Trong thời đại ngày nay, việc tự động hoá trong quá trình sản xuất và ứng dụng mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh giá sự phát triển công nghiệp của thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng. Sự tự động hoá trong sản xuất làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sản phẩm và tiếp cận thâu tóm thị trường. Những chỉ số đó là những mục tiêu mà các doanh nghiệp luôn muốn hướng đến và cải thiện. Vì tầm quan trọng quá to lớn như vậy nên là sinh viên chuyên ngành tự động hoá, chúng tôi càng phải trau dồi kiến thức cho mình để có nền tảng phát huy tính sáng tạo sau này phát triển đất nứơc. Chính vì thế mà sau khi tìm hiểu kĩ và cuối cùng, chúng tôi quyết định chọn đề tài : “ HỆ THỐNG BƠM NUỚC VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG”. Với mô hình này sẽ cho chúng ta hình dung một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực tự động hóa qua đó cũng tư duy cho chúng ta về một hệ thống lớn, một băng chuyền được điều khiển logic thông minh là như thế nào. Chúng tôi là sinh viên của trường Đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, là chủ nhân tương lai của đất nước, chúng tôi sẽ cố gắng học hỏi, nâng cao tính sáng tạo và tư duy để không phụ lòng mong mỏi của thầy cô, của đất nước. Chúng em cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến: Thầy Trần Văn Trinh đã hết sức giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm thực hiện tốt đề tài. Thầy trưởng khoa, các giáo viên bộ môn cũng đã giúp đỡ nhóm chúng em thực hiện đề tài này. Tuy nhiên, trong khi thực hiện đề tài vẫn không tránh khỏi thiếu sót vì những nguyên nhân khách quan nên mong quý thầy cô bỏ qua và đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG I LÝ THUYẾT CÁC THÀNH PHẦN LIÊN QUAN 1 Động cơ DC: Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM. Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống .
Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh CHƯƠNG I LÝ THUYẾT CÁC THÀNH PHẦN LIÊN QUAN 1/ Động DC: Động DC động điện hoạt động với dòng điện chiều Động điện chiều ứng dụng rộng rãi ứng dụng dân dụng công nghiệp Thông thường động điện chiều chạy tốc độ nối với nguồn điện, nhiên điều khiển tốc độ chiều quay động với hỗ trợ mạch điện tử phương pháp PWM Động điện chiều dân dụng thường dạng động hoạt động với điện áp thấp, dùng với tải nhỏ Trong công nghiệp, động điện chiều sử dụng nơi yêu cầu moment mở máy lớn yêu cầu thay đổi tốc độ phạm vi rộng ta nghiên cứu động DC dân dụng hoạt động với điện áp 24V trở xuống Hình 1.1 Một số loại động thực tế 1.1 Cấu tạo: Một động DC có phần bản: Phần ứng hay Rotor (Armature) Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet) Cổ góp (Commutat) Chổi than (Brushes) Trục motor (Axle) Bộ phận cung cấp dòng điện DC Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích) Số lượng cực từ ảnh hưởng tới tốc độ quay Đối với động công suất nhỏ, người ta kích từ nam châm vĩnh cửu Hình 1.2: Cấu tạo động điện chiều Rotor ( gọi phần ứng ) gồm thép kỹ thuật điện ghép lại có rãnh để đặt phần tử dây quấn phần ứng Điện áp chiều đưa vào phần ứng qua hệ thống chổi than – vành góp Chức chổi than – vành góp để đưa điện áp chiều đổi chiều dòng điện cuộn dây phần ứng Số lượng chổi than số lượng cực từ (một nửa có cực từ âm, nửa có cực từ dương) Phương trình động chiều: E = K Φ W (1) V = E + Ru.Iu (2) M = K Φ Iu (3) Với: E: sức điện động cảm ứng (V) Φ: Từ thơng cực( Wb) Iu: dịng điện phần ứng (A) V : Điện áp phần ứng (V) Ru: Điện trở phần ứng (Ohm) W : tốc độ động (rad/s) M : moment động (Nm) Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh K: số, phụ thuộc cấu trúc động 1.2 Nguyên lý hoạt động: Khi có dịng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh lõi sắt, cạnh phía bên cực dương bị tác động lực hướng lên, cạnh đối diện lại bị tác động lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái Fleming Các lực gây tác động quay lên cuộn dây, làm cho rotor quay Để làm cho rotor quay liên tục chiều, cổ góp điện làm chuyển mạch dịng điện sau vị trí ứng với 1/2 chu kỳ Chỉ có vấn đề mặt cuộn dây song song với đường sức từ trường Nghĩa lực quay động cuộn dây lệch 90o so với phương ban đầu nó, rotor quay theo qn tính Tương tác dịng điện phần ứng từ thơng kích thích tạo thành momen điện từ Do phần ứng quay quanh trục Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động động DC 1.3 Điều khiển tốc độ động DC: Thông thường, tốc độ quay động điện chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, ngẫu lực quay tỷ lệ với dịng điện Có nhiều phương pháp để thay đổi tốc độ động DC, ta sử dụng phương pháp điều khiển thông dụng kiểu điều biến độ rộng xung (PWM), có nghĩa ta cấp áp cho động dạng xung với tần số không đổi mà thay đổi Ton Toff Từ (1),(2) (3) suy ra: W = V/(K.Φ) – Ru.Iu/(K.Φ) (4) Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Theo (4) : Iu không đổi (tức Moment khơng đổi) Φ khơng đổi W thay đổi "tuyến tính" theo V (thực tế khơng hồn tồn tuyến tính theo đường thẳng được) Hình 1.4: Điều khiển động PWM Khi tỷ lệ thời gian "on" thời gian "off" thay đổi làm thay đổi điện áp trung bình (VAV) Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn cho điện áp trung bình đặt vào động Như với điện áp nguồn cung cấp 100V, tỷ lệ thời gian ON 25% điện áp trung bình 25V VAV thay đổi từ VL đến VH tùy theo độ rộng Ton Toff Như vậy, tốc độ động thay đổi "tuyến tính" theo % độ rộng xung Băng tải: 2.1 Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải: - Đặt hệ thống băng tải vào vị trí cần lắp đặt - Dùng thước thủy để theo chiều ngang dây tải - Siết chặt buloong buloong chân - Điều chỉnh sơ bass căng dây vị trí căng dây tương đối - Khởi động động băng tải chạy thử - Điều chỉnh cho dây băng tải cân - Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại vị trí - Cho hệ thống chạy kiểm tra, thấy dây bị sàng điều chỉnh lại Trang Đồ án mơn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh 2.2 Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu: - Băng tải đen bóng, cứng mềm khơng quan trọng - Cắt băng vải nhỏ dài chừng 5cm, kéo dãn đến đứt, băng tốt kéo dãn nhiều - Ngửi băng tải thấy có mùi thơm, băng tải có mùi thơm khó chịu bỏ - Lấy mũi nhọn đâm thử, băng tải mà thủng lỗ, loại tốt khó thủng có đàn hồi - Băng tốt bề mặt lồi lõm không bị vá, sữa chữa - Đừng tin vào chữ in mặt băng tải 2.3 Các loại băng tải: 2.3.1 Băng tải bố NN Cấu tạo Hình 1: Băng tải bố NN Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu Nylon, có thành phần gồm: cao su mặt + lớp bố + cao su mặt Lớp bố băng tải loại trì sức căng tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén kéo tải, chịu nhiệt 1000C tới 6000C Đặc điểm Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp lần sợi Cotton Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon loại sợi tổng hợp chịu va đập tốt nên tác động ngoại lực không ảnh hưởng đến chất lượng bố Chịu axit, chịu nước số loại hóa chất khác Chống lão hóa gấp khúc, uốn lượn nhiều sử dụng Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Tăng cường bám dính sợi cao su, đồng thời giảm thiểu việc tách tầng lớp bố Rất bền phải hoạt động môi trường nhiệt độ thấp Độ dai cực lớn,nhẹ làm tăng lên sức kéo motor dẫn đến giảm tiêu thụ điện Ứng dụng Băng tải NN có đặc tính mềm dẻo, dai coi loại bố chịu lực phổ thơng có nhiều ưu điểm vượt trội Thường dùng để tải than, sỏi, đá (các cỡ), cát, quặng sắt, xi măng, than, gỗ… Không dùng để tải vật liệu chịu nhiệt 6000C bề mặt có chất dầu Băng tải bố NN chiếm từ 60-70% thị trường tính kinh tế nhẹ Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh 2.3.2 Băng tải lăng Hình 2: Băng tải lăng Băng tải nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyển Dùng để vận chuyển sản phẩm đóng thùng, có trọng lượng lớn 2.3.3 Băng tải cáp thép Cấu tạo Băng tải lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép xếp theo chiều dọc khoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép phần chịu lực tải giữ cho băng tải ln chạy hướng bao quanh lớp phủ cao su mặt mặt Lớp cáp thép liên kết với phương pháp đặt biệt, liên kết giúp cho băng tải khơng có cố xảy suốt trình sử dụng, cao su mặt cao su bao phủ cáp thép chế tạo theo tính chất riêng Ký hiệu thông thường loại băng tải cáp thép: ST-500,ST-630,ST-800 cao tới ST-7000, độ dày lên tới 50mm Băng tải cáp thép thường Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh nặng loại ST-1000, khổ mét lên tới 25Kg/m Vì thường dài 150m/cuộn Đặc điểm Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng hệ thống truyền tải có chiều dài lớn 300m, chịu cường lực cao Hình 3: Băng tải cáp thép Các sợi cáp thép bố trí song song theo chiều dọc băng tải rải toàn mặt băng tải Băng tải cáp thép có tỷ lệ dãn dư cực thấp 1% kể điều kiện tồn tải Băng tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo loại băng tải Tồn cáp thép trước lưu hóa phải xử lý tráng ngồi tạo bám dính với lớp cao su bao quanh yếu tố quang trọng chọn băng tải Lớp cao su mặt chế tạo đặc biệt để chống lại lực xé rách từ hướng Có băng tải thép có tuổi thọ tới 15- 20 năm điều kiện vận hành liên tục hiệu kinh tế lớn Trang Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh 2.3.4 Băng tải bố EP Cấu tạo đặc điểm EP ký hiệu băng tải có vải bố chịu lực sợi tổng hợp Polyester làm sợi dọc sợi Nylon làm sợi ngang Độ dãn băng tải nhỏ làm cho hành trình khởi động ngắn tiết kiệm điện Băng chuyền khởi động êm, đặc biệt băng chuyền có độ dài lớn Chịu ẩm tốt loại bố khác, sợi Polyester có đặc điểm chịu ẩm, nước tốt tuổi thọ băng kéo dài đặc biệt gặp ẩm cao, chịu nhiệt tốt 1500C , chịu hóa chất cực tốt Ưu điểm Độ dãn thấp nhỏ 4%, bề mặt cao su không bị rạng nứt tránh tượng thẩm thấu - tác nhân gây lão hóa tới lớp bố 2.4 Tỷ lệ truyền băng tải Ta có: N 1 N1 Với : N1 : số vòng quay buli băng tải N2: số vòng quay động θ1: đường kính buli băng tải θ2: đường kính buli động Trang Đồ án mơn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Encoder: Encoder mục đích dùng để xác định vị trí góc đĩa quay, để đo tốc độ chiều quay thiết bị, đĩa quay bánh xe, trục động cơ, thiết bị quay cần xác định vị trí góc Dựa ngun tắc cảm biến ánh sáng với đĩa có khắc vạch sáng tối quay nguồn sáng phototransistor (đối với encoder quang) tượng cảm ứng điện từ (đối với encoder từ) Ở ta đề cập tới encoder quang Encoder chia làm loại, encoder tuyệt đối encoder gia tăng Ở ta nghiên cứu loại gia tăng Hình 1.5: Một số loại encoder thị trường 3.1 Cấu tạo Encoder: Gồm phát ánh sáng (thường LED), thu ánh sáng nhạy với ánh sáng từ phát ( thường photodiotde phototransistor), đĩa quang khoét lỗ gắn trục quay đặt phát thu, thông thường trục quay gắn với trục quay đối tượng cần đo tốc độ hay vị trí Hình 1.6: Cấu tạo thực tế encoder Trang 10 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Băng chuyền : Bộ phận vặn nắp chai Begin Cảm biến N Delay 0.5s Dừng băng chuyền Tắt motor vặn nắp Delay 0.5s Đóng van khí Mở van khí Đóng van khí Delay 0.5s Delay 0.5s Mở van khí KĐ băng chuyền Mở van khí KĐ motor vặn nắp Delay 1s Trang 81 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Khi băng chuyền đưa chai đến vị trí cảm biến băng chuyền dừng lại Hệ thống vặn nắp hạ xuống VK6 VK9 mở để ép chặt nắp chai từ hai bên, lị xo ép nắp chai từ phía Động vặn nắp quay khoảng thời gian định để vặn chặt nút chai Sau hệ thống vặn nắp từ từ nâng lên băng chuyền hoạt động trở lại để đưa chai tới băng chuyền * Chương trình: Trang 82 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 83 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 84 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 85 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Băng chuyền 4, 5, tay máy: Begin T= DC duoi N Cảm biến Dừng Đ/C tay máy dưới, khởi động Đ/C tay máy Y Tăng bit đếm lên Encoder đếm đủ xung N Delay 0.5s dừng băng chuyền Y Dừng Đ/C tay máy Delay 0.5s tiếp đẩy pittong cánh tay xuống Delay 0.5s tiếp kích cho pittong kẹp chai xuống để kẹp sản phẩm Delay 0.5s đẩy pittong tay may xuống vị trí tương ứng hộp Delay 0.5s nhả pittong kẹp chai để chai vao hộp N Cảm biến Delay 0.5s nhả pittong tay may vị trí ban đầu Y Rút pittong cánh tay lên, gọi chương trình “Nạp Delay - Encoder” Khởi động động tay máy Trang 86 Bật đảo chiều động tay máy Delay 0.5s khởi động Đ/C tay máy Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh N Encoder đếm đủ Y Dừng động tay máy Khởi động động tay máy N Bit đếm = or Công tắc HT Y Delay 0.5s Tắt đảo chiều động tay máy Dừng động tay máy Delay 0.5s Tắt đảo chiều động tay máy Băng chuyền 5: Begin N Cảm biến Y Delay 0.5s dừng băng tải để nhận sản phẩm từ tay máy N Số đếm = Y N Tay máy trở vị trí ban đầu Y Số đếm = Khởi động băng chuyền Trang 87 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Khi băng chuyền đưa chai đến vị tri cảm biến tay máy kẹp lấy chai (tay máy lúc chờ sẵn vị trí gắp chai) Chai khơng gắp có thùng qua băng chuyền cảm biến xác nhận Lúc băng chuyền dừng lại tay máy gắp chai đến đặt vào vị trí hộp (có tất vị trí) Khi tay máy gắp đủ chai băng chuyền set để tải hộp Tay máy tự động quay vị trí cố định ban đầu để chờ chai * Chương trình: Trang 88 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 89 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 90 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 91 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 92 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh Trang 93 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh SYMBOL TABLE CAM_BIEN_1 CAM_BIEN_2 CAM_BIEN_3 CAM_BIEN_4 GAP CAM_BIEN_5 CB_DUNG CONG_TAC I0.6 I0.1 I0.2 I0.3 CAM BIEN PHAT HIEN CHAI BOM NUOC CAM BIEN PHAT HIEN CHAI DE DAT NAP CAM BIEN PHAT HIEN CHAI DE VAN NAP CAM BIEN PHAT HIEN CHAI DE TAY MAY I0.4 I0.7 I0.5 CAM BIEN PHAT HIEN THUNG START STOPP CTHT_TREN ENCODER I1.0 I1.1 I1.2 I0.0 STEP Q0.0 DAO_CHIEU_1 TAY_MAY_TREN DAO_CHIEU_2 BANG_CHUYEN_1 TAY_MAY_DUOI BANG_CHUYEN_2 BANG_CHUYEN_3 BANG_CHUYEN_4 BANG_CHUYEN_5 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 DAO CHIEU TAY MAY TREN VAN_KHI_1 (VK1) VAN_STEP_TREN (VK2) VAN_KHI_DO_NUOC(VK3) H2O VAN_KHI_EP_CHAI(VK4) VAN_STEP_DUOI (VK5) VAN_KHI_VAN_NAP_1(VK6) VAN_KEP_CHAI(VK7) VAN_KHI_2_3(VK8) Q2.0 Q2.1 Q2.2 VAN TAY MAY TREN CUNG Q2.3 Q2.4 Q2.5 Q2.6 Q2.7 EP XUONG DE VAN NAP MOTOR_BOM_H2O MOTOR_VAN_NAP VAN_KHI_VAN_NAP2(VK9) Q3.0 Q3.1 Q3.3 CONG TAC HANH TRINH TAY MAY DUOI CONG TAC HANH TRINH TAY MAY TREN DAO CHIEU TAY MAY DUOI TREN BANG CHUYEN EP XUONG DE DO VAN KEP NAP VAN TAY MAY DUOI Trang 94 Đồ án môn học GVHD: Ths Trần Văn Trinh CHƯƠNG IV PHỤ LỤC Chương trình tổng hợp Trang 95 ... ln chạy hướng bao quanh lớp phủ cao su mặt mặt Lớp cáp thép liên kết với phương pháp đặt biệt, liên kết giúp cho băng tải khơng có cố xảy suốt trình sử dụng, cao su mặt cao su bao phủ cáp thép... Toàn cáp thép trước lưu hóa phải xử lý tráng ngồi tạo bám dính với lớp cao su bao quanh yếu tố quang trọng chọn băng tải Lớp cao su mặt chế tạo đặc biệt để chống lại lực xé rách từ hướng Có băng... Speed Counter (HSC): Để đọc xung tốc độ cao (HSC), Encoder Tùy loại ứng dụng mà ta chọn nhiều Mode đọc xung tốc độ cao khác nhau, có tất 12 Mode đọc xung tốc độ cao sau: 7.3.1 Mode 0,1,2 : Dùng đếm