Đồ án thiết kế hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng

1.1.Tổng quan về hệ thống điều khiển phân loại sản phẩm. Khái niệm Dây chuyền phân loại sản phẩmDây chuyền là một hình thức tổ chức sản xuất trong đó các bộ phận, thiết bị được thực hiện kế tiếp nhau theo một trình tự đặt trước.Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà trong đó sản phẩm sẽ được phân ra theo từng loại riêng tùy theo yêu cầu (phân theo kích thước, khối lượng hay màu sắc…)1.1.1.Xuất phát từ thực tế.Trước kia, việc phân loại sản phẩm chủ yếu được thực hiện một cách thủ công bởi con người, bằng sự quan sát và dựa vào kinh nghiệm, rồi sau đó chọn ra sản phẩm đạt yêu cầu và loại bỏ phế phẩm, hoặc phân loại sản phẩm khác nhau. Vì vậy công việc này đòi hỏi sự tập trung cao mà lặp đi lặp lại nhiều lần nên khó đảm bảo độ chính xác và ổn định trong công việc. Nhưng giờ đây việc đó đã được thực hiện tự động hóa bởi hệ thống các thiết bị kỹ thuật chuyên dụng giúp việc phân loại sản phẩm nhanh và chính xác.Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Với việc dùng sức người, đối với các công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, thì các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc.1.1.2.Các phương pháp phân loại sản phẩm nói chung:Trên thực tế có rất nhiều phương pháp phân loại sản phẩm và có khi sử dụng đan xen nhiều phương pháp lại với nhau để đạt được kết quả tốt nhất. Dưới đây là một số phương pháp phân loại sản phẩm trên thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng.Phân loại theo kích thước: kiểu phân loại này sử dụng các cảm biến quang hay hồng ngoại… để phát hiện và so sánh kích thước của sản phẩm, sau đó đưa tín hiệu về PLC và PLC thực hiện chức năng phân loại sản phẩm theo yêu cầu. Kiểu phân loại này được sử dụng nhiều trong các nhà máy đóng chai, lọ…Ưu điểm lớn nhất của kiểu phân loại này đó là chi phí cho cảm biến là khá thấp, lắp đặt đơn giản và dễ vận hành.Phân loại theo khối lượng sản phẩm: kiểu phân loại này sử dụng cảm biến trọng lượng để phân biệt sản phẩm nặngnhẹ, đủ khối lượng yêu cầu hay chưa…Cách hoạt động cũng giống như kiểu phân loại theo kích thước. Và ta có thể thấy hình thức phân loại này ở các nhà máy sản xuất ximang, phân bón hay nói chung là các nhà máy sản xuất sản phẩm dưới dạng đóng gói bao bì cần khối lượng chính xác.Phân loại theo màu sắc của sản phẩm: sử dụng các cảm biến màu ( mỗi cảm biến sẽ nhận biết 1 màu riêng biệt như: xanh, đỏ, vàng…) Cách thức hoạt động cũng giống như 2 hình thức phân loại trên.Ứng dụng của phân loại theo màu sắc chủ yếu trong công nghiệp vải lụa, sản xuất màu…Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: điều khác biệt trong hình thức phân loại này đó là không sử dụng cảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh của sản phẩm cần phân loại, sau đó đưa ảnh đó so sánh với ảnh gốc chuẩn xem sản phẩm đó thuộcloại nào. Hiện nay thì hình thức phân loại này đang được ứng dụng để phân loại gạch granit.Phân loại theo mã vạch của sản phẩm: đây là kiểu phân loại khá hiện đại, sử dụng tới máy đọc mã vạch.Nó chủ yếu được sử dụng với các sản phẩm là linh kiện máy…

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG 2 1.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển phân loại sản phẩm 2 1.1.1 Xuất phát từ thực tế 2 1.1.2 Các phương pháp phân loại sản phẩm nói chung: .2 1.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng 3 1.1.4 Tổng quan về Loadcell 5 1.1.5 Tổng quan về thiết bị logic khả trình PLC 7 1.1.6 Tổng quan về PLC 1200 13 1.2 Xây dựng quy trình công nghệ: 16 1.2.1 Nhiệm vụ thiết kế: .16 1.2.2 Yêu cầu công nghệ 16 1.2.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống phân loại sản phẩm phân loại theo khối lượng 18 CHƯƠNG 2 :TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI 19 2.1 Thiết bị khối chấp hành: 19 2.1.1 Lựa chọn băng tải .19 2.1.2 Lựa chọn động cơ: 24 2.2 Thiết bị khối đo lường: .29 2.2.1 Cảm biến quang 29 2.2.2 Chọn cảm biến loadcell .31 2.2.3 Tính chọn hộp nối loadcell 33 2.3 Lựa chọn thiết bị khối điều khiển: 35 2.3.1 Tính chọn PLC cho đề tài 35 2.4 Lựa chọn thiết bị đóng cắt: 37 2.4.1 Lựa chọn Aptomat: 38 2.4.2 Tính chọn rơ le 39 2.4.3 Chọn bộ đổi nguồn 24V .40 2.5 Tính chọn xy lanh và van điện từ 41 2.5.1 Vị trí, vai trò và yêu cầu trong đề tài 41 2.5.2 Tổng quan về hệ thống khí nén, các loại van và xylanh .41 2.5.3 Lựa chọn van điện từ và xylanh cho đề tài 44 2.6 Bảng liệt kê thiết bị 48 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI 49 3.1 Mối quan hệ vào/ra của hệ thống 49 3.1.1 Đầu vào .49 3.2 Sơ đồ công nghệ .49 3.3 Sơ đồ thuật toán 50 3.3.1 Phân tích sơ đồ thuật toán 51 3.3.2 Sơ đồ điện 52 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 54 5.1 Hình ảnh mô hình: 54 5.2 Sơ đồ đấu nối mô hình 55 5.2.1 Sơ đồ mạch nguồn 55 5.2.2 Sơ đồ mạch điều khiển 56 5.3 Thuyết minh mô hình 56 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG 1.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển phân loại sản phẩm Khái niệm Dây chuyền phân loại sản phẩm - Dây chuyền là một hình thức tổ chức sản xuất trong đó các bộ phận, thiết bị được thực hiện kế tiếp nhau theo một trình tự đặt trước - Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà trong đó sản phẩm sẽ được phân ra theo từng loại riêng tùy theo yêu cầu (phân theo kích thước, khối lượng hay màu sắc…) 1.1.1 Xuất phát từ thực tế Trước kia, việc phân loại sản phẩm chủ yếu được thực hiện một cách thủ công bởi con người, bằng sự quan sát và dựa vào kinh nghiệm, rồi sau đó chọn ra sản phẩm đạt yêu cầu và loại bỏ phế phẩm, hoặc phân loại sản phẩm khác nhau Vì vậy công việc này đòi hỏi sự tập trung cao mà lặp đi lặp lại nhiều lần nên khó đảm bảo độ chính xác và ổn định trong công việc Nhưng giờ đây việc đó đã được thực hiện tự động hóa bởi hệ thống các thiết bị kỹ thuật chuyên dụng giúp việc phân loại sản phẩm nhanh và chính xác Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay Với việc dùng sức người, đối với các công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, thì các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc 1.1.2 Các phương pháp phân loại sản phẩm nói chung: Trên thực tế có rất nhiều phương pháp phân loại sản phẩm và có khi sử dụng đan xen nhiều phương pháp lại với nhau để đạt được kết quả tốt nhất Dưới đây là một số phương pháp phân loại sản phẩm trên thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng - Phân loại theo kích thước: kiểu phân loại này sử dụng các cảm biến quang hay hồng ngoại… để phát hiện và so sánh kích thước của sản phẩm, sau đó đưa tín hiệu về PLC và PLC thực hiện chức năng phân loại sản phẩm theo yêu cầu Kiểu phân loại này được sử dụng nhiều trong các nhà máy đóng chai, lọ…Ưu điểm lớn nhất của kiểu phân loại này đó là chi phí cho cảm biến là khá thấp, lắp đặt đơn giản và dễ vận hành - Phân loại theo khối lượng sản phẩm: kiểu phân loại này sử dụng cảm biến trọng lượng để phân biệt sản phẩm nặng-nhẹ, đủ khối lượng yêu cầu hay chưa…Cách hoạt động cũng giống như kiểu phân loại theo kích thước Và ta có thể thấy hình thức phân loại này ở các nhà máy sản xuất ximang, phân bón hay nói chung là các nhà máy sản xuất sản phẩm dưới dạng đóng gói bao bì cần khối lượng chính xác - Phân loại theo màu sắc của sản phẩm: sử dụng các cảm biến màu ( mỗi cảm biến sẽ nhận biết 1 màu riêng biệt như: xanh, đỏ, vàng…) Cách thức hoạt động cũng giống như 2 hình thức phân loại trên.Ứng dụng của phân loại theo màu sắc chủ yếu trong công nghiệp vải lụa, sản xuất màu… - Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: điều khác biệt trong hình thức phân loại này đó là không sử dụng cảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh của sản phẩm cần phân loại, sau đó đưa ảnh đó so sánh với ảnh gốc chuẩn xem sản phẩm đó thuộcloại nào Hiện nay thì hình thức phân loại này đang được ứng dụng để phân loại gạch granit - Phân loại theo mã vạch của sản phẩm: đây là kiểu phân loại khá hiện đại, sử dụng tới máy đọc mã vạch.Nó chủ yếu được sử dụng với các sản phẩm là linh kiện máy… 1.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng Trong các hệ thống sản xuất công nghiệp hiện nay nói chung cũng như các hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng nói riêng thì nhu cầu về năng xuất lao động cũng như chất lượng của sản phẩm được đòi hỏi rất cao Chính vì vậy mà các dây chuyền công nghệ tiến tiến và hiện đại nhất đã được áp dụng rất nhiều trong sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp Sau đây là một số các hệ thống máy móc, trang thiết bị được sử dụng trong sản xuất: - Dây chuyền kiểm tra khối lượng sản phẩm trong thùng Hình1.1 Hệ thống kiểm tra khối lượng sản phẩm - Định lượng vật liệu trong sản xuất xi măng Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG 2 Hệ thống cân băng định lượng tại nhà máy xi măng - Một số hình ảnh về dây truyền phân loại sản phẩm áp dụng trong thực tế: Hình1.3 Phân loại trong nhà máy Hình 1.4 Mô phỏng hệ thống phân loại sản phẩm 1.1.4 Tổng quan về Loadcell 1.1.4.1 Khái niêm - Loadcell là những cảm biến lực (khối lượng, mô-men xoắn, ) - Khi lực được tác dụng lên một loadcell, loadcell sẽ chuyển đổi lực tác dụng thành tín hiệu điện Các loadcell cũng được biết đến như là "đầu dò tải" (load transducer) bởi vì nó cũng có thể chuyển đổi một tải trọng (lực tác dụng) thành tín hiệu điện - Trong từ điển, một loadcell được định nghĩa như là một "thiết bị đo lường trọng lượng cần thiết để cân điện tử hiển thị trọng lượng thành con số" - Tín hiệu điện tử ngõ ra của loadcell có thể là một sự thay đổi điện áp, thay đổi tín hiệu dòng, tín hiệu số hoặc thay đổi tần số tùy thuộc vào loại loadcell và mạch sử dụng, phổ biến nhất là loadcell thay đổi điện áp - Các loadcell có thể sử dụng điện trở (strain gauge), điện dung, kỹ thuật bù lực điện từ Phổ biến nhất là các loadcell có sẵn dựa trên nguyên tắc thay đổi điện trở để đáp ứng với một tải áp dụng Vì thế ở đây, ta sẽ nói về loadcell sử dụng điện trở (strain gauge) 1.1.4.2 Cấu tạo Hình 1.5 Cấu tạo cảm biến loadcell Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là "Strain gage" và thành phần còn lại là "Load" Strain gage là một điện trở, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán lên “Load” - là một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi tùy thuộc vào thông số chịu lực của Loadcell 1.1.4.3 Nguyên lý hoạt động - Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đó trả về tín hiệu điện áp tỉ lệ Hình1.6 Cầu điện trở cân bằng Wheastone - Cầu điện trở cân bằng được cấu tạo từ các miếng cảm biết lực căng hoạt động theo nguyên lý tenzomet Cấu tạo của một tenzomet Hình1.7 Cấu tạo biến trở lực căng - Dây mảnh: Φ=0,02 – 0,003mm, được chế tao bằng vật liệu constantan, nicrom, hợp kim platin-iridi - Thanh dẫn dùng để nối với mạch đó, thông thường hình dạng dấy mảnh được gắn trên một tấm giấy mỏng hình tròn Kích thước: - + Thông thường: l0=8-15mm, khi cần kích thước nhỏ l0=2,5mm + Chiều rộng: x¬0=3-10mm Điện trở thay đổi từ 10-150Ω, khi chiều dài tác dụng không hạn chế l0 có thể dài tới 100mm Điện trở từ 800-1000Ω Nguyên lý làm việc: dựa trên hiệu ứng tenzô, có một số vật liệu mà khi nó bị biến dạng thì điện trở của nó thay đổi Khi đo biến dạng ε1=∆l/l, cảm biến được dán trên đối tượng đo, khi đối tượng đo biến dạng thì tenzo biến dạng biến dạng theo và điện trở của tenzo cũng thay đổi 1 lượng ∆R/R 1.1.5 Tổng quan về thiết bị logic khả trình PLC 1.1.5.1 Giới thiệu chung Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những nhà thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ) Tuy nhiên, hệ thống này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho công việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969 Điều này đã tạo ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn này các hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom format) Trong những năm đầu thập niên 1970, những hệ thống PLC còn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hổ trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation) Do sự phát triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống ngõ vào/ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory) Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu ky quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp số lượng cổng ra/vào lớn Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot, Cad/Cam… ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức năng điều khiển “thông minh” (intelligence) còn gọi là các siêu PLC (super PLCS) cho tương lai PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau : - Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học - Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa - Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp - Hoàn toàn tin cậy trog môi trường công nghiệp - Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các module mở rộng - Giá cả cá thể cạnh tranh được Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiểể̉n dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay Những ưu điểm kỹ thuật của bộ điều khiển PLC : Chỉ tiêu so sánh Role Mạch số Máy tính PLC F lực tác dụng vuông góc với bề mặt Piston [N] Trong hình 2.23, các diện tích A1 , A2 khác nhau ( A2 = A1 –A3), A3 là diện tích tiết diện của cần piston, nên các lực tác dụng cũng khác nhau tại cùng một nguồn khí nén có áp suất P F1=P.A1; F2=P.A2 Æ F1>F2 + Tốc độ truyền động của xylanh Khi tải trọng của truyền động không đổi, tốc độ truyền động được xác định theo quan hệ: v = (m/s) Như vậy, trong trường hợp dung tích hành trình của cơ cấu chấp hành và tải trọng không đổi, tốc độ truyền động tỷ lệ với lưu lượng Q Trong kỹ thuật khí nén thì người ta hay dùng van tiết lưu để điều tiết lưu lượng, để khống chế tốc độ của các cơ cấu chấp hành 2.5.3 Lựa chọn van điện từ và xylanh cho đề tài 2.5.3.1 Lựa chọn các loại van khí - Van điện từ + Với đề tài này chúng em lựa chọn Van điện từ SY5120-5LZ01 + Số lượng: 2 cái Hình16 Van điện từ SY5120-5LZ-01 - Các thông số kỹ thuật: + Kiểu van: 5 cổng- 2 vị trí + Kiểu hoạt động: 2 vị trí/ cuộn điện từ đơn + Điện áp: 24 VDC + Dây dẫn: L ( L cắm kết nối w/chì dây ,3 m ) + Có đèn báo và bộ khử quá điện áp + Ren ống dẫn khí : 1/8 - Nguyên lý hoạt động : + Cụm van điện từ ở đây là loại van đơn giản, nó là van 5/2(5cửa/2trạng thái) Ở các cửa ghi tên: 1; 2; 3; 4; 5 hoặc theo đúng thứ tự đó là P; B; R2; A; R1 + Nguồn khí nén được cấp vào cửa 1(P) + Nếu không cấp điện cho cuộn dây van thì: cửa 1(P) thông với cửa 2(B), cửa 4(A) thông với cửa 5(R1) + Khi cấp điện cho cuộn dây thì van chuyển trạng thái: cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 + Van này ứng dụng khá nhiều, ví dụ để truyền động cho 1 xi-lanh khí nén Khi đó, 2 cửa khí ở 2 đầu sẽ nối với các cửa 2 và 4 của van Cửa 3 và 5 thường để tự do( bịt bằng cút chuyên dụng chống bụi) gọi là các cửa xả khí dư 2.5.3.2 Lựa chọn xylanh - Xylanh cơ cấu phân loại sản phẩm + Hành trình xylanh: Lxl = 400mm + Thời gian dẫn động: T = 0,5s + Tải trọng đáp ứng F = 300N = 30kg Từ đó ta có: + Áp suất khí nén của máy nén thông dụng là P = 8bar = 8,1576 kgf/ + Ta tính được đường kính Xylanh: - Lực đẩy hay kéo của Piston( hình 1.6) gây bởi tác dụng của khí nén có áp suất P được tính theo công thức: F = P.A = [N] Trong đó: P là áp suất khí nén [Pa], Với P = 8 (pa kg/cm2) A là điện tích bề mặt Piston[m2], A = 300/8 = 37,5 F lực tác dụng vuông góc với bề mặt Piston [N], F= m.10 = 30.10 = 300 (N) Chọn bore xi lanh = 40 mm Hành trình 400mm + Lựa chọn xy lanh của hãng SMC- mã số CDBA2B40-400-HN Hình.17 Xylanh CDBA2B40-400-HN + Có kích thước: Hình 18 Kích thước Xylanh 2.6 Bảng liệt kê thiết bị STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Tên thiết bị Động cơ băng tải PVC Hộp số động cơ Bộ điều khiển Speed controller Động cơ băng tải cân Hộp số động cơ Bộ điều khiển động cơ Động cơ băng tải con lăn Bộ điều khiển Speed controller Bộ lập trình PLC S7-1200 Van điện từ SMC Xylanh khí nén SMC Cảm biến lực loadcell Cảm biến quang Aptomat 1 pha Bộ chuyển đổi nguồn Mã thiết bị M-6IK200U G6U20-K US-5I200A-C M-5IK60U-CF G5U20K US-5I60AC M5IK90U-CF US-5I90AC SY5120-5LZ01 CDBA2B40-400HN MT1241-100 E3F3-D32 2m MCB 2P-10A-6KA- Số lượng 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 4 5 1 SC68N/C2010 Meanwell NES-100-24 1 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI 3.1 Mối quan hệ vào/ra của hệ thống 3.1.1 Đầu vào - Cảm biến 1: Dạng tín hiệu: Tín hiệu logic, tích cực ở mức 1 Khi SS1 tích cực thì báo có sản phẩm trên băng tải cấp sản phẩm cho băng tải cân - Cảm biến 2: Dạng tín hiệu: Tín hiệu logic, tích cực ở mức 1 Khi SS2 tích cực báo có sản phẩm trên băng tải cân và băng tải dừng một khoảng thời gian để hệ thống cân ổ định và tiến hành cân định lượng - Cảm biến 3: Dạng tín hiệu: Tín hiệu logic, tích cực ở mức 1 Khi SS3 tích cực báo sản phẩm đi tới vị trí phân loại sản phẩm thứ nhất - Cảm biến 4: Dạng tín hiệu: Tín hiệu logic, tích cực ở mức 1 Khi SS4 tích cực báo sản phẩm đi tới vị trí phân loại sản phẩm thứ hai - Các nút nhấn: Dạng tín hiệu: Tín hiệu logic, đưa ra tín số để điều khiển các chế độ làm việc và dừng hệ thống khi gặp sự cố - Cảm biến Loadcell: Dạng tín hiệu: Tín hiệu analog, tín hiện được đưa tới bộ khuếch đại được điện áp 0-10VDC đưa vào PLC để xác định trọng lượng sản phẩm 3.1.2 Đầu ra - Động cơ 1: kéo băng tải cấp sản phẩm chạy + Phụ thuộc các đầu vào: SS1, SS2, SS3, SS4 - Động cơ 2: kéo băng tải định lượng chạy + Phụ thuộc các đầu vào: SS1, SS2, SS3, SS4, Cảm biến Loacell - Động cơ 3: kéo băng tải định phân loại + Phụ thuộc các đầu vào: SS1, SS2, SS3, SS4, Cảm biến Loacell - Xylanh1, van1 : Dùng để phẩn loại sản phẩm vào vị trí phân loại 1 + Phụ thuộc các đầu vào: SS1, SS2, SS3, SS4, Cảm biến Loacell - Xylanh2, van 2: Dùng để phẩn loại sản phẩm vào vị trí phân loại 2 + Phụ thuộc các đầu vào: SS1, SS2, SS3, SS4, Cảm biến Loacell 3.2 Sơ đồ công nghệ - Phân tích sơ đồ công nghệ: Sản phẩm từ công đoạn khác được vận chuyển tới băng tải 1, và được vận chuyển tới băng tải định lượng được gắn các cảm biến cân loadcell, tại băng tải định lượng sản phẩm được định lượng và so sánh vơi giá trị đặt, và sản phẩm được đưa tiếp tới băng tải phân loại, tại các vị trí phân loại được đặt các xilanh đẩy sản phẩm vào vị trí phân loại theo đúng khối lượng yêu cần 3.3 Sơ đồ thuật toán 3.3.1 Phân tích sơ đồ thuật toán - Có tín hiệu START tất cả các băng tải của hệ thống được hoạt động đến khi sản phẩm được vận chuyển tới cuối băng tải cấp sản phẩm cảm biến phát hiện vật B1 tích cực và cảm biến B2 được tích cực thì băng tải cấp sản phẩm và băng tải định lượng dừng lại để tiến hành quá trình định lượng trong khoảng thời gian ∆t (s) - Nếu khối lượng sản phẩm cân được nhỏ hơn giá trị đặt 1, băng tải tiếp tục hoạt động đến khi gặp cảm biến B3 tích cực, điều khiển xilanh 1 đẩy sản phẩm vào vị trí phân loại 1 hoặc sang quá trình khác - Nếu khối lượng sản phẩm cân được lớn hơn giá trị đặt 1 và nhỏ hơn giá trị đặt 2, băng tải tiếp tục hoạt động đến khi gặp cảm biến B4 tích cực, điều khiển xilanh 2 đẩy sản phẩm vào vị trí phân loại 2 hoặc sang quá trình khác - Nếu khối lượng sản phẩm cân được lớn hơn giá trị đặt 2, băng tải tiếp tục hoạt động Vận chuyển sản phẩm đi hết băng tải phân loại CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 5.1 Hình ảnh mô hình: Mô hình được thiết kế gồm 3 băng tải, mỗi băng tải được kéo bằng một động cơ một chiều qua cơ cấu truyền động dùng day cua roa, băng tải 1 và 3 chủ yếu có chức năng dùng để vận chuyển sản phẩm Băng tải 2, ngoài chức năng vận chuyển sản phẩm còn có chức năng đo trọng lượng sản phẩm , do giá của băng tải 2 được đặt trên cảm biến Loadcel Khi sản phẩm được chuyển đến băng tải 2, cảm biến quang sẽ phát hiện và đưa tín hiệu về PLC, khi đó PLC điều khiển băng tải dừng lại trong 1 giây để tiến hành đo trọng lượng sản phẩm cảm biến loadcell lúc này sẽ đưa tín hiệu về PLC để tính toán khối lượng sản phẩm Qua đó làm cơ sở để phân loại sản phẩm theo khối lượng Sau khi sản phẩm đã được đo trọng lượng xong, sản phẩm tiếp tục được vận chuyển trên băng tải 3, tại đây có gắn các cảm biến quang để phát hiện sản phẩm Ví dụ, khi sản phẩm đạt tiêu chuẩn, cảm biến quang nằm thẳng khay 1 sẽ đợi sản phẩm đến, khi phát hiện sản phẩm, bộ điều khiển PLC nhận tín hiệu từ cảm biến sẽ điều khiển xilanh 1 đẩy sản phẩm vào khay 1 Tương tự, khi sản phẩm không đạt tiêu chuẩn di chuyển trên băng tải, cảm biến quang thứ 2 sẽ phát hiện , qua đó PLC điều khiển xilanh đẩy sản phẩm xuống khay chứa 2 5.2 Sơ đồ đấu nối mô hình 5.2.1 Sơ đồ mạch nguồn Trên bản vẽ là sơ đồ truyền động khí nén và sơ đồ điện lắp cho mô hình Đối với sơ đồ truyền động khí nén, nguồn khí nén có thể được lấy từ máy nén khí, dòng khí này được điều chỉnh áp suất cho phù hợp qua các van 2 và 3 Trên ông khí dẫn có được lắp đồng hồ đo áp suất 4 Luồng khí được điều khiển để co hoặc duỗi xilanh qua van phân phối 3/2, van này được điều khiển bằng điện 24v bằng các cuộn hút SOL1 và Sol2 Đối với sơ đồ mạch điện, toàn bộ mô hình được sử dụng điện áp 24VDC, được biến đổi qua bộ nguồn từ điện xoay chiều 220v rồi phân phối đến các thiết bị trong mô hình Để bảo vệ đầu ra của PLC cũng như các đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tất cả các động cơ một chiều ở các băng tải được đóng cắt điện qua các tiếp điểm của các Rơ le trung gian RL1 đến RL3 Các rơ le trung gian RL 4 và RL 5 đóng cắt cho cuộn hút ở van phân phối điều khiển xi lanh 5.2.2 Sơ đồ mạch điều khiển Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm được thiết kế dùng PLC S7 1200, do loại PLC này có đầu đọc tín hiệu Analog nên tín hiệu lấy từ cảm biến Loadcel được đưa trực tiếp về chân AI 0 của PLC Tùy vào độ lớn của tín hiệu điện áp từ cảm biến đưa về mà PLC sẽ chuyển đổi tín hiệu qua bộ ADC và tính toán khối lượng sản phẩm Các cảm biến quang ở băng tải 2 và 3 được bố trí lần lượt vào các đầu vào I0.2, I0.3 và I0.4 Đây là các đầu vào nhận tín hiệu số đưa từ cảm biến quang loại NPN, được cấp nguồn áp 24V Hệ thống được điều khiển khởi động hoặc dừng qua 2 nút nhấn được lắp vào chân I0.0 và I0.1 Các đầu ra số của PLC lần lượt xuất ra tín hiệu On/OFF là 24V/0v để điều khiển cuộn hút của các rơ le trung gian RL1 đến RL5 Qua đó điều khiển các tiếp điểm của rơ le được mô tả ở phần mạch động lực 5.3 Thuyết minh mô hình Hệ thống băng tải bắt đầu hoạt động khi ta ấn nút Start, nút này lắp vào đầu vào số I0.0 Chương trình sẽ luôn kiểm tra lặp lại lệnh này nếu điều kiện không thỏa mãn Ngược lại, nếu thỏa mãn điều kiện thì hệ thống bắt đầu hoạt động, cho chạy các băng tải 1, 2 và 3 Khi sản phẩm di chuyển đến băng tải 2, nhờ cảm biến quang trên băng tải 2 phát hiện có sản phẩm mà PLC sẽ dừng các băng tải lại để tiến hành đọc tín hiệu từ cảm biến LOADCELL lắp tại chân AI 0 Quá trình đo kết thúc, PLC khi ấy đã dựa được vào khối lượng tính toán được để phân loại sản phẩm có đạt yêu cầu hay không? Nếu sản phẩm đạt tiêu chuẩn, PLC cho các băng tải hoạt động trở lại, khi sản phẩm được phát hiện bởi cảm biến 2 thì PLC sẽ điều khiển xilanh 1 đẩy sản phẩm xuống khay chứa 1 Trong trường hợp sản phẩm không đạt tiêu chuẩn, PLC điều khiển các băng tải chạy tiếp và khi cảm biến 3 phát hiện sản phẩm thì PLC điều khiển xilanh 2 đẩy sản phẩm xuống khay chứa 2 Quá trình phân loại các sản phẩm tiếp theo được lặp lại theo đúng chu trình mô tả ở trên trừ khi có tín hiệu Stop (ở chân I0.1) thì hệ thống sẽ dừng lại, kết thúc chương trình ... cầu cơng nghệ Hình 12: Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG.10 : Hình ảnh minh họa băng tải cân dạng... tra khối lượng sản phẩm thùng Hình1.1 Hệ thống kiểm tra khối lượng sản phẩm - Định lượng vật liệu sản xuất xi măng Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG... yếu sử dụng với sản phẩm linh kiện máy… 1.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng Trong hệ thống sản xuất cơng nghiệp nói chung hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng nói riêng