Chương 1: Giới thiệu.Giới thiệu lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Tổng quan đề tài. Trình bày các bƣớc thiết kế, giới thiệu về các thiết bị ứng dụng trong đề tài. Chương 3:Cơ sở lý thuyết.Lý thuyết về các thiết bị cảm biến, động cơ điện, motor bơm nƣớc, xylanh, rơle, van, PLC Chương 4: Phương án thiết kế, thi công phần cứng, phần mềm.Nêu những phƣơng có thể thi công hình, lựa chọn phƣơng án thi công đạt hiệu quả tối ƣu nhất.
Chương 5: Lưu đồ giải thuật và chương trình điểu khiển: Nêu các bƣớc hoạt động của mô hình từ đó viết chƣơng trình điều khiển phù hợp. Chương 6: Thực nghiệm – Đánh giá. Tiến hành chạy mô hình thực tế đánh giá kết quả. Chương 7: Kết luận – Kiến nghị.
Đƣa ra kết luận và đề nghị 2 do an Chƣơng 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu Ngày nay, việc tự động hóa các trang thiết bị trong các công ty, nhà máy, xí nghiệp ngày càng phổ biến và phát triển. Ở đất nƣớc có cƣờng độ làm việc và độ chính xác cao, con ngƣời không thể đảm nhiệm đƣợc, lúc đó máy móc sẽ thay con ngƣời nhƣng dƣới sự giám sát của con ngƣời.Vì vậy, việc tự động hóa các máy móc với trang thiết bị hiện đại là điều rất cần thiết. Bên cạnh đó là việc phát triển các phần mềm trong việc quản lý các hệ thống thông dụng trong ngành công nghiệp, điều khiển các dây truyền sản xuất giám sát thông qua các chƣơng trình phần mềm giao diện nhƣ : WinCC, Visual Basic, Quick Basic, Turbol C++, Delphi… Với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những chuyền biến rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn. Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghê tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vƣợt trội nhƣ sự chính xác cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chuyên môn hóa… đã và đang đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại.
Công nghệ tự động hóa trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp ứng đƣợc những đòi hỏi không ngừng của các ngành khác nhƣ trong công nghiệp, xây dựng, y tế… kể các trong nông lâm nghiệp và ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hàng ngày. Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nƣớc uống đóng chai thì dây chuyền chiết rót đóng nắp là một khâu không thể thiếu và rất quan trọng.Dƣới đây là những hình ảnh từ những nhà máy chiết rót đóng nắp chai từ các nhà máy. 3 do an Hình 2.1 Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai trà xanh Hình 2.2 Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai dầu gió 4 do an Hình 2.3 Máy chiết rót đóng nắp chai Hình 2.4 Máy chiết rót đóng nắp chai bình 20 lít Từ những hình ảnh trên có thể thấy đƣợc sự đa dạng của hệ thống chiết rót đóng nắp chai rất đa dạng có thể đóng nắp nhiều loại chai khác nhau có kích thƣớc hình đáng khác nhau, khối lƣợng khác nhau.Việc chiết rót đóng nắp chai có thể là việc làm của một hệ thống lớn hoặc là một chiếc máy duy nhất chứng tỏa khoa học 5 do an kỹ thật ngày càng phát triển.Chiết rót đóng nắp chai có thể là một hệ thống lớn hoặc một chiếc máy nhỏ nhƣng đó điều là thành tựu của tự động hóa vào cuộc sống.2 Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất Là dùng năng lƣợng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử. ) để thực hiện một phần hay toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con ngƣời Tự động hóa là một quá trình liên quan đến việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính hoạt động, điều khiển sản xuất.
Công nghệ này bao gồm: o Những công cụ máy móc tự động. o Máy móc lắp ráp tự động. o Ngƣời mát công nghiệp o Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động. o Hệ thống mát tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và ra quyết định để hổ trợ sản xuất.3 Phân loại tự động hóa 2.1 Tự động hóa cứng Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định trên một cấu hình thiết bị.
Các nguyên công này trong dây chuyền thƣơng đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công này nhƣ vậy vào một thiết bị làm hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trƣng chính của tự động hóa cứng: o Đầu tự ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng o Năng suất máy cao. o Tƣơng đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi trong thay đổi sản phẩm 2.2 Tự động hóa lập trình Thiết bị sản xuất đƣợc thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.
6 do an Chuỗi hoạt động có thể đƣợc điều khiển bởi một chƣơng trình, tức là một tập lệnh đƣợc mã hóa để hệ thống đọc và diễn dịch chúng. Những chƣơng trình mới có thể đƣợc chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản phẩm mới. Một vài đặc trƣng của tự động hóa lập trình: o Đầu tự cao những cho những thiết bị có mục đích tổng quát. o Năng suất tƣơng đối thấp so với tự động hóa cứng.
o Sự linh hoạt khi có sự thay đổi cấu hình trong sản phẩm mới. o Thích hợp nhất cho sản xuất hàng loạt.3 Tự động hóa linh hoạt Là hệ thống tự động hóa có khả năng sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau mà hầu nhƣ không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. Không mất thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý (công cụ đồ gá, máy móc). Hiệu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt.
Đặc trƣng của tự động hóa linh hoạt có thể tóm tắt sau: o Đầu tƣ cao cho thiết bị. o Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau. o Tốc độ sản xuất trung bình. o Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế.
7 do an Chƣơng 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Động cơ điện một chiều Động cơ một chiều có hộp giảm tốc Hình 3.1 Động cơ có hộp giảm tốc Sử dụng loại động cơ một chiều có hộp giảm tốc: nhằm giảm tốc độ và tăng moment kéo của hệ thống. Thông số kỹ thuât: Điện áp : 24VDC, Tốc độ: 70 vòng/ phút Động cơ một chiều có encoder: Là động cơ một chiều có gắn hộp giảm tốc có moment lớn, tăng lực xoắn trong quá trình vặn chặt nắp chai.Hình dƣới là động cơ đóng nắp trong mô hình. 8 do an Hình 3.2 Động cơ encoder Thông số kỹ thuât: Điện áp : 24VDC. Tốc độ: 70 vòng/ phút.2 Motor bơm nƣớc Hình 3.3 Motor bơm nƣớc 24VDC 9 do an Nguyên tắc hoạt động Khi máy bơm làm việc, bánh công tác quay, các phần tử chất lỏng ở trong bánh công tác dƣới ảnh hƣởng của lực ly tâm bị văng từ trong ra ngoài, chuyển động theo các máng dẫn và đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy của bơm.
Đồng thời, ở lối vào của bánh công tác tạo nên vùng có chân không và dƣới tác dụng của áp suất trong bể chứa lớn hơn áp suất ở lối vào của máy bơm nƣớc, chất lỏng ở bể hút liên tục bị đẩy vào bơm theo ống hút, đó là quá trình hút của bơm.Quá trình hút và đẩy của bơm là quá trình liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm.Bộ phận dẫn hƣớng ra (thƣờng có dạng xoắn ốc nên còn gọi là buồng xoắn ốc) để dẫn chất lỏng từ bánh công tác ra ống đẩy đƣợc điều hòa, ổn định và còn có tác dụng biến một phần động năng của dòng chảy thành áp năng cần thiết. Thông số kỹ thuât: Điện áp : 24VDC.3 Van đảo chiều Van đảo chiều là cơ cấu chỉnh hƣớng có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lƣợng đi qua van chủ yếu bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hƣớng của dòng năng lƣợng. Van đảo chiều có rất nhiều dạng khác nhau, nhƣng dựa vào đặc điểm chung là số cửa, số vị trí và số tín hiệu tác động để phân biệt chúng với nhau. Số vị trí: là số chỗ định vị con trƣợt của van.
Thông thƣờng van đảo chiều có hai hoặc ba vị trí, ở những trƣờng hợp đặc biệt thì có thể nhiều hơn. Thƣờng kí hiệu bằng các chữ cái o, a, b,… hoặc các con số 0, 1, 2,… Số cửa ( đƣờng ): là số lỗ để dẫn khí vào hay ra. Số cửa của van đảo chiều thƣờng dùng là 2, 3, 4, 5. Đôi khi có thể nhiều hơn.
Thƣờng kí hiệu: Cửa nối với nguồn: P Cửa nối làm việc: A, B, C,… Cửa xả lƣu chất: R, S, T,… 10 do an Số tín hiệu: là tín hiệu kích thích con trƣợt chuyển từ vị trí này sang vị trí khác. Có thể là 1 hoặc 2. Thƣờng dùng các kí hiệu: X, Y, … Van đảo chiều đƣợc dùng trong đề tài này là van đảo chiều 5/2.4 Van đảo chiều Thông tin chi tiết: Lƣu chất: khí Port size: In=Out=1/4”, Exhaust=1/8” Orifice size: 16mm2 Loại van: 5 port 2 position Áp suất hoạt động: 1.0 bar Nhiệt độ cho phép: -5~600C Chuẩn bảo vệ: IP65 Khối lƣợng: 320g Sơ lƣợc về cấu tạo: Van gồm 1 cuộn dây ( với điên áp sử dụng 24VDC ). Có tác dụng thay đổi ngõ ra của lƣu chất.
1 ngõ vào khí. Nối với bình khí ( P ). Ngõ ra khí: Nối với các thiết bị sử dụng nhƣ xy lanh ( A,B ). Ngõ thoát khí: Dùng trong trƣờng hợp chuyển đổi ngõ ra ( R,T ).
11 do an Hình 3.5 Cấu tạo van đảo chiều 5/2 Nguyên tắc hoạt động Khi cuộn dây của van chƣa đƣợc cấp điện. Lƣu chất ( khí ) từ cửa P của van đƣợc nối với cửa A của van, cửa B đƣợc nối với cửa T. Khi cấp điện cho cuộn dây của van. Lƣu chất (khí) từ cửa P của van đang đƣợc nối với cửa A sẽ chuyển sang cửa B, cửa A đƣợc thông với cửa R.
Lúc này lƣu chất đi vào từ cửa P và đi ra ở cửa B.