Tính toán,thiết kế hệ thống máy gấp áo phông tự động

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên cơ điện tử trường BKHN năm 2021Nội dung chính Chương 1: Tổng quan hệ thống máy gấp quần áo tự động. Chương 2: Tính toán và thiết kế hệ thống cơ khí. Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển.Thiết kế 3D trên phần mềm solidworks.Xây dựng chương trình điều khiển sử dụng PLC S71200 của hãng Siemen,lập trình trên phần mềm Tia Portal và thiết kế giao diện điều khiển người máytrên màn hình HMI.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tính tốn,thiết kế hệ thống máy gấp áo phơng tự động TRƯƠNG DUY TẤN Tan.td209554@sis.hust.edu.vn HỒ ĐÌNH TÙNG Tung.hd209559@sis.hust.edu.vn Chuyên ngành Cơ Điện Tử Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Anh Tuấn TS.Nguyễn Chí Hưng Bộ mơn: Viện: Cơ Điện Tử Cơ Khí HÀ NỘI, 1/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHÍA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hồ Đình Tùng MSSV: 20209559 Lớp: KT Cơ điện tử (CN lên KS) – K62 Bộ môn: Cơ Điện Tử Viện: Cơ Khí I/ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ “Tính tốn,thiết kế máy gấp áo phông tự động” II/ CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU III/ NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN - Tổng quan - Thiết kế sơ đồ nguyên lý tính tốn kết cấu phần khí - Xây dựng sơ đồ điều khiển lựa chọn mạch điều khiển IV/ CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ - Bản vẽ nguyên lý thiết bị (A0) - Bản vẽ kết cấu vẽ mạch điện (A0) - Bản vẽ sơ đồ điều khiển (A0) V/ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN ANH TUẤN TS NGUYỄN CHÍ HƯNG VI/ NGÀY GIAO NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: 06/10/2020 VII/ NGÀY HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN: 30/12/2020 Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn Đánh giá giảng viên hướng dẫn …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Kết đánh giá Họ tên Điểm Trương Duy Tấn Hồ Đình Tùng Giảng viên hướng dẫn Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Đánh giá giảng viên phản biện …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Kết đánh giá Họ tên Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Điểm Trương Duy Tấn Hồ Đình Tùng Giảng viên phản biện Lời cảm ơn Lời chúng em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giảng viên hướng dẫn: TS.Bùi Đình Bá đã tận tình hướng dẫn truyền dạy nhiều kiến thức quý báu đồng thời động viên tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiên cứu hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy, giáo thuộc viện Cơ Khí giúp đỡ, chia sẻ truyền đạt cho nhiều kiến thức bổ ích q trình em học tập Viện Tóm tắt nội dung đồ án Để tài “Tính tốn, thiết kế hệ thống máy gấp áo phơng tự động” có nội dung gồm phần: ⮚ Chương 1: Tổng quan hệ thống máy gấp quần áo tự động ⮚ Chương 2: Tính tốn thiết kế hệ thống khí ⮚ Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển Chúng em tính tốn, thiết kế hệ thống máy gấp áo phông tự động với yêu cầu kỹ thuật đặt -Thiết kế 3D phần mềm solidwork -Xây dựng chương trình điều khiển sử dụng PLC S7-1200 hãng Siemen, lập trình phần mềm Tia Portal thiết kế giao diện điều khiển người máy hình HMI -Thiết kế mạch điện điều khiển phần mềm CADe SIMU Autocad Sau hoàn thành đề tài em thấy kết phù hợp với yêu cầu đặt ra, đồ án có khả ứng dụng thực tiễn cao Đồ án giúp sinh viên nâng cao kiến thức, đồng thời hiểu rõ hệ thống sản xuất tự động Hà Nội, Ngày 10 Tháng 01 Năm 2020 Sinh viên thực Trương Duy Tấn Hồ Đình Tùng MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG 1.1 Nhu cầu máy gấp quần áo tự động 1.2 Các hệ thống gấp quần áo giới 1.3 Các hệ thống gấp áo phông tự động nước 1.4 Định hướng nghiên cứu 1.4.1 Các cách gấp áo phông 1.4.2 Thông số áo phông 1.4.3 Yêu cầu toán 1.4.4 Sơ đồ tổng thể CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 12 2.1 Tính tốn thiết kế động học 12 2.1.1 Tính tốn thiết kế cấu gấp 12 2.1.2 Tính tốn thiết kế cấu thay đổi chiều rộng gấp 16 2.2 2.3 Thiết kế cấu khí 18 2.2.1 Cơ cấu gấp 18 2.2.2 Cơ cấu đóng gói 19 2.2.3 Cơ cấu hỗ trợ đóng gói 20 2.2.4 Băng tải 20 Tính tốn lựa chọn nguồn động lực 22 2.3.1 Khảo sát giải pháp truyền động 22 2.3.2 Chọn động 25 2.3.3 Phân phối tỷ số truyền 26 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 28 3.1 Tổng quan hệ thống điều khiển 28 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 28 3.1.2 Sơ đồ quy trình hoạt động 28 3.2 Tính tốn, lựa chọn phần tử hệ thống điều khiển 36 3.2.1 Hệ thống xy lanh, van khí nén 36 3.2.2 Cảm biến cơng tắc hành trình 40 3.2.3 Động không đồng ba pha 43 3.2.4 Thiết bị điều khiển tốc độ 44 3.2.5 Bộ điều khiển trung tâm 47 CHƯƠNG LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 52 4.1 Lập trình điều khiển hệ thống 52 4.1.1 Quy ước ký hiệu địa vào 52 4.1.2 Lưu đồ thuật toán 53 4.1.3 Lập trình PLC phần mềm Tia portal V15 57 4.2 Thiết kế giao diện điều khiển HMI 59 Đánh giá cấu chấp hành 62 Đánh giá hệ thống điều khiển 64 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 68 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy gấp quần qáo Laundroid Hình 1.2 Máy gấp quần áo Foldimate Hình 1.3 Máy FS-23 Hình 1.4 Máy STP 1000 Hình 1.5 Cách gấp Hình 1.6 Cách gấp Hình 1.7 Kích thước áo Hình 1.8 Áo phơng Hình 1.9 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy gấp áo phơng tự động Hình 1.10 Đặt áo lên máy Hình 1.11 Gấp dọc áo Hình 1.12 Áo đến điểm gấp Hình 1.13 Gấp ngang áo Hình 1.14 Áo đến điểm gấp Hình 1.15 Đặt khn áo Hình 1.16 Gấp ngang áo Hình 1.17 Đưa áo đến phận đóng gói Hình 2.1 Cơ cấu gấp thơng thường 11 Hình 2.2 Cơ cấu gấp cải tiến 11 Hình 2.3 Cơ cấu gấp khâu lề 12 Hình 2.4 Xác định kích thước khâu trung gian BC 12 Hình 2.5 Cơ cấu gấp khâu với khâu AB cong 13 Hình 2.6 Cơ cấu gấp ngang 14 Hình 2.7 Tính tốn kích thước động học cấu gấp ngang 14 Hình 2.8 Điều chỉnh chuyển động trục gấp độc lập với động tịnh tiến 15 Hình 2.9 Điều chỉnh chuyển động trục gấp với động 16 Hình 2.10 : Mô tả chế hoạt động cấu thay đổi chiều rộng gấp 16 Hình 2.11 Cơ cấu gấp dọc 17 Hình 2.12 Cơ cấu gấp ngang 17 Hình 2.13 Bản vẽ lắp cấu gấp ngang dọc 17 Hình 2.14 Bản vẽ lắp cấu gấp cấu thay đổi chiều rộng gấp 18 Hình 2.15 Túi OPP đóng gói áo phơng 18 Hình 2.16 Cơ cấu đóng gói 19 Hình 2.17 Cơ cấu hỗ trợ đóng gói 19 Hình 2.18 Chiều dài sơ băng tải 19 Hình 2.19 Kích thước sơ băng tải Hình 2.20 Tấm truyền băng tải Hình 2.21 Kết cấu băng tải Hình 2.22 Sơ đồ truyền sử dụng đai Hình 2.23 Sơ đồ băng tải máy gấp áo phơng Hình 2.24 Sơ đồ truyền động Hình 2.27 Tỉ số truyền nên dùng cho truyền hệ Hình 3.1 Sơ đồ khối giai đoạn làm việc Hình 3.2 Biểu đồ khí nén hình Hình 3.3 Giai đoạn Hình 3.4 Vị trí áo trải lên băng tải Hình 3.5 Hai tay áo sau gấp Hình 3.6 Giai đoạn Hình 3.7 Áo vị trí gấp Hình 3.8 Áo gấp vị trí Hình 3.9 Giai đoạn Hình 3.10 Áo vị trí gấp Hình 3.11 Áo gấp vị trí Hình 3.12 Giai đoạn Hình 3.13 Xy lanh CDM2E20-150Z Hình 3.14 Các thơng sớ hình học của xy lanh Hình 3.15 Vị trí xylanh hoạt động Hình 3.16 Trạng thái bình thường van đóng Hình 3.17 Trạng thái được cấp khí nén – van mở Hình 3.18 Van điện từ cởng SY5120-5LZD-C6 Hình 3.19 Cảm biến từ D-M9B Hình 3.20 Cảm biến hồng ngoại Omron E3F-DS30Y1 Hình 3.21 Nguyên lý làm việc cảm biến hồng ngoại Hình 3.22 Cơng tắc hành trình OMRON WLCA2-2 sơ đồ pin Hình 3.23 Động 4K71-4 Hình 3.24 Biến tần LS- SV040IG5A-4 Hình 3.25 Sơ đồ đấu nối biến tần Hình 3.26 Bảng điều khiển Hình 3.27 Nguyên lý hoạt động biến tần Hình 3.28 PLC Siemem SIMATICS S7 1200 Hình 3.29 mơ-đun mở rộng 6ES7221-1BH32-0XB0 Hình 3.30 Modul AQ 6ES7232-4HB32-0XB0 (SM 1232) 20 20 21 22 22 25 26 27 27 28 29 29 30 31 31 32 33 33 34 36 36 37 37 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 46 47 48 49 Đánh giá cấu chấp hành Sau bước nghiên cứu, tính tốn, thiết kế cấu chấp hành hệ thống máy gấp áo phông tự động thực Các chấp hành tiến hành chế tạo sản xuất dựa thiết kế chi tiết sau lắp ráp xưởng khí Một số hình ảnh thực tế hệ thống: Hình 4.12 Cơ cấu gấp dọc 63 Hình 4.13 Cơ cấu gấp ngang Hình 4.14 Cơ cấu hỗ trợ đóng gói 64 Hình 4.15 Cơ cấu đóng gói Hình 4.16 Màn hình điều khiển 65 Đánh giá hệ thống điều khiển Bảng mạch điều khiển lắp ráp dây dựa theo yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển cho máy gấp áo phông tự động Hình 4.17 Hệ thống mạch điều khiển PLC Chạy thực tế: Quá trình chạy thử trực tiếp sản phẩm áo phơng có thị trường: Số lần chạy thử Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Đưa vào Thu Đưa vào Thu Đưa vào Thu Đưa vào Thu Đưa vào Thu Đưa vào Thu Đưa vào Thu Số sản phẩm chạy thử Đạt tiêu Lỗi Chưa vào chuẩn gấp túi 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 10 0 66 Bảng 4.3 Kết chạy thực nghiệm hệ thống gấp áo phơng tự động Kết quả: Hệ thống xử lý xác theo yêu cầu 100% Các cảm biến, ban điện tử, piston, động hoạt động ổn định Băng tải quay với tốc độ ổn định 67 KẾT LUẬN 1.Kết đạt Qua thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, thực đề tài thu số kết sau: - Tìm hiểu kỹ hệ thống điều khiển máy gấp áo phông tự động cơng nghiệp, từ đưa yêu cầu thiết kế hệ thống gấp tự động tốc độ cao - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống gấp áo phông tự động chạy thử nghiệm thực tế cho kết tốt - Chế tạo thành công máy gấp áo phông tự động phục vụ cho xí nghiệp dệt may khâu đóng gói sản phẩm Hạn chế Trong trình thiết kế, gia cơng hoạt động thực tế nhóm chúng em gặp số khó khăn hạn chế như: - Các cấu gấp thiết kế chưa tối ưu nên hoạt động chưa ổn định Nguồn khí nén không mạnh nên nhiều lúc không đủ áp suất hoạt động liên tục Khi vận hành máy cịn gây nhiều tiếng ồn Cơ cấu đóng gói cịn gặp nhiều lỗi Hướng phát triển đề tài - Tối ưu hóa thiết kế cấu kẹp gấp đồng có độ ổn định cao - Tối ưu chương trình điều khiển để hệ thống hoạt động ổn định 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] N Gomesh, I Daut, V Kumaran, M Irwanto, Y M Irwan, and M Fitra, “Photovoltaic powered T-Shirt Folding Machine,” Energy Procedia, vol 36, pp 313–322, 2013, doi: 10.1016/j.egypro.2013.07.036 M P., S Prasad, T Binnar, and M Tambe, “Automatic T-shirt Folding Machine,” Int J Comput Appl., vol 162, no 10, pp 13–16, 2017, doi: 10.5120/ijca2017913344 A Suyetno, D Kustono, and D A Sudjimat, “Pneumatic control system simulation based a PLC micro in mechatronics courses,” AIP Conf Proc., vol 1778, no October, 2016, doi: 10.1063/1.4965769 R Neugebauer, B Denkena, and K Wegener, “Mechatronic Systems for Machine Tools,” CIRP Ann - Manuf Technol., vol 56, no 2, pp 657–686, 2007, doi: 10.1016/j.cirp.2007.10.007 69 PHỤ LỤC Chương trình [OB1] Mạng 1: 70 Mạng 2: Mạng 3: 71 Mạng 4: Mạng 5: Mạng 6: Mạng 7: Mạng 8: 72 Mạng 9: Mạng 10: Mạng 11: 73 Block_1 [FC1] Mạng 1: Mạng 2: Mạng 3: Mạng 4: 74 Mạng 5: Mạng 6: Mạng 7: Mạng 8: 75 Block_2 [FC2] Mạng 1: 76 77 ... Tổng quan hệ thống máy gấp quần áo tự động ⮚ Chương 2: Tính tốn thiết kế hệ thống khí ⮚ Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển Chúng em tính tốn, thiết kế hệ thống máy gấp áo phông tự động với... QUAN MÁY GẤP QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG 1.1 Nhu cầu máy gấp quần áo tự động 1.2 Các hệ thống gấp quần áo giới 1.3 Các hệ thống gấp áo phông tự động nước 1.4 Định hướng nghiên cứu 1.4.1 Các cách gấp áo phông. .. Cách gấp Hình 1.6 Cách gấp Hình 1.7 Kích thước áo Hình 1.8 Áo phơng Hình 1.9 Sơ đồ tổng thể hệ thống máy gấp áo phông tự động Hình 1.10 Đặt áo lên máy Hình 1.11 Gấp dọc áo Hình 1.12 Áo đến điểm gấp