Đang tải... (xem toàn văn)
Đề cương thực tập điện - khí nén và thi công mô hình tay máy
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài : SOẠN ĐỀ CƯƠNG THỰC TẬP ĐIỆN - KHÍ NÉN CHO SINH VIÊN NGÀNH ĐIỆN VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TAY MÁY Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Tâm Lớp : 95 KĐĐ Giáo viên hướng dẫn : Vũ Đỗ Cường THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH . THÁNG 3 - 2000 LIỆT KÊ CÁC HÌNH Hình 2-1 Ký hiệu chuyển đổi vò trí của nòng van Trang 5 Hình 2-2 Ký hiệu cửa xả khí Trang 6 Hình 2-3 Ký hiệu các cửa nối của van đảo chiều Trang 6 Hình 2-4 Các loại van đảo chiều Trang 6 Hình 2-5 Tín hiệu tác động Trang 7 Hình 2-6 Van đảo chiều 2/2 Trang 7 Hình 2-7 Van trượt đảo chiều 3/2 Trang 8 Hình 2-8 Ký hiệu van một chiều Trang 8 Hình 2-9 Ký hiệu van logic OR Trang 8 Hình 2-10 Ký hiệu van logic AND Trang 9 Hình 2-11 Ký hiệu van xả khí nhanh Trang 9 Hình 2-12 Van tiết lưu có tiết diện không thay đổi Trang 9 Hình 2-13 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi Trang 9 Hình 2-14 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay Trang 10 Hình 2-15 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng cữ chặn Trang 10 Hình 2-16 Van an toàn Trang 10 Hình 2-17 Van tràn Trang 10 Hình 2-18 Van áp suất điều chỉnh từ xa Trang 11 Hình 2-19 Cảm biến bằng tia rẽ nhánh Trang 12 Hình 2-20 Cảm biến bằng tia phản hồi Trang 12 Hình 2-21 Cảm biến bằng tia qua khe hở Trang 12 Hình 2-22 Ký hiệu biểu diễn biểu đồ trạng thái Trang 13 Hình 2-23 Xilanh tác dụng đơn Trang 14 Hình 2-24 Xilanh tác dụng kép Trang 14 Hình 2-25 Xilanh quay Trang 15 Hình 2-26 Xilanh trượt Trang 15 Hình 2-27 Ký hiệu động cơ khí nén Trang 15 Hình 2-28 Thiết bò phân loại Trang 18 Hình 2-29 Thiết bò kiểm tra bưu phẩm Trang 21 Hình 2-30 Thiết bò cắt Trang 24 Hình 2-31 Điều khiển băng tải Trang 27 Hình 2-32 Thiết bò dập tạo dáng Trang 29 Hình 2-33 Máy công tác Trang 32 Hình 2-34 Thiết bò hàn ống Trang 36 Hình 2-35 Thiết bò phân chia Trang 39 Hình 2-36 Thiết bò hàn nhiệt Trang 42 Hình 2-37 Trạm chuyển tiếp Trang 46 Hình 2-38 Tay máy gắp hàng Trang 49 Hình 2-39 Thiết bò dập chi tiết Trang 52 Hình 3-1 Các phần tử của mạch điều khiển Trang 59 Hình 3-2 Hệ thống điều khiển điện khí nén Trang 59 Hình 3-3 Ký hiệu các loại điều khiển Trang 60 Hình 3-4 Công tắc Trang 60 Hình 3-5 Nút nhấn Trang 61 Hình 3-6 Rơ le đóng mạch Trang 61 Hình 3-7 Rơ le thời gian tác động muộn Trang 62 Hình 3-8 Rơ le thời gian nhả muộn Trang 62 Hình 3-9 Công tắc hành trình điện cơ Trang 62 Hình 3-10 Công tắc hành trình nam châm Trang 62 Hình 3-11 Cảm biến cảm ứng từ Trang 63 Hình 3-12 Cảm biến điện dung Trang 63 Hình 3-13 Cảm biến quang Trang 63 Hình 3-14 Phần tử chuyển đổi tín hiệu khí nén – điện Trang 64 Hình 3-15 Khối xử lý CPU 214 Trang 68 Hình 3-16 Vòng quét trong S7 - 200 Trang 70 Hình 3-17 Dụng cụ cắt giấy Trang 79 Hình 3-18 Thiết bò sắp xếp Trang 83 Hình 3-19 Bàn xoay Trang 87 Hình 3-20 Dụng cụ chà bóng Trang 92 Hình 3-21 Dụng cụ kẹp chi tiết Trang 95 Hình 3-22 Dụng cụ đóng dấu Trang 98 Hình 3-23 Trạm chuyển hàng Trang 103 Hình 3-24 Thiết bò khoan chi tiết Trang 107 Hình 3-25 Thiết bò gia công chi tiết Trang 112 Hình 3-26 Mạch khởi động Y/∆ Trang 117 Hình 3-27 Quy trình công nghệ thiết bò dập chi tiết Trang 122 Hình 3-28 Tay máy gắp hàng Trang 127 Hình 3-29 Mạch ĐKKĐ cho động cơ điện Roto dây quấn Trang 133 Hình 4-1 Mô hình tay máy Trang 139 Hình 4-2 Biểu đồ trạng thái ( điều khiển bằng khí nén ) Trang 140 Hình 4-3 Sơ đồ Logic Trang 145 Hình 4-4 Biểu đồ trạng thái ( điều khiển bằng điện – kn) Trang 146 CHƯƠNG I DẪN NHẬP I . ĐẶT VẤN ĐỀ II . TẦM QUAN TRỌNG VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN III . ƯU – NHƯC ĐIỂM CỦA KHÍ NÉN IV . MỤC ĐÍCH YÊU CẦU – GIỚI HẠN ĐỀ TÀI . I. Đặt vấn đề: Khí nén là một khái niệm đã có từ rất lâu, trước Công nguyên, khí nén đã được biết đến với một vài ứng dụng trong chế tạo vũ khí. Từ những năm 140 TCN, con người đã biết chế tạo ra thiết bò bắn tên hay ném đá ứng dụng nguyên lý khí nén. Tuy nhiên do sự phát triển khoa học kỹ thuật thời đó không đồng bộ, không có sự phối hợp về kiến thức giữa các ngành như vật lý, cơ học, vật liệu … nên phạm vi ứng dụng của khí nén còn rất hạn chế, chủ yếu là trong lónh vực chế tạo vũ khí. Đến thế kỷ 17, kỹ sư chế tạo người Đức là Otto von Guerike (1602 – 1686), nhà toán học người Pháp là Blaise Pascal (1623 – 1662) cùng với nhà vật lý học người Pháp là Denis Papin (1647 – 1712) đã xây dựng nền tảng cho việc ứng dụng của khí nén. Trong thế kỷ 19 , hàng lọat các phát minh ứng dụng khí nén ra đời. Tại Paris những năm 70 của thế kỷ 19 đã xuất hiện một trung tâm sử dụng năng lượng khí nén có công suất lớn. Thời gian gần đây, do sự phát triển của năng lượng điện, ứng dụng của năng lượng khí nén có giảm. Tuy nhiên do tính an toàn cao hơn sử dụng điện nên việc sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một vai trò khá quan trọng trong các lónh vực mà nếu sử dụng điện sẽ gây nguy hiểm. II. Tầm quan trọng và khả năng ứng dụng của khí nén: 1./ Trong lónh vực điều khiển: Những năm sau khi cuộc cách mạng công nghiệp nổ ra, do sự tất yếu của quá trình tự động hóa trong sản xuất, kỹ thuật điểu khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng hơn. Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường được sử dụng trong các lónh vực có nguy cơ xảy ra các nguy hiểm cao do điều kiện vệ sinh mối trường khá tốt và tính an toàn cao. Hệ thống điều khiển bằng khí nén thường được sử dụng trong các lónh vực như: các thiết bò phun sơn, các loại đồ gá kẹp chi tiết, lónh vực sản xuất các thiết bò điện tử hay trong các thiết bò vận chuyển và kiểm tra. 2./ Trong lónh vực truyền động: _ Các dụng cụ, thiết bò, máy va đập trong lónh vực khai thác than, khai thác đá hoặc trong các công trình xây dựng. _ Truyền động quay với công suất lớn bằng khí nén giá thành rất cao, cao hơn từ 10 đến 15 lần so với động cơ điện. Nhưng ngược lại, thể tích và năng lượng chỉ bằng 2/3 như những dụng cụ vặn vít, máy khoan, máy mài là những dụng cụ có khả năng sử dụng truyền động bằng khí nén. _ Truyền động thẳng: các đồ gá kẹp chi tiết, các thiết bò đóng gói các thiết bò máy gia công, các thiết bò làm sạch hay các hệ thống phanh hãm của ôtô. _ Trong các hệ thống đo đạc và kiểm tra chất lượng sản phẩm. III. Ưu – nhược điểm của khí nén: 1./ Ưu điểm : _ Có khả năng trích chứa để thành lập trạm trích chứa khí nén. _ Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa do độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất trên đường dẫn thấp. _ Không gây ô nhiễm môi trường. _ Hệ thống phòng ngừa qúa áp suất giới hạn được đảm bảo. 2./ Nhược điểm : _ Lực truyền tải trong thấp. _ Khi tải trọng thay đổi, vận tốc truyền cũng thay đổi. _ Dòng khí nén thoát ra gây tiếng ồn lớn. IV. Mục đích yêu cầu – Giới hạn đề tài: Trong giai đoạn hiện nay, Việt Nam đang tiến hành công cuộc công nghiệp hóa đất nước, do đó vấn đề TỰ ĐỘNG HÓA trong sản xuất đang được đặt lên hàng đầu. Tự động hóa trong sản xuất công nghiệp sẽ góp phần tăng năng suất lao động của người công nhân, giảm bớt sức lực bỏ ra trong các công việc nặng nhọc, hạ giá thành nhưng lại nâng cao chất lượng sản phẩm. Mặt khác đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của ngành công nghiệp như: chính xác, an toàn, tiện lợi, dễ kiểm tra, kiểm soát… Muốn có được điều đó, cần phải có sự kết hợp chặt chẽ giữa hai lónh vực mà trước đây chúng hoàn toàn độc lập với nhau: đó là điện – điện tử và cơ khí. Do đó, một thuật ngữ mới ra đời trong những năm gần đây là CƠ – ĐIỆN TỬ (Mechatronic). Tuy nhiên , để có thể làm việc tốt trong một môi trường sản xuất với các thiết bò tự động, người lao động phải được đào tạo cơ bản. Ngày nay, một số trường Đại học, trung học nghề đã đưa bộ môn Cơ – Điện tử vào giảng dạy cho học sinh nhằm tạo cho họ có được những kiến thức cơ bản về tự động hóa phục vụ cho công việc sau này . Chính vì những lý do vừa nêu đã thúc đẩy em thực hiện đề tài này. Là một đề tài mang tính chất một tài liệu hướng dẫn thực tập cho sinh viên ngành điện nên được chia làm 2 phần: _ Lý thuyết và bài tập Điều khiển bằng Khí nén . _ Lý thuyết và bài tập Điều khiển bằng Điện – Khí nén kết hợp với PLC. Với cách trình bày trên, giúp cho sinh viên có được sự so sánh giữa hai kỹ thuật điều khiển: điều khiển đơn thuần bằng khí nén và hệ thống khí nén được điều khiển bằng điện kết hợp với điều khiển lập trình PLC, từ đó rút ra được những ưu và nhược điểm giữa hai phương pháp điều khiển này. Song song với việc xây dựng hệ thống bài thực tập như trên, em cùng với sinh viên Phù Quốc Thái, người cùng làm chung một đề tài, đã thiết kế một mô hình tay máy gắp sản phẩm ứng dụng khí nén và PLC để điều khiển. Đây là một ứng dụng cụ thể trong sản xuất công nghiệp. Do đây là lần đầu tiên em nghiên cứu về lónh vực khá mới mẻ này, đồng thời với khả năng và quỹ thời gian hạn chế nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô và bạn bè để đồ án được tốt hơn. CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG KHÍ NÉN A . MÁY NÉN KHÍ – THIẾT BỊ PHÂN PHỐI KHÍ NÉN B . CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN C . CƠ CẤU CHẤP HÀNH D . THIẾT KẾ MẠCH KHÍ NÉN BẰNG BIỂU ĐỒ KARNAUGH E . CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG A. Máy nén khí – Thiết bò phân phối khí nén: I. Máy nén khí: 1) Khái niệm: Máy nén khí là thiết bò tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. 2) Phân loại: a. Theo áp suất: • Máy nén khí áp suất thấp: p ≤ 15 bar • Máy nén khí áp suất cao: p ≥ 15 bar • Máy nén khí áp suất rất cao: p ≥ 300bar b. Theo nguyên lý hoạt động: • Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittông, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. • Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. II. Bình trích chứa khí nén: Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước. Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và công suất tiêu thụ của các thiết bò sử dụng, ngoài ra kích thước này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn. Ký hiệu : III. Mạng đường ống dẫn khí nén: Mạng đường ống dẫn khí nén là thiết bò truyền dẫn khí nén từ máy nén khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành. Mạng đường ống dẫn khí nén có thể phân thành 2 loại: • Mạng đường ống được lắp ráp cố đònh (mạng đường ống trong nhà máy) • Mạng đường ống được lắp ráp di động (mạng đường ống trong dây chuyền hoặc trong máy móc thiết bò) Trong bộ thí nghiệm, đường ống dẫn khí nén được trang bò cho phép tháo lắp dễ dàng và nhanh chóng. Nối hệ thống đến các thiết bò bằng cách đơn giản là đẩy ống vào cổng vào (in-let) hay cổng ra (out-let). Tháo ống ra bằng cách một tay đè vào vành tỳ, tay kia kéo ống ra. B. Các phần tử trong hệ thống điều khiển: I ./ Khái niệm: Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển vòng hở (Open – loop Control System) với các phần tử sau: _ Phần tử đưa tín hiệu : nhận những giá trò của đại lượng vật lý như đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất. _ Phần tử xử lý tín hiệu: Xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic nhất đònh, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND. _ Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, là đại lương ra của mạch điều khiển. Ví dụ: xilanh, động cơ khí nén. II. Van đảo chiều: Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay thay đổi vò trí các cửa van để thay đổi hướng của dòng khí nén. 1) Ký hiệu của van đảo chiều: Vò trí của nòng van được ký hiệu bằng các ô vuông liền nhau với các chữ cái o,a ,b ,c ,… hay các chữ số 0, 1, 2, … Hình 2-1 Ký hiệu chuyển đổi vò trí của nòng van Vò trí ‘không’ là vò trí mà khi van chưa có tác động của tín hiệu bên ngoài vào. Đối với van có 3 vò trí, thì vò trí ở giữa, ký hiệu ‘o’ là vò trí ‘không’. Đối với van có 2 vò trí thì vò trí ‘không’ có thể là ‘a’ hoặc ‘b’, thông thường vò trí bên phải ‘b’ là vò trí ‘không’. a o b ba [...]... khi dòng khí nén vào P2 thì cửa P1 bò chặn, cửa P2 nối với cửa A Ký hiệu : A P 1 • P 2 Hình 2-9 Ký hiệu van logic OR 3) Van logic AND: Khi có dòng khí nén vào P1 thì P1 bò chặn, và ngược lại khi có dòng khí nén vào P2 thì P2 bò chặn Chỉ khi nào cả P1 và P2 có dòng khí nén vào thì mới có khí nén qua cửa A Ký hiệu: A P P 1 2 Hình 2-10 Ký hiệu van logic AND 4) Van xả khí nhanh: Khi dòng khí nén vào cửa... chiều Lò xo Nút nhấn có rãnh đònh vò c Tác động bằng khí nén: Trực tiếp bằng dòng khí nén vào Trực tiếp bằng dòng khí nén ra Trực tiếp bằng dòng khí nén vào với đường kính 2 đầu nòng van khác nhau Gián tiếp bằng dòng khí nén ra qua van phụ trợ d Tác động bằng nam châm điện: Trực tiếp Bằng nam châm điện và van phụ trợ * Tác động theo cách hướng dẫn cụ thể Hình 2-5 Tín hiệu tác động 3) Van đảo chiều có vò... thể là: _ tác động bằng tay hay bàn đạp _ tác động bằng dòng khí nén điều khiển đi vào hay ra từ 2 phía nòng van _ tác động trực tiềp bằng điện từ hay gián tiếp bằng dòng khí nén đi qua van phụ trợ Ví dụ: Van trượt đảo chiều 3/2 tác động bằng nam châm điện a A b Y1 Y2 P R Hình 2-7 Van trượt đảo chiều 3/2 Khi cuộn Y1 có điện thì cửa P nối với cửa A, cửa R bò chặn Khi cuộn Y2 có điện thì cửa A nối với... (m) Pa : áp suất không khí ở đktc (N/m2) Pu : áp suất không khí tại cửa U (N/m2) VII Cảm biến bằng tia: Cảm biến bằng tia thuộc loại cảm biến không tiếp xúc, nguyên tắc hoạt động dựa vào dòng khí nén Có 3 loại: 1) Cảm biến bằng tia rẽ nhánh: Dòng khí nén vào cửa P, nếu không có vật cản thì áp suất sẽ đi thẳng, nếu có vật cản thì dòng khí nén sẽ rẽ nhánh qua cửa X Ký hiệu: X • P Hình 2-19 Cảm biến bằng... động Ký hiệu : Hình 2-25 Xilanh quay 4) Xilanh trượt: Xilanh trượt là loại xilanh không có cần piston, có chiều dài chỉ bằng một nửa so với xilanh có cần piston Ký hiệu : Hình 2-26 Xilanh trượt III Động cơ khí nén: Động cơ khí nén có nhiệm vụ biến đổi năng lượng của khí nén thành năng lượng cơ học (chuyển động quay) Động cơ khí nén có những ưu điểm sau: _ Điều chỉnh được momen quay và số vòng quay... a2.b2 4) Thi t lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm: Phương pháp thi t lập biểu đồ Karnaugh và đơn giản hàm hoàn toàn tương tự như trong kỹ thuật số Sau khi đã có hàm điều khiển, ta sử dụng các van chức năng cũng như van logic để thành lập mạch điều khiển cho cơ cấp chấp hành Những vấn đề nêu trên sẽ được sáng tỏ hơn khi thực hiện việc thi t kế những mạch khí nén trong phần bài tập E Các bài tập áp dụng... mạch Lắp ráp các thi t bò lên bàn thí nghiệm theo mạch đã thi t kế • • • • • IV Để van nguồn ở vò trí tắt, kết nối các đường ống dẫn khí Bật nguồn cung cấp khí và cho mạch hoạt động So sánh hoạt động của mạch thực tế và nguyên lý hoạt động vừa nêu Nếu thay đổi vò trí của công tắc hành trình, thì hoạt động có thay đổi không ? Nêu tác dụng của công tắc hành trình Tắt nguồn khí, tháo các thi t bò trả về... cấu phát và cơ cấu nhận phải lắp ráp thật đồng tâm Ký hiệu: P P X Hình 2-21 Cảm biến bằng tia qua khe hở VIII Thi t kế – Biểu diễn biểu đồ trạng thái: Để biểu diễn chi tiết chu trình hoạt động của các nhóm trong hệ thống điều khiển điện – khí nén người ta thường sử dụng biểu đồ trạng thái Thông qua biểu đồ trạng thái, chúng ta hình dung rõ ràng và hình tượng hơn chuyển động của từng nhóm và mối quan... van chỉ cho dòng khí nén đi qua một chiều, chiều còn lại bò chặn Van chắn gồm có các loại sau: _ Van 1 chiều _ Van Logic (OR , AND ) _ Van xả khí nhanh 1) Van một chiều: Van một chiều có tác dụng chỉ cho dòng khí nén đi qua một chiều( từ A qua B) , chiều ngược lại bò chặn Ký hiệu : A B Hình 2-8 Ký hiệu van một chiều 2) Van logic OR: Khi có dòng khí nén vào từ P1 thì cửa P2 bò chặn và cửa P1 nối với... động quay (động cơ khí nén) II Xilanh: 1) Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng một chiều) : Áp lực khí nén chỉ tác dụng vào một phía của xilanh, phía còn lại là do ngoại lực hay lò xo tác dụng Ký hiệu: a b Hình 2-23 Xilanh tác dụng đơn a chiều tác dụng ngược lại do ngoại lực b chiều tác dụng ngược lại do lò xo 2) Xilanh tác dụng 2 chiều (xilanh tác dụng kép): Áp suất khí nén được dẫn vào 2 phía của xilanh, . khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. • Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. II. Bình trích chứa khí nén: Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý. HÀNH D . THI T KẾ MẠCH KHÍ NÉN BẰNG BIỂU ĐỒ KARNAUGH E . CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG A. Máy nén khí – Thi t bò phân phối khí nén: I. Máy nén khí: 1) Khái niệm: Máy nén khí là thi t bò tạo ra áp suất khí, . VĂN TỐT NGHIỆP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài : SOẠN ĐỀ CƯƠNG THỰC TẬP ĐIỆN - KHÍ NÉN CHO SINH VIÊN NGÀNH ĐIỆN VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TAY MÁY Sinh viên thực hiện : Phạm Văn Tâm Lớp : 95 KĐĐ Giáo viên