Ứng dụng PLC CPM1E lập trình điều khiển máy tiện T6M12

Từ năm 2000, theo sự lãnh đạo của Đảng và Nhà nước. Nước ta bắt đầu thực hiện công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước và phấn đấu đến năm 2020 nước ta sẽ trở thành nước công nghiệp hóa. Sau hơn nửa chặng đường phấn đấu, ngành công nghiệp nước ta đã có những thay đổi đáng kể cho sự phát triển. Trong đó đóng góp của ngành điện là rất quan trọng. Song song với ngành điện là ngành cơ khí chế tạo với nhiệm vụ sản xuất ra những máy công nghiệp hiện đại. Sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo đã đóng góp rất nhiều cho việc giải phóng sức lao động, nâng cao năng suất cũng như chất lượng của các sản phẩm công nghiệp. Trong số các sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo không thể không nhắc đến máy tiện, với đại diện là máy tiện T6M12. Từ khi có mặt trên thị trường thì máy tiện vạn năng T6M12 đã được rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp rồi các cơ sở tư nhân sử dụng.

LỜI NÓI ĐẦU

Từ năm 2000, theo sự lãnh đạo của Đảng và Nhà nước Nước ta bắt đầu thựchiện công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước và phấn đấu đến năm 2020nước ta sẽ trở thành nước công nghiệp hóa Sau hơn nửa chặng đường phấn đấu,ngành công nghiệp nước ta đã có những thay đổi đáng kể cho sự phát triển Trong

đó đóng góp của ngành điện là rất quan trọng

Song song với ngành điện là ngành cơ khí chế tạo với nhiệm vụ sản xuất ranhững máy công nghiệp hiện đại Sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo đã đóng góprất nhiều cho việc giải phóng sức lao động, nâng cao năng suất cũng như chất lượngcủa các sản phẩm công nghiệp Trong số các sản phẩm của ngành cơ khí chế tạokhông thể không nhắc đến máy tiện, với đại diện là máy tiện T6M12 Từ khi có mặttrên thị trường thì máy tiện vạn năng T6M12 đã được rất nhiều các nhà máy, xínghiệp rồi các cơ sở tư nhân sử dụng

1 Lý do chọn đề tài.

Để theo kịp xu thế công nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững và antoàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượngsản phẩm tiện nằm trong phạm vi cho phép Hơn nữa thuận tiện cho việc mở rộng

và phát triển trong tương lai

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã được học tại trường làmột sinh viên ngành điện, thông qua việc thiết kế đồ án giúp em bước đầu có nhữngkinh nghiệm về lập trình, thiết kế trong thực tế

Chính vì vậy, chúng em đã nhận đề tài: ứng dụng PLC CPM1E lập trình điều khiển máy tiện T6M12.

2 Mục đích nghiên cứu.

- Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết của đề tài

- Nghiên cứu, viết chương trình điều khiển cho máy tiện T6M12

- Thực nghiệm và hoàn thiện mô hình

3 Phương pháp nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu:

• Nghiên cứu tài liệu về máy tiện nói chung và máy tiện T6M12nói riêng

• Nghiên cứu tài liệu về PLC nói chung và PLC CPM1E nóiriêng

• Nghiên cứu các đề tài, công trình khoa học về máy tiện để cóhướng phát triển đề tài.

• Nghiên cứu cách thiết kế, lắp đặt mô hình máy tiện T6M12

- Nghiên cứu tổng quan về máy tiện nói chung và máy tiện T6M12 nói riêng

- Nghiên cứu tổng quan về PLC nói chung và PLC CPM1E nói riêng

- Ứng dụng PLC CPM1E lập trình điều khiển máy tiện T6M12

- Mô phỏng và lắp đặt mạch điện T6M12

5 Cấu trúc đề tài.

Đề tài gồm 4 chương:

Chương I: Tổng quan về máy tiện T6M12

Chương II: Tổng quan về PLC CPM1E

Chương III: Lập trình, điều khiển máy tiện T6M12

Chương IV: Mô phỏng và lắp đặt mạch điện máy tiện T6M12

Trong thời gian làm đồ án vừa qua, với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp

đỡ, chỉ bảo tận tình của giảng viên hướng dẫn – cô Trần Thị Điệp, em đã hoàn

thành xong bản thiết kế của mình Tuy nhiên do lượng kiến thức còn hạn chế nênbản đồ án khó tránh được các khiếm khuyết Em mong nhận được sự góp ý, nhậnxét của quý thầy cô để bản thiết kế của em được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Chí Linh, ngày tháng năm 2014

Sinh viên Bùi Khắc Công

Chương I: Tổng quan về máy tiện T6M12 1.1 Tổng quan về máy tiện.

Máy tiện là máy công cụ được sử dụng chủ yếu trong việc gia công các sảnphẩm đồ kim loại có mặt tròn xoay như: mặt trụ, mặt định hình, mặt nón, mặt renvít, gia công lỗ ren, mặt đầu cắt đứt Có thể khoan, khoét, doa, cắt ren bằng tarô bànren trên máy Nếu có đồ gá có thể gia công các mặt không tròn xoay, hình nhiềucạnh, ellip, cam

Hoạt động của máy tiện dựa trên nguyên lý chuyển động tròn xoay quanhtâm của phôi, tạo ra tốc độ cắt nhất định giúp cắt được những sản phẩm có độ tinhxảo như ý muốn Chuyển động của lưỡi dao là chuyển động tịnh tiến gồm chạy dọc

và chạy ngang

Máy tiện có nhiều loại, mỗi loại đều có kích thước và cấu tạo khác nhau Các

bộ phận và chi tiết chủ yếu có thay đổi nhưng nói chung về tên gọi và tác dụng là cơbản giống nhau

1.2 Cấu tạo của máy tiện.

Máy tiện bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: thân máy, đầu máy( ụ đứng),hộp bước tiến, hộp xe dao, bàn dao và ụ động Ngoài ra còn có một số bộ phận khácnhư: bộ phận truyền chuyển động( đai truyền, cơ cấu đảo chiều, bánh răng thaythế…), thiết bị điện, thiết bị bơm nước, thiết bị làm nguội, trục trơn và trục vít me

Hình 1.1: Hình dáng của máy tiện

1.2.2 Đầu máy( ụ đứng).

a Công dụng:

Để đỡ trục chính và hộp tốc độ, gá chi tiết gia công nhờ mâm cặp và truyềnchuyển động quay cho chi tiết gia công, thay đổi số vòng quay của vật và truyềnchuyển động quay cho hộp số tiến

b Cấu tạo:

Hộp rỗng bằng gang đúc, bên trong có hệ thống trục, cơ cấu ly hợp, cơ cấuđảo chiều và bánh răng ăn khớp… Bên ngoài có các tay gạt để thay đổi tốc độ,chiều quay

Trong hộp, trục chính là chi tiết chủ yếu và quan trọng nhất trong đầu máy,

nó được chế tạo bằng thép vì cần có độ chính xác cao, độ cứng vững và độ chịu tảilớn, khi làm việc không được di chuyển theo hướng dọc và ngang Trục chínhtruyền chuyển động quay cho vật gia công Trục chính có lỗ thông suốt để lọt thanhthép dài, lắp và tháo mũi chống tâm khi cần thiết Trên trục chính có lắp các bánhrăng ăn khớp với các các bánh răng trục khác và nhận chuyển động quay từ động

cơ Hai đầu trục chính được lắp các vòng bi đỡ, chặn Tâm trục chính song song vớibăng máy Nhờ các bánh răng ăn khớp mà có thể thay đổi được tốc độ quay của trụcchính nên người ta gọi ụ đứng là hộp tốc độ Trong một số máy, hộp tốc độ đượcđặt trong bệ máy dưới thân máy

1.2.3 Hộp bước tiến.

a Công dụng:

Nhận chuyển động quay từ trục chính truyền đến Truyền chuyển động chotrục trơn và trục vít me Thay đổi tốc độ quay của trục trơn và trục vít me( tức làthay đổi trị số bước tiến của dao cắt khi chạy tự động, nếu máy không có hộp bước

tiến thì thay đổi bước tiến của dao bằng cách thay đổi bánh răng thay thế a, b, c, dtrên trạc đầu ngựa).

b Cấu tạo:

Vỏ hộp làm bằng gang đúc, lắp trên thân máy tiện, sát dưới ụ đứng Bênngoài có các cơ cấu điều khiển và bảng chỉ dẫn xác định bước tiến khi tiện trơn, tiệnren ở các hệ ren khác nhau( ren anh, ren hệ mét, ren modul…) Bên trong có hệthống trục, bánh răng, cơ cấu ly hợp và một số càng gạt để thay đổi trị số bước tiếnngang dọc

1.2.4 Hộp xe dao.

Bên trong có hệ thống trục, bánh răng, trục vít, ly hợp, cơ cấu đai ốc hai nửa,

cơ cấu bảo hiểm khi quá tải, trục trơn và trục vit me

a Công dụng:

Nhận chuyển động quay từ hộp bước tiến qua trục trơn và trục vit me biếnchuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của bàn dao khi tiện trơn, tiện ren vàchuyển động tịnh tiến ngang khi tiện tự động ngang( để khỏa mặt đầu hoặc cắtđứt…)

Giúp người thợ điều khiển cho dao tiến dọc, ngang bằng tay hoặc tự động.Thông qua cơ cấu an toàn có thể tự động ngắt các chuyển động của bàn dao khi quátải

b Cấu tạo:

Hộp xe dao lắp ở phía dưới bàn dao gồm: vỏ hộp bằng gang, bên ngoài cócác tay gạt, tay quay điều khiển bàn dao tiến dọc, tiến ngang tự động và tiến dọc,tiến ngang bằng tay, tay gạt điều chỉnh để tiện ren

Bàn dao được đặt trên băng máy gồm 4 phần:

- Bàn dao dọc: thực hiện chuyển động tịnh tiến dọc, tự động, bằng tay( dichuyển trên băng máy) Nhờ đó dao có dịch chuyển song song với băngmáy( tịnh tiến dọc của dao cắt) Phía dưới được gá hộp xe dao, phía trên cómặt trượt hình đuôi én, chế tạo có hướng vuông góc với băng máy

- Bàn trượt ngang: thực hiện chuyển động tịnh tiến ngang tự động hoặc bằngtay Dao nhận được chuyển động có phương vuông góc với băng máy( tâmtrục chính) Bàn trượt ngang được đặt trên bàn trượt dọc và dịch chuyển dọctrong mộng đuôi én nhờ có vít me và đai ốc bàn dao ngang Vít quay tại chỗ,đai ốc ăn khớp với vít me( đai ốc được lắp chặt với bàn trượt ngang) dichuyển kéo theo bàn trượt ngang di chuyển Để điều chỉnh độ rơ giữa haimặt trượt đuôi én ta dùng thanh nêm điều chỉnh Phía trên bàn trượt nganggia công rãnh tròn hình chữ T gá mâm quay, trên mặt còn khắc độ từ - vềhai phía.

- Bàn trượt dọc phụ: được gá trên bàn trượt ngang nhờ có hai bu lông lắp vàorãnh chữ T Chúng di chuyển với nhau trong rãnh mang cá( rãnh đuôi én)nhờ trục vít và đai ốc bàn trượt dọc phụ Thanh nêm cũng được dùng để điềuchỉnh độ rơ giữa hai mặt trượt của rãnh đuôi én

- Giá bắt dao: dùng để gá dao cắt

- Thân ụ động: lắp trên đế ụ động, có thể di chuyển ngang hoặc cố định trên

đế Bên trong lắp nòng ụ động, trục vít me đai ốc, tay quay nòng ụ động

- Nòng ụ động: chế tạo bằng thép, bên ngoài là hình trụ, được lắp và có thể dichuyển trong lỗ của thân ụ động Nòng được chế tạo rãnh then phíadưới( chống xoay) và rãnh giữ dầu bôi trơn phía trên

- Bên trong nòng ụ động: đầu ngoài là lỗ côn để gá mũi nhọn hoặc các đồ gá

và dụng cụ cắt Phần giữa là lỗ hình trụ, phía sau lắp đai ốc ăn khớp với trụcvít ren vuông, tay quay nòng ụ động mang nòng ụ động chuyển động dọc ụđộng

c Nguyên lý làm việc và cách điều chỉnh:

Sau khi nới tay hãm nòng ụ động ta quay tay quay làm cho vít quay tại chỗ,đai ốc ăn khớp với vít, kéo theo nòng ụ động tịnh tiến ra vào, khi muốn cố địnhnòng ụ động ta chỉ việc xiết tay hãm lại

Muốn tháo mũi nhọn, dụng cụ cắt, đồ gá ra khỏi lòng ụ động ta quay chonòng ụ động lùi vào, đầu trục vít sẽ đẩy mũi nhọn hoặc dụng cụ cắt ra khỏi nòng.

Xê dịch ngang ụ động bằng cách nới tay hãm ụ động, dùng cờ lê lục giác vặn vàovít ngang ở thân sau, thân ụ động sẽ dịch ngang khi tiện côn, còn khi tiện trụ thìđiều chỉnh cho vạch trên thân trùng với vạch không trên đế có nghĩa là tâm ụ độngtrùng với tâm máy

Chuyển động chính của máy tiện làm việc ở chế độ dài hạn, đó là chuyểnđộng quay của mâm cặp, chuyển động tịnh tiến liên tục của bàn dao Các chuyểnđộng phụ gồm chuyển động phanh cầu dao và ụ sau, kéo phôi, bơm nước, nâng hạ,kẹp và nới xà…

Ở các máy cỡ nhỏ, người ta thường dùng động cơ lồng sóc để kéo cácchuyển động cơ bản Loại động cơ này có ưu điểm về mặt kinh tế, đơn giản và đặctính cơ cứng Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp cơ khí trong phạm vi khôngrộng lắm Khi máy yêu cầu phạm vi tốc độ rộng thường sử dụng động cơ roto lồngsóc hai hay nhiều cấp tốc độ Một trong những đặc điểm của máy tiện cỡ nặng làyêu cầu điều chỉnh tốc độ động cơ trong phạm vi rộng Vì vậy, người ta dùng động

cơ một chiều với tốc độ 3 – 4 cấp Điều chỉnh tốc độ động cơ được thực hiện bằngcách thay đổi từ thông động cơ hoặc bằng phương pháp điều chỉnh 2 vùng.

• Máy tiện vạn năng: có 2 nhóm máy: máy tiện trơn và máy tiện ren vít Loại

máy tiện này được chế tạo thành nhiều cỡ khác nhau: cỡ nhẹ 500kg; cỡ trung

4 tấn; cỡ to 15 tấn; cỡ nặng 400 tấn

Hình 1.2: Máy tiện vạn năng

• Máy tiện chép hình: chuyên gia công những chi tiếp có hình dáng đặc biệt.

Loại máy này truyền động chỉ có trục trơn

Hình 1.3: Máy tiện chép hình

• Máy tiện chuyên dùng: chỉ để gia công một vài chi tiếp nhất định như: máy

tiện ren chính xác, máy tiện hớt lưng, máy tiện trục khuỷu…

Hình 1.4: Máy tiện chuyên dùng

• Máy tiện cụt: chỉ để gia công các chi tiết nặng.

Hình 1.5: Máy tiện cụt

• Máy tiện đứng( có trục chính thẳng đứng): gia công các chi tiết nặng, có độ

phức tạp cao

Hình 1.6: Máy tiện đứng

• Máy tiện nhiều dao: là loại máy tiện có nhiều dao chuyển động độc lập để

có thể gia công nhiều chi tiết cùng một lúc với nhiều dao cắt

Hình 1.7: Máy tiện nhiều dao

• Máy tiện Revolve: gia công hàng loạt những chi tiết tròn xoay với nhiều

nguyên công khác nhau Toàn bộ dao cắt cần thiết được lắp trên một bàn daođặc biệt gọi là đầu revolver, có trục quay đứng hoặc nằm ngang

Hình 1.8: Máy tiện Revolve

Trong các loại máy tiện trên, thông dụng nhất là máy tiện ren vít vạn năng:

có thể tiện trơn và tiện ren Truyền động cho bàn dao thường dùng hai trục: trụctrơn để tiện trụ trơn, trục vít me để tiện ren Máy tiện được ứng dụng nhiều trongcác ngành sản xuất kim loại Ngày nay, nó còn được tích hợp thêm nhiều chức năngkhác liên quan nhằm mang lại hiệu quả cao khi sử dụng Điển hình là máy tiện,phay tích hợp và máy tiện, khoan tích hợp Những loại máy này góp phần làm đadạng hệ thống các loại máy công cụ ứng dụng trong gia công các sản phẩm hiện đại,tiện ích cho người sử dụng và mang lại hiệu quả cao trong sản xuất

1.4 Công dụng và phạm vi ứng dụng.

1.4.1 Công dụng.

Máy tiện là máy cắt, gọt kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành cơkhí Chiếm khoảng 40 – 50% máy kim loại trong các phân xưởng cơ khí Công việcchủ yếu được thực hiện đó là gia công các mặt tròn xoay ngoài và trong, cắt răng,gia công các mặt không tròn xoay với các đồ gá phụ trợ Đặc trưng kỹ thuật và độcứng vững của máy cho phép dùng được dao tiện thép gió và hợp kim cững vững để

gia công cả gang và kim loại màu Máy tiện ngày nay đã được hiện đại hóa, độchính xác có thể đạt đến cấp độ chính xác 6 – 7, đạt được độ bằng Ra = 0.63(µm).

1.4.2 Phạm vi ứng dụng.

Máy tiện được sử dụng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp nặng nước ta.Đặc biệt các ngành chế tạo máy tạo ra các sản phẩm phục vụ đời sống con ngườinhư: các nhà máy sản xuất ô tô, xe máy, các máy công cụ…

- Hộp trục chính: được lắp trên thân máy Làm nhiệm vụ nhận truyền động từ bánhđai của hộp tốc độ và biến chuyển động đó thành tốc độ chạy dao

- Hộp bước tiến: hộp bước tiến được lắp trên thân máy và nằm phía dưới hộp tốc độtrục chính Hộp dùng để thay đổi lượng chạy dao

- Hộp xe dao: được lắp trên thân máy phía trên băng máy Hộp nhần truyền độngthông qua hai trục là trục vít me và trục trơn làm hộp xe dao chuyển động, mà hộp

xe dao có lắp với bàn gá dao

- Bàn xe dao: được lắp trên hộp xe dao, trên bàn gá dao có đài gá dao dùng để gádao

- Ụ động: được lắp trên băng máy phía cuối bên tay phải Ụ động dùng để định tâmnhững chi tiết dài.

1.5.2 Phạm vi sử dụng.

Dùng để gia công các chi tiết tròn xoay dạng đối xứng như trục bánh đai,bánh đà, phôi bánh răng…ngoài ra còn thực hiện các công việc cắt ren, khoankhoét, doa, đánh bóng Nếu sử dụng đồ gá có thể mài và thực hiện công việc khác

Máy được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí, đặc biệt là cơ khí chế tạomáy Máy được sử dụng trong việc sản xuất đơn chiếc, sản xuất hàng loạt, xưởngsửa chữa, xưởng dụng cụ và phòng thí nghiệm

1.5.3 Thông số kỹ thuật của máy tiện T6M12.

- Đường kính lớn nhất của chi tiết gia công( mm): 250

- Khoảng cách giữa hai đầu mũi chống tâm( mm): 500

- Đường kính lớn nhất của chi tiết trên bàn dao( mm): 125

- Chiều dài lớn nhất tiện được( mm): 500

- Số cấp tốc độ trục chính: 8

- Phạm vi tốc độ trục chính( vòng/ phút): 50 – 1180

- Độ côn trục chính( moóc): 4

- Đường kính lỗ trục chính( mm): 27

- Số dao lắp được trên đài gá dao: 4

- Kích thước dao( rộng x cao) (mm): 16 x 16

- Công suất truyền của động cơ( KW): 1,7

- Khối lượng máy( kg): 800

- Kích thước máy:

+ Chiều dài( mm): 1500

+ Chiều rộng( mm): 585

+ Chiều cao( mm): 1100

1.5.4 Bảng kê thiết bị điện.

2CC

1CC

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý máy tiện T6M12

1.5.6 Trang bị điện của mạch điện máy tiện T6M12.

• 1CX, 2CX: công tắc xoay 3 pha

• 1CC, 2CC: cầu chì

• ĐC: động cơ trục chính

• ĐB: động cơ bơm nước

• RN: role nhiệt 5A

• KT, KN: cuộn công tắc tơ xoay chiều 3 pha 380V/25A

• 1 hộp 3 nút bấm

• BA: biến áp đèn

• Đ: đèn chiếu sang sợi đốt 36W

• K: công tắc đèn

1.5.7 Nguyên lý làm việc của mạch máy tiện T6M12.

Đóng công tắc xoay 1CX, nguồn điện được cấp tới các má trên của các tiếpđiểm mạch lực và hai đầu dây sơ cấp của máy biến áp đèn

a Điều khiển động cơ trục chính ĐC quay thuận

Ấn nút KT → công tắc tơ KT có điện Dòng điện đi từ pha A → 1CX →1CC → cuộn công tắc tơ KT → tiếp điểm thường đóng → nút bấm KT → nút bấm

KN → nút dừng D → tiếp điểm rơle nhiệt RN → pha B Cuộn KT có điện đóng tiếp

điểm ở mạch lực cấp điện cho động cơ ĐC quay thuận và đóng tiếp điểm để duytrì, mở tiếp điểm để khóa liên động Mạch duy trì đi từ pha A → 1CX → 1CC →cuộn công tắc tơ KT → tiếp điểm thường đóng → → nút bấm KN → nút dừng D

→ tiếp điểm rơle nhiệt RN → pha B

b Điều khiển động cơ trục chính ĐC quay ngược

Ấn nút KN → công tắc tơ KN có điện Dòng điện đi từ pha A → 1CX →1CC → cuộn công tắc tơ KN → tiếp điểm thường đóng → nút bấm KN → nút bấm

KT → nút dừng D → tiếp điểm rơle nhiệt RN → pha B Cuộn KN có điện đóng tiếpđiểm ở mạch lực cấp điện cho động cơ ĐC quay thuận và đóng tiếp điểm để duytrì, mở tiếp điểm để khóa liên động Mạch duy trì đi từ pha A → 1CX → 1CC →cuộn công tắc tơ KN → tiếp điểm thường đóng → → nút bấm KT → nút dừng D

→ tiếp điểm rơle nhiệt RN → pha B

c Điều khiển động cơ bơm nước ĐB

Khi quá trình cắt gọt kim loại xảy ra, nếu muốn dùng nước làm mát, người tabật công tắc xoay 2CX

Chương II: Tổng quan về PLC CPM1E

Chương III: Ứng dụng PLC CPM1E lập trình, điều khiển

máy tiện T6M12

3.1 Một vài nét về gói phần mềm CX – ONE.

g ra m m er

CX-Programmer cung cấp 1 nền tảngchung cho phát triển chương trìnhcho tất cả các loại PLC Omron từcác loại micro PLC đến những loạiPLC Duplex cao cấp

CX

- Compol e t

Sysmac Compolet cung cấp cho cácnhà phát triển phần mềm các thànhphần để trợ giúp việc phát triển cácphần mềm kết nối với các bộ điềukhiển của OMRON dùng các công

cụ như Microsoft Visual Studio.Net

CX-Repo r ter

CX-Reporter cho phép người sửdụng đọc và ghi dữ liệu từ PLC bằngMicrosoft Excel mà không cần phải