1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG

123 51 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên Cứu, Thiết Kế Mô Hình Lưu Kho Tự Động
Tác giả Nguyễn Xuân Tuấn Anh, Đoàn Quang Hinh, Nguyễn Ngọc Đức
Người hướng dẫn TS. Nguyễn Anh Tú, TS. Nguyễn Văn Thiện
Trường học Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành Cơ Điện Tử
Thể loại Đồ án
Năm xuất bản 2021
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 123
Dung lượng 5,22 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG (9)
    • 1.1. Lịch sử nghiên cứu (9)
    • 1.2. Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho (10)
      • 1.2.1. Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống lưu kho (10)
      • 1.2.2. Phân loại các hệ thống lưu kho (11)
      • 1.2.3. Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho (15)
    • 1.3. Nội dung nghiên cứu (17)
    • 1.4. Phương pháp thực hiện (17)
      • 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết (17)
      • 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm (18)
    • 1.5. Mục tiêu đồ án (18)
    • 1.6. Ý nghĩa thực tiễn (18)
  • CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG (20)
    • 2.1. Tổng quan hệ thống lưu kho (20)
      • 2.1.1. Quy trình công nghệ (20)
      • 2.1.2. Sơ đồ khối hệ thống (20)
    • 2.2. Hệ thống cơ khí (21)
      • 2.2.1. Kết cấu khung, giá đỡ hàng hóa (21)
      • 2.2.2. Hệ thống truyền động ngang, nâng hạ (23)
      • 2.2.3. Hệ thống pallet (24)
    • 2.3. Hệ thống điện và điều khiển (26)
      • 2.3.1. Động cơ (26)
      • 2.3.2. Cảm biến (30)
      • 2.3.3. Nguồn điện (35)
      • 2.2.5. Hệ thống giám sát và điều khiển (38)
      • 2.3.4. Bộ điều khiển (40)
  • CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG (44)
    • 3.1. Tính toán, thiết kế hệ thống cơ khí (44)
      • 3.1.1. Thiết kế kết cấu khung để hàng hóa (44)
      • 3.1.2. Thiết kế cơ cấu vận chuyển hàng (45)
      • 3.1.3. Tính toán thiết kế bộ truyền vitme [4] (46)
    • 3.2. Tính toán thiết kế hệ thống điện và điều khiển (56)
      • 3.2.1. Tính chọn động cơ [30] (56)
      • 3.2.2. Bộ điều khiển trung tâm (75)
      • 3.2.3. Module TB-6600 Driver điều khiển động cơ bước (81)
      • 3.2.4. Cảm biến quang điện (83)
      • 3.2.5. Công tắc hành trình (84)
      • 3.2.6. Nguồn xung DC 24V-10A (85)
      • 3.2.7. Thiết bị đóng cắt nguồn điện (86)
    • 3.3. Mô phỏng (87)

Nội dung

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG

Lịch sử nghiên cứu

Hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho đã được giới thiệu từ cuối những năm 1960 và trở nên phổ biến vào thập niên 1970 và 1980 Ban đầu, hệ thống chỉ thực hiện chức năng kiểm tra và bốc xếp các pallet chứa kiện hàng linh kiện, nhằm giảm thiểu hư hại sản phẩm và tiết kiệm diện tích kho Hệ thống cũng giúp theo dõi hàng hóa, ngăn chặn tình trạng mất mát hoặc thay đổi không được phép, đồng thời giảm thiểu công suất lao động trong quá trình bốc xếp hàng hóa.

Trong giai đoạn sơ khai từ 1960 đến 1980, hệ thống tự động hóa lưu kho được định nghĩa là sự kết hợp giữa các thiết bị và bộ phận kiểm soát nhằm tối ưu hóa quá trình bốc xếp, lưu trữ và xuất kho Hệ thống này chú trọng đến độ chính xác trong vận hành và tốc độ xử lý cao, phù hợp với mức độ tự động hóa đã được áp dụng.

Kể từ sau năm 1980, tự động hóa đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực hệ thống tự động hóa lưu kho Thiết bị này tự động nhận dòng hàng hóa với kích cỡ đồng nhất, phân loại, lưu trữ tạm thời và sau đó chuyển đến các điểm tập kết theo lệnh và điều kiện đã định Tất cả các công đoạn này được thực hiện với mức độ tự động hóa cao, giúp loại bỏ sự cần thiết của nhân lực trong quá trình điều khiển.

Hệ thống kho hàng tự động ngày nay đã phát triển thành sản phẩm của cơ điện tử (mechatronics), với mức độ tự động hóa cao và tích hợp thông minh trong quy trình sản xuất Sự tiến bộ này đóng vai trò quan trọng trong việc hướng tới hệ thống sản xuất "Just in time", giúp đáp ứng nhanh chóng nhu cầu biến động của thị trường quốc tế Hệ thống "Just in time" cho phép lập kế hoạch chi tiết cho các luồng nguyên vật liệu, hàng hóa và sản phẩm trong suốt quá trình sản xuất và phân phối, đảm bảo rằng quy trình tiếp theo có thể bắt đầu ngay khi quy trình hiện tại kết thúc.

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về hệ thống tự động hóa lưu kho và xuất kho, nhiều công ty trên thế giới đã nghiên cứu và phát triển các giải pháp cho các kho hàng và kho chứa bưu phẩm, trong đó có những tên tuổi lớn như Daifuku (Nhật Bản), Dematic Corp, FKI Logistex, Phoenix Wesifalia, Bastian-BMH (Mỹ), Union Rack Manufacturing Co, và Najing Zhongyang Racking (Trung Quốc) Theo báo cáo tổng quan của Roodbergen, KJ và Vis.I.F.A, hiện có hơn 500 bài báo cáo khoa học chuyên sâu về hệ thống tự động hóa lưu/xuất kho được công bố.

Hệ thống kho hàng tự động đã trở thành một phần thiết yếu trong quy trình sản xuất của nhiều tổ chức, bất kể quy mô lớn hay nhỏ, và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

- Ở các khu vực bốc xếp hàng hóa như các kho cảng, sân bay.

- Ở các siêu thị lớn, bưu điện chuyển phát nhanh, ngân hàng, thư viện lớn, các bãi đỗ xe,…

Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho

1.2.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống lưu kho

 Khái niệm hệ thống lưu kho

Hệ thống lưu kho tự động, hay còn gọi là AS/RS (Automated Storage and Retrieval System), là một giải pháp nhà kho thông minh cho phép lưu trữ và quản lý hàng hóa một cách tự động Những hệ thống này giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ, nâng cao hiệu quả vận hành và giảm thiểu sai sót trong quá trình quản lý hàng hóa Với khả năng tự động hóa cao, hệ thống lưu kho tự động mang lại lợi ích lớn cho các doanh nghiệp trong việc tiết kiệm thời gian và chi phí.

Hệ thống quản lý xuất nhập hàng hóa tự động 9 download by : skknchat@gmail.com tích hợp các công nghệ tiên tiến trong cơ khí, tự động hóa và công nghệ thông tin Nó được áp dụng rộng rãi tại các kho hàng và trung tâm phân phối có lưu lượng hàng hóa lớn, giúp tối ưu hóa quy trình quản lý hàng hóa.

 Nguyên lý làm việc của hệ thống lưu kho

Các hệ thống nhà kho hiện nay chủ yếu hoạt động theo hai kiểu: tự động và bán tự động, nhưng về cơ bản, chúng đều tuân theo nguyên lý hoạt động tương tự nhau.

Khi hàng hóa được nhập vào, chúng sẽ được chuyển đến khu vực nhập hàng thông qua hệ thống vận chuyển Tại đây, robot sẽ tự động lấy hàng và vận chuyển chúng đến vị trí trống trong kho lưu trữ.

Khi xuất hàng, hệ thống Robot sẽ di chuyển hàng hóa từ khu vực lưu trữ đến khu xuất hàng, sau đó hàng hóa được vận chuyển ra ngoài thông qua hệ thống vận chuyển.

1.2.2 Phân loại các hệ thống lưu kho

Hệ thống lưu kho tự động có cấu trúc đa dạng tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ của từng nhà kho Hiện nay, có nhiều kiểu nhà kho khác nhau để đáp ứng nhu cầu lưu trữ và quản lý hàng hóa hiệu quả.

 Hệ thống lưu kho tự động cho các kiện hàng đồng hạng (Unit load AS/RS):

Loại kho này được thiết kế để chứa các kiện hàng có cùng trọng tải hoặc kích cỡ, như hàng hóa trong các thùng hàng chuẩn hóa Khi thao tác với các kiện hàng đồng hạng, bộ phận gắp của Robot S/R có thể được thiết kế chuyên dụng với các cơ cấu như kẹp cơ khí, bàn kẹp chân không hoặc bàn kẹp từ tính Đồng thời, kết cấu kho cũng được tính toán cho một mức trọng tải hoặc kích cỡ nhất định.

Hệ thống lưu kho tự động thường được tích hợp với băng chuyền và được ứng dụng rộng rãi trong kho hàng của các doanh nghiệp cũng như trong các kho chứa ô tô.

10 download by : skknchat@gmail.com

Hình 1.2 Hệ thống AS/RS tải đồng hạng (Unit load AS/RS) [7]

 Hệ thống lưu kho tự động dành cho tải nhỏ (Mini load AS/RS):

Hệ thống Mini Load AS/RS được thiết kế đặc biệt cho việc lưu trữ các kiện hàng có trọng tải nhỏ, phù hợp với các cơ sở có diện tích hạn chế Loại kho AS/RS này lý tưởng cho việc lưu trữ các sản phẩm như chi tiết máy và dụng cụ, thường được đựng trong thùng chứa hoặc ngăn kéo Nhiều xí nghiệp và cơ sở dịch vụ lựa chọn hệ thống lưu kho này để tối ưu hóa không gian và nâng cao hiệu quả quản lý hàng hóa.

Hình 1.3 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini load AS/RS) [8]

 Hệ thống lưu/xuất kho tự động có người vận hành (Man on boaded AS/RS):

Hệ thống kho bán tự động là mô hình kết hợp giữa tự động hóa và sự tham gia của người vận hành, trong đó người lao động có thể trực tiếp thực hiện các công đoạn như xếp và nhặt hàng Mô hình này rất phù hợp cho các mặt hàng dạng khác nhau, giúp tối ưu hóa quy trình lưu trữ và vận chuyển hàng hóa.

11 download by : skknchat@gmail.com chi tiết máy

Hệ thống này có sức chứa, kích thước và tải trọng nhỏ, nhưng rất phù hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ Bạn có thể tải xuống tại địa chỉ skknchat@gmail.com để sử dụng.

Hình 1.4 Kho bán tự động (xếp/nhặt hàng bằng tay) [9]

 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS):

Hệ thống tự động AS/RS tuyến sâu (deep lane) được thiết kế với chiều sâu kho lớn, cho phép lưu trữ nhiều khoang hàng hơn, tối ưu hóa không gian lưu trữ và nâng cao hiệu quả quản lý hàng hóa.

Hình 1.5 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS) [9]

13 download by : skknchat@gmail.com

1.2.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống lưu kho

Nhà kho tự động có cấu trúc cơ bản gồm nhiều hành lang, với robot vận chuyển tự động hoạt động dọc theo mỗi hành lang Hai bên hành lang là các khoang chứa hàng, trong khi đầu mỗi hành lang được trang bị trạm nhập/xuất hàng hóa Các trạm này được kết nối với nhau thông qua hệ thống băng chuyền, tạo ra quy trình lưu trữ và vận chuyển hàng hóa hiệu quả.

Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho [10]

Hệ thống vận chuyển hàng trong kho rất đa dạng, được thiết kế phù hợp với yêu cầu công nghệ và loại hình hàng hóa cũng như phương thức xuất nhập khẩu Hiện nay, nhiều quốc gia đã áp dụng các giải pháp tự động hóa cho hệ thống vận chuyển kho, bao gồm băng tải, robot, xe tự hành, máy nâng và máy xếp dỡ.

Hệ thống băng tải là giải pháp tối ưu cho kho tự động tại siêu thị và công ty dược, giúp vận chuyển hàng hóa từ kho đến tay khách hàng Có nhiều loại băng tải, mỗi loại được thiết kế để vận chuyển các loại vật liệu khác nhau, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong logistics.

14 download by : skknchat@gmail.com

Hình 1.7 Hệ thống băng chuyền [11]

Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu đồ án tốt nghiệp

- Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống lưu kho tự động.

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống lưu kho.

- Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống.

Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn tổng quan về mô hình lưu kho tự động, bao gồm cấu tạo, hoạt động và vai trò của nó trong ngành công nghiệp hiện nay Từ đó, có thể tính toán và thiết kế hệ thống tự động lưu và xuất kho, ứng dụng cho kho thành phẩm công nghiệp.

Phương pháp thực hiện

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Tìm hiểu qua sách vở, tài liệu trên các diễn đàn.

- Tìm hiểu về các bài toán, mô hình hóa giúp cho việc tính toán và chọn các trang thiết bị điện và cơ khí.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá cơ sở lý thuyết về các loại động cơ, hệ thống cảm biến và bộ điều khiển điển hình, đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển một hệ thống lưu kho tự động Việc hiểu rõ các thành phần này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống mà còn nâng cao tính chính xác và hiệu quả trong quy trình lưu trữ và quản lý hàng hóa.

16 download by : skknchat@gmail.com

- Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết, ứng dụng viết chương trình điều khiển lưu kho cho bộ điều khiển PLC.

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Nghiên cứu hệ thống lưu kho tự động trên thực tế hoặc các mô hình của đề tài trước.

- Sử dụng phần mềm TIA Portal (SIMATIC STEP 7& WinCC) và Factory IO làm công cụ để mô phỏng hệ thống.

- Sử dụng phần mềm Solidworks để thiết kế và mô phỏng hệ thống cơ khí.

Mục tiêu đồ án

- Củng cố cũng như nâng cao kiến thức về PLC và các bộ phận kết cấu khác trong hệ thống.

Dựa trên các nghiên cứu và mô phỏng ban đầu, quá trình phát triển sản phẩm sẽ tiến tới lắp ráp và sản xuất thực tế, nhằm thương mại hóa sản phẩm và đáp ứng các yêu cầu cần thiết.

- Đối với nhà sản xuất:

+ Nâng cao chất lượng sản phẩm khi đưa ra thị trường cũng như nâng cao uy tín của nhà sản xuất.

+ Giảm kinh phí thuê công nhân, tăng năng suất lao động.

- Đối với người tiêu dùng:

+ Đáp ứng được phần nào thị hiếu của người tiêu dùng.

+ Có được lòng tin với những sản phẩm đang sử dụng.

Ý nghĩa thực tiễn

Hệ thống lưu kho tự động mang lại nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, đồng thời giảm bớt gánh nặng cho người lao động trong việc cất trữ và quản lý hàng hóa hiệu quả hơn.

- Tối ưu hóa thời gian nhập và xuất kho 17 download by : skknchat@gmail.com

- Dễ dàng quản lý lượng hàng hóa ra và kho.

- Nhiều loại kho thích hợp cho từng doanh nghiệp lớn nhỏ.

- Giảm thiểu tối đa nhân công và rủi ro.

18 download by : skknchat@gmail.com

CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG

Tổng quan hệ thống lưu kho

Bước 1: Kiểm tra hàng có ở băng chuyền.

Bước 2: Cơ cấu vận chuyển hàng lấy hàng.

Bước 3: Vận chuyển hàng vào kho.

Bước 1: Kiểm tra hàng có ở trong kho.

Bước 2: Cơ cấu vận chuyển hàng lấy hàng.

Bước 3: Vận chuyển hàng ra băng chuyền.

2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống

Khối giám sát Khối điề khiển Khối cơ cấu chấp hành

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống

19 download by : skknchat@gmail.com

+ Khối giám sát: Gồm các thiết bị như màn hình HMI, máy tính,… có chức năng giám sát hoạt động của hệ thống.

+ Khối cảm biến: Gồm các thiết bị như những cảm biến, công tắc hành trình,… có chức năng thu tín hiệu từ bên ngoài.

+ Khối điều khiển: Có chức năng điều khiển toàn hệ thống.

+ Khối nguồn: Gồm các thiết bị như aptomat, bộ chuyển đổi nguồn, ổn áp,… có chức năng cấp nguồn cho toàn hệ thống.

+ Khối cơ cấu chấp hành: Gồm các thiết bị như motor, hệ truyền động,… có chức năng di chuyển và điều khiển các cơ cấu

Hệ thống cơ khí

2.2.1 Kết cấu khung, giá đỡ hàng hóa

Khung là bộ phận chịu lực chính trong hệ thống, vì vậy cần thiết phải thiết kế kết cấu khung sao cho đáp ứng được yêu cầu về nội lực và ngoại lực, đảm bảo an toàn cho hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Hình 2.2 Khung nhôm định hình [13]

20 download by : skknchat@gmail.com

+ Khả năng chịu nhiệt tốt.

+ Chi phí sản xuất thấp.

+ Chưa có nhiều mẫu mã.

+ Sau nhiều năm sử dụng cần phải được bảo dưỡng và thay thế để đảm bảo.

+ Dễ gia công thiết kế.

+ Chi phí giá thành rẻ.

+ Không chịu được môi trường làm việc kém.

+ Độ bền không cao, không chịu được nhiệt.

+ Dễ gãy và hỏng hóc.

+ Thời gian bảo trì và thay mới nhanh.

21 download by : skknchat@gmail.com

Kết luận: Sau khi xem xét các ưu và nhược điểm cũng như tham khảo các mô hình thực tế, nhóm đã quyết định chọn khung nhôm làm vật liệu chính cho khung và giá đỡ hàng, nhằm đáp ứng tốt nhất các điều kiện và nhu cầu thực tế của đồ án hiện tại.

2.2.2 Hệ thống truyền động ngang, nâng hạ

Trong điều khiển kho tự động, việc kiểm soát vị trí là yếu tố quan trọng hàng đầu, yêu cầu độ chính xác cao và sai lệch tối thiểu để đảm bảo hàng hóa được đưa vào kho một cách hiệu quả Do đó, việc lựa chọn hệ truyền động phù hợp với yêu cầu của bài toán là rất cần thiết.

Hệ thống truyền động xích

+ Có thể làm việc đột ngột, hiệu suất cao hơn không có hiện tượng trượt.

+ Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn.

Bộ truyền xích hoạt động dựa trên sự ăn khớp giữa xích và đĩa nhông, vì vậy góc ôm không quan trọng như trong bộ truyền đai.

+ Các bản lề xích bị mòn khi vào khớp và ra khớp, gây tải trọng phụ thụ động.

22 download by : skknchat@gmail.com

+ Cần phải bôi trơn thường xuyên và phải có bộ phần điều chỉnh xích.

Hệ thống truyền động vitme đai ốc

Bộ truyền vitme đai ốc sở hữu kết cấu đơn giản và kích thước nhỏ gọn, mang lại sự tiện lợi trong quá trình sử dụng Với khả năng tải cao và độ tin cậy trong hoạt động, bộ truyền này không chỉ hiệu quả mà còn vận hành êm ái, không gây tiếng ồn.

+ Có thể thực hiện được di chuyển chính xác cao với khả năng tự hãm lớn.

+ Có tỷ số truyền rất lớn tạo ra được lực dọc trục lớn nên lực tác động nhỏ.

+ Hiệu suất của bộ truyền thấp.

 Kết luận: Hệ thống yêu cầu bộ truyền động nhỏ gọn và tỉ số truyền lớn nên nhóm quyết định sử dụng bộ truyền vitme cho đề tài.

Trong hoạt động của kho tự động, kích thước hàng hóa thường không đồng nhất Do đó, việc sử dụng pallet là cần thiết để chứa đựng các loại hàng hóa với nhiều kích thước khác nhau.

23 download by : skknchat@gmail.com

+ Dễ dàng trong việc thay đổi kích thước.

+ Có thể tái sử dụng.

+ Gỗ Pallet có khả năng chịu lực và dễ dàng sử dụng.

+ Có giá cả phải chăng.

+ Khó vệ sinh, hay bị nấm mốc.

+ Dễ bị biến dạng, gãy.

+ Các thanh gỗ thường có kích thước không đồng đều nhau.

24 download by : skknchat@gmail.com

+ Độ bền, chịu lực cao.

+ Được thiết kế để tồn tại lâu dài và duy trì tính toàn vẹn cấu trúc.

+ Chi phí giá thành cao.

 Kết luận: Do điều kiện và nhu cầu sử dụng pallet, các ưu nhược điểm nêu trên nên nhóm quyết định sử dụng pallet gỗ.

Hệ thống điện và điều khiển

Hệ thống lưu kho yêu cầu cánh tay Robot phải điều khiển vị trí một cách nhanh chóng, chính xác và an toàn để đưa hàng hóa vào đúng vị trí kho Động cơ cần có momen xoắn phù hợp để chịu tải khi Robot mang hàng, tùy thuộc vào loại hàng hóa được lưu trữ Do đó, việc chọn động cơ dẫn động có khả năng điều khiển chính xác vị trí và duy trì lực momen khi nâng hạ hàng hóa là rất quan trọng.

 Giải pháp Động cơ DC một chiều

25 download by : skknchat@gmail.com

+ Ưu điểm nổi bật động cơ điện một chiều là có moment mở máy lớn, do vậy kéo được tải nặng khi khởi động.

+ Khả năng điều chỉnh được tốc độ và quá tải tốt.

+ Tiết kiệm điện năng, tuổi thọ lớn.

+ Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp.

+ Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác.

+ Bộ phận cổ góp cấu tạo phức tạp, nhưng thường hư hỏng trong quá trình vận hành nên hay phải bảo dưỡng sửa chữa.

+ Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than sẽ gây nguy hiểm trong môi trường dễ cháy nổ.

+ Công suất không cao, dòng khởi động lớn. Động cơ bước

+ Có thể điều khiển mạch hở.

26 download by : skknchat@gmail.com

+ Duy trì momen rất tốt (không cần phanh, biến tốc).

+ Không cần mạch phản hồi cho cả vi điều khiển vị trí và vận tốc.

+ Chi phí bảo dưỡng thấp không có chổi quét.

+ Động cơ làm việc không đều, đặc biệt ở tốc độ thấp ( điều khiển đầy bước).

+ Làm việc ồn. Động cơ Servo

+ Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn.

+ Độ chính xác cao hơn.

27 download by : skknchat@gmail.com

+ Không làm việc ở chế độ mạch điển hở, yêu cầu hệ thống phản hồi.

+ Yêu cầu phải điều chỉnh các thông số vòng điều khiển.

+ Bảo dưỡng tốn kém hơn, đặc biệt là động cơ DC servo.

Kết luận: Dựa trên những ưu nhược điểm đã phân tích và yêu cầu về độ chính xác không quá cao, nhóm đã quyết định chọn động cơ bước Sản phẩm này không chỉ đáp ứng đầy đủ nhu cầu mà còn có giá thành hợp lý và dễ dàng trong việc điều khiển, phù hợp với điều kiện mà nhóm mong muốn.

→ Động cơ: Động cơ bước.

+ Roto là bộ phận có thể di chuyển không có cuộn dây, chổi than và cổ góp.

Stator thường được thiết kế với các cuộn dây đa cực và đa pha, thường là ba hoặc bốn cuộn dây pha Số lượng cực cần thiết được xác định dựa trên sự dịch chuyển góc mong muốn cho mỗi xung đầu vào.

28 download by : skknchat@gmail.com

Hình 2.12 Cấu tạo động cơ bước[19]

Động cơ bước hoạt động nhờ vào bộ chuyển mạch điện tử, điều khiển tín hiệu vào Stator theo một thứ tự và tần số xác định Số lần chuyển mạch tương ứng với tổng số góc quay của Rotor, trong khi chiều quay và tốc độ quay của Rotor phụ thuộc vào thứ tự và tần số chuyển đổi.

Khi nhận một chuỗi xung, động cơ bước sẽ quay theo từng xung Góc quay của trục động cơ cho mỗi xung được gọi là góc bước, thường được đo bằng độ.

Hình 2.13 Giản đồ xung điều khiển động cơ bước [19]

29 download by : skknchat@gmail.com

Để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và nhanh chóng, mỗi khi hàng được vận chuyển đến vị trí gắp của robot, cần có thiết bị xác nhận để thông báo kịp thời cho bộ xử lý trung tâm PLC Việc này giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Khi robot hoạt động, việc phát hiện lỗi ở các trục chuyển động là rất khó khăn Do đó, cần có một thiết bị giúp robot tự động dừng lại khi phát hiện một trong các trục chuyển động gặp sự cố.

Cảm biến tiệm cận điện cảm

Hình 2.14 Cảm biến tiệm cận điện cảm [21]

+ Vận hành đáng tin cậy.

+ Có thể lắp được nhiều vị trí.

+ Tín hiệu đáp ứng nhanh, chính xác.

+ Chỉ có thể sử dụng được với vật thêt kim loại.

+ Có thể bị nhiễu với kim loại xung quanh.

30 download by : skknchat@gmail.com

Cảm biến tiệm cận điện dung

Hình 2.15 Cảm biến tiệm cận điện dung [21]

+ Có thể cảm nhận được vật dẫn điện và không dẫn điện.

+ Tính chất truyền tính và độ nhạy không phụ thuộc vào vật liệu kim loại. + Nó có thể cảm nhận được vật thể nhỏ, gọn, nhẹ.

+ Bị ảnh hưởng bởi độ ẩm.

+ Dây nối với sensor phải ngắt để điện dung dây không ảnh hưởng đến độ cộng hưởng của bộ dao động.

Hình 2.16 Cảm biến quang điện [21]

31 download by : skknchat@gmail.com

+ Phát hiện vật ở khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp.

+ Tuổi thọ và độ chính xác cao, ít bị hao mòn, tính ổn định cao.

+ Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau.

+ Thời gian đáp ứng nhanh, có thể chỉnh độ nhạy.

+ Phụ thuộc nhiều vào màu sắc và hệ số phải xạ của vật thể.

+ Cần 2 điểm lắp đặt cảm biến và gương.

+ Hoạt động không tốt khi bề mặt bị bụi bẩn và trong môi trường nhiều bụi.

Hình 2.17 Công tắc hành trình [22]

+ Khả năng chịu đựng dòng lớn.

+ Đáp ứng tốt các điều kiện cần tiến độ chính xác và có tính lặp lại.

+ Tiêu thụ ít năng lượng.

32 download by : skknchat@gmail.com

+ Thời gian đáp ứng chậm.

+ Cần có tác động của vật đối với công tắc hành trình.

+ Do phải tiếp xúc nên làm các bộ phận cơ khí bị mòn.

Kết luận: Sau khi xem xét các ưu nhược điểm và tham khảo các mô hình thực tế, nhóm quyết định sử dụng cảm biến quang điện tại vị trí cuối băng tải (nơi gắp hàng của robot) và áp dụng công tắc hành trình ở đầu cuối của các trục chuyển động của robot nhằm ngăn chặn sự cố chạy quá cữ.

→ Cảm biến: Cảm biến quang điện.

Hình 2.18 Cảm biến quang điện [21]

+ Cảm biến quang hiện nay thường sử dụng đèn bán dẫn LED.

Ánh sáng được phát ra theo xung giúp thiết bị cảm biến phân biệt giữa ánh sáng của chính nó và ánh sáng từ các nguồn khác nhờ vào nhịp điệu xung phát ra.

+ Các loại đèn LED được sử dụng nhiều nhất hiện nay là LED đỏ, LED hồng ngoại hoặc LED laze.

+ Bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang) Bộ phận này có chức năng cảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ.

33 download by : skknchat@gmail.com

+ Bộ phận thu có chức năng nhận ánh sáng trực tiếp từ bộ phát hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện.

- Mạch xử lý tín hiệu

Mạch đầu ra chuyển đổi tín hiệu tỉ lệ từ tranzito quang hoặc ASIC thành tín hiệu On/Off được khuếch đại Khi ánh sáng thu được vượt quá ngưỡng xác định, cảm biến sẽ kích hoạt tín hiệu ra.

Một số loại cảm biến thế hệ trước vẫn được sử dụng phổ biến, chúng tích hợp mạch nguồn và sử dụng tín hiệu ra là tiếp điểm rơ le Tuy nhiên, hiện nay, các cảm biến chủ yếu sử dụng tín hiệu ra bán dẫn (PNP/NPN).

Cảm biến quang phản xạ hoạt động dựa trên nguyên tắc phản quang, trong đó đầu thu quang được đặt cùng phía với nguồn phát Tia sáng từ nguồn phát đi qua thấu kính và chiếu tới một thước đo chuyển động, trên đó xuất hiện các vạch chia phản quang và không phản quang Khi tia sáng gặp vạch chia phản quang, nó sẽ bị phản xạ trở lại đầu thu quang.

Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang [21]

Để hệ thống hoạt động hiệu quả, việc cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị điện là rất cần thiết Với sự hiện diện của nhiều thiết bị điện, một bộ nguồn có công suất lớn và ổn định là yêu cầu bắt buộc.

34 download by : skknchat@gmail.com

+ Cấu tạo nhẹ, rẻ hơn.

+ Dễ liên kết với các thiết bị nhỏ gọn.

+ Có thể hoạt động tốt ở dải tần cao.

+ Chế tạo khó vì đòi hỏi kỹ thuật cao.

+ Thiết kế khá phức tạp.

35 download by : skknchat@gmail.com

+ Tiện lợi, dễ sử dụng.

+ Không sử dụng được nhiều thiết bị cùng lúc.

 Kết luận: Do nguồn điện cần phải cung cấp cho nhiều thiết bị sử dụng trong hệ thống nên nhóm quyết định sử dụng nguồn xung.

+ Tụ lọc nguồn thứ cấp.

Khi công tắc điện được bật, nguồn điện sẽ đi qua nguồn xung, làm cho cuộn sơ cấp của biến áp được đóng và cắt điện liên tục nhờ sò công suất, tạo ra từ trường biến thiên.

Cuộn thứ cấp của biến áp tạo ra một điện áp ra, điện áp này sau đó được chỉnh lưu qua một số diode và được đưa vào tụ lọc nguồn thứ cấp để làm phẳng điện áp.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG

Tính toán, thiết kế hệ thống cơ khí

3.1.1 Thiết kế kết cấu khung để hàng hóa

Hình 3.1 Khung giá để hàng hóa

Hình 3.2 Thông số kích thước giá để hàng

43 download by : skknchat@gmail.com

3.1.2 Thiết kế cơ cấu vận chuyển hàng

Hình 3.3 Cơ cấu vận chuyển hàng hóa

Hình 3.4 Thông số kích thước cơ cấu vận chuyển hàng hóa

44 download by : skknchat@gmail.com

Hình 3.5 Mô hình hệ thống 3.1.3 Tính toán thiết kế bộ truyền vitme [3]

+ Tốc độ quay trục chính: 250 vòng/phút.

+ Trọng lượng trục Z = 10kg => Tải trọng dọc trục: Fa = 100 N.

+ 1 đầu được nối vào motor một đầu bị ngàm.

+ Vật liệu: Thép – đồng thanh.

 Tính toán trục chuyển động của vitme Đường kính trung bình của ren:

Hệ số chiều cao đai ốc = 0,5 với ren vuông.

ℎ : Hệ số chiều cao ren.

: Áp suất cho phép. download by : skknchat@gmail.com

Vật liệu vít và đai ốc là thép – đồng thanh nên chọn

= 8(Mpa) , =1,2 Thay vào công thức (3.1) ta có:

Kiểm nghiệm độ bền theo thuyết bền 4 ta có:

T : Momen xoắn trên tiết diện nguy hiểm của vật.

: Lực dọc trục. Ứng suất cho phép (kéo hoặc nén).

ℎ là giới hạn cháy của vật liệu vít.

1: Đường kính trong của renvit.

Tiết diện nguy hiểm là tiết diện chịu toàn bộ lực dọc trục và momen, trong đó giá trị momen lớn hơn sẽ được xác định giữa momen ren và momen gối tỉ.

2: Đường kính trung bình của ren vít.

Các thông số của ren:

Chiều cao profin ren h=1 (mm).

46 download by : skknchat@gmail.com

(3.4) Với hệ số ma sát f=0,1 ( thép – đồng thanh) ta tính ra được góc ma sát tan(10.3 + 5.71) 8

=arctg(0.1) 5.71 thay vào công thức (3.3) ta có:

Chọn mặt tì : 0 "mm, trị số momen gối tỉ:

Ta có= hệ.0,1.100.22sốmasát f=0,1 (thép- đồng≤ thanh) khi đó theo công thức (3.5) thì: s,3 (N.mm)

Thay số vào công thức (3.2) ta

Do 100 dùng công thức owle đi tính tải trọng giới hạn ta có:

Thay số vào công thức (3.9) ta được :

Kiểm nghiệm 2,1.10 độ bền cho vitme:

(Với E= 5 MPa moodun đàn hồi).

= ℎ 49 download by : skknchat@gmail.com

50 download by : skknchat@gmail.com

[ : =2,5… 4: hệ số an toàn ổn định cho phép.

Thay số vào công ] thức (3.10) ta được:

 Điều kiện ổn định được đảm bảo.

+ Chất liệu trục vitme: thép không rỉ.

+ Chất liệu đai ốc: đồng.

51 download by : skknchat@gmail.com

Tính toán thiết kế hệ thống điện và điều khiển

Cảm biến Bộ điều khiển

Bộ chuyển đổi nguồn AC-DC

Công tắc hành trình Driver

Nguồn điện Thiết bị đóng cắt nguồn điện Động cơ

Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống điện và điều khiển 3.2.1 Tính chọn động cơ [30]

 Tính chọn động cơ trục X Theo thông số thiết kế ta có:

- Đường kính vit me: D B = 8mm.

Tính momen xoắn cho động cơ:

52 download by : skknchat@gmail.com

F : lực làm bàn máy di chuyển.

0 : hệ số ma sát khớp nối ren (0,1 -0,3 lấy bằng 0,3) Ƞ : hiệu suất động cơ (0,85 – 0,95 lấy bằng 0,95).

: bước của vít me (4 mm).

Lực làm bàn máy dịch chuyển:

: hệ số ma sát bề mặt (0,1).

Hình 3.8 Lực làm trục X di chuyển

Coi ngoại lực tác dụng là không đáng kể, khối lượng trục X là

2 (kg) và góc nghiêng trục X bằng 0 độ.

53 download by : skknchat@gmail.com

Thay số vào công thức 3.13 ta có : F= 0 + 0,1.2.10=2 (N)

Do động cơ được nối với cơ cấu truyền động vitme bằng khớp nối cứng nên hệ số truyền tải bằng 1:

Suy ra momen của tải theo công thức (3.12) ta có:

Công thức tính momen tăng tốc : (áp dụng cho các động cơ)

0 : momen quán tính roto (380.10 −7 ) : momen quán tính tải.

: tốc độ quay của trục vit me.

Tính momen quán tính tải:

Momen quan tính của trục vitme:

: đường kính trục vit me.

: khối lượng riêng của thép.

(3.16) download by : skknchat@gmail.com

Thay số vào công thức 3.16 ta có:

55 download by : skknchat@gmail.com

Momen quán tính của bàn máy :

Thay số vào công thức 3.17 ta được:

Suy ra momen quán tính tải theo công thức 3.15:

Momen tăng tốc theo công thức 3.14:

Chọn hệ số an 9,55 2 toàn = 2 ta có momen xoắn động cơ theo công thức 3.11:

 Tính chọn động cơ trục Y Theo thông số thiết kế ta có:

+ Đường Chiều dài trục Y: l0mm = 4 = 8

+ Thời gian tăng tốc: 2s Tính momen xoắn cho động cơ:

56 download by : skknchat@gmail.com

57 download by : skknchat@gmail.com

F : lực làm bàn máy di chuyển.

0 : hệ số ma sát khớp nối ren (0,1 -0,3 lấy bằng 0,3) Ƞ : hiệu suất động cơ (0,85 – 0,95 lấy bằng 0,95).

Lực làm bàn máy dịch chuyển:

: hệ số ma sát bề mặt (0,1).

Coi ngoại lực tác dụng là không đáng kể, khối lượng trục Y là

6 (kg) và góc nghiêng trục Y bằng 0 độ.

Thay số vào công thức 3.13 ta có:

58 download by : skknchat@gmail.com

Do ngoại lực tác dụng lên là không đáng kể, khối lượng trục Y là 6kg và góc nghiêng trục Y bằng 0 độ.

Suy ra momen của tải theo công thức (3.12) ta có:

Công thức tính momen tăng tốc: (áp dụng cho các động cơ)

0 : momen quán tính roto (380.10 −7 ) : momen quán tính tải.

: tốc độ quay của trục vit me.

Tính momen quán tính tải:

Momen quán tính của trục vit me:

: đường kính trục vit me.

: khối lượng riêng của thép.

Thay số vào công thức 3.16 ta có:

(3.16) download by : skknchat@gmail.com

Momen quán tính của trục Z:

60 download by : skknchat@gmail.com

= 2 2 (3.17) Thay số vào công thức 3.17 ta được:

Suy ra momen quán tính tải theo công thức 3.15:

Chọn tốc độ quay của trục vitme %0 (vòng/phút).

Momen tăng tốc theo công thức 3.14:

Chọn hệ số an 9,55 = 2 2 toàn ta có momen xoắn động cơ theo công thức 3.11:

 Tính toán chọn động cơ trục Z

Theo thông số thiết kế ta có:

+ Đường kính vit me: =8 mm.

Tính momen xoắn cho động cơ bước:

61 download by : skknchat@gmail.com

F : lực làm bàn máy di chuyển.

0 : hệ số ma sát khớp nối ren (0,1 -0,3 lấy bằng 0,3) Ƞ : hiệu suất động cơ (0,85 – 0,95 lấy bằng 0,95).

Lực làm bàn máy dịch chuyển:

: hệ số ma sát bề mặt (0,1).

Thay số vào công thức 3.13 ta có: 90

Thay số vào công thức (3 2) ta có:

Công thức tính momen tăng tốc: (áp dụng cho các động cơ)

(3.1 3) download by : skknchat@gmail.com

0 : momen quán tính roto (380.10 −7 ) : momen quán tính tải.

: tốc độ quay của trục vit me.

Tính momen quán tính tải:

Momen quan tính của trục vitme:

: đường kính trục vit me.

: khối lượng riêng của thép.

Thay số vào công thức 3.16 ta có:

Momen quán tính bàn máy:

Thay số(4vào.10công) thức 3.17 ta được:

(3.17) download by : skknchat@gmail.com

64 download by : skknchat@gmail.com

Suy ra momen quán tính tải theo công thức 3.15:

Momen tăng tốc theo công thức 3.14:

= 2,74 10 −5 + 380 10 −7 1 2 250 = 0,86 10 −3 ( ) toàn ta có momen xoắn động cơ theo công thức 3.11

Kết luận: Từ kết quả tính trên ta chọn động cơ bước 17PM-K142U Có momen xoắn là 280mN.m, momen giữ là 11,8mN.m.

+ Điện áp làm việc: 12 – 24VDC.

Để điều khiển động cơ bước vitme đến vị trí xác định, cần thiết lập chế độ làm việc cho driver và tính toán số xung cung cấp cho động cơ bước dựa trên các thông số kỹ thuật.

+ Động cơ có góc bước 1.8º.

+ Driver cài đặt chế độ vi bước 1/16.

Ta có số xung cần cấpαcho = 1 động 360 cơ16để=di 1 chuyển 360 16các= 800trục X, Y, Z 1mm:

65 download by : skknchat@gmail.com

66 download by : skknchat@gmail.com

: Góc bước động cơ dẫn động.

16: Lựa chọn chế độ vi bước trên driver.

Ta có công thức tính số xung cấp cho động cơ bước theo từng vị trí: α

Trong đó: x: Số xung cần cấp. α: Số xung để vitme dịch chuyển 1mm. s: Khoảng cách.

3.2.2 Bộ điều khiển trung tâm

- Lựa chọn: Bộ điều khiển PLC S7-1200.

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật PLC S7-1200 [29]

Chức năng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

Bộ nhớ làm việc 25kB 25kb 50kb

Kiểu số 6 ngõ vào/ 4ra 8 ngõ vào/ 6 ra 14 ngõ vào/ 10 ra

2 ngõ ra 2 ngõ ra 2 ngõ ra

Kích thước ảnh tiến 1024 byte ngõ vào 1024 byte ngõ vào 1024 byte ngõ vào

(I) và 1024 byte (I) và 1024 byte (I) và 1024 byte trình ngõ ra (O) ngõ ra (O) ngõ ra (O)

Bộ nhớ bit (M) 4096 byte 4096 byte 8192 byte

67 download by : skknchat@gmail.com Độ mở rộng các

Module truyền 3(mở rộng về bên 3(mở rộng về bên 3(mở rộng về bên thông trái) trái) trái)

3 tại 100 kHz 3 tại 100 kHz cao Đơn pha 3 tại 100 kHz

Vuông pha 3 tại 80 kHz 3 tại 80 kHz 3 tại 80 kHz

Thẻ nhớ SIMATIC (tùy SIMATIC (tùy SIMATIC (tùy chọn) chọn) chọn)

Thời gian lưu trữ thông thường là 10 ngày, với yêu cầu tối thiểu là 6 ngày tại nhiệt độ 40 độ C Thiết bị sử dụng giao thức PROFINET và có 1 cổng Ethernet.

Tốc độ thực thi tính

18 às/lệnh 18 às/lệnh 18 às/lệnh toán thực

0.1 às/lệnh 0.1 às/lệnh 0.1 às/lệnh

RS485, RS232 RS485, RS232 RS485, RS232

68 download by : skknchat@gmail.com

(3) Kết nối với các module mở rộng.

(4) Đèn Led hiển thị I/O trên board.

=> Với yêu cầu điều khiển sử dụng nhiều ngõ vào ra số chúng ta sử dụng PLC S7-1200 CPU 1214C để có thể đáp ứng yêu cầu của đề tài.

 Điều khiển động cơ bước bằng phương pháp băm xung:

 PTO/PWM: Đây đều là những bộ tạo xung, nhưng khác nhau như sau:

Chế độ PWM (Điều chế độ rộng xung) cho phép điều chỉnh tỷ lệ Ton trong chu kỳ, làm cho nó trở nên linh hoạt Phương pháp này thường được áp dụng trong việc điều khiển động cơ một chiều, bộ gia nhiệt, và điều khiển biến tần.

Chế độ PTO (Pulse Train Output) tạo ra chuỗi xung vuông với tỷ lệ Ton/Tchu kỳ không đổi, thường được sử dụng để phát xung điều khiển cho Driver của động cơ Servo hoặc động cơ Step PTO cung cấp nhiều tính năng vượt trội hơn so với PWM, giúp cải thiện hiệu suất điều khiển động cơ.

- Tốc độ max (mặc định là 100KHz).

69 download by : skknchat@gmail.com

- Tốc độ min (mặc định là 5kHz) + Thời gian tăng tốc (mặc định 1s) + Thời gian giảm tốc (mặc định 1s).

 Một số lệnh phát xung cơ bản:

- MC_Power: Cho phép và vô hiệu một trục điều khiển chuyển động.

- MC_Home: Thành lập mối quan hệ giữa chương trình điều khiển trục và hệ thống định vị cơ học trục.

- MC Move Relative: Khởi động một chuyển động định vị có liên quan đến vị trí khởi đầu.

- MC Move Absolute: Khởi động chuyển động đến một vị trí tuyệt đối Chức năng kết thúc khi vị trí đích được đạt đến.

- MC Reset: Đặt lại tất cả các lỗi điều khiển chuyển động Tất cả các lỗi điều khiển chuyển động có thể biết được đều đã được biết.

- MC_Halt: Hủy bỏ tất cả việc xử lý chuyển động và làm chuyển động theo trục dừng lại Vị trí dừng không được định rõ.

+ Enable: Cho phép chạy lệnh.

+ Axis: Chọn trục điều khiển.

+ Done: Báo chạy xong lệnh.

+ Execute: Bắt đầu lệnh với 1 bit tích cực.

+ Position: Giá trị vị trí cần điều khiển.

+ Mode: Chế độ điều khiển.

+ Velocity: Giá trị tốc độ.

70 download by : skknchat@gmail.com

3.2.3 Module TB-6600 Driver điều khiển động cơ bước

- Dòng cấp tối đa là 4A.

- Ngõ vào có cách ly quang, tốc độ cao.

- Có tích hợp đo quá dòng quá áp.

 Cài đặt và ghép nối [32]

- DC+: Nối với nguồn điện tử 9 - 40VDC.

- DC- : Điện áp (-) âm của nguồn.

- A+ và A-: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước.

- B+ và B- : Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ.

- PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+5V).

- PUL-: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-) (24VDC R-2 2kΩ).).

71 download by : skknchat@gmail.com

- DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+5V).

- DIR-: Tín hiệu cấp xung đảo chiều âm (24VDC R=2.2kΩ).).

- ENA+ và ENA-: khi cấp tín hiệu cho cặp này động cơ sẽ không có lực momen giữ và quay nữa.

- Có thể đầu tín hiệu dương (+) chung hoặc tín hiệu âm (-) chung.

- ENA- : nối tiếp điện trở 2.2Ω).k nếu sử dụng 24VDC.

Hình 3.11 Sơ đồ nối dây [31]

 Setup dòng cho động cơ bước

Bảng 3.2 Setup dòng cho động cơ bước

72 download by : skknchat@gmail.com

 Cài đặt vi bước cho Driver

Bảng 3.3 Cài đặt vi bước cho Driver

Micro Pulse/rev SW1 SW2 SW3

Kết luận: Để động cơ quay một vòng với chế độ vi bước 1/16, cần cấp 3200 xung Với vitme bước 4 mm, 3200 xung sẽ khiến đai ốc vitme di chuyển 4 mm Từ đó, có thể tính toán thông số xung cần thiết để di chuyển quãng đường tương ứng trong thực tế.

Hình 3.12 Cảm biến quang điện E3F-DS30C4 [21]

73 download by : skknchat@gmail.com

- Cảm biến dạng quang điện loại khuếch tán ( thu phát trên cùng 1 đầu cảm biến).

- Ngõ ra: 3 dây NPN NO.

- Khoảng cách phát hiện: 0~30cm.

- Phát hiện các đối tượng: Trong suốt, mờ đục

- Dòng ngõ ra Mã: 300mA.

- Có đèn LED chỉ thị khi có ngõ ra.

- Kiểu dáng: Phi 18, chất liệu nhựa.

- Kích thước: phi 1.8 (Fi) x 7cm(L).

Hình 3.13 Công tắc hành trình [22]

- Dòng tiếp điểm: 15A tại 250VAC.

74 download by : skknchat@gmail.com

- Tiếp điểm: SPDT(INO-INC).

- Kiểu tác động: Chốt lăn đòn bẩy.

- Kiểu đấu nối: Thiết bị đầu cuối hàn.

- Cấp bảo vệ: IEC IP40.

- Điện áp ngõ vào: 110/220VAC.

- Điện áp ngõ ra: DC24V.

75 download by : skknchat@gmail.com

3.2.7 Thiết bị đóng cắt nguồn điện

- Dòng cắt (KA): Icu = 6kA.

76 download by : skknchat@gmail.com

Mô phỏng

Hình 3.15 Giao diện giám sát và điều khiển

Hình 3.16 Mô phỏng trên Factory IO

77 download by : skknchat@gmail.com

Hình 3.17 Cảnh báo kho đầy ở chế độ Auto

Hình 3.18 Cảnh báo kho trống ở chế độ Auto

78 download by : skknchat@gmail.com

Hình 3.19 Cảnh báo kho đầy ở chế độ Man

Hình 3.20 Cảnh báo kho trống ở chế độ Man

79 download by : skknchat@gmail.com

 Đánh giá kết quả mô phỏng

Mô hình mô phỏng đã hoàn thành và hoạt động đúng theo thiết kế, với toàn bộ hệ thống vận hành ổn định Qua nhiều lần chỉnh sửa và bổ sung, các vấn đề liên quan đến chương trình điều khiển và mô phỏng 3D đã được khắc phục hiệu quả.

- Do mô hình là mô phỏng nên sẽ có thể khác so với thực tế.

80 download by : skknchat@gmail.com

Sau quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài, nhóm đã thiết kế và mô phỏng

“Mô hình lưu kho tự động”, đã đạt được những mục tiêu lúc đầu đề ra:

Sử dụng phần mềm AutoCAD và Solidworks để thiết kế các cơ cấu cơ khí, xuất bản các bản vẽ đạt tiêu chuẩn nhằm chuẩn bị cho quá trình gia công chế tạo.

 Sử dụng phần mềm AutoCAD Electrical vẽ thiết kế đi dây cho mạch điện điều khiển một cách hợp lý nhất.

 Sử dụng phần mềm TIA Portal để lập trình điều khiển hệ thống cũng như mô phỏng điều khiển giám sát trên giao diện màn hình chính.

Động cơ bước là một thiết bị quan trọng trong nhiều ứng dụng công nghệ, vì vậy việc hiểu cấu tạo, các ngõ ra vào và nguyên lý hoạt động của nó là cần thiết Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách sử dụng và đấu dây động cơ bước, cũng như cách điều khiển hiệu quả thiết bị này để tối ưu hóa hiệu suất làm việc.

Biết cách sử dụng Driver TB6600 để điều khiển động cơ bước là rất quan trọng, đặc biệt là nắm rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó Việc thiết lập thông số chính xác và cách đấu dây giữa Driver, PLC và động cơ bước cũng cần được thực hiện đúng để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

 Mô phỏng hệ thống sát nhất với thực tế thông qua phần mềm Factory IO.

Mô hình mô phỏng 3D hoạt động ổn định và chính xác, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu công nghệ Đây là tài liệu quý giá cho sinh viên nghiên cứu và cho các kỹ sư tham khảo nhằm thiết kế hệ thống lưu kho tiết kiệm chi phí.

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, mỗi thành viên trong nhóm đã tích lũy thêm cho mình những kiến thức mới:

+ Biết sử dụng thành thạo phần mềm thiết kế AutoCAD, Solidwork, phần mềm lập trình và thiết kế giao diện TIA Portal, phần mềm mô phỏng Factory IO…

+ Hiểu kỹ hơn về các thành phần của một hệ thống Cơ điện tử cơ bản.

+ Rèn luyện thêm các kỹ năng về thiết kế, xuất bản vẽ,… Đặc biệt là kỹ năng làm việc nhóm – Một kỹ năng rất quan trọng trong công việc.

81 download by : skknchat@gmail.com

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Tuấn Linh (2014) Giáo trình Chi tiết máy Hà Nội: GDVN.

[2] Khoa Cơ Khí, Bộ môn CĐT (n.d.) Lý thuyết điều khiển tự động Trường Đại học công nghiệp Hà Nội.

[3] Nguyễn Hữu Lộc (n.d.) Cơ sở thiết kế máy Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.

[4] TS Nguyễn Như Hiền - TS Nguyễn Mạnh Tùng (2007) Điều khiển logic và

PLC Hà Nội: NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ.

[5] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển (2006) Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1

Hà Nội: NXB Giáo dục.

[6] https://phanmembanhang.asia/nhung-van-de-con-ton-tai-trong-kinh-doanh- chuoi-cua-hang-ban-le/

[7] https://www.daifuku-logisticssolutions.com/en/product/asrs/unitload.html

[8] https://www.interlakemecalux.com/automated-storage-retrieval-systems- asrs/arsr-boxes-miniload

[9] https://people.engr.ncsu.edu/kay/mhetax/StorEq/index.htm

[10] https://www.gieicom.com/en/products/automated-storage/unitload-asrs/

[11] https://intechvietnam.com/tin-tuc/tin-cong-nghe/he-thong-bang-tai-nhieu-tang- de-cai-thien-hieu-qua-nha-kho-477/

[12] http://techport.vn/72/swm-smartlog-quan-ly-kho-hang-khong-giay-to-tiet- kiem-chi-phi-91904.html

[13] https://www.bangtaihang.com/tu-van-ky-thuat/cac-loai-nhom-dinh-hinh/

[14] https://rubbergroup.vn/tin-tuc/Kim-ngach-xuat-khau-go-va-san-pham-go-at- tren-6-ty-USD-trong-7-thang-au-nam

[15] https://www.makerstore.vn/product/20963916/

[16] https://dichvulogistics.vn/kich-thuoc-pallet-go-chuan/

[17] https://onetechgroup.com.vn/pallet-sat

[18] https://hoplongtech.com/tin-tuc/phuong-phap-dieu-khien-dong-co-dien-1-chieu

[19] https://mes.vn/tin-tuc/dong-co-buoc.html

82 download by : skknchat@gmail.com

[20] http://hiwin.com.vn/tin-tuc/servo-motor-la-gi-nguyen-ly-hoat-dong-va- ung-dung-cua-servo-motor-ad98288047.html

[21] https://thosuaxe.info/cam-bien-tiem-can/

[22] https://thuykhidien.com/cong-tac-hanh-trinh/

[23] https://meanwell.vn/nguyen-ly-nguon-to-ong/

[24] https://thietbicongnghexanh.net/san-pham/nguon-adapter-camera-12v-2a

[25] https://baoanjsc.com.vn/tin-hang/wincc tai-sao-chung-ta-nen-tim-hieu- ve-wincc_2_69_20900_vn.aspx

[26] https://batiea.com/bai-viet/tong-quan-ve-phan-mem-tia-portal-cua-siemens

[27] https://itudong.com/factory-io-v2-4-3-phan-mem-mo-phong-he-thong-tu- dong-hoa-3d-full-crack-active/

[28] https://www.vietnic.vn/gioi-thieu-ve-arduino-va-ung-dung-arduino

[29] Catalog động cơ bước https://www.eminebea.com/en/product/rotary/steppingmotor/hybrid/standard/17pm- k.shtml

I don't know!

[33] https://dtech.vn/aptomat-mcb-ls-2-pha-p-c-370.htm

83 download by : skknchat@gmail.com

Lưu đồ khởi động hệ thống

84 download by : skknchat@gmail.com

Lưu đồ Reset hệ thống

85 download by : skknchat@gmail.com

86 download by : skknchat@gmail.com

87 download by : skknchat@gmail.com

BẢN VẼ LẮP HỆ THỐNG CƠ KHÍ

88 download by : skknchat@gmail.com

89 download by : skknchat@gmail.com

The article outlines various data types and sensors related to a conveyor system It includes infrared sensors at entry and exit points, as well as position sensors for the lifting motor on the left, middle, and right Key components such as the X and Z axis limit switches, start, reset, and stop buttons are also detailed Additionally, it specifies the operational modes, including auto and manual, and describes the functionality of the entry and load conveyors, along with the left and right fork motors for lifting objects.

The system includes various functions for efficient material handling, such as a download feature at skknchat@gmail.com and the ability to lift objects using Bool %Q0.4 The unload conveyor is controlled via Bool %Q0.5, while the exit conveyor is managed by Bool %Q0.6 Additionally, the start light is activated with Bool %Q0.7, and the reset light is indicated by Bool %Q1.0, with the stop light represented by Bool %Q1.1 The target position for the servo motor is specified by DWord %QD30, ensuring precise control of operations.

91 download by : skknchat@gmail.com

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC

92 download by : skknchat@gmail.com

93 download by : skknchat@gmail.com

94 download by : skknchat@gmail.com

95 download by : skknchat@gmail.com

96 download by : skknchat@gmail.com

97 download by : skknchat@gmail.com

98 download by : skknchat@gmail.com

99 download by : skknchat@gmail.com

100 download by : skknchat@gmail.com

101 download by : skknchat@gmail.com

102 download by : skknchat@gmail.com

103 download by : skknchat@gmail.com

104 download by : skknchat@gmail.com

105 download by : skknchat@gmail.com

106 download by : skknchat@gmail.com

107 download by : skknchat@gmail.com

108 download by : skknchat@gmail.com

Ngày đăng: 23/04/2022, 07:54

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH LƯU KHO TỰ ĐỘNG (Trang 1)
Hình 1.1 Lưu xuất kho [6] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.1 Lưu xuất kho [6] (Trang 10)
Hình 1.3 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini load AS/RS) [8] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.3 Hệ thống AS/RS tải nhỏ (Mini load AS/RS) [8] (Trang 12)
Hình 1.4 Kho bán tự động (xếp/nhặt hàng bằng tay) [9] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.4 Kho bán tự động (xếp/nhặt hàng bằng tay) [9] (Trang 14)
Hình 1.5 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS) [9] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.5 Kho chiều sâu (Deep lane AS/RS) [9] (Trang 14)
Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho [10] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.6 Cấu trúc cơ bản của hệ thống lưu kho [10] (Trang 15)
Hình 1.7 Hệ thống băng chuyền [11] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.7 Hệ thống băng chuyền [11] (Trang 16)
Hình 1.8 Giao diện phần mềm Smartlog [12] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 1.8 Giao diện phần mềm Smartlog [12] (Trang 16)
Hình 2.4 Truyền động xích - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.4 Truyền động xích (Trang 23)
Hình 2.8 Động cơ DC [18] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.8 Động cơ DC [18] (Trang 26)
Hình 2.10 Động cơ Servo [20] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.10 Động cơ Servo [20] (Trang 28)
Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang [21] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.19 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang [21] (Trang 35)
Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý nguồn xung [23] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý nguồn xung [23] (Trang 38)
Hình 2.23 Giao diện phần mềm WinCC [25] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.23 Giao diện phần mềm WinCC [25] (Trang 38)
Hình 2.28 Giao diện phần mềm TIA Portal [26] - ĐỒ án môn học cơ điện tử tên đề tài NGHIÊN cứu, THIẾT kế mô HÌNH lưu KHO tự ĐỘNG
Hình 2.28 Giao diện phần mềm TIA Portal [26] (Trang 39)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w