L ỜI NÓI ĐẦU
2.3.1.1.Tính áp lực cán
Xem quá trình cán như một quá trình uốn kim loại giữa hai trục cán, lúc này lực tác dụng lên trục cán chính là lực uốn và được xác định theo công thức tổng quát sau: P =
l n S B. 2b.
Trong đó: B – Chiều rộng vật uốn.
S – Chiều dày của phôi tấm, trong dây chuyền cán tôn này. Chiều dày nhất của tôn là 0,3mm ,chọn S=0,3mm.
b –Giới hạn bền của vật liệu làm phôi tấm, chọn b= 200 (N/mm2 ) n-Hệ số đặc trưng ảnh hưởng của biến dạng cứng n=1,8.
l -Khoảng cách giữa các điểm tựa Chiều rộng của vật uốn B được tính như sau:
B = 0 180 . . R R l ac 2 arcsin 2 2 sin 2 Hình 2.22: Biên dạng sóng thực + Biên dạng sóng: R = 16 mm. Lần cán a l B(mm) P(N) 1 1 60 16 16,7 33,8 2 1 83,94 21,4 23,42 35,46 3 1 127,5 28,7 35,6 40,19 Bảng 2.7: Thông số mô hình thực tế
Áp lực kim loại tác dụng lên trục nhỏ nên chọn sơ bộ các kích thước của trục:
Hình 2.23: Trục Với: l1= 45mm, l2 = 168 mm, l3 = 30mm. Chọn đường kính D = 50mm. Tổng momen tác dụng lên hệ thống cán: M = R. f1. 2 d + P1.f. 2 D + P1. t . l
Với: P1: Áp lực kim loại tác dụng lên trục t: Hệ số tay đòn khi cán hình đơn giản t = (0,45 – 0,5) chọn t = 0,5
l: Chiều dài tiếp xúc của kim loại với con lăn P1: Áp lực kim loại tác dụng lên trục
f: Hệ số ma sát, chọn f = 0,5 D: Đường kính con lăn
f: Hệ số ma sát của cổ trục chọn f1 = 0,1 d: Đường kính ổ trục cán d = 12 mm R l O l1 l2 l3
Trục Q (N) P1 (N) l (mm) Mms (N/mm) Ml (N/mm) Mc (N/mm) M (N/mm) I 27 33,8 16 152 412.5 270,4 834,9 I’ 27 33,8 16 67,5 412,5 270,4 750,4 II 18 35,46 21,4 45 443,75 379,42 868,17 II’ 22 35,46 21,4 133,7 443,75 379,42 956,87 III 20 40,19 28,7 50 502,4 576,72 1129,12 III’ 23 40,19 28,7 157,8 502,4 576,72 1236,92 Bảng 2.8: Momen mô hình thực tế 2.3.1.2. Tính công suất động cơ
Công suất của các trục được tính theo công thức sau: N = M.
M- Momen cần thiết để quay trục (Nm) - Vận tốc góc của trục (1/s)
Công suất cần thiết: N =
tr
N
: Hiếu suất bộ truyền Tính toán ta được: Bảng 2.9: Thông số trục Công suất trên các trục: N= Ntr = 23,114 (w) Công suất cần thiết: 24,33( ) 95 , 0 23,114 W N Nct * Quá trình thực hiện:
Bước 1: Thiết kế các cặp trục tạo sóng tôn và các cặp trục hỗ trợ chuyển động của tôn.
+Cặp thứ nhất được thiết kế dạng trơn, hai trục được lắp cách nhau một khoảng từ Th số Trục M(N.mm) (1/s ) N (w ) I 834,9 4 3,34 I’ 750,4 4 3,002 II 868,17 4 3,473 II’ 956,87 4 3,835 III 1129,12 4 4,516 III’ 1236,92 4 4,948
(1-3mm), khoảng cách này có thể thay đổi được, tùy vào độ dày của tôn.
Hình 2.24: Cặp trục trơn.
+Cặp trục thứ hai: Được chế tạo một sóng tôn ở giữa, bước đầu tạo biên dạng sóng.
Hình 2.25: Cặp trục một sóng.
Hình 2.26: Cặp trục ba sóng
-Các cặp trục được chế tạo bằng thép C45 với đường kính là 50 mm.
Bước 2: Thiết kế, chế tạo các gối đỡ trục:
Các gối trục được thiết kế có thể dịch chuyển lên xuống tùy thuộc vào độ dày của tôn.
Gối trục được chia thành hai phần, gối trục trên và gối trục dưới. Cả hai gối được chế tạo từ nhựa cứng có chiều dày 20 mm, được đặt trong khung sắt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.27: Gối trên Hình 2.28: Gối dưới
Hình 2.29: Ổ bi Hình 2.30: Khung gối
Bước 3: Chế tạo đế
.
Hình 2.31: Đế mô hình.
Đế được chế tạo bằng cách ghép cứng các thanh thép lại với nhau, hai thanh dầm dọc dài được ghép bởi hai thanh sắt hình chữ I, tạo thành rãnh để lắp ghép các gối đỡ trục.
2.3.1.3. Lựa chọn phương pháp truyền động
Trên mô hình máy cán tôn có ba cặp trục nằm liên tiếp nhau. Sản phẩm được hình thành từ các tấm hoặc dải lần lượt qua các cặp trục, mà ở mỗi cặp trục cán được tạo hình dần dần tiến đến hình dáng, tiết diện của sản phẩm cuối cùng. Nhờ lực ma sát giữa các con lăn quay và tấm kim loại mà phôi cán chuyển động tịnh tiến ăn liền vào giá cán phía đứng sau. Để đảm bảo quá trình cán diễn ra liên tục thì thể tích kim loại đi qua các giá cán cùng một lúc trong một đơn vị thời gian phải bằng nhau, các cặp trục phải chuyển động ngược chiều nhau với cùng một vận tốc. Qua nhiều phương pháp truyền động như: Trục vít bánh vít, dầu ép, xích thì phương pháp truyền động xích là dễ thực hiện và chế tạo nhất.
Truyền động xích có ưu điểm kích thước nhỏ gọn, làm việc không trượt, hiệu suất cao, lực tác dụng lên trục nhỏ. Tuy nhiên bộ truyền cũng có nhược điểm: chế tạo và lắp ráp phức tạp, yêu cầu bôi trơn thường xuyên.
- Chọn loại xích:
+ Ta chọn loại xích ống con lăn (hình3.2) có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, thường dùng
truyền động với vận tốc nhỏ. - Định số răng đĩa xích
+ Để đảm bảo tuổi thọ của bộ truyền, giảm tải trọng động giá trị Z1, Z2 cần
thỏa mãn điều kiện: đối với xích ống con lăn
(7 ≤ Z ≤120)
+ Số răng đĩa xích nhỏ Z1 được chọn là : Z1=12
Z2=i.Z1=12 (i=1)
Hình 2.33. Bánh xích
2.3.2.Thiết kế chế tạo hệ thống cắt 2.3.2.1. Tính lực cắt
Lực cắt tác dụng P của lưỡi cắt trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau có khe hở z giữa hai lưỡi cắt tạo nên một momen quay.
M =P1.a
Dao cắt nghiêng góc . Lực cắt được xác định: P = tg K S . c. . 5 , 0 2
Trong đó: S: Chiều dày vật liệu cắt, chọn S=0,3mm
K: Hệ số ảnh hưởng của dao mềm, vật liệu khó cắt, khe hở lớn, chọn K= 1,1 – 1,3.
c: Ứng suất cắt (N/mm2). c = ( 0,8 - 0,86 ) b : Góc nghiêng dao
= 10 - 2 0 ( S < 2mm ) Đối với vật liệu mỏng thì: Q = (0,3-0,4)P. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phôi tấm của máy cán tôn có b 400 (N/mm2) Chọn dao nghiêng góc = 2 0
b = 200(N/mm2) K = 1,3 Z = 1,5(mm) a = 2Z = 3 (mm) c = 0,85 b = 340 ( N/ mm2) = 800 ( góc cắt ) = 20 ( góc sau ) Vậy P = 0 2 2 1 , 1 . 170 3 , 0 . 5 , 0 tg = 240,97 ( N ) Lực ép lên tôn : Q = 0,36P = 0,36. 240,97 = 86,75 (N)
Sau khi tiến hành tạo sóng rồi tiến hành cắt rời vật liệu thì dao phải được đặt sau máy, để cho máy cắt không bị cong vênh ta chọn biên dạng dao cắt trùng với biên dạng cuối cùng của tôn.
2.3.2.2. Tính toán xilanh truyền lực cho hệ thống cắt
Trong hệ thốngcắt ta chỉ sử dụng một xilanh: -Lực cắt:Pc = 240,97 (N)
-Vận tốc cắt V2 = 0,025 (m/s) = 1,5(m/phút)
-Chọn áp suất làm việc cho xilanh là P2 = 30(N/cm2)= 0,3(N/mm2) -Gọi đường kính trong của xilanh là D2
Ta có: Pc = 2 2 2 . 4 P D Từ đó: 9 , 31 3 , 0 . 14 , 3 240,97 2 2 2 2 p P D c (mm) P2 F2 Pc Hình 2.36: Pittong Chọn đường kính trong xilanh là D2 = 33 mm
Hệ thống cắt bao gồm hai con dao được chế tạo theo biên dạng tôn, hai con dao chế tạo ăn khớp với nhau tạo thành một gọng kìm. Dao dưới cố định, dao trên chuyển động được, và được gắn trên trục pittong. Dao trên được đặt nghiêng so với dao dưới một góc từ (20-60).
CHƯƠNG 3
3.1.Giới thiệu về PLC
PLC, viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. 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.
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.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. + Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa.
+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp. + Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Modul mở rộng.
+ Giá cả có thể cạnh tranh được.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách thuận tiện mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay .
PLC được phân loại theo 2 cách:
+ Hãng sản xuất: Gồm các nhãn hiệu như: Siemens, Omron, Misubishi, Alenbratlay…
+ Version: -PLC Siemen có các họ: S7-200, S7-300, S7-400, Logo. -PLC Misubishi có các họ: Fx, Fx0, FxON.
3.1.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của PLC
PLC S7-300 có cấu trúc dạng module gồm các thành phần sau:
-CPU các loại khac nhau: : 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315, 315-2 DP, 316-2 DP, 318-2.
- Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng: SM321, SM322, SM323, SM331, SM332,SM334, SM338, SM374.
- Module chức năng FM. - Module truyền thông CP.
- Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho các module khác, dòng 2A, 5A, 10A.
- Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các module được gắn trên thanh ray như hình dưới, tối đa 8 module SM/FM/CP ở bên phải CPU, tạo thành một rack kết nối với nhau qua bus connector gắn ở mặt sau của module. Mỗi module được gắn một số slot tính từ trái sang phải, module nguồn là slot 1, module CPU slot 2, module SM là slot 3, tiếp là FM, CP…
Nếu có nhiều module thì bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM và CPU313 chỉ có một rack), CPU ở rack 0, slot 2, kế là module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nối rack 0 với các rack 1, 2 ,3, trên mỗi rack này có module kết nối thu IM 361, bên phải mỗi module IM là các module SM/FM/CP. Cáp nối hai module IM dài tối đa 10 m, các module được đánh số theo slot và dùng làm cơ sở để đặt địa chỉ đầu cho các module ngõ vào ra tín hiệu. Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể gán địa chỉ tùy ý cho các module.
Hình 3.1: Thanh rack
Mỗi địa chỉ tương ứng với một byte. Với các module số địa chỉ mộ ngõ vào hay ra là x, y, x là địa chỉ byte, y có giá trị từ 0 đến 7.
Các CPU312IFM, 314IFM, 31XC có thích hợp sẵn một số module mở rộng.
- CPU 312IFM, 312C có 10 ngõ vào địa chỉ I124.0 …I124.7, I125.1, 6 ngõ ra số Q124.0…Q124.5.
- CPU 313C: 24 DI I124.0..126.7, 16DO Q124.0..125.7, 5 ngõ vào tương đồng AI địa chỉ 752…761, hai ngõ ra AO 752…755.
- CPU314IFM: 20 ngõ vào số I124.0…I126.3, 16 ngõ ra số Q124.0 …Q125.7;
4 ngõ vào tương đồng PIW128, PIW130, PIW132, PIW134; một ngõ ra tương đồng PQW128.
3.1.2. Nguyên lý hoạt động của PLC
+ Đơn vị xử lý trung tâm:
Các module khác nhau theo hình dạng chức năng, vận tốc xử lý câu lệnh. Loại 312IFM, 314IFM không có thẻ nhớ. Loại 312IMF,313 không có pin nuôi. Loại 314- 2DP có các đèn báo ý nghĩa như sau:
SF…(đỏ)…lỗi phần cứng hay mềm. BATF…(đỏ)…lỗi pin nuôi.
DC5V…(lá cây)…nguồn 5V bình thường. FRCE…(vàng)…force request tích cực. RUN…(lá cây)…CPU đang chạy.
STOP…(vàng)…CPU mode STOP hay HALT hay START-UP, LED chớp khi memory rết request.
BUSF…(đỏ)…lỗi phần cứng hay mềm ở giao diện PROFIBUS. +Hệ thống Bus:
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.
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O. Bên cạnh đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 1¸8 MHZ. Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống.
Hình 3.2: Cấu tạo PLC
* Bộ nhớ:
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp: Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O. Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay.
Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ. Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ đếm giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh tiếp theo. Với một địa chỉ mới, nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc .
Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bởi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có khả năng chứa 2000 - 16000 dòng lệnh, tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các bộ nhớ như RAM, EPROM đều đươc sử dụng.
+RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung bất kỳ lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị mất. Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khô, có khả năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .
+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ không ghi nội dung vào được. Nội dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn, nó được gắn sẵn trong máy, đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC. Trên PG (Programer) có sẵn chỗ ghi và xóa EPROM.
+ EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) liên kết với những truy xuất linh động của RAM và có tính ổn định. Nội dung của nó có thể được xóa và lập trình bằng điện, tuy nhiên số lần là có giới hạn.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});