Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .03 LỜI NÓI ĐẦU 05 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 06 1.1 Giới thiệu 06 1.2 Các vấn đề đặt .07 1.3 Phương pháp nghiên cứu 08 1.4 Phạm vi giới hạn .08 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 09 2.1 Giới thiệu loại phân loại sản phẩm 09 2.1.1 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm hành 10 2.1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 13 2.2 Hệ thống truyền động 16 2.2.1 Động điện chiều .16 2.2.2 Băng chuyền .20 2.3 Hệ thống điều khiển 21 2.3.1 Bộ điều khiển PLC .21 2.3.1.1 Tổng quan điều khiển logic khả trình PLC 21 2.3.1.2 Giới thiệu điều khiển logic khả trình PLC S7-200 .26 2.3.2 Piston xylanh đẩy sản phẩm .30 2.3.3 Van đảo chiều .32 2.3.4 Cảm biến quang 34 2.3.5 Rơ le trung gian 37 2.3.6 Nút nhấn .40 CHƯƠNG III: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 42 3.1 Mô hình hóa hệ điện động điện chiều 42 3.2 Mô hệ thống 43 3.2.1 Mô hệ thống khí 44 3.2.2 Mô hệ thống điều khiển 45 3.2.3 Mô hệ thống khí nén .46 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 47 4.1 Tính toán công suất động 47 4.2 Tính toán tốc độ động điện chiều .48 4.3 Tính toán tốc độ quay trục 49 4.4 Tính công suất trục 49 4.5 Tính moment xoắn trục 50 4.6 Tính toán lựa chọn piston 50 CHƯƠNG V: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ 52 5.1 Kết 52 5.2 Đánh giá 52 5.3 Nguyên nhân biện pháp khắc phục 53 5.4 Hướng phát triển .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015 Giáo viên hướng dẫn Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày… tháng…năm 2015 Giáo viên phản biện LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển giới xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đổi bước vào thời kì công nghiệp hóa, đại hóa, vừa xây dựng Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển kinh tế đất nước Điều đòi hỏi phải nghiên cứu áp dụng dây chuyền, máy móc thiết bị tiên tiến đại, có khả tự động hóa cao để đưa công nghệ vào lĩnh vực sống Trong ngành khí tự động hóa đóng vai trò quan trọng trình phát triển đất nước Để đáp ứng nhu cầu to lớn việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ lực trình độ chuyên môn để kịp thời giải vấn đề liên quan đến kỹ thuật khí, điện-điện tử kỹ thuật phần mềm Từ thực tế trên, sinh viên ngành Công Nghệ chế tạo máy, từ kiến thức học, nhóm lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm” Việc tạo hệ thống để thay người công việc vấn đề cần thiết Trong thời gian thực đề tài, nhóm nhận giúp đỡ quý thầy cô bạn, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Hoài Sơn để nhóm hoàn thành đề tài cách tốt Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Việc hoàn thành đề tài không tránh sai lầm thiếu sót Nhóm mong phê bình, đánh giá thầy cô để nhóm rút kinh nghiệm phát triển thêm đề tài Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 04 tháng06 năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện: Trần Văn Huấn Phạm Thanh Hà Nguyễn Văn Dương Nguyễn Văn Hoàng Lê Xuân Hoàn Khuất Văn Biên CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện- điện tử điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào nghiệp phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu cần thiết, bên cạnh ngành công nghiệp ngày phát triển công ty xí nghiệp đưa tự động hóa sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm nhiều thời gian quản lý cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao (Hình 1.1) Hình 1.1 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động nguyên lý dùng cảm biến để xác định chiều cao sản phẩm Sau dùng xylanh để phân loại sản phẩm có chiều cao khác Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Từ nguyên lý làm việc ta thấy muốn hệ thống hoạt động cần chuyển động cần thiết: - Chuyển động băng chuyền Để truyền chuyển động quay cho trục băng chuyền - ta dùng động điện chiều thông qua truyền đai thang Chuyển động tịnh tiến xylanh để phân loại sản phẩm có chiều cao khác Chuyển động xylanh điều khiển hệ thống khí nén Chu trình làm việc máy: ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm xylanh đẩy vào băng chuyền Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm băng chuyền phân loại với chiều cao khác Các sản phẩm sau phân loại chuyển đến thùng hàng để đóng gói Chu trình tiếp tục phân loại xong sản phẩm Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho lớn, cụ thể như: • Giảm sức lao động, tránh nhàm chán công việc, cải thiện điều kiện làm việc người, tạo cho người tiếp cận với tiến khoa học kỹ • thuật làm việc môi trường ngày văn minh Nâng cao suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng • Giúp cho việc quản lý giám sát trở nên đơn giản, thay đổi điều kiện làm việc công nhân mà giảm số lượng công nhân đến mức tối đa… 1.2 Các vấn đề đặt Mục tiêu đặt nghiên cứu chế tạo: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa Để thiết kế cần thiết kế khí điều khiển động hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình điều khiển PLC Ngoài có vấn đề khác là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết Các vấn đề cần giải là: - Vấn đề khí: phân tích tính toán lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật chi tiết cho thỏa mãn yêu cầu đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ - dàng lắp đặt sửa chữa Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX - Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng sản phẩm không bị hỏng 1.3 Phương pháp nghiên cứu Đề tài “Phân loại sản phẩm theo chiều cao” nhiều sinh viên trường nghiên cứu thực Đồng thời có nhiều sinh viên thiết kế mô hình đơn giản Mô hình thiết kế, đưa vào sử dụng số nhà máy sản phẩm điện tử điển hình, nên trình làm đồ án, nhóm tác giả áp dụng phương pháp nghiên cứu sau: * Phương pháp đồng thời Kết hợp việc thiết kế đồng thời: cụ thể việc nghiên cứu mô hình cụ thể sau xây dựng mô hình chứa đầy đủ dự định có thiết kế qua có nhìn tổng quan hệ thống chung xác định thông số hay thay từ đưa đánh giá hệ thống (công suất làm việc hệ thống, vận tốc băng tải, mức độ chịu lực, giới hạn số khí điện năng, suất hệ thống ) 1.4 Phạm vi giới hạn Hệ thống phân loại sản phẩm đề tài nghiên cứu phát triển từ lâu Hiện nhà máy xí nghiệp có nhiều hệ thống hoàn thiện chất lượng thẩm mỹ Tuy nhiên, phạm vi đề tài nghiên cứu, với giới hạn kiến thức, thời gian kinh phí đề tài giới hạn tính sau: - Kích thước: (Dài x Rộng x Cao) 1700 x 650 x 455 (mm) Hệ thống điều khiển: PLC hệ thống khí nén Cơ cấu đẩy sản phẩm: Xylanh piston Động truyền chuyển động: Động điện chiều Hệ thống dẫn động: Băng chuyền Điện áp cung cấp: Điện áp xoay chiều 220V điện áp chiều 24V CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 2.1 Giới thiệu loại phân loại sản phẩm 2.1.1 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm hành Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Nhằm phục vụ nhiệm vụ đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản phẩm đời công cụ hiệu giúp thay người công việc phân loại, góp phần nâng cao hiệu công việc Một hệ thống hoàn chỉnh phân loại sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục giảm tối đa thời gian trì hoãn hệ thống Hơn nữa, công việc đòi hỏi tập trung cao có tính tuần hoàn, nên công nhân khó đảm bảo xác công việc Điều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm uy tín nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng phân loại sản phẩm đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách Hệ thống phân loại sản phẩm có nhiều ứng dụng thực tế nhà máy xí nghiệp, chủ yếu chia thành ba loại phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo hình dạng theo chiều cao a) Phân loại sản phẩm theo màu sắc Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc  Cấu tạo: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) có cấu tạo gồm: - Một băng chuyền Một động điện chiều để kéo băng chuyền Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí  Bài tập lớn TĐHQTSX Cảm biến nhận biết màu sắc Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu Các van đảo chiều Các rơ le trung gian Bộ phận giá đỡ khí cho toàn hệ thống Nút nhấn Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp chiều cấp cho động điện chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Xylanh piston đẩy sản phẩm băng chuyền Trên băng chuyền thiết kế cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác Khi sản phẩm qua, cảm biến nhận biết gửi tín hiệu PLC xử lý sau PLC đưa tín hiệu van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm có màu sắc khác vào nơi chứa riêng biệt  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc ứng dụng nhiều dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, dây chuyền phân loại sản phẩm nhựa hay chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống giúp nhà sản xuất tốn nhân công lao động giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao suất lao động b) Phân loại sản phẩm theo chiều cao Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao (Hình 2.2) 10 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Hình 2.27 Rơ le trung gian Đặc tính rơ le: đặc tính vào Khi đại lượng đầu vào X tăng đến giá trị tác động X2, đại lượng đầu Y thay đổi nhảy cấp từ (Y min) đến (Ymax) Theo chiều giảm X, đến giá trị số nhả X1 đại lượng đầu nhảy cấp từ xuống Đây trình nhả rơ le b) Rơ le trung gian Rơ le trung gian sử dụng rộng rãi sơ đồ bảo vệ hệ thống điện sơ đồ điều khiển tự động, đặc điểm rơ le trung gian số lượng tiếp điểm lớn (thường đóng thường mở) với khả chuyển mạch lớn công suất nuôi cuộn dây bé nên dùng để truyền khuếch đại tín hiệu, chia tín hiệu rơ le đến nhiều phận khác mạch điều khiển bảo vệ  Cấu tạo rơ le trung gian (Hình 2.28) Gông từ Lò xo Hình 2.28 Cấu tạo rơ le trung gian Cuộn dây Thép từ Tiếp điểm 37 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX  Nguyên lý hoạt động rơ le trung gian: Nếu cuộn dây rơ le cấp điện áp định mức (qua tiếp điểm rơ le chính) sức từ động dòng điện cuộn dây sinh tạo mạch từ thông, hút nắp làm tiếp điểm thường mở đóng lại tiếp điểm thường đóng mở Khi cắt điện cuộn dây, lò xo nhả đưa nắp tiếp điểm vị trí ban đầu Do dòng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ nên hồ quang chuyển mạch không đáng kể nên không cần buồng dập hồ quang Rơ le trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến bốn cặp thường đóng thường mở liên động, công suất tiếp điểm cỡ 5A, 250VAC, 28VDC, hệ số nhả rơ le nhỏ 0.4, thời gian tác động 0.05s, cho phép tần số thao tác 1200 lần/giờ Hình 2.29 Rơ le OMRON MY4N-J DC24 Trong mô hình sử dụng rơ le OMRON MY4N-J DC24 (Hình 2.29) với thông số kỹ thuật: - Số chân: 14 chân dẹt - Có đèn led hiển thị - Điện áp cuộn dây: 24VDC - Tiếp điểm: 5A, 250VAC/28VDC - Thời gian tác động: 20ms Max - Tần số hoạt động: Điện: 1800 lần/giờ, Cơ: 18000 lần/giờ - Tuổi thọ: AC: 50.000.000 phút, DC: 100.000.000 phút - Tần số: 1800 lần/giờ - Nhiệt độ làm việc: -55°C - 70°C 2.3.6 Nút nhấn a) Khái niệm Nút nhấn gọi nút điều khiển loại khí cụ điện điều khiển tay, dùng để điều khiển từ xa khí cụ điện đóng cắt điện từ, điện xoay chiều, điện chiều 38 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Nút nhấn thường dùng để khởi động, dừng đảo chiều quay động cách đóng cắt cuộn dây nam châm điện công tắc tơ, khởi động từ b) Cấu tạo nguyên lý làm việc Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống tiếp điểm thường mở thường đóng vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút nhấn, tiếp điểm chuyển trạng thái không tác động, tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu Nút nhấn thường đặt bảng điều khiển, tủ điện, hộp nút ấn Các loại nút nhấn thông dụng có dòng điện định mức 5A, điện áp ổn định mức 400V, tuổi thọ điện đến 200.000 lần đóng cắt Nút nhấn màu đỏ thường dùng để đóng máy, màu xanh để khởi động máy (Hình 2.30) Hình 2.30 Nút nhấn 39 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX CHƯƠNG III: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 3.1 Mô hình hóa hệ điện động điện chiều Iư Rư Lư J Uư c Eư Hình 3.1 Mô hình hóa hệ động điện chiều Hệ gồm có động điện chiều kéo tải nên mô hình hóa hình 3.1 - - Phần điện: Iư, Rư, Lư, Eư Với Iư: dòng điện phần ứng Rư: điện trở phần ứng Lư: cảm kháng phần ứng Eư: suất điện động phần ứng Phần cơ: J, c Với J: moment tải c: hệ số cản Ta có: Biến đổi Laplace: Biến đổi Laplace: Biến đổi Laplace: 40 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Suy ra:  MT Uư Iư + Mđt + KpΦ - ω - KeΦ 3.2 Mô hệ thống 41 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Mô toàn hệ thống 3.2.1 Mô hệ thống khí Dùng phần mềm Solidwork 2012 Công ty Solidwork phát hành để mô kết cấu mô hình hệ thống (Hình 3.1) Hình 3.1 Hình dáng tổng quan mô hình hệ thống phân loại sản phẩm 42 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao bao gồm: - Động chiều 24VDC Băng truyền Ba xilanh piston đẩy sản phẩm Ba cảm biến quang nhận biết sản phẩm Ba khay chứa sản phẩm Khung gỗ đỡ toàn mô hình 3.2.2 Mô hệ thống điều khiển Mô hệ thống điều khiển phần mềm Orcad 9.2 (Hình 3.2) Hình 3.2 Mô hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển bao gồm: - Bốn relay 24VDC Bộ PLC CPU 224 Bốn cảm biến quang thu phát chung Động điện chiều 24V Ba van đảo chiều 5/2 tác động điện 43 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí - Bài tập lớn TĐHQTSX Nguồn xoay chiều 220V nguồn chiều 24V 3.2.3 Mô hệ thống khí nén Hình 3.3 Hệ thống khí nén 44 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Tính toán công suất động Công suất động xác định theo công thức: - Trong Pct , Pt: công suất cần thiết trục động công suất tính toán Giả thiết hệ dẫn động băng tải làm việc ổn định với tải trọng không đổi ta có: Công suất công tác: - Với: v 0.2 m/s (vận tốc băng tải) F1 60N (lực kéo băng tải) F2 5N (lực kéo sản phẩm) Hiệu suất hệ dẫn động: Trong đó: η: hiệu suất toàn máy η1 0.995 : hiệu suất cặp ổ bi η2 0.75 : hiệu suất băng chuyền η3 0.95 : hiệu suất truyền đai Tra bảng (2.3) trang 19 - Giáo trình “Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí” ta được: η1 0.995 ; η2 0.75 ; η3 0.95 Do đó: η 0.9952 0.75 0.95 0.67 Vậy: 4.2 Tính toán tốc độ động điện chiều - Số vòng quay trục máy công tác nlv: Trong đó: v 0.2 m/s : vận tốc băng tải D 25 mm : đường kính lăn Ud: tỉ số truyền với truyền đai Ud 1.5 Uh : tỉ số truyền hộp giảm tốc Uh 6.5 Vậy tỉ số truyền hệ dẫn động: U Ud Uh 1.5 6.5 9.75 45 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Số vòng quay sơ động tính theo công thức: n U nlv 9.75 153 1492 (vòng/phút) • Chọn động cơ: - Chọn động phải thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct ; nđc n - Chọn số vòng quay đồng động nđc 1500 (vòng/phút) Từ tính toán ta thấy công suất động nhỏ nên ta chọn động chiều điện áp 24V với tốc độ 1500 vòng/phút, công suất 20W có sẵn thị trường Nhóm sinh viên lựa chọn động chiều sử dụng mô hình hệ thống Đó động 57A-AM-18-A268 (Hình 4.1) Hình 4.1 Động điện chiều 57A-AM-18-A268 Với thông số kỹ thuật: - Điện áp: Một chiều 24VDC Đường kính trục: mm, chiều dài trục: 15 mm Đầu giảm tốc độ có kích thước: 43 x 43 (mm) Đường kính thân máy: 36 mm Máy tổng chiều dài: 122 mm Số vòng quay: 1500 vòng/phút Công suất: 20W 4.3 Tính toán tốc độ quay trục Phương pháp tính toán [6] Ta có: nđc 1500 vòng/phút Trục I : Trục II : 46 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX Trục III : Trong đó: Trục I : trục hộp giảm tốc Trục II : trục dẫn động băng chuyền Trục III : trục bị dẫn băng chuyền 4.4 Tính công suất trục Gọi công suất trục I, II, III PI, PII, PIII - Công suất danh nghĩa trục động cơ: Pđc Plv 30W - Công suât danh nghĩa trục hộp số: PI Pđc η1 30 0.97 29.1 (W) - Công suất danh nghĩa trục dẫn động băng chuyền: PII PI η2 η4 29.1 0.995 0.95 27.5 (W) - Công suất danh nghĩa trục bị dẫn băng chuyền: PIII PII η3 27.5 0.75 20.6 (W) 4.5 Tính moment xoắn trục Phương pháp tính chọn [6] Gọi moment xoắn trục I, II, III là: M I, MII, MIII ta có kết sau: - Trục động cơ: - Trục I: - Trục II: - Trục III : Từ tính toán ta chọn đai dẫn động cho hệ thống băng tải loại đai - S2M có thị trường: + Bánh dẫn động có: D 1cm, Z 20 + Bánh bị dẫn có: D cm, Z34 Trong đó: D: đường kính Z: số Chọn trục dẫn động cho băng tải trục Φ8 mm 47 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí - Bài tập lớn TĐHQTSX Chọn ổ bi Φ16 mm 4.6 Tính toán lựa chọn piston Tính chọn Piston tài liệu [2] Dùng piston xylanh đẩy sản phẩm điều khiển khí nén Ta có: F Fmsmax Trong đó: F: lực đẩy piston Fmsmax lực ma sát lớn bề mặt sản phẩm băng chuyền Fmsmax K N Với: K hệ số ma sát bề mặt sản phẩm băng chuyền, chọn K 0.8 N phản lực băng chuyền với sản phẩm N G 5N Suy ra: Fmsmax 0.8 (N) Để đẩy sản phẩm thì: Với: d: đường kính piston P: áp suất khí nén Chọn P 8150 (N/m2) Suy ra: Băng tải có chiều rộng 125 mm chọn loại piston có hành trình 125 mm 48 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết Sau trình nghiên cứu đề với đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm”, đến nhóm t hoàn thành xong đồ án với kết thu cụ thể sau: Phần kiến thức: Tìm hiểu điều khiển lập trình PLC S7-200 Tìm hiểu quy trình công nghệ băng chuyền phân loại sản phẩm Tìm hiểu cảm biến quang Tìm hiểu hệ thống điều khiển: xylanh tác động kép, van đảo chiều 5/2 Vận dụng phần mềm Solidwork, Outocad  Phần thiết kế : Xây dựng sơ đồ khối Xây dựng hệ thống khí Xây dựnghệ thống điện Xây dựng hệ thống khí nén  - 5.2 Đánh giá Sau trình nghiên cứu, thiết kế thi công, mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao chế tạo thành công Nhìn chung, hệ thống đáp ứng yêu cầu đề tài đặt ra, nhiên hệ thống số nhược điểm, cần phải khắc phục  Những ưu điểm: - Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu đề tài Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động: Việc áp dụng công nghệ lập trình PLC đem lại cho mô hình tính vượt trội điều khiển, tuổi thọ thiết bị nâng cao 49 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX - Có thể thay đổi, tác động trực tiếp vào chương trình điều khiển mô hình Đơn giản thao tác, vận hành, sửa chữa bảo dưỡng Hệ thống khí nén ổn định Mô hình hệ thống hoạt động an toàn Khả phân loại sản phẩm hệ thống xác  Những nhược điểm: - Tính thẩm mỹ chưa cao - Động chạy gây tiếng ồn - Giá thành PLC cao 5.3 Nguyên nhân biện pháp khắc phục a) Nguyên nhân Trong trình hoạt động hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao xuất nhiều lỗi khiến hệ thống làm việc gặp nhiều hạn chế: lỗi động cơ, bố trí phần tử chưa đạt thẩm mỹ cao Các lỗi nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan gây nhìn chung số nguyên nhân sau: - Thiết kế khí chưa đạt độ ổn định cao rung lắc Chưa có hệ thống ổn định dòng Cách bố trí phần tử chưa hợp lý b) Biện pháp khắc phục - Tối ưu hóa hệ thống khí cho hệ thống đảm bảo tạo thành khối liên kết chắn - Hoàn thiện hệ thống lý thuyết để đưa sản phẩm thực tiễn 5.4 Hướng phát triển - Trong tương lai, mô hình hệ thống nghiên cứu sâu để đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế ngành công nghiệp nói chung công nghiệp tự động hóa nói - riêng Hệ thống phân loại nhiều sản phẩm với tiêu chí khác nhiều trường hợp Mong đề tài bạn sinh viên khóa sau tiếp tục thực yêu cầu khắc phục hạn chế đề tài này, để tạo hệ thống có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội 50 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] PGS TS Bùi Quốc Khánh - TS Nguyễn Văn Liễn, “Truyền động điện” Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Năm 2005 Th.S Lê Văn Tiến Dũng, “Điều khiển khí nén thủy lực” Nhà xuất Giáo Dục, Năm 2005 Khoa Cơ khí - Bộ môn Cơ điện tử, “Cảm biến hệ thống đo” Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội, Năm 2013 “Khí cụ điện”, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, năm 2005 PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, “Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí” Tập I, Nhà xuất Giáo Dục, Năm 1998 GS TS Phan Kì Phùng, Th.S Thái Hoàng Phong, “Sức bền vật liệu” Nhà xuất Đà Nẵng, Năm 2005 51 [...]... trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng khác nhau như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng… - Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản - Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh Như vậy, ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta còn thấy có hệ thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm Ví dụ như phân loại sản phẩm theo trọng lượng, kích thước Hầu hết... chuyển hộp chứa sản phẩm thấp về vị trí tương ứng  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp: - Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát c) Phân loại sản phẩm theo hình dạng Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình... của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm trung bình vào khay chứa tương ứng Sản phẩm thấp nhất sẽ được đi hết băng chuyền và được phân loại vào khay chứa cuối cùng Khi nhấn nút Stop, hệ thống dừng hoạt động  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng để phân loại các sản phẩm có chiều cao khác nhau với độ chính xác cao Hệ thống được ứng dụng rất nhiều trong các ngành... định thiết kế và thi công mô hình với đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo 13 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơ khí Bài tập lớn TĐHQTSX hệ thống phân loại sản phẩm (Hình 2.4) Mô hình này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống Hình 2.4 Mô hình hệ thống. .. thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng biệt  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp: - Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại. .. động của chúng khá tương tự nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể là xylanh piston hoặc động cơ bước) và bộ phận nhận dạng sản phẩm (có thể là các loại cảm biến như màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại, hay camera phát hiện hình dạng vật thể) 2.1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và cơ khí là một bước tiến... hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Vị trí Tên gọi 1 Con lăn căng băng tải 2 Con lăn căng băng tải 3 Hộp chứa sản phẩm 4 Pittông-xilanh đẩy sản phẩm vào băng tả 5 Con lăn dẫn động băng tải 6 Động cơ điện 7 Đai thang 8 Đế đỡ pittông-xilanh 9 Băng tải 10 Cảm biến nhận dạng 11 Pittông-xilanh đẩy sản phẩm phân loại 12 Tấm đỡ băng tải 2 13 Vít M10 14 Cầu trượt 15 Đế đỡ toàn bộ hệ thống Nguyên... nhau Do đó băng chuyền cũng cần có kích thước khác nhau sao cho phù hợp với hệ thống phân loại Nhận thấy thực tiễn đó, nhóm đồ án sẽ thiết kế và thi công một mô hình nhỏ nhưng có chức năng gần tương tự như ngoài thực tế, đó là: Tạo ra một băng chuyền để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đã đạt trước 2.3 Hệ thống điều khiển 2.3.1 Bộ điều khiển PLC 2.3.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển... khiển nhiệt độ lò kim loại Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ, quá trình cáng, quá trình - gia nhiệt… Thủy tinh và phim ảnh: Trong quá trình đóng gói, thí nghiệm vật liệu, cân đong, các - khâu hoàn tất sản phẩm, do cắt giấy Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phẩm, đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, - kiểm soát quá trình sản xuất, đóng gói… Kim loại: Điều khiển quá trình... loại sản phẩm theo hình dạng (Hình 2.3) Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng   Cấu tạo: Một băng chuyền Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera) Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu Các rơ le trung gian Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống Nút nhấn Nguyên lý hoạt động: 12 Trường Đại