Tính toán lượng mòn dao trong dây chuyền cắt tôn silic tự động điều khiển PLC

TRẦN QUANG HƯNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ TÍNH TỐN LƯỢNG MỊN DAO TRONG DÂY CHUYỀN CẮT TÔN SILIC TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN PLC TRẦN QUANG HƯNG 2005-2007 HÀ NỘI 2007 HÀ NỘI 2007 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC TÍNH TỐN LƯỢNG MỊN DAO TRONG DÂY CHUYỀN CẮT TÔN SILIC TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN PLC NGÀNH: CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ TRẦN QUANG HƯNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS TRẦN THẾ LỤC HÀ NỘI 2007 Mục lục Trang Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương 1: Tổng quan Phân tích, đánh giá cơng trình có 1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất nước ngồi 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất nước Cơ sở tiếp cận vấn đề cần giải Chương 2: kết cấu, nguyên lý hoạt động dây chuyền 10 12 Cấu tạo nguyên lý hoạt động toàn dây chuyền 12 1.1 Cấu tạo chung dây chuyền 12 1.2 Nguyên lý hoạt động dây chuyền 17 1.2.1 Nguyên lý hoạt động chung 17 1.2.2 Các bước tạo sản phẩm cột bên 18 1.2.3 Các bước tạo sản phẩm xà ngang 18 1.2.4 Các bước tạo sản phẩm cột 19 Cấu tạo - Nguyên lý hoạt động máy 20 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy cắt chéo 20 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy cắt V 21 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động ca mỏy nh tụn 22 Luận văn thạc sĩ khoa häc trÇn quang h-ng - CNCK 2005 2.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy cấp liệu 24 2.5 Cấu tạo số phận quan trọng khác 25 2.5.1 Bộ tải trung gian 25 2.5.2 Bộ tải đầu 26 Chương 3: tính tốn lượng mòn dao 27 Sơ đồ cắt cấu tạo dao cắt 27 1.1 Sơ đồ cắt 27 1.2 Cấu tạo dao cắt 29 Tính tốn lượng mòn dao máy dây chuyền 33 2.1 Tổng quan lượng mòn dụng cụ cắt 33 2.2 Sơ đồ tính tốn lực máy 35 2.2.1 Sơ đồ lực cắt máy cắt chéo 38 2.2.2 Sơ đồ lực cắt máy cắt V 39 2.3 Xác định lượng mòn dao 40 2.3.1 Lượng mòn sở thực tiễn 40 2.3.2 Lượng mòn dao máy cắt chéo 41 2.3.3 Lượng mòn dao máy cắt V 43 2.3.4 Kết luận 45 Chương 4: NGUYÊN Lý ĐIềU KHIểN Và CHƯƠNG TRìNH ĐIềU KHIểN PLC CHO DÂY CHUYềN Nguyên lý điều khiển tự động thiết bị điều khiển PLC 47 47 1.1 Nguyên lý chung hệ thống PLC 48 1.2 Cấu trúc bên hệ thống PLC 51 1.3 Bộ điều khiển PLC dùng dây chuyền 53 1.4 Các loại thiết bị vào 55 1.5 Các phần tử tác ng iu khin 58 Luận văn thạc sĩ khoa học trÇn quang h-ng - CNCK 2005 1.6 Chu trình làm việc lưu đồ thuật toán dây chuyền Chương trình điều khiển PLC cho dây chuyền 63 Chương 5: kết bàn luận 81 Kết luận v kin ngh 84 Ti liu tham kho Luận văn thạc sĩ khoa học 58 85 trần quang h-ng - CNCK 2005 Mục lục Trang Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương 1: Tổng quan Phân tích, đánh giá cơng trình có 1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất nước 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất nước Cơ sở tiếp cận vấn đề cần giải Chương 2: kết cấu, nguyên lý hoạt động dây chuyền 10 12 Cấu tạo nguyên lý hoạt động toàn dây chuyền 12 1.1 Cấu tạo chung dây chuyền 12 1.2 Nguyên lý hoạt động dây chuyền 17 1.2.1 Nguyên lý hoạt động chung 17 1.2.2 Các bước tạo sản phẩm cột bên 18 1.2.3 Các bước tạo sản phẩm xà ngang 18 1.2.4 Các bước tạo sản phẩm cột 19 Cấu tạo - Nguyên lý hoạt động máy 20 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy cắt chéo 20 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy cắt V 21 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động mỏy nh tụn 22 Luận văn thạc sĩ khoa học trÇn quang h-ng - CNCK 2005 2.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy cấp liệu 24 2.5 Cấu tạo số phận quan trọng khác 25 2.5.1 Bộ tải trung gian 25 2.5.2 Bộ tải đầu 26 Chương 3: tính tốn lượng mịn dao 27 Sơ đồ cắt cấu tạo dao cắt 27 1.1 Sơ đồ cắt 27 1.2 Cấu tạo dao cắt 29 Tính tốn lượng mịn dao máy dây chuyền 33 2.1 Tổng quan lượng mòn dụng cụ cắt 33 2.2 Sơ đồ tính tốn lực máy 35 2.2.1 Sơ đồ lực cắt máy cắt chéo 38 2.2.2 Sơ đồ lực cắt máy cắt V 39 2.3 Xác định lượng mòn dao 40 2.3.1 Lượng mòn sở thực tiễn 40 2.3.2 Lượng mòn dao máy cắt chéo 41 2.3.3 Lượng mòn dao máy cắt V 43 2.3.4 Kết luận 45 Chương 4: NGUYÊN Lý ĐIềU KHIểN Và CHƯƠNG TRìNH ĐIềU KHIểN PLC CHO DÂY CHUYềN Nguyên lý điều khiển tự động thiết bị điều khiển PLC 47 47 1.1 Nguyên lý chung hệ thống PLC 48 1.2 Cấu trúc bên hệ thống PLC 51 1.3 Bộ điều khiển PLC dùng dây chuyền 53 1.4 Các loại thiết bị vào 55 1.5 Các phần tử tác động iu khin 58 Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 1.6 Chu trình làm việc lưu đồ thuật toán dây chuyền 58 Chương trình điều khiển PLC cho dây chuyền 63 Chương 5: kết bàn luận 81 Kết luận kiến nghị 84 Tài liệu tham khảo 85 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt 01 BĐK: Bộ điều khiển 02 BTĐ: Bán tự động 03 CKCX: Cơ khí xác 04 CK-CTM: Cơ khí – Chế tạo máy 05 CN CTM: Công nghệ chế tạo máy 06 ĐKTĐ: Điều khiển tự động 07 ĐKS: Điều khiển số 08 KHKT: Khoa học kỹ thuật 09 NCKH: Nghiên cứu khoa học 10 QTCN: Quy trình cơng nghệ 11 QTSX: Quy trình sản xuất 12 TBĐK: Thiết bị điều khiển 13 TĐH: Tự động hóa 14 TTGC: Trung tâm gia cụng Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 Danh mục bảng, hình vẽ, đồ thị Trang 01 Hình 1.1: Dây chuyền cắt tôn silic tự động Astronic (Thụy Sĩ) sản xuất 02 Hình 1.2: Dây chuyền cắt tơn silic tự động MTM (Canada) sản xuất 03 Hình 1.3: Dây chuyền cắt tôn silic tự động Viện IMI sản xuất 04 Bảng 2.1: Các máy cụm dây chuyền 12 05 Hình 2.1: Bản vẽ lắp dây chuyền cắt tôn silic tự động 13 06 Hình 2.2: Chu trình làm việc dây chuyền cắt tơn silic 14 07 Hình 2.3: Các sản phẩm dây chuyền 16 08 Hình 2.4: Lõi biến sau ghép 16 09 Hình 2.5: Sản phẩm cột bên 18 09 Hình 2.6: Sản phẩm xà ngang 18 10 Hình 2.7: Sản phẩm cột 19 11 Hình 2.8: Máy cắt chéo 20 12 Hình 2.9: Máy cắt V 21 13 Hình 2.10: Máy nhả tơn 23 Ln văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 14 Hình 2.11: Máy cấp liệu 24 15 Hình 2.12: Bộ tải trung gian 25 16 Hình 2.13: Bộ tải đầu 26 17 Hình 3.1: Sơ đồ cắt cột bên 27 18 Hình 3.2: Sơ đồ cắt xà ngang 28 19 Hình 3.3: Sơ đồ cắt cột 28 20 Hình 3.4: Dao cắt máy cắt chéo 29 21 Hình 3.5: Bộ dao cắt máy cắt V 30 22 Hình 3.6: Bộ dao cắt máy cắt V 31 23 Bảng 3.1: Thành phần hóa học thép hợp kim X12M 32 24 Bảng 3.2: Chế độ nhiệt luyện thép hợp kim X12M 32 25 Hình 3.7: Dạng mịn thực tế dao cắt dây chuyền 35 26 Hình 3.8: Bộ dẫn động 36 27 Hình 3.9: Sơ đồ cắt máy cắt chéo 38 28 Hình 3.10: Sơ đồ cắt máy cắt V 39 29 Hình 3.11: Đồ thị quan hệ W-T máy cắt chéo 42 30 Hình 3.12: Đồ thị quan hệ W-T máy cắt V 44 31 Hình 4.1: Hệ thống PLC 48 32 Hình 4.2: a) Kiểu hộp đơn ; b) Kiểu module nối ghép 50 33 Hình 4.3: Thiết bị lập trình cầm tay 51 34 Hình 4.4: Cấu trúc PLC 52 35 Hình 4.5: Bộ điều khiển PLC Simantic S7-200 53 36 Hình 4.6: Chu trình làm việc dây chuyền cắt tơn silic 59 37 Hình 4.7: Lưu đồ thuật tốn ca dõy chuyn ct tụn silic Luận văn thạc sĩ khoa häc trÇn quang h-ng - CNCK 2005 61 82 LD I3.6 (luong - bu - cat - 1) A Q2.0 (bu - cat - 1) LD I3.5 (luong - bu - cat - 2) A Q3.2 (bu - cat - 2) OLD TON T39, +3 Network 20 (Bù cắt) LD I0.7 (bao - kep - 1) A I2.0 (bao - bu) LD T33 (timer - 33) AN I4.3 (den - bao - loi - 2) A M0.0 (tai - phoi) A I3.5 (luong - bu - cat - 2) O Q2.0 (bu - cat - 1) AN T39 (timer - 39) OLD LPS Luận văn thạc sĩ khoa học trÇn quang h-ng - CNCK 2005 83 AN Q3.2 (bu - cat - 2) = Q2.0 (bu - cat - 1) A I3.6 (luong - bu - cat - 1) O Q3.2 (bu - cat - 2) AN T39 (timer - 39) AN Q2.0 (bu - cat - 1) = Q3.2 (bu - cat - 2) LPP Network 21 (Định thời gian tải phôi) LD T39 (timer - 39) AN I4.3 (den - bao - loi - 2) LD T33 (timer - 33) A I4.3 (den - bao - loi - 2) A M0.0 (tai - phoi) A I4.1 (bao - loi - 2) LD I0.6 (bao - kep - 2) OLD ED OLD R M0.4, (tai - xuoi - 2) Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 84 Network 22 (Định thời gian mở phôi) LD Q2.5 (xylanh - rut - chot - 1) Q2.6 (xylanh - rut - chot - 2) A Q2.2 (day - kep - phoi - giua) O M1.0 (cua - phoi) A I0.6 (bao - kep - 2) AN T34 (timer - 34) = M1.0 (cua - phoi) TON T34, +80 (timer - 34) TON T35, +90 (timer - 35) ED LD ED OLD Luận văn thạc sÜ khoa häc trÇn quang h-ng - CNCK 2005 85 Network 23 (Bộ đếm - sản phẩm) LDW >= T34, +10 (timer - 34) A I0.6 (bao - kep - 2) LD I0.7 (bao - kep - 1) A I1.5 (den - bo - dem) Q1.0 (bo - dem - 3) OLD = Network 24 (Lấy tín hiệu xung đếm 1) LDW >= T34, +30 (timer - 34) Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 86 A Q1.0 (bo - dem- 3) LD I0.6 (bao - kep - 2) ED OLD R M0.6, (bo - dem - 1) Network 25 (Bộ xylanh kẹp) LDW >= T35, +60 (timer - 35) A Q1.0 (bo - dem - 3) AN I4.3 (den - bao - loi - 2) LD I0.7 (bao - kep - 1) A I1.4 (den - bao - kep) Q0.7 (bo - xylanh - kep) OLD = Network 26 (Bộ xylanh rỳt cht) Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 87 LD Q1.0 (bo - dem - 3) O M0.3 (bo - xylanh - rut - chot) AN Q2.5 (xy lanh - rut - chot - 1) AN Q2.6 (xy lanh - rut - chot - 2) = M0.3 (bo - xylanh - rut - chot) TON T41, +15 Network 27 (Cắt dao cắt chéo 1) LD I0.7 (bao - kep - 1) AN Q0.2 (xylanh - kep - phong - 1) AN Q0.3 (xylanh - kep - phong - 2) LPS Luận văn thạc sĩ khoa häc trÇn quang h-ng - CNCK 2005 88 A I0.4 (chot - cu - 3) = Q0.4 (dao - cat - cheo - - phai) A I0.5 (chot - cu - 4) = Q0.5 (dao - cat - cheo - - trai) LRD Network 28 (Cắt dao cắt chéo 2) LD M0.0 (tai - phoi) A I2.5 (chot - cu - 3) = Q2.3 (dao - cat - cheo - - phai) A I2.6 (chot - cu - 4) = Q2.4 (dao - cat - cheo - - trai) LPS LRD Network 29 (Dừng cú s c) Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 89 LD I2.4 (bao - loi) = Q2.7 (dung- day - chuyen) END_ORGANIZATION_BLOCK Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 90 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Qua nội dung trình bày trên, ta thấy tầm quan trọng ý nghĩa mài mòn dụng cụ cắt dây chuyền thiết bị đồng việc lập trình điều khiển tự động cho dây chuyền Nghiên cứu dụng cụ cắt, mài mòn, tuổi bền cho phép tính tốn thời gian sử dụng việc phải dừng hoạt động dây chuyền để xử lý Với lượng mịn tối đa tính tốn 0,05mm cắt khoảng 15÷16 tháng phải mài lại dao Như vậy, việc xác định thời gian hiệu chỉnh lại dao kinh nghiệm (quan sát hình thành via sản phẩm, vết dao cắt) dự đốn thời gian qua cơng thức thực nghiệm Điều có ý nghĩa việc lập kế hoạch sản xuất xác định sản lượng định kỳ Ngoài ra, việc xử lý đồng mài mòn dao cắt máy khác giúp cho người sản xuất hạn chế thời gian dừng máy thuận tiện việc chỉnh, mài lại dao Bên cạnh đó, điều kiện thiếu dây chuyền tự động cơng cụ chương trình điều khiển Việc tìm hiểu, lựa chọn điều khiển PLC phù hợp với yêu cầu, chức dây chuyền yếu tố quan trọng Nó giúp cho ta khơng bị vấp phải khó khăn lập trình vận hành hệ thống Tiếp đó, việc lựa chọn khâu, phần tử cần điều khiển, lập sơ đồ điều khiển tiến hành lập trình cơng việc địi hỏi hiểu biết sâu sắc điều khiển tự động Các lệnh điều khiển chương trình khơng đơn thực chức điều khiển mà cịn liên kết nhóm lệnh khác để thực cơng việc phức tạp dây chuyền tự động Chính điều tạo nên phối hợp nhịp nhng gia cỏc khõu, cỏc b phn, cỏc Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 91 máy dây chuyền để tạo chuỗi sản phẩm liên tục, qua nâng cao suất chất lượng sản phẩm So với dây chuyền mà Viện IMI chế tạo số dây chuyền có sở sản xuất khác sử dụng, dây chuyền cắt tôn silic có điểm ưu việt sau: - Tự động hóa cách triệt để tới khâu, công đoạn dây chuyền - Vận hành đơn giản với việc cắt sản phẩm lập trình trước nên cần thực người vận hành việc nhập tên sản phẩm dây chuyền tự động làm việc theo chương trình - Tất khâu tự động hóa làm việc điều khiển PLC nên dễ dàng cho việc giám sát hoạt động dây chuyền - Lượng mòn dao cắt máy khác tính tốn từ thiết kế để từ tìm biện pháp đồng lượng mòn nhằm hạn chế tối đa thời gian dừng máy thuận lợi cho việc hoạch định kế hoạch sản xuất Tuy nhiên, dây chuyền số tồn nhỏ cần khắc phục: - Hệ thống sensor cảnh báo cố cần bố trí hợp lí - Hệ thống kẹp phóng phơi băng tải đầu cần hiệu chỉnh để hạn chế việc kẹp mạnh làm cong mép tơn - Nghiên cứu để cắt ba loại sản phẩm: xà ngang, cột bên cột lần cắt - Hệ băng tải đầu cần cải tiến cho sản phẩm phân loại sau cắt Kết nội dung công việc cho đời dây chuyền tự động có tính ưu việt hẳn so với dây chuyền trước đây, to Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 92 bước đột phá việc nâng cao suất lao động đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Đó toán mà tất nhà làm kỹ thuật khơng ngừng tìm tịi khả năng, phương pháp để thực chúng Qua đó, ta thấy kết mà nghiên cứu thiết kế kể mang lại vừa mang ý nghĩa khoa học, vừa có tác dụng tích cực việc phục vụ sản xuất, mang lại lợi ích cao kinh t Luận văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trải qua trình tìm hiểu, nghiên cứu thực luận văn, thân em học hỏi thêm nhiều lĩnh vực chuyên môn có thêm hiểu biết định điều khiển tự động Điều có ích cho thân em gần đòi hỏi bắt buộc với kỹ sư khí mà ký sư công tác ngành chế tạo máy thời buổi ngày Sở dĩ nói xu tất yếu thời đại KHKT có phát triển vũ bão, máy móc khí dần trở nên lạc hậu, không đáp ứng với yêu cầu thực tế sản xuất Các máy móc dần bị thay máy tự động, dây chuyền tự động, sản phẩm Mechatronics với hàm lượng KHKT chất xám cao Trong khn khổ luận văn cao học, em trình bày quan điểm, kiến thức định thiết kế máy, dụng cụ cắt điều khiển tự động Nhìn chung, luận văn giải số vấn đề sau: - Đưa kết cấu động học dây chuyền - Giải tốn mịn để từ tìm biện pháp nhằm đồng lượng mịn máy cắt có dây chuyền - Lập chu trình vận hành lưu đồ thuật tốn, tiến tới lập trình chương trình điều khiển PLC cho dây chuyền Do thời gian hiểu biết cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy, để em rút học quý báu cho bước đường nghiên cứu hoạt động KHKT em sau Một lần nữa, em xin trân LuËn văn thạc sĩ khoa học trần quang h-ng - CNCK 2005 94 trọng cảm ơn bảo thầy cô đặc biệt PGS TS Trần Thế Lục hết lịng giúp đỡ em hồn thành tốt lun tt nghip cao hc ny Luận văn thạc sÜ khoa häc trÇn quang h-ng - CNCK 2005 95 Tài liệu tham khảo Nguyễn Tiến Dũng, Tăng Văn Mùi (2006), Điều khiển logic lập trình, NXB Thống Kê, Hà Nội Trần Văn Địch, Ngơ Trí Phúc (2003), Sổ tay sử dụng thép giới, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn TIến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (2001), Sổ tay Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Thế Lục (1998), Giáo trình mài mịn tuổi bền dụng cụ cắt, Đại học Bách khoa Hà Nội Phạm Công Ngô (2006), Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thu Thiên, Mai Xuân Vũ (2004), Sổ tay hướng dẫn lập trình PLC, NXB Trẻ, Hồ Chí Minh Normman Brummer (1997), Cutting tools – The basis of researching, American State Publishing House Luận văn thạc sĩ khoa học trÇn quang h-ng - CNCK 2005 ... lượng mịn dao dây chuyền cắt tơn silic tự động điều khiển PLC? ??, em xin trình bày vấn đề sau: - Kết cấu nguyên lý hoạt động dây chuyền - Tính tốn lượng mịn dao máy dây chuyền - Nguyên lý điều khiển. .. dạng mòn thực tế dao cắt dây chuyền: Hình 3.7: Dạng mịn thực tế dao cắt dây chuyền 2.2 Sơ đồ tính tốn lực máy Trong dây chuyền cắt lõi tơn silic, có hai máy có dao cắt hai máy dây chuyền: máy cắt. .. định lượng mòn dao 40 2.3.1 Lượng mòn sở thực tiễn 40 2.3.2 Lượng mòn dao máy cắt chéo 41 2.3.3 Lượng mòn dao máy cắt V 43 2.3.4 Kết luận 45 Chương 4: NGUYÊN Lý ĐIềU KHIểN Và CHƯƠNG TRìNH ĐIềU KHIểN