THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH, THỰC HÀNH KỸ THUẬT ,THỦY KHÍ ỨNG DỤNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP PHƯƠNG ĐÔNG KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỦY KHÍ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC Giáo viên hướng dẫn: Ths Trần Quý Cao Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Giang 513122007 Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN Lời em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Trần Quý Cao Thầy tận tình giúp đỡ bảo cho em suốt thời gian làm khóa luận vừa qua Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo khoa Điện Cơ Điện Tử - Trường Đại học Dân Lập Phương Đông Các thầy cô nhiệt tình dạy dỗ tạo điều kiện cho chúng em học tập nghiên cứu suốt năm học đại học Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình người ln bên động viên tạo điều kiện cho em thực tốt khóa luận Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến bạn sinh viên tập thể lớp 513, cho tơi ý kiến đóng góp giá trị thực đề tài Do hạn chế thời gian kinh nghiệm nên chắn đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Em mong góp ý hướng dẫn thêm từ thầy cô Một lần em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày………tháng………năm 2017 SINH VIÊN Nguyễn Trường Giang TRƯỜNG ĐHDL PHƯƠNG ĐƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Đầu đề thiết kế ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Các số liệu ban đầu ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Nội dung phần thuyết minh tính tốn ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại vẽ, kích thước vẽ) ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán hướng dẫn ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Ngày giao:………………………………………………………………… Ngày hoàn thành:……………………………………………………………… Hà Nội, ngày………tháng………năm 2017 CHỦ NHIỆM KHOA (ký ghi rõ họ tên) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) SINH VIÊN THỰC HIỆN hoàn thành nộp toàn thiết kế cho Khoa (ký ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐHDL PHƯƠNG ĐÔNG KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: ………………………………………………… Mã số:………………… STT NGÀY NỘI DUNG CÔNG VIỆC % CÔNG VIỆC GVHD (ký) KIỂM TRA Sau lần kiểm tra tiến độ, khoa Điện – Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn đồng ý cho phép: sinh viên:………………………………………………… mã số:………………… trình bày đồ án tốt nghiệp trước Hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp KHOA ĐIỆN – CƠ ĐIỆN TỬ Chủ nhiệm khoa Giáo viên hướng dẫn Ghi chú: Sinh viên bảo vệ ĐATN sau có đầy đủ chữ ký Giáo viên kiểm tra tiến độ, Giáo viên hướng dẫn Ban chủ nhiệm Khoa NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày…………tháng…………năm 2017 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày…………tháng…………năm 2017 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (ký ghi rõ họ tên) PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, với phát triển nhanh chóng kinh tế, khoa học công nghệ dần khẳng định tầm quan trọng chúng phát triển chung Sinh viên để nắm bắt ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ tiên tiến từ giảng đường đại học cần tích lũy thật nhiều kiến thức lý thuyết thực tế thông qua sách thực hành Nhằm nâng cao khả thực hành thực tế cho sinh viên điều khiển hệ thống khí nén điều khiển PLC, chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình thực hành kỹ thuật thủy khí ứng dụng điều khiển PLC” để hiểu điều khiển thủy khí PLC MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu đặt với đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình thực hành kỹ thuật thủy khí ứng dụng điều khiển PLC” cần nắm vững, hiểu rõ cách thức điều khiển ngơn ngữ lập trình PLC Cùng với hiểu rõ phương thức hoạt động hệ thống điều khiển thủy khí ứng dụng liên quan Từ xây dựng mơ hình thực hành điều khiển thủy khí, xây dựng chương trình điều khiển hoạt động mơ hình phục vụ cho trình giảng dạy học tập PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Xây dựng mơ hình thực hành điều khiển khí nén PLC - Điều khiển hoạt động xy lanh thông qua PLC FX1S – 14MR Mitsubishi - Điều khiển phần mềm GX developer, nút bấm, cơng tắc hành trình cảm biến - Giao tiếp PLC FX1S – 14MR phần mềm GX developer NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu kiến thức chung Kỹ thuật thủy khí Ngơn ngữ lập trình PLC - Tìm hiểu PLC Mitsubishi, đấu nối phần cứng cách thức lập trình - Tìm hiểu tính tốn xây dựng mơ hình ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - PLC FX1S – 14MR Mitsubishi - Chương trình điều khiển phần mềm GX developer - Thiết lập giao tiếp PLC FX1S – 14MR GX developer - Các loại thiết bị thủy khí - Các loại nút bấm, cơng tắc hành trình cảm biến PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Tham khảo, tra cứu thông tin từ tài liệu khoa học - Sử dụng điều khiển PLC Mitsubishi, lại nút bấm, cảm biến, công tắc hành trình - Làm mơ hình - Lập trình mơ máy tính - Kiểm tra chạy thử mơ hình PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN 1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN Khái niệm hệ thống khí nén Hệ thống khí nén hệ thống mà thiết bị hoạt động nhờ tác động khí nén Bằng việc nén khí, lượng khí tích lũy để cung cấp cho hệ thống khí Hệ thống khí nén bao gồm mối liên kết nhóm phần tử sơ đồ sau: Hình 1.1 Hệ thống khí nén Các nhóm phần tử hình thành nên đường điều khiển cho dịng tín hiệu, phần tín hiệu đầu vào phần chấp hành đầu Lịch sử phát triển hệ thống khí nén Ứng dụng khí nén có từ trước Công nguyên Năm 40 trước Công nguyên, nhà triết học người Hy Lạp Ktesibios học trị ơng chế tạo thiết bị bắn tên hay ném đá sử dụng lượng khí nén Đến kỷ XVII, nhà kỹ sư chế tạo người Đức Otto von Guerike (1602 – 1686), nhà toán học triết học người Pháp Blaise Pascal (1623 – 1662), nhà vật lý người Pháp Denis Papin (1647 – 1712) xây dựng nên tảng ứng dụng khí nén Trong kỷ XIX máy móc thiết bị sử dụng lượng khí nén phát minh, thư vận chuyển ống khí nén (1835), phanh khí nén (1880), búa tán đinh khí nén (1861) Trong lĩnh vực xây dựng, đường hầm xuyên dãy núi Alpes Thụy Sĩ (1857) thi công có trợ giúp thiết bị khí nén công suất lớn Vào năm 70 kỷ XIX xuất Paris trung tâm sử dụng lượng khí nén với cơng suất lớn 7350KW Với phát triển mạnh mẽ lượng điện, vai trị sử dụng lượng khí nén bị giảm dần Tuy nhiên sử dụng lượng khí nén đóng vai trò cốt yếu lĩnh vực mà sử dụng lượng điện nguy hiểm Sau chiến tranh giới thứ 2, việc ứng dụng lượng khí nén kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, với nhiều dụng cụ, thiết bị phẩn tử khí nén sáng chế ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác Những đặc trưng khí nén Những đặc trưng Về số lượng: có sẵn khắp nơi nên sử dụng với số lượng vô hạn Về vận chuyển: khí nén vận chuyển dễ dàng đường ống, với khoảng cách định Các đường ống dẫn khơng cần thiết khí nén sau sử dụng cho ngồi môi trường sau thực xong công tác Về lưu trữ: máy nén khí khơng thiết phải sử dụng liên tục Khí nén lưu trữ bình chứa để cung cấp cần thiết Về nhiệt độ: khí nén thay đổi theo nhiệt độ Về phịng chống cháy nổ: khơng nguy gây cháy khí nén, nên khơng chi phí cho việc phịng cháy Khơng khí nén thường hoạt động với áp suất khoảng bar nên việc phịng nổ khơng q phức tạp Về tính vệ sinh: khí nén sử dụng thiết bị lọc bụi bẩn, tạp chất hay nước nên thường sạch, không nguy phần vệ sinh Tính chất quan trọng ngành công nghiệp đặc biệt như: thực phẩm, vải sợi, lâm sản thuộc da Về cấu tạo thiết bị: đơn giản nên rẻ thiết bị tự động khác Về vận tốc: khí nén dịng chảy có lưu tốc lớn cho phép đạt tốc độ cao (vận tốc làm việc xy-lanh thường 1-2 m/s) Về tính điều chỉnh: vận tốc áp lực thiết bị cơng tác khí nén điều chỉnh cách vô cấp Ưu nhược điểm hệ thống khí nén a Ưu điểm - Hầu hết nhà máy cơng nghiệp có sẵn nguồn khí phân bố nhà máy - Chất khí sau sử dụng thải trực tiếp mơi trường khơng cần thiết bị thu hồi - Tính đồng lượng phần điều khiển chấp hành nên bảo - dưỡng sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản thuận tiện Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật nguồn lượng: – bar Khả tải lớn động khí Độ tin cậy cao trục trặc kỹ thuật, tuổi thọ lớn Tính động lượng cấu chấp hành phần tử chức báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc môi trường dễ nổ đảm bảo môi trường vệ sinh - Có khả truyền tải lượng xa, độ nhớt học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường dẫn - Do trọng lượng phần tử hệ thống điều khiển khí nén nhỏ, khả giãn nở áp suất khí lớn nên truyền động đạt vận tốc cao b Nhược điểm - Khí điều khiển phải qua trình xử lý phức tạp - Thời gian đáp ứng chậm so với điển tử - Khả lập trình kém, điều khiển theo chương trình có sẵn Khả điều khiển phức tạp Khả tích hợp hệ điều khiển phức tạp cồng kềnh - Lực truyền tải trọng thấp - Dịng khí nén đường dẫn gây tiếng ồn - Không điều khiển trình trung gian hai ngưỡng CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN - Hình 1.4 Các phần tử hệ thống điều khiển khí nén Một hệ thống khí nén bao gồm thành phần sau: Nguồn cung cấp lượng Các tín hiệu vào (cảm biến) Các phần tử xử lý tín hiệu (các xử lý khí nén) Các phần tử điều khiển Các phẩn tử công suất (các cấu chấp hành) Các phần tử hệ thống thể ký hiệu miêu tả chức phần tử 3 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống khí nén KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN Trong lĩnh vực điều khiển Sau chiến tranh giới thứ 2, vào năm 50 60 kỷ XX thời gian phát triển mạnh mẽ giai đoạn tự động hóa q trình sản xuất Kỹ thuật điều khiển khí nén phát triển mạnh mẽ đa dạng nhiều lĩnh vực Chỉ riêng Đức có 60 hãng chuyên sản xuất phần tử điều khiển khí nén Festo, Herion, Bosch… Hệ thống điều khiển khí nén sử dụng lĩnh vực mà nguy hiểm, hay sảy cố cháy nổ sử dụng việc sản xuất thiết bị điện tử điều kiện vệ sinh mơi trường tốt an tồn cao Ngồi hệ thống điều khiển khí nén sử dụng day chuyền rửa tự động, thiết bị vận chuyển kiểm tra thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói bao bì cơng nghiệp hóa chất Hệ thống truyền động Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc lĩnh vực khai thác, khai thác đá, khai thác than; cơng trình xây dựng, xây dựng hầm mỏ, đường hầm… Truyền động quay: Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300; máy khoan, công suất khoảng 3.5KW; máy mài công suất khoảng 2.5KW, máy mài với công suất nhỏ, với số vịng quay cao 100.000 vịng/ phút khả sử dụng động truyền động khí nén phù hợp Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động khí nén cho truyền động thẳng dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, thiết bị đóng gói, loại máy gia cơng gỗ, thiết bị làm lạnh, hệ thống phanh hãm oto Trong hệ thống đo kiểm tra: Dùng thiết bị đo kiểm tra chất lượng sản phẩm Hình 1.5 Máy hàn điểm Hình 1.6 Máy khoan ... cho sinh viên điều khiển hệ thống khí nén điều khiển PLC, tơi chọn đề tài ? ?Thiết kế, chế tạo mơ hình thực hành kỹ thuật thủy khí ứng dụng điều khiển PLC? ?? để hiểu điều khiển thủy khí PLC MỤC TIÊU... Mục tiêu đặt với đề tài ? ?Thiết kế, chế tạo mơ hình thực hành kỹ thuật thủy khí ứng dụng điều khiển PLC? ?? cần nắm vững, hiểu rõ cách thức điều khiển ngôn ngữ lập trình PLC Cùng với hiểu rõ phương... phương thức hoạt động hệ thống điều khiển thủy khí ứng dụng liên quan Từ xây dựng mơ hình thực hành điều khiển thủy khí, xây dựng chương trình điều khiển hoạt động mơ hình phục vụ cho trình giảng