Bài tập lớn hệ thống rót nhiên liệu ngành kỹ thuật cơ khí; mã số 752010

Chương 1: Cơ sở lý thuyếtTrong ngành công nghiệp hiện đại, hệ thống điều khiển điện- khí nén đóngvai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.. Ở đây, chúng ta sẽ tập trun

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA MÁY TÀU BIỂN

TRẦN BẢO MINHNGUYỄN THẾ THÁIMAI QUỐC BẢO

LỜI CẢM ƠNNhóm sinh viên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS TS.TrầnHồng Hà – giảng viên bộ môn “TK hệ thống thủy lực – khí nén” Khoa Máytàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã trang bị những kiến thức, kỹnăng cơ bản cần có để hoàn thành đề tài nghiên cứu này.

Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu đề tài, do kiến thức chuyên ngànhcòn hạn chế nên vẫn còn một số hạn chế Rất mong nhận được sự quan tâm,góp ý của các thầy/cô để bài báo cáo được hàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đề tài “ Hệ thống rót liệu” được tiến hành một cáchminh bạch, công khai Toàn bộ nội dung và kết quả được dựa trên sự cố gắngcũng như sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ không nhỏ từ thầy côhướng dẫn

Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu được đưa ra trong báo cáo là trung thực

và không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài nghiên cứu nào tươngtự

Tôi sẵn sàng chịu toàn bộ trách nhiệm nếu phát hiện rằng có bất kỳ sự saochép kết quả nghiên cứu nào trong bài đồ án này

Danh sách sinh viên – mã sinh viên

Chuyên ngành: Máy và tự động công nghiệp – MCN61ĐH – Nhóm 02

1, Trần Bảo Minh 89829

2, Nguyễn Thế Thái 86939

3, Mai Quốc Bảo 85984

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI CAM ĐOAN 3

Chương 1: Cơ sở lý thuyết 5

1 Sơ lược về hệ thống điều khiển điện khí nén 6

2 Phần mềm mô phỏng Fluidsim 7

3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển điện - khí nén 7

4 Ứng dụng của hệ thống điều khiển điện – khí nén 7

Chương 2: Nội dung bài tập lớn 9

Chương 3: Thiết kế mạch điện 11

1 Biểu đồ trạng thái 11

Chương 4: Sơ đồ mạch điện – Thiết kế và mô phỏng trên phần mềm Fluidsim 14

1, Mạch điện 14

2, Nguyên lý hoạt động 15

Chương 5: Thiết kế mô hình thực tế 28

Chương 6: Nhận xét và đánh giá 28

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Mô hình 9

Hình 2: Dây chuyền rót 9

Hình 3: Hệ thống van 5/2 và xilanh làm việc của mạch điều khiển bằng điện .11

Hình 4: Mạch điều khiển bằng điện theo nhịp 14

Hình 5: Trạng thái làm việc thứ nhất của mạch điện 15

Hình 6: Trạng thái làm việc lần 2 của mạch 16

Hình 7: Trạng thái làm việc lần 3 của mạch 17

Hình 8: Trạng thái làm việc thứ 4 18

Hình 9: Trạng thái làm việc thứ 5 19

Hình 10: Mạch điều khiển bằng khí nén 3 tầng 20

Hình 11: Trạng thái làm việc thứ nhất của mạch khí nén 21

Hình 12: Trạng thái làm việc thứ 2 22

Hình 13: Trạng thái làm việc thứ 3 23

Hình 14: Trạng thái làm việc thứ 4 24

Hình 15: Trạng thái làm việc thứ 5 25

Hình 16: Trạng thái làm việc thứ 6 26

Hình 17: Trạng thái làm việc thứ 7 27

Hình 18: Mô hình thực tế 28

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Sơ đồ mô tả hệ thống điều khiển cơ bản 6

Bảng 2: Biểu đồ trạng thái 11

Bảng 3: Bảng điều kiện và tín hiệu của các bước hoạt động của mạch điều khiển 12

Bảng 4: Sơ đồ chức năng 13

Bảng 5: Lưu đồ tiến trình 13

Bảng 6: Các thành phần trong mô hình 28

Chương 1: Cơ sở lý thuyết

Trong ngành công nghiệp hiện đại, hệ thống điều khiển điện- khí nén đóngvai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất sản xuất Kết hợp sự kỹ thuậtcủa điện tử và cơ khí, hệ thống này không chỉ kiểm soát và điều chỉnh luồng khínén một cách hiệu quả, mà còn có nhiều ứng dụng rộng rãi trong môi trườngcông nghiệp Ở đây, chúng ta sẽ tập trung vào nguyên lý hoạt động cơ bản của

hệ thống này cũng như ứng dụng của nó trong các quy trình sản xuất và côngnghiệp

1 Sơ lược về hệ thống điều khiển điện khí nén

Hệ thống điều khiển khí nén và thủy lực bao gồm các phần điều khiển và

cơ cấu chấp hành được kết nối với nhau thành hệ thống hoàn chỉnh để thực hiệncác nhiệm vụ theo yêu cầu đặt ra

Bảng 1: Sơ đồ mô tả hệ thống điều khiển cơ bản

- Tín hiệu đầu vào: nút ấn, công tắc, công tắc hành trình, cảm biến

Phần mềm này dễ dàng hơn cho sinh viên và giáo viên sử dụng vì giáoviên có tùy chọn chỉ chia sẻ các thư viện được chọn với họ Điều này cho phépsinh viên tìm ra con đường của mình nhanh hơn và tập trung vào các bài tập chonăm đào tạo của chính họ.

Phiên bản mới thậm chí còn gần gũi hơn với ngành thực tế: Nhờ cóEasyPort, FluidSIM 6 có thể được sử dụng rất dễ dàng trong nhiều tình huốngkhác nhau, vừa là bộ điều khiển cho hệ thống thực cũng như thay thế cho hệthống thực Tiêu chuẩn công nghiệp OPC-UA cũng được hỗ trợ

Chuẩn bị các khóa học, làm bài tập về nhà và thực hiện mô phỏng - bạn cóthể học ở bất cứ đâu và bất cứ khi nào bạn muốn Với FluidSIM 6, chúng tôi đãgiúp bạn sử dụng phần mềm tại nhà thuận tiện hơn nữa

Dải băng mới dưới dạng thanh menu là một phần của giao diện người dùngđược tối ưu hóa

3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển điện - khí nén

Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống điều khiển điện – khí nén liênquan đến việc kết hợp các thành phần như máy nén khí, bình chứa khí nén, vankhí nén, bộ lọc và dây dẫn khí Máy nén khí tạo ra áp suất khí cao trong khônggian lưu chất Điện năng được sử dụng để kích hoạt van điện từ, điều chỉnhdòng khí nén và áp suất theo yêu cầu Cảm biến áp suất được sử dụng để đolường áp suất trong bình chứa khí nén và điều chỉnh hoạt động của máy nénnhằm duy trì mức áp suất mong muốn Hệ thống điều khiển thông thường sửdụng bộ điều khiển để cân nhắc giữa sự tiết kiệm năng lượng và đáp ứng nhanhchóng cho yêu cầu sản xuất

4 Ứng dụng của hệ thống điều khiển điện – khí nén

Trong công nghiệp, hệ thống điều khiển điện – khí nén có nhiều ứng dụngquan trọng Ví dụ, hệ thống này được sử dụng trong sản xuất ô tô để kiểm soátcác động cơ khí nén, hệ thống cắt và định vị, cũng như trong quá trình cắt, hàn

và làm sạch Các ứng dụng khác bao gồm hệ thống điều khiển trục lăn, máy giacông, robot công nghiệp và hệ thống kẹp và nắn Hệ thống điều khiển điện – khínén cũng phổ biến trong các thiết bị y tế, như trong hệ thống thông khí y tế hoặctrong quá trình chuẩn đoán hình ảnh.

Với vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất sản xuất và độ chínhxác, việc tích hợp hệ thống điều khiển điện – khí nén giúp nâng cao năng suất

và hiệu quả trong môi trường công nghiệp ngày nay Với những ứng dụng đadạng và quan trọng như vậy, hệ thống điều khiển điện – khí nén không chỉ làmột phần quan trọng của quy trình sản xuất mà còn đóng vai trò quan trọngtrong việc tối ưu hóa hiệu quả của nhiều ứng dụng công nghiệp quan trọng.Kết luận, hệ thống điều khiển điện – khí nén không chỉ phản ánh sự tiến bộcủa công nghiệp trong ngành công nghiệp, mà còn thể hiện vai trò không thểphủ nhận của nó trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo hiệu suấtcao Sự tích hợp giữa công nghệ điện tử và cơ khí đã tạo ra một công cụ mạnh

mẽ, có thể thích nghi với nhiều ứng dụng khác nhau, từ sản xuất ô tô đến y tế vànhiều lĩnh vực công nghiệp khác Sự phổ cập và quan trọng của hệ thống nàydường như chỉ càng tăng lên theo thời gian, và vai trò của nó trong việc địnhhình tương lai của công nghiệp là không thể phủ nhận

Chương 2: Nội dung bài tập lớn

Yêu cầu thiết kế mô hình

Hệ thống rót nhiên liệu:

- Xy lanh 2A đi ra chặn chai

- Xy lanh 1A đi ra rót nhiên liệu, khi đầy liệu trong chai xy lanh 1A đi vào

để đóng liệu

- Xy lanh 2A đi vào để chuyển sang chai mới

- Xy lanh 2A đi ra chặn chai bắt đầu chu kỳ mới

Hình 1: Mô hình

Hình 2: Dây chuyền rót

Hệ thống chiết rót đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất và đónggói các sản phẩm lỏng như nước uống, nước giải khát, dầu, sữa, rượu, nước hoa,

và nhiều sản phẩm khác Công dụng chính của hệ thống này trong cuộc sốnggồm có:

- Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất: Hệ thống chiết rót liệu có thể thựchiện quá trình chiết rót tự động, giúp tăng cường năng suất và giảm thời giansản xuất so với quá trình thủ công

- Đảm bảo chất lượng sản phẩm: Bằng cách sử dụng hệ thống chiết rót tựđộng, các doanh nghiệp có thể đảm bảo sự đồng nhất và chính xác trong lượngsản phẩm trong từng chai, giúp đảm bảo chất lượng và an toàn sản phẩm

- Tiết kiệm chi phí: Sử dụng hệ thống chiết rót có thể giúp giảm thiểu lãngphí và tối ưu hóa việc sử dụng nguyên vật liệu, giúp doanh nghiệp tiết kiệm chiphí sản xuất

- Tăng cường an toàn lao động: Các hệ thống chiết rót tự động có thể giúpgiảm thiểu sự cần thiết của lao động trong quá trình sản xuất, giúp giảm nguy cơtai nạn lao động

- Đáp ứng nhu cầu thị trường: Tự động hóa quá trình đóng rót liệu thôngqua hệ thống chiết rót giúp doanh nghiệp có thể linh hoạt trong việc thay đổi sảnlượng và đáp ứng nhanh chóng nhu cầu thị trường

Như vậy, hệ thống chiết rót đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất vàđóng gói các sản phẩm lỏng, giúp tối ưu hóa hiệu suất, chất lượng sản phẩm vàchi phí sản xuất

Chương 3: Thiết kế mạch điện

1 Biểu đồ trạng thái

Bảng 2: Biểu đồ trạng thái

Ở trạng thái ban đầu, xilanh 1A đang để piston ở trạng thái rút vào để đóngvan rót nước và xilanh 2A có piston đang đi ra hết để chặn chai chờ để được rótnước Khi này cơ cấu đang ở trạng thái chờ, sẵn sàng cho một chu kì mới

Hình 3: Hệ thống van 5/2 và xilanh làm việc của mạch điều khiển bằng điện

Với điều kiện là cảm biến B4 đang bị đè bởi piston 2A+, khi ta ấn nút Start

thì cấp điện cho cuộn từ Y1 để thay đổi trạng thái van 5/2, làm piston 1A sẽ đi

ra để mở van rót nước vào chai (bước 1)

Bảng 3: Bảng điều kiện và tín hiệu của các bước hoạt động của mạch điều

khiển

Piston 1A đi ra ngoài để rót nước xong thì sẽ chạm vào cảm biến B2, cấpnguồn cho cuộn từ Y2 của van 5/2 thay đổi trạng thái thành 1A- Làm piston1A- đi về kết thúc quá trình rót nước (bước 2)

Khi piston 1A đi về thì sẽ chạm vào cảm biến B1 thì gửi tín hiệu cấpnguồn cho cuộn từ Y4 của van 5/2 thay đổi trạng thái sang 2A- Làm piston 2A-

đi về để dừng việc chặn chai nước, cho chai nước chạy trên băng truyền rồi thaychai rỗng khác (bước 3)

Piston 2A đi về chạm vào cảm biến B3 thì sẽ gửi tín hiệu đến và cấpnguồn cuộn từ Y3 của van 5/2 thay đổi trạng thái sang 2A+ Làm piston 2A đi

ra để chặn chai, kết thúc một chu kì làm việc và quay lại trạng thái sẵn sàng đểchuẩn bị cho một chu kì mới (bước 4)

Bảng 4: Sơ đồ chức năng

Bảng 5: Lưu đồ tiến trình

Chương 4: Sơ đồ mạch điện – Thiết kế và mô phỏng trên

phần mềm Fluidsim

1, Mạch điện

Hình 4: Mạch điều khiển bằng điện theo nhịp

Trên hình 5: ấn nút reset cấp nguồn cho rơle K4 ở vị trí 8 và 13, đồngthời cấp nguồn cho cuộn từ Y4 đẩy van 2A sang trạng thái làm việc bênphải gồm cửa 5 bị chặn, cửa 1 cấp nguồn đến cửa 4 làm cho xy lanh đi ra

và xả khí từ cửa 2 đến cửa 3 làm cho xi lanh 2A đẩy ra ngoài chạm vàoB4 để chặn chai, đồng thời tiếp điểm K4 ở vị trí 1 đóng Mạch vào trạngthái sẵn sàng làm việc

Hình 5: Trạng thái làm việc thứ nhất của mạch điện

Hình 6: Trạng thái làm việc lần 2 của mạch

Hình 7: Trạng thái làm việc lần 3 của mạch

Trên hình 7: B2 đóng cấp nguồn cho rơle K2 làm tiếp điểm K2 ở vị trí

1 ngắt cắt nguồn rơle K1 làm cuộn cảm Y1 ngắt và đóng tiếp điểm K2 ở

vị trí 4 và 10 cấp nguồn cho cuộn từ Y2 làm cho van 1A thành trạng tháicửa 4 xả 2 đẩy, rút xilanh đi về để dừng hoạt động rót nước

Hình 8: Trạng thái làm việc thứ 4

Hình 9: Trạng thái làm việc thứ 5

Trên hình 9: Xilanh 2A đi rút vào chạm vào công tắc hành trình B3 làmcho tiếp điểm thường mở B3 đóng thông mạch đến rơle K4 Rơle K4 có điệnlàm cho tiếp điểm thường mở K4 ở vị trí 8 trở thành thường đóng duy trì điệncho rơle K4, tiếp điểm thường đóng K4 ở vị trí 5 trở thành thường mở, ngắt toàn

bộ điện nhịp 3 để chuyển sang nhịp 4 kế tiếp Tiếp điểm thường mở K4 ở vị trí

13 trở thành thường đóng cấp điện cho cuộn từ Y4, chuyển sang trạng thái van5/2 thành cổng 4 đẩy khí cổng 2 xả khí, làm cho piston 2A đi ra ngoài chặn chainước, kết thúc một chu kì làm việc

Hình 11: Trạng thái làm việc thứ nhất của mạch khí nén

Cấp nguồn khí nén vào van 5/2 1st ở trạng thái cửa 4 xả cửa 2 đẩy khí,không khí lên tầng 3 và đẩy van 5/2 của xilanh 2A sang trạng thái 2A+ Piston2A đẩy ra ngoài chạm cảm biến B4 làm đẩy van 3/2 của B4 sang trạng thái đẩykhí sẵn sàng cho chu kì mới (sẵn sàng cho tín hiệu đầu tầng 1)

Hình 13: Trạng thái làm việc thứ 3

Xilanh 1A đi ra ngoài chạm vào cảm biến B2, làm cho van 3/2 B2 chuyểnsang trạng thái thông khí và cấp khí vào van 5/2 2st để chuyển trạng thái sangcửa 4 đẩy khí cửa 2 xả khí, cấp khí lên tầng 2

Hình 15: Trạng thái làm việc thứ 5

Xilanh 1A rút về chạm cảm biến B1 làm cho van 3/2 B1 chuyển trạng tháisang thông khí và cấp khí vào van 5/2 của xilanh 2A Tác động vào van 5/2chuyển sang trạng thái 2A- Rút piston 2A vào để thực hiện hành động dừngchặn chai để chai đi tiếp trên băng truyền

Hình 17: Trạng thái làm việc thứ 7

Tầng 3 có khí nén và tác động vào van 5/2 của xilanh 2A, chuyển trạngthái van 5/2 sang trạng thái 2A+ Đẩy piston ra ngoài chặn chai nước, kết thúc 1chu kì làm việc

Chương 5: Thiết kế mô hình thực tế

C

Bảng 6: Các thành phần trong mô hìnhChương 6: Nhận xét và đánh giá

Sơ đồ mạch điện theo tầng khi lắp mô hình sẽ bị trùng cảm biến làm cho

mô hình còn bị nhiều lỗi như:

Cảm biến cố định chưa được tốt nên ở một vài thao tác của hệ thống sẽ

Hình 18: Mô hình thực tế