Hà Nội 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC ĐỒ ÁN MÔN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI XÂY DỰNG H. Nhóm tác giả Báo cáo bài tập lớn môn học “Thiết kế hệ thống Cơ điện tử” 7 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 6 MỤC LỤC............................................................................................................. 7 DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................... 9 DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................ 10 CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ......................................... 11 1.1. Khảo sát yêu cầu thị trường ..................................................................... 11 1.1.1. Khái niệm thị trường và khảo sát thị trường? ................................... 11 1.1.2. Nhu cầu của thị trường về các sản phẩm phân loại sản phẩm theo kích thước trong ngành thủy, hải sản tại Việt Nam .................................... 11 1.1.3. Tình hình sử dụng máy móc ............................................................. 13 1.2. Tìm kiếm và hình thành ý tưởng.............................................................. 14 1.3. Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ............................................................ 17 1.4. Lựa chọn các phương án thiết kế ............................................................. 18 1.4.1. Phương án 1: Máy sàng lắc phẳng .................................................... 18 1.4.2. Phương án 2: Máy sàng rung một mặt sàng...................................... 19 1.4.3. Phương án 3: Máy sàng rung 2 mặt sàng.......................................... 20 1.4.4. Phương án 4: Máy phân loại kiểu thùng quay .................................. 20 1.4.5. Phương án 5: Máy phân loại cá dùng băng tải và đĩa kẹp ................ 21 1.4.6. Phương án 6: Máy phân loại kiểu trục quay và máng trượt ............. 22 1.4.7. Lựa chọn phương án thiết kế ............................................................ 23 1.5. Thiết lập danh sách yêu cầu ..................................................................... 23 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ........................................................................ 27 2.1. Xác định các vấn đề cơ bản...................................................................... 27 2.1.1. Các vấn đề ảnh hướng đến quá trình phân loại................................. 27 2.1.2. Yêu cầu đối với máy phân loại ......................................................... 29 2.1.3. Khái quát cho dữ liệu định tính về các vấn đề cơ bản ...................... 30 2.1.4. Hình thành vấn đề ............................................................................. 30 2.2. Thiết lập cấu trúc chức năng. ................................................................... 30 2.2.1. Cấu trúc tổng thể hệ thống ................................................................ 30 2.2.2. Cấu trúc chức năng hệ thống............................................................. 31 Báo cáo bài tập lớn môn học “Thiết kế hệ thống Cơ điện tử” 8 2.3. Phát triển cấu trúc làm việc...................................................................... 31 2.4. Lựa chọn cấu trúc làm việc. ..................................................................... 33 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỤ THỂ..................................................................... 36 3.1. Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian................ 36 3.1.1. Bắt đầu với giải pháp nguyên tắc và danh sách yêu cầu................... 36 3.1.2. Xác định điều kiện biên hoặc không gian cưỡng bức của bước thiết kế cụ thể ...................................................................................................... 37 3.1.3. Xác lập các layout thô - xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính............................................................................................................ 38 3.1.4. Phát triển các layout sơ bộ ................................................................ 39 3.1.5. Lựa chọn layout sơ bộ phù hợp......................................................... 53 3.1.6. Giải pháp cho các chức năng phụ trợ................................................ 53 3.2. Tích hợp hệ thống .................................................................................... 55 3.2.1. Phiếu đánh giá khi tích hợp hệ thống................................................ 55 3.2.2. Bản thiết kế chi tiết ........................................................................... 56 KẾT LUẬN......................................................................................................... 60 PHỤ LỤC............................................................................................................ 61
PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Khảo sát yêu cầu thị trường
1.1.1 Khái niệm thị trường và khảo sát thị trường?
Thị trường là không gian nơi diễn ra việc chuyển nhượng quyền sở hữu sản phẩm, dịch vụ hoặc tiền tệ, nhằm đáp ứng nhu cầu của bên cung và bên cầu Qua đó, thị trường xác định số lượng và giá cả cần thiết cho các sản phẩm, dịch vụ theo các quy định và thông lệ hiện hành.
Khảo sát thị trường là quá trình nghiên cứu và phân tích nhằm hiểu rõ về một sản phẩm hoặc dịch vụ cụ thể, bao gồm việc điều tra xu hướng của khách hàng Nó giúp xác định các khả năng khác nhau của khách hàng, như thuộc tính đầu tư và tiềm năng mua sắm Bằng cách thu thập phản hồi trực tiếp từ đối tượng mục tiêu, khảo sát thị trường cung cấp cái nhìn sâu sắc về đặc điểm, kỳ vọng và yêu cầu của khách hàng.
1.1.2 Nhu cầu của thị trường về các sản phẩm phân loại sản phẩm theo kích thước trong ngành thủy, hải sản tại Việt Nam
- Tổng quan về ngành thủy sản nước ta:
+ Diện tích (Land area): 329.560 km2, Chiều dài bờ biển (Coast line): 3.260 km, Vùng đặc quyền kinh tế (EEZ): 1 triệu km2
+ Tổng sản lượng thủy sản (2020): 8,4 triệu tấn
+ Khai thác: 3,85 triệu tấn NTTS: 4,56 triệu tấn
+ Giá trị XK 2020: 8,5 tỷ USD
+ Lực lượng lao động: Hơn 4 triệu người
+ Thủy sản được xác định là ngành kinh tế mũi nhọn của quốc gia: Chiếm
4 - 5% GDP; 9-10% tổng kim ngạch XK quốc gia
+ Đứng thứ 5 về giá trị XK (sau: điện tử, may mặc, dầu thô, giày dép)
Từ năm 1995 đến 2020, sản lượng thủy sản Việt Nam đã tăng trưởng mạnh mẽ, gấp hơn 6 lần, từ 1,3 triệu tấn lên 8,4 triệu tấn, với tỷ lệ tăng trưởng trung bình hàng năm đạt 8% Trong đó, sản lượng nuôi trồng thủy sản chiếm 54%, trong khi khai thác thủy sản chiếm 46%.
Hình 1-1: Biểu đồ sản lượng thủy sản Việt Nam từ năm 1995 - 2020
Do nền kinh tế còn hạn chế, giá lao động ở nước ta thấp, trong khi chi phí nhập khẩu máy móc rất cao Vì vậy, hầu hết các công ty đều ưu tiên sử dụng công nhân cho phần lớn quy trình chế biến cá và chế biến thủy sản.
Ngày nay, ngành chế biến thủy sản phục vụ thị trường nội địa và xuất khẩu cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt như ISO 22000:2005 và HACCP Để đảm bảo đạt được những tiêu chuẩn này, việc sử dụng máy móc chính xác là điều cần thiết hơn là chỉ dựa vào cảm quan của con người.
Giải phóng công nhân khỏi công việc nặng nhọc và tăng năng suất là mục tiêu hàng đầu của các doanh nghiệp, đặc biệt trong ngành chế biến thủy sản Để đạt được điều này, nhiều doanh nghiệp lớn đã chuyển sang sử dụng máy móc thay vì lao động thủ công Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế hạn chế và chi phí nhập khẩu máy móc cao, việc thiết kế và sản xuất máy móc trong nước trở thành nhu cầu cấp thiết Điều này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm thủy sản trên thị trường quốc tế.
Khi xem xét lựa chọn phương thức làm việc trong sản xuất phân loại sản phẩm, 80% doanh nghiệp đã quyết định áp dụng máy móc tự động hóa, cho thấy kết quả tích cực trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Hình 1-2: Biểu đồ khảo sát về phương thức sản xuất trong môi trường khai thác thủy hải sản tại nước ta
1.1.3 Tình hình sử dụng máy móc
Do nền kinh tế còn hạn chế, giá lao động tại nước ta thấp, trong khi đó, chi phí nhập khẩu máy móc rất cao Vì vậy, hầu hết các công ty trong ngành chế biến cá và thủy sản đều ưu tiên sử dụng công nhân cho phần lớn quá trình sản xuất.
Khánh Hoà hiện đang có nhu cầu tăng cường sử dụng máy móc để hiện đại hoá quy trình sản xuất và chế biến thuỷ sản Một số công ty như F115 và Trúc An đã áp dụng máy phân loại tôm, trong khi Đại Thuận sử dụng máy rửa kiểu thùng quay và băng tải Công ty chế biến thuỷ sản Cam Ranh cũng được trang bị nhiều thiết bị hiện đại Tuy nhiên, nhìn chung, việc sử dụng máy móc trong ngành này vẫn còn hạn chế.
Hiện nay, việc đánh giá hiệu quả của các máy móc phân loại sản phẩm cho thấy chỉ có 62% người dùng cảm thấy rằng chúng đáp ứng được nhu cầu, trong khi phần lớn vẫn cho rằng chỉ mới đạt được một phần nhỏ trong việc tối ưu hóa quy trình phân loại.
Tự độngBán Tự độngThủ công
Hình 1-3: Biểu đồ lượng đáp ứng của máy móc trên thị trường hiện nay
Máy phân loại cá tự động, với hiệu suất cao, đang chiếm lĩnh thị trường hiện nay Các sản phẩm này chủ yếu phân loại cá dựa trên khối lượng và kích thước, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng.
Thị trường phân loại cá theo kích thước vẫn đang mở rộng với nhu cầu cao Sản phẩm này tập trung vào giá cả cạnh tranh và cấu trúc đơn giản, nhằm đạt được năng suất cao và hiệu quả sản xuất, từ đó tạo lợi thế cạnh tranh so với các sản phẩm khác.
Tìm kiếm và hình thành ý tưởng
Nhóm nghiên cứu đã thiết lập các tiêu chí cụ thể và tiến hành khảo sát hơn 100 doanh nghiệp vừa và nhỏ trên toàn quốc, cùng với nhiều chuyên gia phân tích thị trường trong lĩnh vực sản xuất và chế biến nông-lâm sản Mục tiêu của khảo sát là định lượng nhu cầu thị trường đối với sản phẩm này và thu thập các tiêu chí, đánh giá của họ về thiết bị Kết quả khảo sát thực tế đã cung cấp những thông tin quý giá về nhu cầu và tiêu chuẩn của thị trường.
- Về tiêu chí, yêu cầu của thị trường và mức đánh giá của họ về hệ thống phân loại cá theo kích thước Đủ đáp ứng 62%
38% Đủ đáp ứngChưa đủ đáp ứng
Hình 1-4: Biểu đồ khảo sát yêu cầu của khách hàng về các sản phẩm máy phân loại cá theo kích thước
Ý tưởng thiết kế hệ thống phân loại cá cần tập trung vào việc tối ưu hóa năng suất và chất lượng, đồng thời giảm giá thành sản phẩm Hệ thống cũng nên có thiết kế đơn giản, đảm bảo tính ổn định và thuận tiện trong bảo trì Ngoài ra, vấn đề an toàn trong quá trình vận hành sản phẩm cũng cần được chú trọng.
+ Các thiết bị phụ: đèn, bộ rung, thùng chứa thành phẩm, nút vật lý,…
- Sử dụng module có sẵn:
+ Hệ thống dây đai, bánh răng…
- Chiến lược phát triển sản phẩm:
+ Tập trung vào nghiên cứu và phát triển hệ thống phân loại cá đầu vào + Cung cấp các bản dung thử cho một số nhà máy chế biến cá
Giá thành 25% Độ chính xác
Năng suất Giá thành Độ chính xác Độ an toànThiết kế
+ Thường xuyên cải tiến và tối ưu hóa hệ thống để người dung dễ dàng sử dụng và đạt hiệu quả cao
+ Vòng đời của một sản phẩm là: 5 năm
+ Cung cấp phiên bản cập nhật ra thị trường: 02 năm/1 phiên bản
- Cấu tạo chung của hệ thống phân loại sản phẩm
+ Cụm thiết bị điều khiển
+ Cụm thiết bị xử lý
Các thành phần trong hệ thống có chức năng và nhiệm vụ cụ thể, được sắp xếp một cách đồng bộ để tối ưu hóa hiệu suất Sự phân chia này giúp chúng ta hình dung rõ hơn về sản phẩm.
Hình 1-5: Sơ đồ tổng quát hoạt động của máy phân loại sản phẩm theo kích thước
Lập kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
Dưới đây là bảng kế hoạch chi tiết về nhiệm vụ và thời gian hoàn thành mà nhóm đã xây dựng để đảm bảo hiệu quả công việc tối ưu.
Bảng 1-1: Kế hoạch phát triển sản phẩm máy phân loại cá theo kích thước
STT Thời Gian Nhiệm Vụ
1 15/03/2021-01/04/2021 Tìm hiểu và phân tích thị trường
3 08/04/2021-15/04/2021 Lên kế hoạch và làm rõ nhiệm vụ
6 29/04/2021-30/05/2021 Thử nghiệm tại công ty
7 30/05/2021-30/08/2021 Đưa ra vận hành thử nghiệm dòng sản phẩm alpha
8 30/08/20210- 15/09/2021 Thu thập thông tin phản hồi từ người dùng thử nghiệm
9 15/09/2021- 15/02/2022 Sửa chữa, khắc phục lỗi, cải tiến
10 15/02/2022- 15/05/2022 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm beta
11 15/05/2022- 30/11/2022 Thu thập thông tin phản hồi và sửa chữa lỗi, tối ưu hóa thiết bị
12 01/02/2023- 01/03/2023 Sản xuất số lượng lớn và các chiến dịch marketing
13 Từ 01/03/2023 Đưa ra thị trường dòng sản phẩm hoàn thiện và liên tục cập nhật thông tin phản hồi
Lựa chọn các phương án thiết kế
1.4.1 Phương án 1: Máy sàng lắc phẳng
Sàng lắc phẳng hoạt động dựa trên trọng lực, lực ma sát và lực quán tính, tạo ra sự chuyển động tương đối của vật liệu trên bề mặt sàng Cấu trúc sàng thường được treo trên các thanh đàn hồi, với mặt sàng nằm ngang hoặc nghiêng một góc α từ 8 đến 10 độ về phía trượt của hạt Sự chuyển động lắc được tạo ra nhờ cơ cấu tay quay hoặc lệch tâm Góc nghiêng α phải nhỏ hơn góc ma sát giữa hạt và sàng để đảm bảo vật liệu không tự trượt xuống khi sàng đứng yên.
Mặt sàng được sử dụng trong sàng lắc phẳng thường là dạng tấm đục lỗ, với hai hình dạng lỗ phổ biến là hình tròn và hình chữ nhật Lỗ hình tròn giúp phân loại cá theo chiều rộng, trong khi lỗ hình chữ nhật phân loại dựa trên chiều dài, mang lại mức độ đồng đều cao hơn.
Mặt sàng có lỗ hình chữ nhật Mặt sàng có các lỗ hình tròn
+ Mức độ đồng đều của cá được phân loại thấp;
+ Năng suất thấp, dễ bị kẹt cá;
+ Khối lượng tấm sàng lớn, độ bền không cao
Hình 1-6: Các dạng mặt sàng cho phương án thiết kế 1
+ Gây nát cá do quá trình sàng lắc liên tục làm cho cá trầy xước
1.4.2 Phương án 2: Máy sàng rung một mặt sàng
Máy được thiết kế với khung sàng hỗ trợ bằng hệ lò xo gắn trên bệ, trong đó có ổ đỡ cho trục lệch tâm Trục lệch tâm được tạo ra bằng cách gắn thêm quả lệch tâm lên trục quay, cho phép điều chỉnh biên độ dao động của sàng Động cơ truyền động quay qua bánh đai dẫn động vào trục lệch tâm Trên khung sàng, có thể lắp đặt mặt sàng dạng nan quạt với khoảng cách giữa các thanh tùy theo yêu cầu phân loại.
Bộ phận gây dao động bao gồm khối lượng lệch tâm của trục lệch tâm và các đối trọng tạo rung Khi hoạt động, các bánh đai chuyển động theo sàng, thường được đặt nghiêng từ 15-30 độ Trục lệch tâm quay với tốc độ từ 500-1500 vòng/phút, biên độ dao động dao động từ 1-6 mm, và năng suất có thể đạt tới 300 m3/h.
Mặt sàng được thiết kế với các thanh phân loại tròn sắp xếp theo hình nan quạt, tạo ra một cấu trúc nghiêng Khoảng cách giữa các thanh nhỏ ở phía trên sẽ tăng dần về phía dưới, giúp tối ưu hóa quá trình phân loại.
Hình 1-7: Kết cấu mặt sàng cho phương án 2
Trong phân loại cá, một đặc điểm nổi bật là chúng rất nhạy cảm với va chạm mạnh và dễ bị tổn thương Vì lý do này, việc sử dụng máy sàng rung được coi là phương pháp tối ưu nhất để xử lý cá một cách an toàn.
+ Năng suất cao, không gây kẹt, không làm nát cá
+ Phân loại được nhiều dạng cá
+ Mặt sàng nhẹ, năng suất sử dụng bề mặt cao
+ Tránh được hiện tượng quá tải, đảm bảo an toàn cho máy
+ Mức độ đồng đều còn hạn chế
+ Chế tạo mặt sàng đòi hỏi độ chính xác cao
+ Đối với việc phân loại cá vừa và nhỏ thì máy sàng rung đảm bảo tốt các yêu cầu phân loại
1.4.3 Phương án 3: Máy sàng rung 2 mặt sàng
Máy sàng rung 2 mặt sàng hoạt động theo nguyên tắc tương tự như máy sàng rung 1 mặt sàng, nhưng có cấu tạo đặc biệt với hai mặt sàng được đặt song song Các thanh trên mặt sàng cũng được bố trí song song, giúp tối ưu hóa quá trình sàng lọc.
Mặt sàng của máy sàng rung 2 mặt dễ chế tạo hơn so với mặt sàng dạng nan quạt, đồng thời mang lại mức độ đồng đều cao hơn cho sản phẩm dưới sàng.
+ Tuy nhiên nhược điểm của nó là kết cấu cồng kềnh hơn, phân loại được ít thành phần hơn Dạng mặt sàng này cũng có thể gây kẹt cá
1.4.4 Phương án 4: Máy phân loại kiểu thùng quay
Máy phân loại kiểu sàng thùng quay là một thiết bị hình trụ được làm từ thép tấm, có đặc điểm là có lỗ hoặc lưới sợi đan bọc quanh khung Thân thùng quay được hỗ trợ bởi bộ phận đỡ kiểu vành đai con lăn hoặc ổ bi, giúp sàng có trục tâm ổn định Thân thùng quay được gắn chặt vào trục tâm thông qua các vành đai với moay ơ và các nan hoa, trong khi thùng quay được truyền động bằng trục tâm hoặc cặp.
Bánh răng được bố trí xung quanh thùng mà không có trục tâm, giúp quá trình nạp vật liệu diễn ra hiệu quả qua phễu tiếp liệu ở một đầu thùng Sản phẩm được sàng lọc sẽ rơi vào thùng chứa trên sàng ở đầu đối diện, trong khi sản phẩm dưới sàng sẽ được thu gom vào thùng chứa dưới sàng.
Sàng thùng quay là thiết bị phổ biến trong việc phân loại các loại vật liệu khô, nhưng cũng có thể được sử dụng hiệu quả để phân loại cá nếu điều chỉnh tốc độ quay phù hợp Máy này đặc biệt thích hợp cho việc phân loại cá có kích thước vừa và nhỏ.
+ Gây nát cá, phân loại được ít loại cá.;
+ Hệ số sử dụng bề mặt nhỏ:10-20%;
1.4.5 Phương án 5: Máy phân loại cá dùng băng tải và đĩa kẹp
Máy có thiết kế bao gồm các máng chứa cá được lắp đặt trên băng tải, với băng tải hoạt động liên tục nhờ vào bánh đai dẫn động Để đảm bảo mỗi máng chỉ chứa một con cá và hướng về phía đĩa kẹp, người ta đã bố trí các tấm chặn trên băng tải.
Cá trong máng chứa sẽ được hệ thống vòi phun nước đẩy lên, khiến đầu cá nhô ra khỏi miệng máng Với áp lực nước xác định, cá lớn nhô ra ít hơn trong khi cá nhỏ nhô ra nhiều hơn Các đĩa kẹp tự động đóng mở bằng cơ cấu cam, sau đó quay 90 độ và thả cá vào các thùng chứa.
Khoảng cách giữa đĩa kẹp và miệng máng chứa cần phải nhỏ hơn khoảng cách giữa đĩa kẹp và máng chứa Điều này cho phép cá nhô ra ít được kẹp bởi đĩa kẹp nhỏ, trong khi cá nhô ra nhiều sẽ được kẹp bởi đĩa kẹp lớn Những con cá lớn nhất không thể nhô ra khỏi máng chứa sẽ được băng tải vận chuyển tới thùng chứa Do đó, cần điều chỉnh khoảng cách giữa đĩa kẹp và miệng máng chứa tùy thuộc vào kích thước của cá.
+ Máy phân loại dùng băng tải và đĩa kẹp đảm bảo không gây nát cá
+ Phân loại với mức độ đồng đều cao
+ Máy hạn chế về mức độ phân loại, chỉ thường dùng để phân loại được 3 loại cá
+ Năng suất phân loại không cao, kết cấu khá phức tạp
+ Khó khăn trong việc hướng đầu cá về phía đĩa kẹp
1.4.6 Phương án 6: Máy phân loại kiểu trục quay và máng trượt
Thiết bị bao gồm một máng trượt nghiêng với góc α từ 20 đến 25 độ và hệ thống trục quay nghiêng với góc β từ 5 đến 10 độ, được thiết kế để có khe hở với máng, quay ngược chiều với chuyển động của cá nhằm ngăn cá bị cuốn vào khe hở Khe hở giữa từng trục và máng có sự khác biệt, với khe hở lớn nhất ở phần trên và nhỏ nhất ở phần dưới Ngoài ra, khe hở giữa máng và trục có thể điều chỉnh linh hoạt nhờ vào hệ thống định vị nhanh.
Thiết lập danh sách yêu cầu
Bài viết trình bày các phương án thiết kế cho hệ thống phân loại cá dựa trên kích thước, sử dụng hình dạng cá trung bình làm chuẩn Từ đó, danh sách yêu cầu cho sản phẩm được đưa ra một cách rõ ràng và chi tiết.
Bảng 1-2 Danh sách yêu cầu cho hệ thống
Người sử dụng Hệ thống phân loại cá theo kích thước
Những thay đổi Yêu cầu Chịu trách nhiệm
+ Khối lượng hệ thống: 900÷1030Kg + Vỏ máy:
• Vật liệu: kim loại đảm bảo rung động cho phép khi vận hành và tuổi thọ của hệ thống
• Độ dày vỏ máy: kim loại tấm dày 1÷2mm
• Khả năng chống bám bụi của vỏ tốt
• Sai số chế tạo của chi tiết: 0,1÷0,15mm
• Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm
• Độ bền của khung máy: 40÷50 năm trong điều kiện lý tưởng
• Công nghệ chế tạo: độ chính xác cao chi phí thấp cho sản xuất hàng loạt
• Hình dạng: xoắn ốc trụ
• Chịu và làm giảm rung động tốt trong ngưỡng 2÷3Hz
• Ổn định khi làm việc
Nhóm thiết kế 08 chịu trách nhiệm
+ Mặt sàng: Dạng hình thang bao gồm các thanh phân bố dạng nan quạt
• Sử dụng nguồn điện lưới 220-250V/50Hz
• Có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ
• Bộ điều khiển xử lí chính xác với tốc độ cao (độ trễ
• Bộ điều khiển xử lý nhanh chính xác tốc độ truyền 10/100 Mbits/s; có module truyền thông, bộ đếm tốc độ cao, PWM,…
• Phần mềm thiết kế đơn giản, trực quan
• Có hỗ trợ Tiếng Việt
• Được thiết kế có thể lưu trữ ít nhất 10 bộ nhớ, dễ dàng cài đặt cho nhiều loại cá khác nhau
Phần mềm tự động điều chỉnh trên nền tảng Windows giúp tiết kiệm chi phí nâng cấp và cho phép thêm các chương trình mới Nó xử lý hiệu quả các loại nhiên liệu khó và có khả năng kết nối linh hoạt.
• Quan sát và ghi lại hình ảnh của cá được phân loại
- AN TOÀN VÀ CÔNG THÁI HỌC
• Vận hành sử dụng thiết bị dễ dàng
• Màn hình cảm ứng có độ nhạy cao, trực quan
• Máy làm việc trong trạng thái ấm ướt nên cần đảm bảo an toàn tuyệt đối về hệ thống điện
• Thiết kế đáp ứng tính thẩm mĩ và hiệu quả cao
- SẢN XUẤT VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG
• Sản xuất một lần tất cả các bộ phận
• Chất lượng các linh kiện, bộ phận cơ khí đảm bảo tiêu chuẩn an toàn, ổn định, chính xác
• Sản xuất vỏ và bảng điều khiển thử nghiệm tại xưởng riêng
• Sử dụng các bộ phận mua ngoài và tiêu chuẩn bất cứ khi nào có thể
- LẮP RÁP VÀ VẬN CHUYỂN
• Đáp ứng dung sai tiêu chuẩn trên đề xuất
• Chi phí sản xuất < 3000USD
• Giai đoạn ý tưởng hoàn thành vào ngày 01 tháng 05 năm 2021
THIẾT KẾ SƠ BỘ
Xác định các vấn đề cơ bản
2.1.1 Các vấn đề ảnh hướng đến quá trình phân loại
Hiệu quả làm việc của sàng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện khách quan từ nguyên liệu đầu vào và cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của chính sàng.
2.1.1.1 Kích thước và hình dạng của nguyên liệu được phân loại
Kích thước và hình dạng của nguyên liệu ảnh hưởng lớn đến quá trình sàng Việc lựa chọn kết cấu mặt sàng, bao gồm lưới đan, tấm đục lỗ hoặc thanh ghi, cần phù hợp với đặc điểm của nguyên liệu Mỗi hình dạng nguyên liệu sẽ có loại mặt sàng tương ứng, giúp tối ưu hóa quá trình phân loại.
2.1.1.2 Hình dạng và kích thước lỗ sàng
Tùy theo năng xuất và độ lớn của vật liệu mà ta chọn hình dạnh kích thước của lưới cho phù hợp dựa vào một số tiêu chí sau:
Lỗ sàng hình tròn giúp sản phẩm dưới lỗ đồng đều hơn, nhưng kích thước tối đa của hạt có thể chui qua lỗ tròn chỉ đạt khoảng 80-85% so với kích thước của hạt chui qua lỗ vuông có cùng kích thước.
Khi so sánh lỗ chữ nhật với lỗ vuông và lỗ tròn, lỗ chữ nhật có bề rộng bằng kích thước lỗ vuông hoặc đường kính lỗ tròn, nhưng vật liệu sàng cần có kích thước lớn hơn Để đạt được kích thước tương đương với lỗ tròn, bề rộng lỗ chữ nhật chỉ nên chiếm 60-65% đường kính lỗ tròn Lưới và tấm sàng có lỗ hình chữ nhật mang lại nhiều ưu điểm như tiết diện tự do lớn hơn, khối lượng nhẹ hơn, năng suất cao hơn và giá thành thấp hơn so với sàng có lỗ vuông và lỗ tròn Tuy nhiên, sản phẩm thu được dưới sàng có mức độ đồng nhất thấp.
- Kích thước lỗ lưới được chọn từ kích thước vật liệu như sau:
+Khi d < 5mm, lấy lớn hơn 0,5 - 1 mm
+Khi d = 5 - 25mm, lấy lớn hơn 1- 3 mm
+Khi d > 25mm, lấy lớn hơn 3 - 5mm
2.1.1.3 Đặc tính chuyển động của sàng
Trong quá trình di chuyển của nguyên liệu trên mặt sàng, mỗi dạng chuyển động của khung sàng ảnh hưởng đến cách thức rơi của nguyên liệu Nguyên tắc chính là vật liệu cần phải trượt trên mặt sàng để quá trình sàng diễn ra hiệu quả Sự khác biệt trong dạng chuyển động của khung sàng dẫn đến sự thay đổi trong quá trình trượt, từ đó ảnh hưởng đến năng suất sàng lọc.
Khi mặt sàng được đặt nghiêng, kích thước lỗ sàng chiếu xuống mặt phẳng ngang sẽ giảm Nếu độ dốc của mặt sàng quá lớn, nguyên liệu sẽ đi qua nhanh chóng, dẫn đến giảm hiệu suất sàng Đặc biệt trong phân loại cá, độ dốc của mặt sàng rất quan trọng, giúp cá di chuyển liên tục trên bề mặt sàng.
2.1.1.5 Chiều dày nguyên liệu cấp vào sàng
Chiều dày lớp vật liệu trên sàng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất phân loại Khi lớp vật liệu quá dày, các cục vật liệu trên bề mặt khó có thể lọt qua, mặc dù kích thước của chúng đủ nhỏ Do đó, lớp vật liệu càng mỏng, hiệu quả quá trình sàng càng cao, nhưng năng suất lại giảm do vật liệu di chuyển nhanh hơn và dễ nhảy khỏi mặt sàng.
2.1.1.6 Biên độ và tần số dao động của khung sàng
Khi các yếu tố khác không thay đổi, việc tăng biên độ dao động có thể cải thiện năng suất đến một mức độ nhất định Đồng thời, việc tăng tần số dao động trong giới hạn cho phép của công nghệ cũng sẽ nâng cao năng suất và hiệu quả của quá trình sàng.
2.1.1.7 Độ ẩm của vật liệu
Độ ẩm của vật liệu có ảnh hưởng lớn đến quá trình sàng, đặc biệt là lớp nước bên ngoài cục vật liệu Trong hầu hết các trường hợp, độ ẩm cản trở quá trình phân loại Tuy nhiên, trong việc phân loại cá, việc cấp thêm nước là cần thiết, vì nó giúp cá di chuyển dễ dàng hơn và giảm ma sát giữa cá và khung sàng.
2.1.2 Yêu cầu đối với máy phân loại
Để đạt hiệu quả sử dụng máy móc tối ưu, các chỉ tiêu cần chú trọng bao gồm năng suất và hiệu quả cao, tiêu tốn ít năng lượng, cùng với chi phí lao động thấp Ngoài ra, máy cần có kích thước nhỏ gọn, tiết kiệm nước và chi phí chế tạo, lắp ráp, sửa chữa phải ở mức thấp Để đáp ứng những yêu cầu này, việc hoàn thiện sơ đồ kết cấu máy, lựa chọn thông số hợp lý và xây dựng hệ thống điện điều khiển hoàn chỉnh là rất cần thiết.
Khả năng làm việc của máy là khả năng hoàn thành các chức năng đã được định sẵn, đồng thời duy trì sự ổn định và bền bỉ Máy cần có khả năng chống mòn và chống gỉ tốt, đặc biệt trong điều kiện làm việc ẩm ướt và môi trường axit.
Độ tin cậy cao là khả năng của máy hoặc chi tiết máy trong việc thực hiện chức năng đã định, đồng thời duy trì các chỉ tiêu sử dụng trong suốt thời gian làm việc hoặc trong quá trình thực hiện khối lượng công việc đã quy định.
Khi sử dụng máy phân loại, người dùng cần chú ý đến tính an toàn, đặc biệt trong điều kiện ẩm ướt Máy được thiết kế để không gây ra tai nạn cho người sử dụng và không làm hư hại thiết bị xung quanh Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn tuyệt đối, cần phải chú trọng đến hệ thống điện, tránh tình trạng chạm mạch điện có thể dẫn đến nổ và gây nguy hiểm cho con người.
Tính công nghệ và tính kinh tế là yêu cầu thiết yếu đối với máy móc, đòi hỏi hình dạng, kết cấu và vật liệu chế tạo phải phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể Máy cần đảm bảo khối lượng và kích thước nhỏ nhất trong điều kiện cho phép, sử dụng ít vật liệu, giảm chi phí chế tạo và hạ giá thành sản phẩm.
Để đảm bảo quy tắc vệ sinh trong sản xuất, cần thiết kế máy móc với bề mặt nhẵn bóng, đặc biệt là các bề mặt tiếp xúc với cá Ngoài ra, việc bố trí các cửa thông hợp lý cũng rất quan trọng để thuận tiện cho quá trình chùi rửa và vệ sinh máy.
Thiết lập cấu trúc chức năng
2.2.1 Cấu trúc tổng thể hệ thống
Hình 2-1: Sơ đồ cấu trúc tổng thể của hệ thống
2.2.2 Cấu trúc chức năng hệ thống
Hình 2-2: Sơ đồ cấu trúc chức năng của hệ thống
Phát triển cấu trúc làm việc
Bảng 2-1 Phát triển cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo kích thước
2 Dung tích phễu cấp nhiên liệu 0,8 m 3 0,5 m 3 0,4 m 3
3 Vật liệu làm vỏ máy Thép hợp kim Hợp kim nhôm Thép không gỉ
4 Độ dày vỏ máy 1.2mm 1.5mm 1mm
5 Máy sàng Máy sàng rung
Máy sàng rung 2 mặt sàng
6 Cảm biến E18-D80NK Cảm biến tiệm cận
7 Động cơ Động cơ điện KĐB 3 pha Động cơ điện KĐB 3 pha Động cơ điện KĐB 3 pha
Bán di động (đế phẳng có con lăn hoặc bánh xe)
Cố định (đế phẳng có chân)
Cố định (liên kết với sàn)
Vi xử lý arduino uno
Bộ chuyển nhiên liệu ( sau khâu xử lý
Băng tải Băng tải Băng tải
13 Điều khiển Nút vật lí Cảm ứng chạm
Lò xo độ cứng 13KN
Lò xo độ cứng 13KN
Lò xo độ cứng 13KN
Lựa chọn cấu trúc làm việc
Bảng 2-2 Lựa chọn cấu trúc làm việc máy phân loại sản phẩm theo màu sắc
2 Dung tích phễu cấp nhiên liệu 1 0 0 Phễu: 0,6÷0,8m 3
3 Vật liệu làm vỏ máy 0 1 1
+ Vật liệu: kim loại đảm bảo rung động cho phép khi vận hành và tuổi thọ của hệ thống
+ Chịu và làm giảm rung động tốt trong ngưỡng 5÷22Hz
+ thiết kế đáp ứng tính thẩm mĩ và hiệu quả cao
4 Độ dày vỏ máy 1 1 1 + Kim loại tấm dày
+ phân loại được nhiều dạng cá, không gây kẹt nát cá
34 tải, đảm bảo an toàn cho máy
+ Độ chính xác cao + Giá thành thấp
+ Sử dụng nguồn điện lưới 220-250V/50Hz + Hiệu suất làm việc:
+ Động cơ: có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ,
+ Ổn định khi làm việc
+ Chịu và làm giảm rung động tốt trong ngưỡng 5÷22Hz
+ Có thể di chuyển khi cần thiết
10 Bộ chuyển nhiên liệu (sau khâu xử lý) 1 1 1
+ Băng tải: làm việc êm + Kích thước:
+ An toàn với điện 350V + Khả năng chống bám bụi của vỏ tốt
12 Màn hình hiển thị 1 1 1 + Vận hành sử dụng thiết bị dễ dàng, giá rẻ
+ Vận hành sử dụng thiết bị dễ dàng, Giá rẻ
- Kết luận: Concept 1 là giải pháp tổng thể tối ưu nhất, được chọn lựa để xây dựng thiết kế cụ thể
THIẾT KẾ CỤ THỂ
Nhận diện phương án và làm rõ các ràng buộc về không gian
3.1.1 Bắt đầu với giải pháp nguyên tắc và danh sách yêu cầu
- Đảm bảo kích thước, khối lượng theo danh sách yêu cầu
- Đảm bảo an toàn, công thái học và tính thẩm mỹ
- Chế tạo, lắp ráp chính xác trong dung sai cho phép
- Bàn máy chắc chắn, chịu rung động tốt
- Thiết kế đảm bảo cân bằng động khi làm việc
- Băng tải hoạt động êm, công suất lớn
- Sàng lọc cá đảm bảo phân loại đúng kích thước cá, tỉ lệ cá kẹt thấp
- Hệ lò xo đỡ đảm bảo chống rung tốt
- Động cơ có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ
- Bộ điều khiển xử lí chính xác với tốc độ cao
- Phần mềm đơn giản trực quan
- Có hỗ trợ tiếng việt
3.1.1.4 Các yêu cầu ràng buộc khác về hệ thống
- Năng suất yêu cầu: 450-500 Kg/giờ
- Độ rung: đảm bảo độ rung để cá có thể được sàng lọc dễ dàng
- Linh kiện thiết bị điện: Linh kiện, bộ phận tiêu chuẩn, dễ dàng thay thế, sửa chữa
3.1.2 Xác định điều kiện biên hoặc không gian cưỡng bức của bước thiết kế cụ thể
- Sai số chế tạo của chi tiết: 0,1÷0,15mm
- Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm
- Vật liệu: thép hợp kim
- Động cơ: công suất 10KW
- Phiễu đựng phôi: Phiệu hình dạng chữ Y: Kích thước 450x450x550(LxWxH)
- Vật liệu: Kim loại cứng chịu được va đập tối thiểu 50 N, modun đàn hồi
- Động cơ: có tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ, Công suất 10 KW/1 động cơ
- Động cơ của băng tải: Công suất >100W, sử dụng điện áp xoay chiều Tiếng ồn < 80 dB
3.1.3 Xác lập các layout thô - xác định các bộ phận thực hiện chức năng chính
Bảng 3-1: Các bộ phận thực hiện chức năng chính
Nhóm Bộ phận Chức năng Nét đặc trưng
Sàng cá Để phân loại kích thước cá
Máng định hướng Định hình dòng chảy cho nguyên liệu
Là bộ phận định hình dòng chảy cho nguyên liệu Băng tải Để vận chuyển và dẫn hướng cá cho khâu vận hành sau
Vỏ máy Để cố định các bộ phận, chống rung động, đảm bảo an toàn và tính thẩm mĩ
Hộp chứa Chứa cá khi đã được phân loại Điện- Điện tử
Quan sát và ghi lại hình ảnh của từng hạt nguyên liệu, sau đó gửi thông tin cho Hệ thống CPU xử lý
Cảm biến Thu tín hiệu để điều khiển quá trình bật tắt động cơ
Hiển thị thông tin hoạt động của máy
Thiết bị xử lí trung tâm
Thu thập- tiếp nhận- xử lý- phản hồi các tín hiệu
Máy tính và phần mềm điều khiển Điều khiển, thiết lập chế độ thiết bị Hiển thị hình ảnh, thông tin hệ thống
3.1.4 Phát triển các layout sơ bộ
Tại phễu nguyên liệu bắt đầu quá trình đưa cá vào hệ thống để bắt đầu quá trình phân loại cá dựa trên kích thước:
- Chất liệu: hợp khim sắt- carbon
- Mặt ngoài: sơn tĩnh điện
- Mặt trong: phủ nhựa bóng
- Mặt trên: hình chữ nhật (45 x 45cm)
- Mặt dưới: hình chữ nhật (15 x 45cm)
Hình 3-2: Kết cấu hệ thống mặt sàng
- Mặt sàng bao gồm các thanh phân loại bố dạng nan quạt, bao gồm các thông số như sau:
+ Chiều rộng đáy nhỏ: B1 = 905mm
+ Chiều rộng đáy lớn: B2 = 1545mm
+ Khoảng cách giữa 2 thanh đầu nhỏ: h1 = 30mm
+ Khoảng cách giữa 2 thanh đầu lớn: h2 = 70mm
+ Khoảng cách giữa 2 đáy: L = 2400mm
- Mặt sàng được phân thành 4 phần và cá thu được bao gồm 5 thành phần: + Cá có bề rộng nhỏ hơn 40 mm
+ Cá có bề rộng lớn hơn 40 tới 50 mm
+ Cá có bề rộng lớn hơn 50 tới 60 mm
+ Cá có bề rộng lớn hơn 60 tới 70 mm
+ Cá có bề rộng lớn hơn 70 mm
Góc nghiêng của khung sàng
Góc nghiêng của khung sàng có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và năng suất của quá trình sàng lọc Nếu giảm góc nghiêng, tốc độ di chuyển của cá trên mặt sàng sẽ chậm lại, dẫn đến hiệu quả tăng nhưng năng suất giảm Ngược lại, nếu góc nghiêng quá lớn, cá sẽ trượt nhanh trên mặt sàng, làm giảm hiệu quả Do đó, để đảm bảo yêu cầu của máy và sự trượt của cá, góc nghiêng tối ưu được chọn là α = 15 độ.
Tần số và biên độ giao động
Tần số và biên độ dao động tối ưu của sàng phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo chuyển động, với ba yếu tố này ảnh hưởng đến năng suất và khả năng kẹt rãnh của cá Tốc độ và dạng quỹ đạo chuyển động là những yếu tố chính quyết định khả năng kẹt rãnh Khi tăng tốc độ chuyển động của mặt sàng, khả năng tránh kẹt rãnh được cải thiện, nhưng hiệu quả phân loại lại giảm do cá văng lên cao, dẫn đến số lần tiếp xúc với mặt sàng giảm.
- Quỹ đạo chuyển động của cá được mô tả bằng hệ phương trình:
Trong đó: + α là góc nghiêng của mặt sàng
+ Vo là tốc độ dao động của mặt sàng
- Khi giải phương trình trên ta nhận được: y = vo.
- Ta tìm được x1 mà với nó y đạt được giá trị lớn nhất, bằng cách đạo hàm phương trình [3.2] và cho bằng không: y ’ = 0 1 0 sin
- Thực hiện biến đổi và giải ta được: x1 2
- Khi thay x = x1 vào phương trình và lấy y = h ta có:
+ Với L là chiều dài khung sàng
- Đường kính trung bình: D = 140mm
- Số vòng làm việc của lò xo: n = 12
- Bước t của lò xo: t = D/n = 360/12 = 30 mm
- Độ cứng chung của các lò xo thép theo phương thẳng đứng được xác định theo công thức 2.30 (trang 118, Máy sản suất vật liệu và kết cấu xây dựng)
Trong đó: + G là tổng trọng lượng của khung sàng và cá nằm trên mặt sàng, G = 150 kg = 1500N
+ ρy: Tần số dao động riêng của khung sàng theo phương thẳng đứng: ρy = 3Hz
+ g: gia tốc rơi tự do, g = 9,81 m/s 2
- Thay vào công thức trên ta được:
- Khung sàng được đỡ trên 4 lò xo, do vậy độ cứng của mỗi lò xo là:
- Độ cứng của lò xo theo phương ngang (theo công thức 2.33, trang 118 Máy sản suất vật liệu và kết cấu xây dựng)
+ h - Chiều cao làm việc của lò xo, h = 360mm = 0,36 m + D - Kích thước trung bình của lò xo, D 0mm = 0,14 m
+ α - Hệ số tính đến tải dọc trục, α = 1,1
- Thay các thông số vào công thức ta có
- Lò xo cần chọn được kiểm tra về sức bền, độ bền mỏi và sự va chạm của các dây lò xo
- Kiểm tra sự va chạm của dây lò xo theo (công thức 2.34, trang 119, Máy sản suất vật liệu và kết cấu xây dựng) ta có:
+ H0: Chiều cao của lò xo ở trạng thái tự do, H0 = 360mm;
+ Hn: Chiều cao của lò xo khi nén tới khi các vòng dây sát nhau,
+ ac: Biên độ dao động cưỡng bức, khi sàng nghiêng đặt trên lò xo là: ac = 10.e = 11.7 = 77 mm;
+ λ: Độ lún của lò xo dưới tác dụng của tải trọng của máy sàng rung và cá, λ = 370;
- Thay các thông số vào bất đẳng thức trên ta được:
- Kết luận: Vậy lò xo đã chọn thoả mãn về sự va chạm
- Năng suất tiêu hao cho máy chủ yếu là để tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động, để thắng ma sát ở ổ đỡ trục gây rung động
- Công suất tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động được tính theo
(công thức 3.80, trang 90, Máy gia công cơ học nông sản thực phẩm) ta có:
Trong đó: Ad - Động năng cung cấp cho máy sàng chuyển động trong một vòng quay của trục gây rung động (Nm)
Với + Gs: Trọng lượng của khung sàng và cá, G = 150kg 1500N, Gcá: 100kg, Gsàng: 50kg
+ n: Số vòng quay của trục gây rung động, n `0 vg/ph + a: Biên độ dao động, a = 7mm = 0,007m
Thời gian thực hiện một dao động, hay còn gọi là chu kỳ dao động, của sàng do quả lệch tâm gây ra, tạo ra lực ly tâm kích thích bộ phận rung động Thời gian này tương đương với thời gian một vòng quay của trục.
- Công suất để thắng ma sát ở gối đỡ trục gây rung động được xác định theo công thức: Nms= 3 1
Trong đó: + f - hệ số ma sát trong ổ đỡ, f = 1
+V1- vận tốc tiếp tuyến ở ổ đỡ trục, m/s
Với + r: là bán kính cổ trục (m), đường kính lắp ổ là Φ 60 nên r = 30mm = 0,03m
+ PQ - Lực ly tâm của quả lệch tâm, (N)
- Thay các thông số vào [3.9] ta tìm được công suất Nms như sau:
- Công suất động cơ điện được xác định theo công thức:
Với η: là hiệu suất truyền động của động cơ, η = 0,85
Động cơ ĐK 62-4 là loại động cơ điện không đồng bộ ba pha với rô to đoản mạch, được chế tạo từ nhôm và có thiết kế kín Động cơ này có công suất định mức 10 kW và vận tốc quay đạt 1460 vòng/phút.
Hình 3-3: Động cơ không đồng bộ ba pha
Hình 3-4: Máng định hướng nguyên liệu
+ Điện áp sử dụng: 3~5V/DC
+ Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm
Cảm biến hồng ngoại E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để đo khoảng cách tới vật cản, mang lại độ phản hồi nhanh và giảm thiểu nhiễu Thiết bị này hoạt động bằng cách phát và nhận tia hồng ngoại ở tần số riêng biệt, sau đó truyền tín hiệu về PLC S7-1200 để điều khiển quá trình bật tắt động cơ.
3.1.4.7 Thiết bị xử lý trung tâm
- Hệ thống bao gồm các thiết bị phức tạp với bộ xử lí chính sử dụng PLC S7-1200 CPU 1212C
+ Điện áp hoạt động: DC20,4-28,8V DC
+ I/0 tích hợp cục bộ: 8 ngõ vào / 6 ngõ ra, 2 ngõ analog
+ Bộ đếm tốc độ cao: 04
+ Tốc độ thực thi tính toán thực: 18 μs/lệnh
+ Tốc độ thực thi Boolean: 0,1 μs/lệnh
+ Độ bền và hoạt động với độ tin cậy rất cao nên thuận tiện cho việc sử dụng trong những máy móc hoạt động liên tục 24/7
+ Có kích thước nhỏ gọn, kèm khả năng mở rộng với nhiều module chức năng khác nhau Có thể gắn signa board mở rộng trên cpu
Cổng Ethernet được tích hợp sẵn cho phép kết nối với các thiết bị ngoại vi thông qua chuẩn truyền thông RJ45, đồng thời hỗ trợ lập trình download/upload Ngoài ra, tính năng khóa mật khẩu nhiều lớp giúp bảo vệ chương trình một cách hiệu quả.
+ Giá thành của cpu và module mở rộng cao
+ CPU thường tích hợp ít in/out
+ Phần mềm lập trình tương đối nặng nên cần máy tính cấu hình trung bình trở lên mới chạy mượt được
3.1.4.8 Sơ đồ tổng thể và sơ đồ đấu dây
- Sơ đồ khối tổng thể
Hình 3-7: Sơ đồ khối tổng thể của hệ thống
Hình 3-8: Sơ đồ tổng thể của hệ thống
- Sơ đồ đấu dây PLC
Hình 3-9: Sơ đồ đấu dây của PLC
- Sơ đồ đấu PLC với biến tần
Hình 3-10: Sơ đồ đấu dây của PLC với biến tần
- Sơ đồ đấu dây khối nhận tín hiệu vào
Hình 3-11: Sơ đồ đấu dây giữa cảm biến và contactor
3.1.4.9 Thiết bị điều khiển trực tiếp và gián tiếp
+ Giải pháp: nút nhấn vật lý
+ Tính chất: phủ Aqua chống bám bụi
+ Vị trí: cạnh màn hình LCD OLED 6 inch
+ Chức năng: điều khiển hoạt động của hệ thống
+ Giải pháp: thiết bị máy tính và phần mềm đi kèm
+ Cách thức giao tiếp: sử dụng truyền thông nối tiếp RS232
+ Chức năng: hiển thị hình ảnh, thông số, chế độ làm việc, điều khiển hoạt động của hệ thống
+ Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao;
+ Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện;
+ Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp
Hình 3-12: Sơ đồ kết nối của cả hệ thống
+ Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +- 12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm -
+ Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps
+ Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
+ Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm
+ Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m
+ Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng: 9600, 19200, 28800, 38400 56600, 115200 bps 0
Hình 3-13: Sơ đồ chân cổng VGA kết nối với PC
3.1.5 Lựa chọn layout sơ bộ phù hợp
Hình 3-14: Layout sơ bộ phụ hợp cho hệ thống phân loại cá theo kích thước
3.1.6 Giải pháp cho các chức năng phụ trợ
Bảng 3-2: Chức năng và thông số cho các bộ phận phụ trợ
Nhóm Bộ phận Chức năng Thông số thiết kế
- Để chứa cá cho công đoạn đầu phân loại
- Mặt trên: hình chữ nhật (45 x 45cm)
- M ặt dưới hình chữ nhật (15 x 45cm)
- Nguyên liệu đổ xuống bộ rung sẽ được phân bổ đều xuống định hình dòng chảy cho nguyên liệu
+ Sàng lọc bụi, tạp chất: kích thước lỗ D=4mm
+ Quạt gió: số lượng 04 kích thước: 12x120x25mm điện áp hoạt động: DC 12V-0,45A + Tuổi thọ: 40000 giờ
Băng tải - Vận chuyển và dẫn hướng cá
- Vật liệu: thép hợp kim
- Đặc điểm nổi bật: rãnh trên mặt chuyển động
Vỏ máy - Cố định các bộ phận, chống rung động, đảm bảo an toàn và tính thẩm mĩ
- Sai số chế tạo của chi tiết:
- Dung sai khi lắp ráp chi tiết: 0,05mm
- Vật liệu: hợp kim thép Điện- Điện tử
Camera Quan sát và ghi lại hình ảnh củacá được phân loại, sau đó gửi thông tin cho Hệ thống CPU xử lý
Camera công nghiệp CkVision dòng hcname
Sàng lọc Phân loại kích thước cá
Mặt sàng được cấu tạo từ các thanh phân loại tròn, sắp xếp theo dạng nan quạt và đặt nghiêng, với khoảng cách giữa các thanh nhỏ ở trên và lớn dần ở phía dưới Động cơ tạo ra chuyển động rung và tịnh tiến, giúp di chuyển nguyên liệu hiệu quả.
- Động cơ KĐB 3 pha + Công suất: 10KW + Điện áp: 220V + Tốc độ: 3000rpm + Chế độ điều khiển: điều khiển momen và điều khiển tốc độ Màn hình
- Hiển thị hình ảnh, thông tin hệ thống
Thiết bị xử lí trung tâm
- Thu thập, tiếp nhận, xử lý, phản hồi các tín hiệu
- Loại: PLC S7 1200 CPU 1212C + Nhãn hiệu: Siemens AG
+ Điện áp hoạt động: DC20,4- 28,8V DC
- Bộ phận lặp lại: Băng tải: 3 cái
- Bộ phận rung và định hướng: Điều khiển lực rung và góc trượt
- Bộ phận vệ sinh cảm biến:
+ Tự động và định kỳ theo thời gian sử dụng
+ Sử dụng màng chống bám bụi bằng polycarbonate.
