Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN CẤP TỐP XE TẢI NHẸ Người hướng dẫn: TS ĐẶNG PHƯỚC VINH Sinh viên thực hiện: BÙI CÔNG BẢO PHAN NHẬT HẠ Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo - 101150156 - 15CDT1 Phan Nhật Hạ - 101150206 - 15CDT2 GV hướng dẫn: GV duyệt: TS Đặng Phước Vinh ThS Trần Quang Khải Nội dung làm bao gồm vấn đề sau: Nhu cầu thực tế đề tài: Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển nhanh thời gian gần đây, nhiên lại vấp phải cạnh tranh to lớn từ tơ ngoại nhập Vì vậy, để sản xuất dịng xe có tỉ lệ nội địa hóa cao với chất lượng tốt, giá phù hợp với khả C C chi trả người dân cạnh tranh thị trường khu vực, giới, THACO Chu Lai, với tầm nhìn trở thành trung tâm sản xuất ô tô công nghiệp hỗ trợ lớn Việt Nam, tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất lắp ráp xe tải với công nghệ tiên R L T tiến thay cho nhà máy cũ hoạt động từ năm 2003 Nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động, nhà máy THACO Tải hướng đến tự động hóa tồn quy trình sản xuất, từ công đoạn sơn, hàn lắp ráp Nhận thấy khó khăn việc vận chuyển lốp xe nâng từ bên nhà máy (lốp lớn nặng, lối nhiều vật cản, tốn nhiều thời gian…), việc thi công dây chuyền cấp lốp tự động xưởng lắp ráp thực cần thiết Phạm vi nghiên cứu đề tài: ✓ Nghiên cứu hệ thống khí, đặc điểm động học động lực học băng tải U D ✓ ✓ ✓ lăn sử dụng truyền xích, thang nâng xích cấu phụ trợ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện - điều khiển, điện – khí nén, ứng dụng lập trình PLC vào điều khiển tự động dây chuyền Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm khí, điện, điều khiển vào thiết kế thực tế Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển thu thập liệu băng chuyền cấp lốp Nội dung đề tài thực hiện: Số trang thuyết minh: 96 Số vẽ: Phần mềm điều khiển: Kết đạt được: Phần lý thuyết: iii ✓ Nghiên cứu nguyên lý hoạt động cấu khí sử dụng để thiết kế chương trình điều khiển; ✓ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện theo tiêu chuẩn công nghiệp phần mềm AutoCAD; ✓ Lý thuyết cảm biến quang, cảm biến xylanh công tắc hành trình; ✓ Lý thuyết điều khiển khí nén, loại xylanh, loại van hệ thống khí nén; ✓ Lý thuyết truyền động điện, điều khiển động biến tần; ✓ Lý thuyết truyền thông công nghiệp sử dụng CCLink, giao tiếp PLC phần mềm SCADA OPC server; ✓ Phương pháp thiết kế chương trình PLC, sử dụng phần mềm GX Works2; ✓ Nghiên cứu thiết kế giao diện người máy hệ thống giám sát GT Designer, TIA Portal C C Phần tính tốn, thiết kế: ✓ Thiết kế hệ thống cảm biến, trạm điều khiển dọc băng chuyền; ✓ Thiết kế mạch điện băng chuyền; R L T ✓ Thiết kế chương trình điều khiển điều chỉnh chương trình phù hợp với thực tế lắp đặt sản xuất; ✓ Thiết kế chương trình giám sát hoạt động băng chuyền U D Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Bùi Công Bảo - Phan Nhật Hạ iv ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP STT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Bùi Công Bảo 101150156 15CDT1 Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Phan Nhật Hạ 101150206 15CDT2 Kỹ Thuật Cơ Điện Tử Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực C C Các số liệu liệu ban đầu: Khoảng cách từ nơi cấp phát lốp bên nhà máy đến dây chuyền lắp ráp 16m Băng chuyền nằm âm độ sâu 2,6m R L T Thông số loại lốp lớn nhỏ nhất: U D Loại lốp STT Min K200 Max OLLIN720.E4 Thơng số Đường kính x Dày 195R15/155R12 615 × 155 8.25-16LT 826 × 260 Nội dung phần thuyết minh tính tốn: a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Bùi Công Bảo Phan Nhật Hạ Nội dung - Nghiên cứu thiết kế khí băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ v b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Nội dung Bùi Công Bảo - Thiết kế chương trình điều khiển Phan Nhật Hạ - Thiết kế chương trình giám sát Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): a Phần chung: TT Họ tên sinh viên Bùi Công Bảo Phan Nhật Hạ Nội dung - Bản vẽ hệ thống điện (A0) b Phần riêng: TT Họ tên sinh viên Bùi Công Bảo - Bản vẽ bố trí động cơ, xylanh, cảm biến (A0) Bản vẽ lưu đồ thuật toán (A0) Phan Nhật Hạ - Bản vẽ sơ đồ động (A0) Bản vẽ chi tiết băng chuyền thang nâng (A0) Họ tên người hướng dẫn: Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Trưởng Bộ môn Kỹ thuật Cơ điện tử Nội dung C C R L T U D TS Đặng Phước Vinh 26/08/2019 15/12/2019 Đà Nẵng, ngày 26 tháng 08 năm 2019 Giảng viên hướng dẫn TS Đặng Phước Vinh vi LỜI NĨI ĐẦU Được giới thiệu Khoa Cơ khí - Trường Đại Học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng tiếp nhận Ban lãnh đạo Công Ty TNHH MTV Tổ Hợp Cơ Khí THACO-Chu Lai, chúng em thực Đồ án Tốt nghiệp phận R&D Xưởng Thiết Bị Công Nghiệp Trong suốt trình thực tập Q Cơng ty, chúng em có hội tiếp xúc với quy trình thiết kế, chế tạo người kỹ sư thực thụ; thăm quan, học hỏi nhà máy khí, sản xuất, lắp ráp tơ hết, hồn thành Đồ án Tốt Nghiệp sở dây chuyền tự động thực tế Với lịng biết ơn vơ hạn chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Ban lãnh đạo Công Ty TNHH MTV Tổ Hợp Cơ Khí THACO-Chu Lai tạo điều kiện cho chúng em thực tập Quý Công ty Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn C C Anh Chị phận R&D Xưởng Thiết Bị Cơng Nghiệp tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hồn thành tốt Đồ án Tốt Nghiệp; Các Thầy Cơ Khoa Cơ khí – Trường Đại Học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng, R L T đặc biệt Thầy Đặng Phước Vinh hướng dẫn chúng em suốt thời gian thực Đồ án này; Gia đình bè bạn ln ủng hộ giúp đỡ để chúng em vượt qua khó khăn thực Đồ án Vì kiến thức kinh nghiệm chúng em nhiều hạn chế nên Luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót Vì mong nhận nhận xét bảo Anh Chị Quý Công ty, Quý Thầy Khoa bạn sinh viên Đây góp ý quý báu để Đồ án Tốt nghiệp chúng em ngày hoàn thiện U D Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Bùi Công Bảo - Phan Nhật Hạ vii CAM ĐOAN Kính gửi: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng Chúng em xin cam đoan Đồ án Tốt nghiệp chúng em tuân thủ tốt quy định liêm học thuật sau: - Khơng sử dụng hình thức gian dối việc trình bày, thể hoạt động học thuật kết từ trình học thuật mình; - Khơng bịa đặt, đưa thơng tin sai lệch so với nguồn trích dẫn; Khơng ngụy tạo số liệu q trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập - hoạt động học thuật khác; Không đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt người khác; trình bày, chép, dịch đoạn, nêu ý tưởng người khác mà khơng có trích dẫn; - C C Không tự đạo văn, sử dụng lại thơng tin nghiên cứu mà khơng có trích dẫn phân mảnh thơng tin kết nghiên cứu để cơng bố nhiều ấn phẩm R L T U D Sinh viên thực Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ viii MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v LỜI NÓI ĐẦU vii CAM ĐOAN viii MỤC LỤC ix DANH SÁCH HÌNH VẼ .xii DANH SÁCH BẢNG xv MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Mục tiêu đề tài: 1.3 Kiến trúc tổng quan đề tài: 1.3.1 Yêu cầu đặt ra: .4 C C R L T 1.3.2 Kết cấu khí: .5 1.3.3 Hệ thống điều khiển - giám sát: a) Nguồn điện cung cấp: b) Điều khiển công suất: c) SCADA: .8 d) Xử lý liệu - Bộ điều khiển PLC: e) Thu thập liệu - Mạng công nghiệp: 10 Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 11 2.1 Bài toán thiết kế 11 U D 2.2 Các phận băng chuyền: 13 2.2.1 Băng tải lăn: 13 2.2.2 Thang nâng xích 15 2.2.3 Bộ truyền động cho băng tải thang nâng: 16 2.2.4 Cụm chuyển hướng: 17 2.2.5 Cụm tách lốp: 18 2.2.6 Cụm chặn lốp: 19 2.2.7 Cụm lật lốp: 20 2.3 Các thiết bị khí nén: 21 2.3.1 Xylanh khí: 21 2.3.2 Các van khí nén: 23 ix a) Van điện từ: 23 b) Van tiết lưu chiều: 23 c) Bộ lọc kết hợp F.R.L.: 24 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 26 3.1 Thiết kế hệ thống điện - điều khiển: 26 3.1.1 Bố trí cảm biến: 26 a) Cảm biến quang: 26 b) Cơng tắc hành trình: 28 c) Cảm biến xylanh: 29 3.1.2 Thiết kế tủ điện điều khiển: 29 a) Aptomat(MCCB/MCB): 33 b) Contactor (MC): 36 c) Relay IOLink: 37 C C d) Biến áp: 38 e) Biến tần: 39 f) PLC Mitsubishi MELSEC-Q: 42 R L T 3.1.3 Giới thiệu phần mềm lập trình GX Work 2: 47 3.1.4 Truyền thông CCLink : 49 a) Đặc điểm: 49 b) Các loại trạm sử dụng: 49 c) Cấu hình CCLink hệ thống điều khiển: 50 3.2 Chương trình điều khiển: 55 3.2.1 Lưu đồ thuật toán: 55 3.2.2 Chương trình PLC: 55 U D 3.3 Chương trình giám sát 55 3.3.1 Tổng quan SCADA: 55 a) Khái niệm chức năng: 55 b) Cấu trúc hệ thống SCADA: 56 c) Phần mềm TIA Portal WinCC: 57 d) Giao tiếp liệu PLC Q06UDV TIA Portal: 57 3.3.2 Chương trình SCADA giám sát băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ: 59 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 x PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: ĐỒ THỊ SỐ LẦN KHỞI ĐỘNG CHO PHÉP CỦA ĐỘNG CƠ PHỤ LỤC 2: BIẾN TẦN FR E740 2 Hướng dẫn chọn biến tần thiết bị liên quan: Hướng dẫn chọn dây Sơ đồ nối dây: Thông số kỹ thuật cực: Đấu nối truyền thông CC Link: 6 Cài đặt thông số cho biến tần hoạt động: PHỤ LỤC 3: PLC Q06UDV Bộ nguồn PLC Mitsubishi Q61P: MAIN BASE UNITS Q35B : Module CPU Q06UDV : Module CCLink QJ61BT11N : 15 C C R L T U D xi PHỤ LỤC 2: BIẾN TẦN FR E740 Hướng dẫn chọn biến tần thiết bị liên quan: C C R L T U D Với động 2,2K ta chọn biến tần FR-E740-2.2K,chọn MCCB 10A, chọn contactor S-N10 - Với động 20.75K ta chọn biến tần FR-E740-2.2K,chọn MCCB 5A, chọn contactor S-N10 Hướng dẫn chọn dây - Sơ đồ nối dây: Phụ lục C C Thông số kỹ thuật cực: Thông số mạch điện chính: R L T U D Thơng số tín hiệu đầu vào: Phụ lục C C Thiết lập tần số: R L T U D Mạch điều khiển tín hiệu đầu ra: Phụ lục C C R L T U D Phụ lục 5 Đấu nối truyền thông CC Link: Cài đặt thông số cho biến tần hoạt động: C C R L T U D Phụ lục PHỤ LỤC 3: PLC Q06UDV Bộ nguồn PLC Mitsubishi Q61P: C C R L T U D Phụ lục MAIN BASE UNITS Q35B : C C R L T U D Phụ lục C C Module CPU Q06UDV : R L T U D • Cấu tạo: Phụ lục C C R L T U D Phụ lục 10 • Thông số kỹ thuật: C C R L T U D Phụ lục 11 C C R L T U D Phụ lục 12 C C R L T U D Phụ lục 13 C C R L T U D Phụ lục 14 Module CCLink QJ61BT11N : C C R L T U D Phụ lục 15 C C R L T U D Phụ lục 16 ... 10 Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 Bài tốn thiết kế Thiết kế băng chuyền cấp lốp dòng xe tải nhẹ từ nơi cấp phát lốp. .. Đặng Phước Vinh 25 Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 3.1 Thiết kế hệ thống điện - điều khiển: Yêu cầu chung:... Phước Vinh 31 Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ C C R L T U D Hình 3.11 Bản vẽ tủ điện điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ Bảng 3.1 Các thiết bị lắp