Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Thiết kế hệ thống cơ điện tử: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều caoXã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày càng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìm cách giải quyết. Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động. Quá trình sản xuất càng được tự động hóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Hưng Sinh viên thực : Đặng Xuân Hải MSSV : 20131217 Lớp : KT CĐT 02 - K58 Hà Nội, 2016 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG MỤC LỤC SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày phát triển, nhu cầu vật chất tinh thần người ngày cao, toán cung – cầu nhà sản xuất tìm cách giải Tự động hóa dây chuyền sản xuất phương án tối ưu, đòi hỏi nhanh chóng, xác giảm thiểu nhân công lao động Quá trình sản xuất tự động hóa cao nâng cao suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp Xét điều kiện cụ thể nước ta công công nghiệp hóa đại hóa sử dụng ngày nhiều thiết bị điều khiển tự động trình sản xuất, gia công, chế biến sản phẩm…Điều dẫn tới việc hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa mức độ cao sản xuất hàng loạt nhỏ loạt vừa sở sử dụng máy CNC, robot công nghiệp Trong có khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán hệ thống phận loại sản phẩm Đồ án Thiết kế hệ thống Cơ điện tử với đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao” nghiên cứu nhằm củng cố kiến thức cho sinh viên, đồng thời giúp cho học sinh sinh viên thấy mối liên hệ kiến thức học trường với ứng dụng bên thực tế Đề tài có nhiều ứng dụng quan trọng nhiều lĩnh vực vận chuyển sản phẩm, đếm sản phẩm phân loại sản phẩm Với hệ thống tự động hóa giảm thiểu nhân công kèm với giảm chi phí sản xuất Do kiến thức hạn hẹp thời gian thực không nhiều nên trình thực không tránh khỏi thiếu sót Đề tài mong góp ý quý thầy cô Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Chí Hưng hướng dẫn tận tình, tạo nhiều điều kiện thuận lợi cho em suốt trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016 Sinh viên thực Đặng Xuân Hải SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Giới thiệu chung Ngày nay, việc tập trung hóa- tự động hóa công tác quản lí, giám sát điều khiển hệ thống tự động nhằm cao hiệu trình sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm chi phí Hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng nhiều sản xuất tự động hàng hóa với số lượng lớn, giúp phân loại nhanh sản phẩm đạt yêu cầu sản phẩm bị lỗi (phế phẩm) phân loại thành nhóm có đặc điểm khác phục vụ cho công đoạn sản xuất sau Trong nhà máy sản xuất hàng thực phẩm, nhà máy sản xuất gạch ốp lát cho ngành xây dựng hay sản xuất chi tiết khí, linh kiện điện tử …, dòng sản phẩm tạo sau hàng loạt qui trình công nghệ cần kiểm tra để đảm bảo loại bỏ phế phẩm với phân loại sản phẩm đạt chất lượng thành nhóm loại khác khau, tạo điều khiện thuận lợi cho trình lưu kho để phân phối thị trường hay phục vụ tốt cho công đoạn sản xuất Hơn nữa, tích hợp thêm chức dãn nhãn, đếm quản lý sản phẩm , giúp nâng chất lượng sản phẩm nâng cao hiệu hoạt động dây chuyền sản xuất Từ yêu cầu thực tế mà hệ thống tự động phân loại sản phẩm sớm hình thành phát triển, trở thành khâu quan trọng hệ thống sản xuất tự động, để thực chức kiểm tra, phân loại đảm bảo vận hành liên tục dòng phôi liệu trình sản xuất tự động Đạt mục tiêu nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm, làm chủ giá thành chất lượng sản phẩm, tăng khả linh hoạt phát triển sản phẩm, thay đổi mẫu mã đáp ứng nhu cầu thị trường 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Trong thực tế sản xuất dễ bắt gặp dây chuyền mà sản phẩm đầu có kích thước khác nhau, cụ thể chiều cao Để tối giản chi phí lao động tránh cho công nhân công việc nhàm chán, giảm tỉ lệ sai sót dây chuyền, hệ thống phân loại sản phẩm tự động theo chiều cao đời Hệ thống hoạt động nguyên lý dùng cảm biến để xác định chiều cao sản phẩm Sau dùng cấu chấp hành để phân loại sản phẩm có chiều cao khác Cơ cấu chấp hành xylanh đẩy, cần gạt dẫn động từ động cơ… SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Hình 1.1 Minh họa Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao 1.3 Các yêu cầu thiết kế hệ thống Mục tiêu đặt thiết kế: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa Để đạt mục tiêu cần thiết kế mô hình khí, điều khiển động hệ thống hoạt động tự động 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 - Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng sản phẩm không bị hỏng 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế Phương án 1: Sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm Sử dụng sensor đặt trước xilanh để nhận biết sản phẩm Sử dụng động servo DC có gắn cần gạt làm nhiệm vụ cấp phôi phân loại sản phẩm - Sử dụng điều khiển PLC để nhận tín hiệu từ sensor hoạt động hệ thống Ưu điểm: Hệ thống hoạt động độc lập cần nguồn cấp điện, không cần thêm hệ thống cấp khí nén dùng xilanh khí nén - SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Nhược điểm: Sử dụng động servo kèm cần gạt làm giảm độ tin cậy, tốc độ, khả hoạt động ổn định hệ thống, gây khó khăn việc điều khiển tăng chi phí chế tạo, lắp đặt Phương án 2: - Sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm - Đặt sensor trước xilanh để nhận biết sản phẩm - Sử dụng xilanh để cấp phôi phân loại sản phẩm - Sử dụng điều khiển PLC để điều khiển hoạt động hệ thống Ưu điểm: Có khả vận chuyển sản phẩm nhanh hơn, suất cao Sử dụng hệ thống xilanh khí nén cho tốc độ làm việc nhanh với độ tin cậy xác cao Điều khiển dễ dàng, hoạt động ổn định Lắp đặt dễ dàng, giá thành thấp Nhược điểm: Phụ thuộc vào hệ thống khí nén, không hoạt động hệ thống cung cấp khí nén Kết luận: Trong phạm vi yêu cầu đồ án ta chọn phương án 2, ưu điểm nêu thực tế nhà máy sản xuất thường có lắp đặt sẵn hệ thống cung cấp khí nén nên khắc phục phần nhược điểm CHƯƠNG CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 2.1 Thông số đầu vào tính toán sơ a Thông số đầu vào hệ thống Hệ thống cấp phôi tự động Nguồn lực cấp phôi đẩy phôi: Khí nén Nguồn lực quay băng tải: Động điện SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Chiều dài băng tải : L= 62 cm Thông số hình học phôi: Hình trụ : h1=8 cm, h2=7 cm, h3=5 cm; d1= d2= d3=d = cm, Trọng lượng phôi: Pmin = 0.3 Kg; Pmax = 5.5 Kg Năng suất làm việc : N = sản phẩm/phút b Tính toán sơ từ liệu đầu vào Ta chọn khoảng cách sản phẩm x =10cm => Tối đa có 4sp băng chuyền thời điểm Tổng khối lượng sản phẩm lớn nhất: M=4.5,5=22kg (để tính lực căng ban đầu,chọn công suất động cơ) Để đảm bảo suất làm việc sp/phút, thời gian sản phẩm hết băng tải là: t = 60:8.4 = 30s Vận tốc băng tải là: V = = = 0.021(m/s) (để tính số vòng quay chọn động cơ) 2.2 Tính toán thiết kế băng tải 2.2.1 Giới thiệu lựa chọn băng tải Trong sản xuất công nghiệp băng tải ứng dụng rộng rãi để vận chuyển hàng hóa nguyên vật liệu trình sản xuất Trong nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, phụ tùng khí, khai thác khoáng sản, nhà máy sản xuất hàng thực phẩm, đồ ăn nhanh, nước giải khát; nhà máy tái chế vật liệu, lắp ráp sản phẩm,… Ở nhà máy sản xuất hàng loạt, hàng khối nào, ta dễ dàng bắt gặp hình ảnh băng tải vận chuyển, hình ảnh dây chuyền sản xuất, đóng vai trò quan trọng việc tự động linh hoạt sản xuất, tăng xuất, giải phóng sức lao động người SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Hình 1.2 Mô hình băng tải thực tế Các thành phần băng tải: -Bộ phận kéo yếu tố làm việc trực tiếp mang vật -Trạm dẫn động, truyền động cho phận kéo -Bộ phân căng, tạo giữ lực căng cần thiết cho phận kéo -Hệ thống đỡ làm phần trượt cho phận kéo yếu tố làm việc Có nhiều loại băng tải khác tùy thuộc vào đặc tính hàng hóa vận chuyển băng tải xích, băng tải lăn, băng tải đai, băng tải đứng, băng tải xoắn ốc, … Trong phạm vi đồ án sản phẩm khối trụ có trọng lượng 0,3 – 5,5 kg, tương đối nhẹ, em lựa chọn phương án sử dụng băng tải dây đai cao su Đai cao su có đặc tính: bền, đàn hồi tốt, bị ảnh hưởng bới độ ẩm thay đổi nhiệt độ, đai vải cao su sử dụng rộng rãi Đai cao su có khả vận chuyển êm, truyền động nhanh, ổn định, phôi hình trụ có bề mặt tiếp xúc tương đối, trọng lượng vừa phải nên khả ma sát tốt, làm việc xác Khi không yêu cầu góc nghiêng lớn không yêu cầu di chuyển theo đường cong đai tải cao su hoàn toàn đáp ứng tốt yêu cầu làm việc 2.2.2 Các thông số băng tải - Loại băng tải: vải cao su, tiết diện hình chữ nhật (b×h).Chọn chiều rộng băng b =100 mm, độ dày h=3 mm, khối lượng riêng 1250 kg/m3 Chọn đường kính tang băng tải cho: Chọn dtang = 100mm để đảm bảo điều kiện - Hệ số ma sát trượt tang thép với băng tải µ=0,3 2.2.3 Tính lực căng băng tải ban đầu • Ở thời điểm băng tải bắt đầu chuyển động lực căng lớn dây băng tải sản phẩm băng tải gây là: Fc = M_∑.g = ( Msp+M bt ).g Fc=[ Mmax+(2L+πD)hbρ ].g Fc =[4.5,5+(2.0,62+π.0,1).(3.10-3).0,1.1250].9,81 Fc =221,54 (N) • Băng tải muốn chuyển động lực vòng F t tạo ma sát băng tải tang thép phải thỏa mãn điều kiện: Ft ≥Fc = 221,54 (N) chọn Ft = 222 (N) SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG • Ta xác định mối liên hệ lực căng ban đầu F với lực vòng Ft (bỏ qua ma sát lực ly tâm gây ra) Ta có : Ft = F1– F2 (1) F0 = (2) Hình 2.1 Các lực tác dụng lên tang băng tải • Mặt khác áp dụng phương trình Euler ta có F1=eµα (3) Trong đó: µ hệ số ma sát băng tải tang thép: µ=0,3 α góc ôm: α =180o= π (rad) Thay (3) vào (1) (2) ta có : = F0 = Ft =×222 => F0 = 252,73 N - Chọn lực căng đai ban đầu F0 =253 N 2.3 Tính toán lựa chọn động 2.3.2 Giới thiệu lựa chọn loại động Trong mô hình, sử dụng truyền động băng chuyền dây đai không yêu cầu tải trọng lớn nên không cần động có công suất lớn Với yêu cầu đơn giản băng chuyền là: Băng chuyền chạy liên tục, dừng cần Không đòi hỏi độ xác cao, tải trọng băng chuyền nhẹ Dễ điều khiển, giá thành rẻ Vì cần sử dụng động chiều Hơn nữa, động điện chiều cho phép thay đổi trị số momen vận tốc góc phạm vi rộng, khởi động êm, hãm đảo chiều dễ dàng, dùng rộng rãi thiết bị vận chuyển điện, thang máy, máy trục, thiết bị thí nghiệm Động điện chiều động điện hoạt động với dòng điện chiều, dùng phổ biến công nghiệp thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục phạm vi hoạt động SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Hình 1.3.Động điện chiều thực tế Nguyên lý làm việc động điện chiều: Khi cho điện áp chiều vào hai chổi than, dây quấn phần ứng có dòng điện Các dẫn có dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng làm cho Rotor quay Chiều lực xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng, vị trí dẫn đổi chỗ cho có phiến cổ góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi Khi động quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng sức điện động Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động chiều sức điện động ngược chiều với dòng điện nên gọi sức phản điện động Phân loại động điện chiều Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động điện chiều chia thành: - Động điện chiều kích từ độc lập: có dòng điện kích từ từ thông động không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng Nguồn điện mạch kích từ riêng biệt so với nguồn điện mạch phần ứng - Động điện chiều kích từ song song: nguồn điện chiều có công suất vô lớn, điện trở nguồn coi không điện áp nguồn không đổi, không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng động Loại động chiều kích từ song song coi kích từ độc lập - Động chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch phần ứng - Động chiều kích từ hỗn hợp: gồm hai dây quấn kích từ, dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp, dây quấn kích từ song song chủ yếu Điều chỉnh tốc độ động điện chiều SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử - - GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Cấu tạo PLC: + Mô đun nguồn +Bộ xử lý trung tâm +Bộ xử lý truyền thông CP +Các đầu vào/ra (số tương tự) +Các mô đun đặc biệt Giới thiệu điều khiển logic khả trình PLC S7-200 Simatic S7-200 thiết bị điều khiển logic lập trình hãng SIEMENS (Cộng hòa Liên bang Đức) Simatic S7-200 linh hoạt hiệu đặc tính sau: Có nhiều CPU khác hệ S7-200 nhằm đáp ứng nhu cầu khác ứng dụng Có nhiều modul mở rộng khác modul vào/ra tương tự, modul vào/ra số Có thể mở rộng đến bảy modul Bus nối tích hợp modul phía sau Có thể kết nối mạng với cổng giao tiếp RS485 hay PROFIBUS Máy tính trung tâm có truy nhập đến modul Không quy định rãnh cắm Phần mềm điều khiển riêng Bộ PLC dùng mô hình hệ thống PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/RLY Modul: 214-1BD21-0XB0 (Hình 1.10) SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử - - - GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Hình 1.10 Hình ảnh PLC S7-200 CPU 224 Thông số kĩ thuật CPU S7-200 CPU 224 Kích thước (mm): 120.5 x 80 x 62 Bộ nhớ chương trình: 4096 words Bộ nhớ liệu: 2560 words Cổng logic vào: 14 Cổng logic ra: 10 Modul mở rộng: Digital I/O cực đại: 128/128 Analog I/O cực đại: 32In/32Out Bộ đếm (Counter): 256 Bộ định (Timer): 256 Tốc độ thực hành lệnh: 0.37μs Đặc điểm ngõ vào: Mức logic 1: 24VDC/4mA Mức logic 0: đến 5VDC/1mA Đáp ứng thời gian: 0.2ms Cách ly quang: 500VAC Địa ngõ vào: Ix.x Đặc điểm ngõ ra: Ngõ Relay Điện áp tác động: 24-28VDC/2A Chịu dòng tải 7A Thời gian chuyển mạch tối đa: 10ms Địa ngõ ra: Qx.x Không có chế độ bảo vệ ngắn mạch Ghép nối PLC với máy tính: sử dụng cáp PC/PPI để chuyển đổi RS232 RS485 Ngôn ngữ lập trình điều khiển PLC Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ cho đối tượng sử dụng khác Bộ PLC S7-200 có ba loại ngôn ngữ lập trình bản: Hình thang (LAD-Ladder logic): loại ngôn ngữ đồ họa thích hợp với người sử dụng quen thiết kế mạch logic Liệt kê lệnh (STL-Statement list): dạng ngôn ngữ lập trình thông dụng máy tính Trong chương trình ghép nhiều câu lệnh theo thuật toán định, lệnh chiểm hàng có cấu trúc chung: “Câu lệnh+toán hạng” Hình khối (FBD- Function Block Diagram): loại ngôn ngữ đồ họa thích hợp với người sử dụng quen thiết kế mạch điều khiển số Hiện loại ngôn ngữ “hình thang” sử dụng phổ biến thống loại ngôn ngữ sử dụng chung Sơ đồ nối dây PLC S7-200 CPU 224 SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Dưới sơ đồ nối dây PLC S7-200 CPU 224 với nguồn thiết bị ngoại vi (Hình 1.11) Hình 1.11 Sơ đồ nối dây PLC S7-200 CPU 224 Trong đó: Hàng 1: - Các chân 1L, 2L, 3L ba chân nối với +24VDC - Các chân từ 0.0 đến 0.7 chân 1.0, 1.1 ngõ Q - Chân N L1 nối với nguồn xoay chiều 220V Hàng 2: - Các chân 1M, 2M hai chân nối với âm nguồn 0VDC - Các chân từ 0.0 đến 0.7 từ 1.0 đến 1.5 ngõ vào I - Chân L+ cấp nguồn +24VDC cho cảm biến Chân M nối với chân 0VDC cảm biến CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1 Lập trình điều khiển PLC S7-200 3.1.1 Bài toán điều khiển Khi nhấn nút START khởi động hệ thống, động băng tải hoạt động Cảm biến nhận biết có phôi báo có hệ thống cấp phôi tự động cấp phôi cho băng tải, báo không chờ tác động 10s Lúc này, nhấn nút STOP dừng hệ thống, SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG không nhấn, động băng tải hoạt động bình thường Cứ 7,5s xy lanh đẩy phôi cấp phôi băng tải Dòng phôi di chuyển băng tải Khi gặp sản phẩm cao Cảm biến nhận biết sản phẩm cao gửi tín hiệu cho PLC để điều khiển xilanh đẩy sản phẩm cao hoạt động Khi gặp sản phẩm trung bình Cảm biến nhận biết sản phẩm trung bình gửi tín hiệu PLC để điều khiển xilanh đẩy sản phẩm trung bình hoạt động Sản phẩm thấp theo băng tải 3.1.2 Lưu đồ thuật toán (Trang bên) Bắt đầu Động băng tải hoạt động CB nhận biết phôi S S ĐĐ S phôi TB CBnhận nhậnbiết biết CB phôi cao S ĐĐ Dừng Kết thúc Đếm 7,5s SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Xy lanh đẩy cấp phôi tự động Xy Xylanh lanhđẩy đẩyphôi phôicao TB Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 3.1.3 Câu lệnh lập trình STEP MICRO/WIN a Tín hiệu đầu vào - START: I1.0; KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG - STOPH: I1.1; DỪNG HỆ THỐNG - CB_PHOI: I0.0; CẢM BIẾN NHẬN BIẾT CÓ PHÔI - CB_PHOICAO: I0.1; CẢM BIẾN NHẬN BIẾT PHÔI CAO - CB _PHOITBINH: I0.2; CẢM BIẾN NHẬN BIẾT PHÔI TRUNG BÌNH b Tín hiệu đầu - DC_BANGTAI: Q0.0; ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI - XL_PHOI: Q0.1; XY LANH DẨY PHÔI CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG - XL_PHOICAO: Q0.2; XY LANH ĐẨY PHÔI CAO - XL_PHOITBINH: Q0.3; XY LANH ĐẨY PHÔI TRUNG BÌNH c Lập trình STEP MICRO/WIN SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 3.2 Hệ thống khí nén sơ đồ điện Thuyết minh mạch điều khiển điện-khí nén: + Khi nhấn nút START relay K1 có điện, tiếp điểm thường mở đóng lại, nút nhấn START trì, đồng thời động băng tải hoạt động Khi tác động vào nút nhấn thường đóng RESET, hệ thống bị ngắt điện dừng lại + CB1 cảm biến nhận biết phôi, có phôi cảm biến cấp tín hiệu đóng kín mạch 4,5,6, van điện từ tác động, làm xy lanh đẩy sản phẩm hoạt động Relay T0 relay tác động xy lanh đẩy phôi trễ 7,5s, T1 đảm bảo hành trình xy lanh 0,5s + Tương tự, T2, T3 cảm biến nhận biết phôi cao trung bình, phát phôi cao phôi trung bình mạch (8,9,10) (12,13,14) đóng kín, van điện từ tác động, làm xy lanh đẩy sản phẩm cao trung bình hoạt động Thiết kế mạch điện-khí nén sử dụng phần mềm Festo Fluidsim SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORKS 4.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm SolidWorks Solidworks phần mềm chuyên thiết kế 3D hãng Dassault System phát hành dành cho xí nghiệp vừa nhỏ, đáp ứng hầu hết nhu cầu thiết kế khí Solidworks biết đến từ phiên Solidworks 1998 du nhập vào nước ta với phiên 2003 với phiên 2012 phần mềm phát triển đồ sộ thư viện khí phần mềm dành cho xí nghiệp khí mà dành cho ngành khác như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật … Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng tính tuyệt vời thiết kế chi tiết khối 3D (part), lắp ráp (assembly) chi tiết để hình thành nên phận máy móc, xuất vẽ 2D chi tiết tính phổ biến phần mềm Solidworks (gọi chung tính CAD), có tính khác như: Phân tích động học ( motion), phân tích động lực học (simulation) Bên cạnh phần mềm cong tích hợp module Solidcam để phục vụ cho việc gia công CNC nhờ có phay Solidcam tiện Solidcam (tính CAM) Solidworks cho người dùng khả thực toán phân tích vô phức tạp, khó có phần mềm sánh (tính CAE) Trong phạm vi Đồ án Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, dừng lại việc sử dụng tính thiết kế chi tiết (Part) lắp ráp chi tiết (Assembly) thành mô hình hệ thống SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử 4.2 Mô hình thành phần hệ thống 4.2.1 Khung đỡ 4.2.2 Băng tải cao su SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 4.2.3 Động 4.2.4 Hộp cấp phôi Hộp cấp phôi (có xilanh đẩy sản phẩm vào băng tải) SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 4.2.6 Trục tang băng tải Trục tang sau (ở cuối băng tải, truyền động cho băng tải) Trục tang trước (ở đầu băng tải) SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 4.2.7 Đai truyền động 4.3 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Chú giải: Khi khởi động hệ thống, sản phẩm từ hộp cấp phôi chạy băng tải Hệ thống phân loại theo thứ tự từ cao đến thấp, sản phẩm cao (8cm) nhận biết phân loại cảm biến xi lanh đẩy vào thùng chứa, tương tự sản phẩm 7cm 5cm KẾT LUẬN 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 Qua đề tài, em thu số kết quả: - 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, hệ thống điều khiển: xylanh tác động kép, van đảo - chiều 5/2 Xây dựng hệ thống khí, hệ sơ đồ khối hệ thống khí nén SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Với hệ thống phân loại trên, em hy vọng hệ thống nghiên cứu sâu phân loại nhiều sản phẩm với tiêu chí khác nhiều trường hợp, tạo hệ thống có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội Do trình độ thân thời gian có hạn nên việc thực đề tài hạn chế Em mong nhận đóng góp, đánh giá thầy cô giáo toàn thể bạn Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, NXB GD [2] Chi tiết máy (tập 1+2), Nguyễn Trọng Hiệp, NXB GD [3] Giáo trình hệ truyền động thủy khí - PGS.TS Trần Xuân Tùy, TS.GVC Trần Minh Chính, KS Trần Ngọc Hải, NXB ĐH Bách Khoa Đà Nẵng [4] Catalog cảm biến OMRON E3F3, SMC Cylinders… [5] Một số tài liệu khác Internet SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 [...]... phôi sẽ di chuyển trên băng tải Khi gặp sản phẩm cao Cảm biến nhận biết sản phẩm cao sẽ gửi tín hiệu về cho PLC để điều khiển xilanh đẩy sản phẩm cao hoạt động Khi gặp sản phẩm trung bình Cảm biến nhận biết sản phẩm trung bình sẽ gửi tín hiệu về PLC để điều khiển xilanh đẩy sản phẩm trung bình hoạt động Sản phẩm thấp sẽ theo băng tải ra ngoài 3.1.2 Lưu đồ thuật toán (Trang bên) Bắt đầu Động cơ băng tải... có đường kính bằng nhau, sự khác nhau chủ yếu là ở chiều cao Trong đồ án này, em lựa chọn phương án cấp phôi tự động gián đoạn theo chu kỳ 2.6 Hệ thống khí nén và tính toán xilanh SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 2.6.1 Giới thiệu hệ thống khí nén và các thành phần Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) được sử dụng rộng rãi trong công... quang khá đơn giản, gồm ba thành phần chính: Bộ phát ánh sáng Bộ thu ánh sáng Mạch xử lý tín hiệu ra Cảm biến sử dụng trong mô hình hệ thống Với đề tài phân loại sản phẩm theo chiều cao, em sử dụng cảm biến quang E3FDS10C4 (Hình 1.7) để nhận biết và phân loại sản phẩm - Hình 1.7 Cảm biến quang E3F-DS10C4 Đây là cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán: đầu ra là NPN Đặc điểm của cảm biến: - Chống nhiễu... cần thiết cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm Hệ thống cấp phôi tự động phải cung cấp phôi một cách kịp thời, chính xác, đúng số lượng Là một cơ cấu cấp phôi, sản phẩm vào cho băng tải, sản phẩm xuất ra được chia đều, từng sản phẩm một và các sản phẩm đi ra cách nhau một khoảng thời gian nhất định sao cho... CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1 Lập trình điều khiển PLC S7-200 3.1.1 Bài toán điều khiển Khi nhấn nút START khởi động hệ thống, động cơ băng tải hoạt động Cảm biến nhận biết có phôi báo có thì hệ thống cấp phôi tự động sẽ cấp phôi cho băng tải, báo không thì chờ tác động trong 10s Lúc này, nếu nhấn nút STOP thì dừng hệ thống, nếu SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện... Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG khiển nào Người ta thường gọi đó là trạng thái không Hai trạng thái còn lại được thiết lập và cùng tồn tại bởi hai tín hiệu điều khiển tương ứng như đối với van 5/2 điều khiển một phía Van đảo chiều sử dụng trong hệ thống Trong mô hình hệ thống phân loại sản phẩm, ta sử dụng van đảo chiều 5/2 2.6.4 Tính toán xilanh Tính xylanh... PHÔI CỦA HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG - XL_PHOICAO: Q0.2; XY LANH ĐẨY PHÔI CAO - XL_PHOITBINH: Q0.3; XY LANH ĐẨY PHÔI TRUNG BÌNH c Lập trình trên STEP 7 MICRO/WIN SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG 3.2 Hệ thống khí nén và sơ đồ điện Thuyết... 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 khí nén thấp Phân loại. .. trọng cho quá trình bắt đầu của hệ thống - Ý nghĩa của hệ thống cấp phôi tự động Biến những máy bán tự động thành máy tự động Dây chuyền sản xuất thành đường dây tự động Mang lại hiệu quả kinh tế nhờ giảm tổn thất về thời gian Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, đặc biệt là trong môi trường độc hại, nhiệt độ cao, phôi có trọng lượng lớn… Trong hệ thống phân loại sản phẩm đang xét, phôi là những... van điện từ tác động, làm xy lanh đẩy sản phẩm cao và trung bình hoạt động Thiết kế mạch điện-khí nén sử dụng phần mềm Festo Fluidsim SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử SVTH: Đặng Xuân Hải – KT Cơ điện tử 02 – K58 GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG Đồ án Thiết kế hệ thống điện tử GVHD: TS NGUYỄN CHÍ HƯNG CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORKS 4.1 Giới ... hóa bán hệ thống phận loại sản phẩm Đồ án Thiết kế hệ thống Cơ điện tử với đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao” nghiên cứu nhằm củng cố kiến thức cho sinh viên, đồng thời... khiển hệ thống tự động nhằm cao hiệu trình sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm chi phí Hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng nhiều sản xuất tự động hàng hóa với số lượng lớn, giúp phân loại nhanh sản. .. Hình 1.1 Minh họa Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao 1.3 Các yêu cầu thiết kế hệ thống Mục tiêu đặt thiết kế: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp