Ứng dụng PLC để tự đông hóa máy cắt sản phẩm trong nhà máy nhựa CUBIC- TP Vinh

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, ở Việt Nam với điều kiện kinh tế , cơ sở vật chất, trình độ con
người ở mô ̣t số ngành nghề còn thấ p nên hệ thống dây chuyền sản xuất tự
động được sử dụng chưa mang tính chất đồng bộ, cũng như tính tự động hóa
chưa cao, chưa được sử dụng rộng rãi. Vì vậy việc nghiên cứu tìm hiểu, thiết
kế, xây dựng hệ thống sản xuất tự động hóa đã và đang là những hướng quan
trọng trong chiến lược phát triển kinh tế, cũng như phát triển kỹ thuật và công
nghệ Việt Nam.
Xuất phát từ điều đó, được sự giúp đỡ, định hướng của thầy giáo hướng dẫn,
PGS-TS. Nguyễn Đức Khoát cũng như qua quá triǹ h sữa chữa thực tế ta ̣i nhà
máy nhựa cubic tai TP Vinh

– Nghê ̣ An , tôi đã chọn và thực hiện đề tài “

Ứng dụng PLC để tự đông hóa máy cắt sản phẩm trong nhà máy nhựa
CUBIC- TP Vinh” nhằm nâng cao khả năng làm việc

, hiê ̣u quả ,tính ổn

định, đảm bảo tính tin cậy của hệ thống, giảm thiểu các sự cố xảy ra .
2. Mục đích và phạm vi nghiên cứu
2.1. Mục đích của đề tài
- Ứng dụng thiết bi công nghệ mới để nâng cao năng suất và tính ổn định
của nhà máy
- Tiết kiệm và giảm thiểu được các sự cố trong quá trình sản xuất
- Xây dựng được phần mềm giám sát và điều khiển cắt sản phẩm tự động
2.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu thực tế về máy cắ t sản phẩ m

tự đô ̣ng tại nhà máy nhựa

CuBic Thành phố Vinh – Nghệ An.để có hướng tự động hoá dây chuyền cắ t
sản phẩ m tự đô ̣ng


2

3. Phương pháp nghiên cứu
- Thống kê, đo lường, thu thập số liệu phục vụ cho công tác nghiên cứu.
- Ứng dụng công nghệ tự động hoá trong quá trình giám sát, điều khiển
4. Nội dung nghiên cứu
- Giới thiệu về máy cắt sản phẩm trong nhà máy nhựa CUBIC
- Ứng dụng PLC S7 -200 để tự động hóa máy cắt sản phẩm nhựa CUBIC
- Xây dựng dao diện giám sát và điều khiển máy cắt sản phẩm tự động
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng PLC để tự đông hóa máy cắt sản phẩm trong nhà máy nhựa
CUBIC- TP Vinh” nhằm nâng cao khả năng làm việc, tính ổn định, đảm bảo
tính tin cậy của hệ thống, giảm thiểu các sự cố xảy ra .
5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đánh giá hiện trạng , tự đô ̣ng hoá và giám sát điề u khiể n hệ thống máy
cắ t sản phẩ m nhựa CuBic
6. Cấ u trúc luâ ̣n văn
Luận văn này được xây dựng làm 3 chương :
Chương 1 : Tổng quan về dây chuyề n công nghê ̣ nhà máy nhựa Cubic
Chương 2 : Máy cắt sản phẩm tự động
Chương 3 : Ứng dụng PLC S 7- 200 tự đô ̣ng hoá máy cắ t sản phẩ m và xây
dựng giao diê ̣n giám sát điề u khiể n

Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Học viên thực hiện

Phan Hải Nam


3

Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TRONG NHÀ MÁY
NHỰA CUBIC
1.1 . Giới thiệu nhà máy sản xuấ t như ̣a cubic
Công ty CP công nghiê ̣p và phát triể n xây dựng miề n bắ c có tru ̣ sở chính ta ̣i
ngã tư sân bay vinh phía bắc cách sân bay vinh

1km . Phía đông cách cảng

cửa lò 7km .Phía tây cách đường quốc lộ 1A là 1km trên đường xuố ng khu du
lịch biể n cửa lò trang web công ty :
Là công ty sản xuất đa ngành trong đó sản phẩm nhựa công ty được đánh giá
cao có uy tín trên thi ̣trường các sản phẩ m nhựa , với đô ̣i ngũ cán b ộ kỹ thuật
có kinh nghiệm lâu năm nhà máy không ngừng đầu tư mở rộng quy mô sản
xuấ t nghiên cứu đổ i mới dây chuyề n công nghê ̣ hiê ̣n đa ̣i cho ra đời những sản
phẩ m đa ̣t tiêu chuẩ n chấ t lươ ̣ng cao đảm bảo tiń h kỹ thuâ ̣t , mỹ thuật và sự đa
dạng về mẫu mã , màu sắc tự nhiên mang đến không gian sống sang trọng lịch
lãm độc đáo. Đặc biệt các sản phẩm có ưu thế vượt trội như : Cửa nhựa ri , ốp
tường , tấ m trầ n nhựa luôn là sự lự cho ̣n hàng đầ u cho các căn hộ cao cấp ,các
toà nhà biệt thư các khu nghỉ dưỡng các khách sạn văn phòng
Bên ca ̣nh thế ma ̣nh về ngành nhựa công ty cò n phát triể n thêm nhiề u liñ h vực
xây lắ p công trin

̀ h xây dựng giao thông và đang mở rô ̣ng phát tr

iể n liñ h vực

xuấ t khẩ u hàng hoá các mă ̣t hàng nông sản , nhựa đường , hoá chất
Công ty đã được Tổ Chức Chứng Nhận VINACERT công nhận đạt chuẩn
chất lượng ISO 9001:2008
1.2. Giới thiệu dây chuyền sản xuất trong nhà máy nhựa Cubic
Nhà máy nh ựa Cubic gồ m nhiề u phân xưởng sản xuấ t với

các dây chuyền cơ

bản sau : Máy tạo hạt nhựa , dây chuyề n sản xuấ t tấ m nhựa , phào nhựa , dây
chuyề n in và đóng gói sản phẩ m


4

1.2.1. Máy tạo hạt nhựa
Qui trình công nghệ sản xuất hạt nhựa các loại như sau:

Hình 1.1. Hình ảnh của máy tạo hạt nhựa:


5

Bao bì nhựa PE,PP,PET

Làm sạch bụi

Máy nghiền

Máy đùn

Khuôn định hình

Máy cắt

Sấy khô

Thành phẩm

Hình 1.2. Quy trình công nghê ̣ sản xuấ t


6

Thuyết minh:
Bao bì nhựa PE,PP,PET các loại được nhập từ nước ngoài về, đem làm sạch
bụi khi cần thiết. Ta chỉ làm sạch bụi khi các bao bì khi mà độ vệ sinh không
đảm bảo cho qua qui trình sản xuất.
Sau khi các bao bì nhựa PE, PP,PET đạt được vệ sinh cần thiết sẽ được
chuyển vào tổ hợp qui trình sản xuất như sau:
Đầu tiên các bao bì nhựa được đưa qua máy nghiền nhằm nghiền nhỏ các bao
bì thành những phần tử nhỏ. Sau dó những phần tử nhỏ đó được đưa vào máy
đùn có gia nhiệt nhằm làm dẻo các phần tử nhỏ từ bao bì nhựa tạo thành hỗn
hợp nhựa dạng dẻo. Tại máy đùn có cho các chất phụ gia, chất tạo màu với tỉ
lệ phù hợp theo yêu cầu của khách hàng. Tiếp theo hỗn hợp này được đưa vào
khuôn định hình và cắt thành những hạt nhỏ tùy theo nhu cầu của khách hàng.
Sau khi cắt các hạt nhựa được đưa qua nước để định hình hạt nhựa và làm

nguội hạt nhựa. Cuối cùng hạt nhựa được sấy khô và chuyển sang công đoạn
đóng gói và xuất xưởng khi có nhu cầu.
1.2.2. Dây chuyền sản xuất tấm nhựa
Quy trình công nghệ của dây chuyề n sản xuấ t tấ m nhựa như sau :
Hê ̣
thố ng
đẩ y
sản
phẩ m

Hê ̣
thố ng
con lăn

Hê ̣
thố ng
cắ t sản
phẩ m

Hê ̣
thố ng
làm
mát

Tạo
khuôn

Hê ̣
thố ng
gia

nhiêṭ

Hê ̣
thố ng
tủ
điều
khiể n

Phiễu
cấ p
liêụ

Hô ̣
p số

Động
cơ vít
tải

Hình 1.3. Hình ảnh của dây chuyền sản xuất tấm nhựa


7

Cấ p nguyên liê ̣u

Máy ép đùn

Hê ̣ làm mát

Hê ̣ thố ng dàn kéo

Máy cắt sản phẩ m

Hê ̣ thố ng đẩ y sản
phẩ m vào thùng
chứa

Hình 1.4. Quy trình dây chuyề n công nghê ̣ sản xuấ t
1.2.2.1.Phiễu cấ p liê ̣u
Phễu cấp liệu đặt trên thân máy ép đùn. Nguyên liệu được đóng bao và được
công nhân đổ vào phễu cấp liệu hoặc được hút từ xi lô chứa nguyên liệu nhờ
bơm hút qua đường ống (bên trong có băng tải lò xo ). Tại phễu cấp liệu
nguyên liệu được rải đều xuống của hút của máy ép đùn nhờ trục vít được lai
bằng động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc.


8

1.2.2.2.Máy ép đùn

PhÔu cÊp liÖu

B¨ng nhiÖt

§Çu h×nh

Tñ ®iÒu khiÓn

§éng c¬ chÝnh

Hình 1.5 Máy ép đùn
Máy ép đùn có nhiệm vụ tạo ra sản phẩm nhựa từ hạt nhựa và phụ gia.
Cấu tạo của máy ép đùn gồm:
Vỏ máy: vỏ máy(xilanh nhiệt) gồm hai lớp kim loại:
Bên trong: là lớp kim loại có khả năng chịu mài mòn cao.
Bên ngoài: được chia thành các khoang nhiệt tại đó được bố trí các
băng nhiệt là các vòng dây điện trở lồng trong ống sứ, trên thân các băng
nhiệt có các lỗ giắc để cắm nhiệt ngẫu (thermocouple) để cảm biến và điều
khiến giói hạn nhiệt độ công tác.
Với máy ép đùn sản xuất có 1 trục vít. Trục vít được lai bởi động cơ 1
chiều kích từ độc lập thông qua hộp số, các bánh răng trung gian. Trong lòng
trục vít có đường dẫn dầu cân bằng nhiệt trục vít trong trường hợp nhiệt độ


9

tăng quá mức cho phép. Các trục vít được định vị bằng các ổ đỡ đặt trong
xilanh nhiệt. Khe hở giữa xilanh và trục vít là rất nhỏ. Động cơ chính được
làm mát bằng quạt gió trong điều kiện làm việc dài hạn.
Về mặt cơ khí: xilanh nhiệt và trục vít phối hợp với nhau như bơm trục
vít bơm hỗn hợp nhựa hoá lỏng tới cổ đùn (đầu ra) mà cửa hút (đầu vào ) là
chân phễu cấp liệu.Bên ngoài thành xilanh nhiệt còn bố trí thiết bị làm mát
bằng dầu dùng để cân bằng nhiệt cho xilanh trong trường hợp nhiệt độ tăng
quá mức cho phép.Máy ép đùn còn có cảm biến áp suất (hai mức ) để cấp tín
hiệu điều khiển báo động, bảo vệ khi áp suất dòng nhựa tăng cao. Với các
máy khác nhau thì giá trị áp suất cần bảo vệ, báo động khác nhau.Gần phía cổ
đùn có lưới lọc bằng kim loại để nâng cao chất lượng của sản phẩm.
Toàn bộ máy ép đùn được đặt trên giá đỡ. Tủ điều khiển được bố trí tại
máy ép đùn, hoặc có thể bố trí rời. Tại đây các hoạt động của toàn bộ dây

chuyền được điều khiển, theo dõi sự cố...
1.2.2.3.Bể chân không và làm mát
§ång hå ®o ¸p lùc

N¾p bÓ

B¬m n-íc

B¬m hót ch©n kh«ng
§éng c¬ di chuyÓn bÓ ch©n kh«ng

Hình1.6: Bể chân không - làm mát


10

Bể chân không được đặt trên giá đỡ và có thể di chuyển theo đường ray
tiến hay lùi nhờ động cơ điện.
Bể gồm có 3 nắp đậy được đệm gioăng để đảm bảo kín khi hút chân
không. Nắp bể được mở ra khi bể có sự cố hay bắt đầu quá trình làm việc của
dây chuyền có tác dụng tạo điều kiện cho người vận hành dẫn ống qua bể
chân không tới giàn kéo. Sau khi đậy nắp làm mát, hút chân không định hình
sản phẩm phế phẩm được loại bỏ bằng thao tác cưa cắt.
Trên thành bể bố trí hai đồng hồ đo áp suất hút chân không.
Trong thành bể bố trí hệ thống ống dẫn và đầu phun tia nước làm mát,
nhiệt độ nước làm mát vào khoảng 150C  180C, trong bể có bố trí các con
lăn đỡ ống.
1.2.2.4. Dàn kéo

Hình 1.7 Dàn kéo

Dàn kéo ống gồm hai băng xích tải được lai bằng 2 động cơ đươ ̣c điề u
khiể n qua hê ̣ thố ng biế n tầ n kế t hơ ̣p thông qua hệ thống truyền động cơ khí (
hộp số, xích, trục các- đăng ).


11

Băng xích là xích tải đặc biệt có các mã để bắt các má cao su làm
nhiệm vụ kẹp sản phẩm . Băng xích phía dưới được đặt cố định. Băng xích
phía trên có thể di chuyển lên xuống nhờ tác động tay quay (khi kích thước
thay đổi ). Kết hợp với kích khí nén ép băng tải phía trên xuống vói áp xuất
4kg / 1cm2 để đảm bảo kẹp chặt sản phẩm
Tốc độ của đông cơ lai giàn kéo được cài đặt theo thông số chuẩn định
sẵn đồng bộ với tốc độ của động cơ chính. Tốc độ của động cơ lai giàn kéo
tăng hay giảm so với tốc độ chuẩn sẽ ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm
dày hay mỏng.
1.2.2.5. Cụm máy cắt tự động

Hình 1.8 Máy cắt tự động
Máy cưa có nhiệm vụ cắt sản phẩm nhựa theo kích thước tiêu chuẩn ( 4m )
hay theo đơn đặt hàng.Máy cưa hoạt động theo chế độ tự động hoặc tác động
bằng tay.Với sản phẩm phào nhựa , tấ m nhựa có tính chất mềm được in chỉ số
chiều dài (m) căn cứ vào đó mà người vận hành tác động vào nút điều khiển


12

trên máy (tác động tay), hoặc sản phẩm sẽ tác động vào công tắc hành trình
làm đóng mạch điện cấ p điê ̣n cho máy cắ t để cắ t sản phẩ m .
Về mặt cấu tạo: Máy cưa gồm bàn cưa di chuyển trên giá. Bàn cưa gồm

hai kích khí nén dẫn động hai hướng có gắn má kẹp cao su (đặt tại đầu piston)
được điều khiển bằng van điện từ (5 / 2 hoă ̣c 4/2). Có tác dụng kẹp sản phẩm
khi chiều dài cắt được xác định. Lưỡi cưa được đặt trong hộp bảo hiểm và
được dẫn động bằng động cơ không đồng bộ ba pha thông qua hệ thống
xilanh .Trục quay lưỡi cưa được nâng hạ nhờ kích khí nén. Trên giá đỡ được
bố trí tủ điều khiển phục vụ cho quá trình cắt tự động hoặc bằng tay. Hoạt
động của máy cưa tự động được thực hiện theo logic trình tự:
+ Chiều dài cắt được xác định
+ Kẹp ống, gia tốc môtơ cưa, tiến bàn cưa.
+ Nâng cưa.
+ Hạ cưa.
+ Nhả kẹp, lùi bàn, lật ống.
1.2.2.6 Hê ̣ thố ng đẩy sản phẩm
Sản phẩm sau khi được cắt xong hê ̣ thố ng đẩ y sản phẩ m sử du ̣ng xilanh khí
nén sẽ tác động để lật sản phẩm vào thùng chứa

Hình 1.9 Hê ̣ thố ng lật sản phẩm


13

1.2.3. Dây chuyền phủ màu và đóng gói sản phẩm

Hình 1.10 Máy In phun sản phẩm
Với các sản phẩ m cầ n màu sắ c khác sẽ đươ ̣c phủ màu th ông qua dây chuyề n
in phun sấ y khô sau khi xong công nhân sẽ sắ p xế p các sản phẩ m vào thùng
và cho vào kho chứa


14

Chương 2
MÁY CẮT SẢN PHẨM NHỰA TỰ ĐỘNG
2.1. Tìm hiểu máy cắt sản phẩm tự động loại cắt dọc
2.1.1. Phân tích quy trình công nghệ

X1

X2

DC

X4

X3

Hình 2.1 Cụm máy cắt sản phẩm
. Trong đó :
 X1: Là xi lanh kẹp sản phẩm , nó có chức năng ép cố đinh
̣ sản phẩ m vào
bàn cắt.
 X2: Là xi lanh di chuyển bàn

, nó có chức năng di chuyển bàn đồng

thời với sự di chuyể n của sản phẩ m


15

 X3: Là xilanh đẩy cụm lưỡi cắt , nó có chức năng di chuyển lưỡi từ dưới
lên để cắ t sản phẩ m
 X4: Là xilanh đẩy cụm lưỡi cắt , nó có chức năng đẩy sản phẩm vào
ngăn chứa sau khi cắ t xong
 DC: Động cơ cắt sản phẩm nhựa , nó cắt sản phẩm khi đủ độ dài đặt
trước


Quy trình công nghệ:

Giới hạn của các xi lanh, cụm cắt và định vị chiều dài sản phẩm được thực
hiê ̣n lấy tín hiệu từ các giới hạn hành trình. Quy trình thực hiện công đoạn cắt
như sau :
Khi sản phẩ m đúng chiề u dài đă ̣t trước xilanh ke ̣p sản phẩ m X 1 đi ra ke ̣p chă ̣t
sản phẩm vào bàn cắt

, đồ ng thời xi lanh di chuyể n bàn hoa ̣t đô ̣ng bàn di

chuyể n đồ ng tố c với sản phẩ m và đô ̣ng cơ cắ t điê ̣n đươ ̣c khởi

đô ̣ng .Sau khi

khởi đô ̣ng xong thì xi lanh X 3 đẩ y cu ̣m gắ n lưỡi cắ t đi lên thực hiê ̣n cắ t sản
phẩ m. Sau khi cắ t sản phẩ m xong xilanh X 3 trở về để đưa dao cắ t trở về vi ̣trí
ban đầ u chờ thực hiê ̣n chu triǹ h tiế p theo . Khi bàn cắ t đi hế t hành triǹ h thì xi
lanh X2 sẽ trở về , đưa bàn cắ t trở về vi ̣trí ban đầ u đồ ng thời đô ̣ng cơ cắ t mấ t
điê ̣n và xilanh ke ̣p sản phẩ m X 1 cũng trở về vị trí ban đầu chờ chu trình tiếp
theo . Xilanh X 4 sẽ tác động đẩy sả n phẩ m vào buồ ng chứa trên cơ sở chin
̉ h
đinh

̣ thời gian phù hơ ̣p sau khi X 4 tác động xong toàn bộ mạch điện cụm cắt
sẽ bị cắt để thực hiện chu trình cắt tiếp theo


16

2.1.2. Phân tích sơ đồ điều khiển hiện có

Hình 2.2: Sơ đồ mạch khí nén máy cắt hiện tại
Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng : Mạch gồm 4 xi lanh tác du ̣ng kép đươ ̣c điề u khiể n
bởi các van đảo chiề u xung 5/2 điều khiển bằng điện và một nguồn cấp khí P
Vận tốc di chuyển xilanh đươ ̣c chỉnh định bằng các van tiết lưu

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điề u khiển máy cắ t hiê ̣n tại


17
A

B

C

MCB

MC

TH

M

Hình 2.4: Sơ đồ mạch động lực máy cắt hiê ̣n tại
Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng :
 Cắ t sản phẩ m :
Khi sản phẩ m nhựa theo tin
̣ trước sản phẩ m nhựa
́ h toán đa ̣t đế n đô ̣ dài đinh
tác động vào công tắc hành trình làm đóng tiếp điểm cấp nguồn cho mạch →
Rơ le trung gian R 1 và rơ le thời gian T 1 có điện → các tiếp điểm R 1 đóng
lại → T2 và T4 , R4 , R5 , R6 có điện → đóng và mở các tiếp điểm tương ứng
→ MC hoa ̣t đô ̣ng , đô ̣ng cơ máy cắ t làm viê ̣c đồ ng thời van đảo chiề u 5/2 Y1
đươ ̣c cấ p điê ̣n tác đô ̣ng chuyể n đổ i vi ̣trí cấ p nguồ n khí nén cho xi lanh t

ác

dụng kép ( Xilanh ép sản phẩ m và xi lanh di chuyể n bàn đồ ng thời làm viê ̣c )


18

Sau 1 thời gian cài đă ̣t tiế p điể m thường mở đóng châ ̣m T 2 đóng la ̣i → R 2 và
T3 có điện → đóng và mở các tiếp điểm tương ứng
→ Tiế p điể m R2 và R5 đóng cấ p điê ̣n cho van 5/2 Y2 xi lanh dao cắ t tác đô ̣ng
nâng bàn dao lên để cắ t sản phẩ m .Sau 1 thời gian cài đă ̣t tương ứng với khi
đã cắ t xong sản phẩ m T 3 mở tiế p điể m làm cho R 5 mấ t điê ̣n → MC mấ t điê ̣n
và xilanh Y 2 mấ t điê ̣n → đô ̣ng cơ cắ t mấ t điê ̣n . Xi lanh nâng dao cắ t chuyể n
trạng thái trở về . Rơ le thời gian T 1 sau 1 thời gian cài đă ̣t tương ứng với khi
đã cắ t xong sản phẩ m .T1 sẽ tác động cắt điện R 4 → Y1 mấ t điê ̣n xi lanh ép
sản phẩm và xila nh di chuyể n bàn sẽ trở về vi ̣trí ban đầ u
Sản phẩm nhựa tiếp tục chạy theo thời gian tính toán T 4 sẽ tác động đóng R 3
bên ca ̣nh đó tiế p điể m R 6 đang đóng nên Y 3 đươ ̣c cấ p điê ̣n cấ p nguồ n khí cho

xi lanh đẩ y sản phẩ m làm viê ̣ c tác đô ̣ng nâng lên để đẩ y sản phẩ m vào thùng
chứa
Sau mô ̣t thời gian cài đă ̣t T 5 mở tiế p điể m → R 6 và R1 mấ t điê ̣n xilanh trở về
vị trí ban đầu mạch điện bị cắt điện toàn bộ → Một chu trình mới bắt đầu
 Tóm tắt hoạt động :
R1: Cấ p điê ̣n chuẩ n bi ̣cho ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng và cắ t điê ̣n toàn bô ̣ ma ̣ch thông
qua tiế p điể m thường mở R 1
R4 : Cấ p điê ̣n cho van 5/2 Y1 để tác động cấp nguồn khí xilanh ép sản phẩm
và di chuyển bàn làm việc
R5 : Cấ p điê ̣n cho van 5/2 Y2 để tác động xilanh nâng cụm máy cắt và cấp
điê ̣n cho đô ̣ng cơ cắ t
R2 : Cấ p điê ̣n cho van 5/2 Y2 để tác động xilanh nâng cụm máy cắt
R3 và R6 : Cấ p điê ̣n cho van 5/2 Y3 để tác động xilanh đẩy sản phẩm
T1: Khố ng chế thời gian cắ t điê ̣n cho R 4 → cắ t điê ̣n Y1→ tác đô ̣ng xilanh ép
sản phẩm và xi lanh di chuyể bàn trở về vị trí ban đầu
T2: Khố ng chế thời gian cấ p điê ̣n cho T 3 và R2


19

T3: Khố ng chế thời gian cắ t điê ̣n R 5 để cắt điện van 5/2 Y2 để hạ lưỡi cắt sau
khi cắ t xong
T4: Khố ng chế thời gian cấ p điê ̣n cho R 3 và T5
T5: Khố ng chế thời gian cắ t toàn bô ̣ ma ̣ch điê ̣n khi chu trình khép kín cắ t đã
kế t thúc
MC: Công tắ c tơ cấ p điê ̣n cho đô ̣ng cơ máy cắ t
2.1.3. Thông số kỹ thuật các thiết bị
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật các thiết bị
T
T

Thông

Tên thiết bị

số kỹ Ký

thuật

1

Contactor 3P-9A MC/220V

2

Rơ le nhiệt

M
T32/(2.5-4A)

Số

Đơn

Ghi

hiệu

lượng

vị

chú

MC

1

Cái

TH

1

Cái

3

Cái

4

Cái

01

Cái

Y1,
3

Van khí nén

5/2

Y2,
Y3, Y4

Xilanh tác du ̣ng
4

kép

X1,
40 x 200

X2,
X3, X4

5

Nút
khẩn

ấn

dừng CR-257R-1
25)

(Ø

EMS


20

6

Công tắ c hành

CR-251-1

trình

25)

7

Nút ấn Stop

8

Động cơ 3 pha

CR-251-1

(Ø

(Ø

25)

1.5 Kw

Start

01

Cái

Stop

01

Cái

M

01

Cái

2.1.4. Phân tích ưu và nhược điểm của sơ đồ điều khiển hiện tại
2.1.4.1. Khái niệm phương pháp điều khiển nối cứng ( Hard - wierd control )
Trong các hệ thống điều khiển nối cứng, người ta còn chia ra: nối cứng
có tiếp điểm và nối cứng không tiếp điểm.
Điều khiển nối cứng có tiếp điểm:
dùng các khí cụ điện từ như rơle, công tắc tơ kết hợp với các bộ cảm
biến, các đèn công tắc ....., các khí cụ điện này được nối lại với nhau theo một
mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. Ví dụ: mạch

điều khiển đổi chiều quay, mạch khởi động giới hạn dòng hay mạch điều
khiển nhiều động cơ chạy tuần tự.
Điều khiển nối cứng không tiếp điểm:
dùng các cổng lo gic cơ bản, các cổng lo gic đa năng hay mạch tuần tự
(gọi chung là IC số ), kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn, công tắc ......Các
IC số này cũng được nối lại với nhau theo một sơ đồ lô gic cụ thể để thực hiện
một yêu cầu công nghệ nhất định. Các mạch điều khiển nối cứng sử dụng các
linh kiện điện tử công suất như SRC, triac để thay thế công tác tơ trong các
mạch động lực.


21

Trong hệ thống điều khiển nối cứng, các linh kiện hay khí cụ điện được nối
vĩnh viễn với nhau. Do đó, khi muốn thay đổi lại nhiệm vụ điều khiển thì phải
nối dây lại toàn bộ mạch điện. Với các hệ thống phức tạp thì không hiệu quả
và rất tốn kém.
Phương pháp nối cứng được thực hiện theo các bước sau:

Xác định yêu cầu công nghệ

Thiết kế sơ đồ điều khiển

Chọn phần tử mạch điện

Ráp nối mạch , liên kết các phần tử

Chạy thử - Kiểm tra

Hình.2.5 Phương pháp nố i cứng

2.1.4.2. Phương pháp điều khiển lập trình được
Trong hệ thống điều khiển lập trình được, cấu trúc của bộ điều khiển và
cách nối dây độc lập với chương trình.


22

Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển, chỉ cần thay đổi nội
dung bộ nhớ của bộ điều khiển, phần nối dây bên ngoài không bị ảnh hưởng.
Đây là ưu điểm lớn nhất của phương pháp lập trình điều khiển được.
Phương pháp điều khiển lập trình được thực hiện theo các bước sau:

Xác định yêu cầu công nghệ

Thiết kế thuật giải

Soạn thảo chương trình

Nạp chương trình vào bộ nhớ

Chạy thử

Hình.2.6 Phương pháp lập trình được
2.1.4.3. Ưu và nhược điểm hê ̣ thố ng hiê ̣n tại
Phần lớn các thiết bị trong dây chuyền sản xuất sản phẩm nhựa của công ty đã
cũ sử dụng thiết bị

relay có nhiề u ha ̣n chế

. Tính đồng bộ của dây chuyền

23

không cao. Tuy nhiên chi phí đầu tư thấp . Hệ thống điều khiển chủ yếu là tổ
hợp hệ thống công tắc tơ rơ le, công tắ c hành triǹ h . Với hệ thống điều khiển
như trên ta có thể thấy rõ các ưu, nhược điểm của cu ̣m máy cắ t sản phẩ m tự
đô ̣ng
 Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp, các phần tử dễ tìm kiếm thay thế
 Nhược điểm:
- Tính chính xác không cao do có thể xảy ra sự xê dịch của công tắc hành
trình sau một thời gian sử dụng
- Mạch sử dụng rơ le thời gian nên có thể xảy ra nhửng vấ n đề về tiế p xúc dẫn
đến sự không chính xác trong quá trình làm việc điều khiển xi lanh khí nén
- Do sử du ̣ng hê ̣ relay nên sẽ xảy ra vấ n đề tiế p xúc và phát sinh tia lửa điê ̣n
làm mất an toàn hệ thống trong quá trình sử dụng
-Hê ̣ thố ng đấ u dây phức ta ̣p công suấ t tiêu thu ̣ lớn

, khó thay đổi khi đấu nối

lại
- Không trang bi ̣rơ le nhiê ̣t để bảo vê ̣ quá tải cho đô ̣ng cơ
- Không trang bi ̣ hê ̣ thố ng bảo vê ̣ an toàn cho người công nhân
- Không sủ du ̣ng aptomat để bảo vê ̣ cho ma ̣ch đô ̣ng lực và ma ̣ch điề u khiể n
- Hê ̣ thố ng khí nén trong mô ̣t số trường hơ ̣p có thể không đủ khí thấ t thoát khí
dẫn đế n di chuyể n không đồ ng tố c với tố c đô ̣ đẩ y của sản phẩ m
2.2. Nhâ ̣n xét
Với hệ thống điều khiển trên thì việc đo độ dài của tấm nhựa được thực hiện
bằng cách định vị vị trí của giới hạn hành trình đặt trước. tốc độ của bàn cắt
được chỉnh định bằng khí nén nên khó chính xác so với tốc độ đùn của sản

phẩm. Các giới hạn của xilanh được định vị bằng cách đặt thời gian các vấn
đề an toàn thiết bị an toàn cho người công nhân , hê ̣ thố ng đèn báo chưa đươ ̣c
thực hiê ̣n


24

Chương 3
ỨNG DỤNG PLC S7 – 200 TỰ ĐỘNG HOÁ CỤM CẮT SẢN PHẨM VÀ
XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN
3.1. Phân tích chọn phương án tự động hoá hệ thống cắt sản phẩm tự
động
Với hệ thống điều khiển trên thì việc đo độ dài của tấm nhựa được thực
hiện bằng cách định vị vị trí của giới hạn hành trình đặt trước. tốc độ của bàn
cắt được chỉnh định bằng khí nén nên khó chính xác so với tốc độ đùn của sản
phẩm. Các giới hạn của xilanh được định vị bằng cách đặt thời gian. Việc tự
động hóa máy cắt nhằm tăng khả năng quản lý làm việc của các thiết bị, số
sản phẩm có thể đặt theo lô hàng sản xuất. Để có thể vận hành đơn giản, chọn
các chế độ vận hành khác nhau ta có thể nâng cấp hệ thống bằng thiết bị giao
tiếp người máy (HMI)
Nhằm tăng khả năng tự động hóa cho dây chuyền, nâng cao độ chính xác
và làm việc tin cậy hơn, Trong đề tài này xin đề xuất thay thế hệ thống điều
khiển khí nén bằng hệ thống điều khiển khác như sau:
 Bộ điều khiển: dùng PLC
 Di chuyển bàn cắt: Dùng động cơ 3 pha kết hợp với biến tần để thay đổi
tốc độ. Đặt 2 cảm biến quang để xác định giới hạn di chuyển cho bàn cắt.
 Kẹp sản phẩm: Vẫn dùng xi lanh để kẹp
 Thực hiện cắt: Vẫn dùng xi lanh để đẩy cụm cắt, giới hạn cắt được dùng
2 cảm biến từ trường đặt trên thân xilanh.
 Để xác định chiều dài cho sản phẩm, đặt cảm biến quang trên thân dây

chuyền. Khi thay đổi chiều dài chỉ cần dịch vị trí cảm biến.
 Đẩy sản phẩm: Dùng xi lanh đẩy sản phẩm, giới hạn cũng dùng cảm
biến từ trường đặt trên xilanh.


25

 Bảo vệ an toàn: Dùng rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ cắt, dùng
cảm biến quang đặt dọc máy để dừng hệ thống khi người chạm vào máy cắt.
 Chọn chế độ làm việc: Bằng tay hoặc tự động qua switch chuyển mạch
3.2. Lựa chọn thiết bị sử dụng cho dây chuyền
3.2.1. Bộ điều khiển lập trình PLC
Bô ̣ điề u khiể n lâ ̣p trin
̀ h PLC ta chọn loại S7-200 của hãng SIEMEN
PLC S7-200 là hệ thống điều khiển lập trình logic của hãng điện tử
SIEMEM của Đức. Có hệ lập trình mềm dẻo, phối ghép đơn giản thuận tiện
giữa hệ thống điều khiển và hệ thống động lực trong điều khiển tự động tổ
hợp các thiết bị điện hoặc các quá trình sản xuất trong công nghiệp.
 Các dòng và thông số kỷ thuật của S7-200 SIEMEN
Với dòng PLC S7 - 200, SIEMEN có các họ CPU cơ bản sau:
+ Họ 21x: 212, 214, 216, 218. Với họ CPU này do có nhiều nhược
điểm không còn phù hợp với các hệ thống điều khiển hiện đại nên đã ít được
sử dụng
+ Họ 22x: 222, 224, 226, 228. Đây là dòng CPU được sử dụng rất
nhiều hiện nay vì tốc độ xử lý cao, kết cấu linh hoạt.
Ngoài ra các hệ thống PLC của SIEMEN hiện nay đã phát triển ở mức
cao hơn (S7-300) và có tính chất mở rộng phần cứng nên có thể ghép nối
thêm các mô đun khác tăng khả năng thực hiện công việc của hệ thống PLC.
Thông số kỹ thuật của PLC S7-200 loại 22x
- Bộ nhớ:

+ Chương trình: từ 32 đến 64Kb tuỳ theo loại CPU.
+ Dữ liệu: từ 16Kb đến 40Kb tuỳ theo loại CPU
 Cấu hình phần cứng