Nghiên cứu tổng quan về hệ thống băng tải, thiết kế mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC

Băng tải được ứng dụng rộng rãi từ rất lâu nhờ những ưu điểm là cócấu tạo đơn giản, bền và có khả năng vận chuyển hàng hóa đi xa để vận chuyển nguyên liệu dạng hạt dạng lát và dạng đơn[r]

HẢI PHÒNG - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ISO 9001:2015

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI, THIẾT KẾ MÔ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI

SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO DÙNG PLC

HẢI PHÒNG - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ISO 9001:2015

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI, THIẾT KẾ MƠ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI

SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO DÙNG PLC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP

Sinhviên : Vũ Quang Huy

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

-o0o - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên: Vũ Quang Huy Lớp: ĐC 1802

Mã sinh viên: 1412102095

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

1 Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn bảnvẽ)

Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán

Địa điểm thực tập tốtnghiệp:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Người hướng dẫn thứ : Họ tên : Đinh Thế Nam Học hàm, học vị : Thạc sĩ

Cơ quan cơng tác : Trường Đại học dân lập Hải Phịng Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài

Người hướng dẫn thứ hai : Họ tên :

Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn :

Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành trước ngày tháng năm2018

Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Sinh viên

Vũ Quang Huy

Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N

Thạc sĩ Đinh Thế Nam

Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG

PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốtnghiệp

Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng chất lượng bảnvẽ )

Cho điểm cán hướngdẫn:

(Điểm ghi số chữ)

Ngày tháng năm 2018 Cán hướng dẫn

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

1 Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ giá trị lý luận thực tiễn đềt ài:

Cho điểm cán chấm phảnbiện:

(Điểm ghi số chữ)

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1.1.1 XUTHẾVÀSỰPHÁTTRIỂNCỦATHIẾTBỊVẬNTẢILIÊN

1.1.1 Khái quát chung thiết bị vận tải liên tục

1.1.2 Sự phát triển thiết bị vận tải liên tục [tạp chí phát triển KH&CN tập 11 số 02- 2008] 10

1.2 CÁC LĨNH VỰC SẢN XUẤT ỨNG DỰNG THIẾT BỊ VẬN TẢI LIÊNTỤC 13

1.2.1 Khái quát chung 13

1.2.1.1 Hệ thống băng tải dây chuyền sản xuất nhà máy: giày, thuốc, nước uống cóga… 13

1.2.1.2 Hệ thống băng tải dây chuyền sản xuất nhà máy xi măng 14 1.2.1.3 Hệ thống băng tải công nghiệp hàngkhông 16

1.3 CÁC YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO THIẾT BỊ VẬN TẢI LIÊNTỤC 17

1.3.1 Các yêu cầu chung 17

1.3.2 Yêu cầu điều khiển 18

1.3.2.1 Thiết bị đolường 18

1.3.2.2 Điều khiển băng tải 19

1.3.3 Yêu cầu động truyền động hệ truyền độngđiện 20

1.3.3.1 Tính chọn cơng suất động cho băng tải [Tr66,3] 20

1.3.3.2 Cấu tạo động khơng đồng rơ to lồngsóc 23

CHƯƠNG2.TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 25

2.1 ĐẶT VẤNĐỀ 25

2.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 26

2.2.1 Khái niệm phân loại kiểu Dây chuyền phân loại sản phẩm 26

2.2.1.1 Khái niệm Dây chuyền phân loại sản phẩm 26

2.2.1.2 Phân loại kiểu dây chuyền phân loại sản phẩm 26

2.2.2 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao 27

2.2.2.1 Giới thiệu chung 27

2.2.2.2 Cấu tạo dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao 27

2.2.2.3 Nguyên lý hoạt động 28

2.2.2.4 Các phận quan trọng dây chuyền 29

CHƯƠNG 3.TÌM HIỂU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC 35

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 35

3.1.1 Khái niệm lịch sử hình thành 35

3.1.2 Phân loại 35

khác như: 35

3.1.4 Ưu – nhược điểm PLC 36

3.2 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 37

3.2.1 Cấu tạo PLC 37

3.2.2 Nguyên lý hoạt động 39

3.2.3 Cấu trúc chương trình 40

3.3 TÌM HIỂU VỀ PLC SIEMEN S7-200 40

3.3.1 Khái quát chung 40

3.3.2 Cấu trúc phần cứng PLC 41

3.3.3 Cấu trúc nhớ PLC 44

3.3.4 Định dạng liệu PLC S7-200 45

3.3.5 Các ngôn ngữ lập trình cho S7-200 46

3.3.6 Qui trình thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC 47

CHƯƠNG 49

4.1 NỘI DUNG, U CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CỦA MƠ HÌNH 49

4.1.1 Nội dung mơ hình 49

4.1.2 u cầu mơ hình 49

4.1.3 Mục đích 49

4.2 THIẾT KẾ MƠ HÌNH 50

4.2.1 Thiết kế mơ hình 3D tổng thể 50

4.2.2 Thiết kế phần khung 51

4.2.3 Tính tốn vị trí lắp đặt cảm biến phân loại 51

4.3 XÂY DỰNG VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH 52

4.3.1 Xây dựng phần khí 52

4.3.1.1 Khung, băng tải lăn 52

4.3.1.2 Lắp đặt động hệ truyền động 53

4.3.1.3 Hệ thống khí 53

4.3.2 Xây dựng phần điện 53

4.3.3 Xây dựng phần mềm 54

4.3.3.1 Chương trình cho PLC 54

KẾT LUẬN 71

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại với cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước nhiều ngành cơng nghiệp phục vụ q trình cơng nghiệp phát triển đất nước Như khai thác khoáng sản vận chuyển nguyên vật liệu bến cảng, nhà máy Băng tải dùng để vận chuyển vật liệu rời nhờ ưu điểm có khả vận chuyển hàng hóa xa, làm việc êm suất cao tiêu hao lượng thấp Chính nhờ ưu điểm mà băng tải ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khai thác hầm mỏ, bến cảng… Mặt khác yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Chính cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển khả trình PLC

Nhờ đặc tính trội mà PLC ứng dụng vào nhiều nghành công đoạn sản xuất khác Một số cơng đoạn phân loại sản phẩm – cơng đoạn hồn tồn làm thủ cơng với trợ giúp PLC suất hiệu tăng lên gấp bội Và mà em định thực Đồ án với đề tài “Nghiên cứu tổng quan hệ thống băng tải, thiết kế mơ hình băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC” Thông qua đồ án này, em có hội tiếp cận sử dụng PLC; đồng thời em có trải nghiệm thực tế vơ hữu ích q trình làm đồ án Nó giúp em củng cố

vững vềnhững học nhà trường phát triển kĩ làm việc thực tế

Đề tài trình bày gồm chương phần kết luận: Chương 1: Tổng quan thiết bị vận tải liên tục

Trong trình nhận đề tài, với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình Thạc sĩ Đinh Thế Nam em hồn tất xong đồ án Tuy nhiên thời gian có hạnvà kinh nghiệm thân nên đồ án khơng tránh sai sót, em mong đưược đóng góp ý kiến bảo thầy cô bạn

Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa điện Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng tạo điều kiện giúp đỡ tận tình để em hồn thành đồ án Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ Đinh Thế Nam giáo viên hướng dẫn giúp em hồnthành đồ ánnày

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực

CHƯƠNG

TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ VẬN TẢI LIÊNTỤC 1.1 XU THẾ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT BỊ VẬN TẢI LIÊN

TỤC

1.1.1 Khái quát chung thiết bị vận tải liên tục

Các thiết bị vận tải liên tục dùng để vận chuyển vật liệu thể hạt, thể cục kích thước nhỏ, chi tiết dạng thành phẩm bán thành phẩm vận chuyển hành khách theo cung đường định khơng có trạm dừng đường để trả hàng nhận hàng Thiết bị vận tải liên tục bao gồm: băng chuyền, băng tải loại, băng gầu, đường cáp treo thangchuyền

Những thiết bị vận tải liên tục kể có suất cao so với phương tiện vận tải khác, đặc biệt vùng núi non có địa hình phức tạp Nhìn chung nguyên lý hoạt động thiết bị vận tải liên tục tương tự nhau, chúng khác điểm sau: công năng, kết cấu cơkhí, cấu chở hàng hóa, cấu tạo lực kéo v.v…

a Băngchuyền:Thường dùng để vận chuyển vật liệu thành phẩm

bán thành phẩm, thường lắp đặt phân xưởng, nhà xưởng, xí nghiệp sản xuất theo dây chuyền Với cấu chuyển móc treo, giá treo thùnghàng

b Băng gàu: thiết bị dùng để vận chuyển vật liệu thể bột mịn gàu liên tiếp thành vòng kín lắp đặt theo phương thẳng đứng góc nghiêng lớn 600 Kết cấu băng gầu biểu

1- Bộ phận kéo 2- Gàu 3- Vỏ gàu tải 4- Tang căng

5- Miệng nạp liệu 6- Guốc hãm

7- Ống tháo liệu 8- Đầu dẫn động 9- Tang

dẫnđộng

Gầu tải gồm kéo ghép kín với gầu gắn chặt sử dụng gầu sâu để vận chuyển nguyên liệu dạng hạt Băng tải vơ tận phủ lấy tang dẫn động phía tang căng phía 4.Băng tải kéo căng nhờ cấu vít Tất phận gầu tải vỏ ngồi bao phủ, có đầu dẫn động

của vỏ có phễu nạp liệu cịn phần có ống tháo liệu Gầu xúc đầy nguyên liệu từ gốc hãm hay đổ thẳng vào gầu Gầu chứa nguyên liệu nâng lên chuyển qua tang bị lật ngược lại Dưới tác dụng lực li tâm trọng lực nguyên liệu đổ ống tháo liệu thiết bị chứa

Gầu tải ứng dụng rộng rãi kích thước khơng đáng kể, nhiên độ kín khơng đảm bảo, bụi dễ phát sinh lên không dùng để vận chuyển chất độc chất tạo bụi Trong công nghệ vi sinh để sản xuất

cá môi trường dinh dưỡng, nguyên liệu dạng hạt vận chuyển tới cácnồi tiệt trùng tầng cao tòa nhà khoảng 40m với độ nghiêng lớn

c Đường cáptreo

Đường cáp treo thường chế tạo theo hai kiểu: đường cáp treo cómột đường cáp đường cáp treo có hai đường cáp kéo nối thành đường vịng khép kín (hình 1.2)

Hình 1.2: Đường cáp treo có hai đường cáp kéo

Trong đường vận chuyển hàng toa, đường thứ hai đường hồi toa hàng (có hàng khơng có hàng) Các bộphận đường cáp treo gồm có: ga nhận hàng ga trả hàng 2, hai ga hai đường cáp nối lại với nhau: đường cáp mang đường cáp kéo

cơ truyền động cáp kéo lắp đặt nhà ga nhận hàng Các toa hàng di chuyển theo đường cáp mang4

Năng suất đường cáp treo đạt tới 400 tấn/h, độ dài cung đường hai nhà ga đạt tới hàng trăm km

d Thang chuyền

Thang chuyền loại cầu thang với bậc chuyển động dùng để vận chuyển hành khách nhà ga tàu điện ngầm, tịa thị chính, siêu thị, với tốc độ di chuyển từ 0,4 đến1m/s

Kết cấu thang chuyền giới thiệu hình 1.3

Hình 1.3: Kết cấu thang chuyền

Động truyền động 6, lắp phần thang chuyền truyền lực cho trục chủ động qua cấu truyền lực – hộp tốc độ Trục chủ động có hai bánh xe hoa cúc dải băng vịng có bậc thang khép kín với bánh hoa cúc lắp phần thang chuyền Ở trục thụ động có lắp cấu tạo lực căng cho dải băng vòng Để đảm bảo an toàn cho hành khách, hai bên thành thang chuyền có tay vịn di chuyển đồng tốc với bậc thang thang chuyền e Băng cào

dạng đóng kín Các băng tải thường có máng tự rộng vận chuyển vật liệu với hướng ngang nghiêng thẳng đứng khoảng100m

Băng tải cào dùng để chuyển rời bột sinh khối trích ly Băng tải cào gồm phận: đĩa xích chuyền động, đĩa xích bị đẫn đĩa xích gắn cào nhánh băng tải nằm nhánh chứa đầy nguyên liệu

Hình 1.4: Sơ đồ băng tải cào

a) Băng tải cào có càocao

b) Băng tải có cào nằm nguyênliệu - Bộ vítcăng – Đĩa xích truyền động – Xích

4 – Các cào – Đĩa xích bịdân

Cào làm kim loại thành hình máng có dạng hình thang nửa vầng trăng

Băng cào thường sử dụng nguyên liệu dạng bột, hạt nhỏ, mẫu nhỏ theo tuyến đường ngang, nghiêng 150

băng tảivới

máng kín với tiết diện hình vng chuyển dịch nguyên liệu với tốc độ 0.16 đến 0.4m/s

f Đườnggoong

Đường goong treo thường chế tạo theo hai kiểu: đường goong cáp đường goong hai cáp Đường goong có hai gas: gas nhận hàngvà gas đổ hàng , hai ga có căng hai đường cáp, cáp mang cáp cheo Để tạo lực căng cáp trạm thứ hai có cấu keo căng cáp, gữa khoảng cách hai ga có giá đỡ trung gian Cáp kéo thiết kế thànhmột mạng kín liên kết với cấu truyền động động truyền động, toa hàng gắn vào cáp kéo di chuyển theo cápmang

Đường goong ứng dụng rộng rãi khu du lịch chuyên trở hành khách địa hình đồi núi phức tạp có độ dốc lớn

g Băng tải

ướt, bụi…)

Kết cấu băng tải gồm có giá đỡ 10 với lăn đỡ 12 hệ thống lăn đỡ phía 11, băng tải chở vật liệu di chuyển hệ thống lăn hai tang truyền động: tang chủ động tang thụ động Tang chủ động lắp giá đỡ cố định kết nối khí với động truyền động qua cấu truyền lực dùng dây curoa hoặ hộp tốc độ Cơ cấu tạo sức căng ban đầu cho băng tải gồm đối trọng 1, hệ thống định vị dẫn hướng 2, Vật liệu cần vận chuyển từ phễu đổ xuống băng tải đổ tải vào phễu nhận hàng9

Hình 1.5 Sơ đồ băng tải cố định a, b) kết cấu băng tải;

c, d, e) Các dạng cấu truyền lực

Băng tải chế tạo từ bố vải có độ bền cao, ngồi bọc cao su với khổ rộng (900 1200)mm Khi vận chuyển vật liệu có nhiệt độ cao (tới 30000

C) thường dùng băng tải thép có độ dày (0,8 1,2)mm với khổ rộng (350

800)mm

- Đối với băng tải cố định thường dùng hộp tốc độ hộp tốc độ kết hợp với xích tải (hình 1.5 – c, d)

- Đối với băng tải lắp khơng cố định (có thể di dời) dùng tang quay lắp trực tiếp với trục động (hình 1.5 – e) với kết cấu hệ truyền động gọn

- Đối với số băng tải di động dùng cấu truyền lực dùng puli – đai truyền nối động truyền động với tang chủđộng

- Năng suất băng tải tính theo biểu thứcsau:

,[kg/s]hay ,[tấn/h].( 1.1 )

Trongđó: -Khốilượngtảitheochiềudài,[kg/m] v – tốc độ di chuyển băng,[m/s]

Khối lượng tải theo chiều dài băng tính theo biểu thức:

Trong đó: – Khối lượng riêng vật liệu,[tấn/m3

]

S – tiết diện cắt ngang vật liệu băng, [m2] (1.2)

1.1.2 Sự phát triển thiết bị vận tải liên tục [tạp chí phát triển KH&CN tập 11 số 02- 2008]

Trong nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa với phát triển không ngừng khoa học kĩ thuật , ngành công nghiệp sản xuất gắn liền với tự động hóa có vai trị đặc biệt quan trọng góp phần góp phần khơng nhỏ tạo lên xã hội văn minh đại nâng cao suất lao động góp phần giải phóng sức lao động conngười

Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật thiết bị vận tải liên tục không ngừng cải tiến phát triển để phục vụ ngành sản xuất cần tự động hóa cao, hay công việc cần vận chuyển liên tục

cao, tiêu hao lượng khơng lớn Chính nhờ ưu điểm mà thiết bị vận tải liên tục không ngừng cải tiến để nâng cao suất, tiết kiệm lượng, phù hợp với điều kiện mơi trường, giảm hao phí vật liệu vận chuyển Nhiều năm trở lại tự thiết kế chế tạo băng tải lịng máng thơng thường Riêng Tập đồn Cơng Nghiệp Than - Khống Sản Việt Nam có nhiều đơn vị khí có khả chế tạo băng tải (cơng ty chế tạo máy Than Khống Sản Việt Nam, nhà máy điện ng Bí, nhà máy Mạo Khê, nhà máy mỏ Thái Nguyên, viện khí lượng mở…) đó, Viện Cơ Khí Năng Lượng Và Mỏ đơn vị đầu ngành nghiên cứu, thiết kế chế tạo băng tải Đặc biệt Viện nghiên cứu thiết kế thành công băng tải lòng máng sâu phục vụ cho giếng nghiêng, có chiều dài độ dốc lớn (góc dốc nghiêng lớn 220) phục vụ cho mỏ hầm lị Việt Nam Thành

cơng tạo tiền đề cho việc nghiên cứu dạng băng tải đại Kết hợp khả kinh nghiện chế tạo băng tải thường có dựa vào tính kế thừa từ băng tải thường nói ngành cơng nghiệp chế tạo Việt Nam hồn tồn có khả chế tạo thành cơng loại băng tải đại ví dụ băngtải

lớn độ cao (với góc nghiêng lớn 300) băng tải ống lựa chọn tối

ưu cho việc vận chuyển hàng hóa dạng bột, cho bụi, dễ bay, đá vơi, than non, sản phẩm từ dầu mỏ, xi măng, phân bón

Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống băng tải ống - Tang dẫn

2 - Phễu cấp liệu - Con lăn đỡ băngtải

4 - Con lăn định hình ống cho băng tải - Băngtải

6 - Hệ thống chuyền động - Phễu tháo liệu

8 - Tang bị dẫn - Chân gá

10 - Con lăn ống

11 - Cụm điều chỉnh sức căngbăng

dùng phễu nạp liệu, từ băng tải vật liệu tháo qua phễu tháo liệu Tấm băng căng nhờ phận căng lắp tang cuối hệ thống hay nhánh không tải Tất cụm chi tiết lắp khung đỡ Băng đỡ định hình nhờ lăn dẫn hướng Khi hệ thống làm việc, băng tải dịch chuyển giá đỡ trục lăn mang theo vật liệu từ phễu nạp đến phễu tháo liệu Muốn làm băng tải ta sử dụng phận nạo Tấm băng căng nhờ phận căng lắp tang cuối hệ thống hay nhánh khôngtải

1.2 CÁC LĨNH VỰC SẢN XUẤT ỨNG DỰNG THIẾT BỊ VẬN TẢI LIÊNTỤC

1.2.1 Khái quát chung

Ngày với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật nhiều ngành sản xuất công nghiệp ngành khác nông nghiệp, du lịch phát triển theo

Để nâng cao suất, tiết kệm sức người giảm thiểu ô nhiễm mơi trường, độ xác an tồn thiết bị vận tải liên tục ứng dụng rộng rãi nghành sản xuất xi măng, vận chuyển than, xỉ than nhà máy nhiệt điện,vận chuyển hàng hóa bến cảng, vận chuyển khoáng sản hầm mỏ, vận chuyển nguyên liệu nhà máy công nghệ vi sinh, vận chuyển hành khách nơi du lịch, siêu thị, vận chuyển hành lý khách sân bay Như thiết bị vận tải liên tục có phần đóng góp quan trọng nhiều lĩnh vực sản xuất kinh tế, xã hội nói chung cơng nghiệpnói riêng

1.2.1.1 Hệ thống băng tải dây chuyền sản xuất nhà máy: giày, thuốc, nước uống cóga…

tải khối lượng cơng việc địi hỏi lớn liên tục khơng có thiết bịnào thay Ứng dụng tuyến băng tải sơ đồ công nghệ nhà máy sản xuất giày: giày từ nơi công nhân chế biến thô chưa thành phẩm đưa lên hệ thống băng tải qua lò điện trở gia nhiệt đặt phần băng để sấy khơ keo gián 1000C Lị điện trở dây chuyền sản xuất phải đảm bảo sau

khi giày chuyển qua lị phải khơ keo gián, để đảm bảo đượcu cầu phải điều chỉnh tốc độ băng tải phải điều chỉnh nhiệt độ lò cho giày qua đảm bảo làm khơ keo dán Lị điện trở bố trí băng phải đảm bảo sau giày sấy keo đến cuối chiều dài băng tải nhiệt độ giày phải có đủ thời gian hạ xuống lượng để chuyển sang công đoạn mà không gây nguy hiểm cho người laođộng

Hình 1.7: Bố trí lị điện trở băng tải

Sau sấy, giầy băng tải tiếp tục đưa vào nơi chứa sản phẩm hồn thiện để tiếp tục cơng đoạn quy trình sản xuất

1.2.1.2 Hệ thống băng tải dây chuyền sản xuất nhà máy xi măng

đồng cách đổ nguyên liệu từ cao xuống Còn đất sét đá vôi sau khai thác từ mỏ vận chuyển đến máy nghiền Khi đổ thành đống xong, Reclaimer hoạt động Nó tiến hành vận chuyển đá lên băng tải với suất 350 tấn/h Băng tải vận chuyển đến Hopper 21BN1 cung cấp cho Raw Mill nghiền đá thành bột Đống đá cung cấp cho mác xi măng vận chuyển tới Dump Hopper 21DH1 sau băng tải đưa đến Limestone 26BN153, 26BN253 khu nhà nghiền xi măng

Đất sét cát nghiền nhỏ máy nghiền, băng tải vận chuyển kho 21SY2 đổ thành đống thông qua Stacker 21SK2 với suất 300 tấn/h Tại kho Reclaimer 21RR2 hoạt động với suất 100tấn/h Thông qua hệ thống băng tải, đất sét vận chuyển đến Clay Hopper 21BN2 Cát kho đưa đến Dump Hopper 21DN2 máy xúc, sau vận chuyển tới Silica Hopper 21BN3 Quặng sắt, cát, thạch cao vận chuyển đến băng tàu đưa lên cần cẩu21SL31

Thông qua băng tải ngang 21BCL3 Vật liệu đưa đến kho 21SY3 cát thạch cao đưa tới máy nghiền 21CR1 Còn quặng sắt dạng bột nên bỏ qua công đoạn nghiền Nguyên liệu đốt than vận chuyển tàu từ nơi khác đến cần cẩu 21SL31 xúc lên băng tải Than đượcbăng tải đưa đến đổ vào kho thông qua Stacker 21SK31 với suất 150tấn/h Cũng đá vôi than đổ thành hai đống theo chiều dài kho Sau than đổ thành đống Reclaimer hoạt động để vận chuyển than lên băng tải vảo Hopper cung cấp cho Cool Mill Quá trình đồng nguyên liệu diễn sau: Tất loại nguyên liệu đưa đến hệ thống cân băng tải trước đưa đến phễu, nhằm mục đích giữ cho nguyên liệu bột chiếm tỉ lệ định

1.2.1.3 Hệ thống băng tải công nghiệp hàngkhông

Hình 1.9 Hệ thống băng tải hành lý

1.3 CÁC YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO THIẾT BỊ VẬN TẢI LIÊNTỤC

1.3.1 Các yêu cầu chung

Chế độ làm việc thiết bị vận tải liên tục chế độ dài hạn với phụ tải không đổi Theo yêu cầu công nghệ hầu hết thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ Trong phân xưởng sản xuất theo dây chuyền có nơi yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ D = : để tăng nhịp độ làm việc toàn dây chuyền cần thiết

Hệ truyền động thiết bị vận tải liên tục cần đảm bảo khởi động đầy tải Mô men khởi động động Mkd = (1.6 ~ 1.8)Mdm Bởi nên chọn động

cơ truyền động thiết bị vận tải liên tục loại động có hệ số trượt lớn, rãnh stato sâu để có hệ số mở máylớn

1.3.2 Yêu cầu điềukhiển

Vì hầu hết thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ nên không quan tâm đến trình điều chỉnh tốc độ động cơ, mà quan tâm đến mô men khởi động động cơ, chế độ làm việc động chế độ làm việc dài hạn ta lên chọn loại động có đặc tính phù hợp với yêu cầu Ngày hầu hết động truyền động băng tải động điện xoay chiều loại động có nhiều ưu điểm vượt trội so với động điện chiều, không cần đến biến đổi nguồn cung cấp từ xoay chiều sang chiều mà sử dụng trực tiếp điện áp từ mạng điện cung cấp cần thay đổi cấp điện áp cho phù hợ với cấp điện áp ghi động cơ, động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản so với động điện chiều giá thành thấphơn

1.3.2.1 Thiết bị đo lường

Đế hệ thống băng tải làm việc xác dây chuyền sản xuất cần sử dụng số loại thiết bị đo lường sau:

Các thiết bị đo nhiệt độ: loại cặp, nhiệt điện trở loại xạ nhiệt Các thiết bị đo áp suất: Kiểu màng

Các thiết bị đo lưu lượng: đo cảm ứng hồng ngoại, thang đo… Các thiết bị đo trọng lượng

Các thiết bị đo mức: đo theo kiểu đếm xung, kiểu phao, kiểu siêu âm Các thiết bị nồng độ khí (CO, CO2)

Các thiết bị đo nồng độ khói

Các camera phục vụ cho việc theo dõi điểm trọng yếu hệ thống sản xuất nói chung dây chuyền băng tải nói riêng

Các van dùng để điều khiển điện khí Các báo vị trí cho việc đóng mở van theo % Các thiết bị bảo vệ cho băng tải:

+ Cảm biến độ lệch băng

+ Thiết bị để dừng khẩn cấp băng tải bị cố (Giật tay) 1.3.2.2 Điều khiển băng tải

Để điều khiển vận hành băng tải trước hết phải kiểm tra thiết bị băng tải, kiểm tra sẵn sàng làm nhiệm vụ băng tải

a Chế độ vận hành tự động (từ phòng điều khiển trungtâm):

Theo quy định việc khởi động băng tải thực từ phòng điều khiển trung tâm (khởi động từ xa) Sơ đồ điều khiển động điện băng tải bố trí thích hợp, để tiến hành khởi động băng từ bảng điều khiển trung tâm Để điều khiển tự động từ bảng điều khiển khóa điều khiển, phải chọn sơ đồ cấp liệu Sau đặt khóa điều khiển vào vị trí tự động đèn vị trí thiết bị nhấp nháy Sau tín hiệu từ sơ đồ khởi động trung tâm chạy băng cuối theo tuyến băng tải

b Chế độ vận hành tạichỗ:

Chế độ vận hành bảng điều khiển đặt gần cấu truyền động băng tải, việc thực chế độ cách ấn nút khởi động nút dừng hộp điều khiển, công việc công nhân vận hành băng tải trực tiếp thực Khi vận hành băng tải vị trí chỗ khóa điều khiển bảng điều khiển trung tâm phải đưa vị trí điều khiển chỗ Trường hợp liên động bảo vệ công nghệ không tácđộng

Khi vận hành băng tải chỗ, người công nhận vận hành phải ấn nút phát tín hiệu âm báo trước sau ấn nút chạy động điện băng tải Việc dừng băng tải thực cách ấn nút dừng

c Chế độ vận hành độclập:

điều khiển phải đưa vị trí vận hành độc lập Người công nhân vận hành băng tải thực ấn nút khởi động dừng băng tải hộp điều khiển gần cấu truyền động băng

Sau khởi động băng tải lúc băng tải mang tải, công nhân vận hành phải thường xuyên kiểm tra làm việc băng tải Cường độ dịng điện động kéo băng tải khơng vượt trị số giới hạn đánh dấu vạch đỏ ampe kế chúng đặt phòng điều khiển trung tâm

1.3.3 Yêu cầu động truyền động hệ truyền động điện

Do hệ thống băng tải thiết bị hoạt động chế độ dài hạn, khởi động đầy tải cần mô men khởi động đủ lớn để đáp ứng u cầu tải Động khơng đồng đáp ứng yêu cầu Động không đồng bộ: loại động phù hợp với thiết bị có cơng suất nhỏ, rẻ, chắn, độ tin cậy cao So với loại động điện dùng cơng nghiệp động khơng đồng dùng nhiều chúng dần thay loại động chiều Đến có phần lớn cầu trục trang bị động không đồng bộ, nhiều cấu máy cắt gọt kim loại, truyền động phụ máy cán nhiều cấu lĩnh vực công nghiệp sử dụng động khơng đồng Cịn với số truyền động thực tế dùng nhiều băng tải, quạt gió, bơm nước…có cơng suất khơng lớn sử dụng động không đồng

1.3.3.1 Tính chọn cơng suất động cho băng tải [Tr66,3]

Sau phương pháp tính chọn cơng suất động truyền động băng tải.Trên hình 1.1.2.cho thấy lực f theo phương thẳng đứng đặt mặt nghiêng chia thành hai thành phần

fn vng góc với mặt phẳng nghiêng β

ft song song với mặt phẳng nghiêng

(1.3)

Hình 1.10: Sơ đồ tính tốn lực băng tải

F1 (1.4)

Vì thành phần pháp tuyến | fn | tạo lực cản (ma sát)trong

L cos k1.g

đỡ băng tải với lăn

Trong đó: β góc nghiêng băng tải L chiều dài băng tải

ә khối lượng vật liệu 1m băng tải

k1 hệ số tính đến lực cảnkhi dịch chuyển vật liệu k1=0.05 Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu

P1

(1.5)

Lực cản ma sát sinh băng tải chuyển động không tải là:

F2

K2 hệ số tính đến lục cản khơng tải

(1.6)

әb khối lượng băng tải 1m chiều dài băng Công suất cần thiết để

khắc phục lực cản ma sát

P2

Lực cần thiết để nâng vật:

F3

(1.7)

(1.8) Trong biểu thức lấy dấu(+)khi tải lên dấu(-)khi tải xuống Công suất nâng bằng:

P3

Công suất tĩnh băng tải:

(1.9)

F1.v L .cos k1.g.v

2L b.cos k2.g

F2.v 2L b.cos k2.g.v

L .sin g

F3.v L .sin g.v

k 3 P

P

(1.10)

Công suất động truyền động tính theo cơng thức sau:

P

dc (1.11)

Trong K3 hệ số dự trữ công

suất(K3=1,2~1,25) η hiệu suất truyền động

1.3.3.2 Cấu tạo động khơng đồng rơ to lồngsóc

Cấu tạo động khơng đồng thể hình (1.11 ) gồm hai phận chủ yếu ro to stato, ngồi cịn có vỏ máy nắp máy Trên hình (1.11) vẽ mặt cắt ngang trục máy, cho thấy ro thép ro to vàstato

- Stato phần tĩnh gồm hai phận lõi thép dây quấn ngồi cịn có vỏ máy nắp máy Lõi thép stato hình trụ thép kỹ thuật điện dập rãnh bên ghép lại với tạo thành rãnh theo hướng trục lõi thép ép vào vỏ máy Dây quấn stato làm dây quấn bọc cách điện đặt rãnh lõi thép dòng điện ba pha chạy ba pha dây quấn stato tạo từ trường quay

CHƯƠNG

TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

2.1 ĐẶT VẤNĐỀ

2.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2.2.1 Khái niệm phân loại kiểu Dây chuyền phân loại sản phẩm 2.2.1.1 Khái niệm Dây chuyền phân loại sản phẩm

 Dây chuyền hình thức tổ chức sản xuất phận, thiết bị thực theo trình tự đặt trước

 Dây chuyền phân loại sản phẩm dây chuyền mà sản phẩm phân theo loại riêng tùy theo yêu cầu (phân theo kích thước, khối lượng hay màu sắc…)

2.2.1.2 Phân loại kiểu dây chuyền phân loại sản phẩm

Tùy theo yêu cầu sản xuất thực tế mà người ta phân hình thức phân loại sản phẩm sau:

 Phân loại theo kích thước (cao thấp, dài-ngắn)

 Phân loại theo khối lượng sản phẩm

 Phân loại theo màu sắc sản phẩm

 Phân loại theo hình ảnh sản phẩm

 Phân loại theo mã vạch sản phẩm

Trong hình thức phân loại phải sử dụng PLC Sau ta tìm hiểu sơ qua kiểu phân loại đó:

o Phân loại theo kích thước: kiểu phân loại sử dụng cảm biến quang hay hồng ngoại… để phát so sánh kích thước sản phẩm, sau đưa tín hiệu PLC PLC thực chức phân loại sản phẩm theo yêu cầu Kiểu phân loại sử dụng nhiều nhà máy đóng chai, lọ…Ưu điểm lớn kiểu phân loại chi phí cho cảm biến thấp, lắp đặt đơn giản dễ vận hành

khối lượng xác

o Phân loại theo màu sắc sản phẩm: sử dụng cảm biến màu ( cảm biến nhận biết màu riêng biệt như: xanh, đỏ, vàng…) Cách thức hoạt động giống hình thức phân loại trên.Ứng dụng phân loại theo màu sắc chủ yếu công nghiệp vải lụa, sản xuất màu…

o Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: điều khác biệt hình thức phân loại khơng sử dụng cảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh sản phẩm cần phân loại, sau đưa ảnh so sánh với ảnh gốc chuẩn xem sản phẩm thuộcloại Hiện hình thức phân loại ứng dụng để phân loại gạch granit

o Phân loại theo mã vạch sản phẩm: kiểu phân loại đại, sử dụng tới máy đọc mã vạch.Nó chủ yếu sử dụng với sản phẩm linh kiện máy…

2.2.2 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao 2.2.2.1 Giới thiệu chung

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao kiểu phân loại theo kích thước sản phẩm, mà cụ thể theo chiều cao sản phẩm mà phân loại sản phẩm khác ( loại sản phẩm cao, thấp hay trung

bình…)

Như nói dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao ứng dụng nhiều việc phân loại sản phẩm đóng chai, lọ… như: bia, rượu, nước đóng chai Và công đoạn cuối dây chuyền sản xuất, có chức phân loại sản phẩm đưa vào thùng chứa tương ứng

Hình 2.1: Mơ hình đơn giản dây chuyền phân loại sản phẩm

Như thấy cấu tạo dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao gồm phận sau:

1) Hệ thống giá đỡ hay khung 2) Băng tải

3) Con lăn

4) Hệ thống động lực (gồm động cơ, role, cấu bánh dây đai truyền động…)

5) Hệ thống điều khiển (với nút ấn, bảng mạch, PLC…)

Ngồi cịn có phận, thiết bị khác như: cảm biến, hệ thống tay đẩy (hoặc cấu kẹp sản phẩm…)

2.2.2.3 Nguyên lý hoạt động

Chức dây chuyền phải đẩy sản phẩm vào thùng chứa mức chiều cao qui định Do phân q trình hoạt động dây chuyền làm giai đoạn sau:

 Giai đoạn 1: Nhận biết mức chiều cao sản phẩm:

Đầu tiên, cấp nguồn cho động băng tải bắt đầu chuyển động; đồng thời có sản phẩm vào di chuyển theo chiều băng tải Các cảm biến người quản lí bố trí cho phù hợp với mức chiều cao sản phẩm cần phân loại Các cảm biến cảm biến quang hay hồng ngoại, có nhiệm vụ phân biệt sản phẩm qua mức chiều cao ( cao hay thấp…), sau đưa tín hiệu PLC để xử lý PLC nhận tín hiệu từ cảm biến truyền về, vào chương trình lập trình sẵn bên mà nhận biết mức chiều cao sản phẩm va lệnh điều khiển đến tay đẩy tương ứng

 Giai đoạn 2: Đẩy sản phẩm vào thùng chứa tương ứng:

căn vào điều khiển PLC mà thực đẩy vật vào thùng chứa đặt cách xác

Trên trình bày chức nhất, quan trọng dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao Trên thực tế, dây chuyền thực thêm nhiều chức khác như: đếm sản phẩm, hiển thị số v…v Các chức làm rõ phần sau báo cáo

Sau ta tìm hiểu sơ lược số phận quan trọng dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao

2.2.2.4 Các phận quan trọng dây chuyền

 Động kéo băng tải

Động kéo băng tải động bước (Step motor), băng tải cần di chuyển với tốc độ chậm vừa phải, động kéo đòi hỏi phải khỏe, lực kéo đều… Vì mà động bước lựa chọn phù hợp Tùy theo mức độ nặng, nhẹ tải băng chuyền mà lựa chọn công suất động cho phù hợp

Động bước loại động điện có nguyên lý ứng dụng khác biệt với đa số động điện thông thường Chúng thực chất động đồng dùng để biến đổi tín hiệu điều khiển dạng xung điện rời rạc thành chuyển động góc quay chuyển động rơto có khả cố định rơto vào vị trí cần thiết

Hình 2.2: Cấu tạo động bước Trong đó:

1) Motor 6) Bộ điều chỉnh điện áp

2) Bảng mạch 7) Trục đầu hay

3) Dây màu đỏ nối với cực (+) 8) Đĩa quay để gắn với phận bên 4) Dây tín hiệu (màu vàng trắng) 9) Vỏ động

5) Dây nối đất ( màu đen) 10) Chip điều khiển

Động bước không quay theo chế thơng thường, chúng quay theo bước nên có độ xác cao mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ chuyển mạch điện tử đưa tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự tần số định Tổng số góc quay rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, chiều quay tốc độ quay rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi tần số chuyển đổi

 Băng tải

Băng tải phận lắp khung dây chuyền, căng tang tỳ lên lăn phía đầu Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm Do đặc điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng , độ bám băng tải lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với tốc độ không đổi

Hình 2.3: Các loại băng tải

 Con lăn

Con lăn phận gắn đầu khung dây chuyền, đồng thời phận chịu lực tỳ băng tải Nó có nhiệm vụ nhận lực kéo động thông qua cấu bánh dây đai truyền động mà kéo cho băng tải chuyển động theo Băng tải có chuyển động hay khơng phụ thuộc nhiều vào lăn Chính mà lăn cần phải hoạt động ổn định, đồng trục có độ bám với băng tải đủ lớn để kéo băng tải chuyển động

Hình 2.4: Các loại lăn

 Hệ thống tay đẩy hay kẹp sản phẩm

Đây phận thực chức đẩy hay kẹp sản phẩm đưa vào thùng chứa tương ứng Trong công nghiệp, tùy theo điều kiện làm việc mà sử dụng loại cho phù hợp; đơn giản hệ thống tay đẩy thủy lực hay khí nén, hệ thống tay robot phức tạp…

 Rơle

HÌnh 2.5: Rơle

Sau ta tìm hiểu khái quát Rơle nhiệt – loại rơle sử dụng nghiên cứu này:

* Rơle nhiệt

Rơle nhiệt loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động mạch điện khỏi bị tải, thường dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ Dùng điện áp xoay chiều đến 500 V, tần số 50Hz, loại Iđm đến 150A điện áp chiều tới 440V Rơle nhiệt khơng tác động tức thời theo trị dịng điện có qn tính nhiệt lớn phải cần thời gian để phát nóng Thời gian làm việc từ khoảng vài giây [s] đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch Muốnbảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy

Nguyên lí

HÌnh 2.6: Role nhiệt

 Cảm biến quang

Cảm biến quang cảm biến hoạt động dựa nguyên tắc phát thu tín hiệu ánh sáng

Có dạng cảm biến quang:

+Cảm biến quang dạng thu phát rời:

Là cảm biến gồm hai phát thu tách rời riêng biệt Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát chắn chùm ánh sáng (thường xạ hồng ngoại) không cho chúng chiếu tới thiết bị dị

Hình 2.7: Cảm biến quang thu phát rời +Cảm biến quang dạng thu phát chung:

thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu phản xạ, vật thể cần phát phản chiếu chùm ánh sáng lên thiế bị dị

Hình 2.8: Cảm biến quang thu phát chung

Trong hai loại trên, cực phát xạ thông thường Diode phát quang (LED) Thiết bị dị xạ Transistor quang, thường hai Transistor gọi cặp Darlington Cặp Darlington làm tăng độ nhạy thiết bị Tuỳ theo mạch sử dung đầu chế tạo để chuyển mạch đến mức thấp ánh sáng đến Transistor

Khoảng cách phát vật thể tùy vào chủng loại.Có loại phát vật thể phạm vi nhỏ từ 20mm-160mm series E3Z-LS OMRON.Nhưng có nhứng series phát vật thể từ khoảng cách 30m E3Z-T62, E3Z-T82 OMRON…

 PLC

pCHƯƠNG3

TÌM HIỂU VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG

3.1.1 Khái niệm lịch sử hình thành

Bộ điều khiển khả trình PLC (Progammable Logic Control) loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình thay cho việc phải thể thuật tốn mạch số Do có chương trình điều khiển bên nên PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh

PLC hình thành từ nhóm kĩ sư hãng General Motor năm 1968 với ý tưởng ban đầu thiết kế điều khiển với tính sau:

 Lâp trình đơn giản, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu  Dễ dàng sửa chữa thay

 Có độ ổn định cao mơi trường cơng nghiệp

Sau đó, PLC ngày hoàn thiện ngày trở thành thiết bị điều khiển thiếu hầu hết nghành công nghiệp sản xuất nông nghiệp, thiết bị y tế hay nghành công nghệ khác…

3.1.2 Phân loại

PLC phân loại theo cách sau:

 Phân loại theo hãng sản xuất: Siemen, Omron, Mitshubishi, Alenbratlay…

 Phân loại theo phiên bản: PLC Siemen có phiên 200, S7-300, S7-400 hay S7-1200; PLC Mitshubishi có dịng FX, FX-0 hay FX-ON…

3.1.3 Phạm vi ứng dụng

 Hóa học dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống dẫn  Chế tạo máy sản xuất: Tự động hóa chế tạo máy, cân đơng, q

trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại

 Thủy tinh phim ảnh: trình đóng gói, thí nghiệm vật liệu, cân đong, khâu hoàn tất sản phẩm, cắt giấy

 Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, trình ủ boat, trình cáng, trình gia nhiệt

 Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phẩm, đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt q trình sản xuất, bơm (bia, nước trái ) cân đong, đóng gói, hịa trộn

 Kim loại: Điều khiển trình cán, (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng

 Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho trình đốt, xử lý tuabin .) trạm cần hoạt động khai thác vật liệu cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ)

 v…v

3.1.4 Ưu – nhược điểm PLC

 Ưu điểm:

 Không cần đấu dây cho sơ đò logic kiểu role  Độ linh hoạt, mềm dẻo sử dụng cao  Có nhiều chức điều khiển

 Công suất tiêu thụ nhỏ, tốc độ xử lý cao  Lắp đặt dễ dàng, nhỏ gọn

 Khả kết nối với modul bên

 Nhược điểm:

3.2 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 3.2.1 Cấu tạo PLC

Trong hệ thống điều khiển sử dụng PLC điển hình có khối chính:  Khối tiếp nhận tín hiệu đầu vào

 Khối xử lý trung tâm CPU  Khối xuất tín hiệu ngồi

Hình 3.1: Các khối PLC

Trong đó, đầu vào cơng tắc, cảm biến, chuyển mạch… đầu thường role, contactor hay đèn báo…

Quan trọng khối xử lý trung tâm CPU Nó điều khiển tất hoạt động PLC như: xử lý vào – truyền thơng với bên ngồi… Bên cạnh đó, nhớ PLC đóng vai trị quan trọng cấu tạo PLC Có nhiều loại nhớ khác nhau, tùy theo điều kiện mục đích sử dụng mà ta lựa chọn cho phù hợp:

 Bộ nhớ RAM: nhớ thay đổi dùng để chứa chương trình ứng dụng liệu Dữ liệu RAM mất điện, cần có Pin ni riêng

 Bộ nhớ EPROM: giống ROM , nguồn nuôi không cần Pin Tuy nhiên xóa nội dung cách chiếu tia cực tím nạp lại máy nạp

 Bộ nhớ EEPROM: kết hợp nhó kiểu RAM EPROM, nạp xóa tín hiệu điện, nhiên số lần xóa-nạp bị hạn chế

Trên thực tế, để đáp ứng tốt tốn điều khiển số PLC có thêm khối chức đặc biệt như: Bộ đếm (Counter), Bộ định thời (Timer) hay khối hàm chuyên dụng (so sánh, phép tính số học…)

Hình 3.2: Các khối chức đặc biệt PLC

Hình 3.3: Sơ đồ ghép nối hệ điều khiển PLC Siemen 3.2.2 Nguyên lý hoạt động

PLC thực cơng việc theo chu trình lặp Mỗi vịng lặp cịn gọi vòng quét Mỗi vòng quét bắt đầu abwngf việc chuyển liệu từ đầu vào đến miền nhớ I, sau giai đoạn thực chương trình Trong vịng qt, chương trình thực từ lệnh đến lệnh cuối khối OB1 Sau thực xong giai đoạn này, liệu chuyển từ miền nhớ Q đầu số Vòng quét kết thúc giai đoạn xử lý u cầu truyền thơng ( có ) kiểm tra trạng thái CPU

Thời gian cần thiết để PLC thực xong vòng quét gọi thời gian vòng quét (scan time) Thời gian vịng qt khơng cố định mà phụ thuộc vào số lệnh phải thực chương trình khối lượng liệu truyền thơng vịng

quét

Như vậy, thời gian trễ để nhận tín hiệu, xử lý đưa tín hiệu điều khiển thời gian vịng qt Nói cách khác, thời gian vịng qt định tính thời gian thực chương trình điều khiển PLC Thời gian vịng qt ngắn tính thời gian thực chương trình cao

3.2.3 Cấu trúc chương trình

Có thể lập trình cho PLC dạng khác nhau:

 Lập trình tuyến tính: Tồn chương trình nằm khối nhớ Loại phù hợp với toán nhỏ, đơn giản khối chọn luôn khối OB1

 Lập trình có cấu trúc: Chương trình chia làm nhiều phần nhỏ phần thực thi nhiệm vụ riêng biệt Các phần nhỏ nằm khối riêng biệt PLC HÌnh thưc lập trình áp dụng toán phức tạp, yêu cầu đa chức

3.3 TÌM HIỂU VỀ PLC SIEMEN S7-200 3.3.1 Khái quát chung

PLC S7-200 dòng PLC hãng Siemen – Đức Hiện có họ PLC S7-200 gồm: CPU222, CPU 224, CPU224XP, CPU 226 hay CPU 226XM…

 Loại cấp điện 220VAC:

+ Ngõ vào tích cực mức cấp điện áp +24VDC ( 15 – 30VDC) + Ngõ ra: role

+ Ưu điểm: sử dụng ngõ nhiều cấp điện áp khác ( 0V, 24V hay 220V)

+ Nhược điểm: Thời gian đáp ứng chậm

 Loại cấp điện 24VDC:

+ Ngõ vào tích cực mức cấp điện áp +24VDC ( 15 – 30VDC) + Ngõ ra: transistor

+ Ưu điểm: sử dụng ngõ transistor nên điều chỉnh độ rộng xung, output tốc độ cao

+ Nhược điểm: gặp khó khăn trường hợp ngõ yêu cầu điện áp 0V hay 220V (vì ngõ có mức điện áp 24V)

3.3.2 Cấu trúc phần cứng PLC

Nhìn chung, giống dịng PLC khác PLC S7-200 có cấu trúc phần cứng gồm phần modul: Modul CPU Modul mở rộng Modul CPU có 1, cịn Modul mở rộng có số lượng tùy vào loại PLC

 Modul CPU: nơi chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, định thời, đếm, cổng truyền thông…và số vào – số.Các cổng vào-ra số nằm CPU gọi cổng Onboard

Các đèn báo modul CPU cho phép ta xác định trạng thái làm việc PLC:

o Đèn SF ( màu đỏ): báo sáng PLC gặp cố hay hệ thống bị hỏng

o Đèn STOP ( màu vàng): báo sáng PLC trạng thái dừng hoạt động

o Đèn RUN ( màu xanh): báo sáng PLC hoạt động Đèn tự động chuyển sang đèn STOP có lệnh Stop chương trình

o Các đèn Qx.x (màu xanh): thông báo trạng thái tức logic thời đầu tương ứng , bật sáng trạng thái đầu vào mức cao ( )

 Modul mở rộng: bao gồm modul sau:

o SM (Signal Modul): modul mở rộng cổng tín hiệu vào-ra số, gồm có : DI (Digital Input): modul mở rộng cổng đầu vào số Số lượng 8, 16 hay 32 tùy vào loại modul

DO (Digital Output): modul mở rộng cổng số Số lượng 8, 16 hay 32 tùy vào loại modul

DI/DO: kết hợp modul mở rộng vào số Số lượng 8/8 hay 16/16 tùy loại modul

AI (Analog Input): modul mở rộng cổng vào tương tự Bản chất chúng chuyển đổi tương tự-số 12bits( AD ), tín hiệu tương tự nhận chuyển thành chuỗi tín hiệu số dài 12bits Số lượng mở rộng 2, hay tùy loại modul Tín hiệu vào dòng, áp hay trở

AO (Ânalog Output): modul mở rộng cổng tương tự Bản chất chúng chuyển đổi số-tương tự 12bits( DA ), tín hiệu số 12bits đưa chuyển thành tín hiệu tương tự Số lượng mở rộng 2, hay tùy loại modul Tín hiệu vào dịng, áp hay trở

AI/AO: kết hợp loại AI AO Số lượng mở rộng 2/2 hay 4/4 tùy loại modul Tín hiệu vào dịng, áp hay trở

Hình 3.5: Thanh Rack

Hình 3.6: Sơ đồ phân bố Rack

o FM (Function Modul): Modul có chức điều khiển riêng, ví dụ như: modul điều khiển động bước, modul điều khiển vòng đếm, modul PID, modul đếm, định vị hay điều khiển nối tiếp…

o CP ( Comunnication Modul) modul truyền thông, sử dụng mạng MPI, ProfiBus hay Industrial Ethernet PLC với hay PLC – máy tính

Hình 3.7: Ghép nối modul CPU – modul mở rộng S7-200

3.3.3 Cấu trúc nhớ PLC

Bộ nhớ PLC gồm vùng chính:

 Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng có miền:

o Miền OB1 (Organization Block): miền chứa chương trình chính, chương trình tổ chức; lệnh miền quét

o Miền SBR (Subroutine – Chương trình con): Miền tổ chức thành hàm biến hình thức để tra đổi liệu Chương trình thực thi có lệnh gọi từ chương trình

o Miền ngắt (Interrupt) Miền tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác Chương trình thực có kiện ngát xảy

 Vùng chứa tham số hệ điều hành: Vùng chia làm miền con:

o Miền liệu cổng vào số (Process image Inputs, hay Miền I): trước thực bắt đầu chương trình, PLC đọc giá trị logic tất cổng đầu vào cất giữ chúng miền nhớ I

o Miền đệm liệu cỏng số (Process image Outputs, hay miền Q): Kết thúc giai đoạn thực chương trình PLC chuyển giá trị đệm Q cổng đầu số

o Miền nhớ cho Bộ định thời (hay T): lưu trữ giá trị thời gian đặt trước giá trị thời gian tức thời giá trị logic đầu Bộ định thời

o Miến nhớ cho Bộ đếm (Hay C): lưu trữ giá trị đếm đặt truwpowsc, giá trị đếm tức thời trạng thái logic đầu Bộ đếm

o Các miền khác: miền V ( variable memmory), miền ngõ vào analog (AIW), ngõ analog (AQW) địa trỏ (AC)

 Vùng chứa khối liệu: chia làm loại:

o Data Block (DB ): Miến chứa liệu tổ chức thành khối Kích thước số lượng khối người sử dụng qui định Chương trình truy nhập miền theo Bit, Byte, Từ hay Từ kép

o Local data block (L): Miền liệu cục Miền khối OB1, SBR Interrupt tổ chức sử dụng cho biến tức thời trao đổi liệu với khối chương trình gọi Nội dung miền bị xóa kết thúc chương trình tương ứng Có thể truy nhập miền theo Bit, Byte, Từ hay Từ kép

3.3.4 Định dạng liệu PLC S7-200

 Kiểu BOOL: biến kiểu Bool nhận giá trị ( True ỏ False)

 Cách viết: <Tên vùng nhớ><Số byte>.<số bit byte>

 Ví dụ: Q0.0, M0.1, V2.3…

 Kiểu BYTE: biến kiểu Byte nhận giá trị khoảng từ 0-255

Cách viết: <Tên vùng nhớ><tên viết tắt Byte><Số byte> Ví dụ: QB0, MB6, VB18, SMB2…

 Kiểu WORD: biến kiểu Byte nhận giá trị khoảng từ 0-65535

 Kiểu DWORD: biến kiểu Byte nhận giá trị khoảng từ 0-(232 – 1)

Cách viết: <Tên vùng nhớ><Tên viết tắt Dword><Số Dword> Ví dụ: ID0, QD3, VD10…

 Kiểu INT ( số nguyên): 16bit giống kiểu WORD, khoảng giá trị lớn hơn, từ -65535 đến 65535

 Kiểu DINT: 32bit giống DWORD khoảng giá trị lớn hơn, từ (-232

– 1) – (232 -1)

 Kiểu REAL (số thực): 32bit giống DWORD chấp nhận số thập phân

3.3.5 Các ngôn ngữ lập trình cho S7-200

Có dạng ngơn ngữ dùng để lập trình cho S7-200:

 Dạng LAD: ngơn ngữ thích hợp cho người quen thiết kế mạch điều khiển logic Chương trình viết dạng liên kết công tắc với

Hình 3.8 Ngơn ngữ lập trình dạng LAD

 Dạng FBD: ngữ thích hợp cho người quen thiết kế mạch điều khiển kiểu kĩ thuật số Chương trình viết dạng hàm

Hình 3.9 Ngơn ngữ lập trình dạng FBD

 Dạng STL: ngôn gnux lập trình thơng thường máy tính chương trình thực cách ghép nối lệnh lại với theo thuật tốn định

Hình 3.10 Ngơn ngữ lập trình dạng STL

Trong nghiên cứu này, chương trình nạp cho PLC viết dạng LAD

3.3.6 Qui trình thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC

Qui trình thiết kế chương trình điều khiển dùng PLC qua bước sau:

 Xác định qui trình điều khiển

 Xác định tín hiệu vào –

 Soạn thảo chương trình

 Nạp chương trình vào nhớ

CHƯƠNG

THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH

Trong phần trước, em tìm hiểu nắm kiến thức phần cứng phần mềm để tạo nên dây chuyền phân loại sản phẩm hoàn chỉnh Và để cụ thể hóa trình bày, phần sau báo cáo kết thực tế mà em thực

4.1 NỘI DUNG, U CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CỦA MƠ HÌNH 4.1.1 Nội dung mơ hình

Mơ hình xây dựng đáp ứng nội dung sau:  Phân loại sản phẩm chiều cao

 Kết nối PLC với máy tính 4.1.2 u cầu mơ hình

Mơ hình thỏa mãn u cầu :

Có tính sư phạm, tức xây dựng mơ hình phải ứng dụng kiến thức học ; đồng thời mơ hình đủ tiêu chuẩn để làm thiết bị bổ trợ cho việc học tập, nghiên cứu

4.1.3 Mục đích

Việc xây dựng mơ hình thực tế nhằm đáp ứng mục đích sau:  Củng cố kiến thức lý thuyết học

 Năng cao kĩ làm việc độc lập

4.2 THIẾT KẾ MƠ HÌNH

Trước xây dựng mơ hình thực tế, cần có vẽ mơ hình Bản vẽ thiết kế cho mơ hình vẽ phần mềm AutoCad 2007:

4.2.1 Thiết kế mơ hình 3D tổng thể

Hình 4.1 Bản vẽ 3D thiết kế mơ hình dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-200

Các thiết bị, phận sử dụng:

1) Băng tải 2) Động kéo

3) Con lăn 4) Hệ thống bánh dây xích

5) Khung 6) Các máng

7) Các xilanh tay đẩy 8) Bình nén khí

9) Hệ thống ống dẫn khí 10) Airtac (van điều chỉnh khí)

11) Nút ấn ON 12) Nút ấn OFF

13) Đèn báo ON 14) Đèn báo OFF

15) Đèn báo nguồn 16) Các đèn báo đầy

4.2.2 Thiết kế phần khung

Sau vẽ thiết kế cho khung: (khung làm kẽm không gỉ)

Hình 4.2 Thiết kế 2D cho khung 4.2.3 Tính tốn vị trí lắp đặt cảm biến phân loại

Mơ hình thiết kế để phân loại sản phẩm theo mức chiều cao khác Các vật sử dụng mơ hình làm giấy cứng, có kích thước sau: (dài x rộng x cao, đơn vị: cm)

 Vật cao: x x15

 Vật trung bình: x x 10  Vật thấp: x x

Hình 4.3 Vị trí lắp đặt cảm biến phân loại 4.3 XÂY DỰNG VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH

4.3.1 Xây dựng phần khí

Phần khí bao gồm cơng việc sau:  Chế tạo, lắp đặt khung, băng tải lăn  Lắp đặt động hệ thống truyền động

 Lắp đặt hệ thống khí nén: bình nén khí, ống dẫn khí xilanh đẩy 4.3.1.1 Khung, băng tải lăn

 Khung: Khung mơ hình làm kẽm khơng gỉ, có độ chắn, bền vững cao Để tăng tính thẩm mĩ, khung sơn tĩnh điện dán giấy bóng phủ ngồi

 Băng tải: băng tải loại PVC, dày 1.5mm, mặt xẻ rãnh cưa để tăng độ ma sát với lăn

 Con lăn: lăn chế tạo đảm bảo đủ yêu cầu: nhẹ, quay chắn

4.3.1.2 Lắp đặt động hệ truyền động

 Động sủ dụng mơ hình động trợ lực, đảm bảo khả kéo khỏe, ổn định

 Hệ thống truyền động: đơn giản cần bánh gắn với trục lăn, bánh gắn với trục động dây xích nối bánh với

4.3.1.3 Hệ thống khí

 Bình nén khí tự chế có dung tích 1.5l

 Xilanh đẩy có cự ly đẩy 10cm, đáp ứng nhanh

Hình 4.5 Xilanh Airtac hệ thống khí (minh họa thực tế)

4.3.2 Xây dựng phần điện Phần điện bao gồm:

Hình 4.6 Sơ đồ dây cho đèn điều khiển qua Role

Hình 4.7 Sơ đồ dây kết nối với PLC 4.3.3 Xây dựng phần mềm

 Lập trình chương trình cho PLC 4.3.3.1 Chương trình cho PLC

 Bảng định địa chỉ:

STT Input Địa Output Địa Ghi

1 Nút ON I0.5 Động Q0.0

3 Cảm biến I0.1 Tay trung bình Q0.2 Cảm biến I0.2 Đèn cao đầy Q0.3 Cảm biến I0.3 Đèn trung bình đầy Q0.4 Cảm biến I0.4 Đèn thấp đầy Q0.5 Nuts OFF I0.6

 Nội dung lập trình:

 Cấp nguồn cho hệ thống: sẵn sàng làm việc Đèn báo nguồn sáng, đền khác tắt

 Ấn nút ON: đèn báo START (màu xanh sáng lên), đồng thời động kéo băng tải chạy

 Nếu có vật cao đưa vào đến vị trí máng cao tay đẩy tác động dẩy vật cao xuống

 Nếu có vật trung bình đưa vào đến vị trí máng trung bình tay đẩy tác động dẩy vật trung bình xuống

 Nếu có vật thấp đưa vào thẳng đến máng cuối băng tải, không tay đẩy tác động

 Nếu vật cao đếm đến đèn báo đầy (Q0.?) sáng lên 5s tự tắt Xảy trường hợp:

 + Khi đó, băng tải khơng có vật cao khác động chạy bình thường

 + Nếu lúc có vật cao khác băng tải động dùng 5s, sau tự khởi động lại bình thường

 Nếu vật trung bình đếm đến đèn báo đầy (Q0.?) sáng lên 5s tự tắt Xảy trường hợp:

 + Khi đó, băng tải khơng có vật trung bình khác động chạy bình thường

 Nếu vật thấp đếm đến đèn báo đầy (Q0.?) sáng lên 5s tự tắt  Ấn nút OFF: đèn STOP (màu đỏ) sáng lên đồng thời đèn START tắt

 Chú ý: Do PLC 222 có đầu vào đầu ra, tức không đủ cho đầu vào-ra theo u cầu tốn đặt ra; mà đèn START STOP điều khiển role nút ấn không thông qua PLC

KẾT LUẬN

Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp,dưới hướng dẫn tận tình thầy giáo Thạc sĩ Đinh Thế Nam, đến em hồn thành đồ án Nội dung đồ án bao gồm:

Phần kiến thức:

* Tìm hiểu tổng quan hệ thống băng tải

* Tìm hiểu điều khiển lập trình PLCS7-200

* Tìm hiểu quy trình cơng nghệ băng tải phân loại sảnphẩm * Tìm hiểu cảm biếnquang

Phần thiết kế thi công: * Xây dựng sơ đồ khối

* Viết chương trình điều khiển

Đề tài trình bày theo dạng mơ hình mơ Nên q trình thực luận văn khơng tránh khỏi sai sót mong đề tài bạn sinh viên khoá sau tiếp tục nghiên cứu khắc phục mặt hạn chế đề tài để tạo sản phẩm tối ưu phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội

Em xin bảo, góp ý thầy để đề tài em hoàn thiện Cuối em xin trân trọng cảm ơn thầy Hiệu trưởng, Ban Giám hiệu nhà trường, phòng ban chức năng, thầy trưởng khoa điện, thầy cô khoa điện đặc biệt thầy Thạc sĩ Đinh Thế Nam người trực tiếp hướng dẫn em thực đềtài

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tăng văn Mùi ( 2003 ), Điều Khiển LOGIC LẬP TRÌNH PLC, Nhà xuất ThốngKê

2 Phan Quốc Phô – Nguyễn Đức Chiến ( 2008), Giáo trình cảm biến, Nhà xuất khoa học kỹ thuật

3 Vũ Quang Hồi (2000), Trang bị điện - điện tử công nghiệp, Nhà xuất giáodục

4 Nguyễn Thái Hưng (2002), Tự động hóa với SIMATIC S7 – 200, Nhà xuất khoa học kỹthuật

5 GS TSKH Thân Ngọc Hoàn (1999), Máy điện, Nhà xuất giao thông vận tải

động điện điều khiển học. www.G