Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống đóng nhãn sản phẩm tự động
Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ 3 I.Sơ đồ công nghệ 3 II.Nguyên lý hoạt động 4 CHƯƠNG II: TỔNG HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN 5 I.Phương pháp tổng hợp Grafcet 5 II.Tổng hợp hàm điều khiển bằng phương pháp Grafcet 7 III.Sơ đồ nguyên lý –Mạch lực và điều khiển12 IV.Thuyết minh sơ đồ nguyên lý 13 CHƯƠNG III:TÍNH CHỌN THIẾT BỊ-THIẾT KẾ MẠCH LẮP RÁP 14 I.Tổng quan về hệ truyền động khí nén 14 II.Chọn các thiết bị khí nén 16 III.Thiết kế mạch lắp ráp 25 KẾT LUẬN 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 Page 1 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 MỞ ĐẦU Trong giai đoạn nước ta đang đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, một trong những điều kiện quyết định đến việc phát triển kinh tế là khả năng tự động hóa trong quá trình sản xuất, nó giúp việc sản xuất được nhanh và chính xác hơn.Cùng với việc phát triển của kỹ thuật điện- điện tử nhất là sự phát triển của máy tính điện tử và công nghệ truyền thông, và việc ứng dụng được nhiều thành quả của lý thuyết điều khiển tự động vào thực tế sản xuất đã thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa quá trình sản xuất một cách mạnh mẽ. Trong nước, với điều kiện kinh tế phát triển hơn, công nghệ mới được cập nhật, chất xám cũng được giải phóng và làm việc trong những điều kiện kỹ thuật tốt hơn. Thành quả là đã có những sản phẩm chất lượng cao,đủ sức cạnh tranh với các nước phát triển. Trong sản xuất, các quá trình dần được tự động hóa, để nâng cao chất lượn, tốc độ và giảm nhân công. Trong đó khâu dán nhãn cho sản phẩm là khâu cuối cùng trước khi xuất xưởng sản phẩm, công việc này có tính chu trình ,nên có thể tự động hóa quá trình này để giảm nhân công, vì vậy em lựa chọn đồ án “thiết kế chu trình đóng nhãn cho sản phẩm” để thiết kế. Quá trình này có thể tách thành những quá trình nhỏ có tính chất logic là 0 và 1, nên việc sử dụng lý thuyết điều khiển logic để thiết kế là phương án tối ưu. Lý thuyết điều khiển logic ra đời đã lâu, và đã rất phát triển, gần như được ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực của sản xuất trước khi điện tử công suất và chất bán dẫn phát triển. Tuy nhiên ngày nay lĩnh vực này vẫn được ứng dụng nhiều trong sản xuất vì tính linh hoạt và tiện dụng của nó. Qua một thời gian nghiên cứu đề tài, với sự hướng dẫn của thầy Phan Cung và cố gắng tìm hiểu công nghệ, em đã hoàn thành đề tài mình đã chọn. Tuy nhiên do thời gian tìm hiểu không nhiều, và lĩnh vực khí nén em không được tiếp cận nhiều, nên không thể tránh khỏi những sơ xuất.Em mong rằng sẽ nhận được ý kiến đóng góp và cải thiện đề tài cho hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Ngọ Page 2 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ I. Sơ đồ công nghệ: Trong đó: +Cơ cấu A: pittong thực hiện việc đẩy sản phẩm vào vị trí đóng nhãn +Cơ cấu B: pittong thực hiện việc đóng nhãn +Cơ cấu C: pittong thực hiện việc đẩy sản phẩm ra khỏi vị trí đóng nhãn Page 3 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 II. Nguyên lý hoạt động Từ công nghệ đã cho, ta có sơ đồ hoạt động như sau: Máy đóng nhãn, đóng nhãn cho sản phẩm trước khi xuất xưởng, có chu trình hoạt động như sau: +Sản phẩm đóng gói được đưa đến vị trí đóng nhãn, chu trình đóng nhãn bắt đầu, pittong A chuyển động theo hướng A + đẩy sản phẩm tới vị trí đóng nhãn, khi pittong A chạm cảm biến a 1 thì chuyển động theo chiều A - , khi pittong A chạm a 0 thì dừng lại, đến pittong B hoạt động. +Khi pittong A tác động vào a 0 ,pittong B bắt đầu đi xuống theo chiều B + , khi pittong B chạm cảm biến b 1 thì nhãn cũng đã được đóng, pittong B chuyển động theo hướng B - , chạm tới b 0 thì dừng, tiếp đó pittong C hoạt động. +Khi pittong B tác động vào b 0 ,pittong C bắt đầu đẩy theo chiều C + , khi pittong C chạm cảm biến c 1 thì sản phẩm được đẩy sang băng chuyền khác, khi đó pittong C chuyển động theo hướng C - , chạm tới c 0 thì dừng, đồng thời kết thúc 1 chu trình, tiếp theo pittong A sẽ hoạt động. Page 4 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 CHƯƠNG II TỔNG HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN Quá trình tổng hợp một hệ điều khiển theo công nghệ đã cho là quá trình người ta biểu diễn sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến vào và ảnh hưởng của nó tới các biến ra để từ đó đưa ra một quy luật điều khiển cho hệ thống. Để tổng hợp hàm điều khiển cho hệ thống đã cho, người ta sử dụng một trong các phương pháp sau: • Tổng hợp hàm điểu khiển bằng phương pháp ma trận trạng thái. • Tổng hợp hàm điều khiển bằng phương pháp Grafcet. Một mạch điều khiển được tổng hợp phải đáp ứng các chỉ tiêu sau: + Thực hiện đúng quy trình và tiến trình công nghệ đã được đặt ra. + Có độ tin cậy điều khiển cao. + Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản và thuận tiện cho việc vận hành. + Có tính kinh tế và đáp ứng về mặt mỹ thuật. Từ những yêu cầu trên, ta sử dụng phương pháp Grafcet( đáp ứng đa số các chỉ tiêu được nêu ra). I.PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP GRAFCET 1.Định nghĩa: Grafcet là 1 đồ hình chức năng cho phép mô tả các trạng thái của hệ thống và biểu diễn quá trình điều khiển chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác.Đó là đồ thị định hướng gồm các phần tử sau G={S,T,A,M} +S={S 0 ,S 1 ,…,S n } : Là tập hữu hạn các trạng thái của hệ thống. Mỗi trạng thái ứng với tác động của điều khiển, mà trong trạng thái nào đó các hành vi điều khiển là không đổi. Một trạng thái có 2 khả năng: hoạt động và không hoạt động.Điều khiển logic là tác động của các biến vào đến các biến ra để hệ thống có 1 trạng thái xác định. +I={I 0 ,I 1 ,…,I m } : LÀ tập hữu hạn các chuyển tiếp gắn với mỗi chuyển tiếp có 1 hàm logic gọi là các tiếp nhận, giữa 2 trạng thái luôn tồn tại 1 chuyển tiếp. Page 5 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 +A={A 0 ,A 1 ,…,A p } : là các cung định hướng nối từ 1 trạng thái này đến trạng thái khác và đi qua 1 chuyển tiếp. +M={m 0 ,m 1 ,…,m n }: là tập các giá trị 0 và 1, nếu m i =1 thì trạng thái i hoạt động. Grafcet cho 1 quá trình là 1 đồ hình khép kín từ trạng thái đầu đến cuối và ngược lại. 2. Một số ký hiệu Trạng thái ban đầu S 0 S i Trạng thái thứ i α i Chuyển tiếp 3. Quy tắc vượt qua chuyển tiếp: Một chuyển tiếp gọi là hợp cách khi tất cả các trạng thái đầu vào của nó hoạt động. Một chuyển tiếp chỉ được vượt qua khi nó hợp cách và tiếp nhận gắn với nó là đúng.Việc vượt qua chuyển tiếp sẽ làm hoạt động trạng thái kế tiếp và dừng hoạt động của trạng thái trước nó. Page 6 0 i Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 II. TỔNG HỢP HÀM ĐIỀU KHIỂN BẰNG PHƯƠNG PHÁP GRAFCET 1.Xác định các biến điều khiển -Biến vào:g,a 0 ,a 1 ,b 0 ,b 1 ,c 0 ,c 1 -Biến ra: A + ,A - ,B + ,B - ,C + ,C - • Có g là tác động ban đầu • a 0, a 1 ,b 0 ,b 1 ,c 0 ,c 1 lần lượt là tín hiệu từ các cảm biến vị trí của pittong A,B,C • A + biến điều khiển hoạt động chiều tiến của pittong A • A - biến điều khiển hoạt động chiều lùi của pittong A • B + biến điều khiển hoạt động chiều tiến của pittong B • B - biến điều khiển hoạt động chiều lùi của pittong B • C + biến điều khiển hoạt động chiều tiến của pittong C • C - biến điều khiển hoạt động chiều lùi của pittong C Để đảm bảo về kỹ thuật thì ta cần thêm một số biến phụ.Việc này t sẽ nói ở phần hiệu chỉnh. Page 7 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 2.Tổng hợp hàm điều khiển. Theo yêu cầu ta có :Grafcet. Bảng G I Tín hiệu bắt đầu Trạng thái ban đầu Đã ở đầu hành trình Pittong A bắt đầu tiến Pittong A đã tiến Pittong A bắt đầu lùi Pittong A đã lùi Pittong B xuống Pittong B đã xuống Pittong B lên Pittong B đã lên Pittong C tiến Pittong C đã tiến Pittong C lùi Pittong C đã lùi Page 8 0 1 2 3 4 5 6 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 Grafcet. Bảng G II g S 0 a 0 b 0 c 0 S 1 =A + a 1 S 2 =A - a 0 S 3 = B + b 1 S 4 =B - b 0 S 5 =C + c 1 S 6 = C - c 0 Từ Grafcet ta có : S 0 + =g+c 0 C - +S 0 ; S 0 - =S 1 S 1 + = a 0 b 0 c 0 .S 0 +S1; S 1 - =S 2 S 2 + = a 1 .S 1 +S 2 ; S 2 - =S 3 S 3 + = a 0 .S 2 +S 3 ; S 3 - =S 4 S 4 + = b 1 .S 3 +S 4 ; S 4 - =S 5 Page 9 0 1 2 3 4 5 6 Đồ án điều khiển logic - Hoàng Văn Ngọ - TĐH2-K53 S 5 + = b 0 .S 4 +S 5 ; S 5 - =S 6 S 6 + = c 1 .S 5 +S 6 ; S 6 - =S 0 Từ đó ta có các hàm điều khiển: S 0 =(g+c 0 C - +S 0 )A + A + =(a 0 b 0 c 0 .S 0 +A + ) A - A - =(a 1 .A + +A - )B + B + =(a 0 .A - +B + )B - B - =(b 1 .B + +B - )C + C + =(b 0 .B - +C + )C - C - =(c 1 .C + +C - )S 0 3.Hiệu chỉnh hàm điều khiển đảm bảo yêu cầu công nghệ. +Yêu cầu:Cần có nút khởi động hệ thống( đã có – g), dừng hệ thống, và reset hệ thống. Với các yêu cầu như trên thì ta có thêm các biến -D : dừng hệ thống- kết thúc chu trình mới được dừng. -R: reset hệ thống- đưa hệ thống về trạng thái ban đầu. +Xử lý yêu cầu: Với quá trình dừng và khởi động: ta kết hợp 2 biến bởi 1 biến trung gian G, có hàm f(G) = (g+G)D với biến G ta làm điều kiện để chuyển từ trạng thái S 0 sang A + . Với quá trình reset hệ thống: khi hệ thống sảy ra lỗi( bị kẹt chuyển động, mất nguồn cấp khí,…) hệ thống bị dừng giữa chừng, khi đó cần đưa hệ thống trở về trạng thái ban đầu thì mới được khởi động tiếp.Vì vậy nguyên tắc Page 10 . gian nghiên cứu đề tài, với sự hướng dẫn của thầy Phan Cung và cố gắng tìm hiểu công nghệ, em đã hoàn thành đề tài mình đã chọn. Tuy nhiên do thời gian. Chọn van phân phối Theo yêu cầu công nghệ, ta phải chọn van phân phối có điều khiển khí nén. Trong sơ đồ mạch lực ta có 3 van phân phối. Ta chọn loại van