BÁO CÁO " NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG TẠI CÔNG TY DOOSAN VIỆT NAM " pptx

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
1
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG
TẠI CÔNG TY DOOSAN VIỆT NAM
CONSTRUCTION AND DESIGN AUTOMATED CUTTING PIPE SYSTEM AT DOOSAN
VIETNAM COMPANY

SVTH: Lê Văn Trực, Lương Văn Vân
Lớp 07C1B, Khoa Cơ Khí, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
GVHD: ThS. Trần ngọc Hải, TS. Đinh Minh Diệm
Khoa Cơ Khí, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng

TÓM TẮT

Hiện nay, dây chuyền cấp phôi tự động kết hợp với gia công tích hợp nhiều nguyên công
để chế tạo chi tiết máy được sử dụng ngày càng nhiều, đặc biệt là ở các nước có nền công nghiệp
phát triển tiên tiến và hiện đại. Dựa trên cơ sở các thiết bị điều khiển tự động và tính chất tự lăn
của các ống tròn đề tài nguyên cứu được áp dụng để thiết kế và chế tạo mô hình cấp và cắt phôi
thép ống tự động được điều khiển bằng PLC.
ABSTRACT

Nowadays, the supply chain automatically workpieces combining with the integrated multi -
operations processing to create machine parts is being used increasingly, especially in those
countries who have advanced and modern industry. Basing on automatic control devices and free
rolling ability of the circular tube, thesis is applred to design and create model of automated feeding
and cutting steel pipe workpieces system by control PLC S7-200.
1. Đặt vấn đề
Xu thế sản xuất hiện đại là tự động hóa ngày càng cao các quá trình gia công nhằm
đáp ứng được với các nhu cầu của nền sản xuất theo kinh tế thị trường và nâng cao sức
cạnh tranh của một doanh nghiệp. Sự phát triển đó cũng tạo khả năng nâng cao trình độ kỹ
thuật của người lao động bằng việc sử dụng các công nghệ sản xuất tiên tiến trên các máy

hiện đại cũng như làm cho công việc của người công nhân cơ khí ngày một văn minh hơn.
Vì vậy lĩnh vực sản xuất tự động ngày càng được các nhà thiết kế và công nghệ chế tạo cơ
khí quan tâm hơn, trên cơ sở này cùng với quá trình khảo sát thực tế trong đợt thực tập tốt
nghiệp vừa qua tại chính các đơn vị sản xuất, chúng tôi đã tìm hiểu và tiến hành nguyên
cứu để thực hiện đề tài này.
Trong phạm vi đề tài này, chúng tôi sẽ giới thiệu về ba bộ phận của một hệ thống sản
xuất tự động, đó là bộ phận cấp phôi, bộ phận gia công cắt, bộ phận lưu trữ phôi, đặc biệt
phôi được sử dụng là ống thép có tỷ lệ chiều dài trên đường kính lớn, hệ thống được điều
khiển tự động bằng PLC. Hệ thống sản xuất này được ứng dụng để cung cấp các ống thép
có chiều dài theo yêu cầu nhằm hàn nối các ống lại với nhau sau đó tiến hành uốn các ống
này lại thành các sản phẩm được sủ dụng trong các nhà máy nhiệt điện. Ngoài ra hệ thống
cấp phôi này còn có thể ứng dụng cho các dây chuyền sản xuất và chế tạo khác có liên
quan đến phôi dạng ống.
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
2
Mô hình thực tế được chế tạo dựa trên phôi liệu là ống nhựa chiều dài L = 900mm,
đường kính d = 27mm và độ dày ống là x = 2mm, số ống được sử dụng trong mô hình là
24 ống. Hệ thống điều khiển được sử dụng trong đề tài là điều khiển bằng PLC với các tín
hiệu điều khiển chủ yếu là hệ thống khí nén.
2. Nội dung
Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cấp và cắt phôi tự động.
Thiết kế chu trình hoạt động của hệ thống.
Xây dựng thuật toán điều khiển và viết chương trình cho PLC S7-200.
2.1 Thiết kế và chế tạo mô hình cấp và cắt phôi tự động
2.1.1 Bộ phận cấp phôi
Nguyên lý chính của hệ thống cấp phôi là vận dụng khả năng
tự lăn của phôi là dạng ống tròn, khi có điều kiện tác động vào ống
thì ống sẽ dịch chuyển đến vị trí cần đặt để thục hiện các mục đích
khác nhau.
- Cơ cấu nâng ống: cơ cấu này hoạt động dựa trên nguyên tắc

biến chuyển động tịnh tiến của xi lanh thành chuyển động quay của
cơ cấu thông qua khớp quay, hình 1
- Thanh đỡ ống: các thanh đỡ khác nhau được thiết kế có độ
nghiêng để ống có thể tự lăn trên các thanh này nhằm thực hiện các
chuyển động cần thiết, hình 2.
2.1.2 Bộ phận gia công cắt
- Cơ cấu dịch chuyển ống: đây là một hệ thống các con lăn
hoạt động như một băng tải nhằm dịch chuyển ống theo phương
dọc trục vào trong hệ thống cắt, kích thước của ống cắt tùy thuộc
vào chuyển động của hệ thống này, việc dẫn động cho hệ thống
được thực hiện qua bộ truyền xích, hình 3.
- Cơ cấu cắt: lưỡi cắt dạng tròn, chuyển động cắt thực hiện
nhờ chuyển động quay của động cơ tăng tốc qua bộ truyền xích,
chuyển động chạy dao thực hiện nhờ chuyển động tịnh tiến của
xilanh, hình 4.
- Cơ cấu kẹp ống: cơ cấu kẹp bằng khối V, lực kẹp được tạo
ra nhờ chuyển động của xi lanh, hình 4.
2.1.3 Bộ phận lưu trữ phôi
- Cơ cấu vận chuyển ống: cơ cấu này thực hiện các chuyển
động nâng hạ để vận chuyển đủ số ống đến các tầng lưu trữ ống
khác nhau, chuyển động của cơ cấu được tạo ra nhờ chuyển động
quay của động cơ thông qua bộ truyền xích và chuyển động lăn của
ổ bi lăn trong thanh dẫn hướng, hình 5.
- Hệ thống lưu trữ: nhận ống từ cơ cấu vân chuyển ống, gồm
có 4 tầng được thiết kế đủ để lưu trữ 24 ống, với mỗi tầng là 6 ống.

Hình 1:cơ cấu nâng

Hình 2:thanh đỡ ống

Hình 3:dịch chuyển ống


Hình 4:dịch chuyển ống

Hình 5: vận chuyển ống
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
3
2.2 Thiết kế chu trình hoạt động của hệ thống
Chu trình hoạt động của hệ thống được tóm tắt như sau:
Ban đầu khi cung cấp ống cho hệ thống song, nhấn nút khởi động hệ thống thì cơ cấu
nâng hoạt động đưa ống vào cơ cấu dịch chuyển ống, khi ống vào đây, với kích thước ống
cần cắt được lập trình sẵn thì cơ cấu này sẽ vận chuyển để đưa ống vào hệ thống cắt với
kích thước cần cắt,ở đây ống được kẹp chặt và cắt đúng với kích thước như yêu cầu, khi
cắt song ống lại được vận chuyển trở ra vị trí trước đó, sau đó cơ cấu nâng sẽ đưa ống vào
dàn trung gian trước khi đưa vào cơ cấu vận chuyển ống, khi đủ số ống theo yêu cầu thì cơ
cấu vận chuyển hoạt động để cung cấp ống cho các tầng khác nhau của hệ thống lưu trữ
ống, khi hệ thống đã lưu trữ đủ số ống thì máy sẽ ngừng hoạt động.
2.3 Xây dựng thuật toán điều khiển và viết chương trình cho PLC
Thiết lập biểu đồ GRAFCET để viết chương trình điều khiển cho PLC S7-200. Ta có
các ký hiệu các biến như sau:

Bảng 1: các tín hiệu điều khiển


Bảng 1: các tín hiệu điều khiển

Các tín hiệu đầu vào
Các tín hiệu đầu ra
Nút khởi động: m
o

Con tắc hành trình xilanh A lùi về: a
o

Con tắc hành trình xilanh A đẩy ra: a
1

Con tắc hành trình xilanh B lùi về: b

o

Con tắc hành trình xilanh B đẩy ra: b
1

Con tắc hành trình xilanh C lùi về: c
o

Con tắc hành trình xilanh C đẩy ra: c
1

Con tắc hành trình xilanh D lùi về: d
o

Con tắc hành trình xilanh D đẩy ra: d
1

Con tắc hành trình xilanh E lùi về: e
o

Con tắc hành trình xilanh E đẩy ra: e
1

Con tắc hành trình xilanh F lùi về: f
o

Con tắc hành trình xilanh F đẩy ra: f
1

Con tắc hành trình tầng 1: z

1
Con tắc hành trình tầng 2: z
2
Con tắc hành trình tầng 3: z
3
Con tắc hành trình tầng 4: z
4
Tín hiệu xung từ encoder: x
Cảm biến đếm số ống: s
o


Xilanh A lùi về nâng ống : A
-
Xilanh A đẩy ra về vị trí cũ: A
+

Xilanh B lùi về nâng ống: B
-
Xilanh B đẩy ra về vị trí cũ: B
+
Xilanh C lùi về nâng ống: C
-
Xilanh C đẩy ra về vị trí cũ: C
+
Xilanh D lùi về thả ống: D
-
Xilanh D đẩy ra về vị trí cũ: D
+
Xilanh E đẩy ra kẹp ống: E

+

Xilanh E lùi về: E
-
Xilanh F đẩy ra chạy dao cắt: F
+
Xilanh F lùi về: F
-
Động cơ 1 quay thuận: DC1
+

Động cơ 1 quay nghịch: DC1
-
Động cơ 1 dừng: DC1=0
Động cơ 2 quay: DC1=1
Động cơ 2 dừng: DC1=0
Động cơ 3 quay thuận: DC3
+

Động cơ 3 quay nghịch: DC3
-
Động cơ 3 dừng: DC3=0

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
4

Hình 6: giản đồ grafcet
0
1
A
-

A0
s
0

2
3
DC1
+
DC1=0, E
+
, t/3/5s
x

a
0

4



DC2=1, F
+

e
1
, t/3/5s

5
6
F
-
DC2=0, E
-

f
0


f
1

7
8
DC1
-
DC1=0, t/8/5s
x


e
0

B
-
b
0
, Z
1
,


t/8/5s



A
+
b
1

10


C
-
, B
+
C
+
t/11/5s, TCU1/11/3

D
-
TCU2/12/1-


13.1
D
+
Z
1
,CTU/11/0-1

d
1

12.2
13.2
DC3
+
DC3=0, D
-

Z
2
,CTU/12/3-

Z
1 ,

CTU2/11/2-

c
0,
TCU1/10/1-2-3

d
0
14.

12.3
13.3
DC3
+
DC3=0, D
-

Z
3
,CTU/12/5-6
TCU2/11/4-5

d
0
14.2

12.4
13.4
DC3
+

DC3=0, D
-

Z
4
, CTU/12/7-

TCU2/11/6-7

d
0
14.3

D
+
D
+
D
+
15

DC3
-
d
1

d
1

15

DC3
-
Z
1

Z
1

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
5
3. Kết luận
Đã chế tạo thành công mô hình và cắt phôi tự động, ứng dụng bộ khả lập trình PLC
S7 – 200 , CPU 224 để điều khiển.
Đề tài này có thể làm tài liệu phục vụ cho học tập và nghiên cứu của sinh viên khoa
Cơ Khí. Đây là một mô hình tổng hợp toàn bộ các đồ án môn học của chuyên ngành chế
tạo máy.
Mô hình nghiên cứu, mô phỏng lại chu trình làm việc của một dây chuyền sản xuất
tự động, mô hình hoạt động cho ta thấy được quy trình làm việc khép kín của các hệ thống
sản xuất hiện đại.
Hướng phát triển của đề tài này là có thể kết nối giao diện với máy tính để điều
khiển. Đề tài này có thể ứng dụng chế tạo thực tế, phục vụ cho quá trình sản xuất.



…
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.TS Lê Văn Tiến, PGS.TS Ninh Đức Tốn, PGS.TS
Trần Xuân Việt, Sổ tay Công nghệ chế tạo máy, tập 1-2-3, Nxb Khoa học và Kỹ thuật.

[2] PGS. TS Phạm Đắp, PGS. TS Trần Xuân Tùy (1998), Điều khiển tự động trong
lĩnh vực cơ khí, tập 1, Nxb Giáo dục.
[3] Nguyễn Ngọc Phương (1999), Hệ thống điều khiển bằng khí nén, Nxb Giáo dục.
[4] Châu Mạnh Lực, Giáo trình sản xuất tự động, ĐH Bách khoa Đà Nẵng.