62
4.4.1.12. Thanh trung tính đồng
Hình 4.28: Thanh trung tính đồng ( Nguồn Internet ) Thơng số kỹ thuật:
- Số cực: 12.
- Dòng định mức: 63 A.
Sử dụng làm phụ kiện bên trong các tủ điện. Được làm bằng đồng hợp kim, đa dạng kích thước. Có tác dụng làm nơi tiếp đất cho dịng điện.
4.4.2. Tính tốn và thiết kế
4.4.2.1. Tính tốn cơng suất và lựa chọn dây dẫn phù hợp với tải:
- Sử dụng van selenoid kích bằng đầu coil 24 VDC, 3 W nên ta có dịng định mức:
I = = = 0,125 (A) ( 4.54 )
Chọn tiết diện dây S = 0,5 mm2.
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 0,5 x 6 = 3 (A) > 0,125 (A) phù hợp với
yêu cầu.
- Sử dụng Motor 3 pha 220 VAC – 0,2 KW nên ta có dịng định mức của động cơ:
I = = = 0,9 (A) ( 4.55 )
- Để đảm bảo an tồn trong cơng nghiệp ta chọn tiết diện dây S = 1,5 mm2.
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 1,5 x 6 = 9 (A) > 0,9 (A) phù hợp với yêu
cầu.
63
Chọn tiết diện dây S = 0,5 mm2.
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 0,5 x 6 = 3 (A) > 0,14 (A) phù hợp với yêu
cầu.
- Sử dụng HMI Dlelta DOP 107BV 24VDC – 8,6W nên ta có dịng định mức:
I = = , = 0,36 (A) ( 4.56 )
Chọn tiết diện dây S = 0,5 mm2.
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 0,5 x 6 = 3 (A) > 0,36 (A) phù hợp với yêu
cầu.
- Sử dụng PLC Delta 14SS211T 24 VDC kích relay kiếng trung gian. - P = 0W, I = 0 (A)
Chọn tiết diện dây S = 0,5 mm2.
- Sử dụng cảm biến hồng ngoại 24 VDC – 0,3 A.
Chọn tiết diện dây S = 0,5 mm2.
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 0,5 x 6 = 3 (A) > 0,3 (A) phù hợp với yêu
cầu.
- Sử dụng biến tần Mitsubishi FR – E520, 220 VAC – 3,7 KW nên ta có dịng định
mức:
I = = = 16.818 (A). (Dòng ra tối đa mà biến tần có thể cấp) ( 4.55 )
- Vì biến tần điều khiển 1 Motor có dịng 0.9 (A) nên dịng cấp ra của biến tần = 0.9
(A).
Chọn tiết diện dây S = 1,5 mm2.
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 1,5 x 6 = 9 (A) > 0,9 (A) phù hợp với yêu
cầu.
- Biến tần thứ 2 được kết nối với Motor điều khiển vít me có dịng định mức 0,45
(A) nên dòng cấp ra của biến tần = 0,45 (A).
64
- Dòng điện chịu tải của dây: I = S x 6 = 1,5 x 6 = 9 (A) > 0,45 (A) phù hợp với yêu
cầu.
4.4.2.2. Tính tổng cơng suất tải và lựa chọn thiết bị:
Ta có số lượng thiết bị dùng nguồn 24 VDC:
- Số lượng đầu coil van selenoid: 1 - Số lượng HMI Delta DOP DVP: 1 - Số lượng PLC Delta DVP: 1 - Số lượng cảm biến hồng ngoại: 3
- Tổng dòng điện của tất cả các tải 24VDC là:
ItổngDC = Ivan + IHMI + IPLC + Icb ( 4.57 ) = 0,125 + 0,34 + 0 + 3 x 0,3
= 1,365 (A)
- Để đảm bảo an tồn trong cơng nghiệp ta chọn tiết diện dây S = 1,5 mm2 để cấp vào nguồn tổ ong 24 VDC – 10 A.
- Dòng điện chịu tải của dây cấp vào nguồn tổ ong 24 VDC – 10 A:
I = S x 6 = 1,5 x 6 = 9 (A) > 1,365 (A) phù hợp với yêu cầu. Ta có số lượng thiết bị dùng nguồn 220 VDC:
- Số lượng motor 3 pha 220 VAC: 1
- Số lượng motor điều khiển vít me 3 pha 220VAC: 1 - Số lượng quạt tản nhiệt: 2
Tổng dòng điện của tất cả các tải:
Itổng = ItổngDC + Imotor(IBiến tần ) + Iquạt + Imotor vít me ( 4.58 ) = 1,365 + 0,9 + 2 x 0,14 + 0,45 = 2,995 (A)
- Để đảm bảo an tồn trong cơng nghiệp ta chọn tiết diện dây S = 2,5 mm2 - Dòng điện chịu tải của dây:
65
4.4.3. Nguyên lý hoạt động và các sơ đồ, lưu đồ thuật tốn
4.4.3.1. Sơ đồ khối
Hình 4.29: Sơ đồ khối
Trong sơ đồ trên các khối tác động lẫn nhau như sau:
- Khối “Nút nhấn khẩn cấp” dùng để đóng ngắt nguồn điện cấp cho khối “Biến tần Fr – E520” và khối “PLC Delta DVP 14SS211T”.
- Khối “Cảm biến hồng ngoại” truyền tín hiệu đến khối “PLC Delta DVP 14SS211T” để khối “PLC Delta DVP 14SS211T” xử lý tín hiệu.
- Khối “PLC Delta DVP 14SS211T” sau khi xử lý tín hiệu của khối “Cảm biến hồng ngoại” sẽ tiến hành điều khiển khối “xylanh chặn xuống quét mứt” đồng thời điều khiển khối “Biến tần Fr – E520”.
- Hai khối “Biến tần Fr – E520” tác động và điều khiển khối “Động cơ bơm” và khối “Cơ cấu vít me đẩy khay”.
“Khối PLC” và “Khối HMI” tác động qua lại để điều khiển hoạt động tổng thể. “Khối PLC sẽ gửi thông tin trạng thái hoạt động của các khối khác cho “Khối HMI” thông qua các dạng đèn báo được thiết lập trên màn hình HMI. Và “Khối HMI” có chức năng đưa ra các yêu cầu cùa người vận hành để “Khối PLC” xử lý.
66
4.4.3.2. Lưu đồ thuật toán
- Lưu đồ thuật tốn của chương trình Auto:
Hình 4.30: Lưu đồ thuật tốn chương trình auto
- Chế độ vận hành tự động: Nhấn khởi động, đặt khay vào, cảm biến 1 nhận tín hiệu
và đếm thời gian (Thời gian do người vận hành cài đặt để đảm bảo an toàn khi lắp đặt khay). Khi đủ thời gian quy định, cơ cấu vít me sẽ đầy khay ra, khi khay chạm cảm biến
67
2 thì xylanh sẽ đẩy xuống chặn để quét mứt chanh dây. Sau đó khay tiếp tục đi tới và chạm cảm biến 3, khi đó tín hiệu từ cảm biến 3 sẽ kích cho cơ cấu vít me và xylanh trở về vị trí ban đầu. Bơm sẽ được kích hoạt bằng nút công tắc để đảm bảo lưu lượng bơm liên tục.
- Lưu đồ thuật tốn của chương trình điều khiển bằng tay:
68
- Chế độ vận hành bằng tay: Nhấn khởi động, đặt khay vào sau đó nhấn nút “Tiến”.
Cơ cấu vít me sẽ đẩy khay ra, nhấn nút “Chặn” xylanh sẽ chặn xuống để quét mứt chanh dây, nhấn nút “Lùi” cơ cấu vít me sẽ lùi về để chờ khay tiếp theo, nhấn nút “Dừng” cơ cấu vít me sẽ dừng. Bơm sẽ được kích hoạt bằng nút cơng tắc để đảm bảo lưu lượng bơm liên tục.
4.4.4. Sơ đồ đấu dây
Hình 4.32: Sơ đồ đấu dây mạch điện
69
70
Chương 5: THI CÔNG
5.1. Chế tạo khung máy Yêu cầu kĩ thuật: Yêu cầu kĩ thuật:
- Khung máy phải đủ độ cứng, vững đảm bảo cho máy làm việc ổn định. - Khi lắp các chi tiết vào khung thì khơng bị vướng.
Các ngun cơng chế tạo:
- Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi: Chuẩn bị 2 cây inox 304 40 x 40 x 1.5 và 1 thép tấm 50 x 5.
- Ngun cơng 2: Cắt phơi theo kích thước bản vẽ đã thiết kế. - Nguyên công 3: Gá, hàn các phôi đã chuẩn bị.
- Nguyên công 4: Khoan, taro các lỗ để lắp bu lông các chi tiết khác. - Nguyên công 5: Dùng máy tẩy, tẩy trắng mối hàn.
5.2. Chế tạo phễu cấp liệu Yêu cấu kĩ thuật: Yêu cấu kĩ thuật:
Phễu chứa phải đại góc nghiêng phù hợp để vật liệu có thể tự chảy. Đảm bảo đủ thể tích cho 1 lần cung cấp.
Các nguyên công chế tạo:
- Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi: chuẩn bị 1 tấm inox 304 dày 1,2 mm.
- Nguyên công 2: Cắt tấm inox thành các biên dạng khai triển của phễu theo kích thước bản vẽ.
- Nguyên công 3: Chấn các nếp gắp của miệng phễu. - Nguyên công 4: Gá, hàn các tấm inox lại với nhau. - Nguyên công 5: Khoan lỗ để lắp phễu lên khung. - Nguyên công 6: Dùng máy tẩy, tẩy trắng mối hàn.
71
Hình 5.1: Phễu chứa sau khi chế tạo 5.3. Chế tạo ống rót 5.3. Chế tạo ống rót
Yêu cầu kĩ thuật:
Không bị nghẹt đường ống trong q trình rót. Ống rót khơng bị rị rỉ.
Các ống phải rót đều nhau. Các ngun cơng:
- Ngun cơng 1: Chuẩn bị phôi: Ống vi sinh DN 25, Ống vi sinh DN 6, Khớp nối nhanh DN25, co vng có đường kính 27 mm.
- Ngun cơng 2: Cắt ống theo kích thước bản vẽ.
- Ngun cơng 3: Gá, hàn các ống vi sinh DN 6, ống vi sinh DN25, co vuông và khớp nối nhanh lại với nhau
- Nguyên công 4: Dùng máy tẩy, tẩy trắng mối hàn.
72 5.4. Chế tạo ống dẫn
Yêu cầu kĩ thuật:
Ống dẫn khơng bị rị rỉ. Các nguyên công chế tạo:
- Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi: Ống vi sinh DN 25, khớp nối nha DN 25, co vng có đường kính 27 mm.
- Ngun cơng 2: Cắt ống theo kích thước bản vẻ. - Nguyên công 3: Hàn các ống lại với nhau.
- Nguyên công 4: Dùng máy tẩy để làm trắng mối hàn.
Hình 5.3: Ống dẫn mứt từ bơm đến ống rót 5.5. Chế tạo phễu hứng 5.5. Chế tạo phễu hứng
Yêu cầu kĩ thuật:
Đảm bảo các mối hàn được hàn kín.
Đảm bảo mứt chanh dây có thể tự chảy về phễu chứa. Các nguyên công chế tạo.
- Nguyên công 1: Chuẩn bị phôi: 1 tấm inox 304 dày 1,2 mm - Nguyên công 2: Cắt tấm inox thành các biên dạng như bản vẽ. - Nguyên công 3: Gá, hàn các tấm inox đã cắt lại với nhau.
73
- Nguyên công 4: Dùng máy tẩy, tẩy trắng mối hàn.
Hình 5.4: Phễu hứng sau khi chế tạo
5.6. Tiến hành thiết kế lắp đặt và đấu nối tủ điện
Hình 5.5: Thi cơng lắp ráp tủ điện
74 Yêu cầu:
- Thiết kế mạch điện phải đảm bảo tính năng hoạt động và tính an tồn cao, vận hành dễ dàng.
- Đảm bảo cung cấp điện đủ để các thiết bị trong máy hoạt động một cách tốt nhất. - Tính tốn cơng suất tất cả các tải để lựa chọn tiết diện dây phù hợp.
Những khó khăn trong q trình đấu nối tủ điện:
- Bố trí các thiết bị trên một bảng nhỏ nên khi gắn các thiết bị vơ bảng mới đấu dây
dẫn đến việc có nhiều chỗ kẹt khó đưa dây vào.
- Đấu dây nhiều nên việc nhét dây vào mang cá khó.
- Do có hai tủ điện đặt xa nhau và dây điện nhiều nên việc kiểm tra lại đường dây
sau khi đấu xong gặp chút khó khăn.
5.7. Thiết kế giao diện cho HMI và viết chương trình điều khiển PLC 5.7.1. Địa chỉ các chân I/0 5.7.1. Địa chỉ các chân I/0
75
Chân Kiểu Thiết bị kết nối X0 Input Cảm biến 1 X1 Input Cảm biến 2 X2 Input Cảm biến 3
Y0 Output Relay kiếng điều khiển biến tần và cơ cấu vít me đi ra
Y1 Output Relay kiếng điều khiển cuộn coil của van selenoid 5/2 (điều khiển xylanh chặn)
Y2 Output Relay kiếng điều khiển biến tần và cơ cấu vít me lùi về Y4 Output Relay kiếng điểu khiểu chức năng bơm
Bảng 5.1: Địa chỉ các chân I/0
5.7.2. Viết chương trình PLC Delta trên phần mềm WPLSoft
5.7.2.1. Phần mềm sử dụng:
Hình 5.8: Logo phần mềm WPLSoft 2.33
- Phần mềm lập trình PLC Delta WPLSoft được hãng Delta Electronics viết và dùng để tạo ra chương trình cho PLC Delta hoạt động, khơng giống như các Hãng PLC khác, PLC Delta có phần mềm bản quyền được cung cấp miễn phí, tạo lợi ích kinh tế cho người dùng và cho các khách hàng điều kiện kinh tế chưa tốt dễ dàng tiếp cận được.
76
- Các biểu tượng và chức năng chính hay sử dụng của phần mềm:
Hình 5.9: Các biểu tượng và chức năng chính hay sử dụng
- Các bước để khởi tạo và lập trình trên phần mềm WPLSoft:
Bước 1: Cài đặt dòng PLC hoạt động và cổng truyền thông COM cho phần mềm. Ở đây ta sử dụng PLC Delta DVP 14SS211T nên ta chọn SS2 và sử dụng cổng truyền thông RS232.
77 Bước 2: Khởi tạo tên cho các biến:
- Khởi tạo địa chỉ ngõ vào, ra và gán tên cho các địa chỉ
- Khởi tạo địa chỉ và tên cho ngõ vào PLC. X0, X1, X2 lần lượt là chân ngõ vào của
PLC được nối cảm biến 1, cảm biến 2, cảm biến 3.
Hình 5.11: Khởi tạo địa chỉ và gán tên cho địa chỉ ngõ vào PLC
- Khởi tạo địa chỉ và tên cho ngõ ra PLC. Y0, Y1, Y2 lần lượt là chân ngõ ra của
PLC được kết nối với các relay kiếng và van selenoid, biến tần để điểu khiển trạng thái của tiến lùi của xylanh, và cơ cấu vít me. Y4 được kết nối với relay kiếng điều khiển biến tần và motor bơm.
78
- Khởi tạo địa chỉ và tên cho biến M. Địa chỉ M được sử dụng để gán cho các nút
nhấn, công tắc được thiết lập trên HMI và được sử dụng làm biến trung gian để viết chương trình PLC.
Hình 5.13: Khởi tạo địa chỉ và gán tên cho địa chỉ ngõ ra PLC Bước 3: Viết chương trình PLC trên phần mềm: Bước 3: Viết chương trình PLC trên phần mềm:
79
Chương trình chính:
- Thiết lập 2 nút khởi động để điều khiển ở 2 chế độ: chế độ tự động (START
AUTO), chế độ chạy tay (START TAY). M0, M1 là địa chỉ gán cho nút nhấn khởi động auto và tay bên HMI. M6 và M7 là địa chỉ gán cho đèn báo khởi động được thiết kế bên HMI.
Hình 5.15: Viết chương trình cho thiết lập 2 nút khởi động
- Thiết lập chương trình điều khiển chế độ tự động: Sử dụng tín hiệu của cảm biến
1 và cảm biến 3 để tiền hành điều khiển cơ cấu vít me đi ra hoặc lùi về, và cảm biến 2 điều khiển quá trình chặn của xylanh. M8, M9, M10 là các biến trung gian. D50 là địa chỉ gán cho ơ cài đặt thời gian an tồn trên HMI.
80
Hình 5.17: Viết chương trình phần điều khiển tự động, tiến và chặn
- Thiết lập chương trình điều khiển chế độ tay: Sử dụng các nút “TIẾN”, “LÙI”,
“CHẶN”, “DỪNG” để điều khiển cơ cấu vít me đi ra hoặc lùi về hoặc dừng lại và xylanh chặn xuống. Các biến M2, M3, M4, M14 là địa để gán cho các nút nhấn được thiết lập trên HMI. M11, M12, M13 là các biến trung gian.
Hình 5.18: Viết chương trình phần điều khiển bằng tay
- Thiết lập chương trình điều khiển động cơ bơm. M5 là địa chỉ gán cho nút nhấn
81
Hình 5.19: Viết chương trình điều khiển motor bơm
- Thiết lập chương trình ngõ ra điều khiển trạng thái của xylanh và cơ cấu vít me.
các biến trung gian M được kết nối với ngõ ra Y0 (Kết nối với relay kiếng và biến tần điều khiển cơ cấu vít me đi ra), Y1 (Kết nối với van seneliod điều khiển xylanh B chặn xuống), Y2 (Kết nối với relay kiếng và biến tần điều khiển cơ cấu vít me lùi về).
Hình 5.20: Viết chương trình ngõ ra PLC Bước 4: Mơ phỏng chương trình, kiểm tra và sữa lỗi chương trình. Bước 4: Mơ phỏng chương trình, kiểm tra và sữa lỗi chương trình.
82
Hình 5.21: Mơ phỏng chương trình, kiểm tra và sữa lỗi chương trình 5.7.3. Thiết kế giao diện cho màn hình HMI Delta trên phần mềm DOPSoft 5.7.3. Thiết kế giao diện cho màn hình HMI Delta trên phần mềm DOPSoft
- Thiết kế giao diện HMI ở 2 chế độ: Chế độ vận hành tự động (Screen_1) và chế độ vận hành bằng tay (Screen_2).
- Thiết kế cấu hình HMI bao gồm: Đèn báo các cảm biến, khung hiển thị chế độ vận hành, đèn báo xylanh và cơ cấu vít me, đèn báo bơm, các nút lệnh tiến, lùi, bơm,