Quá trình hình thành giáo trình hướng dẫn cắt nhôm trong nhà máy nhôm việt hà p8 pdf

Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
71

Hình 3.21: Đầu ra của Modul mở rộng EM235

Bảng 3.4: Định cấu hình cho Module EM235
Nguồn đơn cực
SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6
Độ lớn
tín hiệu vào
Độ
phân giải
ON OFF OFF ON OFF ON 0 - 50mV 12,5àV
OFF ON OFF ON OFF ON 0 - 100mV 25àV
ON OFF OFF OFF ON ON 0 - 500mV 125àV
OFF ON OFF OFF ON ON 0 - 1V 250àV
ON OFF OFF OFF OFF ON 0 - 5V 1,25 mV
ON OFF OFF OFF OFF ON 0 - 20mA 5àV
OFF ON OFF OFF OFF ON 0 - 10V 2,5 mV
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
72
* Định cấu hình cho EM235: Sử dụng công tắc DIP (SW1 SW6) đế
xác định các giải pháp tín hiệu vào Analog. Tất cả các đầu vào đợc đặt ở
cùng một phạm vi tín hiệu đầu vào Analog.
* Module đầu vào/ra Analog EM231 RTD
- Kích thớc (dài x rộng x cao): 90 x 80 x 62mm
- Khối lợng: 0,2kg

- Công suất: 2W
- 3 đầu vào Analog
- EM231 RTD thu nhận tín hiệu nhiệt độ dới dạng Analog dễ dàng với tính
chính xác cao bằng việc sử dụng cặp nhiệt ngẫu chuẩn. Đợc thiết kế giống nh
những thiết bị khác của dòng S7 - 22x, chúng đợc liên kết với nhau qua các Bus dữ
liệu và đợc đặt trên một giá treo DIN phía bên phải CPU
- Kết nối module EM231TC, EM231 RTD: Có thể mắc trực tiếp với S7- 200
hoặc có thể sử dụng dây dẫn phụ có bảo vệ để hạn chế tiếng ồn một cách tốt nhất.
Có thể mắc thiết bị EM231 RTD với cảm biến theo 3 cách: 4 dây, 3 dây và 2 dây.
Cách chính xác nhất là sử dụng 4 dây, cách ít chính xác nhất là sử dụng 2 dây chỉ
đợc sử dụng nếu sai số do mắc dây đợc bỏ qua trong các ứng dụng.
* Module đầu vào/ra Analog EM235
- Đặc tính vật lý:
Kích thớc (dài x rộng x cao): 90 x 80 x 62mm
Khối lợng: 0,2kg
Công suất tiêu thụ: 2W
Số dầu vào/ra: 3 đầu vào Analog, 1 đầu ra Analog
- Đặc tính đầu ra:
Dải tín hiệu ra: Điện áp 10V, dòng điện 0 ữ 20mA
Kiểu dữ liệu: Lỡng cực: - 32000 ữ 32000 và đơn cực: 0 ữ 32000
Thời gian ổn định: Điện áp 100às, dòng điện 2às
- Đặc tính đầu vào:
Dạng đầu vào kiểu vi phân
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
73
Điện trở vào 100M
Điện áp vào cực đại: 30V
Dòng điện vào cực đại: 32mA

Dòng điện nguồn 5VDC, 70mA từ khối cơ sở
Nguồn cung cấp mở rộng: 60mA, cộng với dòng điện ra 20mA từ khối cơ sở
hay nguồn mở rộng.
* Cách sử dụng EM235:
- Đảm bảo nguồn cung cấp 24VDC không có nhiễu và ổn định
- Điều chỉnh Module
- Sử dụng dây cảm biến càng ngắn càng tốt
- Nối ngắn mạch những đầu vào không sử dụng
- Tránh làm ngập dây
- Sử dụng cùng loại cho một tuyến dây
Thiết bị RTD cung cấp tín hiệu vào PLC với những giữ liệu cho biết
nhiệt độ hoặc điều kiện sai số. Các bit trạng thái cho biết khoảng sai số và tình
trạng không hoạt động của thiết bị/nguồn cung cấp đang sử dụng. Đèn LED
cho biết tình trạng của thiết bị.

Hình3.22: Bộ định cấu hình DIP cho module EM231, EM235

Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
74
Các module EM231 & EM235 có chi phí thấp tốc độ cao 12 bit. Chúng có
khả năng chuyển đổi đầu vào Analog thành tín hiệu digital tơng ứng với 149às.
Quá trình chuyển đổi tín hiệu đầu vào Analog đợc thực hiện mỗi khi tín
hiệu Analog đợc truy cập bởi chơng trình của ngời sử dụng. EM231 &
EM235 cung cấp tín hiệu Digital cha đợc xử lý (không lọc hoặc tuyến
tính hoá) đúng với điện áp Analog hay giá trị thực đợc thể hiện ở các cực
đầu vào của thiết bị. Vì là thiết bị tốc độ cao nên chúng có thể thay đổi
nhanh chóng theo tín hiệu đầu vào Analog.
3.3. Rơle

Hình 3.23: Relay
Trong hệ thống các rơle nhận tín hiệu từ các cổng ra của PLC để cấp
nguồn cho cuộn dây của rơle. Các tiếp điểm thờng mở của rơle đóng vai trò
nh công tắc nối giữa nguồn điện và động cơ hoặc cuộn van, và các tiếp điểm
này sẽ đóng lại khi có tín hiệu của PLC. Thời gian đóng và thời điểm đóng do
PLC quyết định theo chơng trình điều khiển.
3.4. Động cơ đếm xung (Encoder)
3.4.1. Encoder

Hình 3.24: Encoder
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
75
Hiện nay, trên thực tế có rất nhiều cách đo chiều dài tự động nh dùng
cảm biến, dùng công tắc hành trình. Động cơ đếm xung là một cách đo chiều
dài. Đầu trục Encoder đợc gắn đồng trục với một con lăn đợc tiện với chu vi
chính xác là 7 cm. Khi băng tải chạy và làm Encoder quay và một vòng
Encoder phát ra 40 xung

7 xung. Những xung này sẽ đợc đa vào bộ
Counter để đếm số xung và tác động cho đầu ra để tác động cho tiếp điểm
khác.
Cấu tạo của Encoder bao gồm một đĩa có đục lỗ trên đó, một cặp thu
phát hồng ngoại, bộ khuếch đại lên 5V DC. Khi cấp nguồn cho Encoder
nguồn phát phát liên tục tia hồng ngoại, để đầu thu nhận đợc tia hồng ngoại
này thì lỗ trên đĩa phải nằm giữa cặp thu phát, mà trục của đĩa này là trục của
Encoder. Khi đầu thu nhận đợc tín hiệu của đầu phát thì lúc đó tín hiệu ra là

mức cao 5 V, đầu ra này sẽ đợc kích lên 24 V DC để đa vào PLC.

Hình 3.25: Mạch tạo ra điện áp 5V ổn định


Hình 3.26: Mạch nối cặp cảm biến quang và đầu ra đa vào PLC
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
76
Đầu vào PLC sẽ là xung hình vuông với điện áp 24 V. Mỗi khi đèn thu
nhận đợc tia sáng thì đầu vào PLC ở mức cao, còn khi đèn thu không nhận
đợc tia sáng thì đầu vào PLC ở mức thấp.
3.4.2. Bộ thu phát quang phototransistor
* Cơ chế hoạt động
Thông thờng bọ ghép quang gồm 1 điốt loại GaAs phát ra tia hồng
ngoại và 1 phototransistor với vật liệu silic. Với dòng điện thuận, điốt phát ra
bức xạ hồng ngoại với chiều dài sóng khoảng 900nm. Năng lợng bức xạ này
đợc chiếu lên trên mặt của phototransistor hay chiếu gián tiếp qua một môi
trờng dẫn quang ( Hình3.24)
Đầu tiên tín hiệu điện đợc phần phát (LED hồng ngoại) trong bộ ghép
quang biến thành tín hiệu ánh sáng. Sau đó tín hiệu ánh sáng đợc phần nhận
(Phototransistor) biến thành tín hiệu điện (Hình 3.24)

* Nguyên lý hoạt động
Thông thờng cực gốc của phototransistor đợc nói ra ngoài (ví dụ
trong trờng hợp với mạch phản hồi). Tuy nhiên bộ ghép quang vẫn làm việc
trong trờng hợp không có cực gốc. Trờng hợp không có cực gốc, bộ ghép có
hệ số truyền đạt giữa LED và phototrasistor lớn hơn, vì vậy bề mặt cực gốc
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
77
không bị che lấp một phần bởi công tắc của cực gốc. Tuy nhiên không có cực
gốc, bộ ghép quang cũng có những bất lợi:
- Bộ ghép quang làm việc không ổn định với nhiệt độ cao (vì dòng
điện ngợc tăng cao với nhiệt độ).
- Bộ ghép quang làm việc chậm hơn. Nếu ta nối giữa cực gốc và cực
phát 1 điện trở, bộ ghép quang làm việc nhanh hơn, dòng điện ngợc
bé hơn. Tuy nhiên hệ số truyền đạt cũng bé đi vì một phần dòng
điện của cực gốc bị dẫn đi mất. Cờng độ sáng của LED bị giảm đi,
nhng dòng quang điện của phototransistor gia tăng khi nhiệt độ
tăng cao. Do đó bọ ghép quang làm việc làm việc khá ổn định với
nhiệt độ
3.5. Sơ đồ kết nối của hệ thống điều khiển
3.5.1. Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị ngoại vi
Sau khi nghiên cứu phần mềm Step7 - micro/Win 32 và chọn thiết bị
điều khiển CPU 224 để điều khiển tự động quá trình cắt nhôm thì việc lựa
chọn các thiết bị khác để kết nối với dây chuyền cần điều khiển là công việc
quan trọng. Sử dụng các thiết bị điều khiển quan trọng là: Máy tính PC, CPU,
cáp PC/PPI và module mở rộng. Ghép nối máy tính PC qua cổng RS232 cần có
cáp nối PC/PPI với bộ chuyển đổi RS232/RS485.

H
ình3.27: Sơ đồ kết nối tổng thể
Module mở rộn
g
Modul mở rộn
g
R
R
S
S
-
-
2
2
3
3
2
2


R
R
S
S
-
-
4

4
8
8
5
5


M
M
o
o
d
d
u
u
l
l


m
m
ở
ở
r
r
ộ
ộ
n
n
g

g

I
I
0
0
.
.
0
0


ữ
ữ


I
I
0
0
.
.
7
7


Q
Q
0
0

.
.
0
0


ữ
ữ


Q
Q
2
2
.
.
7
7


B¸o c¸o tèt nghiƯp t« kim hïng – tù ®éng 46

Tr−êng ®hnni – hµ néi khoa c¬ ®iƯn
78
H
H
×
×
n
n

h
h


3
3
.
.
2
2
8
8
:
:


H
H
Ư
Ư


t
t
h
h
è
è
n
n

g
g
®
®
i
i
Ị
Ị
u
u
k
k
h
h
i
i
Ĩ
Ĩ
n
n
t
t
r
r
o
o
n
n
g
g

c
c
¸
¸
c
c
d
d
©
©
y
y
c
c
h
h
u
u
y
y
Ị
Ị
n
n


s
s
¶
¶

n
n


x
x
u
u
Ê
Ê
t
t

Ngoµi ra trong mét sè d©y chun s¶n xt lín ng−êi ta kÕt nèi m¸y tÝnh
víi nhiỊu CPU kh¸c nhau vµ kÕt hỵp víi nh÷ng phÇn mỊm kh¸c nh− protul t¹o
thµnh mét hƯ thèng ®iỊu khiĨn, hay cßn gäi lµ m¹ng ®a chđ. Trong ®ã: TD 200 vµ
OP15 lµ hƯ thèng ®iỊu khiĨn, hiĨn thÞ, theo dâi, kiĨm tra vµ l−u tr÷ qu¸ tr×nh
s¶n xt.










3.5.2. ThiÕt kÕ m« h×nh ®iỊu khiĨn tù ®éng qu¸ tr×nh c¾t nh«m
ENCODER (I1.3)

ĐC băng tải 1 (I0.0, Q0.0)
ĐC băng tải 2 (Q0.5)
Băng tải
ĐC ép (Q0.1, Q0.4)
CTHT trên ĐC ép (I0.4)
Thanh nhôm
ĐC dao cắt (Q0.2)
ĐC chuyển động dao cắt (Q0.3, Q0.6)
Dao cắt
CTHT dưới ĐC ép
CTHT cuối ĐC chuyển
động dao cắt (I0.2)
CTHT đầu ĐC chuyển
động dao cắt (I0.3)
(I0.1)

H×nh 3.29: M« h×nh thiÕt kÕ
Chó thÝch: CTHT: C«ng t¾c hµnh tr×nh. §C: §«ng c¬
Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
79
3.5.2.1. Thực tế quá trính cắt nhôm của nhà máy:
Khi nhôm đợc băng tải chuyển động đến rãnh cắt. Thanh nhôm sẽ
đợc cắt theo chiều dài đợc đặt trớc trên màn hình tinh thể lỏng. Khi ta
nhập số liệu vào màn hình đó thì cơ cấu tác động đến tấm chắn ở cuối quá
trình để chặn thanh nhôm. Khi thanh nhôm chạm đến tấm chắn thì động cơ băng
tải chuyển nhôm dừng lại và ép chặt thanh nhôm bằng thuỷ lực. Khi ép chặt sẽ
tác động đến công tắc hành trình cuối, khởi động động cơ dao cắt và bộ phận
chuyển động động cơ cắt bằng thuỷ lực. Bộ phận chuyển động động cơ dao gặp

công tắc hành trình cuối làm dừng đông cơ cắt, sẽ nhả ép và kéo động cơ cắt về
gặp công tắc hành trình đầu thì dừng lại và tác động cho băng tải chuyển sản
phẩm ra ngoài. Trên cơ sở đó em thiết kế quá trình cắt nhôm tự động.
3.5.2.2. Chế tạo quá trình cắt nhôm gồm các công đoạn sau:
- Băng tải 1: Dùng động cơ một chiều giảm tốc 12 V, 25 vòng/phút. Dùng để
chuyển thanh nhôm vào để bắt đầu quá trình cắt.
- Động cơ nhả ép: Dùng động cơ một chiều trục vít 24 V, 30 vòng/phút. Dùng
để ép chặt thanh nhôm hay nhả ép.
- Động cơ cắt: Dùng động cơ một chiều 24 V, 300 vòng/phút. Dùng để cắt
thanh nhôm. Động cơ này đợc gắn trên giá đỡ đợc chuyển động nhờ một
động cơ khác. Dao cắt nhôm có đờng kính là 12 cm.
- Động cơ chuyển động động cơ cắt: Dùng động cơ một chiều 12 V, 25
vòng/phút. Dùng để chuyển động động cơ cắt.
- Băng tải 2: Dùng động cơ một chiều giảm tốc 12 V, 25 vòng/phút. Dùng để
chuyển sản phẩm vừa cắt ra ngoài.






Báo cáo tốt nghiệp tô kim hùng tự động 46

Trờng đhnni hà nội khoa cơ điện
80
3.5.2.3. Thuật toán điều khiển mô hình: