3.4.1. Cụm vận chuyển chai
Hiện nay cĩ rất nhiều các thiết bị vận chuyển liên tục nhƣ: trục dẫn động, dây xích, băng tải, máng…với nhiều kích thƣớc khác nhau phù hợp với từng loại sản phẩm. Trong đề tài yêu cầu vận chuyển chai nên sử dụng băng tải là phù hợp.
3.4.1.1. Băng tải
Phƣơng án chọn hệ thống truyền động
Phƣơng án 1: Sử dụng hộp giảm tốc 2 cấp để truyền động cho động cơ với băng tải.
- Ƣu điểm: Hiệu suất cao, hộp giảm tốc 2 cấp nên chính xác hơn. - Nhƣợc điểm: Kích thƣớc bộ truyền lớn, khĩ chế tạo hộp giảm tốc.
Sơ đồ sử dụng hộp giảm tốc 2 cấp để truyền động cho động cơ với băng tải đƣợc trình bày nhƣ hình 3.5:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
1.Động cơ 2.Khớp nối 3.Bộ truyền xích 4.Hộp giảm tốc 5.Con lăn trục dẫn động 6.Băng tải 7.Con lăn trục bị động.
Phƣơng án 2: Sử dụng động cơ cĩ sẵn hộp số
Hiện nay trên thị trƣờng cĩ nhiều loại động cơ mà trong đĩ đã chế tạo sẵn hộp giảm tốc, chính vì thế việc sử dụng rất tiện lợi, khơng cần chế tạo hộp giảm tốc riêng. Yêu cầu của hệ thống chiết ở đây là đảm bảo đƣợc lƣu lƣợng chiết nhƣng khơng cần thiết phải cĩ một vận tốc băng tải thật chính xác mà tốc độ băng tải cĩ thể nằm trong một phạm vi cho phép, chính vì thế ta cĩ thể dễ dàng lựa chọn động cơ trên thị trƣờng. Từ những phân tích đĩ quyết định chon phƣơng án 2 sử dụng động cơ đã cĩ hộp giảm tốc. 6 5 7 4 3 2 1
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 3. 5. Động cơ cĩ sẵn hộp số `
1.Động cơ 2.Hộp giảm tốc 3.Con lăn trục dẫn động 4.Băng tải 5. Con lăn trục bị động. 6. HT xích
Thơng số kỹ thuật
- Băng tải 1: dài x rộng = 28 x 12 (cm). Con lăn trục dẫn động và trục bị động làm từ thép khơng gỉ, cĩ đƣờng kính d=3cm.
- Băng tải 2: dài x rộng = 52 x 12 (cm). Con lăn trục dẫn động và trục bị động làm từ thép khơng gỉ, cĩ đƣờng kính d=3cm. 4 3 5 2 1 6
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 3. 6. Băng tải 3.4.1.2. Hệ thống đĩa xoay
Phƣơng án truyền động
Hình 3. 7. Hệ thống truyền động đĩa xoay
1. Động cơ 2. Hộp số 3. Vành đĩa
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Thơng số kỹ thuật
- Trục chính: cĩ đƣờng kính 1cm, cao 50cm làm từ chất liệu thép khơng gỉ, cố định bằng các đai ốc. Bánh răng lớn đƣờng kính 6,5cm gắn liền với trục. Dây xích truyền động cĩ chiều dài 12cm.
- Hai vành đĩa: cĩ đƣờng kính 30cm làm từ chất liệu mica trắng. Khoang chứa chai cĩ bán kính 3,5cm. Khoảng cách giữa hai vành đĩa 8,5cm.
Hình 3. 8. Hệ thống đĩa xoay 3.4.2. Cụm chiết rĩt
3.4.2.1. Hệ thống truyền động
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Cơ cấu truyền động đƣợc trình bày nhƣ sau:
Hình 3. 9. Xy-lanh XAL01 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đầu cấp hơi cĩ đƣờng kính 4mm.
- Thân xy lanh đƣợc kết cấu từ nhơm cứng, dài 13cm. - Trục động dung để dẫn động vịi chiết, dộ dài 8,5cm. - Sử dụng hơi từ bình nén khí.
3.4.2.2. Vịi chiết
Phƣơng án chon vịi chiết
Phương án 1: Chọn vịi chiết ngắn Đầu cấp hơi Thân xy-lanh Trục động Hình 3.10. Vịi chiết ngắn 7cm 9cm 2cm 8cm
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Phƣớng án này sử dụng cho các chất chiết rĩt dạng lỏng nhƣ: nhớt, sữa, chất lỏng khơng cĩ gas, chất lỏng khơng bọt…
Phương án 2: chọn vịi chiết dài
Hình 3. 11. Vịi chiết dài
Phƣơng án này sử dụng cho các chất chiết dạng lỏng cĩ gas, cĩ bọt. Cĩ thể điều chỉnh vịi chiết trong quá trình chiết.
Trong đề tài chiết rĩt chất lỏng là nƣớc, là mơ hình thực hành nên khơng yêu cầu cơng nghệ cao và phức tạp. Vì vậy chọn phƣơng án 1 để thiết kế đơn giản hơn.
Nguyên lý hoạt động: khi cần thay đổi khoảng cách từ vịi chiết đến miệng chai, xy-lanh khí nén sẽ đƣợc tác động để đƣa tồn bộ khung di chuyển lên hoặc xuống đến khoảng cách phù hợp.Chỉ cần đĩng mở xy-lanh.
Thơng số kỹ thuật
- Đƣờng kính ống chiết 2cm, dài 9cm làm từ nhựa polymer tổng hợp, gắn liền với trục dẫn động của xy-lanh chiết
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
3.4.3. Cụm cấp nút
Cụm chứa nút chai cĩ nhiệm vụ cấp nút theo máng dẫn xuống nơi đặt nút để xy- lanh lấy nút. Trên khoang đƣợc gắn một cảm biến để phát hiện nút chai cĩ trong khoang hay khơng.
Phƣơng án thiết kế
Phương án 1: Cấp nút theo kiểu bàn xoay
Hình 3. 12. Cấp nút theo bàn xoay
1. băng tải đưa chai vào 2. cấp nắp 3. vị trí đóng nắp 5. cơ cấu xoay chai 6. băng tải vận chuyển chai ra.
- Ƣu điểm: diện tích sử dụng khơng lớn, cấp nút thuận tiện. - Nhƣợc điểm: phức tạp trong quá trình chế tạo và điều khiển.
Phương án 2: Cấp nút theo khoang cĩ độ nghiêng 45 độ.
Nút trƣợt theo máng nghiêng xuống nơi cấp nút cho hệ thống xoắn. Nếu nút bị lật úp thì khơng thể trƣợt xuống máng đƣợc. Thiết kế đơn giản nhƣng đảm bảo hệ
1 2 3 4 6 5
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
thống vẫn hoạt động bình thƣờng vì cịn cĩ cảm biến phát hiện nút. Vì vậy chọn phƣơng án 2 cho thiết kế cụm cấp nút.
Hình 3. 13. Cấp nút theo độ nghiêng Thơng số kỹ thuật - Cao 34cm, rộng 24cm. - Trụ làm từ sắt ống, mặt ốp alu trắng, cố định bằng ốc vít. 3.4.4. Cụm xoắn nút Yêu cầu: - Nút đƣợc cấp tự động cho bộ phận xoắn nút - Bộ phận xoắn nút tự động vặn nút 1 2 3 Hình 3.14. Hình ảnh thực tế cụm cấp nút
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
3.4.4.1. Hệ thống truyền động (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sử dụng hệ truyền động piston nhƣ đã trình bày ở trên (ở đây sử dụng 2 xy lanh). Ngồi ra, hệ thống cịn sử dụng xy-lanh CYB1 và thanh ray để dẫn động hệ thống.
Hình 3. 15. Hệ truyền động dung xy lanh XAL01 3.4.4.2. Miệng xoắn
- Miệng xoắn sử dụng động cơ hộp số 24V để xoắn nhằm đảm bảo tốc độ khi xoắn.
- Khoảng cách lấy nút 25cm. - Đƣờng kính miệng xoắn 3cm. - Khoảng cách xoắn 12cm.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
3.4.5. Cụm đếm sản phẩm
- Khối nguồn :
Mạch sử dụng nguồn nuơi DC 5V - Khối điều khiển:
Sử dụng vi điều khiển AT89C52 - Khối hiển thị :
Gồm 2 led 7 đoạn :
+ 1 Led hiển thị số đếm sản phẩm + 1 Led hiển thị số đếm lơ sản phẩm - Khối thu, phát hồng ngoại
- Chƣơng trình
Code đƣợc viết bằng ngơn ngữ assembly Linh kiện điện rử sử dụng trong mạch: - IC AT89C52
- Thạch anh 11,0592 MHz - Tụ điện
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Điện trở, điện trở thanh, biến trở - Tranzitor C1815
- Nút nhấn - LED 7 đoạn - Đèn báo nguồn
…
Nguyên lý hoạt đơng:
Khi chai chạy qua vị trí đặt hồng ngoại, hồng ngoại nhận tín hiệu để đƣa đến vi điều khiển. Led 7 đoạn đếm sản phẩm sẽ đếm lên 1. Cứ tuần tự nhƣ vậy. Khi Led đếm số sản phẩm lên 4 thì Led đếm số lơ sản phẩm sẽ lên 1 (vì cứ 4 chai ta mặc định 1 lơ hàng). Muốn đặt lại giá trị đếm ban đầu, nhấn nút RESET.
Mạch sử dụng họ IC 89 đƣợc trình bày nhƣ hình 3.18:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
3.4.6. Cụm bảng điều khiển 3.4.6.1. Bảng điều khiển chính
Hình 3. 18. Bảng điều khiển chính
- Là nơi chứa các nút nhấn điều khiển mơ hình và các đèn báo hiển thị quá trình hoạt động. Đƣợc chia thành 2 khối: khối mơ đun PLC và khối điều khiển
- Kích thƣớc: rộng 30cm, dài 1m. Trên mặt khoan lỗ để gắn các thiết bị điện và các thiết bị hiển thị.
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
3.4.6.2. Bảng điện mơ-đun kết nối
Hình 3. 20. Bảng điện mơ-đun kết nối
- Làm từ vật liệu gỗ ép mica trắng. Trên này chứa tất cả các thiết bị điện sử dụng để điều khiển mơ hình. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thiết kế theo kiểu mơ-đun dàn trải thí nghiệm thực hành.
- Kích thƣớc: rộng 67cm, dài 1,2m. Cố định bằng ốc vít gắn vào khung đỡ mơ hình.
3.4.7. Khối giá đỡ mơ hình
- Làm từ khung thép khơng gỉ.
- Chân đế cao 0,8m, mặt ngang 1,2m. 4 trục chống đỡ mơ hình, mỗi trục cao 0,5m.
- Thiết kế trục để làm điểm tựa cho các hệ thống: băng tải, chiết rĩt, xoắn nút, đĩa xoay… Liên kết bởi các thanh nhơm ống cố định bằng bu long ốc vít. Hình ảnh thực tế đƣợc trình bày nhƣ hình 3.22, 3.23:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 3. 21. Khung đỡ mơ hình nhìn tổng quát
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Chương 4. Lập trình điều khiển 4.1. Sơ đồ đấu dây và các đầu vào/ra
Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 4.1. Sơ đồ đấu dây PLC S7-200 CPU 224
Các đầu vào/ra
Bảng 4. 1. Địa chỉ vào/ra của chương trình
VÀO RA
Địa chỉ Chức năng Địa chỉ Chức năng
I0.0 Cảm biến chiết rĩt Q0.0 Đèn START
I0.1 Cảm biến xoắn nút Q0.1 Xy-lanh 2
I0.2 Cảm biến băng tải 2
Q0.2 Băng tải 1
I0.3 Cảm biến nút Q0.3 Băng tải 2
I0.4 Nhấn xy-lanh chiết Q0.4 Xy lanh 1
I0.5 Nhấn máy chiết Q0.5 Máy chiết
I0.6 Nhấn đĩa xoay Q0.6 HT xoay
I0.7 Nhấn xy lanh
CYB1
Q0.7 Xy-lanh 3
I1.0 Nhấn xy-lanh xoắn Q1.0 Xy-lanh4
I1.1 START Q1.1 Động cơ xoắn
I1.2 STOP (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I1.3 Bằng tay
I1.4 Tự động
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
4.2. Sơ đồ thuật tốn và nguyên lý điều khiển của mơ hình 4.2.1. Sơ đồ thuật tốn 4.2.1. Sơ đồ thuật tốn
Từ nguyên lý sơ bộ của mơ hình đƣợc trình bày ở trên, ta xây dựng thuật tốn để cĩ giải thuật điều khiển ở cả hai chế độ. Sơ đồ đƣợc trình bày nhƣ hình 4.2 và 4.3:
Hình 4.1. Sơ đồ thuật tốn chế độ tự động Đ S BẮT ĐẦU BT1, BT2 HOẠT ĐỘNG HT CHIẾT RĨT TRONG 5s; HT LẤY NÚT HOẠT ĐỘNG HT ĐĨA XOAY LẦN 1 HOẠT ĐỘNG XOẮN NÚT VẬN CHUYỂN CHAI ĐẾN BT2 END ĐẾM SẢN PHẨM CB1, CB4TÁC ĐỘNG T1=5s CB2 TÁC ĐỘNG T2=3s CB3 TÁC ĐỘNG 1 1 S S Đ Đ S S Đ Đ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Hình 4.2. Sơ đồ thuật tốn chế độ bằng tay
CB2 = 1 Nút 2 = 1 Đ S BT1, BT2 HOẠT ĐỘNG HT CHIẾT RĨT TRONG 5s; HT LẤY NÚT HOẠT ĐỘNG HT ĐĨA XOAY LẦN 1 HOẠT ĐỘNG XOẮN NÚT VẬN CHUYỂN CHAI ĐẾN BT2 END ĐẾM SẢN PHẨM CB1 = 1, CB4=1 T1=5s T2=3s CB3 TÁC ĐỘNG Nút 1 = 1 1 S S S S Đ Đ Đ Đ S S Đ Đ
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
4.2.2. Nguyên lý điều khiển mơ hình
Chế độ tự động
Cấp nguồn cho hệ thống. Nhấn nút Start BT1 và BT2 hoạt động. Nếu CB4 phát hiện khơng cĩ nút chai ở hệ thống thì BT1 dừng lại, nếu cĩ thì BT1 hoạt động bình thƣờng. Cấp chai lên BT1 để BT1 đƣa chai đến vị trí chiết rĩt. Khi chai chạm CB1 thì BT1 dừng đồng thời hệ thống chiết rĩt bắt đầu hoạt động và làm việc trong vịng 5s thì dừng lại. Tiếp tục đĩa xoay hoạt động đƣa chai đến cum xoắn nút. Nếu chai chạm vị trí CB2,đĩa đừng xoay đồng thời hệ thống xoắn nút khởi động và thực hiện việc xoắn nút trong vịng 3s, sau đĩ dừng lại. Tiếp đĩ, hệ thống xoay tiếp tục cho đĩa xoay hoạt động để đƣa chai ra BT2. Nếu chai chạm vị trí CB3 thì đĩa dừng lại, BT2 đƣa chai đến vị trí đếm sản phẩm và kết thúc chƣơng trình. Quá trình cứ lặp đi lặp lại nhƣ vậy cho đến khi nhấn Stop thì hệ thống dừng.
Chế độ bằng tay
Cấp nguồn cho hệ thống. Nhấn nút Start BT1 và BT2 hoạt động. Nếu CB4 phát hiện khơng cĩ nút chai ở hệ thống thì BT1 dừng lại, nếu cĩ thì BT1 hoạt động bình thƣờng. Cấp chai lên BT1 để BT1 đƣa chai đến vị trí chiết rĩt. Khi chai chạm CB1 thì BT1 dừng, nhấn nút 1 để hệ thống chiết rĩt bắt đầu hoạt động và làm việc trong vịng 5s thì dừng lại. Tiếp tục nhấn nút 2 để đĩa xoay hoạt động đƣa chai đến cụm xoắn nút. Nếu chai chạm vị trí CB2 đĩa dừng xoay, nhấn nút 3 để hệ thống xoắn nút khởi động và thực hiện việc xoắn nút trong vịng 3s, sau đĩ dừng lại. Tiếp đĩ, nhấn nút 4 để hệ thống xoay tiếp tục cho đĩa xoay hoạt động để đƣa chai ra BT2. Nếu chai chạm vị trí CB3 thì đĩa dừng lại, BT2 đƣa chai đến vị trí đếm sản phẩm và kết thúc chƣơng trình. Quá trình cứ lặp đi lặp lại nhƣ vậy cho đến khi nhấn Stop thì hệ thống dừng.
4.3. Chương trình điều khiển tổng hợp
Chƣơng trình điều khiển đƣợc viết trên phần mềm Step7- MicroWin. Tất cả nội dung các câu lệnh điều khiển đƣợc trình bày nhƣ sau:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
Chương 5. Nội dung các bài thực tập và hướng dẫn thực hành trên mơ hình 5.1. Hướng dẫn thực hành trên mơ hình
5.1.1. Hướng dẫn sử dụng bộ thí nghiệm, thực hành điều khiển lập trình PLC S7200
Bố trí thiết bị trên mơ hình.
Hình 5. 1. Cách bố trí mơ-đun PLC S7-200
Sơ đồ nối dây PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/Relay
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Các biểu tƣợng trên mơ hình:
Cách đọc các loại CPU của PLC S7-200:
GVHD: Ths. Nguyễn Thị Ngọc Soạn
- Đèn báo tín hiệu:
+ Đèn đỏ SF: đèn sang khi PLC đang làm việc báo hiệu hệ thống bị hỏng hĩc. + Đèn xanh RUN: đèn xanh sáng chỉ định PLC đang ở chế độ làm việc.
+ Đèn vàng STOP: đèn sáng thơng báo PLC đang ở trạng thái dừng. Dừng tất cả chƣơng trình đang thực hiện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Đèn xanh Ix.x: đèn sáng báo hiệu trạng thái của tín hiệu của cổng vào đang ở mức logic 1 ngƣợc lại là mức logic 0.
+ Đèn xanh Qx.x: đèn sáng bĩa hiệu trạng thái của tín hiệu theo giá trị logic của cổng ra đang ở mức logic 1, ngƣợc lại là mức logic 0.
- Cĩ 3 vị trí cho phép cơng tắc chọn chế độ làm việc cho PLC S7-200:
Run: Cho phép PLC thực hiện chƣơng trình trong bộ nhớ. PLC S7-200 sẽ rời khỏi chến độ RUN và chuyển sang chế độ STOP nếu trong máy cĩ sự cố hoặc trong chƣơng trình gặp lện STOP.
Stop: Cƣỡng bức PLC dừng chƣơng trình đang chạy và chuyển sang chế độ STOP. Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh, nạp, xĩa một chƣờng trình.
Term: Cho phép ngƣời dung từ máy tính quyết định chọn một trong hai chế độ làm việc cho PLC hoặc RUN hoặc STOP.
Cổng truyền thơng: S7-200 sử dụng cơng truyền thong nối tiếp RS485 phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm PLC khác. Tĩc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 baud. Tĩc độ trền cung cấp của PLC theo kiểu tự do là tƣ 300 baud đến 38400 baud. Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần cĩ cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485,