Đồ Án Tốt Nghiệp, mô hình Y0044. Đại Học Công Nghiệp Hà Nội. Xin file chạy: 0984740294

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ v
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1.KHẢO SÁT MÔ HÌNH PHÂN LOẠI Y-0044 ........................... 2
1.1. Tìm hiểu về PLC S7-200 .................................................................... 2
1.1.1. PLC là gì? .................................................................................... 2
1.1.2. Đầu vào ....................................................................................... 3
1.1.3. Đầu ra .......................................................................................... 3
1.1.4. Nguồn cấp ................................................................................... 4
1.1.5. Cổng truyền thông của PLC ........................................................ 4
1.2. Xilanh dùng trong hệ thống. ............................................................... 5
1.2.1. Xilanh đơn ................................................................................... 5
1.2.2. Xilanh kép ................................................................................... 5
1.3. Van điện từ .......................................................................................... 6
1.4. Động cơ bước ...................................................................................... 8
1.5. Động cơ DC ........................................................................................ 9
1.6. Công tắc giới hạn .............................................................................. 10
1.7. Áp kế và modul sấy khí .................................................................... 11
1.8. Cảm biến dùng trong hệ thống .......................................................... 14
1.8.1. Cảm biến tiệm cận..................................................................... 14
1.8.2. Cảm biến quang phản xạ gương................................................ 15
1.8.3. Cảm biến thu phát phản xạ khuyết tán ...................................... 17
1.8.4. Cảm biến quang phát hiện màu trắng ...... Error! Bookmark not
defined.

1.8.5. Cảm biến áp suất ....................................................................... 19
1.9. Màn hình TD 200 .............................................................................. 21
1.9.1. Cấu tạo phần cứng..................................................................... 21

ĐIỆN 4 – K9

i


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1.9.2. Giao tiếp giữa TD 200 và PLC ................................................. 23
CHƯƠNG 2.THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO
MÔ HÌNH 24
2.1. Xây dựng sơ đồ khối điều khiển giám sát quá trình ......................... 24
2.1.1. Modul Y-0044A ........................................................................ 24
2.1.2. Modul Y-0044B ........................................................................ 25
2.1.3. Modul Y-0044C ........................................................................ 26
2.2. Các bước thiết kế hệ thống điều khiển giám sát cho mô hình phân
loại sản phẩm ............................................................................................ 27
2.2.1. Phân tích yêu cầu công nghệ ..................................................... 27
2.2.2. Các thiết bị cấp trường sử dụng trong mô hình ........................ 28
2.3. Xây dựng bài toán điều khiển trên PLC S7-200 ............................... 28
2.3.1. Modul Y-0044A ........................................................................ 28
2.3.2. Modul Y-0044B ........................................................................ 33
2.3.3. Modul Y-0044C ........................................................................ 38
2.4. Kết quả WinCc .................................................................................. 42
Module Y-0044C .................................................................................. 42

2.4.1. Lập trình với TD200 ................................................................. 43
2.4.2. Trình tự cài đặt màn hình TD200.............................................. 44
Phụ lục : Chương trình PLC ............................................................................ 59
CHƯƠNG 3.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 91
Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 92

ĐIỆN 4 – K9

ii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LỜI CAM ĐOAN
Chúng em xin cam đoan Đồ Án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ điều
khiển điện – khí nén theo lưu đồ trạng thái sử dụng mô hình Y0044 do
chúng em tự thiết kế dưới ý tưởng về hệ thống phân loại sản phẩm theo màu
sắc và chất liệu trong công nghiệp và dưới sự hướng dẫn của giảng viên Th.s
Bùi Thị Khánh Hòa. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành bản đồ án này chúng em chỉ sử dụng những tài liệu được
ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ
tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép chúng em xin chịu hoàn toàn
trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 21 tháng 04 năm 2018
Nhóm sinh viên thực hiện
Hoàng Văn Tuấn
Nguyễn Thị Tuyết
Hoàng Thị Nhung

Phan Hồng Sơn

ĐIỆN 4 – K9

iii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1-1. PLC S7-200 CPU224 ........................................................................ 2
Hình 1-2. Sơ đồ khối của PLC .......................................................................... 3
Hình 1-3. Cáp USB/PPI Multi-Master............................................................. 4
Hình 1-4. Xilanh đơn ......................................................................................... 5
Hình 1-5. Xilanh kép ......................................................................................... 6
Hình 1-6. Van điện từ ........................................................................................ 6
Hình 1-7.Van 3/2 ............................................................................................... 7
Hình 1-8. Van 4/3 .............................................................................................. 7
Hình 1-9. Máy hút trên không ........................................................................... 7
Hình 1-10. Mô tả bộ van và giác hút với mạch khí nén ứng dụng.................... 8
Hình 1-11. Động cơ bước.................................................................................. 8
Hình 1-12. Động cơ một chiều DC ................................................................... 9
Hình 1-13. Cách đấu nối động cơ DC ............................................................ 10
Hình 1-14. Công tắc giới hạn ......................................................................... 10
Hình 1-15. Áp kế và modul sấy khí ................................................................. 11
Hình 1-16. Bộ điều hòa không khí .................................................................. 12
Hình 1-17. Van điều khiển áp suất có cửa xả tràn ......................................... 13
Hình 1-18. Cảm biến tiệm cận ........................................................................ 14

Hình1-19. Cách đấu nối cảm biến tiệm cận.................................................... 14
Hình 1-20. Cảm biến phản xạ gương .............................................................. 15
Hình 1-21. Cảm biến thu phát chung .............................................................. 17
Hình 1-22. Khoảng cách xác nhận của cảm biến quang phản hồi ................. 18
Hình 1-23. Cách đấu nối cảm biến quang phát hiện màu trắng .................... 18
Hình 1-24. Cảm biến áp suất .......................................................................... 19
Hình 1-25. Sơ đồ đầu ra của cảm biến áp suất............................................... 19
Hình 1-26. Cài đặt cảm biến áp suất .............................................................. 20
Hình 1-27. Đặc tính đầu ra chế độ F1 (chế độ trễ) ........................................ 20
Hình 1-28. Cấu tạo phần cứng của TD200 ..................................................... 21
Hình 1-29. Giao tiếp giữa 1 TD200 và 1 CPU ............................................... 23
Hình 2-1. Module Y-0044A ............................................................................. 24
Hình 2-2.Sơ đồ khối điều khiển giám sát quá trình modul Y- 0044A ............. 25
Hình 2-3. Module Y-0044B ............................................................................. 25
Hình 2-4. Sơ đồ khối điều khiển giám sát quá trình modul Y- 0044B ............ 26
Hình 2-5. Module Y-0044C ............................................................................. 26
Hình 2-6. Sơ đồ khối điều khiển giám sát quá trình modul Y- 0044C ............ 27
Hình 2-7. Cấu tạo Modul Y0044 A ................................................................. 29
Hình 2-8. Sơ đồ đấu dây PLC S7 – 200 modul Y - 0044A .............................. 31
Hình 2-9. Lưu đồ trạng thái cho Modul A ...................................................... 33
Hình 2-10. Sơ đồ đấu dây PLC S7 – 200 modul Y – 0044B ........................... 35

ĐIỆN 4 – K9

iv


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hình 2-11. Lưu đồ trạng thái cho Modul B .................................................... 38
Hình 2-12. Cấu tạo của Modul C .................................................................... 38
Hình 2-13. Sơ đồ đấu dây PLC S7 – 200 modul Y – 0044C ........................... 40
Hình 2-14. Lưu đồ trạng thái cho Modul C .................................................... 41
Hình 2-15. Giao diện giám sát hoạt động của Module Y-0044C ................... 42
Hình 2-16 . Màn hình TD 200 ......................................................................... 43

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1.Thông số cơ bản của PLC S7-200 CPU224 ...................................... 3
Bảng 1.2.Đặc điểm của cảm biến tiệm cận ..................................................... 15
Bảng 1.3: Đặc điểm cảm biến dùng trong hệ thống ....................................... 17
Bảng 1.4: Các lỗi xảy ra trong quá trình hoạt động và cách khắc phục........ 21
Bảng 3.1: Bảng định địa chỉ modul Y -0044A ................................................ 30
Bảng 3.2: Bảng định địa chỉ modul Y -0044B ................................................ 34
Bảng 3.3: Bảng định địa chỉ modul Y -0044C ................................................ 39

ĐIỆN 4 – K9

v


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa,
để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào các dây
chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao

năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất lượng cao.
Để bắt kịp với tiến bộ khoa học kĩ thuật trên thế giới cũng như đáp ứng
yêu cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì ngành công nghiệp Việt
Nam đang thay đổi nhanh chóng, công nghệ và thiết bị hiện đại đang dần dần
được thay thế các công nghệ lạc hậu và thiết bị cũ. Các thiết bị công nghệ tiên
tiến với hệ thống điều khiển lập trình PLC, Vi xử lý, điện khí nén, điện tử.
Đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp như các dây truyền sản xuất
nước ngọt, chế biến thức ăn gia xúc, máy điều khiển theo chương trình CNC,
các hệ thống đèn giao thông, các hệ thống báo động. Trong các trường đại
học, cao đẳng và các trường trung học đã và đang đưa các thiết bị hiện đại có
khả năng lập trình được vào giảng dạy. Một trong những loại thiết bị có ứng
dụng mạnh mẽ và đảm bảo có độ tin cậy cao là hệ thống điều khiển tự động
PLC.
Với đề tài “Thiết kế hệ điều khiển điện-khí nén theo lưu đồ trạng thái
sử dụng mô hình Y0044”. Chúng em đã vận dụng được những ưu điểm của
hệ thông điều khiển này.
Sau quá trình học tập rèn luyện và nghiên cứu tại trường chúng em đã
tích luỹ được vốn kiến thức để thực hiện đề tài của mình.
Do thời gian nghiên cứu có hạn nên không thể tránh khỏi nhưng sai sót,
chúng em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn thêm của các thầy cô cũng
như ý kiến đóng góp của các bạn sinh viên để đề tài của chúng em hoàn thiện
hơn, đáp ứng đầy đủ những mục tiêu đã đặt ra

Chúng em chân thành cảm ơn!

ĐIỆN 4 – K9

1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1.
1.1.

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHẢO SÁT MÔ HÌNH PHÂN LOẠI Y-0044

Tìm hiểu về PLC S7-200

1.1.1. PLC là gì?
Thiết bị điều khiển khả trình (PLC:
programmable logic controller) là loại máy tính
điều khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện
linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông
qua một ngôn ngữ lập trình, do nhà phát minh
người Mỹ Richard Morley lần đầu đưa ra ý
tưởng vào năm 1968.
Thông số cơ bản của PLC S7-200 CPU 224

Hình 1-1. PLC S7-200 CPU224

Đặc trưng

CPU 224

Số lượng từ đơn để lưu CT, đọc/ghi được, không mất tin khi
4096 (8KB)
mất nguồn

Số lượng từ đơn để lưu dữ liệu, không mất tin khi mất nguồn,
4096 (8KB)
đọc/ghi được
Số cổng vào/ra logic
Số mô-đun mở rộng (kể cả mô-đun tương tự)
Số cổng vào/ra logic cực đại
Số Timer
Trong đó phân giải 1ms/10ms/100ms

14/10
7
64/64
256
4/16/136

Số bộ đếm (Counter- cả tiến và lùi)

256

Số bit nhớ đặc biệt: dùng làm bit Trạng thái hoặc đặt chế độ
đặc biệt

4400

Chế độ ngắt, sử lý ngắt

Có

Thời gian lưu dữ liệu sau khi mất nguồn (giờ)

190

Số bộ đếm tốc độ cao 2kHz và 7kHz

6

Số bộ phát xung nhanh kiểu: Dãy xung thường (PTO) và Dãy

2

ĐIỆN 4 – K9

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

xung có điều chế theo độ rộng xung (PWM)
Biến trở analog trên CPU

2

Bảng 1.1.Thông số cơ bản của PLC S7-200 CPU224

Hình 1-2. Sơ đồ khối của PLC
1.1.2. Đầu vào
+ Điện áp mức 1 logic 1: 15-30VDC, dòng điện nhỏ nhất 4mA, 35V ở
thời gian tức 500ms.

+ Trạng thái mức 1 chuẩn 24VDC, 7mA. Đáp ứng thời gian lớn nhất ở
các chân I0.0 đến I1.5 có thể chỉnh từ 0.2-0.8 ms mặc định là 0.2 ms. Các
chân từ I0.0-I1.5 được sử dụng bởi bộ đếm tốc độ.
+ Trạng thái mức logic 0 tối đa VDC 1mA.
+ Sự cách li về quang 500VCA 1 min.
1.1.3. Đầu ra
+
+
+
+

Kiểu đầu ra Relay hoặc transistor.
Điện áp khoảng 24,4 đến 28,8 VDC.
Dòng tối đa 2A điểm 8 A I common.
Quá dòng 7A với contact đúng.
ĐIỆN 4 – K9

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+
+
+
+

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Điện trở cách li nhỏ nhất 10 MW.

Thời gian sử dụng 10 triệu giờ và công tắc 100.000 giờ với tốc độ tải.
Điện trở công tắc tối đa 200 MW.
Chế độ bảo vệ ngắn mạch không có.

1.1.4. Nguồn cấp
+ Nguồn có thể tích hợp sẵn trong PLC hoặc làm riêng bên ngoài, có
nhiều cấp điện áp khác nhau trên loại PLC gồm 110 VAC và 220 VAC
hoặc 24 VDC. Hiện nay có 2 cấp điện áp hay sử dụng là 24 VDC và 220
VAC.
+ Điện áp nguồn 20.4-24.8 VDC.
+ Điện áp nguồn 20,4-20,8 VDC.
+ Dòng vào Max 900 mA tại 24 VDC.
+ Cách li điện ngõ vào không có.
+ Thời gian duy trì khi mất nguồn 10 ms tại 24 VDC.
+ Cầu chì bên trong 2A - 250V.
1.1.5. Cổng truyền thông của PLC
S7-S200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích cắm 9
chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình.
Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG 720 nối thẳng cáp MPI, máy
lập trình đi kèm với cáp.
Ghép nối với máy tính PC qua cổng RS232 cần có cáp nối PC/PCI với
bộ chuyển đổi RS232 /RS485 hoặc cáp USB/PPI Multi-Master.

Hình 1-3. Cáp USB/PPI Multi-Master
ĐIỆN 4 – K9

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1.2. Xilanh dùng trong hệ thống.
1.2.1. Xilanh đơn
−
+
+
+
+

Nguyên tắc hoạt động:
Khí nén được sử dụng để sinh công ở một phía của piston.
Piston lùi về bằng lực bật lại của lò xo hay của lực từ bên ngoài
Xilanh có một cổng cấp nguồn và một lỗ thoát khí
Điều khiển hoạt động của xilanh đơn bằng van 3/2.

− Cấu tạo:
+ Xilanh kiểu piston và kí hiệu trên sơ đồ :
+ Xilanh kiểu piston và kí hiệu trên sơ đồ :

Hình 1-4. Xilanh đơn
1.2.2. Xilanh kép
Nguyên tắc hoạt động:
- Khí nén được sử dụng để sinh công ở hai phái của piston.
- Xilanh có hai cửa cấp nguồn.
- Điều khiển hoạt động của xilanh kép bằng van 4/2, 5/2, 5/3.
Cấu tạo:
- Xilanh kép có cần piston một phía: Do diện tích của hai bề mặt piston
khác nhau nên lực tác động trên cần piston khác nhau (lực kéo lơn hơn

lực đẩy).
- Hai dạng xilanh kép có cần piston ở một phía thường gặp:
- Xilanh kép không có đệm giảm chấn:

ĐIỆN 4 – K9

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hình 1-5. Xilanh kép

1.3. Van điện từ
−

Nguyên lý hoạt động của van điện từ :

Là có 1 cuộn điện, trong đó có 1 lõi săt và 1 lò so nén vào lõi sắt đó, lõi
sắt đó lại tỳ vào đầu 1 gioăng cao su. Như vậy, bình thường không có điện thì
lò so ép vào lõi sắt, để đóng van. Khi đưa điện vào, cuộn dây sinh từ trường
hút lõi sắt ra, từ trường này đủ mạnh thắng được lò so, khi đó van mở ra
(Loại Van điện từ thường đóng - NC).

Hình 1-6. Van điện từ
Van điện từ được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực công nghiệp,
dân dụng... được sử dụng rộng rãi nhất là trong các lĩnh vực liên quan đến khí
nén và chất lỏng... Nhiệm vụ của chúng là đóng, mở, phân chia, trộn lẫn khí

nén từ máy nén khí hoặc từ dầu thủy lực từ bơm thủy...
Trong bài này chúng ta dùng van Loại thường đóng (NC): không có điện
thì van đóng, khi có điện thì mở.
ĐIỆN 4 – K9

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

−

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Các loại van dùng trong hệ thống:

•
Van 3 cửa, 2 vị trí: Van 3 cửa, 2 vị trí
thường đóng (van 3/2): Các van này có cửa vào,
cửa ra và cửa xả khí. Khi mất nguồn thì cửa ra
được nối với cửa xả khí. Khi có nguồn thì cửa
Hình 1-7.Van 3/2
vào được nối với cửa ra. Các van này được sử
dụng cho các cylinder tác động đơn.
•
Van 4 cửa, 3 vị trí: Van 4 cửa, 3 vị trí (van 4/3):
Các van này có 4 cửa, 1 vào, 2 ra và 1 xả. Ở trạng
thái bình thường (không có nguồn năng lượng) thì
các cửa vào/ra đều bị chặn. Van này được sử dụng để
điều khiển vị trí các cylinder.

•

Máy hút trên không
Hình 1-8. Van 4/3
Máy hút chân không cung cấp sự hấp thụ không
khí với ảnh hưởng của áp suất hình thành trong đường ống. Với không khí
hấp thụ này, việc giữ để lại các vật liệu trong giác hút của máy hút chân
không làm việc được. Do lực khí sẽ tạo nên nhiều tiếng ồn ở cửa xả của van,
bộ phận giảm thanh được sử dụng để giảm tiếng ồn đó.

Hình 1-9. Máy hút trên không
Nguyên lí hoạt động của máy hút chân không
Giác hút : Một vòng lõm bằng cao su có thể treo một vật bằng sức hút của khí
nén.

ĐIỆN 4 – K9

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Khi có khí nén thổi từ 2 sang 3, miệng hút 1 sẽ tạo chân không cho giác
hút.

Hình 1-10. Mô tả bộ van và giác hút với mạch khí nén ứng dụng

1.4. Động cơ bước

Hình 1-11. Động cơ bước
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ bước: động cơ đồng bộ
dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế
tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rotor có
khả năng cố định rotor vào các vị trí cần thiết. Về cấu tạo, động cơ bước có
thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều không tiếp
xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
ĐIỆN 4 – K9

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo
từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc
nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ
tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần
chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào
thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.

1.5. Động cơ DC

Hình 1-12. Động cơ một chiều DC
Nguyên lý hoạt động: Stator của động cơ 1 chiều thường là 1 hay nhiều
cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và
được nối với nguồn điện một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện

1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi
chuyển động quay của rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có
một bộ cổ góp và một bộ chổỉ than tiếp xúc với cổ góp.
Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt
non, cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi
cạnh đối diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn
tay trái của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho
rotor quay.

ĐIỆN 4 – K9

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

−

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Cách đấu nối:

Hình 1-13. Cách đấu nối động cơ DC

1.6. Công tắc giới hạn
Sử dụng công tắc gới hạn để chuyển đổi từ trạng thái cơ học sang tín
hiệu điện.
Công tắc này có 3 chân:
− COM: chân chung
− NC: tiếp điểm thường đóng

− NO: tiếp điểm thường mở

Hình 1-14. Công tắc giới hạn

ĐIỆN 4 – K9

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1.7. Áp kế và modul sấy khí

Hình 1-15. Áp kế và modul sấy khí
Bộ điều hòa phục vụ được lắp đặt nối tiếp với nguồn khí nén thông
thường, nhằm cung cấp nguồn khí nén chất lượng cao và bổ sung chức năng
cung cấp dầu bôi trơn và bảo quản các phần tử của hệ thống khí nén, hình
dáng bên ngoài. Ký hiệu trên sơ đồ của một bộ điều hòa phục vụ như trên
gồm:
- Bộ lọc hơi nước
+ Van điều chỉnh áp suất
+ Đồng hồ chỉ thị
+ Bộ tra dầu bảo quản

ĐIỆN 4 – K9

11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Hình 1-16. Bộ điều hòa không khí
+ Bộ lọc khí nén (Compressed air Filter)
Nguyên lý lọc: Khí nén tạo chuyển động xoáy và qua được phần tử lọc
có kích thước lỗ từ 5μm đến 70μm tuỳ theo yêu cầu. Hơi nước bị phần tử lọc
ngăn lại, rơi xuống cốc lọc và được xả ra ngoài.
+ Van điều chỉnh áp suất có cửa xả tràn (Pressure regulating valve with
relief port). Chức năng: duy trì áp suất làm việc ở đầu ra không đổi trong
phạm vi rộng, không phụ thuộc vào sự dao động áp suất ở mạng cung cấp khí
nén đầu vào và mức tiêu thụ khí nén ở đầu ra. Điều kiện cần là áp suất lối vào
P1 luôn phải cao hơn áp suất làm việc P2 cần cho cơ cấu chấp hành.
ĐIỆN 4 – K9

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Nguyên lý làm việc: Khi áp suất vào P1 ổn định, áp suất ra P2 bằng với
áp suất đặt, van điều chỉnh áp suất ở trạng thái cho khí nén đi qua van chính
(7) hướng từ P1 đến P2. Giả sử P2 tăng lên, ví dụ do tải trọng của xilanh, đệm
(3) của van xả (6) bị đẩy cong khiến khí nén qua van xả ra ngoài qua khe hẹp
(1) – làm giảm P2, đồng thời lò xo (4) đẩy đệm đóng van chính không cho áp
suất dội ngược về phía nguồn P1

(1). Khe thoát khí ra ngoài
(2). Lò xo đặt áp suất P2
(3). Đệm cửa van xả
(4). Lò xo đóng van chính
(5). Vít đặt áp suất đầu ra P2
(6). Van xả tràn
(7). Van chính

Hình 1-17. Van điều khiển áp
suất có cửa xả tràn

Bộ tra dầu bảo quản Khí nén đã được lọc sạch bụi bẩn và hơi nước, tuy
nhiên để cung cấp cho hệ thống điều khiển khí nén, dòng khí nén còn phải có
chức năng vận chuyển một lượng dầu có độ nhớt thấp để bảo quản, bôi trơn
các bộ phận bằng kim loại, các chi tiết gây ma sát nhằm chống mài mòn,
chống rỉ, kẹt. Để đạt được điều đó, người ta thường dùng một thiết bị tra dầu
làm việc theo nguyên tắc cơ bản của một ống Venturi, nguyên lý làm việc:
Hình 2.12 mô tả nguyên lý cấu tạo của bộ tra dầu, khi luồng khí nén có áp
suất chảy qua khe hẹp, nơi đặt miệng ống Venturi, áp suất trong ống tụt xuống
mức chân không khiến cho dầu từ cốc được hút lên miệng ống và rơi xuống
buồng dầu rồi bị luồng khí nén có tốc độ cao phân chia thành những hạt nhỏ
như sương mù cuốn theo dòng khí nén bôi trơn, bảo quản các phần tử của hệ
thống.

ĐIỆN 4 – K9

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1.8. Cảm biến dùng trong hệ thống
1.8.1. Cảm biến tiệm cận.

Hình 1-18. Cảm biến tiệm cận
+ Nguyên lý và cấu tạo:
Cảm biến tiệm cận cảm ứng bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh
một lõi từ ở đầu cảm ứng. Sóng cao tần đi qua lõi dây này sẽ tạo ra một
trường điện từ dao động quanh nó. Trường điện từ này được một mạch bên
trong kiểm soát.
Khi vật kim loại di chuyển về phía trường này, sẽ tạo ra dòng điện (dòng
điện xoáy) trong vật. Những dòng điện này gây ra tác động như máy biến thế,
do đó năng lượng trong cuộn phát hiện giảm đi và dao động giảm xuống; độ
mạnh của từ trường giảm đi.
Mạch giám sát phát hiện ra mức dao động giảm đi và sau đó thay đổi đầu
ra. vật đã được phát hiện.
−

Cách đấu nối cảm biến (ngõ vào PLC loại sinking)

Hình1-19. Cách đấu nối cảm biến tiệm cận

ĐIỆN 4 – K9

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Đặc điểm:

Loại

NBB5-18GM50-E2

Nguồn cấp

10-30 V

Khoảng cách phát hiện vật
định mức
Khoảng cách phát hiện vật
bình thường

0 - 4,05mm
0 ... 4,05 mm (-25 ... 70 ° C (-13 ... 158 ° F))
0 ... 3,8 mm (-40 ... -25 ° C (-40 ... -13 ° F))

Tần số chuyển đổi F

0 - 800Hz

Chỉ thị hoạt động

Led vàng (hiển thị đèn khi phát hiện vật)

Led nhấp nháy( khi vật ra khỏi vùng kiểm soát)

Nhiệt độ môi trường

-40….70 oC (-40 ... 158 ° F)

Tiêu chuẩn

IEC/IP67

Chức năng chuyển mạch

PNP không

Bảng 1.2.Đặc điểm của cảm biến tiệm cận
1.8.2. Cảm biến quang phản xạ gương

Hình1-20 Cảm biến phản xạ gương
ĐIỆN 4 – K9

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

+ Nguyên lý hoạt động:
Bộ phát truyền ánh sáng tới một gương phản chiếu lăng kính đặc biệt,
và phản xạ lại tới bộ thu sáng của cảm biến. Nếu vật thể xen vào luồng

sáng, cảm biến sẽ phát tín hiệu ra.
+ Ưu điểm:
• Giá thành thấp hơn loại thu phát
• Lắp đặt dễ hơn loại thu phát
• Chỉnh định dễ dàng
• Với vật thể có bề mặt sáng bóng có thể làm cảm biến không phát hiện
được, có thể dùng kính lọc phân cực.
+ Nhược điểm:
• Khoảng cách phát hiện ngắn hơn loại thu phát
• Vẫn cần 2 điểm lắp đặt cho cảm biến và gương
• Cảm biến phản xạ gương loại 2 thấu kính thường không phát hiện được
vật ở một số khoảng cách ngắn nhất định.
− Đặc điểm :
Loại
GLV 18-55/73/120
Nguồn cấp

10-30 VDC

Khoảng cách phát hiện vật

0-4m

Gương phản xạ mục tiêu

C110-2

Ánh sang đỏ có thể nhìn thấy

640nm

Đường khính của điểm sáng

Khoảng 200mm đến 5,5m

Mặt quang

Mặt trước

Nguồn sáng

Đèn LED

Chế độ hoạt động

Light ON/ Dark – ON
Led xanh lá cây(bật nguồn)

Chỉ thị hoạt động

Led vàng(hiển thị đèn khi phát hiện vật)
Led nhấp nháy(khi vật ra khỏi vùng kiểm soát)

Thời gian đáp ứng

<1ms

Điều chỉnh độ nháy

Vít chỉnh

ĐIỆN 4 – K9

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Nhiệt độ môi trường

-25….60oC (-13….140oF)

Tiêu chuẩn

IEC/IP67

Ngõ ra tín hiệu

PNP

Bảng 1.3: Đặc điểm cảm biến dùng trong hệ thống
1.8.3. Cảm biến thu phát phản xạ khuyết tán
Nguyên lý hoạt động: cảm biến dạng này truyền ánh sáng từ bộ phát tới
vật thể. Vật này sẽ phản xạ lại một phần ánh sáng (phản xạ khuếch tán) ngược
trở lại bộ thu của cảm biến, kích hoạt tín hiệu ra.
− Ưu điểm:
•

Lắp đặt đơn giản, dễ dàng

•

Chỉ cần 1 điểm lắp đặt duy nhất.

− Nhược điểm:
•
Khoảng cách phát hiện ngắn (do chỉ phát hiện được một phần
ánh sáng phản xạ). Ví dụ loại E3Z-D:
•

Có khoảng cách phát hiện tối đa 1m.

•
Tỉ lệ lỗi đen/trắng cao; khoảng cách phát hiện phụ thuộc nhiều
vào màu sắc, kích thước, tính chất bề mặt của vật thể.).
•

Việc phát hiện vật có thể khó khăn nếu có nền màu đen sau vật.

•

Độ nhạy và độ tin cậy kém hơn loại Thu phát và Phản xạ gương.

hình 1-21 Cảm biến thu phát chung

ĐIỆN 4 – K9

17

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1.8.4: Cảm biến quang phát hiện màu trắng
Nguyên lý hoạt động: Có thể hoạt động trong khoảng điện áp 10 và 30
VDC. Nó có thể phát hiện các đối tượng có tỷ lệ 90% trắng từ khoảng cách
600 mm. Khi các đối tượng màu trắng được cảm nhận bởi các cảm biến, đầu
ra số 4(BK) cho tín hiệu. Đầu ra này của bộ cảm biến được kết nối đến điểm
cảm biến tương phản. Đầu ra cảm biến độ tương phản cho thấy một sự thay
đổi theo mức độ trắng của đối tượng và khoảng cách giữa đối tượng và cảm
biến. Điều này có thể được quan sát trong hình dưới đây. Nó có thể được thay
đổi với điểm điều chỉnh các đối tượng chính xác của cảm biến. Bộ cảm biến
đã được hiệu chỉnh để cảm nhận các đối tượng màu trắng, không nhạy là các
đối tượng màu đen ở khoảng cách ngắn nhất.

Hình 1-21. Khoảng cách xác nhận của cảm biến quang phản hồi

Hình 1-22. Cách đấu nối cảm biến quang phát hiện màu trắng

ĐIỆN 4 – K9

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

1.8.5 Cảm biến áp suất
2.

Cảm biến áp suất (vacuum switch)
a.
Nguyên lí hoạt động dùng trong hệ thống

Cảm biến áp suất là một thiết bị điện dùng để đo áp âm ở đầu vào của
cảm biến. Nó lấy thông tin để xác định xem sản phẩm có được giữ bởi giác
hút hay không. Khi piston vận chuyển không giữ sản phẩm sự hấp thụ không
khí đủ lớn thì khi đó cảm biến không gửi tín hiệu về PLC. Nhưng khi có sản
phẩm nó sẽ gửi tín hiệu về PLC để xử lí và điều khiển piston vận chuyển.

Hình 1-23. Cảm biến áp suất

Hình 1-24. Sơ đồ đầu ra của cảm biến áp suất
ĐIỆN 4 – K9

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

b. Cài đặt

Hình 1-25. Cài đặt cảm biến áp suất

Hình 1-26. Đặc tính đầu ra chế độ F1 (chế độ trễ)
Chế độ F1 (chế độ trễ)
+
Vùng cài đặt ST1:
Min. Áp suất hiển thị < ST1 ≤ Max. Áp suất hiện thị
+
Vùng cài đặt ST2:
Min. Áp suất hiển thị ≤ ST2 ≤ ST1.

ĐIỆN 4 – K9

20