2.1.10. Động cơ
Trong các hệ thống máy ép phun nhựa, ta cần có động cơ để điều khiển trục vít. Động cơ quay trục vít sẽ giúp nhựa chảy vào dễ dàng hơn trong quá trình gia nhiệt, và cũng định lượng chính xác số nhựa cần nạp vào, vì vậy động cơ cần thỏa mãn một số yêu cầu sau:
Cơng suất đủ lớn để quay trục vít khi nhựa đang nạp xuống
Có thể thay đổi được tốc độ quay
Trong thực tế người ta thường sử dụng động cơ điều khiển trục vít là động cơ servo có gắn encoder để xác định được chính xác số lượng nhựa cần nạp qua số xung. Ngoài ra người ta thường điều khiển động cơ bằng biến tần để có thể tăng giảm tốc độ và đảo chiều động cơ khi cần thiết.
Ở đây, em chọn động cơ xoay chiều 3 pha Oriental 2IK6RGN-CW:
Điện áp hoạt động 200~230V Tần số dòng điện 50-60Hz Cường độ dòng điện 0.09~20.1A Tụ điện 0.6~0.8μF
Công suất 6W
2.2. Thiết bị gia nhiệt
2.2.1. Nhiệt độ của nguyên liệu
Trong quá trình nạp nhựa, đưa nhựa về phía đầu trục vít q trình gia nhiệt được thực hiện trong buồng chứa nhựa, nhựa nóng lên và chuyển dần sang dạng keo khi đi đến đầu trục vít, vì vậy ta cần dùng các vịng gia nhiệt ở buồng chứa nhựa.
Nhiệt độ nóng chảy của một số nguyên liệu : - Nhiệt độ nóng chảy PP : ~ 165 °C
- Nhiệt độ nóng chảy PE : ~ 120 °C - Nhiệt độ nóng chảy PVC : ~ 80 °C
- Nhiệt độ nóng chảy PS : 180 °C - 200 °C
2.2.2. Các thành phần của hệ thống gia nhiệt
a) Vòng gia nhiệt
Vòng gia nhiệt được đặt tại đầu phun nhựa và sử dụng dây điện trở nhiệt để gia
nhiệt.
Điện trở nhiệt nói chung là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện và chuyển từ
điện năng thành nhiệt năng.
b) Bộ điều khiển nhiệt độ
Nguyên lí hoạt động của hệ thống gia nhiệt :
- Đầu tiền ta sẽ đặt nhiệt độ nóng chảy của vật liệu cần gia nhiệt lên đồng hồ. Nếu nhiệt độ ở vòng gia nhiệt mà thấp hơn nhiệt độ đặt, nó sẽ đưa tín hiệu ra relay nhiệt.
- Khi nhiệt độ của vòng gia nhiệt vượt quá nhiệt độ đặt ở ngưỡng cho phép thì đầu ra của đồng hồ sẽ bị ngắt tín hiệu, từ đó cuộn hút của relay nhiệt khơng được tác động, nhiệt độ của vòng gia nhiệt sẽ được giảm xuống nhiệt độ đặt.
2.4. Thiết bị điều khiển
2.4.1. Thiết bị điều khiển động cơ
Để điều khiển động cơ 3 pha thì em sử dụng biến tần kết nối truyền thông với PLC. Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dịng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều khiển được.
Nguyên lí hoạt động của biến tần:
Trước tiên, biến tần chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, sử dụng bộ chỉnh lưu. Điện đầu vào có thể là 1 pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp cố định. Tiếp theo, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được tích trữ trong dàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao. Cuối cùng thơng qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ biến đổi IGBT (hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dáng song đầu ra của biến tần). Biến tần sẽ tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha. Điện áp và tần số đầu ra biến thiên và thay đổi khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ.
Hình 2. 18. Nguyên lý hoạt động của biến tần
Hình 2. 22: Biến tần FR-D720S-0.75K
Thông số đầu vào:
Điện áp: 1 pha 170 – 264v
Tần số 50/60 Hz
Biến động tần số cho phép ± 5%
Thông số đầu ra:
Công suất: 0.75 Kw
Dòng định mức: 4.2A
Điện áp 3 pha 200 – 240V
Các thông số cơ bản khác:
Cấp kháng nước và bụi IP20
Trọng lượng 1.1kg
Tản nhiệt: Tự làm mát
2.4.2. Thiết bị điều khiển logic PLC
Do hệ thống máy ép phun nhựa được sử dụng trong cơng nghiệp, vì vậy khi xảy ra sự cố cần phải nhanh chóng sửa chữa, cũng như khi cần thay đổi cách thức vận hành, thay đổi timer hoạt động thì nếu dùng hệ thống điều khiển cổ điển như rơ le hay vi điều khiển sẽ rất mất thời gian để sữa chữa và thay thế. Sự ra đời của PLC đã giải quyết được các vấn đề trên.
Ở đây, ta nên dùng PLC để điều khiển mơ hình máy ép phun nhựa.
Theo u cầu cơng nghệ về số tín hiệu đầu vào/ra ta phải sử dụng là 13 tín hiệu đầu vào và 14 tín hiệu đầu ra nên ta sẽ chọn PLC có lượng tín hiệu vào/ra là 32 ( 16 đầu vào và 16 đầu ra ). Cụ thể ở đây mơ hình sử dụng PLC Mitsubishi FX-3U-32MT/ES-A
- Bộ CPU với 32 I/O: 16 đầu vào và 16 đầu ra (Transistor) - Nguồn cấp: 100 – 240 VAC - Công suất: 35 W - Bộ nhớ chương trình: 64.000 Steps - Tích hợp đồng hồ thời gian thực. - Bộ đếm: 235 - Timer: 512 - Có thể mở rộng đến 384 ngõ vào/ra - Tích hợp cổng thơng RS232C, RS 485.
Chương 3
XÂY DỰNG SƠ ĐỒ, LƯU ĐỒ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
3.1. Sơ đồ bố trí các thiết bị
Hình 3. 1. Sơ đồ panel điều khiển
Hình 3. 3. Sơ đồ mạch lực
3.3. Sơ đồ mạch khí nén
Xy lanh khn Xy lanh chốt Xy lanh bệ Xy lanh nạp nhựa
Hình 3. 4. Sơ đồ mạch khí nén
3.4. Lập trình điều khiển hệ thống máy ép phun nhựa: 3.4.1. Lưu đồ thuật toán: 3.4.1. Lưu đồ thuật toán:
3.4.2. Phân cổng vào/ra:
Bảng 3. 1. Phân cổng vào ra PLC
STT Địa chỉ Ký hiệu Đầu vào Đầu ra
1 X000 AOM x
2 X001 EMG Stop x
3 X002 Start x
4 X003 Stop x
5 X004 Cảm biến cửa an toàn x 6 X005 Cảm biến mở khuôn (A0) x 7 X006 Cảm biến đóng khn (A1) x 8 X007 Cảm biến tiến chốt (B1) x 9 X010 Cảm biến lùi bệ (D0) x 10 X011 Cảm biến tiến bệ (D1) x 11 X012 Cảm biến tiến đầu phun (B0) x 12 X013 Cảm biến lùi đầu phun (nạp nhựa) (B1) x 13 X014 Cảm biến nhiệt độ x 14 Y000 Mở khuôn x 15 Y001 Đóng khn x 16 Y002 Lùi chốt x 17 Y003 Đẩy chốt x 18 Y004 Lùi bệ x 19 Y005 Tiến bệ x
20 Y006 Lùi đầu phun x
21 Y007 Tiến đầu phun x
KẾT LUẬN
Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Danh Huy và sự giúp đỡ của các bạn, em đã hồn thành các nhiệm vụ được giao: Tìm hiểu và lập trình PLC cho mơ hình máy ép nhựa dùng PLC FX 3U. Trong bản đồ án này, em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau:
- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý máy ép nhựa thực tế và mơ hình - Thiết kế lại sơ đồ điều khiển
- Xây dựng lưu đồ điều khiển
- Lập trình cho PLC FX-3U điều khiển và vận hành mơ hình.
Trong q trình thực hiện, chắc chắn bản thân em khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, tháng 07 năm 2021 Sinh viên: Nguyễn Như Nhất
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Danh Huy, Slide bài giảng khí nén-thủy lực, Bộ mơn TĐH XNCN, 2012. [2] Mitsubishi, Sổ tay lập trình – tài liệu hướng dẫn và ứng dụng Bộ điều khiển lập trình
FX3U/FX3UC.
[3] http://www.moldviet.com/
[4] Tài liệu tham khảo của cán bộ công ty Nhựa Tiền Phong.
[5] ThS. Hồng Tiến Dũng ( 2011) : Giáo trình thiết kế khn mẫu, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.