Báo cáo đồ án: Thiết kế máy đóng gói bát tự động điều khiển PLC - Phùng Văn Vóc

Báo cáo đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu và thiết kế máy đóng gói bát tự động. Tìm hiểu quy trình, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế của máy.

• Tác giả: Phùng Văn Vóc
• Người hướng dẫn: T.S Lê Thị Thúy Nga
• Trường học: Trường đại học Mở Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và TĐH
• Đề tài: Máy đóng gói bát tự động
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018-2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Lý do chọn đề tài
• Mục đích nghiên cứu
• Nhiệm vụ nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu
• Kết quả đạt được
• 1. CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA MÁY ĐÓNG GÓI
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI BÁT TỰ ĐỘNG
• 2.1. Yêu cầu kĩ thuật của máy
• 2.2. Phương án thiết kế máy
• 2.3. Nguyên lý làm việc của máy
• 2.4. Mô tả cơ cấu hoạt động và ý tưởng điều khiển
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN THIẾT BỊ
• 3.1. Lựa chọn phương pháp điều khiển
• 3.2. Ưu điểm sử dụng bộ diều khiển khả trình PLC
• 3.3. Cấu trúc của một PLC
• 3.4. Tính toán thiết bị cho dự án
• 3.4.1. Thiết bị, vật tư cơ khí
• 3.4.2. Thiết bị điện
• 4. CHƯƠNG 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 4.1. Giới thiệu về PLC Mitshubishi FX3U- 32MT-ES
• 4.2. Giới thiệu phần mềm lập trình GX Work 2 và phần mềm thiết kế màn hình GT Designer 3
• 4.3. Giới thiệu về van Ejecter vaccum ZK2-ZSEA-A
• 4.4. Giới thiệu về động cơ Step motor
• 4.4.1. Ưu điểm động cơ step motor
• 4.4.2. Phân loại motor step
• 4.5. Nguyên lý điều khiển động cơ bước
• 4.6. Giới thiệu về các loại sensor, cảm biến
• 4.6.1. Cảm biến là gì?
• 4.6.2. Phân loại cảm biến
• 4.6.2.1. Phân loại cảm biến theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích
• 4.6.2.2. Phân loại cảm biến theo dạng kích thích
• 4.6.2.3. Phân loại theo tính năng của bộ cảm biến
• 4.6.2.4. Phân loại cảm biến theo phạm vi sử dụng
• 4.6.3. Cấu tạo của cảm biến
• 4.6.4. Ứng dụng của cảm biến
• 5. CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ LẬP TRÌNH PLC
• 5.1. Sơ đồ thiết kế mạch điện
• 5.2. Lập trình PLC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Tài liệu lập trình PLC Mitshubisshi
• Tài liệu sử dụng van ejecter vaccum ZK2-ZSEA-A
• Tài liệu sử dụng step motor và step driver 2DM542

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Máy Đóng Gói Bát Tự Động Ưu Điểm Ứng Dụng

Máy đóng gói đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất. Việc tự động hóa đóng gói giúp tăng năng suất, giảm chi phí nhân công và đảm bảo tính đồng đều của sản phẩm. Trong ngành sản xuất bát đĩa, máy đóng gói bát giúp bảo quản sản phẩm, tăng tính thẩm mỹ và thuận tiện cho việc vận chuyển. Theo báo cáo đồ án tốt nghiệp của Phùng Văn Vóc, "Máy đóng gói đóng vai trò lớn trong mọi lĩnh vực sản xuất hiện tại, chúng ta có thể thấy bất kì một sản phẩm nào cũng cần có khâu đóng gói trước khi ra thị trường." Do đó, việc nghiên cứu và phát triển máy đóng gói bát tự động là rất cần thiết. Máy có thể đóng gói nhiều loại sản phẩm khác nhau, từ máy đóng gói thực phẩm đến các sản phẩm công nghiệp. Khâu định lượng là một khâu tất yếu và có nhiều cách định lượng khác nhau. Phổ biến là định lượng theo thể tích và định lượng theo trọng lượng. Định lượng theo thể tích thường được dùng với vật liệu rời và dễ chế tạo. Tuy nhiên, so với định lượng theo trọng lượng thì độ chính xác sẽ không cao bằng.

1.1. Lợi ích của tự động hóa đóng gói trong sản xuất bát đĩa

Việc sử dụng hệ thống đóng gói tự động mang lại nhiều lợi ích, bao gồm tăng năng suất, giảm chi phí nhân công và cải thiện chất lượng sản phẩm. Máy móc thực hiện công việc lặp đi lặp lại một cách chính xác và ổn định hơn so với con người, giảm thiểu sai sót và đảm bảo tính đồng đều của sản phẩm. Ngoài ra, hệ thống còn có chức năng thống kê sản lượng, thống kê lỗi tự động, giúp quản lý sản xuất hiệu quả hơn.

1.2. Các loại máy đóng gói sản phẩm phổ biến hiện nay

Trên thị trường có nhiều loại máy đóng gói sản phẩm khác nhau, phù hợp với từng loại sản phẩm và yêu cầu sản xuất. Phân loại theo vật liệu đóng gói, có máy đóng gói màng co, máy đóng gói hút chân không, máy đóng gói seal nhiệt. Phân loại theo dạng sản phẩm, có máy đóng gói dạng đứng, máy đóng gói dạng ngang. Phân loại theo vật liệu dạng khối, lỏng và rời. Việc lựa chọn loại máy phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại sản phẩm, năng suất yêu cầu, chi phí đầu tư và chi phí vận hành.

II. Thách Thức Trong Thiết Kế Máy Đóng Gói Bát Độ Chính Xác Tốc Độ

Thiết kế một máy đóng gói bát tự động hiệu quả đòi hỏi giải quyết nhiều thách thức kỹ thuật. Đầu tiên, đảm bảo độ chính xác trong quá trình gắp, xếp và đóng gói bát, tránh làm vỡ hoặc hỏng sản phẩm. Thứ hai, tối ưu hóa tốc độ đóng gói để đáp ứng nhu cầu sản xuất. Thứ ba, thiết kế cơ cấu máy linh hoạt, có thể điều chỉnh để phù hợp với nhiều kích cỡ bát khác nhau. Cuối cùng, tích hợp hệ thống điều khiển thông minh để đảm bảo hoạt động ổn định và dễ dàng bảo trì. Theo báo cáo, "Máy dùng để đóng gói sản phẩm cụ thể là bát ăn cơm hình tròn có đường kính miệng là 11,2( cm) , cao 5,4(cm)." Yêu cầu phải đóng 10 chiếc bát vào hộp carton có kích thước 121212cm. Thiết kế cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật này. Việc sử dụng các cảm biến trong máy đóng gói là rất quan trọng.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của máy đóng gói

Độ chính xác của máy đóng gói phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng của các linh kiện cơ khí, độ chính xác của các cảm biến, và khả năng điều khiển của hệ thống. Sai số trong quá trình gắp, xếp và đóng gói có thể dẫn đến sản phẩm bị lỗi hoặc hư hỏng. Để đảm bảo độ chính xác, cần sử dụng các linh kiện chất lượng cao, hiệu chỉnh cảm biến thường xuyên và thiết kế hệ thống điều khiển phản hồi.

2.2. Giải pháp tăng tốc độ quy trình đóng gói bát tự động

Tốc độ quy trình đóng gói có thể được tăng lên bằng cách tối ưu hóa thiết kế cơ khí, sử dụng các động cơ servo có tốc độ cao, và lập trình hệ thống điều khiển hiệu quả. Cần đảm bảo rằng việc tăng tốc độ không ảnh hưởng đến độ chính xác và độ bền của máy. Sử dụng robot đóng gói có thể giúp tăng tốc độ đáng kể. Băng tải cũng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tốc độ.

2.3. Sử dụng khí nén trong máy đóng gói

Việc sử dụng khí nén trong máy đóng gói bát tự động có nhiều ưu điểm, đặc biệt là trong các cơ cấu gắp và thả bát. Xi lanh khí nén giúp thực hiện các chuyển động nhanh chóng, chính xác và ổn định. Van điện từ điều khiển khí nén được điều khiển bởi PLC, đảm bảo sự phối hợp nhịp nhàng giữa các bộ phận của máy. Tuy nhiên, cần chú ý đến việc bảo trì hệ thống khí nén để tránh rò rỉ và đảm bảo hiệu suất hoạt động.

III. Điều Khiển PLC Máy Đóng Gói Lập Trình Ứng Dụng Thực Tế

Điều khiển PLC là trung tâm điều khiển của máy đóng gói bát tự động. PLC (Programmable Logic Controller) là một thiết bị điều khiển logic khả trình, cho phép lập trình các thuật toán điều khiển phức tạp. Trong máy đóng gói, PLC nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin và điều khiển các bộ phận chấp hành như động cơ, xi lanh khí nén, van điện từ. Việc lập trình PLC đòi hỏi kiến thức về điện tử, tự động hóa và ngôn ngữ lập trình Ladder. Theo báo cáo, PLC được ứng dụng trong điều khiển thang máy, sản xuất bia, rửa ô tô, thiết bị đóng gói bao bì,... Mitshubishi FX3U-32MT-ES là một lựa chọn PLC. Công ty cũng có các dòng sản phẩm tùy theo mục đích sử dụng và ứng dụng lập trình thân thiện.

3.1. Lựa chọn PLC Siemens hoặc PLC Allen Bradley cho máy đóng gói

Trên thị trường có nhiều hãng sản xuất PLC, trong đó phổ biến nhất là PLC Siemens và PLC Allen-Bradley. Mỗi hãng có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Siemens nổi tiếng với độ tin cậy cao, khả năng mở rộng linh hoạt và phần mềm lập trình thân thiện. Allen-Bradley được biết đến với hiệu suất mạnh mẽ, khả năng kết nối mạng tốt và hỗ trợ kỹ thuật chuyên nghiệp. Việc lựa chọn PLC phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án, ngân sách và kinh nghiệm của người lập trình.

3.2. Lập trình HMI máy đóng gói bằng phần mềm GT Designer 3

HMI (Human Machine Interface) là giao diện giữa người vận hành và máy đóng gói. HMI cho phép người vận hành theo dõi trạng thái hoạt động của máy, điều chỉnh các thông số và xử lý các sự cố. Phần mềm GT Designer 3 là một công cụ mạnh mẽ để thiết kế giao diện HMI cho các hệ thống tự động hóa của Mitsubishi. Phần mềm này cung cấp nhiều tính năng, bao gồm tạo các màn hình hiển thị, thiết lập các nút điều khiển, và kết nối với PLC để hiển thị dữ liệu và điều khiển máy.

3.3. Ứng dụng Servo điều khiển máy đóng gói

Việc sử dụng servo trong điều khiển máy đóng gói bát tự động mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là trong việc điều khiển vị trí và tốc độ của các cơ cấu gắp, xếp và di chuyển bát. Servo cung cấp độ chính xác cao, khả năng đáp ứng nhanh và hoạt động êm ái. So với các loại động cơ khác, servo có khả năng điều khiển vị trí tốt hơn và giảm thiểu rung động.

IV. Ứng Dụng PLC trong Đóng Gói Điều Khiển Băng Tải Cảm Biến

PLC đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển các thành phần khác của máy đóng gói bát, như băng tải, cảm biến, và các cơ cấu chấp hành khác. PLC nhận tín hiệu từ cảm biến để xác định vị trí bát, kiểm tra sự hiện diện của hộp đựng, và phát hiện các lỗi. Dựa trên thông tin này, PLC điều khiển băng tải di chuyển bát đến vị trí đóng gói, kích hoạt cơ cấu gắp bát, và điều khiển các cơ cấu khác để hoàn thành quá trình đóng gói. Theo báo cáo, cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được.

4.1. Điều khiển băng tải trong máy đóng gói bằng PLC

PLC điều khiển tốc độ và hướng di chuyển của băng tải, đảm bảo bát được vận chuyển đến vị trí đóng gói một cách chính xác và kịp thời. PLC cũng có thể điều khiển nhiều băng tải cùng lúc, phối hợp chúng để thực hiện các thao tác phức tạp. Sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ băng tải giúp tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của động cơ.

4.2. Sử dụng cảm biến trong máy đóng gói Loại và chức năng

Các cảm biến được sử dụng trong máy đóng gói có nhiều loại, bao gồm cảm biến tiệm cận, cảm biến quang, cảm biến siêu âm. Cảm biến tiệm cận được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của vật thể, cảm biến quang được sử dụng để đo khoảng cách và phát hiện màu sắc, cảm biến siêu âm được sử dụng để đo khoảng cách và phát hiện vật liệu trong suốt. Việc lựa chọn loại cảm biến phù hợp phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể và điều kiện môi trường.

4.3. Motor máy đóng gói Điều khiển tốc độ và vị trí

Motor có vai trò quan trọng trong việc cung cấp chuyển động cho các bộ phận của máy đóng gói bát tự động. Các loại motor thường được sử dụng bao gồm motor AC, motor DC và motor servo. Motor AC được sử dụng cho các ứng dụng đơn giản, motor DC được sử dụng cho các ứng dụng cần điều khiển tốc độ, và motor servo được sử dụng cho các ứng dụng cần điều khiển vị trí chính xác. Việc lựa chọn motor phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

V. Tiêu Chuẩn An Toàn Máy Đóng Gói Thiết Kế Vận Hành

An toàn là yếu tố quan trọng hàng đầu trong thiết kế máy đóng gói. Máy cần được thiết kế để giảm thiểu nguy cơ tai nạn cho người vận hành và đảm bảo an toàn cho sản phẩm. Các tiêu chuẩn an toàn cần tuân thủ bao gồm thiết kế cơ khí chắc chắn, hệ thống bảo vệ an toàn (ví dụ: rào chắn, công tắc dừng khẩn cấp), và hệ thống cảnh báo. Người vận hành cần được đào tạo về an toàn và tuân thủ các quy trình vận hành an toàn. Hiện tại trong sản xuất công nghiệp tại Việt Nam đang có mức ứng dụng tự động hóa kém. Thay vào đó phải sử dụng nhiều lao động. Chính vì vậy, vấn đề an toàn cần đặt lên hàng đầu.

5.1. Các yêu cầu về tiêu chuẩn an toàn máy đóng gói

Các tiêu chuẩn an toàn cho máy đóng gói bao gồm các yêu cầu về thiết kế cơ khí, hệ thống điện, hệ thống điều khiển và quy trình vận hành. Máy cần được thiết kế để tránh các nguy cơ như kẹt tay, điện giật, và cháy nổ. Hệ thống bảo vệ an toàn cần được kiểm tra và bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Người vận hành cần được đào tạo về các quy trình vận hành an toàn và tuân thủ các quy định an toàn.

5.2. Bảo trì máy đóng gói định kỳ để đảm bảo an toàn

Bảo trì máy đóng gói định kỳ là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động của máy. Quá trình bảo trì bao gồm kiểm tra, vệ sinh, bôi trơn và thay thế các linh kiện bị hao mòn. Việc bảo trì định kỳ giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn và ngăn ngừa các sự cố xảy ra. Cần tuân thủ các hướng dẫn bảo trì của nhà sản xuất và sử dụng các phụ tùng chính hãng.

VI. Xu Hướng Phát Triển Máy Đóng Gói Tự Động Robot AI

Xu hướng phát triển của máy đóng gói tự động đang hướng tới việc tích hợp các công nghệ tiên tiến như robot và trí tuệ nhân tạo (AI). Robot có thể thực hiện các thao tác phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao, giúp tăng năng suất và giảm chi phí nhân công. AI có thể được sử dụng để tối ưu hóa quá trình đóng gói, dự đoán các sự cố và tự động điều chỉnh các thông số. Các giải pháp đóng gói tự động ngày càng thông minh và linh hoạt hơn.

6.1. Ứng dụng robot đóng gói Ưu điểm và thách thức

Ứng dụng robot trong đóng gói mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm tăng tốc độ, độ chính xác và tính linh hoạt. Robot có thể làm việc liên tục 24/7 mà không cần nghỉ ngơi, giảm thiểu sai sót và đảm bảo tính đồng đều của sản phẩm. Tuy nhiên, việc triển khai robot đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu lớn và cần có đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp để bảo trì và lập trình.

6.2. Tích hợp AI để tối ưu hóa hệ thống đóng gói tự động

AI có thể được sử dụng để tối ưu hóa hệ thống đóng gói tự động bằng cách phân tích dữ liệu từ các cảm biến và điều chỉnh các thông số hoạt động của máy. AI có thể dự đoán các sự cố và cảnh báo người vận hành, giúp ngăn ngừa các hỏng hóc và giảm thời gian ngừng máy. AI cũng có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm lãng phí vật liệu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA MÁY ĐÓNG GÓI Trong cuộc sống hiện nay có rất nhiều sản phẩm sau khi sản xuất ra đều cần được đóng gói dưới nhiều dạng khác nhau nhằm mục đích bảo quản , bảo về sản phẩm lâu dài , giữ vệ sinh , thuận lợi cho việc vận chuyển hay tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm … Mặt khác đóng gói cũng là một cách để định lượng nhất là đối với sản phẩm tiêu dùng và thực phẩm. Tùy theo hình dạng và kết cấu của sản phẩm mà có các cách đóng gói khác nhau. Các loại máy đóng gói có thể được phân loại như sau : Máy đóng gói vật liệu dạng khối : máy đóng gói mỳ ăn liền, xà bông, bát, đĩa, bánh kẹo … Máy đóng gói vật liệu dạng lỏng : máy đóng gói sữa, máy đóng chai nước khoáng, máy đóng gói dầu gội đầu … Máy đóng gói vật liệu dạng rời : máy đóng gói đường , máy đóng gói gạo , máy đóng bao xi măng , … Đối với các loại máy đóng gói thì khâu định lượng là khâu tất yếu không thể thiếu. Ứng với sai số cho phép ta cũng có rất nhiều cách định lượng khác nhau nhưng chủ yếu có các phương pháp định lượng như : định lượng theo thể tích , định lượng theo trọng lượng.

Cơ cấu định lượng theo thể thích thường được dùng với vật liệu rời, có ưu điểm là đơn giản , dễ chế tạo nhưng không mang lại độ chính xác cao khi so sánh với phương pháp định lượng trọng lượng. 7 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI BÁT TỰ ĐỘNG CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI BÁT TỰ ĐỘNG I. Yêu cầu kĩ thuật của máy. Máy dùng để đóng gói sản phảm cụ thể là bát ăn cơm hình tròn có đường kính miệng là 11,2( cm) , cao 5,4(cm).1 : Sản phẩm cần đóng gói và hộp đóng gói - Máy cần đóng được 10 chiếc bát vào hộp carton có kích thước 12*12*12 (cm) II.

Phương án thiết kế máy. - Với tính chất máy sản xuất cần hoạt động liên tục nên ta cần bố trí cơ cấu truyền băng tải và cánh tay gắp thả. - Với phương pháp này máy hoạt động liên tục một cách hoàn toàn tự động làm tăng năng suất , độ chính xác và tin cậy cao và việc thống kê sản lượng là hoàn toàn tự động thông qua phương pháp điều khiển tự động bằng PLC và giám sát qua HMI. Nguyên lý làm việc của máy.

- Hình ảnh cơ cấu cơ khí máy. 8 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI BÁT TỰ ĐỘNG Hình 2.2 : Hình ảnh nhìn trực diện Hình 2.3 : hình ảnh máy nhìn từ phải sang trái - Mô tả cơ cấu hoạt động và ý tưởng điều khiển : 9 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI BÁT TỰ ĐỘNG  Khi bấm nút Start hệ thống bắt đầu kiểm tra khi cảm biến 2 xác nhận vị trí hộp đóng hàng đã ở đúng vị trí thì băng tải bắt đầu chạy theo hướng mũi tên đỏ ( hình 3.  Những chiếc bát trên băng tải sẽ lần lượt đi qua máng dẫn hướng giúp chiếc bát đi theo 1 hướng vào đúng giữa băng tải.  Sau đó băng tải tiếp tục di chuyển bát trên băng tải đến vị trí cảm biến 1.

Cảm biến 1 phát hiện vật báo về PLC dừng băng tải. Khi dừng băng tải bát sẽ đi đến vị trí máng dẫn hướng cuối băng tải. Máng này giúp định vị vị trí gắp hàng.  Khi hàng đã ở vị trí máng định hướng cuối băng tải , xi lanh 1 sẽ hạ xuống để gắp bát lên.

 Sau khi đã gắp được bát động cơ trục xoay sẽ quay 1 góc theo tính toán để đưa cụm xi lanh gắp gắn trên trục đến vị trí nhả bát.  Khi đến vị trí nhả bát xi lanh 1 sẽ hạ xuống để nhả bát vào hộp đóng gói.  Với cơ cấu xếp chồng mỗi khi xếp được 1 cái bát vào hộp động cơ trục bàn nâng hạ sẽ chạy hạ bàn nâng và hộp đựng sản phẩm trên đó hạ xuống độ cao bằng chính độ cao từ đáy chiếc bát đến vị trí thả bát.  Cứ như thế đến khi bộ đếm đếm được đã xếp được 10 chiếc bát vào hộp thì xi lanh 2 sẽ đẩy hộp đã xếp đủ bát ra ngoài.

và đợi hộp mới được xếp vào vị trí sẽ bắt đầu chạy lại chương trình. 10 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN THIẾT BỊ I. Lựa chọn phương pháp điều khiển. Ưu điểm sử dụng bộ diều khiển khả trình PLC - Sự khác nhau giữa hệ điều khiển bằng relay và hệ điều khiển bằng PLC có thể minh hoạ một cách cụ thể như sau: Điều khiển hệ thống của 3 máy bơm qua 3 khởi động từ K1, K2, K3.

Trình tự điều khiển như sau: Các khởi động từ chỉ được phép thực hiện tuần tự, nghĩa là K1 đóng trước, tiếp theo K2 đóng và cuối cùng K3 mới đóng. - Để thực hiện nhiệm vụ theo yêu cầu trên mạch điều khiển được thiết kế như sau: Hình 3.0 : mạch điều khiển trình tự 3 máy bơm Khởi động từ K2 sẽ đóng khi công tắc S3 đóng với điều kiện là khởi động từ K1 đã đóng trước đó. Phương thức điều khiển như vậy được gọi là điều khiển trình tự. Tiến trình điều khiển này được thực hiện một cách cưỡng bức.

Bốn nút nhấn S1, S2, S3, S4: Các phần tử nhập tín hiệu. Các tiếp điểm K1, K2, K3 và các mối nối liên kết là các phần tử xử lý. Các khởi động từ K1, K2, K3 là kết quả xử lý. Nếu thay đổi mạch điện điều khiển ở phần xử lý bằng hệ PLC ta có thể biểu diễn hệ thống như sau: Phần tử vào: Các nút nhấn S1, S2, S3, S4 vẫn giữ nguyên.

Phần tử ra: Ba khởi động từ K1, K2, K3, để đóng và mở ba máy bơm vẫn giữ nguyên. Phần tử xử lý: Được thay thế bằng PLC. Sơ đồ kết nối với PLC được cho như ở hình 3. Trình tự đóng mở theo yêu cầu đề ra sẽ được lập trình, chương trình sẽ được nạp vào bộ nhớ.

11 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN THIẾT BỊ Bây giờ giả thiết rằng nhiệm vụ điều khiển sẽ thay đổi. Hệ thống ba máy bơm vẫn giữ nguyên, nhưng trình tự được thực hiện như sau: chỉ đóng được hai trong ba máy bơm hoặc mỗi máy bơm có thể hoạt động một cách độc lập. Như vậy theo yêu cầu mới đối với hệ thống điều khiển bằng relay điện phải thiết kế lại mạch điều khiển, sơ đồ lắp ráp phải thực hiện lại hoàn toàn mới. Sơ đồ mạch điều khiển biễu diễn như hình 3.

Như vậy mạch điều khiển sẽ thay đổi rất nhiều nhưng phần tử đưa tín hiệu vào và ra vẫn giữ nguyên, chi phí cho nhiệm vụ mới sẽ cao hơn. Nếu ta thay đổi hệ điều khiển trên bằng hệ điều khiển lập trình PLC, khi nhiệm vụ điều khiển thay đổi thì thực hiện sẽ nhanh hơn và đơn giản hơn bằng cách thay đổi lại chương trình.1 : Sơ đồ mạch chuyển thành chương trình trong PLC Hình 3.2 : Sơ đồ kết nối với PLC 12 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN THIẾT BỊ Hình 3.3 : Sơ đồ mạch điều khiển 3 động cơ đã thay đổi - Hệ điều khiển lập trình PLC có những ưu điểm sau:  Thích ứng với những nhiệm vụ điều khiển khác nhau.  Khả năng thay đổi đơn giản trong quá trình đưa thiết bị vào sử dụng.  Tiết kiệm không gian lắp đặt.

 Tiết kiệm thời gian trong quá trình mở rộng và phát triển nhiệm vụ điều khiển bằng cách copy các chương trình.  Các thiết bị điều khiển theo chuẩn.  Không cần các tiếp điểm.v… - Hệ thống điều khiển lập trình PLC được sử rộng rất rộng rãi trong các ngành khác nhau:  Điều khiển thang máy.  Điều khiển các quá trình sản xuất khác nhau: sản suất bia, sản xuất xi măng v.

 Hệ thống rửa ô tô tự động.  Thiết bị khai thác.  Thiết bị đóng gói bao bì, tự động mạ và tráng kẽm v.  Thiết bị sấy… 2.

Cấu trúc của một PLC - Các bộ điều khiển PLC được sản xuất theo dòng sản phẩm. Khi mới xuất xưởng, chúng chưa có một chương trình cho một ứng dụng nào cả. Tất cả các cổng logic cơ bản, chức năng nhớ, timer, counter. được nhà chế tạo tích hợp trong chúng và được kết nối với nhau bằng chương trình được viết bởi người dùng cho một nhiệm vụ điều khiển cụ thể nào đó.

Bộ điều khiển PLC có nhiều loại khác nhau và được phân biệt với nhau qua các thành phần sau: - Các ngõ vào và ra - Dung lượng nhớ - Bộ đếm (counter) - Bộ định thời (timer) - Bit nhớ - Các chức năng đặc biệt - Tốc độ xử lý - Loại xử lý chương trình. 13 GVHD : LÊ THỊ THÚY NGA SVTH : PHÙNG VĂN VÓC BÁO CÁO THỰC TẬP CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LỰA CHỌN THIẾT BỊ - Khả năng truyền thông. - Các bộ điều khiển lớn thì các thành phần trên được lắp thành các modul riêng. Đối với các bộ điều khiển nhỏ, chúng được tích hợp trong bộ điều khiển.

Các bộ điều khiển nhỏ này có số lượng ngõ vào/ra cho trước cố định. Bộ điều khiển được cung cấp tín hiệu bởi các tín hiệu từ các cảm biến ở ngõ vào của nó. Tín hiệu này được xử lý tiếp tục thông qua chương trình điều khiển đặt trong bộ nhớ chương trình. Kết quả xử lý được đưa ra ngõ ra để đến đối tượng điều khiển hay khâu điều khiển ở dạng tín hiệu.

- Cấu trúc của một PLC có thể được mô tả như hình vẽ sau: Hình 3.4 : Cấu trúc chung của một PLC II. Tính toán thiết bị cho dự án 1. Thiết bị , vật tư cơ khí. Thiết bị điện .