ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật người ngày đòi hỏi trình độ tự động hoá phải phát triển để đáp ứng nhu cầu Tự động hoá ngày phát triển rộng rãi lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, ngành mũi nhọn công nghiệp Ngày nay, trình độ tự động hoá quốc gia đánh giá kinh tế quốc gia Chính lẽ mà việc phát triển tự động hoá việc cần thiết Bởi ngành tự động hoá đào tạo kỹ lưỡng trường Đại học, Cao đẳng nước Sinh viên đào tạo dây chuyền sản xuất tự động cấu chấp hành thiết bị điều khiển Việc tạo sản phẩm tự động hoá công nghiệp mà đời sống người ngày phổ biến Để cố bổ sung thêm kiến thức học để áp dụng kiến thức vào thực tế chúng em nhận thực đồ án môn học với đề tài “Thiết kế mô hình hệ thống phân phối gạo” Việc hoàn thành đề tài chúng em không tránh sai lầm thiếu sót Em mong phê bình đánh giá thầy cô để em rút kinh nghiệm nhằm bổ sung kiến thức cho Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Trương Vỹ tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án Đà Nẵng , tháng năm 2016 Sinh viên thực Trần Viết Tình Trương Huy Giáp SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu chung hệ thống sản xuất tự động Ngày nay, việc tự động hoá sản xuất nhu cầu cấp thiết nhằm nâng cao xuất lao động Hệ thống sản xuất tự động ngày ứng dụng rộng rãi phân xưởng, nhà máy Sự phát triển kỹ thuật bán dẫn điện tử, với việc đời linh kiện điện tử, chúng áp dụng hệ thống khí từ loại máy móc tự động đời Các thành tựu đạt lĩnh vực tự động hoá cho phép thập kỷ đầu kỷ 20 chế tạo loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp đường dây tự động liên kết cứng mềm dùng sản xuất loạt lớn hàng khối Cũng thời gian này, phát triển mạnh mẽ điều khiển học, môn khoa học quy luật chung trình điều khiển truyền tin hệ thống có tổ chức góp phần đẩy mạnh phát triển ứng dụng tự động hoá trình sản xuất vào công nghiệp Trong năm gần đây, nước có công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi tự động hoá sản xuất loạt nhỏ Điều phản ánh xu chung kinh tế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ hàng khối thay đổi Nhờ thành tựu to lớn công nghệ thông tin ngành khoa học khác, ngành công nghiệp gia công giới năm cuối kỷ 20 có thay đổi sâu sắc Sự xuất hàng loạt công nghệ mũi nhọn kỹ thuật linh hoạt (Agile engineering), hệ thống điều hành sản xuất qua hình (Visual Manufacturing), kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) công nghệ Nanô cho phép thực tự động hoá toàn phần không sản xuất hàng khối mà sản xuất loạt nhỏ đơn Chính thay đổi nhanh sản xuất liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất hàng loạt thiết bị hệ thống tự động hoá hoàn toàn loại máy điều khiển số, trung tâm gia công,các hệ thống điều khiển lôgic PLC, hệ thống sản xuất linh hoạt FMS… SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Nhu cầu tự động hóa sản xuất tự động Hiện công việc phân loại sản phẩm công việc lặp lặp lại nên tránh nhàm chán công việc Công việc phân loại sản phẩm theo kích thước công việc nhiều thời gian dễ gây nhầm lẫn Ngày để nâng cao suất lao động, nâng cao chất lượng ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đưa vào thiết bị sản xuất công nghiệp với hệ thống điều khiển tự động phần toàn trình sản xuất Cùng với việc sử dụng ngày nhiều hệ thống sản xuất tự động, người cải thiện đáng kể điều kiện lao động giảm nhẹ sức lao động, tránh nhàm chán công việc, tạo cho họ tiếp cận với tiến lĩnh vực khoa học kỹ thuật làm việc môi trường ngày văn minh Trong kinh tế thị trường hội nhập ngày sâu rộng vào kinh tế giới, vấn đề cạnh tranh ngày khốc liệt nhiều lĩnh vực chất lượng mẫu mã giá thành sản phẩm Có thể thấy áp dụng tự động hóa vào trình sản xuất có hội nâng cao suất, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PHẦN II : PHÂN TÍCH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Lựa chọn phương án truyền động Cơ cấu sinh lực a Cơ cấu sinh lực khí nén Khí nén sử dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp Khí nén không khí máy nén khí nén đến áp suất 6-7atm để qua ống dẫn đến đồ gá có áp suất làm việc 3-4 atm Ưu Điểm: - Tính đồng lượng phần điều khiển chấp hành nên bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện - Không yêu cầu cao đặc tính kĩ thuật nguồn lượng: – 8Bar - Khả tải động khí - Độ tin cậy cao, trục trặc kĩ thuật - Tuổi thọ lớn - Tính đồng lượng cấu chấp hành phần tử chức báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc điều kiện dễ nổ, đảm bảo môi trường làm việc vệ sinh - Có khả truyền tải lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường dẫn thấp - Do trọng lượng phần tử hệ thống điều khiển khí nén nhỏ, khả giãn nở áp suất khí lớn, nên truyền động đạt vận tốc cao Nhược Điểm: - Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Khả lập trình cồng kềnh so với điện tử, điều khiển theo chương trình có sẵn khả điều khiển phức tạp - Khả tích hợp hệ điều khiển phức tạp cồng kềnh - Lực truyền tải trọng thấp - Dòng khí nén thoát đưỡng dẫn gây tiếng ồn - Không điều khiển trình trung gian ngưỡng b Cơ cấu sinh lực thủy lực Trong trường hợp cần lực lớn, cấu sinh lực khí nén cồng kềnh, không hợp lí Do dùng cấu sinh lực dầu ép Ưu ĐIểm: - Truyền động công suất cao lực lớn nhờ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi chăm sóc bảo dưỡng - Điều chỉnh vận tốc làm việc tinh không cấp nhờ thiết bị điều khiển kỹ thuật số hóa, dễ thực tự động hóa theo điều kiện làm việc chương trình cho sẵn - Kết cấu nhỏ gọn, kết nối thiết bị với dễ dàng việc đổi chỗ cho mối nối ống dẫn - Dễ biến đổi chuyển động quay động thành chuyển động tịnh tiến cấu chấp hành - Có khả giảm khối lượng kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Nhờ quán tính nhỏ bơm động thủy lực, nhờ tính chịu nén dầu nên sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh trường hợp khí hay điện - Dễ theo dõi quan sát áp kế, hệ mạch phức tạp - Tự động hóa giản đơn dùng phần tử tiêu chuẩn hóa - Dễ đề phòng tải nhờ van an toàn Nhược Điểm: - Mất mát đường dẫn ống rò rỉ bên phần tử làm giảm hiệu suất phạm vi ứng dụng - Khó giữ vận tốc không đổi phụ tải thay đổi tính nến dầu tính đàn hồi ống dẫn dầu yokoham - Nhiệt độ độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ xác điều khiển - Khả lập trình tích hợp hệ thống nên khó khăn thay đổi trình làm việc - Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi độ nhớt chất lỏng thay đổi Kết luận Ta chọn cấu sinh lực xylanh khí nén để tạo lực đẩy phôi lên băng tải (khối cấp phôi) lực đẩy phôi khỏi băng tải vào máng dẫn phôi (khối phân loại sản phẩm) Ta chọn cấu xi lanh có ưu điểm là: - Giá thành rẻ - Sử dụng đơn giản với sinh viên - Dễ tìm mua thị trường SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Do sử dụng xylanh khí nén nên ta dùng trượt bi để hổ trợ dẫn hướng cho xylanh hoạt động ổn định khối máy dập Nó có ưu điểm sau: - Giá thành rẻ - Hoạt động đơn giản, ổn định - Phổ biến thị trường Lựa chọn phận nâng chuyển sản phẩm a Băng tải Băng tải chủ yếu gồm dây đai, lăn, thiết bị truyền dẫn… Đai truyền làm từ nylon, vải vải bạt Năng lực vận chuyển cao, tiếng ồn nhỏ Cấu trúc đơn giản, lắp đặt thuận tiện ,duy tu bảo dưỡng tiện lợi, tiêu thụ điện thấp b Xích tải Xích tải máy vận chuyển liên tục mà phận kéo người ta dùng truyền xích Các phận mang vật liệu gắn truyền xích Tuỳ theo phận mang vật liệu mà xích tải có số dạng sau : - Xích tải kiểu băng tải : mang liệu gắn mắt xích theo kiểu lợp ngói - Xích tải kiểu treo :bộ phận mang liệu gắn lăn di chuyển ray - Xích tải kiểu cào: liệu vận chuyển nhờ cào gắn dây xích - Xích tải kiểu gầu: phận mang liệu có dạng gầu Đặc điểm : xích tải vân chuyển vật liệu lên độ cao định, góc vận chuyên lớn băng tải cấu mang vật đặc biệt Nhưng cấu xích tải phức tạp nhiều so với băng tải,cần lực kéo lớn hơn, phương pháp chế tạo phức tạp tốn Các chi tiết máy truyền động a Bộ truyền bánh Bộ truyền bánh thực truyền chuyển động hai trục với tỉ số truyền xác định nhờ vào ăn khớp bánh Bộ truyền bánh truyền chuyển động trục song song , cắt , chéo hay biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Ưu điểm : - Kích thước nhỏ khả tải lớn - Tỉ số truyền không đổi tượng trượt trơn - Hiệu suất cao ( 0,97- 0,99 ) - Làm việc với vận tốc lớn , công suất cao - Tuổi thọ cao Nhược điểm : - Chế tạo phức tạp - Đòi hỏi độ xác cao - Ồn vận tốc lớn - Khi sử dụng cần phải bảo quản tốt , bôi trơn đầy đủ Phạm vi sử dụng : - Bộ truyền bánh dùng nhiều so với truyền khác Nó dùng tất loại máy, nghành kinh tế - Bộ truyền bánh truyền tải trọng từ nhỏ đến lớn Tải trọng cực đại đạt đến 300 kW - Bộ truyền làm việc với vận tốc từ nhỏ,đến lớn Vận tốc lớn đến 200 m/s - Tỷ số truyền thường dùng từ đến Tỷ số truyền tối đa cho truyền thông dụng không nên 12 b Bộ truyền đai Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lí ma sát : công suất từ bánh chủ động truyền cho bánh bị động nhờ vào ma sát sinh dây đai bánh đai Ma sát sinh hai bề mặt xác định theo công thức : Fms = f.N Như , để có lực ma sát cần phải có áp lực pháp tuyến Trong truyền đai, để tạo lực pháp tuyến phải tạo lực căng đai ban đầu , kí hiệu F0 Ưu điểm : - Có thể truyền động trục cách xa (< 15m ) - Làm việc êm , không gây ồn nhờ vào độ dẻo đai nên truyền động với vận tốc lớn SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Nhờ vào tính chất đàn hồi đai nên tránh dao động sinh tải trọng thay đổi tác động lên cấu - Nhờ vào trơn trượt đai nên đề phòng tải xảy động - Kết cấu vận hành đơn giản Nhược điểm : - Bộ truyền đai có trượt, tỷ số truyền số vòng quay không ổn định - Bộ truyền có khả tải không cao Kích thước truyền lớn truyền khác làm việc với tải trọng - Tuổi thọ truyền tương đối thấp, đặc biệt làm việc với vận tốc cao - Lực tác dụng lên trục ổ lớn, gấp 2-3 lần so với truyền bánh Phạm vi sử dụng truyền đai - Bộ truyền đai dùng nhiều máy đơn giản Khi cần truyền chuyển động trục xa Kết hợp dùng làm cấu an toàn để bảo vệ đông - Bộ truyền đai thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại đến 50 kW - Bộ truyền làm việc với vận tốc nhỏ đến trung bình Vận tốc thường dùng không nên 20 m/s, vân tốc lớn dùng 30 m/s - Tỷ số truyền thường dùng từ đến cho đại dẹt, từ đến cho đai thang Tỷ số truyền tối đa cho truyền đai dẹt không nên 5, cho truyền đai thang không nên 10 - Hiệu suất trung bình khoảng 0.92 đến 0.97 Nhaù nh daã n n1, T2 n1, T1 O1 O2 Nhaù nh bòdaã n SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Hình 1: Kết cấu truyền đai c Bộ truyền xích Bộ truyền xích thực truyền động từ bánh chủ động sang bánh bị động nhờ vào ăn khớp đĩa xích mắc xích Ưu điểm : - Không có tượng trượt truyền đai , làm việc có tải đột ngột , hiệu suất cao - Không đòi hỏi phải căng xích , nên lực tác dụng lên ổ trục nhỏ - Kích thước truyền nhỏ truyền đai công suất - Góc ôm ý nghĩa truyền đai nên truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn Nhược điểm : - Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động , ồn - Có tỉ số truyền tức thời thay đổi,vận tốc tức thời xích bánh bị dẫn thay đổi - Phải bôi trơn thường xuyên phải có bánh điều chỉnh xích - Mau bị mòn môi trường có nhiều bụi bôi trơn không tốt Phạm vi sử dụng truyền xích : - Bộ truyền xích dùng nhiều máy nông nghiệp, máy vận chuyển tay máy - Khi cần truyền chuyển động hai trục xa truyền chuyển động từ trục đến nhiều trục - Bộ truyền xích thường truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại đến 100 kW - Bộ truyền làm việc với vận tốc nhỏ đến trung bình Vận tốc thường dùng không nên m/s Vận tốc lớn dùng 25 m/s tỷ số truyền nhỏ - Tỷ số truyền thường dùng từ đến Tỷ số truyền tối đa không nên 15 - Hiệu suất trung bình khoảng 0.96 đến 0.98 Kết cấu truyền xích SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Nhiệt độ môi trường : từ -250C đến 550C - Độ ẩm môi trường từ 35% đến 85% - Trọng lượng (cả vỏ ) : 60g - Chế độ ngõ : Chọn lựa Light-On / Dark-ON Lựa chọn Xi-lanh Việc xác định xylanh làm việc định đến yếu tố làm việc: - Chiều dài hành trình - Lực sinh Chiều dài xilanh phụ thuộc vào không gian làm việc cho phép đồng thời phải phù hợp với xilanh tiêu chuẩn hóa Nếu hành trình dài làm cho hệ thống cồng kềnh ảnh hưởng đến chi tiết khác Nếu ngắn không đảm bảo thoát phôi khỏi băng tải Lực đẩy xilanh: Ta chọn xilanh chiều pittong lực tác động là: Q= π D p.η Trong đó: D: Đường kính pittong ( mm) P: Áp suất khí nén, kG/cm2 η : Hiệu suất = 0,85% Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến đổi lượng khí nén thành lượng học Cơ cấu chấp hành thực chuyển động thẳng (xilanh) chuyển động quay (động khí nén) Gồm có piston xylanh thủy lực khí nén, thực chất loại động thủy lực (khí nén) dùng để biến đổi dầu (khí nén) thành năng, thực chuyển động thẳng chuyển động vịng khơng lin tục piston xylanh dùng phổ biến thiết bị có cấu chấp hành chuyển động thẳng xylanh thủy lực có kết cấu đơn giản, có khả thực công suất lớn, SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG làm việc ổn định giải vấn đề chắn khít tương đối đơn giản So với hệ thống thủy lực, hệ thống khí nén có công suất nhỏ có nhiều ưu điểm như: - Có khả truyền lượng xa, độ nhớt động học khí nén nhỏ tổn thất áp suất đường dẫn nhỏ - Do khả chịu nén (đàn hồi) lớn không khí, nên trích chứa khí nén thuận lợi - Không khí dùng để nén, có số lượng không giới hạn thải ngược trở lại bầu khí - Hệ thống khí nén sẽ, có rò rỉ không khí nén hệ thống ống dẫn, không tồn mối đe dọa bị nhiễm bẩn - Chi phí nhỏ để thiết lập hệ thống truyền động khí nén, phần lớn xí nghiệp, nhà máy có sẵn đường dẫn khí nén - Hệ thống phòng ngừa áp suất giới hạn đảm bảo, nên tính nguy hiểm trình sử dụng hệ thống truyền động khí nén thấp - Các van khí nén phù hợp cách lý tưởng chức vận hành logic, sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp máy móc phức hợp * Xilanh - Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng chiều) : Áp lực khí nén tác dụng vào phía xilanh, phía lại ngoại lực hay lò xo tác dụng Ký hiệu: a b Hình 2.4- Xilanh tác dụng đơn a- Chiều tác dụng ngược lại ngoại lực b- Chiều tác dụng ngược lại lò xo SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Xilanh tác dụng chiều (xilanh tác dụng kép): Áp suất khí nén dẫn vào phía xilanh, yêu cầu điều khiển mà xilanh vào hay tùy thuộc vào áp lực khí nén vào phía Ký hiệu: Kí hiệu theo yêu cầu đặc biệt Hình 2.5- Xilanh tác dụng kép Lựa chọn van điều khiển a ) Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng lượng cách đóng mở hay thay đổi vị trí cửa van để thay đổi hướng dòng khí nén * Ký hiệu van đảo chiều - Vị trí nòng van ký hiệu ô vuông liền với chữ o,a ,b ,c ,… hay chữ số 0, 1, 2, … a o b a b Hình 3.6 - Ký hiệu chuyển đổi vị trí nòng van Vị trí ‘không’ vị trí mà van chưa có tác động tín hiệu bên vào Đối với van có vị trí, vị trí giữa, ký hiệu ‘o’ vị trí ‘không’ Đối với van có vị trí vị trí ‘không’ ‘a’ ‘b’, thông thường vị trí bên phải ‘b’ vị trí ‘không’ - Cửa nối van ký hiệu sau: ISO 5599 + Cửa nối với nguồn(từ lọc khí) + Cửa nối làm việc , 4, 6, … + Cửa xả khí , , 7… ISO 1219 P A , B , C, … R , S , T… + Cửa nối tín hiệu điều khiển 12 , 14… SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B X,Y… Trang Cửa 1nối với cửa ĐỒ ÁN MÔN HỌC Cửa 1nối vớiHỆ cửa 2THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Cửa nối điều khiển a 12(Y) b Hình 2.6 - Kí hiệu cửa xả khí Trường hợp a cửa xả khí mối nối cho ống dẫn, cửa xả khí có Cửa nối khiển mối nối cho ốngđiều dẫn khí trường hợp b Bên ô vuông vị trí đường mũi tên biểu diễn hướng chuyển động dòng khí nén qua van Khi dòng bị chặn biểu diễn dấu gạch ngang 14(Z) Cửa xả khí có mối nối cho ống dẫn Nối với nguồn khí nén 3(R) 4(B) 1(P) Hình 2.7- Van đảo chiều 5/2 * Ký hiệu tên gọi van đảo chiều 5(S) - Hình ký hiệu van đảo chiều 5/2 đó: : số cửa, : số vị trí - Cách gọi tên ký hiệu số van đảo chiều: Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG b) Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa thay đổi vận tốc cấu chấp hành * Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: Lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi nhờ vào vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện khe hở Ký hiệu: B A Ký hiệu chung Có mối nối ren Không có mối nối ren Hình 2.8- Van tiết lưu có tiết diện thay đổi * Van tiết lưu chiều điều chỉnh tay: Nguyên lý hoạt động tương tự van tiết lưu điều chỉnh tay, nhiên dòng khí nén chiều từ A qua B , chiều ngược lại bị chặn Ký hiệu : A B Hình 2.9- Van tiết lưu chiều điều chỉnh tay Máy nén khí a ) Khái niệm Máy nén khí thiết bị tạo áp suất khí, lượng học động điện động đốt chuyển đổi thành lượng khí nén nhiệt SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Hình 2.3: Máy nén khí * Phân loại `-Theo áp suất: ≤ + Máy nén khí áp suất thấp: p + Máy nén khí áp suất cao: p ≥ 15 bar + Máy nén khí áp suất cao : p ≤ 15 bar 300 bar -Theo nguyên lý hoạt động +Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích + Máy nén khí tua bin * Nguyên ký hoạt động - Nguyên lý thay đổi thể tích : Không khí dẫn vào buồng chứa, thể tích buồng chứa nhỏ lại Như theo định luật Boyle-Matiotte Áp suất buồng chứa tăng lên Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý kiểu máy nén khí piston, bánh răng, cánh gạt - Nguyên lý động : không khí dẫn buồng chứa đượ gia tốc phận quay với tốc độ cao, Áp suất khí nén dược tạo nhờ chênh lệch vận tốc, nguyên tắc tạo lưu lượng công suất lớn Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý máy nén khí ly tâm SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG b Bình trích chứa khí nén -Khí nén sau khỏi máy nén khí xử lý cần phải có phận lưu trữ để sử dụng Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ tách nước - Kích thước bình chứa phụ thuộc vào công suất máy nén khí vá công suất tiêu thụ thiết bị sử dụng, kích thước phụ thuộc vào phương pháp sử dụng, Ví dụ, sử dụng liên tục hay gián đoạn PHẦN III : TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY Thiết kế hệ thống truyền động Hệ thống truyền động chia thành khối : - Khối cấp lon SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Khối băng tải - Khối cấp gạo - Khối đẩy sản phẩm Khối cấp lon Phôi cấp vào ống PVC xi-lanh A đẩy vào băng tải Trong ống PVC chứa tối đa lon Khối băng tải Một số đặc điểm kết cấu - Chiều rộng băng B tiêu chuẩn hóa theo vật liệu làm băng tải VD: Vải cao su chọn từ 100 đến 3000 (mm) - Đường kính D tang D = (16 ÷ 35)h - Đường kính lăn đỡ ddh = (0.6 ÷ 0.7)D - Khoảng cách hai lăn đai mang vật dcon lăn đỡ = (0.4 ÷ 0.5)D - Tính suất vận chuyển Ns SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC Ns = A.Vdc.k HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG (M3/h) Ns = A Vdc.γ.k (Tấn/h) Trong đó: - A diện tích mặt cắt ngang - Vdc vận tốc di chuyển phôi - γ Khối lượng đơn vị thể tích - k hệ số giảm suất di chuyển nghiêng - Công suất động quay băng tải Pđc = N s H + N s LC 360η = Pct Trong đó: H – chiều cao nâng vật liệu lên L – Chiều dài vận chuyển C0 – Hệ số cản Η – Hiệu suất chuyển động Suy ra: Lực kéo băng tải Ft = Pct v dc Khối cấp gạo Có ống chứa phôi bên có van điều khiển theo chương trình để cấp gạo khoảng thời gian định đóng lại hoàn thành chu trình khối đẩy sản phẩm Sau gạo cấp vào lon bẳng tải chuyển tới cuối băng tải Cảm biến nhận tín hiệu xi-lanh B đẩy lon vào máng chứa sản phẩm sau PHẦN IV : CHẾ TẠO MÔ HÌNH Băng tải SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Vật liệu băng tải: làm da, cao su, vải … đảm bảo độ bền, mềm, tạo độ căng tốt - Bề rộng băng tải B = 90 mm - Chiều dài băng tải L = 350 mm - Puli băng tải làm nhựa cứng có đường kính d = 40 mm Động , phần tử điều khiển Dùng động chiều nguồn cấp 24V, số vòng quay tối đa từ 100 đến 200 vòng/ phút, có hộp giảm tốc Van điều khiển: Dùng van khí nén lại 5/2 Hai xylanh khí nén, xilanh hành trình 10 cm , xilanh hành trình 15 cm, áp suất 0.75 Pa Hai cảm biến quang điện Một servo 24V để tính toán việc cấp gạo Hệ thống cấp lon cấp gạo a ) Hệ thống cấp lon Ống cấp lon ống nhựa PVC có đường kính 90 mm , chiều cao 300 - 400 mm , chứa lon b ) Hệ thống cấp gạo Ống cấp gạo ống nhựa PVC có đường kính 60 mm cuối bo lại đường kính 40 mm hệ thống cấp gạo có servo phân phối gạo khoảng thời gian định Toàn hệ thống bố trí gỗ có kích thước 450x700mm Kết cấu tổng thể mô hình : SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Nguyên lý hoạt động Khi đóng nguồn điện , động băng tải hoạt động Lon cấp từ ống xi lanh đẩy vào băng tải Lon di chuyển băng tải chạm cảm biến động băng tải dừng lại Servo hoạt động mở ống câp gạo 3,5s để cấp gạo sau đóng lại động hoạt động trở lại băng tải chuyển lon cấp gạo cuối hành trình Cảm biến nhận tín hiệu đẩy lon vao máng chứa lon đồng thời xi lanh đẩy lon vòa băng tải chu trình lặp lại Khi ngắt nguồn điện động ngừng hoạt động hệ thống ngừng làm việc Ống chứa gạo Ống chứa lon Xilanh đẩy lon vào băng tải Cấp gạo vào lon Xilanh đẩy lon vào máng chứa Sản phẩm thu Hình 4.1 Tóm tắt chu trình hoạt động sơ đồ khối SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG XL A CB1 XL B CB2 CB1 DC DC Hình 4.2 Sơ đồ trạng thái mạch điều khiển Chương trình điều khiển //#include #include #define CB1 A1 #define CB2 A2 #define DC #define XL1 #define XL2 Servo myservo; void setup() { myservo.attach(6); pinMode(CB1,INPUT_PULLUP); pinMode(CB2,INPUT_PULLUP); pinMode(3,OUTPUT); pinMode(4,OUTPUT); pinMode(5,OUTPUT); Serial.begin(9600); digitalWrite(3,HIGH); //bat dong co digitalWrite(4,LOW); //lui xl1 SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG digitalWrite(5,LOW); //Lui XL2 lai myservo.write(0); delay(1000); } void loop() { digitalWrite(XL1,HIGH); //cap thung while(digitalRead(CB1)==1){} if(digitalRead(CB1)==0){ digitalWrite(DC,LOW); //Dung DC digitalWrite(XL1,LOW);digitalWrite(XL2,LOW); // bat dau gao, lui xl1 myservo.write(75); // gat can gao delay(3000); myservo.write(0); delay(1500); digitalWrite(DC,HIGH); //Bat dc lai } while(digitalRead(CB2)==1){} if(digitalRead(CB2)==0){ delay(500); digitalWrite(XL2,HIGH); } delay(1000); } SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG Giớ thiệu chung sản xuất tự động 2 Nhu cầu tự động hóa sản xuất tự động .3 PHẦN II : PHÂN TÍCH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Cơ cấu sinh lực .4 Lựa chọn phận nâng chuyển sản phẩm Các chi tiết máy truyền động Lựa chọn phận nâng chuyển sản phẩm 11 Lựa chọn cảm biến .11 Lựa chọn Xi-lanh 13 Lựa chọn van điều khiển………………………………………………… 16 Máy khí nén……………………………………………… 18 PHẦN III : TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY21 Khối cấp lon…………………………………………………… 21 Khối băng tải…………………………………………… 21 Khối cấp gạo…………………………………………… 23 Khối đẩy sảng phẩm……………………………………… 23 PHẦN IV : CHẾ TẠO MÔ HÌNH 24 Băng tải ……………………………………………………… 24 Động , phần tử điều khiển…………………………… 24 Hệ thống cấp lon gạo…………………………………… .24 Nguyên lí hoạt động……………………………………… 25 Chương trình điều khiển…………………………………… .26 SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng: Thủy khí lập trình PLC-Trần Ngọc Hải Giáo trình : Hệ thống truyền động thủy khí-Trân Xuân Tùy - Trần Ngọc Hải Thiết kế chi tiết máy- Nguyễn Trọng Hiệp Nguyễn Văn Lẫm Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí-Trịnh Chất Lê Văn Uyển SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang [...]... để tính toán việc cấp gạo 3 Hệ thống cấp lon và cấp gạo a ) Hệ thống cấp lon Ống cấp lon là 1 ống nhựa PVC có đường kính 90 mm , chiều cao 300 - 400 mm , có thể chứa được 3 lon b ) Hệ thống cấp gạo Ống cấp gạo là 1 ống nhựa PVC có đường kính 60 mm sao về cuối bo lại đường kính 40 mm dưới hệ thống cấp gạo có 1 servo phân phối gạo trong một khoảng thời gian nhất định Toàn bộ hệ thống được bố trí trên... pháp sử dụng, Ví dụ, sử dụng liên tục hay gián đoạn PHẦN III : TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY Thiết kế hệ thống truyền động Hệ thống truyền động được chia thành 4 khối chính : - Khối cấp lon SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG - Khối băng tải - Khối cấp gạo - Khối đẩy sản phẩm 1 Khối cấp lon Phôi được cấp vào ống PVC sao đó được xi-lanh... lại bầu khí quyển - Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn - Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén - Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng... .26 SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 2 3 4 Bài giảng: Thủy khí và lập trình PLC-Trần Ngọc Hải Giáo trình : Hệ thống truyền động thủy khí-Trân Xuân Tùy - Trần Ngọc Hải Thiết kế chi tiết máy- Nguyễn Trọng Hiệp và Nguyễn Văn Lẫm Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Trịnh Chất và Lê Văn Uyển SVTH : Trương Huy Giáp...ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Hình 2: Kết cấu bộ truyền xích Ngoài ra còn sử dụng các bộ truyền khác như : - Bộ truyền trục vít - Bộ truyền bánh ma sát - Bộ truyền vít me – đai ốc Kết luận Mỗi bộ truyền đều có ưu và nhược điểm của nó Nhưng dựa trên kết cấu của mô hình đã làm ta chọn bộ truyền đai Với bộ truyền đai thì rất dễ chế... xylanh được dùng rất phổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển động thẳng đi về xylanh thủy lực có kết cấu đơn giản, nhưng có khả năng thực hiện một công suất lớn, SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG làm việc ổn định và giải quyết vấn đề chắn khít tương đối đơn giản So với hệ thống thủy lực, hệ thống khí nén có công suất nhỏ hơn... 450x700mm Kết cấu tổng thể của mô hình : SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 4 Nguyên lý hoạt động Khi đóng nguồn điện , động cơ băng tải hoạt động Lon được cấp từ ống do xi lanh đẩy vào băng tải Lon được di chuyển trên băng tải chạm cảm biến thì động cơ băng tải dừng lại Servo hoạt động mở ống câp gạo trong 3,5s để cấp gạo sau đó... nén……………………………………………… 18 PHẦN III : TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY21 1 Khối cấp lon…………………………………………………… 21 2 Khối băng tải…………………………………………… 21 3 Khối cấp gạo ………………………………………… 23 4 Khối đẩy sảng phẩm……………………………………… 23 PHẦN IV : CHẾ TẠO MÔ HÌNH 24 1 Băng tải ……………………………………………………… 24 2 Động cơ , phần tử điều khiển…………………………… 24 3 Hệ thống cấp lon và gạo ………………………………… .24 4 Nguyên lí hoạt động………………………………………... chuyển lon đã được cấp gạo về cuối hành trình Cảm biến 2 nhận được tín hiệu thì đẩy lon vao máng chứa lon đồng thời xi lanh 1 đẩy lon tiếp theo vòa băng tải và chu trình được lặp lại Khi ngắt nguồn điện thì động cơ ngừng hoạt động và hệ thống ngừng làm việc Ống chứa gạo Ống chứa lon Xilanh đẩy lon vào băng tải Cấp gạo vào lon Xilanh đẩy lon vào máng chứa Sản phẩm thu được Hình 4.1 Tóm tắt chu trình... digitalWrite(XL2,HIGH); } delay(1000); } SVTH : Trương Huy Giáp – Trần Viết Tình - Lớp 12C1B Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG 2 1 Giớ thiệu chung về sản xuất tự động 2 2 Nhu cầu tự động hóa trong sản xuất tự động .3 PHẦN II : PHÂN TÍCH CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4 1 Cơ cấu sinh lực .4 2 Lựa chọn bộ phận nâng chuyển