HỆ THỐNG mô HÌNH máy uốn THẾP tự ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG MƠ HÌNH MÁY UỐN THẾP TỰ ĐỘNG 1 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hiện giới, việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa tiên tiến vào q trình sản xuất cần thiết phổ biến nhiều lĩnh vực khác nông nghiệp, công nghiệp, xậy dựng, chăn nuôi…Đối với lĩnh vực xây dựng, ứng dụng công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa có tác dụng làm đẩy nhanh tiến độ cơng trình, nâng cao suất Trong việc sản xuất vật dụng gia đình, sản phẩm tạo có chất lượng sơ lượng đồng hơn… Ở nước ta, việc áp dụng công nghệ vào xây dựng dần phổ biến rộng rãi Nhiều thiết bị, hệ thống máy móc phát minh, cải thiện cho phù hợp với môi trường làm việc Việt Nam Máy uốn thép, uốn ống uốn máy móc cần thiết cho lĩnh vực xây dựng ngày nay, nhằm phục vụ cho cơng trình, nhà Hơn máy móc sản xuất ngồi nước có giá thành tương đối cao Do dó, chúng tơi định tìm hiểu chế tạo hệ thống mơ hình máy uốn thếp tự động nhằm cải thiện giá thành chức chúng Đồ án trình bày quy trình, kết thiết kế chế tạo hệ thống mơ hình máy uốn thép tự động để uốn truyền kẽm kẽm có đường kính 4-5 ly thành hình đa giác, hình tròn, 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ở Việt Nam, cơng trình xây dựng , việc uốn thép thường sử dụng sức người dẫn đến tốc độ tạo khung thép thường chậm sức,năng suất Do cần có thiết bị tăng suất việc uốn thép Hiện nay, Việt Nam có nhiều thiết bị đáp ứng chức giá thành tương đối cao thường sử dụng công trình lớn Vì lý này, chúng tơi thực mơ hình thu nhỏ để giải vấn đề để học tập: 2 1.3 Mục đích nghiên cứu đề tài Đề tài triển khai nghiên cứu hướng tới mục tiêu sau đây: - Điều khiển động servo Tự động truyền dẫn kẽm , uốn kẽm Thiết kế, chế tạo lắp ráp mơ hình 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu phân tích lý thuyết: Thu thập tài liệu từ nguồn báo chí, tạp chí, từ - internet, sách có liên quan đến nội dung nghiên cứu,tìm hiểu Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm, thử nghiệm hoạt động hoàn chỉnh thiết kế 1.5 Một số máy giới Việt Nam Hình 1-1 Máy uốn thép tự động Trung Quốc 3 Hình 1-2 Máy uốn thép tự động theo tiêu chuẩn quốc tế Hình 1-3 Máy uốn thép người Việt sản xuất chế tạo 4 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ khối Cảm biến Nguồn PLC SCADA(HMI) Thiết bị chấp hành Hình 2-4 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Động Servo AC 2.2.1 Khái niệm động servo gì? Động Servo bắp chủ lực hệ thống điều khiển chuyển động điều khiển xác Động Servo hay gọi Bộ điều khiển Servo (Servo Drive + Servo Motor) thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín (có encoder), động Servo có nhiều tính điều khiển xác vị trí, tốc độ, momen xoắn mang lại hiệu suất làm việc cao, khả vận hành mạnh mẽ, nhanh chóng hoạt động ổn định 5 2.2.2 Động servo hoại động nào? Động servo hình thành hệ thống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu xung động nối với mạch điều khiển (driver) Khi động chạy vận tốc, vị trí moment xoắn hồi tiếp mạch điều khiển Khi lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu encoder chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục điều chỉnh sai lệch cho động đạt kết xác Tín hiệu điều khiển servo Tín hiệu từ điều khiển chuyển động gửi tới điều khiển động servo có nhiều dạng: Hình 2-5: Tín hiệu điều khiển servo - Điện áp chiểu tương tự (ví dụ từ -12VDC đến +12VDC) - Dãy xung Gói liệu truyền qua mạng 2.2.3 Mạch vòng điều khiển Mạch vòng điều khiển xử lý điều khiển động servo(driver), điều khiển chuyển động hai tùy thuộc vào yêu cầu điều khiển 6 Hình 2-6 Mạch vòng điểu khiển động servo Tùy thuộc vào ứng dụng điều khiển mà ta lựa chọn mạch vòng điều khiển phù hợp Nhiều ứng dụng dùng mạch vòng dòng tốc độ dùng cho điều khiển vận tốc Tuy nhiên nhiều ứng dụng cần ba mạch vòng điều khiển để điều khiển xác vị trí - Điều khiển vị trí (position Loop) Vị trí hiểu vị trí góc tuyệt đối trục động servo vài trường hợp vị trí thiết bị truyền động nối với trục động servo Khi động servo quay từ thay đổi vị trí, mã hóa xung quanh vòng quay động servo phản hồi vị trí thực tế trục động tới điều khiển động servo gửi tín hiệu trực tiếp tới điều khiển chuyển động - Điều khiển tốc độ (Velocity Loop) Tốc độ hiểu vận tốc quay chiều quay trục động servo Khi động servo tăng hay giảm tốc, mã hóa xung quanh vòng quay gửi vận tốc chiều quay động tới điều khiển động servo gửi trực tiếp tới điều khiển chuyển động Mạch vòng tốc độ so sánh tốc độ cài đặt ban đầu với tốc độ tại; dựa vào sai số tốc độ thơng số chỉnh mạch vòng, điều khiển động tự động điều chỉnh vận tốc dao động quay giá trị đặt - Điều khiển Mômen xoắn (Current Loop) Mômen xoắn động Servo lực tạo từ chuyển động quay rotor động Mô men tạo tỷ lệ thuận với dòng điện hiệu dụng chạy cuộn dây stator dộng Dòng hiệu dụng cao, mơ men sinh lớn 7 Bộ điều khiển động servo đo trị số dòng điện hiệu dụng chạy cuộn dây stator dùng phản hồi để tự động điều chỉnh dòng điện động theo thời gian thực cho nhằm đáp ứng yêu cầu momen xoắn ứng dụng Điều khiển dòng điện hiểu điều khiển momen xoắn 2.3 PLC (Programmable logic controller) Hình 2-7 : PLC Siemens S7-1200 1214 DC/DC/DC 2.3.1 Định nghĩa PLC gì? PLC từ viết tắt từ Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển Logic lập trình được) Khác với điều khiển thơng thường có thuật tốn điều khiển cố đinh PLC thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến người sử dụng viết thông qua ngôn ngữ lập trình khác Do vậy, linh hoạt việc giải tất toán điều khiển 8 Hiện có nhiều hãng PLC Mitsubishi (Nhật Bản), Siemens (Đức), Delta (Đài Loan), Omron (Nhật Bản), AB Mỹ Ngơn ngữ lập trình phổ biến PLC LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List Liệt kê lệnh) Trong LAD ngơn ngữ lập trình PLC ưa chuộng 2.3.2 Cấu trúc PLC Những thành phần hầu hết PLC nay: - Bộ nhớ chương trình ROM,RAM Một vi xử lý trung tâm CPU, có vai trò xử lý thuật toán - Các modul vào tín hiệu, tín hiệu analog, truyền thơng Hình 2-8 : Sơ đồ khối PLC 9 2.3.3 • • • Thông số • 14 ngõ vào số 24 VDC(DI) • 10 ngõ số 24 VDC(DO) ngõ vào tương tự 0-10 VDC(AI) Ngơn ngữ lập trình: FBD, LAD, SCL đếm tốc độ cao HSC (high speed counter) dùng để đọc xung tốc độ cao encoder • Bộ nhớ ROM: 100 KB 2.3.4 Chuẩn truyền thông Hỗ trợ nhiềuchuẩn truyền thông: PROFINET, PROFIBUS, MODBUS, ASinterface Nguồn cấp cho phép: 20.4 - 28.8 VDC 2.3.5 Một số khối hàm sử dụng việc điều khiển động servo a) Khối hàm MC_Power Hình 2-9 Khối hàm MC_Power Hàm MC_Power có chức cho phép việc điều khiển động servo 10 10 Hình 3-32 Sơ đồ đầu dây PLC 32 32 3.5.3 Thiết kế mạch động lực Mạch động lực động lực động ta đầu hình sau Hình 3-33 Sơ đồ cung cấp điện cho driver động servo 33 33 CHƯƠNG CHẾ TẠO LẮP RẮP CÀI ĐẶT, CHẠY THỬ NGHIỆM, KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ VÀ ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG 4.1 Chế tạo phận 4.1.1 Thiết kế thi công phần điện 4.1.1.1 Động servo uốn truyền kẽm 4.1.1.2 Cảm biến từ Hình 4-34 Cảm biến từ autonic Cảm biến từ trường dùng để xác định vị trí gốc uốn Hình 4-35 Vị trí gắn cảm biến từ 34 34 4.1.1.3 Driver cho động servo Hình 4-36 Driver động servo Sơ đồ dây điều khiển Hình 4-37 Sơ đồ dấu dây điều khiển Những chân dùng để điều khiển vị trí động servo Chân1 3,4,5,6,7,10,41,42,33,8,9,29 Chân 3,4 : chân nhận xung phát 35 35 Chân 5.6 : nhận tín hiệu điều khiển hướng quay động servo Chân 7: Nguồn dương ( 24VDC) Chân 41 : Nguồn âm (0VDC) Chân 29 : Servo on Chân 8,9 : cho phép động servo quay thuận quay nghịch Chân 33 : cho phép nhận tín hiệu phát xung Thiết lập cho driver servo Panasonic Để điều khiển vị trí servo ta cần thiết lập thông số sau sau Nhấn Press => Nhấn Mode Sau ta thay đổi giá trị sau PA-02 = 21 PA-41 =02 PA-42 =33 - PA-48 =10000 - PA-4A =171 - PA-4B =100002 - Sau ta phải lưu giá trị thay đồi vào eeprom Nhấn nút Set => Nhấn nút Mode => Nhấn nút Set => sau giữ nút =>Nhấn nút Mode tầm 5s => hình thi sau , có hai truyền hợp + thành công + không thành công 36 36 4.1.2 Cách cấu hình động servo TIA Portal B1 Ta thêm object phần “Technology objects” B2 Chọn Motion control => chọn TO_PositioningAxis => Đặt tên ta muốn => bấm OK 37 37 B3 : Cấu hình thơng số động servo  Trang General Drive (Kiểu điều khiển ) : chọn PTO(Pulse Train OutPut) Unit of measurement ( Đơn vị đo) : Chọn mm  Trang Drive : chọn ngõ phát xung 38 38 Pulse Generator(Ngõ phát xung): chọn Pulse_1 servo uốn Pulse_2 servo truyền Signal Type(Kiểu tín hiệu) : PTO(pulse A and direction B)  Trang Mechanics 39 39 Pulse per motor revolution( xung quanh vòng) + Nhập 250000 servo truyền + Nhập 548113 servo truyền Load movement per motor revolution ( khoảng cách quay vòng) + Nhập 150 servo truyền + Nhập 360 servo uốn Ngồi ta tùy chỉnh vật tốc tối đa , vận tốc khởi động/ dừng, gia tốc giảm tốc trang Dynamics 4.1.3 Giao diện phần điều khiển 40 40 Hình 4-38 Giao diện Home 41 41 Hình 4-39 Giao diện uốn hình vng Hình 4-40 Giao diện uốn hình chủ nhật 42 42 Hình 4-41 Giao diện uốn hình tam giác 4.2 Chạy thử nghiệm 4.2.1 Thử nghiệm khả truyền kẽm 4.2.1.1 Mục địch thử nghiệm Kiểm tra khả truyền kẽm truyền có ổn định khơng , từ có chỉnh sửa cho phù hợp với thực tế 4.2.1.2 Mô tả thử nghiệm Khi cho chạy thử lần đầu , ta cho động truyền đoạn kẽm dài 9.5cm Kết chiều dài thực tế truyền sau nhiều chạy thử lần thử có số liệu dao động từ 10cm-8cm Kết luận : Do kẽm có tính chất dẻo,dai , động không đủ moment xoắn lúc truyền kẽm vàosẽ gây tượng kẹt từ gây sai số tính chất dẻo kẽm 4.2.2 Mơ hình hồn chỉnh Sau tiến hành lắp rắp , chế tạo, thử nghiệm , chạy thử đánh giá ta tiến hành hồn chỉnh mơ hình 43 43 Hình 4-42 Mơ hình sau hồn 4.3 Kết luận *Bộ truyền : Cần phải có người giữ kẽm để định hướng cho kẽm chạy thẳng *Bộ Uốn: Cần cho chạy tốc độ chậm để điều khiển ổn định 44 44 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết Luận văn hồn thành nhiệm vụ sau: - Tìm hiểu cách điều khiển servo PLC - Tính tốn thiết kế cụm chi tiết mơ hình - Thiết kế lắp đặt hệ thống điều khiển - Chế tạo phận mơ hình - Vận hành thử nghiệm thành cơng với mơ hình máy uốn kẽm 5.2 Hướng phát triển Do thời gian hạn hẹp , điều kiện nghiên cứu, chế tạo có giới hạn kinh phép nên luận văn hoàn thành xong nhiên chưa thật đáp ứng kỳ vọng tác giả, đề nghị sau đề xuất để mơ hình sau hồn chỉnh hơn: - Mơ hình cần dụng động servo có cơng suất lớn hơn, tăng cấp cho truyền động - Mơ hình phải có phần uốn thẳng để uốn vật liệu thẳng - Mơ hình cần có phần cắt để hồn thành phẩm - Mơ hình cần dụng HMI để tiện dụng cho người dụng 45 45 46 46 ... thử nghiệm hoạt động hoàn chỉnh thiết kế 1.5 Một số máy giới Việt Nam Hình 1-1 Máy uốn thép tự động Trung Quốc 3 Hình 1-2 Máy uốn thép tự động theo tiêu chuẩn quốc tế Hình 1-3 Máy uốn thép người... tạo hệ thống mô hình máy uốn thép tự động để uốn truyền kẽm kẽm có đường kính 4-5 ly thành hình đa giác, hình tròn, 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ở Việt Nam, công trình xây dựng , việc uốn. .. bọc Hình 2-12 Cấu tạo cảm biến từ 14 14 CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH UỐN THÉP TỰ ĐỘNG 3.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 3.1.1 Chọn lựa động 3.1.1.1 Những yêu cầu mơ hình máy uốn thép tự động