Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm | môn hệ thống thiết kế phân tích | trường Đại học Huế

Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm.Số liệu cho trước:Chương 1. Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm.1.1 Khái niệm và ứng dụng: 1.2 Nguyên lý hoạt động.Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống.2.1 Động cơ.2.2 Piston/ Van khí nén.2.3 Cảm biến.2.4 Thiết bị điều khiển (PLC). Chương 3. Thiết kế hệ thống điều khiển.3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển.Chương 4. Thiết kế mạch điện và mô phỏng hệ thống điều khiển. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

Trường:

Đại học Huế 272 tài liệu

Thông tin:
68 trang 2 tháng trước

Bình luận

Vui lòng đăng nhập hoặc đăng ký để gửi bình luận.

Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm | môn hệ thống thiết kế phân tích | trường Đại học Huế

Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm.Số liệu cho trước:Chương 1. Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm.1.1 Khái niệm và ứng dụng: 1.2 Nguyên lý hoạt động.Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống.2.1 Động cơ.2.2 Piston/ Van khí nén.2.3 Cảm biến.2.4 Thiết bị điều khiển (PLC). Chương 3. Thiết kế hệ thống điều khiển.3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển.Chương 4. Thiết kế mạch điện và mô phỏng hệ thống điều khiển. Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

33 17 lượt tải Tải xuống
ĐI HC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN THIT KH THỐNG ĐIN T
Thiết kế hệ thống phân loi sản phm
VĂN HƯNG
Hung.tv187453@sis.hust.edu.vn
Ngành iện t (NUT)
Nhóm chuyên môn đ án thiết kế h thng cơ đin t Khoa cơ điện t
Ging viên hưng dn: TS. Nguyễn Trọng Du
Chký của GVHD
Bộ môn: Bmôn Cơ sở thiết kế máy và Robot
Viện: Cơ khí
Ni, tháng 02 năm 2023
lO MoARcPSD|47704698
TRƯNG ĐẠI HC BÁCH KHOA HÀ NỘI SME.EDU - Mẫu 6.a
VIỆN K
Học kỳ:20221
Bmôn Cơ điện tử
Năm học: 20 - 20
ĐỒ ÁN MÔN HC: THIT K H THỐNG CƠ ĐIN T HP: ME4336Q
Thi gian thực hiện: 15 tun; Mã ề: VCK01-17
Ngày …/…/20…
ĐƠN VỊ CHUYÊN MÔN
(ký, ghi rõ họ tên)
Ngày …/…/20…
NGƯI RA Đ
(ký, ghi rõ họ tên)
Ngày …/…/20…
CB Hướng dẫn
(ký, ghi rõ họ tên)
Ngày giao nhiệm vụ: …/…/20…; Ngày hoàn thành: …/…/20…
Hvà tên sv:…………….………………MSSV: …………lp: ................. Ch sv: ……
I. Nhim vụ thiết kế: Thiết kế h thống pn loại sn phm
II. Số liu cho trước:
1. Hthống cấp phôi tự ộng
2. Nguồn lc cấp phôi và ẩy phôi: Khí nén
3. Nguồn lc quay băng tải: Động iện
4. Btruyền ngoài: Xích
5. Thông số hình học phôi:
Hình trụ: h
1
=…cm, h
2
=…cm, h
3
=…cm
d
1
=…cm, d
2
=…cm, d
3
=…cm
Hình lập phương: h
1
=…cm, h
2
=…cm, h
3
=…cm
6. Trọng lưng phôi: Q
min
= …. kg; Q
max
= …. kg
7. Năng suất làm việc: N = …. sp/ph III. Ni dung thực hin:
1. Phân ch ngun lý và thông skỹ thuật
- Tổng quan vh thống
- Nguyên lý hoạt ộng
- Phân tích nh chất, ặc iểm của phôi/sản phẩm ể la chọn phương pháp cấp phôi phù hợp
lO MoARcPSD|47704698
- Xác nh các thành phần bản của hthống iều khiển và thông số/yêu cầu kỹ thuật của
hệ thống
2. Tính toán thiết kế h thng điều khin
- Ý tưng iều khiển, nh năng iều khiển và giao tiếp
- La chọn phương án điều khiển
- Thành lập sơ đồ điều khiển
- Diễn giải đồ điều khiển
- Tính toán chi tiết, la chọn thành phần, linh kiện
- Giao tiếp hthống với ngưi sử dụng
- Mô phỏng hthống điều khiển
3. Xây dựng bn v thiết kế mạch đin điu khin
- Xây dựng bản vthiết kế mạch iện iều khiển (1 Bản A1 hoặc A2)
4. phỏng nguyên lý hot động ( điu khin)
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án
thiết kế h thng cơ iện tử - SXTĐ GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH:
Tô Văn Hưng
MỤC LỤC
LI M ĐẦU ............................................................................................................................
1 .................................................................................................................................................................... 7
1.2 Nguyên lý hotng ............................................................................................................................ 5
CHƯƠNG 2. C THÀNH PHN CƠ BN CA H THNG .............................................................. 6
2.1 Đng .............................................................................................................................................. 6
2.2 Piston/ Van k nén ............................................................................................................................ 8
2.3 Cm biến........................................................................................................................................... 12
2.4 Thiết b iều khin (PLC)................................................................................................................... 14
CHƯƠNG 3. THIT K H THNG ĐIU KHIN............................................................................... 18
3.1 Thiết kế h thng iu khin .............................................................................................................. 18
3.2 Tính toán la chn linh kin cho h thng iu khin ....................................................................... 25
3.3 Lập trình iều khin cho h thngng lc, giao din iu khin ........................................................ 29
CHƯƠNG 4. THIT K MCH ĐIN VÀ PHNG H THNG ĐIU KHIN .......................... 30
4.1 Thiết kế mch in h thng iu khin............................................................................................... 30
4.2 Chương trình PLC ............................................................................................................................ 31
4.3 Mô phng h thng iều khin ........................................................................................................... 57
KT LUN ................................................................................................................................................. 58
TÀI LIU THAM KHO ........................................................................................................................... 59
CHƯƠNG 1. TNG QUAN H THNG PHÂN LOI SN PHM.................................. 2
1.1 Khái nim và ng dng: ............................................................................................... 2
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án
thiết kế h thng cơ iện tử - SXTĐ GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH:
Tô Văn Hưng
LỜI MỞ ĐẦU
hi ngày càng phát triển, nhu cầu vt cht và tinh thn của con người ngày
càng cao, vì thế bài toán v cung cu ang ược các n sn xut m cách gii quyết. Tự
ng hóa trong dây chuyn sản xut mt phương án tối ưu, òi hỏi sự nhanh chóng,
chính c và giảm thiểu ược nn công lao ng. Quá trình sn xut càng ược tự ng hóa
cao càng ng cao năng suất sản xuất, giảm chi phí và tăng tính cạnh tranh cho các
doanh nghiệp.
Xét iu kiện c th ớc ta trong công cuộcng nghiệp hóa hiện i hóa sdng
ny ng nhiều thiết bị hiện i iều khiển t ộng các quá tnh sn xut, gia công, ché
biến sn phm… Điều này dẫn tới việc hình thành các h thng sn xuất linh hot , cho
phép tộng ng hóa ở mức cao i với sn xuất ng loạt nh và vừa trên cơ sở sử dng
các y CNC, robot công nghip. Trong ó có một khâu quan trọng nh ởng ến chất
lượng hàng hóa n ra h thống phân loại sản phm.
Đồ án Thiết kế hệ thống Cơ khí với tài Thiết kế hệ thống pn loi sn
phẩm” ược nghiên cứu nhm củng cố những kiến thức ã học trường với những ứng
dụng bên ngoài thực tế. Đề tài nhiều ng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực n
vn chuyn sản phm, ếm sản phm và phân loi sn phm. Với h thống tự ng hóa
này chúng ta có th giảm thiểu nhân công i kèm với gim chi phí sn xuất.
Do kiến thức n hn hp và thời gian thực hiện không nhiều nên trong quá tnh
thực hiện sẽ không th tránh khi những thiếu sót. Đ i ca em rt mong nhn ược s
góp ý ca quý thy cô.
Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Trng Du ã ớng dn tận tình, to
nhiều iều kiện thun lợi cho chúng em tìm hiểu, nghiên cứu cũng như pt triển và hoàn
thiện i này.
Em xin chân thành m ơn!
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án
thiết kế h thng cơ iện tử - SXTĐ GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH:
Tô Văn Hưng
Nội, ngày tháng 8m 2022
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN H THNG PHÂN LOI SN PHM
1.1 Ki nim ứng dụng:
Khái niệm chung :
Hệ thng phân loi sn phm h thng iều khiển t ng hoc bán tự ng
nhằm chia sn phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau thực hiện óng gói
hay loi b sản phm hng.
Hình 1-1. Hệ thng pn loi sản phẩm tự ộng
Nguồn: https://bangtaivietnhat.com/san-pham/thiet-ke-thi-cong-he-thong-dieu-
khien-tu-dong-lap-trinh-plc/
Hệ thng phân loại sn phm hiện nay rất nhiều trong ứng dng thực tế
trong các nhà y nghiệp bao gm:
Phân loi sản phm theo kích thước: Phương pháp này dựa vào kích thước ca sn phm
phân loại. Phương pháp y thường ược áp dụng trong các ngành ng nghiệp chế biến
bia, nước gii khát, ...
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án
thiết kế h thng cơ iện tử - SXTĐ GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH:
Tô Văn Hưng
Hình 1-2.Hệ thng phân loại sn phẩm theo kích thước
Nguồn: https://cncvina.com.vn/product/day-chuyen-phan-loai-san-pham/
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 3
Phân loại sn phẩm theo u sc: Phương pháp này dựa vào u sắc sn phm
phân loại. Phương pháp này ược ứng dng hiu trong các y chuyn chế
biến nông sn, vt liệu y dựng nhằm phân loi chính xác u sắc ca sn
phẩm.
Hình 1-3. Hệ thng pn loi cam theo màu sắc
Ngun: https://finom.vn/phan-loai-sau-thu-hoach
Phân loại sn phm theo khi lượng: Phương pháp y dựa vào khi lượng ca
sn phm phân loại, thường gặp nhiu trong chế biến thy, hi sn.
Hình 1-4. Hệ thng pn loi sản phẩm theo khi lượng
Ngun: https://abm-vietnam.com/upload/sanpham/may-phan-loai-san-phamtheo-khoi-
luong.png
Phân loại sản phm theo vt liu: Phương pháp này dựa vào loi vt liệu ca sn
phẩm phân loi. Phương pháp này thường ứng dng hiện tượng cm ứng iện
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 4
từ nhận dạng sn phm có ln kim loại, ứng dụng trong các dây chuyn sản
xuất thực phm.
Phân loại sn phẩm theo vch: vch ược to riêng cho từng loi sn phm
v s lượng, mặt hàng, thông tin khách hàng ngay trực tiếp trên sn phẩm.
Phương pháp y s dng ng ngh laser hoc công ngh chp nh tuyến tính
cho phép phát ra các tia sáng thng quét ngang vch hoc các chùm tia sáng
bao trùm vch.
Hình 1-5. Phân loi sản phẩm theo vạch
Ngun: https://cncvina.com.vn/product/day-chuyen-phan-loai-san-pham/
Hệ thng phân loi sản phm ược ng dụng nhiều trong sản xuất t ng
hàng hóa với s lượng lớn, giúp phân loi nhanh những sn phm t yêu cu và
những sn phm b lỗi (phế phm) cũng như pn loi thành những nhóm có c
iểm khác nhau phc v cho những công on sản xut sau này.
Trong các nhà y sản xut ng thực phm, nhà máy sn xut gạch p
lát cho ngành xây dựng hay sn xut các chi tiết cơ khí, linh kiện iện tử …, dòng
sn phm ược tạo ra sau hàng loạt những qui trình ng ngh cn ược kiểm tra
m bo loi b ược những phế phẩm cùng với ó phân loi những sn phm t
cht lượng thành những nhóm cùng loi khác khau, to iều khiện thuận lợi cho
q tnh lưu kho phân phi ra thtrường hay phc v tốt hơn cho những công
on sản xut tiếp theo. Hơn nữa, nó còn có th tích hợp thêm chức ng dán
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD: TS. Nguyn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 5
nn, ếm và qun sn phẩm..., giúp ng chất lượng ca sn phm và ng
cao hiệu qu hot ộng ca dây chuyn sản xut.
1.2 Nguyên lý hot ng
Hệ thống phân loi sn phm dựa trên nguyên lý ng cm biến c nh
yếu tmang tính chất phân loi sn phm. Chuyn ng của b băng chuyn ưa sản
phẩm ca b phận tiếp nhận ến b phn iều khiển tiến hành pn loại. c sn
phẩm sau khi phân loi s ược chuyn ến thùng ng óng gói. Chu tnh này s
lặp li cho ến khi hết sản phm.
Yêu cu thut cơ bn ca các cm chức năng trong h thống: chuyn ộng
tịnh tiến ưa sn phm ến b phận phân loại, hu hết trong h thống phân loi sản
phẩm dùng băng chuyền tạo ra chuyn ng này. Để truyền ộng quay cho trc của
băng chuyn người ta ng ộng iện thông qua c b truyền ngoài như xích
hoăc ai. Ngoài chuyn ng ưa sản phẩm vào ca băng chuyền y còn chuyn ng
cn thiết nữa ó hai chuyn ng tịnh tiến ẩy sn phm không t kích thước hoặc
pn loại sản phm ca piston, xilanh hoặc knén. Chuyển ng của piston, xilanh
ược iều khiển bởi h thng khí nén.
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 6
CHƯƠNG 2. C THÀNH PHN BN CA HTHNG
Hình 2-1. Hình h thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
Ngun: http://doantotnghiep.vn/thiet-ke-che-tao-he-thong-phan-loai-san-pham
Các thành phần cơ bản của h thng ược biểu diễn trên hình nh:
Ngun cấp 24VDC.
(13)
y dn khí
PLC
(15)
Sn phm
Động cơ mt chiều
(16)
Băng chuyn
t nhn
(17)
Khay ựng sn phm
Rơ le trung gian
(18)
Khung ỡ cơ khí
Cm biến
(19)
Hộp cấp sn phm
Piston pn loi
(20)
Piston cp sản phm
Van o chiều 5/2
2.1 Động cơ
Đng cơ iny điện dùng đ chuyển đi ng lượng iện sang năng lượng
cơ hc. Hu hết động cơ iện hiện có hoạt ộng theo hiu ứng iện t. Một sít là ộng
cơ áp iện hot ng dựa trên hiệu ứng áp iện, và thường ng cỡ nhỏ hoặc su
nhỏ.
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 7
ng dng:
Ngày nay ng cơ iện ược ng trong hu hết mọi lĩnh vực, từ các ng cơ
nhỏ dùng trong lò vi sóng ể chuyn ng ĩa quay, hay trong các y c ĩa (máy chơi
CD hay DVD), ến các ngh như y khoan, hay các y gia dng như y giặt,
s hot ộng ca thang y hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào ng cơ iện.
nhiều nước ng cơ iện ược dùng trong c phương tiện vn chuyn, ặc biệt trong
các u y xe lửa.
Trong công ngh y tính: Động in ược sử dng trong các cng,
quang (chúng là các ộng cơ bước rất nh).
Nguyên tc hot động:
Phn chính ca ng cơ iện gm phn ứng yên (stator) và phần chuyn ộng
(rotor) ược quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu. Khi cun y tn
rotor và stato ược ni với ngun iện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, s tương
tác từ trường ca rotor và stator tạo ra chuyn ng quay ca rotor quanh trục hay 1
mômen.
Phân loi:
Các loi ộng cơ iện:
- Động cơ iện một chiều: Và h thng ng y phát cho phép thay i mômen
và vn tốc góc trong phm vi rộng, ảm bảo khởi ng êm, hãm và o chiều d dàng
Nhược iểm ca chúng là t, rng loại ng cơ iện 1 chiều li khó kiếm và phải
tăng thêm vn u ặt các thiết bchỉnh lưu.
- Động cơ bước, ng cơ servo : nguyên hot ộng là nhận các sung tín hiệu iều
chnh quay theo góc
Ưu iểm: đ nhy và ộ chính c cao,khả năng hãm tốt
Nhược iểm : giá thành cao
Trong hình, vì sdụng truyn ng băng tải dây ai và không yêu cu tải trọng
lớn nên không cần ng ng sut lớn. Với yêu cu khá ôn giản ca băng tải
n là:
ng tải chy ln tục, có th dừng khi cần.
Không òi hỏi chính c, tải trọng băng ti nh.
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 8
Dễ iều khiển, giá thành rẻ.
Vì vy s dng loi ng cơ 1 chiều có công suất 200W có thể iu chnh tốc
trong koangr cho phép.
Hình 2-2. Một số loại ng cơ iện
Ngun: https://minhmotor.com/san-pham/motor-giam-toc-220v-200w.html
Động cơ iện 1 chiều là ộng cơ iện hot ng với dòng iện 1 chiều. Đng cơ iện
1 chiều ược dùng rt phổ biến trong công nghiệp và những thiết b cn iều chnh
tốc quay liên tc trong 1 phạm vi hot ộng. Động cơ iện 1 chiều trong dân dụng
thường là các dng ộng cơ hot ộng với in áp thp, ng với những tải nh. Trong
công nghiệp, ng cơ iện 1 chiều ược sdụng những nơi yêu cu momen mở y
lớn hoc yêu cu iều chỉnh tc ộ bằng phng và trong phm vi rng.
2.2 Piston/ Van khí nén
Theo thiết kế, cơ cu phân loại sn phm ược thực hiện bng piston khí nén.
Piston khí nén (xi lanh khí nén) là thiết b hc, hoạt ng ược nhkhí nén giúp
chuyn ng lượng tiềm năng thành ộng năng (nhs chênh áp bởi khí nén nên áp
sut lớn hơn áp suất khí quyển), piston ca xi lanh chuyn ng làm cho sn phm
ược phân loi.
Hệ thống k nén:
Đưc s dng rng rãi trong công nghip lp ráp, chế biến, c bit nhng
nh vc cn phi m bo v sinh, chng cháy n hoc c i trường c hi. Ví
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 9
dụ, lĩnh vc lắp ráp in t, chế biến thc phm, các khâu phân loại, óng gói sn
phm thuc các dây chuyn sn xut t ng; trong ng nghiệp gia công cơ khí
Ưu điểm:
-Do không khí có kh năng chịu nén ( àn hồi) nên có th nén và trích cha
trong bình cha vi áp sut cao thun lợi, xem như một kho chứa ng lượng. -
Có kh năng truyền tải i xa bằng h thng ường ng vi tn tht nh, khí nén sau
khi sinh công cơ hc th thi ra ngoài không gây hi cho môi trường; -
Tc truyền ng cao, linh hot, d iều khin với tin cy và chính xác; -
gii pháp và thiết b phòng nga quá ti, q áp sut hiu qu.
Nhược đim:
-Công sut truyền ng không ln. nhu cu công sut truyn ng ln, chi
pcho truyền ng khí nén s cao hơn 10-15 ln so vi truyn ng iện cùng ng
suất, tuy nhn kích thước và trọng lưng li ch bng 30% so vi truyn ng iện;
-Khi ti trng thay i thì vn tc truyn ng luôn có xu hướng thay i do kh
năng àn hi ca khí nén k ln, vì vy kh năng Nhy trì chuyn ng thng u
hoc quay u thường khó thc hin.
-Dòng khí nén ược gii phóng ra môi trưng có th gây tiếng n.
Cấu trúc ca hệ thống k nén thưng bao gồm các khi thiết b sau:
-Trm ngun: y nén khí, bình ch áp, các thiết b an toàn, các thiết b x k
nén (lc bi, lọc hơi nước, sy khô)
-Khi iu khin: các phn t x n hiu iều khin và các phn t iều khin o
chiều cơ cu chp hành.
-Khi các thiết b chp hành: Xi lanh, ng cơ knén, gc hút.
c phần tử ca hệ thng k nén:
+ Ngun khí nén: Trong công nghip, theo quy mô sn xut, người ta thường
xây dng mt vài trm khí nén phc v sn xut vi các mc ích khác nhau. Hệ
thng khí nén mun m vic bn vng, liên tc, tin cy thì ngun khí nén phi ược
tăng cưng n nh v áp sut, phun du bôi trơn cho các phn t iều khin, cơ cu
chấp hành…, do ó cn ược trang b mt lot phn t ni tiếp nhau như y nén
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 10
kcó th ch nh trình không i, bình tích áp, b lọc hơi nước, b tra du, van
iều chnh áp sut có ca tràn,
+ Thiết b x lý khí nén: Thiết b sy khô bng quá trình hóa hc, b lc và
thiết b sy khô bng quá tnh vt lý, b iều hòa phc v.
+ Phân phi khí nén: Thường gồm một h thống các ng dẫn pn phi
knén tới nơi yêu cu.
+ c cơ cu chấp hành: chức năng biến i năng lượng tíchy trong khí
nén thành ng ng.
Piston xilanh đy sn phm
Piston xylanh bao gồm piston xylanh thủy lc và khí nén, thực chất mt loại
ng cơ thủy lc (khí nén) dùng biến i thế năng ca du (khí nén) thành cơ năng,
thực hiện chuyển thng hoặc chuyn ng vòng không ln tc. Piston xylanh ược
dùng rt ph biến tn các thiết bị có cu chp nh chuyn ng thng i v,
xylanh khí nén có kết cấu ơn giản, nng có kh năng thực hiện một công suất lớn,
làm việc n ịnh và giải quyết vn chn khít tương i ơn giản. So với hệ thống
thủy lc, h thống khí nén có công suất nh hơn nhưng có nhiều ưu iểm hơn như:
- Có kh năng truyn ng lượng i xa, bởi vì nhớt ng học ca khí nén
nhỏ và tổn tht áp suất tn ường dn nh.
- Do có khả ng chịu nén ( àn hi) lớn của không khí nên th trích chứa
knén rt thun lợi, không khí dùng nén hu n có slượng không giới hn
có thể thải ra ngược trở lại bu khí quyn.
- Hệ thng khí nén sch sẽ, dù cho srò rkhông khí nén h thng ng
dẫn, do ó không tồn tại mi e da b nhiễm bẩn.
- Chi phí nh ể thiết lập một h thống truyn ng bng khí nén, bởi vì phần
lớn trong các xí nghiệp, nhà y ã có sn ường dẫn khí nén.
- Hệ thng phòng ngừa quá áp suất giới hn ược m bo, nên tính nguy hiểm
ca quá tnh sử dng hệ thng truyền ng bằng khí nén thp.
- Phân loi piston xylanh:
Có th chia ra làm 2 loi: xylanh tác ng ơn và xylanh tác ng kép.
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 11
Hình 2-3. Các loại piston xylanh thông dụng
a, xylanh tác động ơn b, xylanh tác đng kép
- Xylanh tác ng ơn (xylanh tác ng một chiều). Áp lực knén chỉ tác dụng
vào một phía ca xylanh, phía còn li là do ngoi lc hay do xo tác dụng. -
Xylanh tác dng kép (xylanh tác dụng hai chiều). Áp suất knén ược dn vào hai
phía ca xylanh do yêu cu iều khiển xylanh sẽ i vào hay i ra tùy thuộc vào áp
lực.
Lựa chọn piston xylanh dùng trong hệ thng
Do ặc iểm của xy lanh tác ng nhanh, nh tnh không lớn, cố ịnh nên ta
chn xy lanh tác đng hai chiu sdụng trong hệ thng. Xylanh tác ng hai
chiều giúp h thng ược iều khiển một cách hoàn toàn tự ng và chính c.
Van đảo chiu
Van o chiu khí nén là phn tử ng óng, ngắt, o chiều dòng khí nén,
thông qua ó thay i ược hướng tác ộng ca cơ cấu chp nh khí nén.
Hình 2-1 Van ảo chiều
Van 2/2: Có hai cổng, vào (1) và ra (2), hai trng thái, van 2/2 có th s dng làm
khóa ON/OFF óng mngun khí nén hoc rẽ mch khí nén.
Van 3/2: Có cổng làm việc vào (1) ra (2), cổng x (3) và hai trạng thái.
lO MoARcPSD|47704698
Đồ án thiết kế h thng cơ iện t - SX GVHD:TS. Nguyn Trọng Du
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 12
Van 4/2: 4 cổng làm việc, vào (1) và ra (2,4), chung một cổng x (3), hai trng
thái. Van 4/2 ược ghép bởi van 3/2 trong một v: một thường óng, một thường mở.
Van 5/2: 5 cổng làm việc, vào (1), ra (2,4), hai ca x rng cho mi trạng thái
(3,5), hai trng thái. Van 5/2 dùng làm van ảo chiều iều khiển xy-lanh tác ng
kép vào ng cơ.
Van 5/3: Có 3 trạng thái, trong ó trng thái trung gian (mind-position) trng thái
n nh và luôn ược thiết lập bởi các lò xo hồi khi không có bất k một tín hiu iều
khiển o. Người ta thường gi ó là trạng thái không. Hai trng thái còn lại ược
thiết lập và cùng tồn tại bởi hai tín hiệu iều khiển tương ứng như i với van 5/2 iều
khiển một phía.
Hình 2- 2. c loại van
Van đảo chiều sử dng trong hệ thống
Trong hình hệ thng pn loại sn phm theo màu sc, ta s dng van o chiều 5/2.
2.3 Cm biến
Bộ cảm biến là thiết b iện t cảm nhn những trạng thái hay quá tnh vật lý,
hóa học hay sinh học ca i trường cn khảo sát, và biến i thành n hiệu iện
thu thp thông tin vtrng thái hay quá trình ó. Sau ó ược chuyn thành dạng thông
tin hóa và xuất v n hình hoặc y tính, h thống PLC th iều khin
các thiết bị khác từ xa.
| 1/68

Preview text:


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm TÔ VĂN HƯNG Hung.tv187453@sis.hust.edu.vn
Ngành Cơ iện tử (NUT)
Nhóm chuyên môn đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Khoa cơ điện tử
Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Trọng Du Chữ ký của GVHD Bộ môn:
Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot Viện: Cơ khí
Hà Nội, tháng 02 năm 2023 lO M oARcPSD| 47704698
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI SME.EDU - Mẫu 6.a VIỆN CƠ KHÍ Học kỳ:20221 Bộ môn Cơ điện tử Năm học: 20 - 20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Mã HP: ME4336Q
Thời gian thực hiện: 15 tuần; Mã ề: VCK01-17 Ngày …/…/20… Ngày …/…/20… Ngày …/…/20…
ĐƠN VỊ CHUYÊN MÔN NGƯỜI RA ĐỀ CB Hướng dẫn
(ký, ghi rõ họ tên)
(ký, ghi rõ họ tên)
(ký, ghi rõ họ tên)
Ngày giao nhiệm vụ: …/…/20…; Ngày hoàn thành: …/…/20…
Họ và tên sv:…………….………………MSSV: ………… Mã lớp: ................. Chữ ký sv: …… I.
Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm
II. Số liệu cho trước: 1.
Hệ thống cấp phôi tự ộng 2.
Nguồn lực cấp phôi và ẩy phôi: Khí nén 3.
Nguồn lực quay băng tải: Động cơ iện 4. Bộ truyền ngoài: Xích 5.
Thông số hình học phôi:
 Hình trụ: h1=…cm, h2=…cm, h3=…cm
d1=…cm, d2=…cm, d3=…cm
 Hình lập phương: h1=…cm, h2=…cm, h3=…cm 6.
Trọng lượng phôi: Qmin = …. kg; Qmax = …. kg 7.
Năng suất làm việc: N = …. sp/ph III. Nội dung thực hiện:
1. Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật
- Tổng quan về hệ thống - Nguyên lý hoạt ộng
- Phân tích tính chất, ặc iểm của phôi/sản phẩm ể lựa chọn phương pháp cấp phôi phù hợp lO M oARcPSD| 47704698
- Xác ịnh các thành phần cơ bản của hệ thống iều khiển và thông số/yêu cầu kỹ thuật của hệ thống
2. Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển
- Ý tưởng iều khiển, tính năng iều khiển và giao tiếp
- Lựa chọn phương án điều khiển
- Thành lập sơ đồ điều khiển
- Diễn giải sơ đồ điều khiển
- Tính toán chi tiết, lựa chọn thành phần, linh kiện
- Giao tiếp hệ thống với người sử dụng
- Mô phỏng hệ thống điều khiển
3. Xây dựng bản vẽ thiết kế mạch điện điều khiển
- Xây dựng bản vẽ thiết kế mạch iện iều khiển (1 Bản A1 hoặc A2)
4. Mô phỏng nguyên lý hoạt động ( điều khiển) lO M oARcPSD| 47046 98 Đồ án
thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................................
1 .................................................................................................................................................................... 7
1.2 Nguyên lý hoạt ộng ............................................................................................................................ 5
CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG .............................................................. 6
2.1 Động cơ .............................................................................................................................................. 6
2.2 Piston/ Van khí nén ............................................................................................................................ 8
2.3 Cảm biến........................................................................................................................................... 12
2.4 Thiết bị iều khiển (PLC)................................................................................................................... 14
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN............................................................................... 18
3.1 Thiết kế hệ thống iều khiển .............................................................................................................. 18
3.2 Tính toán lựa chọn linh kiện cho hệ thống iều khiển ....................................................................... 25
3.3 Lập trình iều khiển cho hệ thống ộng lực, giao diện iều khiển ........................................................ 29
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .......................... 30
4.1 Thiết kế mạch iện hệ thống iều khiển............................................................................................... 30
4.2 Chương trình PLC ............................................................................................................................ 31
4.3 Mô phỏng hệ thống iều khiển ........................................................................................................... 57
KẾT LUẬN ................................................................................................................................................. 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................... 59
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.................................. 2
1.1 Khái niệm và ứng dụng: ............................................................................................... 2 SVTH: Tô Văn Hưng lO M oARcPSD| 47046 98 Đồ án
thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du LỜI MỞ ĐẦU
Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của con người ngày
càng cao, vì thế bài toán về cung – cầu ang ược các nhà sản xuất tìm cách giải quyết. Tự
ộng hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó òi hỏi sự nhanh chóng,
chính xác và giảm thiểu ược nhân công lao ộng. Quá trình sản xuất càng ược tự ộng hóa
cao càng nâng cao năng suất sản xuất, giảm chi phí và tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp.
Xét iều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện ại hóa sử dụng
ngày càng nhiều thiết bị hiện ại ể iều khiển tự ộng các quá trình sản xuất, gia công, ché
biến sản phẩm… Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuất linh hoạt , cho
phép tự ộng ộng hóa ở mức ộ cao ối với sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa trên cơ sở sử dụng
các máy CNC, robot công nghiệp. Trong ó có một khâu quan trọng ảnh hưởng ến chất
lượng hàng hóa bán ra là hệ thống phân loại sản phẩm.
Đồ án Thiết kế hệ thống Cơ khí với ề tài là “Thiết kế hệ thống phân loại sản
phẩm” ược nghiên cứu nhằm củng cố những kiến thức ã học ở trường với những ứng
dụng bên ngoài thực tế. Đề tài có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như
vận chuyển sản phẩm, ếm sản phẩm và phân loại sản phẩm. Với hệ thống tự ộng hóa
này chúng ta có thể giảm thiểu nhân công i kèm với giảm chi phí sản xuất.
Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không nhiều nên trong quá trình
thực hiện sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Đề tài của em rất mong nhận ược sự
góp ý của quý thầy cô.
Em xin chân thành cám ơn thầy Nguyễn Trọng Du ã hướng dẫn tận tình, tạo
nhiều iều kiện thuận lợi cho chúng em tìm hiểu, nghiên cứu cũng như phát triển và hoàn thiện ề tài này. Em xin chân thành cám ơn! SVTH: Tô Văn Hưng lO M oARcPSD| 47046 98 Đồ án
thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du
Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2022 CHƯƠNG 1.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.1 Khái niệm và ứng dụng:
Khái niệm chung :
Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống iều khiển tự ộng hoặc bán tự ộng
nhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau ể thực hiện óng gói
hay loại bỏ sản phẩm hỏng.
Hình 1-1. Hệ thống phân loại sản phẩm tự ộng
Nguồn: https://bangtaivietnhat.com/san-pham/thiet-ke-thi-cong-he-thong-dieu-
khien-tu-dong-lap-trinh-plc/
Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tế
trong các nhà máy xí nghiệp bao gồm:
Phân loại sản phẩm theo kích thước: Phương pháp này dựa vào kích thước của sản phẩm
mà phân loại. Phương pháp này thường ược áp dụng trong các ngành công nghiệp chế biến
bia, nước giải khát, ... SVTH: Tô Văn Hưng lO M oARcPSD| 47046 98 Đồ án
thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du
Hình 1-2.Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước
Nguồn: https://cncvina.com.vn/product/day-chuyen-phan-loai-san-pham/ SVTH: Tô Văn Hưng lO M oARcPSD| 47046 98
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du
Phân loại sản phẩm theo màu sắc: Phương pháp này dựa vào màu sắc sản phẩm
mà phân loại. Phương pháp này ược ứng dụng hiều trong các dây chuyền chế
biến nông sản, vật liệu xây dựng nhằm phân loại chính xác màu sắc của sản phẩm.
Hình 1-3. Hệ thống phân loại cam theo màu sắc
Nguồn: https://finom.vn/phan-loai-sau-thu-hoach
Phân loại sản phẩm theo khối lượng: Phương pháp này dựa vào khối lượng của
sản phẩm mà phân loại, thường gặp nhiều trong chế biến thủy, hải sản.
Hình 1-4. Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng
Nguồn: https://abm-vietnam.com/upload/sanpham/may-phan-loai-san-phamtheo-khoi- luong.png
Phân loại sản phẩm theo vật liệu: Phương pháp này dựa vào loại vật liệu của sản
phẩm ể phân loại. Phương pháp này thường ứng dụng hiện tượng cảm ứng iện
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 3 lO M oARcPSD| 47046 98
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du
từ ể nhận dạng sản phẩm có lẫn kim loại, ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm.
Phân loại sản phẩm theo mã vạch: Mã vạch ược tạo riêng cho từng loại sản phẩm
về số lượng, mặt hàng, thông tin khách hàng ngay trực tiếp trên sản phẩm.
Phương pháp này sử dụng công nghệ laser hoặc công nghệ chụp ảnh tuyến tính
cho phép phát ra các tia sáng thẳng quét ngang mã vạch hoặc các chùm tia sáng bao trùm mã vạch.
Hình 1-5. Phân loại sản phẩm theo mã vạch
Nguồn: https://cncvina.com.vn/product/day-chuyen-phan-loai-san-pham/
Hệ thống phân loại sản phẩm ược ứng dụng nhiều trong sản xuất tự ộng
hàng hóa với số lượng lớn, giúp phân loại nhanh những sản phẩm ạt yêu cầu và
những sản phẩm bị lỗi (phế phẩm) cũng như phân loại thành những nhóm có ặc
iểm khác nhau phục vụ cho những công oạn sản xuất sau này.
Trong các nhà máy sản xuất hàng thực phẩm, nhà máy sản xuất gạch ốp
lát cho ngành xây dựng hay sản xuất các chi tiết cơ khí, linh kiện iện tử …, dòng
sản phẩm ược tạo ra sau hàng loạt những qui trình công nghệ cần ược kiểm tra ể
ảm bảo loại bỏ ược những phế phẩm cùng với ó phân loại những sản phẩm ạt
chất lượng thành những nhóm cùng loại khác khau, tạo iều khiện thuận lợi cho
quá trình lưu kho ể phân phối ra thị trường hay phục vụ tốt hơn cho những công
oạn sản xuất tiếp theo. Hơn nữa, nó còn có thể tích hợp thêm chức năng dán
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 4 lO M oARcPSD| 47046 98
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD: TS. Nguyễn Trọng Du
nhãn, ếm và quản lý sản phẩm..., giúp nâng chất lượng của sản phẩm và nâng
cao hiệu quả hoạt ộng của dây chuyền sản xuất.
1.2 Nguyên lý hoạt ộng
Hệ thống phân loại sản phẩm dựa trên nguyên lý dùng cảm biến ể xác ịnh
yếu tố mang tính chất phân loại sản phẩm. Chuyển ộng của bộ băng chuyền ưa sản
phẩm của bộ phận tiếp nhận ến bộ phận iều khiển ể tiến hành phân loại. Các sản
phẩm sau khi phân loại sẽ ược chuyển ến thùng hàng ể óng gói. Chu trình này sẽ
lặp lại cho ến khi hết sản phẩm.
Yêu cầu kĩ thuật cơ bản của các cụm chức năng trong hệ thống: chuyển ộng
tịnh tiến ưa sản phẩm ến bộ phận phân loại, hầu hết trong hệ thống phân loại sản
phẩm dùng băng chuyền ể tạo ra chuyển ộng này. Để truyền ộng quay cho trục của
băng chuyền người ta dùng ộng cơ iện thông qua các bộ truyền ngoài như xích
hoăc ai. Ngoài chuyển ộng ưa sản phẩm vào của băng chuyền máy còn chuyển ộng
cần thiết nữa ó là hai chuyển ộng tịnh tiến ể ẩy sản phẩm không ạt kích thước hoặc
phân loại sản phẩm của piston, xilanh hoặc khí nén. Chuyển ộng của piston, xilanh
ược iều khiển bởi hệ thống khí nén.
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 5 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du CHƯƠNG 2.
CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
Hình 2-1. Mô Hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
Nguồn: http://doantotnghiep.vn/thiet-ke-che-tao-he-thong-phan-loai-san-pham
Các thành phần cơ bản của hệ thống ược biểu diễn trên hình ảnh: (1) Nguồn cấp 24VDC. (13) Dây dẫn khí (2) PLC (15) Sản phẩm (3) Động cơ một chiều (16) Băng chuyền (4) Nút nhấn (17) Khay ựng sản phẩm (5) Rơ le trung gian (18) Khung ỡ cơ khí (6),(8),(14) Cảm biến (19) Hộp cấp sản phẩm (7),(9) Piston phân loại (20) Piston cấp sản phẩm
(10),(11),(12) Van ảo chiều 5/2 2.1 Động cơ
Động cơ iện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng iện sang năng lượng
cơ học. Hầu hết động cơ iện hiện có hoạt ộng theo hiệu ứng iện từ. Một số ít là ộng
cơ áp iện hoạt ộng dựa trên hiệu ứng áp iện, và thường là ộng cơ cỡ nhỏ hoặc siêu nhỏ.
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 6 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du Ứng dụng:
Ngày nay ộng cơ iện ược dùng trong hấu hết mọi lĩnh vực, từ các ộng cơ
nhỏ dùng trong lò vi sóng ể chuyển ộng ĩa quay, hay trong các máy ọc ĩa (máy chơi
CD hay DVD), ến các ồ nghề như máy khoan, hay các máy gia dụng như máy giặt,
sự hoạt ộng của thang máy hay các hệ thống thông gió cũng dựa vào ộng cơ iện. Ở
nhiều nước ộng cơ iện ược dùng trong các phương tiện vận chuyển, ặc biệt trong các ầu máy xe lửa.
Trong công nghệ máy tính: Động cơ iện ược sử dụng trong các ổ cứng, ổ
quang (chúng là các ộng cơ bước rất nhỏ).
Nguyên tắc hoạt động:
Phần chính của ộng cơ iện gồm phần ứng yên (stator) và phần chuyển ộng
(rotor) ược quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu. Khi cuộn dây trên
rotor và stato ược nối với nguồn iện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương
tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển ộng quay của rotor quanh trục hay 1 mômen. Phân loại: Các loại ộng cơ iện:
- Động cơ iện một chiều: Và hệ thống ộng cơ – máy phát cho phép thay ổi mômen
và vận tốc góc trong phạm vi rộng, ảm bảo khởi ộng êm, hãm và ảo chiều dễ dàng
• Nhược iểm của chúng là ắt, riêng loại ộng cơ iện 1 chiều lại khó kiếm và phải
tăng thêm vốn ầu tư ể ặt các thiết bị chỉnh lưu.
- Động cơ bước, ộng cơ servo : nguyên lí hoạt ộng là nhận các sung tín hiệu ể iều chỉnh quay theo góc
• Ưu iểm: có độ nhạy và ộ chính xác cao,khả năng hãm tốt
• Nhược iểm : giá thành cao
Trong mô hình, vì sử dụng truyền ộng băng tải dây ai và không yêu cầu tải trọng
lớn nên không cần ộng cơ có công suất lớn. Với yêu cầu khá ôn giản của băng tải như là:
• Băng tải chạy liên tục, có thể dừng khi cần.
• Không òi hỏi ộ chính xác, tải trọng băng tải nhẹ.
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 7 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
• Dễ iều khiển, giá thành rẻ.
Vì vậy sử dụng loại ộng cơ 1 chiều có công suất 200W có thể iều chỉnh tốc ộ trong koangr cho phép.
Hình 2-2. Một số loại ộng cơ iện
Nguồn: https://minhmotor.com/san-pham/motor-giam-toc-220v-200w.html
Động cơ iện 1 chiều là ộng cơ iện hoạt ộng với dòng iện 1 chiều. Động cơ iện
1 chiều ược dùng rất phổ biến trong công nghiệp và ở những thiết bị cần iều chỉnh
tốc ộ quay liên tục trong 1 phạm vi hoạt ộng. Động cơ iện 1 chiều trong dân dụng
thường là các dạng ộng cơ hoạt ộng với iện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong
công nghiệp, ộng cơ iện 1 chiều ược sử dụng ở những nơi yêu cầu momen mở máy
lớn hoặc yêu cầu iều chỉnh tốc ộ bằng phẳng và trong phạm vi rộng.
2.2 Piston/ Van khí nén
Theo thiết kế, cơ cấu phân loại sản phẩm ược thực hiện bằng piston khí nén.
Piston khí nén (xi lanh khí nén) là thiết bị cơ học, hoạt ộng ược nhờ khí nén giúp
chuyển năng lượng tiềm năng thành ộng năng (nhờ sự chênh áp bởi khí nén nên áp
suất lớn hơn áp suất khí quyển), piston của xi lanh chuyển ộng làm cho sản phẩm ược phân loại.
Hệ thống khí nén:
Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến, ặc biệt ở những
lĩnh vực cần phải ảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở các môi trường ộc hại. Ví
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 8 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
dụ, lĩnh vực lắp ráp iện tử, chế biến thực phẩm, các khâu phân loại, óng gói sản
phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự ộng; trong công nghiệp gia công cơ khí…  Ưu điểm:
-Do không khí có khả năng chịu nén ( àn hồi) nên có thể nén và trích chứa
trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem như một kho chứa năng lượng. -
Có khả năng truyền tải i xa bằng hệ thống ường ống với tổn thất nhỏ, khí nén sau
khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây hại cho môi trường; -
Tốc ộ truyền ộng cao, linh hoạt, dễ iều khiển với ộ tin cậy và chính xác; - Có
giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả.  Nhược điểm:
-Công suất truyền ộng không lớn. Ở nhu cầu công suất truyền ộng lớn, chi
phí cho truyền ộng khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền ộng iện cùng công
suất, tuy nhiên kích thước và trọng lượng lại chỉ bằng 30% so với truyền ộng iện;
-Khi tải trọng thay ổi thì vận tốc truyền ộng luôn có xu hướng thay ổi do khả
năng àn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả năng Nhy trì chuyển ộng thẳng ều
hoặc quay ều thường khó thực hiện.
-Dòng khí nén ược giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn.
Cấu trúc của hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị sau:
-Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí
nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô) …
-Khối iều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu iều khiển và các phần tử iều khiển ảo
chiều cơ cấu chấp hành.
-Khối các thiết bị chấp hành: Xi lanh, ộng cơ khí nén, giác hút.
Các phần tử của hệ thống khí nén:
+ Nguồn khí nén: Trong công nghiệp, theo quy mô sản xuất, người ta thường
xây dựng một vài trạm khí nén phục vụ sản xuất với các mục ích khác nhau. Hệ
thống khí nén muốn làm việc bền vững, liên tục, tin cậy thì nguồn khí nén phải ược
tăng cường ổn ịnh về áp suất, phun dầu bôi trơn cho các phần tử iều khiển, cơ cấu
chấp hành…, do ó cần ược trang bị một loạt phần tử nối tiếp nhau như máy nén
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 9 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
khí có thể tích hành trình không ổi, bình tích áp, bộ lọc hơi nước, bộ tra dầu, van
iều chỉnh áp suất có cửa tràn, …
+ Thiết bị xử lý khí nén: Thiết bị sấy khô bằng quá trình hóa học, bộ lọc và
thiết bị sấy khô bằng quá trình vật lý, bộ iều hòa phục vụ.
+ Phân phối khí nén: Thường gồm một hệ thống các ống dẫn ể phân phối
khí nén tới nơi yêu cầu.
+ Các cơ cấu chấp hành: Có chức năng biến ổi năng lượng tích lũy trong khí nén thành ộng năng.
Piston xilanh đẩy sản phẩm
Piston xylanh bao gồm piston xylanh thủy lực và khí nén, thực chất là một loại
ộng cơ thủy lực (khí nén) dùng ể biến ổi thế năng của dầu (khí nén) thành cơ năng,
thực hiện chuyển thẳng hoặc chuyển ộng vòng không liên tục. Piston xylanh ược
dùng rất phổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển ộng thẳng i về,
xylanh khí nén có kết cấu ơn giản, nhưng có khả năng thực hiện một công suất lớn,
làm việc ổn ịnh và giải quyết vấn ề chắn khít tương ối ơn giản. So với hệ thống
thủy lực, hệ thống khí nén có công suất nhỏ hơn nhưng có nhiều ưu iểm hơn như:
- Có khả năng truyền năng lượng i xa, bởi vì ộ nhớt ộng học của khí nén
nhỏ và tổn thất áp suất trên ường dẫn nhỏ.
- Do có khả năng chịu nén ( àn hồi) lớn của không khí nên có thể trích chứa
khí nén rất thuận lợi, không khí dùng ể nén hầu như có số lượng không giới hạn và
có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển.
- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống
dẫn, do ó không tồn tại mối e dọa bị nhiễm bẩn.
- Chi phí nhỏ ể thiết lập một hệ thống truyền ộng bằng khí nén, bởi vì phần
lớn trong các xí nghiệp, nhà máy ã có sẵn ường dẫn khí nén.
- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn ược ảm bảo, nên tính nguy hiểm
của quá trình sử dụng hệ thống truyền ộng bằng khí nén thấp.
- Phân loại piston xylanh:
Có thể chia ra làm 2 loại: xylanh tác ộng ơn và xylanh tác ộng kép.
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 10 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
Hình 2-3. Các loại piston xylanh thông dụng
a, xylanh tác động ơn b, xylanh tác động kép
- Xylanh tác ộng ơn (xylanh tác ộng một chiều). Áp lực khí nén chỉ tác dụng
vào một phía của xylanh, phía còn lại là do ngoại lực hay do lò xo tác dụng. -
Xylanh tác dụng kép (xylanh tác dụng hai chiều). Áp suất khí nén ược dẫn vào hai
phía của xylanh do yêu cầu iều khiển mà xylanh sẽ i vào hay i ra tùy thuộc vào áp lực.
Lựa chọn piston xylanh dùng trong hệ thống
Do ặc iểm của xy lanh tác ộng nhanh, hành trình không lớn, cố ịnh nên ta
chọn xy lanh tác động hai chiều sử dụng trong hệ thống. Xylanh tác ộng hai
chiều giúp hệ thống ược iều khiển một cách hoàn toàn tự ộng và chính xác.
Van đảo chiều
Van ảo chiều khí nén là phần tử dùng ể óng, ngắt, ảo chiều dòng khí nén,
thông qua ó mà thay ổi ược hướng tác ộng của cơ cấu chấp hành khí nén.
Hình 2-1 Van ảo chiều
Van 2/2: Có hai cổng, vào (1) và ra (2), hai trạng thái, van 2/2 có thể sử dụng làm
khóa ON/OFF óng mở nguồn khí nén hoặc rẽ mạch khí nén.
Van 3/2: Có cổng làm việc vào (1) ra (2), cổng xả (3) và hai trạng thái.
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 11 lO M oARcPSD| 47704698
Đồ án thiết kế hệ thống cơ iện tử - SXTĐ
GVHD:TS. Nguyễn Trọng Du
Van 4/2: Có 4 cổng làm việc, vào (1) và ra (2,4), chung một cổng xả (3), hai trạng
thái. Van 4/2 ược ghép bởi van 3/2 trong một vỏ: một thường óng, một thường mở.
Van 5/2: Có 5 cổng làm việc, vào (1), ra (2,4), hai cửa xả riêng cho mỗi trạng thái
(3,5), có hai trạng thái. Van 5/2 dùng làm van ảo chiều iều khiển xy-lanh tác ộng kép vào ộng cơ.
Van 5/3: Có 3 trạng thái, trong ó trạng thái trung gian (mind-position) là trạng thái
ổn ịnh và luôn ược thiết lập bởi các lò xo hồi khi không có bất kỳ một tín hiệu iều
khiển nào. Người ta thường gọi ó là trạng thái không. Hai trạng thái còn lại ược
thiết lập và cùng tồn tại bởi hai tín hiệu iều khiển tương ứng như ối với van 5/2 iều khiển một phía.
Hình 2- 2. Các loại van
Van đảo chiều sử dụng trong hệ thống
Trong mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc, ta sử dụng van ảo chiều 5/2. 2.3 Cảm biến
Bộ cảm biến là thiết bị iện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý,
hóa học hay sinh học của môi trường cần khảo sát, và biến ổi thành tín hiệu iện ể
thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình ó. Sau ó ược chuyển thành dạng thông
tin mã hóa và xuất về màn hình hoặc máy tính, hệ thống PLC ể có thể iều khiển
các thiết bị khác từ xa.
SVTH: Tô Văn Hưng Trang 12