Thiết kế và lắp ráp dây chuyền đóng nắp hộp hoa quả sử dụng PLC FX1S 20MR

Phân loại và cấu trúc hệ thống .1 Nguyên lý làm việc

- Dùng máy xếp pallet tự động thay thế người vận chuyển pallet, giúp quy trình trở lên hoàn hảo hơn so với những quy trình tiến độ đóng gói không có dòng máy này. Hệ thống điều khiển có vai trò nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển hoạt động của các cơ cấu chấp hành giúp vận hành dây chuyền đóng gói một cách tự động chính xác.

Hệ thống điều khiển

Các hệ thống điều khiển tuyến tính sử dụng phản hồi âm tuyến tính để tạo ra một tín hiệu điều khiển toán học dựa trên các biến khác, với quan điểm để duy trì quá trình điều khiển trong một phạm vi hoạt động chấp nhận được. Một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ ( PID- Proportional Integral Derivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển (lý thuyết điều khiển tự động)|bộ điều khiển]) tổng quát được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ điều khiển PID là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi.

Hệ thống giám sát

Các thiết bị và các cảm biến được kết nối với các thiết bị được điều khiển và giám sát bởi các hệ thống SCADA để chuyển đổi các thông số vật ý, như tốc độ, mức nhiệt độ và mức nước thành các tín hiệu số và tương tự, có thể đọc được từ các trạm xa trung tâm. Quá trình thu thập và điều khiển dữ liệu bắt nguồn từ các trạm ở xa, PLC (Programmable Logic Controllers) và RTU (Remote Terminal Unit), với việc đọc các giá trị hiện tại của các thiết bị đang được kết nối tới bộ thu thập PLC/RTU và được điều khiển tương ứng.

Phân tích và lựa chọn giải pháp

Một hệ thống giám sát bao gồm các thành phần phần cứng như sau: các cảm biến và thiết bị chấp hành, mạng truyền thông, và các trạm giám sát trung tâm và từ xa-cấp trường (SCADA computing system-hệ thống máy tính SCADA). Sự khác nhau giữa PLC và RTU là ở phần ngôn ngữ lập trình và điều khiển đầu vào/ra mềm dẻo hơn, trong khi cấu trúc phân tán giữa các CPU (Central Process Unit-Thiết bị xử lý trung tâm) và các card vào/ra, độ chính xác hơn và trình tự các sự kiện. Với những ưu điểm và nhược điểm nêu ở trên và với yêu cầu của một mô hình đồ án nhóm quyết định lựa chọn phần giá đỡ băng chuyền được làm bằng nhôm định hình 20x20 mm, các thanh nhôm được gắn chặt với bề mặt móng bằng bulong đai ốc.

Với những ưu điểm và nhược điểm đẽ nêu ở trên và với yêu cầu điều khiển với cấp độ chính xác không cao, nhóm đã lựa chọn động cơ DC, vì nó đáp ứng được những yêu cầu đặt ra hơn thế nữa giá thành tốt, dễ dàng điều khiển rất phù hợp với đề tài và mong muốn của nhóm. Mỗi khi hộp được vận chuyển đến nơi đóng gói, cần phải có thiết bị xác nhận và thông báo cho bộ xử lý trung tâm PLC biết một cách nhanh nhất để đáp ứng yêu cầu giúp hệ thống hoạt động một cách nhanh nhất, tiết kiệm thời gian và có được hiệu quả cao nhất vì thế ta phải sử dụng cảm biến để nhận biết thùng và sản phẩm. Đây là một thiết bị cảm biến có thể đo được những hằng số điện môi của môi trường xung quanh nó, cảm nhận được các mức chất lỏng, chất kết dinh hay phân loại các chất rắn có kích thước nhỏ như là hạt nhựa, bột, xi măng, cát.

Với những ưu điểm và nhược điểm đẽ nêu ở trên và với yêu cầu điều khiển với cấp độ chính xác cao, nhóm đã lựa chọn cảm biến quang, vì nó đáp ứng được những yêu cầu đạt ra hơn thế nữa giá thành tốt, dễ dàng điều khiển rất phù hợp với đề tài và mong muốn của nhóm. Dây chuyền đóng gói yêu cầu hoạt động một cách tuần tự, tự động, liên tục, độ chính xác cao, đặc biệt phải phù hợp và có tính ứng dụng cao trong công nghiệp vì vậy cần phải lựa chọn bộ điều khiển thích hợp. Với những ưu điểm và nhược điểm đẽ nêu ở trên và với yêu cầu điều khiển với cấp độ chính xác cao, đồng thời thường phải thay đổi, thử nghiệm các chương trình khác nhau và cuối dùng là thời gian nghiên cứu hạn chế nhóm đã lựa chọn sử dụng PLC để có thể tiết kiệm thời gian và tập trung thử nghiệm chương trình.

Thiết kế mô hình hệ thống cơ khí .1 Mô hình cơ khí tổng thể hệ thống

Khi hàng được cấp đủ số lượng nhờ bộ đếm cảm biến trên băng tải 1, khi có lệnh PLC điều khiển băng tải 2 qua động cơ DC đưa thùng đến các cơ cấu phía sau. Sau khi dán xong băng keo có tín hiệu từ cảm biến xilanh gắn lưỡi dao cắt xuống và kết thúc quy trình đóng thùng, thùng sau đó được đưa về cuối băng tải chờ quy trình tiếp theo. Hệ thống gồm có 2 động cơ giảm tốc một chiều có nhiệm vụ tạo ra chuyền động sau đó qua pulley chuyền động đến hệ thống băng tải.

Như vậy theo tính toán lựa chọn xi lanh cốt đôi có thông số đường kính lỗ 12 mm và đường kính cần piston 6 mm có hành trình 125mm phù hợp với yêu cầu thiết kế. - Lựa chọn thiết bị và công nghệ: Chọn các thành phần như nguồn điện, bảng điều khiển, cảm biến, bộ điều khiển trung tâm và các công nghệ phụ trợ khác. - Kiểm tra và đánh giá: Thực hiện các bài kiểm tra để đảm bảo rằng hệ thống đáp ứng đúng yêu cầu và các tiêu chuẩn an toàn.

- Bảo trì và kiểm soát chất lượng: Thực hiện các hoạt động bảo trì định kỳ và kiểm soát chất lượng để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống điện. Tín hiệu quang được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một lượng ánh sáng chiếu vào. Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 Adjustable IR Infrared Proximity Sensor có thể chỉnh khoảng cách mong muốn thông qua biến trở trên cảm biến, cảm biến cú ngừ ra là cấu trỳc Transistor NPN (sinking sensors) đó được nối điện trở nội 10k lờn nguồn nên có thể sử dụng ngay mà không cần trở kéo lên nguồn.

Van điện từ khí nén hay còn được gọi van đảo chiều được dùng để đóng hoặc mở đường dẫn khí nén và có thể điều chỉnh hướng của khí nén. Bộ điều khiển PLC Mitsubishi FX2N-16MR là một trong những bộ điều khiển PLC phổ biến giá rẻ của Mitsubishi được sử dụng trong các ứng dụng trong công nghiệp và tự động hóa.

Xây dựng chương trình điều khiển hệ thống Hệ thống điều khiển trung tâm

Sau khi ấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động, băng tải hộp sẽ hoạt động đưa hộp tới vị trí nhận sản phẩm, PLC nhận biết hộp đã tới vị trí nhận hàng hay chưa thông qua cảm biến hộp lắp trên mô hình. Khi hộp tới vị trí nhận sản phẩm băng chuyền hộp dừng lại đồng thời lúc này băng chuyền hàng hoạt động đưa sản phẩm rơi vào hộp bên dưới, số lượng sản phẩm được đếm thông qua cảm biến đếm lắp trên băng chuyền, sau khi số lượng sản phẩm rơi vào hộp đủ số lượng lúc này băng chuyền hàng dừng lại, băng chuyền hộp hoạt động đưa hộp chứa sản phẩm tới vị trí gập mép hộp. Khi tới vị trí gập mép cảm biến lắp trên băng tải gửi tín hiệu hộp đã tới vịtrí, lúc này PLC điều khiển van điện khí nén 5/2, cấp khí cho xilanh quay, quay cơ cấu gấp mép hộp lại, sau quá trình gập mép hộp được băng chuyền đưa tiếp tới cơ cấu dán băng dính niêm phong hộp, khi hộp chạy qua cơ cấu sẽ lấy băng dính từ cuộn tiến hành dán băng dính niêm phong miệng hộp, kết thúc quá trình dán khi hộp chạm cảm biến cắt băng dính lúc này cảm biến gửi tín hiệu về PLC, PLC dựa vào đó đưa ra tín hiệu điều khiển van điện khí nén 5/2 cấp khí cho xilanh khí nén cắt băng dính.

Sau đó băng chuyền hộp tiếp tục đưa hộp đã được dán niêm phong tới vị trí chờ bốc xếp, khi chạm cảm biến, tín hiệu kết thúc được trả về PLC lập tức băng chuyền hộp dừng lại để chờ công nhân bốc xếp đưa hộp thành phẩm ra khỏi băng chuyền. Sau khi lấy hộp thành phẩm ra khỏi băng chuyền quá trình lại tiếp tục với phôi hộp tiếp theo.