Nội dung báo cáo trình bày ứng dụng PLC, khí nén điều khiển băng chuyền gắp và đóng nhãn sản phẩm. Mô hình là sản phẩm kết hợp vi điều khiển thông minh PLC, hệ thống điện 1 chiều; xoay chiều,hệ thống khí nén. Mời các bạn tham khảo!
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Báo cáo thuyết minh sản phẩm: Ứng dụng PLC, khí nén điều khiển băng tải gắp và đóng nhãn sản phẩm
- LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hiên nay, yêu cầu ứng dụng khoa học kỷ thuật vào
trong đời sống ngày càng cao,đăc biệt là trong các nghành công nghiệp. Để
đáp ứng những yêu cầu đó,con người phải biết vận dụng các tiến bộ của
khoa học kỷ thuật vào lao động sản suất cũng như cuộc sống hằng ngày.
Ứng dụng những kiến thức đã học tại trường và tìm hiểu thêm từ bên
ngoài.Nhóm chúng em chọn đề tài “ỨNG DỤNG PLC, KHÍ NÉN ĐIỀU
KHIỂN BĂNG TẢI GẮP VÀ ĐÓNG NHÃN SẢN PHẨM ”. Mô hình là sản
phẩm kết hợp vi điều khiển thông minh PLC, hệ thống điện 1 chiều;xoay
chiều,hệ thống khí nén. Là sản phẩm kết hợp kiến thức từ nhiều môn học để
thực hiện và hoàn thành,cũng như điều khiển và vận hành.
Mô hình tuy không có nhiều ý tưởng mới và còn khá nhiều thiếu
sót.Nhưng mô hình yêu cầu độ logic cao,người vận hành phải nắm vững kiến
thức nhiều môn học. Nhóm chúng em mong rằng sau khi hoàn thành,mô hình
có thể được ứng dụng tốt vào trong chương trình dạy và học của nhà trường.
Trang: 1
- PHẦN 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
I. Mục đích lựa chọn đề tài:
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đặc biệt là sự ra đời
của các hệ điều khiển không tiếp điểm như Vi điều khiển, PLC, khí nén... đã
đáp ứng được những yêu cầu về mặt công nghệ như : Độ tin cậy cao, tác
động nhanh, ít tốn năng lượng, kích thước nhỏ so với bộ nối dây công tắc tơ
hay rơle, và đặc biệt là có thể thay đổi phương án điều khiển dễ dàng mà
không phải thay đổi kết cấu của mạch điện. Ngoài ra PLC còn có thể được
lập trình điều khiển từ xa
Trong chương trình đào tạo Cao đẳng nghề Điện công nghiệp mô đun
PLC là nội dung học tập trọng tâm của nghề
Bên cạnh đó điều kiện trang thiết bị giảng dạy của Nhà trường còn
hạn chế đặc biệt là các mô hình ứng dụng thực tế điều khiển bằng PLC. Do
đó nhóm chúng tôi thực hiện đề tài: “Ứng dụng PLC, khí nén điều khiển
băng chuyền gắpvà đóng nhãn sản phẩm” với mục đích làm làm quen với
thực tế sản xuất, mô hình còn được ứng dụng trong
phục vụ giảng dạy đồng thời phát huy năng lực của đội ngũ giáo viên trong tổ
đẩy mạnh phong trào sáng kiến cải tiến kỹ thuật trong Khoa nói riêng và Nhà
trường nói chung, góp phần nâng cao hơn nữa chất lượng đào tạo của Khoa
đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ ngày càng cao cao của Nhà trường.
II. Các thành phần chính của mô hình
1. Băng tải:
1.1 Giới thiệu về băng tải:
Băng tải là thiết bị vận chuyển liên tục dùng để chở hàng dạng hạt, cục
theo phương nằm ngang hoặc mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng không lớn hơn
30 ). Băng tải hoạt động được là nhờ vào động cơ chính và cơ cấu truyền
động chính. Khống chế tự động một hệ truyền động băng tải phải theo yêu
cầu công nghệ mà đối tượng phục vụ.
Các loại băng tải thường dùng trong các dây chuyền:
Băng tải bố NN
Băng tải con lăn
Băng tải cáp thép
Băng tải bố EP
1.2 Những yêu cầu đối với băng tải:
Chế độ làm việc của băng tải là chế độ dài hạn với phụ tải (sản phẩm
hay bán sản phẩm) hầu như không thay đổi. Theo yêu cầu công nghệ, không
- yêu cầu điều chỉnh tốc độ. Trong các phân xưởng sản xuất theo dây chuyền
có nơi yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ D = 2 : 1 để tăng nhịp độ làm việc của
toàn bộ dây chuyền khi cần thiết.
Nguồn cung cấp cho động cơ truyền động băng chuyền cần có dung
lượng đủ lớn, đặc biệt là đối với công suất động cơ có công suất 30kW,
để khi mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện và quá trình khởi động được
thực hiện nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.
Các yêu cầu chính khi thiết kế hệ thống khống chế băng tải là:
Thứ tự khởi động của băng tải ngược chiều với dòng dịch chuyển của
vật phẩm.
Dừng băng tải bất kỳ nào đó chỉ được phép khi băng băng tải trước đó đã
dừng.
Phải có cảm biến về tốc độ của mỗi băng tải và cảm biến báo có tải trên
băng tải hoặc trong các thùng chứa.
1.3 Ứng dụng:
Ngày nay, băng tải được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống hằng ngày
và trong công nghiệp: dây chuyền tự động, nhà máy chuyển cát, hệ thống trộn
bê tông nhựa đường, định lượng phối liệu trong các nhà máy xi măng.
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, việc điều khiển băng tải trong
dây chuyền sản xuất bằng đóng cắt các rơle tự động ở các phân xưởng, nhà
máy dần dần thay thế bằng các thiết bị chuyên dùng có kích thước gọn nhẹ,
tốc độ điều khiển nhanh, chống nhiễu tốt, giá thành cạnh tranh và có khả
năng lập trình, đó chính là PLC một trong những bộ điều khiển số mạnh
nhất hiện nay. Việc điều khiển và khống chế băng tải bằng PLC đang được
ứng dụng rộng rãi. Em chọn đề tài này cho đồ án tốt nghiệp của mình cũng
xuất phát từ những khả năng đó của PLC.
2. Hệ thống điều khiển
2.1 PLC
2.1.1 Đặc điểm bộ điều khiển lập trình (PLC):
Hiện nay, nhu cầu về một bộ điều khiển linh hoạt và có giá thành thấp đã
thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình PLC
(Programmable Logic Control ). Hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều
khiển máy móc hay quá trình hoạt động. Trong hoàn cảnh đó bộ điều khiển
lập trình (PLC) đã được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển
truyền thống dùng relay và thiết bị cồng kềnh, nó tạo ra một khả năng điều
khiển thiết bị dể dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình các lệnh logic cơ
bản, ngoài ra PLC còn có thể thực hiện được những tác vụ khác như làm tăng
khả năng lập trình cho những hoạt động phức tạp.
Trang: 3
- Hình 3 Sơ đồ khối bên trong PLC
Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả trạng thái tín hiệu ở ngõ vào được
đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương trình
và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng. Với các mạch
giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp
đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra và những
mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà không cần có các mạch
giao tiếp hay relay trung gian. Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất
trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn.
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần
có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương
trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng. Hơn
nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh
hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện
việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời.
Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có
các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp. Đó là:
Khả năng chống nhiễu tốt
Cấu trúc dạng modul, do đó dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm
modul mở rộng vào/ra) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng)
Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được
chuẩn hoá
Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: Ladder, Intruction, Function dễ hiểu
và dễ sử dụng
Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng.
Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc
điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình.
Bảng So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển
Chỉ tiêu so Relay Mạch số Máy tính PLC
sánh
Giá thành từng Khá thấp Thấp Cao Thấp
chức năng
Kích thước vật Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn
ly
Tốc độ điều Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh
khiển
Khả năng Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt
- chống nhiễu
Lắp đặt Mất thời Mất thời Mất nhiều Lập trình và
gian thiết kế gian thiết kế thời gian lập lắp đặt đơn
lắp đặt trình giản
Khả năng điều Không Có Có Có
khiển tác vụ
phức tạp
Để thay đổi Rất khó Khó Khá đơn Rất đơn
điều khiển giản giản
Công tác bảo Kém có rất Kém nếu Kém có Tốt các
trì nhiều relay IC được hàn nhiều mạch modul được
điện tử tiêu chuẩn
chuyên dùng hóa
Theo bảng so sánh, PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm
làm cho nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi.
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại PLC của nhiều hãng khác nhau
như: Siemens, Mitsubishi, Schneider, Omron, Allen Bradley, Zen, Honeywell...
Trong đồ án của mình, Em sử dụng PLC S7200 CPU 222 loại
AC/DC/RELAY của hãng Siemens hiện có trong phòng thực hành của Khoa
để lập trình điều khiển mô hình của mình.
2.1.2 rơ le trung gian:
Dùng điều khiển đóng cắt động cơ và các van điện từ khí nén,
2.2 panel điều khiển:
Trang: 5
-
Bao gồm hệ thống nút nhấn điều khiển và đèn báo, được dùng đển
điều khiển khởi động và dường hệ thống cũng như thông báo cho người điều
các trạng thái làm việc của các thiết bị.
2.3 Hệ thống cảm biến:
Bao gồm các cảm biến quang dùng để cảm biến về sản phẩm
Cảm biến cảm nhận có sản phẩm tại khâu cấp liệu
Cảm biến quang 4 dây,loai NPN,khoảng cách phát hiên vật 3 cm (khoảng
cách này có thể điều chỉnh theo yêu cầu sử dụng).Cảm biến dùng để phát
hiện có hay không có sản phẩm ở vị trí bắt đầu để đưa tín hiệu về PLC
Cảm biến có sản phẩm tại vị trí gắp:
- Cấu tạo như cảm biến phần (b).Dùng để phát hiện vật đã đến vị trí tay
gắp đưa tín hiệu về PLC để thực hiện quy trình gắp sản phẩm
Cảm biến có sản phẩm tại vị trí đóng dấu:
Dùng loại cảm biến quang 3 dây.loai PNP,khoảng cách phát hiện vật
15cm. Có nhiệm vụ phát hiện vật vào vị trí đóng dấu,truyền tín hiệu vao PLC
để thực hiện quy trình đóng dấu sản phẩm.
Cảm biến đếm số lượng sản phẩm
Sử dụng loại cảm biến như cảm biến phát hiện vật tại vị trí đóng dấu.
Làm nhiệm vụ nhận biết số sản phẩm đưa vào thùng chứa,đưa tín hiệu về
PLC.
Trang: 7
- 2.4 Động cơ kéo :
a. Động cơ kéo băng chuyền 1:
Động cơ 1 chiều,dùng nguồn 24 VDC.(Công suất và tốc độ quay của
động cơ có thể thây đổi tùy theo yêu cầu sử dụng). Làm nhiệm vụ kéo băng
chuyền 1 hoạt động theo chương trinh
b. Động cơ đều khiển tay gắp:
Gồm 1 động cơ DC như động cơ kéo băng chuyền (1) , 1 bộ phận chuyển
động cơ khí được gắn liền với tay gắp.Làm nhiệm vụ điều khiển tay gắp
quay trái hoăc quay phải theo chương trình làm việc
- c. Động cơ kéo băng chuyền 2:
Sử dụng loại động cơ như động cơ ở băng chuyền (1).
2.5 Van điên từ :
Có nhiều loại van điện từ khác nhau và có công dụng khác nhau. ở mô
hình này sử dụng van điện từ 5/2. Van điện từ có nhiệm vụ chuyển đổi trạng
thái cấp khí nhằm thay đổi trạng thái làm việc của cơ cấu xilanh phù hợp với
yêu cầu của hệ thống.
Bao gồm van điện từ điều khiển:
Bộ đẩy sản phẩm
Bộ gắp sản phẩm.
Bộ kẹp sản phẩm
Bộ đóng nhãn sản phẩm
2.6 công tắc hành trình:
Gồm 2 công tắc hành trình, được dùng để giới hạn góc độ quay của tay
quay sản phẩm
Trang: 9
- 3 Hệ thống khí nén:
3.1 Hệ thống cấp khí:
a.Máy nén khí:
Máy nén khí là bộ phận trung tâm trong hệ thống cấp khí cho các cơ cấu
xilanh. Viêc lựa chọn công suất máy nén phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng khí
trong hệ thống
b.Bộ lọc:
Bộ lọc cũng chiếm vai trò rất quan trọng trong hệ thống cấp khí.Bộ lọc
có nhiệm vụ loc tạp chất trong khí như bụi,dầu,nước,… .Để khí đưa vào
xilanh là khí sạch nhằm đảm bảo độ làm viêc tối ưu va độ bền cho các cơ
cấu xilanh.
- 3.2 Hê thống điều khiển khí nén:
Có nhiều loại van điện từ khác nhau và có công dụng khác nhau. ở mô
hình này sử dụng van điện từ 5/2. Van điện từ có nhiệm vụ chuyển đổi trạng
thái cấp khí nhằm thây đổi trạng thái làm việc của cơ cấu xilanh phù hợp với
yêu cầu của hệ thống.
3.3 cơ cấu chấp hành:
a. Bộ phận nâng,hạ:
Gồm 1 xilanh kép và bộ phận trượt cơ khí. Có nhiệm vụ nâng và hạ tay
gắp theo chương trình làm việc
Trang: 11
- b.Bộ phận kẹp và thả sản phẩm:
Gồm 1 xilanh kép và bộ phận kẹp cơ khí.Làm nhiệm vụ gắp và thả sản
phẩm theo chương trình làm việc
c. Bộ phận kẹp sản phẩm:
- Sử dụng 2 xilanh kép làm cơ cấu tay kẹp. Có nhiệm vụ kẹp sản phẩm để
thực hiện quy trình đóng dấu sản phẩm.
d. Xilanh đóng dấu sản phẩm:
Dùng loại xilanh kép.có nhiệm vụ thực hiện đóng dấu sản phẩm theo
chương trình làm việc.
Trang: 13
- III Nguyên lý hoạt động của mô hình:
1 Sơ đồ mạch điện điều khiển
- 2. Sơ đồ mạch điện động lực:
Trang: 15
- 3. Chương trình điều khiển PLC:
3.1. Chọn đầu vào, ra:
3.2.Chương trình điều khiển
- .
.
Trang: 17
- 4. Nguyên lý hoạt động
a. Để hệ thống có thể hoạt động phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Ấn on(I0.1) hệ thống chuyển sang chế độ sẳn sàng làm việc
Đầu tiên,nếu tay gắp không ở vị trí sẳn sàng làm viêc,tức là công tắc
hành trình HT1(I0.6) chưa bị tác động thì tay gắp tự động quay về vị trí sẳn
sàng làm viêc.
Điều kiện thứ 2 để hệ thống hoạt động là phải có sản phẩm ở vị trí bắt
đầu.tức là cảm biến CB1(I0.2) có tín hiệu đầu vào.
Khi thỏa mảng 2 yêu cầu trên thì hệ thống bắt đầu làm việc.
b.Quy trình làm việc của hệ thống:
Ấn ON(I0.1)
CB1(I0.2) tác động đưa tín hiệu về PLC. Động cơ kéo băng tải 1(Q0.5)
hoạt động.sau 2s xilanh đẩy sản phẩm(Q0.0) đẩy sản phẩm vào băng tải,2s
tiếp theo xilanh đẩy sản phẩm tự động rút về.
Trang: 19
- Khi băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí tay gắp thì cảm biến
CB2(q0.3) tác động đưa tín hiệu về PLC, động cơ kéo băng tải 1 dừng hoạt
động.2s sau bộ phận tay gắp hạ xuống vị trí sản phẩm.2s tiếp theo tay gắp
thực huện quá trình gắp,2s tiếp theo tay gắp nâng lên.2s tiếp theo tay gắp
quay sang phải(q1.2) đến khi gạt vào công tắc hành trinh HT2(I0.7) thi dừng
lại.
Khi HT2 tác động đưa tín hiệu về PLC thì tay gắp bắt đầu quy trình thả
sản phẩm.HT2 tac động sau 2s thì tay gắp hạ xuông.2s tiếp theo tay gắp thực
hiện thả sản phẩm lên băng chuyền đóng dấu sản phẩm.2s tiếp theo tay gắp
tự động quay về vị trí sẳn sàng gắp sản phẩm đến khi tác động vào HT1(i0.6)
thì dừng. “Chú ý khi tay gắp chưa quay về vị trị sẳn sàng gắp sản phẩm thì
động cơ kéo băng chuyền 1 và xilanh đẩy sản phẩm không được hoạt
động”. Đồng thời lúc này động cơ kéo băng chuyền đóng dấu hoạt động đưa
sản phẩm vào vị trí đóng dấu.
Khi sản phẩm vào vị trí đóng dấu thi cảm biến CB3(I0.4) tác động đưa
tín hiệu về PLC để thực hiện quy trình đóng dấu sản phẩm. khi CB3 tác
động,động cơ kéo băng chuyền đóng dấu sản phẩm dừng hoat đông. Sau 2s
bộ phận kẹp sản phẩm bắt đầu làm việc. 2s tiếp theo bộ phận đóng dấu sản
phẩm hoạt động trong vòng 2s thì dừng. 2s tiếp theo bộ phận kẹp sản phẩm
cũng dừng hoạt động. khi quy trình đóng dấu kết thúc thì 2s sau động cơ kéo
băng chuyền đóng dấu tiếp tục hoạt động để đưa sản phẩm vào thùng chứa.
Cảm biến CB4(I0.5) có nhiệm vụ phát hiện sản phẩm được đưa vào
thùng,gửi tín hiệu về PLC để thực hiện đếm. Ta sử dụng bộ đếm CTU(C1)
trong PLC để làm nhiệm vụ đếm sản phẩm.
Khi đếm đủ số sản phẩm mà người lập trình cài đặt thì toàn bộ hệ
thống dừng làm việc. Để bắt đầu cho hệ thống làm viêc trở lại thì ta nhấn
ON.
Trong quá trình hệ thống làm việc,người điều khiển muốn dừng hệ
thống thì nhấn OFF(I0.0). “Ở phần dừng hệ thống ta có thể bỏ qua nút
nhấn OFF thay vào đó là sử dụng bộ đếm C2 cho nút ON. Khi ấn ON lần
2 thì dừng hệ thống”
IV Ứng dụng của mô hình:
1. Khả năng ứng dụng:
* Ứng dụng trong dạy học:
Giảng dạy thực hành nghề điện công nghiệp hệ Trung cấp và Cao đẳng
nghề
như: Kỹ thuật cảm biến, Mạch điện tự động và bảo vệ căn hộ, PLC Cơ bản,
PLC Nâng cao, khí nén…
Với mô hinh người học được thực hành khảo sát cấu tạo, nguyên lý hoạt
động của các loại cảm biến quang
Thực hành xác định vị trí, lắp đặt đấu nối cảm biến để điều khiển trong
mạch điện ứng dụng trong mô hình.
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
