Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin ngày càng cao đem lại nhiều lợi ích cho con người nhằm giảm thiểu tối đa sức lao động của con người trong quá trình sản xuất. Mức độ tự động hóa tại các phân xưởng và nhà kho cũng như các khu vực quản lý điều hành vẫn tiếp tục được nâng cao. Ngày càng nhiều các thiết bị tiên tiến đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo , sự chính xác của các hệ thống sản xuất ngày một cao hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất về số lượng, chất lượng, thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội. Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho và các khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với kiến thức đã được học trong trường, chúng em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy trình sản xuất, tuy vậy chúng em mong rằng với đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã được học trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất. Do hạn chế về thời gian, kinh nghiệm thực tế, vừa tìm hiểu, vừa học hỏi trong quá trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 1 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến 1. Cấu tạo mô hình Mô hình thực tế được làm theo bản vẽ thiết kế hình trên: - Phần khung mô hình: được đóng bằng gỗ. - Phần băng tải: + Gồm có hai con lăn đặt ở vị trí hai đầu băng tải. Hai con lăn truyền lực và kéo băng tải nhờ hai dây cao su. + Mặt băng tải được làm bằng mặt vải quấn tròn xung quanh 2 con lăn. Sản phẩm được đặt chạy trên mặt băng tải. - Các máng hứng sản phẩm: - Các chi tiết, thiết bị được lắp trên khung mô hình: + Các động cơ: DC1, DC2, DC3. (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 2 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến - Các động cơ DC1, DC2, DC3 là động cơ 1 chiều 24V - DC 1 là động cơ có nhiệm vụ kéo quay mặt băng tải thông qua dây cao su với con lăn phía trên. - DC 2 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 1. - DC 3 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 2. + Các cảm biến: CB1. CB2, CB3. - Các cảm biến được sử dụng là cảm biến quang 3 dây của hãng siemen. - Các cảm biến được gắn bên cạnh mặt băng tải. - CB1 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 15cm so với mặt băng tải. - CB2 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 10cm so với mặt băng tải. - CB3 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 5cm so với mặt băng tải. + Các sản phẩm: Có 3 loại sản phẩm: sản phẩm cao,sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp. Cả ba sản phẩm đều được làm bằng gỗ. - Sản phẩm cao làm bằng gỗ có kích thước 60x60x150 - Sản phẩm trung bình bằng gỗ có kích thước 60x60x100. - Sản phẩm thấp bằng gỗ có kích thước 60x60x50. * Sau khi gắn các thiết bị lên khung mô hình thì toàn bộ xung quanh được đóng kín bằng gỗ mỏng. 2 . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 3 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến STT Tên Địa chỉ Chức năng 1 start Ấn start khởi động toàn bộ hệ thống . Băng tải quay , cảm biến và các tay gat,hệ thống đặt sản phẩm được hoạt động 2 stop Ấn stop dừng toàn bộ hệ thống.Dừng băng tải,tay gạt,không cho cài đặt số sản phẩm 3 Reset Ấn reset làm toàn bộ hệ thống đặt sản phẩm trở về mặc định trong khi băng tải vẫn quay 4 Set Ấn set cho phép cài đặt số sản phẩm .Khi ở chế độ set thì băng tải không quay,các tay gạt,cảm biến không hoạt động. 5 Tăng Ấn nút tăng để tăng số sản phẩm đặt . 6 Giảm Ấn giảm để giảm số sản phẩm đặt . 7 OK Ấn ok để xác nhận số lượng sản phẩm đặt . 8 Local - remote Nút gạt local cho phép hệ thống điều khiển tại chỗ với sự tác động của công nhân đứng máy.Khi ở mức local thì các nút ấn trên Win CC bị vô hiệu(bao gồm cả star,stop,reset ) . Nút gạt remote cho phép điều khiển hệ thống từ phòng máy tính giám sát .Khi này các nút ấn của hệ thống dưới hiện trường đều bị vô hiệu (bao gồm cả star,stop,reset ). 3. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Trong mô hình trình bày có 3 loại sản phẩm khác nhau về kích thước . Đây chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 4 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến đếm sản phẩm . Qua kích thước của sản phẩm mà chúng m chia thành 3 loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp. Khi ta ấn start khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải quay.Các cảm biến,tay gat,bộ đếm sản phẩm,led hiển thị đều hoạt động. 1. Khi có sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về PLC,Khi sản phẩm đi qua hoàn toàn PLC bắt sườn xuống của tìn hiệu cảm biến đưa vào.Làm counter đếm,lúc này win cc đọc tìn hiệu từ counter và hiển thị ra màn hình.PLC xuất tín hiệu xuống vi điều khiển làm vi điều khiển đếm sản phẩm cao.Sau đó vi điều khiển out tín hiệu ra hiển thị led tại con led thể hiện số sản phẩm cao. Sau 1 khoảng thời gian trễ đã được tính toán để sản phẩm đi đến vị trí thuận lợi thì PLC out ra tìn hiệu cho tay gạt sản phẩm cao hoạt động,sau đó PLC tiếp tục out ra tín hiệu cho tay gạt quay trở lại vị trí ban đầu 2. Khi có sản phẩm trung bình đi vào băng tải.Do sự sắp xếp chiều cao các cảm biến khác nhau mà cảm biến cao sẽ nẳm cao hơn sản phẩm trung bình và thấp nên nó không thể phát hiện ra 2 loại sản phẩm thấp và trung bình,Khi cảm biến trung bình phát hiện vật phẩm nó cũng thao tác tương tự như với sản phẩm cao . 3. Khi sản phẩm thấp xuất hiện trên băng tải.Nó dễ dàng đi qua 2 cảm biến cao và trung bình đến với cảm biến thấp.Khi này cảm biến thấp có nhiệm vụ đưa tín hiệu vào PLC để đếm sản phẩm thấp ,mà PLC không cần đưa tín hiệu gạt ví sản phẩm thấp sẽ đi thẳng về cuối băng tải. (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 5 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến 4. Về chế độ đếm sản phẩm.Chỉ áp dụng với sản phẩm cao và trung bình.Khi ta đặt số sản phẩm đếm là 1 số n( nguyên,dương) thì snr phẩm xuất hiện sẽ được đếm từ 1 đếm n.Khi đến n nó sẽ hiện n 1 khoảng thời gian để quan sát sau đó tự về 0 để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo. 5, Cảm biến E3F DS10C4 • Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán Đầu ra là NPN, 3 dây nối NO. NPN cho phép dòng điện trong cảm biến đi vào điện áp chung .Đầu ra của cảm biến hoạt động như một khóa chuyển mạch. Bình thường đầu ra của cảm biến là một Transistor có vai trò như một khóa ( khi sụt áp). Nếu cảm biến vừa phát hiện được đối tượng sau đó tạo ra đường tác động. Đương tác động này được nối trực tiếp tới Trans NPN. Nếu điện áp truyền tới đương tác động là 0V, Trans không cho phép dòng chạy trong cảm biến. Nếu điên áp trên đường tác động lớn hơn (12V), Trans sẽ mở khóa cho phép dòng chạy trong cảm biến tới cực chung. (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 6 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý. Nếu cảm biến không hoạt động, điện áp đường tác động thấp, khi đó Trans khóa. Có nghĩa là đầu ra NPN không có dòng vào/ ra. Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Trans mở khóa và tác động đóng khóa. Dòng chạy từ cảm biến tới đất. Điện áp ở đầu ra của NPN giảm xuống -V. • • Kích thước 18mm, làm việc ở 10- 36 VDC • Khoảng cách phát hiện 10cm, dòng định mức 300mA • Vỏ làm bằng chất liệu ABS • Chống nhiễu tốt • Gọn và tiết kiệm chỗ • Bảo vệ chống ngắn mạch và nối cực nguồn • Chế độ hoạt động Ligh-ON • Hình dáng: (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 7 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến • Thông số định mức, đặc tính kỹ thuật: Thông số kỹ thuật E3F DS10C4 Khoảng cách phát hiện 100mm Vật thể phát hiện tiêu chuẩn Giấy trắng 100x100mm Đặc tính trễ Tối đa 20%khoảng cách phát hiện Nguồn sáng( bước sóng) LED hồng ngoại(860nm) Điện áp nguồn cấp 12VDC- 24VDC+/-10% kể cả xung tối đa 10%(p-p) Công suất tiêu thụ Tối đa 25mA Ngõ ra điều khiển Ngõ ra transistor colector hở, tối đa 100mA, điện áp dư : tối đa 1V ở 100mA Mạch bảo vệ Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra và nối được cự nguồn cấp DC Thời gian đáp ứng Tối đa 2,5ms Điều chỉnh độ nhạy Ảnh hưởng ánh sáng của môi trường Đèn dây tóc: tối đa 3000lux Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10000lux Nhiệt độ mối trường Hoạt động -25 0 C tới 55 0 C( không đóng băng hoặc ngưng tụ) Bảo quản -30 0 C tới 70 0 C ( không đóng băng hoặc ngưng tụ) Độ ẩm môi trường Hoạt động 35% đến 85% Bảo quản -30% đến 95%( không ngưng tụ) Trở kháng cách điện Tối thiểu 20M Ω ở 500VDC giữa các bộ phận mang điện và vỏ (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 8 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến Cường độ điện môi 1000VAC, 50/60Hz trong 1 phút giữa các bộ phận mang điện và vỏ Mức độ chịu rung 10-55HZ, biên độ rung 1,5mm hoặc 300m/s 2 trong 1h theo x, y ,z Mức độ chịu sốc Mức độ phá hủy 500m/s 2 cho 3 lần ở mỗi hướng x,y,z Cấp bảo vệ IP66 Cáp nối Dây nối thường (dài tiêu chuẩn 2m) Đèn chỉ thị Chỉ thị hoạt động Trọng lượng( cả vỏ) Tối đa 85g Vật liệu Vỏ ABS Thấu kính PMMA Phụ kiện Bộ điều khiển Sơ đồ đấu dây: Lưu ý: (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 9 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến • Nếu dây vào/ra của cảm biến quang được đặt giống như dây cáp điện hoặc dây điện thế cao. Cảm biến quang có thể bị sai lệch hoặc có thể bị phá hủy bởi nhiễu điện. tách riêng dây hoặc sử dụng dây bọc như là dây vào/ ra từ cảm biến • Không để cảm biến bị va đập mạnh khi gắn vào đối tượng. • Không nối dây với dây nâu khi không tải, nếu nối trực tiếp các dây cảm biến có thể bị phá hủy ( loại chuyển đổi AC). • Khi sử dụng cảm biến quang điện ở gần bộ chuyển đổi động cơ, đảm bảo động cơ được nối đất. Nếu động cơ nối đất bị hỏng thì cảm biến có thể bị sai lệch. Khi sử dụng cảm biến ở trên 45 0 C, dòng trên tải nằm trong khoảng 110mA tới 130mA Kích thước (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 10 [...]... 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 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 11 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến Bộ cảm biến E32-TC200 + E39-F1 + E3X-DA-S... hiện hai loại kẹo hoặc Cookies (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 12 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến -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... : Mô hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tiến đến 1 dây truyền 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 (Đk giám sát dây truyền phân loại và đóng gói sản phẩm) 13 ... 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 G Ưu , khuyết điểm của mô hình 1 Ưu điểm của mô hình Chỉ sử dụng 3 cảm biến lần lượt để phan 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... về chiều cao gây ra bởi hai pallet cho các loại bia đóng hộp được lắp vào với nhau.Cảm biến quang 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... lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến NPN output 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 . 12 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến -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. và đóng gói sản phẩm) 11 Bài tập lớn Kĩ thuật đo lường và cảm biến 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. 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