Đặc tính cơ bản của rơ le: là đặc tính vào ra. Khi đại lượng đầu vào X tăng đến một giá trị tác động X2, đại lượng đầu ra Y thay đổi nhảy cấp từ 0 (Ymin) đến 1 (Ymax). Theo chiều giảm của X, đến giá trị số nhả X1 thì đại lượng đầu ra sẽ nhảy cấp từ 1 xuống 0. Đây là quá trình nhả của rơ le.
b) Phân loại rơ le
Có nhiều loại rơ le với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau. Do vậy có nhiều cách để phân loại rơ le:
43
- Rơ le điện cơ.
- Rơ le nhiệt.
- Rơ le từ.
- Rơ le số.
➢ Phân loại theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành:
- Rơ le có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm.
- Rơ le không tiếp điểm (rơ le tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số cảu cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở,…
➢ Phân loại theo đặc tính tham số vào:
- Rơ le dịng điện.
- Rơ le cơng suất.
- Rơ le tổng trở…
➢ Phân loại theo cách mắc cơ cấu:
- Rơ le sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ.
- Rơ le thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện.
➢ Phân loại theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơ le:
- Rơ le cực đại.
- Rơ le cực tiểu.
- Rơ le cực đại-cực tiểu.
44
c, Rơ le trung gian
Rơ le trung gian được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ hệ thống điện và các sơ đồ điều khiển tự động, đặc điểm của rơ le trung gian là số lượng tiếp điểm khá lớn (thường đóng và thường mở) với khả năng chuyển mạch lớn và công suất nuôi cuộn dây bé nên nó được dùng để truyền và khuếch đại tín hiệu, hoặc chia tín hiệu của rơ le chính đến nhiều bộ phận khác nhau của mạch điều khiển và bảo vệ.
➢ Cấu tạo của rơ le trung gian (Hình 2.28).
Cấu tạo của rơ le trung gian (Hình 2.28).
1. Gông từ. 2. Cuộn dây. 3. Thép từ.
4. Lò xo. 5. Tiếp điểm. Nguyên lý hoạt động của rơ le trung gian:
Nếu cuộn dây của rơ le được cấp điện áp định mức (qua tiếp điểm của rơ le chính) sức từ động do dòng điện trong cuộn dây sinh ra sẽ tạo ra trong mạch từ thông, hút nắp làm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra. Khi cắt điện của cuộn dây, lò xo sẽ nhả đưa nắp và các tiếp điểm về vị trí ban đầu. Do dịng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ nên hồ quang khi chuyển mạch không đáng kể nên không cần buồng dập hồ quang.
Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến bốn cặp thường Hình 2. 26 Cấu tạo của rơ le trung gian.
45
đóng và thường mở liên động, cơng suất tiếp điểm cỡ 5A, 250VAC, 28VDC, hệ số nhả của rơ le nhỏ hơn 0.4, thời gian tác động dưới 0.05s, cho phép tần số thao tác dưới 1200 lần/giờ.
Hình 2. 27 Rơ le OMRON MY4N-J DC24.
Trong mơ hình sử dụng rơ le OMRON MY4N-J DC24 (Hình 2.29) với các thơng số kỹ thuật:
- Số chân: 14 chân dẹt. - Có đèn led hiển thị.
- Điện áp cuộn dây: 24VDC
- Tiếp điểm: 5A, 250VAC/28VDC - Thời gian tác động: 20ms Max.
- Tần số hoạt động: Điện: 1800 lần/giờ, Cơ: 18000 lần/giờ. - Tuổi thọ: AC: 50.000.000 phút, DC: 100.000.000 phút. - Tần số: 1800 lần/giờ.
- Nhiệt độ làm việc: -55°C - 70°C
2.4.6 Nút nhấn a) Khái niệm a) Khái niệm
Nút nhấn 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 một chiều hạ áp, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ…
46
bằng cách đóng cắt các cuộn dây nam châm điện của cơng tắc tơ, khởi động từ.
b) Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở và thường đóng và vỏ bảo vệ. Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khi khơng cịn tác động, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu.
Nút nhấn thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn. Các loại nút nhấn thơng dụng có dịng điện định mức là 5A, điện áp ổn định mức là 400V, tuổi thọ điện đến 200.000 lần đóng cắt. Nút nhấn màu đỏ thường dùng để đóng máy, màu xanh để khởi động máy (Hình 2.30).
47
CHƯƠNG 3. MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG
3.1 Mơ hình hóa hệ điện của động cơ điện một chiều
Iư Rư Lưw
Hệ gồm có động cơ điện một chiều kéo tải nên được mơ hình hóa như hình 3.1.
- Phần điện: Iư, Rư, Lư, Eư Với Iư: dòng điện phần ứng.
Rư: điện trở phần ứng. Lư: cảm kháng phần ứng. Eư: suất điện động phần ứng.
- Phần cơ: J, c
Với J: moment quán tính của tải. c: hệ số cản đàn nhớt. Theo định luật Kiec-hop ta có:
Uư = Rư .Iư + Lư ∙ dIư dt
+ Eư (3.1)
Eư = KΦω (3.2)
Suy ra: Uư = Rư .Iư + Lư ∙ dIư dt
+ KΦω
c
Uư Eư
48 Biến đổi Laplace:
→ Uư(s) = Rư .Iư(s) + Lư.S.Iư(s) + KΦω ↔ Uư(s) = Iư(s) .(Rư+ S.Lư) + KΦω
dω Ta có : Mđt − MT = J∙
dt + c.ω (3.3)
Biến đổi Laplace:
→ Mđt – MT = J.ω(s).S + c.ω(s) Mđt = KΦIư
Biến đổi Laplace:
→ Mđt = KΦIư(s) Suy ra: KΦIư − MT = J.ω(s).S + c.ω(s) ➔ ( J.S + c).ω(s) = KΦIư (s) - MT 3.2 Mô phỏng hệ thống 3.2.1 Mô phỏng hệ thống cơ khí
Dùng phần mềm Solidwork 2010 do Công ty Solidwork phát hành để mô phỏng kết cấu của mơ hình hệ thống (Hình 3.1).
Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao bao gồm:
- Động cơ 1 chiều 24VDC.
- Băng truyền.
- Ba xilanh piston đẩy sản phẩm.
- Bốn cảm biến quang nhận biết sản phẩm.
49
- Ba khay chứa sản phẩm.
- Khung nhơm hộp đỡ tồn bộ mơ hình.
3.2.2 Mơ phỏng hệ thống điều khiển
Mô phỏng hệ thống điều khiển bằng phần mềm Orcad 9.2 (Hình 3.2).
Hệ thống điều khiển bao gồm:
- Bốn relay 24VDC.
- Bộ PLC CPU 224.
- Bốn cảm biến quang thu phát chung.
- Động cơ điện một chiều 24V.
- Ba van đảo chiều 5/2 tác động điện.
50
- Nguồn xoay chiều 220V và nguồn một chiều 24V.
3.3.3 Mơ phỏng hệ thống khí nén
Sử dụng phần mềm Automation Studio 5.0 để mô phỏng hệ thống khí nén (Hình 3.3).
51
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG
4.1 Tính tốn thiết kế hệ thống Phương pháp tính chọn [5]
4.1.1 Tính tốn cơng suất động cơ
Công suất động cơ được xác định theo công thức:
Pct = 𝑷𝒕
ƞ
Trong đó Pct , Pt: là công suất cần thiết trên trục động cơ và cơng suất tính tốn. Giả thiết hệ dẫn động băng tải làm việc ổn định với tải trọng khơng đổi ta có:
- Cơng suất cơng tác: F.v Pt = 1000 = (F1+ F2).v 1000 (60 + 5) . 0.2 = 1000 = 0.013 kW = 13W
Với: v = 0.2 m/s (vận tốc băng tải). F1 = 60N (lực kéo băng tải). F2 = 5N (lực kéo sản phẩm).- Hiệu suất hệ dẫn động:
η = η1 . η2 . η . η Trong đó:η: hiệu suất trên tồn máy.
η1 = 0.97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng. η2 = 0.995 : hiệu suất của một cặp ổ bi. η3 = 0.75 : hiệu suất của băng chuyền. η4 = 0.95 : hiệu suất của bộ truyền đai răng.
Tra bảng (2.3) trang 19 - Giáo trình “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí” ta η1 = 0.97 ; η2 = 0.995 ; η3 = 0.75 ; η4 = 0.95 Do đó: η = 0.97 . 0.9952 . 0.75 . 0.95 = 0.67 Vậy: Pct = 𝑃𝑡 ƞ = 3 0.67= 19,2 (𝑊)
52
4.1.2 Tính tốn tốc độ của động cơ điện một chiều
- Số vịng quay của trục máy cơng tác nlv:
v = 0.2 m/s : vận tốc băng tải. D = 25 mm : đường kính con lăn.
Ud: tỉ số truyền ngoài với bộ truyền đai răng. Ud = 1.5 Uh : tỉ số truyền hộp giảm tốc Uh = 6.5
Vậy tỉ số truyền của hệ dẫn động: U = Ud . Uh = 1.5 . 6.5 = 9.75
Số vòng quay sơ bộ của động cơ được tính theo cơng thức: n = U . nlv = 9.75 . 153 = 1492 (vịng/phút)
• Chọn động cơ:
- Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct ; nđc ≈ n - Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđc = 1500 (vòng/phút)
Từ những tính tốn như trên ta thấy cơng suất của động cơ rất nhỏ nên ta có thể chọn động cơ một chiều điện áp 24V với tốc độ 1500 vịng/phút, cơng suất 20W có sẵn trên thị trường.
Nhóm tác giả đã lựa chọn động cơ một chiều sử dụng trong mơ hình hệ thống. Đó là động cơ 57A-AM-18-A268 (Hình 4.1).
53 Với những thơng số kỹ thuật:
- Điện áp: Một chiều 24VDC.
- Đường kính trục: 6 mm, chiều dài trục: 15 mm. - Đầu giảm tốc độ có kích thước: 43 x 43 (mm). - Đường kính thân máy: 36 mm.
- Máy tổng chiều dài: 122 mm. - Số vịng quay: 1500 vịng/phút. - Cơng suất: 20W. 4.1.3 Tính tốn tốc độ quay các trục Phương pháp tính tốn [6] Ta có: nđc = 1500 vịng/phút Trục I: n = nđc I Uh 1500 = 6.5 = 230 (vòng/phút Trục II: Trục III: Trong đó:
54 Trục I : trục hộp giảm tốc.
Trục II : trục dẫn động băng chuyền. Trục III : trục bị dẫn của băng chuyền.
4.1.4 Tính cơng suất trên các trục
Gọi công suất trên các trục I, II, III lần lượt là PI, PII, PIII - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
Pđc = Plv = 30W
- Công suât danh nghĩa trên trục của hộp số: PI = Pđc . η1 = 30 . 0.97 = 29.1 (W)
- Công suất danh nghĩa trên trục dẫn động băng chuyền: PII = PI . η2 . η4 = 29.1 . 0.995 . 0.95 = 27.5 (W)
- Công suất danh nghĩa trên trục bị dẫn của băng chuyền: PIII = PII . η3 = 27.5 . 0.75 = 20.6 (W)
4.1.5 Tính moment xoắn trên các trục Phương pháp tính chọn
Gọi moment xoắn trên các trục I, II, III lần lượt là: MI, MII, MIII ta có kết quả sau:
55 S2M có trên thị trường: + Bánh răng dẫn động có: D = 1cm, Z = 20 răng + Bánh răng bị dẫn có: D = 2 cm, Z = 34 răng Trong đó: D: đường kính. Z: số răng.
- Chọn trục dẫn động cho băng tải là trục Φ8 mm. - Chọn ổ bi Φ16 mm.
4.1.6 Tính tốn lựa chọn piston Tính chọn Piston tài liệu [2]
Dùng piston xylanh đẩy sản phẩm điều khiển bằng khí nén. Ta có: F ≥ Fmsmax
Trong đó:
F: là lực đẩy piston.
Fmsmax là lực ma sát lớn nhất giữa bề mặt sản phẩm và băng chuyền. Fmsmax = K . N
Với: K là hệ số ma sát giữa bề mặt sản phẩm và băng chuyền, chọn K = 0.8 N là phản lực của băng chuyền với sản phẩm N = G = 5N
Suy ra: Fmsmax = 0.8 . 5 = 4 (N) Để đẩy được sản phẩm thì:
Với: d: là đường kính piston. P: là áp suất khí nén. Chọn P = 8150 (N/m2) Suy ra:
d ≥ = 2.5 (cm)
56
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
5.1 kết quả
Vì dịch covid ảnh hưởng nên nhóm em chỉ có thể mơ phỏng
-Xây dựng sơ đồ khối Phần cơ khí : am hiểu và lựa chọn mơ phỏng đỡ băng truyền ,
cảm biến , piston
-Phần điện: lựa chọn rơ le , Đầu nối cảm biến , rơ le , PlC
-Phần khí nén : sử dụng hệ thống piston xilanh
5.2 Đánh Giá
Sau quá trình nghiên cứu, thiết kế, mơ phỏng hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao đã đi tới thành cơng. Nhìn chung, hệ thống đáp ứng được các yêu cầu của đề tài đặt ra, tuy nhiên hệ thống vẫn còn một số nhược điểm, cần phải khắc phục.
Những ưu điểm:
- Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu của đề tài.
- Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động: Việc áp dụng cơng nghệ lập trình PLC đã đem lại cho mơ hình những tính năng vượt trội về điều khiển, tuổi thọ của các thiết bị được nâng cao.
- Hệ thống khí nén ổn định.
- Khả năng phân loại sản phẩm của hệ thống chính xác. Những nhược điểm:
57
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN
6.1. Cơng việc đã hồn thành.
Luận văn đã hồn thành được những cơng việc sau:
- Tìm hiểu về bộ điều khiển lập trình PLC S7-200
- Tìm hiểu quy trình cơng nghệ băng chuyền phân loại sản phẩm.
- Tìm hiểu về cảm biến quang.
- Tìm hiểu về hệ thống điều khiển: xylanh tác động kép, van đảo chiều 5/2
- Vận dụng phần mềm Solidwork, Orcad, Automation Studio mô phỏng hệ thống.
6.2 Vắn đề giải quyết trong tương lai.
- Trong tương lai, mơ hình hệ thống sẽ được nghiên cứu sâu để đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế trong các ngành cơng nghiệp nói chung và cơng nghiệp tự động hóa nói riêng.
- Hệ thống có thể phân loại được nhiều sản phẩm với các tiêu chí khác nhau trong nhiều trường hợp.
Mong rằng đề tài này sẽ được các bạn sinh viên khóa sau tiếp tục thực hiện những yêu cầu trên và khắc phục những hạn chế của đề tài này, để có thể tạo ra một hệ thống có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất và đời sống xã hội
58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS. TS Bùi Quốc Khánh - TS. Nguyễn Văn Liễn, “Truyền động điện”, Nhà xuất bản Khoa Học Kỹ Thuật, 2005.
[2]. Th.S Lê Văn Tiến Dũng, “Điều khiển khí nén và thủy lực”, Nhà xuất bản Giáo Dục, 2005.
[3]. Khoa Cơ khí - Bộ mơn Cơ điện tử, “Cảm biến và hệ thống đo”, Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, 2013.
[4]. “Khí cụ điện”, Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội, 2005.
[5]. PGS. TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn
động cơ khí” Tập I, Nhà xuất bản Giáo Dục, 1998.
[6]. GS. TS Phan Kì Phùng, Th.S Thái Hồng Phong, “Sức bền vật liệu” Nhà xuất bản Đà Nẵng, 2005.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
TẬP BẢN VẼ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH PHÂN
LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO
Giảng viên hướng dẫn: T.S NGÔ HÀ QUANG THỊNH
Sinh viên thực hiện: Mssv: Lớp:
Hồ Duy Khoa 1711030103 17DCTA1
Võ Thành Đức Tín 1711030163 17DCTA1
Dương Tôn Bảo 1711030062 17DCTA1
Số tờ : 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ CHẾ TẠO DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Chức năng Họ và tên Chữ ký Ngày
Thiết kế GVHD Duyệt VÕ THÀNH ĐỨC TÍN NGƠ HÀ QUANG THỊNH 1:5 TỔNG CHI TIẾT LẮP GHÉP Tờ : A3
VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
SL Khối lượng Tỉ lệ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM
Số tờ : 1 Duyệt
THIẾT KẾ CHẾ TẠO DÂY CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Chức năng Họ và tên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngày Thiết kế GVHD Chữ ký 1:5 VÕ THÀNH ĐỨC TÍN Tờ : A3 KHUNG
CHI TIẾT BAO