CHƯƠNG 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ VÀ ĐIỀU KHIỂN
4.5 Thiết kế trục xoay dừa
Chọn vật liệu thép C35 : b 510MPa, ch 304MPa , 1255MPa,
128 1 MPa
, ứng suất xoắn cho phép 20MPa , 80MPa [2,10.1,tr.350] Xác định đường kính sơ bộ của trục:
5495 1 3 3 11,62 0, 2. 0, 2.20 M d mm [1,10.9,tr.188] 1
M : momen xoắn trên trục 1, Nmm
Ta chọn theo tiêu chuẩn d = 15 mm, tại vị trí đầu đĩa xích, chọn ổ bi cỡ nhẹ với
25
Chọn 10
3
k khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ. Chiều dài may ơ trên đĩa xích :
1, 2 1,5 . 1, 2. 1, 2.15 18
lmx d d mm [1,10.10,tr.189] d: đường kính trục sơ bộ.
Chọn chiều dài trục:
𝑎 = 0,5. (𝐵 + 𝑙𝑚𝑥) + 𝑘3 = 0,5. (16 + 18) + 10 = 27 𝑚𝑚 [1,10.14,tr.190]
a: khoảng cách từ đĩa xích đến ổ lăn. 2,5 3 2,5.15 37,5
b d mm
b: khoảng cách giữa 2 ổ lăn. Ta chọn c = 20 mm Xét theo phương Y: 0 Fy Frx RBy R Cy 27 40 0 MxB Frx RCy ⇒ 𝑅𝐶𝑦 = 27𝐹 𝑟𝑥 40 = 27.460 40 = 310,5 𝑁 460 310,5 770,5 R Frx R N By Cy Xét theo phương X: 0 Fx RBx R Cx
26 40 0 MyB RCxM a Mà 𝑀𝑎 = 𝐹 𝑎100 2 = 300.5 = 15000𝑁 ⇒ 𝑅𝐶𝑥 = 𝑀𝑎 40 = 15000 40 = 375𝑁 375 RBx N
Ta chọn RBx theo chiều ngược lại.
Theo biểu đồ mơmen thì tiết diện nguy hiểm nhất tại C. Moomen tương đương tại C:
27 2 2 0,75 M M M T xC yC td [1,10.16,tr.194] = √0 + 150002+ 0,75.5495= 15000Nm Đường kính tại C: 315000 3 12,3 0,1. 0,1.80 M tdC d C mm [1,10.17,tr.194] Ta chọn đường kính tại C: dC 30 mm
Đường kính trục lắp đĩa xích : dx 15 mm Đường kính giữa 2 ổ trục : d = 35 mm *Xác định hệ số an toàn tại C. Ta chọn : 𝑘𝜎 = 1,95, 𝑘𝜏 = 1,95 với 510MPa b < 750 MPa [2,10.8,tr.362] 𝜀𝜎 = 0,91 , 𝜀𝜏 = 0,89 [2.10.3,tr.360] hệ số 𝜔𝜎 = 0,025, 𝜔𝜏 = 0.0125 theo hình 2.9 [2,tr.43] Mômen cản uốn: 3 .d 3 3 3 W= 0,1. 0,1.30 2700 32 dC mm [2,tr.359] 15000 5,5 W 2700 M tdC MPa a [2,10.22,tr.358] 0 m Mômen cản xoắn: 3 .d 3 3 3 W =o 0, 2. 0, 2.30 5400 16 dC mm [2,tr.359] 5495 0,508 2 2.5400 T MPa a m Wo [2,10.23,tr.358]
28 Hệ số an toàn tại C: 255 1 21,6 . 1,95.5,5 0,025.0 . 0,91 S k a m [2,10.19,tr.358] 128 1 197,9 . 1,6.0,508 0,0125.0,508 . 0,89 S k a m [2,10.19,tr.358] . 21, 6.197,9 2 2 21, 62 197,92 S S S S S [2,10.18,tr.358] S 21, 4 S 3
Khi S = 3 ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng. Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh:
𝜎 = 𝑀 𝑊 =
15000
2700 = 5,5 𝑀𝑃𝑎
M: momen tương đương tại C. W: momen cản uốn. 5495 1, 01 Wo 5400 T MPa [2,10.12,tr.356] T: momen xoắn trên trục.
Wo: momen cản xoắn. Ứng suất cho phép khi quá tải:
qt 0,8. 0,8.304 243, 2
ch
MPa
Kiểm nghiệm theo độ bền tĩnh:
2 3. 2 5,52 3.1,012 5,77 qt td [2,10.28,tr.362] 4.6 Chọn cảm biến 4.6.1 Cảm biến quang
- Với mục đích phát hiện dừa khi xylanh giữ di xuống,em đã lựa chọn sử dụng loại cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK.
29
Hình 4.13: Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E18-D80NK - Các thông số kỹ thuật của cảm biến vật cản hông ngoại E18-D80NK - Các thông số kỹ thuật của cảm biến vật cản hông ngoại E18-D80NK + Nguồn cung cấp : 5V DC
+ Ngõ ra : NPN Thường mở + Mức tiêu thụ: < 25 mA + Thời gian đáp ứng: < 2 ms + Góc điểm : 15°
+ Khoảng cách hiệu quả: 3 – 80 cm (có thể điều chỉnh) + Chất liệu võ : Nhựa
+ Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
4.6.2 Cảm biến từ
- Để nhận vị trí dao khi hết hành trình cắt em lựa chọn sử dụng cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận LJ12A3.
30
Hình 4.14: Cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận LJ12A3. - Các thông số kỹ thuật của cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận LJ12A3 - Các thông số kỹ thuật của cảm biến phát hiện kim loại tiệm cận LJ12A3
+ Model LJ12A3-4-Z/BX + Phát hiện Kim loại.
+ Nguồn 6 -> 36VDC + Dòng tiêu thụ 300 mA + Khoảng đo 0 -> 4mm + Ngõ ra NPN cực thu hở + Đường kính 12 mm
4.7 Giới thiệu PLC OMRON
4.7.1.Cấu tạo của họ PLC CPM1A
PLC-CPM1A thuộc họ OMRON do Nhật sản xuất. Đây là loại PLC đơn khối có thể lắp ghép thêm module và lắp ghép nhiều PLC với nhau.
31
Hình 4.15: Đèn báo của PLC Trong đó: Trong đó:
1 - Các đèn báo hệ thống:
- Đèn PWR (xanh): báo nguồn.
- Đèn RUN (xanh): PLC đang ở chế độ chạy hoặc kiểm tra, ( đèn tắt thì PLC đang ở chế độ lập trình hoặc có lỗi).
- Đèn ERR/ALM (đỏ): + Sáng : có lỗi, PLC khơng hoạt động. + Nhấp nháy, hoặc tắt: PLC đang hoạt động. -COMM (da cam): Dữ liệu đang được truyền tới cổng ngoại vi. 2- Cổng ghép nối với máy tính hoặc thiết bị lập trình.
3-Các đèn chỉ thị và địa chỉ ra. 4-Chân nối cho đầu ra.
5-Các đèn chỉ thị và địa chỉ đầu vào. 6-Chân nối cho đầu vào.
4.7.2 Ghép nối
PLC CPM1A có thể ghép nối với 32 bộ PLC cùng loại thành hệ thống. Để lập trình cho PLC thì có thể ghép nối nó với thiết bị cầm tay, bộ lập trình chuyên dụng hoặc máy tính tương thích.
4.7.2.1 Kết nối với thiết bị lập trình bằng tay: nối trực tiếp cáp của thiết bị cầm tay vao PLC.
32
Hình 4.16: Kết nối bằng tay
4.7.2.2 Kết nối với thiết bi lập trình chuyên dụng hoặc máy tính
Khi ghép nối với máy tính ta dùng cáp nối chuẩn RS232C và bộ phối hợp RS- 232 hoặc cáp chuyển đổi loại CQM1-CIF02 khi ghép nối với thiết bị lập trình chuye dụng được ghép nối với cổng nối tiếp (COM) của máy tính.
Hình 4.17: Kết nối bằng thiết bị chuyên dụng 4.7.2.3 Kết nối nhiều PLC và máy tính 4.7.2.3 Kết nối nhiều PLC và máy tính
33
Hình 4.18: Kết nối bằng máy tính
4.8 Giới thiệu phần mềm SYSWIN 4.8.1 Giao diện phần mềm 4.8.1 Giao diện phần mềm
Để PLC có thể hoạt động điều khiển hệ thống thì cần phải có chương trình điều khiển ở bên trong nó. Muốn như vậy, ta phải viết chương trình điều khiển, nạp chương trình vào bộ nhớ PLC. Cơng việc này gọi là lập trình cho PLC.
Và để lập trình được cho PLC thì cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình. Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau. Đối với PLC SYSMAC CPM1A, OMRON đã xây dựng một phần mềm để có thể lập trình cho họ PLC loại này. Phần mềm này có tên là SYSWIN.
Ngồi việc phục vụ lập trình cho PLC SYSMAC CPM1A, phần mềm này cịn có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ gỡ rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngơn ngữ khác nhau…
34
Phần mềm này cũng đã được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC SYSMAC CPM1A một cách rất nhanh chóng, hiệu quả.
35
4.8.2 Cấu trúc một tập tin SYSWIN
Trong SYSWIN thì project (dự án, tập tin có đuôi là swp [SYSWIN Project]) để chỉ việc kết hợp chương trình của bạn với tất cả các thơng tin cần thiết để liên lạc với PLC và download chương trình có sẵn vào PLC cụ thể.
Hình 4.20: Cấu trúc của một tập tin
Một project có các thành phần cơ bản sau: PLC Type, CPU, Series, Editor, Interface, Project Type, Bridge Option, Modem Option, Coding Option
Series: Chọn PLC Omron series C hoặc CV.
PLC Type: Lựa chọn Model và Cpu thích hợp trong danh sách hiển thị. Cpu sẽ được hoạt động nếu một số Cpu có sẵn cho các mơ hình có sẵn.
Editor: Chọn chương trình bậc thang hay chức năng kế hoạch. Chức năng chỉnh sửa kế hoạch không có sẵn đối vơi PLC series CV.
Project Type: chọn Program chương trình sẽ được tải về và thực thi trong PLC. Chọn Library tạo ra mô-đun để lưu vào trong thư viện Syswin. Chọn Template sử dụng một tập tin mẫu. Khi sử dụng Library hay Template se làm việc of-line.
36
Interface: Chọn loại truyền thông thích hợp với PLC. Hơn nữa cấu hình của từng loại giao diện được thực thi với hộp thoại thông tin liên lạc.
Sau khi chọn cấu hình thích hợp, bấm enter hoặc dùng chuột bấm (click) nút OK trên màn hình để kết thúc việc thiết lập cấu hình cơ bản của hệ thống và bắt đầu lập trình. 4.8.3 Cấu trúc chương trình
Chương trình trong SYSWIN được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng giành riêng cho chương trình và có thể được lập trình với 2 dạng cấu trúc khác nhau.
4.8.3.1 Lập trình tuyến tính
Tồn bộ chương trình nằm trong một khối trong bộ nhớ. Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài tốn tự động nhỏ, khơng phức tạp. Khối được chọn phải là khối chuowng trình chính OB1, là khối mà PLC ln qt và thực hiện các lệnh trong đó thường xuyên, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng và quay lại lệnh đầu tiên.
4.8.3.2 Lập trình có cấu trúc
Chương trình được chia thành những phần nhỏ và mỗi phần thực thi những nhiệm vụ chuyên biệt riêng, từng phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiều nhiệm vụ và phức tạp. PLC SYSMAC CPM1A có 3 loại khối cơ bản sau:
- Loại khối OB1 (Organization Block): Khối tổ chức và quản lí chương trình điều khiển. Khối này luôn luôn được thực thi, và luôn được quét trong mỗi chu kì quét.
- Loại khối SBR (Khối chương trình con): Khối chương trình với những chức năng riêng giống như 1 chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biến hình thức). Một chương trình ứng dụng có thể có nhiều khối chương trình con và các khối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trình con đó.
- Loại khối INT (Khối chương trình ngắt): Là loại khối chương trình đặc biệt có khả năng trao đổi 1 lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác. Chương trình này sẽ được thực thi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra.
4.8.4 Giao tiếp giữa máy tính và PLC
Để có thể giao tiếp giữa máy tính và PLC cho thực hiện việc Download hoặc Upload cho PLC, ta phải thực hiện các bước sau:
37
+ Chọn cổng giao tiếp:
Trường hợp cáp giao tiếp là cáp USB thì cổng giao tiếp phải chọn USB.
Trường hợp cáp giao tiếp là cáp COM thì phải chọn đúng cổng giao tiếp của máy tính. Để cài đặt cổng giao tiếp, vào mục Communication connect.
Hình 4.21: Giao tiếp giữa máy và PLC
Nạp chương trình vào PLC (download program to PLC).
Nối máy tính PC với PLC qua bộ chuyển đổi và cáp RS232C. Đầu cắm của bộ chuyển đổi sẽ nối vào cổng Peripheral Port của PLC.
Từ menu Online, chọn Connect để kết nối với PLC.Sau khi máy tính đã được kết nối với PLC, đèn COMM trên PLC sẽ nhấp nháy và các mục khác trên menu này trở thành màu đen (được phép lựa).
38
Hình 4.22: Nạp chương trình vào PLC
Cũng từ menu Online, chọn Download program, một hộp thoại sau đây hiện ra hỏi ta có muốn xóa bộ nhớ chương trình trong PLC khơng (Clear Program Memory) trước khi nạp. Nên lựa tùy chọn này để tránh các vấn đề có thể xảy ra. Bấm OK để nạp chương trình vào PLC.
Hình 4.23: Hộp thoại nạp chương trình Khi việc nạp hồn tất, bấm nút OK ở hộp thoại sau để tiếp tục: Khi việc nạp hoàn tất, bấm nút OK ở hộp thoại sau để tiếp tục:
39
Chạy chương trình ( Run)
Hình 4.24: Chạy chương trình
Chuyển PLC sang chế độ RUN hoặc MONITOR bằng nút PLC Mode Chuyển từ STOP/PRG Mode sang Monitor Mode rồi bấm OK
PLC sẽ chuyển sang chế độ Monitor Mode.
Chú ý: Trong khi chương trình đang chạy có thể theo dõi cách hoạt động của chương trình bằng cách bấm vào nút Monitoring.
40
CHƯƠNG 5: MƠ PHỎNG Q TRÌNH GỌT DỪA
5.1 Sơ đồ thuật toán của máy
41
5.2 Giới thiệu về phần mềm thiết kế SOLIDWORKS
SOLIDWORKS là phần mềm thiết kế 3D tham số chạy trên hệ điều hành Windows và có mặt từ năm 1995, được tạo bởi cơng ty SOLIDWORKS Dassault Systèmes, là một công ty thành viên của tập đồn cơng nghệ hàng đầu thế giới Dassault Systèmes, S. A. (Vélizy, Pháp). Cộng đồng người dùng SOLIDWORKS bản quyền trên thế giới hiện là gần 6 triệu người với khoảng 200.000 doanh nghiệp và tập đoàn.
Phần mềm SOLIDWORKS được biết đến từ phiên bản SOLIDWORKS 1995. Cho đến nay SOLIDWORKS đã có nhiều bước phát triển vượt bậc về tính năng, hiệu suất và khả năng đáp ứng các nhu cầu thiết kế 3D trong các ngành kỹ tḥt, cơng nghiệp. SOLIDWORKS cịn được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, nội thất, xây dựng… nhờ tính năng thiết kế 3D mạnh mẽ và danh mục các giải pháp hỗ trợ đa dạng.
ViHoth là đại lý phân phối ủy quyền chính thức của SOLIDWORKS Dassault Systemès từ năm 2011. Với nhiều hoạt động nỗ lực trong việc phát triển cộng đồng người dùng SOLIDWORKS tại Việt Nam, cũng như nền tảng kinh nghiệm tổng hợp về CAD/CAM/CAE/PLM trong các ngành công nghiệp, ViHoth hiện là đối tác uy tín và tin cậy của các doanh nghiệp trong lĩnh vực này.
Chỉ nói riêng ở Việt Nam SOLIDWORKS đã du nhập vào nước ta từ năm 2003 cho đến nay với phiên bản 2021 phần mềm này đã phát triển đồ sộ trong lĩnh vực cơ khí 5.2.1: Các tính năng của phần mềm solidwroks
1. Thiết kế mơ hình 3D chi tiết.
SOLIDWORKS nổi bật trong số các giải pháp phần mềm thiết kế 3D CAD bởi tính trực quan, phương pháp xây dựng mơ hình 3D tham số, nhanh chóng, dễ dàng và tiện lợi cho người sử dụng. Khả năng tái sử dụng dữ liệu 2D cho phép dễ dàng chuyển đổi từ các bản vẽ, phác thảo 2D thành mơ hình hình học 3D. SOLIDWORKS có khả năng dựng mơ hình 3D từ ảnh chụp, điều này vô cùng tiện lợi cho các hoạt động sáng tạo, đổi mới, phát triển sản phẩm.
42
Các chi tiết 3D sau khi được thiết kế xong bởi tính năng thiết kế có thể lắp ráp lại với nhau tạo thành một bộ phận máy hoặc một máy hoàn chỉnh. Tính năng này giúp bạn dễ dàng chỉnh sửa, thỏa sức sáng tạo và nghiên cứu dễ dàng cho những sản phẩm mới. Từ phiên bản 2019 trở lên, SOLIDWORKS được bổ sung thêm nhiều tính năng hỗ trợ cho các lắp ghép lớn, tốc độ load nhanh và các tác vụ cho phép xem bản vẽ nhanh.
3. Xuất bản vẽ dễ dàng.
Phần mềm SOLIDWORKS cho phép ta tạo các hình chiếu vng góc các chi tiết hoặc các bản lắp với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà khơng ảnh hưởng đến kích thước.
Cơng cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng. Sau đó nhanh chóng tạo ra các chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng. Chức năng ghi độ nhám bề mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễ dàng.
4. Tính năng Tab và Slot.
Phần mềm SOLIDWORKS 2018 cho phép người dùng tự động tạo ra các tính năng tab và slot được sử dụng để tự lắp ghép các bộ phận hàn. Các tính năng cải tiến kim loại khác bao gồm tính năng Normal Cut mới đảm bảo duy trì khoảng cách thích hợp cho