MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
MỤC LỤC 2
Chương I. 13
TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 13
1.1. Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất 13
1.2. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nước uống đóng chai, hộp đóng nắp 16
1.3. Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam 17
Chương II. GIỚI THIỆU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 19
I. Giới thiệu và nguyên lý hoạt động của hệ thống đóng nắp chai 19
Chương III. 20
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 20
PHẦN A. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU MÔ HÌNH ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 20
I. Tính toán thiết kế băng tải. 20
1. Giới thiệu chung 20
II. Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng. 24
1. Modun m được xác định theo công thức thực nghiệm: 24
2. Chiều rộng b 26
3. Các thông số hình học khác được xác định theo bảng 4.13: 26
4. Kiểm nghiệm đai theo khả năng kéo 28
5. Kiểm nghiệm đai theo độ bền mòn . 28
III. Tính toán thiết kế cụm xoáy nắp và cụm chi tiết giữ chai. 30
PHẦN B. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 42
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT TRỤC XOAY. 42
1. Phân tích chức năng điều kiện làm việc đặc điểm kết cấu và phân loại chi tiết gia công. 42
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT MÂM XOAY. 45
1. Phân tích chức năng điều kiện làm việc đặc điểm kết cấu và phân loại chi tiết gia công. 45
2. Chương trình gia công CNC. 45
Lập chương trình tính toán trên phần mềm Mastercam 45
Chương IV. 50
GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH SIMATICIC S7 – 200 50
VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC. 50
I. Tổng quan về PLC 50
Các ưu điểm của PLC so với mạch điện đấu dây thuần túy. 50
II. Giới thiệu bộ điều khiển lập trình S7-200 50
Phần B: HỆ THỐNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC 73
I. Các phần tử điều khiển điều chỉnh 73
1. Van điều khiển 73
- MỞ ĐẦU
----------- -----------Trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, cơ khí nói chung đóng một vai trò rất quan trọng. Nhưng ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, cơ khí truyền thống không thể mang lại hiệu quả cao trong nền kinh thế thị trường. Chính vì vậy xuất hiện một xu hướng mới trong công nghệ, đó là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử để hình thành một lĩnh vực mới - Lĩnh vực cơ khí tự động hóa. Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu đời và phát triển rất mạnh nhưng tại Việt Nam đây là lĩnh vực mới và đang trong quá trình hình thành và phát triển. Một trong những sản phẩm của Cơ khí - Tự động hóa là dây chuyền hệ thống đóng nắp chai tự động. Bên cạnh đó nhu cầu sử dụng nước uống đóng chai cũng như các sản phẩm đóng gói ngày càng tăng. Nắm bắt được tầm quan trọng của hệ thống, nhóm thực hiện nghiên cứu" Thiết kế và chế tạo mô hình đóng nắp chai tự động ". Trong khi thực hiện đồ án, chúng em đã phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm để cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đã được giao.
Sản phẩm cũng như kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có gì lớn lao nhưng đó là thành quả bước đầu khi chúng em ra trường bước vào cuộc sống mới.
....
Chương1.
TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG
I. Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất
Là dùng năng lượng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử...) để thực hiện một phần hay
toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con người.
Tự động hóa là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này bao gồm:
Những công cụ máy móc tự động.
Máy móc lắp ráp tự động.
Người máy công nghiệp.
Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động
Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và ra quyết định để hỗ trợ sản xuất.
1. Phân loại tự động hóa
1.1 Tự động hóa cứng
Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định trên một cấu hình thiết bị. Các nguyên công này trong dây chuyền thường đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công như vậy vào một thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trưng chính của tự động hóa cứng:
Đầu tư ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng.
Năng suất máy cao.
Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi trong thay đổi sản phẩm.
1.2. Tự động hóa lập trình.
Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.
Chuỗi hoạt động có thể được điểu khiển bởi một chương trình, tức là một tập
lệnh được mã hóa để hệ thống đọc và diễn dịch chúng.
Những chương trình mới có thể đươc chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản
phẩm mới.
Một vài đặc trưng của tự động hóa lập trình:
Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát.
Năng suất tương đối thấp so với tự động hóa cứng.
Sự linh hoạt khi có sự thay đổi cấu hình trong sản phẩm mới.
Thích hợp cho sản xuất hàng loạt.
Tự động hóa linh hoạt là sự mở rộng của tự động hóa lập trình được. Khái niệm của tự động hóa linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến 30 năm vừa quá và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển.
1.3. Tự động hóa linh hoạt
Là hệ thống tự động hóa có khả năng sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. Không mất thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý(công cụ đồ gá, máy móc). Hiệu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt. Đặc trưng của tự động hóa linh hoạt có thể tóm tắt sau:
• Đầu tư cao cho thiết bị.
• Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau.
• Tấc độ sản xuất trung bình.
• Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế.
2. Tự động hóa trong thời đại hiện nay
Ngày nay nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã có nhiều đường dây tự động phân xưởng tự động và cả nhà máy tự động gia công các sản phẩm hàng loạt lớn, hàng khối như vòng bi, pittông ....
Để áp dụng tự động hóa vào sản xuất hàng loạt nhỏ và sản xuất đơn chiếc khi mà số lượng chi tiết trong loạt ít mà chủng loại nhiều, người ta dùng máy điều khiển theo chương trình số. Máy này cho phép điều chỉnh máy nhanh khi chuyển sang gia công loạt chi tiết khác. Bước phát triển tiếp theo là sự xuất hiện của trung tâm gia công mà đặc điểm của nó là có ổ trữ dụng cụ để thay thế theo trình tự gia công.
Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nước tư bản có khuynh hướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt. Ưu điểm nổi bật của nó là hệ số sử dụng thiết bị cao (85%) năng suất cao và tính linh hoạt rất cao. Nó được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và công nghiệp hàng không... Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, tự động thiết kế quy trình công nghệ, thiết kế tự động chương trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lượng sản phẩm... Đây là hình thức tự động hóa tiến bộ nhất đưa lại hiệu quả kinh tế lớn.
3. Sự cần thiết của tự động hóa
Các công ty hỗ trợ các dự án về vấn đề tự động hóa vì nhiều lý do khác nhau.
3.1. Nâng cao năng suất
Tự động hóa các quá trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng suất lao động. Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạt động bằng tay tương ứng.
3.2. Chi phí nhân công cao
Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên. Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay. Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người bằng máy móc. Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn.
3.3. Sự thiếu lao động
Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lượng lao động. Chẳng hạn như Tây Đức đã bị ép buộc phải nhập khẩu lao động để làm tăng nguồn cung cấp lao động của mình. Việc thiếu hụt lao động cũng kích thíc
....
Chương 4.
GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH SIMATICIC S7 – 200
VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC.
Phần A:
CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC
Trong những năm gần đây bộ điều khiển lập trình PLC được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp ở nước ta như là một giải pháp điều khiển lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất. Hiện nay trong nước chưa có một giáo trình tiếng Việt nào giới thiệu đầy đủ về bộ điều khiển lập trình nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu. Trên cơ sở khảo sát những tài liệu kỹ thuật về bộ điều khiển lập trình của hãng Siemens, chúng em giới thiệu bộ điều khiển lập trình Simatic S7-200.
I. Tổng quan về PLC
1.1. Các ưu điểm của PLC so với mạch điện đấu dây thuần túy.
Kích cỡ nhỏ.
Thay đổi thiết kế dễ dàng và nhanh chóng khi có yêu cầu về kỹ thuật, quy trình công nghệ.
Có chức năng chuẩn đoán lỗi và ghi đè.
Các ứng dụng của S7-200 có thể dẫn chứng bằng tài liệu.
Các ứng dụng được phân bố nhân bản nhanh chóng và thuận tiện.
S7-200 có thể điều khiển hàng loạt các ứng dụng khác nhau trong tự động hóa. Với cấu trúc nhỏ gọn, có khả năng mở rộng, giá rẻ và một tập lệnh Simatic mạnh của S7-200 là một lời giải hoàn hảo cho các bài toán tự động hóa vừa và nhỏ. Ngoài ra S7-200 còn có các ưu điểm sau đây:
Cài đặt, vận hành đơn giản.
Các CPU có thể sử dụng trong mạng, trong hệ thống phân tán hoặc sử dụng đơn lẻ.
Có khả năng tích hợp trên qui mô lớn.
Ứng dụng cho các điều khiển đơn giản và phức tạp.
Truyền thông mạnh.
1.2. Cấu trúc phần cứng của CPU - (CENTRAL PROCCESSING UNIT)
PLC, chữ viết tắt của programmable logic controller, là thiết bị điều khiển logic cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic qua một ngôn ngữ lập trình, bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu:
a, Lập trình dễ dàng vì ngôn ngữ lập trình dễ học.
b, Gọn nhẹ, dễ bảo quản, tu sửa.
c, Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
d, Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp.
e, Giao tiếp với các thiết bị thông tin; máy tính, nối mạng các modile mở
rộng.
f, Giá cả phù hợp.
Bộ điều khiển lập trình PLC được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle có thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trinh các lệnh logic cơ bản. PLC còn thực hiện các tác vụ định thời và đếm làm tăng khả năng điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng.
II. Cấu trúc phần cứng PLC
PLC gồm ba khối chức năng cơ bản: Bộ vi xử lý, bộ nhớ, bộ vào ra. Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhớ đệm, PLC thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngõ ra được cập nhật và lưu trữ vào bộ nhớ đệm, sau đó trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng, như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bộ nhớ, chương trình được nạp vào PLC thông qua thiết bị lập trình truyền thống.
Hình 4.1. Hình ảnh PLC thực tế.
1.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU- CENTRAL PROCCESSING UNIT)
Bộ xử lý trung tâm diều khiến và quản lý tất cả hoạt động bên trong của PLC. Viêc trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và khối vào ra được thực hiện thông qua hệ thống bus dưới điều khiển của CPU. Một mạch dao động thạch anh cung cấp xung clock tần số chuẩn cho CPU thường là 1 hay 8 MHz, tùy thuộc vào bộ xử lý được sử dụng.
Tần số xung clock xác định tốc độ hoạt động của PLC và được dùng để thực
hiện sự đồng bộ cho tất cả các phần tử trong hệ thống.
1.2. Bộ nhớ và bộ phận khác
Tất cả các PLC đều dùng các loại bộ nhớ và các bộ phận sau:
a, ROM (Read Only Memory)
Đây là bộ nhớ đơn giản nhất (loại chỉ đọc) nó gồm các thanh ghi, mỗi thanh ghi lưu trữ một từ với một tín hiệu điều khiển, ta có thể đọc một từ ở bất kỳ vị trí nào, ROM là bộ nhớ không thay đổi được mà chỉ được nạp chương trình một lần duy nhất.
b, RAM (Random Access Memory)
Là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, đây là bộ nhớ thông dụng, để cất giữ chương trình khi mất điện. Do đó điều này được giải quyết bằng cách luôn nuôi RAM bằng một nguồn pin riêng.
c, EEPROM
Đây là loại bộ nhớ mà nó kết hợp sự truy xuất linh hoạt của RAM và bộ nhớ chỉ đọc không thay đổi ROM trên cùng một khối, nội dung của nó có thể xóa hoặc ghi lại bằng điện tuy nhiên cũng chỉ đọc được vài lần.
d, Bộ nguồn cung cấp
Bộ nguồn cung cấp của PLC sử dụng hai loại điện áp AC và DC, thông thường nguồn dùng điện áp 100 đến 240v: 50/60 Hz, nhưng nguồn DC thì có các giá trị: 5v,24v DC.
e, Nguồn nuôi bộ nhớ
Thông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giư cho các dữ liệu có trong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạn kiệt và nó phải thaThông thường là pin để mở rộng thời gian lưu giư cho các dữ liệu có trong bộ nhớ, nó tự chuyển sang trạng thái tích cực nếu dung lượng tụ cạn kiệt và nó phải thay vào vị trí đó để dữ liệu trong bộ nhớ không bị mất đi.
............................................................
KẾT LUẬN
Sau gần 2 tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài tốt nghiệp, với sự hướng dẫn của thầy Hoàng Tiến Dũng và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy trong khoa đặc biệt là thầy Phong và thầy Hà. Đến nay em nhóm đã hoàn thành đầy đủ các công việc của đề tài được giao, qua đó thu được những kết quả sau:
vLắp ráp mô hình thực tế thành công và vận hành ổn định.
vBản luận văn tốt nghiệp
vCác bản vẽ thiết kế trên giấy A0.
vHoàn thành đồ án đúng tiến độ quy định.
vNghiên cứu cơ cấu chấp hành, các phần tử truyền động của hệ thống băng tải và ứng dụng của chúng từ đó đưa ra các phương án phù hợp cho từng trường hợp cụ thể.
vXây dựng thành công chương trình điều khiển một công đoạn của hệ thống sản xuất tự động trong công nghiệp.
Trong quá trình làm việc em đã tích lũy được những kiến thức thực tiễn quan trọng đồng thời nắm bắt được những kiến thức cơ bản về PLC, những ứng dụng của PLC trong điều khiển tự động hóa. Từ đó, có thể hiểu được những quy trình công nghệ của hệ thống chiết rót chất lỏng và đóng nút tự động.
Điều khiển tự động bằng PLC là lĩnh vực còn khá mới mẻ đối với sinh viên. Nên trong thời gian vừa qua, mặc dù đã cố gắng để hoàn thành đề tài nhưng cũng không thể tránh những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong sự góp ý xây dựng của các thầy, cô để đề tài nhóm chúng em hoàn thiện hơn nữa.
Tuy nhiên trong quá trình làm việc, nhóm chúng em cũng không thể tránh khỏi những sai xót, nhầm lẫn. Chúng em sẽ cố gắng sửa đổi hoàn thiện và khắc phục những sai xót trong những lần tiếp theo cũng như trong quá trình làm việc sau này
Một lần nữa em xin cảm ơn thầy Hoàng Tiễn Dũng cùng các thầy, cô trong Khoa Cơ khí, cũng như khoa Điện – Điện tử, đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
