Trong mơ hình sử dụng 2 khối ng̀n để cung cấp là 24VDC và 220VAC. Khối nguồn 220VAC: Cung cấp nguồn cho biến tần.
Khối nguồn 24VDC: Cung cấp nguồn cho PLC S7 – 1200, Module mở rộng, cảm biến, cuộn coil van điện từ, Relay, bộ điều khiển công suất động cơ bước.
Bảng 3.2: Bảng tiêu thu ̣dòng điêṇ của các khối
Khối nguồn Các thiết bị và linh kiện Dịng tiêu thụ
Ng̀n 24VDC
PLC S7 - 1200 20mA
Module mở rộngSM 1222 20mA Cảm biến quang >300 mA x 4 Cảm biến tiệm cận SN04 – N 300mA x 2 Cuộn coil van điện từ 96mA x 4 Bộ driver động cơ bước 500mA x 2
Relay 200mA
Encoder 30mA
Nguồn 220VAC
Biến tần
Động cơ băng tải
0,8 ~ 10A 0.25A
Từ bảng tiêu thu ̣dòng điêṇ của các khối và các thiết bị trên, ta có dịng tiêu thụ là: ∑dịng DC = 4A
Nguồn 24VDC: Sử dụng bô ̣nguồn tổ ong 24V 10A.
Nguồn 220VAC: Sử dụng nguồn điện xoay chiều dân dụng 220V/50Hz.
3.3.3 Thiết kế sơ đờ đi dây tủ điện
Loại PLC nhóm sử dụng trong dây chuyền là S7-1200 1214C DC/DC/DC. Hình dưới đây là sơ đồ nối dây cho PLC S7-1200.
Bảng 3.3: Địa chỉ kết nối ngõ vào trên PLC
STT Tên thiết bi ̣ Địa chỉ kết nối ngõ vào trên PLC
1 Encoder pharse A I0.0
2 Encoder pharse B I0.1
3 Cảm biến cuối khung in I0.2
4 Cảm biến đầu khung in I0.3
5 Cảm biến phôi dưới I0.4
6 Cảm biến HT dưới của tay gắp I0.5
7 Cảm biến phôi trên I0.6
8 Cảm biến HT trên của tay gắp I0.7 Hình 3.48: Sơ đờ kết nối dây PLC S7 – 1200
Bảng 3.4: Địa chỉ kết nối ngõ ra trên PLC
STT Tên thiết bi ̣ Địa chỉ kết nối ngõ ra trên PLC
1 Step1_pulse Q0.0 2 Step1_dir Q0.1 3 Step2_pulse Q0.2 4 Step2_dir Q0.3 5 Step3_pulse Q0.4 6 Step3_dir Q0.5 7 Van 2 (hút phôi) Q8.0 8 Van 3 (dao) Q8.1
9 Van 1 (khung in) Q8.2
10 Động cơ băng tải Q8.3
11 Van 4 (gạt mực) Q8.4
b. Sơ đờ khí nén
CHƯƠNG 4: THI CƠNG HỆ THỐNG 4.1 GIỚI THIỆU 4.1 GIỚI THIỆU
Sau quá trình tính toán và chọn lựa các thiết bị để sử dụng trong dây chuyền nhóm đã tiến hành thi cơng. Việc thi cơng dây chuyền có hai phần chính là phần cơ khí và phần điện.
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG
Dựa theo chức năng hoạt động của các thiết bị trong dây chuyền, dây chuyền được chia thành 5 phần: Phần đặt phôi Phần cấp phôi Phần in Phần băng tải in Tủ điện
4.2.1 Thi công lắp ráp phần đặt phôi
Sau khi thiết kế và lựa chọn được các chi tiết phần đặt phơi nhóm sử dụng các linh kiện sau:
Bảng 4. 1: Danh sách các linh kiện lắp ráp phần đặt phôi. STT Tên linh kiện Số lượng Thông số Chú thích STT Tên linh kiện Số lượng Thơng số Chú thích
1 Sắt hộp chữ nhật 2 3,1m Khung bàn đặt phôi
Khung bàn nâng đươc ̣ lắp ráp từ các thanh sắt hộp chữ nhật và được liên kết với nhau bằng mối hàn taọ nên một khung hoàn chỉnh.
Sau khi xong phần khung ta tiến hành gá tấm gỗ đặt phơi lên khung bằng vít.
4.2.2 Thi cơng lắp ráp phần cấp phôi
Sau khi thiết kế và lựa chọn được các chi tiết phần cấp phơi nhóm sử dụng các linh kiện sau:
Bảng 4.2: Danh sách các linh kiện lắp ráp phần cấp phôi STT Tên linh kiện Số lượng Thông số Chú thích STT Tên linh kiện Số lượng Thơng số Chú thích
1 Trục vít me 1 40cm Nâng hạ tay hút
2 Thanh đỡ giác hút 1 2m Thanh gắn giác hút chân không 3 Giác hút chân không 3 Ø30 Hút phôi
4 Bộ dẫn hướng vít me 1 Để điều hướng khi lấy phôi
5 Dây đai răng 1 2m Di chuyển vít me
6 Bas 2 Dùng gá đỡ giác hút
chân không
Sau khi gia công các thiết bị ta tiến hành gắn các linh kiện lại với nhau bằng mối hàn và bulong đai ốc.
4.2.3 Thi công lắp ráp phần băng tải in
Sau khi thiết kế và lựa chọn được các chi tiết phần băng tải in nhóm sử dụng các linh kiện sau:
Bảng 4.3: Danh sách các linh kiện lắp ráp phần băng tải in
STT Tên linh kiện Số lượng Thơng số Chú thích
1
Sắt hộp Hình chữ nhật 50x100
1 3m Khung băng tải
2
Sắt hộp Hình chữ nhật 20x40
3 Rulô băng tải 2 Ø90, 320mm Truyển momen cho băng tải
4 Băng tải PVC xanh
trơn 1 300x3200mm Vận chuyển phôi.
5 Gỗ tấm 7mm 1 450x700mm Tạo mặt phẳng để phôi
Sau khi gia công các thiết bị ta tiến hành gắn các linh kiện lại với nhau bằng mối hàn và bulong đai ốc.
4.2.4 Thi công lắp ráp tủ điện.
Sau khi thiết kế và chọn lựa thiết bị điện nhóm sử dụng các thiết bị sau: Bảng 4.4: Danh sách các thiết bị lắp ráp tủ điện phần in STT Tên linh kiện Số lượng Thơng số Chú thích
1 CB 3 220VAC / 10A Đóng ngắt biến tần, ng̀n 24V và nguồn tổng 2 PLC S7 1200 1212C DC/DC/DC
1 24VDC Bộ điều khiển trung tâm
3 SM 1222 1 24VDC Module I/O digital mở rộng
4 Relay 4 24VDC
6 Nguồn tổ ong 1 24VDC / 10A
Nguồn cấp điện áp ra 24VDC
8 Bas 3 Để gắn cố định các thiết bị điện lên đế tủ điện
9 Máng nhựa 1 1x0.3x0.5m Máng nhựa đi dây điện
Sau khi gia công các thiết bị ta tiến hành gắn các linh kiện lại với nhau bằng mối hàn và bulong đai ốc.
4.2.5 Lắp ráp, kiểm tra mơ hình
Sau khi thiết kế từng phần của mơ hình hồn chỉnh, ta tiến hành lắp ráp các phần của mơ hình laị với nhau. Sau đó thưc ̣ hiêṇ cân chỉnh các thiết bi ̣và sắp xếp mơ hình mơṭ cách hợp lý theo yêu cầu đề tài.
4.3 LẬP TRÌNH HÊ ̣THỐNG 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 4.3.1 Lưu đồ giải thuật
Đối với hê ̣thống mơ hình này sẽ đươc ̣ điều khiển thơng qua màn Hình HMI và bảng điều khiển. Khi cấp nguồn cho hê ̣thống khởi động, bô ̣xử lý trung tâm PLC S7 – 1200 sẽ đươc ̣ cấp điêṇ , hê ̣thống có thể hoaṭ động ở chế đơ ̣điều khiển bằng tay (Manual) và điều khiển tư ̣động (Auto) được hiển thị trên màn hình HMI.
a. Lưu đồ toàn hệ thống
b. Lưu đồ các chương trình con
4.3.2 Giới thiệu phần mềm lập trình TIA portal V15
Được thiết kế với giao diện thân thiện người sử dụng, TIA Portal thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Là phần mềm cơ sở cho các phần mềm dùng để lập trình, cấu hình, tích hợp các thiết bị trong dải sản phẩm Tích hợp tự động hóa tồn diện (TIA) của Siemens. Ví dụ như phầm mềm mới Simatic Step 7 V11 để lập trình các bộ điều khiển Simatic, Simatic WinCC V11 để cấu hình các màn hình HMI và chạy Scada trên máy tính.
Để thiết kế TIA portal, Siemens đã nghiên cứu rất nhiều các phần mềm ứng dụng điển hình trong tự động hóa qua nhiều năm, nhằm mục đích hiểu rõ nhu cầu của khách hàng trên toàn thế giới. Là phần mềm cơ sở để tích hợp các phần mềm lập trình của Siemens lại với nhau, TIA Portal giúp cho các phần mềm này chia sẽ cùng một cơ sở dữ liệu, tạo nên sự thống nhất trong giao diện và tính tồn vẹn cho ứng dụng. Ví dụ, tất cả các thiết bị và mạng truyền thơng bây giờ đã có thể được cấu hình trên cùng một cửa sổ. Hướng ứng dụng, các khái niệm về thư viện, quản lý dữ liệu, lưu trữ dự án, chẩn đoán lỗi, các tính năng online là những đặc điểm rất có ích cho người sử dụng khi sử dụng chung cơ sở dữ liệu TIA Portal.
Tất cả các bộ đều khiển PLC, màn hình HMI, các bộ truyền động của Siemens đều được lập trình, cấu hình trên TIA portal. Việc này giúp giảm thời gian, công sức trong việc thiết lập truyền thông giữa các thiết bị này. Ví dụ người sử dụng có thể sử dụng tính năng “kéo và thả’ một biến của trong chương trình điều khiển PLC vào một màn hình của chương trình HMI. Biến này sẽ được gán vào chương trình HMI và sự kết nối giữa PLC – HMI đã được tự động thiết lập, khơng cần bất cứ sự cấu hình nào thêm.
Phần mềm mới Simatic Step 7 V11, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S7- 1200, S7-300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC. Simatic Step 7 V11 được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 V11 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.
Phần mềm mới Simatic WinCC V11, cũng được tích hợp trên TIA Portal, dùng để cấu hình cho các màn hình TP và MP hiện tại, màn hình mới Comfort, cũng như để giám sát điều khiển hệ thống trên máy tính (SCADA).
4.3.3 Các bước thiết kế giao diện và lập trình hệ thống
Bước 1: Từ màn hình desktop, nhấn đúp vào biểu tượng TIA portal V15.1
Bước 2: Create new project và nhập tên muốn lưu sau đó nhấn Create.
Hình 4.7: Icon TIA portal V15.1
Bước 3: Chọn Configure a device
Bước 4: Add new device sau đó chọn loại CPU của PLC rời nhấn Add Hình 4.9: Sau khi tạo project
Bước 5: Tiến hành thiết kế giao diện SCADA và viết chương trình điều khiển Giao diện SCADA
Hình 4.11: Màn hình điều khiển
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
5.1 Mơ hình hoạt động thực tế
Máy sẽ thực hiện gắp phôi và in cho đến khi cảm biến phát hiện phôi nằm ở dưới bàn đặt phôi không nhận được nữa thì sẽ dừng lại.
Khi nhóm test thực tế thì thấy máy hoạt động khá ổn định, chất lượng sản phẩm in ra là khá đẹp, khơng có tình trạng lem luốc.
5.2 Sản phẩm in được
Sản phẩm in được có chất lượng khá tốt, mực in khá đều và đẹp. Tuy nhiên tốc độ để thực hiện gắp phơi cho đến khi in cịn tương đối chậm.
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu và thi cơng hệ thống. Nhóm đã hồn thành được hệ thống dây chuyền máy in lụa tự động.
Tiến hành chạy thử máy với yêu cầu của đề tài là in được lần lượt tất cả sản phẩm có trên bàn phơi, sau khi tiến hành chạy thử 10 phôi thu được kết quả như sau:
- Máy chạy ổn định.
- 10 phơi đều được in một cách hồn chỉnh. - Sản phẩm in đạt chất lượng khá tốt.
Thơng qua q trình chạy thử, so sánh với u cầu đầu vào của mơ hình máy in lụa tự động là có khả năng in được lần lượt tất cả sản phẩm trên bàn cho đến khi trên bàn không cịn một sản phẩm nào thì dừng lại. Quá trình đó diễn ra hồn tồn tự động mà khơng cần đến con người phải hoạt động song song. Công việc cần đến con người chỉ là đặt một chồng phôi lên bàn, điều chỉnh các hệ số phù hợp với kích thước phơi và máy sẽ bắt đầu làm việc. Tuy nhiên, mọi hệ thống đều có ưu và nhược điểm.
a) Ưu điểm
- Máy chạy ổn định.
- Có khả năng cấp phơi tự động.
- Máy có thể in được một số loại phôi khác nhau.
- Điều khiển hệ thống thơng qua màn hình giám sát SCADA.
b) Nhược điểm
- Chưa có hệ thống băng tải sấy. - Tốc độ còn chậm.
6.2 Hướng phát triển đề tài
Bên cạnh những kết quả đạt được, đề tài cịn có thể tiếp tục phát triển theo một số khía cạnh sau:
- Chế tạo khung máy bằng vật liệu có độ bền và độ cứng vững cao hơn. - Tích hợp băng tải sấy vào trong dây chuyền.
- Sử dụng encoder tuyệt đối cho độ chính xác tuyệt đối. Qua đó ta có thể in nhiều màu trên cùng một phôi in.
- Tối ưu kích thước máy để hạn chế phần dư thừa lãng phí. - Thiết kế đẹp và bắt mắt hơn.
- Tự động cho thêm phơi vào bàn đựng phơi để có thể tự động chạy mà không cần người điều hành.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] KỸ THUẬT IN LỤA - Danh Bạ Ngành In (tapchinganhin.com) (truy cập ngày 31/10/2021).
[2] Ngành in lụa và lịch sử của ngành in lụa | Công ty In Thành Tiến (inthanhtien.com) (truy cập ngày 31/10/2021).
[3] Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 4.0A 9~42VDC - Nshop (nshopvn.com) (truy cập ngày 31/10/2021).
[4] Khối lượng riêng của sắt (D) – Nhà thép Việt Nam (nhathepvietnam.vn) [5] Mơ men qn tính – Wikipedia tiếng Việt
[6] Khối lượng riêng của nhôm là bao nhiêu. (havacovn.com)
[7] Con trượt trịn có đầu chặn LMK LMK12UU, LMK16UU, LMK20UU CNC24H.COM [8] SIEMENS, Simatic S7-1200 System Manual, 2011.
[9] Trần Văn Hiếu, “Tự động hóa PLC S7-1200 với tia Portal”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2015.