Vòng đai HTD-345-3M:

CHƯƠNG IV : THI CÔNG

4.2 Giới thiệu các linh kiện:

4.2.7 Vòng đai HTD-345-3M:

Đai răng HTD-345 cùng với bộ pulley 3M luôn là lựa chọn tốt cho các máy in 3D Reprap và CNC, laser mini. Sử dụng dây đai HTD-345 có chiều dài C= 345mm.

Dây đai sử dụng profin bo tròn, bước răng 3mm đảm bảo các răng của đai khít vừa vặn và chính xác, giúp máy in 3D và CNC, laser mini hoạt động ổn định và tin cậy.

30 Đai răng HTD-345-3M có khoảng cách đỉnh răng 5mm, profin như sau:

Hình 4.9: Thơng số của dây đai

4.2.8 Xi lanh khí nén PVN:

Xi lanh tròn MAL của PVN có thiết kể nhỏ gọn, đơn giản, được dùng nhiều cho các nhà máy dệt sợi, may mặc, điện tử, chế biến và đóng gói thành phẩm, sản xuất nông lâm sản.

Đường kính trong của MAL mơ hình sử dụng là 16mm và hành trình đa dạng bao gờm 250, 300, 400mm ứng với từng cơ cấu thích hợp.

31 Thông tin kĩ thuật của xi lanh tròn MAL:

Bảng 4.2: Thông tin kĩ thuật của xi lanh tròn MAL

4.2.9 PLC FX2N-16MT:

32 Ưu điểm lựa chọn PLC FX2N Mitsubishi:

Trước năm 2012, FX2N là một trong những dòng PLC có tính năng mạnh nhất trong dòng FX. FX2N được trang bị tất cả các tính năng của dòng FX1N, nhưng tốc độ xử lý được tăng cường, thời gian thi hành các lệnh cơ bản giảm x́ng cỡ 0.08us. FX2N thích hợp với các bài tốn điều khiển với sớ lượng đầu vào ra trong khoảng 16-128 đầu vào ra, trong trường hợp cần thiết FX2N có thể mở rộng đến 256 đầu vào ra. Tuy nhiên, trong trường hợp mở rộng số lượng I/O lên 256, FX2N sẽ làm mất lợi thế về giá cả và không gian lắp đặt của FX2N. Bộ nhớ của FX2N là 8Kstep, bộ nhớ RAM có thể mở rộng đến 16Kstep cho phép thực hiện các bài toán điều khiển phức tạp.

Ngồi ra, FX2N cịn được trang bị các hàm xử lý PID với tính năng tự chỉnh, các hàm xử lý sớ thực cùng đờng hờ thời gian thực tích hợp sẵn bên trong. Những tính năng vượt trội trên cùng với khả năng truyền thơng, nới mạng nói chung của dòng FX1N đã đưa FX2N lên vị trí hàng đầu trong dịng FX, có thể đáp ứng tớt các đòi hỏi khắt khe nhất đối với các ứng dụng sử dụng trong các hệ thớng điều khiển cấp nhỏ và trung bình. FX2N thích hợp với các bài tốn điều khiển sử dụng trong các dây chuyền sơn, các dây chuyền đóng gói, xử lý nước thải, các hệ thống xử lý môi trường, điều khiển các máy dệt, trong các dây truyền đóng, lắp ráp tàu biển. Sau cùng là thế hệ thứ 3 cùng với sự tiến bộ vượt bậc của dịng FX nhắm đến sự đổi mới cơng nghệ mang đến cho người dùng sự ổn định và tính linh hoạt cao.

Thông số kỹ thuật PLC Mitsubishi FX2N-16MT-001: - Điện áp nguồn cung cấp: 100 - 230 VAC.

- Số ngõ vào / ngõ ra : 8 DI / 8 DO. - Loại ngõ ra: Transistor, Relay - Bộ nhớ chương trình: 16000 bước.

- Kết nối truyền thông: RS422 , hỗ trợ board mở rộng RS485 / RS232.

- Bộ đếm tốc độ cao: 6 chân max 60Khz 1 phase, 2 chân max 30Khz 2 phases. - Phát xung tốc độ cao: 2 chân phát xung max.20khz

- Tổng I/O: 16,32,48,64,80,128 I/O

- Có thể mở rộng lên tới 256I/O thông qua module - Có thể mở rộng tối đa lên tới 8 module chức năng

33

4.2.10 Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX:

Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX được sử dụng rộng rãi nhờ vào khả năng truyền tín hiệu nhanh cùng với lớp vỏ bọc kĩ càng đem lại độ bền cao cho người sử dụng. Cáp được sử dụng trong nhiều dòng PLC thuộc họ FX như FX1S, FX2N, FX3U,...

Hình 4.12: Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX

Thơng sớ kĩ thuật:

- Mã sản phẩm: USB-SC09-FX - Thương hiệu: AMSAMOTION

- Sử dụng nạp chương trình các loại PLC Mitsubishi FX1N, FX2N, FX0N, FX1S, FX3U, FX3G

- Chiều dài cáp: 2,5 m (± 5 cm) với cáp màu vàng đen - Hệ hiều hành hỗ trợ: WINXP/7/8/10 (32/64 bit)

4.2.11 Mạch điều khiển động cơ bước TB6600:

Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước TB6600 sử dụng IC TB6600HQ/HG, dùng cho các loại động cơ bước: 42/57/86 2 pha hoặc 4 dây có dịng tải là 4A/42VDC. Ứng dụng của mạch trong làm máy như CNC, Laser hay các máy tự động khác.

34

Hình 4.13: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600

Thông số kỹ thuật:

- IC driver: TB6600HQ/HG Single-chip bipolar sinusoidal micro-step stepping motor driver, công nghệ mới nhất BiCD 0.13nm.

- Nguồn cấp tối đa: 40VDC.

- Dòng cấp IOUT = 5.0 A (absolute maximum ratings, peak, within 100ms), IOUT = 4A (operating range, maximal value).

- Độ phân giải: 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, and 1/16 step. - ON resistance (upper + lower) = 0.4Ohm. - Có thể điều khiển đảo chiều quay.

- Tích hợp chân Reset và Enable. - Tích hợp tính năng Standby. - Tích hợp bảo vệ quá nhiệt TSD. - Tích hợp bảo vệ quá áp UVLO. - Kích thước: 96 x 57 x 35mm.

35

Cài đặt và ghép nối:

 DC+: Nối với nguồn điện từ 9 – 40VDC

 DC- : Điện áp (-) âm của nguồn

 A+ và A -: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước

 B+ và B- : Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ

 PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+5V) từ BOB cho M6600

 PUL-: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-) từ BOB cho M6600

 DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+5V) từ BOB cho M6600

 DIR-: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (-) từ BOB cho M6600

 ENA+ và ENA -: khi cấp tín hiệu cho cặp này động cơ sẽ không có lực momen giữ và quay nữa

 Có thể đấu tín hiệu dương (+) chung hoặc tín hiệu âm (-) chung.

Cài đặt vị trí bước: Cài đặt cường độ dòng điện:

Micro Pulse/rev SW1 SW2 SW3 I(A) SW4 SW5 SW6

OFF 0 0 0 0 4.0 1 1 1 1 200 0 0 1 3.5 0 1 1 1/2A 400 0 1 1 3.0 1 0 1 1/2B 400 0 1 1 2.5 0 0 1 1/4 800 1 0 0 2.0 1 1 0 1/8 1600 1 0 1 1.5 0 1 0 1/16 3200 1 1 0 1.0 1 0 0 OFF 0 1 1 1 0.5 0 0 0

36

Hình 4.14: Sơ đồ nối dây mạch kết nối động cơ bước TB6600

4.2.12 Màn hình HMI Kinco MT4300C:

37 Mơ tả màn hình HMI Kinco MT4300C:

 Màn hình hiển thị 5,6 inch, có cảm ứng trên màn hình.

 Model : MT4300C thuộc dòng MT4000 series của hãng Kinco HMI.

 Program download USB /Serial port, kết nối từ máy tính đến màn hình Kinco- MT4300C qua USB Mini type B.

 COM port : COM0:RS232/RS485/RS422, COM2:RS232

 Hỡ trợ nhiều dịng PLC Mitsubishi FX series, A Series, Q Series, PLC Siemens S7- 200/ 300, PLC Panasonic, PLC Omron, PLC Keyence…

 Lập trình qua phần mềm Kinco HMIware.

4.2.13 Cảm biến tiệm cận:

Hình 4.16: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN

Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN 6-36V dùng ánh sáng hồng ngoại để nhận biết vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt.

Cảm biến hờng ngoại E3F-DS30C4 có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở.

Thông số cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN + Kích thước đường kính ngồi: 18mm (mm)

+ Phát hiện: vật cản

+ Khoảng cách phát hiện: 10-30cm có thể điều chỉnh + Điện áp làm việc: DC 6-36VDC

38 Sơ đồ chân:

+ Màu nâu: VCC, nguồn dương 6 – 36VDC. + Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC.

+ Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần phải có trở kéo để tạo thành

mức cao.

4.2.14 Công tắc hành trình Az-7141 và Az-7110:

Công tắc hành trình Az-71 seri hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là thiết bị giúp chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu điện để phục vụ cho quá trình điều khiển và giám sát. Cơng tắc hành trình có cấu tạo như cơng tắc điện bình thường nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó. Cơng tắc hành trình là loại khơng duy trì trạng thái, khi khơng còn tác động sẽ trở về vị trí ban đầu.

Cơng tắc hành trình dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động theo tín hiệu “hành trình” ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt mạch điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn.

Cả 2 đều có thông số kỹ thuật như nhau chỉ khác ở phần kích công tắc. Thông số kỹ thuật của Cơng tắc hành trình Az-71:

 Model: AZ-7141

 Ngõ ra 3 chân: 1 NO, 1 NC, 1 COM

 Dòng điện định mức: 10A

 Điện áp định mức: 380VAC / 220VDC. Trọng lượng: 50g.

39

4.2.15 Nguồn tổ ong 24V 5A:

Nguồn tổ ong 24V 5A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành nguồn một chiều 24VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động. Nguồn tổ ong được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện và dân dụng. Trong công nghiệp chúng thường được sử dụng để cấp nguồn cho một số thiết bị của tủ điện,...

Hình 4.18: Nguồn tổ ong 24V 5A

Thông Số Kĩ Thuật:

+ Điện Áp Đầu Vào : AC 220V ( Chân L và N ) + Điện Áp Đầu Ra : DC 24V 5A

+ Công Suất : 120W

+ Điện áp ra điều chỉnh : +/-10%

+ Phạm vi điện áp đầu vào: 85 ~ 132VAC / 180 ~ 264VAC + Dòng vào: 2.6a / 115V, 1.3a / 230V

+ Bảo vệ quá tải, quá áp và nhiệt độ cao + Kích thước: 199 * 98 * 38mm

40

4.3 Các cơ cấu chính của hệ thống: 4.3.1 Cơ cấu nâng hạ pallet: 4.3.1 Cơ cấu nâng hạ pallet:

Hình 4.19: Cơ cấu nâng hạ pallet

Sử dụng bộ truyền trục vít- đai ốc bi để hỗ trợ việc nâng hạ pallet lên xuống. Ngoài ra. sử dụng động cơ step để truyền chuyển động cho trục vít- đai ốc thông qua khớp nối trực tiếp vào đầu trục.

41

Hình 4.20: Cơ cấu nâng hạ pallet thực tế

4.3.2 Phần đợng cơ:

42

Hình 4.22: Động cơ step gắn vào đầu trục vitme

4.3.3 Các cơ cấu sử dụng xi lanh:

Hình 4.23: Xi lanh đẩy và giữ hàng cố định

43 Khi bộ đếm couter đếm đủ số lương theo chương trình, xi lanh hành trình 250mm sẽ tác động kéo thanh chắn hàng đưa ra. Khi hàng được xếp đủ vào khuôn, xi lanh này sẽ đưa ra cố định hàng. Lúc này, hệ thống thanh trượt sẽ được đưa vào trong mặt dưới băng tải để hàng rớt xuống pallet thông qua xi lanh hành trình 300mm được đặt dưới tấm nhơm.

Hình 4.25: Xi lanh đổi chiều hàng

Hình 4.26: Xi lanh trong cơ cấu cấp pallet

4.3.4 Tổng quan về mô hình hoàn chỉnh:

44 Sản phẩm sau khi hoàn thiện:

45

4.4 Giao diện HMI giao tiếp người dùng:

Nhóm thiết lập 2 chế độ Auto và Manual để tối ưa quá trình vận hành và sửa chữa.

Hình 4.30: Giao diện chọn chế độ chạy

Ở chế độ Auto, ta có thể vận hành tự động thông qua các nút nhấn và suất dữ liệu đếm hàng qua bộ đếm:

46 Ở chế độ Manual, ta có thể vận hành thủ công các xi lanh để điều chỉnh vị trí khi cần bảo trì và sửa chữa:

47

CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM 5.1 Mô phỏng hệ thống: 5.1 Mô phỏng hệ thống:

5.1.1: Tạo khối dữ liệu với phần mềm MX OPC Server:

Nhóm dùng phần mền MX OPC Server mô phỏng I/O của PLC Mitsubishi để chuyển dữ liệu qua Factory IO mà không cần kết nối với phần cứng. Ta thiết lập thơng sớ sau:

Hình 5.1:Thiết lập thơng số qua MX OPC Server

5.1.2 Mô phỏng hệ thống qua phần mềm Factory IO:

Setting địa chỉ Input/Output của hệ thống (bảng 3.1) ứng với ô nhớ trong Factory IO:

48 Kết nối GX Works2 với Factory IO và chạy chương trình:

Hình 5.3: Mơ phỏng hệ thống

Link youtube: https://www.youtube.com/watch?v=_TFmd51foD8

5.2 Thực nghiệm mô hình:

5.2.1 Xác định thời gian cảm biến nhận tín hiệu có hàng:

Bằng thực nghiệm, ta xác định Timer cho cảm biến được như sau: + Hàng nằm dọc theo phương chạy băng tải có T0 = 2,6s.

Hình 5.4: Timer cho hàng nằm dọc

+ Hàng nằm ngang theo phương chạy băng tải có T2 = 4s.

Hình 5.5: Timer cho hàng nằm ngang

Đánh giá: Áp dụng vào mô hình thực tế, ta thu được các giá trị Timer tương ứng với từng cơ cấu vận hành. Bằng cách xác định thời gian ngắt cảu từng khâu , ta thấy hệ thống hoạt động tương đối ổn định, thời gian đáp ứng nhanh và tối ưu trong quá trình viết chương trình.

49

5.2.2 Xác định điểm rơi hàng:

Ta cho chạy thử nghiệm mô hình và thu về được các kết quả theo bảng sau: Số lần thử

nghiệm Phát sinh lỗi Kết quả

1

Hàng còn vướng lại ở nhiều vị trí trên khung ở cả chiều của hàng.

2

Hàng vẫn còn vướng lại ở nhiều vị trí trên khung ở cả chiều của hàng.

3

Hàng đã đều hơn nhưng lại bị chệch hướng.

4

Hàng vào đúng vị trí nhưng còn mắc lại trên khung mô hình.

5

Hàng vào đúng vị trí nhưng vẫn còn mắc lại trên khung mô hình.

Bảng 5.1: Kết quả thử nghiệm và phát sinh lỗi ở điểm rơi hàng

Đánh giá: Khi xi lanh kéo tấm đỡ hàng đi vào, hàng sẽ rơi theo phương thẳng đứng. Lúc rơi hàng không có điểm tựa để dẫn hướng và một số hàng ở ngoài dễ vướng vào khung mô hình. Tuy xác suất vướng không cao nhưng cần đưa ra hướng xử lý tối ưu hơn.

50 Hướng khắc phục: Lắp thêm tấm chắn ở 2 đầu khung kích thước 300mmx150mm. Vừa để dẫn hàng vừa cố định vị trí pallet.

Hình 5.6: Kích thước tấm chắn hàng

Sau khi lắp tấm chắn vào khung mô hình ta tiếp tục thử nghiệm để điều chỉnh vị trí tấm chắn:

51 Số lần thử

nghiệm Thực trạng Kết quả

1 Hàng rơi đúng vị trí nhưng còn vẫn còn

bị nghiên.

2

Hàng rơi đúng vị trí nhưng có 2 hộp ở góc phải bị lật. => Gia tăng trọng lượng hàng.

3

Sau khi gia tăng trọng lượng hàng. Vẫn vướng 1 hộp. => Điều chỉnh vị trí tấm chắn bên trái.

4

Điều chỉnh lần 1: 2 hộp bên phải rơi sai do sai vị trí tấm chắn bên phải.

5 Điều chỉnh lần 2:

Hàng rơi đều và ngay.

6

Giữ nguyên vị trí 2 tấm chắn.

=> Hàng vẫn rơi đúng.

7

Kết quả cuối cùng: => Hàng rơi đúng vị trí và được xếp ngay ngắn.

52

5.2.3 Thiết lập vị trí tịnh tiến pallet:

* Pallet đi xuống: (vitme quay ngược chiều kim đờng hờ)

Hình 5.8: Cấp xung cho pallet đi xuống

Ta dùng lệnh PLSR để cấp xung cho động cơ bước thông qua biến nhớ M8029. Qua quá trình thực nghiệm, ta có thể thay đổi giá trị xung K5000 ở hình 5.8 để điều khiển quãng đường vitme di chuyển. Ở đây giá trị K5000 tương ứng với 6cm quãng đường vitme di chuyển được.

* Pallet đi lên: (vitme quay cùng chiều kim đờng hờ)

Hình 5.9: Cấp xung cho pallet đi lên

Tương tự khi cấp xung cho pallet đi xuống, bằng thực nghiệm ta chọn giá trị xung