Chương 1: Tổng Quan 1. Mục tiêu đề tài Thi công hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống cân định lượng dùng PLC thay thế cho các giải pháp truyền thống trước đây. Tính toán phương pháp cân liên tục trên băng tải để khối lượng thu về được chính xác nhất. Kiểm tra các sản phẩm sản xuất trên hệ thống băng tải đạt yêu cầu hay không.
Toàn bộ trạng thái hoạt động và số liệu cân thu về được điều khiển và giám sát và lưu trữ trên máy tính. Điều khiển và giám sát bằng giao diện HMI, WebServer và từ PLC trung tâm. Giới hạn đề tài Đề tài được giới hạn ở quy mô nhỏ khoảng 1m2 gồm 3 băng tải nối tiếp nhau nhằm mô phỏng lại một phần hệ thống kiểm tra khối lượng Check Weigher. Điều khiển và giám sát hệ thống từ xa trong hệ thống mạng cục bộ.
Sử dụng bộ điều khiển PLC và biến tân Mitsubishi để điều khiển tốc độ động cơ. Nội dung nghiên cứu Sử dụng giải thuật điều khiển PID để điều khiển tốc độ động cơ. Đọc và chuyển đổi giá trị Analog từ cảm biến khối lượng sang giá trị khối lượng thực tế. Sử dụng chuẩn truyền thông RS-485 giao tiếp giữa PLC và các thiết bị khác.
Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát bằng màn hình HMI. Thiết kết giao diện điều khiển và giám sát từ xa thông qua giao diện WebServer. 6 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Hệ thống cân trong công nghiệp 2.
Khái niệm chung Quá trình sản xuất đòi hỏi tính liên tục và việc pha trộn nguyên liệu cần có độ chính xác cao. Và hệ thống cân định lượng là giải pháp tối ưu nhất hiện nay có thể phối trộn liên tục với độ chính xác cao. Hệ thống cân định lượng là một trong những khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất nhằm cung cấp chính xác lượng nguyên liệu cần thiết và chính xác cho nhà máy nhờ vào chương trình đã được lập trình sẵn trước đó. Cân định lượng hoạt động nhờ vào cảm biến tải trọng được lắp đặt trong hệ thống và được kết nối bộ điều khiển đã được lập trình sẵn cho những mục đích sử dụng cụ thể.1: Một số cơ cấu cân phổ biến trong công nghiệp sản xuất.
Nguyên lý làm việc chung Nguyên lý chung của các hệ thống cân trong công nghiệp là sử dụng một Loadcell được lắp đặt bên dưới bàn cân, khi vật được băng tải đưa đến nơi có vị trí Loadcell, khi đó Loadcell sẽ thực hiện chuyển đổi khối lượng vật cân thành tín hiệu điện sau đó thông qua bộ khuếch đại tín hiệu và đưa về bộ điều khiển trung tâm. Từ đó bộ điều khiển sẽ xử lý và hiển thị chính xác khối lượng cân nặng thực tế cho người sử dụng. Hệ thống cân tĩnh Với nhóm cân tĩnh công suất trọng tải của cân có thể đạt tới các mức trọng tải từ vài tấn đến vài trăm tấn, chúng thương được thiết kế cố định tại một địa điểm, bởi với mức trọng tải lớn đến vài trăm tấn, cấu tạo của cân phải đủ chắc chắn để có thể chịu được khối lượng lớn như vậy. 7 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.2: Hệ thống cân tĩnh được sử dụng trong đời sống hằng ngày.
Ưu điểm: Giá thành phải chăng, dễ dàng lắp đặt. Không cần bảo trì bảo dưỡng thường xuyên. Khối lượng cân đa dạng, có thể lên đến hàng trăm tấn Nhược điểm: Vị trí đặt cân là nhược điểm lớn nhất. Do phải cân những hàng hóa lớn hàng chục tấn nên bề mặt đặt cân phải thật chắc chắn và rộng rãi để có thể chịu được khối lượng ấy.
Cân điện tử thường không được bảo quản cẩn thận từ vị trí lắp đặt không ổn định cho tới môi trường ẩm thấp nhiều bụi bẩn là các nguyên nhân trực tiếp làm cân mau chóng xuống cấp và rất dễ hư hỏng. Hệ thống cân động Hệ thống cân trong công nghiệp hoạt động theo phương pháp cân liên tục trên hệ thống các băng tải cân, mỗi băng tải cân 1 loại nguyên liệu khác nhau theo các tỉ lệ khác nhau, sau đó các băng tải sẽ dẫn nguyên liệu đến hệ thống các máy trộn. Đảm bảo tỉ lệ phối theo đơn phối liệu để sản phẩm được sản xuất ra đạt chất lượng theo yêu cầu, khối lượng sản phẩm chính xác, tiết kiệm chi phí sản xuất kinh doanh. Hệ thống bao gồm khung đỡ và dây băng tải chạy liên tục, Loadcell được bố trí bên dưới băng tải.
Tín hiệu Loadcell đưa về bộ khuếch đại tín hiệu Loadcell. Khi đó bộ khuếch đại sẽ xuất tín hiệu Analog tương ứng với khối lượng vật đi qua đưa về bộ vi điều khiển xử lý và cho ra giá trị chính xác nhất. 8 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.3: Hệ thống cân động trong nhà máy. Ưu điểm Do tính chất cân động nên có thể cân được rất nhiều sản phẩm liên tục trong thời gian ngắn.
Năng xuất sản xuất tăng cao Cân tốc độ cao, chính xác. Linh hoạt trong quá trình sử dụng, có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác nếu có thay đổi cấu hình sản xuất. Nhược điểm Giá thành rất đắt. Phải bảo trì bảo dưỡng thường xuyên.
Cân chỉ có thể cân được khối lượng nhỏ. Mỗi phương pháp cân đều có ưu và nhược điểm riêng, tùy vào từng ứng dụng cụ thể mà ta có thể chọn phương pháp cân cho phù hợp với yêu cầu đặt ra để đạt năng xuất sản xuất cao nhất, chính xác nhất. Băng tải Băng tải hay băng chuyền là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao và được ứng dụng trong vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu với mọi khoảng cách với một đường đi đã được xác định trước. Một số loại băng tải đặc biệt có thể vận chuyển được hàng hóa với khối lượng rất lớn có thể lên đến hàng tấn [2].
Thay vì vận chuyển bằng sức người vừa tốn thời gian lại vừa tốn kém chi phí nhân công lại tạo khung cảnh lộn xộn cho nơi làm việc, nên hiện nay băng tải đang được ứng dụng rất nhiều trong đời sống công nghiệp hiện đại. Việc ứng dụng công nghệ băng tải vào sản xuất đã giúp tiết kiệm được rất nhiều thời gian, công sức, tiền đầu tư cho nhà sản xuất. 9 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 2. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của băng tải là khi khởi động động cơ, trục động cơ quay thông qua các cơ cấu truyền động kéo băng tải chuyển động.
Tùy vào nhu cầu vận chuyển mà điều chỉnh tốc độ dây băng phù hợp. Khi có sản phẩm, vật liệu để trên bề mặt băng tải, nó sẽ được vận chuyển nhờ sự chuyển động của dây băng tải. Trong quá trình vận chuyển để tránh tình trạng bị võng, thường lắp đặt thêm hệ thống khung đỡ băng tải giúp tránh hiện tượng võng dây băng tải. Cấu tạo Cấu tạo chung cảu một băng tải bao gồm các thành phần [2]: Nơi tiếp nguyên liệu và nơi nhận nguyên liệu.
Một động cơ và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ. Bộ các con lăn hỗ trợ chuyển động cho băng tải. Hệ thống khung đỡ băng chuyền. Hệ thống dây băng tải.
Cảm biến khối lượng đặt bên dưới băng tải.4: Cấu tạo chung của băng tải. Theo phương chuyển động Theo phương ngang: Băng tải loại này được ứng dụng trong việc vận chuyển các loại nguyên liệu cần di chuyển từ nơi này sang nơi khác theo phương ngang, sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất liên tục, trong các hệ thống phân loại sản phẩm. 10 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.5: Băng tải chuyển động theo phương ngang. Theo phương nghiêng: Dùng vận chuyển sản phẩm trên cao đã được đóng gói, đóng thùng hoặc vận chuyển các sản phẩm dạng rời như than đá, sỏi, … Hình 2.6: Băng tải chuyển động theo phương nghiêng.
Theo kết cấu Loại cố định: Băng tải loại này sử dụng trong dây chuyền sản xuất có tính liên tục và đặt cố định trong dây chuyền.7: Một số loại băng tải cố định. Loại di động: Được dùng trong dây chuyền không có tính liên tục hay cố định, có hay không đều không ảnh hưởng đến dây chuyền. Kết cấu giống như băng tải cố định nhưng khác ở chỗ có gắn bộ phận chuyển động ở dưới chân đế của băng tải. 11 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Hình 2.8: Băng tải có thể di chuyển được.
Theo công dụng Loại vạn năng: Có thể dụng để vận chuyển nhiều loại sản phẩm khác nhau. Loại chuyên dụng: Được sử dụng chuyên chở các vật dụng chuyên dụng (băng hành tải hành lý, thức ăn, …). Băng tải chịu nhiệt: Băng tải này phải làm việc khi tiếp xúc với vật liệu hoặc trong môi trường nhiệt độ lớn lên đến 300OC.9: Một số loại băng tải chuyên dùng cho các lĩnh vực khác nhau. Ưu điểm Tính cơ động ở nhiều loại địa hình cộng với sự chắc chắn trong cấu trúc.
Điều chỉnh được độ cao để đảm bảo hàng hóa dễ dàng di chuyển từ vị trí thấp lên cao và ngược lại một cách dễ dàng. Bề mặt dây băng tải được thiết kế nhám hoặc có gân để tăng độ ma sát, khả năng bám dính của sản phẩm khi vận chuyển, vận hành êm, ổn định, an toàn không có hiện tượng lệch dây làm cho vật liệu rơi ra ngoài. Nhược điểm Giá thành tương đối cao. Cần bảo trì bảo dưỡng thường xuyên để có thể hoạt động ổn định.
Mỗi ứng dụng cụ thể cần các loại băng tải chuyên dụng. 12 do an Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Việc tháo dỡ khó khăn đối với loại cố định khi muốn thay đổi cấu hình sản xuất hoặc di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Ứng dụng Có nhiều loại băng tải được ứng dụng trong các điều kiện và tính chất làm việc khác nhau, dùng để vận chuyển hàng hóa, đóng gói sản phẩm, phân loại sản phẩm, dễ dàng tích hợp với máy test sản phẩm tự động, máy đóng đai tự động, …dùng trong rất nhiều ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạp điện, trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, than đá, … [2]. Mỗi loại băng tải được sử dụng trong những trường hợp nhất định, cần lựa chọn đúng để có thể sử dụng đạt hiệu quả cao.
Động cơ điện xoay chiều không đồng bộ 3 pha Động cơ không đồng bộ là động cơ điện hoạt động với tốc độ quay của Rotor chậm hơn so với tốc độ quay của từ trường Stator.