MÁY CẮT BAO BÌ PP ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

MÁY CẮT BAO BÌ PP ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Tác giả ĐẶNG PHI XUÂN PHÚC NGUYỄN XUÂN DUY Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động Giáo viên

MÁY CẮT BAO BÌ PP ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Tác giả

ĐẶNG PHI XUÂN PHÚC NGUYỄN XUÂN DUY

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:

Th.s Đặng Ngọc Toàn Th.s Đặng Phi Vân Hài

Tháng 7 năm 2010

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tại Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, nhờ sự giúp đỡ của quý thầy cô về mọi mặt nên đề tài tốt nghiệp mới được hoàn thành

Em xin gởi lời biết ơn chân thành đến bộ môn Điều Khiển Tự Động cùng thầy cô trong Khoa Cơ Khí đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để em thực hiện tốt

đề tài này Đặc biệt, trong quá trình thực hiện đề tài này, em nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn đề tài Th.s Đặng Ngọc Toàn và Th.s Đặng Phi Vân Hài Em xin gửi đến thầy cô lời cảm ơn chân thành

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, cùng các bạn đã đóng góp ý kiến và kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đề tài này

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010

Sinh viên thực hiện:

Đặng Phi Xuân Phúc Nguyễn Xuân Duy

TÓM TẮT

™ Các loại máy cắt bao bì PP mà nhiều doanh nghiệp hiện nay đang sử dụng trên thị trường hầu hết được nhập từ nước ngoài như Trung Quốc, Đài Loan…với giá thành cao Việc chế tạo và sản xuất trang thiết bị máy móc ở trong nước nhằm phục vụ cho sản xuất hàng hóa tiêu dùng nói chung và sản xuất bao bì nói riêng là rất cần thiết Việc này giúp các nhà sản xuất, doanh nghiệp tiết kiệm được chi phí đầu vào, thuận tiện cho việc tiếp nhận qui trình vận hành máy và sửa chữa thay thế các bộ phận khi có hư hỏng Xuất phát từ những nguyên nhân trên và để góp phần cũng cố những kiến thức

đã được học, sinh viên thực hiện đề tài “Mô hình máy cắt bao bì PP điều khiển bằng PLC và động cơ SERVO” với các nội dung sau:

ƒ Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy cắt bao bì PP thực tế

ƒ Thiết kế và thi công mô hình máy cắt bao bì PP điều khiển bằng PLC và động

cơ servo

ƒ Tìm hiểu tính năng và cách sử dụng PLC LIYAN EX1N-32MR

ƒ Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần, encoder, servo, cảm biến quang, đồng hồ nhiệt

ƒ Thiết kế và thi công tủ điều khiển cho máy cắt bao bì PP

ƒ Thiết kế giao diện điều khiển thuận tiện bằng màn hình Pro-face

ƒ Viết chương trình điều khiển cho PLC bằng phần mềm GX Developer

ƒ Hoàn thành mô hình máy cắt bao bì PP có thể thay đổi chiều dài cắt, số sản phẩm cắt và dễ dàng điều chỉnh sai số chiều dài cắt

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách hình vii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tổng quan đề tài 1

1.2 Giới hạn đề tài 1

1.3 Mục đích nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3

2.1 Tìm hiểu chung về bao bì và các loại máy cắt bao bì 3

2.1.1 Giới thiệu chung về bao bì 3

2.1.2 Vài nét về ngành nhựa trong nước 3

2.1.3 Giới thiệu về bao bì PP 4

2.1.3.1 Công dụng 4

2.1.3.2 Lưu đồ sản xuất bao bì PP 5

2.1.3.3 Quy trình sản xuất bao bì PP thực tế 6

2.1.3.4 Ứng dụng của bao bì PP 7

2.1.3.5 Kết luận 8

2.2 Mô hình máy cắt bao bì PP thực tế 9

2.2.1 Mô tả về máy 9

2.2.1.1 Phần cứng cơ khí 10

2.2.1.2 Phần điện và công suất 10

2.2.1.3 Phần mềm và màn hình giao tiếp 10

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu đề tài 10

3.1.1 Địa điểm tiến hành đề tài 11

3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành đề tài 11

3.2 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu 12

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu 12

3.2.2 Thiết bị nghiên cứu 12

3.3 Phương pháp thực hiện đề tài 12

3.3.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế hệ thống đo lường 12

3.3.2 Phương pháp thực hiện phần cơ khí 13

3.3.3 Phương pháp thực hiện phần điện – điện tử 13

3.3.4 Phương pháp thực hiện phần mềm 13

3.3.5 Tài liệu liên quan 13

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14

4.1 Thiết kế phần cơ khí 14

4.1.1 Phần khung máy 16

4.1.2 Bộ phận căng phôi 17

4.1.3 Các Rulo dẫn động 17

4.1.4 Bộ phận cắt 18

4.1.5 Bộ phận nâng hạ phôi 19

4.2 Thiết kế hệ thống khí nén 19

4.2.1 Thiết kế bộ phận cắt 19

4.2.2 Hệ thống khí nén cho tay nâng phôi 20

4.3 Thiết kế hệ thống điện 21

4.3.1 Bảng bố trí thiết bị trên ngõ vào và ngõ ra của PLC 23

4.3.2 Thực hiện nối dây cho thiết bị 24

4.4 Sử dụng màn hình cảm ứng HMI GP2301 29

4.4.1 Liên kết giữa PLC LIYAN và GP 2301 30

4.4.2 Phần mềm ProPBWin – C package03 31

4.4.3 Thiết kế giao diện cho màn hình cảm ứng 32

4.5 Chương trình điều khiển cho PLC 38

4.5.1 Lưu đồ giải thuật quá trình vận hành 38

4.5.2 Lập trình cho PLC 39

4.5.3 Viết chương trình PLC điều khiển máy cắt bao bì PP 41

4.6 Thi công và hiệu chỉnh máy 50

4.7 Bố trí thí nghiệm 51

4.7.1 Kết quả thí nghiệm 52

4.7.2 Lần thí nghiệm thứ nhất 52

4.7.3 Lần thí nghiệm thứ hai 53

4.7.4 Lần thí nghiệm thứ ba 53

4.7.5 Lần thí nghiệm thứ tư 54

4.7.6 Lần thí nghiệm thứ năm 54

4.7.7 Lần thí nghiệm thứ sáu 55

4.7.8 Lần thí nghiệm thứ bảy 55

4.7.9 Kết quả thí nghiệm 56

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Lưu đồ sản xuất bao bì PP 5

Hình 2.2 Máy dệt sợi PP 6

Hình 2.3 Cuộn phôi PP sau khi dệt 6

Hình 2.4 Ứng dụng bao bì PP trong nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản 7

Hình 2.5 Ứng dụng bao bì PP trong xây dựng 7

Hình 2.6 Ứng dụng bao bì PP trong dân dụng 8

Hình 2.7 Máy cắt và may bao trong thực tế 9

Hình 3.1 Phương pháp thiết kế hệ thống đo lường 12

Hình 4.1 Mô hình máy cắt bao bì PP 14

Hình 4.2 Lưu đồ nguyên lý hoạt động máy cắt bao bì PP 15

Hình 4.3 Thiết kế phần khung máy 16

Hình 4.4 Bộ phận căng phôi 17

Hình 4.5 Rulo dẫn động 17

Hình 4.6 Bộ phận cắt 18

Hình 4.7 Bộ phận nâng hạ phôi 20

Hình 4.8 Tủ điện điều khiển 21

Hình 4.9 Bảng điều khiển 22

Hình 4.10 Input cho PLC 24

Hình 4.11 Output cho PLC 25

Hình 4.12 Tiếp điểm Relay 25

Hình 4.13 Output điều khiển thiết bị 26

Hình 4.14 Điều khiển tốc độ biến tần 26

Hình 4.15 Kết nối khối Ex2n1PG với PLC 27

Hình 4.16 Nối dây khối 1PG và Servopack 27

Hình 4.17 Kết nối Servopack với các thiết bị 28

Hình 4.18 Nối dây cho đồng hồ nhiệt 28

Hình 4.19 Liên kết PLC và màn hình HMI 30

Hình 4.20 Menu khởi động GP 2301 30

Hình 4.21 Phần mềm ProWinPB C-Package 03 31

Hình 4.22 Trang B1: LUAN VAN TOT NGHIEP 33

Hình 4.23 Trang B2: CHON CHE DO HOAT DONG 33

Hình 4.24 Keypad và display 34

Hình 4.25 Trang B3: CHE DO AUTO 35

Hình 4.26 Trang B4: CHE DO MANUAL 36

Hình 4.27 Trang B5: TEST TIMER CỦA XYLANH 37

Hình 4.28 Lưu đồ giải thuật quá trình vận hành 38

Hình 4.29 Phần mềm lập trình cho PLC: GX Developer 8 39

Hình 4.30 Tạo Project mới 40

Hình 4.31 Convert cho chương trình GX Developer 8 40

Hình 4.32 Mô hình máy hoàn chỉnh 50

Chữ viết tắt

Viết tắt Viết đầy đủ

PLC Programmable Logic Controller

HMI Human Machine Interface

Nhựa PP Nhựa Polypropylence

Nhựa PE Nhựa Polyetylen

Nhựa PC Nhựa Polycabonat

Nhựa PET Nhựa Polyethylene Terephthalate

Nhựa PVC Polyvinyl Clorua

VDC Volts of Direct Current (continuous current) VAC Voltage in Alternating Current

RS232 Recommended Standard 232

ra loại máy cắt bao bì ứng dụng được thực tế với giá thành thấp hơn sẽ là giải pháp cho những khó khăn trên Qua thời gian học tập ở trường và kiến thức đã nhận được, chúng em xin tìm hiểu và thực hiện mô hình máy cắt bao bì với quy mô nhỏ

1.2 Giới hạn đề tài

Do bước đầu thiết kế đề tài nên còn nhiều hạn chế nhất định Vì thế, thực hiện đề tài chỉ chú trọng nghiên cứu những vấn đề chính sau:

¾ Tìm hiểu một cách tổng quan về các loại máy cắt bao bì thực tế

¾ Thiết kế mô hình máy cắt bao bì với quy mô và công suất nhỏ, với độ chính xác của sản phẩm cắt từng millimet

¾ Nghiên cứu và sử dụng PLC, màn hình HMI , khối chuyển đổi D/A, biến tần, động

cơ Servo, Encoder, Cảm biến quang, van và xylanh khí nén, Relay và Relay nhiệt… là những thiết bị sử dụng trong Điều khiển tự động đã được học

¾ Viết chương trình thực tế cho mô hình chạy với hai chế độ điều khiển Manual và Auto, điều khiển bằng nút nhấn hoặc màn hình HMI

¾ Liên kết và hiển thị các thông số của máy cắt trên màn hình HMI

1.3 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu hoạt động và phương pháp điều khiển của một mô hình máy thực tế Thi công mô hình máy cắt bao bì có tính ứng dụng thực tế, có giao diện dể dàng điều khiển và dể dàng chỉnh sửa khi có sự cố

Tìm hiểu và sử dụng các thiết bị sử dụng trong các máy công nghiệp như PLC, Màn hình HMI , Khối chuyển đổi D/A, Biến tần, Động cơ Servo, Encoder, cảm biến quang, Van và Xylanh khí nén, Relay và Relay nhiệt…

Lập trình và kết nối cho mô hình hoạt động theo hai chế độ Manual và Auto

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tìm hiểu chung về bao bì và các loại máy cắt bao bì

2.1.1 Giới thiệu chung về bao bì

Nhân loại đã biết sử dụng bao bì từ hàng ngàn năm trước Do nhu cầu trực tiếp từ cuộc sống, chúng ta sử dụng bao bì để đựng đồ ăn uống, giữ khô, bảo quản sạch và để vận chuyển Những chất liệu làm bao bì từ rất xưa như lá cây, gỗ, đất nung, gốm , kim loại…

Từ đầu thế kỷ 20 với sự xuất hiện của polymer tổng hợp, vì những ưu điểm vượt trội mà nhựa có thể coi là một sự lựa chọn mới cho bao bì: dể chế tạo, trong suốt nên

có thể in màu và nhìn xuyên vào sản phẩm bên trong, nhẹ, rẻ và tiện dụng khi vận chuyển…

2.1.2 Vài nét về ngành nhựa trong nước:

Các doanh nghiệp thuộc ngành nhựa ở Việt Nam đang tăng lên nhanh chóng Từ năm 2000, sản lượng ngành nhựa đạt 950.000 tấn/năm, đến nay đã đạt hơn 1.760.000 tấn/năm Hoạt động sản xuất kinh doanh của các doanh nghiệp ngành nhựa gồm 4 lĩnh vực:

- Lĩnh vực sản xuất bao bì nhựa: bao bì xốp, bao bì dệt PP

- Lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng: ống nước, cửa sổ, ốp tường…

- Lĩnh vực sản xuất đồ tiêu dùng: bàn ghế, chén, xô chậu…

- Lĩnh vực sản xuất nhựa kỹ thuật cao: phụ tùng cho ô tô và xe máy, điện tử viễn thông, điện dân dụng…

Thành phố Hồ Chí Minh có thị trường nhựa lớn nhất cả nước, thể hiện qua các tính chất sau: sản xuất, phân phối lưu thông, ứng dụng khoa học kỹ thuật, giao dịch quốc tế… Sản lượng ngành nhựa thành phố Hồ Chí Minh chiếm 80% sản lượng cả nước

2.1.3 Giới thiệu về bao bì PP

Hiện nay nhu cầu sử dụng bao bì là rất lớn, đặc biệt là bao bì PP (Polypropylene) vì một số ưu điểm:

- Ít gây ô nhiểm môi trường (so với nylon), bao bì PP khả năng tái chế cao

- Có giá cả hợp lý để sản xuất bao bì (so với các loại nhựa PE, PVC, PC, PET…)

- Không bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy như Alcool, Acêton, H2O2… như nhựa PE

- Tính bền cơ học cao, khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi, không quá cứng như PVC

- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ, in tối đa 7 màu

- Chịu được nhiệt độ cao hơn 100o C

- Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác

2.1.3.1 Công dụng:

- Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống oxy hóa một cách nghiêm nhặt

- Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn

- PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính chống thắm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ mở bao bì và tạo độ bóng cao cho bao bì

2.1.3.2 Dưới đây là lưu đồ sản xuất bao bì PP

Hình 2.1 Lưu đồ sản xuất bao bì PP

Giao hàng

Bó buộc, ép kiện

Bao thành phẩm PP, không tráng,

có in hoặc không in

2.1.3.3 Quy trình sản xuất bao bì PP thực tế:

Các hạt PP được đổ vào máy kéo sợi, lượng hạt này được trộn chung với hạt nhựa tái chế và phụ gia với một lượng nhất định để nấu chảy và kéo sợi Các sợi PP khi được kéo ra sẽ được cuộn lại vào môt ống giấy hay ống nhựa côn

Hình 2.2 Máy dệt sợi PP Các ống sợi PP được mang đi lắp vào giàn khung, từ giàn khung này từng sợi PP sẽ được luồng vào máy dệt, máy dệt sẽ dệt từng sợi PP thành một ống PP, ống PP này được cuộn lại thành từng cuộn, đây chính là cuộn phôi PP cần cho quá trình cắt và may khâu

Cuối cùng cuộn PP được lắp vào máy cắt và may Ở máy này cuộn PP được cắt đúng chiều dài đã cài đặt sẵn trong máy Tấm PP sau khi cắt được các Rulo dẩn qua bộ phận may và may liền đáy bao, chuyển ra ngoài, trở thành một sản phẩm bao bì hoàn chỉnh

Hình 2.3 Cuộn phôi PP sau khi dệt

2.1.3.4 Ứng dụng của bao bì PP:

Trong nông nghiệp: bao bì PP được dùng để lót sân phơi, lót ao nuôi tôm cá, phủ

và che chắn mưa nắng… phục vụ cho việc nuôi trồng các loại nông sản, thủy sản, ngũ cốc Làm bao bì đựng phân bón, ngũ cốc, hoa màu… tiện cho việc vận chuyển và bảo quản

Hình 2.4 Ứng dụng bao bì PP trong nông nghiêp và nuôi trồng thủy sản Trong xây dựng và công nghiệp: che chắn và bảo vệ các công trình đang xây dựng tránh bụi, gạch đá, bảo quản nguyên vật liệu tránh mưa gió

Hình 2.5 Ứng dụng bao bì PP trong xây dựng Trong dân dụng: Làm lều trại, nơi trú ẩn, làm mái che, sử dụng làm túi bao bì, đóng gói bưu phẩm…

Hình 2.6 Ứng dụng bao bì PP trong dân dụng

2.1.3.5 Kết luận:

Với tính đa năng, hữu dụng, phạm vi sử dụng rộng của loại bao bì PP, lĩnh vực sản xuất bao bì đang là lĩnh vực nóng, điều này đòi hỏi máy móc phục vụ trong việc sản xuất bao bì phải làm việc nhanh, chính xác và ổn định cho sản xuất Trong khi các loại máy bao bì phải nhập từ nước ngoài gây nhiều bất lợi cho doanh nghiệp

Từ những nhu cầu trên đặt ra cho các đơn vị chế tạo máy móc trong nước làm sao chế tạo ra máy móc phục vụ cho dân mình với chi phí thấp hơn mà vẫn đảm bảo chất lượng làm việc của máy

2.2 Mô hình máy cắt PP thực tế đã có trên thị trường:

Hình 2.7 Máy cắt bao bì PP trong thực tế

- Phần cấp liệu: Xylanh nâng hoặc hạ xuống để cấp phôi

- Bộ phận dự trử phôi cho quá trình cắt: Tăng đưa

- Phần Rulo dẫn động: Cung cấp phôi cho quá trình cắt

- Bộ phận cắt: Xylanh cắt phôi và xylanh gạt phôi

2.2.1.2 Phần điện và công suất:

- Động cơ servo để đo chính xác chiều dài cần cắt

- Encoder tính hiệu hồi tiếp để điều khiển chính xác động cơ servo

- Biến tầng để điều chỉnh tốc độ và bảo vệ motor

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.1.1 Địa điểm tiến hành

Đề tài được tiến hành từ ngày 12/04/2010 đến ngày 4/07/2010 tại nhà Thầy Đặng Ngọc Toàn, 23/27F đường 26, KP4, Phước Long A, Quận 9, TP HCM

3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành

Tìm hiểu mô hình và nghiên cứu lý thuyết liên quan: 14/04/2010 đến 28/04/2010 Chế tạo các chi tiết máy theo bản vẽ thiết kế, sơ đồ đấu dây liên kết các thiết bị: 29/04/2010 đến 5/05/2010

Kiểm tra các thiết bị, lắp ráp chỉnh sửa phần cứng: 6/05/2010 đến 14/05/2010 Thi công tủ điện, đấu dây và liên kết thiết bị: 15/05/2010 đến 30/5/2010

Viết chương trình điều khiển cho PLC: 31/05/2010 đến 7/06/2010

Viết chương trình giao diện cho màn hình HMI: 8/06/2010 đến 14/06/2010

Chỉnh sửa và thí nghiệm mô hình: 15/06/2010 đến 27/06/2010

Báo cáo và bảo vệ luận văn: 13/06/2010 đến 14/06/2010

3.2 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu:

3.2.1 Đối tượng nghiên cứu:

Nghiên cứu cơ cấu cơ khí và nguyên lý vận hành của các loại máy cắt bao bì PP đã

có trên thị trường Từ cơ sở thực tiễn đó, thiết kế thi công mô hình máy cắt bao bì theo yêu cầu và giới hạn của đề tài đặt ra: “Máy cắt bao bì PP sử dụng động cơ Servo”

3.2.2 Thiết bị nghiên cứu:

¾ Các thiết bị điện-điện tử công nghiệp như: PLC LIYAN, màn hình HMI dòng

GP, khối Ex2n1PG mở rộng, biến tần Ativar 11, servopack loại xung P, Relay nhiệt…

¾ Các thiết bị khí nén bao gồm: Máy nén, xylanh, đầu nối và ống dẫn

¾ Các thiết bị cơ khí dẫn động, động cơ 3 pha, rulo

¾ Phần mềm GX Developer lập trình bằng ngôn ngữ Ladder

¾ Phần mềm ProPBWin C-Package 3

3.3 Phương pháp thực hiện đề tài:

3.3.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế hệ thống đo lường

Hình 3.1 Phương pháp thiết kế hệ thống đo lường Chọn phương pháp điều khiển hồi tiếp vòng kín:

Người sử dụng nhập các thông số của quá trình cắt trực tiếp qua màn hình HMI: chiều dài cắt, số sản phẩm cần cắt, dung sai máy… Các thông số này được nhập trực tiếp vào thanh ghi PLC và được quy đổi thành số xung tham chiếu PLC xuất giá trị

số ra khối 1PG, giá trị số này được khối Ex2n1PG chuyển thành số xung cần thiết để điều khiển biến tần, điều khiển động cơ 3 pha làm quay trục rulo Trục rulo được gắn

với encoder, số xung được đọc về từ encoder bằng bộ đếm tốc độ cao sẽ được so sánh với số xung tham chiếu người sử dụng đã nhập để điều khiển quá trình cắt

3.3.2 Phương pháp thực hiện phần cơ khí:

ƒ Tham khảo mô hình máy cắt bao bì PP đã có trên thị trường

ƒ Tính toán để chọn mô hình máy, chọn loại động cơ, hệ thống khí nén

ƒ Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh

3.3.3 Phương pháp thực hiện phần điện-điện tử:

ƒ Thiết kế sơ đồ đấu dây

3.3.5 Các tài liệu nghiên cứu liên quan

ƒ Tài liệu Manual về PLC LIYAN, Biến tần ATIVAL 11, Servo YAKAWA, Encoder OMRON… được cung cấp trên trang chủ của các hãng sản xuất

ƒ Tài liệu về phần mềm lập trình GX Developer, ProPBWin C-Package 3

ƒ Tài liệu Thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm)

ƒ Tài liệu về Hệ thống khí nén

ƒ Tham khảo và tìm trên Internet

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Thực hiện phần cơ khí cho mô hình máy cắt bao bì PP điều khiển bằng PLC và động cơ servo

Mô hình được thiết kế như sau:

Hình 4.1 Mô hình máy cắt bao bì PP

Các chi tiết của mô hình máy cắt bao bì PP

1 Gối đỡ tay nâng phôi 2 Xylanh nâng

5 Rulo cao su nén phôi 6 Gối đỡ của trục nén phôi

7 Trục động cơ kéo phôi 8 Rulo dẫn hướng

11 Trục định hướng cho Xylanh

Dây điện trở cắt

17 Bộ phận căn phôi 18 Buli trục motor kéo phôi

- Lưu đồ nguyên lý hoạt động của máy cắt bao bì PP

Hình 4.2 Lưu đồ nguyên lý hoạt động máy cắt bao bì PP

Xylanh gạt lùi

về Xylanh cắt lùi

Các phần chính của máy cắt bao gồm:

- Bộ phận cắt Bao gồm xylanh cắt mang dây cắt và xylanh gạt

- Tay nâng phôi

Thiết kế từng thành phần cho mô hình máy cắt bao bì

4.1.1 Phần khung máy:

Hình 4.3 Thiết kế phần khung máy

Khung sắt có thể dể dàng lắp ráp, cố định các thành phần của máy khi vận hành Vật liệu chế tạo khung máy: Sắt hộp rỗng tiết diện hình chữ nhật, kích thước 50 x 50

mm Kích thước máy 800 x 435 x 425 mm

Dể mua và có kích thước tiêu chuẩn nên dể dàng lắp ráp và canh chỉnh Có khả năng chịu lực có hạn, tuy nhiên vì mô hình hoạt động không có tải lớn tác động đến khung sườn nên có thể được sử dụng

4.1.3 Các rulo dẫn động:

Hình 4.5 Các rulo dẫn động

Mô hình này có tất cả là 7 rulo trong đó:

¾ 5 Rulo kim loại: dẫn bao bì từ khâu cấp phôi đến khâu cắt, các rulo phải lăn ổn định không bị vấp, không bị lệch để cung cấp phôi đến bộ phận cắt

¾ 2 Rulo cao su: một rulo được nối với motor vuốt phôi, một được nối với

encoder và động cơ servo Hai rulo này được nén xuống nhờ lò xo để kết hợp với các rulo kim loại, vuốt phôi và đẩy đến bộ phận cắt, trên trục của rulo có gắng encoder nhận xung về, tín hiệu xung encoder được quy đổi trong PLC và so sánh với chiều dài cần cắt, điều khiển một cách tuần tự quá trình cắt

4.1.4 Bộ phận cắt:

Bộ phận cắt gồm 2 phần chính: Phần cắt và phần gạt

Phần cắt: Gồm một xylanh để đưa dây cắt xuống cắt phôi, 2 cây ti phối hợp với pittong để giữ cân bằng và mang dây cắt lên xuống dể dàng Dây cắt là một dây điện trở được cố định, khi có dòng điện đi qua điện trở sẽ phát nhiệt đủ để cắt bao PP (điều khiển nhiệt độ bằng relay nhiệt)

Phần gạt: gồm 1 xylanh được gắn với 1 ống gạt có lót cao su Khi dao cắt thực hiện xong nhiệm vụ cắt, xylanh gạt đi xuống, ống gạt được miết trên bề mặt bao bì gây ma sát sẽ tách rời hẵn phần phôi và phần bị cắt, tránh sự dính lại của nhựa do nhiệt gây ra Hai phần này phải phối hợp nhịp nhàng để trở thành bộ phận cắt hoàn chỉnh Nguyên lý hoạt động:

Hình 4.6 Bộ phận cắt

4.1.5 Bộ phận nâng hạ phôi:

Bộ phận nâng phôi gồm 2 tay nâng gắn với 2 xylanh, dùng để cung cấp lượng phôi cho quá trình cắt, việc này được thực hiện bằng tay Người công nhân chọn chế độ Manual và nhấn nút xylanh nâng trên tủ điều khiển, hai tay nâng sẽ hạ xuống, đưa cuộn phôi vào, nhấn lần nữa, xylanh lùi làm 2 tay nâng phôi được nâng lên, hết hành trình thì xylanh tự động dừng

4.2 Hệ thống khí nén:

4.2.1 Thiết kế bộ phận cắt:

Xylanh cắt A tiến -> xylanh gạt B tiến -> xylanh gạt B lùi -> xylanh cắt A lùi

Sử dụng van 5/2 để điều khiển:

Điều khiển cuộn solenoid bằng tiếp điểm thường hở của Relay điện, là ngõ ra của PLC

4.2.2 Hệ thống khí nén cho tay nâng phôi

Hình 4.7 Bộ phận nâng hạ phôi

Mô tả hoạt động:

Bộ phận nâng hạ phôi gồm 2 xylanh C1 và C2 lên xuống đồng thời, đảo trạng thái khi được tác động

Cấp nguồn van kép điều khiển xylanh

Điều khiển cuộn solenoid của van bằng tiếp điểm thường hở của Relay

4.3 Thiết kế hệ thống điện cho máy cắt bao bì PP

ƒ Switch Manual-Auto: Chuyển đổi giữa chế độ điều khiển Manual và Auto

ƒ Nút nhấn Start Auto: bắt đầu chương trình Auto (Khi Switch ở chế độ Auto)

ƒ Nút nhấn Stop Auto: ngừng chương trình Auto sau khi đã cắt xong sản phẩm đang cắt dở dang

ƒ Nút nhấn Xylanh gạt: Tác động xylanh gạt (Chế độ Manual)

ƒ Nút nhấn Xylanh cắt: Tác động xylanh cắt (Chế độ Manual)

ƒ Nút nhấn Motor vuốt phôi: Tác động motor vuốt phôi (Chế độ Manual)

ƒ Switch Servo Thuận – Nghịch: Chuyển đổi giữa servo chạy thuận và nghịch

ƒ Biến trở Biến tần: Chỉnh tốc độ của biến tần

Nguyên lý hoạt động:

¾ Khi bật CB, nguồn 220VAC qua hệ thống lọc nhiễu và được cấp cho hệ thống

¾ Servopack, biến tần và PLC được cấp nguồn

¾ Công tắc HEAT dùng để cấp nguồn đốt nóng dây điện trở cho dao cắt

¾ PLC khi đã được cấp điện các nút nhấn kết nối với ngõ vào PLC hoạt động theo chương trình viêt trong PLC

Yêu cầu của chương trình điều khiển bằng PLC:

¾ Hệ thống có thể vận hành theo hai trạng thái: tự động (AUTO) và điều khiển bằng tay (MANUAL), dùng selector để chọn trạng thái hoạt động

¾ Hệ thống vận hành ở chế độ AUTO, bắt đầu bằng nút Start và dừng bằng nút STOP, tuy nhiên khi nhấn STOP máy sẽ dừng khi hoàn thành sản phẩm đang cắt

4.3.1 Bảng bố trí thiết bị trên ngõ vào và ngõ ra của PLC:

X0 Xung encoder pha A

ENCODER X1 Xung encoder pha B

X5 Khởi động vận hành MANUAL

Selector Switch X2 Khởi động vận hành AUTO

X4 STAR chế độ AUTO Push button X6 STOP chế độ AUTO Push button X10 Điều khiển tốc độ bằng biến trở Switch

X15 SENSOR phát hiện tăng nâng ở trên SENSOR

X16 SENSOR phát hiện tăng nâng ở dưới SENSOR

X17 Servo chạy thuận

Selector Switch X7 Servo chạy nghịch

Sử dụng nguồn bên ngoài, được cung cấp từ bộ nguồn 24VDC, 24V được nối vào S/S của PLC (nối Sink)

Output cho PLC

Hình 4.11 Output cho PLC

Sử dụng Relay 1 cặp tiếp điểm và loại 2 cặp tiếp điểm để điều khiển:

Hình 4.12 Tiếp điểm Relay

Sử dụng nguồn bên ngoài, được cung cấp từ bộ nguồn 24VDC, 0V được nối vào chân chung C0 và C1 Ngõ ra PLC sẽ kích mức 1 cho cuộn dây của Relay, cuộn dây Relay sẽ tác động lên cuộn Solenoid điều khiển van khí nén tương ứng

Hình 4.13 Output điều khiển thiết bị

Terminal điều khiển biến tần:

Điều khiển tốc độ cho biến tần bằng cách xoay biến trở (thay đổi giá trị điện áp Analog nhập vào) Khi ở chế độ nghỉ thì cung cấp 0V cho động cơ để tránh tự quay do

rò điện:

Hình 4.14 Điều khiển tốc độ biến tần

Khối Ex2n1PG

Hình 4.15 Kết nối khối Ex2n1PG với PLC Khối Ex2n1PG là khối mở rộng của PLC có nhiệm vụ tạo xung và định hướng quay điều khiển Servopack Ta gắn cable vào phía bên phải của PLC LIYAN, PLC sẽ đóng vai trò là khối chủ và điều khiển khối 1PG thông qua cable

ƒ Chân FP có nhiệm vụ tạo xung cấp cho Servo hoạt động được nối với chân 1CN-1 của Servopack

ƒ Chân RP có chức năng như tham chiếu hướng quay cho Servopack, RP được nối chân 1CN-3 của Servopack

ƒ Chân chung 1CN-2 và 1CN-4 được nối qua điện trở 2,2k và nối vào chân 24I của khối 1PG

Hình 4.16 Nối dây khối 1PG và Servopack

Servopack

Kết nối Servopack với các thiết bị:

Hình 4.17 Kết nối Servopack với các thiết bị Terminal điều khiển:

• Liên kết khối Digital Operator để cài đặt các thông số cho Servopack

• Cable 1CN: Nối với khối 1PG mở rộng của PLC để nhận xung và tham chiếu hướng quay cho Servo

• Cable 2CN: Nối với Servo motor để đọc về trạng thái và điều khiển Servo motor

Terminal động lực:

• Hai chân R và T: Nối nguồn 220 VAC để cấp nguồn cho Servopack

• Ba pha U, V, W: Nối tương ứng với ba pha U, V, W của Servo motor

Đồng hồ nhiệt:

Hình 4.18 Nối dây cho đồng hồ nhiệt

Đồng hồ nhiệt kiểm soát nhiệt độ của dao cắt, ta cài đặt nhiệt độ mức trên bằng nút nhấn Khi nhiệt độ dao cắt chưa đạt đến nhiệt độ cài đặt này, cuộn SSR là cuộn dây của Relay nhiệt được cấp điện, đóng tiếp điểm SSR cho dây điện trở dao cắt Lúc này dây điện trở dao cắt được ngắn mạch 24VAC và nóng dần lên, sẵn sàng cho máy cắt Khi nhiệt độ vượt quá nhiệt độ cài đặt, SSR của Relay thôi được cấp điện, tiếp điểm SSR làm hở mạch dây điện trở dao cắt, làm giảm bớt nhiệt độ cắt

4.4 Sử dụng Màn hình cảm ứng HMI GP2301

Tổng quan về màn hình GP2301

Trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp ngày nay, màn hình giao tiếp ngày càng được sử dụng phổ biến và đa dạng, nó mang những ưu thế vượt trội hơn so với các thiết bị truyền thông khác như: cho biết các quá trình đang diển ra, hiển thị số liệu nhanh chóng, cho phép thay đổi các thông số trực tiếp cho các thanh ghi, nhỏ gọn… có thể thay cho panel điều khiển bằng đèn, button và switch hoặc máy vi tính

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất màn hình chạm giao tiếp PLC như Hitech, Omron, Toshiba,… với nhiều chủng loại đa dạng và phong phú

Nguyên lý

GP2301 là màn hình cảm ứng điều khiển thông minh, đáp ứng các nhu cầu điều khiển và hiển thị tương thích với PLC Liên kết với Relay nội và địa chỉ trong PLC bằng cách xuất ra Port bằng phần mềm Pro PB Win

Điện áp cung cấp: GP2301 sử dụng nguồn 24VDC, khi sử dụng trong nhà máy cần được nối đất để chống nhiễu và đảm bảo an toàn thiết bị

4.4.1 Liên kết giữa PLC Liyan và GP2301

Menu Chức năng Mức sử dụng INITILIZE Cho phép thay đổi những thiết lập mặc định điều