GIỚI THIỆU CHUNG
Các vấn đề đặt ra
Trước đây, công nhân phải trộn các màu sơn đơn sắc theo tỉ lệ nhất định để tạo ra màu sơn mong muốn, nhưng quy trình này tốn thời gian và độ chính xác không cao Việc áp dụng tự động hóa trong sản xuất sơn là rất quan trọng để nâng cao độ chính xác và tiết kiệm thời gian Để đạt được điều này, cần chú ý đến một số vấn đề quan trọng trong quy trình sản xuất.
- Màu sơn cần pha gồm những màu đơn sắc nào tạo thành
- Trạm pha trộn sơn có thể pha chế màu một cách chính xác
- Công suất của hệ thống và hiệu quả khi trộn
- Hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động.
Tổng quan để tài
Ngành công nghiệp sơn đã có những bước phát triển đáng kể từ đầu thế kỷ XVIII khi nhà bác học Thomas Child giới thiệu máy nghiền sơn đầu tiên tại Boston, Massachusetts Tuy nhiên, phải đến năm 1868, con người mới có đủ kiến thức về Lý Hóa để pha trộn màu và sản xuất sơn sẵn Đến năm 1880, chất liên kết (Binder) đầu tiên cùng với các phụ gia và nguyên vật liệu khác đã được chế tạo, đánh dấu sự ra đời của các loại sơn dầu như hiện nay Sự phát triển này đã góp phần quan trọng vào ngành công nghiệp sơn, mang lại nhiều sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người.
Ngày nay, sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ đã dẫn đến việc chế tạo nhiều hệ thống máy móc hiện đại, hỗ trợ sản xuất và pha chế các loại sơn với tính năng ưu việt Điều này giúp người tiêu dùng dễ dàng lựa chọn sơn phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng Đồng thời, ngành công nghiệp sơn cũng phải đối mặt với những thách thức từ yêu cầu ngày càng cao của xã hội, đòi hỏi sự nghiên cứu và cải tiến liên tục.
3 và triển khai các giải pháp công nghệ mới nguyên liệu mới để áp ứng được sự phát triển của xã hội
Hình 1.1: Hệ thống sản xuất sơn của công ty SWEDEN
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Hiện nay, Việt Nam đang tích cực thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập kinh tế Đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động là rất quan trọng để giảm chi phí, nâng cao năng suất lao động và sản xuất sản phẩm chất lượng cao nhằm đáp ứng nhu cầu khách hàng Ngành xây dựng, với sự phát triển mạnh mẽ, không thể thiếu công nghệ sản xuất tự động, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất sơn.
Sơn là vật liệu thiết yếu trong ngành xây dựng, không chỉ để sơn bề mặt mà còn để trang trí thẩm mỹ Màu sắc sơn đóng vai trò quan trọng trong quá trình này Hiện nay, việc pha màu chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công, dẫn đến độ chính xác thấp và năng suất không cao Để khắc phục những vấn đề này và tạo ra sản phẩm hoàn hảo, hệ thống trộn sơn được điều khiển bằng PLC (Program Logic Control) đang ngày càng được ưa chuộng nhờ vào những lợi ích như chi phí thấp, dễ dàng lắp đặt và bảo trì.
Để đáp ứng nhu cầu thực tế và hiểu biết sâu sắc về PLC, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp là “Nghiên cứu, thiết kế mô hình trạm pha sơn và đóng nắp tự động ứng dụng PLS S7 400.” Đề tài này không chỉ mang lại sự thuận tiện và ổn định trong công việc mà còn đảm bảo chất lượng linh hoạt trong quá trình sản xuất.
Mục tiêu nghiên cứu
- Hệ thống hoạt động tuần tự, đúng quy trình
- Pha màu sơn đúng tỷ lệ, đúng màu
- Cơ cấu cấp nắp và đóng nắp hoạt động chính xác
- Sản xuất ra một hộp sơn pha màu hoàn chỉnh trong thời gian dưới một phút.
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
- Các hệ thống, dây chuyền tự động hóa phối trộn màu sơn, đóng nắp hộp và đưa ra sản phẩm đạt chất lượng màu theo ý muốn của khách hàng
- Nắm rõ về PLC S7 400 và các thiết bị cơ khí, thủy khí
- Vận dụng ngôn ngữ lập trình của PLC để điều khiển mô hình hệ thống đóng nắp và phối trộn sơn tự động
- Nghiên cứu, nắm rõ các cảm biến và cơ cấu chấp hành thường được sử dụng cho lĩnh vực tự động hóa
Từ yêu cầu của đề tài, cũng như khả năng về kiến thức chúng em chỉ thực hiện những công việc sau:
- Tìm hiểu mô hình Pha màu trong thực tế
- Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 1200
- Viết chương trình, chạy chương trình trên PLC (CPU 1214)
- Tìm hiểu phần mền Win CC
- Viết giao diện bằng phần mền Win CC, kết nối giao tiếp giữa giao diện Wincc, màn hình HMI và chương trình PLC
Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích và tổng hợp:
Phân tích các thiết bị và cơ cấu của một hệ thống hay dây chuyền tự động giúp hiểu rõ bản chất và sự khác biệt giữa các bộ phận cấu thành Điều này không chỉ làm sáng tỏ cách thức hoạt động của từng thành phần mà còn cung cấp cái nhìn tổng quan về sự phối hợp và tương tác giữa chúng trong toàn bộ hệ thống.
+ Tổng hợp kết quả của sự phân tích để có sự nhận thức đầy đủ, đúng đắn về bản chất, quy trình vận hành của hệ thống
Tuần tự và đồng thời là phương pháp quan trọng trong việc xây dựng cơ cấu trong hệ thống Bằng cách thực hiện từng bước một cách có hệ thống, đồng thời triển khai song song các cơ cấu tách biệt khác, chúng ta có thể nhanh chóng hoàn thiện mô hình một cách hiệu quả.
TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHA SƠN
Tổng quan về trạm pha sơn
2.1.1 Tìm hiểu về một số mô hình hệ thống đóng nắp và phối trộn sơn trong thực tế
2.1.1.1 Máy chiết rót sơn theo khối lượng và đóng nắp sơn tự động
- Gồm một băng tải được chia làm 2 dãy vận chuyển hộp sơn đến vị trí chiết rót
- Cụm 4 van bơm đóng/ngắt dòng chảy và chiết rót sơn vào hộp theo khối lượng
- Cụm 4 xy lanh thủy lực thực hiện đóng nắp hộp sơn:
- Phần điều khiển: sử dụng các nút nhấn, các đèn báo (start/stop), màn hình hiển thị và cài đặt các thông số
- Người vận hành nhấn nút vận hành hệ thống và băng tải bắt đầu chạy Công nhân đưa các vỏ hộp sơn vào băng tải
Các hộp sơn được di chuyển đến vị trí chiết rót dưới mỗi van, và băng tải sẽ dừng lại Van bơm sơn mở ra để thực hiện quá trình chiết rót sơn vào từng hộp Sau khi chiết rót, cảm biến sẽ đo lượng sơn được bơm vào và hiển thị kết quả trên màn hình điều khiển.
- Sau khi bơm đủ giá trị cài đặt, van bơm ngắt và băng tải chạy
Hình 2.1: Máy chiết rót sơn theo khối lượng và đống nắp tự động
- Công nhân đặt nắp lên mỗi hộp sơn đang di chuyển đến vị trí đóng nắp
Cảm biến ở vị trí đóng nắp sẽ phát hiện hộp sơn, sau đó băng tải dừng lại và xy lanh đóng thủy lực thực hiện việc đóng nắp các hộp sơn Quy trình này có thể tiếp tục hoạt động hoặc dừng lại tùy theo yêu cầu.
• Ưu điểm của hệ thống:
- Chiết rót sơn đúng theo đúng khối lượng
- Quy trình vận hành trong thời gian ngắn, hiệu suất cao
• Nhược điểm: chưa có cơ cấu cấp hộp sơn và cấp nắp Hai quy trình này vẫn phụ thuộc vào người tham gia vận hành
Hình 2.2: Xy lanh thủy lực đóng nắp hộp sơn
2.1.1.2 Mô hình hệ thống đóng nắp và phối trộn sơn sử dụng
• Về cấu tạo, mô hình gồm có các phần:
- Phần cấp hộp sơn: bao gồm xy lanh đẩy và ống chứa hộp sơn
- Phần các thùng đựng và chiết rót sơn: bao gồm 4 thùng đựng 4 màu sơn đơn sắc và các van điện chiết rót sơn
- Phần cơ cấu cấp và đóng nắp hộp sơn: sử dụng một xy lanh chặn, một xy lanh cấp nắp và một xy lanh đóng nắp
Hình 2.3: Mô hình đóng nắp tự động ứng dụng PLC
Hình 2.4: Cơ cấu đóng nắp của mô hình
Khung cơ khí và băng tải bao gồm khung đỡ cho van và bốn bể trộn, cùng với khung đỡ cho xylanh đóng nắp Bên cạnh đó, hệ thống còn có một băng tải phụ để đưa nắp vào vị trí đẩy.
- Phần cơ cấu quay lắc trộn sơn: sử dụng một xy lanh đẩy hộp sơn đã đóng nắp vào hộp quay để lắc trộn đều hộp sơn
- Phần điều khiển: sử dụng PLC S7-200
• Nguyên lý hoạt động của mô hình:
- Khi bắt đầu hoạt động, chọn màu sơn cần pha, băng tải chuyển động, piston ở ống cấp hộp đẩy hộp sơn vào băng tải
Cảm biến tại vị trí chiết rót sẽ thông báo khi hộp sơn đã đến nơi, khiến băng tải dừng lại Ngay sau đó, các van sẽ được mở ra và quá trình chiết rót sơn sẽ diễn ra theo tỷ lệ đã được cài đặt vào hộp sơn.
- Sau khi chiết rót xong, băng tải chạy đưa hộp sơn đến vị trí đóng nắp và các xy lanh thực hiện đẩy nắp và đóng nắp
Sau khi đóng nắp, băng tải sẽ di chuyển hộp sơn đến vị trí lắc Tại đây, xy lanh sẽ đẩy hộp sơn đã được đóng nắp vào trong, trong khi động cơ quay với tốc độ đã được cài đặt để trộn đều sơn bên trong hộp.
Sau khi hoàn tất quá trình lắc, hộp sơn được đẩy ra ngoài băng tải bằng một xy lanh và sau đó được chuyển đến cuối băng tải, nơi nó sẽ trượt vào máng chứa.
• Ưu điểm của mô hình:
- Có các cảm biến báo mức sơn trong thùng chứa khi hết sơn
Quá trình chiết rót sơn vào các hộp sơn có thể diễn ra liên tục, cho phép đưa hộp sơn mới vào băng tải trong khi thực hiện quay lắc, từ đó đảm bảo quy trình sản xuất không bị gián đoạn.
- Phối trộn được màu sắc đa dạng từ 4 màu sơn đơn sắc
- Tính ứng dụng của mô hình trong thực tế
• Nhược điểm của mô hình:
- Lượng sơn chiết rót vào bình không đo được giá trị cụ thể do không sử dụng cảm biến đo lưu lượng
2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống
Sau khi phân tích cấu trúc, nguyên lý hoạt động, cũng như ưu và nhược điểm của các mô hình và hệ thống, nhóm tác giả đã tổng hợp và tóm tắt những nội dung thiết yếu để xây dựng mô hình hiệu quả.
+ Thiết kế khung đỡ thùng chứa sơn; khung cơ cấu cấp và đóng nắp + Thiết kế trộn
+ 2 động cơ (một động cơ trộn và một động cơ băng tải)
Trong quy trình sản xuất, hệ thống bao gồm 7 xy lanh: một xy lanh cấp hộp sơn, hai xy lanh chặn, một xy lanh hút nắp, một xy lanh đóng nắp, một xy lanh đẩy hộp vào cơ cấu trộn và một xy lanh dẫn hướng Những xy lanh này đảm bảo hoạt động hiệu quả và chính xác trong việc xử lý và đóng gói sản phẩm.
+ 9 Van điện từ điều khiển 7 xy lanh và 2 giác hút chân không
+ 3 Cảm biến quang phát hiện vị trí hộp sơn trên băng tải
+ 4 Cảm biến đo lưu lượng sơn
+ 4 Van điện từ(đóng/ngắt dòng chảy)
+ Bộ điều khiển: một PLC sử dụng điều khiển hệ thống và 7 rơ le đóng cắt mạch
Bước 1: Sau khi khởi động, hệ thống tiếp nhận thông tin về màu sơn cần pha và số lượng thùng sơn cần pha
Bước 2: Động cơ điều khiển băng tải được khởi động, băng tải chuyển động Xy lanh cấp lon hoạt động đẩy lon vào băng tải Lon di chuyển
11 trên băng tải đến cảm biến tiệm cận của khu vực chiết rót Xy lanh chặn số 1 chặn lon, băng tải dừng hoạt động
Khi hộp sơn được đặt tại vị trí chiết rót, van nước chiết rót sẽ hoạt động để đưa sơn từ thùng trộn xuống hộp Khi đạt đủ thể tích, van điện từ sẽ đóng lại, hoàn tất quá trình chiết rót Tiếp theo, băng tải sẽ di chuyển lon sơn đến vị trí đóng nắp.
Khi hộp sơn được đưa đến vị trí đóng nắp, xy lanh dẫn hướng sẽ đẩy giác hút xuống để hít nắp và di chuyển đến vị trí lo sơn Sau khi giác hút nhả nắp và quay về vị trí ban đầu, xy lanh dập nắp sẽ hoạt động, hoàn thành quy trình cấp nắp và đóng nắp.
Bước 5: Hộp sơn tiếp tục được băng tải đưa đến vị trí trộn, xy lanh đẩy hộp sơn vào cơ cấu trộn
Bước 6: Hộp sơn được đưa ra khỏi cơ cấu trộn bằng giác hút
Bước 7: Sau khi đủ số lượng hộp sơn đã được trộn và đóng nắp, hệ thống tạm dừng hoạt động và chờ lần trộn sơn tiếp theo
Nhóm em lựa chọn pha màu từ 4 màu sơn đơn sắc tạo thành: đỏ, trắng, vàng và xanh da trời
Hệ màu Đỏ, Vàng, Xanh là nền tảng để tạo ra bánh xe màu trong hội họa Các họa sĩ thường sử dụng ba màu gốc, hay còn gọi là primary colors, bao gồm Đỏ, Vàng và Xanh dương để pha trộn màu sắc.
- Ba màu cấp hai (secondary) được pha từ ba màu gốc theo cách sau: Đỏ + Vàng = Da cam Đỏ + Lam = Tím
Khi phối hợp nhóm màu cấp 2 với nhóm màu cấp 1, chúng ta tạo ra nhóm màu cấp 3, từ đó hình thành một vòng tròn màu khép kín bao gồm mười hai sắc màu cơ bản.
Tổng quan về PLC và PLC S7-400
PLC, hay Bộ điều khiển logic khả trình, là một thiết bị quan trọng trong tự động hóa công nghiệp Nó cho phép thực hiện các giải pháp điều khiển linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình, giúp quản lý và thực hiện hàng loạt sự kiện một cách hiệu quả.
Hình 2.5: Nguyên lý pha màu
13 tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất và dễ dàng thay đổi nhiệm vụ bằng cách thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ
❖ Ưu điểm của hệ thống sử dụng PLC:
- Thích ứng với nhiều nhiệm vụ điều khiển khác nhau
- Khả năng thay đổi chương trình một cách linh hoạt
- Tiết kiệm không gian lắp đặt
- Dễ dàng kiểm tra chỉnh sửa lỗi
- Khả năng truyền thông mạnh để điều khiển giám sát từ xa
PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong các ngành công nghiệp như:
- Điều khiển các quy trình sản xuất: Bia, xi măng, giấy, sữa, …
- Các dây chuyền: đóng gói bao bì, đóng thùng, lắp ráp sản phẩm…
- Hệ thống cảnh báo, báo động…
- Kiểm tra, kiếm soát quá trình sản xuất…
- Điều khiển hệ thống nâng hạ, thang máy…
- Thiết bị sấy, khai thác
Hình 2.6: So sánh ưu điểm hệ PLC so với kết nối cứng dùng relay và timer
- Hệ thống giữ xe, rửa xe tự động
PLC S7-400 là dòng sản phẩm mạnh nhất của SIMATIC do Siemens sản xuất, nổi bật với ưu điểm vượt trội về cả phần cứng lẫn phần mềm Với tốc độ xử lý CPU cao, PLC S7-400 phù hợp cho các cấu hình trung tâm và trạm phân tán yêu cầu số lượng lớn I/O Sản phẩm này thường được sử dụng trong các ứng dụng quy mô lớn và cực lớn Ngoài ra, các module tín hiệu có thể dễ dàng lắp vào và gỡ ra, tạo thuận lợi cho việc thay thế Dòng S7-400 bao gồm các model như CPU 412, CPU.
Tốc độ xử lý nhanh chóng từ 0.1 đến 0.2 giây với chu kỳ vòng quét nhỏ, cùng với tập lệnh mạnh mẽ và hoàn chỉnh, cho phép đáp ứng hiệu quả các nhiệm vụ phức tạp Thiết bị còn hỗ trợ thẻ nhớ (MMC-flash Eproom) để mở rộng bộ nhớ hoặc sao lưu dữ liệu.
Truyền thông: S7-400 sử dụng các mạng truyền thông INDUSTRIAL
Ethernet được sử dụng cho cấp giám sát, trong khi PROFIBUS phục vụ cho cấp trường AS-I kết nối cảm biến và thiết bị chấp hành, và MPI đảm nhiệm việc kết nối giữa các thiết bị như CPU, PG/PC và TD/TO Hệ thống có thể sử dụng các loại mạng điểm-điểm hoặc bus truyền thông qua giao diện tích hợp trên bus trường, sử dụng CPU hoặc các module giao diện như IM, FM, hoặc CP.
Giao diện MPI cho phép tích hợp hệ thống PG/PC và HMI với các hệ thống SIMATIC S7/C7/WinAC, hỗ trợ kết nối tối đa 125 điểm MPI và tốc độ truyền lên tới 187.5Kbit/s Qua giao diện này, dữ liệu có thể được truyền giữa các bộ điều khiển, cho phép một CPU truy cập nhiều đầu vào ra của các bộ điều khiển khác nhau Hơn nữa, HM được tích hợp trong hệ điều hành S7-400, giúp truyền dữ liệu tới các trạm vận hành mà không cần lập trình, từ đó nâng cao hiệu quả điều khiển qua giao diện.
Giao diện PROFIBUS – DP: S7-400 có thể nối vào bus trường
PROFIBUS cho phép dễ dàng phát triển chương trình phân tán để giao tiếp với các thiết bị trường Việc thiết lập các module vào ra phân tán được thực hiện thông qua phần mềm STEP7.
15 tương tự như các module vào ra tập chung, do vậy S7-400 có thể được sử dụng làm các trạm master hay slave
Tính năng chia sẻ cho phép người dùng điều khiển, giám sát và lập trình thông qua hai giao diện MPI và PD Điều này có nghĩa là một thiết bị PG có thể được lập trình và vận hành cho nhiều CPU, hoặc nhiều thiết bị PG có thể cùng truy cập vào một CPU.
Giao diện phụ của S7-400 bao gồm các cổng serial PtP (Point to Point) bên cạnh giao diện MPI và DP, cho phép kết nối với các máy quét Giao diện này sử dụng chuẩn RS422/RS485 và hỗ trợ tốc độ truyền lên tới 38.4 Kbit/s.
Phương pháp điều khiển và giám sát qua Internet
Webserver là tính năng do Siemens cung cấp, cho phép người vận hành điều khiển và giám sát hoạt động của PLC từ xa qua trình duyệt web, bằng cách truy cập vào Standard Page hoặc User Page.
2.3.1.1 Truy cập vào Web Server
- Mở TIA vào phần Device Configuration để thiết lập giao diện chính trong Web server
- Trong giao diện cửa sổ đó chọn vào mục Properties chọn mục web sever
- Check vào mục “Enable Web server on this module” thì chương trình sẽ tự động check vào “Enable” phần Automatic update
- Có thể nhúng trang web riêng của mình vào trang web chuẩn ở mục
❖ Truy cập trang Web Server
- Truy cập các trang web chuẩn từ máy tính:
- Máy tính và CPU S7-1200 phải đƣợc liên kết với nhau bằng mạng cục bộ hoặc kết nối trực tiếp với nhau bằng cáp chuẩn Ethernet
- Mở một trình duyệt web và nhập vào địa chỉ IP của CPU S7-1200 Trình duyệt web sẽ mở ra trang giới thiệu về S7-1200
- Để tăng thêm tính bảo mật an toàn khi truy cập tới web chuẩn chúng ta có thể sử dụng https:// thay vì http://
- Giao diện của trang web chuẩn:
- Màn hình chào mừng vào web chuẩn của S7-1200
Hình 2.8: Màn hình chào mừng
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Thiết kế hệ thống cơ khí
3.1.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị
Hình 3.2: Mô hình hệ thống
3.1.1.1 Tính toán và lựa chọn xy lanh cấp lon
Xy lanh tác động hai chiều được lựa chọn cho hệ thống nhờ đặc điểm tác động nhanh, hành trình ngắn và cố định Loại xy lanh này giúp hệ thống hoạt động tự động và chính xác hơn.
Chọn xy lanh khí nén bao gồm các thông số:
- Hành trình xy lanh lớn hơn đường kính hộp sơn: 𝐿 𝑥𝑙 > 55𝑚𝑚
- Lực đẩy của piston đáp ứng:
𝐹 > 𝐹 𝑚𝑠 𝑚𝑎𝑥 = 𝑚𝑔𝜇 (3.6) Với 𝑚 = 0,1𝑘𝑔 là khối lượng mỗi vỏ hộp;
𝜇 = 0,15 là hệ số ma sát giữa hộp và mặt phẳng
- Áp suất của máy nén khí là 𝑝 = 6𝑏𝑎𝑟 = 6,1183𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚 2
- Chọn đường kính xy lanh:
) Lựa chọn xy lanh: Từ những tính toán trên, lựa chọn xy lanh có đường kính lớn hơn 0,177 cm và hành trình của xy lanh lớn hơn 55mm
Lựa chọn xy lanh tác động kép MAL 16*75 của hãng Airtac
3.1.1.2 Tính toán và lựa chọn xylanh đóng nắp hộp sơn
- Tính lực cản của miệng hộp sơn với nắp sơn trong quá trình đóng nắp
Khối lượng của nắp là 10 g, tương đương với 0,01 kg Khi piston của xylanh đóng nắp đi xuống và chạm vào nắp hộp sơn, nó sẽ tác động lên nắp hộp sơn, khiến nắp này dịch chuyển với vận tốc gần bằng vận tốc của piston Vận tốc của xylanh được chọn là 5 m/s.
Suy ra vận tốc của nắp khi xylanh chạm vào trước khi đóng nắp là:
𝑣 𝑛𝑡 = 𝑣 𝑥𝑙 = 5 (m/s) Khi nắp hộp sơn được đóng vào hộp sơn thì vận tốc của nắp là :
𝑣 𝑛𝑠 = 0 (m/s) Công thức tính lực cản của miệng hộp sơn và nắp hộp sơn là:
Trong đó : ∆P là độ biến thiên động lượng của nắp hộp sơn
∆𝑡 là khoảng thời gian đóng nắp, ∆𝑡 = 0,1 𝑠
=≫ Lực đẩy của piston đóng nắp thỏa mãn: 𝐹 ′ > 𝐹 𝑐𝑛𝑠 = 5 (𝑁)
Chọn đường kính xy lanh: 𝐷 ≥ √ 4𝐹 ′
- Từ những tính toán trên, lựa chọn xy lanh có đường kính lớn hơn 1,02 cm
Lựa chọn xy lanh tác động kép MAL 16*75 của hãng Airtac.( Đường kính xylanh 𝟏𝟔 𝒎𝒎 hành trình 75 mm )
− Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment
− Mục đích: dập nắp lon
+ Kích thước cổng: ren 9,6mm (1/8”)
3.1.1.3 Tính chọn xylanh đẩy hộp sơn vào cơ cấu trộn
Khối lượng của hộp sơn là 130 gram, tương đương với 0,13 kg Khi piston của xy-lanh đẩy ra và chạm vào hộp sơn, nó sẽ tác động lên hộp sơn, khiến hộp sơn di chuyển với vận tốc gần bằng vận tốc của piston Vận tốc của xy-lanh được chọn là 9,5 m/s.
Suy ra vận tốc của nắp khi xylanh chạm vào trước khi đóng nắp là:
Công thức tính lực cản
Trong đó : ∆P là độ biến thiên động lượng của nắp hộp sơn
∆𝑡 là khoảng thời gian đẩy hộp, ∆𝑡 = 0,5 𝑠
=≫ Lực đẩy của piston đóng nắp thỏa mãn: 𝐹 ′ > 𝐹 𝑐𝑛𝑠 = 2.47 (𝑁)
Chọn đường kính xy lanh: 𝐷 ≥ √ 4𝐹 ′
- Từ những tính toán trên, lựa chọn xy lanh có đường kính lớn hơn 0,7 cm
=≫ Lựa chọn xy lanh tác động kép MAL 16*125 của hãng Airtac.( Đường kính xylanh 𝟏𝟔 𝒎𝒎 hành trình 125 mm )
3.1.1.4 Tính chọn động cơ kéo băng tải lớn
Tổng tải trọng trên băng chuyền là: m = 0,3 Kg
Tốc độ băng tải khi có tải là : v = 8,5 𝑚 𝑝⁄
Lực cần thiết để dịch chuyển băng tải khi có hộp sơn:
𝐹 𝑐𝑡 là lực cần thiết để dịch chuyển băng tải khi có hộp sơn (N)
Chiều dài băng tải L là 1,5 m, với khối lượng phôi trên 1m băng tải σ khoảng 0,5 kg/m Hệ số ma sát μ được xác định là 0,15 và gia tốc trọng trường g là 10 m/s² Góc nghiêng băng tải β là 0 độ Từ các thông số này, lực kéo Fct được tính toán là 1.125 N.
Công suất cần thiết để dịch chuyển phôi là:
𝐹 𝑐𝑡 = 1.125 N là lực cần thiết để dịch chuyển phôi v là vận tốc băng tải khi có tải, v = 9,5 𝑚/𝑝
1000 = 10,68 × 10 −3 Kw = 10,68 w Vậy công suất cần thiết để dịch chuyển hộp sơn là 𝑃 𝑐𝑡 = 10,68 𝑤
Chọn động cơ có công suất ≥ 𝑃 𝑐𝑡 : chọn động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E- CH-77-D919
-Điện áp định mức: 24VĐC
- Tốc độ khi không tải:134 Vòng/phút
- Tốc độ khi có tải: 83 Vòng/phút
- Momen định mức: 7,5 kgf.cm
- Momen xoắn tối đa: 13 kgf.cm
Hình 3.4 Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919
3.1.1.5 Tính toán thiết kế băng tải
• Yêu cầu của băng tải trong mô hình hệ thống :
Lực của piston trong quá trình đóng nắp xylanh rất lớn, gây áp lực lên băng tải Nếu băng tải không được thiết kế hợp lý, sẽ dẫn đến tình trạng võng, khiến hộp sơn bị lệch và không thể đóng nắp chính xác Giải pháp là thiết kế băng tải với thanh đỡ dưới bề mặt, giúp ngăn chặn tình trạng võng và đảm bảo quá trình đóng nắp diễn ra chính xác.
Kích thước băng tải cần phải tương thích với hệ thống, trong đó hộp sơn có đường kính 5,5 cm Do đó, băng tải nên có chiều rộng 7 cm và chiều dài 150 cm để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
3.1.2 Phân tích chức năng của các thiết bị trong hệ thống
Băng tải là thiết bị cơ khí được sử dụng để vận chuyển hàng hóa từ vị trí A đến vị trí B, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công Thay vì phụ thuộc vào sức người, băng tải mang lại giải pháp hiệu quả, giảm thiểu sự lộn xộn trong môi trường làm việc.
• Cấu tạo, ưu điểm và nguyên lý hoạt động của băng tải:
Hình 3.5: Mô hình băng tải
- Động cơ điện giảm tốc
- Rulo chủ động, rulo bị động
- Dây băng tải Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản, độ bền cao, vân hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng
- Năng suất cao và không gây tiếng ồn cho xung quanh
- Giảm sức lao động cho con người, hoạt động ổn định liên tục trong thời gian dài
- Để tăng tuổi thọ khi sử dụng cho băng tải thì nên chạy với tốc độ trung bình
- Độ nghiêng của băng tải nhỏ hơn 24 độ
- Để vận chuyển theo đường cong cần bố trí thêm động cơ và khung băng tải để đổi hướng
Nguyên lý hoạt động của băng tải là động cơ truyền chuyển động đến Rulo chủ động qua bộ truyền chuyển động như đai, xích hay bánh răng Rulo chủ động quay, tạo ra lực ma sát với dây băng tải, giúp băng tải di chuyển Để tăng cường lực ma sát, Rulo bị động được điều chỉnh để dây băng tải căng ra Lực ma sát này là yếu tố chính giúp băng tải chuyển động tịnh tiến và di chuyển các vật liệu đặt trên bề mặt của nó.
Xy lanh khí nén là thiết bị hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển đổi năng lượng khí nén trong ống xy lanh thành động năng, từ đó cung cấp chuyển động cho các cơ cấu cơ học khác, phục vụ nhu cầu sử dụng của con người.
Hình 3.3: Xylanh tác động đơn DLC SC100X75
- xylanh tác động đơn (chỉ có một đầu bơm và xả khí, có lò xo hồi)
- Xylanh tác động kép (có hai đầu bơm và xả khí)
❖ Lựa chọn Xylanh trong hệ thống
− Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment
− Mục đích: Đẩy lon vào trong hộp lắc, chặn lon, cấp nắp
+ Kích thước cổng: ren 9,6mm (1/8”)
Hình 3.6: Xylanh tác động kép Mal 16*75
Hình 3.5 Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment
3.1.2.3 Động cơ điện một chiều
• Định nghĩa: Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều:
Gồm có 3 phần chính: Stato (phần cảm), Roto (phần ứng) và phần chỉnh
• Phân loại động cơ điện một chiều
Phân loại theo kích từ:
Hình 3.7: Cấu tạo động cơ điện một chiều
Với mỗi loại động cơ điện một chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau
Công thức tính dòng điện chạy qua động cơ :
E ư là suất điện động phần ứng
R ư là điện trở của phần ứng
• Các phương pháp điều khiển động cơ điện một chiều: a) Nguyên lý điều khiển động cơ điện một chiều:
- Đặc điểm của động cơ đện một chiều: Động cơ điện một chiều có quán tính cơ tương đối nhỏ Dễ thay đổi tốc độ trong một khoảng rộng
Động cơ có cấu tạo phức tạp với chổi than, dẫn đến tuổi thọ không cao và cần bảo dưỡng định kỳ Ngoài ra, việc phát sinh tia lửa điện từ động cơ khiến nó không phù hợp để sử dụng trong môi trường có khí gas hầm lò, đồng thời cần chú ý đến an toàn cháy nổ.
- Công suất của động cơ điện một chiều thấp vì có cấu tạo tương đối phức tạp, nếu công suất cao thì cồng kềnh đắt tiền
Mặc dù động cơ điện một chiều có hiệu suất thấp hơn so với các loại động cơ khác, nhưng nhờ vào ưu điểm về khả năng điều chỉnh tốc độ và chiều quay dễ dàng, các động cơ này vẫn được ưa chuộng trong ứng dụng công nghiệp Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều rất đa dạng, giúp tối ưu hóa hiệu suất sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Động cơ điện một chiều vượt trội hơn các loại động cơ khác về khả năng điều chỉnh tốc độ, cho phép thay đổi tốc độ một cách dễ dàng Cấu trúc mạch lực và mạch điều khiển của nó đơn giản hơn, đồng thời mang lại chất lượng điều chỉnh cao trong dải tốc độ rộng.
Suy ra để điều chỉnh 𝜔 có thể :
- Điều chỉnh 𝑅 ư bằng cách thêm 𝑅 𝑝 vào mạch phần ứng
- Điều khiển điện áp phần ứng
- Điều khiển điện áp phần ứng
Thực tế có hai phương pháp cơ bản điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng điện áp:
- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ
- Điều khiển điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ
Thông thường người ta sử dụng cách điều chỉnh điện áp phần ứng khi thay đổi phần ứng thì tốc độ động cơ thay đổi theo phương trình (3.2)
Do từ thông của động cơ không thay đổi, độ dốc của đặc tính cơ cũng giữ nguyên Tốc độ không tải lý tưởng phụ thuộc vào giá trị điện áp điều khiển 𝑈 ư của hệ thống, cho thấy rằng phương pháp này là triệt để và hiệu quả.
• Điều chỉnh tốc độ bằng dung thêm 𝑅 𝑝 :
Khi mắc nối tiếp 𝑅 𝑝 vào phần ứng, theo công thức (3.2), 𝑅 ư sẽ tăng lên và dẫn đến 𝜔 giảm Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản và cho phép điều chỉnh liên tục Tuy nhiên, việc thêm 𝑅 𝑝 sẽ làm tăng tổn hao và không mang lại hiệu quả kinh tế.
• Điều khiển từ thông: ĐIều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ
𝑀 = 𝑘 ∅ 𝐼 ư (3.3) và sức điện động quay của động cơ
Khi từ thông giảm, tốc độ quay của động cơ sẽ tăng lên trong một giới hạn nhất định Tuy nhiên, do sự thay đổi của từ thông ảnh hưởng đến moment và dòng điện, việc tính toán chính xác dòng điều khiển và moment tải trở nên khó khăn, vì vậy moment này thường ít được sử dụng.
3.1.3 Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống
3.1.3.1 Mô hình hóa hệ thống cơ khí bằng phần mềm Solidwork
Một số cơ cấu cơ khí mô phỏng bằng Soliwork
Thiết kế hệ thống điện
Van điện từ là một thiết bị cơ điện có chức năng kiểm soát dòng chảy của chất khí hoặc lỏng Nguyên lý hoạt động của van điện từ dựa vào việc mở hoặc đóng dòng chảy thông qua lực tác động của cuộn dây điện từ.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị này dựa trên một cuộn dây điện có lõi sắt và một lò xo nén Khi không có điện, lò xo ép vào lõi sắt, giữ van ở trạng thái đóng Khi dòng điện được cung cấp, cuộn dây sinh ra từ trường hút lõi sắt ra, vượt qua lực nén của lò xo, khiến van mở ra.
Hình 3.14: Cấu tạo van nước điện từ
1: Thân van Đồng hoặc inox 6: Dây điện
2: Môi chất: Chất lỏng hay khí 7: Trục van
3: Ống rỗng: Lưu chất chưa qua 8: Lò xo
4: Vỏ ngoài: Bảo vệ cuộn điện 9: Khe hở để lưu chất đi qua
Khái niệm: là cảm biến để đo lưu lượng chất lưu chảy qua tiết diện ngang của ống trong một đơn vị thời gian
Nguyên lý hoạt động của thiết bị này dựa vào cảm biến Hall và cánh quạt bên trong Khi dòng nước chảy qua, cánh quạt sẽ quay, tạo ra tín hiệu xung từ cảm biến Hall Tần số của tín hiệu xung này cho phép chúng ta xác định tốc độ dòng chảy một cách chính xác.
• Công thức tính lưu lượng nước:
F: Tần số tín hiệu đầu ra(Hz)
Q: Lưu lượng nước(lít/phút)
❖ Dựa trên cơ sở tính toán giải thuật chiết rót – chọn cảm biến lưu lượng sau
− Tên cảm biến: Cảm biến lưu lượng YF-S201
− Mục đích: Đo lượng sơn chảy xuống lon ở khâu chiết rót
Băng nhựa bên trong có cánh quạt nước và cảm biến Hall giúp phát hiện dòng chảy của nước Khi nước chảy qua van cảm biến, động cơ sẽ quay, dẫn đến sự thay đổi trong hoạt động của hệ thống.
+ Dòng điện tối đa:15mA (Với đầu vào 5V)
+ Giới hạn lưu lượng: 1-30 lít/phút
+ Nhiệt độ làm việc :0-80 độ C
+ Ký hiệu dây cảm biến:
Hình 3.15: Hoạt động của cảm biến lưu lượng
Hình 3.16: Cảm biến lưu lượng YF-S201
3.2.1.3 Cảm biến quang khuếch tán
Cảm biến quang là thiết bị được cấu thành từ các linh kiện quang điện, hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi ánh sáng thành tín hiệu điện Khi ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cảm biến, tính chất của nó sẽ thay đổi Tín hiệu quang sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện thông qua hiện tượng phát xạ điện tử tại cực catot khi có ánh sáng tác động.
Hiện nay, có các loại cảm biến quang như:
- Cảm biến quang thu phát
- Cảm biến quang phản xạ gương
- Cảm biến quang khuếch tán
❖ Cảm biến quang sử dụng trong mô hình
− Tên cảm biến: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
- Vàng: Tín hiệu ra của Hall sensor
Hình 3.17:Cảm biến khoản cách E3F- DS30C4
− Mục đích: Nhận biết vị trí của lon, dừng băng tải khi cảm biến phát hiện lon đã đến vị trí của các khâu
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách đến vật cản, mang lại độ phản hồi nhanh và giảm thiểu nhiễu nhờ vào việc sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại với tần số riêng biệt Người dùng có thể điều chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở, và cảm biến có ngõ ra ở dạng cực thu hở, vì vậy cần thêm một trở treo lên nguồn ở chân output khi sử dụng.
+ Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC
+ Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 30cm
+ Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở
+ Dòng kích ngõ ra: 300mA
Ngõ ra dạng NPN với cực thu hở cho phép tùy chỉnh điện áp ngõ ra, với mức trở treo được điều chỉnh, điện áp ngõ ra sẽ tương ứng với giá trị trở đó.
+ Chất liệu sản phẩm: nhựa
+ Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ
+ Xanh dương: GND + Nâu: VCC supply + Đen: Tín hiệu ra
• Khái niệm: Van điện từ là thiết bị điều khiển điện cơ, được vận hành và điều chỉnh thông qua tác dụng lực của điện từ
Hình 3.18: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
• Cấu tạo van điện từ: Van điện từ bao gồm các bộ phận sau đây:
- Thân van: Làm bằng đồng, inox hoặc nhựa
- Môi chất: Khí (khí nén, gas, ) hoặc chất lỏng (nước, dầu)
- Ống rỗng có tác dụng bảo vệ lõi cuộn dây điện
Mỗi van điện từ bao gồm một cuộn dây quấn quanh lõi sắt và một lò xo nén giữ lõi sắt cố định Lõi sắt được bảo vệ bởi lớp gioăng cao su Khi không có dòng điện, lò xo sẽ ép lõi sắt, khiến cửa van đóng lại.
Khi dòng điện chạy qua cuộn dây có lõi sắt, từ trường được tạo ra sẽ tạo ra lực hút mạnh mẽ, đủ để làm giãn lò xo và mở cửa van.
• Phân loại van điện từ:
Phân loại theo chức năng:
Hình 3.19: Van điện từ 5/2 4M210-08 của hãng Airtac
Phân loại theo điện áp:
❖ Van điện từ sử dụng trong mô hình
− Tên thiết bị: Van điện từ Airtac 4V210-08 (Van 5/2)
− Mục đích: dùng để đóng mở đường dẫn của khí nén và điều chỉnh hướng của khí nén, từ đó điều khiển hoạt động của xylanh dập nắp
+ kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6)
+ Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa
+ Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí (1 đầu coil điện)
+ Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)
+ Dòng series 4V200 có 3 loại như sau:
Hình 3.20: Van điện từ Airtac 4V210-08
3.2.1.5 Van hút chân không dùng khí nén
− Tên thiết bị: Van hút chân không ZK08
− Mục đích: tạo chân không giúp hút nhả nắp và kéo lon từ trong hộp lắc ra ngoài
+ Kớch thước cổng: ẳ” (ren 13mm)
Hình 3.21: Van hút chân không ZK - 08
3.2.1.6 Nút nhấn tự phục hồi Ứng dụng: Thường được lắp đặt ở mặt trước của tủ điện, nó dùng để đưa ra tín hiệu lệnh điều khiển Van hút chân không dùng khí nén
Tín hiệu do nút nhấn tự phục hồi tạo ra có dạng xung
Hình 3.22:Cấu tạo nút nhấn tự phục hồi
Relay trung gian là một loại nam châm điện được trang bị hệ thống tiếp điểm, hoạt động như một công tắc chuyển đổi điện Thiết bị này có hai trạng thái: đóng và mở, và trạng thái của relay phụ thuộc vào việc có dòng điện chạy qua hay không.
• Cấu tạo của relay trung gian
Thiết bị nam châm điện bao gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây, với cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả hai Lõi thép động được gắn bởi lò xo và được định vị bằng một vít điều chỉnh Cơ chế tiếp điểm của thiết bị này bao gồm tiếp điểm nghịch và tiếp điểm thuận.
Khi dòng điện đi qua rơ le, nó kích hoạt cuộn dây bên trong, tạo ra từ trường hút Từ trường này tác động lên đòn bẩy, dẫn đến việc đóng hoặc mở các tiếp điểm điện, từ đó thay đổi trạng thái của rơ le Số lượng tiếp điểm điện thay đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy thuộc vào thiết kế của rơ le.
Hình 3.23:Relay trung gian 8 chân MY2N-GS 24VDC Omron
Relay hoạt động với hai mạch độc lập Mạch đầu tiên điều khiển cuộn dây của relay, quyết định xem dòng điện có chạy qua cuộn dây hay không, tức là kiểm soát trạng thái mở hoặc đóng của relay Mạch thứ hai kiểm soát dòng điện cần điều khiển, xác định liệu dòng điện có đi qua relay hay không, dựa vào trạng thái mở hoặc đóng của nó.
❖ Lựa chọn relay dùng trong hệ thống
− Tên thiết bị: Relay MK2P-I 24VDC
− Mục đích: sử dụng để điều khiển hoạt động của các van điện từ nước và động cơ quay băng tải, động cơ trộn
+ Nguồn của các tiếp điểm: 250VAC 10A/ VDC 10A
+ Kiểu đầu nối: chân hàn
+ Tiếp điểm: SPDT (NO+NC)
Nguồn xung, hay còn gọi là nguồn tổ ong, là thiết bị chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện một chiều thông qua quá trình dao động xung Quá trình này được thực hiện nhờ mạch điện tử kết hợp với biến áp xung Các điện áp đầu ra phổ biến của nguồn xung bao gồm 5V, 9V, 12V và 24V.
• Ưu điểm của nguồn xung: Giá thành rẻ, gọn nhẹ, dễ tích hợp cho các thiết bị nhỏ gọn, hiệu suất chuyển đổi cao
Thiết kế tích hợp hệ thống điều khiển và giám sát ứng dụng PLC- S740047
3.3.1.1 Thiết kế giao diện SCADA a Giao diện Log in
Sử dụng tính năng User Administration trong WINCC Professional 3 nhằm thiết lập bảo vệ truy cập cho dữ liệu và chức năng ở chế độ Runtime
❖ Thao tác trong giao diện:
Để đăng nhập vào hệ thống, người dùng có hai quyền khác nhau Quyền ADMIN cho phép truy cập đầy đủ, bao gồm khả năng chọn màu sơn, điều chỉnh số lượng, điều khiển các nút nhấn và thêm mã màu mới.
+ Quyền User: không thể thực hiện chức năng thêm màu mới
- Activated: khóa các chức năng khi chưa đăng nhập và kích hoạt các chức năng sau khi đăng nhập
- Color: chuyển đến giao diện chọn màu sơn và số lượng
- Data: chuyển đến giao diện dữ liệu màu
- Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime b) Giao diện dữ liệu tỉ lệ pha màu
Giao diện người dùng cung cấp bảng màu với 73 màu sắc có tỷ lệ pha trộn khác nhau Người dùng chỉ cần nhấn chọn màu trên bảng để xem tỷ lệ pha màu trong cài đặt, sau đó nhập số lượng lon và nhấn Confirm để chuyển sang giao diện vận hành.
❖ Thao tác trong giao diện:
- Chọn 1 trong 73 màu có trong bảng màu
- Nhập số lượng lon vào ô Quantity
- Nếu số lượng nhập vào bằng 0, sẽ có thông báo yêu cầu nhập lại
- Nếu số lượng lớn hơn 0, sẽ có thông báo xác nhận lần cuối và tự động chuyển đến giao diện vận hành
- Data: chuyển đến giao diện màu
- Operation: chuyển đến giao diện vận hành a Giao diện chọn màu và số lượng lon
Giao diện hiển thị tỷ lệ phần trăm của các màu đỏ, vàng, xanh dương và trắng cho từng mã màu trong mô hình Người dùng có thể thêm màu mới với tỷ lệ mới, nhưng tổng tỷ lệ của bốn màu phải bằng 100%; nếu không, sẽ có cảnh báo Màu mới sẽ được cập nhật trong bảng cài đặt của giao diện chọn màu.
❖ Thao tác trong giao diện:
- Chọn New để thêm vào mã màu mới
- Nhập vào tỉ lệ mong muốn
- Nhấn Add để thêm vào bảng Nếu tỉ lệ sai sẽ hiển thị hộp thoại cảnh báo
Nhấn nút Clear để xóa màu đã thêm Giao diện điều khiển là phần chính của mô hình, bao gồm tất cả các tùy chọn giám sát hệ thống Từ màn hình giám sát, người dùng có thể theo dõi hoạt động của mô hình, điều khiển hệ thống thông qua các nút bấm, và truy cập các màn hình quản lý sản xuất cũng như cảnh báo lỗi.
❖ Thao tác trong giao diện:
- Home, Select Color, Data: Trở về giao diện Log in, giao diện chọn màu, giao diện dữ liệu
- Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime
- Status: Thể hiện trạng thái các đèn Progress, Stop, Pause, EMO
- Control Panel: Các nút nhấn điều khiển hệ thống ON, OFF, PAUSE,
- PROGRESS: Thể hiện mã màu đang sản xuất, số lượng đặt, số lon hiện tại đã hoàn thành xong
Bể chứa thể tích sơn hiện tại được sử dụng để vận hành hệ thống Để bắt đầu, hãy nhấn vào biểu tượng màu sắc để chọn màu và số lượng lon sơn cần sản xuất, sau đó nhấn Start để khởi động quá trình.
Thi công hệ thống
3.4.1 Thi công hệ thống cơ khí
Bộ phận này được thiết kế với cấu trúc đơn giản nhằm tối ưu hóa chi phí, bao gồm một ống hình trụ dài để chứa lon và một xi lanh đẩy để cung cấp lon ra băng tải.
Hình 3.29:Bộ phân cấp lon
Bộ phận chính của hệ thống yêu cầu độ chính xác cao, vì vậy nhóm chúng em đã thiết kế phương pháp đo lưu lượng thông qua cảm biến và rót trực tiếp vào lon Định lượng được thực hiện bằng cách chiết theo tổng số xung của cảm biến lưu lượng YF-S201, điều khiển van điện từ để điều chỉnh lượng sơn chảy vào lon dựa trên số xung đếm, với mỗi xung tương đương 2,25ml Tuy nhiên, nhược điểm của cảm biến này là lưu lượng chất lỏng được coi là không đổi, do đó nhóm em đã sử dụng chương trình PLC để đảm bảo dung lượng chiết rót chính xác nhất.
Hệ thống chiết rót trong ngành công nghiệp cần sử dụng đồng hồ đo lưu lượng để đảm bảo độ chính xác cao Tuy nhiên, do chi phí của đồng hồ đo lưu lượng thường rất cao, nhóm chúng tôi đã quyết định sử dụng cảm biến lưu lượng YF-S201 như một giải pháp thay thế hiệu quả.
Hình 3.30:Bộ phận chiết rót trong mô hình
3.4.1.3 Bộ Phận cấp và đóng nắp
Sau khi hoàn tất quá trình chiết rót, lon sơn sẽ được chuyển đến vị trí đóng nắp qua băng tải Bộ phận đóng nắp được cấu thành từ các cơ cấu xy lanh, đảm bảo quy trình đóng nắp diễn ra hiệu quả và chính xác.
Xy lanh di chuyển dọc kết hợp với giác hút chân không sẽ hút nắp từ băng tải cấp nắp và thả nắp xuống đúng vị trí của lon, chuẩn bị cho quá trình đóng nắp.
- Xy lanh di chuyển ngang: đưa nắp đang được hút về vị trí lon, hoặc đưa xylanh dập về vị trí lon để đóng nắp
- Xy lanh dập nắp: Tác dụng lực làm nắp được đóng chặt vào lon
Hình 3.31:Bộ phận đóng nắp trong mô hình
Bộ phận này được trang bị một hộp chứa nắp, giúp cấp nắp một cách chính xác đến vị trí cần thiết, đảm bảo hệ thống hoàn thành nhiệm vụ hiệu quả.
Sau khi hoàn thành khâu đóng nắp, hệ thống sẽ tiến đến bước cuối cùng để sản xuất lon sơn theo yêu cầu Bộ phận này có nhiệm vụ trộn sơn nhằm tạo ra hỗn hợp mịn hơn, sử dụng cơ cấu xy lanh để đẩy lon vào hoặc lấy ra từ hộp lắc Hộp lắc quay theo số vòng đã được cài đặt để đảm bảo sơn được trộn đều và dừng lại ở vị trí ngang với băng tải, giúp lon được đưa ra ngoài một cách thuận tiện.
Hình 3.32: Bộ phận lắc sơn trong mô hình
3.4.2 Thi công hệ thống điện
Tủ điện là thành phần quan trọng trong hệ thống, bao gồm các thiết bị như PLC, nút nhấn, đèn báo, buzzer và delay Nhóm chúng em đã thực hiện thi công tủ điện dựa trên bản vẽ thiết kế đã được phê duyệt.
Hình 3.33:Mặt ngoài của tủ điện
Hình 3.35: Màn hình Home của giao diện SCADA
Hình 3.34:Hình ảnh bên trong tủ điện
Hình 3.36: Đăng nhập quyền User
Hình 3.37: Màn hình chon ID màu sơn và số lượng lon sơn
Hình 3.38: Báo lỗi khi số lượng lon bằng 0
Hình 3.39: Hiển thị thông báo xác nhận số lon
Hình 3.40: Giao diện vận hành
Hình 3.41: Hệ thống đang hoạt động
Hình 3.43: Thông báo hệ thống đã hoàn thành
Hình 3.42:Thông báo lỗi xảy ra cần reset lại hệ thống
