BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYEN MINH TUÂN Label Properties Material CORDM Definition CORDM ■o PSOLID o X 1 1 u £ 1 Steel User Defined Absolute
Element Type STRUCTURAL
Hình 3.13 Gán vật liệu cho lưới
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
Hình 3. 15 Tạo ràng buộc
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUÁN
Hình 3.16 Thêm trọng lực
Chuyển vị
Chuyển vị theo trục Y
Theo như hình ảnh kết quả dưới thì những vị trí màu đỏ chuyển vị theo hướng (+) của trục Y, còn phần màu xanh đậm chuyển vị theo hướng (-) của trục Y.
Chuyển vị lớn nhất so với vị trí ban đầu theo hướng (+) của trục Y có độ lớn 7,70185e-5 (mm), cịn chuyển vị lớn nhất so với vị trí ban đầu theo hướng (-) của
trục Y có độ lớn là 4,846e-6 (mm). Vậy hệ bị kéo một đoạn có độ lớn là 7,70185e-5
(mm) theo trục Y. Những vị trí cịn lại chuyển vị không đáng kể
mode!ĩ ssml Solution 1 Result Subcase - State Loads 1. Static Step 1 Displacement - Nodal. Y
Mm -0 000116271 Max 0 000116076 4ynrts « mm Deformation : Displacement Nodal Miwnitude
9.67136e-05 5 79892e-05 3.8627e-05 1 92648e-05 388218e 05 s -9 H908.1c.05 ■ I 000116271 [mmj Hình 3. 17 Kiểm bền trục Y
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
Chuyển vị theo trục z
Theo như hình ảnh kết quả dưới thì những vị trí màu đỏ chuyển vị theo hướng (+)
của trục z, còn phần màu xanh đậm chuyển vị theo hướng (-) của trục z. Chuyển vị
lớn nhất so với vị trí ban đầu theo hướng (+) của trục z có độ lớn 0 (mm), cịn chuyển vị lớn nhất so với vị trí ban đầu theo hướng (-) của trục z có độ lớn là 0,000256 (mm).Vậy hệ bị nén một đoạn có độ lớn là 0,000256 (mm) theo trục z. Những vị trí cịn lại chuyển vị khơng đáng kể.
model 1 ,s«m1 Solution 1 Result Subcase - static Loads 1. Static Step 1 Displacement - Nodal, z Min -0 000760987. Max 0. Units = Deformation . D'splacemenl Nodal
-6.34156e-05 -0 000190247 -0 000317078 -0.000380494 000750987 [mm] Hình 3. 18 Kiểm bền trục z
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
Chuyển vị theo trục X
Theo như hình ảnh kết quả dưới thì những vị trí màu đỏ có chuyển vị theo hướng
(+) của trục X cịn những phần màu xanh đậm có chuyển vị theo hướng (-) của trục X. Chuyển vị lớn nhất so với vị trí ban đầu theo hướng (+) của trục X có độ lớn 3,0086le-5 (mm), cịn chuyển vị lớn nhất so với vị trí ban đầu theo hướng (-) của trục X có độ lớn là l,395594e-5 (mm).
Vậy hệ bị kéo một đoạn có độ lớn là 3,0086le-5 mm theo trục X. Những vị trí cịn
rrxxie!1 Sim1 Solution 1 Result Subcase - Static Loads 1. Static Step 1 Displacement - Nodal. X
Min -2 6471e-05.
Deformation Displacement
_ 2 99786e-05
s 2 52744e-05
lại chuyển vị không đáng kể so với vị tri ban đầu
1.1162e-05 6.4579e-06 I ™ -1.235860-05 -1 70628e-05 -2 176690-05 Ị 64710-05 [mmj Hình 3.19 Kiểm bền trục X
3.3 Tính tốn mạch gia cơng3.3.1 Sơ đồ mạch gia công. 3.3.1 Sơ đồ mạch gia công.
Máy bom
PLC Nguồnxung ■=> Aptomat E=> Dụng cụ
cắt(anot)
n-
-> Bàn kẹp eto (canot)
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
3.3.2 Nguồn điện.
Nguồn tổ ong là cách ngợi khác của nguồn xung. Cái tên nguồn tổ ong bắt nguồn từ hình dạng các lỗ thơng hơi thốt nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giác giống với cấu tạo của tổ ong nên dân gian gọi vậy cho thân thuộc dễ nhớ.
Nguồn xung là bộ nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn
điện một chiều bằng chế độ dao động xung tạo bằng mạch điện tử kết hợp với
một biến áp xung.
LOC nmèu chinh luu ehưy*nmạeh Bi«n ap í ung chinh luu
Botao.ung
Hình 3. 20 Sơ đồ nguồn tổ ong
Ưu điểm : Giá thành rẻ, gọn, nhẹ dễ tích hợp cho những thiết bị nhỏ gọn,
hiệu suất cao,
Nhược điểm: Chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao, thiết kế phức tạp, việc sửa chữa cũng khó khăn cho những người mới học , ngồi ra tuổi thọ của nó thường khơng cao (do
cấu tạo chủ yếu bằng các linh kiện bán dẫn)
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
Hình 3. 21 Cấu tạo cơ bản nguồn tổ ong
Board mạch bộ nguồn xung bao gồm những linh kiện cơ bản sau:
-Biến áp xung: Cũng cấu tạo gồm các cuộn dây quán trên một lõi từ giống như biến áp thông thường chỉ có điều biến áp này sử dụng lõi ferit cịn biến áp thường sử dụng lỗi thép kỹ thuật điện . Với cùng một kích thước thì biến áp xung cho công suất lớn hơn biến áp thường rất nhiều lần. Ngoài ra biến áp xung hoạt động tốt ở dải tần cao còn biến áp thường chỉ hoạt động ở dải tần thấp.
-Cầu chì: Bảo vệ mạch nguồn bị ngắn mạch
-Cuộn chống nhiễu, tụ lọc sơ cap, diode chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi
điện áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều tích trữ trên tụ lọc sơ cấp để cung cấp năng lượng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp xung
-Sị cơng suất: Đây là một linh kiện bán dẫn dùng như một công tắc chuyển mạch , đó có thể là transistor, mosfet, IC tích hợp, IGBT có nhiệm vụ đóng cắt điện từ chân (+) của tụ lọc sơ cấp vào cuộn dây sơ cấp của biến áp xung rồi cho xuống
mass.
-Tụ lọc nguồn thứ cấp: Dùng để tích trữ năng lượng điện từ cuộn thứ cấp của biến áp xung để cấp cho tải tiêu thụ. Chúng ta biết rằng khi cuộn sơ cấp của biến áp được đóng cắt điện liên tục bằng sị cơng suất thì xuất hiện từ trường biến thiên dẫn
đến cuộn thứ cấp của biến áp cũng xuất hiện một điện áp ra. Điện áp này được
chỉnh lưu qua một vài diode rồi đưa ra tụ lọc (tụ điện) thứ cấp để san phẳng điện áp.
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
- IC quang và IC TL431 : Có nhiệm vụ tạo ra một điện áp cố định để khống
chế điện áp ra bên thứ cấp ổn định theo mong muốn. Chúng sẽ làm nhiệm vụ khống chế dao dộng đóng cắt điện vào cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bên thứ cấp đạt yêu cầu.
Hình 3. 22 Nguồn tổ ong 24V/5A
Chức năng của nguồn tổ ong 24V:
Chỉnh lưu từ lưới điện xoa chiều thành điện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị điện tử
Dùng trong các mạch ổn áp,cung cấp dòng áp đủ tránh trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch
Hiểu quả cao, giá thành thấp, độ tin cậy cao
Thông tin sản phẩm:
Điện áp ngõ vào: 185 VAC - 260VAC Điện áp ngõ ra: DC 24V
Nhiệt độ làm việc: 0-60°C
Trọng lượng: 0.5kg
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
3.33 Nguồn xung (24V/5A sang 5V/4A-12V/3A).
Tín hiệu 0-5 A thơng thường là tín hiệu từ các loại biến dịng, ví dụ biến dòng từ 100A sang 5A, 1000A sang 5A, dịng điện 5A đó là tín hiệu thứ cấp mà các thiết bị điện tử có thể đọc được, để từ đó suy ra dịng sơ cấp là bao nhiêu Ampe. Ngồi ra
cịn có các thiết bị có cơng suất thấp như motor, bóng đèn...
Các thiết bị đo đếm, hiển thị, thiết bị xử lý, PLC... thường sử dụng tín hiệu
analog tiêu chuẩn là 4-20mA, 0-20mA hoặc 0-10VDC. Chính vì vậy mà ta sử dụng bộ chuyển đổi xung 24V/5A sang 5V/4A- 12V/3A. Là thiết bị trung gian giúp các thiết bị có cơng suất lớn giao tiếp với thiết bị xử lý.
Hình 3. 23 Nguồn 5V/4A - 12V/3A
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
Thông sơ kĩ thuật:
Điện áp ngõ ra Dịng điện ngõ ra Cơng suất định mức Số ngõ ra Điện áp ngõ vào Cách gắn Vỏ bọc Tần sổ Hiệu suất Nhiệt độ max Nhiệt độ min Dài Rộng 5 Vdc, 12 Vdc 4A, 3A 60W 2 90 -> 264 V ac Gắn trực tiếp Vỏ kim loại 47-63 Hz 78% +60°C -20°C 159mm 97mm Sâu 38mm 3.3.4 Dụng cụ cắt. Sử dụng lưỡi dao bằng đồng
Được bọc lớp cách điện bằng silicat, gỗ, ống co nhiệt xung quanh lưỡi dao
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
3.3.5 Máy bom dung dịch.
ÂỉHáĩíliìí Pumps
Material Chemical Pump
MÁY BCXM HĨA CHÁT
Hình 3. 24 Máy bom hóa chất mini
Thương hiệu: Smartpumps Model: MP-10R
Sử dụng: Bơm hố chất Chống ăn mịm cao cấp Động cơ: xoay chiều
Điện áp: 220V
Công suất (tối da): 6W Lưu lượng: 5-11 L/phút
Ống dẫn ra: Ren 14mm Ống dẫn vào: Ren 14mm
Bơm cao: 1 met
Chất liệu: Nhựa pp Chống ăn mịn và rị rỉ
Trục: nằm ngang
Kích thước: 130 X 71 X 70 mm Trọng lượng: lOOOg
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
Lưu ý:
-Đảm bảo an toàn lao động
-Phải có kiến thức về cơng nghệ -Tính tốn các thơng số kĩ lưỡng
-Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia cơng Kết luận:
-Kỹ sư có kiến thức chun ngành điện hóa
-Tham khảo các thơng số gia cơng qua các tài liệu
-Kiểm tra kĩ càng các yếu tố khách quan( dung dịch, dòng điện, chất cách điện, nhiệt độ,hệ thống thốt nước, tốc độ bơm dung dịch,...)
3.4 Tính tốn thiết kế mạch điều khiển
Có thể nói rằng, sự ra đời của PLC đã đánh dấu một bước đột phá mới của nền sản
xuất công nghiệp hiện đại, làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng như những khái niệm về thiết kế lập trình trước đây. Cùng với sự phát triển của máy móc tự
động hóa thì plc dần dần được tích hợp thêm nhiều tính năng khác nhằm giúp nó có
thể điều khiển được nhiều thiết bị cũng như khả năng kết nối nhiều hệ thống với
nhau. Những tính năng mở rộng phổ biến hiện nay của plc như khả năng đọc xuất
tín hiệu analog. Tích hợp khả năng đọc xung tốc độ cao từ cảm biến đo vòng quay
encoder. Kết nối với nhiều thiết bị ngoại vi bằng truyền thông như màn hình cảm ứng hmi, máy tính.
3.4.1 Giới thiệu chung
PLC (Programmable logic controller) hay còn gọi là bộ điều khiển lập trình,
là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các
thuật tốn điều khiển logic thơng qua một ngơn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể
lập trình để thực hiện một loạt trình tự cảc 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
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
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. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General
Electric, Omron, Honeywell...
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển
bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục "lặp"
trong chương trình do "người sử dụng lập ra" chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu
ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình.
Siemens Mitsubishi Omron
Hình 3. 25 PLC thơng dụng
3.4.2 Cấu trúc PLC hoàn chỉnh
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là: Một bộ nhớ chương trình RAM bên
trong (có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngồi EPROM). Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC. Các Modul vào /ra.
Bên cạnh đó, một bộ PLC hồn chỉnh cịn đi kèm thêm một đơn vị lập trình
bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hồn thiện hay bổ sung. Nếu đơn vị lập trình
là đơn vị xách tay, RAM thường là loại CMOS có pin dự phịng, chỉ khi nào chương
trình đã được kiểm tra và sẵn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC. Đối
với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và
kiểm tra chương trình. Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422,
RS48
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN Senser sw Thiết bị điều khiển Hình 3. 26 Sơ đồ nguyên lý mạch PLC 3.4.3 Nguyên lý hoạt động
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong
chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới
các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu
song song:
♦ Address Bus: Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Modul khác nhau.
♦ Data Bus: Bus dùng để truyền dữ liệu.
♦ Control Bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC.
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các modul vào ra thông qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
Nếu một modul đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus, nó sẽ chuyển
tất cả trạng thái đầu vào của nó vào Data Bus. Neu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động
BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN của PLC. Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế.
Hình 3. 27 Địa chỉ truyền thông PLC
Một chu kỳ bao gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thơng nội, tự kiểm tra lỗi, gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vịng qt (Scan Cycle).
Thường thì việc thực hiện một vòng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ lms- 100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của
PLC, độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.
BÁO CÁO ĐÒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN
3.4.4 Đánh giá ưu nhược điểm của PLCƯu điềm: Ưu điềm:
1. Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp. 2. Hồn tồn tin cậy trong mơi trường công nghiệp.
3. Giao tiếp được với các thiết bị thơng minh khác như: máy tính, nối mạng, các mơi Modul mở rộng.
4. Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn
5. Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa 6. Thực hiện được các thuật tốn phức tạp và độ chính xác cao.
Nhược điềm:
1. Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình.