BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG GVHD: ThS. NGUYỄN ĐỨC SÂM SVTH: TRẦN QUANG MSSV: 11243038 SVTH: HOÀNG VĂN AN MSSV: 11243001 SVTH: NGUYỄN TRỌNG TÀI MSSV: 11243043 SKL 0 0 4 3 2 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S NGUYỄN ĐƢ́C SÂM MỤC LỤC Trang Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện MỤC LỤC 1 DANH MỤC CÁC BẢNG 5 DANH MỤC CÁC HÌNH 6 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỂ TÀI 8 1. Mục đích nghiên cứu 8 1.
Giới hạn đề tài 9 1. Phƣơng pháp nghiên cứu 10 1. Thời gian thực hiện 10 1. Nguyên liệu chứa trong chai 11 1.
Nắp chai 12 CHƢƠNG II: PHẦN NỘI DUNG 13 2. Giới thiệu và nguyên lý hoạt động của hệ thống đóng nắp chai 13 2. Giới thiệu đề tài 13 2. Vật tƣ chế tạo dây chuyền 13 2.
Cụm chi tiết đóng nắp 14 2. Nguyên lý hoạt động chung cho dây chuyền 15 2. Tính toán chế tạo các cụm chi tiết trong dây chuyền 17 SVTH : TRẦN QUANG Trang - 1 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th. Tính toán thiết kế băng tải 17 2.1 Chọn loại băng tải 18 2.
Chọn cụm chi tiết dẫn động 20 2. Thiết kế băng 23 2. Tính công suất động cơ 27 2. Thiết kế cụm chi tiết xoáy nắp 28 2.
Lịch sử phát triển của khí nén 28 2. Tínhtoán chọn xi lanh cho bộ nâng hạ cụm chi tiết đóng nắp 37 2. Phân tích lực tác dụng vào chai khi xoáy nắp 40 CHƢƠNG III. GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH SIMATICIC S7-200 (PLC -PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER) 43 3.
Tổng quan về PLC 43 3. Cấu trúc phần cứng của CPU -(CENTRALPROCCESSING UNIT) 3. Cấu trúc phần cứng PLC 44 3. Bộ xử lý trung tâm (CPU-CENTRAL PROCCESSING UNIT) 3.
Bộ nhớ và bộ phận khác 46 3. Khối vào ra 47 3. Thiết bị lập trình 48 3. Khái niệm về lập trình PLC 48 3.
Giải thích chƣơng trình LADDER 49 3. Ngõ vào và ngõ ra 49 3. Bộ định thời gian (timer) 52 3. Giới thiệu bộ điều khiển lập trình S7-200 53 3.
Cấu trúc phần cứng 53 3. Đặc điểm chung 53 SVTH : TRẦN QUANG Trang - 2 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th. Các đèn trạng thái 54 3. Nguồn cung cấp 55 3.
Cổng truyền thông nối tiếp 56 3. Công tắc chọn chế độ làm việc 57 3. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi 57 3. Cấu trúc bộ nhớ S7-200 58 3.
Phân chia bộ nhớ 58 3. Vùng nhớ dữ liệu 50 3. Vùng đối tƣợng 61 3. Mở rộng cổng vào ra 63 3.
Phƣơng thức truy cập bộ nhớ 63 3. Cấu trúc chƣơng trình của S7-200 65 3. Nguyên lý hoạt động 67 3. Ngôn ngữ lập trình 69 3.
Phƣơng pháp LADDER 69 3. Phƣơng pháp hình khối FBD 71 3. Phƣơng pháp liệt kê STL 72 CHƢƠNG IV. HỆ THỐNG VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 4.
Các phần tử điều khiển điều chỉnh 74 4. Van điều khiển 74 4. Van một chiều 74 4. Van đảo chiều 74 4.
Sơ đồ điều khiển của van 80 4. Phần tử đƣa tín hiệu 81 4. Giới hạn hành trình 83 SVTH : TRẦN QUANG Trang - 3 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th. Sơ đồ điện động của hệ thống điện trong dây chuyền 88 4.
Chƣơng trình điều khiển 88 4. Lƣu đồ thuật toán của chƣơng trình 88 4. Chƣơng trình điều khiển 90 KẾT LUẬN 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 SVTH : TRẦN QUANG Trang - 4 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S NGUYỄN ĐƢ́C SÂM DANH MỤC CÁC BẢNG 1. Bảng 1: Thời gian thực hiện.
Thông số của các PLC s7 200 -22x 3. Phân chia và toán hạng vùng dữ liệu 4. Toán hạng và phân chia vùng đối tƣợng 5. Các module mở rộng của CPU 224 SVTH : TRẦN QUANG Trang - 5 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S NGUYỄN ĐƢ́C SÂM DANH MỤC CÁC HÌNH 1.2 Cụm chi tiết xoáy nắp.3 Mô hình hệ thống đóng nắp chai 6.4 Cấu tạo chung của băng tải 7.5 Băng tải đai 8.6 Băng tải đai trong dây chuyền sản xuất 9.7 Băng tải con lăn 10.12 Động cơ giảm tốc DC 24V 15.14 Driver điều khiển động cơ bƣớc 17.15 Băng tải cấp chai 18.16 Băng tải cấp nắp 19.17 Bản vẽ chi tiết của rulô băng tải cấp chai 20.18 Bản vẽ chi tiết của rulô băng tải cấp nắp 21.19 Mâm xoay cấp chai 22.20 Mâm xoay đóng nắp 23.21 Lực tác động lên xilanh tác dụng đơn.22 Kí hiệu xi lanh tác dụng đơn 25.24 Xilanh tác dụng hai chiều.25 Xilanh tác dụng hai chiều không có giảm chấn.26 Các loại kết cấu đồ gá lắp thêm với xilanh tác dụng 2 chiều.
SVTH : TRẦN QUANG Trang - 6 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.27 Xilanh tác dụng hai chiều có cụm chi tiết giảm chấn điều chỉnh đƣợc ở cuối khoảng chạy.29 Xilanh với pittông rỗng và khả năng ứng dụng.30 Phần tử đệm kín xilanh 33.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC 35.2 Hìnhdạng và cấu trúc bên ngoài của PLC s7 200 -224 36.3 Chuyển đổi RS232 sang RS485 37.4 Cấu trúc bộ nhớ S7 200 38.5 Chƣơng trình thực hiện theo vòng quét (Scan) trong S7 200 39.6 Ví dụ về ngôn ngữ LAD 40.7 Ví dụ về ngôn ngữ FBD 41.8 Ví dụ về ngôn ngữ STL 42.1 Van một chiều 43.2 Các thành phần van chỉnh hƣớng 44.3 Kí hiệu van đảo chiều 45.5 Van đảo chiều 3/2 47.6 Van đảo chiều 4/2 48.7 Van đảo chiều 5/2 49.8 Van đảo chiều 4/3 50.9 Sơ đồ điều khiển của các Van 5/2 trong hệ thống 51.12 Cảm ứng từ trƣờng trên pittong 54.13 Xác định hành trình bằng cảm biến từ trƣờng 55.14 Cảm biến tia rẽ nhánh 56.15 Cảm biến tia phản hồi 57.15 Cảm biến quang SVTH : TRẦN QUANG Trang - 7 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S NGUYỄN ĐƢ́C SÂM CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỂ TÀ I 1. Dẫn nhập: Ngày nay, khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t đã trở thà nh một yếu tố quan trọng , quyế t đinh ̣ sƣ̣ phát triển của nền kinh tế toàn cầu. Điề u này đƣơ ̣c phản ánh rõ thông qua các hoa ̣ch đinh ̣ chính sách, chiế n lƣợc phát triển khoa học kỹ thuật và kinh tế của nhiều nƣớc trên thế giới.
Cùng với sự phát triển của khoa ho ̣c công nghê ̣ , đã giúp giải phóng sƣ́c lao đô ̣ng của con ngƣời khỏi những công viê ̣c nă ̣ng nho ̣c. Máy móc đƣợc đƣa vào đ iề u khiể n các quá trình sản xuất tổng hợp và hiện đại , vƣơ ̣t quá khả năng về thể chấ t của con ngƣời. Nhƣ̃ng cỗ máy thô cƣ́ng trở thành công cu ̣ có khả năng thƣ̣c hiê ̣n các đô ̣ng tác uyể n chuyể n , phƣ́c ta ̣p và khéo léo hơn. Đối với công nghiệp của Việt Nam hiện nay ,quá trình áp dụng khoa học kỹ thuật và công nghệ tự động vào sản xuất có vai trò to lớn , quyế t đinh ̣ đế n năng suấ t và chấ t lƣơ ̣ng của sản phẩ m công nghiê ̣p.
Tuy nhiên, trong điề u kiê ṇ còn khó khăn sau chiế n tranh, kinh tế ở giai đoa ̣n chuyể n tƣ̀ sản xuấ t nông nghiê ̣p sang công nghiê ̣p hóa -hiê ̣n đa ̣i hóa, thì vừa nắm bắt công nghệ, vƣ̀a chế ta ̣o , cải tiến và áp dụng cơ sở vật chất sẵn có là việc làm cần thiế t. Trên cơ sở nhƣ vâ ̣y, nhóm sinh viên chúng em đƣơ ̣c sƣ̣ đồ ng ý của Kho a Cơ Khí Máy trƣờng Đa ̣i Ho ̣c Sƣ Pha ̣m Kỹ Thuâ ̣t Tp HCM , cùng sự hỗ trợ, hƣớng dẫn tâ ̣n tin ̀ h của thầy Nguyễn Đức Sâm , thông qua nhu cầ u thƣ̣c tế của công ty Hơ ̣p Trí, KCN Nhà Bè, chúng em quyết định chọn đề tài “ Thiế t kế & chế ta ̣o mô hình đóng nắ p chai tƣ ̣ đô ̣ng”. Mô hiǹ h hê ̣ thố ng đƣơ ̣c nâng cao khả năng tƣ̣ đô ̣ng hóa bằ ng sƣ̣ kế t hơ ̣p giƣ̃a phầ n cơ và phầ n điề u khiể n , hoạt động chính xác qua bô ̣ điề u khiể n PLC. Mục đích nghiên cứu: Đề tài này nhằ m mu ̣c đić h áp du ̣ng các kiế n thƣ́c đƣơ ̣c ho ̣c ở nhà trƣờng vào quá trình thiết kế , chế ta ̣o thƣ̣c tế , giúp chúng em hoàn thành nhiệm vụ đề tài tốt nghi ệp của khóa học.
SVTH : TRẦN QUANG Trang - 8 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S NGUYỄN ĐƢ́C SÂM Là cơ hội để chúng em đƣợc làm quen , trƣ̣c tiế p tham gia và lấ y kinh nghiê ̣m trong khi thiế t kế , chế ta ̣o máy đóng nắ p chai sƣ̉ du ̣ng chƣơng trình điề u khiể n tƣ̣ đô ̣ng bằ ng PLC, tƣ̀ đó có cơ sở cho viê ̣c nghiên cƣ́u ho ̣c tâ ̣p về sau. Ngoài ra nhóm sinh viên thƣ̣c hiê ̣n mong muố n có thể đƣa thiế t kế lầ n này vào phục vụ cho quá trình sản xuất, nhằ m cải thiê ̣n điề u kiê ̣n làm viê ̣c cho công nhân, nâng cao năng suấ t cho công ty. Ý tƣởng đề tài: Kế t hơ ̣p với viê ̣c tham quan thực tế xƣởng sản xuấ t thuố c trƣ̀ sâu của công ty Hóa nông Hơ ̣p Trí và nghiên cứu qua mô ̣t số tài liê ̣u , cũng nhƣ căn cứ vào điều kiện kinh tế của nhóm, chúng em đã hình thành ý tƣởng thiết k ế và chế tạo mô hình đóng nắ p chai tƣ̣ đô ̣ng dựa trên những nguyên lý sau: Sơ đồ khối mô hình đóng nắp chai tự động Mô hình đóng nắp chai tự động 3D: SVTH : TRẦN QUANG Trang - 9 HOÀNG VĂN AN NGUYỄN TRỌNG TÀI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th. Giới hạn đề tài: Đề tài là “ Thiế t kế & chế ta ̣o mô hình đóng nắ p chai tƣ ̣ đô ̣ng” tâ ̣p trung vào các nô ̣i dung chiń h nhƣ sau : - Xây dƣ̣ng nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng cho mô hình đóng nắp chai tự động.
- Thiế t kế và chế tạo phầ n cơ khí bao gồm: * Thiế t kế cu ̣m cấp phôi.