Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống đóng nắp chai nước tự động
Trong thời đại ngày nay, việc tự động hoá trong quá trình sản xuất và ứng dụng mang một ý nghĩa hết sức to lớn, có thể nói ngành tự động hoá là ngành đánh giá sự phát triển công nghiệp của thế giới nói chung và một quốc gia nói riêng. Sự tự động hoá trong sản xuất làm tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao chất lượng sản phẩm và tiếp cận thâu tóm thị trường. Những chỉ số đó là những mục tiêu mà các doanh nghiệp luôn muốn hướng đến và cải thiện. Vì tầm quan trọng quá to lớn như vậy nên là sinh viên chuyên ngành tự động hoá, chúng tôi càng phải trau dồi kiến thức cho mình để có nền tảng phát huy tính sáng tạo sau này phát triển đất nứơc. Chính vì thế mà sau khi tìm hiểu kĩ và cuối cùng, chúng tôi quyết định chọn đề tài : “ HỆ THỐNG BƠM NUỚC VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG”. Với mô hình này sẽ cho chúng ta hình dung một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực tự động hóa qua đó cũng tư duy cho chúng ta về một hệ thống lớn, một băng chuyền được điều khiển logic thông minh là như thế nào. Chúng tôi là sinh viên của trường Đại học công nghiệp Hà Nội, là chủ nhân tương lai của đất nước, chúng tôi sẽ cố gắng học hỏi, nâng cao tính sáng tạo và tư duy để không phụ lòng mong mỏi của thầy cô, của đất nước. Chúng em cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến: Thầy :Ths.Hà Văn Phương Đã giảng dạy chúng em những kiến thức bổ ích về bộ môn đo lường cảm biến Tuy nhiên, trong khi thực hiện đề tài vẫn không tránh khỏi thiếu sót vì những nguyên nhân khách quan nên mong quý thầy cô bỏ qua và đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! thực hiện đề tài: 1,LƯƠNG ĐỨC LỢI Đê bài số 8: Phân tich và xây dựng hệ thống đóng chai nước tự động I,PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ Hệ thống bao gồm : -Khâu xúc rửa và sấy khô chai. -Khâu chiết rót, bơm nước vào bình chai. -Khâu đóng nắp chai. -khâu co màng, đóng gói sản phẩm. 1,các chức năng chính của hệ thống - Hệ thống kết hợp 3 chức năng trong một máy : xúc rửa, chiết rót và đóng nắp - Hệ thống sử dụng mạch điều khiển PLC điều khiển xuyên suốt hệ thống, đồng thời sử dụng các linh kiện chọn lọc, đạt chuẩn CE, như của Omron, LS…, khả năng hoạt động ổn định với tần suất làm việc cao - Vòi nước : được thiết kế linh hoạt, có thể thay đổi theo chiều cao của bình - Dung tích chiết rót : có thể thay đổi theo dung tích của bình chứa - Hệ thống lọc khí, nén khí trong quá trình sấy khô và đóng nắp bình 1. Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống được trang bị: o Mạch điều khiển trung tâm PLC của Panasonic: điều khiển xuyên suốt hệ thống xúc rửa, chiết rót, đóng nắp. Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động của hệt hống trên các đèn led (màu xanh). Khi có sự cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hoàn toàn tự động, tín hiệu âm thanh bíp bíp sẽ được phát ra. o Khung sườn : được làm bằng plastic trong suốt giúp người sử dụng dễ dàng quan sát hệthống trong quá trình vận hành o Ống dẫn nước: bằng nhựa PVC o 2 chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng. 2. Hệ thống cao cấp: hệ thống được trang bị o Mạch điều khiển trung tâm PLC của Panasonic: điều khiển xuyên suốt hệ thống xúc rửa, chiết rót, đóng nắp. Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống trên các đèn led (màu xanh). Khi có sự cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hoàn toàn tự động, tín hiệu âm thanh bíp bíp sẽ được phát ra. Ngoài ra chương trình trong PLC này nhiều chức năng hơn hệ thống tiêu chuẩn o Khung sườn : được làm bằng thép không gỉ và các ô cửa sổ nhỏ mica trong suốt giúp người sử dụng dễ dàng quan sát hệ thống trong quá trình vận hành o Ống dẫn nước: bằng nhựa thép không gỉ o Mạch đếm số bình thành phẩm: đếm số bình thành phẩm đã sản xuất hoặc người sử dụng có thể lập trình số bình mong muốn. o Các vòi chiết rót : được bọc cẩn thận tránh ăn mòn gỉ sét o 2 chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng. 2.Nguyên lý hoạt động Hệ thống hoạt động theo các bước sau đây: - Vỏ bình được đặt úp trên hệ thống xúc rửa chiết rót và đóng nắp (gọi tắt là RFC). - Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa được nối vào hệ thống RFC. - Các cánh tay đòn sẽ tự động đưa bình vào hệ thống xúc rửa. Tùy theo model của máy mà có các công đoạn xúc rửa khác nhau (rửa bằng nước tinh khiết) oHệ thống tiêu chuẩn : 2 công đoạn xúc rửa bên trong bình oHệ thống cao cấp : 1 công đoạn xúc rửa bên ngoài và 2 công đoạn xúc rửa bên trong - Sau khi rửa và được sấy khô, bình sẽ được cánh tay đòn lật ngược trở lại và đưa vào vị trí chiết rót, bơm nước sẽ tự động chiết rót vào bình. (Lưu ý : thể tích nước có thể điều chỉnh được) - Khi bình chứa đã đầy nước, sẽ được chuyển sang vị trí đóng nắp. Nắp bình chứa được lấp đầy trong ống chứa (30 nắp) và được đưa vào ngay đầu bình chứa. - Một máy nén hơi được nối với búa dập trong hệ thống để dập nắp chặt - Sau đó bình chứa được chuyển trên băng tải ra ngoài - Bình chứa được tiếp tục chuyển đến máy bao màng co bằng (nếu có) II.XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG,CÁC THIẾT BỊ VÀ CHỨC NĂNG. 1,Mô hình hệ thống Vỏ chai chưa xử lý Xúc rửa và sấy khô chai Chiết rót nước vào chai Đóng và vặn nắp chai Co màng và đóng gói phẩm 2,các thiết bị và chức năng 1/ Động cơ DC: Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM. Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống . Hình 1.1 Một số loại động cơ trên thực tế. 1.1 Cấu tạo: Một động cơ DC có 6 phần cơ bản: − Phần ứng hay Rotor (Armature). − Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet). − Cổ góp (Commutat). − Chổi than (Brushes). − Trục motor (Axle). − Bộ phận cung cấp dòng điện DC. Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích). Số lượng cực từ chính ảnh hưởng tới tốc độ quay. Đối với động cơ công suất nhỏ, người ta có thể kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Hình 1.2: Cấu tạo động cơ điện một chiều. Rotor ( còn gọi là phần ứng ) gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại có rãnh để đặt các phần tử của dây quấn phần ứng. Điện áp một chiều được đưa vào phần ứng qua hệ thống chổi than – vành góp. Chức năng của chổi than – vành góp là để đưa điện áp một chiều và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng. Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (một nửa có cực từ âm, một nửa có cực từ dương). Phương trình cơ bản của động cơ 1 chiều: E = K Φ. W (1) V = E + Ru.Iu (2) M = K Φ Iu (3) Với: − E: sức điện động cảm ứng (V). − Φ: Từ thông trên mỗi cực( Wb). − Iu: dòng điện phần ứng (A). − V : Điện áp phần ứng (V). − Ru: Điện trở phần ứng (Ohm). − W : tốc độ động cơ (rad/s). − M : moment động cơ (Nm). − K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ. 1.2 Nguyên lý hoạt động: Khi có một dòng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để làm cho rotor quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn dây lệch 90 o so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay theo quán tính. Tương tác giữa dòng điện phần ứng và từ thông kích thích tạo thành momen điện từ. Do đó phần ứng sẽ được quay quanh trục. Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của động cơ DC. 1.3 Điều khiển tốc độ động cơ DC: Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện. Có nhiều phương pháp để thay đổi tốc độ động cơ DC, ở đây ta sử dụng phương pháp điều khiển thông dụng nhất là kiểu điều biến độ rộng xung (PWM), có nghĩa là ta cấp áp cho động cơ dưới dạng xung với tần số không đổi mà chỉ thay đổi Ton và Toff. Từ (1),(2). (3) suy ra: W = V/(K.Φ) – Ru.Iu/(K.Φ) (4) Theo (4) : khi Iu không đổi (tức Moment không đổi) và Φ không đổi thì W thay đổi "tuyến tính" theo V (thực tế thì không hoàn toàn tuyến tính theo đường thẳng được). Hình 1.4: Điều khiển động cơ bằng PWM. Khi tỷ lệ thời gian "on" trên thời gian "off" thay đổi sẽ làm thay đổi điện áp trung bình (V AV ). Tỷ lệ phần trăm thời gian "on" trong một chu kỳ chuyển mạch nhân với điện áp cấp nguồn sẽ cho điện áp trung bình đặt vào động cơ. Như vậy với điện áp nguồn cung cấp là 100V, và tỷ lệ thời gian ON là 25% thì điện áp trung bình là 25V. V AV thay đổi từ V L đến V H tùy theo các độ rộng T on và T off Như vậy, tốc độ động cơ sẽ thay đổi "tuyến tính" theo % độ rộng xung. 2. Băng tải: 2.1. Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải: - Đặt hệ thống băng tải vào đúng vị trí cần lắp đặt. - Dùng thước thủy để căn theo chiều ngang dây tải. - Siết chặt các buloong nền và buloong chân. - Điều chỉnh sơ bộ các bass căng dây ở vị trí căng dây tương đối. - Khởi động động cơ băng tải chạy thử. - Điều chỉnh cho dây băng tải cân chính giữa. - Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại đúng vị trí. - Cho hệ thống chạy trong 1 giờ rồi kiểm tra, nếu thấy dây bị sàng thì điều chỉnh lại. 2.2. Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu: - Băng tải đen bóng, cứng mềm không quan trọng. - Cắt một băng vải nhỏ dài chừng 5cm, kéo dãn đến khi đứt, băng càng tốt kéo dãn càng nhiều. - Ngửi băng tải thấy có mùi thơm, nếu băng tải có mùi thơm khó chịu thì bỏ ngay. - Lấy mũi nhọn đâm thử, băng tải mà kém thì thủng ngay một lỗ, loại tốt thì khó thủng và có đàn hồi. - Băng tốt thì bề mặt ít lồi lõm và không bị vá, sữa chữa. - Đừng tin vào những chữ in trên mặt băng tải. 2.3. Các loại băng tải: 2.3.1. Băng tải bố NN • Cấu tạo Hình 1: Băng tải bố NN − Băng tải bố NN gồm nhiều sợi dọc /ngang đểu là Nylon, có các thành phần gồm: cao su mặt trên + lớp bố + cao su mặt dưới. Lớp bố của băng tải loại này duy trì sức căng cũng như tạo độ bền cho kết cấu băng tải, chịu lực nén và kéo tải, chịu nhiệt 100 0 C tới 600 0 C. • Đặc điểm − Cường lực chịu tải lớn: chịu lực gấp 5 lần sợi Cotton. − Chịu lực va đập lớn: sợi Nylon là loại sợi tổng hợp chịu sự va đập rất tốt nên các tác động ngoại lực hầu như không ảnh hưởng đến chất lượng bố. − Chịu axit, chịu nước và một số loại hóa chất khác. − Chống được lão hóa do gấp khúc, uốn lượn nhiều trong sử dụng. − Tăng cường sự bám dính giữa sợi và cao su, đồng thời giảm thiểu việc tách tầng giữa các lớp bố. − Rất bền nếu phải hoạt động trong môi trường nhiệt độ thấp. − Độ dai cực lớn,nhẹ và làm tăng lên sức kéo của motor dẫn đến giảm tiêu thụ điện. • Ứng dụng − Băng tải NN có đặc tính mềm dẻo, dai và hiện được coi là loại bố chịu lực phổ thông và có nhiều ưu điểm vượt trội. − Thường dùng để tải than, sỏi, đá (các cỡ), cát, quặng sắt, xi măng, than, gỗ… Không dùng để tải các vật liệu chịu nhiệt trên 600 0 C hoặc các bề mặt có chất dầu. − Băng tải bố NN chiếm từ 60-70% trên thị trường hiện nay do tính kinh tế và nhẹ của nó. 2.3.2. Băng tải con lăng Hình 2: Băng tải con lăng − Băng tải có thể nâng lên hạ xuống để làm đổi hướng vận chuyển. − Dùng để vận chuyển các sản phẩm đã đóng thùng, có trọng lượng lớn. 2.3.3. Băng tải cáp thép • Cấu tạo − Băng tải lõi thép gồm nhiều lõi cáp thép được sắp xếp theo chiều dọc ở những khoảng cách từ 10 đến 15mm, lớp cáp thép này là phần chịu lực tải chính giữ cho băng tải luôn chạy đúng hướng bao quanh nó là lớp phủ cao su mặt trên và mặt dưới. − Lớp cáp thép sẽ được liên kết với nhau bằng một phương pháp đặt biệt, sự liên kết này giúp cho băng tải không có bất kỳ sự cố nào xảy ra trong suốt quá trình sử dụng, cao su mặt và cao su bao phủ cáp thép được chế tạo theo những tính chất riêng. − Ký hiệu thông thường các loại băng tải cáp thép: ST-500,ST-630,ST-800 và cao nhất tới ST-7000, độ dày có thể lên tới 50mm. Băng tải cáp thép thường rất nặng như loại ST-1000, khổ 1 mét có thể lên tới 25Kg/m. Vì vậy thường chỉ dài 150m/cuộn. • Đặc điểm − Băng tải cáp thép chủ yếu sử dụng tại các hệ thống truyền tải có chiều dài lớn trên 300m, do có thể chịu được cường lực rất cao. Hình 3: Băng tải cáp thép − Các sợi cáp thép được bố trí song song đều nhau theo chiều dọc băng tải và rải đều trên toàn mặt băng tải. − Băng tải cáp thép có tỷ lệ dãn dư cực thấp dưới 1% kể cả trong điều kiện toàn tải. [...]... từ trường quay tạo bởi hệ thống xung điện áp cấp tuần tự vào các dây quấn trên các cặp cực từ bố trí liên tiếp lân cận trên stator 5.6 Nguyên tắc hoạt động - Đa số các động cơ bước là động cơ một pha, hai pha hoặc nhiều pha Khác với động cơ đồng bộ thông thường là roto của nó không có cuộn dây khởi động (lồng sóc mở máy ) mà nó được khởi động bằng phương pháp tần số Roto của động cơ có thể được kích... Cơ cấu chấp hành có thể chuyển động thẳng (xilanh) hoặc chuyển động quay (động cơ khí nén) 4.6.2 Xi lanh Xilanh tác dụng đơn - Áp lực khí nén chỉ tác động vào một phía của xilanh, phía còn lại do ngoại lực hay lò xo tác động - Một số loại xilanh tác động 1 chiều: a b Hình 24 Chiều tác động ngược lại do ngoại lực (a) và do lo xo (b) Xilanh tác động 2 chiều (xilanh tác động kép) - Khí nén được đưa vào... đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 KÍ HIỆU * Tín hiệu tác động: Tín hiệu tác động vào van đảo chiều có 4 loại là: tác động bằng tay, tác động bằng cơ học, tác động bằng khí nén và tác động bằng nam châm điện Tín hiệu tác động từ 2 phía ( đối với van đảo chiều không có vị trí ‘không’) hay chỉ từ 1 phía (đối với van đảo chiều có vị trí ‘không’) Tác động bằng tay TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU Kí hiệu nút nhấn tổng... khởi động, dừng và đảo chiều tối hảo - Có độ tin cậy cao vì động cơ không sử dụng chổi than ; như vậy tuổi thọ của Góc quay của động cơ tỉ lệ thuận với số xung điều khiển -Động cơ đạt được momen toàn phần (full torque) tại lúc đứng yên (khi dây quấn động cơ còn được cung cấp năng lượng) - Chuyển động có khả năng lập lại các trạng thái một cách ổn định tin cậy, điều khiển vị trí chính xác Với những động. .. khiển kế tiếp - Các đáp ứng khởi động, dừng và đảo chiều tối hảo - Có độ tin cậy cao vì động cơ không sử dụng chổi than ; như vậy tuổi thọ của động cơ chỉ phụ thuộc vào tuổi thọ của phần truyền động cơ khí : bạc đạn - Các động cơ bước đáp ứng với các tín hiệu xung điều khiển cung cấp từ bộ điều khiển vòng hở, do đó đễ dàng điều khiển động cơ và giá thành điều khiển thấp - Động cơ có khả năng quay với... trục - Động cơ có thể đạt được một phạm vi rộng giá trị tốc độ quay tỉ lệ với giá trị tần số của xung điều khiển 5.3 Nhược điểm của động cơ bước - Có thể xãy ra trạng thái cộng hưởng nếu không được điều khiển thích hợp - Không điều khiển dễ dàng để động cơ hoạt động tại các giá trị tốc độ rất cao 5.4 Phân loại động cơ bước Theo các tài liệu kỹ-thuật hiện nay, chúng ta có 3 loại động cơ bước - Động cơ... khiển và bề dài của chuyển động quay phụ thuộc số xung điều khiển 5.2 Ưu điểm của động cơ bước - Góc quay của động cơ tỉ lệ thuận với số xung điều khiển - Động cơ đạt được momen toàn phần (full torque) tại lúc đứng yên (khi dây quấn động cơ còn được cung cấp năng lượng) - Chuyển động có khả năng lập lại các trạng thái một cách ổn định tin cậy, điều khiển vị trí chính xác Với những động cơ bước có cấp chính... mang tải trực tiếp trên trục - Động cơ có thể đạt được một phạm vi rộng giá trị tốc độ quay tỉ lệ với giá trị tần số của xung điều khiển động cơ chỉ phụ thuộc vào tuổi thọ của phần truyền động cơ khí : bạc đạn - Các động cơ bước đáp ứng với các tín hiệu xung điều khiển cung cấp từ bộ điều khiển vòng hở, do đó đễ dàng điều khiển động cơ và giá thành điều khiển thấp - Động cơ có khả năng quay với tốc... nén có kích thước lớn, cồng kềnh − 5 Động cơ bước: Động cơ bước có thể xem là thiết bị điện cơ dùng biến đổi các xung điện áp thành các chuyển động cơ học liên tục 5.1 Các đặc tính cơ bản - Trục của động cơ quay theo từng bước liên tục khi có các xung điệu điều khiển được cung cấp theo một chuổi tuần tự thích hợp Trạng thái quay của trục động cơ quan hệ trực tiếp với chuổi xung cung cấp - Tốc độ của... tiếp bằng dòng khí nén ra có van phụ trợ Tác động bằng cơ TÊN THIẾT BỊ Đầu dò Cừ chặn bằng con lăn tác động 2 chiều Cừ chặn bằng con lăn tác động 1 chiều Lò xo KÍ HIỆU Nút nhấn có rãnh định vị Tác động nam châm điện TÊN THIẾT BỊ KÍ HIỆU Trực tiếp Bằng nam châm điện và van phụ trợ Tác động theo hướng dân cụ thể Van đảo chiều có vị trí ‘không’ là loại van tác động bằng cơ – lò xo và ký hiệu lò xo nằm ngay . NGHỆ Hệ thống bao gồm : -Khâu xúc rửa và sấy khô chai. -Khâu chiết rót, bơm nước vào bình chai. -Khâu đóng nắp chai. -khâu co màng, đóng gói sản phẩm. 1,các chức năng chính của hệ thống - Hệ thống. có) II.XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG,CÁC THIẾT BỊ VÀ CHỨC NĂNG. 1,Mô hình hệ thống Vỏ chai chưa xử lý Xúc rửa và sấy khô chai Chiết rót nước vào chai Đóng và vặn nắp chai Co màng và đóng gói phẩm 2,các. tài : “ HỆ THỐNG BƠM NUỚC VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG”. Với mô hình này sẽ cho chúng ta hình dung một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực tự động hóa qua đó cũng tư duy cho chúng ta về một hệ thống lớn,