- Xi lanh 1 chiều. - Xi lanh 2 chiều.
68
3.13.3 Thông số kỹ thuật của xilanh khí nén TN:
- Đƣờng kính piston: 10,16,20,25,32,40 (mm).
- Hành trình: 10,20,30,40,50,60,70,75,80,90,100,125,150,175,200,250,300 - Cách thức hoạt động: Xilanh tác động kép
- Lƣu chất hoạt động: Khí nén sạch - Áp suất vận hành:1-9 kg/cm2 - Áp suất tối đa: 13 kg/cm2
- Nhiệt độ môi trƣờng : -10 ~ 700C - Tốc độ piston: 100 ~ 500mm/s - Độ lệch góc: 0.3 độ
3.14 Mạch relay 4 kênh: 3.14.1 Giới thiệu 3.14.1 Giới thiệu
Mạch 4 Relay Opto cách ly 5/12VDC (có hai loại 5VDC và 12VDC) thích hợp với các ứng dụng đóng ngắt tải AC hoặc DC, mạch có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp opto và transistor cách ly, kích đóng bằng mức thấp (0VDC) phù hợp với mọi loại MCU và thiết kế có thể sử dụng nguồn ngoài giúp cho việc sử dụng trở nên thật linh động và dễ dàng.
69
3.14.2 Thông số kỹ thuật:
- Điện áp sử dụng: Có hai loại 5VDC và 12VDC
- Tín hiệu kích: mức thấp Low (GND 0VDC) Relay đóng, mức cao High (VCC 5 hoặc 12VDC tùy loại) Relay ngắt.
- Mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA.
- Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A (Để an tồn nên dùng cho tải có cơng suất <100W).
- Tích hợp Opto cách ly, Diod chống nhiễu và đèn báo tín hiệu kích. - Kích thƣớc: 75 x 55 x 20mm.
3.15 Đèn báo pha
Đèn báo pha đƣợc thiết kế dạng led, theo tiêu chuẩn Châu Âu, Có đủ các loại
màu sắc, điện áp, đáp ứng cho các nhu cầu làm tủ điện. Đƣợc sử dụng trong báo có điện từng pha trong điện 3 pha hoặc điện 1 pha, báo tín hiệu ON, OFF các thiết bị.
Đèn báo pha công nghiệp đƣợc thiết kế cho lỗ tủ phi 22 và phi 25mm (cần
vòng chuyển), bao gồm các loại màu xanh lá, xanh dƣơng, màu đỏ, màu vàng, màu trắng.
Bảng 3.7 Các thông số của đèn báo pha
Kích thƣớc lỗ phi 22
Nhiệt độ hoạt động -20 C TO +55 C
Độ ẩm 40 đến 85% RH
Tiêu chuẩn bảo vệ Panel front IP65 (IEC 60529) Terminal IP20 (IEC 60529) Điện trở tiếp xúc 50 mΩ maximum
70
Hình 3.28 Đèn báo pha
3.16 Nút khẩn cấp
Nút dừng khẩn cấp tên tiếng anh là Emergency Stop Button hay còn goi là Emergency Stop đƣợc sử dụng nhiều trong máy tự động hóa. Emergency Stop giúp máy dừng hoạt động khẩn cấp không thông qua bộ điều khiển. Không cắt nguồn điện của máy để tránh hƣ thiết bị điện đang sử dụng do mất điện đột ngột khi máy tự động vận hành sẽ phát sinh những trƣờng hợp máy chạy không đúng quy trình mong muốn gây hƣ hỏng máy và tai nạn lao động.
Sử dụng Emergency Stop
Nên đối với máy tự động có quy trình hoạt động phức tạp, có nhiều cơ cấu phức tạp sẽ khó kiểm sốt hết những trƣờng hợp máy chạy khơng nhƣ ý muốn, sẽ gây tai nạn. Nên trong quá trình vận hành thử nghiệm máy cần có Emergency Stop để dừng máy ngay khi máy vận hành không đúng nhƣ đã lập trình trƣớc.
Với những máy đã vƣợt qua giai đoạn vận hành thử nghiệm, để đến giai đoạn chạy sản xuất. Thì vẫn luôn cần Emergency Stop cho trƣờng hợp linh kiện trong máy sử dụng thời gian dài có thề sai lệch vị trí làm việc hoặc bị rơi khỏi đồ gá, thậm
71
chí hƣ hỏng gây ra tình trạng máy chạy sai với lập trình. Thì phải dừng máy khẩn cấp để chỉnh sửa, thay thế.
Nút dừng khẩn cấp là loại nút có thiết kế đầu nút lớn giống hình tán nấm, trong trƣờng hợp khẩn cấp có thể tác động dễ dàng, khi bị tác động thì nút dừng khẩn cấp duy trì trạng thái, muốn trở lại ban đầu thì phải xoay tán nấm.
Thông thƣờng tiếp điểm sử dụng là tiếp điểm thƣờng đóng, có nghĩa là lúc nào điện cũng qua tiếp điểm để cho máy hoạt động. Khi đƣợc tác động thì sẽ ngắt điện ra.
Hình 3.29 Nút dừng khẩn cấp 3.17 MCB 1P 10A 3.17 MCB 1P 10A
Nhiệm vụ: Dùng cách ly, đóng cắt, bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch điều khiển
Thông số kỹ thuật yêu cầu:
- Dòng điện: Dòng cuộn coil contactor = 50*0.2 = 10A - Điện áp: 220VAC
Mã sản phẩm đƣợc chọn: nxb1_10
Thông số kỹ thuật:
- Cƣờng độ dòng điện: 10A - Điện áp định mức: 230/400Vac - Tự động bảo vệ quá tải ngắn mạch
72 - Tần số: 50/60Hz - Số cực (Pole): 1P - Dòng cắt ngắn mạch định mức: 0,6kA - Xung điện áp định mức: 4kV - Độ bền cơ học: 20000 lần - Độ bền điện: 10000 lần - Đƣờng cong đặc tính loại: B, C, D - Chứng chỉ: CE, CCC. Hình 3.30 MCB 1P 10A 0,6KA
3.18 Dây cáp điện (CADIVI)
- Nhiệm vụ: Dẫn điện
- Tính chọn dây cáp điện:Điện 3 Phase:
Ta có: S = I/J
Trong đó: S là tiết diện dây dẫn (mm2). I là dòng điện danh định (A).
J là mật độ dòng điện cho phép (A/ mm2) J (Cu) = 4 – 6 (A/ mm2)
S = 10/ 6 = 1,666 mm2 Chọn dây cáp 2.5 mm2
73 Đặc tính sản phẩm.
- Dây cáp Cadivi có thiết diện 6 mm2, hoạt động ở điện áp 450/750V, dây dài 100m/cuộn.
- Lớp vỏ bảo vệ làm bằng nhựa Polyevynly Clorua cách điện, thanh dẫn bên trong sử dụng chất liệu đồng cao cấp.
- Sản phẩm đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn quốc tế IEC, ASTM, UL, JIS, AS, BS, DIN... và đƣợc ngƣời tiêu dùng công nhận là sản phẩm chất lƣợng
Ƣu điểm:
Lớp vỏ làm bằng nhựa PVC bên ngoài trở thành lớp bọc bảo vệ tốt các bộ phận bên trong, đồng thời đảm bảo đƣợc độ an toàn khi truyền tải điện nhờ khả năng cách điện tốt.
Cáp điện CADIVI CV-2.5 mm2 đƣợc dùng để nối nguồn truyền tải dòng điện đến
nơi phát để hoạt động và điều khiển công việc, hoạt động kĩ thuật.
Dây cáp có lớp lõi đồng bền bỉ và bóng, sáng tạo đƣợc độ dẫn điện tốt, bền lâu, không bị gãy.
Sản phẩm bảo vệ trong điều kiện có lửa, chống bén cháy, chậm cháy hoặc khơng có khói và tỏa ra khí độc.
74 Mã sản phẩm đƣợc chọn: CADIVI CV-2.5MM 2
- Hãng Cadivi
- Loại dây: dây đơn mềm - Tiết diện định danh: 2.5mm2 - Kết cấu: 1/1,77 N0 /mm
- Chiều dày cách điện định danh: 0.8mm - Điện áp danh định: 450/750V
3.19 Ống xoắn ruột gà 3.19.1 Giới thiệu 3.19.1 Giới thiệu
Dây xoắn ruột gà dùng để luồn dây điện, bảo vệ dây dẫn tránh tác động từ các vật va chạm sắc nhọn và sự cắn phá của một số động vật. Dây xoắn ruột gà đƣợc sử dụng ở những nơi ống luồn cứng không thể uốn lắp đƣợc. khu vực trong nhà và ngồi trời. Lớp vỏ đƣợc phủ trịn, phẳn đều bề mặt bên ngoài giúp chống thấm đƣợc tốt hơn. Sự liên kết chặt chẽ, linh hoạt giữa các mối ghép cho phép ống uốn nắn dễ dàng mà khơng bị hƣ hại, xé rách.
Có tác dụng thẫm mỹ cho gọn dây
3.19.2 Thông số kỹ thuật:
- Chất liệu: Nhựa dẻo - Màu sắc: Trắng đục, đen - Đƣờng kính: + 6mm + 8mm + 10mm + 12mm
- Chiều dài : Cuộn 10m
75
Hình 3.32 Ống xoắn ruột gà
3.20 Đầu cose pin 2.5-14
Có chức năng chính là an toàn điện và thẩm mỹ tránh trƣờng hợp cháy nổ
Hình 3.33 Cose pin
3.21 Cầu đấu điện
Dùng để trung gian tác dụng cầu dóng điện tránh quá tải trên dây dẫn
Hình 3.34 Cầu đấu điện 3.22 Băng tải: 3.22 Băng tải:
3.22.1 Khái niệm băng tải:
76
này đến nơi khác trong một đƣờng dẫn xác định trƣớc . Băng tải đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển vật liệu nặng hoặc cồng kềnh. Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng và hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu. Bên cạnh đó là sản xuất, băng chuyền giảm nguy cơ chấn thƣơng lƣng, đầu gối, vai và chấn thƣơng chỉnh hình khác.
Việc sử dụng băng tải khác nhau tùy theo vị trí, loại sản phẩm đang đƣợc di chuyển, khoảng cách mà đối tƣợng sẽ đƣợc di chuyển. Tiêu chuẩn cho băng tải đƣợc đo lƣờng và xác định bởi tải trọng tối đa, trọng lƣợng của sản phẩm, số lƣợng các mảnh trên một đơn vị thời gian, tải trọng, tốc độ và dịng chảy của vật liệu.
Có hai loại chính của băng tải trong sản xuất hiện nay. Băng tải cao su là loại phổ biến nhất. Một băng tải cao su thƣờng là một vành đai vô tận làm của một số loại vải hay cao su. Các vòng cao su di chuyển giữa các ròng rọc với hỗ trợ tại các điểm trung gian dọc theo chu vi vành đai. Băng tải cao su có thể mang theo nhiều loại vật liệu khác nhau. Các vật liệu có thể là những tảng đá có kích thƣớc nhƣ quặng hoặc bột nguyên chất. Tốc độ sẽ khác nhau tùy theo nhu cầu của các thiết bị sản phẩm và chế biến.
Hình 3.35 Băng tải
3.22.2 Các loại băng tải phổ biến:
- Băng tải cao su: Chịu đƣợc nhiệt và sức tải lớn.
77 phẩm cần độ vững chắc.
- Băng tải con lăn gồm: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC,băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor.
- Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa theo phƣơng thẳng đứng hƣớng lên trên.
- Băng tải PVC : Có sức tải nhẹ và thơng dụng với kinh tế.
- Băng tải góc cong: chuyển hƣớng của sản phẩm từ 30 đến 180 độ.
Mỗi loại băng tải có hình dạng và chức năng khác nhau, cho nên tuỳ vào mục đích sử dụng mà ngƣời sử dụng lựa chọn chọn loại băng tải cho hợp lí để băng tải có thể phát huy đƣợc hết chức năng của nó. Đồng thời, có thể tiết kiệm đƣợc rất nhiều chi phí và tăng năng suất cho cơng việc. Trong từng trƣờng hợp cụ thể thì sẽ sử dụng loại băng tải khác nhau cho nên cần tìm hiểu kĩ để sử dụng vào đúng mục đích và đem lại hiệu quả cao.
3.22.3 Cấu tạo băng tải:
- Khung băng tải : thƣờng đƣợc làm bằng nhơm định hình, thép sơn tĩnh điện hoặc inox.
- Dây băng tải: Thƣờng là dây băng PVC dày 2mm và 3mm hoặc dây băng PU dầy 1.5mm.
- Động cơ chuyền động: Là động cơ giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW, 1.5KW, 2.2KW.
- Bộ điều khiển băng chuyền: Thƣờng gồm có biến tần, sensor, timer, PLC...
- Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhơng xích...
- Hệ thống bàn thao tác trên băng chuyền thƣờng bằng gỗ, thép hoặc inox trên mặt có dán thảm cao su chống tĩnh điện.
- Hệ thống đƣờng khí nén và đƣờng điện có ổ cắm để lấy điện cho các máy dùng trên băng chuyền.
78
3.22.4 Nguyên lý làm việc của băng tải:
Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát giữa rulô và dây băng băng tải. Để tạo ra lực ma sát giữa rulô và dây băng tải khi dây băng tải gầu bị trùng thì ta điều chỉnh rulơ bị động để dây băng tải căng ra tạo lực ma sát giữa dây băng tải và rulô chủ động lực ma sát giữa dây băng tải và Rulô sẽ làm cho băng tải chuyển động tịnh tiến. Khi các vật liệu rơi xuống trên bề mặt dây băng tải, nó sẽ đƣợc di chuyển nhờ vào chuyển động của băng tải.
Để tránh băng tải bị võng, ngƣời ta dùng các Con lăn đặt ở phía dƣới bề mặt băng tải, điều này cũng làm giảm đi lực ma sát trên đƣờng đi của băng tải. Băng tải cao su đƣợc bao bọc bởi chất liệu cao su chất lƣợng cao, bên trong làm bằng chất liệu Polyester, một loại sợi tổng hợp và sợi Poliamit, có đặc tính rất bền, chịu đƣợc nƣớc, chịu đƣợc thời tiết ẩm, dây băng tải đòi hỏi phải bền, chắc, chịu mài mòn và ma sát cao.
79
4 CHƢƠNG 4
QUY TRÌNH THIẾT KẾ 4.1 Lƣu đồ giải thuật
Lƣu đồ giải thuật là một sơ đồ mơ tả tồn bộ q trình sử lý của một hệ thống điều khiển. Nó giúp chúng ta kiểm tra tính khả thi của việc lập trình, nhanh chóng đƣa ra những giải thuật để viết chƣơng trình một cách nhanh chóng và hiệu quả. Một q trình nó có các bƣớc xử lý tuần tự sẽ thích hợp khi sử dụng lƣu đồ thiết kế chƣơng trình. Các bƣớc trong lƣu đồ giải thuật đƣợc thực hiện theo một trình tự đơn giản.
4.1.1 Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình chính
Ở chƣơng trình chính hệ thống sẽ đợi tác động vào nút START, để khởi động hệ thống. Băng tải hoạt động sau khi nhấn START, sản phẩm đƣợc băng tải vận chuyển đi qua các cảm biến tiệm cận và cảm biến màu sắc, cảm biến màu sẽ nhận biết vận và sau đó băng tải sẽ đƣa vật di chuyển. Xi lanh sẽ đƣợc tác động để thực hiện phân loại sản phẩm. Nhấn STOP để dừng hoạt động.
80
4.1.2 Lƣu đồ giải thuật khối nhận biết màu sắc
Chƣơng trình xử lý màu sắc sẽ thực hiện kiểm tra tín hiệu tiếp đến sẽ kiểm tra màu mà cảm biến nhận đƣợc với mỗi màu sẽ xuất tín hiệu ra chân tín hiệu tƣơng ứng với màu đó.
Hình 4.2 Lƣu đồ giải thuật của hệ thống phân loại màu 4.2 Quá trình hoạt động 4.2 Quá trình hoạt động
Khi nhấn START băng tải hoạt động đƣa vật di chuyển, cảm biến hồng ngoại phát hiện đƣợc vật và băng tải sẽ dừng lại cảm biến màu phát hiện vật. Sản phẩm có 3 màu: đỏ, vàng, xanh. Sản phẩm đỏ và xanh sẽ đƣợc xi lanh phân loại vào vị trí định sẵn, sản phẩm màu vàng sẽ di chuyển đến cuối băng tải. Nhấn STOP, hệ thống dừng lại.
81
Hình 4.3 Phơi màu sắc 4.3 Chƣơng trình lập trình PLC
Bảng 4.1 Bảng định địa chỉ Input và Output
STT Input Địa chỉ Output Địa chỉ Ghi chú
1 Nút nhấn 1 (ON) X1 Băng tải Y3
2 Nút nhấn 2 (OFF) X2 Xi lanh 1 Y1
3 Cảm biến hồng ngoại X0 Xi lanh 2 Y2
4 K1 (Đỏ) X3
5 K2 (Xanh) X4
82
Hình 4.4 Chƣơng trình điều khiển hệ thống
83
Hình 4.6 Chƣơng trình điều khiển hệ thống
84
Hình 4.8 Chƣơng trình điều khiển hệ thống 4.4 Sơ đồ nối dây PLC 4.4 Sơ đồ nối dây PLC
85
4.5 Lập trình Arduino
Bước 1: Kích đúp vào biểu tƣợng Arduino trên Desktop.
Hình 4.10 Giao diện lập trình Arduino trên Desktop
Bước 2: Giao diện lập trình Arduino.
86
Bước 3: Viết chƣơng trình.
Hình 4.12 Chƣơng trình code Arduino
Bước 4: Nạp chƣơng trình vào broad Arduino.
87
Hình 4.14 Sơ đồ nối dây của Arduino với cảm biến màu sắc và mạch relay 4.6 Code lập trình Arduino 4.6 Code lập trình Arduino #define S0 2 #define S1 3 #define S2 4 #define S3 5 #define OUT 6 #define LedRed A2 #define LedGreen A0 #define LedYellow A1 int R,G,B = 0; void setup() { pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT);
88 pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(OUT, INPUT); pinMode(LedRed, OUTPUT); pinMode(LedGreen, OUTPUT); pinMode(LedYellow, OUTPUT); // Setting frequency-scaling to 20% digitalWrite(S0,HIGH); digitalWrite(S1,LOW); Serial.begin(9600);
for (int i=0; i<=5; i++){
digitalWrite(LedRed, !digitalRead(LedRed)); digitalWrite(LedGreen, !digitalRead(LedGreen)); digitalWrite(LedYellow, !digitalRead(LedYellow)); delay(300); } } void loop() {
// Setting red filtered photodiodes to be read Red frequency digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,LOW);
R = pulseIn(OUT, LOW); // Reading the output Red frequency delay(300);
89 digitalWrite(S2,HIGH);
digitalWrite(S3,HIGH);
G = pulseIn(OUT, LOW); // Reading the output Green frequency