ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ HÌNH ĐÓNG THÙNG TỰ ĐỘNG DÙNG PLC

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐÓNG THÙNG TỰ ĐỘNG

1. Tầm quan trọng của đề tài.

Trong mọi ngành sản xuất hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền thiết bị hiện đại đã và đang thâm nhập vào nước ta.Với chính sách mở cửa của đảng và nhà nước, chắc chắn nền kỹ thuật tiên tiến trên thế giới sẽ ngày càng thâm nhập vào Việc Nam.Tác dụng của các công nghệ mới và những dây chuyền, thiết bị hiện đại đã và đang góp phần tích cực thúc đẩy công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Các công việc như đóng nắp, rửa chai cũng như đóng thùng là một phần trong hệ thống dây chuyền sản xuất

Vì thế quá trình đóng thùng tự động là một trong những yêu cầu cần phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng xuất lao động, sử dụng và khai thác các máy móc, thiết bị một cách có hiệu quả nhất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Nghiên cứu hệ thống đóng thùng tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống sản xuất , thiết bị và công đoạn sản xuất. Trong quá trình nghiên cứu hệ thống đóng thùng tự động thì mục tiêu chính cần phải đạt được đó là hệ thống cần phải hoạt động một cách ổn định và tin cậy, có nghĩa là phải cung cấp sản phẩm một cách kịp thời, chính xác, đủ số lượng theo năng suất yêu cầu có tính đến lượng dự trữ một cách an toàn và hiệu quả.

Có thể thấy rằng, việc nghiên cứu hệ thống đóng thùng tự động có tính bao quát và bao gồm nhiều lĩnh vực có liên quan đến nhiều ngành công nghiệp khác nhau

1.2       Giới hạn đề tài.

Do đây là lần đầu tiên nghiên cứu về lĩnh vực khá mới, với thời gian làm đồ án có hạn mà lĩnh vực điều khiển tự động còn khá mới mẻ và chưa được phổ biến rộng rãi ở nước ta, chỉ có sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp. Do đó nhóm thực hiện gặp không ít khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu nghiên cứu và khảo sát.

Đề tài này chỉ nghiên cứu giới hạn các vấn đề sau:

• Khảo sát PLC S7 – 200.
• Cơ cấu ngõ vào ra dùng chung cho các loai PLC S7 – 200.
• Các loại thiết bị điện , điện – khí nén .

 

1.3       Giới thiệu tổng quan về mô hình hệ thống đóng thùng tự động.

Trong thực tế hiện nay, các ngành sản xuất đang sữ dụng khá rộng rãi các cơ  cấu bằng cơ khí, hoặc phối hợp giữa cơ khí – điện, cơ khí – điện khí nén. Với sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực điều khiển tự động làm việc theo chương trình và dễ dàng thay đổi được chương trình một cáchlinh hoạt thích ứng với các kiểu thùng khác nhau khi cần thay đổi sản phẩm. Đây là một trong những tính chất rất quan trọng mà nhờ nó có thể áp dụng công nghệ tiên tiến vào trong quá trình sản xuất loại nhỏ và loại vừa mà vẫn có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao.

 

          Mô hình bằng cơ khí – điện khí nén:

 

Hình 1.3a : Mô hình hệ thống đóng thùng tự động

 

B- MÔ HÌNH CƠ KHÍ

QUÁ TRÌNH LẮP ĐẶT CÁC THIẾT BỊ LÊN MÔ HÌNH

1. HỆ THỐNG BĂNG TẢI.

1.1  Dây đai:

• Vật liệu
• Loại dây đai được sử dụng là dây đai dẹp
• Dây đai dẹt có tiết diện hình chữ nhật được chế tạo bằng vật liệu  vải và cao su
• Ưu điểm: có độ bền tương đối tốt, độ đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm...
• Nhược điểm : trượt đai,…
• Kích  thước
• Dài 1970mm
• Rộng 60mm
• 
  Dày 2mm

 

Hình 1.1  Dây đai

1.2  Kết cấu đỡ cho dây đai

          1.2a.  Ván đỡ

• Vật liệu
• Là 1 tấm mica
• Ưu điểm:  tạo độ cân bằng cho dây đai không bị chùng.
• Nhược điểm:  khó cố định
• Kích thước
• chiều dài 984mm
• Chiều rộng 110mm
• Độ dày : 3.5 mm.

          1.2b. Lu lô

• Vật liệu là khối nhựa hình trụ tròn.
• Bề mặt được gia công  sần để giảm thiểu hiện tượng  trượt đai.

Hình 1.2b Lu lô

 

1.2c. Trục đỡ lu lô

• Trục một.
• Trục một gắn chết với lu lô để nhận truyền động từ động cơ DC 24v  có đường kính lỗ 8mm.
• Trục một được đỡ trên ỗ đũa đỡ chặn có đường kính trong 8mm, đường kính trong 12mm.

 

 

Hình 1.2c1. Hình chiếu lu lô và trục một

• Nẹp đỡ trục 1
• Vật liệu: khối sắt
• Kích thước

      Chiều dài 35mm.

      Chiều rộng 10mm.

      Chiều cao 40mm.

 

Hình1.2c.2 Hình chiếu của nẹp đỡ trục một.

• Trục hai
• Trục hai  gắn động cơ với lu lô thông qua ổ bi đỡ chặn , cỡ nhẹ có đường kính trong 8mm đường kính ngoài 22mm(kí hiệu:608ZZ).

Hình 1.6 Hình chiếu lu lô và trục hai

1.2d.Căng đai và lắp đặt

Hình 1.2d: Mô hình lắp đạt căng đai.

 

1.3 Động cơ băng tải

Hình 1.3a Động cơ motor băng tải

• Động cơ DC24V 3A một chiều.

 

 

• Lắp đặt động cơ vào băng trục lulo, băng tải

 

Hình 1.3a  Lắp động cơ vào lulo

 

2.     XYLANH-PISTON

• Xi lanh sử dụng trong cụm chi tiết yêu cầu:
• Tác động nhanh
• Hành trình không lớn, cố định
• Nên chọn xi lanh tác dụng 2 chiều không có giảm chấn
• Mô hình có 6 xi lanh
• Xi lanh đẩy

 

Hình 2a :Các loại xylanh đẩy được sử dụng

• Cấu tạo xi lanh đẩy

Hình 2b cấu tạo bên trong xi lanh đẩy

1.Piston 2.Đệm kín piston3.Trụcpiston4.Dẫn hướng5.Đệm kín trục      6 .Vòng chắn bụi          7.Nắp xylanh          8, 13. Cửa lưu chất     

9. Thân xylanh      10. Buồng trục                   11. Buồng piston          12. Đế xylanh

• Xy lanh trượt :

`

Hình 2c: Xy lanh trượt được sử dụng

 

3.     CÁC HỆ THỐNG LẮP ĐẶT TRONG MÔ HÌNH ĐÓNG THÙNG TỰ ĐỘNG

Hệ thống đóng thùng tự động gồm: kẹp,  nâng hạ, băng tải, đẩy chai, chặn chai, đẩy thùng.

3.1 Chặn Chai.

• Gồm : 1 xylanh
• Dùng để chặn chai lại
• Cơ cấu chấp hành: sau khi cảm biến đã đọc đủ 3 chai, xylanh chặn sẽ được cấp khí nén đẩy ra để chặn chai lại.

Hình 3.1: Xy lanh dùng để chặn chai.

3.2 Hệ Thống Đẩy Chai

• Gồm : 1 xylanh, bộ đẩy chai và bộ chống xoay xylanh
• Dùng để đẩy chai ra khỏi băng tải đến bộ kẹp chai.
• Cơ cấu chấp hành: khi cảm biến đếm đủ 3 chai, băng tải dừng, xylanh đẩy sẽ đẩy 3 chai ra khỏ băng tải, tới khung của hệ thống kẹp cổ chai.

 

Hình 3.2: Xy lanh dùng để đẩy chai ra khỏi băng tải

3.3 Hệ Thống Kẹp Chai

• pittông, hệ thống kẹp
• Gồm nhiều thanh inox hàn lại thành hệ thống kẹp dùng để giữ chặc chai nước
• Pittông dùng để kẹp chạc chai nước
• Cơ cấu chấp hành : khi đã nhận đủ 9 chai thì xylanh sẽ kéo lại tác động lên hệ thống kẹp để kẹp cứng chai lại.

 

 

Hình 3.3 : Mô hình kẹp

3.4 Hệ Thống Rút Ván Trượt

• Gồm : pitton trượt và 1 tấm mica 20x25cm
• Kết hợp vào khung tạo ra 1 ván trượt có thể di chuyển lại gần băng tải và xa băng tải.
• Cơ cấu chấp hành: khi hệ thống kẹp đã hoạt động thì hệ thống ván rút sẽ được kích hoạt để tạo 1 đoạn đường cho hệ thống nâng hạ làm việc.

Hình 3.5: Hệ thống  rút ván trượt

3.5            Hệ thống nâng hạ.

• gồm pittong đặt đứng
• kết hợp với kẹp để đưa chai xuống vị trí thùng đã định sẵn
• Cơ cấu chấp hành : khi xi lanh hệ thống kẹp và hệ thống xy lanh rút ván đã hoạt động thì hệ thống xylanh sẽ hạ xuống đúng vị tí mà thùng định sẵn.

Hình 3.5: Hệ thống  nâng  hạ

3.6            Hệ Thống Đẩy Thùng

• gồm pitton
• Cơ cấu chấp hành : khi chai đã vào thùng thì pittop sẽ đẩy cho thùng ra khỏi dây chuyền và kết thúc công việc.

Hình 3.5: Pitton đẩy thùng.

4. LẮP ĐẶT CẢM BIẾN.

4.1 Cảm Biến Phát Hiện Thùng.

• Khi cảm biến quang này phát hiện đã có thùng chứa thì cảm biến sẽ báo hiệu để cho các hệ thống dây chuyền hoạt động.

         Hình 4.1: Cảm biến quang nhận biết thùng chứa.

4.2 Cảm Biến Đếm Chai.

• Khi cảm biến quang này đã đếm đủ 3 chai thì lập tức xylanh chặn chai sẽ đóng lại đồng thời báo hiều cho những hệ thống phía sau làm việc.

Hình 4.1: Cảm biến quang  đếm chai.

5. KHUNG ĐỠ CHO TOÀN MÔ HÌNH HỆ THỐNG

• Vật liệu :

-sắt lỗ

- nhôm

-alumium

- mica

-Đinh vít ,bu lon,đai ốc,

-Bánh xe .

- inox

-thiết

• Tiến trình tạo khung đỡ

-Xác định khung đỡ dài 1205mm rộng 984 mm cao 1310mm

-Viền bao nhôm,liên kết bằng đai ốc,vít

-Chân đế đặt trên các bánh xe để dể dàng di chuyển.

• Hình ảnh vật liệu

                         

Mica làm mặt bàn và khung bao                       Bu lông đai ốc liên kết khung

Thép lỗ làm cố định mô hình                                  Bánh xe của mô hình

Nhôm aluminum khung đỡ                                    Nhôm vuông làm khung đỡ

Thiếc tấm làm khung bao

Hình 5a.  Hình vật liệu làm khung

• Khung đỡ sau khi hoàn thành và lắp đặt các thiết bị lên:

 

 

 Hình 5b. Khung đỡ sau khi lắp đặt thiết bị

6. MÔ HÌNH TỔNG THỂ

Hình 6. MÔ HÌNH TỔNG THỂ

 

 

7.  KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ NHỮNG KHÓ KHĂN KHI THỰC HIỆN PHẦN CƠ KHÍ.

• Kết quả:
• Hoàn thành được khung đỡ cho toàn hệ thống.
• Lắp đạt đúng vị trí cảm biến,piston như dự kiến ban đầu.

 

• Khó khăn:
• Đa số chi tiết trong mo hình làm từ các vật liệu khó khan khi gia công nên làm chậm tiến độ công việc.

                                                

C . PHẦN ĐIỆN

 

 

GIỚI THIỆU LINH KIỆN

 

1. CẦU DAO NGUỔN TỰ ĐỘNG

1.1 Cấu tạo

Hình 1.1 Cầu dao nguồn tự động

1.2 Chức năng

• Điều khiển tắt mở nguổn điện.
• Đóng nguồn điện khi xảy ra sự cố.

2.NÚT NHẤN

2.1 Cấu tạo

Hình 2.1 Nút nhấn

2.2 Chức năng

• Nút nhấn start, stop, reset

3  RELAY 8 CHÂN

3.1 Cấu tạo

 

 

                              Hình 3.1 Relay 8 chân

 

3.2 Chức năng

• Trong kỹ thuật điều khiển, rơle được sử dụng như là phần tử xử lí tín hiệu. Có nhiều loại rơle khác nhau, tùy theo công dụng. Phần trình bày tiếp theo sẽ giới thiệu một số loại rơle thông dụng, ví dụ như rơle công suất, rơle đóng – mở, rơle điều khiển, rơle thời gian.
• Nếu cuộn dây của rơle được cấp điện áp định mức (qua tiếp điểm của rơle chính) sức từ động do dòng điện trong cuộc dây sinh ra (iw) sẽ tạo ra trong các mạch từ  thông, hút nắp làm các tiếp điểm thường mở đóng lại và các tiếp điểm thường đóng mở ra. Khi cắt điện của cuộn dây, lò xo nhả sẽ đưa nắp và các tiếp điểm về vị trí ban đầu. Do dòng điện qua tiếp điểm có giá trị nhỏ (5A) nên hồ quang khi chuyển mạch không đáng kể nên không cần dập hồ quang.
• Ứng dụng của relay 8 chân trong mô hình tram 1 mps của chúng em có nhiệm vụ nhận tín hiệu NPN của cảm biến quang sau đó chuyển thành tín hiệu PNP đưa vào cho PLC.

4 BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP 220V-24V

4.1 Cấu tạo

Hình 4.1  Bộ chuyển đổi điện áp

4.2 Chức năng

• Dùng để chuyển điện áp từ  220V AC sang điện áp 24V DC – 5A cung cấp cho các thiết bị điện trên mô hình.
• Khi sử dụng cần chú ý một số thông số sau:

o   Điện áp cấp cho bộ nguồn (đầu vào): 180 – 260V AC

o   Điện áp ra của bộ nguồn: 24V/5A

5. CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH(CTHT)

5.1 Cấu tạo

Hình 5.1 Cấu tạo ngoài của CTHT

5.2 Chức năng

• Nhận biết sự có mặt của vật

 

 

Hình 5.2 Cấu tạo bên trong của CTHT

6. DÂY DẪN

6.1 Cấu tạo

 

                           Hình 6.1 Dây dẫn

• Dây dẫn Cadivi loại CV0.5.
• Truyền dẫn dòng điện trong mạch.

6.2 Chức năng

7. BẢNG ĐIỀU KHIỂN

7.1 Cấu tạo

Hình 7.1 Bảng điều khiển

7.2 Chức năng

• Bật tắt nguồn cho hệ thống,hiển thị trạng thái làm việc,điều khiển các cơ cấu chấp hành.
• Cấu trúc thiết kế

8. CẢM BIẾN

 8.1 Cảm biến quang thu phát  (Through-beam sensor)

Cấu trúc của cảm biến quang khá đơn giản, bao gồm 3 thành phần chính:

a. Bộ Phát sáng

b. Bộ Thu sáng

c. Mạch xử lý tín hiệu ra

8.2 Cấu tạo cảm biến quang trong công nghiệp

 

                    Hình 8.2a Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phat riêng

 

                   Hình 8.2b Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phát chung

Cảm biến phần phát và phần thu:

+)Phần phát gồm 1 led phát hồng ngọai hoặc led phát laser có vai trò như một nguồn phát sáng được đặt ngay tại tiêu điểm của thấu kính hội tụ nhằm mục đích tạo ra chum tia sáng hẹp để chiếu đến phần thu