Thiết kế hệ tđh cho máy cắt phôi tự động

MỤC LỤC

1


CHƯƠNG 1: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

1.1. Tóm tắt quy trình làm việc của hệ thống.
- Hệ thống cho phép cắt phôi thép theo 3 mức chiều dài khác nhau được
lựa chọn bởi 3 nút ấn chọn chế độ. Chế độ A (mode A) sẽ cho phép cắt
thép ở chiều dài tối đa (được dịnh vị bởi xylanh 6A1), mode B cho phép
cắt ở chiều dài trung bình (được định vị bởi xylanh 5A1), mode C cho
phép cắt ở chiều dài ngắn nhất (được định vị bởi xylanh 4A1).
- Sau khi chọn chế độ cắt (thông qua 3 nút ấn Mode A, Mode B, Mode
C), ấn nút Start thì hệ thống bắt đầu hoạt động: Xylanh chặn đi ra (4A1,
5A1 hoặc 6A1 tùy theo chế độ đã chọn), sau đó băng tải hoạt động đưa
phôi vào vị trí (phát hiện bởi cảm biến bị trí 1B1, 2B1 hoặc 3B1) thì
động cơ băng tải ngừng, đồng thời xylanh kẹp 2A1 đi ra để kẹp phôi.
Sau đó động cơ cắt quay và xylanh 1A1 từ từ hạ lưỡi cắt xuống tiến
hành cắt. Khi hết hành trình thì 1A1 thu về sau đó động cơ cắt ngừng,
xylanh kẹp và xylanh định vị cùng thu về. Sản phẩm được một cơ cấu
khác lấy ra. Sau khi sản phẩm được lấy ra thì sẽ có tính hiệu điện áp
2


24VDC (từ tiếp điểm K của 1 relay). Sau khi có tín hiệu sản phẩm đã
được đưa ra thì hệ thống tiếp tực lặp lại chu trình cho tới khi ấn nút
Stop. Để chọn chế độ hoạt động thì phải dùng máy sau đó chọn lại chế
độ.
Từ quy trình trên ta thấy hệ thống có 2 chế độ làm việc riêng biệt: chế độ
lựa chọn chế độ làm việc, và chế độ làm việc bình thường. Ta có lưu đồ công

nghệ cho quá trình cắt phôi tự động trên:
1.2. Lưu đồ chọn chế độ làm việc.
Bắt đầu

Mode A = 0
Mode B = 0
Mode C = 0

Ấn nút Mode A?

Đúng

Mode A = 1

Sai
Ấn nút Mode B?

Đúng

Mode B = 1

Sai
Ấn nút Mode C?

Đúng

Mode C = 1

3

Sai
Kết thúc


1.3. Lưu đồ chế độ làm việc bình thường:

Bắt đầu

3

2

1

Đúng

Đúng

Đúng

6A1 đi ra

5A1 đi ra

4A1 đi ra

4

5

6
Đúng

Đúng

Đúng

Đ/cơ băng chuyền
dừng.

7
Đúng
Đ/cơ cắt hoạt động.
1A1 hạ xuống
8

Đúng

Đúng

10

1A1 đi lên.

Sản phẩm
được lấy ra.

Đ/cơ cắt
dừng.
2A1 và

Đúng

9

4


5


Chú thích:
1: Mode A = 1? (chế độ A được chọn)
2: Mode B = 1?
3: Mode C = 1?
4: 3B1 = 1? (phôi đã vào vị trí)
4: 2A1 = 1?
6: 1A1 = 1?
7: 2A1 đã đi ra?
8: 1A1 đã hạ xuống?
9: 1A1 đã đi lên?
10: Có tính hiệu điện áp 24VDC? (sản phẩm đã được lấy ra)
Lưu ý trong tất cả các khối kiểm tra điều kiện, nếu điều kiện sai, chu trình
sẽ dừng lại chờ tại đó cho đến khi điều kiện đúng thì mới thực hiện tiếp.

6


1.4. Chuyển lưu đồ sang dạng Grafcet:
a) Grafcet cho lựa chọn chế độ làm việc:

7


b) Grafcet cho chế độ làm việc chính:

8


CHƯƠNG 2: CHỌN MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN

2.1. Mạch điều khiển cho PLC.
Bảng 2.1. Bảng phân cổng vào ra cho PLC.
STT

Đầu vào

Đầu ra

1

X0: START

Y1: Xylanh 1A1 tiến

2

X1: STOP

Y2: Xylanh 1A1 lùi

3

X2: Công tắc hành trình a0

Y3: Xylanh 2A1 tiến

4

X3: Công tắc hành trình a1

Y4: Xylanh 2A1 lùi

5

X4: Công tắc hành trình b0

Y5: Xylanh 4A1 tiến

6

X5: Công tắc hành trình b1

Y6: Xylanh 4A1 lùi

7

X6: Công tắc hành trình i0

Y7: Xylanh 5A1 tiến

8

X7: Công tắc hành trình i1

Y8: Xylanh 5A1 lùi

9

X8: Công tắc hành trình j0

Y9: Xylanh 6A1 tiến

10

X9: Công tắc hành trình j1

Y10: Xylanh 6A1 lùi

11

X10: Công tắc hành trình k0

12

X11: Công tắc hành trình k1

13

X12 : Cảm biến 1B1

14

X13 : Cảm biến 2B1

15

X14 : Cảm biến 3B1

9


2.2. Phương án điều khiển cho PLC.
2.2.1. Mạch điều khiển cho PLC.
Thiết kế mạch điều khiển cho PLC sử dụng Rơ le đóng ngắt :

Hình 2.8. Mạch điều khiển cho PLC FX2N – 32MR
10


2.2.2. Mạch lực cho PLC.
Sau đây là 5 xylanh được điều khiển bằng rơ le:

Hình 2.9. Xylanh sử dụng Van thủy khí 4/2

11


2.3. Phương án ghép nối cho PLC.
2.3.1. Lựa chọn PLC.

PLC Mitsubishi FX2N-32MR-DS
Số lượng: 1 thiết bị.
Vị trí: PLC kết nối giữa các thiết bị đầu vào và các Rơ le đầu ra.
Chức năng: Để điều khiển các cơ cấu vận chuyển linh kiện và băng tải gắp
nhả linh kiện theo yêu cầu của công nghệ.
Thông số kĩ thuật:
-

Số ngõ vào số: 13

-

Số ngõ ra số: 11

-

Nguồn cung cấp: 24 VDC.

-

Công suất tiêu thụ: 25 W.

-

Bộ nhớ chương trình: 8.000-16.000 Steps.

-

Đồng hồ thời gian thực.

-

Bộ đếm: 235

-

Timer: 256

-

Truyền thông RS232C, RS 485.

-

Kích cỡ W x H x D: 150 x 90 x 87.

12


Hình 2.12. PLC Mitsubishi FX 2N-32MR-ES/UL
2.3.2. Van phân phối.
Số lượng: 3 thiết bị
Vị trí: đặt ở cuối xylanh
Chức năng: Hút, nhả vật khi được điều khiển bằng Rơ le.
Thông số kĩ thuật:
-

Kích thước: 10-32 UNF.

-

Trạng thái van: NC.

-

Trạng thái cuộn hút: thường đóng.

-

Nguồn: 24 VDC.

-

Công suất:1.8 W.

-

Chiều dài dây nối: 18 inch.

-

Áp suất tối đa: 120 PSI( 8.2bar).

-

Nhiệt độ hoạt động: -18 đến 50 0C.

-

Thời gian đáp ứng: 3-8 ms.

Hình 2.13. Van phân phối
2.3.3. Lựa chọn công tắc hành trình.
Số lượng: 4 thiết bị.
13


Vị trí: Điểm đầu và điểm cuối của hành trình của các xylanh.
Chức năng:
- Phát hiện có sản phẩm cung cấp cho cơ cấu.
- Xác định vị trí của xylanh.
Thông số kĩ thuật: chọn loại có ký hiệu SS-10L.
-

2 công tắc hành trình thường mở.

-

2 công tắc hành trình thường đóng.

-

Dòng tối đa : 2A

-

Số lần đóng cắt : 30x106 lần.

Hình 2.14.Công tắc hành trình.
2.3.4. Lựa chọn Nút nhấn.

Số lượng: 1 thiết bị.
Vị trí: đặt tại bảng điều khiển.
Chức năng: Thực hiện các hoạt động điều khiển quá trình, khởi động, reset,
dừng cơ cấu.
Đặc điểm:

14


Sử dụng loại nút nhấn có đèn báo để đảm bảo cho các thao tác điều
khiển đúng.
-

Dòng tối đa: 5A

Hình 2.15. Nút nhấn
2.3.5. Lựa chọn còi báo hiệu.
Số lượng: 1 thiết bị
Vị trí: đặt tại bảng điều khiển cơ cấu.
Chức năng: Báo hiệu cho người vận hành biết quá trình vận hành của cơ
cấu, cảnh báo các điều kiện không được đáp ứng.

Hình 2.16. Đèn báo hiệu

15


2.3.6. Lựa chọn cầu chì bảo vệ đầu ra.
Số lượng: 3 thiết bị
Chức năng: bảo vệ đầu ra.

Thông số kĩ thuật: Sử dụng loại cầu chì ống, dòng tối đa phụ thuộc vào
dòng đầu ra chịu được. Ở đây ta chọn loại cầu chì 24VDC - 2A hạ áp.

Hình 2.17. Cầu chì bảo vệ
2.3.7. Lựa chọn Rơle trung gian.
Số lượng: 8 thiết bị.
Vị trí: Nối với các ngõ ra của PLC.
Nhiệm vụ: Đóng cắt điện tương ứng cho các công đoạn, theo yêu cầu công
nghệ của bài toán.
Với yêu cầu như trên, ta chọn role trung gian có thông số như sau:
-

Nguồn cấp : 24VDC.

-

Dòng định mức : 3A.

-

Công suất cắt dòng : 36 W.

-

Kích thước : 36x28x21.5 mm.

16


Hình 2.18. Rơ le loại MY của hãng Omron.

2.3.8. Lựa chọn Xylanh khí nén.
Số lượng: 2 thiết bị.
Vị trí: chính là xylanh 1 và xylanh 2.
Nhiệm vụ: Xylanh 1 và xylanh 2 chịu trách nhiệm chuyển động thẳng để
hút vật từ băng tải 1 và băng tải 2 vào băng tải 3.
Thông số kĩ thuật:
-

Điều khiển bằng khí nén.

-

Độ dài hành trình : 30, 20, 20 cm.

-

Nhiệt độ làm việc : 20-80 oC.

-

Áp suất : 0.6-10bar.

-

Tốc độ :30-800mm/s.

-

Đường kính piston :32mm.

Hình 2.19. Xylanh khí nén
2.3.9. Lựa chọn Sensor.
Số lượng: 2 thiết bị.
Vị trí: đặt trên băng tải 1 và băng tải 2.
Nhiệm vụ: để phát hiện sản phẩm.
Thông số kỹ thuật:
-

Loại Thu phát riêng KC 15m.

-

Nguồn cấp: 12~24VDC ±10%.
17


-

Ngõ ra: NPN, 26.4VDC max., 100mA max.

-

Chọn ngõ ra Light-ON / Dark-ON.

-

Nguồn sáng: Infrared LED (860nm).

-

Thời gian đáp ứng: 1ms max.

-

Biến trở điều chỉnh độ nhậy.

-

Ổn định với ánh sáng môi trường.

-

Nhiệt độ môi trường: -20 ~ 55oC.

-

Kích thước : 40x12x21 (mm).

Hình 2.20. Sensor E3Z-T61

18


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY

Ta sẽ đi dây và thiết kế tủ điện bằng Autocad Electrical:
Phiên bản sử dụng: Autocad Electrical 2015.
Nội dung thiết kế gồm 3 phần:
- Mạch điều khiển
- Mạch lực

- Thiết kế tủ điện
3.1. Mạch điều khiển.
PLC sủ dụng Mitsubishi FX 2N-32MR-ES/UL.
Chèn ladder: Schematic > Insert Wires/Wire Number > Insert Ladder:

19


Chèn PLC: Schematic > Insert PLC:

PLC Mitsubishi FX 2N-32MR-ES/UL

Chèn các linh kiện khác: Schematic > Insert Components > Icon Menu

20


3.2. Mạch lực.
Chèn linh kiện khí nén: Schematic > Insert Hydraulic Components

21


3.3. Thiết kế tủ điện.
Chèn các linh kiện vào tủ điện: Panel > Insert Component Footprints >
Schematic List

22

Sử dụng tiện ích ở tab “Home” để thiết kế khung tủ điện.
Phần tủ điện thiết kế còn chưa hoàn thiện mong được thầy giáo góp ý.

23


CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM
AUTOMATION STUDIO

Quy ước:
Xi lanh 4A1 đi ra: A1+

Xi lanh 4A1 đi vào: A1-

Xi lanh 5A1 đi ra: A2+

Xi lanh 5A1 đi vào: A2-

Xi lanh 6A1 đi ra: A3+

Xi lanh 6A1 đi vào: A3-

Xi lanh 2A1 đi ra: B+

Xi lanh 2A1 đi vào: B-

Xi lanh 1A1 đi ra: C+

Xi lanh 1A1 đi vào: C-

24


Chọn chế độ A: (chế độ ngắn)
Ấn start băng chuyền chạy chọn chế độ bằng công tắc hành trình g1.
Xylanh 4A1 đi ra gặp cảm biến 1B1, xi lanh 2A1 đi xuống để chặn phôi.

2A1 đi xuống hết thì 1A1 đi xuống cùng với động cơ cắt:

25