MODUN mô PHỎNG dây CHUYỀN ĐÓNG gói sản PHẨM

MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MÔDUN MÔ PHỎNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Từ thực tế tham quan làm việc doanh nghiệp lớn chúng em tiếp cận với dây chuyền đóng gói sản phẩm từ bán tự động tự động hóa Từ chúng em nhận thấy vai trị quan trọng dây chuyền thời gian sản xuất sản phẩm bán thị trường Tuy nhiên doanh nghiệp, đơn vị sản xuất nhỏ lẻ chưa tiếp cận nhiều với dây chuyền dẫn đến thời gian giá thành sản phẩm cao.Từ thực tế chúng em muốn xây dựng mơ hình thu nhỏ linh kiện điện – điện tử giúp cho người đặc biệt bạn sinh viên có nhu cầu tìn hiểu tiếp cận với dây chuyền sản phẩm từ giúp họ hiểu vai trò dây chuyền sản xuất tự động, bán tự động thời gian sản xuất thành phẩm Vì chúng em định thiết kế: MODUN MƠ PHỎNG DÂY CHUYỀN ĐĨNG GÓI SẢN PHẨM 1.2 Ý TƯỞNG THỰC HIỆN Trong thời đại nay, bùng nổ phát triển công nghệ Đặc biệt ngành công nghệ điện tử kỹ thuật số mạch ứng dụng vào thực tế nhiều Các thiết bị điện tử dù đơn giản đại đến đâu hướng tới tiện lợi cho người sử dụng Trước yêu cầu đòi hỏi cấp thiết sống Nhóm đồ án chúng em bắt tay vào tìm hiểu thiết kế “mơdun mơ dây chuyền đóng gói sản phẩm ” Dưới hướng dẫn thầy Phạm Thanh Tùng giúp đỡ chúng em thực ý tưởng 1.3.ỨNG DỤNG CỦA MẠCH Từ modun mô áp dụng vào thực tiễn sản xuất dây chuyền cỡ lớn phù hợp với mơi trường sản xuất phục vụ cho q trình tự động hóa dây chuyền 1.4.KẾT LUẬN CHƯƠNG ⁕Mục đích, yêu cầu sản phẩm: Mục đích modun mơ dây chuyền đóng gói sản phẩm giúp cho người hiểu rõ nguyên lí hoạt động dây chuyền khơng tốn q trình xây dựng hệ thống dây chuyền Cơng việc dược làm cách đơn giản, xác, khơng tốn nhiều chi phí u cầu modun mơ dây chuyền đóng gói sản phẩm phải đơn giản, gọn nhẹ, chạy xác, ổn định, dễ lắp đặt sửa chữa rẻ tiền CHƯƠNG II BÀI TỐN CƠNG NGHỆ Hình 2.1 Mơ hình dây chuyền đóng gói sản phẩm thực tế Thiết bị điều khiển mudun mô phỏng: - Nút ấn Cảm biến quang Cơ cấu chấp hành mudun mô phỏng: - Mudun Relay Động Bảng kí hiệu: Kí hiệu START Chú thích Nút ấn khởi động hệ thống , thường mở STOP Nút ấn dừng hệ thống, thường đóng CB1 Cảm biến thùng, thường mở CB2 Cảm biến đếm sản phẩm, thường đóng BT1 Băng tải thùng BT2 Băng tải sản phẩm Bài tốn cơng nghệ: Khi ấn nút khởi động “START” băng tải thùng bắt đầu chuyển động Khi thùng đến cảm biến “CB1” băng tải thùng dừng lại, băng tải sản phẩm bắt đầu chuyển động Cảm biến “CB2” dùng để đếm số lượng sản phẩm Khi đếm đủ số sản phẩm băng tải sản phẩm dừng lại băng tải thùng lại bắt đầu chuyển động cảm biến “CB1” đếm số lượng thùng chứa sản phẩm Bộ đếm sản phẩm đặt lại trình lặp lại ấn nút “STOP” Hình 2.2 Hình thể dây chuyền đóng gói sản phẩm CHƯƠNG III CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3.1 Giới thiệu tổng quan PLC S7-1200 3.1.1 Tổng quan PLC S7-1200 Hình3.1.PLC S7-1200 loại CPU1212 DC/DC/RLY • Bộ nhớ: 75 KB work memory MB Load memory • đếm xung tốc độ cao với tối đa ( 100 kHz 30 kHz) • Tích hợp I/O: DI, DQ AI • Khả mở rộng: • signal board (SB) • signal modules (SM) • communication modules (CM) 3.1.1.1 Cấu tạo PLC S7-1200 Siemens • Sử dụng điều khiển nhỏ gọn với phân loại khác phiên bản, giống điều khiển AC DC phạm vi rộng • mạch tương tự số mở rộng giúp điều khiển mơ-đun trực tiếp CPU từ giúp giảm chi phí sản phẩm • Có 13 module tín hiệu số tương tự khác • module giao tiếp RS232/RS485 thông qua kết nối PTP • Bổ sung thêm cổng Ethernet • Module nguồn PS 1207 ổn định, có dịng điện áp 115/230 VAC điện áp 24 VDC 3.1.1.2 Ứng dụng PLC Siemens S7 - 1200: PLC Siemens S7 - 1200 ứng dụng rộng rãi công nghiệp dân dụng như: • Hệ thống băng tải • Điều khiển đèn chiếu sáng • Điều khiển bơm cao áp • Máy đóng gói • Máy in • Máy dệt • Máy trộn v.v… 3.1.1.3 Đặc điểm bật PLC S7-1200 Board tín hiệu PLC S7-1200 Board tín hiệu – dạng module giúp mở rộng tín hiệu vào/ra với số lượng tín hiệu ít, từ tiết kiệm chi phí cho ứng dụng yêu cầu mở rộng với số lượng tín hiệu PLC S7-1200 gồm board: • cổng tín hiệu analog 12 bit (+- 10VDC, 0-20mA) • cổng tín hiệu vào + cổng tín hiệu số, 0.5A Modules mở rộng tín hiệu vào/ra Các module mở rộng tín hiệu vào/ra gắn trực tiếp vào phía bên phải CPU Với dải rộng loại module tín hiệu vào/ra số analog giúp linh hoạt việc sử dụng S7-1200 Hình3.2 Module mở rộng 3.1.2 Cấu trúc bên PLC S7-1200 • • • • - Tất PLC gồm có thành phần sau: - Bộ nhớ chương trình RAM, ROM - Một vi xử lý trung tâm CPU, có vai trị xử lý thuật tốn - Các modul vào /ra tín hiệu Hình3.3.Cấu trúc PLC S7-1200 3.1.3 • Nguyên lý hoạt động PLC Đầu tiên tín hiệu từ thiết bị ngoại vi (như sensor, contact, …) đưa vào CPU thông qua module đầu vào Sau nhận tín hiệu đầu vào CPU xử lý đưa tín hiệu điều khiển qua module đầu xuất thiết bị điều khiển bên ngồi theo chương trình lập trình sẵn • • Hình3.3 Ngun lý hoạt động PLC S7-1200 Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực chương trình, truyền thông nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu gọi chu kỳ qt hay vịng qt (Scan Cycle) Thường việc thực vòng quét xảy thời gian ngắn (từ 1ms100ms) Thời gian thực vòng quét phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh PLC, độ dài ngắn chương trình, tốc độ giao tiếp PLC thiết bị ngoại vi 3.2 Giới thiệu linh kiện 3.2.1 Điện trở Hình3.4.Điện trở Khái niệm, ký hiệu điện trở: Điện trở linh kiện điện tử thụ động, có khả cản trở dòng điện, tạo sụt áp Ký hiệu điện trở: R (Resistor) Điện trở xác định biểu thức: Đơn vị tính: ohm (Ω) ( 1Ω = 10-3 KΩ = 10-6 MΩ) Điện trở được chia làm loại điện trở cớ định điện trở biến đổi R A, General resistor B, Variable resistor C, Preset resistor Hình 3.4 Ký hiệu điện trở A điện trở thông dụng B biến trở (chiết áp) C biến trở (hiệu chỉnh) Các thông số điện trở Giá trị điện trở phụ thuộc vào vòng màu, vật liệu, kích thước, độ dài điện trở Bên cạnh giá trị điện trở sai lệch cho phép với giá trị tiêu chuẩn, đặc tính cần thiết bao gồm khả chịu tải hệ số nhiệt độ - Giá trị giới hạn: 10 3.2.7 Động DC 3.2.7.1 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) phần động (rotor) Hinh 3.11 Động điện chiều Động điện chiều Gồm phần sau: − Cực từ chính: Cực từ phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện − Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều − Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy − Các phận khác: − Nắp máy − Cơ cấu chổi than Phần quay (rotor) Gồm phận sau: Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thông thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào  20 Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện trịn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép  Cổ góp: Cổ góp hay cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm có nhiều phiến đồng hình nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Đi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng  Các phận khác: Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy  Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép Cacbon tốt 3.2.7.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều b F®t + I n I a c F®t d Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U đặt vào chổi than A B dây quấn phần ứng có dịng điện Iư dẫn ab, cd có dịng điện nằm từ trường chịu lực điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vịng vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ có phiến góp đổi chiều dịng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động có chiều quay khơng đổi Khi động quay dẫn cắt từ trường cảm ứng sức điện động E chiều s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.Ở động điện chiều sức điện động E ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện động 21 − Phương trình cân điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng Iư: dịng điện phần ứng Eư: sức điện động Theo yêu cầu đề ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động điên chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích từ độc lập có dịng điện kích từ khơng phụ thuộc vào dịng điện phần ứng nghĩa từ thông động không phụ thuộc vào phụ tải mà chỉ phụ thuộc vào điện áp điện trở mạch kích từ 3.2.8 Cảm biến quang phát vật thể Hình 3.13 Cảm biến hồng ngoại phát vật thể Mơ tả: Cảm biến có khả thích nghi với mơi trường, có cặp truyền nhận tia hồng ngoại Tia hồng ngoại phát tần số định, phát hướng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau so sánh, đèn màu xanh sáng lên, đồng - thời đầu cho tín hiệu số đầu (một tín hiệu bậc thấp) Khoảng cách làm việc hiệu ~ 5cm, điện áp làm việc 12V đến 24V Độ nhạy sáng cảm biến điều chỉnh chiết áp, cảm biến dễ lắp ráp, dễ sử dụng, Có thể sử dụng rộng rãi robot tránh chướng ngại vật, xe tránh chướng ngại vật dị đường 22 • • • • • • • Thông số kỹ thuật: Điện áp làm việc: 24 DC Khi bật nguồn, đèn báo nguồn màu đỏ sáng Lỗ vít mm, dễ dàng cố định, lắp đặt Kích thước: 3.2cm * 1.4cm Các mô-đun so sánh điện áp ngưỡng thông qua chiết áp, sử dụng chế độ thông thường, xin vui lịng khơng tự ý điều chỉnh chiết áp Cổng giao tiếp: VCC: điện áp chuyển đổi từ 24V (có thể kết nối trực tiếp đến vi điều khiển 5V 3.3V) GND: GND OUT: đầu kỹ thuật số (0 1) CHƯƠNG IV THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MODUN 4.1 Thiết kế sơ đồ khới Sơ đồ khối mạch: Mạch gồm khối chính: - Khối nguồn Khối điều khiển Khối PLC S7-1200 Khối mô 23 Hình 4.1.Sơ đồ khới modun mơ dây chuyền đóng gói sản phẩm với PLC S7-1200 4.2 Chức khối * khối nguồn : - Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ta dùng nguồn chiều nguồn 5V 24V nguồn ta dùng ta cần độ ổn định cao để PLC mạch mơ chạy cách xác, ta dùng nguồn khơng ổn định ví dụ pin hoạt động bị gián đoạn * Khối hạ áp - Ở biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống cịn 24VAC– 450mA Mục đích cấp đầy vào cho biến đổi lọc để có điện áp chiều mong muốn * Chỉnh lưu - Thành phần chỉnh lưu biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu chiều thơng qua diode cầu chỉnh lưu Đây sơ đồ chỉnh lưu chu kì với dạng sóng đầu vào đầu sau chỉnh lưu sau: 24 Hình 4.2 Dạng điện áp trước sau chỉnh lưu - Dạng điện áp sau chỉnh lưu cịn sóng nhấp nhơ núi dạng điện áp coi điện áp chiều chưa ổn định * Mạch lọc tụ điện - Có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U3 thành điện áp chiều U4 nhấp nhơ Khi điện áp chiều tăng từ đến V MAX , tụ diện nạp điện đến giá trị Uc = UMAX - Khi điện áp giảm từ đỉnh 0, tụ điện xả điện bù vào giảm điện áp phụ tải nhờ mà trì mức điện áp theo thời gian, giảm độ gợn sóng điện áp chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình điện áp chiều ngõ tăng lên.Điện áp chiều có độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải Nếu dịng tải nhỏ tụ phóng điện yếu độ gợn sóng nhỏ dịng tải lớn tụ điện phóng điện nhiều độ gợn sóng lớn độ gơn sóng phụ thuộc vào điện dung tụ điện - Tác dụng tụ :Trong dòng điện chiều đập mạch U3 gồm thành phần chiều xoay chiều cịn xót lại đặc tính tụ điện chỉ cho dịng xoay chiều qua mà khơng cho dịng chiều qua - Nếu chọn C có trị số tương đối lớn XC nhỏ - Nếu thành phần AC qua tụ xuống mát mà không qua tải Thành phần chiều qua tụ C nên tồn qua tải Vì mạch tụ có giá trị lớn có nhiệm vụ san mức điện áp cao; tụ có giá trị nhỏ 104 có giá trị lọc xung đột biến 25 HÌNH 4.3 SƠ ĐỒ MẠCH CHỈNH LƯU TRONG TRƯỜNG HỢP CÓ TỤ VÀ KHƠNG CĨ TỤ Khi cơng tắc K mở, mạch chỉnh lưu khơng có tụ lọc tham gia , điện áp thu có dạng nhấp nhơ Khi cơng tắc K đóng, mạch chỉnh lưu có tụ C1 tham gia lọc nguồn , kết điện áp đầu lọc tương đối phẳng, tụ C1 có điện dung lớn điện áp đầu phẳng, tụ C1 nguồn thường có trị số khoảng vài ngàn µF Hình 4.4 Điện dụng tụ lọc lớn điện áp đầu bằng phẳng * Dạng điện áp sau qua lọc : Hình 4.5 hình dạng điện áp sau qua lọc -Dựa vào nguyên tắc phóng nạp tụ điện mà cho dịng điện chiều thằng hình vẽ Tụ lớn độ gợn điện áp giảm 26 NHững sóng có tần số cao tần phải lọc nhờ tụ kẹo C2 C4 mạch dùng IC tồn thành phần gây sai sót khó phát làm cho mạch hoạt động khơng bình thường Qua lọc ta tạo điện áp Chiều cấp vào cho biến đổi đổi ổn áp * Bộ ổn áp IC 78XX : Dòng họ 78xx cho nhiều loại ổn áp điện khác : 7805 ổn áp 5V, Nó cho điện áp dương + Điện áp đầu vào họ 78xx điện áp chiều max