Thơng số kỹ thuật:
• Tải trọng nâng : 300 (kg)
• Chiều cao nâng : 4 (m)
• Kích thước mặt bàn : 0,8ì0,5 (m)
ã Trọng lượng : 548 (kg)
• Điện áp sử dụng : 220/380 (V)
• Dịng điện sử dụng : 4 (A)
Lựa chọn động cơ băng tải
Tính tốn cho động cơ băng tải dây con lăn
Bước 1: Xác định khối lượng của băng tải con lăn:
• Chiều dài của băng tải : 10 (m)
• Chiều rộng của băng tải : 0,8 (m)
• Chiều dày của con lăn : 0,04 (m)
• Khối lượng của băng tải (G1) : G1= 230 (kg)
• Thời gian làm việc : 12 giờ/ngày
• Dịng điện : 3 pha – 220V – 50Hz.
Bước 2: Xác định khối lượng vật liệu trên băng tải:
• Khối lượng của một hộp : 8 (kg)
• Số lượng hộp trên băng tải : 32 (Box)
• Khối lượng của một pallet : 5,5 (kg)
• Số lượng pallet trên băng tải : 8 (Pallet)
• Tổng khối lượng hàng hóa trên băng tải (G2):G2 = ×(8 32) (5,5 8) 300(kg)+ × =
Bước 3: Tính tốc độ hàng hóa trên băng tải :
• Tốc độ của băng chuyền : V = 33 (m/phút) Bước 4: Xác định hệ số ma sát :
Bước 5: Tính tốn cơng suất của động cơ:
• Tải trọng của động cơ : G G G= +1 2 =230 300 500(kg)+ = • Sức kéo cần có của băng tải : W = ì =G à 530 0,5 265(m.kg)× = • Cơng suất cần có để động cơ kéo được băng tải:
265 33 8745 (m.kg/min) P W V= × = × = (2.1) Ta có: 1Hp 4573,17 (m.kg/min)= 8745 2(Hp) 1,5(kW) 4573,17 P= = = (2.2)
Từ những số liệu tính được, ta có thể lựa chọn động cơ như Hình 2 .11.
Hình 2.11 Động cơ HITACHI 2HP-TFO-K-IP55-F.INS
Thơng số kỹ thuật:
• Mã máy : 2HP-TFO-K-4P-IP55-F.INS [1][8]
• Hãng SX : HITACHI
• Xuất xứ : Nhật Bản
• Dịng điện định mức : 4A
• Cơng suất : 2HP (1,5kW)
• Cấu tạo : Vỏ nhơm hợp kim
• Quạt gió tản nhiệt : Bên ngồi.
Lựa chọn động cơ cho toàn bộ hệ thống băng tải con lăn như Bảng 2 .1:
• Chiều dài băng tải cho tồn bộ hệ thống : 50m
• Với mỗi 10m băng tải ta lựa chọn được động cơ với công suất P=1,5kW.
Bảng 2.1 Bảng lựa chọn động cơ cho băng tải con lăn
Động cơ Độ dài băng tải (m) Công suất (kW) M1 10m 1,5kW M2 10m 1,5kW M3 10m 1,5kW M4 10m 1,5kW M5 10m 1,5kW
Tính tốn cho động cơ băng tải dây belt
Bước 1: Xác định khối lượng của băng tải dây belt:
• Chiều dài của băng tải : 20 (m)
• Chiều rộng của băng tải : 0,8 (m)
• Chiều dày của băng tải : 0,014 (m)
• Thể tích của dây belt : Vd =20 0,8 0,014 0, 224(m )ì ì = 3
ã Mt độ của dây cao su : 3
1360(kg/m ) ρ =
• Khối lượng của băng tải dây belt (G1):
• Dịng điện : 3pha – 220V – 50Hz. Bước 2: Xác định khối lượng vật liệu trên băng tải:
• Khối lượng của một hộp : 8 (kg)
• Số lượng hộp trên băng tải : 24 (box)
• Tổng khối lượng hàng hóa trên băng tải (G2) : G2 = ×8 24 192(kg)=
Bước 3: Tính tốc độ hàng hóa trên băng tải
• Tốc độ của băng chuyền : V = 25 (m/min) Bước 4: Xác định hệ số ma sát
• Hệ số ma sát : µ =0,5
Bước 5: Tính tốn cơng suất của động cơ
• Tải trọng của động cơ : G G= 1+G2 =305 192 497(kg)+ = • Sức kéo cần cú ca bng ti : W = ì =G à 497 0,5 248,5 (N)ì = ã Cng sut cn cú động cơ kéo được băng tải:
. 248,5.27 6709,5(m.kg/min) P W V= = = (2.3) Ta có: 1Hp=4573,17(m.kg/min) 6709,5 1,5(Hp) 1,1 (kW) 4573,17 P= = = (2.4)
Hình 2.12 Động cơ HITACHI 1,5HP-TFO-K-IP55-F.INSThông số kỹ thuật: Thông số kỹ thuật: • Mã máy : 1,5HP-TFO-K-4P-IP55-F.INS [9] • Hãng SX : HITACHI • Xuất xứ : Nhật Bản • Điện áp : 380V/50Hz • Dịng điện định mức : 6,8A • Cơng suất : 1,5HP (1,1 kW)
• Cấu tạo : Vỏ nhơm hợp kim
• Quạt gió tản nhiệt : Bên ngồi.
Lựa chọn động cơ cho toàn bộ hệ thống băng tải dây belt như Bảng 2 .2:
• Chiều dài băng tải cho tồn bộ hệ thống : 80m
• Với mỗi 20m băng tải ta lựa chọn được động cơ với công suất P=1,1(kW).
Bảng 2.2 Bảng lựa chọn động cơ cho băng tải dây belt
Động cơ Độ dài băng tải (m)
Công suất (kW)
M7 20m 1,1kW
M8 20m 1,1kW
M9 20m 1,1kW
Lựa chọn động cơ bệ nâng
Dựa vào Catalog trên bàn nâng đã được lựa chọn như Hình 2 .10, ta có thể lập được bảng thống số cho động cơ bệ nâng như Bảng 2 .3:
Bảng 2.3 Bảng lựa chọn thông số động cơ bệ nâng
Động cơ bàn nâng Điện áp (V) Dịng điện (A) Cơng suất (kW) Tổng cơng suất động cơ (kW) M10 M17 380V 4A 1,5kW 12kW
Dựa vào thông số đã được lựa chọn ở Bảng 2 .3 ta lựa được động cơ phù hợp như Hình 2 .13.
Hình 2.13 Động cơ Tồn Phát 3P-2HP
Thơng số kỹ thuật:
• Hãng SX : Tồn Phát [10]
• Xuất xứ : Việt Nam
• Cơng suất : 2 HP (1,5 kW)
• Điện áp : 220/380 (V)
• Cấu tạo : Vỏ gang
• Quạt gió tản nhiệt : Bên ngồi.
Aptomat
Aptomat là thiết bị đóng cắt tự động nhờ các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ, bảo vệ sẽ tác động khi dịng điện có sự cố q dịng điện (q tải hay ngắn mạch) hoặc sụt áp.
Trong hệ thống lưu kho tự động, ta sử dụng một Aptomat tổng và từng Aptomat con cho mỗi thiết bị chấp hành.
Aptomat 3 pha cho động cơ băng tải con lăn
Ta sử dụng Aptomat Schneider Easy 9 loại 3 pha 6A [11] như Hình 2 .14 để bảo vệ động cơ băng tải con lăn.
Hình 2.14 Aptomat Schneider Easy 9 loại 3 pha 6A
Thơng số kỹ thuật:
• Thương hiệu : Schneider
• Mã sản phẩm : EZ9F34306
• Dịng điện định mức : 6A
• Tần số : 50/60Hz
• Điện áp hoạt động : 220/380V
Aptomat 3 pha cho động cơ băng tải dây belt
Ta sử dụng Aptomat Schneider Easy 9 loại 3 pha 10A [11] như Hình 2 .15 để bảo vệ động cơ băng tải dây belt.
Hình 2.15 Aptomat Schneider Easy 9 loại 3 pha 10A
Thơng số kỹ thuật :
• Thương hiệu : Schneider
• Mã sản phẩm : EZ9F34310
• Dịng điện định mức : 10A
• Dịng cắt ngắn mạch : 4,5kA
• Tần số : 50/60 Hz
• Điện áp hoạt động : 220/380V
Aptomat 3 pha cho toàn nhà máy
Aptomat tổng của nhà máy được sử dụng để duy trì hoạt động ổn định của các hệ thống trong nhà máy. Khi sự cố mang tính chất nhầm lẫn hoặc khơng đáng kể, aptomat tổng sẽ khơng tác động thay vào đó những aptomat con của từng động cơ sẽ làm nhiệm vụ của nó. Ngược lại, khi sự cố mang tính chất lớn, gây thiệt hại hay
hư hỏng cho máy móc và thiệt bị, Aptomat tổng sẽ tác động tách toàn bộ hệ thống ra khỏi nguồn điện để sữa chữa sự cố.
Tính tốn lựa chọn Aptomat tổng cho tồn nhà máy :
• Tổng cơng suất tiêu thụ điện của toàn nhà máy :
1 2 ... 9 1,5 1,5 ... 1,1 12 23,9(kW)
NM M M M BN
P =P +P + +P +P = + + + + = • Dịng điện định mức của tồn nhà máy :
3 23,9 10 79(A) cos 380 0,8 NM dm P I U ϕ × = = = × × (2.5) Dòng định mức chọn được: Idm =79 1, 2 94,8(A)× =
Dựa vào số số liệu tính tốn được ta chọn được Aptomat tổng cho tồn nhà máy như Hình 2 .16.
Hình 2.16 Aptomat Schneider EZS100E3100 MCCB 3P 100A
Thơng số kỹ thuật :
• Thương hiệu : Schneider [12]
• Mã sản phẩm : EZS100E3100
• Số cực : 3P
• Dịng cắt ngắn mạch : 25kA
• Điện áp định mức : 380V
• Kích thước : 75x130x60mm
• Trọng lượng : 0,78Kg.
Contactor
Contactor là một công tắc khởi động cho động cơ điện, được dùng để cấp điện cho thiết bị đồng thời nó cũng là phương pháp khởi động an tồn cho người vận hành và thiết bị, chống quá tải hoặc yếu điện nhằm bảo vệ động cơ một cách tốt nhất.
Dựa vào thơng số đã được tính tốn, ta lựa chọn Contactor cho từng thiết bị chấp hành.
Contactor 3 pha cho động cơ băng tải con lăn
Lựa chọn Contactor 3 pha cho động cơ băng tải con lăn theo thơng số được tính tốn trong Bảng 2 .4.
Bảng 2.4 Bảng lựa chọn thông số cho Contactor 3P băng tải con lăn
Thiết bị chấp hành Dịng điện (A) Điện áp (V) Cơng suất (kW) Lựa chọn Contactor 3P Động cơ băng tải
con lăn 4A 380V 1,5kW
Contactor LS 3P 6A
Dựa vào các thông số trên Bảng 2 .4, ta lựa chọn được Contactor LS 3P 6A [13] như Hình 2 .17.
Hình 2.17 Contactor LS 3P 6A MC-6a/4Thơng số kỹ thuật: Thơng số kỹ thuật: • Thương hiệu : LS • Mã sản phẩm : MC-6a/4 • Số pha : 3 Pha • Dịng điện định mức : 6A • Tiếp điểm phụ : 1A • Điện áp định mức : 380V • Độ bền cơ học : 2,5 triệu lần đóng cắt.
Contactor 3 pha cho động cơ băng tải dây belt
Lựa chọn Contactor 3 pha cho động cơ băng tải dây belt theo thơng số được tính tốn trong Bảng 2 .5.
Bảng 2.5 Bảng lựa chọn thông số cho Contactor 3P băng tải dây belt
Thiết bị chấp hành Dòng điện (A) Điện áp (V) Công suất (kW) Lựa chọn Contactor 3P Động cơ băng tải
dây belt 6,8A 380V 1,1kW
Contactor LS 3P 9A MC-9b
Dựa vào các thông số trên Bảng 2 .5, ta lựa chọn được Contactor LS 3P 9A [14] như Hình 2 .18. Hình 2.18 Contactor LS 3P 9A MC-9b Thơng số kỹ thuật: • Thương hiệu : LS • Mã sản phẩm : MC-9b • Số pha : 3 Pha • Dịng điện định mức : 9A • Tiếp điểm phụ : 1A • Điện áp định mức : 380V • Độ bền cơ học : 2,5 triệu lần đóng cắt. 2.1.1 Relay nhiệt
Relay nhiệt như một loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của các thanh kim loại. Trong thực tế relay nhiệt thường dùng để bảo vệ quá tải cho các thiết bị điện của các hộ dân cư hay các cơng xưởng, xí nghiệp. Trong cơng nghiệp relay nhiệt được lắp kèm với công tắc tơ.
Lựa chọn relay nhiệt cho động cơ băng tải con lăn
Dựa chọn vào thông số Contactor đã được lựa chọn trên Bảng 2 .4, ta lựa chọn relay nhiệt LS MT-12 [14] như Hình 2 .19 đi kèm với Contactor LS 3P 6A.
Hình 2.19 Relay nhiệt LS MT-12Thơng số kỹ thuật: Thơng số kỹ thuật: • Thương hiệu : LS • Mã Hàng : MT-12 • Số Cực : 3 • Dải chỉnh dịng : 4~6A • Điện áp định mức : 380V • Tần số : 50/60Hz.
Lựa chọn relay nhiệt cho động cơ băng tải dây belt
Dựa chọn vào thông số Contactor đã được lựa chọn trên Bảng 2 .5, ta lựa chọn relay nhiệt LS MT-32 như Hình 2 .20 đi kèm với Contactor LS 3P 9A.
Hình 2.20 Relay Nhiệt LS MT-32Thông số kỹ thuật: Thông số kỹ thuật: • Thương hiệu : LS • Mã Hàng : MT-32 • Số Cực : 3 • Dải chỉnh dịng : 6~9A • Điện áp định mức : 380V • Tần số : 50/60Hz.
2.1.2 Relay trung gian
Công dụng của Relay trung gian như Hình 2 .21 là làm nhiệm vụ "trung gian" chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác. Khi có dịng điện chạy qua relay, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một địn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơle. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế. [15]
Hình 2.21 Relay trung gian Omron-MY4N-DC12
Thơng số kỹ thuật:
• Thương hiệu : Omron
• Mã hàng : MY4N-DC12
• MY4 : 3A, 4 bộ tiếp điểm
• Nguồn : 24VDC
• Ðế cắm : PYF14A-N (MY4).
Các thiết bị đầu vào của hệ thống
Cảm biến màu sắc
Cảm biến màu sắc như Hình 2 .22 được sử dụng để phân biệt màu sắc, cảm ứng và hiệu chuẩn ánh sáng mặt trời dựa trên dữ liệu dải màu mà cảm biến thu thập được. [16]
Trong hệ thống lưu kho tự động, ta sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt màu sắc thùng hàng và màu sắc của các khối vật liệu.
Hình 2.22 Cảm biến màu sắc SICK
Thơng số kỹ thuật:
• Thương hiệu : SICK
• Điện áp nguồn cấp : 10 - 30VDC
• Dịng điện Output : 10A
• Khoảng cách phát hiện : 50cm
• Kích thước cảm biến : 30x 50x 15mm
• Dây brown : L+ ( cấp nguồn dương cho cảm biến )
• Dây blue : M ( cấp nguồn GND cho cảm biến)
• Dây black : Q (ngõ ra PNP khi phát hiện được màu tương ứng).
Cảm biến quang
Cảm biến quang điện như Hình 2 .23 là thiết bị phát ra chùm tia ánh sáng dạng tần số chiếu vào vật thể cần phát hiện hoặc gương. Khi vật thể đi qua sẽ ảnh hưởng đến tần số của bộ thu sáng và được biến đổi thành tín hiệu điện. [17]
Trong hệ thống lưu kho tự động, ta sử dụng cảm biến quang để nhận biết có vật đi qua, cấp tín hiệu điện cho các thiết bị chấp hành làm việc.
Hình 2.23 Cảm biến quang Omron E3JK-DS30M2
Thơng số kỹ thuật:
• Thương hiệu : Omron
• Mã sản phẩm : E3JK- DS30M2 • Nguồn cấp : 12-24VDC • Dịng tiêu thụ : 100mA • Khoảng cách phát hiện : 30cm • Kích thước cảm biến : 50x 50x 18mm. Nút nhấn Hình 2.24 Nút nhấn có đèn XB7NW34M2 Thơng số kỹ thuật:
• Xuất xứ : Schneider Electric
• Mã sản phẩm : XB7NW34M2
• Tiếp điểm : 1NO + 1NC
• Điện áp nguồn : 24VDC
• Dịng điện : 10A.
Cơng tắc lựa chọn
Hình 2.25 Cơng tắc lựa chọn vị trí LA42
Thơng số kỹ thuật:
• Thương hiệu : Tayee [19]
• Mã sản phẩm : LA42
• Nguồn cấp AC : AC-12 220V 3A
• Nguồn cấp DC : DC-12 24V 3A
• Kiểu : Bộ chọn 2 vị trí
Thiết bị lập trình cho hệ thống
Giới thiệu về PLC
PLC là một từ viết tắt của Programmable – Logic - Controller, đây là thiết bị điều khiển logic có khả năng lập trình được. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ le) trong thực tế. PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngơn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic.
Cấu trúc của PLC được chia làm các phần chính:
Hình 2.26 Cấu trúc chính của PLC
• Power: Cấp nguồn cho PLC hoạt động.
• Module Input (Module đầu vào): Các module Input tiếp nhận các tín hiệu kỹ thuật số từ các cảm biến khác nhau và chuyển đổi chúng thành tín hiệu logic để CPU sử dụng.
• CPU (Bộ xử lý trung tâm): CPU sau khi tiếp nhận tín hiệu sẽ đưa ra quyết định và thực hiện công việc hướng dẫn điều khiển dựa trên chương trình đã được lập trình và được lưu trữ trong bộ nhớ của nó.
• Module Ouput (Module đầu ra): Các module Output tiếp nhận và chuyển đổi các hướng dẫn điều khiển từ CPU thành các tín hiệu được sử dụng để điều khiển máy móc, thiết bị khác nhau.
• Memory (Bộ nhớ): Dùng để chứa chương trình, lưu trữ số liệu, lưu trữ tạm thời trạng thái của các chức năng bên trong như: Các bộ định thời (Timer), các bộ đếm (Counter) và các tín hiệu relay, …
Bộ lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực, nhiều loại máy móc như: máy in, máy đóng gói, máy đánh sợi, máy se chỉ, máy chế biến thực phẩm, hệ thống phân bổ giám sát trong dây chuyền sản xuất, bơm, xử lý