6.3.1 Lựa chọn PLC:
PLC dùng để thu nhận các tín hiệu từ các thiết bị điều khiển và xuất tính hiệu đến các cơ cấu chấp hành để vận hành hệ thống điều khiển. Việc lựa chọn PLC dựa vào số lượng và dạng tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra trong hệ thống.
Hiện nay có nhiều nhà sản xuất PLC như: Siemens, Omron, Mitsubishi, … Trong trường hợp này chọn loại PLC S7-200 của Siemens đáp ứng được các yêu cầu điều khiển các thiết bị đã đặt ra.
Hình 6.4: PLC S7-200 của hãng Siemens. Các thông số kỹ thuật của PLC S7-200 của Siemens:
- PLC S7-200, CPU 224.6ES7214-1BD23-0XB0. - Nguồn cung cấp: 220 VAC.
- Ngõ vào: 14 DI DC. - Ngõ ra: 10 DO Relay.
- Bộ nhớ chương trình: 12 kB. - Bộ nhớ dữ liệu: 8 kB.
- Điều khiển PID: Có.
- Phần mềm: Step 7 Micro/WIN.
- Bit memory/Counter/Timer: 256/256/256. - Bộ đếm tốc độ cao: 6 x 60 kHz.
- Bộ đếm lên/xuống: Có.
6.3.2 Lựa chọn màn hình giám sát và điều khiển:
Màn hình điều khiển và giám sát dùng để chứa và lập trình phần mềm điều khiển đồng thời dùng để cài đặt và hiển thị giá trị năng suất của thiết bị. Chọn loại màn hình giám sát và điều khiển TD200 của hãng Siemens để kết nối và lập trình cho PLC do tương thích với PLC S7-200 như đã lựa chọn ở trên.
Hình 6.5: Màn hình giám sát và điều khiển TD200 của hãng Siemens. Các thông số kỹ thuật của màn hình giám sát và điều khiển TD200:
- Độ rộng màn hình: 2,2”. - Loại màn hình: TD200. - Kiểu giao tiếp: Phím bấm.
- Chuẩn truyền thông: RS485, RS232.
- Giao thức truyền thông: MPI, Profielbus DP. - Tương thích PLC: S7-200.
6.3.3 Lựa chọn các cảm biến: a. Cảm biến tải.
Cảm biến tải là cảm biến dùng để cân khối lượng của vật liệu dựa vào tín hiệu hiệu điện thế ngõ ra ứng với một tải trọng nhất định.
Hình 6.6: Một số loại cảm biến tải.
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại cảm biến tải, loại cảm biến tải của hãng VMC được lựa chọn sử dụng trong trường hợp này là hợp lý và kinh tế vì chúng có một số đặc tính kỹ thuật sau:
Hình 6.7: Cảm biến tải VLC-132 của hãng VMC. - Mức tải tối đa: 60, 100, 250, 500, 635 kg.
- Điện áp biến đổi: 2mV/V ± 10%.
- Khoảng nhiệt độ hoạt động: -200C ÷ +600C. - Điện trở vào: 400±15Ω.
- Điện trở ra: 300±3 Ω. - Quá tải an toàn: 150%.
- Quá tải phá hủy an toàn: 300 %. - Điện áp kích thích: 10 VDC/AC.
b. Cảm biến điện dung:
Cảm biến điện dung dùng để phát hiện sự có mặt của vật liệu là thóc, gạo bên trong hệ thống cấp liệu tự động.
Hình 6.8: Một số loại cảm biến điện dung
Loại cảm biến điện dung được sử dụng ở đây là loại cảm biến của hãng OMRON vì chúng có một số đặc tính kỹ thuật sau:
Hình 6.9: Cảm biến điện dung E2K-C của hãng OMRON. - Đường kính: 34 mm.
- Điện áp cấp: 12 ÷ 24 VDC.
- Công suất tiêu thụ điện: Tối đa 10 mA ở 12 VDC,Tối đa 15 mA ở 24 VDC. - Loại vật có thể phát hiện: Các vật phi kim loại.
- Độ nhạy: Có thể điều chỉnh.
- Khoảng cách phát hiện tối đa hiệu quả: 3 ÷ 25 mm. - Tần số đáp ứng: 70 Hz.
- Chỉ thị: Chỉ đối tượng (LED đỏ).
- Mức độ chịu rung: 10 ÷ 55 Hz, rung 1,5 mm. - Mức độ chịu sốc: khoảng 50 G's.
6.3.4 Lựa chọn đầu cân:
Đầu cân dùng để khuếch đại tín hiệu từ cảm biến tải sau đó truyền tín hiệu về bộ điều khiển PLC
Hình 6.10: Một số đầu cân.
Việc lựa chọn đầu cân phải phù hợp với tín hiệu ngõ ra của cảm biến tải và phải giao tiếp được với bộ điều khiển PLC. Trong trường hợp này chọn đầu cân của hãng AND là phù hợp.
Hình 6.11: Đầu cân AD4401 của hãng AND (Nhật). Các đặc tính kỹ thuật của đầu cân AD4401 của hãng AND:
- Màn hình hiển thị: VFD.
- Khả năng kết nối loadcell 2 mV/V và 3 mV/V, 4x350 Ω hoặc 8x700 Ω. - Giao tiếp: COM1: RS232/422/485, COM2: RS232/422/485.
- Tốc độ biến đổi A/D: 20 lần/s. - Tín hiệu ngõ vào: 10 - 15 mV. - Điện áp cung cấp loadcell: 5 VDC. - Nhiệt độ làm việc: -100 C ÷+400 - Độ phân giải hiển thị: 10000 e
6.3.5 Lựa chọn biến tần:
Biến tần dùng để thay đổi tần số hoạt động của động cơ từ đó làm thay đổi số vòng quay của động cơ rung.
Hình 6.12: Các loại biến tần.
Hiện nay có nhiều nhà cung cấp biến tần cho các động cơ hoạt động trong môi trường công nghiệp như: Siemens. ABB, VDF,…Trong trường hợp này sử dụng biến tần của hãng ABB là phù hợp với công suất động cơ yêu cầu.
Hình 6.13: Biến tần ACS55-01N-02A2-2 cuả hãng ABB. Các thông số kỹ thuật của biến tần ACS55-01N-02A2-2:
- Công suất: 0,75 kW. - Điện áp cấp: 220 V.
- Dãy công suất: 0,18…2,2 kW. - Đạt chuẩn IP20.
- Dãy tần số: 0-120 Hz - Ba đầu vào số (DI)
- Một đầu vào tương tự (AI). - Một đầu ra rờ le (RO)
6.3.6 Lựa chọn động cơ servo và bộ điều khiển động cơ servo :
Động cơ servo được điều khiển bởi bộ điều khiển servo thông qua bộ đo tốc độ vòng quay (Encoder). Động cơ servo có các đặc điểm sau:
- Điều khiển vị trí chính xác. - Moment lớn.
- Thời gian đáp ứng nhanh. - Kết nối được với PLC.
Trên thị trường các thiết bị này được cung cấp thành một bộ để tương thích với nhau. Có nhiều nhà cung cấp động cơ và bộ điều khiển servo như: OMRON, Siemens, Mitsubishi,… Trong trường hợp này lựa chọn động cơ và bộ điều khiển servo của hãng OMRON là hợp lý.
Hình 6.14: Động cơ Servo AC A10030 và bộ điều khiển servo R7D-AP01H của hãng OMRON.
Các thông số kỹ thuật của ĐỘNG cơ Servo AC A10030 và bộ điều khiển servo R7D-AP01H:
Động cơ Servo AC A10030: - Công suất: 200 W.
- Moment danh nghĩa: 0,637 N.m. - Moment tối đa: 1,91 N.m.
- Tải xoay cho phép: 245N.
- Độ phân giải của encoder: 2.000 xung / vòng quay cho pha A và pha B, 1 xung/ vòng quay cho pha Z.
- Công suất tiêu thụ: 7 W. - Dòng điện tiêu thụ: 0,29 A.
Bộ điều khiển servo R7D-AP01H: - Công suất: 200W.
- Dòng điện ra: 2rms.
- Dòng điện ra tối đa: 6 rms.
- Nguồn cấp: Nguồn 1 pha 200/230 VAC (từ 170 đến 253V) tần số 50/60 Hz. - Phương pháp điều khiển: Điều khiển số.
- Phản hồi tốc độ 2000 xung/ vòng quay sử dụng encoder lũy tiến. - Đáp ứng xung điều khiển: 250 kHz.
- Nhiệt độ hoạt động: 0 tới 550C.
- Độ ẩm hoạt động tối đa: 90% (không ngưng tụ).
- Khả năng chịu rung 10 tới 55 Hz theo các chiều X, Y, Z. - Điện trở cách điện giữa dây nguồn với vỏ: tối thiểu 0,5 MΩ.