(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.43 MB, 95 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN DÂY CHUYỀN CẤP TỐP XE TẢI NHẸ
Người hướng dẫn: TS. ĐẶNG PHƯỚC VINH
Sinh viên thực hiện: BÙI CÔNG BẢO
PHAN NHẬT HẠ
Đà Nẵng, 2019
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo - 101150156 - 15CDT1
Phan Nhật Hạ - 101150206 - 15CDT2
GV hướng dẫn:
GV duyệt:
TS. Đặng Phước Vinh
ThS. Trần Quang Khải
Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển khá nhanh trong thời gian gần
đây, tuy nhiên lại vấp phải sự cạnh tranh to lớn từ ơ tơ ngoại nhập. Vì vậy, để có thể sản
xuất các dịng xe có tỉ lệ nội địa hóa cao với chất lượng tốt, giá cả phù hợp với khả năng
C
C
chi trả của người dân và cạnh tranh trong thị trường khu vực, thế giới, THACO Chu Lai,
với tầm nhìn trở thành trung tâm sản xuất ơ tơ và công nghiệp hỗ trợ lớn nhất Việt Nam,
đã tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất và lắp ráp xe tải mới với các công nghệ tiên
R
L
T
tiến thay thế cho nhà máy cũ đã hoạt động từ năm 2003.
Nhằm nâng cao hiệu quả và năng suất hoạt động, nhà máy THACO Tải mới hướng
đến tự động hóa tồn bộ quy trình sản xuất, từ các cơng đoạn sơn, hàn cho đến lắp ráp.
Nhận thấy các khó khăn do việc vận chuyển lốp bằng xe nâng từ bên ngoài nhà máy (lốp
lớn và nặng, lối đi nhiều vật cản, tốn nhiều thời gian…), việc thi công dây chuyền cấp
lốp tự động ở xưởng lắp ráp là thực sự cần thiết.
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
✓ Nghiên cứu hệ thống cơ khí, đặc điểm động học và động lực học của băng tải con
U
D
✓
✓
✓
3.
lăn sử dụng bộ truyền xích, thang nâng xích và các cơ cấu phụ trợ.
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện - điều khiển, điện – khí nén, ứng dụng lập trình
PLC vào điều khiển tự động dây chuyền
Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm cơ khí, điện, điều khiển vào thiết kế thực tế
Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu của băng chuyền cấp lốp.
Nội dung đề tài đã thực hiện:
Số trang thuyết minh: 96
Số bản vẽ: 7
Phần mềm điều khiển: 1
4. Kết quả đạt được:
Phần lý thuyết:
iii
✓ Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu cơ khí được sử dụng để thiết
kế chương trình điều khiển;
✓ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điện theo tiêu chuẩn công nghiệp bằng phần
mềm AutoCAD;
✓ Lý thuyết về cảm biến quang, cảm biến xylanh và công tắc hành trình;
✓ Lý thuyết về điều khiển khí nén, các loại xylanh, các loại van trong hệ thống
khí nén;
✓ Lý thuyết về truyền động điện, điều khiển động cơ bằng biến tần;
✓ Lý thuyết về truyền thông công nghiệp sử dụng CCLink, giao tiếp giữa PLC
và các phần mềm SCADA bằng OPC server;
✓ Phương pháp thiết kế chương trình PLC, sử dụng phần mềm GX Works2;
✓ Nghiên cứu thiết kế giao diện người máy và hệ thống giám sát bằng GT
Designer, TIA Portal.
C
C
Phần tính tốn, thiết kế:
✓ Thiết kế hệ thống các cảm biến, các trạm điều khiển dọc băng chuyền;
✓ Thiết kế mạch điện của băng chuyền;
R
L
T
✓ Thiết kế chương trình điều khiển và điều chỉnh chương trình phù hợp với thực
tế lắp đặt và sản xuất;
✓ Thiết kế chương trình giám sát hoạt động của băng chuyền.
U
D
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Bùi Công Bảo - Phan Nhật Hạ
iv
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
STT
Họ tên sinh viên
Số thẻ SV
Lớp
Ngành
1
Bùi Công Bảo
101150156
15CDT1
Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
2
Phan Nhật Hạ
101150206
15CDT2
Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
1. Tên đề tài đồ án:
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
C
C
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Khoảng cách từ nơi cấp phát lốp bên ngoài nhà máy đến dây chuyền lắp ráp là
16m. Băng chuyền nằm âm nền ở độ sâu 2,6m.
R
L
T
Thông số của loại lốp lớn nhất và nhỏ nhất:
U
D
Loại lốp
STT
1
Min
K200
2
Max
OLLIN720.E4
Thơng số
Đường kính x Dày
195R15/155R12
615 × 155
8.25-16LT
826 × 260
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
1
Bùi Cơng Bảo
2
Phan Nhật Hạ
Nội dung
-
Nghiên cứu thiết kế cơ khí băng chuyền cấp lốp xe
tải nhẹ.
v
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
1
Bùi Công Bảo
- Thiết kế chương trình điều khiển
2
Phan Nhật Hạ
- Thiết kế chương trình giám sát
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
1
Bùi Công Bảo
2
Phan Nhật Hạ
Nội dung
-
Bản vẽ hệ thống điện (A0)
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
1
Bùi Công Bảo
-
Bản vẽ bố trí động cơ, xylanh, cảm biến (A0)
Bản vẽ lưu đồ thuật toán (A0)
2
Phan Nhật Hạ
-
Bản vẽ sơ đồ động (A0)
Bản vẽ chi tiết băng chuyền và thang nâng (A0)
6. Họ tên người hướng dẫn:
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hồn thành đồ án:
Trưởng Bộ mơn
Kỹ thuật Cơ điện tử
Nội dung
C
C
R
L
T
U
D
TS. Đặng Phước Vinh
26/08/2019
15/12/2019
Đà Nẵng, ngày 26 tháng 08 năm 2019
Giảng viên hướng dẫn
TS. Đặng Phước Vinh
vi
LỜI NĨI ĐẦU
Được sự giới thiệu của Khoa Cơ khí - Trường Đại Học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng
và sự tiếp nhận của Ban lãnh đạo Công Ty TNHH MTV Tổ Hợp Cơ Khí THACO-Chu
Lai, chúng em đã thực hiện Đồ án Tốt nghiệp tại bộ phận R&D của Xưởng Thiết Bị
Cơng Nghiệp. Trong suốt q trình thực tập tại Q Cơng ty, chúng em đã có cơ hội
được tiếp xúc với quy trình thiết kế, chế tạo của một người kỹ sư thực thụ; được thăm
quan, học hỏi tại các nhà máy cơ khí, sản xuất, lắp ráp ơ tơ và trên hết, có thể hồn thành
Đồ án Tốt Nghiệp trên cơ sở của một dây chuyền tự động thực tế.
Với lịng biết ơn vơ hạn chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Ban lãnh đạo Cơng Ty TNHH MTV Tổ Hợp Cơ Khí THACO-Chu Lai vì đã tạo điều
kiện cho chúng em được thực tập tại Quý Công ty. Đặc biệt, chúng em xin cảm ơn các
C
C
Anh Chị trong bộ phận R&D và Xưởng Thiết Bị Cơng Nghiệp đã tận tình hướng dẫn và
tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hồn thành tốt Đồ án Tốt Nghiệp;
Các Thầy Cô trong Khoa Cơ khí – Trường Đại Học Bách Khoa Đại học Đà Nẵng,
R
L
T
đặc biệt là Thầy Đặng Phước Vinh đã hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực
hiện Đồ án này;
Gia đình và bè bạn đã ln ủng hộ và giúp đỡ để chúng em có thể vượt qua các khó
khăn khi thực hiện Đồ án.
Vì kiến thức và kinh nghiệm của chúng em vẫn còn nhiều hạn chế nên Luận văn
khơng thể tránh khỏi sai sót. Vì vậy rất mong nhận được sự nhận xét và chỉ bảo của các
Anh Chị trong Quý Công ty, Quý Thầy trong Khoa và các bạn sinh viên. Đây sẽ là
những góp ý quý báu để Đồ án Tốt nghiệp của chúng em ngày một hoàn thiện hơn.
U
D
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Bùi Công Bảo - Phan Nhật Hạ
vii
CAM ĐOAN
Kính gửi: Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng
Chúng em xin cam đoan Đồ án Tốt nghiệp của chúng em tuân thủ tốt các quy định
về liêm chính học thuật như sau:
- Khơng sử dụng các hình thức gian dối trong việc trình bày, thể hiện các hoạt động
học thuật hoặc kết quả từ q trình học thuật của mình;
-
Khơng bịa đặt, đưa ra các thơng tin sai lệch so với nguồn trích dẫn;
Khơng ngụy tạo số liệu trong q trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoặc
-
hoạt động học thuật khác;
Không đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt của người khác; trình bày, sao chép,
dịch đoạn, hoặc nêu ý tưởng của người khác mà khơng có trích dẫn;
-
C
C
Khơng tự đạo văn, sử dụng lại thông tin nghiên cứu của mình mà khơng có trích dẫn
hoặc phân mảnh thơng tin về kết quả nghiên cứu của mình để cơng bố trên nhiều ấn
phẩm.
R
L
T
U
D
Sinh viên thực hiện
Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
viii
MỤC LỤC
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................ iii
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................ v
LỜI NÓI ĐẦU ..............................................................................................................vii
CAM ĐOAN ............................................................................................................... viii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... ix
DANH SÁCH HÌNH VẼ .............................................................................................xii
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................... xv
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI............................................................................... 2
1.1. Đặt vấn đề: ......................................................................................................... 2
1.2. Mục tiêu của đề tài: ........................................................................................... 4
1.3. Kiến trúc tổng quan của đề tài: ........................................................................ 4
1.3.1. Yêu cầu đặt ra: .....................................................................................................4
C
C
R
L
T
1.3.2. Kết cấu cơ khí: .....................................................................................................5
1.3.3. Hệ thống điều khiển - giám sát:..........................................................................7
a) Nguồn điện cung cấp: ............................................................................................... 8
b) Điều khiển công suất: ............................................................................................... 8
c) SCADA: .....................................................................................................................8
d) Xử lý dữ liệu - Bộ điều khiển PLC: ..........................................................................9
e) Thu thập dữ liệu - Mạng cơng nghiệp: ..................................................................10
Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ .......................................................... 11
2.1. Bài toán thiết kế ................................................................................................... 11
U
D
2.2. Các bộ phận của băng chuyền:........................................................................... 13
2.2.1. Băng tải con lăn: ................................................................................................ 13
2.2.2. Thang nâng xích .................................................................................................15
2.2.3. Bộ truyền động cho băng tải và thang nâng: ....................................................16
2.2.4. Cụm chuyển hướng: ........................................................................................... 17
2.2.5. Cụm tách lốp: ......................................................................................................18
2.2.6. Cụm chặn lốp: ....................................................................................................19
2.2.7. Cụm lật lốp: ........................................................................................................20
2.3. Các thiết bị khí nén: ............................................................................................ 21
2.3.1. Xylanh khí: .........................................................................................................21
2.3.2. Các van khí nén: .................................................................................................23
ix
a) Van điện từ: .............................................................................................................. 23
b) Van tiết lưu một chiều: ............................................................................................ 23
c) Bộ lọc kết hợp F.R.L.: .............................................................................................. 24
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT .................... 26
3.1. Thiết kế hệ thống điện - điều khiển: ................................................................... 26
3.1.1. Bố trí cảm biến: .................................................................................................. 26
a) Cảm biến quang: ...................................................................................................... 26
b) Cơng tắc hành trình:................................................................................................ 28
c) Cảm biến xylanh: ..................................................................................................... 29
3.1.2. Thiết kế tủ điện điều khiển: ............................................................................... 29
a) Aptomat(MCCB/MCB): ........................................................................................... 33
b) Contactor (MC): ....................................................................................................... 36
c) Relay IOLink: ........................................................................................................... 37
C
C
d) Biến áp:..................................................................................................................... 38
e) Biến tần: ................................................................................................................... 39
f) PLC Mitsubishi MELSEC-Q:................................................................................... 42
R
L
T
3.1.3. Giới thiệu về phần mềm lập trình GX Work 2: ................................................. 47
3.1.4. Truyền thông CCLink : ...................................................................................... 49
a) Đặc điểm: .................................................................................................................. 49
b) Các loại trạm sử dụng: ............................................................................................ 49
c) Cấu hình CCLink trong hệ thống điều khiển: ........................................................ 50
3.2. Chương trình điều khiển: .................................................................................... 55
3.2.1. Lưu đồ thuật tốn: ............................................................................................. 55
3.2.2. Chương trình PLC: ............................................................................................ 55
U
D
3.3. Chương trình giám sát ......................................................................................... 55
3.3.1. Tổng quan về SCADA: ....................................................................................... 55
a) Khái niệm và chức năng: ......................................................................................... 55
b) Cấu trúc hệ thống SCADA: ..................................................................................... 56
c) Phần mềm TIA Portal và WinCC: ........................................................................... 57
d) Giao tiếp dữ liệu giữa PLC Q06UDV và TIA Portal: ............................................ 57
3.3.2. Chương trình SCADA giám sát băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ: ................... 59
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 62
x
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: ĐỒ THỊ SỐ LẦN KHỞI ĐỘNG CHO PHÉP CỦA ĐỘNG CƠ ....... 1
PHỤ LỤC 2: BIẾN TẦN FR E740 ............................................................................... 2
1.
2.
3.
Hướng dẫn chọn biến tần và các thiết bị liên quan: ...................................... 2
Hướng dẫn chọn dây ......................................................................................... 2
Sơ đồ nối dây:..................................................................................................... 2
4.
5.
Thông số kỹ thuật các cực: ............................................................................... 3
Đấu nối truyền thông CC Link: ....................................................................... 6
6.
Cài đặt thông số cho biến tần hoạt động: ........................................................ 6
PHỤ LỤC 3: PLC Q06UDV ......................................................................................... 7
1.
2.
3.
4.
Bộ nguồn PLC Mitsubishi Q61P:..................................................................... 7
MAIN BASE UNITS Q35B : ............................................................................ 8
Module CPU Q06UDV :.................................................................................... 9
Module CCLink QJ61BT11N : ...................................................................... 15
C
C
R
L
T
U
D
xi
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1. Tồn cảnh khu phức hợp THACO Chu Lai ................................................... 2
Hình 1.2. Khu vực nhận lốp các dòng xe tải nhẹ tại nhà máy THACO Tải mới ............ 3
Hình 1.3. Dịng xe tải nhẹ KIA New Frontier K200 (tải trọng 990kg - 1,99T) .............. 4
Hình 1.4. Tổng quan về yêu cầu của đề tàI ..................................................................... 5
Hình 1.5. Băng tải vận chuyển lốp .................................................................................. 5
Hình 1.6. Thang nâng xích .............................................................................................. 6
Hình 1.7. Thang nâng chữ X sử dụng xylanh thủy lực ................................................... 6
Hình 1.8. Cơ cấu chuyển hướng ...................................................................................... 6
Hình 1.9. Cần chặn và tách lốp ....................................................................................... 7
Hình 1.10. Kiến trúc hệ thống điện - điều khiển ............................................................. 7
Hình 1.11. Mạch động cơ điện ........................................................................................ 8
C
C
Hình 1.12. Màn hình giám sát hệ thống sản xuất nước khống ...................................... 8
Hình 1.13. Các máy rửa xe hoạt động theo trình tự được định sẵn ................................ 9
Hình 1.14. Mạng cơng nghiệp trong nhà máy ............................................................... 10
R
L
T
Hình 1.15. Sơ đồ hoạt động của băng chuyền cấp lốp .................................................. 11
U
D
Hình 2.1. Bản vẽ tổng thể băng chuyền ........................................................................ 12
Hình 2.2. Băng tải con lăn ............................................................................................. 13
Hình 2.3. Bản vẽ con lăn ............................................................................................... 14
Hình 2.4. Gờ chắn lốp hai bên thành của băng chuyền ................................................. 14
Hình 2.5. Sơ đồ động hộp giảm tốc thang nâng ............................................................ 15
Hình 2.6. Thang nâng xích ............................................................................................ 16
Hình 2.7. Sơ đồ động hộp giảm tốc cụm chuyển hướng ............................................... 17
Hình 2.8. Cụm chuyển hướng ....................................................................................... 18
Hình 2.9. Cụm tách lốp ................................................................................................. 18
Hình 2.10. Cụm tách lốp trong thực tế .......................................................................... 19
Hình 2.11. Sơ đồ động cụm chặn lốp ............................................................................ 19
Hình 2.12. Cụm chặn lốp .............................................................................................. 20
Hình 2.13. Cụm chặn lốp trong thực tế ......................................................................... 20
Hình 2.14. Cụm lật lốp ................................................................................................. 20
Hình 2.15. Sơ đồ khí nén cơ cấu lật lốp ........................................................................ 21
Hình 2.17. Nguyên lý hoạt động của xylanh xoay ........................................................ 21
Hình 2.18. Van điện từ .................................................................................................. 23
xii
Hình 2.19. Van tiết lưu ..................................................................................................23
Hình 2.20. Van tiết lưu và và điện từ được sử dụng trong cơ cấu chặn lốp ..................24
Hình 2.21. Hình ảnh bộ lọc kết hợp ..............................................................................24
Hình 3.1 Kiến trúc tổng quan hệ thống điều khiển. ...................................................... 26
Hình 3.2. Sơ đồ bố trí cảm biến quang PHS .................................................................27
Hình 3.3. Cảm biến quang E3JM của Omron ............................................................... 27
Hình 3.4. Sơ đồ đấu dây của cảm biến quang thu phát .................................................28
Hình 3.5. Sơ đồ bố trí cơng tắc hành trình ....................................................................28
Hình 3.6. Cơng tắc hành trình WLG2-LD-DGJ03 ........................................................ 28
Hình 3.7. Cảm biến xylanh đi kèm với xylanh CKD ....................................................29
Hình 3.8. Tủ điện - điều khiển chính .............................................................................30
Hình 3.9. Tủ trạm ..........................................................................................................30
Hình 3.10. Bản vẽ phân phối điện .................................................................................31
Hình 3.11. Bản vẽ tủ điện điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ ......................... 32
C
C
R
L
T
Hình 3.12. Các thiết bị bên trong tủ điện ......................................................................33
Hình 3.13. Cấu tạo aptomat ........................................................................................... 34
Hình 3.14. Các MCCB bảo vệ biến tần .........................................................................35
Hình 3.15. Cấu tạo contactor ......................................................................................... 36
U
D
Hình 3.16. Các contactor đóng ngắt phanh động cơ ..................................................... 36
Hình 3.17. Relay IOlink R4T-G6D 24VDC hãng Samwon ..........................................37
Hình 3.18. Sơ đồ dây bên trong relay IOlink R4T-G6D 24VDC..................................37
Hình 3.19. Biến áp WY42 2KAW của hãng Woonyoung ............................................38
Hình 3.20. Sơ đồ dây bên trong biến áp WY42 2KAW ................................................38
Hình 3.21. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp ........................................................ 39
Hình 3.22. Biến tần Mitsubishi...................................................................................... 39
Hình 3.23. Sơ đồ khối cấu tạo biến tần .........................................................................40
Hình 3.24. Biến đổi điện áp tần số qua biến tần ............................................................ 41
Hình 3.25. PLC dịng MELSEC-Q ................................................................................43
Hình 3.26. Các khối cơ bản ........................................................................................... 43
Hình 3.27. Tổng quát về nguyên lý hoạt động PLC ...................................................... 44
Hình 3.28. Khối nguồn PLC ......................................................................................... 44
Hình 3.29. Q35B ...........................................................................................................45
Hình 3.30. Module CPU Q06UDV ...............................................................................46
Hình 3.31. Module CCLink QJ61BT11N .....................................................................46
Hình 3.32. Quá trình lập trình và đưa vào thực tế chương trình PLC ........................... 47
xiii
Hình 3.33. Giao diện GX Works 2 ................................................................................ 48
Hình 3.34. Quy trình tạo một chương trình PLC .......................................................... 48
Hình 3.35. Kết nối CC link ........................................................................................... 49
Hình 3.36. Các loại trạm trong mạng CCLink .............................................................. 50
Hình 3.37. Kết nối các trạm .......................................................................................... 50
Hình 3.38. Cấu hình CCLink trong hệ thống điều khiển .............................................. 51
Hình 3.39. Cài đặt phần cứng ........................................................................................ 51
Hình 3.40. Thiết lập thơng tin chính ............................................................................. 52
Hình 3.41. Thiết lập thơng tin các trạm IO từ xa .......................................................... 54
Hình 3.42. Thiết lập thông tin trạm thiết bị (biến tần) .................................................. 54
Hình 3.43. Mơ hình phân cấp chức năng của hệ SCADA ............................................ 56
Hình 3.44. Cấu trúc hệ thống SCADA .......................................................................... 56
Hình 3.45. Giao diện làm việc của TIA Portal .............................................................. 57
C
C
Hình 3.46. Giao diện của phần mềm ............................................................................. 59
Hình 3.47. Giao diện chính của chương trình SCADA ................................................ 60
Hình 3.48. Giao diện màn hình báo lỗi ......................................................................... 60
R
L
T
U
D
xiv
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1. Thông số hai loại lốp lớn nhất và nhỏ nhất ...................................................11
Bảng 2.2. Các chi tiết của băng chuyền.........................................................................12
Bảng 2.3. Sơ đồ động của băng tải con lăn ...................................................................13
Bảng 2.4. Bảng phân bố tốc độ băng chuyền ................................................................ 13
Bảng 2.5. Bảng phân bố tốc độ động cơ thang nâng ..................................................... 15
Bảng 2.6. Bảng phân bố tốc độ động cơ cụm chuyển hướng ........................................17
Bảng 2.10. Thông số các xylanh được sử dụng ............................................................. 21
Bảng 2.11. Thông số van điện từ được sử dụng ............................................................ 23
Bảng 2.12. Thông số van tiết lưu được sử dụng ............................................................ 24
Bảng 2.13. Thông số bộ lọc kết hợp ..............................................................................25
C
C
Bảng 3.1. Các thiết bị được lắp đặt trong tủ điện .......................................................... 32
Bảng 3.2. Thông số MCCB EZC250F3200 ..................................................................34
Bảng 3.3. Thông số MCCB EZC100F3015 ..................................................................35
Bảng 3.4. Thông số MCCB EZC100H2015 ..................................................................35
R
L
T
Bảng 3.5. Thông số Contactor LC1D12P7` ..................................................................37
Bảng 3.6. Thông số của relay IOlink .............................................................................38
Bảng 3.7. Thông số kĩ thuật biến áp WY42 2KA ......................................................... 39
U
D
Bảng 3.8. Thông số biến tần FR E740 2,2kW ............................................................... 41
Bảng 3.9. Thông số Q61P.............................................................................................. 45
Bảng 3.10. Thông số Q35B ........................................................................................... 45
Bảng 3.11. Thông số module CPU Q06UDV ............................................................... 46
Bảng 3.12. Thông số module QJ61BT11N ...................................................................47
Bảng 3.13. Các thông số cần thiết lập ...........................................................................52
Bảng 3.14. Chi tiết các thông tin được thiết lập ............................................................ 55
xv
C
C
U
D
R
L
T
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
MỞ ĐẦU
Tự động hóa trong công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống điều khiển và tự động
như máy tính, robot… phục vụ cho quá trình sản xuất, thay thế sức lao động của con
người. Tự động hóa khơng chỉ giúp tăng năng suất lao động, cắt giảm chi phí nhân sự
mà cịn nâng cao chất lượng và tính thích ứng với sự thay đổi các yêu cầu, tiêu chuẩn
sản xuất.
Nhận thấy sự cấp thiết của tự động hóa trong sản xuất hiện nay, nhóm chúng em, với
mong muốn được tiếp xúc với thực tế của ngành và tích lũy thêm các kinh nghiệm, kỹ
năng chuyên môn, đã thực hiện Đồ án Tốt nghiệp tại Phịng Thiết bị Cơng nghiệp, cơng
ty Tổ hợp Cơ khí THACO Chu Lai và được Cơng ty phân đề tài “Nghiên cứu và thiết
kế hệ thống điều khiển dây chuyền cấp lốp xe tải nhẹ” trong dự án thi công xưởng lắp
ráp nhà máy THACO Tải mới. Mục tiêu của đồ án là thiết kế được hệ điều khiển băng
C
C
chuyền cấp lốp tự động cho dây chuyền lắp ráp chassis xe tải nhẹ, đồng thời đáp ứng
được yêu cầu về thời gian cấp lốp lên phù hợp với thời gian lắp ráp để đảm bảo năng
suất sản xuất.
R
L
T
Nhằm ghi lại quá trình và kết quả của Đồ án Tốt nghiệp, nhóm tác giả đã thực hiện
bài luận văn này với cấu trúc như sau:
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
Chương 4: KẾT LUẬN
U
D
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
1
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề:
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển khá nhanh trong thời gian gần
đây, tuy nhiên lại vấp phải sự cạnh tranh to lớn từ ơ tơ ngoại nhập. Vì vậy, để có thể sản
xuất các dịng xe có tỉ lệ nội địa hóa cao với chất lượng tốt, giá cả phù hợp với khả năng
chi trả của người dân và cạnh tranh trong thị trường khu vực, thế giới, THACO Chu Lai,
với tầm nhìn trở thành trung tâm sản xuất ô tô và công nghiệp hỗ trợ lớn nhất Việt Nam,
đã tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất và lắp ráp xe tải mới với các công nghệ tiên
tiến thay thế cho nhà máy cũ đã hoạt động từ năm 2003.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.1. Tồn cảnh khu phức hợp THACO Chu Lai [12]
Nhà máy được trang bị các dây chuyền công nghệ hiện đại được chuyển giao bởi các
tập đoàn danh tiếng hàng đầu thế giới như Hyundai, Kia, Foton… tại các nhà xưởng:
Xưởng lắp ráp:
- Dây chuyền lắp ráp chassis theo tiêu chuẩn công nghệ của Hyundai
- Hệ thống thiết bị nâng hạ (Lifter) đảm bảo tính cân bằng khi kết nối body vào
chassis
- Hệ thống EMS vận chuyển body
- Dây chuyền lắp ráp hệ thống điện
- Dây chuyền lắp ráp các chi tiết rời hỗ trợ dây chuyền lắp ráp hoàn thiện
- Dây chuyền lắp ráp hoàn thiện
Xưởng hàn:
+ Dây chuyền hàn bấm xe Forland/Auman
+ Dây chuyền hàn bấm Ollin.
+ Dây chuyền hàn bấm Hyundai HD500, HF650.
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
2
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
+ Dây chuyền hàn bấm Frontier
+ Dây chuyền hàn bấm Towner
Các dây chuyền hàn theo tiêu chuẩn Hyundai với hệ thống, thiết bị hiện đại đảm bảo
chính xác trong việc lắp ghép các chi tiết.
Xưởng sơn:
- Bao gồm 2 dãy phịng cơng nghệ được bố trí song song, body xe được di chuyển
bằng hệ thống transfer. Cơng nghệ cấp gió điều hịa đảm bảo xưởng sơn ln sạch sẽ,
khơng có bụi.
- Nguồn vật liệu đầu vào dùng để xử lý bề mặt body trước khi sơn được nhập khẩu
từ Malaysia. Lớp sơn bề mặt được nhập khẩu từ Hàn Quốc.
Xưởng kiểm định:
- Dây chuyền được trang bị các thiết bị kiểm tra hiện đại theo tiêu chuẩn của Hyundai,
đáp ứng các tiêu chuẩn của QCVN về chất lượng xe xuất xưởng. Bên cạnh đó dây thiết
C
C
bị kiểm tra lực phanh được tích hợp để kiểm tra hoạt động của hệ thống phanh ABS trên
xe.
Riêng tại xưởng lắp ráp, nhận thấy các khó khăn do việc vận chuyển lốp bằng xe
R
L
T
nâng từ bên ngoài nhà máy (lốp lớn và nặng, lối đi nhiều vật cản, tốn nhiều thời gian…),
việc thi công băng chuyền cấp lốp tự động ở xưởng lắp ráp là thực sự cần thiết. Băng
chuyền nằm trong hệ thống các băng chuyền tự động của nhà máy THACO Tải mới,
hướng đến mục tiêu tự động hóa quy trình sản xuất, từ hàn, sơn cho đến lắp ráp, từ đó
nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, cắt giảm các cơng đoạn khó khăn cho cơng
nhân.
U
D
Hình 1.2. Khu vực nhận lốp các dịng xe tải nhẹ tại nhà máy THACO Tải mới
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
3
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
1.2. Mục tiêu của đề tài:
✓ Nghiên cứu hệ thống cơ khí, đặc điểm động học và động lực học của băng tải con
lăn sử dụng bộ truyền xích, thang nâng xích và các cơ cấu phụ trợ.
✓ Thiết kế hệ thống điện - điều khiển với tủ điện phân phối, PLC Mitsubishi, sử dụng
biến tần điều khiển động cơ, mạng dữ liệu CClink để thu thập và truyền tín hiệu đến
các trạm từ xa.
✓ Thiết kế hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu của băng chuyền cấp lốp.
✓ Nghiên cứu, ứng dụng các phần mềm cơ khí, điện, điều khiển vào thiết kế thực tế.
1.3. Kiến trúc tổng quan của đề tài:
1.3.1. Yêu cầu đặt ra:
Thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp tự động từ nơi cấp phát lốp bên
ngoài nhà máy đến dây chuyền chassis tải nhẹ để lắp vào khung gầm xe tải.
C
C
Các dòng xe tải nhẹ được sản xuất tại nhà máy THACO Tải:
- KIA New Frontier K200, K250;
- THACO Ollin;
-
Fuso Canter;
…
R
L
T
U
D
Hình 1.3. Dịng xe tải nhẹ KIA New Frontier K200 (tải trọng 990kg - 1,99T) [12]
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
4
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
Cụ thể: Ban đầu, lô lốp được vận chuyển đến nơi cấp phát lốp bên ngồi nhà máy và
được cơng nhân đưa lên băng chuyền ở trên mặt đất. Từ đây, lốp di chuyển đến thang
nâng để xuống các băng chuyền dưới hầm. Các lốp ở dưới hầm sẽ được chia về hai thang
nâng tiếp theo và di chuyển lên mặt đất để lắp vào 2 bên của gầm xe tải.
C
C
Hình 1.4. Tổng quan về yêu cầu của đề tài
R
L
T
1.3.2. Kết cấu cơ khí:
Trong các hệ thống tự động ngày nay, các băng chuyền được sử dụng rộng rãi để vận
chuyển hàng hóa, thiết bị, đặc biệt là trong các trường hợp khoảng cách vận chuyển lớn
và khối lượng, kích thước vật lớn, cồng kềnh.
U
D
Hình 1.5. Băng tải vận chuyển lốp [20]
Các băng chuyền được thiết kế linh hoạt, từ các băng chuyền đứng đến ngang, từ
việc sử dụng băng tải phẳng đến các ống lăn… tùy theo yêu cầu vận chuyển. Các chuyển
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
5
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
động được truyền động từ động cơ, qua hộp giảm tốc và các bộ truyền xích hoặc đai để
đạt được tốc độ mong muốn.
Ngồi băng chuyền, thang nâng cũng là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong cơng
nghiệp để vận chuyển hàng hóa, thiết bị theo phương dọc. Vì có sự ảnh hưởng của trọng
lực, các thang nâng thường được thiết kế với khả năng chịu tải cao và có cơng suất lớn.
Một số loại thang nâng thường gặp như thang nâng xích, thang nâng thủy lực chữ X,
thang máy tải hàng…
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.6. Thang nâng xích
Hình 1. 7. Thang nâng chữ X sử
dụng xylanh thủy lực [18]
Ngoài ra, để đảm bảo lốp di chuyển theo mong muốn của người vận hành, các cơ
cấu như chặn, tách, chuyển hướng… được sử dụng.
Hình 1.8. Cơ cấu chuyển hướng [20]
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
6
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
C
C
R
L
T
Hình 1.9. Cần chặn và tách lốp [21]
1.3.3. Hệ thống điều khiển - giám sát:
U
D
Hình 1.10. Kiến trúc hệ thống điện - điều khiển
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
7
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
a) Nguồn điện cung cấp:
Nguồn điện phải được đảm bảo duy trì liên tục tới các thiết bị công suất và thiết bị
điều khiển và được bảo vệ theo các tiêu chuẩn lắp đặt điện.
b) Điều khiển công suất:
Điều khiển công suất điều khiển các phụ tải điện bằng các lệnh gửi từ thiết bị điều
khiển. Contactor, relay nhiệt, biến tần… là các thiết bị có thể được sử dụng.
C
C
R
L
T
Hình 1.11. Mạch động cơ điện [19]
U
D
c) SCADA:
SCADA là viết tắt của Supervisory Control and Data Acquision, được sử dụng để
điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu, thơng qua các bảng biểu, phím, nút nhấn, màn
hình, đèn… SCADA liên kết người giám sát, người vận hành và máy.
Hình 1.12. Màn hình giám sát hệ thống sản xuất nước khoáng [22]
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
8
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
d) Xử lý dữ liệu - Bộ điều khiển PLC:
Các bộ điều khiển xử lý kết hợp lệnh của người vận hành và các giá trị đo trạng thái
của quá trình. Đây là bộ não của hệ thống tự động.
Ngày nay, PLC được sử dụng ngày càng rộng rãi với khả năng điều khiển tuần tự.
Với định nghĩa “điều khiển diễn ra ở từng giai đoạn theo thứ tự được xác định” [19],
điểu khiển tuần tự xuất hiện rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.13. Các máy rửa xe hoạt động theo trình tự được định sẵn [19]
Điều khiển tuần tự cơ bản là sự kết hợp của 3 loại điều khiển sau:
- Điều khiển theo bước: máy móc hoạt động theo từng bước xác định;
- Điều khiển theo điều kiện: thiết bị hoạt động chỉ khi các điều kiện cho trước được
đáp ứng;
- Điều khiển giới hạn thời gian/điều khiển đếm (timer/counter): các lệnh được thực
hiện sau một khoảng thời gian định trước hoặc sau khi một số lượng các tín hiệu được
truyền về.
Trước khi có sự xuất hiện của PLC, điều khiển tuần tự được thực hiện bởi các relay,
vốn có nhiều bất lợi như: tiếp điểm dễ bị mài mòn, phải đi dây số lượng lớn, để thay đổi
nội dung điều khiển cần thay đổi việc đấu nối relay. Từ nền tảng này, PLC đã được sử
dụng rộng rãi với ưu thế có thể lập trình chương trình điều khiển dễ dàng tại bất kỳ đâu.
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
9
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển băng chuyền cấp lốp xe tải nhẹ
e) Thu thập dữ liệu - Mạng công nghiệp:
Để cải thiện năng suất sản xuất của toàn bộ nhà máy, hệ thống sản xuất tự động cần
điều khiển và giám sát chung toàn bộ các máy móc trong từng dây chuyền sản xuất. Để
làm được điều này, các thông tin của từng máy riêng lẻ cần phải được thu thập và xử lý
chung. Vì vậy cần phải có một mạng để kết nối các PLC của từng máy móc, thiết bị
khác nhau.
Mạng cơng nghiệp kết nối PLC và các thiết bị thông qua cáp truyền thông. Các máy
công nghiệp sẽ ghi dữ liệu vào vùng nhớ của bản thân chúng và các máy khác sẽ đọc
được nó theo chu kỳ.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.14. Mạng cơng nghiệp trong nhà máy [19]
Sinh viên thực hiện: Bùi Công Bảo – Phan Nhật Hạ
Hướng dẫn: TS. Đặng Phước Vinh
10
