ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LOGIC VÀ PLC TÊN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LOGIC SỬ DỤNG PLC THEO YÊU CẦU CÔNG NGHỆ Họ tên sinh viên: Trương Tiến Dũng MSSV: K195520216302 Giáo viên hướng dẫn: GV. Nguyễn Thị Mai Hương BM Tự Đông Hóa - Khoa Điện – ĐHKT Công Nghiệp THÁI NGUYÊN, NĂM 2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển công nghiệp của mỗi quốc gia là mức độ tự động hóa trong quá trình sản xuất. Sự phát triển nhanh chóng của máy tính điện tử - công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động đã làm cơ sở cho sự phát triển tương xứng của lĩnh vực tự động hóa. Ngày nay tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu vào nhiều lĩnh vực trong tất cả các khâu của quá trình sản xuất.
Trong học kỳ này để áp dụng lý thuyết với thực tế em được giao đồ án môn học Điều khiển Logic và PLC với yêu cầu công nghệ là: “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”. Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Nguyễn Thị Mai Hương và các thầy cô giáo trong bộ môn. Đến nay đồ án của em đã được hoàn thành. Do kiến thức chuyên môn còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót.
Vậy em rất mong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô giáo để đồn án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn và đặc biệt em xin cảm ơn Cô Nguyễn Thị Mai Hương đã giúp đỡ em để đồ án được hoàn thành đúng thời hạn. Sinh viên thiết kế Trương Tiến Dũng PHẦN I PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN I. Phân tích yêu cầu công nghệ hệ thống.Giới thiệu chung về hệ thống.
Hiện nay trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đât nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản suất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ, an toàn…). Mặt khác nhờ công nghệ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm suất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Nó đã được ứng dụng rộng rãi cũng như hiệu quả trong rất nhiều hệ thống tự động và trong đó có hệ Piston khí nén. Nhờ khả năng vận hành linh hoạt, điều khiển dễ dàng giúp ích cho con người không cần phải sử dụng nhiều sức cũng có thể đáp ứng được tốt cho nhiều loại công việc vì vậy mà ứng dụng của hệ thống này cũng rất rộng rãi, có thể kể đến như: ứng dụng cửa thông minh, ứng dụng trong công nghiệp chế biến và sản xuất hàng hóa, gá kẹp chi tiết, đóng gói bao bì sản phẩm, phân loại sản phẩm, phục vụ trong các phương tiện cơ giới, các thiết bị công cụ xậy dựng… 2.
Phân tích yêu cầu công nghệ. Yêu cầu công nghệ: - Hệ chỉ được phép bắt đầu làm việc sau khi ấn nút start. - Khi hệ thống được cấp điện đèn màu đỏ sáng thể hiện là đã có điện và hệ thống dừng - Ấn nút START (m) băng tải hoạt động chuyển vật trên băng tải, đồng thời đèn báo chạy màu xanh lục sáng, vật màu xanh lục đến cảm biến màu xanh lục tác động piston thực hiện đẩy vật màu xanh lục vào thùng chứa và quay về, màu vàng và màu đỏ tương tự với màu xanh lục. - Khi 1 trong các thùng chứa sản phầm đủ 10 sản phẩm thì hệ thống sẽ dừng để người giám sát thực hiện thay thùng chứa mới, ấn nút START (m) hệ thống tiếp tục làm việc và hệ thống dừng làm việc khi ấn nút STOP (d’).
Lựa chọn phương pháp thực hiện 1. Phương pháp vận chuyển sản phẩm a) Băng tải - Vận chuyển sản phẩm liên tục và được điều khiển hoàn toàn tự động nên kcafn con người thao tác - Các loại băng tải: + Băng tải cao su + Băng tải con lăn + Băng tải xích + Băng tải linh hoạt +. b) Băng chuyền - Vận chuyển sản phẩm từ điểm này sang điểm khác nhưng phải có thao tác của một người - Các loại băng chuyền + Băng chuyền PVC + Băng chuyền lưới inox + Băng chuyền cao su lòng máng + Băng chuyền con lăn xếp di dộng +. => Để vận chuyển sản phẩm trong quá trình phân loại thì em sử dụng chọn băng tải 2.
Phương pháp điều khiển băng tải a) Động cơ Dựa vào đề bài yêu cầu sử dụng 2 băng tải có đều chỉnh cấp tốc độ để phù hợp nhất em sử dụng động cơ điện là loại động cơ cho cả 2 băng tải. *) Động cơ truyền động - Động cơ là một phần tử rất quan trọng trong hệ thống, thường xuyên phải làm việc với nhiều trạng thái như là khởi động (quá trình quá độ), trạng thái quá tải, trạng thái hãm. Hiện nay chia ra làm hai loại động cơ chính là: + Động cơ điện xoay chiều. + Động cơ điện 1 chiều.
*) Động cơ điện xoay chiều - Động cơ không đồng bộ: Động cơ không đồng bộ 3 pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp từ công suất nhỏ đến công suất trung bình và chiếm tỉ lệ rất lớn so với động cơ khác. Sở dĩ như vậy là do động cơ không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, vật hành an toàn, sử dụng nguồn cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều 3 pha, và về kinh tế giá thành nhỏ hơn so với động cơ một chiều. Động cơ không đồng bộ có hai loại chính là: + Động cơ rôto lồng sóc. + Động cơ rô to dây quấn.
- Động cơ đồng bộ: Động cơ đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong những truyền động công suất trung bình và lớn, có yêu cầu ổn định tốc độ cao. Động cơ đồng bộ thường dùng cho máy bơm quạt gió, hệ truyền động trong nhà máy luyện kim và cũng thường dùng làm động cơ sơ cấp trong các tổ máy phát - Động cơ công suất lớn. Động cơ đồng bộ có độ ổn định tốc độ cao hệ số cosφ và hiệu suất lớn, vận hành tin cậy. *) Động cơ một chiều Động cơ một chiều được ra đời rất sớm và cơ sở lý thuyết về loại động cơ này đã được hoàn thiện.
Hiện nay nó chiếm 70 % trong các hệ truyền động từ công suất nhỏ đến công suất lớn. Tuỳ thuộc vào yêu cầu hệ truyền động mà động cơ một chiều có cuộn kích từ mắc nối tiếp hay song song với phần ứng nên chia làm hai loại động cơ một chiều: + Động cơ một chiều kích từ độc lập. + Động cơ một chiều kích từ nối tiếp. + Động cơ một chiều hỗn hợp Động cơ một chiều kích từ nối tiếp.
Sơ đồ nguyên lý và dạng đặc tính cơ: n + u¦ - rf=0 ckt rf rf# 0 ®c m Đặc điểm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp là cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng, nên cuộn kích từ có tiết diện lớn, điện trở nhỏ, số vòng ít, chế tạo dễ dàng. Động cơ một chiều kích từ độc lập: Sơ đồ nguyên lý và dạng đặc tính cơ: + u¦ - n no ®c ckt m Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có cuộn kích từ mắc vào nguồn một chiều độc lập (đối nguồn có công suất không đủ lớn) và cũng có thể cuộn kích từ mắc song song với mạch phần ứng (đối nguồn một chiều có công suất vô cùng lớn). Đặc điểm: Đối với động cơ loại này cuộn kích từ mắc độc lập với phần ứng động cơ nên tiết diện dây nhỏ, điện trở lớn, dòng kích từ không phụ thuộc vào tính chất của tải. - Động cơ một chiều kích từ hỗn hợp: Loại động cơ này có 2 cuộn dây kích từ một cuộn mắc song song, một mắc nối tiếp với phần ứng động cơ vì vậy nó tận dụng được các ưu điểm của động cơ một chiều kích từ nối tiếp và kích từ độc lập.
b) Xích treo => Qua phân tích và các nhận xét về các loại động cơ ta thấy mỗi loại động cơ có những ưu điểm riêng cho từng loại phụ tải giá thành và môi trường làm việc. Căn cứ vào yêu cầu thiết kế của đề tài thấy động cơ một chiều có nhiều ưu điểm hơn động cơ xoay chiều vì có thể dễ dàng điều chỉnh tốc độ và điều khiển dễ dàng. Phương pháp điều khiển dộng cơ a) Sử dụng PLC b) Sử dụng biến tần Các loại biến tần: + Biến tần Mitsubishi + Biến tần Omzon + Biến tần SE + ………………… => Trong quá trình vận chuyển sản phẩm khi điều khiển động cơ em sử dụng PLC 4. Phương pháp hiển thị sản phẩm a) Cảm biến - Các loại cảm biến (Sensor) giúp cho PLC phát hiện các trạng thái và đo lường các giá trị của một quá trình.
Cảm biến Logic chỉ xác định trạng thái đúng hay sai của một hiện tượng vật lý, còn cảm biến liên tục biến đổi hiện tượng vật lý thành các tín hiệu đo lường được dưới dạng điện áp hay dòng điện. Các loại cảm biến logic cơ bản thường gặp: + Cảm biến điện cảm (Inductive Sensor). + Cảm biến điện dung (Capacitive Sensor). + Cảm biến quang (Optical Sensor).
+ Cảm biến siêu âm (Ultrasonic Sensor). + Cảm biến tiếp xúc cơ… Các loại cảm biến tương tự cơ bản thường gặp: + Cảm biến góc quay/Cảm biến vị trí. + Cảm biến gia tốc. + Cảm biến nhiệt độ.
+ Cảm biến áp suất/Cảm biến lưu lượng. + Cảm biến ứng suất/biến dạng/ lực. + Cảm biến ánh sáng b) Camera - Là các loại camera chuyên dụng để kiểm tra trong quá trình vận chuyển sản phẩm - Các loại camera: + Area Scan Camera + Line Camera + Network Camera + ………………… => Trong quá trình vận chuyển để phát hiện sản phẩm đi qua và phân loại sản phẩm em dùng cảm biến 5. Phương pháp vận chuyển sau phân loại - Thiết bị đấy sản phẩm vào thùng: + Xylanh: Xylanh khí nén Xylanh thuỷ lực Xylanh điện ……………… + Cánh tay robot: Cánh tay robot có khớp nối Robot SCARA Robot Delta Robot Descartes => Trong quá trình vận chuyển sản phẩm, để có thể đưa săn phẩm vào thùng thì em sử dụng xyanh PHẦN II PHÂN TÍCH CHỌN BIẾN VÀO/ RA, MÔ TẢ HỆ THỐNG, THIẾT KẾ HÀM LOGIC I.
Phân tích chọn biến vào/ ra.