Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cung cấp vật tư dụng cụ trong sản xuất tự động

Sau khi đã học tất cả các môn chuyên ngành Cơ điện tử việc thực hiện đồ án tốt nghiệp là để tổng hợp vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn tính toán chế tạo một hệ thống hoàn chỉnh với các cơ cấu phù hợp Bao gồm các chương Chương 1 Tổng quan về hệ thống cung cấp vật dụng tự động trong sản xuất công nghiệp Chương 2 Sơ đố cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Chương 3 Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống Chương 4 Thiết kế điều khiển hệ thống Chương 5 Kết luận và hướng phát triển đề tài

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 CUNG CẤP VẬT TƯ DỤNG CỤ TRONG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN THẾ TRANH NGUYỄN THẾ THANH ĐỖ ĐẠT Số thẻ sinh viên : 101130215 101130197 Lớp: 13CDT2 Đà Nẵng, 2018 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử GVHD: ThS Nguyễn Thế Tranh TÓM TẮT Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG CUNG CẤP VẬT TƯ DỤNG CỤ TRONG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG Họ tên sinh viên: Nguyễn Thế Thanh Số thẻ sinh viên: 101130215 Lớp: 13CDT2 Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Khoa: Cơ Khí Họ tên sinh viên: Đỗ Đạt Số thẻ sinh viên: 101130197 Lớp: 13CDT2 Ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Khoa: Cơ Khí Nội dung: Sau học tất môn chuyên ngành Cơ điện tử, việc thực đồ án tốt nghiệp để tổng hợp, vận dụng kiến thức học vào thực tiễn tính tốn, chế tạo hệ thống hoàn chỉnh với cấu phù hợp Bao gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống cung cấp vật dụng tự động sản xuất công nghiệp Chương 2: Sơ đố cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống Chương 3: Tính tốn thiết kế phận hệ thống Chương 4: Thiết kế điều khiển hệ thống Chương 5: Kết luận hướng phát triển đề tài Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử GVHD: ThS Nguyễn Thế Tranh LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, mà trình độ khoa học kĩ thuật đạt mức cao dần phổ biến, loại máy móc nhiều có tính chất tự động hóa, bán tự động Đặc biệt lĩnh vực sản xuất tự động công nghiệp, hệ thống máy tự động ngày đóng vai trị then chốt việc giảm giá thành sản phẩm tăng suất lao động Đối với khâu vận chuyển hàng hóa phân xưởng công nghiệp, việc sử dụng hệ thống tự động để thay cơng việc có tính tuần hoàn, tốn nhiều lao động điều tất yếu Do đó, hồn cảnh nước ta nay, nhu cầu hệ thống cung cấp hàng hóa sản xuất tự động lớn cấp thiết Tuy nhiên, lâu thị trường vốn ưu thuộc nhà sản xuất nước với nhiều điểm vượt trội công nghệ kinh nghiệm Các nhà sản xuất nước yếu non nớt lĩnh vực cung cấp tự động Vì vậy, địi hỏi cấp bách lớp kỹ sư trẻ phải tiên phong việc thiết kế, chế tạo hệ thống cung cấp hàng tự động có chất lượng tốt, cạnh tranh với nhà sản xuất nước sở tảng, tư kĩ thuật đào tạo mạnh dạn áp dụng tiến khoa học kĩ thuật tiên tiến giới Nắm bắt xu tại, chúng em định thực đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống cung cấp vật tư, dụng cụ sản xuất tự động” Trong q trình thực đồ án cịn nhiều khó khăn, thiếu hụt kinh nghiệm, kiến thức nên không tránh khỏi thiếu sót, kính mong q thầy bạn bỏ qua góp ý chân thành để chúng em hồn thiện Chúng em xin chân thành cám ơn ThS Nguyễn Thế Tranh TS Võ Như Thành hướng dẫn giúp đỡ tận tình để chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Thế Thanh Đỗ Đạt Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử GVHD: ThS Nguyễn Thế Tranh MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP VẬT DỤNG TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP 1.1 TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.1.1 Giới thiệu tự động hóa q trình sản xuất 1.1.2 Một số khái niệm định nghĩa tự động hóa q trình sản xuất 1.1.3 Vai trị ý nghĩa tự động hóa q trình sản xuất 1.2 YÊU CẦU CUNG CẤP VẬT TƯ, DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP 1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG XE TỰ HÀNH (AUTOMATED GUIDED VEHICLES SYSTEM-AGVS) 1.3.1 Các chức cở AGVS 1.3.2 Phân loại AGV CHƯƠNG SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG 2.1.1 Yêu cầu thực tế hệ thống 2.1.2 Lập mơ hình giả định 2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG 2.2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG KHỐI CẤP HÀNG A 10 2.2.1 Chuẩn bị phương án 10 2.2.2 Lựa chọn phương án 11 2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI NHẬN HÀNG 11 2.3.1 Cấu tạo 11 2.4 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA XE TỰ HÀNH 12 2.4.1 Chuẩn bị phương án 12 2.4.2 Lựa chọn phương án 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG 16 3.1 BĂNG TẢI 16 3.1.1 Nhiệm vụ băng tải hệ thống 16 3.1.2 Tính chọn thơng số 17 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Đồ án tốt nghiệp Cơ điện tử GVHD: ThS Nguyễn Thế Tranh 3.2 XY LANH KHÍ NÉN 20 3.3 XE TỰ HÀNH 21 3.3.1 Yêu cầu kĩ thuật 21 3.3.2 Bánh xe 22 3.3.3 Tính chọn động bánh xe 23 3.3.4 Kích thước thân xe 26 3.3.5 Các kích thước sở xe 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 29 4.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 29 4.1.1 Yêu cầu điều khiển hệ thống tự động 29 4.1.2 Giới thiệu loại điều khiển 30 4.1.3 Điều khiển PLC 32 4.1.4 Điều khiển vi điều khiển 35 4.2 U CẦU VỀ ĐIỀU KHIỂN CỦA MƠ HÌNH HỆ THỐNG CUNG CẤP VẬT TƯ, DỤNG CỤ TRONG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG 36 4.3 THUẬT TOÁN PID TRONG ĐIỀU KHIỂN ĐƯỜNG ĐI CỦA ROBOT 37 4.3.1 Giải thuật điều khiển vi tích phân tỉ lệ (PID) 37 4.4 THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 40 4.4.1 Thiết kế điều khiển xe dò line 40 4.4.4 Thiết kế mạch kích rơ le điều khiển xy lanh cấp hàng 51 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 60 5.1 KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 60 5.1.1 Mơ hình hệ thống 60 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG 61 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP VẬT DỤNG TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT CƠNG NGHIỆP 1.1 TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT 1.1.1 Giới thiệu tự động hóa trình sản xuất Từ lâu, người ln mơ ước loại máy có khả thay cho q trình sản xuất cơng việc thường nhật khác Những thông tin cấu tự động, làm việc không cần trợ giúp người đã xuất từ nhiều năm trước Từ sở đó, với tiến khoa học kĩ thuật đại, môn khoa học quy luật chung trình điều khiển truyền tin hệ thống có tổ chức góp phần đẩy mạnh phát triển ứng dụng tự động hóa trình sản xuất vào cơng nghiệp Tự động hóa q trình sản xuất giai đoạn phát triển sản xuất khí hóa Nó thực phần cơng việc mà khí hóa khơng thể đảm đương điều khiển q trình Trên thiết bị tự độn Sơ đồ cấu tạo: Hình 4.9 Module điều khiển động L298 d Module cảm biến hồng ngoại phát vật cản FC-51 Hình 4.10 Module cảm biến hồng ngoại phát vật cản FC-51 Thơng số kĩ thuật Sử dụng IC LM393 Góc mở: 35 ° Điện áp hoạt động: 3.0V – 6.0V Khoảng cách phát hiện: 2cm – 30cm (điều chỉnh biến trờ) Kích thước: 4.5cm (L) x 1.4 cm (W), 0.7cm (H) Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Trang 44 Mức logic đầu ra: + Mức thấp – có vật cản + Mức cao – khơng có vật cản Dịng điện tiêu thụ: + 3.3V: ~23 mA + 5.0V: ~43 mA Kết nối chân VCC: 3.3V-5V nguồn đầu vào GND: 0V OUT: Xuất liệu logic đầu Nguyên lý hoạt động mạch a Cơ chế dị line Hình 4.11 Ngun lí hoạt động cảm biến phát vật cản hồng ngoại (IR) Trên mặt sân màu sáng, ta làm đường line màu đen có quãng đường theo yêu cầu Mắt phát hồng ngoại phát sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, mắt thu bình thường có nội trở lớn (khoảng vài trăm kilo ôm), mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào (nhờ sư phản xạ bề mặt sáng), nội trở giảm xuống (khoảng vài chục ơm), nên điện áp cực anot mắt nhận tăng lên, điện áp lớn điện áp cầu phân áp điện trở mức điện áp VCC (mức logic 1) ngược lại mức logic Ta dùng cảm biến phát vật cản hồng ngoại chia cho bên, trái phải Khi tổng mức logic bên phải lớn bên trái, tức xe lệch phải so với đường line, ta điều khiển động bánh xe lệch trái ngược lại Khi xe ko lệch cho thẳng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Trang 45 Như vậy, ta điều khiển xe chuyển động dò theo line b Cơ chế dừng xe điểm nhận hàng Ta dựa vào nguyên lí hoạt động cảm biến hồng ngoại phát vật cản Tại điểm nhận hàng, ta dán thêm vạch đen nhơ vng góc với đường line Bình thường, cảm biến mức logic (điện áp cao), đến vạch đen, cảm biến chuyển mức logic 0, lúc ta lập trình điều khiển động đứng lại vị trí xác định Code điều khiển #define Time_Exm 50 int ENA = 9; //Enable Pin of the Right Motor int IN1 = 8; int IN2 = 7; int ENB = 3; //Enable Pin of the Left Motor int IN3 = 5; int IN4 = 4; int Sensor[5]={1, 1, 1, 1, 1}; float OffsetSensor = 0; bool SensorStop = 0; bool IsStart = false; long LastTime = 0; float Kp = 40; //40 float Ki = 0.01; //0.01 float Kd =30;//12 //30 float I = 0; float LastError = 0; void setup() { Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Trang 46 Init(); } void loop() { Serial.begin(9600); ReadSensor(); PIDController(); Stop(); } void Init(){ pinMode(ENA, OUTPUT); pinMode(IN1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); pinMode(ENB, OUTPUT); pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); } void ReadSensor(){ Sensor[0] = digitalRead(A0); Sensor[1] = digitalRead(A1); Sensor[2] = digitalRead(A2); Sensor[3] = digitalRead(A3); Sensor[4] = digitalRead(A4); SensorStop = digitalRead(2); Sensor2Value(); Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thế Thanh, Đỗ Đạt Lớp 13CDT2 Trang 47 ... quan hệ thống cung cấp vật dụng tự động sản xuất công nghiệp Chương 2: Sơ đố cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống Chương 3: Tính tốn thiết kế phận hệ thống Chương 4: Thiết kế điều khiển hệ thống. .. nghĩa tự động hóa q trình sản xuất 1.1.3 Vai trò ý nghĩa tự động hóa q trình sản xuất 1.2 YÊU CẦU CUNG CẤP VẬT TƯ, DỤNG CỤ TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP 1.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ... CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP VẬT DỤNG TỰ ĐỘNG TRONG SẢN XUẤT CÔNG NGHIỆP 1.1 TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH SẢN XUẤT 1.1.1 Giới thiệu tự động hóa q trình sản xuất 1.1.2 Một