Đồ án môn học: Điều khiển tự động Phần A: GIỚI THIỆU VÀ XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ I Chọn đề tài thiết kế: Trong công nghiệp nay, dây chuyền sản xuất tự động ứng dụng rộng rãi mang lại suất làm việc, độ xác đồng cao sản xuất, mang lại hiệu kinh tế cao, tốn lao động người Hầu hết sản phẩm trước xuất xưởng để đưa thị trường trải qua công đoạn in ấn nhãn mác, logo sản phẩm, logo nhà sản xuất, tên sản phẩm, mã vạch, hạn sử dụng, lưu ý vận chuyển lưu ý sử dụng sản phẩm Có thể thực đóng dấu trực tiếp lên sản phẩm bao bì Đây công việc thực lên loạt lớn sản phẩm, quy trình đóng dấu, in ấn lên sản phẩm lập lập lại cho sản phẩm, từ đặc điểm ta thiết kế hệ thống đóng dấu sản phẩm tự động để tăng suất, giảm lao động người Qua phân tích trên, nhóm đồ án chúng em định chọn đề tài thiết kế hệ thống đóng dấu sản phẩm tự động II Xác định đặc điểm sản phẩm: Sản phẩm minh họa phôi có dạng khối lập phương 60x60x60 mm (mô thực tế cho sản phẩm đóng gói hộp sản phẩm có dạng hình hộp) cấp tự động từ dây chuyền sản đến hệ thống đóng dấu Chọn nhãn hiệu để in lên sản phẩm tên sản phẩm SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động Phần B: THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY VÀ CƠ CẤU I Phân tích, lựa chọn nguyên lý chu trình làm việc: Chọn phương án cấp phôi Phôi đưa vào băng chuyền xilanh ống cấp phôi Băng chuyền mang phôi đến vị trí đóng dấu: - Ưu điểm: cấp phôi phương pháp thực trình sản xuất đóng dấu liên tục, không bị ngắt quãng, sản phầm sau sản xuất đưa vào băng chuyền chuyển đến vị trí đóng dấu, dùng băng chuyền vận chuyển phôi tự động khoảng cách lớn - Nhược điểm: cần tính toán thiết kế băng chuyền Chọn phương án thiết kế cấu chấp hành: Đóng dấu nhãn hiệu lên sản phẩm không cần độ xác cao, nhãn hiệu đặt bề mặt phôi có diện tích lớn nên không cần thiết kế cấu định vị phức tạp Thực đóng dấu từ xuống nên xi lanh mang cấu đóng dấu vừa có vai trò đóng dấu, vừa có vai trò kẹp chặt phôi, không cần thiết kế cấu kẹp chặt 3) Nguyên lý làm việc: Từ việc lựa chọn phương án cấp phôi cấu đóng dấu trên, ta thiết kế nguyên lý làm việc sơ sau: - Phôi đẩy vào băng chuyền nhờ xilanh khí nén A - Băng chuyền (được truyền động nhờ động điện) mang phôi đến vị trí đóng dấu - Phôi khỏi băng chuyền, vào vị trí đóng dấu, xilanh khí nén B mang cấu chấp hành (con dấu) xuống thực đóng dấu lên bề mặt chi tiết - Sau đóng dấu xong, xilanh khí nén C thực đẩy phôi khỏi vị trí đóng dấu, chu trình lặp lại cho sản phẩm SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động 4) Chu trình làm việc: Hình 2.1: Chu trình hoạt động cấu chấp hành SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động II Thiết kế động học toàn máy: 1) Sơ đồ khối: Phôi (được xếpphôi ống phôi) Xilanh cấp Băng chuyền Xilanh CA phôi Xilanh Bđẩy đóng dấura Hình 2.2: Sơ đồ khối SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động Xilanh B Bang chuyen Xilanh A Xilanh C 2) Sơ đồ động: Hình 2.3: Sơ đồ động toàn máy 3) Nguyên lý hoạt động: Phôi ban đầu xếp ống phôi hình trụ đứng, có tiết diện 65x65mm, đóng điện cho hệ thống hoạt động, van khí nén điều khiển xilanh A mở khí vào xilanh A, làm xilanh A đẩy ra, đẩy phôi vào băng chuyền Xilanh A sau đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình S1 làm đảo chiều van khí nén, tác động xilanh theo chiều ngược lại làm cho xilanh A lùi Băng chuyền truyền động nhờ động cơ, quay tải chi tiết đến cuối băng chuyền, phôi rơi khỏi băng chuyền, vào vị trí đóng dấu, chạm công tắt hành trình S2làm đổi chiều van khí nén điều khiển xilanh B, tác động lên xilanh B, đẩy xilanh B mang đầu đóng dấu ra, chạm vào bề mặt chi tiết mà thực đóng dấu lên chi tiết Sau xilanh B đến cuối hành trình, chạm vào công tắc hành trình S4 làm van khí nén trở lại vị trí ban đầu, xilanh B lùi Khi xilanh B lùi chạm công tắc hành trình S3 làm tác động lên van khí nén điều khiển xilanh C, làm đổi chiều van, đẩy xilanh C ra, đẩy phôi khỏi vị trí đóng dấu, xilanh C đến cuối hành trình, chạm công tắc hành trình SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động S5, tác động đồng thời lên van khí nén điều khiển xilanh C xilanh A, làm xilanh C xilanh A tiếp tục đẩy phôi vào chuyền, lúc chu trình lập lại 4) Thiết kế hệ thống thủy lực khí nén: Phôi (sản phẩm) chọn có kích thước khối lượng tương đối nhỏ, nên ta chọn hệ thống khí nén để vận hành cấu sử dụng hệ thống khí nén đơn giản hệ thống thủy lực đáp ứng yêu cầu làm việc a) Tính chọn xilanh: Vì phôi có tiết diện 50x50mm nên hành trình đẩy phôi xilanh phải lớn 50mm, ta chọn xilanh có hành trình 100mm Xilanh thực đóng dấu có hành trình nhỏ 100mm SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động b) Gá đặt xilanh: xilanh A xilanh B xilanh C Hình 2.4: Gá đặt xilanh 5) Thiết kế hệ thống băng tải: Kết cấu băng tải: SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 2.5: Kết cấu băng tải Băng tải cấu tạo gồm: - Tang quấn băng tải (1) đường kính 50mm - Giá đỡ (2) tiết diện 30x60mm - Cơ cấu căng đai (3) vitme đai ốc - Trục mang tang có lắp ổ bi đỡ Phần C: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động I.Chu trình làm việc xilanh: Hình 3.1: Chu trình làm việc II Các phần tử khí nén điện khí nén dùng hệ thống điều khiển: 1) Cơ cấu chấp hành Biến đổi lượng khí nén thành lượng học, ta dùng xilanh tác dụng chiều.đường kính 20mm, hành trình 100mm Hình 3.2.Xilanh tác dụng chiều 2) Van đảo chiều SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang Đồ án môn học: Điều khiển tự động Khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), cửa (1) bị chặn cửa (2) nối với cửa (3) Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), lúc nòng van dịch chuyển phía phải, cửa (1) nối với (2) cửa (3) bị chặn Trong trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) đi, tác dụng lò xo, nòng van trở vị trí ban đầu Hình 3.3.Nguyên lí hoạt động van đảo chiều Ở ta sử dụng van đảo chiều 5/2, tín hiệu tác động nam châm điện từ Cửa nối van kí hiệu sau: Cửa nối với nguồn khí 2,4,6…Cửa nối làm việc 3,5,7…Cửa xả khí 12,14…Cửa nối với tín hiệu điều khiển Hình 3.4: Sơ đồ van 5/2 3) Van tiết lưu Dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng khí SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 10 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 3.5.Van tiết lưu chiều 4) Rơle điệ từ: a Cấu tạo: 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 SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 11 Đồ án môn học: Điều khiển tự động 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 dời 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 - 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 SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 12 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 3.6- Rơ le điện từ e) Sơ đồ đấu dây Rơle đơn nam châm điện có diện nam châm điện hút sắt làm cho tiếp điểm thay dổi SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 13 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 3.7- Rơle sơ đồ đấu dây 1) Chân nam châm điện từ 12_24_110_220 v 2) Chân cấp nguồn, Chân lại đầu 3)Miếng kim loại 5) 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) Hình 3.8- Một số loại công tắc hành trình Từ những phân tích ta thấy ta thấy so với cảm biến quang, công tắc hành trình có độ nhạy kém hơn, phạm vi tác động cũng bị hạn chế Tuy nhiên, nó có ưu điểm là khả làm việc môi trường khắc nghiệt, có độ ổn định SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 14 Đồ án môn học: Điều khiển tự động cao, khả chống nhiễu tốt so với cảm biến quang dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu Để sát với thực tế sản xuất của một nhà máy Nhóm đồ án chọn công tắc hành trình làm thiết bị nhận dạng, phân loại sản phẩm Hình 3.9Mạch nối Rơle SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 15 Đồ án môn học: Điều khiển tự động III) Thiết kế mạch điện điều khiển: 1) Sơ đồ nối dây xilanh: Hình 3.10: Sơ đồ bố trí xilanh 2) Sơ đồ mạch điện: SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 16 Đồ án môn học: Điều khiển tự động SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 17 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 3.11: Sơ đồ mạch điện SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 18 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Phần D: KẾT CẤU TỔNG THỂ VÀ LẮP RÁP MÁY 1) Kết cấu chung: Hình 4.1: Kết cấu chung máy SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 19 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Xilanh C Bang t?i Ð?ng Co PHÔI Xilanh B Ro le ?c vít Van Ro le Van Xilanh A Ro le Ro le Van Ro le Ro le Ngu?n 24v Stop Start Hình 4.2: Bản vẽ hình chiếu An toàn lao động vận hành máy: Tuổi thọ hiệu sử dụng máy phụ thuộc nhiều vào phương pháp sử dụng bảo quản máy móc Nếu tổ chức sử dụng bảo quản cách hợp lý, máy làm việc lâu dài Do việc sử dụng bảo quản máy, tính chất kỹ thuật có ý nghĩa kinh tế Để máy khoan làm việc an toàn hiệu kinh tế cao đòi hỏi người công nhân vận hành máy phải nghiên cứu kỹ máy qua hướng dẫn vận hành máy, nghĩa : - Biết điều khiển chức máy cách thành thạo - Nắm kiến thức vật liệu khoan - Bảo quản sử dụng máy hợp lý SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 20 Đồ án môn học: Điều khiển tự động a) Trước làm việc Trước làm việc người công nhân phải kiểm tra toàn máy, tức kiểm tra phận truyền động có làm việc an toàn hay không - Kiểm tra thiết bị điều khiển - Kiểm ta hệ thống van điều khiển, hệ thống cung cấp khí, đồng hồ đo áp suất, đông - Ấn nút khởi động động cơ, cho máy chạy thử chưa có phôi, sau kiểm tra lại hệ thống làm việc chưa Khi đảm bảo yêu cầu vận hành máy b) Trong làm việc Trong trình làm việc người công nhân đứng máy phải mang bảo hộ lao động quy định Vị trí làm việc phải gọn gàng tạo điều kiện cho việc thao tác dễ dàng Khi phát có cố phải dừng máy, ngắt cầu dao máy báo cho người có trách nhiệm để kiểm ta, sửa chữa c) Sau làm việc Tuổi thọ máy kéo dài thêm hỏng hóc loại trừ nhờ vào việc bảo dưỡng thường xuyên lúc Sau nghỉ làm việc phải ngắt cầu dao điện an toàn SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 21 Đồ án môn học: Điều khiển tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí – Trần Xuân Tùy, Trần Minh Chính, Trần Ngọc Hải Khoa khí, Trường đại học bách khoa Đà Nẵng [2] Giáo trình Điều khiển thủy khí & lập trình PLC – Khoa khí, Trường Đại học bách khoa Đà Nẵng [3] Nguyên lý cắt dụng cụ cắt – Trần Đình Sơn Khoa khí, Trường đại học bách khoa Đà Nẵng [4] Giáo trình Chi tiết máy – Nguyễn Văn Yến Khoa SPKT, trường Đại học bách khoa Đà Nẵng [5] Giáo trình Hệ thống điều khiển tự động lĩnh vực khí – Trần Xuân Tùy Khoa khí, Trường Đại học bách khoa Đà Nẵng [6] Giáo trình Trang bị công nghệ cấp phôi tự động – Phạm Văn Song, Châu Mạnh Lực Trường đại học bách khoa Đà Nẵng SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 22 [...]... bị điều khiển - Kiểm ta hệ thống van điều khiển, hệ thống cung cấp khí, đồng hồ đo áp suất, đông cơ - Ấn nút khởi động động cơ, cho máy chạy thử khi chưa có phôi, sau đó kiểm tra lại hệ thống đã làm việc được chưa Khi đảm bảo các yêu cầu mới được vận hành máy b) Trong khi làm việc Trong quá trình làm việc người công nhân đứng máy phải mang bảo hộ lao động đúng quy định Vị trí làm việc phải gọn gàng... 16 Đồ án môn học: Điều khiển tự động SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 17 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 3.11: Sơ đồ mạch điện SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 18 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Phần D: KẾT CẤU TỔNG THỂ VÀ LẮP RÁP MÁY 1) Kết cấu chung: Hình 4.1: Kết cấu chung của máy SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 19 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Xilanh C Bang t?i Ð?ng... Công tắc hành trình Công tắt hành trình là công tắc có chức năng đóng mở mạch điện, được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến 1 vị trí nào đó sẽ tác động lên công tắc Hành trình có thể là tịnh tiến hoặc quay Khi công tắc hành trình được tác động thì nó sẽ làm đóng hoặc ngắt một mạch điện do đó có thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác Người ta có thể dùng công... nghĩa là : - Biết điều khiển các chức năng của máy một cách thành thạo - Nắm được các kiến thức cơ bản về vật liệu khoan - Bảo quản và sử dụng máy hợp lý SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 20 Đồ án môn học: Điều khiển tự động a) Trước khi làm việc Trước khi làm việc người công nhân phải kiểm tra toàn bộ máy, tức là kiểm tra các bộ phận truyền động có làm việc an toàn hay không - Kiểm tra các thiết. .. > F lx Tấm động được hút về phía làm cho khe hở mạch từ nhỏ nhất, tức là hút về phía phần tĩnh Khi khe hở mạch từ nhỏ, lực hút càng tăng, tấm động được hút dứt khoát về phía phần tĩnh và tiếp điểm động được đóng vào tiếp điểm tĩnh SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 11 Đồ án môn học: Điều khiển tự động Khi dòng điện trong cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ thắng lực hút điện từ, lò xo kéo tấm động ra khỏi... điện dài hạn qua tiếp điểm của rơle mà không làm hỏng tiếp điểm - Tuổi thọ cơ khí được tính bằng số lần đóng ngắt, thường là vài trăm ngàn lần đóng ngắt không điện và một trăm ngàn lần đóng ngắt dòng có định mức : Điện áp cách điện, Điện áp thử cách điện - Thời gian tác động là khoảng thời gian kể từ lúc dòng điện vượt quá giá trị tác đọng đến lúc phần động được hút hoàn toàn vào phần tĩnh Thường vào...Đồ án môn học: Điều khiển tự động Hình 3.5.Van tiết lưu 1 chiều 4) Rơle điệ từ: a Cấu tạo: Rơle điện từ có các bộ phận chính là mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm, vỏ.Mạch từ được chế tạo từ vật liệu sắt từ gồm 2 phần.Phần tĩnh hình chữ và phần động là tấm thép hình chữ U Phần động nối liên tiếp cơ khí với tiếp điểm động b Phân loại - Theo cuộn hút : Cuộn hút một chiều và... khoát tấm động về, tiếp điểm động dời khỏi tiếp điểm tĩnh d Các thông số cơ bản - Điện áp định mức cuộn hút là điện áp cấp cho cuộn hút làm việc ở chế độ lâu dài Diện áp này có thể là 9, 12 , 24 , 110 , 220 , 440 một chiều và 24 , 110 , 220 , 440 xoay chiều Diện áp này ghi trên cuộn hút - Điện áp định mức : Điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà rơle khống chế Điện áp định mức có thể là 24 , 110... 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 động (hoặc chính cơ cấu đó) Hình 3.8- Một số loại công tắc hành trình Từ những... có trách nhiệm để kiểm ta, sửa chữa c) Sau khi làm việc Tuổi thọ của máy sẽ được kéo dài thêm và các hỏng hóc sẽ được loại trừ nhờ vào việc bảo dưỡng thường xuyên và đúng lúc Sau khi nghỉ làm việc phải ngắt cầu dao điện an toàn SVTH: Hà Minh Ái – Trần Văn Nam Trang 21 Đồ án môn học: Điều khiển tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí – Trần Xuân Tùy, Trần Minh Chính,