SVTH: Phạm Việt Tú 34 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
• Xi lanh 2 trục SMC dịng CXS có phạm vi hành trình có thể điều chỉnh: 0 đến 5
• Xi lanh 2 trục SMC dịng CXS có thể gắn được trên 3 mặt
• Xi lanh 2 trục SMC dòng CXS với chức năng hướng dẫn phù hợp cho các ứng dụng chọn và đặt
* Thông số kỹ thuật
Kích thươc cổng M5 x 0.8, RC 1/8
Kích thước xi lanh khi chưa tác động DxRxC: 140x45x82mm
Hành trình tiêu chuẩn 60mm
Lưu chất Khơng khí
Tác động Hai tác động
Áp suất hoạt động 0.15MPa Đến 0.7MPa
Áp suất phá hủy 1.05MPa
Nhiệt độ môi trường xung quanh -100 đến 600C
Cảm biến Có hoặc khơng
Tốc độ piston 30 đến 800 mm/s Giảm chấn Cao su Dạng ổ trục Dạng trượt, dạng ổ bi Bảng 4. 1 Thông số kỹ thuật CXSM10-60 4.1.2.2 Xy lanh xoay 1800 SMC Thông số kỹ thuật HÌNH 4. 8 Xy lanh xoay
SVTH: Phạm Việt Tú 35 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
Mã sản phẩm CDRQ2BJ30-180
Chất liệu Hợp kim nhơm
Vịng xoay 1800
Nhiệt độ hoạt động 00 đến 600C
Trục 12mm
Kích thước D x R x C: 2000 x 700 x 350mm
Lưu chất Chất lỏng
Áp suất hoạt động 0,15 đến 1MPa
Bảng 4. 2 Thông số kỹ thuật xy lanh xoay
4.1.2.3 Xy lanh kẹp SMC
Thông số kỹ thuật
Lưu chất Khơng khí
Áp suất làm việc 0.1 đến 0.6MPa
Nhiệt độ môi trường làm việc -10 đến 600C
Hành trình xoay 1800
Bơi trơn Khơng
Bảng 4. 3 Thông số kỹ thuật xy lanh gắp HÌNH 4. 9 Xy lanh kẹp HÌNH 4. 9 Xy lanh kẹp
SVTH: Phạm Việt Tú 36 Hồ Ngọc Cao Trần Minh Quang 4.1.3 Van điện từ khí nén Thơng số kỹ thuật Lưu chất Khơng khí
Áp suất làm việc 0.15 đến 0.7MPa
Nhiệt độ lưu chất và môi trường -10 đến 500 C
Tần số hoạt động 3 – 20Hz (Tùy loại)
Bôi trơn Không yêu cầu
Chống rung/Chống va đập [m/s2 150/30
Chống nước IP67
Cuộn dây định mức điện áp [DC] 24V
Dao động điện áp cho phép +- 10% điện áp định mức
Tiêu thụ điện năng 0.35W
Bảng 4. 4 Thông số kỹ thuật cụm 5 van điện từ HÌNH 4. 10 Cụm 5 van điện từ HÌNH 4. 10 Cụm 5 van điện từ
SVTH: Phạm Việt Tú 37 Hồ Ngọc Cao Trần Minh Quang 4.1.4 Nguồn tổ ong Thơng số sản phẩm Đặc tính Thơng số
Nhà sản xuất MEAN WELL
Danh mục sản phẩm Nguồn cấp chuyển mạch
RoHS N
Điện áp đầu vào 85VAc đến 264VAc
120VDc đến 370VDc
Điện áp đầu ra 24VDc
Dịng đầu ra 2.2A
Cơng suất đầu ra 53W
Số lượng đầu ra 1
Kích thước L:129mm; H: 38mm; W:98mm
Loại sản phẩm Switching Power Supplies
Khối lượng 410g
Bảng 4. 5 Thông số kỹ thuật NES 50 24 Meanwell HÌNH 4. 11 Nguồn tổ ong NES-50-24 HÌNH 4. 11 Nguồn tổ ong NES-50-24
SVTH: Phạm Việt Tú 38 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
4.1.4.1 Cấu tạo
Một board tổ ong cơ bản sẽ có những linh kiện chủ yếu sau:
• Biến áp xung: là bộ phận chính trong một bo mạch xung. Được cấu tạo từ các cuộn dây quấn trên một lõi từ. Cấu tạo gần giống với các loại máy biến áp thông thường. Song, nguồn tổ ong sử dụng lõi ferit còn biến áp truyền thống sử dụng lõi thép kỹ thuật điện
• Cầu chì: bộ phận dùng để bảo vệ mạch nguồn bị ngắn mạch.
• Sị cơng suất: là chất bán dẫn có tác dụng như một công tắc chuyển mạch. Nó có thể là transistor, mosfet, IC tích hợp, IGBT. Nhiệm vụ chính là đóng cắt điện từ chân (+) của tụ lọc sơ cấp vào cuộn dây sơ cấp của biến áp xung rồi cho xuống mass.
• Cuộn chống nhiễu, tụ lọc sơ cấp, diode chỉnh lưu: các linh kiện này trong nguồn xung dùng để biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều tích. Được trữ trên tụ lọc sơ cấp để cung cấp năng lượng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp xung.
• Tụ lọc nguồn thứ cấp: là bộ phận dùng để tích trữ năng lượng điện từ cuộn thứ cấp của biến áp xung để cấp cho tải tiêu thụ.
• IC quang và IC TL431: linh kiện này sẽ tạo ra một điện áp cố định để khống chế điện áp ra bên thứ cấp ổn định theo mong muốn.
SVTH: Phạm Việt Tú 39 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
4.1.4.2 Nguyên lý hoạt động
Khi công tắc điện mở, nguồn điện sẽ được đi qua nguồn xung. Khi đó, cuộn sơ cấp của biến áp được đóng cắt điện liên tục bằng sị cơng suất sẽ xuất hiện từ trường biến thiên. Dẫn đến cuộn thứ cấp của biến áp cũng xuất hiện một điện áp ra. Điện áp này được chỉnh lưu qua một vài diode rồi đưa ra tụ lọc (tụ điện) thứ cấp để san phẳng điện áp. Tiếp theo, các tụ IC quang và IC TL431 sẽ không chế dao động đóng cắt điện vào cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bên thứ cấp đạt yêu cầu.
4.1.4.3 Ưu nhược điểm của nguồn tổ ong
Hiện nay nguồn tổ ong được sử dụng khá nhiều và rộng rãi bởi những đặc tính và cơng năng sản phẩm. Khi so sánh với các loại biến áp thông thường, nguồn tổ ong có những ưu điểm hơn hẳn:
• Nguồn tổ ong nhỏ gọn hơn • Cấu tạo nhẹ, rẻ hơn
• Dễ liên kết với các thiết bị nhỏ gọn • Hiệu suất cao
Tuy nhiên nguồn tổ ong cịn một số nhược điểm. Mặc dù có thiết kế không thực sự phức tạp nhưng lại yêu cầu kỹ thuật cao, việc sửa chữa nguồn này cũng rất khó khăn. Mặt khác, do cấu trúc chủ yếu bằng linh kiện bán dẫn nên tuổi thọ của nguồn không cao. Khi chạy quá tải, nguồn thường bị mất ổn định dẫn tới nguy cơ cháy nổ cao.
4.1.5 Cảm biến hồng ngoại
SVTH: Phạm Việt Tú 40 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 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 có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở. Cảm biến có dải điện áp rộng, thích hợp cho PLC. Thơng số kỹ thuật Tên sản phẩm E3F-DS30C4 Đầu ra NO Điện áp làm việc 10-30VDc Dạng tín hiệu ra NPN thường mở
Môi trường làm việc -40 – 700C
Sơ đồ đấu dây Dây nâu VCC, VDD
Dây đen Data
Dây xanh GND
Bảng 4. 6 Thông số kỹ thuật E3F-DS30C4
4.1.5.1 Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại
Cảm biến hồng ngoại dựa vào nguyên tắc hoạt động sử dụng một cảm biến ánh sáng để phát hiện bước sóng ánh sáng trong phổ hồng ngoại. Muốn xem cường độ của ánh sáng nhận được, ta sử dụng đèn LED tạo ra được ánh sáng có cùng bước sóng với cảm biến hồng ngoại đang tìm kiếm. Khi vật đó đang ở gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED sẽ ra khỏi vật thể và đi vào cảm biến ánh sáng. Đây được gọi là một bước nhảy lớn về cường độ.
SVTH: Phạm Việt Tú 41 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
4.1.5.2 Ưu nhược điểm của cảm biến hồng ngoại
Ưu điểm: Đèn rada là loại đèn có độ nhạy rất cao, có khả năng phát hiện ra những chuyển động dù là nhỏ nhất, kể cả những chuyển động xuyên qua lớp tường mỏng, lớp gỗ và nhựa. Đèn rada có góc quét rất rộng, khoảng 360 độ và có độ nhạy cảm ứng lên đến khoảng cách từ 6 đến 8m nên rất thích hợp cho khơng gian rộng lớn. Đèn cũng không chịu sự chi phối từ nhiệt độ của môi trường xung quanh. Đặc biệt, đèn có có khả năng phân biệt được cả chuyển động của người và đồ vật nêncó thể điều chỉnh được góc cảm ứng theo ý muốn của mình và sử dụng vách ngăn để tránh đi những vùng không muốn cảm ứng.
Nhược điểm: Độ nhạy cao của cảm biến radar cũng là nhược điểm lớn của cơng nghệ này vì dễ bị nhầm lẫn khi phát hiện vật chuyển động. Khác với đèn rada hiện đại ở trên, đèn dùng cơng nghệ cảm biến hồng ngoại lại có rất nhiều yếu điểm là góc quét nhỏ, có điểm chết, khơng thể cảm biến xuyên vật cản. Cảm biến hồng ngoại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ nên tại mơi trường có nhiệt độ cao thì đèn càng kém nhạy.
4.1.6 Băng chuyền
Băng chuyền là một hệ thống đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy, cơ sở sản xuất giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt. Băng tải là một cơ chế hoặc máy có thể vận chuyển 1 hay nhiều lượng hàng hóa từ điểm này đến điểm khác. Băng chuyền là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên một môi trường làm việc chuyên nghiệp, an toàn và khoa học.
SVTH: Phạm Việt Tú 42 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
Cấu tạo của băng chuyền: một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiếm sốt tốc độ; Bộ con lăn, truyền lực chủ động; Hệ thống khung đỡ con lăn; Hệ thống dây băng hoặc con lăn.
Phân loại:
• Băng tải dạng thảm • Băng tải xích
• Băng tải con lăn • Băng tải đứng • Băng tải xoắn ốc • Băng tải linh hoạt • Băng tải rung
4.1.7 Nút nhấn
Nút nhấn hay còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện điều khiển bằng tay, dùng để điều khiển từ xa các khí cụ điện đóng cắt bằng điện từ, điện xoay chiều, điện 1 chiều hạ áp, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ,…
Nút nhấn thường dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay các động cơ điện bằng cách đóng ngắt các cuộn dây nam châm điện của contactor
Nút nhấn bao gồm hệ thống gồm lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở, thường đóng và vỏ bảo vệ, khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khi khơng cịn tác động thì các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
SVTH: Phạm Việt Tú 43 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
4.1.8 Các phần mềm
4.1.8.1 Phần mềm lập trình cho PLC GX WORKS 2
Phần mềm GX Works 2 là phần mềm được Mitsubishi nâng cấp và thay thế cho GX Developer trong lập trình PLC với giao diện trực quan đẹp hơn, thao tác mượt mà và có thêm các ngơn ngữ lập trình khác nhau như là FBD (Function Block Diagram), SFC (Sequential Function Chart)
• GX Works 2 là một cơng cụ lập trình dùng để thiết kế, sửa lỗi và duy trì chương trình trên Window.
• GX Works 2 đã cải thiện chức năng và khả năng thao tác, với những tính năng dễ sử dụng hơn khi so sánh với GX Developer.
GX Works quản lý các chương trình và thơng số đầu vào của dự án cho mỗi CPU điều khiển khả trình.
• Lập trình
• Cài đặt tham số
• Viết/Đọc dữ liệu đến/từ một CPU điều khiển khả trình
• Quan sát/ Sốt lỗi
• Chuẩn đốn
Tính năng trong GX Works 2
• Trong GX Works 2, loại dự án có thể được chọn từ những dự án đơn giản hoặc dự án cấu trúc.
• Tăng cường khả năng sử dụng của chương trình
• Chia sẻ đơn vị tổ chức chương trình (POU) như một thư viện
• Các ngơn ngữ lập trình: có thể sử dụng nhiều ngơn ngữ lập trình trong GX Works 2 nên chọn ra ngơn ngữ tối ưu sẽ dựa vào khả năng điều khiển
• Các tính năng khác như: Sốt lỗi ngoại tuyến, bố cục màn hình có thể tùy chỉnh theo ý muốn của người dùng
SVTH: Phạm Việt Tú 44 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
4.1.8.2 Phần mềm thiết kế cơ khí SolidWorks
Solidworks là phần mềm thiết kế 3D tham số chạy trên hệ điều hành Window và có mặt từ năm 1995, được tạo bởi công ty SOLIDWORKS Dassault Systèmes (thuộc tập đồn cơng nghệ hàng đầu thế giới Dassault Systèmes, S.A. tại Vélizi, Pháp). Phần mềm được biết đến từ phiên bản Solidworks 1995. Cho đến nay đã có nhiều bước phát triểm vượt bậc về tính năng, hiệu suất và đáp ứng khả năng nhu cầu thiết kế 3D trong các ngành kỹ thuật, cơng nghiệp.
HÌNH 4. 17 Giao diện SolidWorks
Một số tính năng của phần mềm SolidWorks:
• Thiết kế mơ hình 3D chi tiết
• Thiết kế lắp ghép và cụm lắp ghép • Xuất bản vẽ dễ dàng
• Tính năng Tab và Slot
• Cải tiến quản lý dự án và quy trình • Các tiện ích cải tiến
• Tính năng gia cơng • Phân tích động lực học
4.1.8.3 Phần mềm thiết kế hệ thống điện AutoCAD Electrical
AutoCAD Electrical là phần mềm thiết kế kỹ thuật mạch điện vơ cùng tiện ích, gấp tăng năng suất làm việc. AutoCAD Electrical tự động hóa việc
SVTH: Phạm Việt Tú 45 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
thiết kế thông thường và tạo điều kiện cho việc dự thảo năng suất. Nó bao gồm các tính năng của phần mềm AutoCAD cộng với tính năng của phần mềm electricalCAD như thư viện biểu tượng, danh mục vật liệu (BOM) báo cáo và PLC I/O và khiến cho việc thiết kế nhanh hơn, hiệu quả hơn.
HÌNH 4. 18 Giao diện AutoCad Electrical
Các tính năng chính của phần mềm
• Bố trí bảng điều khiển điện • Thiết kế sơ đồ điện
• Thiết kế bảng điều khiển điện
4.1.8.4 Phần mềm thiết kế giao diện HMI GT Designer 3
Là phần mềm dùng để thiết kế giao diện HMI của Mitsu
4.1.8.5 Phần mềm thiết kế và mơ phỏng hệ thống khí nén Festo Fluidsim
Fluidsim là phần mềm giúp ta có thể mơ phỏng, thể hiện của khí nén và thủy lực. Phần mềm được sử dụng để xây dựng và kiểm tra mạch ảo. Công cụ này chứa mặt cắt, bản vẽ của xy lanh, van và quản lý dòng chảy thiết bị.
SVTH: Phạm Việt Tú 46 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
HÌNH 4. 20 Giao diện Festo Fluidsim
Một số đặc điểm của phần mềm Festo Fluidsim:
• Có thể tạo ra mơ phỏng của khí nén và thủy lực
• Các chức năng dễ dàng tiếp cận
• Có thể kéo thả và thẻ tính năng hỗ trợ
• Có thể sử dụng để tự nghiên cứu và hướng dẫn
• Cung cấp một loạt các khả năng thông tin liên lạc với các phần mềm khác
• Chứa hình mặt cắt và bản vẽ của xi lanh, van
4.2 Tính tốn thiết kế
4.2.1 Tính tồn moment động cơ kéo băng tải
• Động cơ giảm tốc Planet 775 24V 50 RPM
• Động cơ giảm tốc bao gồm: động cơ điện và hộp giảm tốc * Chức năng:
Động cơ điện gồm 2 phần chính là Stato và Roto. Cấu tạo của stato lại bao gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt xếp đặt trên 1 vành tròn để tạo ra
SVTH: Phạm Việt Tú 47 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
từ trường quay cịn Roto với dạng hình trụ đóng vai trị như 1 cuộn dây quấn trên lõi thép.
Hộp giảm tốc bên trong đựng bộ truyền động dùng bánh răng, trục vít…để giảm tốc độ vịng quay.
4.2.1.1 Thông số kỹ thuật
– Điện áp: 24VDC
– Công suất: 35W
– Tốc độ đầu trục sau giảm tốc: 50RPM (vịng/phút)
– Động cơ chính: 775
– Dịng khơng tải: 0.5A
– Dòng tải: 7A
– Dòng định mức: 3A
– Moment xoắn đầu trục: 16040 N/m
4.2.1.2 Thơng số kích thước
– Kích thước trục: đường kính 8mm x chiều dài trục: 23mm
– Đường kính động cơ: 42mm
– Chiều dài động cơ ( khơng có giảm tốc ): 66mm
– Chiều dài động cơ cả hộp giảm tốc và trục: 128mm
4.2.1.3 Phân tích tải trọng:
– Thơng số Rulo: JD = 0,19 Kg/m2
SVTH: Phạm Việt Tú 48 Hồ Ngọc Cao
Trần Minh Quang
– Thông số hộp giảm tốc:JG = 0,19 kg/m2
– Hiệu suất hộp giảm tốc 96%, tỷ số 1:10
– Lực kéo băng tải: F = 2 (N)
– Vận tốc băng tải (mong muốn): v = 0,1 m/s
– Gia tốc: g = 9,8 m/s2
– Khối lượng tải: m = 0,05 Kg