiệu về bộ xử lý trong trường hợp khẩn cấp

- Cảm biến màu: có nhiệm vụ phát hiện và phân loại các màu khác nhau khi đi qua cảm

biến

- Cảm biến vật: có nhiệm vụ phát hiện vật khi đi qua cảm biến

- Cảm biến hành trình: Dùng để báo trạng thái của xilanh

- PLC: thiết bị cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic Bộ lập trình

PLC nhận tác động các sự kiện bên ngoài thông qua ngõ vào (input) và thực hiện hoạt động thông qua ngõ ra (output)

- Van điện từ: Điều khiển lưu lượng khí nén hoặc chất lỏng ra vào xilanh

- Xilanh: Có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng

cung cấp cho các chuyển động

- Đèn báo: Hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống, giúp người vận hành theo dõi và

giám sát quá trình phân loại

- Đèn báo lỗi: Phát tín hiệu khi hệ thống gặp sự cố hoặc hoạt động bất thường, giúp phát

hiện và xử lý lỗi kịp thời

2.2 Lựa chọn thiết bị

Giả sử sản phẩm cần phân loại là hình cầu có kích thước đường kính khoảng 10cm

và khối lượng khoảng 5kg Khung đỡ cao khoảng h=60cm (sản phẩm rơi đến khoang

Khoang chứa sản phẩm là một không gian dùng để chứa đựng sản phẩm trước khi được đem đi phân loại thường được chế tạo thành khối trụ rỗng để có thể chứa sản phẩm

ở bên trong

Cấu tạo khoang chứa bao gồm:

- Vật liệu: thường làm thép không gỉ hoặc nhựa công nghiệp để đảm bảo độ bền, có thể

thay thế khi có sự cố hỏng hóc và dễ vệ sinh

- Thiết kế: Có cấu trúc hình trụ nón có đường ống thông xuống có kích thước vừa với

sản phẩm để cho sản phẩm có thể tự di chuyển xuống dưới tác dụng trọng lực

Hình 2.2 Khoang chứa sản phẩm cần phân loại

Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật khoang chứa sản phẩm cần phân loại:

Đường kính ống thông sản phẩm 12 cm

2.2.2 Lựa chọn nguồn cấp

Hệ thống phân loại sản phẩm dùng PLC để điều khiển Vì thế cần phải có nguồn cấp cho PLC và các ngõ vào/ra của PLC (các nút nhấn, cảm biến, van điện từ) Dựa vào thông số kĩ thuật của các thiết bị đã chọn để đồng bộ các thiết bị và nguồn cấp nên chúng

em lựa chọn nguồn cấp 24V DC phù hợp cho hệ thống hoạt động

Dòng điện tiêu thụ của các thiết bị được tính dựa trên công suất của từng thiết bị và

điện áp sử dụng Dưới đây là dòng điện của từng loại thiết bị:

- PLC: Công suất 35W

Dòng điện = Công suất / Điện áp = 35W / 24V = 1.45A

-Cảm biến màu Autonics BC15-LDT-C: 3W

I = 3W / 24V = 0.125A

- Cảm biến từ SMC D-A93: 1W

I = 1W / 24V = 0.042A x 4 cảm biến = 0.168A

- Cảm biến vật hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4: 1.5W

I = 1.5W / 24V = 0.0625A x 2 cảm biến = 0.125A

- Van điện từ LAIZE 4V220-08: 4.8W

I = 4.8W / 24V = 0.2A x 2 van điện từ = 0.4A

- Nút nhấn và nút dừng khẩn cấp: Tiêu thụ không đáng kể có thể bỏ qua

-Đèn báo: Tiêu thụ không đáng kể có thể bỏ qua

Tổng dòng điện tiêu thụ cần thiết cho hệ thống = 1.45A + 0.125A + 0.168A + 0.125A + 0.4A = 2.26A

Để hệ thống hoạt động ổn định, nên chọn nguồn có khả năng cấp dòng điện lớn hơn khoảng 20-30% so với dòng tiêu thụ tối đa:

+ Dòng điện nguồn yêu cầu = 2.26A x 1.3 = 2.93A Chọn nguồn có dòng cung cấp tối thiểu là 5A để đảm bảo hoạt động ổn định

- Công suất dư dả: Với công suất 120W, bộ nguồn này vượt quá công suất yêu cầu

(70.32W) của hệ thống, giúp hệ thống hoạt động ổn định và có dư công suất để dự

phòng cho các trường hợp tăng tải đột ngột

- Dòng điện đầu ra đủ mạnh: Với dòng điện tối đa 5A, bộ nguồn này cung cấp dòng

điện dư dả hơn, đảm bảo hệ thống không gặp hiện tượng sụt áp khi có các thiết bị cần nhiều dòng

- Thiết kế bền bỉ và bảo vệ an toàn: S8VK-C12024 có tính năng bảo vệ quá dòng, quá

áp và quá nhiệt, rất phù hợp với các môi trường công nghiệp yêu cầu độ bền cao và tính

an toàn

- Kích thước nhỏ gọn: Bộ nguồn này có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt vào tủ điện

công nghiệp hoặc các vị trí hạn chế về không gian

Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật nguồn cấp:

các thiết bị công nghiệp để đếm sản phẩm, phát hiện vật cản, hoặc điều khiển quá trình sản xuất

Dựa vào thông số bộ nguồn đã chọn ta cần chọn loại cảm biến điện áp đầu vào là V=24V DC, khoảng cách phát hiện vật phải lớn hơn 50mm nên chúng em quyết định

chọn: Cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4 vì chất lượng tốt với độ

bền và độ ổn định cao

Hình 2.4 Cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4

Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN 6-36V dùng ánh sáng hồng

ngoại để nhận biết vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt

Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30C4 có thể chỉnh khoảng cách mong muốn thông qua biến trở Cảm biến có dải điện áp rộng, rất thích hợp với PLC

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật cảm biến vật:

Số dây tín hiệu 3 dây (2 dây cấp nguồn và 1 dây tín

hiệu)

Chân tín hiệu ngõ ra cấu trúc cực thu hở Transistor NPN -

Open Collector nên sẽ cần phải có trở kéo (khoảng 1~10K) lên chân nguồn dương VCC để tạo thành tín hiệu mức cao (High)

Khoảng điều chỉnh phát hiện vật cản

của cảm biến

5~30cm (điều chỉnh bằng biến trở trên cảm biến)

Góc khuếch tán (góc chiếu) 3~5 độ

Chất liệu sản phẩm vỏ ngoài nhựa ABS, phía trong đổ keo

chống nước, chống va đập

Sơ đồ dây:

- Màu Nâu (Brown): chân nguồn dương VCC cấp nguồn từ 6 ~ 36VDC

- Màu Đen (Black): chân tín hiệu SIGNAL đầu ra cấu trúc cực thu hở Transistor

NPN - Open Collector

- Xanh Dương (Blue): chân nguồn âm GND 0VDC

Ứng dụng trong hệ thống:

- Phát hiện sản phẩm trong khoang chứa: Xác định sản phẩm đã rơi vào khoang chứa

- Phát hiện khi sản phẩm đến đúng vị trí phân loại: Xác định sản phẩm đã rơi xuống hoặc đang ở vị trí cần phân loại

2.2.4 Lựa chọn cảm biến màu

Cảm biến màu là một loại cảm biến quang học có khả năng nhận biết và phân loại màu sắc của vật thể Cảm biến này hoạt động dựa trên việc phân tích ánh sáng phản xạ

từ bề mặt vật thể, sau đó so sánh với các dải màu đã được lập trình trước để xác định màu sắc của vật thể đó

Dựa vào công suất bộ nguồn đã chọn ở trên ta lựa chọn cảm biến màu phải có điện áp đầu vào V = 24V DC và dùng để phân biệt 2 màu sắc (đen, trắng) cho nên chúng

em lựa chọn cảm biến màu: Cảm biến màu Autonics BC15-LDT-C vì đáp ứng đủ nhu

cầu cũng như chất lượng tốt ,với độ bền và độ ổn định cao

Hình 2.5 Cảm biến màu Autonics BC15-LDT-C

Cảm biến màu Autonics BC15-LDT-C là một loại cảm biến quang học chuyên

dụng, được thiết kế để phát hiện và phân biệt các màu sắc của vật thể trong các ứng dụng công nghiệp và tự động hóa Cảm biến này có thể phát hiện màu sắc dựa trên ánh sáng

phản xạ từ vật thể, từ đó đưa ra tín hiệu để điều khiển hệ thống phân loại, kiểm tra chất lượng hoặc điều khiển quy trình trong dây chuyền sản xuất

Bảng 2.4 Thông số kĩ thuật cảm biến màu:

Loại phát hiện Loại phản xạ hội tụ

Khoảng cách phát hiện 15mm

Khoảng cách phát hiện Màu (Vật liệu mờ, đục)

Nguồn sáng LED đủ màu (đỏ, xanh lá, xanh dương)

Thời gian đáp ứng 500㎲

Chế độ hoạt động Màu, màu + cường độ

Ngõ ra điều khiển NPN mạch thu hở

Lựa chọn nút nhấn: Nút nhấn CR-251-1

Ưu điểm:

+ Điều khiển dễ dàng: Cho phép người vận hành khởi động hoặc dừng hệ thống một cách đơn giản

+ An toàn: Giúp đảm bảo rằng hệ thống chỉ hoạt động khi được yêu cầu, giảm

thiểu nguy cơ tai nạn

+ Tích hợp vào hệ thống PLC: Có thể dễ dàng kết nối và lập trình trong các ứng

hệ thống an toàn của các dây chuyền sản xuất và thiết bị tự động hóa

Lựa chọn nút dừng khẩn cấp: Nút dừng khẩn cấp LA38-11ZS 22mm

Ưu điểm:

- An toàn: Cung cấp giải pháp nhanh chóng để dừng máy móc, giúp bảo vệ người vận hành và thiết bị

- Dễ sử dụng: Thiết kế đơn giản, dễ dàng nhận diện và thao tác

- Chống nước và bụi: Thường có tiêu chuẩn IP cao, giúp bảo vệ nút trong môi

trường làm việc khắc nghiệt

Hình 2.7 Nút dừng khẩn cấp LA38-11ZS

Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật nút dừng khẩn cấp:

Phân loại công tắc dừng khẩn cấp

Số tiếp điểm 1 NO + 1 NC ( 1 tiếp điểm thường mở, 1 tiếp điểm

thường đóng )

Chất liệu vỏ nhựa chống cháy ở nhiệt độ cao

Kích thước lỗ lắp đặt 22mm

Dựa vào nguồn cấp đã chọn ở trên để tích hợp và đồng bộ với nguồn chúng em

chọn đèn báo: Đèn báo pha 24VDC, đèn báo tủ điện 24VDC 22mm

+ An toàn và tiện lợi: Đèn báo giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt tình trạng hệ

thống, từ đó có thể xử lý kịp thời nếu xảy ra sự cố

Hình 2.8 Đèn báo 24VDC

Bảng 2.7 Thông số kĩ thuật đèn báo pha 24VDC:

Nguồn cấp 24V, 24VDC

Lỗ khoét tủ 22mm (25mm và 30mm phải cần thêm phụ kiện

đệm lót) Màu sắc Đỏ, vàng, xanh lá (trắng – xanh dương option)

Kiểu đèn Bóng kiểu led

dọc trong thân xilanh, từ đó tạo ra chuyển động tuyến tính hoặc quay

- Dựa vào khối lượng sản phẩm m = 5kg đã cho, ta tính các thông số yêu cầu: + Lực cần thiết để đẩy sản phẩm: F = m x g = 5 x 9,81 = 49,05N (2.2)

+Diện tích pít tông với áp suất 5bar: A = 𝐹

Xilanh khí nén SMC CDQ2B32-100DZ thuộc dòng xilanh CQ2 có hành trình

từ 5 đến 100mm tùy theo model, và có đường kính trong xilanh từ 12mm đến 100mm Xylanh CQ2 có độ bền cơ học cao, đáp ứng theo tiêu chuẩn Nhật Bản

Hình 2.9 Xilanh khí nén SMC CDQ2B32-100DZ

Với sản phẩm có khối lượng là 5kg sử dụng áp suất là 0.5Mpa (5 Bar),ta có:

+ Diện tích Pít tông: 𝐴 = 𝜋 (0.032

2 )2 = 8.04𝑐𝑚2 (2.5) + Lực đẩy pít tông với p = 5 bar: F = P × A = 500,000 x 8.04 = 402 (N) (2.6)

+ Lực đẩy của xi lanh là: m = 402

9.81 ≈ 41Kg (2.7)

Lý do lựa chọn:

- Lực đẩy mạnh: Với đường kính 32 mm và áp suất tiêu chuẩn (khoảng 5 bar), xi lanh

này có thể tạo ra lực đẩy mạnh, đủ để di chuyển các sản phẩm và khoang chứa

- Dễ lắp đặt và tích hợp: Xi lanh có thể dễ dàng tích hợp vào các hệ thống tự động hóa

với các loại cảm biến từ hoặc cảm biến tiệm cận để xác định vị trí

Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật xilanh CDQ2B32-100DZ SMC:

Đường kính trong xilanh 32mm

Hành trình xilanh 100mm

Áp xuất vận hành 0.05 – 1.0 MPa

Áp suất kiểm tra 1.5 MPa

Tốc độ hành trình xilanh 50-500 mm/s

Nhiệt độ môi trường – 10 – 70 độ C ( Không đóng băng )

Ứng dụng trong hệ thống:

- Xi lanh đẩy sản phẩm (Xi lanh 1): Xi lanh này có thể được sử dụng để đẩy sản phẩm

xuống từ khoang chứa, nhờ lực đẩy đủ mạnh và hành trình 100 mm

- Xi lanh di chuyển khoang chứa (Xi lanh 2): Cũng có thể sử dụng để di chuyển khoang

chứa sản phẩm sang vị trí phân loại, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả

2.2.8 Lựa chọn cảm biến từ

Cảm biến từ (hay cảm biến từ trường) là một thiết bị phát hiện và đo sự thay đổi của từ trường Cảm biến này thường được sử dụng để phát hiện vị trí, tốc độ, chuyển động và sự hiện diện của các vật thể có tính từ, như kim loại hoặc nam châm Cảm biến

từ hoạt động dựa trên nguyên lý từ trường tác động lên các phần tử bên trong nó, tạo ra tín hiệu điện để ghi nhận sự thay đổi

Để tích hợp với xilanh chúng em lựa chọn cảm biến từ: Cảm biến từ xilanh Sensor SMC D-A93

Hình 2.10 Cảm biến từ xi lanh Sensor SMC D-A93

Cảm biến từ xi lanh Sensor SMC D-A93 là chiếc cảm biến dùng chuyên cho

những loại xi lanh khí nén, xi lanh thủy lực của hãng SMC Cảm biến được dùng để báo hành trình ra vào của xi lanh, hành trình quay theo góc của xi lanh xoay, dạng cảm biến này là cảm biến từ, nhận tín hiệu nam châm được tích hợp trong loại xi lanh của SMC

Lý do lựa chọn:

- Độ bền cao: Thiết kế chịu được môi trường công nghiệp khắc nghiệt

- Phản hồi nhanh: Độ nhạy cao, đảm bảo phản hồi nhanh khi piston đến vị trí cần xác

định

- Dễ lắp đặt: Có thể lắp đặt trực tiếp vào thân xi lanh mà không cần giá đỡ phức tạp Bảng 2.9 Thông số cảm biến từ xi lanh Sensor SMC D-A93:

Loại cảm biến Cảm biến tiệm cận từ

Nguồn cung cấp Không yêu cầu nguồn điện ngoài (tương thích

với các thiết bị có điện áp điều khiển trực tiếp)

Dải điện áp hoạt động 5-30 V DC hoặc 100 V AC (chọn 24V DC)

Độ trễ Rất thấp, giúp cảm biến đáp ứng nhanh với sự

thay đổi vị trí của piston

Nhiệt độ hoạt động -10°C đến 60°C

Độ chính xác Phát hiện chính xác vị trí của piston trong xi

lanh

Đèn LED hiển thị Có đèn báo LED để dễ dàng nhận biết tình

- Được thiết kế để dễ dàng lắp đặt và tích hợp trong các hệ thống xi lanh khí nén SMC

- Được sử dụng để phát hiện vị trí của piston trong các xi lanh khí nén, giúp kiểm soát chính xác hành trình và vị trí của xi lanh

2.2.9 Lựa chọn van điện từ

Van điện từ là thiết bị được điều khiển bởi dòng điện 24V hoặc 220V và chúng được điều hành thông qua 1 cuộn dây Thiết bị này có khả năng giúp kiểm soát hiệu quả các dòng chảy chất lỏng hoặc khí dựa vào nguyên lý cản trở và ngăn chặn sự đóng mở

do tác động của lực đến từ cuộn dây điện từ Khi van điện từ được kích hoạt, tức là được cấp một nguồn điện phù hợp từ sẽ tạo ra một từ trường làm xuất hiện các tác động lực lên phần piston bên trong của dây, lúc này piston sẽ bắt đầu di chuyển

Hệ thống gồm có 2 xilanh nên chúng em lựa chọn 2 van điện từ: Van điện từ khí nén AIRTAC 4V220-08 để điều khiển xilanh hoạt động ổn định và nhanh chóng

Hình 2.11 Van điện từ khí nén AIRTAC 4V220-08