Đề tài này tổng hợp các tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau nhằm hệ thống một cách khái quát, chi tiết về cảm biến tiệm cận, PLC, động cơ DC, van thủy lực, piston xylanh, còi báo. Cụ thể là cấu tạo, nguyên lý và các ứng dụng quan trọng của các thiết bị trong đề tài. Bên cạnh đó em đã khảo sát tính ổn định và độ chính sát của cảm biến tiệm cận và PLC. Đề tài nghiên cứu gồm hai phần cơ khí và điện tử . Cơ khí gồm phần cứng máy cuốn rơm. Cơ điện tử gồm phần điều khiển tự động của máy cuốn rơm. Với kết quả đạt được của đề tài này. Em đã làm đúng theo chủ trương đường lối của nhà nước ta là cơ giới hóa trong nông nghiệp, nắm bắt được tâm tư nguyên vọng của người dân, từ đó tạo động lực thúc đẩy cải tiến máy móc thiết bị, trong mọi lĩnh vực và hy vọng nó sẽ là một tài liệu tham khảo bổ ích cho các bạn muốn tìm hiểu.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỂU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÁY CUỐN RƠM Họ tên sinh viên: PHAN TRƯỜNG THỊNH Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khoá: 2011 - 2015 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÁY CUỐN RƠM TÁC GIẢ PHAN TRƯỜNG THỊNH Khóa luận trình đề để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư chuyên ngành Cơ Điện Tử Giảng viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN ĐỨC CẢNH TH.S ĐÀO DUY VINH Tháng 06 năm 2015 LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cám ơn tất quý Thầy, Cô trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh q Thầy, Cơ khoa Cơ khí – Cơng nghệ trang bị cho em kiến thức quý báu trình học tập trường Em xin chân thành cám ơn Thầy, Cô môn Cơ điện tử hướng dẫn, giúp đỡ em tận tình trình em làm đề tài Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.s Đào Duy Vinh thầy Th.s Nguyễn Đức Cảnh dành nhiều thời gian công sức, quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn, động viên nhắc nhở em hoàn thành tốt luận văn Em xin cảm ơn quý thầy cô hội đồng dành thời gian nhận xét góp ý để luận văn em hoàn thiện Qua đây, em xin gửi lời cám ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo cho em điều kiện thuận lợi trình hoàn thành Luận văn tốt nghiệp TPHCM, ngày 10 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực Phan Trường Thịnh TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu “TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÁY CUỐN RƠM” thực trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng đến tháng năm 2015 Đề tài tổng hợp tài liệu từ nhiều nguồn khác nhằm hệ thống cách khái quát, chi tiết cảm biến tiệm cận, PLC, động DC, van thủy lực, piston xylanh, còi báo Cụ thể cấu tạo, nguyên lý ứng dụng quan trọng thiết bị đề tài Bên cạnh em khảo sát tính ổn định độ sát cảm biến tiệm cận PLC Đề tài nghiên cứu gồm hai phần khí điện tử Cơ khí gồm phần cứng máy rơm Cơ điện tử gồm phần điều khiển tự động máy rơm Với kết đạt đề tài Em làm theo chủ trương đường lối nhà nước ta giới hóa nơng nghiệp, nắm bắt tâm tư nguyên vọng người dân, từ tạo động lực thúc đẩy cải tiến máy móc thiết bị, lĩnh vực hy vọng tài liệu tham khảo bổ ích cho bạn muốn tìm hiểu Đề tài gồm Chương: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết thảo luận Chương 5: Kết đề nghị Trong thời gian ngắn thực đề tài cộng với kiến thức nhiều hạn chế, nên khơng thể tránh thiếu sót, em mong góp ý quý thầy cô bạn để đề tài hồn thiện MỤC LỤC TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MÁY CUỐN RƠM i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x Chương 1MỞ ĐẦU 1.1 Mục đích nghiên cứu .1 1.2 Mục tiêu đề tài .2 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương tiện nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa thực tiễn Chương 2TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan máy rơm 2.2 Tổng quan PLC LOGO 2.2.1 Ưu điểm PLC LOGO .5 2.2.2 Cấu tạo PLC LOGO 2.2.3 Nguyên lý làm việc PLC LOGO .6 2.2.4 Các thông số kỹ thuật PLC LOGO SIEMENS 2.2.5 Phương pháp điều khiển PLC LOGO 2.2.6 Một số ứng dụng PLC LOGO 2.3 Động DC 2.3.1 Cấu tạo động DC 2.3.2 Nguyên lý hoạt động động DC 2.3.3 Phương pháp điều khiển động DC 2.3.4 Ứng dụng động DC .9 2.4 Cảm biến tiệm cận 2.4.1 Cấu tạo cảm biến tiệm cận điện cảm .10 2.4.2 Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện cảm 10 2.4.3 Thông số kỹ thuật cảm biến tiệm cận điện cảm sử dụng máy rơm tự động 11 2.4.4 2.5 Ứng dụng cảm biến tiệm cận điện cảm 12 Xylanh thủy lưc 12 2.5.1 Cấu tạo xylanh thủy lưc .12 2.5.2 Phân loại xylanh thủy lực .12 2.5.3 Nguyên lý hoạt động xylanh thủy lực 13 2.5.4 động Thông số kỹ thuật xylanh thủy lực sử dụng máy rơm tự .14 2.5.5 Phương pháp điều khiển xylanh thủy lực 14 2.5.6 Ứng dụng xylanh thủy lực .14 2.6 Bộ nguồn thủy lực .14 2.6.1 Cấu tạo nguồn thủy lực 14 2.6.2 Nguyên lý hoạt động nguồn thủy lực 15 2.6.3 động Thông số kỹ thuật nguồn thủy lực sử dụng máy rơm tự .15 2.6.4 Phương pháp điều khiển nguồn thủy lực 16 2.7 Còi báo 16 2.7.1 Cấu tạo còi báo 16 2.7.2 Nguyên lý hoạt động còi báo .17 2.7.3 Phương pháp điều khiển còi báo 18 2.7.4 Thơng số kỹ thuật còi báo sử dụng máy rơm tự động 18 2.7.5 Ứng dụng còi báo 18 2.8 Van phân phối thủy lực 19 2.8.1 Cấu tạo van phân phối thủy lực 19 2.8.2 Nguyên lý hoạt động van phân phối thủy lực 19 2.8.3 Thông số kỹ thuật van phân phối thủy lực sử dụng máy rơm tự động 19 2.8.4 Phương pháp điều khiển van phân phối thủy lực 20 2.8.5 Ứng dụng van phân phối thủy lực 20 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .21 3.1 Đối tượng nghiên cứu 21 3.2 Thiết bị nghiên cứu .21 3.3 Phương pháp nghiên cứu .22 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .23 4.1 Cấu tạo máy rơm 23 4.2 Nguyên lý hoạt động máy rơm 25 4.3 Nguyên lý số cấu máy rơm .25 4.3.1 Nguyên lý cấu tạo cụm vơ rơm 25 4.3.2 Hệ thống cuộn ép rơm 26 4.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo hệ thống cuộn ép rơm 26 4.3.3 Nguyên lý cấu tạo cấu bó rơm 27 4.3.4 Nguyên lý cấu tạo phận nhả cuộn rơm 28 4.4 Nguyên lý cấu chấp hành máy rơm 28 4.4.1 Động cung cấp dây 28 4.4.2 Điều khiển nguồn thủy lực 29 4.4.3 Còi báo 30 4.5 Thiết kế chế tạo tủ điều khiển máy rơm tự động 31 4.5.1 Sơ đồ điều khiển máy rơm tự động .31 4.5.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy rơm tự động 32 4.5.3 Giải thuật điều khiển máy rơm tự động .34 4.6 Hệ thống sau hoàn thành 35 4.7 Khảo nghiệm đồng với máy rơm 35 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 5.1 Kết luận .39 5.2 Đề nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 41 CODE PLC LOGO 41 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÁI .42 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT AC .Alternating Current DC: Direct Current PLC: Programmable Logic Controller PMW: Pluse Width Modulation DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 4.1: Ký hiệu thành phần nguyên lý mạch điều khiển 34 Bảng 4.2: Kết khảo nghiệm đường kính cuộn rơm .37 Bảng 4.4: Kết khảo nghiệm chiều dài đường rơm 37 Bảng 4.3: Kết khảo nghiệm chiều cao cuộn rơm 38 DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 PLC LOGO SIEMENS…………………………………………………….5 Hình 2.2: Cấu tạo phần cứng PLC LOGO SIEMENS .6 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo động DC .8 Hình 2.4: Các cảm biến tiệm cận .9 Hình 2.5: Thành phần cấu tạo cảm biến tiệm cận 10 Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện cảm 11 Hình 2.7: Cấu tạo xylanh thủy lực 12 Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động xylanh thủy lực .13 Hình 2.9: Cấu tạo nguồn thủy lực .14 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý bơm thủy lực 15 Hình 2.11: Cấu tạo còi báo 16 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động còi báo 17 Hình 2.13: Điều khiển độ rộng xung 18 Hình 2.11: Cấu tạo van phân phối thủy lực 4/2 19 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy rơm 24 Hình 4.2: Nguyên lý cấu tạo cụm vơ rơm .25 Hình 4.3: Sơ đồ lắp ghép hệ thống cuộn ép rơm 26 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo quấn cắt dây .27 Hình 4.5: Cấu tạo phận nhả cuộn rơm 28 Hình 4.6: Sơ đồ điều khiển động cung cấp dây 29 Ký hiệu Địa Chức đối tượng CB1 I0.0 Cảm biến đầy rơm CB2 I0.1 Cảm biến cắt dây K1 Q0.1 Rơ le nối với động cung cấp dây K2 Q0.2 Rơ le nối với động điện bơm thủy lực Y Q0.3 Van điều khiển điện từ lò xo đóng mở cửa máy C Q0.0 Còi báo Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch điều khiển máy rơm tự động thể (Hình 4.10): cảm biến đầy rơm (CB1) bị tác động còi báo(C) bật, còi báo tắt rơle K1 bị tác động Khi cơng tắc thường mở K đóng lại động cung cấp dây (M2) mở Khi cảm biến cắt dây (CB2) bị tác động lần thứ ngừng tác động rơle K1 Cơng tắc thường đóng K1 trở thành cơng tắt thường mở, nên động cung cấp dây tắt Khi cảm biến cắt dây tác động lần thứ sợi dây quấn bó rơm bị cắt đứt Sau rơle K bị tác động, công tắt thường mở K đóng lại làm động điện bơm thủy lực (M1) mở Cùng lúc cuộn solenoid (Y) van phân phối bị tác động đưa dầu lên xylanh mở nắp máy Sau ngừng tác động rơle K cuộn solenoid (Y) nên động điện bơm thủy lực tắt, dầu xả từ xylanh thùng chứa nên nắp máy đóng lại 4.5.3 Giải thuật điều khiển máy rơm tự động 33 Hình 4.11: Sơ đồ giải thuật điều khiển máy rơm tự động Sơ đồ giải thuật điều khiển máy rơm tự thể (Hình 4.11).Trong với T1 khoảng thời gian còi báo bật, T2 khoảng thời gian để cuộn rơm rơi 34 buồng nén, C cảm biến cắt dây Khi cảm biến đầy rơm tác động còi báo mở báo hiệu người lái dừng khoảng thời gian định Mở động cung cấp dây cảm biến cắt dây bị tác động lần thứ dừng Khi cảm biến cắt dây tác động lần thứ hai đưa cuộn rơm ngồi đóng nắp máy lại sau khoảng thời gian Trong trường hộp người điều khiển bấm dừng hệ thống kết thức .6 Hệ thống sau hồn thành Hình 4.12 : Sản phẩm hoàn thành Khảo nghiệm đồng với máy rơm Địa điểm khảo nghiệm cánh đồng nhà ông Nguyễn Văn Sơn xã Tịnh Thành thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang Điều kiện khảo nghiệm: ruộng khơ, thu hoạch lúa máy cắt phóng liên hợp Rơm rải thành hàng mặt ruộng theo chiều rộng làm việc máy cắt phóng liên hợp Diện tích ruộng khảo nghiệm: 5000 m2 Khoảng cách hàng rơm 1.2m Vụ mùa Đông xuân 35 Hình 4.13: Cuộn rơm Bảng 4.2: Kết khảo nghiệm đường kính cuộn rơm Lần đo Đường kính(mm) 499 498 10 499 496 499 497 500 498 497 499 10 Đường kính cuộn rơm trung bình cuộn rơm: 498.2 mm Hình 4.14: Biểu đồ đường kính cuộn rơm Bảng 4.3: Kết khảo nghiệm chiều dài cuộn rơm Lần đo 36 Chiều 698 cao(mm) 695 697 699 696 699 697 698 695 697 10 Chiều dài trung bình cuộn rơm: 697.1mm Hình 4.15: Biểu đồ chiều dài cuộn rơm Bảng 4.4: Kết khảo nghiệm chiều dài đường rơm Lần đo Đường rơm (m) 39.2 39.6 39.4 39.4 39.4 39 39.7 39.5 39.7 Chiều dài trung bình đường rơm để thực cuộn rơm : 39.5 m 37 39.6 Hình 4.16: Biểu đồ chiều dài đường rơm để thực cuộn rơm 38 Chương KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ Kết luận Đã hoàn tất đề tài “ Tính tốn thuyết kế chế tạo điều khiển tự động máy rơm” bước đầu thành công đưa vào sử dụng thực tế Đã khảo sát thiết lập bảng vẽ nguyên lý máy rơm có mặt thị trường Việt Nam Thiết kế chế tạo, lắp ráp, thử nghiệm số cấu chấp hành tự động: Thiết kế phận xả dây tự động dùng động DC ( 12V ) có hộp giảm tốc Thiết kế cấu phân bố dây để bó cuộn rơm Thiết kế, chế tạo, lắp ráp nguồn thủy lực, van phân phối xylanh thủy lực giúp mở cửa máy đưa cuộn rơm khỏi máy Tiến hành khảo nghiện đồng thực tế, sơ cho thấy kích thước cuộn rơm sau thực 498,2 x 697.1mm , khoảng đường để đủ bó rơm 39.5 m Đề nghị Cần khảo nghiệm nhiều ruộng khác để đánh giá hoạt động thiết bị cách khách quan 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1.] A.B Lurie, Ph.G.Guxinxep, Ie.I.Davitxơn – Máy nông nghiệp (Phạm Tiến Thắng ) - Nhà xuất công nhân kỹ thuật – Hà Nội nhà xuất Mr – Maxcova – 1981 [2.] GS.PTS Phạm Xuân Vượng – Máy thu hoạch nông nghiệp – Nhà xuất giáo dục – 1999 [3.] Hoàng Xuân Nguyên – Dung sai lắp ghép lường kỹ thuật – Nhà xuất giáo dục – 1994 [4.] Lê Chí Kiên – Giáo trình Đo lường cảm biến – Nhà suất Đại Học Quốc Gia TP.HCM [5.] Nguyễn Hữu Lộc – Cơ sở thuyết kế máy – Nhà xuất giáo dục đào tạo năm 2010 [6.] Nguyễn Ngọc Phương, Huỳnh Nguyễn Hoàng – Hệ thống điều khiển thủy lực- Nhà xuất giáo dục năm 2000 [7.] Trần Hữu Quế (Chủ biên), Đặng Văn Cứ, Nguyễn Văn Tuấn – Vẽ kỹ thuật khí tập 1,2 – Nhà suất giáo dục – 2006 [8.] Phan Hiếu Hiền – Phương pháp bố trí thí nghiệm xử lý số liệu – Nhà xuất nông nghiệp TP HCM – 1998 40 PHỤ LỤC 41 CODE PLC LOGO 42 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÁI 43 Hình 4.17: Cuộn rơm Hình 4.18: Máy rơm cảm biến no rơm chưa bị tác động 44 Hình 4.19: Máy rơm nhả cuộn rơm Hình 4.20: Máy hoạt động đồng 45 46 47 ... kế chế tạo tủ điều khiển máy rơm tự động 31 4.5.1 Sơ đồ điều khiển máy rơm tự động .31 4.5.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy rơm tự động 32 4.5.3 Giải thuật điều khiển máy rơm tự. .. 30 Hình 4.9: Sơ đồ điều khiển máy rơm tự động 31 Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy rơm tự động .32 Hình 4.11: Sơ đồ giải thuật điều khiển máy rơm tư động .34 Hình 4.12 :... trữ rơm vậy, nước phát triển giới nghiên cứu chế tạo thành công máy rơm để thay cho phương pháp thu gom rơm thủ công Thế giá thành máy rơm tự động chênh lệch giá thành cao so máy rơm bán tự động