ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP PHUN NHỰA BẰNG PLC MITSUBISHI FX3U

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hà nội, 6-2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP PHUN NHỰA BẰNG PLC MITSUBISHI
FX3U

Trưởng bộ môn

: PGS.TS. Trần Trọng Minh

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS. Trần Trọng Minh
Sinh viên thực hiện

: Đỗ Quang Trường

Lớp

: CN ĐK & TĐH 01 - K59

MSSV

: 20146752

Giáo viên duyệt

:

Hà nội, 6-2018


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài: “Điều khiển máy ép phun nhựa bằng PLC
MITSUBISHI FX3U” do em tự làm, khơng sao chép bất kì tài liệu nào liên quan. Các
số liệu và kết quả là hoàn toàn trung thực, đúng với thực tế và được sự kiểm duyệt của
giáo viên hướng dẫn.
Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 12 tháng 6 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Đỗ Quang Trường


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................i
DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU..................................................................................iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................iv
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1

Chương 1:..................................................................................................................... 2
TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHUN NHỰA...............................................................2
1.1. Giới thiệu chung.................................................................................................2
1.2. Vấn đề đặt ra........................................................................................................2
1.3. Phân loại máy ép phun nhựa...............................................................................2
1.4. Giới thiệu mơ hình máy ép phun nhựa................................................................4
1.4.1. Cấu tạo mơ hình máy ép phun nhựa..............................................................4
1.4.2. Quy trình cơng nghệ......................................................................................5
1.4.3. Ngun lí hoạt động......................................................................................5
Chương 2:..................................................................................................................... 7
TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ.................................................................7
2.1. Thiết bị động lực.................................................................................................7
2.1.1. Aptomat.........................................................................................................7
2.1.2. Nguồn............................................................................................................8
2.1.3. Rơ le.............................................................................................................. 8
2.1.4. Xi lanh.........................................................................................................11
2.1.5. Van tiết lưu..................................................................................................14
2.1.6. Van phân phối..............................................................................................14
2.1.7. Cảm biến điện từ.........................................................................................17
2.1.8. Cảm biến tiệm cận.......................................................................................18
2.1.9. Nút nhấn......................................................................................................19
2.1.10. Động cơ.....................................................................................................22
2.2. Thiết bị gia nhiệt................................................................................................23
2.2.1. Nhiệt độ của nguyên liệu.............................................................................23
2.2.2. Các thành phần của hệ thống gia nhiệt........................................................23


2.4. Thiết bị điều khiển.............................................................................................26
2.4.1. Thiết bị điều khiển động cơ.........................................................................26
2.4.2. Thiết bị điều khiển logic PLC.....................................................................28

Chương 3:................................................................................................................... 31
TÌM HIỂU VỀ PLC...................................................................................................31
3.1. Khái niệm về PLC.............................................................................................31
3.2. Các thành phần cơ bản của PLC........................................................................31
3.2.2. Bộ nhớ.........................................................................................................32
3.2.3. Nguồn..........................................................................................................32
3.2.4. Các module vào/ra.......................................................................................32
3.2.5. Nguyên tắc hoạt động..................................................................................33
3.3. Ứng dụng của PLC............................................................................................33
3.4. Giới thiệu về PLC FX3U – 32MT/ES-A...........................................................34
3.4.1. Sơ lược về PLC FX3U................................................................................34
3.4.2. Bộ điều khiển PLC FX3u-32MT/ES-A.......................................................35
3.5. Lập trình cho PLC Mitsubishi...........................................................................37
Chương 4:................................................................................................................... 44
THIẾT KẾ MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN........................................................................................................................ 44
4.1. Sơ đồ bố trí các thiết bị......................................................................................44
4.2. Sơ đồ mạch lực..................................................................................................45
4.3. Sơ đồ mạch điều khiển......................................................................................46
4.3.1. Sơ đồ đấu nối input của PLC.......................................................................47
4.3.2. Sơ đồ đấu nối output của PLC.....................................................................48
4.4. Sơ đồ hệ thống gia nhiệt....................................................................................49
4.5. Sơ đồ mạch khí nén...........................................................................................50
4.6. Lập trình điều khiển hệ thống máy ép phun nhựa..............................................50
4.6.1. Lưu đồ thuật toán........................................................................................50
4.6.2. Phân cổng vào/ra.........................................................................................52
4.6.3. Chương trình Ladder...................................................................................54
4.6.4. Thiết kế giám sát hệ thống trên HMI...........................................................54

4.7. Thực nghiệm......................................................................................................57
4.7.1.Kiểm tra các thiết bị.....................................................................................57
4.7.2.Kiểm tra sơ đồ đấu nối thiết bị.....................................................................57
4.7.3.Mơ hình thực tế............................................................................................57
KẾT LUẬN................................................................................................................60
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................61
PHỤ LỤC................................................................................................................... 62


Danh mục hình ảnh

DANH MỤC HÌN
Hình 1. 1. Máy ép nhựa trục ngang................................................................................3
Hình 1. 2. Máy ép nhựa trục đứng.................................................................................3
Hình 1. 3. Mơ hình máy ép phun nhựa..........................................................................4
Hình 1. 4. Quy trình cơng nghệ......................................................................................5
YHình 2. 1.

Aptomat……………………………………………………………………..7
Hình 2. 2. Bộ nguồn meanwell DR-60-24.....................................................................8
Hình 2. 3. Cấu trúc của rơ le trung gian.........................................................................9
Hình 2. 4. Rơ le trung gian MY2N..............................................................................10
Hình 2. 5. Xi lanh AIRTAC – 32x150S........................................................................12
Hình 2. 6. Xi lanh AIRTAC – 16x100..........................................................................13
Hình 2. 7. Xi lanh AIRTAC – 16x50............................................................................13
Hình 2. 8. Van tiết lưu..................................................................................................14
Hình 2. 9. Van 5/3 ở vị trí trung gian...........................................................................15
Hình 2. 10. Van 5/3 ở vị trí bên trái..............................................................................15
Hình 2. 11. Van 5/3 ở vị trí bên phải............................................................................15
Hình 2. 12. Van phân phối 5/3 AIRTAC 4V230-08......................................................16

Hình 2. 13. Cảm biến từ AIRTAC CS1-U....................................................................18
Hình 2. 14. Cảm biến LJI2A3-4-Z/BX........................................................................19
Hình 2. 15. Nút bấm YS AP12-11................................................................................20
Hình 2. 16. Nút bấm khẩn cấp YSSEP 323-11RA.......................................................21
Hình 2. 17. Nút chuyển YS AR3-211LB......................................................................22
Hình 2. 18. Động cơ xoay chiều 3 pha.........................................................................22
Hình 2. 19. Cấu tạo cặp nhiệt điện...............................................................................24
Hình 2. 20. Sơ đồ nối dây đồng hồ điều khiển nhiệt độ E5CZ.....................................25
Hình 2. 21. Nguyên lý hoạt động của biến tần.............................................................27
Hình 2. 22. Biến tần VFD-L........................................................................................27
Hình 2. 23. Sơ đồ đấu nối biến tần...............................................................................28
Hình 2. 24. PLC Mitsubishi FX3U-32M.....................................................................29
Hình 2. 25. Modun FX3U 485 ADP-MB.....................................................................30

1


Danh mục hình ảnh
YHình 3. 1. Thành phần cơ bản của

PLC……………………………………………….31
Hình 3. 2. Chu kỳ quét của PLC..................................................................................33
Hình 3. 3. Sơ đồ đấu nối input của FX3U-32MT/ES-A...............................................35
Hình 3. 4. Sơ đồ đấu nối output (Sink và Source)........................................................35
Hình 3. 5. Giao diện khởi động của GX Works 2.........................................................37
Hình 3. 6. Cửa sổ tạo New Project...............................................................................38
Hình 3. 7. Tab ghi địa chỉ tên biến...............................................................................39
Hình 3. 8. Biên dịch chương trình................................................................................40
Hình 3. 9. Nạp chương trình cho PLC.........................................................................40
Hình 3. 10. Cửa sổ write to PLC..................................................................................43

Hình 3. 11. Cửa sổ hồn tất Write to PLC....................................................................43
YHình 4. 1. Sơ đồ panel điều khiển..............................................................................44

Hình 4. 2. Sơ đồ bố trí các thiết bị...............................................................................45
Hình 4. 3. Sơ đồ mạch lực...........................................................................................46
Hình 4. 4. Sơ đồ đấu nối input.....................................................................................47
Hình 4. 5. Sơ đồ đấu nối output..................................................................................48
Hình 4. 6. Sơ đồ hệ thống gia nhiệt..............................................................................49
Hình 4. 7. Sơ đồ mạch khí nén.....................................................................................50
Hình 4. 8. Lưu đồ thuật tốn........................................................................................51
Hình 4. 9. Các cổng kết nối của HMI..........................................................................55
Hình 4. 10. Màn hình chọn chế độ điều khiển.............................................................56
Hình 4. 11. Màn hình chế độ Auto...............................................................................56
Hình 4. 12. Màn hình chế độ Manual...........................................................................56
Hình 4. 13. Màn hình báo lỗi hành trình xi lanh..........................................................57
Hình 4. 14. Mơ hình máy ép phun nhựa thực tế...........................................................58
Hình 4. 15. Nút bấm trên bảng điều khiển...................................................................58
Hình 4. 16. Giao diện trên HMI Got1000 trên bảng điều khiển...................................59

2


Danh mục bảng số liệu

DANH MỤC BẢNG SỐ L
Bảng 2. 1. Thông số Aptomat Huyndai..........................................................................7
Bảng 2. 2. Thông số bộ nguồn.......................................................................................8
Bảng 2. 3. Thông số của rơ le OMRON MY2N..........................................................10
Bảng 2. 4. Thông số 3 loại xi lanh...............................................................................13
Bảng 2. 5. Thông số van AIRTAC 4V230-08..............................................................16

Bảng 2. 6. Thông số cảm biến từ AIRTAC CS1-U.......................................................17
Bảng 2. 7. Thông số cảm biến LJIA3-4-Z/BX.............................................................18
Bảng 2. 8. Thông số nút bấn YS AP12-11...................................................................20
Bảng 2. 9. Thông số nút bấm YSSEP 323-11RA.........................................................20
Bảng 2. 10. Thông số nút chuyển YS AR3-211LB......................................................21
Bảng 2. 11. Thông số của động cơ...............................................................................23
Bảng 2. 12. Thông số kĩ thuật của đồng hồ gia nhiệt E5CZ – R2MT..........................25
Bảng 2. 13. Thông số kỹ thuật biến tần VFD-L...........................................................28
YBảng 3. 1. Thông số kỹ thuật PLC FX3U-32MT/ES-

A................................................36
Bảng 3. 2. Một số lệnh cơ bản trong GX Works 2.......................................................39
YBảng 4. 1. Phân cổng vào ra

PLC……………………………………………………..52

3


Danh mục từ viết tắt

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
PLC
I/O
CPU

Programmable Logic
Controller

Thiết bị điều khiển khả

trình

In put/Out put

Đầu vào/Đầu ra

HMI

Central Processing Unit
Human Machine Interface

FBD

Function Block Diagram

SFC

Sequential Function Chart

GOT

Graphic Operation Terminal

4

Bộ xử lý trung tâm
Thiết bị giao tiếp giữa
người và máy móc
Phương pháp lập trình khối
hàm

Ngơn ngữ mơ tả lược đồ
hàm tuần tự
Thiết bị đầu cuối hiển thị
hoạt động


Lời nói đầu

LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay trong cơng nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa
ngày càng cao và áp dụng trong đời sống sinh hoạt, sản xuất ( yêu cầu điều khiển tự
động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ). Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin và công nghệ
điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình
PLC. Thiết bị đã giải quyết được rất nhiều bài toán cho các hệ thống điều khiển phục
vụ cho quá trình sản xuất và điều khiển tự động. Với mục đích là giảm sức lao động,
tăng độ chính xác, năng suất, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Là một sinh viên của ngành Tự động hóa của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,
và sắp tốt nghiệp, em đã được giao đề tài. “ Điều khiển máy ép phun nhựa bằng PLC
MITSUBISHI FX3U ”. Để từ đó, em hiểu rõ hơn về bộ điều khiển PLC nói chung,
dịng PLC FX3U của Mitsubshi nói riêng và thiết kế hệ thống máy ép nhựa.
Trong quá trình làm đồ án, bản thân em đã cố gắng đọc hiểu các tài liệu về máy ép
phun nhựa, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận
xét đánh giá quý báu của các thầy cơ để đồ án của em được hồn thiện hơn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của giảng viên
PGS.TS. Trần Trọng Minh và Ths. Nguyễn Danh Huy đã giúp đỡ em rất nhiều để
hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 12 tháng 6 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Đỗ Quang Trường

1


Chương 1: Tổng quan về máy ép phun nhựa

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHUN NHỰA
1.1. Giới thiệu chung
Hiện nay, các sản phẩm nhựa được sử dụng rộng rãi trong quốc phịng, điện tử, ơ
tơ, giao thơng vận tải, vật liệu xây dựng, bao bì nơng nghiệp, văn hóa, vệ sinh hàng
ngày, và tất cả các lĩnh vực trong đời sống. Công nghệ ép phun đang được ứng dụng
rất rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm nhựa . Ép phun nhựa thích ứng tốt
với đa dạng sản phẩm, năng lực sản xuất cao, và dễ dàng tự động hóa. Ngày nay với sự
phát triển nhanh của ngành công nghiệp nhựa, số lượng máy ép phun và công nghệ sản
xuất đóng vai trị quan trọng trong sự tăng trưởng của ngành nhựa.
Lợi ích khi sử dụng máy ép phun nhựa tự động:
 Tạo ra những sản phẩm có kích thước lớn với năng suất, độ chính xác cao.
 Giảm đáng kể tiếng ồn và môi trường làm việc sach sẽ hơn.
 Q trình được tự động hóa và địi hỏi sức lao động thấp.
 Lượng phế phẩm có thể được tái sử dụng nên có thể tiết kiệm chi phí
nguyên liệu.

1.2. Vấn đề đặt ra
Các máy ép phun nhựa của nhiều hãng như: Mitsubishi, Toshiba, JSW,Arburg…
đều được thiết kế một cách hồn thiện. Vì nó được sử dụng cho sản xuất nhựa quy mô
lớn. Ở đây, với mô hình ở phịng thí nghiệm, em cịn nhiều vấn đề cần giải quyết như:
 Xây dựng thuật toán điều khiển và phương pháp điều khiển máy phải

đảm bảo cho máy hoạt động theo đúng ngun lí, và lập trình đơn giản
nhất có thể.
 Tính tốn và lựa chọn các thiết bị trước khi mua.

1.3. Phân loại máy ép phun nhựa

2


Chương 1: Tổng quan về máy ép phun nhựa

Có 2 loại máy ép phun nhựa chính là máy ép nhựa trục ngang và máy ép nhựa trục
dọc:

Hình 1. 1. Máy ép nhựa trục ngang

Hình 1. 2. Máy ép nhựa trục đứng

3


Chương 1: Tổng quan về máy ép phun nhựa

 Máy ép nhựa trục ngang: Đây là loại máy phổ biến nhất. Một phần của máy, bộ
phận khuôn và các bộ phận vịi phun nằm trên trục trung tâm và khn được
mở ra theo hướng nằm ngang.
-

Đặc điểm: Kích thước máy ngắn gọn, dễ vận hành và bảo trì, trọng tâm máy
thấp, cài đặt máy ổn định, sản phẩm sau khi hoàn thành dễ lấy ra nhờ trọng

lượng của sản phẩm, do đó dễ dàng thực hiện hoạt động tự động hoàn toàn.
Hiện nay, đa phần đều sử dụng máy này.

 Máy ép nhựa trục dọc: Một phần của máy, bộ phận khn và các bộ phận vịi
phun nằm trên trục trung tâm theo chiều dọc và khuôn được mở ra theo hướng
thẳng đứng.
-

Đặc điểm: Bệ máy nhỏ, dễ dàng để đặt chèn, thuận tiện trong việc tháo lắp
khuôn, vật liệu từ phễu vào các sản phẩm nhựa có thể được đồng đều hơn. Sản
phẩm lấy không dễ dàng và phải thực hiện bằng tay, do đó khó thực hiện hoạt
động tự động.

1.4. Giới thiệu mơ hình máy ép phun nhựa
1.4.1. Cấu tạo mơ hình máy ép phun nhựa

Hình 1. 3. Mơ hình máy ép phun nhựa

1.

Phễu chứa nhựa

7. Vịng gia nhiệt

2.

Buồng chứa nhựa

8. Xi lanh đóng/mở khn (A)

3.

Trục vít

9. Khn động

Xi lanh tiến/lùi đài

10. Khuôn tĩnh

Động cơ (E)

11. Xi lanh đẩy/lùi chốt (B)

4.
phun (C)
5.

4


Chương 1: Tổng quan về máy ép phun nhựa

6.
nhựa (D)

Xi lanh nạp/phun

1.4.2. Quy trình cơng nghệ

Hình 1. 4. Quy trình cơng nghệ

1.4.3. Ngun lí hoạt động
Khi những hạt nhựa được đổ xuống phễu đi xuống buồng chứa nhựa và được gia
nhiệt làm nóng chảy nhựa. Sau đó được ép phun vào trong vùng tạo khuôn, sau khi
được lấp đầy vùng tạo hình, áp suất duy trì khơng đổi, và khn mở ra đẩy sản phẩm
xuống thùng hoặc băng tải ở phía dưới.
Máy ép phun nhựa hoạt động ở hai chế độ Manual và Auto.
5


Chương 1: Tổng quan về máy ép phun nhựa

Khi chỉnh nút chuyển mạch sang chế độ Manual thì ngắt nguồn đầu ra của PLC.
Khi chỉnh nút chuyển mạch sang chế độ Auto thì PLC sẽ được cấp nguồn và ngắt
nguồn các nút bấm của chế độ Manual.
Sau khi chọn chế độ Auto nhấn nút Start thì hệ thống bắt đầu kiểm tra các điều kiện
hoạt động như khuôn mở, đầu phun lùi, lùi đài phun, cửa an toàn và nhiệt độ.
Khi các điều kiện đều đáp ứng đúng thì hệ thống sẽ đi vào hoạt động.
Đầu tiên, nguyên liệu sẽ được chảy vào phễu cấp liệu thông với buồng chứa nhựa.
Xi lanh A đi ra đẩy khuôn động ép vào khn tĩnh, đồng thời tác động vào cảm biến
đóng khn A1, phải đảm báo áp lực đủ lớn để giữ khn đóng trong suốt q trình.
Sau khi cảm biến A1 được tác động, thì động cơ E quay trục vít để cho những hạt
nhựa được chuyển về phía đầu phun. Trong q trình nhựa chuyển dần về đầu trục vít
q trình gia nhiệt được thực hiện trong buồng chứa nhựa, khối vật liệu nóng lên và
chuyển dần sang dạng keo khi đi đến đầu trục vít.
Sau một khoảng thời gian nạp nhựa, Xi lanh C sẽ đi vào và tiến bệ phun về phía
trước đến khi đầu vịi phun thẳng hàng và lắp kín với phần bạc cuống phun thơng qua
vịng định vị để đảm bảo nhựa khơng bị phun ra ngoài đồng thời tác động vào cảm
biến tiến đài phun C0. Khi cảm biến tiến đài phun C0 đươc tác động, thì xi lanh D đẩy

đầu phun tạo ra áp suất để đẩy nhựa lỏng vào trong vùng tạo khn. Khi nhựa đã đầy
trong vung tạo khn, thì q trình tạo hình và làm nguội bắt đầu diễn ra.
Sau một thời gian làm mát, xi lanh C sẽ lùi bệ phun, khi đó cảm biến lùi đài phun
C1 được tác động, đồng thời xi lanh D sẽ lùi đầu phun, tách đầu phun ra khỏi vùng
chứa nhựa lỏng nóng chảy, đồng thời cảm biến nạp nhựa D1 tác động. Khi D1 có tin
hiệu thì xi lanh A sẽ lùi và tiến hành mở khuôn. Khi cảm biến mở khuôn A0 tác động
thì xi lanh B đi ra đẩy sản phẩm xuống thùng chứa, đồng thời cảm biến đẩy chốt B1
được tác động sẽ lùi chốt và tiến hành chu trình tiếp theo.
Khi đã đủ sản phẩm hoặc muốn dừng máy ép phun nhựa ta có thể nhấn nút Stop,
máy sẽ chạy hết chu trình rồi sẽ dừng lại.

6


Chương 1: Tổng quan về máy ép phun nhựa

Cửa an tồn ln phải được đóng trong q trình máy ép phun nhựa thực hiện cơng
việc. Cửa an tồn được phát hiện bởi một cảm biến tiệm cận. Hệ thống sẽ khơng hoạt
động khi cửa an tồn được mở.
Khi PLC hoặc các đầu nối gặp sự cố, ta có thể chuyển sang chế độ Manual để điều
khiển bằng tay trong lúc đợi sửa chữa hệ thống.
Khi có sự cố khẩn cấp trong khi hệ thống vẫn đang làm việc thì ta có thể nhấn nút
EStop, hệ thống sẽ dừng mọi hoạt động.

7


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

Chương 2

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
2.1. Thiết bị động lực
2.1.1. Aptomat
Aptomat là khí cụ điện dùng để đóng cắt tự động mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn
mạch, sụt áp... Đôi khi trong kĩ thuật cũng sử dụng aptomat để đóng cắt khơng thường
xun các mạch làm việc ở chế độ bình thường. Ở mơ hình này, ta lựa chọn aptomat
của hãng Huyndai có mã sản phẩm HiBD63 có thơng số như sau:
Bảng 2. 1. Thông số Aptomat Huyndai

Hãng sản xuất

Huyndai

Xuất xứ

Hàn Quốc

Số pha

2

Số cực

2

Dòng định mức(A)

5-10-15-25-50-63A

Dòng ngắn mạch(KA)

6 KA

Điện áp định mức(V)

220V, 415V

Hình 2. 1. Aptomat

7


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

2.1.2. Nguồn
Trong mơ hình này, các thiết bị như màn hình HMI, điện áp đầu vào ra của PLC,
các nút bấm, relay trung gian, van điện tử đều cần sử dụng nguồn 24V.
Vì vậy ta dùng khối nguồn biến đổi từ 220VAC/50Hz thành 24VDC.

Hình 2. 2. Bộ nguồn meanwell DR-60-24

Thơng số kĩ thuật như sau:
Bảng 2. 2. Thông số bộ nguồn

Thương hiệu

Meanwell

Công suất định mức

60W

Điện áp đầu vào

110V-220V

Điện áp đầu ra

24V

Dòng định mức

2.5A

Hiệu quả

84%

2.1.3. Rơ le
Rơ le trung gian về cơ bản là một thiết bị rơ le điện từ với kích thước nhỏ, chúng có
chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển hoặc làm nhiệm vụ khuếch đại. Trong sơ
đồ điều khiển, rơ le trung gian thông thường được lắp ở vị trí trung gian, nó nằm giữa
thiết bị điều khiển công suất nhỏ và các thiết bị điều khiển công suất lớn hơn.

8


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

 Cấu tạo của rơ le trung gian:

Hình 2. 3. Cấu trúc của rơ le trung gian

Thiết bị nam châm điện này có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn
dây. Cn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả 2. Lõi thép
động được gắn bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điều chỉnh. Cơ chế tiếp điểm bao
gồm tiếp điểm thuận và tiếp điểm nghịch.
 Nguyên lí làm việc của rơ le trung gian:
Khi có dịng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và
tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên địn bẩy bên trong làm đóng
hoặc mở các tiếp điểm điện và thay đổi trạng thái rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi
có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế. Rơ le có 2 mạch độc lập nhau hoạt động. Một
mạch là để điều khiển cuộn dây rơ le, cho dòng điện chạy qua cuộn dây hay khơng,
hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dịng
điện ta cần kiểm sốt có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của
rơ le.

 Cách lựa chọn rơ le trung gian:
 Chọn số tiếp điểm cần dùng
 Chọn loại cuộn dây ( AC hay DC )
 Chọn điện áp cuộn dây

9


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

 Chọn vật liệu của tiếp điểm
Trong mơ hình này, em sử dụng relay trung gian MY2N của OMRON.
Bảng 2. 3. Thông số của rơ le OMRON MY2N

Hãng sản xuất

OMRON

Dòng định mức

5A

Điện áp hoạt động lớn nhất

AC110/220

Đế cắm

PYF08A-N

Tải định mức

3-5 A

Công suất

36W

Tiếp điểm

Bạc

Điện áp

24VDC

Điện trở cuộn dây

650

Số tiếp điểm

2

Dòng điện định mức đi qua cuộn
dây

36,9 mA

Hình 2. 4. Rơ le trung gian MY2N

2.1.4. Xi lanh
10


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

Xi lanh khí nén là dạng cơ cấu vận hành có chức năng biến đổi năng lượng tích lũy
trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyển động. Xi lanh khí nén hay cịn
gọi là pen khí nén là các thiết bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với chuyển động, và
được cung cấp bởi khí nén ( lấy từ máy nén khí thơng thường ).
Xi lanh thường được chia làm 2 loại chính :
- Xi lanh tác động đơn.

- Xi lanh tác động kép.
Như đã nói ở trên, xi lanh khí nén có 2 loại. Do đó, tùy vào mục đích sử dụng để
chọn loại xi lanh sao cho phù hợp nhất. Khi chọn xi lanh, ta cần phải chọn sao cho
hành trình, thời gian hành trình, tải trọng, đường kính, áp lực khí giữa xi lanh và hệ
thống sao cho hợp lý nhất.
-

Lực của piston dưới tác dụng của nguồn khí nén có áp suất P được tính theo
cơng thức :
(2.1)
Trong đó:
F : Lực đẩy hay kéo của piston [N]
P : Áp suất khí nén [Pa], (kg/cm2)
A : Tiết diện bề mặt piston [cm2]

-

Lưu lượng dòng khí nén được tính :
(2.2)
Trong đó :
Q: Lưu lượng dịng khí nén
V: thể tích khí chuyển qua tiết diện ngang của đường ống hay

buồng xilanh trong 1 đơn vị thời gian t
-

Tốc độ của xi lanh :
(2.3)

11

Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

Trong đó :
: Vận tốc của xi lanh
Q : Lưu lượng dòng khí nén
A : Diện tích bề mặt piston
Do em chỉ thiết kế mơ hình trong phịng thí nghiệm nên chỉ cần điều kiện:
- Đủ lực truyền động cho tải.
- Đủ hành trình.
Do u cầu cơng nghệ nên trong mơ hình, em sử dụng 4 xi lanh, trong đó chiều dài
hành trình của các xi lanh là : xi lanh đẩy/lùi chốt : 5cm, xi lanh phun/nạp nhựa :
10cm, xi lanh đóng/mở khn và xi lanh tiến/lùi đài phun : 15 cm.
 Xi lanh AIRTAC - 32x150S

Hình 2. 5. Xi lanh AIRTAC – 32x150S

 Xi lanh AIRTAC – 16x100

12


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

Hình 2. 6. Xi lanh AIRTAC – 16x100

 Xi lanh AIRTAC – 16x50

Hình 2. 7. Xi lanh AIRTAC – 16x50

Bảng 2. 4. Thơng số 3 loại xi lanh

Hãng sản xuất

AIRTAC

Đường kính piston

32mm

16mm

16mm

Chế độ hoạt động

2 chiều

2 chiều

2 chiều

Dải áp suất hoạt động

1-10 bar

1-10 bar

1-10 bar

Dải nhiệt độ mơi trường

-20÷80oC

-20÷80oC

-20÷80oC

Lực rút về áp suất 6 bar

103.7N

103,7N

103,7N

Lực đẩy ra áp suất 6 bar

120.6N

120,6N

120,6N

Kiểu lắp

Ren cái

Ren cái

Ren cái

Chiều dài piston

150mm

100mm

50mm

2.1.5. Van tiết lưu
Van tiết lưu khí nén điều khiển dịng chảy được sử dụng để giảm tốc độ dịng chảy
trong một phần của mạch khí nén, dẫn đến tốc độ truyền động chậm hơn. Van tiết lưu
13


Chương 2: Tính tốn và lựa chọn thiết bị

có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dịng chảy có nghĩa là có thể diều chỉnh tốc độ hoặc
thời gian chạy cơ cấu vận hành.
Các yêu cầu về tỉ lệ lưu lượng cực kỳ quan trọng khi lựa chọn van điều khiển dịng
khí nén cho ứng dụng. Tốc độ của thiết bị truyền động liên quan phụ thuộc vào mức độ
nhah của bộ truyền động có thể được khí nén nhiều ở đầu vào và ít ở đầu ra.
Do trong phịng thí nghiệm sử dụng áp suất nguồn khí nén khơng đổi và hành
trình xi lanh cũng khơng đổi nên ta phải sử dụng van tiết lưu ( điều tiết lưu lượng ) để
điều khiển tốc độ của xi lanh.
Trong mơ hình này, ta sử dụng 4 xi lanh nên cần 8 van tiết lưu:

Hình 2. 8. Van tiết lưu

2.1.6. Van phân phối
Ở trong mơ hình này, em sử dụng van phân phối điều khiển khí nén bằng điện từ.
Van điện từ là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm soát dịng chảy chất khí dựa vào
ngun lí đóng mở do tác động của cuộn dây điện từ.
Các máy ép phun nhựa trên thực tế đều là loại máy cỡ lớn, nên cần phải tạo ra lực
lớn. Ví dụ như lực ép đóng khn, lực này phải đủ lớn để giữ khn trong suốt q
trình phun nhựa vào vùng tạo khn. Nên người ta thường sử dụng hệ thống thủy lực
để điều khiển hành trình xi lanh.
Để hệ thống van khí nén thưc hiện được việc dừng và đẩy/lùi xi lanh thì ta phải sử
dụng van phân phối 5/3. Van 5/3 là van có 5 cửa và 3 vị trí.
Ngun lí hoạt động của van 5/3 :
14