Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống rót, đóng nắp chai và dán nhãn tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG RĨT, ĐĨNG NẮP CHAI VÀ DÁN NHÃN TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH BÌNH NGUYỄN ĐĂNG KHOA Số thẻ sinh viên : 101120279 101120284 Lớp: 12CDT1 Đà Nẵng, 2017 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Q trình hình thành Khi mà cơng nghệ chưa phát triển việc chiết rót chất lỏng, đóng nắp chai hay dán nhãn hoàn toàn phải làm thụ động tay Việc tốn nhiều thời gian, công sức người lao động Ngoài việc chiết chất lỏng khơng cẩn thận làm tràn ngồi nguy hiểm, đặc biết với hóa chất Ngày với phát triển khoa học công nghệ, số dây chuyền kết hợp rót, chiết chất lỏng, vặn nắp chai dán nhãn đời nhằm đáp ứng nhu cầu cao xã hội Các dây chuyền có ý nghĩa thực tiễn lớn, giúp giảm bớt sức lao động, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Đó giải pháp hữu ích cho doanh nghiệp sản xuất mặt hàng nước giải khát, mỹ phẩm… 1.2 Nhu cầu sử dụng hệ thống Có thể thấy sản phẩm tiêu dùng phần lớn chứa đựng bao bì dạng chai lọ ngành thực phẩm như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ phẩm, v.v , Với nhiều ưu điểm trội giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất Cũng lý hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động dán nhãn sữ dụng rộng rãi với nhiều chũng loại khác 1.3 Các chức nãng hệ thống Hệ thống kết hợp máy chiết rót, đóng nắp dán nhãn thành dây chuyền thống Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống bao gổm máy rời rạc: Chiết rót, đóng nắp, dán nhãn nối liền với thành hệ thống xuyên suốt Mạch điều khiển trung tâm PLC Siemens: Điều khiển xuyên suốt hệ thống xủc rửa, chiết rót, đóng nắp Mạch điều khiển phụ: Board mạch Arduno Uno Khung sườn : Được làm thép không gỉ Chế độ điều khiển: Tự động 1.4 Nguyên lý hoạt động chung Hệ thống hoạt động theo bước sau đây: Vỏ chai PET đặt ữên băng chuyền trước vào hệ thống rót nước đóng nắp Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa có sẵn Băng chuyền tự động vận chuyển chai PET vào hệ thống rót nước đóng nắp Các chai di chuyển xoay vịng vào vị trí vịi nước, sau rót đầy vào chai SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động Sau rót nước, chai PET qua cấu cấp nắp Ở đây, chai tự động lấy nắp từ cấu cấp nắp Sau lấy nắp, chai dừng lại vị trí vặn nắp Lúc này, xylanh đẩy cấu vặn nắp xuống nắp chai tiến hành xoay tròn nhằm siết nắp cho chặt Sau chai đưa qua cấu dán nhãn nhờ băng chuyền Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất nước đỏng chai 1.5 Mơ hình hệ thống Chiết rót nước 1.6 Đóng nắp chai Dán nhãn Các thiết bị chức 1.6.1 Động DC Động DC động điện hoạt động vói 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 noi yêu càu 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 SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động Hình 1.2 Một số loại động thực tế • Cấu tao: Một động DC có sáu phần bản: - Phần ứng hay Rotor (Armature) - Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet) - Cổ góp (Commutat) - Chổỉ than (Brushes) - Trục motor (Axle) - Bộ phận cung cấp dòng điện DC Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phèn cảm (dây quấn kích thích), số lượng cực từ ảnh hưởng tới tốc độ quay Đối với động cơng suất nhỏ, người ta cổ thể kích từ nam châm vĩnh cửu Hình 1.3 Cấu tạo động điện chiểu Rotor ( gọi phần ứng ) gồm thép kỹ thuật điện ghép lại có rãnh để đặt phèn tử dây quấn phàn 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 SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động có cực từ âm, nửa có cực từ dương) Phương trình động chiều: E=KO w (1) V = E + Ru.Iu (2) M = K o Iu (3) Với: - E: sức điện động cảm ứng (V) - D: Từ thông cực( Wb) - Iu: dòng điện phần ứng (A) - V : Điện áp phàn ứng (V) - Ru: Điện trở phần ứng (Ohm) - w : tốc độ động (rad/s) - M : moment động (Nm) - K: số, phụ thuộc cấu trúc động • Nguyên lý hoạt động: Khi có dịng điện chày 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 dòng 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 khỉ cuộn dây lệch 90° 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 1.4 Nguyên lý hoạt động động DC SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động 1.6.2 Băng tải 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 vàbuloong 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 chỉnh - Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại vị trí - Cho hệ thống chạy kiểm fra, thấy dây bị sàng điều chỉnh lại Nguyên tắc kỉểm tra băng tải tốt xấu - Đăng tải đen bóng, cứng mềm khơng quan trọng - Cắt băng vải nhỏ dài chừng cm, kéo dãn đến khỉ 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, tải mà ứiì thủng lỗ, loại tốt khó thủng có đàn hồi - Băng tốt bề mặt lồi lõm khơng bị vá, sữa chữa - Đừng tin vào chữ in mặt băng tải Các loại băng tải - Băng tải bố NN Cao su mặt Bố vải chịu lực Cao su mặt Hình 1.5 Băng tải bố NN • Cấu tạo: Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu Nylon, có thành phần gồm: SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động cao su mặt + lởp bố + cao su mặt duỗi Lóp bố băng tải loại trì sức căng tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén kéo tải, chịu nhiệt 100°c tới 600°c • 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 luợng bố Chịu axit, chịu nước số loại hóa chất khác Chống lão hóa gấp khúc, uốn lượn nhiều sử dụng 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 lởn,nhẹ làm tăng lên sức kéo motor dẫn đến giảm ti thụ điện • Ứng dụng Băng tải NN có đặc tính mềm dẻo, dai coi loại bố chịu lực phổ thơng có nhiều TIU điểm vượt trội Thường dùng để tải than, sỏi, đá (các cỡ), cát, quặng sắt, xi măng, ứian, gỗ Không dùng để tải vật liệu chịu nhiệt 600°c bề mặt có chất dầu Băng tải bố NN chiếm từ 60-70% thị trường tính kinh tế - Băng tải lăn Hình 1.6 Băng tải lăn Băng tải nâng lên hạ xuống đễ làm đổi hướng vận chuyền Dùng đề vận chuyển sản phẩm đóng thùng, có trọng lượng lốn SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động - Băng tải cáp thép • Cấu tạo Đăng tải lõi thép gồm nhiều lõi cảp thép xếp theo chiều dọc khoảng cách từ 10 đến 15mm, lóp cấp thép phần chịu lực tải chỉnh giữ cho băng tải luồn chạy hưởng bao quanh lớp phủ cao su mặt mặt Kết cấu thép cho Kết cấu cáp thép cho Hình 1.7 Kết cấu thép ST500-ST2000 ST2000-ST7000 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 fhép chế tạo theo tính chất riêng Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng hệ thống truyền tải có chiều dài lớn 300m, chịu cường lực cao Ký hiệu thông thường loại băng tải cáp thép: ST-500,ST-630,ST- 800 cao tới ST-7000, độ dày lên tới SQmm Băng tải cáp thép thường nặng loại ST-1000, khổ mét có íhể lên tới 25Kg/m Vỉ thường dài 15 0m/cuộn • Đặc điểm Hình 1.8 Băng tải cáp thép Các sợi cáp thép bố trí song song theo chiều dọc băng tải rải tồn mặt băng tải Băng tải cáp thép có tỷ lệ dãn dư cực thấp % kể điều kiện SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động toàn tải Băng tải cáp thép có độ bền tuyệt hảo loại băng tải Tồn cáp thép trước khỉ ỉưu hóa phải xử lý tráng ngồi tạo bám dính với lợp cao su bao quanh yếu tố quang trọng khỉ 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 lởn - 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 lầm 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 dầi đặc biệt gặp ẩm cao, chịu nhiệt tốt Ỉ50°c , 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 Tỷ lệ truyền băng tải N 1 Ta có: = N1  Với: N2 : số vòng quay động N1 : số vòng quay puli băng tải 1 : đường kính puli băng tải 2 : đường kính puli động a Tính động học SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động Sơ đồ tính tốn băng tải di chai: Hình 1.9 Sơ đồ tính tốn băng tải di chuyển chai Vì đường kính hộp 60 mm nên chọn bề rộng băng tải có kích thước B = 60 mm Chọn đường kích trục tang D = 30 mm Chọn chiều dài băng tải 700mm Mỗi chai có khối lượng nước m=330g Mỗi lần băng tải chạy tối đa chai.Do vậy, tổng khối lượng lon băng tải m = 990g Chọn vận tốc di chuyển chai băng tải v = 0,2 m/s  Tốc độ góc tang: Ω = 2V/D = 2.0,2/0,03 = 13,3 (rad/s)  Tốc độ vòng trục tang: nt = 60.Ω/2π = 60x13,3/(2x3,14) = 127,32 (vòng/phút) Chọn sơ số vòng quay động n dc = 4400 vòng/phút  Tỉ số truyền từ trục động đến trục tang là: i = n dc/ n t = 4400/127,32 = 34,56 Với tỉ số truyền này, ta không chọn hộp giảm tốc truyền đai, xích hay bánh cấp q cồng kềnh Do đó, ta chọn thiết kế nối thẳng trục vô động có hộp giảm tốc b Tính động lực học SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động pinMode(dc2,INPUT); } void loop() { int value1 = digitalRead(dc1); if (value1 == HIGH) { stepper1.move(400); stepper1.setMaxSpeed(500); stepper1.setAcceleration(1000); stepper1.run(); } int value2 = digitalRead(dc2); if (value2 == HIGH) { stepper2.move(200); stepper2.setMaxSpeed(500); stepper2.setAcceleration(1000); stepper2.run(); } } SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 56 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động 3.9 Chương trình điều khiển PLC • Chương trình chính: SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 57 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 58 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động • Chương trình SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 59 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN * Đánh giá Qua q trình tính tốn thiết kế theo lý thuyết học cộng với kinh nghiệm thực tế thận từ hệ trước, em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp Nội dung phần tính tốn thiết kế nói chung đầy đủ theo nhiệm vụ mà thầy giáo hướng dẫn giao, số liệu trình tự tính tốn theo nhận xét cá nhân em tương đối xác Tuy nhiên kiến thức chuyên ngành hạn hẹp, thời gian hạn chế kinh nghiệm tực tế chưa có nhiều nên cịn số vấn đề khó khăn măc dù thầy giáo hướng dẫn bảo tận tình khơng thể tránh khỏi thiếu sót * Kết luận Sau ba tháng làm việc hướng dẫn tận tình thầy Trần Xuân Tùy, thầy khoa khí, hợp tác làm việc với bạn khoá cộng với nỗ lực lớn thân em hoàn thành đề tài Máy chế tạo hoạt động q trình tính tốn em theo sát với lý thuyết học, hầu hết quy trình tính tốn ghi chép cụ thể tỉ mĩ, số liệu xử lý nói chung xác Vì lần thực cơng việc tính tốn thiết kế hoàn chỉnh máy thân cố gắng tìm hiểu, tham khảo tài liệu kinh nghiệm thực tế chưa có cộng với kiến thức chun ngành cịn hạn chế nên chắn không th ể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận góp ý bảo tận tình thầy để em có kiến thức vững tự tin cho công việc tương lai Em xin chân thành cảm ơn giúp đõ thầy giáo hướng dẫn thầy khoa khí dẫn dắt em suốt trình học tập trường nói chung q trình hồn thành nhiệm thiết kế đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 60 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bin, Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập [2] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (tập 1,2), Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 1997 [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lâm, Thiết kế Chi tiết máy, Nhà xuất Giáo dục [4] Lê Viết Giảng -Thái Thế Hùng, Sức bền vật liệu (tập ,2), Xuất năm 1990 • Các phần mềm sử dụng: [1] Solidwork [2] Geartrax 2016 for solidwork [3] Autocad SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xuân Tùy 61 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Bình, Nguyễn Hoa Đăng Số thẻ sinh viên: 101120279 , 101120284 Lớp: 12CDT1 Trong thời gian chuẩn bị cho đồ án tốt nghiệp, em chọn đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động” thầy giáo hướng dẫn Trần Xuân Tùy chấp nhận Đồ án bao gồm: Các số liệu liệu ban đầu Năng suất hệ thống: chai/phút Nội dung đề tài thực ✓ Số trang thuyết minh: 62 trang ✓ Số vẽ: ✓ Số mơ hình: A0 Các phần tính tốn, thiết kế ✓ Phần lý thuyết tìm hiểu: • Giới thiệu chung tồn hệ thống • Tìm hiểu đặc điểm phận riêng lẻ ✓ Đã tính tốn thiết kế phần sau: • Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế ✓ Thiết kế hệ thống điều khiển • Điều khiển ARDUNO • Điều khiển PLC i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Nguyễn Thanh Bình 101120279 12CDT1 CƠ ĐIỆN TỬ Nguyễn Hoa Đăng 101120284 12CDT1 CƠ ĐIỆN TỬ Số thẻ SV Ngành Lớp Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống rot, đóng nắp chai dán nhãn tự động Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: • Năng suất: 7chai/phút • Các số liệu khác theo thực tế Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng b Phần riêng - Nội dung Tìm hiểu số hệ thống thực tế lựa chọn hệ thống phù hợp để thiết kế Giới thiệu tổng quan vệ thống TT Họ tên sinh viên Nội dung Nguyễn Thanh Bình Thiết kế hệ thống điều khiển Nguyễn Hoa Đăng Thiết kế nguyên lý hệ thống Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng Nội dung Bản vẽ tổng thể: 1A0 b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng - Nội dung Bản vẽ sơ đồ khối Bản vẽ nối dây Bản vẽ chương trình điều khiển PLC Bản vẽ phận cấp nắp chai Bản vẽ phận đóng nắp Bản vẽ phận dán nhãn ii 1A0 1A0 1A0 1A0 1A0 1A0 Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Trần Xuân Tùy Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201… Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201… Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ môn Kỹ thuật tháng năm2017 Người hướng dẫn Cơ điện tử iii LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển vượt bậc kinh tế xã hội nay, ngành khí Việt Nam theo ngày lớn mạnh Việc nghiên cứu ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật vào ngành khí nói chung ngành điện tử nói riêng nhu cầu cần thiết xã hội Ngày nay, ngành điện tử đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân tạo thiết bị công cụ cho ngành khác nhau, cho lĩnh vực khác xây dựng, công nghệ thực phẩm, lượng nhiều lĩnh vực khác Có thể nói ngành điện tử phận hợp thành quan trọng kinh tế quốc dân Liên quan tới vấn đề thời gian thực tập em quan tâm đến loại máy, dây chuyền hoạt động lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp đặc biệt dây chuyền đóng nắp chai dán nhãn tự động Đây dây chuyền sử dụng phổ biến công nghiệp Trong khoảng thời gian này, em giao nhiệm vụ thiết kế lắp ráp mơ hình máy đóng nắp chai dán nhãn tự động Em cố gắng tìm hiểu hồn thành đồ án cách tốt Tuy nhiên với khả kiến thức có hạn nên em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em kính mong thầy thơng cảm bảo cho em nhiều Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đặc biệt thầy giáo Trần Xuân Tùy tận tình hướng dẫn cho em để em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng iv Cam Đoan Với hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn tham khảo tài liệu em hoàn thành đồ án tốt nghiệp xin cam kết rằng: - Trong q trình hồn thành đồ án khơng chép từ đồ án cũ - Các số liệu, công thức trích dẫn từ tài liệu thao khảo đáng tin cậy - Tuân thủ quy định nhà trường đề cách thức trình bày đồ án - Nội dung phần đồ án giáo viên hướng dẫn cụ thể kiểm tra thường xuyên Sinh viên thực Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng v Mục Lục Tóm tắt ………………………………………………………………………….…… i Nhiệm vụ đồ…………………………….……………………………………….…….ii Lời nói đầu cảm ơn ………………………………………………………….….…iii Cam đoan ……………………… ……………………………………………… … iv Mục lục ………………………………………………………………………… ……v Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ …………… .………………… … ix Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .1 1.1 Quá trình hình thành 1.2 Nhu cầu sử dụng hệ thống .1 1.3 Các chức nãng hệ thống 1.4 Nguyên lý hoạt động chung .1 1.5 Mô hình hệ thống .2 1.6 Các thiết bị chức 1.6.1 Động DC 1.6.2 Băng tải 1.6.3 Các phần tử khí nén 11 1.6.4 Cơ cấu chấp hành 14 1.6.5 Động bước 15 1.6.6 Cảm Biến 20 Chương 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG 27 2.1 Bộ phận chiết nước vào chai 27 2.2 Bộ phận đóng nắp chai 28 2.3 Bộ phận cấp nắp 30 2.4 Bộ phận dán nhãn băng tải ép nhãn 31 2.4.1 Máy dán nhãn dùng lăn di động 31 2.4.2 2.4.3 Dùng cấu kẹp thủy lực 32 Dùng cấu băng ma sát 32 2.4.4 Kết luận 33 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 36 3.1 Lựa chọn phương án thiết kế 36 3.1.1 Các phần tử truyền động 36 3.1.2 Các phương pháp điều khiển 36 3.1.3 Phân tích lựa chọn phương án điều khiển 37 3.2 Tổng quan khả lập trình PLC 38 vi 3.2.1 Giới thiệu PLC 38 3.2.2 Cấu trúc phần cứng S7-200 CPU 224 39 3.2.3 Các ưu điểm PLC so với mạch điện đấu dây túy 42 3.2.4 Thực chương trình 42 3.2.5 Cấu trúc chương trình PLC S7-200 43 3.3 Ngơn ngữ lập trình S7-200 44 3.3.1 Phương pháp lập trình 44 3.3.2 Định nghĩa LAD 44 3.3.3 Định nghĩa SLT 45 3.4 Tập lệnh S7-200 46 3.4.1 Các lệnh vào 46 3.4.2 Các lệnh ghi/xóa giá trị cho tiếp điểm 47 3.4.3 Các lệnh logic đại số Boolean 47 3.4.4 Lệnh điều khiển Timer 47 3.5 Tổng quan lập trình vi điều khiên ARDUNO UNO R3 49 3.5.1 Giới thiệu Mạch Arduino UNO R3 49 3.5.2 Bộ nhớ sử dụng 52 3.6 Sơ đồ khối 54 3.7 Sơ đồ nối dây 55 3.8 Chương trình điều khiển ARDUNO 55 3.9 Chương trình điều khiển PLC 57 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 3.1 Giản đồ thời gian hệ thống BẢNG 3.2 Chương trình ngắt PLC BẢNG 3.3 Ngăn nhớ SLT PLC BẢNG 3.4 Các loại Timer thường dùng PLC Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất nước đỏng chai Hình 1.2 Một số loại động thực tế Hình 1.3 Cấu tạo động điện chiểu Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động động DC Hình 1.5 Băng tải bố NN Hình 1.6 Băng tải lăn Hình 1.7 Kết cấu thép Hình 1.8 Băng tải cáp thép Hình 1.9 Sơ đồ tính tốn băng tải di chuyển chai Hình 2.10 Lực kéo băng tải Fu Hình 1.11 Trạng thái ON OFF van đảo chiều Hình 1.12 Ký hiệu cửa xả Hình 1.13: Ký hiệu tên gọi van đảo chiều Hình 1.14 Chiều tác động ngược lại ngoại lực a) lo xo b) Hình 1.15 Xylanh tác động chiều Hình 1.16 Xylanh tác động quay Hình 1.17 Các loại động bước Hình 1.18 Nguyên lý hoạt động động bước Hình 1.19 Sơ đồ động bước m pha Hình 1.20 Xung điện áp câp cho cuộn dây stator Hình 1.21 Đường cong độ nhạy tương đổi mắt người Hình 1.22 Tế bào quang điện Hình 1.23 Sơ đồ thiết bị nhân quang Hình 1.24 Dùng tê bào quang dân đê điêu khiên rơỉe Hình 2.1 Mảy chiết bàn quay Hình 2.2 Máy chiết rót đóng nắp kiểu bàn xoay viii Hình 2.3 Cơ cấu vặn nắp thực tế Hình 2.4 Cơ cấu cấp nắp thực tế Hình 2.5 Cơ cấu cấp nắp thiết kế Hình 2.6 Cơ cấu dán nhãn dùng lăn di động Hình 2.7 Cơ cấu dán nhãn dùng kẹp thủy lực Hình 2.8 Cơ cấu dán nhãn dùng băng ma sát loại Hình 2.9 Cơ cấu dán nhãn dùng băng ma sát loại Hình 2.10 Cơ cấu dán nhãn thực tế Hình 2.11 Cơ cấu dán nhãn theo thiết kế Hình 2.11 Mơ hình hóa hệ thống Hình 3.1 – PLC S7-200 Hình 3.2 Cấu trúc nhớ PLC S7-200 Hình 3.3 Sơ đồ khối việc thực chương trình PLC Hình 3.4 ARDUNO UNO Hình 3.5 Chíp sử dụng ARDUNO UNO Hình 3.5 Các chân tín hiệu ARDUNO UNO ix ... 34 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động Hình 2.11 Mơ hình hóa hệ thống SVTH: Nguyễn Thanh Bình Nguyễn Hoa Đăng GVHD: PGS.TS Trần Xn Tùy 35 Thiết kế chế tạo mơ hình. .. Tùy 30 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thơng rót, đóng nắp chai dán nhãn tự động 2.4 Bộ phận dán nhãn băng tải ép nhãn Trên thực tế có nhiều kiểu máy dán nhãn: dùng băng ma sát, dùng lăn di động, ... lý hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động dán nhãn sữ dụng rộng rãi với nhiều chũng loại khác 1.3 Các chức nãng hệ thống Hệ thống kết hợp máy chiết rót, đóng nắp dán nhãn thành dây chuyền thống