Đồ án Điều khiển tự Động 2 thiết kế cải tiến hệ thống Đóng nắp chai vàxếp thùng tự Động

Yêu cầu của dự án Mục tiêu: e Mô tả yêu cầu hệ thống cần thiết kế và những vấn đề cần đạt được.. Phân tích yêu cầu mạch điện - điều khiển Cylinder đpy và chặn được đề xuất ở trên: eCylin

DAI HOC LAC HONG KHOA CO DIEN - DIEN TU’

Bộ Môn: KỸ THUẠT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỌNG HÓA

HẸ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI VÀ

XẾP THÙNG TỰ ĐỌNG

2023-2024

Chương 1 - Mục tiêu và các yêu cầu cần đạt 2

1.3 Phân tích yêu cầu mạch điện - điều khiển 2

1.ó Kế hoạch thực hiện Đồ án DKTD2 3

2.1 Sơ đồ khối hệ thống và những yêu cầu cần đạt được 5

2.5 Giải thuật và phương trình điều khiển 5

3.1 Phân tích quy trình dang thực hiện và chỉ ra những tồn tại cần cải tiến 6 3.2 Quy trình công nghệ cải tiến và các tiêu chí kỹ thuật cần đạt được 6

4.0 Bản vẽ cơ khí hệ thống (NX12) 7

4.2 Chương trình điều khiển Siemens và giải thích 7 4.3 Cấu hình kết nối truyền thông PLC - HMI (step by step) 7

4.5 Cau hinh mé phéng NX véi PLCSIM Advance (step by step) 7 4.6 Video quay quá trình lắp mạch điều khiển 8 4.7 Bảng so sánh thông số kỹ thuật của hệ thống so với thiết kế 8 4.8 Bảng so sánh thông số vận hành của hệ thống (mô phỏng/thực tế) so với thiết kế 8 4.9 Nhận xét về những tồn tại về kỹ thuật/vận hành và đề xuất giải pháp 8 Chương 5 - Nhận xét và đề nghị cải tiến môn ọ

Trang 1

Chương 1 - Mục tiêu và các yêu cầu cần đạt

1.1 Yêu cầu của dự án

Mục tiêu:

e Mô tả yêu cầu hệ thống cần thiết kế và những vấn đề cần đạt được

e Xác định rõ điều kiện biên của vấn đề thực hiện

- Dựa vào các kiến thức mà chúng tôi đã tiếp cận, dự án xoay phôi tự động nhằm mục đích giúp tăng sản lượng sản phpm, tăng năng suất giảm nhân lực, áp dụng các khoa học kỹ thuật và dây chuyền công nghệ tự động vào sản xuất Từ đó doanh nghiệp tăng số lượng sản phpm, tiết kiệm được nhân công và đpy nhanh được tiến đỘ

thức cũng như kinh nghiệm làm việc

@ Phân tích các yêu cầu, đề xuất các vấn đề về thiết bị cần đạt được

e B.Xi lanh xoay MSQB10A

Khối lượng tay kẹp tívật =0,4tí0,3=0,7kg, Áp suất nguồn khí P=5bar,Vận tốc xi lanh v=0,5m/s, Vận tốc ban đầu u=Om/s^2, Gia tốc a=1m/s^2—> cần tính Lực xi lanh, Lực chuyển động trên pit tông đc tính theo công thức, đường kính xỉ lanh

e C.Xỉ lanh nâng CXSMóX15

Cụm xi lanh cần nâng 1 lực :vậttíxI kẹptíxl xoay:0,4tí0,3tí0,ó=1,3kg, Áp suất làm việc 0.5Mpa = 5Bar = 500000 N/m2, 0-0.5m/s trong 0.5s, a = (v - vO)/(t - t0) = (0.5-0) / 0.5s = 1m/s2—> cần tính Lực gia tốc Fa, Lực IN của xy lanh

F, đường kính

e® D.Xi lanh trượt MY1M

Khối lượng tay gắp =4Atí3Atithanh truyền tí vật=O,4tíO,3tí0,ótí1=2,3kg, Áp suất nguồn khí P=5bar=5O0000Pa, Vật tốc xỉ lanh v=0,5m/s, Vật tốc ban đầu u=0m/s^2, Hành trình xi lanh s=500mm=0,5m, Gia tốc trọng trường g=9,Bm/s^2, a=4m/s^2—> cần tính gia tốc, Lực đpy xỉ lanh, Lực do gia tốc trọng trường gây nên, Tổng lực xi lanh cần đpy vật, Lực chuyển động trên pit tông , đường kính xỉ lanh

e E.Băngtải

Dự án gồm có 2 băng tải:

- Băng tải 1 (BT1) có nhiệm vụ vận chuyển các phôi vào vị trí xác định để cơ cấu xoay nhận phôi và thực hiện xoay phôi

- Băng tải 2 (BT2) có nhiệm vụ đưa phôi đến quy trình tiếp theo sau khi quá trình xoay phôi được hoàn thành

- Vì hai băng tải đều cùng tải một loại phôi nên có thể chọn cùng một loại động cơ băng tải

Trang 2

1.3 Phân tích yêu cầu mạch điện - điều khiển

Cylinder đpy và chặn được đề xuất ở trên:

eCylinder đpy nên cần phải đpy sao cho lực không quá mạnh làm biến dạng vật — loại valve điều khiển

có thể 5/2 (2 coil) Điện áp điều khiển để thống nhất trên toàn mạch được lựa chọn là loại 24VDC 1 coil

khi tác động làm cylinder đpy, 1 coil còn lại khi tác động sẽ làm cylinder thu về vị trí ban đầu, khi không

có coil nào được tác động, cylinder sẽ đứng yên

eRelay cách ly giữa tầng cảm biến và bộ điều khiển:để điều khiển van qua plc ta sẽ sử dụng relay để có thể đóng ngắt tín hiệu cảm biến để có thể điều khiển cylinder theo ý muốn

eCylinder chặn nên cần một lực vừa phải—>loại valve điều khiển phải sử dụng valve 5/2 (2coil) vì để khi

mất điện thì cylinder vẫn sẽ chặn vật Điện áp điều khiển để thống nhất trên toàn mạch được lựa chọn

là loại 24VDC 1 coil khi tác động làm cylinder đpy, 1 coil còn lại khi tác động sẽ làm cylinder thu về vị trí ban đầu, khi không có coil nào được tác động, cylinder sẽ đứng yên

Băng tải được đề xuất ở trên:

Bang tải thực hiện vận chuyển vật nhỏ và không quá nặng với tốc độ tối đa là 2m/s—>ta sẽ sử dụng động cơ servo vì ta cần phải cho băng tải dừng chính xác vị trí

1.4 Phân tích yêu cầu HMI

Cần 1 màn hình hiển thị

e_ Cylinder đpy: 5AC, 5AD, CB5AC, CB5AD

e@ Cylinder chan: 1AC,1AD, 2AC,2AD, 3AC,3AD, 4AC,4AD, CB1AC, CB1AD, CB2AC, CB2AD, CB3AC, CB3AD, CB4AC, CB4AD

Cé nut nhan Start (11.4)

Có nút nhấn Stop (11.6)

Có nút nhấn Reset(I1.5)

Băng tải : (Q1.2)

1.5 Phân tích yêu cầu giải thuật

Hệ thống có yêu cầu là điều khiển tuần tự:

® Khi bạn nhấn nút START, băng tải sẽ bắt đầu hoạt động Nếu cảm biến CB1 phát hiện chai, xylanh

3A sẽ chặn lại để ngăn chai tiếp theo di chuyển Khi CB1 đã đếm đủ 3 chai, xylanh 4A sẽ chặn lại

để ngăn chai thêm vào Tiếp theo, xylanh 5A sẽ mở ra để đóng nắp chai trong vòng 5 giây Sau 5 giây, xylanh 5A sẽ đóng lại và xylanh 3A và 4A cũng sẽ trở lại vị trí ban đầu Băng tải sẽ tiếp tục chạy cho đến khi CB2 nhận được tín hiệu thì xylanh 1A duỗi ra chặn chai

@ Khi CB2 đếm được 3 chai Băng tải sẽ dừng lại trong thời gian này Sau 5 giây, xylanh 2A sẽ mở

ra để xếp 3 chai vào khay trong thời gian 15 giây Sau 15 giây, xylanh 1A và xylanh 2A co lại và hệ

thống sẽ tiếp tục chạy lại

® Nếu bạn muốn đặt lại hệ thống, hãy nhấn nút RESET Nếu muốn tạm dừng hệ thống, hãy nhấn nút STOP và để tiếp tục, hãy nhấn nút START

1.ó Kế hoạch thực hiện Đồ án DKTD2

® Sử dụng phần mềm Trello để lập bảng phân công nhiệm vụ và tiến độ kiểm tra

Trang 3

đã đếm đủ 3 chai, xylanh 4A sẽ chăn lại để ngăn chai thêm vào Tiếp theo, 200 <2 1U

xylanh 5A sẽ mở ra để đóng nắp chai trong vòng 5 giây Sau 5 giây, xylanh 5A ; ; :

sẽ đóng lại và xylanh 3A và 4A cũng sẽ trở lại vị trí ban đầu Băng tải sẽ tiếp tục mm chạy cho đến khi CB2 nhận được tín hiệu thì xylanh 1A duỗi ra chặn chai

Khi CB2 đếm được 3 chai Băng tải sẽ dừng lại trong thời gian này Sau 5 giây LASSIE xylanh 2A sẽ mở ra để xếp 3 chai vào khay trong thời gian 15 giây Sau 15 giây, †- Thêm Tiện ích bổ xylanh 1A và xylanh 2A co lại và hệ thống sẽ tiếp tục chạy lại

Nếu bạn muốn đặt lại hệ thống, hãy nhấn nút RESET Nếu muốn tạm dừng hệ Tự động hóa @ thống, hãy nhấn nút STOP và để tiếp tục, hãy nhấn nút START a ee

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Những gì cần phải được thực hiện Ẩn các mục đã chọn bê)

Ngườtrthực trện-B

nan ah an na han nan Thêm một mục

Hình 2.1: Quản lí nhiệm vụ trên phần mềm trello

Trang 5

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Chương 2 - Giải quyết vấn đề

2.1 Sơ đồ khối hệ thống và những yêu cầu cần đạt được

e_ sơ đồ khối quy trình

Cảm biến CB1 và CB2: Giám sát và đếm số lượng chai tại các vị Cylinder 1A, 2A,

PLC Coritrol: Điều khiển toàn bô hê thống dựa trên các tín

hiệu đầu vão từ các cảm biến ưa nút nhấn

Cylindar: Thực hiện các nhiệm vụ cơ khí như chặn chai, đẩy Ụ

@ Vẽ phân tích lực ở từng công đoạn;

e_ Tính toán, sử dụng các Tools lựa chọn thiết bị;

Ước tính cụm xy lanh cần đpy 3 chai nước cùng lúc với khối lượng khoảng 2 kg

áp suất làm việc: 0.óMPa= óPa= ó00000N/m?

0-0.5m/s trong 0.5s

a= (v-Vo )/ (t-to) = (0.5-0)/0.5=1m/s?

Luc gia toc Fa = m*a = 2*1=2N

Lực In của xy lanh F=Fatim=2ti2* 10=22 N

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Xy lanh có nhiệm vụ đóng nắp chai cần sự ổn định và chính xác ta chọn xy lanh đơn:

Ước tính cần chọn 3 xy lanh mỗi xy lanh cần đóng một nắp chai một khối lượng khoảng 20kg

Áp suất làm việc: 0.6MPa= óPa= ó00000N/m?

0-0.5m/s trong 0.5s

a= (v-Vo )/ (t-te) = (0.5-0)/0.5=1m/s?

Luc gia toc Fa = m*a = 20*1 = 20N

Lực In của xy lanh F=Fatim=2ti20* 10=220 N

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

- 10 x(B0/(314x 80 )) =_ 2387 IphGJ mô-men xoắn cần thiết

“( 240832 + 3564 )x_ 15 =_ 538 _[Nmj

Trang 9

Mô-men xoán gia tóc

Những yêu cau khac)

Phanh dién tir

Chọn động cơ 86BYG250D(8óHS85_SC)

Trang 10

Đường kính trục: 14mm, then 5MMI Kiểu trục ra: đơn trục

Điện áp phanh từ : DC 24V (150W Công suất nguồn)

® Cảm biến

Trang 11

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Đầu ra: NO

Khoảng cách điều chỉnh:5-30cm

Điện áp làm việc: 10-30 VdC

Dạng tín hiệu ra: NPN Thường mở

Môi trường làm việc: -40 - 70°C

BF-p sees E3F-DS10, E3F-DS30 E3f-DS5 E3f-DS70

Lãi (Dameter.®18, lenglh: 60mm) (D@rneler ©12/30 lengh: %)\§Êmm) Operation mode > 2 NC

4 NO*NC

A AC (-we} type Output 8 PNP type

C NPN type Sensing dstance

FL Metal Photoelectric sensor

Đầu ra: NO

Khoảng cách điều chỉnh:5-30cm

Điện áp làm viéc: 10-30 Vdc

Dạng tín hiệu ra: NPN Thường mở

Môi trường làm viéc: -40 - 70°C

Thông số kỹ thuật:

Kích thước cổng: 1/4".(ren 13)

Kích thước cổng xả: 1/8” (ren 9.6)

Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa

Loại van 5 cửa 2 vị trí (2 Đầu Coil Điện)

Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC

2.3 Thiết kế Điện - Điều khiển

Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

2.3.2 Mạch điều khiển

tet « 2 Sia4 2 2 ome nah

tt tang $ mạ T4 Che 8CSe | Ota?

H & iH——, BEER GEERT | h llIị! REET L

Hinh 11.1: Mach két néi plc

f ThHÔAG tOAG Merk a HC Ont OC Lac oe

fore CO fete _ ont nơ |

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa 2.4 Thiết kế giao diện HMI

tTtieaeix

Tag (inputioutput) START

2.5 Giải thuật và phương trình điều khiển

Mục tiêu:

e_ Giải thuật điều khiển tự động

e_ Phương trình điều khiển và giải thích

e_ Phương trình điều khiển cải tiến và giải thích

Trang 20

Chương 3 - Kết quả và bàn luận

Mục tiêu: Trình bày kết quả thực hiện của đề tài (làm xong —xóa)

@ Ban vẽ gia công;

Thông số kỹ thuật của hệ thống và so sánh với mục tiêu thiết kế

Sản lượng/Chu kỳ thực tế 1 sản phẩm; Chất lượng sản phẩm; so sánh với mục tiêu thiết kế?

Nhận xét về những tồn tại và đề xuất hướng cải tiến?

3.0 Bản vẽ cơ khí hệ thống

Mục tiêu: Trình bày bản vẽ cơ khí (Từ 21, 31)

@ Ban vẽ gia công;

Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

Đồ án ĐKTĐ2 Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

3.3 Cấu hình kết nối truyền thông PLC - HMI (step by step)

3.4 Màn hình HMI (step by step)

Từng bước lập trình màn hình HMI theo giao diện đã thiết kế ở chương 2

Trang 2ó

3.5 Cấu hình mô phỏng NX với PLCSIM Advance (step by step)

TCP/IP communication with

Virtual Time Scaling

0.01 Off 100

Strict Motion Timing

(A) Start Virtual $7-1500 PLC

Instance name NX connect PLC

Runtime Manager Port 50000 L]

Virtual SIMATIC Memory Card

2 Oy meme le Angular Spring sont “ gt

Requremert Funciun Lowlat Oxpenoing ° ° : SMO gee * * PM S9 „ © boyy Boy mire 1 ZA Angulo Unit ont * Sensor* Control Taote = ativan Peitian Senet Operation Dedrenic hunting Synbal x come ONY Tate 446 E@ofle bgottead EgaECìn + KADY Cover Profile

¬ Sauke * rena! * Adoagben Design Comparacen :

Baten Liat Ste

| ch Limit Satch

EÌ - nwass B2 Unit ety sen cesuel Name Adept Neme | 1OType Ont xe IOfips cues on es eas Desipe —— Mappr |

it A kez Postion Contel chat Slot 0ượyt '

Ben Postion Conti! — — Out N

% M2», am Postion Contra! poston Cone ake Ses Gleb! Ouepet 0ượø ' ig

| aeons chsted Gleb Oust '

ta ask Gubd Qượụt '

w ‘Me ing dibs thin Syrnbel ble ot Gleb 0ượựt '

km sua chẽ Gleb 0ượn '

+ Bata Signal Adopter [ Check for N->1 Mapping

=m |

~ Details v

Dependencies v

NX 8H © - 2 + © Bswtenvnnsow D] windon~+ NC 12- Mechatronics Goncest Designer SIEMENS & X

EN 1é assemblies curve anahsis View Render Tools pplication E- fae

b 0b 6$ H2 pat, CTA CN Cb ee Ae RHE DB

Peauterert Fun Loni! Oesenteng ĐC ype MY 8H yg gy Raid Hinge ation Rostion Smet Operation Bedvoric rte Smbol Add Epertto god ond Eat Com

SA cb xic38 Lima Switch

& | sea Catton Sereoe

* | Beate €elisen

GQ Bx Lm Safth

a men Limit Switch

BS wet Position Controt

aaa Penition Cortrot

8a Postion Corbol

| Beene Sons boa

A tectume Sgn co

£ + Baek ‘Signal Adapter boot

| + ata Sigal Adepeat a a

+ Bynes ‘Signa Adapter

| + masta Signal Adapter

e_ Giáo viên và Bộ môn cần nghe phản hồi của sinh viên để cải tiến nội dụng môn hoc

e Trinh bày nhận xét chủ quan của em về kiến thức thu hoạch được, chú trọng vào khả năng nhận

diện, phân tích, lập trình điều khiển hệ thống

e Trình bày quan điểm của em về những vấn đề cần cải thiện để việc học môn này tốt hơn, dễ dàng tiếp thu hơn

Trang 29