4.1. Yêu cầu đề tài
Đối với hệ thống xử lý và đóng gói mía sẽ có các yêu cầu cần thiết về tài chẳng hạn như tính toán chiều dài của mía khi đưa mía vào, thời gian mía vào thùng, thời gian mía trên bàn xếp, quy cách xếp mía, quy cách nâng hạ bàn nâng, tốc độ máy, sản lượng đạt được, tính an toàn của máy đối với người sử dụng, tính hiệu quả của máy mang lại,…
Đối với đề tài của nhóm với yêu cầu đưa ra là:
+ Cần có độ chính xác trong việc tính toán chiều dài của mía là 260mm.
+ Thực hiện đúng quy cách xếp mía với số lượng mía là 4 cây/1 lớp.
+ Xếp đủ số lớp mía trong 3 lớp/thùng.
4.2. Thiết kế nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hình 4. 1: Sơ đồ khối của hệ thống
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ HỆ THỐNG
19 4.3. Phương hướng và giải pháp thực hiện 4.3.1. Phương án 1
Đối với việc tính toán chiều dài của mía sau khi cắt cần thực hiện một cách tương đối chính xác. Việc sử dụng encoder kết hợp với các tín hiệu cảm biến, tử đó tìm hiểu và đưa ra thuật toán để giải quyết vấn đề trên. Sử dụng encoder để tính toán chiều dài mía sau khi cắt sẽ tiết kiệm về mặt kinh tế, dễ dàng thay đổi được việc tính toán kích thước mía. Nhưng khi sử dụng Encoder cũng mang đến một số nhược điểm như có sai số trả về vì các thiết bị sử dụng chẳng hạn như băng tải, xy lanh đều không phải là những thiết bị highspeed(tốc độ cao) nên các tín hiệu trả về sẽ có thời gian phản hồi, dẫn đến việc tính toán sai trong chương trình, phụ thuộc vào tốc độ băng tải, khi tốc độ băng tải thay đổi dẫn đến việc hệ số calibration(hiệu chuẩn) cũng thay đổi.
Bàn xếp, bàn lùa mía khi chạy sẽ dùng cơ cấu xy lanh để lùa mía qua thành lớp. Việc sử dụng xy lanh mang đến hiệu quả về kinh tế, thời gian lùa và xếp mía nhanh. Nhưng khi sử dụng cơ cấu xy lanh về mặt số lượng mía sẽ phụ thuộc vào vị trí đặt, không linh hoạt được trong việc thay đổi kích thước xếp của từng lớp, dễ gây ra tình trạng bị sai số khi mía khác kích cỡ về đường kính dẫn đến hư hỏng máy móc.
Đối với cơ cấu nâng hạ thùng sẽ yêu cầu nhiều về mặt chính xác, khả năng chịu tải nặng, thời gian đáp ứng nhanh chóng. Việc lựa chọn cơ cấu nâng hạ sử dụng Vít me kết hợp với động cơ Servo sẽ đáp ứng tối đa những yêu cầu trên. Khi sử dụng động cơ Servo, có thể thay đổi linh hoạt về kích thước của từng lớp dựa trên các thông số mía đầu vào, độ chính xác cực kỳ cao do Servo có kết hợp về mặt Encoder trong chính động cơ sẽ có những tín hiệu feedback chính xác về mặt vị trí của cơ cấu nâng hạ. Trái lại, việc sử dụng Servo gây tốn kém về mặt chi phí sử dụng, thao tác lập trình sẽ khó hơn, yêu cầu cao, chính xác trong việc lắp đặt phần cơ khí.
Bảng tóm tắt phương án 1:
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
Tính toán mía dựa vào Encoder gắn trên băng tải.
Ít chi phí đầu tư.
Dễ dàng thay đổi tính kích thước.
Feedback chiều dài trả về dễ bị sai số.
Phụ thuộc vào tốc độ băng tải.
Sử dụng cơ cấu xy lanh trên bàn xếp, bàn lùa.
Ít chi phí đầu tư.
Khả năng đáp ứng nhanh Dễ dàng lắp đặt.
Không linh hoạt được trong việc thay đổi kích thước các lớp mía.
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ HỆ THỐNG
20
Phải thay đổi vị trí lắp đặt phụ thuộc vào kích thước lớp mía.
Dễ gây tình trạng bị sai số.
Sử dụng cơ cấu Servo + Vít me bi
Độ chính cao trong từng vị trí nâng hạ.
Khả năng chịu tải cao.
Dễ thay đổi, kích thước số lượng lớp mía.
Chi phí đầu tư cao.
Yêu cầu có kiến thức trong việc lập trình logic.
Cần có độ chính xác cao trong phần lắp đặt cơ khí.
Bảng 4. 1: Bảng tóm tắt phương án 1 4.3.2. Phương án 2
Tương tự như phương án 1, việc tính toán về chiều dài mía sẽ sử dụng thuật toán Encoder để tính toán.
Hình 4. 2: Đóng gói sản phẩm sử dụng khay
Về mặt bàn xếp sẽ sử dụng phương án Motor Servo, xếp mía vào từng khay tương tự như hình trên. Đối với cơ cấu sử dụng thuật toán dịch khay theo vị trí dựa vào Servo trên mang lại sự tối ưu nhất trong khâu xếp mía, giảm được tối đa sai số trong việc xếp lớp, linh hoạt được trong việc thay đổi số lượng mía của từng lớp. Đổi lại việc xây dựng như cơ cấu trên cần khoảng chi phí đầu tư khá lớn, độ chính xác trong các khâu cơ khí yêu cầu chính xác cao, có kiến thức trong việc lập trình tính logic của máy.
Đối với khâu đóng gói mía, sẽ sử dụng phương án thả mía rơi tự do theo dẫn hướng bằng cơ cấu khay có thể đóng mở sử dụng xy lanh, sau khi mía đã được lùa vào khay. Phương án sử dụng mang tính hiệu quả linh hoạt cao, thời gian xếp lớp đáp ứng nhanh. Nhưng về mặt chí phí lắp đặt cao, đòi hỏi có sự chính xác cao trong phần cơ khí.
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ HỆ THỐNG
21 Bảng tóm tắt phương án 2:
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
Tính toán mía dựa vào Encoder gắn trên băng tải.
Ít chi phí đầu tư.
Dễ dàng thay đổi tính kích thước.
Feedback chiều dài trả về dễ bị sai số.
Phụ thuộc vào tốc độ băng tải.
Bàn xếp cơ cấu khay sử dụng cơ cấu dịch của Motor Servo.
Điều chỉnh được vị trí các khay.
Giảm được sai số trong khâu xếp mía.
Xếp mía với tốc độ nhanh.
Chi phí đầu tư cao.
Thời gian thiết kế, lắp đặt lâu.
Yêu cầu có độ chính xác trong phần tính toán cơ khí.
Cơ cấu đóng gói sử dụng khay đóng mở.
Có tính linh hoạt . Thời gian đóng gói mía nhanh.
Chi phí đầu tư cao.
Yêu cầu có độ chính xác trong phần tính toán cơ khí.
Thời gian thiết kế, lắp đặt lâu.
Bảng 4. 2: Bảng tóm tắt phương án 2 4.4. Lựa chọn phương án
Từ những phương án được nhóm tìm hiểu, nghiên cứu, nhóm đã lựa chọn phương án 1, để thực hiện vào đề tài tốt nghiệp. Bởi vì, nhằm tiết kiệm về mặt chi phí, nhưng cũng đáp ứng được những yêu cầu đưa ra, nên việc lựa chọn phương án 1 giúp nhóm vừa giảm được phần chi phí cũng như thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp.
4.5. Trình tự công việc tiến hành Trình tự công việc tiến hành gồm:
+ Lên phương án, tìm hiểu, nghiên cứu về đề tài.
+ Tìm hiểu về các thiết bị điện lập trình, các cơ cấu cơ khí . + Tính toán, thiết kế phần mô hình cơ khí.
+ Tính toán về các thuật toán như Encoder, Servo, PLC,…
+ Lắp ráp phần cứng dựa trên bảng vẽ đã thiết kế.
+ Thiết kế tủ điện, các thiết bị điện.
+ Đấu tủ điện, kéo dây từ các cơ cấu chấp hành về tủ điện.
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ HỆ THỐNG
22 + Lập trình PLC điều khiển.
+ Chạy mô hình và đánh giá dựa trên chương trình điều khiển đã viết.
+ Thực hiện viết báo cáo về đề tài.