4.3.4.1. Giới thiệu
Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ là cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến, trích chứa và ngưng tụ, tách nước.
Kích thước bình chứa phụ thuộc vào công suất tiêu thụ của máy nén khí và công suất tiêu thụ của thiết bị máy móc sử dụng, ngoài ra còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng khí nén: ví dụ như sử dụng liên tục hay gián đoạn
Bình trích chứa khí nén nên lắp ráp trong không gian thoáng để thực hiện được nhiệm vụ như ngưng tụ và tách nước trong khí nén.
a. Loại bình trích chứa thẳng đứng b. Loại bình trích chứa nằm ngang
c. Loại bình trích chứa nhỏ gắn trực tiếp vào ống dẫn khí.
a b c
Do yêu cầu khí dùng trong mô hình là không lớn nên chúng tôi đã sử dụng hệ thống các bình khí tự chế để thay thế. Hình ảnh về bình chứa khí trong mô hình.
Hình dạng bình khí thực tế trong mô hình
4.3.4.2. Mạng đường ống dẫn khí nén
Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân chia làm 2 loại:
+ Mạng đường ống được lắp ráp cố định(trong nhà máy, xí nghiệp) + mạng đường ống được lắp ráp di động(ví dụ như đường ống trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bị)
a) Mạng đường ống lắp cố định.
Thông số cơ bản cho mạng đường ống lắp ráp cố định là ngoài lưu lượng khí nén còn có vận tốc dòng chảy, tổn thất áp suất trong đường ống dẫn khí, áp suất yêu cầu, chiều dài ống dẫn và các phụ tùng nối ống
- Lưu lượng: phụ thuộc vào vận tôc dòng chảy. Vận tốc dòng chảy càng lớn, tổn thất áp suất trong ống dẫn càng lớn
- Vận tốc dòng chảy: được chọn trong khoảng từ 6m/s đến 10m/s. vận tốc dòng chảy khi qua các phụ tùng nối ống sẽ tăng lên hay vận tốc dòng chảy sẽ tăng lên nhất thời khi dây chuyền, máy móc đang vận hành
- Tổn thất áp suất: trong các đường ống dẫn chính là 0.1bar. Tuy nhiên trong thực tế sai số cho phép tính đến bằng 5% áp suất yêu cầu. Nếu trong ống dẫn chính có lắp thêm các phụ tùng ống nối, các van thì tổn thất áp suất của hệ thống ống dẫn tăng lên
Khi lắp ráp hệ thống ống dẫn khí nén thường nghiêng góc từ 1% - 2% so với mặt phẳng nằn ngang (hình 3.1). Vị trí thấp nhất của hệ thống ống dẫn so với mặt phẳng nằm ngang, lắp ráp bình ngưng tụ nước, để nước trong ống chứa đụng ở đó.
b) Mạng đường ống lắp ráp di động.
Mạng đường ống lắp ráp di động đa dạng hơn mạng đường ống lắp ráp cố định. Ngoài những đường ống bằng kim loại có thành ống mỏng như ống dẫn bằng đồng, người ta còn sử dụng thêm các loại ống dẫn bằng nhựa, vật liệu tổng hợp, các đường ống dẫn bằng cao su. Đường kính ống dẫn được lựa chọn phải tương ứng với đường kính mối nối của phần tử điều khiển.
Ngoài những mối lắp ghép bằng ren, mạng đường ống di động còn sử dụng các mối nối cắm với các đầu kẹp
Tùy theo áp suất của khí nén cho từng loại máy mà chọn những loại ống dẫn có nhứng tiêu chuẩn khác nhau.
* Hệ thống đường ống:Có tác dụng truyên dẫn khí, tạo ra sự liên kết giữa các bộ phận trong hệ thống khí nén
Hình 4.11 Hình dạng ống dẫn khí nén
* Hệ thống đường ống dẫn khí trong một số nhà máy
Hình 4.12 Hệ thống ống dẫn khí trong công nghiệp
4.3.5. Xy lanh
4.3.5.1. Xy lanh tác động 2 chiều (xy lanh tác động kép)
a) Nguyên lý làm việc
Nguyên tắc hoạt động của xylanh tác động kép là áp suất khí nén được dẫn vào cả 2 phía của xylanh.
-
Xylanh tác động 2 chiều có giảm chấn: Nhiệm vụ của cơ cấu giảm chấn là ngăn chặn sự va đập của pittong vào thành của xylanh ở vị trí cuối hành trình. Người ta dùng van tiết lưu một chiều để thực hiện giảm chấn.
4.3.6. Van Đảo Chiều
Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng của dòng năng lượng
4.3.6.1. Nguyên lí hoạt động
Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều (hình 4.2): khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12) thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3). Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), ví dụ tác động bằng dòng khí nén, nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn. Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác động của lực lò xo, nòng van sẽ trở về vị trí ban đầu.
Xylanh tác động 2 chiều có giảm chấn không điều chỉnh được
Hình 4.14 Xylanh tác động 2 chiều có giảm chấn điều chỉnh được
4.3.6.2. Ký hiệu van đảo chiều
Chuyển đổi vị trí của nòng van được biểu diễn bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a,b,c… hay các chữ số 0, 1, 2, 3….
Vị trí “ không” được ký hiệu là vị trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu ngoài vào. Đối với van có 3 vị trí, vị trí ở giữa là vị trí “ không”. Đối với van có 2 vị trí thì vị trí “ không” có thể là “a” hoặc là “ b “, thông thường vị trí “b” là vị trí “ không”.
Bên trong ô vuông của mỗi vị trí là các đường thẳng có hình mũi tên, biểu diễn hướng chuyển động của dòng qua van. Trường hợp dòng van bị chặn được biểu diễn bằn dấu gạch ngang.
a o b a b
Hình 4.15 Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều
- Ký hiệu và tên gọi van đảo chiều (như hình vẽ)
a o b a b
Van đảo chiều 4/3 Van đảo chiều 3/2
Số vị trí Số cửa
Hình 4.17 Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều
a o b a b
Van đảo chiều 4/3 Van đảo chiều 3/2
Số vị trí Số cửa
Một số van đảo chiều thường gặp:
4.3.6.3. Tín hiệu tác động
Nếu ký hiệu lò xo nằm ngay bên phải của ký hiệu van đảo chiều, thì van đảo chiều đó có vị trí “không”, vị trí đó là ô vuông phía bên phải của ký hiệu van đảo chiều và được ký hiệu “0”. Điều đó có nghĩa là khí chưa có tín hiệu tác động vào nòng van thì lò xo tác động giữ vị trí đó.
a) Tín hiệu tác động bằng tay
Hình 4.20 Ký hiệu tín hiệu tác động
b) Tác độngbằng cơ
Hình 4.21 Ký hiệu tín hiệu tác động bằng cơ c) Tác động bằng khí nén
Hình 4.22 Ký hiệu tín hiệu tác động bằng khí nén d) Tác động bằng nam châm điện
4.3.6.4. Van đảo chiều 5/2 có vị trí “ không
- Tác động bằng cơ–đầu dò
Hình 4.24 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng cơ-đầu dò - Tác động bằng khí nén:
Một số hình ảnh của van đảo chiều 5/2
Hình 4.26 Van đảo chiều 5/2
4.3.6.5. Van đảo chiều 5/2 không có vị trí “ không”
Van đảo chiều không có vị trí “ không” là loại van sau khi tác động lần cuối lên nòng van không còn nữa thì van sẽ giữ nguyên vị trí tác động cuối cùng, chừng nào chưa có tín hiệu tác động lên phía đối diện của nòng van. Tác động lên nòng van có thể là:
- Tác động bằng tay, bàn đạp.
- Tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hoặc đi ra từ hai phía. - Tác động trực tiếp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén qua van phụ trợ.
Loại van đảo chiều chịu tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay đi ra từ hai nòng van hay tác động trực tiếp bằng nam châm điện từ hoặc gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van phụ trợ được gọi là van đảo chiều xung, bởi vì vị trí của van được thay đổi khi có tín hiệu xung tác độn lên nòng van.
Van đảo chiều xung 5/2 tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi ra từ 2 phía nòng van: Nguyên tắc hoạt động tương tự van đảo chiều 4/2 tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi ra từ 2 phía của nòng van
Hình 4.27 Van đảo chiều 5/2 dùng tay gạt
4.4. HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MÔ HÌNHHình 4.29 Hình ảnh thực tế của mô hình Hình 4.29 Hình ảnh thực tế của mô hình A B R P S X Y Ký hiệu van 5/2
4.5. ỨNG DỤNG
4.5.1 . Ứng dụng trong sản xuất gạch
Trong khi tại hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát hiện nay, khâu phân loại gạch được thực hiện bằng mắt thường, một hệ thống tự động nhận dạng và phân loại gạch ra đời hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm sức người và tăng năng suất cho các nhà máy.
Các viên gạch sau khi nung được chạy trên băng tải. Trên băng tải ta gắn các cảm biến quang để nhận dạng chiều cao của từng viên gạch chạy qua. Ta dùng 3 cảm biến để phân biệt chiều cao của từng viên gạch. Nếu viên gạch nào thấp hơn hoặc cao hơn so với yêu cầu thì sẽ được cảm biến nhận dạng. Những viên gạch này sẽ được thanh gạt trên băng tải loại ra một băng tải khác. Những viên gạch đúng tiêu chuẩn sẽ được đóng thùng.
Những viên gạch không đúng tiêu chuẩn sẽ bị loại.
Tại các nhà máy sản xuất gạch granite hiện nay, khâu nhận dạng, kiểm chuẩn và phân loại sản phẩm gạch đầu ra đều do con người đảm nhiệm. Trên băng chuyền, các công nhân sẽ quan sát viên gạch bằng mắt thường, bằng kinh nghiệm và sự ghi nhớ, trực tiếp phân loại các sản phẩm gạch đạt yêu cầu hoặc loại bỏ phế phẩm bằng tay. Tuy vậy, công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Hệ thống gồm 3 phần. Phần thứ nhất là khối xử lý nhận dạng và ra quyết định, gồm một hệ thống Cảm biến chuyên dụng được đặt trong một hộp đen gá trên băng chuyền gạch. Khi viên gạch đi qua hộp đen, hệ thống cảm biến thu nhận hình ảnh bề mặt viên gạch và chuyển cho phần mềm nhận dạng và phân loại. Phần mềm này sẽ thực hiện nhận dạng và ra quyết định viên gạch thuộc loại chất lượng nào. Phần tiếp theo là khối xử lý tín hiệu hỏi đáp, điều khiển và giao tiếp giữa người và máy, gồm bàn phím, màn hình và các nút điều khiển.
Phần cuối cùng là khối cơ cấu cơ khí chấp hành, là một băng chuyền dọc, có khe được đặt nối tiếp theo băng chuyền gạch của nhà sản xuất. Trên băng chuyền có 5 vị trí phân loại ứng với 5 mẫu gạch. Khi bộ xử lý nhận
dạng và ra quyết định gạch thuộc loại chất lượng nào, viên gạch tiếp tục được chuyển qua băng chuyền có khe, qua tay máy sẽ hút giữ để chuyển xuống băng tải loại đó.
4.5.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm
a) Phát hiện vật trên mặt băng tải.
Bộ cảm biến E32-T16WR + E3X-DA-S cài đặt các cảm biến để cho một phần của chùm đường 30-mm, rộng trên băng tải này.
Cảm biến này dùng để phát hiện vật phẩm trên băng tải. Bằng cách đặt cảm biến quang ngang qua mặt băng tải ta có thể phát hiện ra vật phẩm khi nó đi qua cảm biến. Tín hiệu từ cảm biến đưa về sẽ được đếm số lương. Bộ điều khiển sẽ xác định khi nào đủ số lượng sẽ đóng gói vào thùng.
Băng tải này được ứng dụng trong sản xuẩt bánh kẹo. Trong việc đóng thùng các sản phẩm với số lượng đặt sẵn.
b) Phát hiện những thay đổi về chiều cao
Bộ cảm biến E32-TC200 + E39-F1 + E3X-DA-S với một ống kính dài khoảng cách cho phép phát hiện những thay đổi về chiều cao gây ra bởi hai
thông thường không có ánh sáng truyền mạnh mẽ mà có thể xâm nhập pallet. Gắn một đường dài ống kính đơn vị để các cảm biến quang cung cấp đủ ánh sáng cường độ thâm nhập pallet bia. Bộ cảm biến phát hiện này cung cấp ổn định vì sự khác biệt lớn trong lượng ánh sáng truyền từ một đến hai pallet.
Bộ cảm biến này cho phép phát hiện trong hộp bia đã có đủ số lượng lon bia hay chưa.
c) Phát hiện hai loại kẹo hoặc Cookies
-Bộ cảm biến E32-D11L + E3X-DA [] TW-S phát hiện sự khác biệt màu sắc của hai loại bánh kẹo hoặc cookies.
-Sử dụng hai cảm biến để xác định các loại kẹo hoặc cookie bởi vì bạn cần một đầu ra cảm biến cho từng loại kẹo hoặc cookies.
Trên băng tải có hai loại bánh: 1 loại bánh màu trắng sữa còn 1 loại bánh màu sôcôla. Công việc phải phân loại 2 loại bánh này để đóng hộp: Mỗi loại một nửa.
4.6. NHẬN XÉT
4.6.1. Ưu điểm của mô hình
Chỉ sử dụng 3 cảm biến lần lượt để phân biệt 3 loại sản phẩm và đếm cùng lúc.Với việc sử dụng 3 cảm biến tách rời sẽ hạn chế được nhiễu khi đặt 3 cảm biến liền nhau.Giảm khối lượng tính toán, lập trình, từ đó đơn giản hóa công việc của lập trình viên.Với 1 chương trình nhẹ hơn sử dụng cho PLC là hợp lí hơn khi mà bộ PLC được coi là có khả năng lập trình với các bài toàn nhỏ, ít network. Nhờ việc lập trình đơn giản mà PLC hoạt động nhanh, chính xác giúp duy trì tuổi thọ PLC.
4.6.2. Khuyết điểm
Mô hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tiến đến 1 dây chuyền công nghệ thực tế.Từ mô hình phát triển lên thực tế còn phải thay đổi nhiều về cấu tạo,khung mô hình, phải thay đổi nhiểu về bài toán công nghệ nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống và tiết kiệm điện năng, giảm chi phí dây truyền….
Tài liệu tham khảo
[1]. ThS Nguyễn Bá Hội,Giáo trình tập lệnh PLC Siemens S7-200, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.
[2].Giáo trình điều khiển khí nén, Cao Đẳng Nghề Phú Thọ.
[3]. ThS Lâm Tăng Đức & Nguyễn Kim Ánh,Giáo trình môn học điều khiển logic, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng.
[4]. Internet,Tài liệu cảm biến công nghiệp. [5].Internet, Giáo trình WinCC.
Phụ lục
2. Chương trình WinCC
Bánh băng tải 1(AUTO)
#include "apdefap.h" int gscAction( void ) {
int BANH1,BANH2;
BANH1=GetRotationAngle("auto.pdl","banh1"); //Return-Type: long int BANH2=GetRotationAngle("auto.pdl","banh2"); //Return-Type: long int if (GetTagBit("CONV1")==1) //Return-Type: BOOL
{
BANH1=BANH1+10; BANH2=BANH2+10;
SetRotationAngle("auto.pdl","banh1",BANH1); //Return-Type: BOOL SetRotationAngle("auto.pdl","banh2",BANH2); //Return-Type: BOOL }
else {
BANH1=0; BANH2=0;
SetRotationAngle("auto.pdl","banh1",BANH1); //Return-Type: BOOL SetRotationAngle("auto.pdl","banh2",BANH2); //Return-Type: BOOL }
Bánh băng tải 1(MAN)
#include "apdefap.h" int gscAction( void ) {
int BANH1,BANH2;
BANH1=GetRotationAngle("man.pdl","banh1"); //Return-Type: long int BANH2=GetRotationAngle("man.pdl","banh2"); //Return-Type: long int if (GetTagBit("CONV1")==1) //Return-Type: BOOL
{
BANH1=BANH1+10; BANH2=BANH2+10;
SetRotationAngle("man.pdl","banh1",BANH1); //Return-Type: BOOL SetRotationAngle("man.pdl","banh2",BANH2); //Return-Type: BOOL }
else {
BANH1=0; BANH2=0;
SetRotationAngle("man.pdl","banh1",BANH1); //Return-Type: BOOL SetRotationAngle("man.pdl","banh2",BANH2); //Return-Type: BOOL }
return 0; }
Bánh băng tải 2(AUTO)
#include "apdefap.h" int gscAction( void ) {
int BANH3,BANH4;
BANH3=GetRotationAngle("auto.pdl","banh3"); //Return-Type: long int BANH4=GetRotationAngle("auto.pdl","banh4"); //Return-Type: long int if (GetTagBit("CONV2")==1) //Return-Type: BOOL
{
BANH3=BANH3+10; BANH4=BANH4+10;
SetRotationAngle("auto.pdl","banh3",BANH3); //Return-Type: BOOL SetRotationAngle("auto.pdl","banh4",BANH4); //Return-Type: BOOL }
else {
BANH3=0; BANH4=0;
SetRotationAngle("auto.pdl","banh3",BANH3); //Return-Type: BOOL SetRotationAngle("auto.pdl","banh4",BANH4); //Return-Type: BOOL }
Bánh băng tải 2(MAN)