Đồ án thiết kế hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.64 MB, 59 trang )
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO
KHỐI LƯỢNG...........................................................................................................................2
1.1.
Tổng quan về hệ thống điều khiển phân loại sản phẩm................................................2
1.1.1.
Xuất phát từ thực tế..............................................................................................2
1.1.2.
Các phương pháp phân loại sản phẩm nói chung:.................................................2
1.1.3.
Các hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng................................................3
1.1.4.
Tổng quan về Loadcell..........................................................................................5
1.1.5.
Tổng quan về thiết bị logic khả trình PLC............................................................7
1.1.6.
Tổng quan về PLC 1200......................................................................................13
1.2 Xây dựng quy trình cơng nghệ:........................................................................................16
1.2.1
Nhiệm vụ thiết kế:...............................................................................................16
1.2.2
u cầu công nghệ..............................................................................................16
1.2.3
Sơ đồ công nghệ hệ thống phân loại sản phẩm phân loại theo khối lượng...........18
CHƯƠNG 2 :TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI.....................................19
2.1.
Thiết bị khối chấp hành:............................................................................................19
2.1.1.
Lựa chọn băng tải...............................................................................................19
2.1.2.
Lựa chọn động cơ:..............................................................................................24
2.2.
Thiết bị khối đo lường:...............................................................................................29
2.2.1.
Cảm biến quang..................................................................................................29
2.2.2.
Chọn cảm biến loadcell.......................................................................................31
2.2.3.
Tính chọn hộp nối loadcell..................................................................................33
2.3 Lựa chọn thiết bị khối điều khiển:...................................................................................35
2.3.1
Tính chọn PLC cho đề tài....................................................................................35
2.4 Lựa chọn thiết bị đóng cắt:..............................................................................................37
2.4.1
Lựa chọn Aptomat:............................................................................................38
2.4.2.
Tính chọn rơ le....................................................................................................39
2.4.3.
Chọn bộ đổi nguồn 24V.......................................................................................40
2.5 Tính chọn xy lanh và van điện từ.....................................................................................41
2.5.1
Vị trí, vai trị và u cầu trong đề tài...................................................................41
2.5.2
Tổng quan về hệ thống khí nén, các loại van và xylanh.......................................41
2.5.3
Lựa chọn van điện từ và xylanh cho đề tài..........................................................44
2.6 Bảng liệt kê thiết bị..........................................................................................................48
CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI..............49
3.1 Mối quan hệ vào/ra của hệ thống........................................................................................49
3.1.1
Đầu vào...............................................................................................................49
3.2
Sơ đồ công nghệ.........................................................................................................49
3.3
Sơ đồ thuật tốn........................................................................................................50
3.3.1
Phân tích sơ đồ thuật tốn...................................................................................51
3.3.2
Sơ đồ điện...........................................................................................................52
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG............................................54
5.1 Hình ảnh mơ hình:...........................................................................................................54
5.2 Sơ đồ đấu nối mơ hình.....................................................................................................55
5.2.1 Sơ đồ mạch nguồn.....................................................................................................55
5.2.2 Sơ đồ mạch điều khiển..............................................................................................56
5.3 Thuyết minh mơ hình......................................................................................................56
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG.
1.1.
Tổng quan về hệ thống điều khiển phân loại sản phẩm.
Khái niệm Dây chuyền phân loại sản phẩm
-
Dây chuyền là một hình thức tổ chức sản xuất trong đó các bộ phận,
thiết bị được thực hiện kế tiếp nhau theo một trình tự đặt trước.
-
Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà trong đó sản phẩm sẽ
được phân ra theo từng loại riêng tùy theo yêu cầu (phân theo kích thước,
khối lượng hay màu sắc…)
1.1.1. Xuất phát từ thực tế.
Trước kia, việc phân loại sản phẩm chủ yếu được thực hiện một cách thủ công bởi
con người, bằng sự quan sát và dựa vào kinh nghiệm, rồi sau đó chọn ra sản phẩm đạt
yêu cầu và loại bỏ phế phẩm, hoặc phân loại sản phẩm khác nhau. Vì vậy cơng việc
này địi hỏi sự tập trung cao mà lặp đi lặp lại nhiều lần nên khó đảm bảo độ chính xác
và ổn định trong cơng việc. Nhưng giờ đây việc đó đã được thực hiện tự động hóa bởi
hệ thống các thiết bị kỹ thuật chuyên dụng giúp việc phân loại sản phẩm nhanh và
chính xác.
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực
tế hiện nay. Với việc dùng sức người, đối với các công việc địi hỏi sự tập trung cao và
có tính lặp lại, thì các cơng nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc.
1.1.2. Các phương pháp phân loại sản phẩm nói chung:
Trên thực tế có rất nhiều phương pháp phân loại sản phẩm và có khi sử dụng đan xen
nhiều phương pháp lại với nhau để đạt được kết quả tốt nhất. Dưới đây là một số
phương pháp phân loại sản phẩm trên thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng.
- Phân loại theo kích thước: kiểu phân loại này sử dụng các cảm biến quang hay
hồng ngoại… để phát hiện và so sánh kích thước của sản phẩm, sau đó đưa tín
hiệu về PLC và PLC thực hiện chức năng phân loại sản phẩm theo yêu cầu. Kiểu
phân loại này được sử dụng nhiều trong các nhà máy đóng chai, lọ…Ưu điểm lớn
nhất của kiểu phân loại này đó là chi phí cho cảm biến là khá thấp, lắp đặt đơn giản
và dễ vận hành.
- Phân loại theo khối lượng sản phẩm: kiểu phân loại này sử dụng cảm biến trọng
lượng để phân biệt sản phẩm nặng-nhẹ, đủ khối lượng yêu cầu hay chưa…Cách
hoạt động cũng giống như kiểu phân loại theo kích thước. Và ta có thể thấy hình
thức phân loại này ở các nhà máy sản xuất ximang, phân bón hay nói chung là các
nhà máy sản xuất sản phẩm dưới dạng đóng gói bao bì cần khối lượng chính xác.
- Phân loại theo màu sắc của sản phẩm: sử dụng các cảm biến màu ( mỗi cảm biến
sẽ nhận biết 1 màu riêng biệt như: xanh, đỏ, vàng…) Cách thức hoạt động cũng
giống như 2 hình thức phân loại trên.Ứng dụng của phân loại theo màu sắc chủ
yếu trong công nghiệp vải lụa, sản xuất màu…
- Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: điều khác biệt trong hình thức phân loại này
đó là không sử dụng cảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh của sản phẩm
cần phân loại, sau đó đưa ảnh đó so sánh với ảnh gốc chuẩn xem sản phẩm đó
thuộcloại nào. Hiện nay thì hình thức phân loại này đang được ứng dụng để phân
loại gạch granit.
- Phân loại theo mã vạch của sản phẩm: đây là kiểu phân loại khá hiện đại, sử
dụng tới máy đọc mã vạch.Nó chủ yếu được sử dụng với các sản phẩm là linh kiện
máy…
1.1.3. Các hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng.
Trong các hệ thống sản xuất cơng nghiệp hiện nay nói chung cũng như các hệ thống
phân loại sản phẩm theo khối lượng nói riêng thì nhu cầu về năng xuất lao động cũng
như chất lượng của sản phẩm được địi hỏi rất cao. Chính vì vậy mà các dây chuyền
công nghệ tiến tiến và hiện đại nhất đã được áp dụng rất nhiều trong sản xuất ở các
nhà máy, xí nghiệp.
Sau đây là một số các hệ thống máy móc, trang thiết bị được sử dụng trong sản xuất:
-
Dây chuyền kiểm tra khối lượng sản phẩm trong thùng.
Hình1.1 Hệ thống kiểm tra khối lượng sản phẩm
-
Định lượng vật liệu trong sản xuất xi măng.
Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG..2 Hệ
thống cân băng định lượng tại nhà máy xi măng
-
Một số hình ảnh về dây truyền phân loại sản phẩm áp dụng trong thực tế:
Hình1.3 Phân loại trong nhà máy
Hình 1.4 Mơ phỏng hệ thống phân loại sản phẩm
1.1.4. Tổng quan về Loadcell
1.1.4.1 Khái niêm.
- Loadcell là những cảm biến lực (khối lượng, mô-men xoắn, ...).
- Khi lực được tác dụng lên một loadcell, loadcell sẽ chuyển đổi lực tác dụng thành tín
hiệu điện. Các loadcell cũng được biết đến như là "đầu dị tải" (load transducer) bởi vì
nó cũng có thể chuyển đổi một tải trọng (lực tác dụng) thành tín hiệu điện.
- Trong từ điển, một loadcell được định nghĩa như là một "thiết bị đo lường trọng
lượng cần thiết để cân điện tử hiển thị trọng lượng thành con số".
- Tín hiệu điện tử ngõ ra của loadcell có thể là một sự thay đổi điện áp, thay đổi tín
hiệu dịng, tín hiệu số hoặc thay đổi tần số tùy thuộc vào loại loadcell và mạch sử
dụng, phổ biến nhất là loadcell thay đổi điện áp.
- Các loadcell có thể sử dụng điện trở (strain gauge), điện dung, kỹ thuật bù lực điện
từ. Phổ biến nhất là các loadcell có sẵn dựa trên nguyên tắc thay đổi điện trở để đáp
ứng với một tải áp dụng. Vì thế ở đây, ta sẽ nói về loadcell sử dụng điện trở (strain
gauge)
1.1.4.2 Cấu tạo
Hình 1.5 Cấu tạo cảm biến loadcell
Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là "Strain gage" và
thành phần còn lại là "Load". Strain gage là một điện trở, có điện trở thay đổi khi bị
nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán lên “Load” - là
một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi tùy thuộc vào thông số chịu lực của
Loadcell.
1.1.4.3 Nguyên lý hoạt động.
-
Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Giá trị lực tác
dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đó trả về tín
hiệu điện áp tỉ lệ.
Hình1.6 Cầu điện trở cân bằng Wheastone
-
Cầu điện trở cân bằng được cấu tạo từ các miếng cảm biết lực căng hoạt động theo
nguyên lý tenzomet.
Cấu tạo của một tenzomet.
Hình1.7 Cấu tạo biến trở lực căng
-
Dây mảnh: Φ=0,02 – 0,003mm, được chế tao bằng vật liệu constantan, nicrom,
hợp kim platin-iridi.
-
Thanh dẫn dùng để nối với mạch đó, thơng thường hình dạng dấy mảnh được gắn
trên một tấm giấy mỏng hình trịn.
Kích thước:
-
+ Thơng thường: l0=8-15mm, khi cần kích thước nhỏ l0=2,5mm.
+ Chiều rộng: x¬0=3-10mm.
Điện trở thay đổi từ 10-150Ω, khi chiều dài tác dụng khơng hạn chế l0 có thể dài
tới 100mm. Điện trở từ 800-1000Ω
Nguyên lý làm việc: dựa trên hiệu ứng tenzơ, có một số vật liệu mà khi nó bị biến
dạng thì điện trở của nó thay đổi. Khi đo biến dạng ε1=∆l/l, cảm biến được dán
trên đối tượng đo, khi đối tượng đo biến dạng thì tenzo biến dạng biến dạng theo
và điện trở của tenzo cũng thay đổi 1 lượng ∆R/R.
1.1.5. Tổng quan về thiết bị logic khả trình PLC
1.1.5.1. Giới thiệu chung
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên (programmable controller) đã được những nhà
thiết kế cho ra đời năm 1968 (Công ty General Motor - Mỹ). Tuy nhiên, hệ thống này
còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận
hành hệ thống. Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ,
dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn, do lúc này khơng có các
thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho cơng việc lập trình.
Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay
(programmable controller handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969. Điều này đã tạo
ra một sự phát triển thật sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các
hệ thống điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây
nối trong hệ thống điều khiển cổ điển. Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã
từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: dạng lập
trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom format). Trong những năm đầu thập niên
1970, những hệ thống PLC cịn có thêm khả năng vận hành với những thuật toán hổ
trợ (arithmetic), “vận hành với các dữ liệu cập nhật” (data manipulation). Do sự phát
triển của loại màn hình dùng cho máy tính (Cathode Ray Tube: CRT), nên việc giao
tiếp giữa người điều khiển để lập trình cho hệ thống càng trở nên thuận tiện hơn.
Sự phát triển của hệ thống phần cứng và phần mềm từ năm 1975 cho đến nay đã
làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng: hệ thống
ngõ vào/ra có thể tăng lên đến 8.000 cổng vào/ra, dung lượng bộ nhớ chương trình
tăng lên hơn 128.000 từ bộ nhớ (word of memory). Ngồi ra các nhà thiết kế cịn tạo
ra kỹ thuật kết nối với các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng
khả năng của từng hệ thống riêng lẻ. Tốc độ xử lý của hệ thống được cải thiện, chu ky
quét (scan) nhanh hơn làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với những chức năng phức tạp
số lượng cổng ra/vào lớn.
Trong tương lai hệ thống PLC không chỉ giao tiếp với các hệ thống khác thông qua
CIM Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển các hệ thống: Robot,
Cad/Cam… ngoài ra các nhà thiết kế còn đang xây dựng các loại PLC với các chức
năng điều khiển “thơng minh” (intelligence) cịn gọi là các siêu PLC (super PLCS)
cho tương lai.
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 tốn 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 nhân kích thích (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.
Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển
bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau :
-
Lập trình dể dàng , ngơn ngữ lập trình dể học .
-
Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
-
Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp .
-
Hồn tồn tin cậy trog mơi trường cơng nghiệp .
-
Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các
module mở rộng.
-
Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều
khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác
định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC
sẽ thực hiện việc điều khiểể̉n dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi
hay mở rộng chức năng của qui trình cơng nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên
trong bộ nhớ của PLC . Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một
cách dể dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay
Relay.
Những ưu điểm kỹ thuật của bộ điều khiển PLC :
Chỉ tiêu so sánh
Role
Mạch số
Máy tính
PLC
Giá thành từng
chức năng.
Khá thấp
Thấp
Cao
Thấp
Kích thước vật lý
Lớn
Rất gọn
Khá gọn
Rất gọn
Tốc độ điều khiển
Chậm
Rất nhanh
Khá nhanh
Nhanh
Khả năng chống
nhiễu
Rất tốt
Tốt
Khá tốt
Tốt
Mất thời gian
thiết kế và lắp
đặt.
Mất thời
gian để
thiết kế.
Lập trình phức
tạp và tốn thời
gian.
Lập trình và
lắp đặt đơn
giản.
Khơng có
Có
Có
Có
Rất khó
Khó
Khá đơn giản
Kém
Kém
Kém
Lắp đặt
Khả năng điều
khiển các tác vụ
phức tạp.
Thay đổi, nâng
cấp và điều khiển.
Cơng tác bảo trì
-
Rất đơn giản
Tốt
Theo bảng so sánh ta nhận thấy được bộ điều khiển lập trình PLC với những ưu
điểm về phần cứng và phần mềm có thể đáp ứng được hầu hết các yêu cầu chỉ tiêu
trên. Mặt khác, PLC có khả năng kết nối mạng và kết nối các thiết bị ngoại vi rất
cao giúp cho việc điều khiển được dễ dàng.
1.1.5.2 Cấu trúc của PLC
-
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là :
+ Một bộ nhớ chương trình RAM bên trong ( có thể mở rộng thêm một số bộ nhớ
ngồi EPROM ).
+ Một bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC .
Các Module vào /ra.
Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG..8 Sơ
đồ khối hệ thống PLC
-
Bên cạnh đó, một bộ PLC hồn chỉnh cịn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng
tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều có đủ RAM để
chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là
đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phịng, chỉ khi nào chương
trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC .
Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc
và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232,
RS422, RS458, …
-
Khối điều khiển trung tâm (CPU) gồm ba phần: bộ xử lý, hệ thống bộ nhớ và hệ
thống nguồn cung cấp.
Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG..9 Sơ
đồ khối tổng quát CPU
1.1.5.3 Đơn vị xử lý trung tâm
CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương
trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương
trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị
liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương
trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ.
1.1.5.4 Hệ thống bus
-
Hệ thống Bus là tuyến dùng để truyền tín hiệu, hệ thống gồm nhiều đường tín hiệu
song song :
+ Address Bus : Bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các Module khác nhau.
+ Data Bus
: Bus dùng để truyền dữ liệu.
+ Control Bus : Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thì và điểu
khiển đồng bộ các hoạt động trong PLC .
-
Trong PLC các số liệu được trao đổi giữa bộ vi xử lý và các module vào ra thông
qua Data Bus. Address Bus và Data Bus gồm 8 đường, ở cùng thời điểm cho phép
truyền 8 bit của 1 byte một cách đồng thời hay song song.
-
Nếu một module đầu vào nhận được địa chỉ của nó trên Address Bus , nó sẽ
chuyển tất cả trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus. Nếu một địa chỉ byte của 8
đầu ra xuất hiện trên Address Bus, module đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu
từ Data bus. Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình
hoạt động của PLC .
-
Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn
chế.
-
Hệ thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O . Bên
cạch đó, CPU được cung cấp một xung Clock có tần số từ 18 MHZ. Xung này
quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ
của hệ thống.
1.1.5.5 Bộ nhớ
-
PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp :
+ Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O.
+ Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các
Relay.
+ Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí
trong bộ nhớ đều được đánh số, những số này chính là địa chỉ trong bộ nhớ .
+ Địa chỉ của từng ô nhớ sẽ được trỏ đến bởi một bộ đếm địa chỉ ở bên trong bộ
vi xử lý. Bộ vi xử lý sẽ giá trị trong bộ đếm này lên một trước khi xử lý lệnh
tiếp theo . Với một địa chỉ mới , nội dung của ô nhớ tương ứng sẽ xuất hiện ở
đấu ra, quá trình này được gọi là quá trình đọc .
+ Bộ nhớ bên trong PLC được tạo bỡi các vi mạch bán dẫn, mỗi vi mạch này có
khả năng chứa 2000 ÷ 16000 dịng lệnh , tùy theo loại vi mạch. Trong PLC các
bộ nhớ như RAM, EPROM đều được sử dụng .
+ RAM (Random Access Memory ) có thể nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ
nội dung bất ky lúc nào. Nội dung của RAM sẽ bị mất nếu nguồn điện nuôi bị
mất . Để tránh tình trạng này các PLC đều được trang bị một pin khơ, có khả
năng cung cấp năng lượng dự trữ cho RAM từ vài tháng đến vài năm. Trong
thực tế RAM được dùng để khởi tạo và kiểm tra chương trình. Khuynh hướng
hiện nay dùng CMOSRAM nhờ khả năng tiêu thụ thấp và tuổi thọ lớn .
+ EPROM (Electrically Programmable Read Only Memory) là bộ nhớ mà người
sử dụng bình thường chỉ có thể đọc chứ khơng ghi nội dung vào được . Nội
dung của EPROM không bị mất khi mất nguồn , nó được gắn sẵn trong máy ,
đã được nhà sản xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn. Nếu người sử dụng không
muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC . Trên
PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM.
+ Mơi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong
máy lập trình . Đĩa cứng hoặc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được
dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài .
-
Kích thước bộ nhớ :
+ Các PLC loại nhỏ có thể chứa từ 300 ÷1000 dịng lệnh tùy vào cơng
nghệ chế tạo .
+ Các PLC loại lớn có kích thước từ 1K ÷ 16K, có khả năng chứa từ 2000
÷16000 dịng lệnh.
Ngồi ra cịn cho phép gắn thêm bộ nhớ mở rộng như RAM , EPROM.
-
Các ngõ vào ra I/O
+ Các đường tín hiệu từ bộ cảm biến được nối với các module vào (các đầu vào
của PLC), các cơ cấu chấp hành được nối với các module ra (các đầu ra của
PLC).
+ Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiệu xử lý là
12/24VDC hoặc 100/240VAC.
+ Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O
được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt
động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản.
+ Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON, OFF) để thực hiện việc
đóng hay ngắt mạch ở đầu ra.
1.1.6. Tổng quan về PLC 1200
a, Khái niệm
-
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh
để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự
kết họp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho
S7- 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng
dụng đa dạng khác nhau.
-
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích họp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra
trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau
khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu
để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ
vào và làm thay đổi ngõ ra theo ỉogic của chương trình người dùng, có thể bao
gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép tốn phức họp
và việc truyền thơng với các thiết bị thơng minh khác.
b, Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương
trình điều khiển:
• Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc
truy xuất đến các chức năng của CPU.
• Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong
một khối xác định.
-
CPU cung cấp một cổng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET. Các
module truyền thơng là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay
RS485
-
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng
giúp cho người dùng tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác
nhau.
-
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở
rộng dung lượng của CPU. Người dùng cịn có thể lắp đặt thêm các module truyền
thông để hỗ trợ các giao thức truyền thơng khác.
1.2 Xây dựng quy trình cơng nghệ:
1.2.1 Nhiệm vụ thiết kế:
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho băng tải phân loại sản phẩm theo khối
lượng.
Nội dung thực hiện: Thiết kế hệ thống điều khiển băng tải và xây dựng mơ hình
mơ phỏng hệ thống.
Nguyên lý làm việc của hệ thống: hệ thống sử dụng 3 băng tải. Băng tải dây Belt
PVC 1 để chuyển sản phẩm vào một băng tải cân, dưới chân băng tải này đặt hệ
thống các cảm biến lực, sau khi xác định được trọng lượng của khối hàng. Sản
phẩm được đưa vào băng tải con lăn, tại đây, nhờ cơ cấu xylanh khí nén mà các
cảm biến đặt ở phía sau xylanh sẽ đẩy các sản phẩm khơng đạt kích thước yêu cầu
ra khỏi hệ thống, các sản phẩm đạt yêu cầu sẽ được chuyển đến bộ phần tiếp theo
để xử lý.
Kết quả cần đạt: Sản phẩm được phân loại chính xác đảm bảo khơng bỏ xót bất ky
sản phẩm nào, hệ thống hoạt động ổn định, thay thế được sức lao động của con
người đem lại lợi ích về kinh tế và ứng dựng rộng rãi trong thực tiễn.
1.2.2 u cầu cơng nghệ.
Hình 12: Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng
Hình CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG.10 :
Hình ảnh minh họa băng tải cân dạng con lăn
Bài toán thực tế:
Một nhà máy yêu cầu phân loại sản phẩm theo khối lượng với 3 mức khối lương (0,110 kg, 11-20 kg, 21-30 kg) được đưa và từng vị trí. Hệ thống được dùng cảm biến
LoadCell để xác định khôi lượng của sản phẩm. Và khối lượng có thể được cài đặt.
Phần 1: Là giai đoạn cấp phôi để cho sản phẩm vào băng tải.
-
Khi ta cấp nguồn cho hệ thống, đèn nguồn sáng, sau đó khi ta nhấn nút Start
thì đèn nguồn sáng, động cơ băng tải cấp sản phẩm bắt đầu hoạt động đưa sản
phẩm tới cuối băng tải gặp sensor bắt vật băng tải dừng để chờ sản phẩm
trước cân xong. Sau khi sản phẩm được cân xong thì băng tải được hoạt động
đưa sản phẩm tiếp theo vào cân, và băng tải cấp sản phẩm tiếp tục hoạt động
cho tới khi sensor bắt được sản phẩm lại dừng lại chờ cân. Quy trình được lặp
đi lặp lại như vậy cho tới khi nhấn nút Stop hoặc hệ thống gặp sự cố..
Phần 2: Giai đoạn định lượng và phân loại sản phẩm.
-
Sản phẩm được đưa vào băng tải để định lượng và so sánh với khối lượng
đặt trước, nếu thỏa mãn 1 trong các điều khiện 0,1-10 kg, 10-20 kg, 20-30 kg
tương ứng với từng vị trí phân loại, và tăng bộ đếm sản phẩm của vị trí đó,
sản phẩm đưa tiếp vào băng tải phân loại đến khi cảm biến phát hiện vât có
tín hiệu thì xilanh phân loại từng vị trí sẽ được hoạt động để đẩy sản phẩm
vào vị trí tương ứng.
-
Nhấn nút Stop thì toàn bộ hệ thống dừng hoạt động.
1.2.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống phân loại sản phẩm phân loại theo khối lượng.
Từ bài tốn về cơng nghệ ở phần 1.2.2 xây dựng được sơ đồ công nghệ như sau.
CHƯƠNG 2 :TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI
2.1.
Thiết bị khối chấp hành:
2.1.1. Lựa chọn băng tải
2.1.1.1 Vị trí, vai trị và u cầu của băng tải
-
Băng tải là thiết bị chuyên dụng được dùng trong công nghiệp được cấu tạo từ hệ
thống máy hoặc cơ có khả năng di chuyển một vật nặng hay một khổi lượng lớn
nguyên vật liệu từ điểm này tới điểm khác cách đó một khoảng cách vật lý nhất
định.
-
Vai trị.
+ Đối với công nghiệp và đời sống.
Trong sản xuất, băng tải có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nhất là trong công
nghiệp. Các ngành công nghiệp nặng và công nghiệp nhẹ, nhờ sự xuất hiện
của băng tải đã giảm tải được rất nhiều khâu trong quá trình sản xuất đối
với các nhà máy, xí nghiệp có lượng ngun liệu cần vận chuyển nhiều và
thường xuyên. Trong xây dựng, băng tải chủ yếu được dùng để vận chuyển
vật liệu xây dựng từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên trên ở một độ cao
nhất định, đắc biệt trên mọi địa hình. Băng tải giúp giảm tải sức lao động tối
đa giúp các chủ thầu tiết kiệm được tiền thuê nhân công.
Trong ngành công nghiệp nhẹ như công nghiệp chế biến, sản xuất máy móc
điện tử, may mặc, da giày… băng tải có vị trí đặc biệt quan trọng giống như
một mắt xích khơng thể tháo rời trong hệ thống. Nhờ có băng tải, năng suất
lao động của công nhân được nhân lên đáng kể và cũng nhờ đó tỉ lệ sản
phẩm làm ra cũng được tăng lên mang lại lợi nhuận lớn cho các chủ doanh
nghiệp.
+ Đối với đề tài.
Trong đề tài của chúng em thì băng tải giữ vai trị chủ đạo, nó giúp ln
chuyển hàng hóa qua các giai đoạn, giúp cho q trình phân loại diễn ra
chính xác, nhanh gọn, năng suất.
Băng tải thứ nhất giữ vai trị chờ và vận chuyển hàng hóa vào băng tải cân
thứ 2. Tại băng tải này có thể gắn thêm các cơ cấu cấp hàng hóa như xi lanh
đẩy hàng hóa vào băng tải, các cảm biến xác định vị trí hàng hóa,…
Băng tải thứ hai giữ vai trị là băng tải vận chuyển và cân hàng hóa khi đi
qua. Tại băng tải này có thể gắn thêm các thiết bị như cảm biến, đèn
báo,thiết bị hiển thị khối lượng,…
Băng tải thứ ba giữ vai trò vận chuyển hàng hóa đến các vị trí phân loại,
trên băng tải này có gắn thêm các cơ cấu phân loại như xy lanh, cần gạt,
cảm biến,…
2.1.1.2 Các loại băng tải trên thị trường hiện nay.
-
Băng tải PVC.
+ Hệ thống băng tải PVC là thiết bị chun tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng
dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng
cách. Băng tải được ứng dụng trong các điều kiện và tính chất làm việc khác
nhau. Trong các cơ sở sản xuất qui mô vừa và nhỏ, các cơng trình thi cơng vĩ
mơ, việc sử dụng các loại băng tải sẽ giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công,
nhân lực, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt.
+ Ứng dụng của băng tải PVC.
+ Băng tải PVC được ứng dụng nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác
của đời sống như: sân bay, xử lý bưu kiện, tự động hóa bưu chính, phân phối
thương mại, thiết bị thể thao, bao bì.
-
Ưu điểm.
Tiếng ồn thấp khi hoạt động và chi phí bảo trì giảm, độ bền cao.
Phần lớn không thấm nước đối với các loại dầu mỡ và các loại hóa chất.
Loại đặc biệt cho độ bám tốt về độ nghiêng.
Chống mài mịn, khơng bị dãn trong q trình làm việc.
Có thể tháo dời, cơi nới linh hoạt.
Được sử dụng rộng rãi.
-
Một số loại băng tải PVC.
Băng tải PVC xanh ( Mặt trên trơn láng – mặt dưới là lớp bố dệt ) có độ
dày 1mm, 2mm, 3mm, 4mm và 5mm.
Băng tải PVC trắng (Mặt trên trơn láng – mặt dưới là lớp bố dệt ) có độ
dày 2mm, 3mm
Băng tải PVC xanh ( Mặt trên trơn láng – Mặt dưới PVC caro ) có độ
dày 3mm và 4,5mm.
Băng tải PU trắng có độ dày 0,8mm và 1,5mm.
Độ dày thông dụng: 1mm, 2mm, 3mm, 4,5mm và 5mm.
Màu: Xanh, Đen, Trắng.
Kết cấu: bề mặt dán gân T ( 20, 30, 40mm ) và gân K ( 6, 13, 17mm ).
Hình 2.1 Băng tải PVC
-
Băng tải cao su.
+ Băng tải cao su là loại băng tải có chi phí thấp nhất trong hệ thống vận chuyển
vật liệu. Các băng tải cao su được cấu tạo nên bởi hai thành phần:
+ Lõi thép làm nên đặc tính cơ cho sản phẩm, độ bền kéo và độ giãn dài. Hai loại
chính đang được sử dụng chủ yếu là: lưới dệt và lưới thép.
+ Hai lớp cao su, một lớp bao phủ ở trên và một lớp bên dưới băng để bảo vệ lõi
thép và đặc tính của băng tải. Để đảm bảo tính an tồn và thời gian sử dụng
dưới điều kiện làm việc khắc nghiệt, tất cả các lớp cao su bao phủ được khử
tĩnh điện và khử ozone.
-
Ưu điểm:
+ Chịu đựng được mọi sự tác động của các sản phẩm có chứa hóa chất ăn mịn:
chẳng hạn như axit, nước và dầu hỏa, ngồi ra chúng cịn chịu tác động mạnh ở
những mơi trường khắc nghiệt.
+ Là băng tải có chi phí thấp nhất trong hệ thống vận chuyển vật liệu.
+ Hệ thống băng chuyền bằng băng tải cao su là một hệ thống vận chuyển
nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất so với các hệ thống cùng chức
năng.
+ Hệ thống vận chuyển bằng băng tải cao su có thể lắp đặt ở mọi địa hình, mọi
khoảng cách.
-
Ứng dụng của băng tải cao su.
+ Sử dụng rộng trong các ngành công nghiệp xi măng, khai thác than đá, phân
bón, khai thác đá..v.v.
Hình 2.2 Băng tải chở vật liệu xây dựng
+ Sử dụng trong công nghiệp chế biến bánh kẹo, thực phẩm ăn uống.
Hình 2.3 Băng tải chở hàng
-
Băng tải con lăn.
+ Băng tải con lăn truyền động là loại băng tải có kích cỡ trung bình và
thường được sử dụng để vận chuyển thùng hay bao có khối lượng nặng.
Hình 2.4 Băng tải con lăn
+ Ưu điểm:
Xây dựng dựa trên mơ-đun tích hợp dễ dàng với các thiết bị bao gồm:
Pallet, băng tải con lăn trọng lực, chuỗi băng tải…
Hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm được rất nhiều nhân cơng, sức lực, chi
phí và thời gian.
+ Nhược điểm:
Băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận chuyển. Tuy
nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao,
giá thành khá đắt.
-
Và một số dạng băng tải khác như: Băng tải xích, băng tải gầu, băng tải vít xoắn,
…
2.1.1.3 Lựa chọn băng tải cho đề tài.
-
Do băng tải trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển và phân loại sản phẩm theo
khối lượng (0,1-10kg, 10-20kg,20-30kg) nên chúng em lựa chọn kết hợp băng tải
PVC và băng tải con lăn cho hệ thống tránh ma sát và sự cố trong q trình phân
loại.
-
Các thơng số kỹ thuật của băng tải.
+ Băng tải PVC 1
Băng tải PVC xanh ( Mặt trên trơn láng – mặt dưới là lớp bố dệt ) có độ
dày 2 mm.
Chiều dài băng tải: 1500mm
Rộng 400mm.
Cao 60mm.
+ Băng tải cân
Băng tải PVC xanh có độ dày 2mm
Chiều dài băng tải 700mm
Rộng 400mm
Cao 300mm
+ Băng tải con lăn
Chiều rộng băng 400mm
Đường kính con lăn 40mm
Chiều dài băng tải 3000mm.
2.1.2. Lựa chọn động cơ:
2.1.2.1 Vai trò, vị trí, u cầu
-
Các loại động cơ ln giữ vai trị quan trọng và thiết yếu trong hầu hết các lĩnh
vực của đời sống, đặc biệt trong các ngành công nghiệp. Nó giữ vai trị thiết yếu
trong hầu hết các khâu, các cơng đoạn, là mắc xích khơng thể thiếu trong các hệ
thống công nghiệp, nhà máy.
-
Đối với đề tài của chúng em thì động cơ giữ vai trị thiết yếu, là phần không thể
thiếu trong hệ thống. Trong hệ thống băng tải phân loại sản phẩm của chúng em
thì mỗi băng tải đều có 1 động cơ dẫn động.
-
Yêu cầu: động cơ hoạt động ổn định, không gây ồn,…đảm bảo cho hệ thống
hoạt động một cách ổn định và hiệu quả nhất.
2.1.2.2 Tính chọn động cơ băng tải.
-
Chọn động cơ điện bao gồm những việc chính là chọn loại, kiểu động cơ; chọn
cơng suất điện áp và số vịng quay của động cơ.
-
Chọn loại, kiểu động cơ đúng thì động cơ sẽ có tính năng làm việc phù hợp với
u cầu truyền động của máy, phù hợp với môi trường bên ngoài, vận hành được
an toàn và ổn định
-
Chọn đúng cơng suất động cơ có một ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật lớn.
