Van điện từ 5/2 đƣợc điều khiển bởi lực điện từ , khi dòng điện chạy qua cuộn dây(Coil winding), trong nó xuất hiện một từ trƣờng. Từ trƣờng sinh lực điện từ tác động lên lõi (Core) bằng vật liệu sắt từ mềm (Soft iron), kéo lõi vào trong cuộn dây. Lõi từ
69
đƣợc gắn với các cơ cấu đóng - mở trực tiếp van đảo chiều hoặc gián tiếp qua van phụ trợ.
Thông số kỹ thuật van điện từ 5/2 :
Van điện từ 5/2 Airtac 4V220-08 .
Port size: In=1/4'', Out=1/8'' .
Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa .
Loại van 5 cửa 2 vị trí .
Nhiệt độ hoạt động: 5~50oC .
Điện Áp: 110V, 220V, 24V.
5.7 Công tắc từ
Trong hệ thống dây chuyền nâng hạ có cơ cấu nâng - hạ cụm dây điện , để nhận biết đƣợc cơ cấu đang nâng hay đang hạ để phục vụ cho việc lập trình , thì nhóm chọn cơng tắc từ để nhận biết .
Cấu tạo của công tắc từ :
Cấu tạo của công tắc từ bao gồm 2 bộ phận: phiến nam châm vĩnh cửu và công tắc lƣỡi gà.
Hình 5.18: Cấu tạo cơng tắc từ
Khi tiếp điểm lƣỡi gà (làm bằng thép) đặt gần nam châm vĩnh cửu, lực hút của nam châm vĩnh cửu sẽ hút tiếp điểm đóng lại .
Thơng số kỹ thuật:
Nguồn cung cấp: 24VDC
Dòng chuyển mạch: 5mA ~50mA
Thời gian trễ: 2ms
Nhiệt độ hoạt động: -10 ~ 70 oC
Hình 5.19: Cơng tắc từ Hình 5.17: Van điện từ 5/2
70
5.7 Nút nhấn tự phục hồi .
Trong hệ thống dây chuyền nâng hạ , nút nhấn tự phục hồi đƣợc sử dụng để điều khiển dây chuyền qua trái , qua phải , lên , xuống và thắng .
Cấu tạo:
Hình 5.8 : Cấu tạo nút nhấn tự phục hồi
Tín hiệu do nút nhấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung.
Ví dụ: Tín hiệu do tiếp điểm thƣờng đóng có dạng :
Hình dạng nút nhấn sử dụng trong hệ thống
71
5.8 Sơ đồ điện hệ thống
75
76
5.9 Bảng điều khiển và tủ điện:
Tủ điện của hệ thống gồm PLC, nguồn tổ ong 24V, các role điện từ đƣợc kết nối với nhau bằng dây dẫn điện đã đƣợc bấm Code 2 đầu với mã số. Ngồi ra cịn có quạt làm mát, thống khí cho tủ điện và PLC.
Hình 5.23: Tủ điện của hệ thống
Bộ nguồn 24VDC
Nhóm sử dụng bộ nguồn 24VDC để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều
220VAC thành nguồn một chiều 24VDC, đƣợc dùng để nuôi PLC , các cảm biến cảm
77
Hình 5.24: Bộ nguồn 24VDC
Cách mắc dây bộ nguồn 24VDC :
Kí hiệu Ý nghĩa
L N
(AC) Nối vào điện thế nguồn 220VAC Nối đất
-V Nối vào cực âm thiết bị +V Nối vào cực dƣơng thiết bị
VADJ Chiết áp điều chỉnh điện áp đầu ra
Thông số kĩ thuật :
Điện áp ngõ vào :220 VAC
Điện áp ngõ ra: 24 VDC – 10A
Sai số điện áp đầu ra: 1-3 %
Công suất thực tế :82 %
78
Bảng điều khiển
Đƣợc thiết kế với các công tắc xoay dùng để thay đổi trạng thái vận hành auto/manual của từng cụm và dùng nút nhấn để reset toàn bộ hệ thống về trạng thái ban đầu.
Hình 5.25: Bảng điều khiển trạng thái auto/manual và reset
Remote điều khiển
Mỗi cụm đều có remote để điều khiển, thao tác các nút trái-phải-lên-xuống-thắng để vận chuyển vật.
79
CHƢƠNG 6:THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC TẾ 6.1 Hệ thớng ngồi thực tế: 6.1 Hệ thớng ngồi thực tế:
Hình 6.1: Cơ cấu thanh ray
80
Hình 6.3: Cơ cấu nâng hạ
81
6.2 Thông số hệ thống:
Tổng khối lƣợng hệ thống ( 1cụm ) : ~ 60 kg
Chiều dài hệ thống (1 cụm ) : ~ 6 m
Trọng lƣợng vận chuyển : 15-20 kg
Áp suất khí nén đầu vào : 5 bar
Lƣu lƣợng dịng khí : 0,2-10 m3/min
Thời gian vận chuyển 1 cụm : 6s
Điều khiển bằng hệ thống PLC Mitsubishi FX.
6.3 Thực nghiệm và kết quả:
Dựa vào nguyên lý làm việc của các cơ cấu trong hệ thống nhóm tiến hành thực nghiệm thực tế. Bằng việc cho hệ thống hoạt động khơng tải và có tải để đánh giá đáp ứng của hệ thống.
Các thơng số ảnh hƣởng đến q trình làm việc của hệ thống:
Lƣu lƣợng khí
Áp suất khí nén
Tín hiệu cảm biến
Sau khi thực nghiệm nhóm nhận thấy hệ thống có một số lỗi sau:
Xylanh hoạt động không đúng yêu cầu khi điều khiển bằng remote. Nguyên nhân là do nối sai các đầu khí nén vào van khí nén hay lỗi nối sai dây điều khiển với plc.
Xylanh đáp ứng không đúng thời gian (quá nhanh hay quá chậm ). Nguyên nhân do chƣa hiệu chỉnh áp suất khí nén đầu vào hay do điều chỉnh van tiết lƣu quá mức.
Cảm biến khơng nhận đƣợc tín hiệu nên khơng điều khiển đƣợc nhƣ mong muốn. Nguyên nhân do khoảng cách lắp đặt cảm biến xa so với khoảng làm việc.
Sau khi làm việc nhiều chu trình có một xylanh khơng hoạt động làm hệ thống hoạt động không đúng yêu cầu. Nguyên nhân do xung đột điều khiển hoặc cảm biến xylanh không hoạt động.
Sau khi thực nghiệm và sửa các lỗi đã gặp, nhóm nhận thấy hệ thống làm việc ổn định, đúng và chính xác nhƣ yêu cầu đặt ra qua nhiều chu trình làm việc. Hoàn thành chỉ tiêu năng suất 125 bộ dây điện trong 1 giờ làm việc.
82
CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Sau 3 tháng nghiên cứu , tính toán, thiết kế và gia cơng thực tế kể từ lúc nhâ ̣n đề tài, nhóm đã hoàn thành hệ thống vận chuyển dây điện và đa ̣t đƣợc một số kết quả nhất định. Những yêu cầu đặt ra ban đầu của đề tài đã đƣợc nhóm hoàn thành phần lớn . Kết quả đa ̣t đƣợc là tƣơng đối khả quan , tuy nhiên cũng cịn một sớ ha ̣n chế về cơ khí , cũng nhƣ độ êm khi máy vâ ̣n hành.
7.1 Kết quả đạt đƣơ ̣c
Từ những nhiệm vụ và mục tiêu ban đầu nhóm đã đặt ra , sau khi hoàn thành đề tài nhóm đã đa ̣t những kết quả sau:
Về cơ sở lý thuyết:
+ Hiểu và nắm rõ cách lập trình PLC, xây dựng và vận hành đƣợc hệ thống khí nén trong cơng nghiệp.
+ Nắm đƣợc hầu hết lý thuyết trong việc tính toán các cơ cấu.
Về cơ khí:
+ Ứng dụng phần mềm thiết kế kỹ thuâ ̣t Solidworks để thiết kế máy và mô phỏng chuyển động của hệ thống.
+ Lựa chọn vật liệu, hình dáng kích thƣớc các chi tiết của hệ thống. + Vâ ̣n hành đƣợc các máy phay, tiện để gia công các chi tiết hệ thống.
Về ma ̣ch điện:
+ Biết đƣợc nguyên lý hoa ̣t động điện của hệ thống . Cách kết nối điện giữa các thiết bị ngoại vi trong hệ thống khí nén nhƣ xy lanh, cảm biến từ, rơle, nút nhấn… với PLC.
+ Ứng dụng đƣợc các ch ức năng PLC vào việc điều khiển hệ thống và kiểm tra lỗi.
Về vận hành:
+ Hệ thống hoạt động chính xác các vị trí qua lại lên xuống , remote điều khiển bằng tay thiết kế trực quan có thể vận hành hệ thống dễ dàng.
+ Hệ thống hoạt động ở hai chế độ bằng tay và bán tự động.
7.2 Ƣu nhƣơ ̣c điểm và đề xuất cải thiê ̣n : 7.2.1 Ƣu điểm :
− Hệ thống sử dụng PLC nên có tính ổn định cao, điều khiển chính xác. − Tốc độ đáp ứng của hệ thống nhanh
83
− Bảng điều khiển và remote đƣợc thiết kế trực quan dễ nhìn, thuận tiện cho việc hƣớng dẫn công nhân vận hành.
− Tiết kiệm đƣợc sức công nhân khiêng vác, đẩy xe trƣớc kia.
− Kết nối PLC với máy tính có thể kiểm tra và giám sát hoạt động của hệ thống nên thuận tiện cho việc bảo trì và sửa chữa hệ thống kịp thời.
7.2.2 Nhƣợc điểm :
− Hệ thống thanh trƣợt đƣợc treo lên cao nên khi cụm trƣợt chuyển động gây ra sự rung lắc.
− Cơ cấu hãm cụm trƣợt sử dụng đệm cao su và hệ thống khí nén hoạt động gây ra tiếng ồn.
− Hệ thống chƣa tự động hồn tồn, cịn sử dụng remote để điều khiển. − Cảm biến có khoảng cách nhận biết ngắn nên dễ va đập với cụm trƣợt. − Hành trình đi của khung dây treo đơi khi không đƣợc trơn tru.
− Hệ thống lắp đặt ở trên cao , nên những ngƣời có chiều cao tƣơng đối thấp khơng thể vận hành hệ thống.
7.2.3 Đề xuất cải thiện:
− Thiết kế và tính tốn các chi tiết với độ chính xác cao.
− Gia cố thêm cho hệ thống thanh trƣợt trên cao để giảm tình trạng rung lắc.
− Thiết kế thanh dẫn hƣớng khoảng cách cho cảm biến để không xảy ra tình trạng va đập.
− Sử dụng bơi trơn cho cơ cấu dẫn hƣớng xy lanh nâng hạ.
7.3 Hƣớng phát triển của đề tài :
− Thiết kế thêm màn hình cảm ứng kết nối với PLC cho kỹ thuật viên có thể tự giám sát, thay đổi quy trình vận hành và sửa chữa dễ dàng.
− Hệ thống sẽ tự động hoàn toàn, ứng dụng camera xử lý ảnh cảm biến điều khiển tự động hệ thống.
84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] http://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly- 10/GTDT/Bai%20hoc/Bai13.Luc%20ma%20sat.htm [2] https://vi.wikipedia.org/wiki/Ma_s%C3%A1t [3] http://www.bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/1162-02-633398082174687500/Suc- can-chuyen-dong-va-luc-ma-sat/Ma-sat-lan.htm [4] http://www.meslab.org/mes/threads/7266-Tinh-duong-kinh-Piston-xilanh.html [5] http://tailieu.vn/tag/xilanh-truyen-dong.html [6] http://tailieuhoctap.vn/chi-tiet-sach/202-nganh-khoa-hoc-ky-thuat/co-khi-che-tao- may/769725-he-thong-dieu-khien-khi-nen-va-thuy-luc [7] http://www.meslab.org/mes/threads/23822-Ung-dung-cua-co-cau-binh-hanh.html [8] http://codientu.org/threads/8873/
[9] Trịnh Chất, Cơ Sở Thiết kế máy và Chi Tiết Máy, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội,2007