Tìm hiểu, phân tích các yêu cầu công nghệ của hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc. Tính toán, lựa chọn trang bị điện điện tử cho mô hình hệ thống. Thiết kế mô hình hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………… LỜI CÁM ƠN…………………………………………………………… MỤC LỤC……………………………………………………… DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU……….………… DANH MỤC CÁC HÌNH………………………………………………… MỞ ĐẦU………………………………………………………………… CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÁCH SẢN Trang i ii iii v vi PHẨM KHỎI KHUÔN ĐÚC…………………………………………… 1.1 Đặt vấn đề…………………………………………………………… 1.2 Giới thiệu hệ thống tự đống tách sản phẩm khỏi khuôn đúc……… 1.3 Các yêu cầu dây chuyền tách sản phầm………………………… 1.4 Đặc điểm hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc…… 1.4.1 Bài toán tách sản phẩm khỏi khuôn chế tạo……………………… 1.4.2 Một số hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn tiêu biểu…… 1.5 Khả ứng dụng hệ thống sản xuất công nghiệp 1.6 Đề xuất mô hình thiết kế…………………………………………… 1.6.1 Cấu trúc hệ thống………………………………………………… 1.6.2 Nguyên lý hoạt động chung……………………………………… CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ 3 4 5 10 10 12 THỐNG………………………………………………………………… 2.1 Lựa chọn thiết bị cho mô hình……………………………………… 2.1.1 Cơ cấu thủy lực…………………………………………………… 2.1.2 Tính toán trang bị điện - điện tử…………………………………… 2.2 Xây dựng mô hình vật lý…………………………………………… 2.3 Nguyên lý hoạt động mô hình…………………………………… 14 14 14 17 27 31 iii CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT… 3.1 Đặt vấn đề…………………………………………………… 3.2 Phần mềm điều khiển logic khả trình……………………………… 3.2.1 Khái quát chung…………………………………………………… 3.2.2 Thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-300 siemen……… 3.3 Thuật giải điều khiển chương trình PLC………………………… 3.3.1 Thuật giải điều khiển……………………………………………… 3.3.2 Xây dựng chương trình PLC……………………………………… 3.4 Phần mềm giám sát Wincc………………………………………… 3.4.1 Giới thiệu chung………………………………………………… 3.4.2 Chức wincc……………………………… 3.4.3 Tạo dự án Wincc…………………………………………… 3.5 Thiết kế giao diện cho hệ thống…………………………………… 3.6 Nhận xét chung mô hình vật lý…………………………………… KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… PHỤ LỤC……………………………………………………………… iv 36 36 36 36 38 41 41 44 53 53 54 54 55 65 66 67 1/PL DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt DC1 DC2 DC2T DC2N DC3 DC4 HT1 HT2 HT3 MV1 MV2 MV3 Giải thích Động Động Động quay thuận Động quay ngược Động Động Công tắc hành trình Công tắc hành trình Công tắc hành trình Mạch van Mạch van Mạch van v DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 Tên hình Sơ đồ khối hệ thống gắp tôn Đề xuất cấu trúc hệ thống tác sản phẩm khỏi khuôn đúc Máy nén khí sử dụng mô hình Hệ thống băng tải mô hình Bố trí thiết bị bên cánh tủ điều khiển Bố trí thiết bị cánh tủ điều khiển Đèn, nút nhấn, aptomat bên tủ điều khiển mô hình Bo nguồn Rơ le, cầu chì dây bên tủ điều khiển mô hình Thiết kế cấu trúc mô hình vật lý Hệ thống bàn gắp sản phẩm đúc khuôn đúc mô hình Bố trí thiết bị bên cánh tủ điều khiển Bố trí thiết bị bên cánh tủ điều khiển Mô hình hệ thống thực chọn chế độ Byhand Trình tự hoạt động chế độ tay mô hình Cấu trúc vòng quét chương trình PLC Lưu đồ thuật giải điều khiển hệ thống CPU địa đầu vào PLC sử dụng Khai báo tên kiểu liệu cho biến Chương trình PLC điều khiển mô hình Đấu nối tín hiệu PLC mô hình thực Mạch cấp nguồn cho PLC thiết kế Mạch đấu dây đầu vào PLC Mạch đấu dây đầu PLC Mô hình hệ thống hoàn chỉnh chọn chế độ Auto Khởi động WinCC Tạo Project Đặt tên cho Project vừa tạo Cài đặt trình điều khiển cho kết nối với PLC Lựa chọn kết nối với phần mềm PLC S7 - 300 Tạo giao diện WinCC Các công cụ Graphics Designer Giao diện thông tin luận văn Giao diện mô hình hệ thống Khai báo Tag ghép nối với PLC Chạy Runtime WinCC vi Trang 11 17 19 24 25 26 26 28 29 29 30 30 34 41 42 44 45 49 49 50 51 52 53 55 55 56 56 57 57 58 59 60 62 64 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất nước ta công đổi mới, ưu tiên hàng đầu việc đẩy mạnh phát triển ngành khoa học kỹ thuật Với mục đích làm tăng suất lao động, tăng hiệu kinh tế giảm sức người việc nghiên cứu thiết kế dây chuyền hệ thống từ đơn giản đến phức tạp, từ tự động hoá công đoạn đến toàn dây chuyền sản xuất Với phát triển mạnh mẽ công nghệ cho đời linh kiện điện tử gọn nhẹ, làm việc ổn định với độ tin cậy cao giúp tạo sản phẩm với chất lượng cao, giá thành rẻ Cùng với hỗ trợ công nghệ thông tin, phần mềm điều khiển khả trình, phần mềm giám sát, vi xử lý thông minh tạo trở thành công cụ hữu ích để phục vụ cho hệ thống tự động hoá Bên cạnh đó, máy tính dùng thiết bị vạn năng, lắp đặt trực tiếp phòng điều khiển, dây chuyền…với nhiều mục đích khác từ giúp người vận hành tối ưu dây chuyền sản xuất thu hiệu cao Trong công toàn cầu hóa sản phẩm, mặt hàng từ nhỏ đến lớn sản xuất cần phải đạt tiêu chuẩn chất lượng, độ xác cao mà phải đa dạng chủng loại…Để đáp ứng yêu cầu trên, nhiều khu công nghiệp hình thành với trang thiết bị đại Việc ứng dụng hệ thống tự động hóa hoạt động sản xuất làm nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành, sử dụng tiết kiệm nguồn nguyên liệu… Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn em lựa chọn đề tài “Thiết kế mô hình điều khiển giám sát cho hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc” để nghiên cứu Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu, phân tích yêu cầu công nghệ hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc - Tính toán, lựa chọn trang bị điện - điện tử cho mô hình hệ thống - Thiết kế mô hình hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đề tài nghiên cứu hệ thống tự động, dây chuyển sản xuất xí nghiệp công nghiệp từ tìm hiểu áp dụng để xây dựng hệ thống điều khiển giám sát cho dây chuyền tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc - Phạm vi nghiên cứu đề tài tính toán, thiết kế xây dựng mô hình mô phần mềm chuyên ngành từ mô hình phát triển để xây dựng mô hình hệ thống lớn ứng dụng công nghiệp, phục vụ cho hoạt động sản xuất cho xí nghiệp đúc Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu, phân tích tài liệu, kế thừa công trình viết liên quan - Ứng dụng lý thuyết vào thực tế - Phương pháp tính toán xử lý kết nghiên cứu - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp xây dựng mô hình mô hệ thống Ý nghĩa khoa học thực tiến - Đề tài có ý nghĩa khoa khả ứng dụng thực tiễn cao Khi xây dựng hệ thống giúp người giải phóng khỏi lao động môi trường độc hại, tăng suất lao động xí nghiệp công nghiệp - Để xây dựng thành công mô hình cần phải nắm kiến thức chuyện ngành, sử dụng tốt phần mềm chuyên ngành để qua áp dụng đưa hệ thống tối ứu mang ý nghĩa khoa học thực tiễn sản xuất phục vụ cho công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước ta CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TÁCH SẢN PHẨM KHỎI KHUÔN ĐÚC 1.1 Đặt vấn đề Công nghiệp hóa - đại hóa diễn toàn cầu, kinh tế nước giới phải đồng tất lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ Điểm bật kinh tế phát triển không ngừng ngày đại ngành công nghiệp đặc biệt ngành công nghiệp điện - điện tử Nó khẳng định vị thế, sức mạnh khả ứng dụng thành tự khoa học kĩ thuật vào việc sản xuất sản phẩm quốc gia Sản xuất vật chất ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân, tạo sản phẩm đáp ứng nhu cầu ngày cao người Nó đòi hỏi ngành cần phải đổi không phương thức sản xuất mà phải đổi cách thức sản xuất Với tư đó, người ta bắt đầu tính đến việc giảm bớt số lượng công nhân lao động tay việc tạo sản phẩm thay vào dây chuyền, khâu sản xuất đảm bảo chức cụ thể Giống ngành khác, công nghiệp điện - điện tử ngành công nghiệp trẻ, nhạy bén với tiến khoa học kỹ thuật ngành kỹ thuật tiên tiến ưu tiên hàng đầu giới Nó không cần sử dụng thiết bị đại mà cần phải đưa phương pháp tổ chức, quản lý sản xuất tiên tiến nhằm tạo sản phẩm có chất lượng cao, giá thành hạ thông qua việc sản xuất theo dây chuyền hàng loạt Việc kết hợp linh hoạt ngành điện - điện tử ngành khí tạo bước tiến mang tính đột phá phát triển tự động hóa Nhờ kết hợp mang tính đột phá đó, số lượng khu công nghiệp lớn, vừa nhỏ xây dựng với trang bị thiết bị, máy móc đại phục vụ sản xuất, kính doanh nhằm tạo sản phẩm chất lượng cao đáp ứng nhu cầu người 1.2 Giới thiệu hệ thống tự đống tách sản phẩm khỏi khuôn đúc Tổ chức sản xuất theo dây chuyền mang lại hiệu loại hình sản xuất lặp lại Mỗi đơn vị đầu cần phải có trình tự thao tác từ đầu đến cuối cách logic, xác Tổ chức sản xuất phải bố trí phân theo cấp nhằm thực nhiện trình tự bước công việc chuyên môn hóa tiêu chuẩn có khả xếp trình tương ứng với đòi hỏi công nghệ chế biến sản phẩm Trong công nghiệp, số lĩnh vực sản xuất đúc, ép, luyện kim, sản xuất kính …các sản phẩm sau gia công phải tách khỏi khuôn để chuyển tới công đoạn kiểm tra, đóng gói hoàn thiệ sản phẩm Đây công việc độc hại, nguy hiểm cho người phải chịu tác động có hại tiếng ồn, nhiệt độ, hóa chất tiềm ẩn nguy hiểm tai nạn lao động Vì nhu cầu phải có hệ thống tự động thay cho người công đoạn tách sản phẩm khỏi khuôn chế tạo cần thiết Trên hệ thống này, sản phẩm khuôn băng tải vận chuyển đưa vào hệ thống, hệ thống tự động tách sản phẩm khuôn sau đưa tới hai băng tải vận chuyển riêng biệt Sản phẩm đưa tới công đoạn tiếp theo, khuôn đưa trở lại để tiếp tục chế tạo loạt sản phẩm Đề tài luận văn giúp người đọc hiểu rõ cách thức vận hành, hoạt động mô hình tách sản phẩm khỏi khuôn đúc, tìm hiểu rõ hệ thống điều khiển tự động, hệ thống băng chuyền, khả ứng dụng phần mềm điều khiển giám sát…trong xí nghiệp công nghiệp 1.3 Các yêu cầu dây chuyền tách sản phầm - Bảo đảm an toàn cho người - Việc vận hành dây chuyền thuận tiện, đơn giản - Đảm bảo yêu cầu chung tự động hóa - Đảm bảo yêu cầu công tác quản lý giám sát điều khiển hệ thống tự động nhằm nâng cao hiệu sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm chi phí, hạn chế nhân công - Làm việc tin cậy, ổn định, xác suất hỏng hóc, chi phí sản xuất mức tối thiểu - Có khả thích ứng cao với thay đổi mang tính trình, nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng hóa sản xuất - Đảm bảo yêu cầu chung vấn đề môi trường 1.4 Đặc điểm hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc 1.4.1 Bài toán tách sản phẩm khỏi khuôn chế tạo Trong công nghiệp đúc, ép, dập…một nguyên công qui trình sản xuất tách sản phẩm khỏi khuôn chế tạo sau sản phẩm gia công Thông thường, sản phẩm gia công khuôn có hai nửa, sau tách khuôn làm hai phần sản phẩm phần khuôn lại tách riêng Phần lại khuôn trả để thực sản xuất loạt sản phẩm sản phẩm đưa tới công đoạn gia công, kiểm tra, đóng gói Với sản xuất thủ công, qui mô nhỏ lẻ toán thường giải thủ công tức người lao động trực tiếp thực việc tách sản phẩm khỏi khuôn Việc thực thủ công có suất thấp, người bị ảnh hưởng đến an toàn, sức khỏe tác động tiếng ồn, nhiệt độ cao, hóa chất… Mặt khác việc thực việc đơn điệu nhàm chán gây cảm giác ức chế, mệt mỏi cho người làm việc vị trí Khâu tách sản phẩm khỏi khuôn khâu trung gian có vai trò quan trọng qui trình sản xuất, giải tốt khâu làm tăng suất, giải phóng người lao động khỏi phần việc nặng nhọc, độc hại, tiềm ẩn nhiều nguy xảy tai nạn lao động Do đó, ta đưa phương án giải toán tách sản phẩm khỏi khuôn đúc hệ thống tự động giải triệt để vấn đề đặt Trong sản xuất ngày nay, nhiều lĩnh vực sản xuất đưa hệ thống tự động vào sản xuất dây chuyền sản xuất tôn, dây chuyền sản xuất kính tấm, sản xuất chất dẻo Hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn chế tạo công nghiệp kết hợp với hệ thống phân loại, kiểm tra góp phần đáng kể TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Võ Trí An (2006) - Điều khiển logic thiết bị điện - điện tử NXB KHKT Hà Nội Ths Lê Văn Tiến Dũng (2010) - Giáo trình Điều khiển khí nén thuỷ lực – Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh TS Trần Thu Hà, KS Phạm Quang Huy (2008) - Giao diện người - máy lập trình với S7 Wincc - Nhà xuất Hồng Đức Phạm Xuân Khánh, Phạm Công Dương, Bùi Thị Thu Hà (2011) - Thiết bị điều khiển khả trình - Nhà xuất giáo dục Việt Nam Dr - Ing Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà (2007) - Tự động hóa với Simatic S7 - 300 – NXB KHKT Hà Nội PGS.TS Nguyễn Trọng Thuần (2006) – Điều khiển logic ứng dụng 68 PHỤ LỤC Hình Bản vẽ thiết kế cấu trúc mô hình vật lý 1/PL Hình Bản vẽ bố trí thiết bị bên cánh tủ điều khiển 2/PL Hình Bản vẽ bố trí thiết bị bên cánh tủ điều khiển 3/PL Hình Bản vẽ sơ đồ mạch cấp nguồn cho hệ thống 4/PL Hình Bản vẽ sơ đồ mạch động lực động băng tải 5/PL Hình Bản vẽ sơ đồ mạch động lực van 6/PL Hình Bản vẽ sơ đồ mạch đèn báo 7/PL Hình Bản vẽ sơ đồ mạch lựa chọn chế độ khởi động 8/PL Hình Bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển băng tải 9/PL Hình 10 Bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển van nén 10/PL Hình 11 Bản vẽ sơ đồ mạch cấp nguồn cho PLC 11/PL Hình 12 Bản vẽ sơ đồ mạch đấu dây đầu vào PLC 12/PL Hình 13 Bản vẽ sơ đồ đấu dây mạch đầu PLC 13/PL Hình 14 Bản vẽ sơ đấu dây mạch công tắc hành trình 14/PL ... Thiết kế mô hình điều khiển giám sát cho hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn đúc để nghiên cứu Mục đích nghiên cứu - Tìm hiểu, phân tích yêu cầu công nghệ hệ thống tự động tách sản phẩm. .. số hệ thống tự động tách sản phẩm khỏi khuôn tiêu biểu a Máy gắp tôn tự động Hệ thống gắp tôn tự động mô tả hình 1.1 Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống gắp tôn Mô tả hệ thống: - Hệ thống xây dựng kết... điều khiển Đèn, nút nhấn, aptomat bên tủ điều khiển mô hình Bo nguồn Rơ le, cầu chì dây bên tủ điều khiển mô hình Thiết kế cấu trúc mô hình vật lý Hệ thống bàn gắp sản phẩm đúc khuôn đúc mô hình