Đồ án hệ thống cơ điện tử hệ thống rửa xe tự động

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 1


LỜI NÓI
ĐẦU

Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, được sử dụng các dịch vụ tốt
nhất,nhanh nhất. Đối với các nước phát triển công nghệ tự động hóa
được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến
những ứng dụng thực tế trong cuộc sống hằng ngày là:” Rửa xe tự
động” không thể thiếu ở các nước phát triển với mật độ ô tô lớn. Mô
hình Rửa Xe ra đời góp phần mang lại sự chuyên nghiệp hơn trong dịch
vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp
là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng không kém phần hiệu quả so
với các dịch vụ cổ điển.
Đối với nước ta thì dịch vụ này còn khá mới. Chưa được áp
dụng rộng rãi, nhưng trong tương lai, cùng với xu thế phát triển chung
trên thế giới. Nước ta sẽ ngày càng phát triển. Đất nước phát triển gắn
liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao. Dẫn
đến sự xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế dần xe gắn máy, trả
lại bộ mặt đường phố hiện đại và sạch đẹp. Bên cạnh đó các thiết bị sử
dụng trong dịch vụ rửa xe chuyên nghiệp hơn. Cuộc sống mọi người trở
nên năng động thì nhu cầu rửa xe nhanh là tất yếu, bởi họ xem thời gian
là “vàng” mà chỉ có nhà Rửa Xe Tự Động mới đáp ứng được vì cùng
một thời điểm nó có thể rửa được nhiều xe. Tiết kiệm rất nhiều thời gian
cho những người năng động. Khi được giao làm đề tài này em mong
muốn với những kiến thức mà bản thân tiếp thu được sẽ được áp dụng
vào thực tế.

Mô hình của em được xây dựng từ các mô hình tham khảo trên
mạng. Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu cũng không nhiều
nên đồ án của em chưa thể phát huy hết ý tưởng của em vào trong mô
hình rất hay này. Mô hình “Rửa xe tự động” rất phức tạp về cơ khí và
và rất khó để thể hiện. Ở đây em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ
thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao. Rất mong được sự giúp đỡ
của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Võ
Quang Trường người đã hướng dẫn em thực hiện đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!


Đà Nẵng,
20/2/2014

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 2


CHƢƠNG 1:
GIỚI THIỆU VỀ NHỮNG HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG
HIỆN CÓ TRÊN THẾ GIỚI

Cuộc sống gắn liền với sự tiện lợi, đƣợc sử dụng các dịch vụ tốt nhất,nhanh
nhất. Đối với các nƣớc phát triển công nghệ tự động hóa đƣợc áp dụng vào
nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có thể kể đến những ứng dụng thực tế trong
cuộc sống hằng ngày là:” Rửa xe tự động” không thể thiếu ở các nƣớc phát triển
với mật độ ô tô lớn. Mô hình Rửa Xe ra đời góp phần mang lại sự chuyên
nghiệp hơn trong dịch vụ rửa xe, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống

công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhƣng cũng không kém phần hiệu
quả so với các dịch vụ cổ điển. Đối với nƣớc ta thì dịch vụ này còn khá mới.
Chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi, nhƣng trong tƣơng lai, cùng với xu thế phát triển
chung trên thế giới. Nƣớc ta sẽ ngày càng phát triển. Đất nƣớc phát triển gắn
liền với giao thông vận tải phát triển, đời sống vật chất nâng cao. Dẫn đến sự
xuất hiện ngày càng nhiều xe ô tô, thay thế dần xe gắn máy, trả lại bộ mặt
đƣờng phố hiện đại và sạch đẹp. Bên cạnh đó các thiết bị sử dụng trong dịch vụ
rửa xe chuyên nghiệp hơn. Cuộc sống mọi ngƣời trở nên năng động thì nhu cầu
rửa xe nhanh là tất yếu, bởi họ xem thời gian là “vàng” mà chỉ có nhà Rửa Xe
Tự Động mới đáp ứng đƣợc vì cùng một thời điểm nó có thể rửa đƣợc nhiều xe.
Tiết kiệm rất nhiều thời gian cho những ngƣời năng động.
1.1. HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG CT-919D
- Nguyên lý rửa: Chổi quay
- Gồm 2 chổi rửa bên hông, 1 chổi rửa nóc xe, 2 chổi rửa bánh xe
- Đảo chiều di chuyển chổi rửa trên ray
- Phun tự động
- Rửa gầm
- Phun xoay để tăng hiệu quả rửa
- Phun áp lực cao điều khiển từ bằng
chƣơng trình máy tính
- Truyền chuyển động bằng Thuỷ
lực/ Điện/ Khí hoặc bằng xích.
- Hệ thống xì khô bằng khí nén
- Công suất 8Kw
- Điểu khiển từ xa, điện 12V, tủ điều
khiển 36V
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 3

- Lƣu lƣợng nƣớc 120L/ph
- Thời gian rửa trung bình 3 phút/xe
- Tiêu hao tính cho 1 xe: 0.2Kw Điện, 100L nƣớc

1.2. HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG CT-818


Tên sản phẩm: Hệ thống rửa xe tự động CT-818
Hãng sản xuất: Autowash- Trung Quốc
Model: CT- 818
Kho: Kho của nhà sản xuất

Phạm vi ứng dụng:

- Rửa xe trong thành phố, bụi bám ít ngày, dễ rửa, tốc độ nhanh cho các
loại xe du lịch
Thông số kỹ thuật:

- Nguyên lý rửa: Phun áp lực lớn
- Đảo chiều di chuyển
- Phun tự động
- Rửa gầm
- Phun xoay
- Phun áp lực cao điều khiển từ xa bằng CHIP vi xử lý
- Truyền chuyển động bằng Thuỷ lực/ Điện/ Khớ hoặc bằng xích.
- Phun búng Wax
- Kết cấu Thộp chống gỉ sang trọng.
- Cơ cấu nòng hạ tự động điều khiển bằng PLC
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG

SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 4

- Bơm kép



1.3.MÁY RỬA XE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN DXC(B)-740

Máy rửa xe tự đông diêu khiển DXC(B)-740
Thành phần và thông số máy:
Máy rửa xe tự động điều khiển bằng máy vi tính, kiểu phòng. Model:
DXC(B) - 740
Thông số kỹ thuật:
- Kích thƣớc rửa xe lớn nhất (dài x rộng x cao)mm: 5500 x 1950 x 2000
- Diện tích mặt bằng (dài x rộng)mm: 25000 x 4500
- Loại xe: xe du lịch 4-5chỗ, xe du lich 15 chỗ
- Tốc độ rửa: 60 chiếc/giờ
- Lƣợng nƣớc tiêu thụ: 120lít/chiếc
- Phƣơng thức chuyển động: chuyển động liên tục
- Đƣờng dẫn xe: 10m
- Bàn xoa: + Bàn xoa to: 4 chiếc
+ Bàn xoa nhỏ: 2 chiếc
+ Bàn xoa ngang: 1 chiếc
- Quạt gió: 4 chiếc
- Công suất thiết bị: 28 kw
- Áp suất khí nén: 0.8Mpa
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG

SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 5










1.4. HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG CB 1/28 KARCHER DÙNG
NGOÀI TRỜI
- Chiều cao làm sạch: 2800mm
- Chiều cao của hệ thống:3700mm
- Chiều ngang của hệ thống bao gồm 2 bàn chải bên: 4035mm
- Lƣu lƣợng nƣớc cấp: 50lít/phút/4-6 bar
- Công suất: 16kW
- Nguồn điện: 3P, 400V, 50 Hz
- Tốc độ di chuyển của băng chuyền làm sạch : 0-20m/phút với 2 môtơ
truyền lực 0.25kW, IP 66
- Công suất rửa xe tối đa 4phút/ xe
Hệ thống rửa xe tự động CB 1/28 Karcher dùng ngoài trời

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 6

CHƢƠNG 2:
GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH RỬA XE TỰ ĐỘNG

2.1.GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG






Hình2.1:Sơ đồ hệ thống rửa xe tự động

Hình2.2 :Mô hình hệ thống
2.1.1Nguyên lý hoạt động:
Ban đầu xe sẽ đƣợc đƣa vào bãi chờ,khi đến lƣợt xe nào thì xe đó
sẽ đƣợc đƣa lên băng chuyền để đi vào vị trí rửa xe,khi xe đến vị trí
của hệ thống phun nƣớc thì nƣớc sẽ phun ra làm ƣớt xe,sau đó xe sẽ
đƣợc chuyển đến vị trí lau,rửa xe. Tại đây,hệ thống lau,rửa xe sẽ
hoạt động và rửa xe sạch sẽ sau khi xe đƣợc đƣa đến hệ thống sấy
khô. Sau khi hoàn tất các bƣớc trên thì xe sẽ đƣợc đƣa ra ngoài và
đƣợc giao trả lại cho khách.




Bãi
đậu xe
chờ
lƣợt
Xe đƣa

lên băng
chuyền
vào rửa
xe
Hệ
thống
phun
nƣớc
cho xe
Hệ
thống
lau
xe,rửa
xe
Hệ
thống
sấy khô

Xe đƣợc
băng tải đƣa
ra ngoài cho
khách
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 7

2.1.2.Giới thiệu về từng phần trong sơ đồ khối:
1. Bãi đậu xe chờ lƣợt: Là một bãi trống dùng cho xe vào rửa
chờ đến lƣợt

2. Băng chuyền: trong hệ thống này chúng em dùng các dụng
cụ sau:
 Một động cơ một chiều công suất 20W
 Một cuộn băng chuyền
3. Hệ thống phun nƣớc:
 1 bình chứa nƣớc rửa xe
 Ống dây dẫn nƣớc
 1 mô tơ công suất nhỏ dùng để hút nƣớc ra khỏi bình
chứa nƣớc
4. Hệ thống lau xe,rửa xe:
 1 pittong
 4 chổi lau xe
 4 mô tơ công suất nhỏ
 4 trục để gắn chổi lau với mô tơ
5. Hệ thống sấy khô:
 Một máy quạt để sấy khô xe sau khi rửa.
2.2.GIỚI THIỆU CHI TIẾT CÁC DỤNG CỤ TRONG MÔ HÌNH
2.2.1.Bình chứa nƣớc:

Hình 2.3: Thau đựng nƣớc rửa xe
 Chức năng: Dùng để chứa nƣớc rửa xe

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 8


2.2.2.Mô tơ

Hình 2.4: Mô tơ mini
Gồm:
 Một động cơ băng tải :Là động lực để kéo băng tải
nên động cơ này phải hoạt động ổn định,công suất lớn.
 Bốn động cơ chổi lau: Là động cơ giúp quay chổi lau
nên có tốc độ quay lớn
 Một động cơ bơm nƣớc:Là động cơ hút nƣớc để rửa
xe nên phải có tốc độ quay lớn,ổn định
2.2.3.Pittong

Hình 2.5: Pittong xy lanh
 Công dụng: piston sẽ đƣợc gắn với mô tơ mi để và
trục của chổi quay để thực hiện lệnh ra,vào cho chổi lau thực hiện lau xe
trƣớc,hai mặt bên và sau xe khi xe đi qua.


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 9




2.2.4 Chổi lau xe:

Hình 2.6:Chổi lau xe
 Chức năng: dùng để lau chùi mặt trƣớc,mặt bên và mặt sau của xe cần
rửa.

2.2.5.Máy sấy khô:

Hình 2.7: Máy sấy
 Chức năng: Trong mô hình hiện tại chúng em dùng máy làm mát
laptop thay cho máy sấy vào quá trình làm khô xe.
2.2.6.Bộ điều khiển PLC S7-200
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 10


Hình 2.9: PLC s7-200 siemem

PLC Step S7-200 thuộc họ Simatic do hãng Siemcns sản xuất. Đây là
loại PLC đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản
(chỉ để xử lý) sau đó ghép thêm các module mở rộng về phía bên phải, có
các module mở rộng tiêu chuẩn. Những module mở rộng này bao gồm
những đơn vị chức năng mà có thể là hợp lại cho phù hợp với những
nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể.

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 11

CHƢƠNG III:THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN TRONG MÔ
HÌNH
3.1 BĂNG TẢI
3.1.1 CẤU TẠO CỦA BĂNG TẢI GỒM:
+Động cơ điện một chiều
+Bộ truyền đai dẹt vận chuyển xe
+Bộ truyền xích, truyền chuyển động giữa động cơ và bộ truyền vận chuyển
xe
Hình ảnh minh họa

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 12


3.1.2 TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT(BỘ TRUYỀN VẬN CHUYỂN XE):

Hình ảnh minh họa



Chọn các thông số ban đầu cho bộ truyền
+Chọn tốc độ của bộ truyền,vận tốc trên băng tải là V=0.3 m/s
+chọn đƣờng kính các bánh dẫn và bị dẫn D=40mm
+chọn khoảng cách trục a=800mm
+Bề rộng của đai B=90
+Tỉ số truyền i=1
+khối lƣợng của xe lớn nhất đƣợc vận chuyển m=0,5kg
Tính lực ma sát của bộ truyền


    
Tính và kiểm tra các thông số của bộ truyền
Vì tỉ số truyền i=1 nên

+Số vòng quay trên các trục n1=n2=n
+Đƣờng kính trên các trục D1=D2=D
Xác định số vòng quay trên các trục:

Ta có ct: v=




Trong đó:+ v là vận tốc bộ truyền m/s
+D là đƣờng kính các bánh dẫn mm
+n là số vòng quay trên các trục vong/phut
số vòng quay trên các trục :

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 13

n 





 vong/phut
b)Xác định công suất bộ truyền

Ta có ct: D=(1100 1300)





Trong đó: +D là đƣờng kính bánh dẫn và bị dẫn mm
+ N là công suất của bộ truyền
+ n là số vòng quay trên các trục
→ Công suất của bộ truyền:

N=




. n=




.150= 7,2.

kw=7,2w
c)Xác định lực kéo của bộ truyền
Ta có 

 

=



Trong đó:+N1 là công suất trên bánh chủ động N1=N KW
+v vận tốc của bộ truyền m/s

 

=



=24 N

d)Kiểm tra điều kiện để bộ truyền hoạt động
Điều kiện để bộ hoạt động 






=24N, 

=3,43N
Ta thấy 

 

nên các thông số đƣợc chọn thỏa mãn cho bộ truyền hoạt động
e) Tính hiệu suất và momen xoắn trên các trục

+Hiệu suất của bộ truyền: h=




Vì tỉ số truyền i, đƣờng kính các bánh đai và vận tốc đai không đổi nên công suất trên
của bộ truyền cũng không đổi N2=N1=N
→h=1
+Momen xoắn trên các trục
Ta có công thức: 

=



→T=



=


=480 N.mm
3.1.3.TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH(BỘ TRUYỀN TỪ ĐỘNG CƠ ĐẾN TRỤC)
3.1.3.1.Giới thiệu bộ truyền xích

Hình 3.1:Hình ảnh về bộ truyền xích
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 14

3.1.3.2.Cấu tạo chính và nguyên lý làm việc của bộ truyền xích :
Cấu tạo

Cấu tạo chính của bộ truyền xích gồm: đĩa dẫn 1, đĩa bị dẫn 2 và xích 3 (hình 4.1).
Ngoài ra, có thể có thêm bộ phận căng xích, bộ phận bôi trơn, hộp che. Có khi dùng
một xích để truyền động từ một đĩa dẫn sang nhiều đĩa bị dẫn (hình 4.2).
Nguyên lý làm việc:
Xích là một chuỗi các mắt xích nối với nhau bằng bản lề. Xích truyền chuyển động
và tải trọng từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ sự ăn khớp của các mắt xích với các răng
trên đĩa xích (ăn khớp gián tiếp).
Ƣu điểm :
-Có thể truyền động giữa hai trục song song cách nhau tƣơng đối xa.
- Khuôn khổ kích thƣớc nhỏ gọn hơn truyền động đai cùng công suất.
- Không có hiện tƣợng trƣợt, tỷ số truyền trung bình ổn định.
- Hiệu suất cao, có thể đạt 98% nếu đƣợc chăm sóc tốt và sử dụng hết khả năng tải.
-Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ.
-Có thể cùng một lúc truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn.
Nhƣợc điểm:
-Nhanh mòn bản lề, nhất là khi bôi trơn không tốt và làm việc ở nơi nhiều bụi.
- Vận tốc tức thời của xích và đĩa bị dẫn không ổn định nhất là khi số răng của đĩa
xích nhỏ
- Có tiếng ồn khi làm việc do va đập khi vào khớp nên hạn chế sử dụng ở bộ truyền ở
tốc độ cao.
- Cần bôi trơn và điều chỉnh sức căng xích.
Phạm vi sử dụng:
-Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng
thời trong trƣờng hợp n < 500 v/p
-Công suất truyền thông thƣờng N < 100 kW
-Tỉ số truyền i≤6 khi v=(2÷6)m/s ; và i ≤ 3 khi v=(6÷25)m/s;

-Hiệu suất η=(0.95÷0.97)
-Truyền động xích đƣợc dùng khá nhiều trong các phƣơng tiện vận tải (xe đạp,
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 15

môtô, ôtô …), máy nông nghiệp, các băng tải …
Các loại xích truyền động:
Tùy theo cấu tạo của dây xích, bộ truyền xích đƣợc chia thành các loại:
- Xích ống con lăn
- Xích ống
- Xích răng

Các thông số hình học chính của bộ truyền xích

+ Chọn tốc độ của bộ truyền V=0.3 m/s
+Chọn đƣờng kính các bánh dẫn và bị dẫn D=30 mm, bƣớc xích t=5mm
+ Chọn khoảng cách trục a=200mm
+ Tỉ số truyền i=1
+ Số lƣợng xe đƣợc vận chuyển trên băng tải là 1( trọng tải mỗi ô tô là 0.5kg),trọng
lƣợng xích q
m
=0.5 Kg/m
+Công suất trên trục chính dẫn : P=42w
+Lực kéo băng tải [F]≤ 100 (N)
+Số vòng quay của trục chính n=


=191vòng/phút

Số răng đĩa xích
Trong thiết kế số đĩa xích đƣợc xác định theo công thức:
Z1 = 29 – 2i
Z1=Z2=29-2=27
Để tránh tuôn xích khi xích mòn, phải hạn chế số răng lớn nhất.
Z
max
<= 100 - 120 (xích con lăn).
Khoảng cách trục a
Khoảng cách trục a= 200 mm
Số mắc xích X


 






















X=





 
Để nhánh xích bị dẫn không quá căng, phải giảm
khoảng cách trục một lƣợng:
∆A=(0,002÷0,004)200=0,6 mm
Xác định chiều dài xích L:
L = t.X =5.107=535 mm
Với X : Số mắt xích
Lực tác dụng trong bộ truyền xích
- Lực vòng P liên hệ với lực trên nhánh dẫn F
1
và nhánh bị dẫn F
2
: 

 

=P




 





ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 16

- Lực căng do ly tâm:
Fv=0,5.

=0,045 N
q
m
: Khối lƣợng một mét xích, kg/m
v : vận tốc vòng , m/s
-Lực căng ban đầu do trọng lƣợng nhánh xích tự do:


 







=6.0,2.0,5.10=6N
a : chiều dài đoạn xích tự đo bằng khoảng cách trục
g : gia tốc trọng trƣờng
k
f
: hệ số phụ thuộc độ võng xích
k
f
= 6 : khi xích nằm ngang
k
f
= 3 : khi xích nằm nghiêng < 40
0
so với phƣơng ngang
k
f
= 1 : khi xích thẳng đứng



 

 



F
2
=6+0,045=6,045 N
Có thể lấy gần đúng: F

2
= P
-Lực tác dụng lên trục: Lực tác dụng lên trục mang đĩa xích gồm các lực tiếp tuyến,
lực ly tâm và lực do trọng lƣợng bản thân xích gây ra. Lực này đƣợc tính gần đúng
theo công thức:
 


R=1,15.6,045=6,95N
Với, k
t
: hệ số xét đến tác dụng của trọng lƣợng xích liên tục.
k
t
= 1,15 : Khi bộ truyền đặt nằm ngang hoặc nghiêng <40
0

k
t
= 1: Khi bộ truyền đặt thẳng đứng hoặc nghiêng >= 40
0


Để tiện cho việc thiết kế, ta biến đổi điều kiện trên thành dạng sau:

 








Mà :
 


,suy ra: 














Đặt 






:hệ số răng đĩa dẫn;







:hệ số vòng quay đĩa dẫn.





:số răng đĩa dẫn và số vòng quay đĩa dẫn của bộ truyền cơ sở

 







==> 



 




Tính toán thông số bộ truyền chọn động cơ
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 17


Công suất trên trục động cơ điện đƣợc xác định theo công thức (2.8)[1]:
P
yc =
P
td =
.
ct.P



Trong đó: P
yc
: Công suất yêu cầu trên trục động cơ (kW)
P
td
: Công suất trên trục máy công tác
η : Hiệu suất truyền động
Công suất tính toán trên trục công tác P
ct
đƣợc tính theo công thức:
P
ct =

1000
.vF

Trong đó: F là Lực kéo băng tải (N)
V là vận tốc kéo băng tải (m/s)
P
ct



 

(kW)
Hiệu suất truyền η động tính theo công thức:


η =
1
n
i
i






Hiệu suất bộ truyền và ổ:

η = 
khớp nối
. 
3
ổ lăn
. 
2
bánh răng
. 
trục
.
xích
Dựa vào bảng ta chọn đƣợc hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ nhƣ sau:

khớp nối
= 0,99; 
ổ lăn
= 0,99; 
bánh răng
= 0,98; 
xích
= 0,93

æ trît
= 0.98


η = 0,99. 0,99
3
. 0,98

2
.0,98.0,93= 0,84
Hệ số

đƣợc tính :
 =
0,93
8
3
0,8
8
5
1
t
t
.
T
T
22
ck
i
2
1
i













93.0




Công suất trên trục động cơ:
P
yc



=0.033(kW)
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 18

Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ:

Số vòng quay của trục công tác đƣợc xác định theo công thức:
n
ct
=
D

v.60000

=


= 191 (vòng/phút)
Trong đó : v: Vận tốc băng tải
D: Đƣờng kính bánh răng
Tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động dùng cho bộ truyền xích là:
u
sb
= u
btng
. u
sbh

Chọn tỷ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ:
u
btng
=u
x
=3,0; u
sbh
=20.

Số vòng quay sơ bộ của động cơ đƣợc xác định theo công thức :
n
sb
= n
ct

.u
sb
= n
ct
. u
btng
. u
sbh



n
sb
= 19.20.3,0=1140 (vòng/phút)
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : n
đb

n
sb
=1452(vòng/phút)
Chọn quy cách động cơ:
Động cơ đƣợc chọn dựa vào bảng chuẩn và phải thỏa mãn điều kiện sau:
P
đc
≥ P
yc
; n
đb

n

sb
; T
k
/T
dn
≥ T
mm
/T
1
Có P
yc
=0,033 kW; n
sb
= 1140 (vòng/phút); T
mm
/T
1
= 1,5.
Ta chọn đƣợc động cơ có các thông số sau:
P
đc
=0.05KW; n
đc
=1150(vòng/phút);
m
đc
= 0.5 (kg);
Đƣờng kính trục động cơ: d
đc
= 5 mm

3.2 PITTÔNG-XY LANH
Chọn pittông-xy lanh loại nhỏ có:
Độ dài :d=200 mm,
Bán kính : r=20 mm,
Áp suất cho phép



=3 atm.
Dung tich V=d.S
đáy
= 12560 (mm
3
),
Lực đẩy [F] =p.S=3.10
5
.3,14.0.02
2
=377 (N)
Xy lanh đƣợc thay đổi trạng thái bởi van điện 3/2
Van điện 3/2 đƣợc cấu tạo 3 cửa 2 trạng thái, một đầu vào 2 đầu ra.
3.3 ĐỘNG CƠ CHỔI LAU
Sử dụng 4 môtơ loai nhỏ
Công suất P=10W
Tốc độ đông cơ n
dc
=300 




)
Nguồn :12 V DC, 700 mA





ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 19



CHƢƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

4.1 GIỚI THIỆU
4.1.1 Plc S7-200


Hình 4.1: PLC s7-200 siemem
a.Cấu hình cứng PLC- S7-200
PLC Step S7-200 thuộc họ Simatic do hãng Siemcns sản xuất. Đây là loại PLC đa
khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản (chỉ để xử lý) sau đó ghép
thêm các module mở rộng về phía bên phải, có các module mở rộng tiêu chuẩn.
Những module mở rộng này bao gồm những đơn vị chức năng mà có thể là hợp lại
cho phù hợp với những nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể.
Đơn vị cơ bản
Đơn vị cơ bản của PLC S7-200 nhƣ hình 2. 1.

Hình 4.2:Khối mặt trƣớc của CPU314



Trong đó: Các đèn báo:
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 20


+ Đèn SF: báo lỗi CPU.

+ Đèn BAF: báo nguồn ắc quy.

+ Đèn DC 5v: Báo nguồn 5v.

+ Đèn RUN: Báo chế độ PLC đang làm việc.

+ Đèn STOP: Báo PLC dang ở chế độ dừng

Công tắc chuyển đổi chế độ:

+ RUN-P: Chế độ vừa chạy vừa sửa chƣơng trình.

+ RUN: Đƣa PLC vào chế độ làm việc.

+ STOP: Để PLC ở chế độ nghỉ.

+ MRES: Vị trí chỉ định chế độ xoá chƣơng trình trong CPU.

Muốn xoá chƣơng trình trong PLC thì giữ nút bấm về vị trí MRES để đèn STOP
nhấp nháy, khi thôi không nhấp nháy thì nhả nhanh tay. Làm lại nhanh một lần nữa
(không để ý đèn STOP) nếu đèn vàng nháy nhiều lần là xong, nếu không thì phải làm
lại.

Các kiểu module
Tuỳ theo quá trình tự động hoá đòi hỏi số lƣợng đầu vào và đầu ra mà phải lắp thêm
bao nhiêu module mở rộng cũng nhƣ loại module cho phù hợp. Tối đa có thể gá thêm
32 module vào ra trên 4 panen (rãnh), trên mỗi panen ngoài module nguồn, CPU và
module ghép nối còn gá đƣợc 8 các module về bên phải. Thƣờng Step 7- 200sử dụng
các module sau:

+ Module nguồn PS.

+ Module ghép nối IM (Intefare Module).

+ Module tín hiệu SM (Signal Module):

Vào số các loại: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh.

Ra số các loại: 8 kênh, 16 kênh, 32 kênh.

Vào ra số các loại: 8 kênh vào 8 kênh ra, 16 kênh vào 16 kênh ra.
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 21

Vào tƣơng tự các loại: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh.

Ra tƣơng tự các loại: 2 kênh, 4 kênh, 8 kênh.

Vào, ra tƣơng tự các loại: 2 kênh vào 2 kênh ra, 4 kênh vào 4 kênh ra.

Đếm tốc độ cao.

Truyền thông CP 340, CP340- 1, CP341.

b. Địa chỉ và gán địa chỉ
Trong PLC các bộ phận con gửi thông tin đến hoặc lấy thông tin đi đều phải có địa
chỉ để liên lạc. Địa chỉ là con số hoặc tổ hợp các con số đi theo sau chữ cái. Chữ cái
chỉ loại địa chỉ, con số hoặc tổ hợp con số chỉ số hiệu địa chỉ.

Trong PLC có những bộ phận đƣợc gán địa chỉ đơn nhƣ bộ thời gian (T), bộ
đếm(C) chỉ cần một trong 3 chữ cái đó kèm theo một số là đủ, ví dụ:: T1, C32

Các địa chỉ đầu vào và đầu ra cùng với các module chức năng có cách gán địa chỉ
giống nhau. Địa chỉ phụ thuộc vào vị trí gá của module trên panen. Chỗ gá module
trên pancn gọi là khe (Slot), các khe đều có đánh số, khe số 1 là khe đầu tiên của và cứ
thế tiếp tục.

Các loại khối:
Khối tổ chức OB (Organisation Block)
Khối tổ chức quản lý chƣơng trình điều khiển và tổ chức việc thực hiện
chƣơng trình.

Khối hàm FB (Function Block)

Khối hàm là loại khối đặc biệt dùng để lập trình các phần chƣơng trình điều khiển tái
diễn thƣờng xuyên hoặc đặc biệt phức tạp. Có thể gán tham số cho các khối đó và
chúng có một nhóm lệnh mở rộng. Ngƣời sử dụng có thể tạo ra các khối hàm mới
cho mình, có thể sử dụng các khối hàm sẵn có của SIEMENS.
Khối dữ liệu: có hai loại là:

+ Khối dữ liệu dùng chung DB (Sllared Data Block)

Khối dữ liệu dùng chung lƣu trữ các dữ liệu chung cần thiết cho việc xử lý chƣơng
trình điều khiển.

+ Khối dữ liệu riêng DI (Instance Data Block)

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 22

Khối dữ liệu dùng riêng lƣu trữ các dữ liệu riêng cho một chƣơng trình nào đó
trong việc xử lý chƣơng trình điều khiển.

Ngoài ra trong PLC S7-200 còn hàm hệ thống SFC (System Function) và khối
hàm hệ thống SFB (System Function Block).
Lập

trình

một

số

lệnh

cơ

bản

Nhóm lệnh 1ogic
+Lệnh LD và lệnh A
+ Lệnh AN
+Lệnh O
+Lệnh ON
+Lệnh A và lệnh O
+Lệnh “(“ và lệnh “)”
Nhóm lệnh thời gian
Chƣơng trình điều khiển sử dụng các lệnh thời gian để theo dõi, kiểm soát và quản lý
các hoạt động có liên quan đến thời gian.

Khi một bộ thời gian đƣợc khởi phát thì giá trị thời gian cần đƣợc nạp vào thanh ghi
CV (Current value). Do đó, muốn dùng các lệnh thời gian phải nạp giá trị thời gian
cần đặt vào thanh ghi CV trƣớc khi bộ thời gian hoạt động.

Có thể nạp các kiểu dữ liệu sau dùng cho các lệnh thời gian:

+ Dữ liệu thời gian thực: S5T#H_M_S_MS

+ Dạng số nguyên 16 bít: W#16# (ở dạng mã BCD)

+Nạp thời gian thực: L S5T#10s

Với lệnh trên giá trị thời gian đƣợc nạp là 10s

+Nạp thời gian dạng mã
Trong các bộ thời gian của S7-200 ngoài tín hiệu kích thích chính (bắt đầu) nhƣ các
bộ thời gian của các PLC khác, còn có tín hiệu kích thích cƣỡng bức, tín hiệu kích
thích cƣỡng bức cho phép tính lại thời gian từ đầu khi có sƣờn lên của tín hiệu này, tuy
nhiên tín hiệu kích thích cƣỡng bức chỉ có giá trị khi tín hiệu kích thích chính có giá
trị1. Lệnh thực hiện kích thích cƣỡng bức (có điều kiện) là: FR.
Lệnh FR chỉ có ở dạng lập trình STL. Bộ thời gian cũng có thể dùng lệnh R dễ xoá.






ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 23






4.2.THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN

Địa chỉ đầu vào
Địa chỉ đầu ra
ON

OFF
I0.0

I0.6

Nút ON

Nút OFF
Rơ le
1
Q0.1
Đầu ra điều khiển ĐC
băng tải
HT1
I0.1
Công tắc hành trình
thứ 1
Rơ le
2
Q0.2
Đầu ra điều khiển bơm
nƣớc
HT2
I0.7
Công tắc hành trình
thứ 2

Rơ le
3
Q0.3
Đầu ra điều khiển ĐC
chổi lau
HT3
I0.2
Công tắc hành trình
thứ 3
Rơ le
4
Q0.4
Đầu ra điều khiển van
điện
HT4
I0.3
Công tắc hành trình
thứ 4
Rơ le
5
Q0.5
Đầu ra điều khiển ĐC
làm khô
HT5
I0.4
Công tắc hành trình
thứ 5

HT5
I0.5
Công tắc hành trình
thứ 6














ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 24

4.2.1.Giản đồ thời gian







ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: VÕ QUANG TRƢỜNG


SVTH: nguyễn Văn Tài-Thái Bảo Trang 25









4.2.2.Sơ đồ nối dây






4.2.3.Chƣơng trình lập trình trên PLC S7-200

Nguyên lí hoạt động của hệ thống nhƣ sau:
Xe đƣợc đƣa trƣớc lên băng tải,nhấn nút khởi động ON băng tải bắt đầu chạy và vận
chuyển ô tô vào trong để rửa xe.Quá trình rửa xe chia ra 3 giai đoạn:phun nƣớc,lau
chùi và kết thúc là sấy khô cho xe.Sau đó xe đƣợc băng tải đƣa ra ngoài.