CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BĂNG TẢI VÀ ĐỘNG CƠ AC SERVO 1. Tổng quan về hệ thống băng tải: Băng tải (băng chuyền) hiểu đơn giản là một máy cơ khí dùng để vận chuyển các đồ vật từ điểm này sang điểm khác, từ vị trí A sang vị trí B. Thay vì vận chuyển sản phẩm bằng công nhân vừa tốn thời gian, chi phí nhân công lại tạo ra môi trường làm việc lộn xộn thì băng chuyền tải có thể giải quyết điều đó. Nó giúp tiết kiệm sức lao động, số lượng nhân công, giảm thời gian và tăng năng suất lao động.
Vì vậy băng chuyền, băng tải là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các nhà máy, xí nghiệp. Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất hiện đại, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao cho công ty. 1: Kết cấu cơ bản của băng tải 1. Các loại băng tải thông dụng trên thị trường: - Băng tải cao su: Chịu nhiệt, sức tải lớn Hệ thống băng chuyền bằng băng tải cao su là một hệ thống vận chuyển nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế rất cao so với các hệ thống cùng chức năng.
Hệ thống vận chuyển nguyên liệu bằng Băng tải cao su có thể được lắp đặt ở mọi địa hình, mọi khoảng cách. 2: Băng tải cao su 5 -Băng tải xích: Khá tốt trong ứng dụng tải dạng chai, cần sự vững chắc Băng tải xích chủ yếu được sử dụng để vận chuyển tải nặng đơn vị, ví dụ như tấm nâng hàng, hộp lưới điện, và các đồ chứa công nghiệp. Những băng tải có thể được một hoặc hai sợi dây chuyền trong cấu hình. Tải được đặt trên các dây chuyền, ma sát kéo tải phía trước Hình 1.
3: Băng tải xích Băng tải con lăn: - Gồm các loại: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor. - Băng tải con lăn là giải pháp phù hợp để vận chuyển sản phẩm với trọng lượng từ nhẹ, trung bình đến rất nặng, trong các môi trường thông thường đến các môi trường có hóa chất ăn mòn, bụi bặm… Hình 1. 4: Băng tải con lăn Băng tải đứng: Thường được dùng vận chuyển hàng hóa theo hướng thẳng đứng - Băng tải đứng cũng thường được gọi là thang máy và thang máy vận chuyển hàng hóa. Nó dùng để vận chuyện các sản phẩm hàng hóa dạng hộp từ vị trí thấp lên vị trí cao hơn theo phương thẳng đứng.
5: Băng tải đứng Băng tải PVC: Tải nhẹ và thông dụng về kinh tế - Là loại băng tải cực kỳ thông dụng. Đặc biệt trong các ngành công nghiệp điện tử. Nó được các công ty, tập đoàn lớn của Hàn Quốc, Nhật Bản sử dụng nhiều cho các dây chuyền sản xuất của mình. Băng tải PVC có ưu điểm là độ bền cao đi cùng giá thành rẻ nên được sử dụng rộng rãi.
6: Băng tải PVC Băng tải linh hoạt: - Băng tải linh hoạt (băng tải con lăn xếp) được sử dụng chuyền tải các mặt hàng ở những không gian nhỏ hẹp một cách thuận tiện. Đặc biệt, nhờ khả năng co giãn, thay đổi chiều dài giúp công việc vận chuyển trở lên đơn giản và dễ dàng hơn. 7: Băng tải linh hoạt Ngoài ra thì còn nhiều loại băng tải được ứng dụng vào những mục đích khác nhau trong cuộc sống, sản xuất như: Băng tải góc cong, băng tải xoắn ốc, băng tải rung, băng tải nâng hạ, băng tải nhiệt, băng tải mini ,. Trong mô hình, thì nhóm sử dụng băng tải PVC do loại băng tải này có nhiều kích thước và có kích thước nhỏ đủ để nhóm làm mô hình điều khiển vị trí.
Lựa chọn cơ cấu truyền động: Sau khi cân nhắc lựa chọn thì cấu trúc của hệ thống bãi giữ xe ô tô tự động sẽ là hình vuông. Do đó, cơ cấu truyền động cho hệ thống sẽ cần một chuyển động tịnh tiến nâng hạ cánh tay nâng để xác định tầng gửi xe, một chuyển động tịnh tiến để đưa xe vào hoặc lấy xe ra và một chuyển động xoay để xoay đến đúng chỗ giữ xe trong tầng. Có rất nhiều cơ cấu truyền động để có thể tạo thành chuyển động tịnh tiến mà ta cần phải lựa chọn, đó là: Bánh răng. Ưu điểm: - Độ chính xác truyền động cao, tỷ số truyền lớn.
- Truyền động êm, có khả năng tự hãm, lực truyền lớn. - Thiết kế nhỏ gọn, gia công đơn giản. Nhược điểm: - Bánh răng bị mòn bởi ma sát theo thời gian làm giảm hiệu suất hoạt động. 8: Bánh răng xích 8 Truyền động đai: Là cơ cấu truyền động nhờ lực ma sát giữa các mặt tiếp xúc của vật dẫn và vật bị dẫn.
Cấu tạo gồm 3 bộ phận: Bánh dẫn, bánh bị dẫn và dây đai. Hoạt động theo nguyên lý: Khi bánh dẫn quay thì nhờ lực ma sát giữa dây đai và bánh đai làm cho bánh bị dẫn quay theo. Dây đai thì có loại có răng và không có răng và đều được làm từ vật liệu tạo ma sát tốt. Truyền động bằng dây đai cũng là bộ truyền cơ khí được sử dụng sớm nhất và vẫn được sử dụng phổ biến hiện nay trong các ứng dụng máy in 3D, máy khâu hoặc là trong các hộp số vô cấp trong xe máy, ô tô.
9: Truyền động đai Ưu điểm: - Có thể truyền động giữa các trục xa nhau. - Hiệu suất truyền động tốt. - Hoạt động êm, giá thành rẻ, chi phí bảo dưỡng thấp. - Kết cấu vận hành đơn giản.
- Không cần phải bôi trơn. Nhược điểm: - Khi vận hành nhiều thì dây đai có thể bị kéo dãn. - Có thể xuất hiện hiện tượng trượt đàn hồi giữa dây đai và pulley hoặc ròng rọc dẫn đến tỉ số truyền bị thay đổi. - Nhiệt độ ứng dụng bị giới hạn.
9 Truyền động xích: Được cấu tạo từ dây xích và nhông xích (hay còn gọi là đĩa xích) dẫn truyền lực. Thường được ứng dụng để truyền chuyển động từ các động cơ như băng chuyền, băng tải, hộp giảm tốc hoặc là bộ truyền động trong xe máy. 10: Cấu tạo của bộ truyền động xích Ưu điểm: - Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, không có hiện tượng trượt. - Không đòi hỏi phải căng xích.
Nhược điểm: - Khi vào khớp và ra khớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị mòn, gây nên tải trọng phụ thụ động. - Khi làm việc tạo ra tiếng ồn. - Cần phải bôi trơn thường xuyên và phải có bộ phận điều chỉnh xích. 11: Bộ truyền xích trong xe máy 10 Trong mô hình, nhóm sử dụng cơ cấu truyền đai để đảm bảo mô hình hoạt động êm ái ít tiếng ồn.
Ngoài ra, do mô hình không cần tải các vật nặng, và sử dụng trong môi trường nhiệt độ phòng nên cơ cấu dây đai đảm vào khả năng vận hành tốt cho mô hình. Giới thiệu chung về động cơ servo: Động cơ servo về cấu tạo,nguyên lý hoạt động,cấu tạo phần điện-từ thì giống với động cơ bình thường (nghĩa là cũng có 2 phần:phần cảm và phần ứng,khe hở từ thông và cách đấu dây…) nhưng có sự khác biệt về cấu trúc khi động cơ servo có hình dáng dài,có đường kính trục và rotor nhỏ hơn so với động cơ thường có cùng công suất và momen. Sở dĩ có sự khác biệt trong chế tạo như trên là bởi động cơ servo có yêu cầu về độ chính xác rất cao,cho nên khi chạy người ta phải đảm bảo sao cho momen quán tính khi dừng là nhỏ nhất.Do vậy trục động cơ được kéo dài và làm nhỏ đường kính lại để sao cho công suất và monen khởi động không giảm nhưng giảm được momen quán tính khi dừng. Điểm nổi bật khác của động cơ servo so với động cơ thường là có tích hợp một cơ cấu feedback sẵn trong động cơ.động cơ được điều khiển bằng một chu trình kín,từ tín hiệu hồi tiếp về vị trí/tốc độ hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển động cơ.Vì thế động cơ sẽ có thêm bộ phận cảm biến để thông báo vị trí và tốc độ của động cơ, cảm biến này thường là encoder hoặc máy phát tốc.
12: Cấu tạo động cơ 11 Trong đó: 1. Mạch điện từ 7. Đầu nối gắn trên trục động cơ 4. Dây âm hoặc dây mát (đen) 10.
Chip điều khiển 1.2 Phân loại động cơ Servo Hiện nay, có 3 loại động cơ thường hay sử dụng đó là: Động cơ AC servo dựa trên nền tảng động cơ ba pha lồng sóc,động cơ DC servo dựa trên nền tảng động cơ điện một chiều và động cơ AC servo không chổi than dựa trên động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. Không phải bất kì động cơ nào cũng được dùng làm động cơ servo,động cơ servo là động cơ hoạt động dựa trên các lệnh điều khiển vị trí và tốc độ.Chính vì thế nó phải được thiết kế sao cho các đáp ứng phù hợp với nhu cầu điều khiển, tùy vào từng mục đích cụ thể mà người ta sẽ có những cải tiến riêng. Cụ thể với bài toán này sẽ đi tìm hiểu kĩ về động cơ AC servo. Động cơ AC Servo: AC-Servo được chia làm 2 loại: Động cơ đồng bộ và động cơ cảm ứng.
Loại động cơ đồng bộ được sử dụng nhiều hơn. Đối với loại động cơ đồng bộ, tốc độ của động cơ được điều khiển bởi sự thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều. Động cơ loại đồng bộ có moment giữ mạnh khi động cơ dừng và hơn nữa loại này có thể sử dụng khi đòi hỏi vị trí dừng chính xác, loại này thường sử dụng cho Servo điều khiển vị trí. Động cơ AC Servo có 2 bộ phận chính là phần encoder và phần motor -Phần Encoder: Bao gồm đĩa quay, led phát và encode.
-Phần Motor: Bao gồm led thu, cuộn cảm, vỏ động cơ, vỏ mặt trước ,. 13: Cấu trúc của một Servo AC đồng bộ 12 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC 2. Khái niệm về bộ điều khiển PLC Bộ điều khiển lập trình (Programmale Logic Controller) được sáng tạo từ những ý tưởng ban đầu vào năm 1968. Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp của nước ta như 1 giải pháp lí tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất.
Cùng với sự hát triển công nghệ máy tính đến hiện nay, bộ diều khiển lập trình đạt được những ưu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiển công nghiệp. Như vậy PLC là 1 máy tính thunhỏ nhưng với các tiêu chuẩn công nghiệp cao và khả năng lập trình logic mạnh.