Thiết kế máy cắt lạng mủ cao su tự động báo cáo nghiên cứu khoa học sinh viên

-- 1 --

Phần Mở đầu
Lý do chọn đề tài
1. Thực trạng quy trình chế biến tờ mủ cao su

Hình 1 Thu nhập mủ cao su
Mủ cao su thu nhập về và được xử lý, sau đó qua q trình đánh đơng.

Hình 2 Đánh đơng mủ cao su
Mủ sau khi đánh đông sẽ tạo thành khối, khối mủ được đưa vào bàn cắt và cắt
thành từng tờ mỏng.


-- 2 --

Hình 3 Cắt lạng mủ cao su

Hình 4 Phơi khô lạng mủ cao su
Mủ sau khi được cắt thành những tờ mủ mỏng, người ta có thể phơi mủ hoặc
làm lò sấy bằng than đá hoặc củi, giữ nhiệt độ ở 500C trong vòng 4 đến 5 ngày.


-- 3 --

Hình 5 Đóng gói tờ mủ cao su
Sau khi sấy khơ, có thể đóng gói 33.33kg hoặc 111 kg dùng dung dịch bột talc
quét trên bề mặt khối mủ sau khi ép.
2. Vấn đề đặt ra
Hiện nay, tại các cơ ở chế biển mủ cao su nhỏ lẻ, các công đoạn chế biến chủ
yếu được thực hiện bằng tay. Điều này đã gây nên một khó khăn đối với doanh nghiệp

là độ đồng đều các lạng mủ không đồng đều và chi phí nhân cơng cao. Nhìn thấy rõ
những vấn đề mà doanh nghiệp của mình đang gặp phải, qua q trình tìm hiểu, nhóm
chúng em đã thấy được khó khăn đó và đặt ra mục tiêu chế tạo một máy cắt lạng mủ
cao su tự động giảm bớt nhân công trong khâu cắt lạng mủ và nâng cao độ chính xác
cho mỗi lần cắt lạng mủ cao su.
Phạm vi nghiên cứu đề tài
Thiết kế, chế tạo máy cắt lạng mủ cao su tự động theo yêu cầu của cơng ty
TNHH một thành viên cao su Bình Thuận.
Nội dung nghiên cứu
-

PLC Kinco

-

Biến tần Kinco

-

Lập trình PLC

-

Cấu hình biến tần


-- 4 -Khả năng ứng dụng vào thực tế
Sau khi hồn thành, máy sẽ được đưa vào quy trình chế biến tờ mủ cao su tại
công ty TNHH một thành viên cao su Bình Thuận.
Mục đích, u cầu và giới hạn của đề tài

1. Mục đích
Thiết kế máy cắt lạng mủ cao su tự động. Đưa cải tiến máy cắt lạng mủ cao su
vào dây chuyền sản xuất, thay thế lao động chân tay bằng máy móc hiện đại, tăng cao
năng suất và chất lượng sản phẩm, giảm chi phí mà doanh nghiệp phải chi trả cho công
nhân và nhập khẩu máy móc.
2. Yêu cầu
Hệ thống hoạt động tự động và cắt khối mủ ra từng miếng có độ dày tùy ý.
3. Giới hạn đề tài
Chỉ thực hiện phần cắt cao su tự động, không thực hiện phần tự động đưa khối
mủ vào thùng chứa mủ khi cắt hết khối mủ.


-- 5 --

Phần Nội dung
Chương 1: Cơ sở lý thuyết
1.1 Nút nhấn, switch
1.1.1 Giới thiệu chung
Nút nhấn là một loại khí cụ điện để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác,
các dụng cụ báo hiệu, và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển tín hiệu, liên
động, bảo vệ…ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và điện áp xoay chiều điện áp
đến 500V, tần số 50- 60Hz.
Nút nhấn thường được dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay của động cơ
điện bằng cách đóng và ngắt các mạch cuộn dây của contactor, khởi động từ mắc ở
mạch động lực của động cơ.

Hình 1.1 Một số nút nhấn và switch
1.1.2 Thơng số lựa chọn
-

Dịng điện đi qua các cặp tiếp điểm

-

Đường kính nút nhấn và switch (Ø)

-

Màu sắc nút nhấn

1.2 Đèn báo
1.2.1 Giới thiệu chung


-- 6 -Đèn báo là thiết bị điện biến đổi tiến hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng. Dùng để
báo hiệu cho người sử dụng.

Hình 1.2 Các loại đèn báo
1.2.2 Các thơng số lựa chọn
-

Điện áp định mức

-

Màu đèn

-

Đường kính đèn (Ø)

1.3 Cảm biến
1.3.1 Giới thiệu chung
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận những biến đổi của các đại lượng vật lý
và các đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và
xử lý được. Cảm biến là một trong ba thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển.


-- 7 --

Hình 1.3 Một số cảm biến
1.3.2 Cấu tạo cảm biến quang và cảm biến cảm ứng từ

Hình 1.4 Cấu tạo và phương thức đấu dây

1.3.3 Các thông số lựa chọn
-

Khoảng cách phát hiện vật

-

Điện áp ngõ vào

-

Ngõ ra cảm biến (NPN hay PNP)

-

Tần số đáp ứng

-

Đối tượng cảm biến


-- 8 -1.4 Aptomat
1.4.1 Giới thiệu chung
Aptomat hay CB (Circuit Breaker ) hay cầu dao tự động là một khí cụ điện
dùng trong cơng nghiệp để đóng cắt mạch điện động lực hạ thế.
CB là một khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện (bằng phương pháp khơng tự
động nhưng có khả năng cắt mạch tự động ), có bảo vệ ngắt mạch và quá tải khi các
tiếp điểm của nó có dịng điện lớn hơn mức chỉnh đặt trước đi qua.

Hình 1.5 Một số loại aptomat


-- 9 --

1.4.2 Cấu tạo

Hình 1.6 Cấu tạo aptomat
- Tiếp điểm: Aptomat thường có 2 đến 3 loại tiếp điểm, tiếp điểm chính, tiếp
điểm phụ và hồ quang.
- Buồng dập hồ quang: Thường sử dụng những tấm thép chia hộp thành nhiều
ngăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt.
- Móc bảo vệ
1.4.3 Các thơng số lựa chọn
Lựa chọn aptomat chủ yếu dựa vào các thông số sau:

- Điện áp định mức: là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điện
được aptomat đóng ngắt.
- Dòng điện định mức: là dòng điện làm việc lâu dài của aptomat, thường
dòng định mức của aptomat bằng 1.2-1.5 lần dòng định mức của thiết bị được
bảo vệ.
- Dòng điện tác động I là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải mà
tính chọn tác động khác nhau. Với động cơ điện khơng đồng bộ pha rotor lồng
sóc thì thường Itd=1.2-1.5 It.


-- 10 -1.5 Động cơ
1.5.1 Giới thiệu chung
Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng
cơ.

Hình 1.7 Một số loại động cơ 3 pha
1.5.2 Cấu tạo

Hình 1.8 Cấu tạo động cơ
1.5.3 Các thơng số để lựa chọn động cơ
-

Công suất định mức Pđm (KW) hoặc (HP)

-

Điện áp dây định mức Uđm(V)

-

Dòng điện dây định mức Iđm (A)


-- 11 --

Tần số dòng điện f (Hz)

-

Tốc độ quay roto nđm (vịng/phút ) hoặc (rpm)

-

Hệ số cơng suất cosφ

-

Loại động cơ 3 pha hoặc 1 pha

1.6 Encoder
1.6.1 Giới thiệu chung
Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc. Đồng thời chuyển đổi vị trí
góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được
vị trí trục hoặc bàn máy. Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng tín hiệu số. Encoder
được sử dụng làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi trong các máy CNC và robot.
Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một
động cơ qua vít me đai ốc bi tới bàn máy. Vị trí của bàn máy có thể xác định được nhờ
encoder lắp trong cụm truyền dẫn.

Hình 1.9 Encoder trên thực tế

-- 12 -1.6.2 Cấu tạo

Hình 1.10 Cấu tạo của encoder
-

Gồm bộ phát và thu của cảm biến quang

-

Đĩa quay có nhiều lỗ

1.6.3 Các thông số lựa chọn
-

Độ phân giải encoder

-

Điện áp ngõ vào, ngõ ra

1.7 Contactor
1.7.1 Giới thiệu chung
Contactor là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa, tự động hoặc bằng
nút nhấn các mạch động lực có phụ tải điện áp đến 500V, dịng điện đến 600A.
Contactor có hai vị trí là đóng và ngắt. Contactor hoạt động dựa trên nguyên tắc hút
nhả của nam châm điện để đóng, ngắt các tiếp điểm. Điều khiển các kiểu đấu dây và
đóng ngắt nguồn cho phụ tải. Tần số đóng có thể tới 1500 lần một giờ.

-- 13 --

Hình 1.11 Một số loại contactor

1.7.2 Cấu tạo

Hình 1.12 Cấu tạo Contactor
Cuộn dây và mạch từ: Có thể sử dụng điện áp một chiều hoặc xoay chiều. Cuộn
dây có tác dụng hútt mạch từ khi có dịng điện.


-- 14 -Các tiếp điểm: Bao gồm các tiếp điểm tĩnh và các tiếp điểm động…có tác dụng
dẫn điện khi hai tiếp điểm đóng lại.
Lị xo: Có tác dụng làm hở mạch ra khi cuộn dây khơng cịn cấp điện.
1.7.3 Các thơng số lựa chọn contactor
-

Dịng điện định mức (In)

-

Điện áp định mức của cuộn coil

-

Tần số đóng ngắt của tiếp điểm

-

Loại contactor (1 pha hay 3 pha)

1.8 Biến tần
1.8.1 Giới thiệu chung
Biến tần là một thiết bị được dùng để điều khiển tốc độ quay của động cơ dòng
điện xoay chiều bằng cách điều khiển tần số của điện năng cung cấp cho động cơ.

Hình 1.13 Biến tần của một số hãng


-- 15 -1.8.2 Cấu tạo

Hình 1.14 Cấu tạo của biến tần

Hình 1.15 Sơ đồ kết nối nguyên lý
1.8.3 Phương pháp điều khiển
-

Multi-speed: với 6 ngõ điều khiển điều khiển 16 cấp tốc độ.

-

V/f control:


-- 16 --

Hình 1.16 Đặc tuyến V/f
1.8.4 Các module biến tần
-

Kinco:
+ MV100-2S-0004-G: 1P/3P AC 220V 50/60Hz, P = 0,4KW, Iđm=2,5A.
+ MV100-4T-0007-G: 3P AC 380V 50/60Hz, P = 0,75KW, Iđm = 2,7A.
+ MV100-4T-0022-G: 3P AC 380V 50/60Hz, P = 2,2KW, Iđm = 5A.
+ EV100-2S-0004-G: 1P/3P AC 220V 50/60Hz, P = 0,4KW, Iđm=2,5A.
+ EV100-2S-0037-G: 1P/3P AC 220V 50/60Hz, P = 3,7 KW, Iđm =16,5A.
+ EV100-4T-0037-G: 3P AC 380V 50/60Hz, P = 3,7 KW, Iđm =8,6A.
+ EV100-4T-300-G: 3P AC 380V 50/60Hz, P = 30 KW, Iđm =65A.
+ EV100-4T-1600-G: 3P AC 380V 50/60Hz, P = 160 KW, Iđm =305A.

-

Mitsubishi:
+ FR-A740-0.4K: 3P 380-480VAC 50/60Hz, P=0.4KW, Iđm=1,5A.
+ FR-A740-0.75K: 3P 380-480VAC 50/60Hz, P=0.75KW, Iđm=2,5A.
+ FR-A740-3.7K: 3P 380-480VAC 50/60Hz, P=3.7KW, Iđm=9A.
+ FR-E740-0.75K: 3P 380-480VAC 50/60Hz, P=0.75KW, Iđm=1,5A.
+ FR-E740-7.5K: 3P 380-480VAC 50/60Hz, P=7.5KW, Iđm=17A.
+ FR-D740-0.75K: 3P 380-480VAC 50/60Hz, P=0.75KW, Iđm=2,2A.
+ FR-A720-15K: 3P 220-240VAC 50/60Hz, P=15KW, Iđm=61A.
+ FR-E720-0.75K: 3P 220-240VAC 50/60Hz, P=0.75KW, Iđm=5A.


-- 17 --

Siemens:
+ SJ300 – 007 HFE: 3P 400VAC 50/60Hz, P=0.75KW.
+ L300P- 1100HFE2: 3P 400VAC 50/60Hz, P=110 KW.
+ L300P- 150HFE2: 3P 400VAC 50/60Hz, P=15KW.

+ L300P- 110LFU2: 3P 200VAC 50/60Hz, P=11KW.
+ L300P- 750LFU2: 3P 200VAC 50/60Hz, P=75KW.
+ L200-007NFE: 1P/3P 200VAC 50/60Hz, P=0.75KW.
+ SJ200 – 007 HFEF: 1P/3P 200VAC 50/60Hz, P=0.75KW.

-

Omron:
+ 3G3JX-A2004: 1P/3P 200VAC 50/60Hz, P=0.4KW.
+ 3G3JX-A2007: 1P/3P 200VAC 50/60Hz, P=0.7KW.
+ 3G3MX-A4007: 3P 400VAC 50/60Hz, P=0.7KW.
+ 3G3MX-A4075: 3P 400VAC 50/60Hz, P=7.5KW.
+ 3G3RX-A4055: 3P 400VAC 50/60Hz, P=5.5KW.
+ 3G3RX-A4220: 3P 400VAC 50/60Hz, P=22KW.

1.9 PLC
1.9.1 Giới thiệu chung
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình
được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thơng qua
một ngơn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự
các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác ngõ vào tác động vào PLC hoặc
qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.
Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển
bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong
chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ
ra tại các thời điểm đã lập trình.


-- 18 --

Hình 1.17 Một số loại PLC

1.9.2 Cấu tạo

Hình 1.18 Cấu tạo PLC


-- 19 --

Hình 1.19 Sơ đồ khối của PLC
1.9.3 Các module PLC
-

PLC Kinco:
+ K304-14AT (8DI x 24VDC, 6DOx 24VDC, ngõ ra transistor, điện áp ngõ
nguồn AC (85-265VAC)).
+ K304-14AR (8DI x 24VDC, 6DOx 24VDC, ngõ ra relay, điện áp ngõ
nguồn AC (85-265VAC)).
+ K304-14AT (8DI x 24VDC, 6DOx 24VDC, ngõ ra transistor, điện áp ngõ
nguồn AC (85-265VAC )).
+ K306-24AT (14DI x 24VDC, 10DOx 24VDC, ngõ ra transistor, điện áp
ngõ nguồn AC (85-265VAC ) ).
+ K306-24AR (14DI x 24VDC, 10DOx 24VDC, ngõ ra relay, điện áp ngõ
nguồn AC (85-265VAC ) ).
+ K306-24DT (14DI x 24VDC, 10DOx 24VDC, ngõ ra transistor, điện áp
ngõ nguồn 24VDC ).
+ K306-24DR (14DI x 24VDC, 10DOx 24VDC, ngõ ra relay, điện áp ngõ
nguồn 24VDC ).
+ K308-40AT (24DI x 24VDC, 16DO x 24VDC, ngõ ra transistor, điện áp
ngõ nguồn AC (85-265VAC ) ).

-- 20 -+ K308-40AR (24DI x 16VDC, 10DO, ngõ ra relay, điện áp ngõ nguồn AC
(85-265VAC ) ).
+ K308-40AX (14DI x 24VDC, 4DO x 24VDC, 12DO x relay, điện áp ngõ
nguồn AC (85-265VAC ) ).
-

PLC Fuji:
+ NP1PS-32: cpu 32-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PS-74: cpu 32-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PS-117: cpu 32-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PS-32R cpu 32-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PS-74R: cpu 32-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PS-117R: cpu 32-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PH-08: cpu 16-bit, bộ nhớ I/O 512 words.
+ NP1PH-16: cpu 16-bit, bộ nhớ I/O 512 words.

-

PLC Schneider:
+ SR3 B261BD: 26I/O(16 ngõ vào, 10 ngõ ra ), ngõ ra relay, điện áp cung
cấp 24VDC.
+ SR3 XT141BD :14I/O(8 ngõ vào, 6 ngõ ra ), ngõ ra relay, điện áp cung cấp
24VDC.
+ R3XT101BD: 10I/O(6 ngõ vào, 4 ngõ ra ), ngõ ra relay, điện áp cung cấp
24VDC.
+ SR2B121BD: 12I/O(8 ngõ vào trong đó có 4 ngõ vào analog, 4 ngõ ra ),
ngõ ra relay, điện áp cung cấp 24VDC.
+

R3B262BD: 26I/O(6 ngõ vào trong đó có 4 ngõ vào analog 10 ngõ ra ),
ngõ ra transistor, điện áp cung cấp 24VDC.

-

PLC Siemens:
+ S7-200 CPU221: nguồn cung cấp 24VDC, 6DI, 4DO.
+ S7-200 CPU222: nguồn cung cấp AC, 8DI, 6DO.
+ S7-200 CPU224: nguồn cung cấp 24VDC, 14DI, 10DO.
+ S7-200 CPU224XP: nguồn cung cấp 24VDC, 14DI, 10DO, ngõ
ra relay, 2AI, 1AO.
+ S7-200 CPU226: nguồn cung cấp 24VDC, 24DI, 16DO.

-

PLC Omron: