2.1 Quy trình in giấy
2.1.1 Mơ tả quy trình chuẩn bị
Hình 2.1: Hình ảnh mẫu giấy
Ng̀n: https://intranvu.net/day-thiep-cuoi-bang-phuong-phap-in-lua/
Chuẩn bị nguyên liệu thành phần hỗn hợp mực in lụa như sau
Phôi in (giấy trơn).
Mẫu in.
Mực PP - PE TOBO (Đài Loan) 50%.
Mực HMK 50%.
Dung môi chậm khô (TOBO hay dung môi 783) 50%.
Butan 1%.
Dầu ông già pha loãng vừa in.
Bước 1: Mực TOBO, MỰC HMK, dung mơi, butan, dầu ơng già pha lỗng cho tất cả vào khay đựng, dùng dao quậy mực quấy đều cho tan thành khối thống nhất. Thời gian quấy mực phụ thuộc vào hỗn hợp nhiều hay ít, miễn sao mực sệt quện vào nhau thành hỗn hợp đồng nhất là được.
Bước 2: Sau khi mực in đã được pha đều ta trải mực lên khung in, rồi tiến hành in.
2.1.2 Mơ tả quy trình in
Đầu tiên đưa phơi vào vị trí in.
Trên khung in, dao trải mực sẽ trải mực đều lên khung lụa sau đó khung in được đặt lên phôi và dao in sẽ gạt mực xuống phơi.
Q trình in kết thúc.
2.2 Giới thiệu phần cứng
Trong đề tài này sẽ thực hiện thi công dây chuyền in lụa tự động thực tế. Đầu tiên nhóm xây dựng phần cứng cho dây chuyền:
Tay lấy phôi sử dụng giác hút chân không để giữ phôi.
Sử dụng động cơ bước để đưa phôi từ bàn nâng sang băng tải in.
Băng tải in đưa phơi vào vị trí in.
Khung in sẽ in mẫu lên phôi.
Về dây chuyền phần điều khiển sẽ sử dụng PLC S7-1200 để thực hiện viêc ̣ điều khiển cho dây chuyền, kết hơp ̣ với các thiết bi ̣như cảm biến, cảm biến hành trình, van khıı́… để điều khiển cho tồn bơ ̣hê ̣thống.
Thiết bị đầu vào: Nút nhấn, công tắc, cảm biến, encoder.
Thiết bị đầu ra: Động cơ, xylanh, van khí, relay, mạch điều khiển cơng suất cho động cơ bước.
Thiết bị điều khiển trung tâm: PLC S7-1200
2.2.1 Cảm biến quang
Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các nhà máy công nghiệp để phát hiện từ xa vật thể, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di chuyển của đối tượng... Đặc biệt tại một số vị trị trong dây truyền, cảm biến quang là một lựa chọn không thể thay thế.
Thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. 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. Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo yêu cầu công nghệ.
Cảm biến quang được chia ra làm 3 loại:
Loại truyền phát.
Loại quang phản xạ hồi quy.
Loại quang phản xạ khuếch tán.
a. Loại truyền phát
Hình 2.2: Cảm biến quang loại truyền phát
Ng̀n: https://cambiendoapsuat.vn/cam-bien-quang-la-gi/
Cấu tạo : Gờm có bộ thu và bộ phát độc lập.
Nguyên lý: Vật thể bị phát hiện khi nó chặn ngang trục quang học ở giữa máy phát và máy thu sáng.
Ưu điểm: Khoảng cách phát hiện xa, xác định chính xác vị trí vật thể. Nếu là vật thể khơng trong suốt, cảm biến có thể phát hiện được mà khơng phụ thuộc hình dạng, màu sắc hay chất liệu của vật thể.
Tầm đo: 0 ~ 6 m.
Ứng dụng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau.
b. Loại phản xạ hồi quy
Hình 2.3: Cảm biến quang loại phản xạ hồi quy Nguồn: https://cambiendoapsuat.vn/cam-bien-quang-la-gi/
Cấu tạo : Gờm có bộ thu, phát ánh sáng và gương phản xạ.
Nguyên lý: Vật thể bị phát hiện khi nó chặn ngang l̀ng ánh sáng phát ra từ bộ cảm biến và phản xạ lại từ tấm gương phản xạ.
Ưu điểm: Lắp đặt đơn giản, khoảng cách phát hiện xa hơn các loại cảm biến phản xạ. Điều chỉnh trục quang học dễ dàng. Nếu vật thể là loại khơng trong suốt, cảm biến có thể phát hiện được mà khơng phụ thuộc hình dạng, màu sắc và chất liệu của vật thể.
Khuyết điểm: Dễ bị bụi bẩn, vết dơ trên gương phản xạ.
Tầm đo: 0 ~ 0.9 m.
Ứng dụng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau.
Hình 2.4: Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán Ng̀n: https://cambiendoapsuat.vn/cam-bien-quang-la-gi/ Ng̀n: https://cambiendoapsuat.vn/cam-bien-quang-la-gi/
Cấu tạo : Cảm biến được tích hợp chung phần tử phát sáng và phần tử thu nhận ánh sáng.
Nguyên lý: Loại này sẽ nhận ánh sáng phản xạ lại từ vật thể bị phát hiện.
Ưu điểm: Chỉ cần một điểm lắp đặt duy nhất nên không tốn không gian. Không cần lắp trục quang học. Nếu có gương phản xạ, có thể phát hiện được vật thể trong suốt. Có khả năng phân biệt sự khác biệt rất nhỏ về màu sắc.
Khuyết điểm: Dễ bị bụi bẩn, vết dơ trên thấu kính, khoảng cách phát hiện vật ngắn.
Tầm đo: 0 ~ 0.9 m.
Ứng dụng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau.
2.2.2 Cảm Biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận (cịn được gọi là “Cơng tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là “PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm.
Vận hành đáng tin cậy ngay cả trong mơi trường khắc nghiệt (ví dụ: mơi trường ngồi trời hoặc môi trường dầu mỡ). Cảm biến đã thay đổi các công tắc máy như công tắc giới hạn và cơng tắc micro, do đó có thể phát hiện vật thể ở gần mà không cần tiếp xúc với vật thể.
Nó được ứng dụng nhiều nhất trong việc phát hiện Jig mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể.
Cảm biến tiệm cận loại điện dung.
a. Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ
Hình 2.5: Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ
Nguồn: https://banbientan.com/cam-bien-tiem-can-omron/
Cấu tạo : Bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ở đầu cảm ứng.
Nguyên lý: Từ trường do cuộn dây của sensor tạo ra sẽ thay đổi khi tương tác với vật thể kim loại (do đó chỉ phát hiện được vật thể kim loại).
Ưu điểm: Ít chịu ảnh hưởng của các nhiễu bên ngoài.
Khuyết điểm: Cảm biến cảm ứng chỉ phát hiện được các vật kim loại.
Tầm đo: 0 ~ 35 mm.
Ứng dụng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau bằng kim loại.
b. Cảm biến tiệm cận loại điện dung
Hình 2.6: Cảm biến tiệm cận loại điện dung
Ng̀n: https://tapvn.com.vn/Tin-moi/Cam-bien-tiem-can-la-gi-phan-loai-va-nguyen-ly- hoat-dong-70/
Cấu tạo : Gờm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các bản cực cách điện), mạch dao động, bộ phát hiện, mạch đầu ra.
Nguyên lý: Phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện dung tĩnh điện.
Ưu điểm: Thiết bị này có thể phát hiện mọi loại vật, tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát hiện các đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn, đầu cảm biến nhỏ, có thể lắp đặt ở nhiều nơi.
Khuyết điểm: Chịu ảnh hưởng của bụi và độ ẩm.
Tầm đo: 0 ~ 35 mm.
Ứng dụng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau có thể là chất lỏng, vật liệu phi kim.
2.2.3 Encoder
Encoder là tên gọi chung để chỉ các thiết bị mã hóa. Trong thực tế có rất nhiều loại và Hình thức encoder khác nhau. Thông thường, đối với các chuyển động quay, encoder dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, bánh xe, hay trục động cơ, hoặc bất kì thiết bị quay nào cần xác định góc của nó.
Nguyên lý cơ bản của encoder là một đĩa trịn xoay quay quanh trục, trên đĩa có các lỗ (hoặc rãnh). Dùng đèn led chiếu lên mặt đĩa. Khi quay, chỗ khơng có lỗ (rãnh) thì đèn khơng thể chiếu xun qua được, chỗ có lỗ (rãnh) thì đèn sẽ chiếu xuyên qua. Phía mặt bên kia của đĩa được đặt một cảm biến thu. Với các tín hiệu có hoặc khơng có ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay khơng.
Encoder được chia làm 2 loại: Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.
a. Encoder tuyệt đối
Encoder tuyệt đối, nghĩa là tín hiệu ta nhận được chỉ rõ ràng vị trí của encoder, khơng cần phải xử lý thêm.
Hình 2.7: Encoder tuyệt đối
Cấu tạo : Một đĩa quay được mã hóa theo các rãnh đờng tâm, một ng̀n sáng và 1 tế bào quang điện bố trí thẳng hàng và mạch khuếch đại.
Ưu điểm: Thơng tin vị trí là đầu ra số và là giá trị tuyệt đối. Giữ được giá trị góc tuyệt đối khi mất ng̀n.
Khuyết điểm: Giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu ngõ ra khó.
Ứng dụng: Trong các bài toán đo tốc độ động cơ, xác định khoảng dịch chuyển của đối tượng thông qua xác định số vòng quay của trục... Ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vưc: Robot, máy công cụ, hàng không vũ trụ…
b. Encoder tương đối
Encoder tương đối thường chỉ có tối đa là 3 vịng lỗ. Nếu encoder có càng nhiều lỗ trên đĩa thì thơng tin nhận được càng chính xác. Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, phải lập trình để thiết bị đo đếm lên 1 đơn vị, do đó loại này có tên là incremetal encoder (encoder mã hóa gia tăng).
Hình 2.8: Encoder tương đối
Ng̀n: https://cmcdistribution.com.vn/kien-thuc-cnc/encoder/
Cấu tạo : Một đĩa quay được mã hóa theo các rãnh đờng tâm, một ng̀n sáng và 1 tế bào quang điện bố trí thẳng hàng và mạch khuếch đại.
Ưu điểm: Đầu ra dạng xung, nên trong các hệ thống điều khiển số không cần bộ chuyển đổi ADC. Dễ sử dụng, dễ đọc tín hiệu.
Khuyết điểm: Có thể cần mạch giải mã và mạch đếm. Không lưu đươc giá trị khi bị mất điện.
Ứng dụng: Trong các bài toán đo tốc độ động cơ, xác định khoảng dịch chuyển của đối tượng thông qua xác định số vòng quay của trục... Ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Robot, máy công cụ, hàng không vũ trụ…
2.2.4 Bô ̣xử lý trung tâm PLC S7-1200
a. Tổng quan về PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động.
Sự kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ ng̀n tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình, có thể bao gờm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép tốn phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thơng minh khác. Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:
Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
Có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định.
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Ngồi ra PLC S7-1200 có thể truyền thơng profibus, GPRS, RS485 hoặc RS232 thơng qua các module mở rộng.
Hình 2.9: Thành phần PLC S7-1200
Nguồn: https://advancecad.edu.vn/bo-dieu-khien-plc-s7-1200/ (1) Bộ phận kết nối nguồn.
(2) Các bộ phận kết nối nối dây có thể tháo được và khe cắm thẻ nhớ nằm dưới nắp phía trên.
(3) Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp.
(4) Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU).
Với các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho chúng ta tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật các loại CPU
Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kıı́ch thước vâṭ lý 90 x 1 00 x 75 110 x 100 x 75 Bô ̣nhớ làm viêc ̣
Bô ̣nhớ nạp Bô ̣nhớ giữ laị
25 kB 1 MB 2 kB 50 kB 2MB 2 kB I/O tích hơp ̣ cuc ̣ bô ̣
Kiểu số Kiểu tương tư ̣
6 ngõ vào 4 ngõ vào 2 ngõ ra 8 ngõ vào 6 ngõ ra 2 ngõ ra 14 ngõ vào 10 ngõ ra 2 ngõ ra Kıı́ch thước ảnh tiến
trình 1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)
Độ mở rộng các module tıı́n hiệu
Không
2 8
Các module truyền
thông 3 (mở rộng về bên trái)
Bảng tín hiệu 1
Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chon ) Thời gian lưu trữ đồng
hồ thời gian Thường thì tầm 10 ngày và ıı́t nhất 6 ngày tại PROFINET 1 cổng truyền thông Ethernet
Tốc độ thực thi tính
tốn 18 μs/lệnh
Tốc độ thực thi
Boolean 0.1 μs/lệnh
Đối với họ S7-1200 sẽ cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thơng khác.
Các bảng tín hiệu PLC S7-1200
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép chúng ta thêm vào I/O cho CPU. Chúng ta có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước của CPU.
SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC).
SB với 1 ngõ ra kiểu tương tư. ̣
(2) Bộ phận kết nối nối dây có thể tháo ra.
c. Các module tín hiệu
Ta có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.
(1) Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu. (2) Bộ phận kết nối đường dẫn.
(3) Bộ phận kết nối nối dây có thể tháo ra.
d. Nguyên lý hoạt động PLC S7-1200
Bộ vi xử lý sẽ lần lượt quét các trạng thái của đầu vào và các thiết bị phụ trợ, thực hiện điều khiển logic được đặt ra bởi chương trình ứng dụng, thực hiện các tính tốn và điều khiển các đầu ra tương ứng của PLC. Các PLC thế hệ cuối cho phép thực hiện các phép tính số học và các phép tính logic, bộ nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý cao hơn và có trang bị giao diện với máy tính, với mạng nội bộ…
Bộ vi xử lý điều khiển chu kỳ làm việc của chương trình. Chu kỳ này được gọi là chu kỳ quét của PLC, tức là khoảng thời gian thực hiện xong một vịng các lệnh của chương trình điều khiển. Chu kỳ quét được minh họa ở hình sau:
Khi thực hiện quét các đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị vào như cơng tắc, cảm biến,…Trạng thái của tín hiệu vào được lưu tạm thời váo một mảng nhớ. Trong thời gian quét chương trình, bộ xử lý quét lần lượt các lệnh của chương trình điều khiển,
Hình 2.11: Các module tín hiệu của PLC S7-1200Ng̀n: https://cachdung.com/blog/tong-quan-ve-thiet-bi.html Ng̀n: https://cachdung.com/blog/tong-quan-ve-thiet-bi.html
Hình 2.12: Chu kỳ qt của một PLC
sử dụng các trạng thái của tín hiệu vào trong mảng nhớ để xác định các đầu ra đáp ứng hay không. Kết quả là các trạng thái của đầu ra được ghi vào mảng nhớ, PLC sẽ cấp hoặc ngắt điện cho các mạch ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi. Chu kỳ quét của PLC có thể kéo