Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài Xét khâu rót chất lỏng vào thùng trong hệ thống sản xuất, mô tả công nghệ như hình do Cô THÙY dao cho nhóm sinh viên lớp điện 4k9 ĐH Công nghiệp Hà nội làm bài Bài làm chất lượng nên mình để giá 50k nhé Mọi thắc mắc liên hệ : Longphamvan1996gmail.com
Khoa Điện Nhóm Đề tài Xét khâu rót chất lỏng vào thùng hệ thống sản xuất, mơ tả cơng nghệ hình Hệ thống gồm: Động kéo băng tải, hai nút khởi động dừng hệ thống: Start, Stop, Bồn chứa chất lỏng cần rót, thùng rỗng đẩy từ kho chứa thùng, Van điều khiển để rót chất lỏng vào thùng, Van điều khiển để đưa chất lỏng vào thùng bồn chứa Các thơng số cần giám sát mức chất lỏng bồn chứa mức chất lỏng rót vào thùng, vị trí thùng băng tải Đối tượng điều khiển động kéo băng tải, Van1, Van2 thiết bị đẩy thùng rỗng từ kho xuống băng tải Bồn chứa cao 2m thùng cao 0.5m Chất lỏng cần rót có tính dẫn điện, khơng có tính chất ăn mòn hóa học BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm u cầu: Trình bày tổng quan cơng nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng Mơ tả ngun lý vận hành hệ thống? Liệt kê cảm biến có hệ thống Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? Trình bày loại cảm biến lựa chọn? Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính tốn xử lý tín hiệu đầu cảm biến để tác động đến đối tượng điều khiển? Đánh giá sai số hệ thống (giới hạn, ngun nhân biện pháp khắc phục) BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm Lời Nói Đầu – Ngày việc ứng dụng khoa học – cơng nghệ vào lao động sản xuất nhu cầu khơng thể thiếu Nó định việc tăng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu kinh tế, chất lượng sản phẩm – Đối với đất nước thời kỳ phát triển nghiệp cơng nghiệp hóa- đại hóa nước ta nay, việc bước giới hóa hoạt động lao động sản xuất quan trọng việc làm cần thiết – Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em tới việc tìm hiểu đề tài “Xây dựng thiết kế khâu chiết rót chất lỏng vào thùng sản xuất”, nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu Đặc biệt nhà mày có nhu cầu đóng chai tự động – Ở đề tài lần chúng em hướng đến thiết kế loại máy chiết rót chất lỏng đảm bảo u cầu kỹ thuật, hiệu kinh tế, khơng độc hại, khơng gây nhiễm mơi trường tương đối phù hợp với cơng nghệ sản xuất nước – Vì kinh nghiệm thân kiến thức khơng nhiều nên khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận đống góp ý kiến từ phía thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn! BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế 1.1 Tổng quan cơng nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng 1.2 Ngun lý vận hành hệ thống Chương 2: Nội dung thực 2.1- u cầu đề tài 2.2- Các hướng giải 2.3- Lý lựa chọn cho thiết kế 15 2.4- Tính chọn thiết bị 15 Chương 3: Kết luận 25 3.1- Các kết đạt 25 3.2- Các hạn chế thực 25 3.3- Biện pháp khắc phục 26 Chương 4: Bản dịch tài liệu cảm biến 27 4.1- Bản tài liệu lý thuyết 27 4.2- Bản tài liệu sử dụng cảm biến 53 Tổng kết: 54 BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế 1.1 Tổng quan cơng nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng Ngày việc ứng dụng khoa học - cơng nghệ vào lao động sản xuất nhu cầu khơng thể thiếu Nó định việc tăng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu kinh tế, chất lượng sản phẩm Về cơng nghệ, hệ thống chiết rót chất lỏng sử dụng cảm biến, động cơ, điều khiển để điều khiển cho hệ thống hoạt động xác, nhanh chóng, hiệu Sơ đồ hệ thống: BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm Hệ thống gồm có: +Kho: chứa thùng rỗng +Thùng: chứa chất lỏng cần rót +Động cơ: kéo băng tải +Hai nút khởi động dừng hệ thống: Start, Stop +Bồn chứa: chứa chất lỏng cần rót +Van 1: điều khiển để đưa chất lỏng vào bồn chứa +Van 2: điều khiển để rót chất lỏng vào thùng Hệ thống chiết rót chất lỏng vào thùng ứng dụng phổ biến nhà máy, xí nghiệp Nó giúp cho việc định mức định lượng trở nên xác, đảm bảo vệ sinh Trong thực tế u cầu đo mức lưu lượng chất lỏng xuất nhiều lĩnh vực: - Sản xuất nơng nghiệp: đảm bảo lượng nước tưới tiêu cho trồng, đảm bảo lượng nước bể, hồ ni thủy hải sản - Cơng nghiệp sản xuất rượu, bia, nước giải khát - Đo mức xăng, dầu khai thác dầu khí - Khống chế mức nước thủy điện, nhiệt điện - Đo mức chất lỏng phòng thí nghiệm, xét nghiệm - Xử lí nước thải nhà máy, thành phố Tùy theo u cầu độ xác mức lưu lượng chất lỏng ứng dụng mà lựa chọn loại cảm biến khác BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm 1.2 Ngun lý vận hành hệ thống Theo u cầu đề tài ta cần rót chất lòng vào thùng rỗng cao 0,5 m nhờ hệ thống băng truyền vận chuyển thùng rỗng có bồn chứa chất lỏng cần rót vào thùng rỗng Ngồi có hệ thống đẩy thùng rỗng để chứa chất lỏng Đầu tiên ta thiết kế hệ thống hoạt động băng truyền: + Khi ấn nút Start, động băng chuyền bắt đầu hoạt động Cảm biến Van2 phát khơng có thùng Van2 đưa tín hiệu tới kho chứa thùng rỗng Trong kho có thiết bị đẩy thùng xuống băng tải, chạy đến vị trí phía Van2 + Cảm biến đầu kho phát có thùng chạy băng tải dừng thiết bị đẩy thùng từ kho xuống băng tải Từ có thùng đưa lên băng tải + Khi thùng rỗng đến vị trí bồn chứa (Dưới Van2) cảm biến phát có thùng đưa tín hiệu làm dừng động kéo băng truyền đồng thời gửi tiến hiệu làm hoạt động cảm biến đo lưu lượng chất lỏng có thùng Từ thùng rỗng nằm n Van2 + Tiếp theo cảm biến Van2 xác định lưu lượng chất lỏng thùng chưa đủ mở Van2 xả chất lỏng xuống thùng rỗng Nhờ có cảm biến đo mức chất lỏng rót vào thùng rỗng thùng xả đủ lượng chất lỏng theo u cầu, cảm biến đưa tín hiệu khóa Van2 điều khiển động băng truyền hoạt động trở lại + Khi băng truyền hoạt động trở lại, thùng đong chất lỏng rời khỏi vị trí Van2 Do cảm biến vị trí Van2 gửi tín hiệu đẩy thùng rỗng xuống băng tải lặp lại chu kỳ cũ + Khi cần dừng hệ thơng ấn nút Stop hệ thống động cơ, băng tải, cảm biến bị cắt điện, dừng hoạt động Van đóng lại lập tức, khơng cho chất lỏng chảy ngồi BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm Tiếp theo hệ thống rót chất lỏng vào bồn chứa + Cần xác định lượng chất lỏng chứa bồn thùng chứa Khi bồn chứa q tức chất lỏng thể tích tối thiểu (giả dụ 0.5m), để tránh tình trạng Van2 xả mà khơng đầy thùng, ta cần hệ thống bù cung cấp chất lỏng vào bồn chứa nhờ vào cảm biến mức để nhận biết lưu lượng chất lỏng có thùng chứa + Van1 xả chất lỏng vào thùng chứa lượng chất lỏng thùng chứa 0.5m đóng lượng chất lỏng thung chứa dâng cao đến mức cho phép (giả dụ 1.5m) BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm Chương 2: Nội dung thực 2.1 u cầu đề tài + Trình bày tổng quan cơng nghệ ứng dụng hệ thống chiết rót chất lỏng + Mơ tả ngun lý vận hành hệ thống? + Liệt kê cảm biến có hệ thống + Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống? + Trình bày loại cảm biến lựa chọn? + Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến tính tốn xử lý tín hiệu đầu cửa cảm biến để tác động đến đối tượng điều khiển? + Đánh giá sai số hệ thống 2.2 Các hướng giải Đối với hệ thống chiết rót chất lỏng này, chúng em sử dụng cảm biến: +1 cảm biến quang loại phản xạ để phát thùng rỗng đưa lên băng truyền giới hạn có thùng rỗng đưa lên băng truyền chu kì Bên cạnh đếm số thùng rót chất lỏng +1 cảm biến tiệm cận điện dung để phát có mặt thùng rỗng phía Van từ dừng băng truyền gửi tín hiệu cho cảm biến đo lưu lượng chất lỏng có thùng hoạt động Khi khơng có thùng đưa tín hiệu đưa thùng rỗng kho xuống băng truyền +2 cảm biến mức bên bồn chứa để đo lưu lượng chất lỏng giới hạn thấp, cao có bồn chứa từ điều khiển đóng, mở Van1 +1 Cảm biến quang tiệm cận siêu âm đầu Van2 để đo mức chất lỏng thùng rỗng từ điều khiển đóng mở Van2 điểu khiển động băng truyền hoạt động trở lại đưa thùng rót đủ lượng chất lỏng ngồi Bên cạnh có: + Các nút Start, Stop để khởi động dừng tồn hệ thống + Khung định hướng cho thùng tránh tượng thùng bị rơi khỏi băng truyền BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Khoa Điện Nhóm 2.2.1 Cảm biến quang: Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói cách nơm na, thực chất chúng linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cảm biến quang, chúng thay đổi tính chất Tín hiệu quang biến đổi thành tín hiệu điện nhờ tượng phát xạ điện tử cực catot (Cathode) có lượng ánh sáng chiếu vào Cơng dụng chủ yếu cảm biến quang dùng để phát vật thể khơng tiếp xúc, thiết kế nhỏ gọn với vỏ nhựa kim loại, hình dạng vng tròn, có chế đọ chỉnh định, phát chênh lệch màu sắc cao, hoạt động xác ổn định Phát vật vật thể qua với thời gian nhanh Cảm biến quang loại phản xạ Cảm biến quang loại phản xạ có phát nhận tích hợp chung vỏ hay gọi Vị trí phận song song nhau: Các phận cảm biến quang loại phản xạ Ánh sáng chiếu đến phận phản xạ quay trở lại phận tiếp nhận Khi có đối tượng chặn ánh sáng, ngõ cảm biến thay đổi trạng thái Các đối tượng nhận biết ánh sáng bị ngắt khơng phản xạ lại BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 10 Khoa Điện Nhóm Các loại ngõ ra: Loại cảm biến tiếp cận điện cảm có dây đầu (sử dụng điện áp DC) có ngõ PNP NPN Điều phụ thuộc vào loại transistor sử dụng chuyển mạch ngõ cảm biến Hình vẽ minh họa cho loại cảm biến có ngõ PNP Thiết bò tải mắc ngõ (ký hiệu A) dây (-) nguồn điện (ký hiệu L-) Một transistor loại PNP mắc ngõ (A) dây (+) (ký hiệu L+) nguồn điện Khi transistor hoạt động chế độ ON, có dòng điện từ dây (L+) qua tải đến dây (L-) Trong trường hợp này, dòng điện gọi dòng điện nguồn (dòng điện quy ước), từ chiều (+) đến chiều (-) nguồn điện qua tải Thuật ngữ gây khó khăn cho người sử dụng cảm biến, dòng electron (dòng điện thực) từ chiều (-), qua tải sau đến chiều (+) nguồn transistor PNP hoạt động chế độ ON BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 40 Khoa Điện Nhóm Hình vẽ minh họa cho loại cảm biến có ngõ loại NPN Thiết bò tải mắc ngõ (ký hiệu A) dây (+) nguồn (ký hiệu L+) Một transistor loại NPN mắc ngõ (A) dây (+) (ký hiệu L+) nguồn điện Khi transistor hoạt động chế độ ON, dòng điện di qua tải gọi dòng điện mát (dòng điện quy ước) Dòng điện có chiều ngược lại so với dòng electron (dòng điện thực) Ngõ gọi thường mở (NO) thường đóng (NC) tùy thuộc vào trạng thái transistor chưa phát vật thể Ví dụ, ngõ PNP OFF chưa phát vật thể, thiết bò thường mở Ngược lại ngõ PNP ON chưa phát vật thể, thiết bò thường đóng Ngoài có loại cảm biến có ngõ bổ sung (có dây ngõ ra) Ngõ bổ sung loại ngõ có tiếp điểm thường đóng thường mở cảm biến Các dạng kết nối cảm biến với tải: BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 41 Khoa Điện Nhóm Trong vài ứng dụng phải sử dụng nhiều cảm biến để điều khiển trình công tác Những cảm biến kết nối với theo kiểu song song nối tiếp Đối với kiểu kết nối nối tiếp, tất cảm biến ON ngõ ON Còn kiểu kết nối song song cảm biến ON ngõ ON Có vài vấn đề phải xem xét kết nối cảm biến theo kiểu nối tiếp Chẳng hạn, vấn đề sụt áp cảm biến có nhiều cảm biến mắc nối tiếp với Nối nối tiếp: trường hợp dể cho cảm biến hoạt động bình thường điện áp rơi tải phải bé điện áp nguồn trừ điện áp rơi cảm biến Vload ≤ Vsoure -Vsensor BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 42 Khoa Điện Nhóm Kết nối song song: điều kiện tổng dòng rò cảm biến phải bé dòng điện tónh lớn tải: Irò ≤ Istatic load *Chú ý: kết nối song song dòng rò chạy qua tải lớn công tắc bán dẫn thay đổi trạng thái BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 43 Khoa Điện Nhóm + Điện trở R* để ổn đònh điện áp bé cảm biến hoạt động Ứng dụng công nghiệp sản xuất: Điều khiển l lượng phao Điều khiển máy tiện_máy cắt Điều khiển quy trình nấu chảy chất dẻo máy đúc chất dẻo (giữ cho nhiệt độ ổn đònh BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 44 Khoa Điện BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Nhóm 45 Khoa Điện BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Nhóm 46 Khoa Điện BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Nhóm 47 Khoa Điện BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN Nhóm 48 Khoa Điện Nhóm B CAPACITIVE PRO SENSOR Cấu tạo - Nguyên lý hoạt động Cấu tạo: gồm phần Prode: cực Oscillator: tạo dao động Trigger: mạch ghi nhận tín hiệu Output circuit: mạch điện ngõ Điểm khác Capacitive sử dụng cực thay cuộn dây BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 49 Khoa Điện Nhóm Nguyên lý hoạt động: Dựa thay đổi đòên dung khoảng cách hai cực tụ điện thay đổi Khi vật đến gần vào vùng tónh điện cực tụ điện, điện dung tụ điện mạch tạo dao động thay đổi Điều làm cho oscillator bò dao động, tín hiệu Trigger ghi nhận so sánh biên độ dao động Nếu biên độ dao động đạt đến giớ hạn chuẩn Output cảm biến thay đổi trạng thái Khi vật tiến xa vùng cảm biến Biên độ dao động giảm xuống đến không dao động Output cảm biến trở trạng thái ban đầu Đặc tính kỹ thuật: Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản Có thể cản nhận vật thể dẫn điện, không dẫn điện, mức chất lỏng, vật thể nhẹ hay nhỏ Tốc độ đáp ứng nhanh Tuổi thọ độ ổn đònh với nhiệt độ cao Nhược điểm: Bò ảnh hưởng độ ẩm, sương, thay đổi điện môi Dây nối sensor phải ngắn để không ảnh hưởng đến điểm cộng hưởng dao động BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 50 Khoa Điện Nhóm Đối tượng cảm biến số điện môi (Standard Target – Dielectric constant) Đối tượng cảm biến tuỳ thuộc vào loại Cap sensor, cảm biến điện dung phụ thuộc vào số điện môi đối tượng cảm biến Nếu số điện môi đối tượng cảm biến lớn dễ dàng phát hơn, ta có mối quan hệ theo biểu đồ sau Ta có bảng số điện môi vài vật liệu sau: Ví dụ: Một Capa sensor có khả phát khoảng cách lớn 10mm.Nếu đối tượng cảm biến Acohol khoảng cách thực Sr se vào khoảng 85% tương đương 8,5 mm BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 51 Khoa Điện Nhóm Một vài thông số chọn cảm biến Capa sensor: ng dụng: Báo hiệu mức chất lỏng quy trình đóng gói loại chất lỏng như: quy trình đóng hộp sũa, loại hoá chất, nước giải khát… Điều khiển container hàng hoá (như glass, plastic…) Phát chỗ uốn quanh, đứt gãy đường ống Đếm loại sản phẩm quy trình sản xuất công nghiệp … BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 52 Khoa Điện Nhóm Counting goods Các yêu cầu thiết bò: Triệt tiêu tín hiệu sai, nhiễu Bảo vệ ngắn mạch tải Bảo vệ đảo ngược cực (trong kết nối, đấu dây) Bảo vệ nhiễu cảm ứng 4.2 Bản sử dụng tài liệu cảm biến Các thơng số cảm biến sử dụng hệ thống đính kèm bên linh kiện chúng em lựa chọn thiết bị BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 53 Khoa Điện Nhóm TỔNG KẾT Qua đề tài “Xây dựng thiết kế khâu chiết rót chất lỏng vào thùng sản xuất” giao cho Chung em mở rộng thêm nhiều kiến thức hệ thống đo lường cảm biến Đặc biệt hệ thống chiết rót tự động Tuy nhiên, trình độ chun mơn hạn chế, chưa tìm hiểu mơ hình thực tế đời sống nên làm chúng em hạn hẹp khơng tránh khỏi sai sót Từ đó, chung em mong nhận nhiều đóng góp từ thầy để phát triển thân Chúng em xin chân thành cảm ơn! BƠ MƠN: ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN 54