CHƯƠNG 5 : HỆTHỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG
5.1.Khâi niệm, phđn loạivă ý nghĩa
5.1 KHÂI NIỆM, PHĐN LOẠI VĂ Ý NGHĨA HỆ THỐNG CẤP PHƠI TỰĐỘNG: ĐỘNG:
5.1.1 Khâi niệm:
Hiện nay, câc q trình sản xuất câc sản phẩm trín mây cắt kim loại, câc mây gia công âp lực ( như cân, uốn, dập đột...), câc q trình cơng nghệ lắp râpsản phẩm cơ khí hay kiểm tra câc hệ thống sản xuất trong câc ngănh cơng nghiệp nói chung như sản xuất phđn bón, vật liệu xđy dựng, thực phẩm...đều phât triển theo xu hướng tự động hóa ngăy căng cao. Để đảm bảo được q trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có q trình cấp phơi chính xâc về vị trỉtong khơng gian theo đúng nhịp (cấp đúng lúc) vă liín tục theo chu trình hoạt động của maymột câch tin cậy.
5.1.2 Phđn loại:
Sản phẩm gia cơng cơ khí rất đa dạng về kích cở , hình dạng, đặc tính vật liệu vă một số tính chất khâc. Câc phơi liệu về cơ bản củng có hình dạng vă kích thước gần giống với chi tiết vì vậy nó củng rất đa dạng. Trong lĩnh vực gia cơng cơ khí thi phơi thường được chế tạobằng câch đúc, ren, dập, cân, hăn....Do vậy trước hết phải căn cứ văo dạng phôi để phđn loại câc kiểu hệ thống cấp phơi tụ động. Do đó có thể phđn thănh 3 kiểu cấp phôi tự động sau đđy:
- Cấp phôi dạng cuộn.
- Cấp phôi dạng thanh hoặc tấm. - Cấp phôi rời từng chiếc.
Mổi kiểu cấp phơi mang tính đặc thu riíng vă bản thđn trong mổi kiểu củng đê bao hăm rất nhiều dạng khâc nhau. tùy theo công nghệ sản xuất mă ta có thể bố trí câc hệ thống cấp phơi liín tục, cấp theo chu kỳ hoặc cấp theo lệnh.
5.1.3 Ý nghĩa của hệ thống cấp phôi tự động.
Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong câc hệ thống sản xuất mang tính tự động từng phần hay toăn phần vă không co hệ thống sản xuất tự động mă khơng có q trình cấp phơi tự động . Q trình cấp phơi tự động có những ưu điểm sau:
Nđng cao năng suất do giảm thời gian phụ(lă thời gian gâ đặt phôi vă thâo sản phẩm sau khi gia công).
Đảm bảo năng suất gia cơng theo tính tơn vì nó đảm bảo chu kỳ cấp phơi chính xâc, khơng bị ảnh hưởng đếncâc yếu tố về khâch quan như tình trạng tđm sinh lývă trạng thai sức khỏe của con người.
Đảm bảo độ chính xâc gâ đặt cao vì trước đó phơi đến vị trí cấp cho mây cơng tâc thì nó đả được định hướng chính xâc trong khơng gian vă đúng tọa độ theo u cầu đồng thời tốc độ di chuyển của phôi đả được điều chỉnh để phù hợp với cơ cấu gâ đặt.
Cải thiện điều kiín lăm việc cho cơng nhđn: giải phóng con người trong cơng việc lao động phỏ thông nham chân. Trong công việc nặng nhọc; Công việc có thể gđy nguy hại cho sức khỏe của cơng nhđn như phơi liệu có cạnh sắc, ví dụ câc ba via,ria mĩp, của phôi dập, rỉn, đúc...; Câc công việc gđy mệt mỏi cho cơng nhđn như tập trung để tìm, chon,phđn loạivă định hứơng.
Đảm bảo an toăn cho người sử dụng vă may móc thiết bị như: có thể loại khỏi dđy chuyền sản xuất câc phơi có sai số khuyết tật để đảm bảo sự lăm việc ổn định cho thiết bị; Trânh tình trạng mây bị quâ tải do lượ dư q lớn hoặc khơng đều.
5.2 HỆ THỐNG CẤP PHƠI TỰ ĐỘNG TRONG MÂY UỐN XĂ GỒ:
Sơ đồ cấp phôi tự động:
3 4
1 2
Hình 5.1:Sơ đồ cấp phơi
1- Tang 2- Hệ thống dao cắt trược 3- Hệ thống lô uốn 4- Hệ thống dao cắt sau vă đột lỗ
Phơi cung cấp cho hệ thơng có chiều dăy, chiều rộng nhất định được cấp văo tang quấn nhờ cầu trục. Chọn đường kính ngoăi của tang D=1 (m), đường kính trong của tang d=0,4 (m).
Với vận tốc uốn V=0,3 (m/s) ta có tốc độ quay của tang lă:
5 . 0 . 1416 , 3 nmax = 2 , 0 . 1416 , 3 3 , 0 . 60 = 38.2(Vịng/ph) * Nhịp cấp phơi:
Với chiều dăi chi tiết L=6m. Ta có nhịp cấp phơi T lă: T =L/V =6/0,3 =20 (s).
Phơi quay được 20s thì dừng cắt * Tính mơmen kĩo phơi:
Chọn khối lượng phơi: M=1000 (Kg). Ta có sơ đồ tính lực: Mk G fms Fk Mbd
Hình 5.2:Sơ đồ tính lực kĩo phơi.
Phương trình cđn băng momen:
Mk = Mms+Mbd [5.1] Trong đó: Mk: Mômen kĩo phôi quay.
Mms : Mômen ma sât giửa phôi vă tang. Mms=fms.G. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2
d
. Với fms=0,1
Mms=0,1.m.g. 2 d =0,1.1000.9,81. 2 2 , 0 = 98,1 (Nm).
Mbd: Mơmen nắn thẳng phơi. Với đường kính phơi lớn (D=1m) do đó mơmen biến dạng nhỏ ta lấy Mbd≈0.
Tính lực kĩo phơi: Fk= D MK . 2 = 1 1 . 98 . 2 =196,2 (N) Công suất cấp phôi:
Nk = 1000 .v Fk = 1000 3 , 0 . 2 , 196 = 0,06 (KW).
Do công suất cấp phôi tự động nhỏ (Ncp =0,06 KW) do đó ta khơng cần phải dùng động cơ riíng kĩo phơi mă nhờ văo lực ma sât giữa lô uốn vă phôi cấp phôi cho mây uốn xă gồ.
Phôi được kĩo văo câc lô uốn nhờ ma sât giũa phơi vă lơ uốn có ưu nhược điểm sau:
Ưu điểm: + Cơ cấu cấp phơi đơn giản, khơng cần dùng thím động cơ kĩo phơi. + Điều khiển tự động dễ dăng do ít cơ cấu chấp hănh (Khơng phai điều khiển động cơ cấp phôi).
Nhược điểm: Vđn tốc của phơi bị thay đổi do có sự trượt giữa phơi vă câc lơ uốn. Do đường kính của câc lơ uốn khâc nhau do đó vận tốc ở câc lô uốn khâc nhau dễ gđy phôi bị chen ĩp.
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÍN MÂY UỐN ĐỊNH HÌNH XĂ GỒ THĨP 6.1 LÝ THUYẾT VỀ PLC:
6.1.1 Giới thiệu sơ lược về điều khiển PLC:
Bộ điều khiển lập trinh (PLC-Programmable Logic Controller), được sâng tạo ra từ ý tưởng ban đầu của một nhóm kỷ sư thuộc hêng General Motors văo năm 1968. Trong những năm gần đđy bộ điều khiển lập trình được sữ dụng ngăy căng rộng rêi trong cơng nghiệp nước ta như lă một giải phâp điều kiện lý tưởng cho việc tự động hóa câc q trình sản xuất.
Cùng với sự phât triển của cơng nghệ mây tính, đến hiện nay bộ điều khiển lập trình đạt được nhửng ưu thế cơ bản trong ứung dụng điều khiển công nghiệp. Đó lă:
Dễ dăng lập trình vă lập trình lại.
+ Cho phĩp nhanh chóng thay đổi chương trình điều khiển.
+ Có chức năng truyền thơng cho phĩp nối mạng ở nhiều cấp độ nhằm đâp ứng yíu cầu điều khiển vă giâm sât hệ thống sản xuất.
+ Đơn giản trong sửa chửa vă bảo dưỡng, độ tin cậy cao trong môi trường cơng nghiệp.
+ Cấu tạo nhỏ gọn so vói mạch điều khiển tương đương dung rơle vă giâ thănh cang thấp.
Nhờ nhửng ưu điểm trín, bộ điều khiển lập trình có thể được sủ dụng trong điều khiển hoạt động của tế băo sản xuất độc lập hoặc lắp gĩp thănh câc mạng mini trong điều khiển hoạt động của tế băo sản xuất tự động (work cell) hoặc cả một xưởng sản xuất nhờ hệ thống mạng cục bộ (LAN - Local Area Network).
Sau đđy bảng so sânh câc hệ thống điều khiển khâc:
Bảng 6-1: So sânh đặc tính kỷ thuật giửa nhửng hệ thống điều khiển.
Chỉ tiíu so sânh Rơle Mạch số Mây tính PLC
Giâ thănh từng chức
năng Khâ thấp Thấp Cao Thấp
Kích thước vật lý lớn Rất gọn Khâ gọn Rất gon
Tốc độ điều khiển chậm Rất
nhanh Khâ nhanh Nhanh
Khả năng chống (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nhiểu xuất sắc Khâ tốt Khâ tốt Tốt
Lắp đặt Mất thời gian thiết kế vă lắp đặt Mất thời gian thiết kĩ mất nhiều thời gian lập trình Lập trình vă lắp đặt đơn giản Khả năng điều khiển
tâc vu phức tạp Không Có Có Có
Dể thay đổi điều
khiển Rất khó Khó Khâ đơn giản Rất đơn giản
Cơng tâc bảo trì
Kĩm- có rất nhiều cơng tâc Kĩm-nếu có IC được hăn Kĩm -có rất nhiều mạch điện tử chun dùng Tốt- câc mơdun được tiíu chuẩn hóa Theo bảng so sânh PLC có ưu việt về phần cứng vă phần mềm lăm cho nó trở thănh bộ điều khiển công nghiệp được sủ dụng rộng rêi.
6.1.2 Đặc điểm của bộ điều khiển PLC:
Như hình 6-1, Hoạt động của bộ PLC lă kiểm tra tất cả câc trạng thâi tín hiệu ở ngỏ văo đưa văo q trình điều khiển, thực hiện lơgic được lập trong chương trình vă kích ra điều khiển cho thiết bị bín ngoăi tương ứng. Với mạch giao tiếp chuẩn ở khối văo vă khối ra của PLC cho phĩp nó kết nối trực tiếp đến cơ cấu tâc động (actuators)có cơng suất nhỏ ở ngỏ văo, mă khơng cần có mạch giao tiếp hay rơle trung gian.
Tuy nhiín, cần có mạch điện tử cơng suất trung gian khi PLC điều khiển nhưng thiết bị có cơng suất lớn.
Hình 6.1 Sơ đồ khối bín trong PLC.
Về phần cứng PLC tương tự như mây tính truyền thơng vă chúng có đặc điểmthích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp:
+ Khả năng khâng nhiểu tốt.
+ Cấu trúc câc môdun cho phĩp dễ thay thế, tăng khả năng (nối thím mơđun mở rộng văo/ra) vă thím chức năng (nối thím mơđun chun dung).
+ Việc kết cấu dđy nối vă mức điện âp tín hiệu ở ngỏ văo vă ngỏ ra được chuẩn hóa.
+ Ngơn ngữ lập trình chun dùng ladder, instruction vă function chart dễ hiểu vă dễ sữ dụng.
Thay đổi chương trình điều khiển dễ dăng.
Những đặc điểm trín lăm cho PLC được sữ dụng nhiều trong điều khiển câc mây móc cơng nghiệp vă trong điều khiển q trình (Process-control).
6.1.3 Cấu trúc của phần cứng PLC:
PLC gồm 3 khối chức năng cơ bản: Bộ xữ lý, bộ nhớ vă khối văo ra. Trạng thâi ngõ văo của PLC được phât hiện vă lưu văo bộ nhơ đệm, PLC thực hiện câc lệnh lơgic trín câc trạng thâi của chúng vă thơng qua chương trình trạng thâi ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dụng đóng/mở câc “tiếp điểm” kích hoạt câc thiết bị tương ứng.
Bộ đếm Bộ nhớ chuong trình EEPROM tùy chọn Bộ nhơ chuong trình EEPROM Nguồn pin CPU bộ xữ lý Clock Bộ nhớ hệthống ROM Khối vào ra Mạch cách ly Panel lập trình(gắn thêm) Bus dịa chỉ Mạch ngõ vào Kênh ngõ vào 24 ngõ vào Bus dữ liệu Bộ đếm Bộ đếm
Bus diều khiển
Bộ nhớ hệthống RAM
Bus hệ thống (vào ra )
Kênh ngõ ra 16 rơle, triac hay transistor
Bộ lọc Bộ đếm
Mạch ngõ ra
Mạch chốt
Mạch giao tiếp
Hình 6-2: Sơ đồ cấu trục bín trong PLC. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Như vậy sự hoạt động của câc thiết bị được điều khiển hoăn toăn tự động theo chương trình trong bọ nhớ. Chương trình nạp văo PLC thơng qua thiết bị chun dùng. Xem hình 9-2.
6.1.4 Câc thiết bị điều khiển:
6.1.4.1 Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-200:
Lă thiết bị điều khiển lơgic khả trình loại nhỏ của hêng Siemens (CHLB Đức),có cấu trúc theo modun vă câc modul mở rộng. Câc modul năy được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khâc nhau. Thănh phần cơ bản của S7-200 lă một bộ xữ lý CPU 212 hoặc CPU214 hoặc CPU215.
Tính năng của S7-200:
+ Hệ thống điều khiển kiểu modul nhỏ gọn cho câc ứng dụng trong phạm vi hẹp.
+ Có nhiều modul mở rộng, cổng giao tiếp RS485 hay PR0FIBUS. + Mây tính trung tđm có thể truy cập câc modul.
+ Khơng quy định rênh cắm. + Phần mềm điều khiển riíng.
+ “Gói trọn toăn bộ” cả nguồn cung cấp văo CPU, I/O văo một modul. + “Micro PLC” với nhiều chức năng thích hợp.
Xĩt toăn bộ điều khiển lập trình (khả trình) S7-200 với bộ vi xữ lý CPU214 (như hình 6-3) SIMATIC S7-200 Cổng truyền thơng Cacs cổng vào Các cổng ra Q1.1 I1.0 Q0.0 Q0.1 Q0.3 Q0.2 Q0.6 Q0.7 Q0.5 Q0.4 I1.0 I1.1 I1.3 I1.2 1.5 I1.4 I0.4 I0.5 I0.7 I0.6 I0.2 I0.3 I0.1 I0.0 SF STOP RUN SIEMENS
Hình 6-3: Bộ điều khiển lập trình (khả trình) S7-200 với khối vi xữ lý CPU214
Mơ tả câc đỉn bâo trín S7-200, CPU214:
SF: (đỉn đỏ): hỏng thiết bị hỏng bín trong CPU. RUN(đỉn xanh): Đang hoạt động.
STOP(đỉn văng): Đang dừng.
Ix.x (đỉn xanh): Chỉ định trạng thâi tức thơi của cổng Ix.x (x.x=0.0÷1.5) (cổng
văo).
Qy.y (đỉn xanh): Chỉ định trạng thâi tức thời của cổng ra Qy.y (y.y=0.0÷1.1).
6.1.4.2 Thiết bị điều khiển khả lập trình SIMATIC S7-300:BATF BATF SF SIEMENS DC5V RUN FRCE STOP RUN-P RUN STOP MRES CPU314 CPU315-2 DP MRES STOP RUN RUN-P STOP FRCE RUN DC5V SIEMENS SF BATF SF DF BUSF SIMATIC S7-300 Pin
MPI Pin MPI
SIMATIC S7-300
DP
Hình 6.4: Bộ điều khiển khả lập trình S7-300 với khối vi xữ lý CPU314 vă CPU315-2PD.
Tính năng:
+ Hệ thống điều khiển modul nhỏ gọn cho câc ứng dụng trong phạm vi trung bình.
+ Có nhiều loại CPU.
+ Có nhiều modul mở rộng, có thể mở rộng đến 32 modul. + Câc Bus nối thích hợp phía sau câc modul.
+ Có thể nối mạng: Multipoint inteface (MPI) hoặc PROFBUS hoặc Indủtial Ethrnet.
+ Thiết bị lập trình (PG) trung tđm có thể truy cập đến câc Modul. + Khơng hạn chế rảnh.
+ Căi câc cấu hình vă thơng số với công cụ trợ giúp :HƯ-Config”.
Xĩt hai loại CPU của bộ điều khiển lập trình được S7-300 lă S7-300 CPU -314 vă CPU-315-2DP. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Mô tả câc đỉn bâo vă câc ký hiệu:
MRES: chức năng RESET hệ thống (Modul resrt Funstion). STOT : dừng chuơng trình khơng được xư lý.
RUM-P: xử lý chuơng trình có thể đọc vă ghi từ PG. Câc đỉn bâo:
SF: lỗi trong nhóm, lỗi trong CPU hay trong Modul có khả năng chuẩn đôn. BATS: lỗi pin, pin hết điện hay khơng có pin.
DC5V: bâo có 5 VAC.
FRCE:FORCE, bâo câo ít nhất mọt ngõ ra ,văo đang bị cuỡng bức. Rum: nhất nhây khi CPU khởi động, ổn định khi CPU lăm việc. STOR: đỉn sâng khi dừng.
Chớp chậm khi u cầu reset bộ nhớ cần thiết vì khi card nhớ được cắm văo. Card nhớ: có rênh dănh cho cart nhớ. Card nhớ lưu nội dung chuơng trình mă khơng cần pin trong trường hợp mất điện.
Ngăn để pin: có chức năng để pin ở dưới nắp. Pin cung cấp năng lượng dự trữ nội dung RAM trong trường hợp mất điện.
Đầu nối MPI: đầu nối dùng cho thiết bị lập trình hay câc thiết bị cần giao tiếp qua cổng MPI.
Cổng giao tiếp DP: cổng giao tiếp để nối trực tiếp câc I/O phđn bố (Distibuted Periphral) cua CPU.
6.1.4.3. Thiết bị điều khiển lập trình SIMATICS7-400:
Tính năng:
+ Power-PLC cho phạm vi điều khiển trung bình đến cao cấp. + Có nhiều loại CPU.
+Có nhiều Modul mở rộng, có thể mở rộng đến 30 modul. +Bus nối lắp đặc sau câc modul.
+ Có thể nối mạng với: MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet. + Thiếtbi lập trình trung tđm có thể truy cấp đến câc module. + Khơng hạn chế rênh cắm.
+ Căi đặt cấu hình că câc thơng số với trợ giúp của công cụ “HW Config”. + Nhiều khẳ năng tínhtơn ( có đến 4CPU được dùng ở phía trung tđm).
6.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC TRÍN MÂY UỐN XĂ Gồ: 6.2.1 Quy định câc ngõ văo ra:
Cổng văo:
S0 ↔ I0.0 : Nút nhấn khởi động.
a0 ↔ I0.1 : Cử hănh trình đột.
a1 ↔ I0.2 : Cử hănh trình đột
a2 ↔ I0.3 : Cử hănh trình cắt.
a3 ↔ I0.4 : Cử hănh trình xilanh đột xong lùi về.
a4 ↔ I0.5 : Cử hănh trình xilanh cắt xong lùi về.
a5 ↔ I0.6 : Cử hănh trình.
a6 ↔ I0.7 : Cử hănh trình.
a7 ↔ I0.8: Cử hănh trình.
a9 ↔ I0.9 : nút nhđn cắt trước.
A+ ↔ Q2.0: Quay môtơ uốn.
A- ↔ Q2.1 : Dừng môtơ uốn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
B+ ↔ Q2.2 : Đột lỗ.
B- ↔ Q2.3 : Xilanh đột lùi về.
C+ ↔ Q2.4 : Dao cắt sau cắt xă gồ.
C- ↔ Q2.5: Dao cắt sau lùi về.
D+ ↔ Q2.6 Dao cắt trước hoạt động.
D- ↔ Q2.7: Dao cắt trước lùi về.
6.2.2 Chương trình điều khiển(SIEMENS):
a) Giên đồ thời gian biểu diễn quâ trình uốn xă gồ:
Điều khiển mây uốn ta điều khiển câc cơ cấu châp hănh: môtơ thủy lực A, câc