CHƯƠNG III : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐIỀU KHIỂN
3.3.3.Kỹ thuật về lập trình PLC
3.3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PLC DÙNG TRONG MÁY UỐN LIÊN TỤC TẤM
3.3.3.Kỹ thuật về lập trình PLC
3.3.3.1. Khái niệm chung
PLC có thể sử dụng một cách kinh tế hay không phụ thuộc rất lớn vào thiết bị lập trình. Khi trang bị một bộ PLC thì đồng thời phải trang bị một thiết bị lập trình của cùng một hãng chế tạo. Tuy nhiên ngày nay người ta có thể lập trình bằng phần mềm trên máy tính sa đó chuyển sang PLC bằng cáp nối truyền thơng.
Sự khác nhau chính giữa bộ điều khiển logic khả lập trình PLC và điều khiển logic thủy lực, điều khiển khí nén, cơng nghệ rơle hoặc bán dẫn là ở chỗ kỹ thuật nhập chương trình vào bộ điều khiển như thế nào.
Trong điều khiển logic thủy lực, khí nén hoặc rơle thì bộ điều khiển được chuyển đổi một cách cơ học nhờ đấu nối dây “điều khiển cứng”, tức là nếu thay đổi chu trình thì phải thiết kế lắp ráp lại mạch. Cịn với PLC thì việc thay đổi chu trình được thực hiện thơng qua một thiết bị lập trình và một ngoại vi chương trình. Có thể chỉ ra quy trình lập trình theo hình sau:
3.3.3.2. Các phương thức lập trình
Từ các cách mơ tả hệ tự động các nhà chế tạo PLC đã soạn thảo ra các phương thức lập trình khác nhau. Các phương thức lập trình đều được thiết kế đơn giản, gần với các
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy uốn liên tục tấm lợp biên dạng sóng vng phương pháp bảng lệnh STL, phương pháp biểu đồ bậc thang LAD và phương pháp lưu đồ điều khiển CSF (FBD).
+Phương pháp biểu đồ bậc thang LAD
Một chương trình viết trong LAD rất giống với một sơ đồ điện, vì thế được rất nhiều người lựa chọn khi lập trình cho PLC nói chung. Chương trình thường được chia thành nhiều phần nhỏ, rất dễ hiểu và tương đối độc lập gọi là “network”.
Chương trình viết trong LAD là đường nối các phần tử thành một mạch hoàn chỉnh, theo thứ tự từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. Quá trình quét của PLC cũng theo thứ tự này. Mỗi một nấc thang xác định một số hoạt động của quá trình điều khiển
Ký hiệu các phần tử cơ bản của phương pháp biểu đồ bậc thang LAD là:
3.3.3.3. Các rơle nội
Trong các loại PLC có nhiều thuật ngữ để chỉ các linh kiện loại này, ví dụ: rơle phụ, bộ vạch dấu, cờ hiệu, lưu trữ bít, bít nhớ,… Đây là linh kiện cúng cấp các chức năng đặc biệt gắn liền với PLC và được dùng phổ biến trong lập trình
Một số ký hiệu rơle nội
Hãng Tên gọi Ký hiệu Ví dụ
3.3.3.4. Các rơle thời gian (Timers): hay có thể gọi là các bộ định thời gian
Trong các hệ thống điều khiển luôn luôn phải sử dụng rơle thời gian để duy trì cho quá trình điều khiển. Trong các PLC người ta cũng gắn các rơle thời gian vào trong đó. Tuy nhiên thời gian ở đây được xác định nhờ đồng hồ trong CPU.
3.3.3.5. Thanh ghi (Register): là bộ nhờ 16 bít và được dùng để lưu trữ số liệu 3.3.3.6. Các bộ đếm (Counters)
Bộ đếm cho phép đếm tần suất xuất tín hiệu vào. Các bộ đếm này được cài đặt sẵn trong PLC và thơng thường trong PLC có các loại bộ đếm cơ bản đó là:
+Bộ đếm lên: nội dung bộ đếm tăng lên 1 khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm +Bộ đếm xuống: nội dung bộ đếm giảm 1 khi có cạnh của xung kích bộ đếm. +Bộ đếm vừa đếm lên vừa đếm xuống: nội dung bộ đếm tăng 1 hay giảm 1, tùy thuộc cờ chuyên dụng cho phép chiều đếm, khi có cạnh lên của xung kích bộ đếm
3.3.3.7. Một số bộ điều khiển PLC thường gặp *Bộ PLC OMRON SYSMAC CPM2A
a. Sơ lược về bộ PLC omron sysmac cpm1a
Bộ PLC OMRON SYSMAC CPM2A do hãng OMRON của Nhật sản xuất.
Trên bộ PLC này được đánh số các đầu vào, ra và COM, điện xoay chiều 220V và điện 1 chiều 24V.
• Có 18 đầu vào được ghi các địa chỉ sau:
INPUT 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 0010 0011 Và
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy uốn liên tục tấm lợp biên dạng sóng vng
• Có 12 đầu ra với các địa chỉ sau:
OUTPUT 1000 1001 1002 1003 1004 1005 1006 1007 1100 1101 1102 1103
Hình 3-42: Cấu hình đầu ra PLC OMRON SYSMAC CPM2A
b. Thuật ngữ đầu vào và đầu ra PLC omron sysmac cpm2a được thiết kế nhằm tiếp nhận tín hiệu dữ liệu đầu vào, sau khi sử lý theo chương trình sẽ phát tín hiệu qua các tín hiệu đầu ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Một số tín hiệu đầu vào được truy nhập vào PLC thông qua các cực được đấu bằng các dây dẫn. Điểm chính xác nơi đấu đầu vào được gọi là điểm nhập (Input print). Điểm nhập này được đặt ở vị trí cố định trên bộ nhớ của PLC phản ánh tình trạng lơgíc của tín hiệu đang được nhập từ CPU của PLC dựa trên chương trình được viết vào bộ nhớ mà người lập trình viên truy nhập vào.
Để kết thúc & khởi động chương trình, PLC điều khiển bít đầu ra (Output bit) thơng qua dây dẫn điện cuối cùng tín hiệu chạm vào 1 thiết bị đầu ra (ví dụ đèn LET, điện solenoid, tín hiệu van...) và chuyển sang “ON” hoặc “OFF”.
Tồn bộ hệ thống điều khiển gồm có PLC và các thiết bị đầu vào và đầu ra nối tiếp với những bộ phận năng lượng cần thiết được đặt nơi khơng có bụi, hơi nước, rung và khơng nhiễm từ.
Trên PLC OMRON SYSMAC CPM2A có nhiều vùng dữ liệu: từ IR và SR ngồi ra cịn có vùng đếm và vùng thời gian (Vùng TC) do Operand giả định. Vùng dữ liệu trừ bộ phận trễ “Timers” và các bộ phận đếm “Counters” được viết bằng 1 từ (1 word = 16 bit) đánh số từ 00 ÷ 15. Nhưng từ HR 0000 ÷ HR 0009 v..v...gọi là những biến trung gian để giữ lại trong bộ nhớ hỗ trợ cho các dữ liệu đầu ra.
Khi một số bít và từ ở những vùng dữ liệu nhất định không dùng nhằm một mục đích có sẵn: chúng có thể được sử dụng trong lập trình để điều khiển các bít khác. Ví dụ cổng vào Start (khởi động hệ thống) hoặc Stop (ngắt hệ thống).
Những từ và bít sẵn sàng để sử dụng được gọi là từ làm việc hoặc bít làm việc. Hầu hết các bít chưa sử dụng có thể được dùng như bít làm việc.
Những chức năng vùng nhớ CPM2A:
1. Những bít này được bố trí đầu vào Input hoặc đầu ra Output. 2. Có thể tự ý dùng những bít làm việc trong chương trình. 3. Những bít này có chức năng điều khiển hay tạo cỡ.
4. Những bít này được duy trì trang thái tạm thời ON/OF khi mất năng lượng.
5. Được dùng để lưu các thông số điều khiển hoạt động của PLC.
3.3.4. Ứng dụng của PLC trong máy uốn liên tục tấm lợp
PLC điều khiển quá trình hoạt động của máy. Sử dụng bộ điều khiển PLC để đảm bảo các chức năng: đo đếm chiều dài, số tấm và xuất lệnh điều khiển đóng mở các van theo chương trình đã được cài đặt.
PLC nhận tín hiệu đo thơng qua bộ Encorder. Bộ này được ghép nối với bánh xe lăn trực tiếp trên tôn và phát xung (Clock ) cho PLC cho ra mã tín hiệu điều khiển ⇒ điều khiển q trình hoạt động của máy .
- Kích thước chiều dài, số tấm được đưa vào bộ nhớ PLC thơng qua màn hình để theo dõi và thao tác
- Bộ đo tốc độ vòng bằng xung (Rotaray Encorder ): Đo chiều dài của tơn Ngồi ra cịn có thiết bị khác như: cơng tắc hành trình, Rơle cơng suất.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy uốn liên tục tấm lợp biên dạng sóng vng
CHƯƠNG IV: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY UỐN TÔN
4.1. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CON LĂN VÀ TRỤC UỐN 4.1.1 Các thông số của biên dạng tơn sóng vng 4.1.1 Các thơng số của biên dạng tơn sóng vng
Chọn thơng số biên dạng tôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chiều rộng tấm tơn, kích thước sóng tơn, nhu cầu sử dụng, cơng dụng tấm lợp...
Trên thị trường hiện nay thường sử dụng các loại phơi tấm dạng cuộn có kích thước 900(mm) và 1200(mm) với chiều dày từ (0,2 ÷ 0,8) mm. Tơn uốn có số sóng thường là 7 sóng và 9 sóng
+ Đối vơi tơn khổ 900 mm: Uốn được tơn 7 sóng Chiều rộng hữu dụng là: 125.6 = 750 (mm)
+ Đối với tôn khổ 1200 mm: Uốn được tơn 9 sóng Chiều rộng hữu dụng là: 125.8 = 1000 (mm) 20 1060 125 s 60 135O 125 x 8=1000 Hình 4-1: Biên dạng tơn sóng vng 9 sóng
u cầu đối với sản phẩm tơn uốn:
- Sản phẩm tơn sau khi tạo sóng phải thoả mãn yêu cầu về độ cứng vững, chịu lực, khơng có vết nứt tại các vị trí thay đổi tiết diện (những điểm uốn).
- Sản phẩm không bị trầy, xước làm hỏng lớp bảo vệ chống ơxi hố (sơn hoặc mạ kẽm), không bị co kéo tạo ra những nếp nhăn và những biến dạng không đồng đều trên bề mặt.
- Sản phẩm tơn uốn phải có giá thành thấp nhất để cạnh tranh. - Phải đảm bảo các u cầu sử dụng, có tính thẩm mỹ cao.
4.1.2. Xác định số lần uốn
Quá trình uốn tơn khơng làm thay đổi chiều dày của tơn tại mọi vị trí, tơn phẳng sau khi qua máy uốn sẽ nhận được biên dạng theo yêu cầu, đặc biệt trong quá trình uốn thì lớp sơn, mạ bảo vệ ít bị phá hỏng tại bất kì vị trí nào và có khả năng giữ ngun chức năng bảo vệ ban đầu.
Hình 4-2: Lỗ hình tạo sóng tơn
1: Lơ uốn trên (cối) 2: Phơi uốn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3: Lơ uốn dưới (chày)
Hình 4-3: Kích thước 1 sóng tơn
Trải qua các lần uốn thì chiều cao biên ngồi của cối khơng thay đổi, chỉ có khoảng cách hai gối tựa thay đổi. Khi đó chiều cao của chày tăng lên và chiều sâu lòng cối cũng tăng lên cho tới biên dạng yêu cầu.
20 28,28 28,28 28,28 1 2 3 D1 D2 d2 d1 4 3 2 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy uốn liên tục tấm lợp biên dạng sóng vng
Hình 4-4: Sơ đồ uốn tạo sóng
Trong đó:
d1: Đường kính chày khi uốn lần 1 D1: Đường kính cối khi uốn lần thứ 1 d2: Đường kính chày khi uốn lần 2 D2: Đường kính cối khi uốn lần thứ 2
Tương tự như vậy ta có q trình uốn tiếp theo tạo biên dạng theo u cầu.
Hình 4-5: Sơ đồ tính tốn số lần uốn
Khi uốn tạo sóng qua các bước ta có nhận xét sau:
+ Chiều dài L khơng thay đổi trong suốt q trình uốn nhưng x giảm a tăng. + Ta đặt AB = a: Chiều cao của sóng tơn.
AC = x
2x + 20: Là khoảng cách gối đỡ bằng B. Trong tam giác vng ABC, ta có:
AC2 = BC2 - AB2
x2 = L2 - a2
x = L2 −a2 B = 2x + 20
Mà L = 28,28 không đổi nên ta cho a tăng dần từ 1 ÷ 20 ta lập được bảng sau:
[Bảng 4 - 1] a(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x(mm) 28,26 28,20 28,12 27,99 27,83 27,63 27,40 27,12 26,81 26,45 B(mm) 76,52 76,40 76,24 75,98 75,67 75,26 74,80 74,24 73,63 72,90 a(mm) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 x(mm) 26,05 25,60 25,11 24,57 23,97 23,31 22,59 21,81 20,90 20 B(mm) 72,10 71,20 70,22 69,14 67,94 66,62 65,18 63,62 61,80 60
Xác định số lần uốn cho mỗi sóng nhằm mục đích xác định số cặp trục uốn cần thiết để tạo ra được hình dáng của sản phẩm yêu cầu từ đó ta mới đưa ra được phương án động học cho máy nhằm chọn được phương án tối ưu về mặt kĩ thuật cũng như kinh tế. x L C A B a
Khi phôi được đưa qua các cặp trục chúng bị biến dạng theo biên hình của con lăn uốn, quá trình này xảy ra liên tục và theo hai hướng khác nhau. Như vậy ta có thể xem sản phẩm được dập vuốt, mục đích là dựa vào hệ số dập vuốt để đưa ra số cặp trục uốn cần thiết để nhận được sản phẩm hoàn chỉnh.
Hệ số dập vuốt phụ thuộc vào kích thước chi tiết trước và sau khi uốn. Tính tốn số lần uốn: Gọi m là hệ số dập vuốt ta có: m = 1 − n n l l
Trong đó: ln chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n
ln−1chiều rộng miệng cối sau lần uốn thứ n-1
Hệ số m đặc trưng cho khả năng thu nhỏ. Nếu m nhỏ thì chiều rộng sau khi dập và trước khi dập chênh lệch nhau càng nhiều. Nghĩa là càng nhanh chóng đạt đến kích thước của sản phẩm cuối cùng, số lần uốn càng ít đi.
Ta mong muốn hệ số dập vuốt càng nhỏ càng tốt vì sẽ giảm bớt bộ khn dùng để dập, giảm thời gian máy, giá thành sẽ rẻ hơn. Tuy nhiên nếu m càng nhỏ thì mức độ biến dạng của kim loại càng lớn. Nếu mức độ biến dạng đó vượt quá giới hạn bền của vật liệu sẽ gây nên phế phẩm. Bởi vậy việc xác định hệ số dập vuốt chính xác có ý nghĩa rất lớn trong việc thành lập quy trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm.
Với lần uốn đầu tiên ta chọn hệ số m lớn nhằm giảm chiều cao cần thiết uốn để phôi dễ ăn vào trục uốn. Lần uốn đầu tiên ta phải dùng lực đẩy phôi vào các lần kế tiếp thì các cặp trục uốn sẽ làm nhiệm vụ kéo phôi vào.
Tính số lần uốn tối thiểu cho một sóng tơn. Ta có : 1 m1 l l = 2 1 2 m l l = . . . . . . n n n m l l = −1 Ta có : m1 = m2=. . . . .=mn Suy ra ta có: n mn l l 1 = n n m l l n lg lg = ⇒
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế máy uốn liên tục tấm lợp biên dạng sóng vng m= 0,94 3,75 94 , 0 lg 67 , 75 60 lg = = ⇒n
Căn cứ vào các thông số của các nhà sản xuất máy uốn tôn và theo kinh nghiệm thực tế để q trình uốn tơn khơng bị biến dạng đột ngột, bị rách nứt, tôn bị biến dạng không đồng đều, gây cong vênh và lớp bảo vệ không bị hư hỏng. Nên ta chọn số lần sóng tơn đi qua các cặp lơ uốn để tạo sóng hồn chỉnh là 4 và số liệu ta chọn như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[Bảng 4 - 2]
a (mm) 5 10 15 20
B (mm) 75,67 72,90 68 60
4.1.3. Xác định kích thước của con lăn uốn
Để xác định kích thước của các con lăn uốn thì ta phải lựa chọn đường kính danh nghĩa của các con lăn thông qua vận tốc của máy. Vận tốc theo yêu cầu thiết kế là 20÷30 (m/phút)
Nhờ có ma sát giữa tơn và các con lăn uốn nên khi các con lăn uốn của trục dẫn động quay thì tơn chuyển động tịnh tiến đồng thời do có ma sát nên làm quay trục cịn lại. Vì các con lăn uốn có đường kính ở các điểm khơng bằng nhau nên khi thiết kế hệ con lăn của cặp trục uốn, cần chú ý đảm bảo vận tốc dài tại một số vị trí phải bằng nhau để chúng khỏi làm co (giãn), kéo đứt tơn. Vận tốc đó là vận tốc sản phẩm để thiết kế máy, nên ta chọn làm vận tốc trung bình của con lăn V = 25(m/phút) hay V=0,42(m/s)
Từ đó ta chọn như sau:
+ Chiều dày tơn uốn S =0,2÷0,5(mm)
+ Chọn đường kính trục để lắp con lăn uốn: φ = 75 (mm). + Chọn đường kính cổ trục để lắp ổ đỡ: φ = 55 (mm). + Ta chọn đường kính danh nghĩa lơ trên : Dn = 180 (mm) + Ta chọn đường kính danh nghĩa lơ dưới : dt = 140 (mm) + Khoảng cách hai trục uốn : A = 160 (mm)
Qua mỗi lần uốn ta tăng chiều cao chày (lô dưới) lên 2a đơn vị, do đó: d1= dt+2.a (mm)
Tương tự chiều sâu của cối sẽ giảm đi 2a đơn vị D1 = Dn - 2.a (mm)
Qua các lần uốn ta có số liệu sau:
- Lần uốn thứ 1: a = 5 ⇒ D1 = 180 - (2 x 5) = 170 (mm). ⇒ d1 = 140 + (2 x 5) = 150 (mm). - Lần uốn thứ 2: a = 10 ⇒ D2 = 180 - (2 x 10) = 160 (mm).