ĐẶT VẤN ĐỀ Tôn là một vật liệu đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống: đóng tàu, chế tạo cơ khí, hay xây nhà xƣởng… Để có những sản phẩm tôn sóng đến với ngƣời tiêu dùng có giá thành thấp, kích thƣớc nhƣ mong muốn, mẫu mã đẹp thì việc thiết kế chế tạo một máy cắt tôn tấm là cần thiết.Ngày nay, rất nhiều máy cắt tôn dạng tĩnh, nghĩa là tôn dừng rồi mới cắt, do đó sẽ mất một khoảng thời gian. Vì vậy, để tiết kiệm thời gian, nghĩa là trong khoảng thời gian nhƣ nhau, máy cắt tôn nào sẽ cắt đƣợc nhiều tấm tôn hơn? Vấn đề này sẽ đƣợc giải quyết ở máy cắt tôn động. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã đƣợc học tại trƣờng là một sinh viên ngành điện, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng em bƣớc đầu có nhữngkinh nghiệm về lập trình PLC S7-200, thiết kế giao diện trên WIN CC với đề tài “MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG”. Các giá trị về kích thƣớc, số lƣợng của tôn sẽ đƣợc bạn nhập từ máy tính, dữ liệu sẽ đƣợc truyền về bộ xử lý là PLC S7-200 sẽ điều khiển máy cắt hoạt động theo yêu cầu, và các thông số hoạt động của hệ thống sẽ đƣợc hiển thị lại lên màn hình để giám sát hệ thống đƣợc dễ dàng.
Đề tài mà chúng emthực hiện là một ví dụ về máy cắt tôn động, trong một khoảng thời gian nhƣ nhau, số lƣợng tôn cắt từ máy cắt tôn động sẽ nhiều hơn so với máy cắt tôn tĩnh.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhƣ đã nói trên, xuất phát từ nhu cầu sử dụng tôn ngày càng nhiều trong các lĩnh vực, để tăng năng suất sản phẩm, tiết kiệm thời gian, nhân lực cũng nhƣ ứng dụng công nghệ tiên tiến… chúng em đã tìm hiểu đề tài máy cắt tôn động. Đối với các bạn sinh viên, việc tìm hiểu và làm chủ một công nghệ mới luôn luôn là một mong muốn và một thách thức lớn. Để đạt đƣợc các điều đó, ngoài việc học các môn lý thuyết mang ý nghĩa quan trọng ở lớp, các bạn sinh viên cần phải có quá trình tiếp xúc với thực tế. Quá trình tiếp xúc thực tế không phải là quá trình đơn giản và có thể dễ dàng đạt đƣợc, sinh viên phải thƣờng xuyên làm quen và tiếp xúc với các mạch điện tử từ đơn giản đến phức tạp dần, làm quen với công việc lập trình phần mềm, thi công phần cứng, kiểm tra lỗi…Những công việc này sẽ dần hình thành nên các kỹ năng cơ bản và là nền tảng cho các kiến thức về điều khiển và lập trình điều khiển.
Với những kiến thức về điều khiển đã học cùng với mong muốn tạo ra một sản phẩm có giá trị ứng dụng cao và nhằm tạo điều kiện cho nhu cầu học tập nghiên cứu, tích lũy kinh nghiệm, đã thúc đẩy nhóm thực hiện đề tài “MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG MÁY CẮT TÔN TỰ ĐỘNG”.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trong giới hạn đề tài, cùng với giới hạn về thời gian, nhóm thực hiện đề tài chỉ tập trung vào một số đối tƣợng sau: - Tìm hiểu về S7-200 (CPU 224) để lập trình. - Tìm hiểu về DRIVER TB6560. - Tìm hiểu về Động cơ bƣớc, động cơ DC. - Tìm hiểu về WinCC, PC Access.
CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 2 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT - Một số thiết bị công nghiệp trong nô hình. - Thiết kế đƣợc mô hình giám sát và điều khiển động cơ bƣớc dùng PLC S7-200 để thực hiện mô phỏng cắt tôn theo một chiều dài đƣợc đặt từ WinCC và có sự giám sát của máy tính.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài là một mô hình máy cắt tôn tự động theo chiều dài mong muốn, có ý nghĩa ứng dụng thực tế rất cao. Đề tài có thể đƣợc sử dụng trong những nhà máy cắt tôn, xƣởng tàu… sản xuất công nghiệp.
Tuy nhiên đề tài không thể thiếu những hạn chế, cần đƣợc phát triển thêm: - Đề tài chƣa truyền tải hết đƣợc những gì mà thực tế 1 hệ thống cắt tôn tự động mong muốn. - Chƣa có hệ thống phát hiện sự cố và cảnh báo xử lý cho hệ thống.5 DÀN Ý Đồ án thực hiện bao gồm những nội dung chính nhƣ sau: Giới thiệu ban đầu: Đƣa ra vấn đề cần giải quyết, xây dựng ý tƣởng giải quyết đề tài, tình hình nghiên cứu hiện nay và ý nghĩa thực tiễn. Tìm hiểu và phân tích: Tìm hiểu một số mô hình có trong thực tế. Lý thuyết và cấu trúc có liên quan đến các thiết bị đƣợc sử dụng nhƣ là PLC S7-200, Module Driver TB6560 … Thiết kế và thi công hệ thống: Trình bày sơ đồ khối, yêu cầu chức năng từng khối.
Thiết kế sơ đồ nguyên lý, tính toán lựa chọn module. Kết quả nghiên cứu thực hiện: Trình bày những kết quả của đồ án đã thực hiện đƣợc, đánh giá và so sánh kết quả với thực nghiệm. Kết luận và hƣớng phát triển đề tài: nêu bật những ƣu, khuyết điểm của đề tài, những kiến thức và kinh nghiệm đã thu đƣợc trong quá trình thực hiện đề tài.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Hiện nay trên thị trƣờng có rất nhiều sản phẩm liên quan đến máy cắt tôn tấm, nhƣng những máy cắt tôn này là cắt tĩnhvà hầu hết những sản phẩm này đều là sản phẩm của các công ty nƣớc ngoài nên giá thành hơi cao. Do đó, việc nghiên cứu và thiết kế một máy cắt tôn động thì quan trọng.
Chúng ta sẽ tìm hiểu 2 loại máy cắt tôn tấmđộng và tĩnh ở chƣơng II của đề tài.7 Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Hệ thống máy cắt tôn này giúp ngƣời nghiên cứu có cái nhìn trực quan hơn với kiến thức đã tiếp nhận, từ đó nâng cao thêm hiệu quả nghiên cứu về cảm biến, PLC, các thiết bị trong công nghiệp…. Thông qua mô hình, chúng ta có thể học đƣợc cách lập trình và thiết kế WinCC để giám sát, điều khiển một qui trình sản xuất. Đây là những nhu cầu thực tế trong sản xuất mà bất kì một kĩ sƣ tự động nào cũng cần quan tâm. Nghiên cứu này nhằm thiết kế chế tạo một máy cắt tôn tự động, với 1 tấm tôn kích thƣớc lớn, máy cắt có thể cắt thành những tấm tôn với kích thƣớc đặt sẵn trong khoảng thời gian ngắn hơn so với máy cắt tôn thƣờng.
Đề tài có ý nghĩa lớn đối với thực tế, đặc CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT biệt là trong công nghiệp, với nền công nghiệp phát triển theo hƣớng hiện đại, việc tự động giám sát hệ thống cắt tôn sẽ hạn chế bớt sức ngƣời, tiết kiệm thời gian và tăng năng suất sản phẩm. CHƢƠNG 1: DẪN NHẬP Trang 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT CHƢƠNG II CƠ SỞ LÍ THUYẾT CHƢƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT Trang 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS.
NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT 2.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT TÔN. Tôn là loại vật liệu sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống: đóng tàu, chế tạo cơ khí, hay xây nhà xƣởng… nhƣng từ 1 cuộn tôn lớn thì sẽ khó di chuyển cũng nhƣ lắp đặt. Chính vì vậy mà ngƣời ta đã chế tạo ra máy cắt tôn để gia công tôn thành các hình dạng khác nhau nhằm phù hợp với nhu cầu sử dụng, tăng tính thẩm mỹ cho tôn. Các loại máy cắt tôn đƣợc chế tạo tùy theo yêu cầu về kích thƣớc và đặc điểm của vật liệu chế tạo tôn.
Trong thực tế có rất nhiều phƣơng pháp cắt thép tôn nhƣ: cắt thủ công, cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng chùm tia laser, plasma hay các phƣơng pháp cắt bằng máy cắt có lƣỡi dao. Tùy theo hình dạng, kích thƣớc của phôi, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cũng nhƣ quy mô sản suất mà ta có thể áp dụng phƣơng pháp cắt khác nhau. Mặt khác phƣơng pháp cắt còn ảnh hƣởng rất lớn đến năng suất sản xuất.1 Máy cắt thông thƣờng. Đây là loại máy cắt phụ thuộc vào khả năng điều khiển của con ngƣời, sản phẩm tạo ra phụ thuộc vào tay nghề của ngƣời công nhân đứng máy.
Sai số trong quá trình cắt gọt là lớn vì phụ thuộc vào kinh nghiệm của ngƣời công nhân. Các quá trình điều khiển chế độ cắt, lƣu lƣợng cắt đều do con ngƣời đảm nhận. Muốn sản phẩm có hình dạng nhƣ thiết kế thì công nhân phải thực hiện toàn bộ các thao tác, ngoài ra còn phải lấy dấu lúc chuẩn bị bắt đầu cắt.1 Máy cắt thông thƣờng. Do phải làm việc thủ công nên năng xuất lao động không cao, hiệu quả kinh tế cũng thấp.Đối với cắt bằng Oxy-Gas, ngƣời công nhân còn phải đối mặt với nguy cơ an toàn lao động cao do nổ bình, nếu hệ thống không có van an toàn thì ngƣời thợ trong quá trình cắt phải thƣờng xuyên để ý đến tiếng khí hay oxy khi đốt và bố trí bình chứa khí nơi thuận tiện để khi có hiện tƣợng bất thƣờng là khóa gas hay axetylen ngay lập tức.
CHƢƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT Trang 6 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT 2.2 Máy cắt tự động. Đây là loại máy hoàn toàn tự động cắt theo kịch thƣớc mà ngƣời lập trình đã đặt sẵn từ máy tính, dùng 1 loại phần mềm thích hợp để điều khiển quá trình cắt. Loại máy này ít phụ thuộc vào ngƣời công nhân, nhiệm vụ của công nhân đơn giản, nhẹ nhàng, nạp chƣơng trình cần thiết, lựa chọn các chế độ cắt phù hợp, nếu có xự cố gì thì xử lí.2 Máy cắt tự động.
Một số thông số kỹ thuật của máy: Bảng 2.1 Một số thông số kỹ thuật của máy. CHƢƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT Trang 7 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. NGUYỄN TRẦN MINH NGUYỆT Cấu trúc hệ thống máy: Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống máy.2 GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ PLC.1 Giới thiệu tổng quát về họ PLC S7. Họ PLC S7 là một họ PLC mạnh, tốc độ xử lý cao, khả năng quản lý bộ nhớ tốt, kết nối mạng công nghiệp.
Hiện nay họ PLC S7 gồm có S7-200, S7-300, S7-1200. Mỗi một thế hệ PLC lại có nhiều chủng loại CPU khác nhau. Đối với PLC S7, có thể thực hiện các phép toán lôgic, đếm, định thời, các thuật toán phức tạp và thực hiện truyền thông với các thiết bị khác. Một số thông số kỹ thuật của S7-200 CPU22X.