Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ 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 cúngđược đưa vào đào tạo kỹ lưỡng trường Đại học, Cao đẳng nước.Đặc biệt trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng với giảng dạy kỹ lưỡng thầy Trần Xuân Tùy thầy Trần ngọc Hải giúp chung em hình dung rõ đời,phát triển.Sinh viên chúng em 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 hệ thống cấp đất cho chậu ” 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 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, Ngày 19 tháng 5.năm 2016 Sinh viên thực Nguyễn Văn Liệu Hoàng công Thái SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ A.GIỚI THIỆU VÀ XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ VÀ KỸ THUẬT THỰC HIÊN TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I.GIỚI THIỆU VỀ 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 Chiếc máy tự động sử dụng công nghiệp thợ khí người Nga, ông Pôdunôp chế tạo vào năm 1765 Nhờ mà mức nước nồi giữ cố định không phụ thuộc vào lượng tiêu hao nước Để đo mức nước nồi, Pôdunôp dùng phao Khi mức nước thay đổi phao tác động lên cửa van, thực điều chỉnh nước nồi Nguyên tắc điều chỉnh cấu sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, gọi nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch hay nguyên tắc Pôdunôp Giôn Oat Đầu kỷ 19, nhiều công trình có mục đích hoàn thiện cấu điều chỉnh tự động máy nước thực Cuối kỷ 19 cấu điều chỉnh cho tuabin nước bắt đầu xuất Năm 1712 ông Narrtôp, thợ khí người Nga chế tạo máy tiện chép hình để tiện chi tiết định hình Việc chép hình theo mẫu thực Chuyển động dọc bàn dao bánh - thực Cho đến năm 1798 ông Henry Nandsley người Anh thay chuyển động thành chuyển động vitme - đai ốc Năm 1873 Spender chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi trục phân phối mang cam đĩa cam thùng Năm 1880 nhiều hãng giới Pittler Ludnig Lowe (Đức), RSK (Anh) chế tạo máy tiện rơvônve dùng phôi thép Năm 1887 Đ.G Xtôlepôp chế tạo phần tử cảm quang đầu tiên, phần tử đại quan trọng kỹ thuật tự động hoá Cũng giai đoạn này, sở lý thuyết điều khiển điều chỉnh hệ thống tự động SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ bắt đầu nghiên cứu, phát triển Một công trình lĩnh vực thuộc nhà toán học tiếng P.M.Chebưsep Có thể nói, ông tổ phương pháp tính toán kỹ thuật lý thuyết điều chỉnh hệ thống tự động I.A Vưsnhegratxki, giáo sư toán học tiếng trường đại học công nghệ thực nghiệm Xanh Pêtecbua Năm 1876 1877 ông cho đăng công trình “ Lý thuyết sở cấu điều chỉnh” “ Các cấu điều chỉnh tác động trực tiếp” Các phương pháp đánh giá ổn định chất lượng trình độ ông đề xuất dùng tận Không thể không kể tới đóng góp to lớn nghiệp phát triển lý thuyết điều khiển hệ thống tự động nhà bác học A.Xtôđô người Sec, A.Gurvis người Mỹ, A.K.Makxvell Đ.Paux người Anh, A.M.Lapunôp người Nga nhiều nhà bác học khác 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 SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ 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… 1.2 NHU CẦU VÀ XU THẾ PHÁT TRIỂN Tự động hoá trình cho phép giảm giá thành sản phẩm, giảm sức lao động người, nâng cao xuất lao động Trong thời đại, sản phẩm làm vấn đề giá thành sản phẩm vấn đề quan tâm lẽ loại sản phẩm hai nhà sản xuất đưa giá thành sản phẩm rẻ với chất lượng dĩ nhiên người ta lựa chọn sản phẩm rẻ Chính lẽ mà người tìm tòi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm sở cho nghành tự động hoá đời Một động lực cho phát triển tự động hoá giảm sức lao động người, nâng cao chất lượng sản phẩm xuất lao động Người ta từ lâu nhận lao động người sánh máy móc kể suất chất lượng đặc biệt loại máy móc tự động.Vì việc đời ngành tự động hoá giảm bớt lao động người mà nâng cao suất chất lượng sản phẩm Quá trình tự động hoá làm cho việc quản lí trở nên đơn giản, thay đổi điều kiện làm việc công nhân mà giảm số lượng công nhân đến mức tối đa Ngoài tự động hoá cải thiện điều kiện làm việc công nhân, tránh cho công nhân công việc nhàm chán, lặp lặp lại, thay cho người lao động nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại… Tự động hoá áp dụng cho nhiều loại hình sản xuất hàng loạt đơn với trình độ chuyên môn hoá cao mà suất chất lượng sản phẩm cao Ngày để đánh giá mức độ sản xuất, người ta đánh giá vào mức độ tự động hoá sản xuất SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Với tầm quan trọng thế, ngành tự động hoá quốc gia giới quan tâm mặt sản xuất mà thời buổi kinh tế thị trường việc cạnh tranh sản phẩm thị trường khó khăn, đòi hỏi chất lượng sản phẩm mà giá thành Trong thời gian gần đây, tự động hoá ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống từ kinh tế đến trị - xã hội, như: Trong công nghiệp, y tế, ngân hàng, thư viện… 1.3 NHU CẦU TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG NÔNG NGHIỆP Nước ta nước nông nghiệp nên vấn đề nâng cao suất chất lương sản phẩm nông nghiêp ưu tiên hàng đầu.Việc đưa tiến khoa hoc kỹ thuật vào trình sản xuất nông nghiệp đòi hỏi phải thực hiên nhanh chóng kịp thời.Vì kỹ sư ứng sử dụng hệ thống điều khiển tự động đưa trình sản xuất nông nghiệp tối ưu đạt nhiều thành tựu to lớn góp phần giảm sức lao động người vừa tao khối lượng sản phẩm nhiều vừa phong phú đa dang.Từ chúng em định tìm tòi nghiên cứu “Thiết kế hệ thống cấp đất cho chậu” Nhằm giúp cho người trồng hoa trồng giảm bớt thời gian cho việc sản xuất nhằm nâng cao suất cho trình đồng thời giảm chi phí sản xuất giúp tăng khả cạnh tranh sản phẩm 1.4 Nhiệm vụ kỹ thuật thực a.nhiệm vụ -chế tạo máy cấp đất cho chậu,đảm bảo máy hoạt động tốt ,ứng dụng thực tiễn sống.Hệ thống điều khiển phải đồng thống cho người sử dụng dễ thao tác thực -Hệ thống phải an toàn với người sử dụng,thân thiện với môi trường -kết cấu hợp lý,dễ chế tạo chi phí đầu tư thấp -nâng cao suất trình sản suất hoa,cây cảnh b.kỹ thuật thực hiên SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ -Dựa vào giảng dạy thầy hệ thống điều khiển tự động tính toán thiết kế hệ thống khí -Dựa vào thực tiễn trình sản suất hoa cảnh từ giúp giảm thời gian làm việc nông dân SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ B.THIẾ KẾ HỆ THỐNG MÁY VÀ CƠ CẤU I PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Phương án : Ta sử dụng hệ thống truyền động thủy lực: + môt xi lanh thủy lực để cấp đất vào chậu + xi lanh thủy lực dùng để đẩy chậu + xi lanh để thu hồi chậu * Ưu nhược điểm phương án 1: - Ưu điểm: + truyền công suất tải trọng lớn + dầu có tính đàn hồi nên truyền động êm, không ồn + điều chỉnh vô cấp cấu chấp hành - Nhược điểm: + dùng hệ thống thủy lực nên cần cung cấp dầu bơm dầu cho hệ thống phí tốn kém, không phù hợp với việc làm mô hình sinh viên + xi lanh phần tử điều khiển có giá thành cao nên không hiệu tính kinh tế + tổn thất đường ống dẫn phần tử thủy lực nên làm giảm hiệu suất làm việc + dầu có tính đàn hồi nên khó ổn định vận tốc tải thay đổi 2.1.2 Phương án Ta sử dụng hệ thống truyền động khí nén: + môt xi lanh thủy lực để cấp đất vào chậu + xi lanh thủy lực dùng để đẩy chậu + xi lanh để thu hồi chậu * Ưu nhược điểm phương án 2: - Ưu điểm: độ nhớt động học khí nén nhỏ Hệ thống cung cấp khí nén đơn giản rẻ tiền, dễ chế tạo không cần bơm dầu phí giá thành thấp so với thủy lực Các phần tử hệ thống khí nén có cấu tạo đơn giản giá thành rẻ Lực để truyền tải trọng đến câu chấp hành thấp nên phù hợp với việc làm mô hình sinh viên Hệ thống khí nén thấp không gây ôi nhiễm môi trường SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ - Nhược điểm: Lực để truyền tải trọng đến cấu chấp hành thấp Dòng khí thoát đường dẫn gây nên tiếng ồn lớn 2.1.3 Phương án Ta sử dụng hệ thống truyền động động + động để cung cấp chuyển động quay cho chậu đất quay tròn + động để dùng để cấp lại đất rơi vải cho xích tải cào cấp đất lại cho chậu + động để dùng để thu hồi chậu bỏ đất vào -Ưu điểm: truyền động xác Hiệu suất truyền động tốt -Nhược điểm: truyền động động phải dùng truyền (bộ truyền đai, truyền xích nên làm hệ thống phức tạp, không hiệu kinh tế Không đồng trình điều khiển hệ thống Dựa vào phân tích nhóm đồ án chọn phương án để thiết kế hệ thống , thiết bị dùn gtrong hệ thống phân tích chương sau 2.2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 2.2.1 Các chuyển động − Chuyển động tịnh tiến xilanh đất rơi xuống chặn lại đủ lượng đất xi lanh qua thông số sau: Hành trình piston L=10mm Vận tốc xi lanh chuyển động tính tiến để tạo chuyển động quay cho cấu Trong đó: v- vận tốc dài cần xi lanh Q- lưu lượng xi lanh, chọn Q=10.5 A-Tiết diện xi lanh Vậy vận tốc chuyển động quay xi lanh tạo là: SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Chuyển động tịnh tiến xilanh dung để đẩy chậu đất sau đủ lượng đất cần thiết Hành trình piston L=15mm Chuyển động tịnh tiến xilanh 3dùn để thu hồi chậu đủ lượng đất Hành trình piston L=15mm 2.2.2 Các yêu cầu thiết kế Nhìn chung, xây dựng phương án bố trí cho hệ thống tự động cần phải đảm bảo điều kiện sau: − Hệ thống đơn giản, dễ điều khiển đáng tin cậy − Bố trí cấu phải nhỏ gọn đảm bảo tính kỹ thuật thẫm mỹ − Ngoài phải đảm bảo tính an toàn tính kinh tế 2.3 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH 2.3 1.TÍNH CHỌN XI LANH TẠO CHUYỂN ĐỘNG QUAY CHO HỆ THỐNG a cấu sinh lực băng khí nén Khí nén sử dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp Khí nén không khí không khí máy nén khí nén đến áp suất 6,7atm để qua ống dẫn đến xi lanh có áp suất làm việc 3,4atm Dùng khí nén có ưu điểm sau: Nâng cao suất lao động, giảm nhẹ sức lao động công nhân, điều khiển thống nhất, từ xa để có khả tự động hóa Các nhược điểm khí nén là: khí nén dùng với áp lực thấp(4-6)atm Phải có thêm trang bị phụ: van, bình lọc khí, ổn định tốc độ áp suất tốn nhiều không gian Các cấu sinh lực khí nén phân loại sau: Theo dạng xi lanh dẫn lực: loại xi lanh piston – xi lanh màng Theo sơ đồ tác dụng: Loại xi lanh chiều loại xi lanh hai chiều Theo dạng gá đặt: loại cố định loại quay b tính lực đẩy xi lanh +Loại xi lanh hai chiều, piston SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ A B A- A+ R P S Loại khí nén vào bên trái bên phải xi lanh, loại hành trình piston dài chuyển động hai phía Khi khí nén qua van phân phối vào buồng bên trái xi lanh lực tạo tính theo biểu thức sau: Khi khí nén qua buồng bên phải xi lanh lực tạo là: Trong đó: Q- lực khí nén tạo D- đường kính piston(m) d- đường kính cần piston(mm) p- áp suất khí nén(kG/) - hiệu suất, kể đến mát ma sát piston xi lanh, cán piston vỏ Để tăng lực kẹp mà không cần tăng đường kính piston sử dụng loại xi lanh hai hay nhiều piston Xi lanh sinh lực kẹp Đường kính tiêu chuẩn piston là: D=50, 75,100… SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 10 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ áp suất cao đồng nghĩa với hệ thống cấp nguồn điều khiển phải làm chế độ cao áp chi phí đắt Do đó, tùy thuộc vào ứng dụng – tính chất công việc khác nhau, người ta định mức áp suất sử dụng khác Thông thường công nghiệp có hai dải áp suất chính: 100-200bar 250- 400 bar Sau biết/ chọn áp suất Max hệ thống, tính toán đến đường kính làm việc xi lanh b Xác định đường kính làm việc xi lanh Đường kính xi lanh gồm hai thông số: - D đường kính lòng xi lanh d đường kính cán xi lanh Một cách chung nhất, đường kính tính dựa diện tích làm việc(A) xi lanh tác dụng áp suất khí nén để thắng lực cản lên Trong hệ số biến đổi khí khí nén 0,95 Các thông số hình vẽ Ak: Diện tích làm việc phía đuôi xi lanh Fz: Lực đẩy tác dụng lên cán xi lanh Ar: Diện tích làm việc lên cán xi lanh Fd: Lực tác dụng lên cán xi lanh Nếu cấp vào xi lanh với áp suất thì: Ak= Fz/ [0,95.p] Ar = Fd/ [0,95.p] Từ tính đường kính làm việc xi lanh: SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 16 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Các yếu tố tác động đến lực cản F bao gồm yếu tố sau: - Lực cản lại riêng tải tác động lên cán xi lanh Ví dụ lực kéo tải - xuống lực ma sát tải trọng cán xi lanh đẩy Lực cản lại thân áp lực dầu có sẵn khoang đối diện dầu bị nén, chảy qua lỗ hẹp tổn hao áp suất qua van an toàn, van điều phối, đường ống, lọc dầu, làm mát, … Áp suất gây lực cản tính diện tích hiệu dụng xi lanh - Bản thân ma sát xi lanh phần piston, cần xi lanh với cổ xi lanh c Tính vận tốc lưu lượng cần cấp vào xi lanh Vận tốc cần xi lannh v(m/s) = S / t Theo nghiên cứu phần lớn trường hợp, vận tốc cán xi lanh không nên vượt v=0,5 m/s lý làm kín phần giăng phớt đảm bảo an toàn làm việc Lưu lượng Q cần cấp vào xi lanh để xi lanh hết hành trình thời gian yêu cầu Q (1/phút) =A.v.6/0,95 đo hiệu suất lưu lượng xi lanh 0,95 Lưu ý: lưu lượng cần cấp vào phía cán xi lanh Qr nhỏ lưu lượng cấp vào phía đầu xi lanh Qk d Tính toán chiều dài chịu uốn cần xi lanh Kết cấu xi lanh khí nén có khả chịu kéo/nén tâm tốt khả chịu uốn cán/vỏ xi lanh kém, xi lanh duỗi Chính phải tính toán chiều dài chịu uốn lớn (Lm) xi lanh để định lắp ghép xi lanh Để xác định, cần dựa vào thông số tính toán đường kính cán d áp suất làm việc biểu đồ sau để xác định lực lớn xi lanh giá trị Lm Ta chọn xi lanh với thông số: • - Xi lanh A cấp đất từ thùng chứa vào chậu: Hành trình 100 mm SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 17 Đồ án môn học: Điều khiển tự động • • • • - GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Đường kính nòng: 25 mm Chiều dài xi lanh 16 mm Áp suất làm việc < 10kgf/cm2 Xi lanh B đưa chậu đến cấu thu hồi chậu (băng tải): Hành trình 150mm Đường kính nòng: 25 mm Chiều dài xi lanh 250mm Áp suất làm việc < 10kgf/cm2 Băng tải Chiều dài băng tải: 300mm Chiều rộng băng tải: 10mm Xi lanh C nhận chậu từ băng tải đưa đến nơi tập kết: Hành trình 150mm Đường kính nòng: 25 mm Chiều dài xi lanh 250mm Áp suất làm việc < 10kgf/cm2 Động kéo băng tải: Đường kính 35 mm Chiều dài 70 mm SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 18 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ D THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN I Chu trình làm việc Cơ cấu cấp chậu • x Cơ cấu cấp đất Cơ cấu thu hồi chậu Phân tích trình tự làm việc: cấu chấp hành gồm xi lanh, động điện chiều DC 24V  Sau cấp chậu tay, nhấn công tắc Start cấu cấp đất hoạt động, xi lanh A lùi về, đất thùng rơi vào chậu, sau khoảng thời gian ngắn xi lanh A đóng lại không cho đất rơi xuống, thời gian ta điều chỉnh thông qua van tiết lưu Sau xi lanh A đóng lại, xi lanh B bắt đầu đẩy chậu vào tang đưa chậu đủ đất tới nơi thu hồi chậu Chậu từ băng tải chuyển đến gặp công tắc hành trình, xi lanh C duỗi đẩy chậu đến nơi tập kết chậu II Thiết kế mạch hoạt động theo chu trình Biểu đồ trạng thái làm việc SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 19 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ S Xi lanh A Xi lanh B Xi lanh C Các phần tử hệ thống điều khiển: Một hệ thống điều khiển bao gồm mạch điều khiển vòng hở ( openloop control system ) với phần tử sau: - Phần tử đưa tín hiệu: nhận giá trị đại lượng vật lý đại lượng vào, phần tử mạch điều khiển Ví dụ: công tắc hành trình, - role áp suất Phần tử xử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu nhận vào theo quy tắc logic định, làm thay đổi trạng thái phần tử điều khiển Ví dụ: van đảo chiều, van tiết - lưu, van logic Cơ cấu chấp hành: thay đổi theo trạng thái cấu điều khiển, đại lượng mạch điều khiển Ví dụ: xi lanh, động cơ,… 1)van đảo chiều SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 20 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng lượng đóng mở hay thay đổi vị trí 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 Ký hiệu chuyển đổi vị trí nòng van Vị trí “không” vị trí van chưa có tác động tín hiệu vào Đối với van vị trí, vị trí giữa, ký hiệu ‘0’ vị trí ‘không’ Đối với van có 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 2, 4, 6,… + Cửa xả khí 3, 5, 7, … + Cửa nối tín hiệu điều khiển 12, 14, … a ISO 1219 P A, B, C,… R, S, T,… X, Y, … b SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI ký hiệu van xả khí 21 Cửa nối với cửa Đồ án môn học: Điều khiển tự động Cửa nối với cửa Ký hiệu vị trí van đảo chiều GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Cửa nối điều khiển 12(Y) Cửa nối điều khiển 14(Z) Trường hợp a cửa xả khí mối nối cho ống dẫn, xả có mối nối cho ống dẫn khí trường hợp b Cửa xả khí nối cho ống dẫn Bên ô vuông vị trí mũi tên biểu diễn hướng chuyển với nguồn kh động dòng khí nén qua van Khi dòng chặn biểu diễn dấuNối gạch ngang 3(R) 1(P) * Ký hiệu tên gọi van đảo chiều - Hình ký hiệu van đảo chiều 5/2 đó: số cửa, số vị trí Van đảo chiều 2/2 - Cách gọi tên ký hiệu van đảo chiều: Van đảo chiều 4/2 SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI Van đảo chiều 5/2 22 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ 2) Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén, có nghĩa thay đổi vận tốc cớ cấu chấp hành - Van tiết lưu có tiết diện không đổi: Khe hở van có tiết diện không thay đổi, lưu lượng dòng chảy không thay đổi Ký hiệu: - Van có tiết diện thay đổi: lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi nhờ vào vít điều chỉnh làm thay đổi khe hở Ký hiệu A - B 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 đến B, chiều ngược lại bị chặn lại Ký hiệu : A B 3)Rơ le a Cấu tạo SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 23 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Rơle điện từ có phận mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm, vỏ Mạch từ chế tạo từ vật liệu sắt từ gồm phần Phần tĩnh hình chữ phần động thép hình chữ U Phần động nối liên tiếp khí với tiếp điểm động b Phân loại - Theo cuộn hút : Cuộn hút chiều cuộn hút xoay chiều - Theo dòng điện qua tiếp điểm : Rơle chiều rơle xoay chiều - Theo số lượng cặp tiếp điểm : cặp tiếp điểm, cặp tiếp điểm… - Theo cấu trúc chân : Chân tròn, chân dẹt - Theo đế cắm rơle : Đế tròn, đế vuông c Nguyên lý hoạt động : Khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh lực hút điện từ, hút động phía lõi Lực hút điện từ có giá trị tỷ lệ thuận với bình phương dòng điện tỷ lệ nghịch với khoảng cách khe hở mạch từ Khi dòng điện cuộn dây nhỏ dòng tác động ( I < I tđ lực hút điện từ nhỏ lực kéo lò xo F < F lx , động đứng yên Khi I > I tđ lực hút điện từ lớn lực kéo lò xo F > F lx Tấm động hút phía làm cho khe hở mạch từ nhỏ nhất, tức hút phía phần tĩnh Khi khe hở mạch từ nhỏ, lực hút tăng, động hút dứt khoát phía phần tĩnh tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh Khi dòng điện cuộn dây giảm, lực lò xo thắng lực hút điện từ, lò xo kéo động khỏi phần tĩnh Khe hở mạch từ tăng, lực điện từ giảm, lò xo kéo dứt khoát động về, tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh d Các thông số - Điện áp định mức cuộn hút điện áp cấp cho cuộn hút làm việc chế độ lâu dài Diện áp 9, 12 , 24 , 110 , 220 , 440 chiều 24 , 110 , 220 , 440 xoay chiều Diện áp ghi cuộn hút SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 24 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ - Điện áp định mức : Điện áp làm việc lâu dài mạch điện mà rơle khống chế Điện áp định mức 24 , 110 , 220 , 440 chiều 24 , 110 , 127 , 220 , 380 , 500 xoay chiều - Đòng điện định mức : Dòng điện dài hạn qua tiếp điểm rơle mà không làm hỏng tiếp điểm - Tuổi thọ khí tính số lần đóng ngắt, thường vài trăm ngàn lần đóng ngắt không điện trăm ngàn lần đóng ngắt dòng có định mức : Điện áp cách điện, Điện áp thử cách điện - Thời gian tác động khoảng thời gian kể từ lúc dòng điện vượt giá trị tác đọng đến lúc phần động hút hoàn toàn vào phần tĩnh Thường vào khoảng – 20ms Hình 4.2- Rơ le điện từ e) Sơ đồ đấu dây Rơle đơn nam châm điện có điện nam châm điện hút kim loại làm cho tiếp điểm thay dổi SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 25 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ Rơle sơ đồ đấu dây 1) Chân nam châm từ: 12_24_110_220 v 2) Chân cấp nguồn, Chân lại đầu 3)Tấm kim loại 4) Công tắc hành trình: Công tắt hành trình công tắc có chức đóng mở mạch điện, đặt đường hoạt động cấu cho cấu đến vị trí tác động lên công tắc Hành trình tịnh tiến quay Khi công tắc hành trình tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng công tắc hành trình vào mục đích như: - Giới hạn hành trình: (Khi cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc làm ngắt nguồn cung cấp cho cấu → vượt qua vị trí giới hạn) - Hành trình tự động: Kết hợp với rơle, PLC hay vi điều khiển để cấu đến vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động (hoặc cấu đó) Một số loại công tắc hành trình Từ phân tích ta thấy ta thấy so với cảm biến quang, công tắc hành trình có độ nhạy hơn, phạm vi tác động bị hạn chế Tuy nhiên, có ưu điểm khả làm việc môi trường khắc nghiệt, có độ ổn định cao, SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 26 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ khả chống nhiễu tốt so với cảm biến quang dễ bị ảnh hưởng nhiễu Để sát với thực tế sản xuất nhà máy Nhóm đồ án chọn công tắc hành trình làm thiết bị nhận dạng, phân loại sản phẩm SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 27 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ MẠCH ĐIỀU KHIỂN SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 28 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ E KẾT LUẬN Sau hoàn thành đề tài này, chúng em nắm bắt kiến thức thiết bị vận tải, cấu truyền động, cấu chấp hành Nắm vững công cụ hỗ trợ vẽ thiết kế Trên sở lý thuyết tìm hiểu được, chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo đạt sản phẩm cụ thể, xây dựng thành công mô hình “Thiết kế mô hình cấp đất cho chậu” hệ thống hoạt động xác đáng tin cậy Mô hình “Thiết kế mô hình cấp đất cho chậu” với thiết kế đơn giản, độ ổn định cao, dễ lắp đặt, vận hành Góp phần vào việc nâng cao khả tự động hóa sản xuất, giảm nhẹ áp lực lao động cho công nhân, tăng suất lao động hạ giá thành sản phầm Tuy vậy, mô hình chúng em tồn vấn đề như: Chưa có cấu cấp chậu tự động, gieo hạt đồng thời, vận chuyển sản phẩm xa… Rất mong góp ý từ thầy cô giáo khoa, toàn thể bạn để chúng em hoàn thiện đề tài SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 29 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Cơ sở thiết kế máy Phần I, Phần II; Lê Cung_Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng; 2007 [2] Giáo trình Chi tiết máy; Nguyễn Văn Yến; NXB Giao Thông Vận Tải; 2006 [3] Kỹ thuật nâng chuyển; Huỳnh văn Hoàng -Nguyễn Danh Sơn-Nguyễn Hồng Ngân; NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM.; 2004 [4] Hệ thống truyền động thủy khí; PGS TS Trần Xuân Tùy-ThS Trần Minh Chính-ThS Trần Ngọc Hải; Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng; 2005 SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 30 [...]... truyền động, cơ cấu chấp hành Nắm vững các công cụ hỗ trợ vẽ và thiết kế Trên cơ sở lý thuyết đã tìm hiểu được, chúng em tiến hành thiết kế, chế tạo và đạt được sản phẩm cụ thể, đó là xây dựng thành công mô hình Thiết kế mô hình cấp đất cho chậu hệ thống hoạt động chính xác và đáng tin cậy Mô hình Thiết kế mô hình cấp đất cho chậu với thiết kế đơn giản, độ ổn định cao, dễ lắp đặt, vận hành Góp phần... 1 chiều DC 24V  Sau khi cấp chậu bằng tay, nhấn công tắc Start cơ cấu cấp đất hoạt động, xi lanh A lùi về, đất trên thùng rơi vào chậu, sau 1 khoảng thời gian ngắn xi lanh A đóng lại không cho đất rơi xuống, thời gian này ta có thể điều chỉnh thông qua van tiết lưu Sau khi xi lanh A đóng lại, xi lanh B bắt đầu đẩy chậu vào tang cuốn đưa chậu đã đủ đất tới nơi thu hồi chậu Chậu từ băng tải chuyển đến... ta chọn cơ cấu chứa đất để làm bộ phận cung cấp phôi cho hệ thống − Các thông số của cơ cấu cấp đất : Dường kính ống chứa đất ϕ120mm, chiêu dài ống chứa đất L=270, chiêu dài phễu l=60mm,đường kính phễu ϕ70mm SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 12 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ C TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY I Tính chọn công suất động cơ Yêu cầu hệ thống bang tải: •... 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... C nhận chậu từ băng tải đưa đến nơi tập kết: Hành trình 150mm Đường kính nòng: 25 mm Chiều dài xi lanh 250mm Áp suất làm việc < 10kgf/cm2 Động cơ kéo băng tải: Đường kính 35 mm Chiều dài 70 mm SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 18 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ D THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN I Chu trình làm việc Cơ cấu cấp chậu • x Cơ cấu cấp đất Cơ cấu thu hồi chậu Phân... trị này được xem xét lựa chọn ở hai mặt: - Nếu đã có sẵn hệ thống bơm khí nén thì giá trị này là giá trị max mà hệ - thống bơm có thể cung cấp được Nếu chưa có hệ thống bơm khí nén có nghĩa là chúng ta phải lựa chọn hệ thống bơm khí nén này dựa trên yêu cầu của xi lanh đang chọn thì phải lựa chọn áp suất MAX Về nguyên tắc, với một lực tác dụng cho trước, áp suất càng cao thì xi lanh càng nhỏ, gọn về... không bị gián đoạn Cơ cấu chứa đất được phân thành bình chứa đất và phểu cấp đất − Băng tải là chi tiết dùng để chuyển chậu đến vị trí cần thiết − Cơ cấu chứa đất đặc điểm của loại này không thể định hướng đất trong không gian, cần phễu định hướng nhất định SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 11 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ − -Phểu cấp đất đặc điểm của nó là có thể tự... chuyển đến gặp công tắc hành trình, xi lanh C duỗi ra đẩy chậu đến nơi tập kết chậu II Thiết kế mạch hoạt động theo chu trình Biểu đồ trạng thái làm việc SVTH: NGUYỄN VĂN LIỆU – HOÀNG CÔNG THÁI 19 Đồ án môn học: Điều khiển tự động GVHD: ThS Bùi Trương Vỹ S 0 1 2 3 4 5 6 7 Xi lanh A Xi lanh B Xi lanh C Các phần tử trong hệ thống điều khiển: Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất một mạch điều khiển vòng... Thời gian cho chậu di chuyển trên băng tải là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến năng suất của máy (năng suất công nghệ) Vì vậy cải tiến và sử dụng các cơ cấu hợp lí để giảm tổn thất thời gian và cải thiện điều kiện làm việc của người công nhân Mở rộng khả năng công nghệ của máy Mang lại hiệu quả kinh tế cho tất cả các dạng sản xuất − Cơ cấu chứa đất là cơ cấu dùng để dữ trữ đất bảo đảm cho máy móc... thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác Người ta có thể dùng công tắc hành trình vào các mục đích như: - Giới hạn hành trình: (Khi cơ cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc sẽ làm ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu → nó không thể vượt qua vị trí giới hạn) - Hành trình tự động: Kết hợp với các rơle, PLC hay vi điều khiển để khi cơ cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt