Đang tải... (xem toàn văn)
tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà không cần có các mạch giao tiếp hay relay trung gian. Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn. Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống mà không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây, sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng. Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời. Về phần cứng, PLC tương tự như máy tính truyền thống và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp. Đó là: Khả năng chống nhiễu tốt Cấu trúc dạng modul, do đó dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vàora) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng) Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hoá Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng: Ladder, Intruction, Function dễ hiểu và dễ sử dụng Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng. Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình.
LỜI MỞ ĐẦU Trong sống hiên nay, yêu cầu ứng dụng khoa học kỷ thuật vào đời sống ngày cao,đăc biệt nghành công nghiệp Để đáp ứng yêu cầu đó,con người phải biết vận dụng tiến khoa học kỷ thuật vào lao động sản suất sống ngày Ứng dụng kiến thức học trường tìm hiểu thêm từ bên ngồi.Nhóm chúng em chọn đề tài “ỨNG DỤNG PLC, KHÍ NÉN ĐIỀU KHIỂN BĂNG TẢI GẮP VÀ ĐĨNG NHÃN SẢN PHẨM ” Mơ hình sản phẩm kết hợp vi điều khiển thông minh PLC, hệ thống điện chiều;xoay chiều,hệ thống khí nén Là sản phẩm kết hợp kiến thức từ nhiều môn học để thực hoàn thành,cũng điều khiển vận hành Mơ hình khơng có nhiều ý tưởng nhiều thiếu sót.Nhưng mơ hình yêu cầu độ logic cao,người vận hành phải nắm vững kiến thức nhiều mơn học Nhóm chúng em mong sau hồn thành,mơ hình ứng dụng tốt vào chương trình dạy học nhà trường Trang: PHẦN TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI I Mục đích lựa chọn đề tài: Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật đặc biệt đời hệ điều khiển không tiếp điểm Vi điều khiển, PLC, khí nén đáp ứng yêu cầu mặt công nghệ : Độ tin cậy cao, tác động nhanh, tốn lượng, kích thước nhỏ so với nối dây công tắc tơ hay rơle, đặc biệt thay đổi phương án điều khiển dễ dàng mà thay đổi kết cấu mạch điện Ngồi PLC lập trình điều khiển từ xa - Trong chương trình đào tạo Cao đẳng nghề Điện công nghiệp mô đun PLC nội dung học tập trọng tâm nghề - Bên cạnh điều kiện trang thiết bị giảng dạy Nhà trường hạn chế đặc biệt mơ hình ứng dụng thực tế điều khiển PLC Do nhóm chúng tơi thực đề tài: “Ứng dụng PLC, khí nén điều khiển băng chuyền gắpvà đóng nhãn sản phẩm” với mục đích làm làm quen với thực tế sản xuất, mơ hình ứng dụng phục vụ giảng dạy đồng thời phát huy lực đội ngũ giáo viên tổ đẩy mạnh phong trào sáng kiến cải tiến kỹ thuật Khoa nói riêng Nhà trường nói chung, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo Khoa đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ ngày cao cao Nhà trường II Các thành phần mơ hình Băng tải: 1.1 Giới thiệu băng tải: Băng tải thiết bị vận chuyển liên tục dùng để chở hàng dạng hạt, cục theo phương nằm ngang mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng khơng lớn 30°) Băng tải hoạt động nhờ vào động cấu truyền động Khống chế tự động hệ truyền động băng tải phải theo yêu cầu công nghệ mà đối tượng phục vụ Các loại băng tải thường dùng dây chuyền: - Băng tải bố NN - Băng tải lăn - Băng tải cáp thép - Băng tải bố EP 1.2 Những yêu cầu băng tải: Chế độ làm việc băng tải chế độ dài hạn với phụ tải (sản phẩm hay bán sản phẩm) không thay đổi Theo yêu cầu công nghệ, không yêu cầu điều chỉnh tốc độ Trong phân xưởng sản xuất theo dây chuyền có nơi yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ D = : để tăng nhịp độ làm việc toàn dây chuyền cần thiết Nguồn cung cấp cho động truyền động băng chuyền cần có dung lượng đủ lớn, đặc biệt cơng suất động có cơng suất ≥ 30kW, để mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện trình khởi động thực nhẹ nhàng dễ dàng Các yêu cầu thiết kế hệ thống khống chế băng tải là: Trang: Thứ tự khởi động băng tải ngược chiều với dòng dịch chuyển vật phẩm Dừng băng tải phép băng băng tải trước dừng Phải có cảm biến tốc độ băng tải cảm biến báo có tải băng tải thùng chứa 1.3 Ứng dụng: Ngày nay, băng tải ứng dụng rộng rãi đời sống ngày công nghiệp: dây chuyền tự động, nhà máy chuyển cát, hệ thống trộn bê tông nhựa đường, định lượng phối liệu nhà máy xi măng Với phát triển khoa học công nghệ, việc điều khiển băng tải dây chuyền sản xuất đóng cắt rơle tự động phân xưởng, nhà máy thay thiết bị chun dùng có kích thước gọn nhẹ, tốc độ điều khiển nhanh, chống nhiễu tốt, giá thành cạnh tranh có khả lập trình, PLC - điều khiển số mạnh Việc điều khiển khống chế băng tải PLC ứng dụng rộng rãi Em chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp xuất phát từ khả PLC Hệ thống điều khiển 2.1 PLC 2.1.1 Đặc điểm điều khiển lập trình (PLC): Hiện nay, nhu cầu điều khiển linh hoạt có giá thành thấp thúc đẩy phát triển hệ thống điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Control ) Hệ thống sử dụng CPU nhớ để điều khiển máy móc hay trình hoạt động Trong hồn cảnh điều khiển lập trình (PLC) thiết kế nhằm thay phương pháp điều khiển truyền thống dùng relay thiết bị cồng kềnh, tạo khả điều khiển thiết bị dể dàng linh hoạt dựa việc lập trình lệnh logic bản, ngồi PLC thực tác vụ khác làm tăng khả lập trình cho hoạt động phức tạp Bộ nhớ chương trình Panel lập trình Đơn vị điều khiển Bộ nhớ liệu Khối ngõ vào Mạch giao tiếp cảm biến Khối ngõ Mạch cơng suất & cấu tác động Hình Sơ đồ khối bên PLC Hoạt động PLC kiểm tra tất trạng thái tín hiệu ngõ vào đưa từ trình điều khiển, thực logic lập chương trình kích tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngồi tương ứng Với mạch giao tiếp chuẩn khối vào khối PLC cho phép kết nối trực tiếp đến cấu tác động (actuators) có cơng suất nhỏ ngõ mạch chuyển đổi Trang: tín hiệu (transducers) ngõ vào, mà khơng cần có mạch giao tiếp hay relay trung gian Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung gian PLC điều khiển thiết bị có cơng suất lớn Việc sử dụng PLC cho phép hiệu chỉnh hệ thống mà không cần có thay đổi mặt kết nối dây, thay đổi thay đổi chương trình điều khiển nhớ thơng qua thiết bị lập trình chun dùng Hơn nữa, chúng có ưu điểm thời gian lắp đặt đưa vào hoạt động nhanh so với hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực việc nối dây phức tạp thiết bị rời Về phần cứng, PLC tương tự máy tính truyền thống chúng có đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển cơng nghiệp Đó là: - Khả chống nhiễu tốt - Cấu trúc dạng modul, dễ dàng thay thế, tăng khả (nối thêm modul mở rộng vào/ra) thêm chức (nối thêm modul chuyên dùng) - Việc kết nối dây mức điện áp tín hiệu ngõ vào ngõ chuẩn hoá - Ngơn ngữ lập trình chun dùng: Ladder, Intruction, Function dễ hiểu dễ sử dụng - Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng Những đặc điểm làm cho PLC sử dụng nhiều việc điều khiển máy móc cơng nghiệp điều khiển q trình Bảng So sánh đặc tính kỹ thuật hệ thống điều khiển Chỉ tiêu so Relay Mạch số Máy tính PLC sánh Giá thành Khá thấp Thấp Cao Thấp chức Kích thước vật Lớn Rất gọn Khá gọn Rất gọn ly Tốc độ điều Chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh khiển Khả Xuất sắc Tốt Khá tốt Tốt chống nhiễu Lắp đặt Mất thời Mất thời Mất nhiều Lập trình gian thiết kế gian thiết kế thời gian lập lắp đặt đơn lắp đặt trình giản Khả điều Khơng Có Có Có khiển tác vụ phức tạp Để thay đổi Rất khó Khó Khá đơn Rất đơn giản điều khiển giản Công tác bảo Kém - có Kém - Kém - có Tốt - trì nhiều relay IC hàn nhiều mạch modul điện tử tiêu chuẩn chuyên dùng hóa Trang: Theo bảng so sánh, PLC có đặc điểm phần cứng phần mềm làm cho trở thành điều khiển cơng nghiệp sử dụng rộng rãi Hiện nay, thị trường có nhiều loại PLC nhiều hãng khác như: Siemens, Mitsubishi, Schneider, Omron, Allen Bradley, Zen, Honeywell Trong đồ án mình, Em sử dụng PLC S7-200 CPU 222 loại AC/DC/RELAY hãng Siemens có phòng thực hành Khoa để lập trình điều khiển mơ hình 2.1.2 rơ le trung gian: Dùng điều khiển đóng cắt động van điện từ khí nén, 2.2 panel điều khiển: Bao gồm hệ thống nút nhấn điều khiển đèn báo, dùng đển điều khiển khởi động dường hệ thống thông báo cho người điều trạng thái làm việc thiết bị Trang: 2.3 Hệ thống cảm biến: Bao gồm cảm biến quang dùng để cảm biến sản phẩm - Cảm biến cảm nhận có sản phẩm khâu cấp liệu Cảm biến quang dây,loai NPN,khoảng cách phát hiên vật cm (khoảng cách điều chỉnh theo yêu cầu sử dụng).Cảm biến dùng để phát có hay khơng có sản phẩm vị trí bắt đầu để đưa tín hiệu PLC - Cảm biến có sản phẩm vị trí gắp: Cấu tạo cảm biến phần (b).Dùng để phát vật đến vị trí tay gắp đưa tín hiệu PLC để thực quy trình gắp sản phẩm - Cảm biến có sản phẩm vị trí đóng dấu: Dùng loại cảm biến quang dây.loai PNP,khoảng cách phát vật 15cm Có nhiệm vụ phát vật vào vị trí đóng dấu,truyền tín hiệu vao PLC để thực quy trình đóng dấu sản phẩm Trang: - Cảm biến đếm số lượng sản phẩm Sử dụng loại cảm biến cảm biến phát vật vị trí đóng dấu Làm nhiệm vụ nhận biết số sản phẩm đưa vào thùng chứa,đưa tín hiệu PLC 2.4 Động kéo : a Động kéo băng chuyền 1: Động chiều,dùng nguồn 24 VDC.(Công suất tốc độ quay động thây đổi tùy theo yêu cầu sử dụng) Làm nhiệm vụ kéo băng chuyền hoạt động theo chương trinh b Động khiển tay gắp: Gồm động DC động kéo băng chuyền (1) , phận chuyển động khí gắn liền với tay gắp.Làm nhiệm vụ điều khiển tay gắp quay Trang: trái hoăc quay phải theo chương trình làm việc c Động kéo băng chuyền 2: Sử dụng loại động động băng chuyền (1) 2.5 Van điên từ : Có nhiều loại van điện từ khác có cơng dụng khác mơ hình sử dụng van điện từ 5/2 Van điện từ có nhiệm vụ chuyển đổi trạng thái cấp khí nhằm thay đổi trạng thái làm việc cấu xilanh phù hợp với yêu cầu hệ thống Bao gồm van điện từ điều khiển: - Bộ đẩy sản phẩm - Bộ gắp sản phẩm Trang: - Bộ kẹp sản phẩm - Bộ đóng nhãn sản phẩm 2.6 cơng tắc hành trình: Gồm cơng tắc hành trình, dùng để giới hạn góc độ quay tay quay sản phẩm Hệ thống khí nén: 3.1 Hệ thống cấp khí: a.Máy nén khí: Máy nén khí phận trung tâm hệ thống cấp khí cho cấu xilanh Viêc lựa chọn công suất máy nén phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng khí Trang: hệ thống b.Bộ lọc: Bộ lọc chiếm vai trò quan trọng hệ thống cấp khí.Bộ lọc có nhiệm vụ loc tạp chất khí bụi,dầu,nước,… Để khí đưa vào xilanh khí nhằm đảm bảo độ làm viêc tối ưu va độ bền cho cấu xilanh 3.2 Hê thống điều khiển khí nén: Có nhiều loại van điện từ khác có cơng dụng khác mơ hình sử dụng van điện từ 5/2 Van điện từ có nhiệm vụ chuyển đổi trạng thái cấp khí nhằm thây đổi trạng thái làm việc cấu xilanh phù hợp với yêu cầu hệ thống Trang: 10 3.3 cấu chấp hành: a Bộ phận nâng,hạ: Gồm xilanh kép phận trượt khí Có nhiệm vụ nâng hạ tay gắp theo chương trình làm việc b.Bộ phận kẹp thả sản phẩm: Gồm xilanh kép phận kẹp khí.Làm nhiệm vụ gắp thả sản phẩm theo chương trình làm việc Trang: 11 c Bộ phận kẹp sản phẩm: Sử dụng xilanh kép làm cấu tay kẹp Có nhiệm vụ kẹp sản phẩm để thực quy trình đóng dấu sản phẩm d Xilanh đóng dấu sản phẩm: Dùng loại xilanh kép.có nhiệm vụ thực đóng dấu sản phẩm theo chương trình làm việc Trang: 12 III Nguyên lý hoạt động mơ hình: Sơ đồ mạch điện điều khiển Trang: 13 Sơ đồ mạch điện động lực: Trang: 14 Chương trình điều khiển PLC: 3.1 Chọn đầu vào, ra: 3.2.Chương trình điều khiển Trang: 15 Trang: 16 Trang: 17 Nguyên lý hoạt động a Để hệ thống hoạt động phải đảm bảo yêu cầu sau: - Ấn on(I0.1) hệ thống chuyển sang chế độ sẳn sàng làm việc - Đầu tiên,nếu tay gắp khơng vị trí sẳn sàng làm viêc,tức cơng tắc hành trình HT1(I0.6) chưa bị tác động tay gắp tự động quay vị trí sẳn sàng làm viêc - Điều kiện thứ để hệ thống hoạt động phải có sản phẩm vị trí bắt đầu.tức cảm biến CB1(I0.2) có tín hiệu đầu vào - Khi thỏa mảng yêu cầu hệ thống bắt đầu làm việc b.Quy trình làm việc hệ thống: - Ấn ON(I0.1) - CB1(I0.2) tác động đưa tín hiệu PLC Động kéo băng tải 1(Q0.5) hoạt động.sau 2s xilanh đẩy sản phẩm(Q0.0) đẩy sản phẩm vào băng tải,2s xilanh đẩy sản phẩm tự động rút - Khi băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí tay gắp cảm biến CB2(q0.3) tác động đưa tín hiệu PLC, động kéo băng tải dừng hoạt động.2s sau phận tay gắp hạ xuống vị trí sản phẩm.2s tay gắp thực huện trình gắp,2s tay gắp nâng lên.2s tay gắp quay sang phải(q1.2) đến gạt vào công tắc hành trinh HT2(I0.7) thi dừng lại - Khi HT2 tác động đưa tín hiệu PLC tay gắp bắt đầu quy trình thả sản phẩm.HT2 tac động sau 2s tay gắp hạ xng.2s tay gắp thực thả sản phẩm lên băng chuyền đóng dấu sản phẩm.2s tay gắp tự động quay vị trí sẳn sàng gắp sản phẩm đến tác động vào HT1(i0.6) dừng “Chú ý tay gắp chưa quay vị trị sẳn sàng gắp sản phẩm động kéo băng chuyền xilanh đẩy sản phẩm không hoạt động” Đồng thời lúc động kéo băng chuyền đóng dấu hoạt động đưa sản phẩm vào vị trí đóng dấu - Khi sản phẩm vào vị trí đóng dấu thi cảm biến CB3(I0.4) tác động đưa tín hiệu PLC để thực quy trình đóng dấu sản phẩm CB3 tác động,động kéo băng chuyền đóng dấu sản phẩm dừng hoat đơng Sau 2s phận kẹp sản phẩm bắt đầu làm việc 2s phận đóng dấu sản phẩm hoạt động vòng 2s dừng 2s phận kẹp sản phẩm dừng hoạt động Trang: 18 quy trình đóng dấu kết thúc 2s sau động kéo băng chuyền đóng dấu tiếp tục hoạt động để đưa sản phẩm vào thùng chứa - Cảm biến CB4(I0.5) có nhiệm vụ phát sản phẩm đưa vào thùng,gửi tín hiệu PLC để thực đếm Ta sử dụng đếm CTU(C1) PLC để làm nhiệm vụ đếm sản phẩm - Khi đếm đủ số sản phẩm mà người lập trình cài đặt tồn hệ thống dừng làm việc Để bắt đầu cho hệ thống làm viêc trở lại ta nhấn ON - Trong trình hệ thống làm việc,người điều khiển muốn dừng hệ thống nhấn OFF(I0.0) “Ở phần dừng hệ thống ta bỏ qua nút nhấn OFF thay vào sử dụng đếm C2 cho nút ON Khi ấn ON lần dừng hệ thống” IV Ứng dụng mơ hình: Khả ứng dụng: * Ứng dụng dạy học: - Giảng dạy thực hành nghề điện công nghiệp hệ Trung cấp Cao đẳng nghề như: Kỹ thuật cảm biến, Mạch điện tự động bảo vệ hộ, PLC Cơ bản, PLC Nâng cao, khí nén… - Với mô hinh người học thực hành khảo sát cấu tạo, nguyên lý hoạt động loại cảm biến quang - Thực hành xác định vị trí, lắp đặt đấu nối cảm biến để điều khiển mạch điện ứng dụng mơ hình - Sửa chữa, thay cảm biến thiết bị điện mạch điện điều khiển - Viết chương trình điều khiển cho hệ thống thông qua PLC S7 200 - Thực hành lắp đặt PLC xác định ngỏ vào PLC S7 200 - Thực hành lắp đặt hệ thống truyền động khí - điện - Thực hành xác định vị trí, lắp đặt đấu nối mạch điều khiển khí nén ứng dụng mơ hình - Sửa chữa, thay xi lanh, van điện từ thiết bị tiết lưu mạch điều khiển khí nén * Vận dụng thực vào tiễn - Lắp đặt hệ thống điều khiển điện khí nén nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy bia, nhà máy sửa, nhà máy gạch men… - Lắp đặt dây chuyền bốc dỡ hàng hóa… - Lắp đặt sửa chữa dây chuyền điều khiển tự động 2.Một số điều cần ý: - Khi vận hành hệ thơng ta phải vận hành hệ thống cấp khí trước,sau kiểm tra áp suất khí có đủ cung cấp cho cấu xilanh làm việc bình thường hay khơng Nếu khơng đủ khí cấu xilanh hoạt động không đảm bảo dể gây hư hỏng cho phần tử hệ thông( Đặc biệt phận tay gắp sản phẩm) Trang: 19 - Khi cấp khí vào cấu xilanh phải đảm bảo khơng chứa tạp chất Nếu khí khơng làm hư hỏng xilanh,giảm khả hoạt động hệ thống Tốn chi phí để sửa chửa - Khi hệ thống hoạt động không tự ý tác động cảm biến(Đặc biệt cảm biến đếm sản phẩm) Nhằm tránh gây nhiểu tín hiệu đầu vao PLC làm hệ thống hoạt động không nguyên lý gây hỏng phần tử hệ thống Trang: 20 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ⍟⍟⍟⍟⍟ Trang: 21 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG THI Trang: 22 LỜI CẢM ƠN Trang: 23 Trong trình thực hiên đề tài này, nhóm chúng em muốn gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện tối đa sở vật chất kinh phí thực đề Chúng em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện - Điện tử trang bị cho chúng em kiến thức thực tiễn năm học tập trường để thực mơ hình Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Nguyễn Đăng Lâm tận tình hướng dẫn giúp đỡ tạo điều kiện dẩn để chúng em thực hoàn thành đề tài Và mong nhà trường sẻ tạo điều kiện nhiều để em học sinh, sinh viên trường thực ý tưởng ngồi ghế nhà trường Mơ hình thiếu xót nỗ lực khẳng định kiến thức kỹ chúng em trình học tập, mong quý thầy cô hội đồng giám khảo đóng góp để chúng em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Trang: 24 ... sản phẩm( Q0.0) đẩy sản phẩm vào băng tải, 2s xilanh đẩy sản phẩm tự động rút - Khi băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí tay gắp cảm biến CB2(q0.3) tác động đưa tín hiệu PLC, động kéo băng tải. .. cạnh điều kiện trang thiết bị giảng dạy Nhà trường hạn chế đặc biệt mơ hình ứng dụng thực tế điều khiển PLC Do nhóm chúng tơi thực đề tài: Ứng dụng PLC, khí nén điều khiển băng chuyền gắpvà đóng. .. mạch điều khiển khí nén ứng dụng mơ hình - Sửa chữa, thay xi lanh, van điện từ thiết bị tiết lưu mạch điều khiển khí nén * Vận dụng thực vào tiễn - Lắp đặt hệ thống điều khiển điện khí nén nhà