Đồ án tự động hóa phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng vđk 8051

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ   ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA Đề tài: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO SỬ DỤNG 8051 Giáo viên hướng dẫn : TS ĐỖ VĂN CẦN Sinh viên thực : NGUYỄN VĂN LÂM Lớp : Kỹ Thuật Điện - Điện Tử - K38A Mã sinh viên : 3851070091 Ngành : Kỹ Thuật Điện - Điện Tử Bình Định, 6/2019 Đồ án mơn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VE DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3 Giới thiệu mơ hình băng tải phân loại sản phẩm Các băng chuyền phân loại sản phẩm .6 Giới thiệu chung Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm Nội dung thiết kế .8 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG ÁN 2.1 2.2 2.3 2.4 Phương án băng tải sử dụng lăng Băng tải PVC Băng tải truyền động cao su 10 Kết luận chương 11 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC .12 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Mở đầu chương 12 Độ rộng băng tải tối thiểu 12 Tính tốn vận tốc băng tải .13 Tính chọn công suất động 14 Tính chọn hộp giảm tốc cho băng chuyền .16 Chọn kết cấu gạt đá vôi 18 Chọn cảm biến phát vật 20 Chọn hệ điều khiển 21 kết luận 21 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN 22 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Mở đầu 22 Xác định I/O VĐK AT89C52 22 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển 22 Xây dựng thuật toán .24 Xây dựng chương trình 24 Kết luận chương 26 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .27 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ Kết luận 27 Hướng phát triển đồ án 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ DANH MỤC CÁC HÌNH VE Hình 1.1 Cấu tạo chung băng chuyền Hình 2.1 Băng tải lăng Hình 2.2 Băng tải PVC .10 Hình 2.3 Băng tải truyền động cao su 10 Hình 3.1 Mối quan hệ độ rộng tối thiểu kích cỡ hạt vận chuyển 12 Hình 3.2 Mối quan hệ độ rộng băng tải tốc độ băng tải 13 Hình 3.3 Dải cơng suất động .16 Hình 3.4 Dải tỉ số truyền hộp số 17 Hình 3.5 Động hộp giảm tốc 5V DC 18 Hình 3.6 Xi lanh khí nén 18 Hình 3.7 Động mini servo 19 Hình 3.8 Dạng sóng điều khiển động mini servo 19 Hình 3.9 Cảm biến tiệm cận 20 Hình 3.10 modul cảm biến hồng ngoại 20 Hình 3.11 VĐK 8051 21 Hình 4.1 Kết nối ngoại vi với VĐK proteus 23 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Danh sách loại băng tải Bảng 4.1 Khai báo kết nối với VĐK 22 SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ LỜI NĨI ĐẦU Hiện cơng nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao đời sống sinh hoạt, sản suất Để thực công việc phân loại sản phẩm theo chiều cao đạt số lượng lớn cơng ty xí nghiệp thường xử dụng loại vi điều khiển, dây chuyền phân loại sản phẩm dùng vi điều khiển giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Trên “Mơ hình băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao” Tiến Sĩ Đỗ Văn Cần hướng dẫn thực Đề tài gốm nội dung sau: Chương 1: Tổng quan băng tải phân loại sản phẩm Chương 2: Các Phương án Chương 3: Thiết kế động lực Chương 4: Thiết kế hệ điều khiển Trong trình thực đồ án cịn gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề phần không nhiều cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên khơng thể tránh khỏi sai sót mong đóng góp, bổ sung thầy giáo để đồ án hoàn thiện SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần CHƯƠNG 1: GVHD: TS Đỗ TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Giới thiệu mơ hình băng tải phân loại sản phẩm Ngày với phát triển khoa học cơng nghệ, kỹ thuật điện tử mà có điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực cần phải nắm bắt tận dụng cách có hiệu nhằm đóng góp vào phát triển khoa học giới 1.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.1.1 Cấu tạo chung băng tải Hình TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.1 Cấu tạo chung băng chuyền Bộ phận kéo yếu tố làm việc trực tiếp mang vật Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho phận kéo Bộ phận căng, tạo giữ lực căng cần thiết cho phận kéo Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ …) làm phần trượt cho phận kéo yếu tố làm việc SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần 1.2.1.2 GVHD: TS Đỗ Các băng tải thị trường Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại lựa chọn số loại băng tải sau: Bảng TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.1 Danh sách loại băng tải Loại băng tải Băng tải dây đai Băng tải Băng tải đẩy Băng tải lăn Tải trọng Phạm vi ứng dụng 50m 300 – 500 kg Vận chuyển chi tiết vệ tinh nguyên công với khoảng cách 20 Cm (Đưa vào máy cán thô cấp I) + Đá vôi thô cấp II : cao 20 - Cm (Đưa vào máy cán thô cấp II) + Đá vôi thô cấp III : cao < Cm (đứa trực tiếp vào cán tinh) Tuy nhiên dừng lại mức độ đồ án môn học nên thiết kế băng tải có kích thước 30*5 Cm phân loại loại sản phẩm với kích thước lớn Cm, SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ khoảng – 2,5 Cm nhỏ 2,5 Cm, mô lại cách điều khiển phân loại đá vôi thực tế CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG ÁN 2.1 Phương án băng tải sử dụng lăng Hình CÁC PHƯƠNG ÁN.2 Băng tải lăng Băng tải lăng sử dụng rộng rãi vị trí vận chuyển đòi hỏi khối lượng vật lớn, tốc độ vừa, ưu điểm lớn băng tải lăng thiết kế hình dạng cong, ưu điểm nhà sản xuất khai thác triệt để đặc biệt dùng nhiều dây chuyển thùng hàng Vì khoảng lăng có khoảng cách định (bước lăng) nên vận chuyển hạt có kích thước nhỏ 2.2 Băng tải PVC Băng tải PVC sử dụng rộng rãi dây chuyền lắp ráp lĩnh vực chế biến thực phẩm, dược phẩm, điện tử, thuốc lá, in ấn…Độ bền kéo tốt, tuổi thọ dài, SVTH: Nguyễn Văn Lâm Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án mơn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ • f hệ số ma sát ổ lăn đỡ lăn; • W khối lượng phận chuyển động băng tải, khơng tính khối lượng vật phẩm vận chuyển (kg); • Wm: Khối lượng vật phẩm phân bố đơn vị dài băng tải (kg/m); • V : Vận tốc băng tải (m/phút) • H : Chiều cao nâng (m) • l : Chiều dài băng tải theo phương ngang (m) • lo : Chiều dài băng tải theo phương ngang điều chỉnh (m) Các cơng thức phụ trợ để tính P1 P2 • Wl : Khối lượng phân bố băng tải (kg/m) • Wc : Khối lượng chi tiết quay cụm lăn đỡ tải (kg); • Wr : Khối lượng chi tiết quay cụm lăn đỡ nhánh băng tải về; • Pc : Bước lăn đỡ tải (m) • Pr : Bước lăn đỡ nhánh chạy khơng (m) • α: Góc dốc băng tải Các thông số băng tải : B = 600 mm; Qt = tấn/ giờ; V = 103,4 m/ phút; l = 40 m; lr = m; f = 0,022; μ = 0,3; W1 = 30 kg/m; lC = m; WC = 28 kg/m; Wr = 25 kg/m; SVTH: Nguyễn Văn Lâm 16 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ W = * 30 + 28 25 + = 101 - Công suất truyền dẫn: P1 = 0,022(40  40).101.103, = (kW) 6120 P1 = 0,022(40  40).101.5 = 2, 42 (kW) 367 Suy ra: P=P1+P2= 3+2,42 = 5,42 (kW) Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.7 Dải cơng suất động Tra theo dải công suất động theo bảng ta chọn động 3K132S2 5,5 kW pha tốc độ quay 2890 vịng/phút 3.5 Tính chọn hộp giảm tốc cho băng chuyền Tốc độ quay định mức động 2890 vịng/phút băng tải ta theo tính tốn cần tốc độ 103,4 mét/phút Chọn đường kính trục băng tải 24 Cm Từ ta tính tốc độ quay trục để đạt tốc độ yêu cầu : SVTH: Nguyễn Văn Lâm 17 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ V= 103, = 137 (Vịng/Phút) 2π.0,12 Do ta chọn giảm tốc để giảm tốc độ động xuống đồng thời tăng momen, đáp ứng tốc độ đề băng tải ban đầu, Tỉ số truyền hộp giảm tốc theo tính tốn K= 2890 = 21,1 137 Tuy nhiên theo dải tỉ số truyền thực tế khơng có tỉ số truyền ta chọn tỉ số truyền gần đúng, theo hình bên ta chọn hộp giảm tốc size 155 dùng cho động 5,5kW với tỉ số truyền 1/20 đáp ứng tốc độ yêu cầu băng tải Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.8 Dải tỉ số truyền hộp số Tuy nhiên giới hạn kinh phí, thời gian nên mơ hình chọn loại động mơ 5V DC mini hộp giảm tốc nhiên đảm báo yêu cầu đề ban đầu: Các thơng số kĩ thuật động : Các thơng số kĩ thuật chính: + Chiều dài: 4.5cm SVTH: Nguyễn Văn Lâm 18 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ +Chiều rộng: 2.5 cm +Chiều cao: 2.5 cm + Điện áp hoạt động: 3V – 9V +Tốc độ không tải: 125 vịng/phút điện áp 3V +Dịng điện khơng tải: 70mA +Tỉ lệ truyền hộp giảm tốc 1:48 Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.9 Động hộp giảm tốc 5V DC 3.6 Chọn kết cấu gạt đá vôi SVTH: Nguyễn Văn Lâm 19 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.10 Xi lanh khí nén Để gạt đá vơi khỏi băng tải ta dùng van xi lanh khí nén, lực tác động xilanh khí nén lớn, đáp ứng tốt yêu cầu, thông dụng, giá thành rẻ, bảo trì, bảo dưỡng tương đối dễ dàng Trong mơ hình sứ dụng động mini servo để gạt vật, ưu điểm mini servo điều khiển xác góc quay, hoạt động ổn định Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.11 Động mini servo Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.12 Dạng sóng điều khiển động mini servo Các thơng số kỹ thuật chính: • Kích thước: 22,2 x 11,8 x 31 mm • Tốc độ hoạt động: 100ms / 60 độ • Điện áp hoạt động: 4,8 V (~ 5V) SVTH: Nguyễn Văn Lâm 20 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ • Phạm vi nhiệt độ: ºC - 55 ºC Servo dạng động điện đặc biệt Không giống động thông thường cắm điện vào quay liên tục, servo quay điều khiển với góc quay nằm khoảng từ 0o - 180o việc cấp xung có độ rộng đến ms Về điều khiển động mini servo khác với loại động DC thơng thường, quay góc từ đến 180 độ ứng với độ rộng xung từ ms đến ms Ở chọn góc quay 60 độ đủ để gạt vật khỏi băng tải mơ hình nên độ rộng xung 1,3 ms với chu kì 20 ms 3.7 Chọn cảm biến phát vật Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.13 Cảm biến tiệm cận Để phát kích thước đá vơi q qui định chạy băng tải ta đặt cảm biến phát đá vôi thô cấp I độ cao 20 Cm so với bề mặt băng tải, để phát đá vôi thô cấp II ta đặt cảm biến độ cao Cm so với bề mặt băng tải cịn đá vơi thơ cấp có độ cao nhỏ Cm cho qua khơng bị đẩy khỏi băng tải đến thẳng máy cán tinh SVTH: Nguyễn Văn Lâm 21 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.14 modul cảm biến hồng ngoại Trong mơ hình sử dụng cảm biển hồng ngoại với vi IC LM339 để so sánh mức tín hiệu từ xuất tín hiệu ngõ Modul có kênh, có vật tầm cảm biến chân xuất mức 3.8 Chọn hệ điều khiển Với chức cảm biến tác động xuất tín hiệu gạt vật ta hồn tồn sử dụng mạch trang bị bị gồm role trung gian, timer, khởi động từ để thực việc điều khiển nhiên mơ hình tương đối nhỏ việc điều khiển động servo mini địi hỏi phải phát xung nên mơ hình sử dụng vi xử ly 8051 làm xử lí SVTH: Nguyễn Văn Lâm 22 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.15 VĐK 8051 3.9 kết luận Chương tập trung lựa chọn chi tiết cho phần điện, điều khiển, khí, đáp ứng u cầu mơ hình phân loại sản phẩm CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN 4.1 Mở đầu Chương tập trung vào phần đưa sơ đồ giải thuật, lập trình để thu thập, xử lí, xuất tín hiệu điều khiển cho ngoại vi nêu chương trước, đồng thời đưa kết mô phần mềm proteus SVTH: Nguyễn Văn Lâm 23 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ 4.2 Xác định I/O VĐK AT89C52 Bảng THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN.2 Khai báo kết nối với VĐK Địa Tên ngoại vi kết nối vào P3_0 Chọn chế độ (tự động / tay) P3_1 modul relay P3_2 Cảm biến phát vật cao P3_3 Cảm biến phát vật thấp P3_4 Mini servo gạt vật cao P3_5 Mini servo gạt vật thấp P3_6 Nút nhấn tiếp tục(chế độ tay) P3_7 Đèn báo băng tải dừng chờ kiểm tra (chế độ tay) 4.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển Các cảm biến mô proteus thay nút nhấn thông thường, băng tải thay đèn led để thuận tiện quản lí, theo dõi chương trình hoạt động, cịn động servo tiêu thụ dòng tương đối nhỏ nên điều khiển trực tiếp ngõ VĐK mà không cần relay trung gian transisto khuếch đại SVTH: Nguyễn Văn Lâm 24 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ Hình THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN.16 Kết nối ngoại vi với VĐK proteus SVTH: Nguyễn Văn Lâm 25 Lớp: KTĐ - ĐT K38A Đồ án môn học Văn Cần GVHD: TS Đỗ 4.4 Xây dựng thuật tốn 4.5 Xây dựng chương trình #include sbit che_do = P3^0; sbit bang_tai = P3^1; sbit cambien_cao = P3^2; sbit cambien_thap = P3^3; sbit gat_cao = P3^4; sbit gat_thap = P3^5; sbit tiep_tuc = P3^6; sbit led = P3^7; int i; void delay(int t) { int m; for(m=0;m