2.2.1. Pitton.
Trong mơ hình này sử dụng xilanh tác động kép.
2.2.1.1. Nguyên tắc hoạt động:
- Khí nén được sử dụng để sinh cơng ở hai phía của Piston.
2.2.1.2. Nguyên lý và cấu tạo:
Các dạng:
- Xilanh kép cĩ cần piston một phía: Do diện tích của hai mặt Piston khác nhau
nên lực tác dụng trên cần Piston cũng khác nhau ( lực đẩy lớn hơn lực kéo). Hai dạng xilanh kép cĩ cần piston một phía thường gặp:
+ Xilanh kép khơng cĩ đệm giảm chấn:
Hình 2.8. Xilanh kép khơng cĩ đệm giảm chấn.
+ Xilanh kép cĩ đệm giảm chấn điều chỉnh được:
Hình 2.9. Xilanh kép cĩ đệm giảm chấn lưu.
- Xilanh kép cĩ cần piston hai phía (gọi là xilanh đồng bộ), vì diện tích hai mặt pitton bằng nhau nên lực tác dụng sinh ra cũng bằng nhau.
Hình 2.10. Xilanh kép cĩ cần pitton.
2.2.2. Van đảo chiều 5/2.
Van 5/2 cĩ 5 cổng làm việc( vào(1), ra (2, 4) và hai cửa xả riêng cho mỗi trạng thái (3,5), cĩ hai trạng thái.
Van 5/2 cũng cĩ thể điều khiển bằng cơ khí, bằng khí nén hay điện một phía hoặc cả hai phía. Các van điều khiển bằng khí nén hay điện cả hai phía cĩ đặc điểm như các van khác là một phần tử nhớ hai trạng thái.
Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép, động cơ. - Trạng thái ổn định hiện cĩ được thiết lập bởi tín hiệu 12:
Hình 2.11. Trạng thái xy lanh được tác động bởi tín hiệu 12.
Trong mơ hình nay sử dụng van điều khiển điện từ.
2.2.3. Máy nén khí.
Việc lựa chọn máy nén khí dựa theo yêu cầu về áp suất làm việc của các cơ cấu chấp hành (Xilanh, động cơ, giác hút…và được lựa chọn theo yêu cầu cơng nghệ) và các yêu cầu khác như kích thước, trọng lượng, mức độ gây tiếng ồn của máy nén khí.
Máy nén kiểu Piston.
- Một cấp: áp suất xấp xỉ 600kPa = 6 bar.
- Hai cấp: áp suất xấp xỉ 1500kPa = 15bar. Cĩ thể thiết kế đến 4 cấp, P =250bar. Máy nén kiểu cánh:
- Một cấp: áp suất xấp xỉ 400kPa = 4bar . - Hai cấp: áp suất xấp xỉ 800kPa = 8bar. Máy nén khí kiểu trục vít:
- Làm việc theo nguyên lý thay đổi thể tích . - Áp suất lớn, xấp xỉ 10bar.
Máy nén khí kiểu ly tâm.
- (Máy nén kiểu hướng kính )làm việc theo nguyên lý động năng . - Áp suất khá lớn, xấp xỉ 1000kPa = 10bar.
Máy nén khí kiểu hướng trục.
- Làm việc theo nguyên lý động năng . - Áp suất xấp xỉ 600kPa = 6bar.
2.3. Bộ phận cảm biến.
Định nghĩa:
Cảm biến là các phần tử nhạy cảm dùng để biến đổi các đại lượng đo lường, kiểm tra hay điều khiển từ dạng này sang dạng khác thuận tiện hơn cho việc tác động của các phần tử khác. Cảm biến là một thiết bị chịu tác động của đại lượng cần đo m khơng cĩ tính chất điện và cho một đặc trưng mang bản chất điện (như điện tích, điện áp, dịng điện, trở kháng) kí hiệu là s cĩ s = F(m). Cảm biến thường dùng ở khâu đo lường và kiểm tra.
tục các đại lượng đầu vào (đại lượng đo lường - kiểm tra, là các đại lượng khơng điện nào đĩ thành sự thay đổi của các đại lượng đầu ra là đại lượng điện, ví dụ: điện trở, điện dung, điện kháng, dịng điện, tần số, điện áp rơi, gĩc pha,...
2.3.1. Các thơng số cơ bản của cảm biến.
Độ nhạy:
S = ΔY/ΔX
Với: + ∆X: gia số đại lượng đầu vào. + ∆Y: gia số đại lượng đầu ra.
Trong thực tế cịn sử dụng độ nhạy tương đối:
Với: Y là đại lượng ra. X là đại lượng vào.
Cảm biến cĩ thể là tuyến tính nếu S0 = const hoặc là phi tuyến nếu S0= var. Cảm biến phi tuyến cĩ độ nhạy phụ thuộc vào giá trị đại lượng vào (X).
Sai số:
Sự phụ thuộc của đại lượng ra Y vào đại lượng đầu vào X gọi là đặc tính vào ra của cảm biến. Sự sai khác giữa đặc tính vào ra thực với đặc tính chuẩn (đặc tính tính tốn hay đặc tính cho trong lí lịch) được đánh giá bằng sai số.
Phân làm hai loại sai số: Sai số tuyệt đối
ΔX = X'−X
X': giá trị đo được; X: giá trị thực. Sai số tương đối
A = ΔXX
Ảnh hưởng ít nhất đến đại lượng đầu vào. Cĩ quán tính nhỏ.
Phân loại:
Phân loại theo mơ hình mạch thay thế:
Cĩ thể phân các cảm biến làm hai nhĩm chính: là cảm biến tham số (thụ động) và cảm biến phát (chủ động hay tích cực).
Nhĩm phát:bao gồm các loại cảm biến sử dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ, hiệu ứng điện áp, hiệu ứng Holl và sự xuất hiện sức điện động của cặp nhiệt ngẫu, tế bào quang điện.
Cảm biến tham số ( thụ động):
Thường được chế tạo từ những trở kháng cĩ một trong các thơng số chủ yếu nhạy với đại lượng cần đo. Một mặt giá trị của trở kháng phụ thuộc vào kích thước hình học của mẫu, nhưng mặt khác nĩ cịn phụ thuộc vào tính chất điện của vật liệu như: điện trở suất, từ thẩm, hằng số điện mơi. Vì vậy giá trị của trở kháng thay đổi dưới tác dụng của đại lượng đo ảnh hưởng riêng biệt đến tính chất hình học, tính chất điện hoặc đồng thời ảnh hưởng cả hai. Thơng số hình học hoặc kích thước của trở kháng cĩ thể thay đổi nếu cảm biến cĩ phần tử chuyển động hoặc phần tử biến dạng.
Phân loại theo tin hiệu ngõ ra: Tín hiệu on/off. Tín hiệu tương tự.
Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích . Phân loại theo dang kich thích.
Theo tính năng của bộ cảm biến. Cấu tạo chung của cảm biến:
Hình 2.13. Cấu tạo chung của cảm biến.
Trong phần này chúng ta chỉ quan tâm tới những loại cảm biến dược sử dung trong mơ hình tự động đưa hàng vào kho bao gồm:
- Cảm biến cơ (hay cơng tắc hành trình): giới hạn trái, phải, trên.
- Cảm biến kim loại: xác định vị trí từng từng ơ – cột.
- Cảm biến quang: phát hiện cĩ sản phâm (ở vị trí đầu tiên – cấp hàng).
2.3.2. Các loại cảm biến trong mơ hình.2.3.2.1. Cảm biến quang. 2.3.2.1. Cảm biến quang.
Nguyên lý: Khi chiếu vào nguồn sáng thích hợp vào cảm biến, tính chất dẫn điện của
cảm biến thay đổi, làm mạch tín hiệu cảm ứng thay đổi theo. Như vậy thơng tin ánh sáng được chuyển thành thơng tin của tín hiệu điện.
Bộ phận nhận tín hiệu Bộ phận biến đổi tín hiệu
LED ĐẦU PHÁT ĐẦ U THU Photo- Transistor V Ậ T T H Ể AM P AM P
Hình 2.14. Nguyên lý của cảm biến quang.
- Đầu phát của cảm biến phát ra một nguồn sáng về phía trước. Nếu cĩ vật thể che chắn, nguồn sáng này tác động lên vật thể và phản xạ ngược lại đầu thu, đầu thu nhận tín hiệu ánh sáng này và chuyển thành tín hiệu điện. Tuỳ theo lượng ánh sáng chuyển về, mà chuyển thành tín hiệu điện áp và dịng điện và khuyếch đại thành tín hiệu ra.
Cấu tạo cảm biến quang sử dụng trong mơ hình: cảm biến quang đang thu phát chung
Hình 2.15. Cấu tạo cảm biến quang. Cấu tạo cảm biến gồm phần phát và phần thu:
- Phần thu: gồm một transistor quang được đặt tại tiêu điểm thấu kính hội tụ thu. Được nối với mạch để tạo mức logic.
Cấu trúc mạch ra cảm biến quang: + Loại NPN:
Hình 2.16. Cấu trúc mạch ra cảm biến quang loại NPN.
+ Loại PNP:
Hình 2.17. Cấu trúc mạch ra cảm biến quang loại PNP.
Đối tượng là một phần của đối tượng cần đo dịch chuyển hay khoảng cách nhỏ, khi mục tiêu di chuyển là cho khe hở khơng khí thay đổi từ đĩ là cho từ trở của mạch từ thay đổi là cho điện cảm của cuộn dây thay đổi.
Hình 2.18. Cấu tạo cảm biến từ.
- Mạch đo: là một mạch cầu xoay chiều.
Hình 2.19. Mạch đo cảm biến từ.
- Mạch xừ lý tín hiệu: là một khối rời cĩ cơ cấu chỉ thị và cho phép cài đặt tín hiệu ngõ ra là tuyến tính hay là tín hiệu điều khiển.
Phần 3. Sơ đồ giải thuật và chương trình lập trình cho PLC FX1N (60MR - ES/UL)
3.1. Địa chỉ ngõ vào - ngõ ra.
Địa chỉ ngõ vào:
- X0: cảm biến vị trí theo cột.
- X1: cơng tắc hành trình giới hạn bên phải. - X2: cảm biến vị trí theo tầng.
- X3: cơng tắc hành trình giới hạn bên trái. - X4: cơng tắc hành trình giới hạn bên dưới. - X5: cơng tắc hành trình giới hạn Pitton co vào. - X6: cơng tắc hành trình giới hạn Pitton duỗi ra. - X11: cảm biến phát hiện cĩ sản phẩm.
- X12: nút nhấn Start. - X13: nút nhấn Stop.
- X14: cơng tắc điều khiển chế độ Auto/Hand. - X15: cơng tắc điều khiển chế độ Cất/Lấy hàng.
- X7, X16, X17, X20, X21, X22, X23, X24, X25, X26, X27, X30, X31, X32, X33: nút nhấn chọn vị trí để cất hoặc lấy hàng (chế độ Hand).
Địa chỉ ngõ ra:
-Y000: thang nâng hàng di chuyển qua trái.
- Y001 + Y000: thang nâng hàng di chuyển qua phải. - Y002: thang nâng hàng di chuyển đi lên.
- Y002 + Y003: thang nâng hàng di chuyển đi xuống. - Y004: pittong (xylanh) duỗi.
- Y005: đèn báo tín hiệu ở chế độ stop. - Y006: đèn báo ở chế độ Start.
- Y012: đèn báo tín hiệu ở chế độ lấy hàng. Bảng điều khiển chương trình:
Auto/Hand Cất/Lấy SP
Stop Start
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
Bảng điều khiển chương trình
Auto Hand Cất SP Lấy SP Stop
Sơ đồ kết nối phần cứng trong mơ hình.
Chú ý: các ngõ vào X16, X17, X20, X21, X22, X23, X24, X25, X26, X27, X30, X31, X32, được kết nối tương tự như X7 và X33.
3.2. Nguyên tắc hoạt động.
Chương trình lập trình gồm chế độ điều khiển Auto – Hand kết hợp với chế độ cất – lấy hàng:
- Chế độ Auto:
+ Khi cơng tắc điều khiển chế độ Auto/Hand được chọn chế độ Auto và cơng tắc điều khiển chế độ Cất/Lấy sản phẩm chọn chế độ cất hàng thì chương trình sẵn sàng thực hiện
lần lượt lấy hàng từ vị trí đầu tiên (nơi cấp hàng), cất hàng vào trong kho theo thứ tự từ ngăn hàng hàng thứ nhất cho đến ngăn hàng thứ 15. Sau khi cất hàng vào 15 ngăn chứa hàng trong kho chương trình sẽ tự động ngưng lại.
+ Ngược lại nếu cơng tắc điều khiển chế độ Auto/Hand ở chế độ Auto và cơng tắc điều khiển chế độ Cất/Lấy sản phảm được chọn chế độ lấy hàng thì chương trình sẽ được thực hiên khi nhấn nút Start. Và thang nâng hàng sẽ lần lượt lấy hàng từ các ngăn chứa hàng trong kho theo ví trí từ ngăn hàng thứ nhất đến ví trị ngăn hàng thứ 15 ra ví trí ban đầu (nơi cấp hàng). Sau khi lấy đủ hàng từ 15 ngăn chứa hàng trong kho thì chương trình sẽ tự động dừng lại.
- Chế độ Hand: chế độ này được thực hiện khi nút điều khiển Auto/Hand được chọn chế độ Hand. Và nếu muốn thang nâng hàng cất hàng vào ngăn chứa hoặc lấy hàng từ một ngăn chứa bất kì trong 15 ngăn chứa hàng thì ta nhấn nút nhấn chọn vị trí muốn cât hoặc lấy hàng và cơng tăc điều khiển chọn chế độ Cất/Lấy hàng được chọn ở chế độ nào thì chương trình sẽ được thực thi ở chương trình đĩ.
Chú ý:khi muốn dừng chương trình ta nhấn nút Stop thì chương trình sẽ về trạng thái ban đầu. (thang nâng hàng sẽ về vị trí lấy hàng đầu tiên).
Giải thích các bước: Bước Giải thích
S0 Bước khởi động chương trình.
S1 Bước đưa thang nâng hàng về vị trí ban đầu.
S2 Bước nhận lệnh điều khiển bắt đầu chương trình.
S3 Bước nhận lệnh điều khiển chọn chế độ Auto/Hand.
S10 Bước nhận lệnh điều khiển chọn chế độ Cất/Lấy sản phẩm.
S15 Cĩ nội dung giống bước S10
S20 Gán giá trị cho các thanh ghi D1, D2, D3, Counter.
S30 Giống S20.
S40 Giống S20.
S50 Lấy hàng ra khỏi vị trí ban đầu.
S55 Đưa hàng về vị trí ban đầu (nội dung giống bước S1).
S60 Đưa hàng đến vị trí ngăn chứa theo vị trí cài đặt.
S61 Đến vị trí ngăn chứa cần lấy hàng. (nội dung giống bước S60)
S70 Cất hàng đến vị trị ngăn chứa.
S80 Lấy hàng ra khỏi vị trí ngăn chưa theo vị trí cài đặt.
S90 Đưa hàng vào vị trí đầu tiên.
+ Sơ đồ đoạn chương trình từ bước khởi khởi động đến bước chọn chế độ.
Phần 4.Kết luận 4.1. Kết quả thu được.
Qua quá trình thực hiện Đồ án 1A này, kết quả mà nhĩm chúng em đạt được:
- Phần nào tìm hiểu rõ hơn về ứng dụng cơ bản của những tập lệnh trong việc lập trình PLC Mitsubishi FX1N.
- Hiểu được ngơn ngữ lập trình SFC và sơ đồ giải thuật trong việc lập trình PLC FX1N.
- Tìm hiểu được nguyên lý hoạt động của quá trình cất lấy hàng vào kho chứa hàng. - Tìm hiểu sơ lược về các loại cảm biến.
4.2. Ứng dụng đồ án.
Với chương trình này cĩ thể ứng dụng cụ thể vào cuộc sống thực tế. Cĩ thể áp dụng trong việc sắp xếp hàng hĩa, sản phẩm, … trong kho bãi. Cũng vì kết cấu kho hàng theo vị trí theo tầng, theo cột nên khi đưa vào sử dụng sẽ chiếm ít khơng gian và nâng cao khả năng chứa hàng trong các kho hàng, tiết kiệm được sức người trong quá trình lao động.
4.3. Giới hạn của đồ án.
-Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 20/09/2011 đến ngày 22/11/2011. - Đồ án được xây dựng qua phần lý thuyết vân chưa cĩ mơ hình thực tế. - Sử dụng nhiều tín hiệu ngõ vào trong chế độ Hand.
-Chương trình lập trình vẫn chưa khai thác hết được những lệnh ứng dụng trong PLC FX1N.
-Khi chương trình đang chạy, mất điện thì chương trình khơng được thực hiện lại, mà phải bắt đầu từ vị trí đầu tiên.
4.4. Hướng phát triển.
Từ những giới hạn trên, nhĩm chúng em xin đưa ra một số kiến nghị cho đồ án này:
Tài liệu tham khảo
1. Giáo trình PLC Mitsubishi, Lê Hồng Vinh – Đào Duy Khương – Võ Thị Ánh Tuyết – Trần Thị Thu Thủy, Trường Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM.
2. Giáo trình Điện khí nén, Trường Đại học Cơng nghiệp Tp.HCM.
3. Máy điện tập 1, Vũ Gia Hanh – Trần Khánh Hà – Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu, NXB Khoa học kĩ thuật.
4. Sổ tay hướng dẫn lập trình các bộ điều khiển lập trình - Mitsubishi electric coporation.