Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, với sự nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Phạm Đức Long, đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã cơ bản hoàn thành và đạt được một số kết quả sau: Nghiên cứu và tìm hiểu được ứng dụng của PLC S7 1200 và một số cảm biến thông dụng như: các cảm biến phát hiện vật, relay đóng cắt, các khí cụ điện trong công nghiệp và 1 số phần mềm hữu ích để thiết kế khác. Thiết kế và mô phỏng được hệ thống máy hàn hoạt động, hiểu rõ hơn về hệ thống tự động hóa, máy biến áp, cấu tạo cơ khí chi tiết của các máy tự động hóa trong công nghiệp .
Trang 1ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
NGUYỄN HỮU HẢI
THIẾT KẾ MÁY HÀN THÉP TIẾP XÚC ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌCNGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
THÁI NGUYÊN, NĂM 2020
Trang 2ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
Đề tài:
THIẾT KẾ MÁY HÀN THÉP TIẾP XÚC ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU HẢI Lớp Tự động hóa k14A, hệ chính quy Giáo viên hướng dẫn: TS PHẠM ĐỨC LONG
Trang 3Thái Nguyên, năm 2020.
Trang 4em học tập trong suốt thời gian vừa qua.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốtnghiệp tốt nghiệp
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 02 năm 2020.
Sinh viên NGUYỄN HỮU HẢI
Trang 5LỜI CAM ĐOAN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em có tham khảo một số tài liệu liên quanđến hệ thống hàn chập, hệ thống điều khiển PLC, các khí cụ điện trang bị trong côngnghiệp và một số kết cấu cơ khí trang bị cho máy
Em xin cam đoan đề tài này là do chính em thực hiện, các số liệu thu thập vàkết quả phân tích trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kỳ đề tài nghiêncứu khoa học nào Những thông tin tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn cụ thểnguồn sử dụng
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 02 năm 2020.
Sinh viên NGUYỄN HỮU HẢI
Trang 6LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và tin học ứngdụng đã thúc đẩy sự phát triển của ngành tự động hóa lên một tầm cao mới Trong cácnhà máy, xí nghiệp yêu cầu về chất lượng của sản phẩm ngày càng cao, yêu cầu về sốlượng của sản phẩm ngày càng lớn hơn Tuy nhiên, yêu cầu về sức lao động của côngnhân cần phải giảm xuống tối thiểu Chính vì vậy mà việc áp dụng tự đông hóa vàocác nhà máy, xí nghiệp là một lợi thế nổi trội trong thời điểm hiện tại
Vấn đề này đã đòi hỏi con người , những nhà nghiên cứu không dừng lại ở đó,nhiều thiết bị, phần mềm ra đời chuyên phục vụ cho ngành công nghiệp, tính năng lợibiệt luôn được nâng cao Một trong những thiết bị phải kể đến đó là bộ điều khiểnPLC Với khả năng ứng dụng và nhiều lợi điểm nổi bậc, PLC ngày càng thâm nhập sâurộng trong nền sản xuất Nhận thức được tầm quan trọng đó, nên chúng ta cần nghiêncứu, tìm hiểu về PLC, nhằm góp phần vào công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
Xuất phát từ thực tế và nền tảng kiến thức đã được học tại nhà trường nên em
đã chọn “ Thiết kế máy hàn thép tiếp xúc điều khiển bằng PLC ” làm đề tài tốt
nghiệp của mình Quá trình thực hiện là điều kiện tốt nhất để học hỏi thêm về kinhnghiệm xây dựng một mô hình sản xuất và phương pháp lập trình điều khiển bằngPLC
Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trongquá trình thực hiện, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự đóng góp ýkiến quý báu của thầy cô, anh chị và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 02 năm 2020.
Sinh viên NGUYỄN HỮU HẢI
Trang 7MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
LỜI CAM ĐOAN 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
DANH MỤC HÌNH ẢNH 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THÉP 10
1.1.Giới thiệu và phân loại thép được sử dụng phổ biến trong xây dựng 10
1.1.1.Định nghĩa 10
1.1.2 Phân loại và sử dụng 10
1.1.3 Phạm vi ứng dụng 12
1.2 Nhu cầu hàn nối hiện nay 13
1.2.1 Nguyên nhân sinh ra các đoạn thép không theo quy chuẩn 13
1.2.2 Nhu cầu hàn nối 14
1.2.3 Thực trạng phương pháp nối thép hiện nay 14
1.3 Tổng quan về công nghệ hàn 15
1.3.1.Công nghệ hàn thép hiện nay 15
1.3.2.Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ hàn 15
1.3.3.Các phương pháp hàn kim loại 16
1.4.Phương pháp hàn điện tiếp xúc 17
1.4.1 Nguyên lý và yêu cầu kỹ thuật mối hàn 17
1.4.2 Các thông số quan trọng của hàn điện tiếp xúc 20
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 21
2.1 Giới thiệu về PLC 21
2.1.1 Khái niệm 21
2.1.2 Phân loại 21
2.2 Tìm hiểu về PLC S7-1200 22
2.2.1 Khái niệm 22
2.2.2 Phân loại 22
2.2.3 Các module mở rộng 23
2.2.4 Cấu trúc bên trong và tính năng nổi bật của SIMATIC S7-1200 23
Trang 82.3 Các phần mềm sử dụng 25
2.3.1 Phần mềm lập trình TIA Portal V13 và phần mềm mô phỏng PLCSIM 25
2.3.2 Solidworks 2018 28
2.3.3 Autocad 2007 29
2.4 Giới thiệu các khí cụ điện sử dụng trong máy hàn 29
2.4.1 Aptomat 29
2.4.2 Cầu chì 29
2.4.3 Bộ khởi động từ 30
2.4.4 Relay đóng cắt và sensor cảm biến 30
2.4.5 Xilanh và van điện từ 30
2.4.6 Nguồn tổ ong và máy nén khí 30
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY HÀN 32
3.1 Yêu cầu chung hệ thống 32
3.2 Sơ đồ khối hệ thống 32
3.3 Lưu đồ thuật toán 34
3.3.1 Chế độ auto 34
3.3.2 Chế độ bằng tay 36
3.4 Thiết kế cơ khí 38
3.4.1 Một số cơ cấu kẹp 38
3.4.2 Cơ cấu kẹp thép 39
3.4.3 Cơ cấu dịch chuyển thép 43
3.4.4 Cơ cấu cữ giữ thép đặt đúng vị trí 47
3.4.5 Cơ cấu dừng khi hai đầu thép tiếp xúc nhau 48
3.4.6 Cơ cấu kết nối điện máy hàn với chân đế kẹp 50
3.4.7 Cơ cấu khung cho máy hàn 51
3.5 Hệ thống điều khiển 52
3.5.1 Hệ thống điều khiển máy biến áp 52
3.5.2 Hệ thống điều khiển của PLC 54
3.6 Lập trình hệ thống điều khiển 56
3.6.1 Chương trình PLC hệ thống 56
3.6.2 Mô phỏng code chương trình hệ thống hoạt động 57
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY HÀN 63
Trang 94.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị hệ thống 63
4.1.1 Máy biến áp hàn 63
4.1.2 Aptomat 73
4.1.3 Cầu chì 74
4.1.4 Bộ khởi động từ 74
4.1.5 Cầu đấu và Relay đóng cắt 75
4.1.6 Bộ điều khiển PLC 77
4.1.7 Nguồn tổ ong 78
4.1.8 Sensor cảm biến 78
4.2.9 Xilanh và van điện từ 79
4.2.10 Máy nén khí 82
4.2 Thiết kế tủ điện 83
4.2.1 Bản vẽ tổng quát tủ điện Autocad 83
4.2.2 Bản thiết kế sắp xếp bố trí các khí cụ điện 83
4.2.3 Thiết kế mạch điều khiển, đi dây tổng thể cho tủ điện 85
KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 88
Trang 10DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Thép cuộn Pomina 10
Hình 1.2: Thép ống 11
Hình 1.3: Thép thanh 12
Hình 1.4: Thép hình U và H 12
Hình 1.5: Mối hàn thông thường 14
Hình 1.6: Thép nối bằng ống nối 14
Hình 1.7: Phương pháp hàn 15
Hình 2.1: PLC S7 -1200 21
Hình 2.2: Hoạt động của PLC 24
Hình 2.3: Giao diện phần mềm 25
Hình 2.4: Giao diện phần mềm 28
Hình 2.5: Giao diện phần mềm 29
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 32
Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán chế độ bằng tay 36
Hình 3.3: Hình ảnh minh họa 37
Hình 3.4: Cơ cấu kẹp chêm tự định tâm 38
Hình 3.5: Cơ cấu đồ gá kẹp bằng xilanh khí 38
Hình 3.6: Cơ cấu kẹp ê tô thủy lực 38
Hình 3.7: Cơ cấu tay quay con trượt 39
Hình 3.8: Cơ cấu kẹp thép 40
Hình 3.9: Mặt trước và mặt sau 40
Hình 3.10 : Bản vẽ chi tiết đế giữ thép 41
Hình 3.11: Đế đỡ dưới Hình 3.12: Đế cách nhiệt 41
Hình 3.13 : Bản vẽ chi tiết đế giữ thép và đế cách nhiệt 42
Hình 3.14 : Bản vẽ chi tiết ốc chốt và gá đỡ xilanh 42
Hình 3.15: Chi tiết gá kẹp xilanh 43
Hình 3.16: Thanh trượt vuông 43
Hình 3.17: Cơ cấu thanh trượt 44
Hình 3.18: Cơ cấu thanh trượt dưới 44
Hình 3.19 : Cơ cấu nối 45
Trang 11Hình 3.20: Các chi tiết trong cơ cấu nối 45
Hình 3.21: Ghép nối các chi tiết với nhau 46
Hình 3.22: Bản vẽ chi tiết số 3 46
Hình 3.23: Bản vẽcác chi tiết còn lại 47
Hình 3.24: Cơ cấu cữ giữ thép đặt đúng vị trí 47
Hình 3.25: Tay gá đỡ chi xilanh 48
Hình 3.26: Cơ cấu tạo lực lênLoadcell 49
Hình 3.27: Bản vẽ chi tiết ốc vít và đế gắn Loadcell 49
Hình 3.28: Nơi gắn CTHT 50
Hình 3.29: Cơ cấu tiếp điện cho chi tiết 51
Hình 3.30: Khung máy hàn 51
Hình 3.31: Bản vẽ chi tiết khung máy hàn 52
Hình 3.32: Sơ đồ mạch động lực 52
Hình 3.33: Sơ đồ mạch điều khiển 53
Hình 3.34: Sơ đồ khối tổng quát 54
Hình 3.35: Sơ đồ đấu nối PLC 55
Hình 3.36: Sơ đồ đấu nối chi tiết các thiết bị 55
Hình 3.37: Giao diện PLC Sim 58
Hình 4.1: Cuộn dây biến áp 64
Hình 4.2: Dây quấn 72
Hình 4.3: Aptomat LS MCCB ABS 202C 74
Hình 4.4: Cầu chì chọn 1 cái cho đèn báo pha10 A 74
Hình 4.5: Contactor Tesys E 3P 250A 75
Hình 4.6: Cầu đấu 75
Hình 4.7: Relay MY2N-GS 24VDC 76
Hình 4.8: Cấu tạo Relay 77
Hình 4.9: Plc 1200 AC/DC/Rly 77
Hình 4.10: Nguồn 24v 78
Hình 4.11: Cảm biến 78
Hình 4.12: Nút nhấn 79
Hình 4.13: Xi lanh khí nén 79
Hình 4.14: Van điện từ 81
Trang 12Hình 4.15: Máy nén khí 82
Hình 4.16: Bản vẽ tổng quát tủ điện 83
Hình 4.17: Bản vẽ kích thướctủ điện và sắp xếp khí cụ điện 83
Hình 4.18: Bản vẽ vỏ tủ điện 84
Hình 4.19: Mạch điều khiển của tủ điện 85
Hình 4.20: Bản vẽ tổng thể 86
Trang 13CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THÉP.
1.1 Giới thiệu và phân loại thép được sử dụng phổ biến trong xây dựng.
1.1.1 Định nghĩa.
Thép (Steel) là hợp kim có thanh phần chính là Sắt (Fe), Cacbon (0,02-2,14%trọng lượng) và một vài nguyên tố hóa học khác Dựa vào % thành phần các nguyên
tố, Thép sẽ có độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt khác nhau
Thép là vật liệu kim loại nên có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh, Ở nhiệt độ
500 độ C - 600 độ C, Thép trở lên dẻo, cường độ giảm Ở nhiệt độ -10 độ C tính dẻogiảm Ở nhiệt độ -45 độ C thép giòn, dễ nứt Khối lượng riêng của thép từ 7,8 đến 7,85g/cm3
Thép được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng, phục vụ cho các công trìnhnhà ở, văn phòng, nhà máy, xí nghiệp, cầu đường, thủy điện Loại vật liệu này có khảnăng chịu lực lớn, độ tin cậy cao và dễ dàng lắp đặt Trên thị trường có các loại thépxây dựng phổ biến như thép cuộn, thép ống, thép thanh và thép hình
1.1.2 Phân loại và sử dụng.
Thép cuộn
Thép dạng dây, cuộn tròn, bề mặt trơn nhẵn hoặc có gân với đường kính thôngthường là: Ø6mm, Ø8mm, Ø10mm, Ø12mm, Ø14mm Loại thép xây dựng này cótrọng lượng khoảng 200-459kg/cuộn, trường hợp đặc biệt thì nhà sản xuất có thể cungcấp trọng lượng 1/300kg/cuộn
Thép cuộn phải đảm bảo yêu cầu về giới hạn chảy, độ bền tức thời, độ dãn dài vàđược xác định bằng phương pháp thử kéo, thử uốn ở trạng thái nguội Thép cuộn dùng
để gia công kéo dây, xây dựng gia công, xây dựng nhà ở, cầu đường, hầm…
Hình 1.1: Thép cuộn Pomina
Trang 15 Thép ống xây dựng
Các công trình xây dựng sử dụng các loại thép ống như thép ống tròn, thép ốngvuông và thép ống chữ nhật, ngoài ra còn có thép ống hình oval Trong đó, thép ốngdùng cho công nghiệp rất đa dạng như thép ống hàn xoắn, thép ống mạ kẽm, thép ốnghàn cao tầng, thép ống hàn thẳng, thép ống đúc carbon… Ống thép có cấu trúc rỗng,thành mỏng, trọng lượng nhẹ với độ cứng vững, độ bền cao và có thể được sơn, xi, mạ
để tăng thêm độ bền
Thép ống được sử dụng cho các công trình xây dựng như nhà thép tiền chế, giàngiáo, giàn giáo chịu lực, hệ thống cọc siêu âm trong kết cấu nền móng, trụ viễn thông,đèn chiếu sáng đô thị, trong các nhà máy cơ khí
Hình 1.2 : Thép ống
Thép thanh
Thép thanh hay còn gọi là thép cây, được sử dụng cho các công trình xây dựngcông nghiệp và dân dụng đòi hỏi về độ dẻo dai, chịu uốn và độ dãn dài cao Loại thépxây dựng này có 2 loại gồm thép thanh tròn trơn và thép thanh vằn
Thép thanh vằn còn gọi là thép cốt bê tông, mặt ngoài có gân với các đường kínhphổ biến Ø6, Ø10, Ø12, Ø14, Ø16, Ø18, Ø14, Ø22, Ø25, Ø28, Ø32 Thép thanh tròntrơn có bề ngoài nhẵn trơn, chiều dài thông thường là 12m/cây với đường kính thôngdụng: Ø14, Ø16, Ø18, Ø14, Ø22, Ø25
Trang 16Hình 1.3: Thép thanh
Thép hình
Loại thép xây dựng này đang được ứng dụng phổ biến tại Việt Nam với cácdạng cơ bản như thép hình chữ U, I, V, L, H, C, Z Thép hình dùng cho xây dựng nhàthép tiền chế, dầm cầu trục, bàn cân, thùng xe, các công trình xây dựng, chế tạo máy,
cơ khí, đóng tàu, làm khung cho nhà xưởng…
Hình 1.4: Thép hình U và H
1.1.3 Phạm vi ứng dụng.
Trong cuộc sống ngày nay, chúng ta có thể bắt gặp thép hình trong các kết cấuxây dựng, kết cấu kỹ thuật, đòn cân, xây dựng cầu đường,nghành công nghiệp đóngtàu, tháp truyền thanh nâng vận chuyển máy móc, khung container…Ngoài ra chúng tacòn có thể thấy thép hình ở các kho chứa hàng hóa, cầu tháp truyền nâng và vậnchuyển máy móc ,lò hơi công nghiệp, xây dựng nhà xưởng kết cấu, nhà tiền chế, làmcọc cho nền móng nhà xưởng,…
Trang 17Thích hợp cho các công trình lớn, đòi hỏi độ bền cao như:
Nhà máy, xí nghiệp,nhà công nghiệp, nhà xưởng, : Khi nhà cao, cần trục nặnghay là hỗn hợp dàn, dầm thép và cột bê tông vì thế mà khu nhà công nghiệp làm toàn
bộ bằng thép
Khung nhà nhiều tầng: khung nhà nhiều tầng trên 15 tầng nên dùng kết cấu théphơn là bê tông lõi thép vì kết cấu thép tạo sự vững chắc hơn là đổ cột bê tông lõi thép.Nhà nhịp lớn: Những nhà nhịp lớn như nhà triển lãm, nhà thi đấu thể thao,…đều
là những nhà do yêu cầu đều phải sử dụng nhà nhịp lớn 30 đến 40 m.Hay với nhữngnhà nhịp trên 100m thì sử dụng kết cấu thép là biện pháp được áp dụng duy nhất.Kết cấu tháp cao, cột điện, ăng ten: Kết cấu tháp khoan dầu, cột ăng ten vô tuyếnhay các loại cột điện đều sử dụng kết cấu thép
Cầu đường bộ, đường sắt: Với các cầu bộ, đường sắt không chỉ thi công nhanh
mà còn tạo sự vững chắc với nhịp lớn, nhịp vừa các cầu treo bằng thép có thể vượtnhịp trên 1 km
Kết cấu bản:Với các nhà máy hóa chất, nhà máy hóa dầu hay các bể chứa dầu khíđều làm bằng kết cấu thép
Như vậy kết cấu thép có nhiều ưu điểm vượt trội và được ứng dụng nhiều trongcác công trình dân dụng, kết cấu thép đã tạo nên các công trình vững chắc cho tươnglai
1.2 Nhu cầu hàn nối hiện nay.
1.2.1 Nguyên nhân sinh ra các đoạn thép không theo quy chuẩn.
Do thao tác sai trong quá trình cắt ghép
Trong quá trình thi công của những người thợ công trình, các thanh thép đượccắt theo những bản vẽ có sẵn, nhưng cũng không tránh được sai sót trong quá trình thicông, dẫn đến có sự sai lệch về độ ngắn hơn hoặc dài hơn của những đoạn thanh thép.Chính vì vậy dẫn đến lãng phí và dư thừa thép
Do kết cấu yêu cầu của từng chi tiết công trình bản vẽ
Khi thi công thực tế, các kết cấu của công trình khác nhau đòi hỏi độ dài củacác thanh thép cũng khác nhau Có một số loại thanh thép gai được sản xuất có độdài theo quy định sẵn Chính vì thế, khi thi công sẽ không tránh khỏi trường hợp dưthừa khiến ta phải cắt thanh thép cho phù hợp với cơ cấu nên cũng gây ra dư thừathép
Trang 181.2.2 Nhu cầu hàn nối.
Trong thi công xây dựng, cốt thép đóng vai trò quan trọng trong việc quyết địnhđến khả năng chịu lực của một cấu kiện kết cấu Do có những yêu cầu bắt buộc liênquan đến việc sản xuất, vận chuyển và lắp đặt nên các thanh thép dùng để làm cốt bêtông luôn có chiều dài nhất định
Trên thực tế, chiều dài của các thanh thép luôn ngắn hơn chiều dài của kết cấucông trình, vì vậy khi thi công xây dựng, người ta phải thực hiện việc nối thép để cóđược kết cấu thép với độ cao mong muốn
Chính vì vậy nên nhu cầu hàn nối tăng cao và rất cần thiết
1.2.3 Thực trạng phương pháp nối thép hiện nay.
Cách làm phổ biến hiện nay là đập cong một đầu mỗi đoạn thép rồi dùng que hànhàn nối chúng lại với nhau
Hình 1.5: Mối hàn thông thường
Để hàn theo phương pháp ngày người thợ đầu tiên cần phải uốn cong hai đầuthanh thép sao cho nó nghiêng về 1 phía đều nhau Sau đó mới tiếp tục công đoạn hàn.Phương pháp này tốn rất nhiều thời gian và công sức ở công trạm uốn cong hai đầuthanh thép
Chính vì vậy công nghệ hàn tiếp xúc giúp người thợ trong quá trình thi công dễdàng và thuận tiện hơn
Ngoài ra người ta còn dùng ống nối
Hình 1.6 Thép nối bằng ống nối.
Tốn thêm chip phí nhân công làm
Tốn thêm ống nối và cần thêm máy để tiện cắt gọt thép
Mối hàn
Trang 191.3 Tổng quan về công nghệ hàn.
1.3.1 Công nghệ hàn thép hiện nay.
Hàn là quá trình công nghệ sản xuất các kết cấu không tháo được từ kim loại,hợp kim và các vật liệu khác Bằng sự hàn nóng, con người có thể liên kết được hầuhết các kim loại và hợp kim với chiều dày bất kỳ, có thể hàn các kim loại và hợp kimkhông đồng nhất
Nguyên lý của hàn là khi hàn nóng chảy kim loại, ở chỗ hàn đạt tới trạng tháilỏng Sự nóng chảy cục bộ của kim loại cơ bản được thực hiện tại các mép của phần tửghép Có thể hàn bằng cách làm chảy kim loại cơ bản hoặc làm chảy kim loại và vậtliệu bổ sung Kim loại cơ bản hoặc kim loại cơ bản và kim loại bổ sung nóng chảy tựrót vào bể hàn và tẩm ướt bề mặt rắn của các phần tử ghép Khi tắt nguồn đốt nóng,kim loại lỏng nguội và đông đặc, kết tinh Sau khi bể hàn kết tinh sẽ tạo thành mối hànnguyên khối với cấu trúc liên kết hai chi tiết làm một
Nhược điểm:
Trong khi hàn xảy ra quá trình oxi hoá một số nguyên tố, sự hấp thụ và hòa tancác chất khí của bể kim loại cũng như những thay đổi của vùng nhiệt ảnh hưởng nhiệtdẫn đến kết quả là thành phần và cấu trúc của mối hàn khác với kim loại Các biến
Trang 20dạng của liên kết gây ra bởi ứng suất dư có thể làm sai lệch kích thước và hình dángcủa mối hàn và ảnh hưởng tới độ bền của mối ghép.
1.3.3 Các phương pháp hàn kim loại.
Phân loại theo trạng thái hàn
Dựa vào trạng thái của mối hàn khi tiến hành nung nóng người ta chia cácphương pháp hàn thành 3 nhóm hà nóng chảy và hàn áp lực và hàn nhiệt
Phân loại theo năng lượng sử dụng.
Theo năng lượng sử dụng người ta phân hàn kim loại thành hàn điện, hàn hóahoạc và hàn cơ học
Trang 21 Phân loại theo mức độ tự động hóa.
có nhiệt độ rất cao trong buồng chân không
1.4 Phương pháp hàn điện tiếp xúc.
1.4.1 Nguyên lý và yêu cầu kỹ thuật mối hàn.
Phương pháp hàn điện tiếp xúc là một trong những phương pháp hàn tiên tiếnkhông cần dùng que hàn hoặc chất trợ dung mà vẫn đảm bảo được mối hàn tốt.Phương pháp hàn này đã được cơ khí hóa và tự động hóa Máy hàn tiếp xúc có thể đặttrực tiếp trong dây truyề sản xuất Vì thế trong sản xuất hàng loạt và sản xuất hàngkhối, hàn tiếp xúc được dùng rất nhiều
Nhiệt sinh ra khi cho dòng điện hàn đi qua điện trở tại bề mặt tiếp xúc của hai chitiết cần nối nung nóng chỗ hàn đến khi nó trở nên dẻo và sau đó ngắt dòng điện và épmột lực vừa phải để tạo đưcọ mối hàn kết nối hai chi tiết với nhau
Dòng điện xoay chiều là dòng điện được sử dụng trong phương pháp hàn này vớiđiện áp và cường độ dòng hàn chỉnh theo độ dày của sản phẩm cần hàn
Phương pháp hàn điện tiếp xúc dựa trên nguyên lý : nhiệt sinh ra khi cho dòngđiện hàn đi qua điện trở tại bề mặt tiếp xúc của hai chi tiết hàn (nguồn nhiệt Jun-lenx)nung nóng chỗ hàn đến trạng thái dẻo, sau đó ngắt dòng điện và ép một lực thích hợp
để tạo mối hàn nối hai chi tiết cần hàn lại với nhau Dòng điện dùng trong hàn tiếp xúc
là dòng điện xoay chiều, điện áp và cường độ dòng hàn sẽ điều chỉnh theo chiều dàyvật hàn
Đặc điểm của hàn điện tiếp xúc là thời gian đốt nóng chỗ hàn rất nhanh – vàitrăm phần trăm giây nhờ dòng điện có cường độ rất lớn
Hàn điện tiếp xúc có năng suất rất cao, được dùng nhiều trong các ngành chế tạoôtô, máy kéo, máy bay, chế tạo dụng cụ đo, dụng cụ cắt, hàn đường ray, toa xe, trongsản xuất hàn tiêu dùng (máy lạnh, xe đạp)… Gần đây phương pháp hàn điện tiếp xúccòn được dùng nhiều trong xây dựng
Hàn điện tiếp xúc chia ra làm ba phương pháp hàn chủ yếu, đó là: hàn đối đầu(hàn giáp mối), hàn đường và hàn điểm
Hàn đối đầu (hàn giáp mối)
Trang 22Phương pháp hàn chảy: Thường dùng cho các mặt chi tiết hàn không bằng phẳng,được áp lại gần nhau, lúc đó trên bề mặt tiếp xúc chỉ có các phần nhấp nhô bề mặt tiếpxúc, bởi vậy, khi có dòng điện chạy qua, ở đó sẽ có mật độ điện trở lớn mà diện tíchtiếp xúc nhỏ cho nên chỗ hàn lập tức bị đốt nóng chảy Kim loại nóng chảy sẽ loang ra,tạo nên các điểm tiếp xúc nhỏ khác (do ảnh hưởng của lực ép ở đầu tác động) và đểdòng điện lại chạy qua, kim loại nóng chảy và chảy tan ra xung quanh Cứ như thếdiện tích nóng chảy sẽ lớn dần và chỉ trong thời gian ngắn trên khắp các bề mặt tiếpxúc mối hàn sẽ có một lớp mỏng kim loại lỏng bao phủ, cuối cùng dùng một lực ép lớn
ép lại Kim loại chảy, xỉ bẩn được đẩy ra ngoài và chi tiết hàn được gắn chặt lại
Cường độ dòng điện dùng cho phương pháp hàn này khá nhỏ nên giá thành sẽ rẻhơn so với hàn điện trở Quá trình hàn cũng được tiến hành nhanh hơn hàn điện trở, cóthể bỏ qua bước là sạch mặt hàn mà vẫn cho chất lượng mối hàn đạt tiêu chuẩn Bêncạnh đó, phương pháp hàn này cũng cho phép hàn với những loại thép đặc biệt trongkhi hàn điện trở không thể
Phương pháp hàn chảy liên tục thường sử dụng để hàn các thanh ray, các dụng
cụ, ống mỏng, đồ dập bằng thép và một số loại vật liệu khác Ví dụ khi hàn thép vớiđồng…trong trường hợp công suất của máy không đủ để tiến hành hàn chảy liên tụcthì có thể chuyển sang hàn chảy gián đọan Phương pháp này được thực hiện bằngcách lần lượt đưa vật hàn tiếp xúc với nhau, sau đó tách chúng rời nhau khoảng nhỏ rồilại áp lại gần, mỗi lần làm như vậy sẽ hình thành hồ quang) Cứ như vậy vài lần chođến khi đạt tới độ nóng chảy cần thiết, hãy ép nhanh những chi tiết đó lại với nhau,phần kim loại chảy sẽ bị đẩy ra ngoài và tạo ra ba via
Hàn điểm
Hàn điểm là một dạng hàn phổ biến nhất của hàn điện tiếp xúc, trong đó các chitiết hàn được ép chồng lên nhau và được hàn không phải trên toàn bề mặt tiếp xúc màtrên từng điểm riêng biệt Các chi tiết hàn được ép lại với nhau bằng hai điện cực,nung nóng chỗ tiếp xúc của các chi tiết hàn đạt tới mức làm chảy một lớp mỏng trên
bề mặt điểm tiếp xúc, còn khu vực gần đó thì nằm trong trạng thái dẻo, sau đó ngắtđiện và ép hai điện lại, mối hàn hình thành
Khi hàn công suất phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn và kim loại hàn Muốnhàn cho tốt cần có một lực ép thích đáng Lực ép phụ thuộc vào chiều dày của vật hàn
và thành phần hóa học của kim loại
Vật liệu dùng làm điện cực phải có tính dẫn điện và tính dẫn nhiệt cao, thường làđồng điện phân cán nguội, đồng đen có pha coban và catmi hợp kim có chất chủ yếu làvonfram
Trang 23 Hàn đường
Hàn đường hay hàn lăn dùng để hàn các loại vật liệu tấm với chiều dày tổng cộngdưới 4mm Phương pháp hàn này khác với hàn điểm ở chỗ người ta thay các điện cựcthanh bằng các điện cực con lăn Khi con lăn quay, vật hàn nằm giữa hai con lăn, nhờthế mối hàn là một đường rất kín không cho các chất lỏng và chất khí lọt qua được.Công suất khi hàn đường tùy thuộc vào kim loại, chiều dày của nó và tốc độ hàn.Lực ép không cần vượt quá 3000 – 5000N vì lực ép lớn sẽ làm cho con lăn nhanhmòn Vật liệu của con lăn hàn đường như điện cực thanh trong hàn điểm
Hàn đường được dùng để hàn các điểm, ống, bình chứa và chi tiết khác cần cómối ghép kín, được làm bằng thép hoặc hợp kim màu
Yêu cầu kỹ thuật mối hàn.
Các kỹ thuật hàn điện tiếp xúc giáp mối với máy hàn điện hiện nay được sử dụngrộng rãi trong các ngành chế tạo máy, giao thông, công nghiệp tiêu dùng…Do chấtlượng mối hàn cao, tiết kiệm nguyên vật liệu và năng lượng
Để đạt được chất lượng mối hàn tốt, quá trình công nghệ hàn phải đạt được cácyêu cầu sau:
Hàn chảy gián đoạn và hàn chảy liên tục
Làm sạch bề mặt tiếp xúc không bị oxy hóa
Chi tiết hàn khi gá lắp, kẹp chặt phải đồng tâm
Nung nóng đều bề mặt tiếp xúc của 2 chi tiết hàn
Công nghệ hàn phải đảm bảo ứng suất xuất hiện trong mối hàn không lớn hơn trị sốcho phép.Hệ số độ bền của mối hàn điện, hàn hơi do cơ quan thiết kế quy định nhưngkhông được lớn hơn trị số trong bảng sau
Bảng 1 Thông số hàn Công nghệ và phương pháp hàn Hệ số độ bền mối hàn
Hàn bằng tay
Mối hàn giáp mép một phía không có miếng lót
Mối hàn giáp mép một phía có miếng lót
Mối hàn giáp mép hai phía
Hàn tự động
Mối hàn giáp mép một phía không có miếng lót
Mối hàn giáp mép hai phía
0.700.900.950.801.00
Trang 241.4.2 Các thông số quan trọng của hàn điện tiếp xúc.
Cường độ dòng điện hàn và thời gian hàn
Cường độ dòng điện : lượng nhiệt sinh ra trong mối hàn phụ thuộc vào cường độ dòngđiện, khi cường độ dòng điện quá thấp thì điện cực sẽ truyền hết nhiệt vào bề mặtkhông tạo ra vũng kim loại hàn
Thời gian hàn : kích cỡ mối hàn tăng chậm hơn khi tăng thời gian hàn, khi thời gianhàn quá lâu sẽ xuất hiện vũng lõm trên tấm phôi
Điện cực và lực ép điện cực :
Vai trò của điện cực : Dẫn điện đảm bảo mạch điện kín giữa thiết bị hàn, các điện cực
và kim loại được hàn Truyền dẫn áp lực cần thiết tới kim loại được hàn, làm nguộinhanh mối hàn bằng cách truyền nhiệt nhanh
Lực ép quá cao : Làm cho bề mặt mối hàn lõm xuống nhiều giảm cơ tính của mối hàn
Khoảng thời gian ép và giữ lực tác dụng
Thời gian ép : Không ảnh hưởng đến đặc tính công nghệ mối hàn, tuy nhiên lực ép củađiện cực phải đạt đến một giá trị cho phép trước khi dòng điện chạy qua chỗ hàn.Thời gian giữ lực : Phải đủ lâu để cho kim loại lỏng đông đặc lại , mối hàn phải đạt đủ
cơ chế chịu tải
Kết luận chương : Trong chương 1 em đã đi tìm hiểu tổng quan về thép, phân loại thép và nhu cầu cần thiết hàn thép trong cuộc sống Cùng với đó
là giới thiệu về phương pháp hàn điện tiếp xúc.
Trang 25CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG
TRONG HỆ THỐNG.
2.1 Giới thiệu về PLC.
2.1.1 Khái niệm.
PLC viết tắc là Programmable Logic Controller: Là thiết bị điều khiển lập trình
được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông quamột ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các
sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vàoPLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm
Hình 2.1: PLC S7 -1200.
2.1.2 Phân loại
Phân loại theo hãng sản xuất:
- Trên thế giới hiện tại có rất nhiều các hãng sản xuất PLC nổi tiếng và phổ biến: Idec
- Mitsubishi, Siemen, Omron, Fuji…
Phân loại theo Version:
- PLC Siemen có các dòng: S7-200, S7-300, S7-400,…
- PLC Mitsubishi có các dòng: Alpha, FX, FX0N, FX1N, FX2N, FX3U,
FX3G, FX3S, FX3UC,…
Phân loại theo số lượng các đầu vào/ra:
- Micro PLC là loại PLC có ít hơn 32 kênh vào/ra
- PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra
- PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra
Trang 26- PLC có đến trên 1024 kênh vào/ra.
Bảng 2: Đặc trưng các loại CPU của PLC Siemens S7-1200:
Trang 27S7-1200 có các loại module mở rộng sau:
- Communication module (CM): Module truyền thông
- Signal board (SB): Bảng tín hiệu
- Signal Module (SM): Module tín hiệu
1 Communication module (CM)3 Signal board (SB)
2 CPU 4 Signal Module (SM)
Bảng 3: Các đặc tính của module mở rộng như sau:
Module Ngõ vào Ngõ ra Ngõ vào/ra
AnalogBoard tín hiệu
2.2.4 Cấu trúc bên trong và tính năng nổi bật của SIMATIC S7-1200.
Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản:
Bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất/nhập
-Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịchcác tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưutrong bộ nhớ của PLC Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các
Trang 28thiết bị xuất.
-Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cầnthiết cho bộ xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạtđộng
-Bộ nhớ là nơi lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiểndưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý
-Các thành phần nhập và xuất (input / output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từcác thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển Tín hiệu nhập cóthể từ các công tắc, các bộ cảm biến… Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộkhởi động động cơ…
-Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trìnhhay bằng máy vi tính
Hình 2.2: Hoạt động của PLC
Các tính năng nổi bật.
Cổng truyền thông Profinet ( Ethernet) được tích hợp sẵn:
- Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC
- Dùng để kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở Đầu nốiRJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo
- Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s
- Hỗ trợ 16 kết nối ethernet, TCP/IP, ISO on TCP và protocol
- Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình
- Bộ đếm tốc độ cao dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộđếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz
Trang 29- Ngõ ra PTO 100kHz để điều chỉnh tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ láiservo Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve hay điềukhiển nhiệt độ.
Hình 2.3: Giao diện phần mềm
* Simatic manager, micro win:
- Ưu điểm: Dễ dàng cài đặt ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu có thể lập trìnhtrên các dòng CPU S7-300, S7-200
- Nhược điểm: Là các phần mềm cũ có thể nói là lạc hậu vì chỉ có thể lập trìnhcho các CPU như S7-200, S7-300
* Tia portal V13:
- Ưu điểm: Có thể lập trình cho tất cả các loại CPU S7-1200,S7-400,S7-300 và
hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC Simatic Step 7 V13 cũng hỗ trợ tính năngchuyển đổi chương trình PLC,HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIAPortal
Trang 30Phần mềm mới Simatic WinCC V13,cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng đểcấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại,màn hình mới Comfort, cũng như đểgiám sát điều khiển hệ thống máy tính.
- Nhược điểm: Là phần mềm mới, tính ngôn ngữ lập trình có sự thay đổi so vớicác phần mềm trước, được mở rộng thêm 1 số câu lệnh mới
Các tính năng của phần mềm TIA PORTAL V13.
Là phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tựđộng hóa và truyền động điện
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho
cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự độnghóa.Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp cácthiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa toàn diện (TIA) của Siemens.Ví dụnhư phầm mềm mới Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic,Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính
Cài đặt phần mềm TIA PORTAL V13.
- Phần mềm TIA PORTAL V13 có thể cài đặt được trên cả Win 7, 8, 10, 32/64bit
- Đầu tiên là bạn cài phần mềm Step 7 Pro V13
- Tiếp theo cài đặt phần mềm Step 7 Pro V13 SP1
- Tiếp đến cài đặt phần mềm Wincc Pro V13 SP1
- Sau đó Update Step 7 V13 SP1/Wincc V13 SP1
- Tiếp theo cài phần mềm mô phỏng PLCSIM TIA V13 SP1
- Và tiếp tục Update PLCSIM V13 SP1
- Tiếp đó là cài Wincc V13 Pro runtime
- Tiếp là cài Wincc V13 Pro Runtime SP1
- Cuối cùng là Update Wincc Runtime Profeeinal V13 SP1
Trang 31Tiếp điểm thường đóng.
L
A
D
Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi giá
trị của bit có địa chỉ n là 0Toán hạng n: I, Q, M, L, D
Lệnh OUT
L
Giátrịcủabitcóđịachỉlànsẽbằng1khiđầuvàocủalệnhnàybằng1vàngượclại
Trang 32Toán hạng n: Q, M, L, D
* Kết luận: Em sử dụng phần mềm TIA PORTAL V13 vì nó thông dụng, dễ
dàng thao tác và tích hợp đầy đủ các chức năng đã đáp ứng trong công nghiệp
2.3.2 Solidworks 2018.
Hiện nay Solidworks được sử dụng khá phổ biến trên thế giới Ở Việt Nam phầnmềm này được sử dụng rất nhiều không chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó còn được mởrộng ra các lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng,
Hình 2.4: Giao diện phần mềm
Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng những tính năng tuyệt vời nhất
về thiết kế các chi tiết các khối 3D, lắp ráp các chi tiết đó để hình thành nên nhưng bộ
Trang 33phận của máy móc, xuất bản vẽ 2D các chi tiết đó là những tính năng rất phổ biến củaphần mềm Solidworks, ngoài ra còn có những tính năng khác nữa như: Phân tích độnghọc ( motion), phân tích động lực học (simulation) Bên cạnh đó phần mềm cong tíchhợp modul Solidcam để phục vụ cho việc gia công trên CNC nhờ có phay Solidcam vàtiện Solidcam hơn nữa bạn cũng có thể gia công nhiều trục trên Solidcam, modul3Dquickmold phục vụ cho việc thiết kế khuôn.
2.3.3 Autocad 2007.
Autocad là một trong những phần mềm thiết kế, hầu hết các công ty hiện nay đều
sử dụng phần mềm này cho công việc của mình cùng kết hợp với một số phần mềmkhác Autocad có khả năng thích ứng với công việc cao, được sử dụng trong nhiều lĩnhvực: Cơ khí, điện, xây dựng, ô tô, môi trường… Đặc điểm nổi bậc của Autocad là xâydựng các bản vẽ 2D, có khả năng xây dựng bản vẽ 3D nhưng so với các phần mềmthiết kế chuyên dụng thì không được hỗ trợ nhiều
2.4.2 Cầu chì.
Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làm đứt mạchđiện Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dâygây cháy, nổ
2.4.3 Bộ khởi động từ
Trang 34Khởi động từ (KĐT) là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng–ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải Khởi động từ có một Contactor (CTT) gọi là khởiđộng từ đơn thường để đóng- ngắt động cơ điện Khởi động từ có hai contactor gọi làkhởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảochiều Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì.
Khởi động từ được cấu tạo từ 02 khí cụ điện: Công tắc tơ xoay chiều và rơlenhiệt nên kết cấu khởi động từ rất đa dạng và phong phú
2.4.4 Relay đóng cắt và sensor cảm biến.
Relay đóng cắt là cầu nối giữa tín hiệu trung tâm điều khiển và các thiết bị đóngcắt mạch lực Cụ thể ở đây là giữa PLC và xilanh
Cảm biến – sensor được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đạilượng vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đođược (như: dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng…) Nó là thành phần quan trọngnhất trong một thiết bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động, có thể nói rằng nguyên
lý hoạt động của một cảm biến, trong nhiều trường hợp thực tế cũng chính là nguyên
lý của phép đo hay của phương pháp điều khiển tự động
2.4.5. Xilanh và van điện từ.
Van điện từ tên tiếng anh là Solenoid Valve là tên gọi chung, sở dĩ được gọi làvan điện từ là do chúng có cùng một đặc điểm là dùng cuộn từ để kích hoạt, chúngđược phân ra làm nhiều loại khác nhau và có đặc điểm và tính năng hoạt cũng khácnhau như van điện từ 2/2, 3/2, 4/3,5/2, 5/3
Loại dùng để đóng mở nước, khí, dầu, gas được gọi là van điện từ nước (van2/2), loại dùng khí để điều khiển xi lanh khí nén được gọi là van điện từ khí nén (van3/2, 4/3, 5/2, 5/3) hay van khí nén hoặc van hơi
Xi lanh khí nén hay còn gọi là thiết bị truyền động, xi lanh hơi, ben hơi, là mộttrong những thiết bị không thể thiếu để tạo nên những cánh tay robot trong các nhàmáy sản xuất và láp ráp có thể làm việc tốt ở những môi trường khắc nghiệt, độc hại
mà con người không thể tiếp xúc trực tiếp được
2.4.6 Nguồn tổ ong và máy nén khí.
- Cung cấp nguồn cho hệ thống điều khiển PLC
- Cung cấp năng lượng khí nén cho xilanh hoạt động.
Trang 35 Kết luận chương : Trong chương 2 em đã đi tìm hiểu rõ về PLC, cụ thể là PLC S7 - 1200 Ngoài ra còn có các phần mềm chuyên dụng liên quan như : Solidwork, Auto Cad, PLC Sim để phục vụ cho mô phỏng hệ thống và cùng với đó là các khí cụ điện có trong hệ thống.
Trang 36CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY HÀN 3.1 Yêu cầu chung hệ thống.
Các yêu cầu kỹ thuật mà máy dự kiến đạt được :
Máy hàn hoạt động tốt, hàn được các loại thép có đường kính từ Ø6 đến Ø 32
Hệ thống điện hoạt động ổn định
Hệ thống các cơ cấu cơ khí xi lanh khí nén, cảm biến (sensor), PLC, relay, aptomat, loadcell, CTHT,cầu chì vận hành tốt
Hàn được cái loại thép có độ dài ngắn khác nhau , không yêu cầu cố định
Tốc độ hàn tổng thể của hệ thống dự kiến là 2 lần trên 1 phút
HoặcCông tắc hành trìnhNguồn 24V/DC
Trang 37 Nguyên lý hoạt động của sơ đồ khối :
Hệ thống máy hoạt động được nhờ nguồn cung cấp là điện lưới 220VAC cùngvới nguồn nuôi PLC là 24VDC (nguồn tổ ong) Khi cấp nguồn, hệ thống các thiết bịđiện được đảm bảo khỏi chập cháy và quá dòng bởi khối bảo vệ (Rơle nhiệt, aptomat,cầu chì) Khi đó nguồn nuôi sẽ được cung cấp cho các thiết bị bao gồm ( máy biến áp,PLC S7-1200, Relay, các sensor, Loadcell và các xilanh khí nén.)
Đầu ra của máy biến áp cuộn sơ cấp gồm 2 đường dây dẫn nối vào đế giữ bênxilanh A và đế giữ xilanh B Khi sensor 1, sensor 2 và CTHT ( hoặc cảm biếnLoadcell) có tín hiệu thì sẽ thu nhận tín hiệu này và gửi lên bộ điều khiển PLC Lúcnày bộ điều khiển PLC có nhiệm vụ xử lý tín hiệu đầu vào nhận được và đưa tín hiệuđầu ra điều khiển các relay đóng cắt (ON/OF) các xilanh theo trình tự đã lập trình sẵn.Các cơ cấu kẹp giữ được thiết kế cơ khí gắn với nhau được hoạt động theo sự điềukhiển của PLC thông qua các relay đóng cắt Hệ thống hoạt động theo một vòng lặptuần hoàn
Trang 383.3 Lưu đồ thuật toán.
3.3.1 Chế độ auto.
Đ
Set Xilanh C Đ
Reset Xilanh A lùi về
Reset Xilanh B lùi về
Reset Xilanh C lùi về
Trang 39 Nguyên lý hoạt động của lưu đồ thuật toán.
Khi chúng ta nhất nút Start, hệ thống bắt đầu hoạt động Nguồn điện được cungcấp cho hệ thống máy hàn hoạt động Lúc này hệ thống set xilanh cữ 1 và xilanh cữ 2
ở trạng thái ON đẩy ra Cảm biến sensor 1 và sensor 2 nếu cùng phát hiện ra vật(thanh thép) thì sẽ gửi tín hiệu lên trung tâm điều khiển bộ PLC Lúc này PLC sẽ thunhận tín hiệu và đưa ra tín hiệu ngõ ra điều khiển relay bật tắt điều khiển các xi lanhtheo chương trình cài đặt sẵn Nếu chỉ có 1 trong 2 cảm biến sensor có tín hiệu thì lúcnày bộ điều khiển PLC sẽ không xuất tín hiệu ngõ ra, hệ thống ở trạng thái chờ
Khi đủ tín hiệu đầu vào , PLC điểu khiển bật relay điều khiển set xilanh A đẩy,tiếp theo điều khiển set xilanh B đẩy Khi set 2 xilanh A và B đẩy giữ chặt thanh thépthì lúc này 2 xilanh cữ 1 và 2 reset tắt thụt về Tiếp đến sau khoảng 10s xilanh C đẩygặp cảm biến Loadcell đo lực đẩy đến một giá trị nào đó thì xi lanh C dừng Nếuxilanh c đẩy gặp Loadcell mà lực tác dụng chưa đạt ngưỡng quy định thì xilanh vẫntiếp tục đẩy Tương tự như khi ta dùng công tắc hành trình (CTHT), khi xilanh C đẩyvào chạm CTHT thì lập tức CTHT gửi tín hiệu về PLC điều khiển relay tắt xilanh Cdừng tại chỗ Khi xilanh C dừng thì lập tức xilanh A và B thụt về, sau khoảng 10sXilanh C cũng lùi về lặp lại chu trình ban đầu khi chưa có thép bỏ vào Sở dĩ 10 s sau
xi lanh C mới về là vì : Nếu cả 3 xilanh A,B,C đều về 1 lúc thì lúc này xilanh A và Bđang kẹp sắt nếu C về nó sẽ kéo sắt ra theo gây ra tình trạng không mong muốn
Trang 40Nút nhấn Start
Nút nhấn A1
Nút nhấn Stop
Nút nhấn F
Nút nhấn A2
Nút nhấn B1
Nút nhấn B2
Nút nhấn C2
Nút nhấn C2
Set xilanh
cữ 1&2
Reset xilanh
cữ 1&2
Set xilanh A
Reset xilanh A
Set xilanh B
Reset xilanh B
Set xilanh C
Reset xilanh C
Kết thúc