Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.44 MB, 51 trang )
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.......................................................03
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................05
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG........................................................................ 06
1.1 Giới thiệu...................................................................................................................06
1.2 Các vấn đề đặt ra.......................................................................................................07
1.3 Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................08
1.4 Phạm vi giới hạn.......................................................................................................08
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM...........09
2.1 Giới thiệu về các loại phân loại sản phẩm................................................................09
2.1.1 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm đang hiện hành................................10
2.1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao..............................................13
2.2 Hệ thống truyền động................................................................................................16
2.2.1 Động cơ điện một chiều...............................................................................16
2.2.2 Băng chuyền.................................................................................................20
2.3 Hệ thống điều khiển..................................................................................................21
2.3.1 Bộ điều khiển PLC.......................................................................................21
2.3.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC................................21
2.3.1.2 Giới thiệu bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-200.........................26
2.3.2 Piston xylanh đẩy sản phẩm.........................................................................30
2.3.3 Van đảo chiều...............................................................................................32
2.3.4 Cảm biến quang............................................................................................34
2.3.5 Rơ le trung gian............................................................................................37
2.3.6 Nút nhấn.......................................................................................................40
CHƯƠNG III: MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG........................... 42
3.1 Mô hình hóa hệ điện của động cơ điện một chiều....................................................42
3.2 Mô phỏng hệ thống...................................................................................................43
3.2.1 Mô phỏng hệ thống cơ khí...........................................................................44
3.2.2 Mô phỏng hệ thống điều khiển....................................................................45
3.2.3 Mô phỏng hệ thống khí nén.........................................................................46
1
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG.................................................................. 47
4.1 Tính toán công suất động cơ...........................................................................47
4.2 Tính toán tốc độ của động cơ điện một chiều.................................................48
4.3 Tính toán tốc độ quay các trục........................................................................49
4.4 Tính công suất trên các trục............................................................................49
4.5 Tính moment xoắn trên các trục.....................................................................50
4.6 Tính toán lựa chọn piston................................................................................50
CHƯƠNG V: KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ...................................................................... 52
5.1 Kết quả......................................................................................................................52
5.2 Đánh giá....................................................................................................................52
5.3 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục......................................................................53
5.4 Hướng phát triển.......................................................................................................53
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 54
2
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2015
Giáo viên hướng dẫn
3
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hà Nội, ngày… tháng…năm 2015
Giáo viên phản biện
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất
nước ta đang đổi mới và bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vừa xây dựng
4
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
cơ sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển nền kinh tế đất nước. Điều đó đòi hỏi phải
nghiên cứu và áp dụng những dây chuyền, máy móc và thiết bị tiên tiến hiện đại, có
khả năng tự động hóa cao để đưa công nghệ vào mọi lĩnh vực của cuộc sống. Trong đó
ngành cơ khí tự động hóa đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển
của đất nước. Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tử nói
chung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lực và
trình độ chuyên môn để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơ khí,
điện-điện tử và kỹ thuật phần mềm.
Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Công Nghệ chế tạo máy, từ
những kiến thức đã được học, nhóm chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết
kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm”. Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay
thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết.
Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy
cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Hoài Sơn để
nhóm có thể hoàn thành đề tài này một cách tốt nhất. Nhóm tác giả xin chân thành cảm
ơn! Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót. Nhóm rất
mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể rút ra được kinh
nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài.
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 04 tháng06 năm 2015
Nhóm sinh viên thực hiện:
Trần Văn Huấn
Phạm Thanh Hà
Nguyễn Văn Dương
Nguyễn Văn Hoàng
Lê Xuân Hoàn
Khuất Văn Biên
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Giới thiệu
5
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực
khoa học, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… Do đó chúng ta phải
nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự nghiệp phát triển
nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự
động nói riêng. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, vi mạch số… được
ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ
xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với
các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệm
điện năng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triển
các công ty xí nghiệp đã đưa tự động hóa và sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây
chuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiết
kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng. Để đáp ứng yêu cầu
đó, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế mô hình hệ thống phân loại
sản phẩm theo chiều cao (Hình 1.1).
Hình 1.1 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao.
Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến để
xác định chiều cao của sản phẩm. Sau đó dùng xylanh để phân loại sản phẩm có chiều
cao khác nhau.
6
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần những
chuyển động cần thiết:
-
Chuyển động của băng chuyền. Để truyền chuyển động quay cho trục của băng chuyền
-
ta dùng động cơ điện một chiều thông qua bộ truyền đai thang.
Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có chiều cao khác nhau.
Chuyển động của xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén.
Chu trình làm việc máy: khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm được xylanh
đẩy vào băng chuyền. Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phân
loại với chiều cao khác nhau. Các sản phẩm sau khi được phân loại sẽ được chuyển
đến thùng hàng để đóng gói. Chu trình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản
phẩm.
Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn,
cụ thể như:
•
Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện được điều kiện
làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa học kỹ
•
thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn.
Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như
thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng.
• Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay
đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức
tối đa…
1.2 Các vấn đề đặt ra
Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu chế tạo: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều
cao có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa.
Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển được động cơ và hệ
thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các
vấn đề khác như là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết...
Các vấn đề cần được giải quyết đó là:
-
Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi
tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ
-
dàng lắp đặt và sửa chữa.
Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động.
7
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
- Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị
hỏng.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
Đề tài “Phân loại sản phẩm theo chiều cao” đã được nhiều sinh viên của các
trường nghiên cứu và thực hiện. Đồng thời cũng đã có nhiều sinh viên thiết kế những
mô hình đơn giản. Mô hình này cũng đã được thiết kế, đưa vào sử dụng trong một số
nhà máy và là một sản phẩm cơ điện tử điển hình, nên trong quá trình làm đồ án, nhóm
tác giả đã áp dụng phương pháp nghiên cứu sau:
* Phương pháp tuần tự và đồng thời
Kết hợp giữa việc thiết kế tuần tự và đồng thời: cụ thể là việc đầu tiên là nghiên
cứu mô hình cụ thể sau đó xây dựng mô hình chứa đầy đủ những dự định sẽ có trong
thiết kế qua đó có cái nhìn tổng quan về hệ thống chung và xác định thông số cơ bản.
hay thay thế từ đó đưa ra các đánh giá về hệ thống (công suất làm việc của hệ
thống, vận tốc của băng tải, mức độ chịu lực, giới hạn các chỉ số cơ khí và điện năng,
năng suất của hệ thống...).
1.4 Phạm vi giới hạn
Hệ thống phân loại sản phẩm là một đề tài đã được nghiên cứu và phát triển từ
lâu. Hiện nay trong các nhà máy xí nghiệp có rất nhiều hệ thống hoàn thiện cả về chất
lượng và thẩm mỹ. Tuy nhiên, trong phạm vi một đề tài nghiên cứu, với những giới
hạn về kiến thức, thời gian và kinh phí đề tài giới hạn bởi những tính năng sau:
-
Kích thước: (Dài x Rộng x Cao) 1700 x 650 x 455 (mm)
Hệ thống điều khiển: PLC và hệ thống khí nén.
Cơ cấu đẩy sản phẩm: Xylanh piston.
Động cơ truyền chuyển động: Động cơ điện một chiều.
Hệ thống dẫn động: Băng chuyền.
Điện áp cung cấp: Điện áp xoay chiều 220V và điện áp một chiều 24V.
CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
2.1 Giới thiệu về các loại phân loại sản phẩm
2.1.1 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm đang hiện hành
8
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Nhằm phục vụ nhiệm vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản
phẩm ra đời là một công cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong công việc phân
loại, nó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong công việc. Một hệ thống hoàn chỉnh có
thể phân loại các sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục và giảm tối đa thời
gian trì hoãn hệ thống. Hơn thế nữa, đối với những công việc đòi hỏi sự tập trung cao
và có tính tuần hoàn, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công
việc. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.
Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu
cầu cấp bách này.
Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tế trong
các nhà máy xí nghiệp, nhưng chủ yếu được chia thành ba loại chính là phân loại sản
phẩm theo màu sắc, theo hình dạng và theo chiều cao.
a) Phân loại sản phẩm theo màu sắc
Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1).
Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
Cấu tạo:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) có cấu tạo chính gồm:
-
Một băng chuyền.
Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
9
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Cảm biến nhận biết màu sắc.
Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm.
Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
Các van đảo chiều.
Các rơ le trung gian.
Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.
Nút nhấn.
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt
động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Xylanh piston sẽ đẩy
sản phẩm ra băng chuyền. Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản
phẩm có màu sắc khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu
về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển
piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các
dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản
phẩm nhựa hay trong chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống sẽ giúp nhà
sản xuất tốn ít nhân công lao động và giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao năng
suất lao động.
b) Phân loại sản phẩm theo chiều cao
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao (Hình 2.2).
10
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao.
Cấu tạo:
Hai băng chuyền.
Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
Ba cảm biến nhận biết chiều cao.
Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.
Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
Hai van đảo chiều.
Các rơ le trung gian.
Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.
Nút nhấn.
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất
hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai. Trên
băng chuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác
nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó
PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và
trung bình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền
và được phân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai. Sau đó động cơ một
11
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản
phẩm thấp về vị trí tương ứng.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong các
ngành công nghiệp:
-
Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả...
Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
c) Phân loại sản phẩm theo hình dạng
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng (Hình 2.3).
Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng.
Cấu tạo:
Một băng chuyền.
Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại.
Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera).
Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
Các rơ le trung gian.
Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.
Nút nhấn.
Nguyên lý hoạt động:
12
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt
động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Trên băng chuyền sẽ
thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm. Khi sản phẩm đi qua, Cảm
biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều
khiển động cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng
biệt.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều
ngành công nghiệp:
- Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng
khác nhau như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng…
- Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản.
- Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh.
Như vậy, ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta còn thấy có
hệ thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm. Ví dụ như phân loại sản
phẩm theo trọng lượng, kích thước... Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
chúng khá tương tự nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể là
xylanh piston hoặc động cơ bước) và bộ phận nhận dạng sản phẩm (có thể là các loại
cảm biến như màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại, hay
camera phát hiện hình dạng vật thể).
2.1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và cơ khí là một bước tiến quan trọng
trong sự phát triển của tự động hóa trong công nghiệp. Hiện nay, Đất nước ta đang
trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra
không những đạt tiêu chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về
hình dạng, kích thước, trọng lượng…Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình
thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhu cầu sản xuất,
để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất. Một trong những thiết bị, máy
móc hiện đại đó phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm. Chính vì vậy, nhóm tác giả
đã quyết định thiết kế và thi công mô hình với đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo
13
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
hệ thống phân loại sản phẩm” (Hình 2.4). Mô hình này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn
về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong
hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống.
Hình 2.4 Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao.
Vị trí
Tên gọi
1
Con lăn căng băng tải
2
Con lăn căng băng tải
3
Hộp chứa sản phẩm
4
Pittông-xilanh đẩy sản phẩm vào băng tả
5
Con lăn dẫn động băng tải
6
Động cơ điện
7
Đai thang
8
Đế đỡ pittông-xilanh
9
Băng tải
10
Cảm biến nhận dạng
11
Pittông-xilanh đẩy sản phẩm phân loại
12
Tấm đỡ băng tải 2
13
Vít M10
14
Cầu trượt
15
Đế đỡ toàn bộ hệ thống
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, động cơ một chiều quay truyền chuyển động cho băng
chuyền thông qua dây đai. Nguyên lý hoạt động được chia thành hai quá trình:
14
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
-
Bài tập lớn TĐHQTSX
Quá trình cấp sản phẩm vào băng chuyền: Khi có sản phẩm trong hộp, cảm biến quang
nhận biết và gửi tín hiệu về PLC. Bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầu tác động điện
của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm vào băng chuyền. Hai cảm biến
quang thu phát được bố trí trên băng chuyền với vị trí đặt cảm biến theo thứ tự lần lượt
-
cao và trung bình tính từ hộp cấp phôi (Hình 2.4).
Quá trình phân loại sản phẩm trên băng chuyền: tùy thuộc vào độ cao của từng sản
phẩm để có thể phân loại. Nếu sản phẩm cao trên băng chuyền đi qua sẽ che cảm biến
cao, lập tức gửi tín hiệu về PLC, bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầu tác động điện
của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm cao vào khay chứa tương ứng.
Sản phẩm có chiều cao trung bình sẽ không che cảm biến cao và khi đi qua cảm biến
trung bình, cảm biến sẽ nhận biết và gửi tín hiệu về PLC. Bộ PLC xử lý và xuất tín
hiệu đến đầu tác động điện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm
trung bình vào khay chứa tương ứng. Sản phẩm thấp nhất sẽ được đi hết băng chuyền
và được phân loại vào khay chứa cuối cùng.
Khi nhấn nút Stop, hệ thống dừng hoạt động.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng để phân loại các
sản phẩm có chiều cao khác nhau với độ chính xác cao. Hệ thống được ứng dụng rất
nhiều trong các ngành công nghiệp như:
-
Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả...
Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
2.2 Hệ thống truyền động
2.2.1 Động cơ điện một chiều
Trong mô hình, vì sử dụng truyền động băng chuyền dây đai và không yêu cầu
tải trọng lớn nên không cần động cơ có công suất lớn. Với yêu cầu khá đơn giản của
băng chuyền như là:
-
Băng chuyền chạy liên tục, có thể dừng khi cần.
Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng băng chuyền nhẹ.
Dễ điều khiển, giá thành rẻ.
15
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Vì vậy chỉ cần sử dụng động cơ một chiều có công suất nhỏ, khoảng 20-30 W,
điện áp một chiều 24 V.
Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều.
Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp và ở những thiết bị
cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi hoạt động.
Động cơ một chiều trong dân dụng thường là các động cơ hoạt động với điện
áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử
dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu điều chỉnh tốc độ bằng
phẳng và trong phạm vi rộng. Động cơ điện một chiều trong thực tế (Hình 2.12).
Hình 2.12 Một số loại động cơ trên thực tế.
a) Cấu tạo động cơ điện một chiều
16
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Hình 2.13 Cấu tạo động cơ điện một chiều.
1- Cổ góp điện.
2- Chổi than.
3- Rotor.
4- Cực từ.
5- Cuộn cảm.
6- Stator.
7- Cuộn dây phần ứng.
Cấu tạo của động cơ điện một chiều (Hình 2.13):
Thông tin chi tiết về động cơ [1]
- Stator (phần tĩnh): Gồm lõi thép bằng thép đúc, vừa là mạch từ vừa là vỏ máy.
Các cực từ chính có dây quấn kích từ.
- Rotor (phần động): Gồm lõi thép và dây quấn phần ứng. Lõi thép hình trụ, làm
bằng các lá thép kỹ thuật điện dày khoảng 0.5 mm, phủ sơn cách điện ghép lại. Mỗi
phần tử của dây quấn phần động có nhiều vòng dây, hai đầu với hai phiến góp, hai
cạnh tác dụng của phần tử dây quấn trong hai rãnh dưới hai cực khác tên.
- Cổ góp: gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ,
gắn ở đầu trục rotor.
- Chổi than: làm bằng than graphit. Các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo và giá
chổi điện gắn trên nắp máy.
b) Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều
Khi cho điện áp một chiều vào hai chổi than, trong dây quấn phần ứng có dòng
điện. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực tác dụng làm cho
Rotor quay. Chiều của lực được xác định theo quy tắc bàn tay trái. Khi phần ứng quay
được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn sẽ đổi chỗ cho nhau do có phiến cổ góp đổi chiều
dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi. Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt
từ trường sẽ cảm ứng sức điện động. Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn
17
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
tay phải. Ở động cơ một chiều thì sức điện động ngược chiều với dòng điện nên còn
gọi là sức phản điện động.
c) Phân loại động cơ điện một chiều
Tùy theo cách mắc mạch kích từ so với mạch phần ứng mà động cơ điện một
chiều được chia thành:
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: có dòng điện kích từ và từ thông
động cơ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng. Nguồn điện mạch kích từ riêng biệt
so với nguồn điện mạch phần ứng.
- Động cơ điện một chiều kích từ song song: khi nguồn điện một chiều có công
suất vô cùng lớn, điện trở trong của nguồn coi như bằng không thì điện áp nguồn sẽ là
không đổi, không phụ thuộc vào dòng điện trong phần ứng động cơ. Loại động cơ một
chiều kích từ song song cũng được coi như kích từ độc lập.
- Động cơ một chiều kích từ nối tiếp: dây quấn kích từ mắc nối tiếp với mạch
phần ứng.
- Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp: gồm hai dây quấn kích từ, dây quấn kích
từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp, trong đó dây quấn kích từ song song là chủ
yếu.
d) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn
so với loại động cơ khác, không những nó có khả năng thay đổi tốc độ một cách dễ
dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng
điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng.
Từ phương trình tính tốc độ:
Suy ra: để điều chỉnh có thể:
- Điều chỉnh Uư .
- Điều chỉnh Rư bằng cách thêm Rp vào mạch phần ứng.
- Điều chỉnh từ thông Φ của phần ứng.
Điều chỉnh tốc độ bằng dùng thêm Rp
18
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Mắc nối tiếp Rp vào phần ứng, từ công thức tính tốc độ động cơ suy ra R ư tăng
lên, suy ra giảm, độ dốc của đường đặc tính giảm. Các đường 1, 2 là đường đặc tính
sau khi tăng Rư, đường TN là đặc tính tự nhiên của động cơ ban đầu (Hình 2.14).
ω
ωo
TN
1
2
0
Mc
M
Hình 2.14 Đặc tính cơ tự nhiên và đặc tính cơ nhân tạo.
Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, tốc độ điều chỉnh liên tục, nhưng do
thêm Rp nên tổn hao tăng, không kinh tế.
Điều chỉnh từ thông của phần ứng
Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh
moment điện từ của động cơ MKΦIư và sức điện động quay của động cơ E ưKω. Khi từ
thông giảm thì tốc độ quay của động cơ tăng lên trong phạm vi giới hạn của việc thay
đổi từ thông. Nhưng theo công thức trên khi Φ thay đổi thì moment, dòng điện I cũng
thay đổi nên khó tính được chính xác dòng điều khiển và moment tải. Do đó, phương
pháp này cũng ít dùng.
Điều khiển điện áp phần ứng
Thực tế có hai phương pháp cơ bản để điều khiển tốc độ động cơ điện một
chiều bằng điện áp:
- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ.
- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ.
Trong đó thông thường người ta sử dụng cách điều chỉnh điện áp phần ứng.
Khi thay đổi điện áp phần ứng thì tốc độ động cơ điện thay đổi theo phương
trình:
19
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Vì từ thông của động cơ không đổi nên độ dốc đặc tính cơ cũng không đổi, còn
tốc độ không tải lý tưởng thì tùy thuộc vào giá trị điện áp điều khiển U ư của hệ thống,
do đó có thể nói phương pháp điều khiển này là triệt để.
Đặc tính thu được khi điều khiển là một họ đường thẳng song song.
2.2.2 Băng chuyền
a) Giới thiệu chung về băng chuyền
Băng chuyền thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu
rời theo phương ngang và phương nghiêng. Trong các dây chuyền sản xuất các thiết bị
này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ,
trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các
trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu.
b) Ưu điểm của băng chuyền
- Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các
hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang và nằm nghiêng.
- Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo
dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận
chuyển khác không lớn lắm.
c) Cấu tạo chung của băng chuyền
Cấu tạo chung của băng chuyền (Hình 2.15).
Hình 2.15 Cấu tạo chung của băng chuyền.
(1) – Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.
(2) – Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
(3) – Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo
20
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Ngoài ra còn có hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ…) nằm dưới bộ phận kéo có tác
dụng làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.
Trong thực tế, tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại sản phẩm, các
hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau. Do đó băng chuyền
cũng cần có kích thước khác nhau sao cho phù hợp với hệ thống phân loại. Nhận thấy
thực tiễn đó, nhóm đồ án sẽ thiết kế và thi công một mô hình nhỏ nhưng có chức năng
gần tương tự như ngoài thực tế, đó là: Tạo ra một băng chuyền để vận chuyển sản
phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đã đạt trước.
2.3 Hệ thống điều khiển
2.3.1 Bộ điều khiển PLC
2.3.1.1 Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC
a) Khái niệm về PLC
PLC là các chữ được viết tắt từ: Programmable Logic Controller. Theo hiệp hội
quốc gia về sản xuất điện Hoa Kỳ thì PLC là một thiết bị điều khiển mà được trang bị
các chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính toán cho phép
điều khiển nhiều loại máy móc và các bộ xử lý. Các chức năng đó được đặt trong một
bộ nhớ mà tạo lập sắp xếp theo chương trình. Nói một cách ngắn gọn PLC là một máy
tính công nghiệp để thực hiện một dãy quá trình.
b) Giới thiệu về PLC
Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC ra đời đầu tiên năm 1968
(Công ty General Moto – Mỹ). Tuy nhiên hệ thống này còn khá đơn giản và cồng
kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống, vì vậy qua
nhiều năm cải tiến và phát triển không ngừng khắc phục những nhược điểm còn tồn tại
để có được bộ điều khiển PLC như ngày nay, đã giải quyết được các vấn đề nêu trên
với các ưu việt như sau:
-
Là bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán điều khiển.
Có khả năng mở rộng các modul vào ra khi cần thiết.
Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình.
Có khả năng truyền thông đó là trao đổi thông tin với môi trường xung quanh như máy
-
tính, các PLC khác, các thiết bị giám sát, điều khiển…
Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có nhiều ưu điểm khác nữa.
21
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hang PLC khác nhau cùng phát
triển như hang Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen…và có nhiều hãng nữa
nhưng chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểm khác biệt với từng
mặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyết định nên dùng hãng PLC
nào cho thích hợp với mình.
c) Lợi ích của việc sử dụng PLC
Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với
sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra…), mà không phải thay
đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi
đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển relay…) khả năng chuyển đổi hệ
điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để lưu truyền dữ liệu điều khiển lẫn
nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt hơn.
•
Một số lĩnh vực tiêu biểu sử dụng PLC:
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất
trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn
giản, chỉ có khả năng đóng mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho các lĩnh
vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong sản xuất. Các
lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:
-
Hóa học và dầu khí: định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống dẫn.
Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, quá trình lắp đặt máy, điều
-
khiển nhiệt độ lò kim loại…
Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ, quá trình cáng, quá trình
-
gia nhiệt…
Thủy tinh và phim ảnh: Trong quá trình đóng gói, thí nghiệm vật liệu, cân đong, các
-
khâu hoàn tất sản phẩm, do cắt giấy.
Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phẩm, đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm,
-
kiểm soát quá trình sản xuất, đóng gói…
Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất
-
lượng.
Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý các tuabin…) các trạm
cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ).
d) Ưu nhược điểm khi lập trình hệ thống điều khiển PLC
Ưu điểm của PLC:
Từ thực tế sử dụng người ta thấy rằng PLC có những điểm mạnh như sau:
22
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
-
Bài tập lớn TĐHQTSX
PLC dễ dàng tạo luồng ra và dễ dàng thay đổi chương trình.
Chương trình PLC dễ dàng thay đổi và sửa chữa: chương trình tác động đến bên trong
bộ PLC có thể được người lập trình thay đổi dễ dàng bằng xem xét việc thực hiện và
giải quyết tại chỗ những vấn đề liên quan đến sản xuất, các trạng thái thực hiện có thể
nhận biết dễ dàng bằng công nghệ điều khiển chu trình trước đây. Như thế, người lập
-
trình chương trình thực hiện việc nối PLC với công nghệ điều khiển chu trình.
Các tín hiệu đưa ra từ bộ PLC có độ tin cậy cao hơn so với các tín hiệu được cấp từ bộ
-
điều khiển bằng rơ le.
Phần mềm lập trình PLC dễ sử dụng: phần mềm được hiểu là không cần những người
-
sử dụng chuyên nghiệp sử dụng hệ thống rơ le tiếp điểm và không tiếp điểm.
Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống: trong khi phải chi phí rất nhiều cho việc hàn
mạch hay nối mạch trong cấp điều khiển rơ le, thì ở PLC những công việc đó đơn giản
-
được thực hiện bởi chương trình.
Thiết lập hệ thống trong một vùng nhỏ: vì linh kiện bán dẫn được đem ra sử dụng rộng
-
dãi nên cấp điều kiện này sẽ nhỏ so với cấp điều khiển bằng rơ le trước đây
Tuổi thọ là bán – vĩnh cửu: vì đây là hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên độ tin cậy
-
cao, tuổi thọ lâu hơn so với rơ le tiếp điểm.
Nhược điểm của PLC:
Do chưa tiêu chuẩn hóa nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữ lập
-
trình khác nhau, đẫn dến thiếu tính tống nhất toàn cục về hợp thức hóa.
Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sử dụng
bằng phương pháp rơ le.
e) Cấu trúc của PLC
Hệ thống PLC thông dụng có năm bộ phận cơ bản, bao gồm: bộ xử lý, bộ nhớ,
bộ nguồn, giao diện nhập/xuất (I/O), và thiết bị lập trình.
Bộ xử lý của PLC:
Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý,
biên dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình
được lưu động trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt
động đến các thiết bị xuất.
Bộ nguồn:
Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp DC cần thiết
cho bộ xử lý và các mạch điện có trong các module giao diện nhập và xuất.
Bộ nhớ:
Bộ nhớ là nơi lưu chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển,
dưới sự kiểm tra của bộ vi xử lý.
23
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
-
Trong hệ thống PLC có nhiều loại bộ nhớ:
Bộ nhớ chỉ để đọc ROM (Read Only Memory) cung cấp dung lượng lưu trữ cho hệ
-
điều hành và dữ liệu cố định được CPU sử dụng.
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM (Random Accept Memory) dahf cho chương trình
-
của người dung.
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên RAM dành cho dữ liệu. Đây là nơi lưu trữ thông tin theo
trạng thái của các thiết bị nhập xuất, các giá trị của đồng hồ thời chuẩn các bộ đếm và
các thiết bị nội vi khác. RAM dữ liệu đôi khi được xem là bảng dữ liệu hoặc bảng ghi.
Thiết bị lập trình:
Thiết bị lập trình được sử dụng để nhập chương trình vào bộ nhớ của bộ xử lý.
Chương trình được viết trên thiết bị này sau đó được chuyển đến bộ nhớ của PLC.
Các phần tử nhập và xuất:
Là nơi bộ xử lý nhận các thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin
đến các thiết bị bên ngoài. Tín hiệu nhập có thể đến từ các công tắc hoặc từ các bộ cảm
biến…
Thực chất PLC hoạt động như một máy tính cá nhân nghĩa là phải có bộ vi xử
lý, hệ điều hành, bộ nhớ để lưu trữ chương trình điều khiển, dữ liệu, có cổng vào ra để
giao tiếp với các thiết bị bên ngoài. Bên cạnh đó PLC còn có các bộ Counter, Timer để
phục vụ bài toán điều khiển.
f)
Cấu trúc bên trong cơ bản của PLC
Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ
vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/xuất. CPU điều khiển và xử lý mọi hoạt động
bên trong của PLC. Bộ xử lý trung tâm được trang bị đồng hồ có tần số trong khoảng
từ 1 đến 8 MHz. Tần số này quyết định tốc độ vận hành của PLC, cung cấp chuẩn thời
gian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần của hệ thống. Thông tin trong PLC được
truyền dưới dạng các tín hiệu digital. Các đường dẫn bên trong truyền các tín hiệu
digital được gọi là Bus. Về vật lý bus là bộ dây dẫn truyền các tín hiệu điện. Bus có
thể là các vệt dây dẫn trên bảng mạch in hoặc các dây điện trong cable. CPU sử dụng
bus dữ liệu để gửi dữ liệu giữa các bộ phận, bus địa chỉ để gửi địa chỉ tới các vị trí truy
cập dữ liệu được lưu trữ và bus điều khiển dẫn tín hiệu liên quan đến các hoạt động
điều khiển nội bộ. Bus hệ thống được sử dụng để truyền thông giữa các cổng và thiết
bị nhập/xuất.
Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ xử lý. Nói chung CPU bao gồm:
24
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Khoa Cơ khí
Bài tập lớn TĐHQTSX
-
Bộ thuật toán và logic (ALU) chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu, thực hiện các phép toán
-
số học (cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic AND, OR, NOT.
Bộ nhớ còn gọi là các thanh ghi, bên trong bộ vi xử lý, được dùng để lưu trữ thông tin
liên quan đến sự thực thi của chương trình. Bộ điều khiển được sử dụng để điều khiển
chuẩn thời gian của các phép toán.
Bus là các đường dẫn dùng để truyền thông bên trong PLC. Thông tin được
truyền theo dạng nhị phân, theo nhóm bit, mỗi bit là một số nhị phân 1 hoặc 0 tương tự
các trạng thái ON/OFF của tín hiệu nào đó. Thuật ngữ từ được sử dụng cho nhóm bit
tạo thành thông tin nào đó. Vì vậy một từ 8 bit có thể là số nhị phân 00100110. Cả 8
bit này được truyền thông đồng thời theo dây song song của chúng. Hệ thống PLC có
bốn loại bus:
+ Bus dữ liệu: tải dữ liệu được sử dụng trong quá trình xử lý của CPU. Bộ xử lý
8 bit có 1 bus dữ liệu nội có thể thao tác với các số 8 bit, có thể thực hiện các phép
toán giữa các số 8 bit và phân phối các kết quả theo giá trị 8 bit.
+ Bus địa chỉ: được sử dụng để tải các địa chỉ và các vị trí trong bộ nhớ. Như
vậy mỗi từ có thể được định vị trong bộ nhớ, mỗi vị trí bộ nhớ được gắn vào một địa
chỉ duy nhất. Mỗi vị trí từ được gán một địa chỉ sao cho dữ liệu được được lưu trữ ở vị
trí nhất định để CPU có thể đọc hoặc ghi ở đó bus địa chỉ mang thông tin cho biết địa
chỉ sẽ được truy cập. Nếu bus địa chỉ gồm 8 đường, số lượng từ 8 bit, hoặc số lượng
địa chỉ phân biệt là 28=256. Với bus địa chỉ 16 đường số lượng địa chỉ khả dụng
65536.
+ Bus điều khiển: bus điều khiển mang các tín hiệu được CPU sử dụng để điều
khiển. Ví dụ để thông báo cho các thiết bị nhớ nhận dữ liệu từ thiết bị nhập hoặc xuất
dữ liệu và tải các tín hiệu chuẩn thời gian được dùng để đồng bộ hóa các hoạt động.
+ Bus hệ thống: được dùng để truyền thông giữa các cổng nhập/xuất và các
thiết bị nhập/xuất.
2.3.1.2 Giới thiệu bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-200
a) Giới thiệu chung
Simatic S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình của hãng SIEMENS (Cộng
hòa Liên bang Đức). Simatic S7-200 rất linh hoạt và hiệu quả do các đặc tính sau:
-
Có nhiều CPU khác nhau trong hệ S7-200 nhằm đáp ứng nhu cầu khác nhau trong
-
từng ứng dụng.
Có nhiều modul mở rộng khác nhau như modul vào/ra tương tự, modul vào/ra số. Có
thể mở rộng đến bảy modul. Bus nối tích hợp trong modul ở phía sau.
25
