luận văn về nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy dán nắp ly tự động điều kiển bằng PLC
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 29 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY DÁN NẮP LY TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC RESEARCHING TO DESIGN AN AUTOMATIC COVER-PASTING MACHINE CONTROLLED BY PLC. SVTH: ĐỖ QUANG HẢO - DƢƠNG NGỌC KIÊN TRẦN NGỌC KHÁNH Lớp: 06C1LT, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa. GVHG: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY Trường Đại học Bách khoa. TÓM TẮT Báo cáo này trình bày một số kết quả của nội dung thiết kế, chế tạo mô hình máy dán nắp ly tự động điều khiển bằng PLC. Trong đó giới thiệu các tính toán cơ bản của cơ cấu phân độ, nguyên lý, chu trình hoạt động và chương trình điều khiển của máy. Đề tài đã thể hiện sự tương thích giữa cơ cấu chấp hành, các phần tử điện – khí nén, các cơ cấu cơ khí và bộ điều khiển PLC nên chất lượng của máy có thể áp dụng đưa vào thực tiễn sản xuất. SUMMARY This document is about the way how to make an automatic cover-pasting machine controlled by PLC. The basic formula of level-controlling system, the principle, as well as the cycle of the operation and the controlling programme of the machine will be presented, The machine has the compatibility among operating parts, electronic-compressed air particulars, mechanical parts and the PLC so it is qualified and it is easily manufactured. 1. MỞ ĐẦU: Ở nƣớc ta hiện nay, dây chuyền thiết bị chế biến thực phẩm có mức độ tự động hóa cao, phần lớn đƣợc nhập ngoại, giá thành cao. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị tự động phục vụ cho chế biến thực phẩm là hết sức cần thiết. Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm thực phẩm đóng ly thì máy cấp liệu, dán ly là một trong những máy phức tạp, có yêu cầu chính xác và tự động hóa cao. Việc thiết kế, chế tạo thành công máy này sẽ là đóng góp thiết thực cho thực tiễn. 2. NỘI DUNG: Từ công nghệ sản xuất, việc thiết kế nguyên lý của máy đƣợc thực hiện nhờ sự phối hợp tốt các lĩnh vực nhƣ hệ thống truyền động cơ khí, truyền động khí nén, truyền động điện, cơ cấu phân độ và kỹ thuật điều khiển PLC. Nguyên lý của máy đƣợc thể hiện ở hình 1 và hình 4, bao gồm các bộ phận chính sau: Mâm gá ly và phân độ, cụm xy lanh cấp liệu và cấp ly, hệ thống dán nắp ly, hệ thống điều khiển và hệ truyền động cơ khí. Khi khởi động, chuyển động đƣợc truyền từ động cơ chính đến hộp giảm tốc và cơ cấu Mal. Cơ cấu Mal làm nhiệm vụ phân độ cho mâm gá ly, thời gian dừng gián đoạn của mâm là thời gian cấp ly, nạp liệu và dán nắp, các công đoạn này đƣợc bố trí ở 3 vị trí khác nhau. Dƣới tác dụng của lực ép từ đầu piston khí nén của ngàm dán và nhiệt cung cấp, keo có sẵn trên giấy dán chảy ra và sẽ làm kín nắp ly. Các công đoạn từ cấp ly, cấp liệu, đƣa ly tới vị trí dán, dán nắp và đẩy ly vào thùng chứa đều đƣợc thực hiện hoàn toàn tự động dƣới sự điều khiển của PLC. Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008 30 2.1. Cỏc phn t ca mỏy: B phn chp hnh gm: Mõm xoay mang ly v cm mal, cm u dỏn np ly bng nhit, cm cp giy, cm bm liu. H thng truyn ng khớ nộn gm: Xy lanh mang u dỏn np ly, xy lanh cp ly, xy lanh y ly, van solenoid 5/2 v van tit lu. B iu khin l loi PLC S7 200. 2.2. Thit k tớnh toỏn mt s c cu chớnh ca mỏy: C cu Mal: C cu Mal (hỡnh 2) gm cú a lch tõm (1) luụn quay vi vn tc khụng i v a Mal (2) cú cỏc rónh hng kớnh phõn b u, quay giỏn on. Khi cht lch tõm (3) s n khp vo cỏc rónh v truyn chuyn ng cho a Mal. Khi cht lch tõm ra khi rónh thỡ a Mal ngng li. Quỏ trỡnh quay ca a Mal s theo tng chu k. cht vo hoc ra khi cỏc rónh c ờm thỡ gúc c to thnh bi ng tõm ca rónh v ng tõm ca thanh truyn cn phi bng 90 0 . Theo [1], gúc quay ca cht lch tõm trong hnh trỡnh lm vic l: 2 2 22 vi z 2 2 , chn z = 4 (1) 4. Lô giấy 3. Đầu dán 2. Mâm phân độ 5. Motor kéo giấy 6. Bộ phận cấp ly 7. Xylanh cấp ly 6 5 7 1 2 3 4 1. KHUNG MáY(LP B IU KHIN) Hỡnh 1: Mụ phng hỡnh dỏng ca mỏy. Mal Hỡnh 2: S nguyờn lý c cu Mal Hỡnh 3: nh chp cm Mal ó c ch to const Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008 31 0 90 4 24 2 Trong ú : z - s rónh ca a Mal. 2 - gúc tõm ca 2 rónh k tip. Gúc quay ca cht lch tõm trong hnh trỡnh chy khụng l: 0 2702 22 2222 z z z z (2) Vi n r = 22vũng/phỳt thỡ: 68,0 22 30 . 2.2 2430 . 2 2 . 2 2 1 r nz z T z z t s (3) 04,2 22 30 . 2.2 2430 . 2 2 . 2 2 r d nz z T z z t s (4) Trong ú: t 1 - thi gian lm vic ca a Mal ( khi cht quay 2). t - thi gian a Mal ng yờn ( khi cht quay 2). Cỏc thụng s ca h thng gia nhit: õy ta xem nh truyn nhit qua cm ngm dỏn l vỏch phng. Ngun nhit c cung cp bng dõy Mayso c ch to t dõy hp kim Niken Crụm cú : d = 2 mm, l = 10 m, = 1,1 mmm / 2 , = 17,5 W/m.K. Vt liu ngm dỏn c ch to t ng thau cú h s dn nhit : = 117 W/m.K, h s to nhit : K. W/m26 2 , chiu dy = 15 mm, din tớch S = 0.02 x 0,03 = 0.06 2 m Dũng in qua dõy in tr cú cng I = 15 A, U = 220 V. Yờu cu t ra l phi m bo ngm dỏn cú nhit C 0 80 cú th lm chy keo v dỏn giy lờn np ly. Chu trỡnh lm vic ca mỏy: Khi n nỳt Start, motor chớnh quay, cam quay gt cụng tc C1, van o chiu 5/2 i v trớ, cỏc piston tin ti thc hin viờc cp ly, giỏn ly v y ly. ng thi, b nh gi 1 hot ng v sau thi gian t ó c ci t trc, van o chiu 5/2 tr v v trớ c, piston lựi v. Khi cam gt cụng tc C2, motor kộo giy quay. ng thi, b nh gi 2 hot ng v sau thi gian t thỡ motor kộo giy dng. C mi mt vũng quay ca Motor chớnh thỡ mỏy thc hin mt chu trỡnh dỏn np ly. Mun dng mỏy ta ch vic n nỳt Stop. Vic b trớ cỏc phn t ca mỏy c th hin hỡnh 4. Biu trng thỏi, s Grafset v chng trỡnh iu khin c th hin hỡnh 5, hỡnh 6, hỡnh 7 v hỡnh 8. Hỡnh 9 l nh chp ca mỏy khi ó ch to hon chnh. Xilanh cấp ly Xilanh DN ly Xilanh cấp ly MOTOR CHíNH MOTOR KéO GIấY 2 CÔNG TắC HàNH TRìNH CAM gạt LY DN Hỡnh 4: S b trớ cỏc phn t Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 6 i hc Nng - 2008 32 0 Các buớc phối hợp Vị trí Các phần tử Motor quay chính Xilanh tác dụng hai chiều Tên gọi Motor kéo giấy Nút ấn START Nút ấn STOP Công tắc C1 Phần tử thời gian Phần tử thời gian Công tắc C2 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 - + 1 2 3 4 5 6 7 t t 1 0 Van đảo chiều 5/2 Hỡnh 5: Biu trng thỏi ca cỏc phn t 3. Chng trỡnh PLC: I0.0 Q0.0 S Network 1 Motor chính quay Network 2 Motor chính dừng I0.1 1 1 R Q0.0 I0.2 Network 3 Van Solenoid bật Q0.1 s 1 I0.3 Q0.1 Network 4 Bộ đếm 1.5s T37 IN TON PT 100ms 15 Q0.1 R 1 T37 Network 5 Van Solenoid tắt I0.2 1 s Q0.2 Network 6 Motor kéo giấy quay I0.3 10 100ms PT TON IN T101 Network 7 bộ đếm 1s Q0.2 Network 8 Motor kéo giấy dừng T101 1 R Q0.2 0 1 2 3 4 5 6 START Motor chính quay C1 T/1.5s STOP T/1s Xilanh tiến Xilanh lùi C2 Motor kéo giấy quay Motor kéo giấy dừng Motor chính dừng Hỡnh 6: S Grafset Hỡnh 7: S chng trỡnh PLC Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 33 Symbol Address Comment START I0.0 Nút ấn START STOP I0.1 Nút ấn STOP SWITCH_C1 I0.2 Công tắc C1 SWITCH_C2 I0.3 Công tắc C2 MOTOR_MAIN Q0.0 Motor chính SOLENOID Q0.1 Van solenoid MOTOR_PAPER Q0.2 Motor kéo giấy Hình 8: Bảng địa chỉ chương trình PLC Hình 9: Ảnh máy dán nắp ly đã được chế tạo 4. KẾT LUẬN: Kết quả của đề tài là đã thiết kế và chế tạo thành công máy dán nắp ly tự động. Máy đã hoạt động đúng chu trình, có độ chính xác cao, giá thành rẻ. Máy đƣợc thiết kế có thể sử dụng tốt cho sản xuất. Kết quả này góp phần phát triển khả năng chế tạo các thiết bị tự động cho ngành thực phẩm ở Việt Nam. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp (1999), Chi tiết máy tập 1+2, Nhà xuất bản giáo dục, Hải Dƣơng. [2] Nguyễn Ngọc Phƣơng (1999), Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội. [3] Trung tâm đào tạo tự động hóa SIEMENS (2007), Lập trình PLC S7-200 cơ bản, Đà Nẵng. . nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 29 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY DÁN NẮP LY TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC RESEARCHING. trình PLC Hình 9: Ảnh máy dán nắp ly đã được chế tạo 4. KẾT LUẬN: Kết quả của đề tài là đã thiết kế và chế tạo thành công máy dán nắp ly tự động. Máy