Đồ án thiết kế máy đóng gói cà phê tự động môn thực tập tay nghề điệnCHƯƠNG 1: GIỚI THIỆUCHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÁY – LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN2.1.Phương pháp thiết kế máy2.1.1.Phương án 1 – Máy đóng gói hoạt động theo nhịp2.1.2Phương án 2 – Máy đóng gói hoạt động liên tục2.2.Lưu đồ thuật toánCHƯƠNG III: THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ3.1. Yêu cầu kĩ thuật của máy3.3.1.Cơ cấu gia nhiệt đầu cuối3.3.2.Cơ cấu đong đếm3.3.3.Cơ cấu hàn bụng3.2.Tính toán thiết kế máy3.2.1. Tính động học máy:3.2.1. Động lực học3.3.3. Hệ thống thiết bị sử dụng khí nén của máy 3.3.4. Hệ thống nhiệt của máy3.3.Nguyên lý hoạt động của máy3.3.1.Hình 3D của máy3.3.2. Trình bày nguyên lýCHƯƠNG IV: CHỌN THIẾT BỊ CHO TỦ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ4.1. Chọn thiết bị cho mạch động lực4.1.1. Chọn động cơ4.1.2. Chọn biến tần và các thiết bị cho mạch động lực4.2. Chọn thiết bị cho mạch điều khiển4.3. Chọn các cảm biếnCHƯƠNG V: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TỦ ĐIỀU KHIỂN5.1.Mạch động lực5.2.Mạch điều khiển + PLCCHƯƠNG VI: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY6.1.Vận hành máy6.2. Bảo dưỡng
GIỚI THIỆU
Trong thời đại hiện nay, máy móc tự động và bán tự động đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong sản xuất hàng tiêu dùng và thực phẩm Hệ thống máy tự động giúp giảm giá thành sản phẩm và nâng cao năng suất lao động Việc sử dụng máy tự động trong khâu đóng gói sản phẩm là cần thiết, vì nó thay thế công việc đóng gói thủ công tốn sức và lặp đi lặp lại.
Hiện nay, nhu cầu về máy đóng gói tại Việt Nam đang gia tăng đa dạng và mạnh mẽ Tuy nhiên, thị trường chủ yếu vẫn thuộc về các nhà sản xuất nước ngoài, với công nghệ và kinh nghiệm vượt trội Mặc dù máy móc sản xuất trong nước có lợi thế về giá, nhưng chất lượng và năng suất thường chưa đáp ứng được yêu cầu Do đó, các kỹ sư trẻ cần thiết kế và chế tạo máy móc tốt hơn, kế thừa thành tựu của thế hệ trước, đồng thời áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới nhất để phục vụ nhu cầu sản xuất và đời sống.
Mặc dù thiết kế máy công nghiệp gặp nhiều khó khăn và dễ xảy ra sai sót do trình độ và kinh nghiệm của sinh viên Việt Nam còn hạn chế, nhưng với sự hướng dẫn của giảng viên và nỗ lực của sinh viên, hy vọng trong tương lai gần chúng ta sẽ tự sản xuất các loại máy đáp ứng nhu cầu thị trường Một ngày nào đó, Việt Nam sẽ đạt được trình độ công nghệ tương đương với thế giới Ngày đó sẽ đến!
Chọn bao đóng gói là gói Nescafe 3 in 1 với các thông số sau:
Kích thước gói: Dài: 145mm ; rộng: 35mm
Hình 1 Hình ảnh bịt cà phê thực tế
PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÁY – LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN
Phương pháp thiết kế máy
2.1.1 Phương án 1 – Máy đóng gói hoạt động theo nhịp
Máy hoạt động theo nhịp sản xuất từ ly hợp hoặc cơ cấu Man, dẫn đến sự thay đổi liên tục của lực căng cuộn bao gói Do đó, cần có cơ cấu điều hòa lực căng để đảm bảo hoạt động chính xác Ưu điểm của thiết kế này là hệ thống điều khiển đơn giản, với cảm biến quang phát hiện vạch định vị, cho phép bộ phận điều khiển cấp liệu và hàn hiệu quả mà không cần hệ thống bù vi sai Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là năng suất không cao do thời gian chờ giữa các động tác của cơ cấu do ảnh hưởng của quán tính.
2.1.2 Phương án 2 – Máy đóng gói hoạt động liên tục
Phương án được sử dụng phổ biến trong sản xuất nhờ vào năng suất cao, nhưng hệ thống này luôn gặp phải sai số ở vị trí cắt giữa các gói Sai số này xuất hiện do nhiều nguyên nhân, chủ yếu là sai số hệ thống của máy và sai số ngẫu nhiên ở khoảng cách giữa các vạch trên bao gói, có thể do biến dạng nhiệt hoặc in sai vị trí Để khắc phục, cần có cơ cấu bù trừ sai số hoạt động liên tục, giữ cho sai số trong phạm vi cho phép Ngoài ra, việc sử dụng thuật toán điều khiển cũng là một phương pháp hiệu quả để bù trừ sai số Qua phân tích, phương án hai được ưu tiên chọn lựa vì năng suất là yếu tố hàng đầu trong sản xuất hiện nay, và việc chế tạo hệ thống bù trừ sai số không quá phức tạp Do đó, phương án hai sẽ được áp dụng trong đồ án này với giải pháp bù trừ sai số bằng thuật toán điều khiển.
Lưu đồ thuật toán
Đặt cân chỉnh bao bì vào cơ cấu của máy
Cơ cấu hàn bụng hoạt động
Cơ cấu hàn đầu cuối, giao cắt hoạt động
Cơ cấu đổ bột vào bao hoạt động
Cơ cấu cuốn bao hoạt động
Cảm biến phát hiện vạch màu đen
Dừng động cơ quay con lăn cuốn bao
Cảm biến phát hiện bột cà phê trong bồn chứa hết Dừng hệ thống
Hình 2 Lưu đồ thuật toán
THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ
Yêu cầu kĩ thuật của máy
Máy đóng gói sản phẩm Nescafe yêu cầu có khả năng đóng gói gói 30g với năng suất đạt 40 gói mỗi phút Thiết kế bao gồm nếp gấp ở giữa và ba đường hàn, trong đó có hai đường hàn ở đầu và một đường hàn ở bụng.
-Chất liệu bao gói là màng OPP dạng cuộn có đường kính bề rộng bao là 70mm
Kích thước bao bì 35mm x 145mm
Hình 3 Kích thước gói cà phê
-Bề rộng các mép hàn là 5mm, độ sai lệch cho phép là 0,5 mm
Máy cắt bao cần phải cắt đúng vị trí các đường vạch trên mép bao, với vạch màu trắng trên nền nâu Để đạt được điều này, cần trang bị cảm biến nhận diện vị trí cắt và thực hiện bù trừ cho các sai số phát sinh Những sai số này có thể đến từ việc chế tạo máy không chính xác, in sai vị trí vạch, cũng như biến dạng nhiệt của bao và máy.
-Nhiệt độ cần thiết để hàn bao là khoảng 160ºC
- Khung máy làm bằng thép ống vuông 40×40 mm gắn với nhau bằng mối hàn và được bọc bên ngoài bằng tole inox 1.5 mm
-Tấm đỡ các trục là thép tấm dày 8 mm được hàn vào khung máy Đế của khung máy cũng được làm bằng thép tấm 10 mm
Để đảm bảo chất lượng cà phê và vệ sinh thực phẩm, các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với bao gói và cà phê như con lăn căng bao, bộ phận tạo hình, phễu cấp liệu, trục con lăn ép, mâm gạt bộ và cơ cấu định lượng đều được chế tạo từ inox.
-Dưới chân máy có thể lắp các bánh xe để di chuyển tiện lợi
Máy không nên có chiều cao quá lớn để tránh khó khăn trong quá trình cấp liệu Bên cạnh đó, cần đảm bảo yêu cầu về thẩm mỹ và kết cấu hợp lý nhằm tạo sự thuận tiện cho công nhân trong quá trình vận hành, không gây vướng víu Việc vận hành máy cần phải đơn giản, đồng thời dễ dàng cho việc bảo quản và bảo dưỡng.
3.3.1 Cơ cấu gia nhiệt đầu cuối
Hình 4 Bản vẽ cơ cấu gia nhiệt và dao cắt
Cơ cấu này bao gồm dao cắt và thanh nhiệt với lỗ trống dọc để luồn thanh trở nhiệt, tạo nhiệt độ hàn bao Ngoài ra, có khe hở cho dao cắt nằm bên trong Trục giao cắt được cố định với hai trục chính; khi xy lanh đẩy thanh nhiệt trong ra tiếp xúc với bao, lò xo ép lại, thanh nhiệt giữ yên và dao cắt thực hiện cắt hàn, chia phần đầu và đáy bao Sau đó, cơ cấu lại nhả ra và quá trình lặp lại.
- Thời gian gia nhiệt khoảng 1s, dao sẽ cắt qua vào giữa thời gian này
- 2 bộ phận gia nhiệt bụng và đầu, cuối sẽ hoạt động đồng bộ với nhau
Hình 5 Bản vẽ cơ cấu đong đếm
5 Lỗ trống để đổ bột cafe trên đĩa nhựa
- Hoạt động song song với cơ cấu kéo bao bì và cơ cấu gia nhiệt- cắt
Khi cho nhiên liệu vào khay cấp nhiên liệu 4 đang quay theo tốc độ động cơ, tay gạt 3 cố định giúp tạo bề mặt cho khay định lượng 1 chứa nhiên liệu, cung cấp một lượng vừa đủ cho mỗi gói sản phẩm Khay định lượng 1 hoạt động đồng bộ với khay cấp nhiên liệu 4, và khi quay đến lỗ trống trên đĩa nhựa 5, lượng nhiên liệu trong khay sẽ được đưa đến bộ phận đóng gói để gia nhiệt và cắt thành phẩm.
Hình 6 Bản vẽ cơ cấu hàn bụng
Hệ thống hàn nhiệt bụng bao gồm hai thanh gia nhiệt với khoảng trống bên trong, cho phép luồn thanh trở nhiệt vào để tạo ra nhiệt độ cần thiết, giúp đốt nóng vỏ bao và ép chặt chúng lại.
+ Thanh gia nhiệt được làm từ cặp má hàn bằng đồng, bề mặt có độ nhám để truyền nhiệt và giữ bao không trượt tốt hơn
+ Nhiệt độ ở các thanh nhiệt phải được duy trì ổn định mức gần 160 ℃ trừ hao nhiệt độ môi trường.
Tính toán thiết kế máy
-Năng suất của máy : khoảng 40 gói/phút
Động cơ sử dụng trong hệ thống là động cơ ba pha không đồng bộ, cho phép điều chỉnh tốc độ linh hoạt nhờ vào biến tần, đáp ứng yêu cầu vận hành với nhiều tốc độ khác nhau.
- Chọn sơ bộ vận tốc động cơ là 1420 vòng/phút
Để thuận tiện trong việc tính toán và thiết kế, chúng ta chọn chu vi con lăn cuốn bằng chiều dài bao, tương ứng với 145 mm Do đó, đường kính của con lăn cuốn bao sẽ được xác định dựa trên thông số này.
𝜋 = 46,5 Lấy dcc = 46,5 mm Sai số sẽ được bù trừ bằng hệ thống bù sai số hoạt động theo một encoder đo góc
-Chiều dài thanh gia nhiệt bụng có kích thước :150mm
-Tỷ số truyền từ động cơ chính đến trục cuốn : 𝒖 𝒕 = 𝟏𝟒𝟐𝟎
𝟒𝟎 = 35,5 Để phù hợp với thực tế chọn tỷ số truyền là 35
Ta sử dụng loại động cơ có gắn sẵn hộp giảm tốc với uh = 35
Vậy số vòng quay trục cuốn ứng với tỷ số truyền được chọn như sau
-Năng suất thực tế ứng với số vòng quay trục cuốn :
-Thời gian đóng gói một bao cà phê T = 𝟔𝟎
Mâm gạt bột quay với tốc độ bằng 1/4 tốc độ của trục cuốn bao, nhờ vào động cơ tích hợp hộp giảm tốc thứ hai Động cơ này hoạt động độc lập với hệ thống cuốn bao, nhưng tốc độ của nó có thể được điều chỉnh tăng giảm theo tốc độ cuốn bao thông qua biến tần.
-Vận tốc dài của bao là : v = 40,87×0,145 = 5,926 m/ph = 0,0987 m/s
- Vận tốc quay nhỏ nhất của cuộn bao (ứng với đường kính lớn nhất là dc = 450 mm):
𝝅 𝒅 𝒄𝒎𝒂𝒙 = 4,19 (vòng/phút) -Vận tốc quay lớn nhất của cuốn bao (ứng với đường kính nhỏ nhất khi hết bao là dc =
-Vận tốc quay của các trục căng bao và trục cán nếp (có đường kính giống nhau dt = 28 mm) :
Trục của encoder không được kết nối trực tiếp với trục của con lăn cuốn bao, mà thông qua một bộ truyền bánh lăn với tỷ số truyền ue = 5 Do đó, vận tốc của trục encoder sẽ được tính toán dựa trên tỷ số truyền này.
- Các lực tạo ra tải trọng trong quá trình vận hành máy bao gồm :
+Lực quán tính của cuộn bao
+ Lực ma sát tại các ổ lăn của : trục đỡ cuộn bao, các trục căng bao , cặp trục cán mép bao , hai cặp ổ lăn của cặp con lăn cuốn bao
+Lực ma sát sinh ra trên các cặp ổ trượt: cặp ổ trượt của cặp con lăn dẫn bao , hai cặp ổ trượt của cặp con lăn hàn bao
+Trọng lượng của một trục căng bao
+Lực ma sát sinh ra giữa bao và bộ phận tạo hình (gồm bộ phận tạo hình ban đầu và bộ phận tạo hình chính)
+Lực ma sát sinh ra giữa phễu cấp liệu và bao
+ Trọng lượng của gói cà phê chưa cắt (lực này biến đổi theo chu kỳ) 8 Hao phí trên bộ truyền xích
+Hao phí trên hộp giảm tốc
❖ Tính lực quán tính của cuộn bao:
Khi máy khởi động, động cơ phải tạo ra lực kéo đủ lớn để vượt qua quán tính của cuộn bao, đây là thời điểm mà tải trọng lên động cơ đạt mức cao nhất.
- Khối lượng của cuộn bao đường kính 450 mm là m = 5 kg Suy ra trọng lượng của cuộn bao gói khoảng 50N
- Trọng lượng của các bộ phận chặn hai đầu trục đỡ và ống lót là 59 N Vậy tổng trọng lượng cần tải là Q1 = 50 + 59 = 109N
- Mô hình tính toán như sau :
Hình 7 Mô hình toán lực kéo
F1 – lực kéo của động cơ tác động lên cuộn bao
Mqt – mômen quán tính của cuộn bao đối với tâm trục quay m – khối lượng của cuộn bao
-Từ phương trình cân bằng mômen quanh trục quay ta xác định được F :
Trong công thức trên a là gia tốc dài của bao , vì thời gian mở máy đối với động cơ công suất nhỏ là rất nhanh nên ta lấy a = v = 0,0987 m/s
❖ Lực ma sát tại các cặp ổ lăn trên trục đỡ cuộn bao , các trục trung gian (7 trục), trục cán mép (2 trục) và trục hàn bao:
- Các lực này ta không cần tính mà chỉ cần dựa vào hiệu suất của các cặp ổ lăn (𝑛 𝑜𝑙 = 0,99) để tăng thêm lực kéo của động cơ
- Ở đây ta thấy có 11 cặp ổ lăn như lực kéo sẽ tăng thêm 1/0,9911 = 1,117 lần
❖ Lực ma sát tại cặp ổ trượt trên trục cuốn:
Để tính toán lực kéo của động cơ, chúng ta không xem xét lực này mà chỉ dựa vào hiệu suất của ổ trượt (𝑛 𝑜𝑡 = 0,98) Do đó, lực kéo cần phải tăng thêm 1/0,98 = 1,02 lần để đạt hiệu quả tối ưu.
❖ Trọng lượng của trục căng bao bằng trọng lượng:
-Trọng lượng của trục đều hòa lực căng tính được như sau : Q2 = 70,4 N
❖ Lực ma sát sinh ra giữa bao và các bộ phận tạo hình
➢ Đối với bộ phận tạo hình ban đầu
Lực căng bao tác động lên bộ phận tạo hình ban đầu cũng chính là lực kéo mà động cơ tác động lên các bộ phận phía trước bộ phận tạo hình, bao gồm 7 cặp ổ lăn.
0,997= 76,3 N -Lực ma sát sinh ra trên bộ phận tạo hình ban đầu:
Trong công thức, k = 0,4 là hệ số ma sát giữa bao và inox, được xác định thông qua thí nghiệm Do đó, lực kéo cần thiết cho bao sau khi trải qua bộ phận tạo hình ban đầu là rất quan trọng.
➢ Đối với bộ phận tạo hình chính:
Lực ma sát sinh ra trên bộ phận tạo hình ban đầu :
Như vậy lực kéo bao cần có sau bộ phận tạo hình chính là :
❖ Lực ma sát sinh ra giữa bao và phễu cấp liệu:
- Lực kéo cần có của động cơ sau cặp trục tạo nếp : 𝐹 5 = 𝐹 4
- Lực ma sát sinh ra trên phễu cấp liệu : 𝐹 𝑚𝑠3 = k×𝐹 5 ×cos(84,92) = 3,2N
- Như vậy lực kéo bao cần có sau bộ phận tạo hình chính là :
Lực kéo cần thiết của động cơ sau trục cuốn được xác định bằng cách trừ đi hao phí từ các cặp ổ trượt của con lăn dẫn bao trước encoder, ổ trượt trên trục hàn bao, và ổ lăn trên trục cuốn bao.
❖ Trọng lượng của bao cà phê chưa cắt
Trọng lượng này cùng chiều với lực kéo của động cơ, giúp giảm tải trọng Tuy nhiên, do nó biến đổi theo chu kỳ (có lúc có, có lúc không), nên không được tính đến khi xác định tải trọng.
❖ Hao phí trên hộp giảm tốc
- Ta chọn động cơ tích hợp hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp
- Như vậy , tổn thất trên hộp giảm tốc bao gồm tổn thất trên hai bộ truyền bánh răng (hiệu suất 𝑛 𝑏𝑟 = 0,97 và tổn thất trên hai cặp ổ lăn 𝑛 𝑜𝑙 = 0,99)
- Từ các lực trên suy ra công suất trục công tác (công suất trên trục cuốn) :
Plv – Công suất làm việc
- Công suất trên trục ra của hộp giảm tốc P1 = Plv/ηx = 0,01 (kW)
- Công suất trên trục động cơ P2 = P1/( ηbr 2 ×ηol 2 ) = 0,01kW
- Với công suất trên ta chọn động cơ (hoặc loại khác tương đương)
Để quay mâm gạt bột, cần có một lực đủ lớn nhằm khắc phục lực cản do khối lượng cà phê trong thùng cấp liệu tạo ra.
3.3.3 Hệ thống thiết bị sử dụng khí nén của máy
- Máy được trang bị 2 xylanh khí nén: hai xylanh đóng mở bộ phận hàn-cắt
- Các xylanh này đều là xylanh tác động kép , có thể tích nhỏ, hành trình ngắn và thời gian tác động nhanh được điều khiển bằng solenoid
- Các xylanh và hệ thống dẫn khí phải ở trong tình trạng tốt để có thể hoạt động đúng nhịp sản xuất
Lực tác động của xylanh cấp liệu được xác định dựa trên trọng lượng cà phê, trọng lượng hộp cấp liệu và lực ma sát giữa các phần chuyển động và cố định của cơ cấu Đối với cặp xylanh hàn-cắt, lực tác động không lớn, vì vậy có thể lựa chọn xylanh với hành trình phù hợp.
3.3.4 Hệ thống nhiệt của máy
- Hệ thống nhiệt của máy bao gồm :
+ Cặp thanh nhiệt ép mí bao với khoảng trống bên trong mỗi trục dùng để gắn điện trở sinh nhiệt
+ Cặp thanh nhiệt hàn đầu bao (cũng là bộ phận cắt bao) có lỗ dọc theo chiều dài thân để gắn điện trở sinh nhiệt
Để duy trì nhiệt độ hàn bao khoảng 160°C cho hai bộ phận hàn, cần tính toán lượng nhiệt cung cấp, đồng thời trừ đi lượng nhiệt mất mát do tỏa ra môi trường xung quanh, bao gồm cả truyền vào không khí và hộp chứa con lăn Tuy nhiên, vì lượng nhiệt cung cấp cho bao gói không lớn, chúng ta có thể bỏ qua lượng nhiệt mất mát này hoặc chỉ cần nhân thêm một hệ số trong quá trình tính toán.
Nguyên lý hoạt động của máy
Hình 8 Hình vẽ 3D của máy đóng gói cà phê
Hình 9 Hình vẽ chi tiết của máy đóng gói cà phê
Máy hoạt động bằng cách đưa bao cuộn vào trục đỡ với bạc chặn hai đầu, sau đó kéo bao qua các con lăn căng bao và trục căng bao để điều hòa lực căng Tiếp theo, bao được uốn theo hình dáng yêu cầu tại bộ phận tạo hình và liên kết với phễu cấp liệu Sau đó, bao được hàn dọc chiều dài qua cặp thanh hàn, tạo nếp gắp bụng và tiếp tục đến cặp con lăn cuốn bao, là nguồn động lực kéo bao Cuối cùng, bao đi đến bộ phận hàn đáy và cắt, kết hợp với chuyển động cuốn bao và cắt là nhịp chuyển động của mâm gạt bột dưới thùng chứa liệu.
CHỌN THIẾT BỊ CHO TỦ ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ
Chọn thiết bị cho mạch động lực
❖ Động cơ cuốn bao và động cơ xả bao
+ Tốc độ roto là: 1420 vòng/ phút
+ Công suất tối thiểu là 0,01kW
-Từ đó ta lựa chọn động cơ như sau: Động cơ có mã hiệu là LA71B4 của hãng Siemen có các thông số như sau :
+ Công suất định mức: 0,12kW
Bảng 1 Thông số động cơ cuốn bao và động cơ xả bao
Bảng 2 Chọn động cơ cuốn bao và động cơ xả bao
- Chọn động cơ quay phểu có:
+ Tỉ số truyền = (1/4).(tỉ số truyền của động cơ cuốn bao)
+ Vận tốc tối thiểu là 1420 (vòng/phút)
- Từ đó ta chọn động cơ có mã hiệu là LG71B4 có công suất là 0,12kW và tỉ số truyền là 7,42
Bảng 3 Chọn động cơ quay phểu
Bảng 4 Thông số động cơ quay phểu
4.1.2 Chọn biến tần và các thiết bị cho mạch động lực
4.1.2.1 Đối với động cơ cuốn bao và động cơ xả bao:
-Dựa vào công suất động cơ cuốn bao và xả bao ta là 0,12kW ta chọn được biến tần của hãng Schneider Electric có mã hiệu là ATV12H018M3
Bảng 5 Chọn biến tần cho động cơ xả bao và cuộn bao
-Điện áp: 240V -Dòng điện định mức đầu vào: 2A -Dòng điện định mức đầu ra: 1,4A
➢ Mục đích: Dùng để bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho mạch động lực
+Iđm của MCCB ≥ 1,2 Iđm đầu vào của biến tần
➢ Giải pháp: Chọn MCCB của hãng Mitsubishi có mã là NF63-CV 3P 4A với dòng định mức là 4A, dòng cắt mạch là 5kA
Bảng 6 Chọn MCCB cho mạch động lực
➢ Mục đích: Contactor dùng để đóng cắt mạch cho hệ thống
+ Chọn contactor loại 3 pole có dòng lớn hơn (1.2- 1.5 )(Idm đầu vào của biến tần)
➢ Giải pháp: Chọn contactor có mã là 1SBL141001R8010 của hãng ABB có dòng định mức là 25A đối với tải AC1
Bảng 7 Chọn contactor cho mạch động lực
Bảng 8 Thông số cáp điện cho mạch động lực
Bảng 9 Chọn cáp điện cho mạch động lực
4.1.2.2 Đối với động cơ quay phểu
Dựa vào công suất động cơ quay phểu là 0.12kW ta chọn được biến tần của hãng Scheineder có mã hiệu ATV12H018M3
Bảng 10 Chọn biến tần cho động cơ quay phểu
➢ Mục đích : Dùng để bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho mạch động lực
+Iđm của MCCB ≥ 1,2 Iđm đầu vào của biến tần
➢ Giải pháp: Chọn MCCB của hãng Mitsubishi có mã hiệu là NF63-CV 3P 4A với dòng định mức là 4A, dòng cắt là 5kA
Bảng 11 Chọn MCCB cho mạch động lực động cơ quay phểu
- Dòng điện định mức đầu vào: 2A
- Dòng điện định mức đầu ra: 1,4A
➢ Mục đích : Dùng để đóng cắt mạch cho hệ thống
+ Chọn contactor loại 3 pole có dòng lớn hơn (1.2- 1.5 )Idm đầu vào biến tần
➢ Giải pháp: Chọn contactor có mã là 1SBL141001R8010 có dòng định mức là 25A đối với tải AC1
Bảng 12 Chọn contactor cho mạch động lực
Bảng 13 Thông số cáp điện mạch động lực
Bảng 14 Chọn cáp điện cho mạch điều khiển
Chọn thiết bị cho mạch điều khiển
➢ Mục đích : Dùng để bảo vệ cho mạch điều khiển
➢ Yêu cầu : Chọn MCB phải có dòng cắt lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại trong mạch
➢ Giải pháp: Chọn MCB có mã hiệu là BHW-T10 2P C3F có dòng định mức là 3A và dòng ngắn mạch cực đại là 10kA
Bảng 15 Chọn MCB cho mạch điều khiển
❖ Chọn cáp điện cho mạch điều khiển
Bảng 18 Chọn cáp điện cho mạch điều khiển
Chọn các cảm biến
❖ Chọn cảm biến siêu âm:
- Chọn cảm biến siêu âm có mã là JSN-SR04T-2.0 +Điện áp hoạt động: 3-5.5VDC
+Tần số cảm biến: 40KHz
Hình 10 Cảm biến siêu âm JSN-SR04T-2.0
- Encoder giám sát vòng quay
Chọn encoder của hãng Omron có mã E6B2-CWZ6C
+ Ngõ ra: A, B, Z (NPN transistor cực thu hở)
+ Tốc độ cho phép tối đa: 6000 vòng/phút
+ Bảo vệ cấp nguồn ngược cực và ngắn mạch ngõ ra
Hình 11 Encorder và bảng chọn encoder
- Chọn PLC của hãng siemen có mã là S7-1200 CPU 1212C-6ES7212-1HE40-0XB0
Hình 12 PLC S7-1200 CPU 1212C-6ES7212-1HE40-0XB0
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TỦ ĐIỀU KHIỂN
Mạch động lực
Khi cuộn hút KM1 và KM2 ở mạch điều khiển có điện sẽ đóng các tiếp điểm KM1 và KM2 trên mạch động lực cung cấp điên cho 2 biến tần
Khi động cơ 1 hoạt động, encoder sẽ gửi giá trị về biến tần 2 thông qua bộ đọc giá trị, từ đó điều khiển động cơ 2 và 3 theo tỉ lệ quy định cho phép của máy.
Mạch điều khiển + PLC
Hình 15 Khởi động động cơ chạy
Hình 16 Mạch PLC bộ đếm sản phẩm
Hình 17 Mạch PLC cho phần cảm biến
Hình 18 Mạch PLC cho phần thời gian hàn của cơ cấu gia nhiệt đầu cuối
Hình 19 Mạch PLC cho phần kết thúc thời gian hàn của cơ cấu ép đầu cuối
Hình 20 Mạch PLC cho phần cảm biến định lượng
Ta nhấn nút start để máy hoạt động, nhấn nút KM1 KM2 để cho dòng điện vô cuộn hút để động cơ khởi động
Cho máy chạy, các cảm biến nhận giá trị về plc và kết nối hiện thị lên HMI
Hình 21 Mặt ngoài tủ điện
Hình 22 Mặt trong tủ điện
VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY
Vận hành máy
Khi vận hành máy cần thực hiện theo các bước sau :
- Điều chỉnh lực ép giữa hai con lăn cuốn bao và hai thanh hàn bụng nếu cần thiết
Lắp cuộn bao gói vào trục đỡ, luồn qua các trục trung gian đến bộ phận tạo hình, tiếp tục cuốn qua cặp trục cuốn tạo nếp đến phễu cấp liệu Tại phễu, hai mí bao được chập lại và đưa qua cảm biến quang đến cặp trục con lăn hàn mí bao Cuối cùng, bao được luồn qua cặp con lăn cuốn bao.
- Kiểm tra độ căng của bao
- Cân chỉnh lại vị trí của bộ phận tạo hình nếu cần thiết
- Đóng cầu dao điện nguồn cung cấp cho máy
- Bật công tắc tổng (công tắc an toàn)
- Kiểm tra đèn báo pha , chỉ cho máy hoạt động khi cả ba đèn báo pha sáng
- Cho cụm mâm gạt hoạt động
Toàn bộ hệ thống hoạt động ở tốc độ nhỏ cho đến khi nhiệt độ của hệ thống hàn đạt yêu cầu, đồng thời hệ thống bù trừ cũng điều chỉnh sai số ban đầu.
- Kiểm tra lại nhiệt độ của các bộ phận hàn
- Cuối cùng cho máy hoạt động đúng công suất
- Thường xuyên theo dõi hoạt động của máy kết hợp với việc cấp liệu khi máy cấp gần hết cà phê trong thùng cấp liệu