TỰ ĐỘNG HÓA TRÊN MÁY CẮT NẮN THÉP TRÒN THEO KÍCH THƯỚC ĐỊNH SẴN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TỰ ĐỘNG HĨA TRÊN MÁY CẮT NẮN THÉP TRỊN THEO KÍCH THƯỚC ĐỊNH SẴN Sinh viên thực : NGUYỄN TRỌNG DANH Chuyên ngành : ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa : 2006 – 2010 Tháng 07 năm 2010 TỰ ĐỘNG HĨA TRÊN MÁY CẮT NẮN THÉP TRỊN THEO KÍCH THƯỚC ĐỊNH SẴN Tác giả NGUYỄN TRỌNG DANH Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Cơng Chính K.S Lê Quang Hiền Tháng 07 năm 2010 i LỜI CẢM TẠ Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM, ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí - Cơng Nghệ Trường Đại Học Nơng Lâm TPHCM tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học, rèn luyện trường hoàn thành luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Bạn, thầy Nguyễn Văn Cơng Chính, thầy Lê Quang Hiền tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian thực đề tài Một lần em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy khoa khí cơng nghệ nói chung, mơn điều khiển tự động nói riêng tận tình dạy dỗ giúp đỡ em suốt thời gian làm đề tài Cuối em xin cảm ơn gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài Thủ Đức, tháng 07 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Danh ii TĨM TẮT Trong khóa luận đề cập đến MÁY CẮT UỐN KẼM TỰ ĐỘNG Đây thiết bị phục vụ cho ngành công nghiệp với trình tự thực thiết kế sau: o Thiết kế hình dạng cấu máy vẽ o Thiết kế quy trình hoạt động máy, mơ máy tính o Thi cơng phần khí máy theo vẽ thiết kế o Lập trình điều khiển AVR kết nối với encoder , xy lanh cắt , xy lanh chốt phôi, công tắc hành trình , led đoạn thị chiều dài cắt Kết : Đề tài hoàn thành mục tiêu đề Chương trình điều khiển sử dụng vi điều khiển ATMEGA 16 hoạt động điều khiển phần khí theo mong muốn ban đầu Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TH.S NGUYỄN VĂN CƠNG CHÍNH NGUYỄN TRỌNG DANH K.S LÊ QUANG HIỀN iii MỤC LỤC   Trang Trang tựa i Cảm tạ ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách chữ viết tắt .v Danh sách hình vi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Giới hạn đề tài CHƯƠNG 2: TRA CỨU TÀI LIỆU 2.1 Khảo sát số mày cắt thị trường 2.2 Tra cứu linh kiện phục vụ cho thiết kế .5 2.2.1 Encoder 2.2.2 Cảm biến quang 2.2.3 Các thiết bị khí nén 2.2.3.1 Xy lanh loại Compact Cylinder 2.2.3.2 Van solenoid 2.2.3.3 Ống đầu nối khí nén 2.2.4 Các thiết bị điện tử 10 2.2.4.1 Opto PC817 10 2.2.4 IC LM7805 11 2.2.4.3 Giới thiệu vi điều khiển ATMEGA 16 12 2.2.4.4 MOSFET IRF540 18 2.2.4.4.1 Giới thiệu chung Mosfet 18 iv 2.2.4.4.2 Cấu tạo Mosfet IRF540 19 2.2.4.5 Transistor C1815 19 2.2.4.5.1 Giới thiệu chung Transistor 19 2.2.4.5.2 Cấu tạo cuả Transistor 19 2.2.4.5 LED đoạn 21 2.2 Cơ sở lý thuyết biến dạng 22 2.3.1 Giới hạn chảy, giới hạn bền 22 2.3.2 Các trình biến dạng kim loại 22 2.3.3 Nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại 23 2.4 Tổng quan hệ thống sử dụng khí nén áp thấp 24 2.4.1 Hệ thống điều khiển khí nén 24 CHƯƠNG : PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 26 3.1 Phương pháp 26 3.1.1 Chọn phương pháp thiết kế hệ thống 26 3.1.2 Phương pháp thực phần khí 26 3.1.3 Phương pháp thực phần điện – điện tử 26 3.1.4 Bố trí khảo nghiệm 27 3.2 Phương tiện 27 3.2.1 Các thiết bị dùng để chế tạo mơ hình 27 3.2.2 Các thiết bị khí phục vụ cho việc chế tạo mơ hình 27 CHƯƠNG : THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 28 4.1 Sơ đồ chung phần khí 28 4.2 Tính tốn thiết kế phần khí 30 4.2.1 Tính tốn 30 4.2.1.1 Tính lực chọn xy lanh để cắt đứt kẽm 30 4.2.1.2 Tính tốn lực bền cánh tay đòn 31 4.2.1.3 Phần tính tốn vi điều khiển 32 4.2.2 Thiết kế phần khí 32 v 4.2.2.1 Thiết kế khung máy 33 4.2.2.2 Cơ cấu đỡ thân máy 34 4.2.2.3 Bệ đỡ encoder 35 4.2.2.4 Thiết kế cấu dao cắt 35 4.2.2.4.1 Cơ cấu trượt lưỡi cắt 36 4.2.2.4.2 Cơ cấu lưỡi cắt 37 4.2.2.5 Thiết kế cánh tay đòn dao cắt 38 4.2.2.6 Khung thân máy 38 4.2.2.7 Bàn gá encoder, xy lanh chốt, cảm biến quang 38 4.3 Các thông số kỹ thuật chung hệ thống 38 4.4 Thực phần điều khiển 39 4.4.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy cắt 39 4.4.2 Thiết kế mạch nguồn V 24V 39 4.4.3 Thiết kế mạch đưa tín hiệu từ cảm biến quang Encoder vào vi điều khiển 41 4.4.3.1 Đưa tín hiệu cảm biến quang vào vi điều khiển 41 4.4.3.2 Đưa tính hiệu Encoder vào vi điều khiển 41 4.4.4 Thiết kế mạch điều khiển van solenoid xy lanh cắt xy lanh giữ phơi 42 4.4.5 Thiết kế mạch xuất tín hiệu điều khiển động 42 4.4.6 Thiết kế mạch điều khiển động pha cấu duỗi 43 4.4.6.1 Mạch động lực điều khiển thông qua công tắc tơ 43 4.4.6.2 Mạch relay điều khiển công tắc tơ đảo chiều động pha 44 4.5 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển 45 4.6 Giới thiệu phần mềm Code Vision AVR lập trình vi điều khiển 47 4.7 Kết khảo nghiệm 48 4.7.1 Kết chế tạo phần khí 49 4.7.2 Bố trí khảo nghiệm 49 4.7.2.1 Khảo nghiệm không tải phần cấu cắt 50 4.7.2.2 Khảo nghiệm chung 54 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 52 vi 5.1 Kết luận 52 5.2 Đề nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 vii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT VDK : Vi điều khiển CB : Cảm biến XL : Xy lanh Ctt : Công tắc tơ RE : relay nhiệt N1: nhánh N2: nhánh T : thuận N: Nghịch viii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 − Máy cắt Chung Yu Machinery Co., Ltd – CIA 101A Hình 2.2 − Máy cắt hiệu Chung Yu Machinery Co., Ltd – CIA 103A Hình 2.3 − Các loại đĩa Hình 2.4 − Các loại encoder Hình 2.5 − Sơ đồ hướng dẫn nối dây thứ tự pha Hình 2.6 − Trạng thái xung encoder Hình 2.7 − Cảm biến quang HOKUYO Hình 2.8 − Xy lanh khí nén loại Compact Cylinder loại tác động Hình 2.9 − Van solenoid 4/2 (loại tác động chiều có lò xo) Hình 2.10 − Các loại đầu nối khí nén Hình 2.11 − Ống khí nén Hình 2.12 − Cấu tạo bên hình dáng bên ngồi Opto PC817 Hình 2.13 − IC ổn định điện áp LM7805 Hình 2.14 − Hình ảnh thực tế Atmega16 Hình 2.15 − Sơ đồ cấu trúc chân vi điều khiển Hình 2.16 − Sơ đồ khối Atmega16 Hình 2.17 − Đơn vị đếm Hình 2.18− Sơ đồ khối tạo xung clock Hình 2.19 − Transistor hiệu ứng trường Mosfet IRF540 Hình 2.20 − Transistor C1815 – NPN Hình 2.21 − Cấu trúc Transistor NPN PNP Hình 2.22 − Cấu trúc LED đoạn Hình 2.23 − Đường Ứng suất - biến dạng điển hình Hình 2.24 − Cấu trúc mạch điều khiển với phần tử tương ứng Hình 4.1 − Sơ đồ chung phần khí máy uốn cắt kẽm Hình 4.2 − Hình chiếu ix 63 PHỤ LỤC ™ Phần chương trình điều khiển : #include #include #include #define thangdc PORTB.3 #define xylanhchot PORTB.4 #define xylanhcat PORTB.5 #define dkdc PORTB.2 #define cbquang PINB.0 unsigned char chuc,dvi,d,n,f,g; int xung2,ht,i,a,b,c,h; unsigned int xung_encoder; void encoder(void); void quetled(void); void tinhchinh(void); char led[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; void quetled(void) { if (i==0) ht = xung_encoder; else ht = xung2; PORTA = 0b00000001; a = ht /100; b= ( ht - a*100)/10; c = ht - a*100 - b*10; PORTC = led [a]; delay_ms(1); PORTC = 0xff; PORTA = 0b00000010; PORTC = led[b]; delay_ms(1); PORTC = 0xff; PORTA = 0b00000100 ; PORTC = led[c]; delay_ms(1); PORTC = 0xff; } void tinhchinh(void) { while(1) { i=1; quetled(); if ( PIND.0 == 0) { xung2 ++; if ( xung2 > 999) xung2 =0; for (h=1;h