NGHIÊN CỨU , THIẾT KẾ HỆ THỐNG ÉP VIÊN THỨC ĂN GIA SÚC, GIA CẦM

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG81.1. Giới thiệu chung81.2. Mục đích nghiên cứu đề tài101.3. Các vấn đề cần giải quyết101.4. Phương hướng xây dựng đề tài111.5. Ứng dụng của đề tài trong thực tế12CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ÉP VIÊN THỨC ĂN GIA SÚC, GIA CẦM122.1Tổng quan về cảm biến lực loadcell122.1.1Khái niệm122.1.2Cấu tạo và nguyên lý hoạt động132.1.3Thông số kĩ thuật cơ bản142.1.4Phân loại152.1.5Ứng dụng của load cell.172.1.6Các loại Load cell cơ bản202.1.7Kết nối load cell252.1.8Chống quá tải load cell282.1.9Cách lựa chọn Load cell và phụ kiện282.2Bộ khuếch đại loadcell chuẩn công nghiệp302.3Modul mở rộng EM231312.3.1Cấu tạo312.3.2Thông số kỹ thuật322.4Giới thiệu về bộ điều khiển logic lập trình342.4.1Khái niệm chung342.4.2Những đặc điểm của PLC342.4.3Phân loại PLC S7 200352.4.4Chức năng hình dạng bên ngoài PLC S7 200 CPU 224362.4.5Cấu trúc bên trong372.4.6Đặc điểm ngõ vào ra của PLC S7 200382.4.7Thực hiện chương trình392.4.8Phần mềm lặp trình của PLC S7 200402.5Giới thiệu phần mềm WinCC 6.0472.5.1Các đặc điểm chính của WinCC472.5.2Các chức năng chính của WinCC482.6Động cơ điện một chiều (DC)502.6.1Giới thiệu về động cơ điện một chiều502.6.2Cấu tạo của động cơ điện một chiều.502.6.3Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều532.6.4Phân loại động cơ một chiều542.6.5Đặc tính cơ và điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều:552.6.6Ưu nhược điểm động cơ DC64CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG663.1. Sơ đồ khối hệ thống663.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển673.3. Lưu đồ thuật toán điều khiển683.4. Xây dựng các khối của hệ thống693.4.1. Khối định lượng693.4.2. Khối trộn693.4.3. Khối ép viên703.4.4. Khối sấy khô713.5. Xây dựng các khối của hệ thống điều khiển723.5.1. Khối nguồn723.5.2. Khối cảm biến733.5.3. Khối khuếch đại743.5.4. Khối chuyển đổi tương tự số743.5.5. Khối điều khiển743.6. Mô hình mô phỏng hệ thống cơ khí75CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG774.1. Thiết kế cơ khí các bản vẽ chi tiết774.2. Lựa chọn cơ cấp chấp hành và cảm biến824.2.1. Lựa chọn động cơ824.2.2. Lựa chọn Loadcell834.3. Thiết kế mạch điều khiển854.3.1. Mạch nguồn854.3.2. Mạch khuếch đại loadcell874.3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ884.3.4. Sơ đồ kết nối PLC và moodul analog EM231894.3.5. Sơ đồ kết nối giữa PLC và mô hình91

Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ ************** Phê chuẩn Số: ……… Ngày…… tháng…….năm 2012 ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU , THIẾT KẾ HỆ THỐNG ÉP VIÊN THỨC ĂN GIA SÚC, GIA CẦM Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thanh Lâm Sinh viên thực : Ngô Văn Thắng Bùi Văn Tâm Lê Văn Cường Lớp : ĐH Cơ điện tử – K4 Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………… Hà Nội, ngày….tháng… năm 2012 Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển giới xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đổi bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, đại hóa ,vừa xây dựng sở vật chất, vừa phát triển kinh tế đất nước Trong nông nghiệp không phần quan trọng, việc phát triển nông nghiệp theo hướng đại đóng vai trò quan trọng trình phát triển đất nước Chăn nuôi nước ta xem ngành nông nghiệp nhằm đáp ứng nhu cầu nước ngày tăng yêu cầu khác sức kéo phân bón phục vụ cho nông nghiệp Muốn chăn nuôi đạt hiệu kinh tế cao ta cần phải nuôi dưỡng gia súc phần dinh dưỡng phù hợp với nhu cầu chức loại vật nuôi ,với mức tiêu thụ thức ăn thấp lại cho suất có ích lớn Do thức ăn cho gia súc phải đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng, tiêu hóa tốt, không chứa chất độc hại , thành phần phù hợp với phát triển sinh lý bình thường loại lứa tuổi gia súc, gia cầm Thức ăn dạng tự nhiên đáp ứng yêu cầu Chính mà việc sản xuất thức ăn chăn nuôi tổng hợp trở thành nhu cầu cấp thiết Trước nhu cầu thực tiễn, góp ý giáo viên hướng dẫn, chúng em, nhóm sinh viên lớp Cơ Điện Tử 1- K4 , Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội mạnh dạn xây dựng phát triển đề tài : “ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống máy ép viên thức ăn gia súc, gia cầm ” Tuy nhiên, trình thực đề tài chúng em nhiều bỡ ngỡ, kiến thức hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên đồ án có nhiều chỗ thiếu sót chưa thật hợp lý Vì vậy, chúng em mong nhận góp ý thầy, cô để hoàn thành tốt Hà Nội, ngày….tháng… năm 2012 Sinh Viên Thực Hiện : Ngô Văn Thắng Bùi Văn Tâm Lê Văn Cường Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án kết toàn nỗ lực thân chúng em suốt thời gian theo học trường, toàn lực chúng em bắt tay vào trình nghiên cứu Để thành công ngày hôm chúng em không quên giúp đỡ giảng dạy nhiệt tình Thầy cô Bộ môn Cơ Điện Tử – Khoa Cơ Khí - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Các Thầy cô đội ngũ trước am hiểu lĩnh vực khoa học kỹ thuật tận tình giảng dạy giúp chúng em hoàn thành nhiều đề tài đồ án hay có ứng dụng nhiều thực tế Và kể đến thành công chúng em ngày hôm nhiệt huyết tận tình hướng dẫn thầy Bùi Thanh Lâm Thầy chúng em qua ngày khó khăn trình nghiên cứu dẫn Thầy niềm động lực lớn chúng em Và cuối chúng em xin ghi ơn công lao cha mẹ sinh cho chúng em ăn học đến ngày hôm để có hội tiếp cận với lĩnh vực khoa học, nhờ động viên thường xuyên quan tâm đủ mặt phía gia đình động lực giúp chúng em vực qua mặt tâm lý, chán nản để chúng em tâm hoàn thành tốt đề tài Chúng em xin cảm ơn đến bạn lớp “ Cơ Điện Tử – K4 ” không ngại chia kinh nghiệm hỗ trợ công việc để giúp nhóm em hoàn thành tốt đồ án Do lực thời gian hạn chế nên việc tìm thêm nhiều tài liệu làm giàu cho đồ án thiếu sót Chúng em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp thầy cô giáo, chia sẻ tài liệu bạn sinh viên để chúng em hoàn thiện kiến thức Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Mục Lục CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung Việt nam nước có kinh tế phát triển với tiềm trồng trọt chăn nuôi, mà ngành chăn nuôi phát triển đạt hiệu kinh tế định Điều rõ ràng suất chăn nuôi trước hết phụ thuộc vào việc cung cấp thức ăn cho vật nuôi Hiện việc chăn nuôi kiểu chăn thả tự nhiên (nuôi quảng canh) có xu hướng thu hẹp, khả khống chế dịch bệnh chi phí chăn nuôi cao, mà hình thức chăn nuôi không mang lại hiệu kinh tế cao….Nhiều nơi, nhiều hộ gia đình chuyển sang hướng nuôi công nghiệp, chăn nuôi theo quy mô vừa lớn dạng trang trại hay xí nghiệp Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Thức ăn chăn nuôi công nghiệp có dạng thức ăn hỗn hợp Nguồn nguyên liệu để cung cấp cho việc chế biến thức ăn chăn nuôi phải dựa vào nguồn nguyên liệu sẵn có rẻ tiền, bảo đảm chất lượng vệ sinh nấm mốc phải loại bỏ, thú nuôi nhạy cảm với thức ăn nhiều nấm mốc, nấm mốc sinh sản độc tố aflatoxin gây chết hàng loạt Trong thức ăn chăn nuôi chứa đầy đủ thành phần như: Protein, lượng, vitamin, chất khoáng, enzim….Nhằm đáp ứng cho trình trì tăng trưởng, đẻ trứng …… Để đáp ứng cho trình phải có nhà máy sản xuất có trang thiết bị chế biến loại thức ăn dạng viên.Tuy nhiên kinh phí để đầu tư dây chuyền sản xuất thức ăn viên lớn Vì việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng viên có giá thành hạ, đáp ứng nhu cầu thực tế nhiều doanh nghiệp chăn nuôi mang tính cấp thiết cao Khó khăn đặt cho ngành khí chế tạo máy tiếp cận với thành tựu khoa học có khả thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi dạng viên nhằm trang bị cho sản xuất hướng tới tham gia thị trường chung giới Kết khuyến khích tạo điều kiện thuận lợi xây dựng nhiều nhà máy thức ăn chăn nuôi dạng viên, tạo cạnh tranh lành mạnh chất lượng đáp ứng nhu cầu người chăn nuôi Vì lý chúng em tiến hành thực đề tài: “Thiết kế chế tạo máy ép viên cho dây truyền sản xuất thức ăn gia súc ” Từ sau năm 1975 thức ăn chăn nuôi dạng viên nước ta vắng mặt thị trường ngành chăn nuôi Việt Nam có thức ăn dạng bột mà Vào đầu năm 1993 thức ăn chăn nuôi dạng viên thực trở lại với thị trường Việt Nam, xem diện mang lại cho nghành chăn nuôi nhiều lợi ích Hiện nay, thức ăn dạng viên tìm vị trí vững nghành chăn nuôi nước ta Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đầu tiên xí nghiệp thức ăn gia súc VIFOCO đưa thức ăn dạng viên vào quy trình sản xuất xí nghiệp vào tháng năm 1993, với nhiều thiết bị nhập từ Mỹ Sau xí nghiệp nhập khuôn vào từ từ xí nghiệp bắt đầu vào ổn định với suất nhà máy đạt từ 4-6 (tấn/h) Nhưng sản phẩm xí nghiệp lúc chưa tiêu thụ mạnh người nông dân chưa quen loại thức ăn vào chăn nuôi đồng thời giá thành cao, chất lượng thấp hệ thống cũ Tiếp theo sau vào tháng năm 1993 xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc Việt Thái phục hồi dây chuyền sản xuất tương tự dây truyền sản xuất xí nghiệp VIFOCO, suất đạt từ 4-6 (tấn/h) vấn đề chất lượng thời gian đầu chưa thỏa mãn, xong xí nghiệp đạt thành định Tháng năm 1994 xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc PROCONO bắt đầu vào hoạt động với dây truyền sản xuất thức ăn viên Pháp, suất tấn/h Tháng 1/1995 nhà máy chế biến thức ăn An Phú tiến hành lắp ráp dây chuyền ép viên vào hoạt động tháng 3/1995 với dây chuyền máy Pellet Cho đến nay, thức ăn chăn nuôi dạng viên sử dụng rộng rãi nước ta Nhiều nhà máy thức ăn chăn nuôi trang bị hệ thống sản xuất thức ăn dạng viên, vào tháng 5/2005 nhà máy thức ăn gia súc Bình Minh lắp đặt hệ thống thức ăn chăn nuôi dạng viên Buhler (Thụy Sĩ) Thức ăn gia súc dạng viên thực đến với ngành chăn nuôi vào đầu năm 1993 Thời kỳ đầu gặp không khó khăn sản xuất tiêu thụ Do đa số thiết bị phục hồi lại nên sản phẩm chưa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thị trường chưa quen sử dụng thức ăn dạng viên vào chăn nuôi, giá thành cao Nhưng với trang thiết bị mới, đại, chất lượng suất sản phẩm cải thiện đáng kể ổn định giá thành nên thức ăn dạng viên chiếm vị trí quan trọng ngành chăn nuôi nước ta, đặc biệt ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy cầm Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài - Kiểm nghiệm khả vận dụng kiến thức học vào đề tài thực tế + Bài toán định lượng + Bài toán trạm trộn + Bài toán sấy + Bài toán ép viên + Kiến thức liên quan đến PLC + Lập trình cho PLC + Xử lý tín hiệu Loadcell + Thiết kế khí,tính toán cấu máy - Quá trình làm đồ án rèn cho sinh viên khả tìm kiếm tài liệu ,sắp xếp công việc,làm việc theo nhóm , đưa ý tưởng giải , định hướng giải đề tài 1.3 Các vấn đề cần giải Đây đề tài có nhiều ý tưởng, suy nghĩ khí phương pháp điều khiển phong phú Với đề tài trình nghiên cứu thực nhóm đưa vấn đề sau: - Xử lý tín hiệu Loadcell - Tính toán điều tiết lượng nước toán trạm trộn - Cơ cấu ép viên phù hợp - Đưa phương pháp sấy nhanh , hiệu , đồng thời phù hợp với đề tài - Lựa chọn động phù hợp với cấu làm việc Động yêu cầu vừa khỏe lại phải nhỏ gọn - Thiết kế khung khí vững chắc, kết cấu bền vững chiu va đập mạnh có tính thẩm mỹ - Tìm hiều lập trình PLC S7 – 200 cho hệ thống - Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy: Các mạch điều khiển, mạch lực, ngôn ngữ lập trình, cách thức điều khiển - Có tính ứng dụng cao thực tế đời sống 1.4 Phương hướng xây dựng đề tài  Chúng em chủ động tìm hiểu số dây chuyền sản xuất thức ăn dạng viên có thị trường, tìm kiếm mô hình có sẵn internet ấn phẩm gồm có giáo trình: thức ăn gia súc,máy gia công học,chi tiết máy,máy nâng chuyển để tham khảo, học hỏi, kế thừa Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội cách làm thầy,các anh chị trước lĩnh vực sáng tạo mới,có tính khả thi áp dụng vào đề tài  Liên tục gặp thầy hướng dẫn để có góp ý thầy, sau kết hợp với ý tưởng nhóm để có ý tưởng hoàn chỉnh  Phân công công việc cho người nhóm có hỗ trợ lẫn thành viên  Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động máy móc thiết bị dây chuyền lắp đặt dây chuyền dự kiến thiết kế  Khảo nghiệm xác định thông số kỹ thuật máy móc, thiết bị dùng dây chuyền  Liên lạc với công ty đặt hàng linh kiện, đồng thời tìm kiếm thứ có sẵn thị trường, mua đầy đủ đồ cần thiết  Xây dựng mô hình thực gồm có công đoạn sau:  Định lượng loại nguyên liệu cảm biến loadcell  Trộn loại nguyên liệu có phun thêm nước vào để trộn ướt  Ép cắt thành viên  Sấy khô thức ăn sau ép  Đóng gói sản phẩm  Chúng em xây dựng mô hình 3D để tìm cách bố trí kết cấu khí hợp lý Tiếp theo thiết hệ thống mạch điều khiển cho dây chuyền  Đánh giá chất lượng đề xuất nâng cao chất lượng hiệu dây chuyền 1.5 Ứng dụng đề tài thực tế  Trước hết,đề tài chúng em trở thành mô hình thực hành,thí nghiệm cho bạn sinh viên học khoa khí, điện tử  Đề tài ứng dụng để phục vụ hộ gia đình nông thôn có chăn nuôi theo phương pháp hộ gia đình, nhỏ lẻ  Dây chuyền nâng cấp,cải tiến,thiết kế thêm để phục vụ cho trình sản xuất thức ăn xưởng thức ăn vừa nhỏ Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ÉP VIÊN THỨC ĂN GIA SÚC, GIA CẦM 2.1Tổng quan cảm biến lực loadcell 2.1.1 Khái niệm Load cell thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoăc trọng lượng thành tín hiệu điện Khái niệm“strain gage”: cấu trúc biến dạng đàn hồi chịu tác động lực tạo tín hiệu điện tỷ lệ với biến dạng Load cell thường sử dụng để cảm ứng lực lớn, tĩnh hay lực biến thiên chậm Một số trường hợp load cell thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế load cell Hình 1: Một số loại load cell thông dụng Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4.1.1.1.2 Bình chứa nước 4.1.1.1.3 Thùng chứa nguyên liệu nhỏ Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4.1.1.1.4 Khung 4.1.1.1.5 Van xả nguyên liệu thùng lớn Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4.1.1.1.6 Thùng chứa nguyên liệu trộn 4.1.1.1.7 Cơ cấu ép viên a) Trục vít Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội b) Cơ cấu ép c) Nắp Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4.1.1.1.8 Băng truyền 4.2 Lựa chọn cấp chấp hành cảm biến 4.2.1 Lựa chọn động Động cấu chấp hành,có tác dụng phát động chuyển động.Với đề tài việc điều khiển động không yêu cầu cao,nhóm thống lựa chọn động DC làm cấu chấp hành lại 12VDC 24VDC Hình 4.2.Động DC Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Công suất động tính theo công thức: P=T*n/9.55 Trong đó: - P: công suất ĐC (KW) - T: mô-men xoắn trục ĐC (Nm) - n: số vòng quay (v/ph)  Nếu động dùng loại pha không đồng áp dụng công thức  Nếu động dùng loại khác ta phải vẽ đặc tuyến mô-men/công suất để chọn điểm làm việc hợp lý 4.2.2 Lựa chọn Loadcell Hình 4.3 Mạch cầu wheatstone Loadcell bao gồm phần tử tenzo mắc thành mạch cầu nhánh.Mỗi phần tử tenzo điện trở lực căng (Rx = R0 + deltaR),trong R0 điện trở ban đầu tenzo chưa có tác động vật nặng,deltaR lượng điện trở thay đổi có vật nặng làm loadcell biến đổi ( tenzo thay đổi) Như tóm lại loadcell mạch cầu cân điện trở ( điện trở = R0+deltaR, điện trở lại = R0-deltaR, tenzo (R1,R2,R3 R4) mắc xen kẻ cho chưa có lực tác động bảo đảm tỉ số R1/R3 = R2/R3 chẳng hạn điện áp cầu =0) Như : = (= điện áp cung cấp chiều ) Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Với đề tài này,để xử lý khối lượng cân nhỏ phần định lượng,phù hợp với kết cấu khí tải trọng chúng em nghiên cứu sử dụng loadcell dạng vào đề tài Hình 4.4.Cảm biến Loadcell NA6 Những đặc tính thông số kỹ thuật Loadcell NA6 đáp ứng yêu cầu đề tài là:  Tải trọng : 0.3, 0.5, 0.6, 0.75, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10 kg  Độ xác cao  Được làm hợp kim nhôm không gỉ,phù họp để sử dụng môi trường công nghiệp khó khăn  Loadcell Mavin NA6 thiết kế để đáp ưng yêu cầu có độ xác nghiêm ngặt  Thiết kế phù hợp với nhiều công trình, dự án loại cân thông dụng khác cân bàn, cân kỹ thuật, cân bàn nhỏ lớn Tải trọng Loadcell NA6 Mavin Kg 0.3, 0.5, 0.6, 0.75, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10 kg Vật liệu Nhôm Điện áp biến đổi mV/V 0.85-1.15 ± 0.05 Zero Balance RO ± 0.02 Creep Error RO ± 0.02 Độ lặp lại RO ± 0.02 Điện áp đầu vào Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 410± 15Ω Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Điện áp đầu 350 ± 5Ω Nhiệt độ môi trường -10 ~ 40 Nhiệt độ động -20 ~ 60 Temperature Effect On Output %Load/10 0.002 Temperature Effect On Load/10 0.003 Quá tải an toàn of rat.cap 150 Quá tải tối đa of rat.cap 200 Zero Độ dài dây tín hiệu cm 30cm Đạt chất lượng IP 66,IP 67 Kích thước tối đa sàn cân mm 200 X 200mm Sử dụng Cân thông dụng,Cân bàn,cân kỉ thuật ,cân sàn Phương thức kết nối Red -EXC+,BlackEXC-,Green-SIG+,White-SIG- Bảng 4.2.Thông số kỹ thuật loadcell NA6 4.3 Thiết kế mạch điều khiển 4.3.1 Mạch nguồn 4.3.1.1 Mạch nguồn 24 -12VDC J8 - + C 2 0 u /5 v 24VAC VI R R C 104 D LED VO GN D 2 J9 24VD C C 104 Hình 4.5 Mạch nguồn 24-12VDC Khối nguồn 24V cấp cho PLC modul analog sử dụng IC ổn áp LM7824,đây họ IC ổn áp dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau.Bên Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 J10 12VD C B R ID G E D VO U LM 7812 VI GN D 1 U LM 7824 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội IC có bảo vệ nhiệt ngắn mạch.Tụ C1 dùng để tránh nhấp nhô điện áp.Nguồn 12VDC cấp cho động 4.3.1.2 Mạch nguồn cấp cho Loadcell VOUT 12 11 12VAC 2200uF C6 C7 3 u F u FC D2 LED R7 k V+ VC VREF VOUT IL IM IS E N S E VZ IN + IN - COMP 10 R5 k 13 C 10 100pF R4 5k J5 t o l o a d c e ll V- R9 1k J6 U3 C9 u F LM 723 V IN GND U 4L M / T O R6 18k Hình 4.6 Mạch cấp nguồn Loadcell Mạch nguồn cấp cho Loadcell thiết kế sử dụng LM723 nhằm mục đích làm tăng tính ổn định tín hiệu loadcell nhỏ nên dễ bị ảnh hưởng nguồn không ổn định LM723 IC dùng để ổn áp dương hay ổn áp âm với dòng điện đạt tới 150mA Mạch có dùng biến trở R4 điều chỉnh dải nguồn từ đến 15V tùy theo điện áp cần cấp cho loadcell bao nhiêu.Với đề tài chúng em điều chỉnh nguồn cấp cho loadcell có giá trị 5V Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4.3.2 Mạch khuếch đại loadcell U J1 t in h ie u v a o lo a d c e ll( m V ) R R 13 14 15 16 R R R R J2 2 12 C 104 n g u o n lo a d c e ll J4 + V IN -V IN V V V V R R R R E E E E VO F F F F BG 5 10 VR O U T R G R G SEN SE V- 10 11 VR EFC O M t in h ie u r a ( V ) C 104 SLEEP V+ IA R E F IN A C C J3 nguon 12V C U 10uF C AP+ C AP- VO U T C u F LV O SC BO O ST G N D V+ IC L 6 S Hình 4.7 Mạch khuếch đại loadcell dùng INA125 Vì tín hiệu đầu loadcell nhỏ thường 1mV/V đến 3mV/V,để cho PLC đọc tín hiệu từ loadcell ta phải sử dụng mạch khuếch đại tín hiệu lên nhiều lần đưa tín hiệu điện áp vào xử lý PLC Nhất loại loadcell chịu tải trọng lớn từ 500kg trở lên ta đặt vật có khối lượng nhỏ lên điện áp đo nhỏ,nếu đặt hai vật có khối lượng chênh lệch vài kg điện áp rat hay đổi không đáng kể,Vì việc thiết kế mạch khuếch đại quan trọng Trong sơ đồ mạch nguyên lý sử dụng IC INA125 dùng để khuếch đại,IC có tính ổn định cao không gây nhiễu trình đo Mạch khuếch đại khuếch đại tín hiệu điện áp ngõ loadcell lên nhiều lần giá trị khuếch đại không vượt giá trị điện áp nguồn nuôi cấp cho loadcell Ví dụ: điện áp nguồn nuôi cho loadcell 5V giá trị khuếch đại tối đa phải nhỏ 5V Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 4.3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động Dùng để kích động chạy có tín hiệu từ PLC Điều khiển động cơ: – động điều khiển van xả nguyên liệu – động dùng điều khiển dao cắt - động trộn hỗn hợp – động sấy – động băng tải LS1 R 10 K J10 J11 D 3 LED O P TO 12VD C 1 D R ELAY N g õ P L C Q 1A C 1815 M O TO R 12VD C 10K R 11 Hình 4.8 Mạch điều khiển động  Mạch nguồn 12VDC có tác dụng tạo nguồn 12VDC cho Opto Relay, đồng thời tạo nguồn cho động hoạt động Tên linh kiện Thông số Opto 24VDC Cách ly quang Relay 12VDC Kích động BJT C1815 Chức mạch Loại NPN Đóng ngắt Relay Diode Chống dòng ngược Led Báo nguồn có ngõ PLC điện trở, 1,5K 10K 1,5K hạn dòng cho led, 10K phân cực cho BJT Bảng 4.3 Các linh kiện cho mạch điều khiển động Mạch điều khiển động ép viên 24VDC: Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội LS1 12V R 12 K J10 D LED O P TO J11 24VD C D R ELAY 10K Q 1A C 1815 M O TO R 24V D C R 13 N g õ P L C Hình 4.8 Mạch điều khiển động ép viên 4.3.4 Sơ đồ kết nối PLC moodul analog EM231  Modul EM231 có ngõ vào Analog RA, A+, A-, RB, B+, B-, RC, C+, C-, RD, D+, D- Do đề tài sử dụng loacell nên nhóm sử dụng ngõ vào Analog RA, A+, A-  Cách đấu nối sau: L+ M EM231 đấu trực tiếp từ nguồn 24VDC board thí nghiệm lấy nguồn từ CPU 224 board nghiệm Hình 4.9a Sơ đồ đấu dây cho Hình 4.9b Kết nối CPU224 với modul EM231 modul EM231 Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Modul analog EM231 modul loại 12 bit loại ngõ vào – 10VDC,khi nhận giá trị từ cảm biến,nó số hóa giá trị dựa độ phân giải(resolution) dải giá trị(range) PLC dùng thông tin số cho trình xử lý bên Công thức mà PLC xác định: Value = Input Trong đó: n độ phân giải tính theo bit giá trị tương ứng với bit Giả sử cảm biến đo khối lượng biến đổi thành giá trị điện áp 3V.Khi ta phải dùng đầu vào tương tự có dải – 10V để nhận tín hiệu.Giá trị mà PLC tính là: Value = = 1228,5 ~ 1229 Sai số là: (1229 – 1228.5) = 0.00122 Ta thấy với modul analog có độ phân giải cao sai số bé,do việc lựa chọn modul cần ý tới độ phân giải 4.3.5 Sơ đồ kết nối PLC mô hình Quy ước ngõ vào –ra cho PLC: Tên Start Địa I0.0 Ý nghĩa Khởi động hệ thống Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Stop I0.1 Dừng hệ thống Công tắc hành trình I0.2 Giới hạn hành trình băng tải Van xả Q0.0 Điều khiển van thùng Van xả Q0.1 Điều khiển va thùng Van xả hỗn hợp Q0.2 Van xả hỗn hợp sau cân đủ Van điều chỉnh nước Q0.3 Điều khiển lưu lượng nước Trộn Q0.4 Trộn hỗn hợp sau cân Ép viên Q0.5 Điều khiển động ép viên Dao cắt Q0.6 Điều khiển trình cắt hỗn hợp sau ép Băng truyền Q0.7 Điều khiển băng tải Sấy Q1.0 Sấy nguyên liệu sau ép Bảng 4.4 Quy ước ngõ vào cho PLC Sơ đồ khối kết nối cổng vào-ra PLC modul mở rộng: Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Hình 4.10 Sơ đồ khối kết nối cổng vào-ra PLC modul mở rộng Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page [...]... g , tín hiệu vào ra, tầm sử dụng tải… Cấu tạo Loadcell, thụ động (thuần trở) hay tích cực (bán dẫn ), độ ổnđịnh, chịu nhiệt, chịu nước, chống nhiễu Kết cấu của ứng dụng, lưc tập trung, lực phân b , tải trọng tỉnh, tải trọng động Phương pháp cân: chất lỏng chất rắn, cân kiểm tra, cân định lượng,cân phân loại, cân gián tiếp liên tục (cân băng tải) Thiết bị đọc tín hiệu: Indicator, PLC, Micro Controler,... Load cell số cho phép với trong nhiều ứng dụng khác nhau Dưới đây là 4 mô hình ứng dụng điển hình Chú ý: Đầu ra của loadcell số có thể được thiết kế theo giao diện Profilebus PC, DeviceNet, EtherNet/IP, ModBus, RS232,RS422,RS48 5, 4Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 20mA, 0-10VDC Thậm chí có cả giao tiếp qua cổng... thêm các thiết bị bảo vệ SPD cho hệ thống load cell với máy tính ch , chống lại các ảnh hưởng có hại như xung điện hoặc quá áp Hình 2.17: Mô hình ứng dụng 2 Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội  Mô hình 3: Với hệ thống load cell s , các load cell có thể hoạt động như các thiết bị độc lập, nhận dạng trong hệ thống. .. tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Hình 2.12 Hệ thống cân tự động Hệ thống hoạt động: + Một tế bào tải được kết nối với thiết bị đo cần thiết + Khi khối lượng sản phẩm cho phân phối vào thùng đủ yêu cầu, load cell sẽ phát ra tín hiệu tới bộ diều khiển băng tải để băng tải ngừng làm việc + Tín hiệu khi băng tải dừng... Controler, PC… Xử lí tín hiệu: ADC, mạch lọc, mạch tích phân, chống rung, khử xung nhiễu, khử quán tính, ghép nhiều Loadcell, giải thuật, độ chính xác,hiệu chỉnh… 2.1.9.2 Chọn hộp nối(Junctionbox) Sau khi đã lựa chọn xong load cell, tuỳ theo số lượng load cell và loại loadcell mà ta chọn loại hộp nối là loại 4 đầu hoặc 8 đầu nối Cũng từ chế Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4... đắt tiền, nếu có ngõ ra analog thường giá rất cao, thích hợp dùng cho công nghiệp như: đầu cân MP3 0, XK3190-A 9, FS1200a, FS8000a, - Bộ khuếch đại loadcell thường có 2 loại: khuếch đại cho ra dòng hoặc áp, và loại chỉ cho ra áp như MKcells KM0 2, KM02A, - Thông số kỹ thuật bộ khuếch đại MKcells loại KM02A Thông số Dãy đầu vào Giá trị 0-1mV/V, 0-2mV/V, 0-3mV/V, 0-4mV/V, 010mV/V, 0-20mV/V, 0-30mV/V, 0-40mV/V... toán chỉnh định vàđưa kết quả đọc được lên màn hình Đa phần các thiết bị hay bộ hiển thị hiện đại đều cho phép giao tiếp với các thiết bị ngoài khác như máy tính hoặc máy in b) Ưu điểm và nhược điểm  Ưu điểm: Ưu điểm chính của công nghệ này là xuất phát từ yêu cầu thực t , với những tham số xác định trước, sẽ có các sản phẩm thiết kế phù hợp cho từng Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp... Loadcell theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell ), chịunén (compression loadcell ), dạng uốn (bending ), chịu xoắn (TensionLoadcell) - Phân loại theo hình dạng: dạng đĩa, dạng thanh, dạng tr , dạng cầu,dạng chữ S… - Phân loại theo kích thước và khả năng chịu tải: loại b , vừa, lớn  Một số hình ảnh về các loại load cell: Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án... thể tham gia vào hệ thống Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội -Nhiều hệ thống có thể kết nối và điều khiển bởi một trạm Chỉ đơn giản làmở rộng đường dây cable Tiết kiệm phần cứng phần mềm dễ dàng phát triển Những ưu điểm của hệ load cell số cho phép trong các ứng dụng độ chínhxác cao và chống chịu nhiễu tốt, đặc biệt... loại PLC tiêu biểu khác, PLC S7 200 gồm có 4 bộ phận cơ bản: bộ xử l , bộ nh , bộ nguồn, giao diện nhập/xuất - Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU ), chứa bộ vi xử l , biên dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nh , truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp ... Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án kết toàn nỗ lực thân chúng em suốt thời gian theo... Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 1.2 Mục đích nghiên cứu đề tài - Kiểm nghiệm khả vận dụng kiến thức học vào đề tài thực tế + Bài toán định lượng + Bài toán trạm... Page Báo Cáo Đồ Án Môn Cơ Điện Tử -Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Hình 2.4: Load cell kiểu Z (S) Hình 2.5: Load cell kiểu uốn Đề tài : Máy Ép Viên Thức Ăn Gia Súc - Nhóm SV Lớp CĐT1 - K4 Page Báo Cáo