khoan thông minh dùng plc

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Lời mở đầu
Đất nước ta đang trên con đương tiến lên một đất nước công
ngiệp hóa hiện đại hóa. Để đạt được mục tiêu đó thì ngành công
ngiệp máy tính là một ngành then chốt để tiến lên con đường
công ngiệp hoá và hiện đại hóa đất nước. Ngày nay trong các nhà
máy xí nghiệp hay công xưởng đều sử dụng máy vi tính vào việc
đo lường điều khiển, tính toán và trong quản lý hành chính, nhờ
có đặc tính gọn nhẹ, độ tin cậy cao linh hoạt và đơn giản trong sử
dụng. Đặc biệt trong các ngành công nghiệp hiện đại, máy tính
điện tử không những góp phần vào việc nâng cao năng suất lao
động mà còn góp phần vào việc bảo vệ sức khoẻ và an toàn lao
động cho con người Đễ hoàn thành những công việc kể trên
chúng ta cần phải kết nối các máy vi tính với nhau, hoặc kết nối
chúng với các thiết bị ngoại vi nhận dữ liệu để xử lý hay gửi dữ
liệu đi cho các thiết bị khác xử lý. Để thực hiện được công việc
này thì điều đầu tiên chúng ta phải làm đó là chúng ta phải kết
nối phần cứng cho phù hợp và viết các chương trình truyền dữ
liệu. Trước yêu cầu thực tế đó nhóm sinh viên chúng em được
nhận đề tài “xây dựng mô hình khoan tự động ứng dụng plc”.
Sau khi nhận được đề tài này nhóm chúng em đã tập chung tìm
hiểu một cách nghiêm túc, cùng với sự hướng dẫn tận tình của cô
Tống Thị Lý đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án. Chúng em
xin gửi lời cảm ơn tới cô Tống Thị Lý đã tận tình hướng dẫn
chúng em hoàn thành đồ án, cùng các thầy cô trong khoa Điện Điện tử. Song do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không
thể tránh khỏi các sai sót. Chúng em rất mong nhận được các ý
kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn cho đề tài của chúng
em hoàn thiện hơn

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Chương 1
Tìm hiều về một số loại máy khoan
1. Giới thiệu một số công nghệ khoan
1.2 .công nghệ khoan phụt mới
- Tổng quan về công nghệ khoan phụt

Hình 1- Sơ đồ minh hoạ các công nghệ khoan phụt chống thấm

1- Tổng quan về công nghệ khoan phụt Hình 1
Sơ đồ minh hoạ các công nghệ khoan phụt chống thấm Trên hình 1 trình bày minh
hoạ 4 hình thức khoan phụt chống thấm trong công trình thuỷ lợi.

Hình 1a là nguyên lý khoan phụt áp lực (pressure grouting), có thể gọi là
khoan phụt kiểu truyền thống. Trong nhóm này lại có thể chia ra: khoan phụt 1
nút (áp lực < 3 atm) đã sử dụng để chống thấm cho thân đê; và khoan phụt hai
nút (áp lực < 50 atm) sử dụng rất phổ biến để chống thấm cho nền đập. Trong bài
báo này không trình bày chi tiết về công nghệ này.

Hình 1b là nguyên lý công nghệ khoan phụt kiểu ép đất (compact grouting),
bằng cách sử dụng vữa ép vào đất làm tăng độ chặt của đất xung quanh.

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hình 1c là công nghệ thẩm thấu (permeation grouting), sử dụng vữa (hoặc
hoá chất) để thấm vào đất dưới áp lực nhỏ. Phổ biến hiện nay là sử dụng ximăng
cực mịn có pha thêm dung dịch hoá chất làm tăng độ linh động.

Hình 1d miêu tả công nghệ khoan phụt cao áp (KPCA), có tài liệu gọi là
khoan phụt kiểu tia (Jet- grouting). Đây là công nghệ lần đầu tiên áp dụng ở
Việt nam. Phương pháp này dựa vào nguyên lý cắt nham thạch bằng dòng nước
áp lực.

Dây chuyền công nghệ như miêu tả ở hình 2a. Khi thi công, trước hết dùng
máy khoan để đưa ống bơm có vòi phun bằng hợp kim vào tới độ sâu phải gia cố
(nước + XM) với áp lực > 20 MPa từ vòi bơm phun xả phá vỡ tầng đất. Với lực
xung kích của dòng phun và lực li tâm, trọng lực... sẽ trộn lẫn dung dịch vữa, rồi
sẽ được sắp xếp lại theo một tỉ lệ có qui luật giữa đất và vữa theo khối lượng hạt.
Sau khi vữa cứng lại sẽ thành cột ximăng-đất (XMĐ) như ở hình 2b. Nếu thi
công chồng lấn lên nhau có thể tạo ra được một tường hào XMĐ như ở hình 2c.
Đường kính cọc XMĐ phụ thuộc loại đất, áp lực phun, tốc độ xoay và rút cần và
tuỳ thuộc loại thiết bị. Với những thiết bị lớn nhất hiện nay có thể tạo ra các cọc
có đường kính đến 3m.


Hình 2- Sơ đồ công nghệ Jet - grouting
II. Giới thiệu dự án sửa chữa chống thấm cho đập Um-Mun (Hàn Quốc)

Hình 3- Mặt cắt đập Um-mun
Đập Unmun nằm ở phía Tây Nam Hàn Quốc xây dựng năm 1992. Trước đây là đập
đất đồng chất cao 25m. Năm 1998 đập được nâng cao lên thêm 30m kết cấu đập đá
đổ có lõi giữa. Các thông số công trình: Chiều cao 55 m; Chiều dài : 407 m; Dung
tích hồ: 126. 175.000 m3; Nhiệm vụ: Cấp nước;
Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hiện tượng hư hỏng:
Năm 1998 xuất hiện 3 hố sụt trên đỉnh đập, kích thước mỗi hố gần 2m. Kết
quả đo thấm cho thấy: Thấm vượt mức cho phép: Max 1.200 ~ 6.000 m3/ ngày đêm; Xuất hiện 3 hố sụt trên đỉnh đập, đường kính đến 2m; Xuất hiện trượt mái
thượng lưu đoạn tiếp giáp với đập tràn.
Quá trình sửa chữa khẩn cấp :
Sau khi sự cố xảy ra, Chính Phủ Hàn Quốc đã thành lập đội đặc nhiệm xem xét lại
toàn bộ các tài liệu liến quan đến thiết kế, thi công và tình hình sự cố; các số liệu đã
đo đạc được; tiến hành công tác khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng;
Kết quả ban đầu cho thấy: nguyên nhân của sụt đất là do dòng thấm. Từ cao trình
113 đến 125 của lõi đất sét trong thân đập do thi công không tốt, làm thành một tầng
xung yếu chạy suốt chiều dài đập. Khi hồ tích nước đã xuất hiện dòng thấm đi qua
chỗ xung yếu này. Ban đầu người ta đề xuất các giải pháp sửa chữa như hình 4.

Hình 4- Các giải pháp nghiên cứu sửa chữa đã được đề xuất
Phương án xử lý được chọn: sử dụng công nghệ khoan phụt. Trong giai đoạn xử lý
lần đầu năm 2002, xử lý bằng công nghệ khoan phụt kiểu nén đất (Compact
grouting). Kết quả vẫn chưa xử lý thấm triệt để, lưu lượng thấm có những lúc đạt
đến 2000 m3/ngày đêm (ngày 21/12/2002).
Vì vậy, sang năm 2003 tiếp tục nghiên cứu giải pháp xử lý. Lần này đề nghị xử lý
bằng công nghệ thẩm thấu (Permeation grouting). Vật liệu sử dụng lần này là
ximăng cực mịn, thiết bị nhập của Mỹ.

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

1.1.2.công nghệ tạo cọc khoan lỗ sâu
1.Tổng quan về khoan lỗ sâu
Những lỗ có tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính l/d >= 5 được gọi là lỗ sâu.Thực tế
chúng ta gặp nhiều lỗ sâu như: xi lanh thủy lực ,nòng súng pháo...Ở các chi tiết
này,thường tỷ lệ trên vượt xa so với quy ước,với các loại xi lanh thủy lực hay các
nòng súng bộ binh tỷ lệ trên là 15 đến 20 lần, còn với các loại pháo cỡ lớn tỷ lệ trên
lên đến 60 thậm trí 70 lần.Cũng do tính chất giống nhau khi gia công nòng súng và
gia công các lỗ sâu khác nên trong ngành cơ khí nhiều khi thuật ngữ “khoan nòng
súng” được dùng để chỉ chung cho phương pháp gia công lỗ sâu và các dụng cụ
chuyên dùng để khoan lỗ sâu cũng được gọi là dao “khoan nòng súng”.

Hinh1. Xy lanh thủy lực
Lỗ sâu thường có hình dáng không quá phức tạp nhưng yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi khá
cao,do vậy công nghệ gia công lỗ sâu là một công nghệ khó,có nhiều đặc điểm riêng
và khác biệt so với lỗ thông thường,công nghệ gia công lỗ sâu cần trang thiết bị,
dụng cụ chuyên dùng và chế độ gia công đặc biệt.Những khó khăn trong gia công lỗ
sâu là:
- Khó tạo phoi khi cắt và khó thoát phoi ra khỏi vùng cắt
- Khó bôi trơn và làm nguội dụng cụ cắt
- Khó bảo đảm độ cứng vững,tránh rung động của hệ thống công nghệ nên khó bảo
đảm độ thẳng theo yêu cầu và vị trí đúng đắn của tâm lỗ gia công
- Khó theo dõi kiểm tra chất lượng bề mặt gia công và sự làm việc của dụng cụ,đặc
biệt là bảo đảm độ bền mòn của dụng cụ cắt trong suốt quá trình làm việc.
Các phương pháp gia công lỗ sâu:
1.Gia công cắt gọt:
Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến hơn cả.Lỗ sâu được tạo thành từ phôi

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

thanh bằng các phương pháp khoan sâu để cắt đi phần kim loại dư.Để gia công lỗ
sâu chính xác ,tùy theo phôi có dạng trục đặc hay trục rỗng mà những nguyên công
cơ bản phải tiến hành là: khoan, khoét thô,khoét tinh,và các nguyên công gia công
lần cuối như:khoét mỏng,doa,mài khôn,đánh bóng,trượt ép,lăn ép...
2.Gia công điện hóa

Dựa trên nguyên lý ăn mòn điện cực dương trong dung dịch điện phân khi có dòng
điện đi qua.Phương pháp này ít dùng do trang bị công nghệ phức tạp, khó sử
dụng,chủ yếu để gia công vật liệu khó gia công và có chiều sâu không lớn.
3.Gia công biến dạng dẻo:
Thực chất đây là quá trình rèn khuôn,dựa trên cơ sở biến dạng dẻo của kim loại, kim
loại được gia nhiệt đến nhiệt độ rèn,sau đó dàn đều kim loại trên lõi bằng rèn,đạt
yêu cầu kỹ thuật cao.Phương pháp này chủ yếu áp dụng cho các lỗ có đường kính
không lớn cho độ chính xác cao nhưng yêu cầu trang bị công nghệ phức tạp.

2. Gia công lỗ sâu bằng phương pháp cắt gọt
2.1.Máy:
Xuất phát từ đặc diểm của lỗ sâu là có chiều dài phôi lớn nên các máy sử dụng ở
đây hầu hết là các máy chuyên dùng có thể gia công từ một phía ,hai phía với chiều
dài băng máy bảo đảm sao cho lớn hơn 1.5 đến 2 lần chiều dài phôi.Với những lỗ
quá dài có thể sử dụng phương pháp nối dài thêm băng máy hoặc dùng hai máy
quay đuôi nối tiếp nhau để gia công.

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Điều khiển lập trình PLC

Gvhd: Tống Thị Lý

ĐH-Điện 5-K10

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hình 2.Máy được dùng trong gia công lỗ sâu
2.2.Dụng cụ cắt :
Dụng cụ cắt chuyên dùng cho gia công lõ sâu khá đa dạng về chủng loại và kết cấu.
Sự ra đời các vật liệu siêu cứng đã cho phép chế tạo ra những loại dao cắt nhiều lưỡi
có tốc độ cao cho năng suất lớn. Các yêu cầu cơ bản của dụng cụ cắt này là :
-  Dễ dàng đưa dung dịnh trơn nguội và thoát phoi ra khỏi vùng gia công
-  Dẫn hướng tốt và có độ cứng vững cao
- Triệt tiêu tối đa lực làm cong cán dao
- Mài và thay thế dễ dàng
Dụng cụ dùng trong gia công lỗ sâu thường được cấu tạo gồm 3 phầnhần cắt,phần
dẫn hướng và phần thân
- Phần cắt: làm bằng thép gió,hợp kim cứng hay các vật liệu siên cứng (ceramic,kim
cương) yêu cầu có độ bền nhiệt ,bền mòn cao
- Phần dẫn hướng :yêu cầu ma sát ít và khả năng đàn hồi cao,thường sử dụng gỗ
hoặc chất dẻo tổng hợp
- Phần thân :làm bằng thép thông thường, ngoài nối phần cắt và dẫn hướng còn sử
dụng để nối thêm phần cán nối dài đầu cắt để gia công những lỗ có chiều dài lớn.
Dụng cụ đo kiểm:Lỗ gia công có chiều sâu lớn nên trong quá trình gia công bằng
Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

phương pháp cắt gọt, thường gặp các dạng sai hỏng sau: lệch trục lỗ, cong trục lỗ,
chiều dày thành không đồng đều, tạo bậc, gãy trục lỗ khi khoan hai đầu, lỗ elíp,
phình tang trống, đa cạnh hoá bề mặt lỗ, lỗ bịcôn.

Hình.4. Đầu cắt và cán nối dài
2.3 Các dụng cụ phụ:
Các dụng cụ phụ bao gồm :Đồ gá, thiết bị cấp thu dung dịch trơn nguội,dụng cụ đo
kiểm
- Đồ gá :mâm kẹp 3,4 chấu;Khối V;luy nét;khối tâm:ống đàn hồi...
- Thiết bị cấp và thu dung dịch trơn nguội: có kết cấu phức tạp, đòi hỏi phải đồng
bộ,thiết bị cấp đa số sử dụng bơm cao áp,thiết bị thu được nối trực tiếp ở đầu lõ gia
công và có bộ phận lọc nhanh chóng để cấp trở lại.
- Dụng cụ đo kiểm:Lỗ gia công có chiều sâu lớn nên trong quá trình gia công bằng
phương pháp cắt gọt, thường gặp các dạng sai hỏng sau: lệch trục lỗ, cong trục lỗ,
chiều dày thành không đồng đều, tạo bậc, gãy trục lỗ khi khoan hai đầu, lỗ elíp,
phình tang trống, đa cạnh hoá bề mặt lỗ, lỗ bịcôn.

[
Hình 5. Đầu đo lỗ sâu dùng laser và cảm biến điện
2.4 Dung dịch trơn nguội

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Dung dịch trơn nguội đóng vai trò rất quan trọng trong gia công lỗ sâu.Ngoài tác
dụng bôi trơn và làm mát nó còn cuốn phoi ra khỏi vùng gia công và giảm lực cắt.
Vì vậy dung dịch trơn nguội cần được cấp liên tục đảm bảo với áp suất và lưu lượng
đủ lớn.Thành phần dung dịch gồm 90%sunfoferejon +10%dầu hỏa hoặc 7-10%
Emunxi +0,2% Na2CO3 + nước
Các loại dụng cụ cắt phải có kết cấu để dễ dàng đưa dung dịc trơn nguội vào vùng
gia công và thoát phoi dễ dàng.Thường có 3 kiểu sau:
- Đưa dung dịch qua lỗ cán dụng cụ,phoi thoát theo khe hở giữa cán và thành lỗ
- Đưa dung dịch qua khe hở giữa cán và thành lỗ,phoi thoát theo lỗ cán
-  Dung dịch và phoi đi qua 2 lỗ cán lồng nhau .

Hình 6. Kết cấu dẫn thu dung dich trơn nguội khi khoan
2.5.Các nguyên công chính trong gia công lỗ sâu:
2.5.1 Khoan:
Khoan là phương pháp tạo lỗ từ phôi đặc hoặc phôi ống trên các máy khoan tiện
hoặc máy vạn năng
Khoan đạt cấp chính xác IT14 –IT12, cấp độ nhám 3-5
Để khoan các lỗ có đường kính nhỏ hơn 100mm thường dùng phương pháp khoan
đặc,những lỗ có đường kính lớn hơn 100mm thường sử dụng phương pháp khoan
vòng.
2.5.2.Khoét:
Khoét là phương pháp gia công mở rộng lỗ trên máy khoan, máy tiện ,máy phay hay
máy doa.Nguyên công này nhằn sửa thẳng trục tâm của lỗ và khoét đi phần lớn kim
loại còn lại sau khi khoan.
Khả năng công nghệ của khoét có thể đạt tới cấp chính xác IT11- IT10,cấp độ nhám
5-7
Nguyên công khoét có thể chia làm 2 bước : khoét thô và khoét tinh
Khoét có 2 phương pháp là :khoét đẩy và khoét kéo

2.5.3 Doa:
Doa là phương pháp gia công tinh lỗ đã qua nguyên công khoan và khoét.
Khả năng công nghệ có thể đạt cấp chính xác IT 9- IT7, độ nhám đạt đến Ra =0.63

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

-1.25 thậm chí ra =0.6
Doa có 2 phương pháp cơ bản : Doa cưỡng bức và doa tùy động
2.5.4.Mài khôn
Mài khôn là quá trình cắt tế vi kim loại với sự tham gia tổng hợp của rất nhiều hạt
mài trong điều kiện có đầy đủ dung dịc bôi trơn và làm nguội.
Mài khôn cho phép nâng cao độ chính xác kích thước,giảm sai số hình dáng hình
học và độ nhám bề mặt gia công.Độ chính xác kích thước sau mài khôn đạt cấp 2 -3,
độ nhám Ra= 0,08- 0,32
Mài khôn có thể có các bước sau: mài thô,mài phá, mài bán tinh, mài tinh,mài
gương,mài tổ hợp.

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hinh7. Kết cấu mô phỏng mũi khoan xoắn và một đầu doa tinh làm bằng chì sử
dụng một lần
2.6.Chọn chuẩn công nghệ trong gia công:
Gia công lỗ sâu rất khó kiểm soát sai số trong quá trình cắt gọt nên việc chọn chuẩn
gia công có ý nghĩa quyết định đối với chất lượng sản phẩm sau gia công. Chọn
chuẩn hợp lý có thể giảm đáng kể sai số này.
Theo quan điểm công nghệ thì bề mặt nào có yêu cầu kỹ thuật ,độ chính xác cao
được chọn làm chuẩn để gia công. Do vậy ở các nguyên công mở rộng lỗ,bề mặt trụ
trong có yêu cầu cao về hình dáng hình học,độ nhám được chọn làm chuẩn gia
công.Khi đã có lỗ,dùng mặt trong để làm chuẩn gia công mặt ngoài,sau đó dùng mặt
ngoài vừa gia công xong làm chuẩn để móc lỗ dần hướng,lúc này bề mặt lỗ hướng
này được lấy làm chuẩn để gia công bề mặt trong còn lại.Quá trình lặp lại liên tục
đến khi hoàn thành các nguyên công.
- Các nguyên công tiện mặt trụ ngoài thì chuẩn là hai lỗ tâm của chi tiết
- Chuẩn của các bước gia công mặt đầu, vát mép, móc lỗ hướng là bề mặt trụ ngoài
đã láng chuẩn vì khi đó việc rà tròn để điều chỉnh chi tiết được thực hiện trên bề mặt
định vị này.
- Các nguyên công khoan, khoét mở rộng sau bước móc lỗ hướng thì chuẩn được
xác định ban đầu là bề mặt trụ trong đã móc lỗ hướng. Chiều sâu lỗ hướng phải đảm
bảo định vị bốn bậc tự do cho đầu dao để tránh đầu dao bị dao động ban đầu. Khi
đầu dao đi qua hết chiều dài lỗ hướng thì chuẩn lúc này là bề mặt lỗ trong vừa gia
công.
- Các nguyên công khoét tinh, doa, mài khôn không có bước móc lỗ hướng trước đó
thì chuẩn là bề mặt trong vừa gia công ở nguyên công ngay trước đó. Khi đó, các bề
mặt trụ ngoài đã láng chuẩn trước đó trở thành các mặt tì nơi cặp mâm cặp, nơi đặt
các luynét.
2.7.Đảm bảo độ cứng vững của hệ thống công nghệ

Quá trình gia công lỗ sâu,các trang thiết bị đều có chiều dài lớn,việc bảo đảm độ
cứng vững sẽ hạn chế đáng kể sai số gia công
- Chiều dài phôi lớn dễ bị võng,kém ổn định
- Băng máy nhiều khi phải ghép ,khe hở xuất hiện làm rung động trong quá trình cắt
gọt
- Cán dụng cụ được nối dài,trong khi đi sâu vào lỗ dễ cong vênh do rung động
Vì vậy đây là vấn đề lớn trong quá trình đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và phải được
chuẩn bị từ trước khi gia công
- sử dụng các cơ cấu làm tăng độ cứng của hệ thống ( luynét tĩnh, luynét động…)
- Chọn vật liệu và quy trình nhiệt luyện hợp lí
- Đảm bảo độ đồng tâm giữa lỗ chi tiết và đường tâm máy chắc chắn phải được
Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

bằng việc rà tròn và điều chỉnh. Độ đồng tâm giữa tâm lỗ chi tiết và tâm đầu dao
cũng phải được đảm bảo nhờ các dẫn hướng lắp trên đầu dao,bản thân các dẫn
hướng phải đảm bảo cong, tròn đều trên toàn chiều dài của nó (đạt được nhờ mài)
- Nguyên công mài khôn, đầu khôn phải tự lựa thông qua khớp nối ( khớp cầu, khớp
các đăng) giữa đầu khôn và cán nối dài.

1.2.MỘT SỐ LOẠI MÁY KHOAN HIỆN NAY
1.2.1. MÁY KHOAN TỰ ĐỘNG KTK LG-120

Thông số kỹ thuật

Model

LG-120

Đường kính khoan lớn nhất

Ø16mm

Kiểu côn trục chính

MT2

Hành Trình trục chính

85mm

Tốc độ trục chính (V/p)

470 - 770 - 1170 - 1730

Số cấp tốc độ

4 cấp

Bước tiến ăn phôi tự động (mm/rev)

0.05 - 0.07 - 0.10 - 0.12

Đường kính trụ

Ø80mm

Đường kính bàn làm việc

Ø320mm

Khoảng cách từ trục chính đến bàn

400mm

Khoảng cách từ trục chính đến chân đế 600mm
Công suất động cơ

1HP

Chiều cao máy

1050mm

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Kích thước đóng kiện

750x450x1150mm

Trọng lượng (N.W / G.W)

100 / 120kg

1.2.2. MÁY KHOAN THỦY LỰC H-5100

Thông số kỹ thuật:
Model
Đường kính max
Kiểu côn trục chính
Hành trình trục chính
Tốc độ trục chính (V/P)
Số cấp tốc độ
Đường kính trụ (mm)
Kích thước bàn (mm)
K/C từ trục chính đến bàn
Áp lực thủy lực
Trọng luợng
Công suất động cơ
Điều khiển lập trình PLC

H-5100
10mm
JT6/ER20
100 mm
830-1670-2500
3 cấp
80 mm

450 x 600
100-400 mm
20 Kg/cm2
260 Kg
1 HP
ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

1.2.3. Máy khoan bàn tự động 16mm KSA-16B, máy khoan bàn
KingSang Đài Loan.

Thông số máy:
MODEL

KSA-16B

Khả năng khoan tốt nhất

4-16mm

Khả năng ta rô

không có

Đường kính ống lót trục chính

65mm

Chuẩn trục chính

MT.2

Bước ăn phôi
Số cấp tốc độ trục chính

Tự động ăn phôi
4 cấp

Hành trình trục chính

100mm

Khoảng cách từ tâm trục chính tới trụ

175mm

Khoảng cách từ tâm trục chính đến bàn

420mm

Khoảng cách từ tâm trục chính đến chân đế

620mm

Kích thước nắp capô

608x214x125mm

Đường kính trụ

80mm

Kích thước bàn

320mm

Kích thước chân đế
Tốc độ

500x300mm
450-1700v/p: 50Hz

Công suất motor

1HP-4P

Kích thước máy

650x410x1090mm

Trọng lượng

Điều khiển lập trình PLC

105kg

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

1.2.4.Máy khoan bàn thủy lực tự động KTK H-6150

Thông số kỹ thuật
Model

H-6150

Khả năng khoan

16mm

Côn trục chính

MT2/ER25

Hành trình trục chính

150mm

Tốc độ trục chinh 3S

830-1250-1670

Tốc độ vô cấp

-

Đường kính phôi lớn nhất

460mm

Kích thước bàn

600x800mm

Kích thước trụ

102mm

Khoảng cách tâm trục tới bàn min

100mm

Khoảng cách tâm trục tới bàn max

700mm

Motor trục chính

2HP

Áp lực dầu

20Kg/Cm2

Tổng chiều cao

1800mm

Trọng lượng

380Kg

1.2.6. Kết luận

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

-Nền công nghiệp phát triển phải gắn liền với sự tiến bộ về công nghệ và
thiết bị đi kèm.Cho nên sự thay thế của khoan công nghiệp đối với khoan
cầm tay là điều vô cùng ý nghĩa .Nó làm giảm bớt đi sức lao động cho
công nhân.sự kết hợp với hệ thống điều khiển plc giúp cho việc khoan cắt
trở nên dễ dàng và chính xác. Nếu muốn thay đổi quy luật hoạt động của
máy khoan tự động, rất đơn giản, chỉ cần thay đổi chương trình điều
khiển.
DỘNG
CƠ,MÁY

KHOAN

LPC

GẶP LỖI

VỊ TRÍ
KHOAN

PHẢN HỒI VỀ PLC

BÁO LỖI
ƯU ĐIỂM CỦA PLC:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học
- Gọn nhẹ nên dễ dàng di chuyển, lắp đặt
- Dễ bảo quản, sửa chữa
- Bộ nhớ có dung lượng lớn, nạp xóa dễ dàng, chứa được những chương trình phức
tạp
- Độ chính xác cao, khả năng xử lý nhanh
- Hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp
- Giao tiếp được với nhiều thiết bị khác, máy tính, mạng, các thiết bị điều khiển
khác

Chương 2: Ứng dụng PLC S7-200 trong lập trình và điều khiển
khoan tự động
2.1. Các thực hiện ban đầu
2.1.1. Cách thực hiện chương trình trong PLC
PLC thực hiện chương trình cheo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là vòng
quét (scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các cổng

vào số tới vùng bộ đệm ảo ngõ vào (I), tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.
Trong từng dòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết
Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dung của bộ
đệm ảo ngõ ra (Q) tới các cổng ra số. Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn
truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được một vòng quét gọi là thời gian vòng quét
(Scan time). Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào
cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét thực hiện
lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnh trong chương trình được
thực hiện, vào khối lượng dữ liệu truyền thông … trong vòng quét đó.

Hình 2.1:Chu kỳ quét trong plc
Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi tín hiệu
điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian vòng quét.
Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của chương trình
điều khiển trong PLC. Thời gian quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương
trình càng cao.
Tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thường lệnh không làm việc trực tiếp với
cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong vùng nhớ tham số. Việc
truyền thông giữa bộ đệm ảo với ngoại vi do hệ điều hành CPU quản lý. Ở một số
module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức, hệ

thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chương trình xử lý ngắt, để thực
hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra.

2.1.2. Đấu nối đảo chiều động cơ

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hình 2.2 : Sơ đồ đấu nối đảo chiều động cơ

2.1.3. thiết kế bộ nguồn
Do trong mạch điện có các thiết bị điện sử dụng nguồn 1 chiều DC
24V nhưng ở ngoài zắc cắm của các thiết bị này lại cắm trực tiếp vào
nguồn điện AC 220V 50Hz, như vậy các thiết bị điện tử cần có một bộ phận
để chuyển đổi từ nguồn xoay chiều ra điện áp một chiều , cung cấp cho các
mạch trên, bộ phận chuyển đổi bao gồm :



Biến áp nguồn : Hạ thế từ 220V xuống các điện áp thấp hơn như 6V, 9V, 12V, 24V v v …



Mạch chỉnh lưu : Đổi điện AC thành DC.



Mạch lọc Lọc gợn xoay chiều sau chỉnh lưu cho nguồn DC phẳng hơn.



Mạch ổn áp : Giữ một điện áp cố định cung cấp cho tải tiêu thụ

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hình 2.3 Sơ đồ khối bộ nguồn

*Biến áp nguồn : Hạ thế từ 220V xuống các điện áp thấp hơn như 6V,
9V,12V,15V,18V,24V vv…Trong bài ta sử dụng biến áp KDK 3A (hình
2.3)

Hình 2.4: Biến áp KDK 3A
Biến áp này có cuộn sơ cấp và thứ cấp.Phía cuộn sơ cấp là để cấp điện
220VAC (điện lưới, tức điện lấy ra từ các ổ cắm điện của gia đình), phía
thứ cấp ta lấy ra nguồn điện 24V.
*Mạch chỉnh lưu: Đối điện AC thành DC.
-Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong

các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành 1 chiều,các mạch tách
sóng,mạch gim áp phân cực cho transitor hoạt động.Trong mạch chỉnh
lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng (hình 2.4)

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hình 2.5 Diode cầu chỉnh lưu

*Mạch điện không dùng tụ lọc.
Sau khi chỉnh lưu ta thu được điện áp một chiều nhấp nhô, nếu không có
tụ lọc thì điện áp nhấp nhô này chưa thể dùng được vào các mạch điện
tử ,do đó trong các mạch nguồn,ta phải nắp thêm các mạch tụ lọc có trị số
từ vài trăm µF đến vài ngàn µF vaò sau cầu Diode chỉnh lưu, tụ lọc có
điện dung càng cao thì điện áp đầu ra càng bằng phẳng, ở đây ta dùng tụ
lọc 2200 µF (hình 2.5)

Hình 2.6:Tụ lọc 2200µF/25V

Trong các mạch chỉnh lưu, nếu có tụ lọc mà không có tải hoặc tải tiêu
thụ một công xuất không đáng kể so với công xuất của biến áp thì điện áp
DC thu được là DC=1,4.AC.
Như vậy ta có sơ đồ tổng quát bộ cấp nguồn như sau(hình 3.6)

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

Hình 2.7 : Sơ đồ bộ nguồn

2.3. ỨNG DỤNG PLC, LẬP TRÌNH VÀ ĐIỀU KHIỂN KHOAN
2.2.1 Thống kê tín hiệu đầu vào ra của PLC
Tín hiệu đầu vào của PLC
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
I1.1

Start
Reset
pause
Khi đến vị trí khoan thứ 1, động cơ 2 và 3 hoạt
động

Khi đến vị trí khoan thứ 2, động cơ 2 và 3 hoạt
động
Khi đến vị trí khoan thứ 3, động cơ 2 và 3 hoạt
động
Động cơ 2 đi lên, đông cơ 3 dừng hoạt động
Động cơ thứ 2 dừng, động cơ 1 chạy tiếp
Stop
Hệ thống thực hiện xong và dừng
Tín hiệu đầu ra của plc

Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4

Động cơ 1 quay thuận
Động cơ 1 quay nghịch
Động cơ 2 quay thuận
Động cơ 2 quay nghịch
Đọng cơ 3 hoạt động

2.2.2 Hoạt động của mô hình
Khi ta nhấn I0.0 (start) lúc này cuộn hút của role thứ 1 hoạt động
đồng thời động cơ thứ nhất quay thuận , dây chuyền chuyển động sang
trái. Khi đến vị trí I0.3( vị trí muốn khoan lần thứ nhất) lúc này động cơ
thứ nhất ngừng hoạt động , cuộn hút của role thứ 3và role thứ 5 hút nghĩa
Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

là động cơ thứ 2 quay thuận, động cơ thứ 3 hoạt động . Khi động cơ thứ 2
quay thuận và động cơ thứ 3 hoạt động thì quá trình khoan ở vị trí thứ
nhất được thực hiện cho đến khi chạm vào công tắc hành trình thứ 6(vị trí
10,6)thì lúc này động cơ thứ 3 tạm ngừng hoạt động cuộn hút của role 4
nghĩa là động cơ thứ 2 quay nghịch bàn khoan truyền động lên trên. Cho
đến khi chạm vào công tắc hành trình thứ 7(vị trí I0.7).
Khi chạm vào công tắc hành trình thứ 7(vị trí I0.7) lúc này role thứ 1 q
hút, động cơ thứ 1 hoạt động (quay thuận) dây truyền chuyển động sang
trái.Khi đến vị trí I0.4(vị trí muốn khoan lần thứ 2)lúc này động cơ thứ 1
ngưng hoạt động , cuộn hút của role thứ 3 và role thứ 5 hút nghĩa là động
cơ thứ 2 quay thuận, động cơ thứ 3 hoạt động. Khi động cơ thứ 2 quay
thuận và động cơ thứ 3 hoạt động thì quá trình khoan ở vị trí thứ 2 được
thực hiện cho đến khi chạm vào công tắc hành trình thứ 6( vị trí i0.6)lúc
này động cơ thứ 3 tạm ngừng hoạt động cuộn hút của role 4 nghĩa là
động cơ thứ 2quay nghịch bàn khoan truyền động lên trên. Cho đến khi
chạm vào công tắc hành trình thứ 7(vị trí I0.7).
Trong quá trình thực hiện chu trình khoan nếu xảy ra sự cố trong quá
trình hoạt động thì ta có thể chạm vào công tắc hành trình thứ 2(vị trí
I0.1)hay là nút STOP để tạm dừng hoạt động để sửa chữa sự cố. Sau khi
sửa chữa xong có thể tiếp tục quá trình khoan
Quay trở lại quá trình khoan
Khi chạm vào công tắc hành trình thứ 7(I0.7) lúc này role thứ nhất lại
hút , động cơ thứ nhất hoạt động (quay thuận) dây truyền chuyển động
sang trái .Khi đến vị trí I0.5 (vị trí muốn khoan lần thứ 3)lúc này động cơ

thứ nhất ngừng hoạt động , cuộn hút của role thứ 3 và 5 hút nghĩa là động
cơ thứ 2 quay thuận, đọng cơ thứ 3 hoạt động . Khi động cơ thứ 2 quay
thuận và động cơ thứ 3 hoạt động thì quá trình khoan ở vị trí thứ 2 được
thực hiện cho đến khi chạm vào công tắc hành trình thứ 6(vị trí I0.6) thì
lúc này động cơ thứ 3 tạm ngừng hoạt động cuộn hút của role 4 nghĩa là
động cơ thứ 2 quay nghịch bàn khoan truyền động lên trên.Cho đến khi
chạm vào công tắc hành trình thứ 7(vị trí I0.7)
Khi khoan xong ở vị trí thứ 3 nghĩa là hết quá trình khoan. Sau khi
chạm vào công tắc hành trình thứ 7( vị trí I0.7) thì lúc này role 2 hút động
Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Gvhd: Tống Thị Lý

cơ thứ 1 quay nghịch. Khi động cơ 1 quay nghịch( dây truyền khoan trở
lại vị trí ban đầu) đến khi chạm vào công tắc hành trình thứ 8( vị trí I1.1)
thì quá trình khoan kết thúc, hệ thống dừng hoạt động.
Chú ý trong quá trình khoan nếu có sự cố mà muốn quay lại trở lại vị trí
ban đầu thì ta nhấn nút return để dây chuyền trở lại vị trí ban đầu .
2.2.3.LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN

Điều khiển lập trình PLC

ĐH-Điện 5-K10