Nghiên cứu dây chuyền sản xuất ống nhựa Công ty nhựa Bạch Đằng. Xây dựng mô hình vật lý cải tiến máy

ơ chính H.3.4 Mạch điều khiển động cơ chính H.3.5 Mạch động lực động cơ chính Giới thiệu phần tử: - K: công tắc tơ cấp nguồn cho bộ điều khiển Tiristor. - Bộ điều khiển động cơ chính ELYNX (bộ điều khiển Tiristor): nhận tín hiệu phản hồi, thay đổi giá trị xung điều khiển góc mở Tiristor. - Tín hiệu phản hồi âm tốc độ được lấy từ máy phát tốc FT ( mạch động lực ). - Tín hiệu phản hồi dương dòng điện được lấy từ cảm biến dòng điện ( mạch động lực ). - Cầu chỉnh lưu ba pha Tiristo. - AT: aptomat đóng điện cho động cơ chính. - M: động cơ chính. - KT: cuộn kích từ độc lập của động cơ chính được cấp nguồn từ bộ chỉnh lưu cầu một pha. - FT: máy phát tốc có nhiệm vụ phản hồi tốc độ của động cơ chính dưới dạng điện áp Uu về bộ điều khiển Tiristo. Hoạt động: Tốc độ của động cơ chính được thay đổi nhờ thay đổi điện áp đặt vào phần ứng của động cơ chính thông qua bộ chỉnh lưu có điều khiển (cầu Tiristo ba pha ). Điện áp ra được thay đổi nhờ thay đổi góc mở của tiristo bằng cách thay đổi điện áp đặt điều khiển thông qua chiết áp điều khiển (đặt ở bộ điều khiển). Khi nhấn nút start công tắc tơ K có điện, Tiếp điểm chính thường mở K đóng lại cấp nguồn cho mạch động lực, tiếp điểm thường mở ở mạch điều khiển (K = 1) tự giữ, K = 1 cấp điện cho bộ điều khiển Tiristo. Bộ điều khiển này nhận tín hiệu phản hồi điện áp Uu ( đưa từ máy phát tốc FT về ) và tín hiệu phản hồi dòng điện Ui ( nhờ cảm biến dòng ). Các tín hiệu này được khuếch đại, so sánh với tín hiệu đặt, tín hiệu sai lệch được đưa tới mạch điều chế xung làm thay đối giá trị xung điều khiển làm thay đổi góc mở Tiristo do đó làm thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ giữ ổn định tốc độ cho động cơ. 3.3.2 Mạch điều khiển, mạch động lực của động cơ bơm nước làm mát, hút chân không, di chuyển bể chân không H.3.6 Mạch điều khiển động cơ làm mát, hút chân không, di chuyển bể H.3.7 Mạch động lực động cơ làm mát, hút chân không, di chuyển bể Giới thiệu phần tử: + K1: công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ bơm nước. + K2: công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ hút chân không. + K3: công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ di chuyển bể chân không. + TG: rơ-le thời gian khống chế thời gian hoạt động của bơm nước làm mát. + BN: động cơ bơm nước. + CK: động cơ bơm hút chân không. + CD: động cơ di chuyển bể chân không. Nguyên lý hoạt động: Nhấn nút Start công tắc tơ K1 có điện, tiếp điểm chính K1 thường mở ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho động cơ bơm nước làm mát, động cơ bơm nước hoạt động. Tiếp điểm thường mở K1 ở mạch điều khiển tự giữ duy trì mạch điều khiển. Nhấn nút Start công tắc tơ K2 có điện, tiếp điểm chính K2 thường mở ở mạch động lực đóng lại cấp điện cho động cơ bơm hút chân không, động cơ bơm chân không hoạt động. Tiếp điểm thường mở K2 ở mạch điều khiển tự giữ duy trì mạch điều khiển. Để di chuyển bể chân không người vận hành nhấn nút Tiến ( Lùi ). Nhấn nút tiến, thông qua tiếp điểm thường đóng công tắc tơ K3 có điện. tiếp điểm thường đóng K3 ở mạch điều khiển mở ra khống chế chiều quay của động cơ di chuyển. tiếp điểm chính K3 thường mở đóng lại cấp điện cho động cơ di chuyển, động cơ di chuyển hoạt động thông qua cơ cấu truyền động cơ khí ( hộp số , xích - bánh răng ) làm bể di chuyển theo chiều tiến ( lùi ). Nhấn nút Lùi, thông qua tiếp điểm thường đóng công tắc tơ K4 có điện, tiếp điểm thường đóng K4 ở mạch điều khiển mở ra khống chế chiều quay của động cơ di chuyển, tiếp điểm chính K4 thường mở đóng lại cấp điện cho động cơ di chuyển, động cơ di chuyển hoạt động thông qua cơ cấu truyền động cơ khí ( hộp số, xích - bánh răng ) làm bể di chuyển theo chiều, lùi ( tiến ). 3.3.3 Mạch động lực của động cơ lai giàn kéo Tốc độ của động cơ lai dàn kéo được điều khiển nhờ bộ điều khiển ELYNX. H.3.8 Mạch động lực động cơ lai dàn kéo Giới thiệu phần tử: - K: công tắc tơ cấp nguồn cho mạch động lực. - Điện áp đặt vào động cơ được thay đổi nhờ bộ điều khiển ELYNX - Tín hiệu phản hồi dương dòng điện được lấy từ cảm biến dòng điện ( mạch động lực ). - Cầu chỉnh lưu một pha . Hoạt động: Tốc độ của động cơ lai giàn kéo được thay đổi nhờ thay đổi điện áp đặt vào phần ứng của động cơ thông qua bộ chỉnh lưu có điều khiển (Cầu chỉnh lưu một pha bán điều khiển ). Điện áp ra được thay đổi nhờ thay đổi góc mở của tiristo bằng cách thay đổi điện áp đặt điều khiển thông qua chiết áp điều khiển ( đặt ở bộ điều khiển ELYNX ). Điện áp kích từ được cấp thông qua cầu chỉnh lưu 1 pha. Khi nhấn nút Start công tắc tơ K có điện, tiếp điểm chính thường mở K đóng lại cấp nguồn cho mạch động lực, tiếp điểm thường mở cở mạch điều khiển (K = 1) tự giữ, K = 1 cấp điện cho bộ điều khiển Tiristo ELYNX. Bộ điều khiển này nhận tín hiệu phản hồi dòng điện Ui ( nhờ cảm biến dòng ). Tín hiệu này được khuếch đại, so sánh với tín hiệu đặt, tín hiệu sai lệch được đưa tới mạch điều chế xung thay đối giá trị xung điều khiển làm thay đổi góc mở Tiristo do đó làm thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ giữ ổn định tốc độ cho động cơ. 3.3.4 Mạch điều khiển, mạch động lực của hệ thống gia nhiệt H.3.8 Mạch điều khiển gia nhiệt H.3.9 Mạch động lực gia nhiệt Hoạt động: Hệ thống gia nhiệt (dây điện trở ) cho các khoang nhiệt nhờ bộ điều khiển nhiệt tín hiệu dòng từ nhiệt ngẫu loại RTD - 100 Ù,được đưa tới đồng hồ nhiệt tại đây tín hiệu này được so sánh với tín hiệu đặt từ đó đưa tín khiển đóng mở các Triac qua đó đóng mở điện áp cho công tắc tơ phục vụ đóng mở điên cung cấp cho các dây điện trở. Nhiệt độ giới hạn công tác được đặt và chỉnh định nhờ vít chỉnh định tại đồng hồ nhiệt. Nhiệt độ công tác gồm hai mức : + Mức cao: Thường đặt ở 200 0 C + Mức thấp: Thường đặt ở 175 0 C Điều khiển nhiệt máy ép đùn: Quá trình gia nhiệt: Trước khi đưa máy ép đùn vào làm việc, người vận hành phải quan tâm nhiệt độ của máy ép đùn nhựa bằng cách gia nhiệt cho toàn bộ máy. Thời gian gia nhiệt khoảng 3 - 4 giờ tuỳ theo đầu hình. Quá trình gia nhiệt này rất quan trọng. Để đảm bảo an toàn cho máy ép đùn cũng như chất lượng ống máy ép đùn được chia thành nhiều khoang nhiệt, mỗi khoang có giá trị nhiệt độ công tác khác nhau ( Công nghệ ). Tuỳ theo các hãng sản xuât và các máy ép đùn mà có số khoang nhiệt khác nhau. Máy ép đùn LS của công ty nhựa Bạch Đằng có 11 khoang nhiệt, được chia thành các vùng: + Vùng 1 - 5 : gia nhiệt cho thân máy ép đùn + Vùng 6 : gia nhiệt cho cổ đùn + Vùng 7 - 11 : gia nhiệt cho đầu hình Các cảm biến nhiệt độ ( đầu đo của nhiệt ngẫu ) được bố trí sát máy đùn. Các cảm biến này biến đổi thành tín hiệu điện sau đó được khuếch đại, so sánh ( ở bộ điều khiển của đồng hồ nhiệt ). Khi nhiệt độ xuỗng tới nhiêt độ đặt thì tiếp điểm của đồng hồ nhiệt đóng điện cung cấp cho các công-tắc -tơ cấp nguồn cấp điện cho dây điện trở, khi nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ đặt thì tiếp điểm của đồng hồ nhiệt cắt điện cung cấp cho các công-tắc -tơ cấp nguồn cấp điện cho dây điện trở. 3.3.5 Mạch điều khiển maý cắt ống tự động H.3.10 Mạch điều khiển máy cắt ống tự động Hoạt động: Nhấn nút Start Côngtắctơ K có điện tiếp điểm thường mở K đóng (K = 1) tự giữ. Tiếp điểm Thường mở K = 1 cấp điện cho mạch điều khiển. Chiều dài cắt được xác định bằng vị trí của cảm biến vị trí. Khi đầu ống tác động vào cảm biến vị trí thì tiếp điểm của cảm biến vị trí SW1 = 1, thông qua tiếp điểm thường đóng đóng nhanh mở chậm cấp điện cho rơle trung gian TG1 ( TG1 = 1 ). Tiếp điểm thường mở TG1 = 1 tự giữ đồng thời tiếp điểm TG1 = 1, thông qua tiếp điểm thường đóng của rơ le trung gian TG3 cấp điện cho cuộn hút của van điện từ ( điều khiển kẹp, Đẩy bàn cưa ) và công tắc tơ H ( phục vụ động cơ lai lưỡi cưa ), cấp điện cho rơ le thời gian T1. Lúc này kích khí nén tác động đẩy bàn cưa chuyển động theo ống và đẩy má kẹp kẹp chặt ống vào bàn cưa, Động cơ lai lưỡi cưa được gia tốc trong thời gian khoảng 5 giây để lưỡi cưa có mômen quán tính đủ lớn phục vụ cắt ống. Thời gian đặt cho T1 là 5 giây, sau thời gian trễ đó tiếp điểm thường mở mở nhanh đóng chậm chuyển trạng thái. (T1 = 1 ), thông qua tiếp điểm thường đóng TG2 cấp điện cho cuộn hút của van điện từ phục vụ đẩy cưa. Kích khí nén đẩy lưõi cưa lên cắt ống. khi cưa nâng hết tầm (đảm bảo cắt đứt ống ) ống cảm biến vị trí giới hạn nâng cưa tác động tiếp điểm của cảm biến vị trí SW2 = 1 cấp điện cho rơ le trung gian TG2. Tíêp điểm thưòng mở TG2 = 1 tự giữ. Đồng thời tiếp điểm thường đóng TG2 =1 ( mở ra ) cắt điện cung cấp cho động cơ lai lưỡi cưa và cuộn hút van điện từ phục vụ đẩy cưa lúc này tốc độ của lưỡi cưa giảm dần đến không, kích khí nén tác động theo chiều ngược lại kéo lưỡi cưa xuống. Khi cưa lùi hết SW3 tác động tiếp điểm SW3 cấp điện cho rơle trung gian TG3. TG3 có điện, tiếp điểm thường đóng TG3 chuyển trạng thái cắt điện cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ kẹp và đẩy bàn do đó kẹp nhả ra và bàn được đẩy về vị trí ban đầu, đồng thời cấp điện cho rơle thời gian T2. Sau thời gian trễ t2 tiếp điểm thường mở mở nhanh đóng chậm đóng lại cấp điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ lật ống, thời gian lật ống thường đặt là 1,5 đến 2 giây nhờ rơ le thời gian T3. Sau thời gian trễ t3 ( 1,5 đến 2 giây ) tiếp điểm thường đóng đóng nhanh mở chậm T3 chuyển trạng thái phục hồi trạng thái của mạch điều khiển. Hệ thống có các bảo vệ sau: + Bảo vệ "không ": Nhờ công tắc tơ K + Bảo vệ ngắn mạch: Nhờ cầu chì F. + Bảo vệ quá tải cho động cơ nhờ rơ le nhiệt RN. + Bảo vệ quá hành trình nhờ cảm biến vị trí SW4. Công nghệ cắt ống đòi hỏi khi bảo vệ quá hành trình Vì một lý do nào đó mà cưa không cắt đứt hẳn ống ( ví dụ motor cưa bị hỏng, kẹt bi ….) Thì hệ thống phải bảo vệ như sau: Trước tiên bàn cưa tác động vào công tắc hành trình SW4 óng TG4 mở ra nên công tắc tơ K mất điện, tiếp điểm thường mở K mở ra cắt điện cung cấp cho mạch điều khiển phía sau, không cho hệ thống làm việc trong tình trạng có sự cố. Sau khi khắc phục sự cố xong, để hệ thống hoạt động trở lại thì người vận hành phải ấn nút Start để phục hồi trạng thái của hệ thống. 3.3.6 Mạch điều khiển maý Nong tự động H.3.10 Mạch điều khiển máy nong Hoạt động: Hệ thống làm việc ở chế độ bằng tay và tự động: Chế độ bằng tay: Chuyển tay gạt công tắc về vị trí CĐ Bằng tay (chế độ bằng tay ) được bố trí trên bàn điều khiển. Lúc này 51 được nối với 5. Rơ le trung gian R9 có điện mở các tiếp điểm thường đóng ra cắt chế độ tự động. ở chế độ nong gioăng tiếp điểm 4 mở ra. Chuyển tay gạt công tắc công tắc 5 => 43 cấp nguồn cho cuộn hút của van điện từ thông qua tiếp điểm thường đóng R2 phục vụ kích khí nén kẹp sản phẩm khi đầu kẹp chạm vào cần tác động của công tắc vị trí SW0 Rơ le trung gian R2 có điện tiếp điểm thường đóng R2 mở ra cắt điện cung cấp cho van điện từ. Mặt khác tiếp điểm thường mở R2 đóng cấp điện cho van điện từ phục vụ kích khí nén đưa cữ vào hạn chế chiều dài cần nong. Chuyển tay gạt công tắc 5 => 45 thông qua tiếp điểm thường mở R9 (lúc này R9 = 1) và tiếp điểm thường đóng R3 cấp nguồn cho cuộn hút van điện từ phục vụ kích khí nén tiến trụ. Trong quá trình trụ tiến công tắc vị trí SW1 tác động, tiếp điểm SW1 chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le trung gian R3. R3 có điện, tiếp điểm thường đóng R3 = 1 cát điện cung cấp cho van điện từ. Chuyển tay gạt của công tắc 5 => 47, thông qua tiếp điểm thường đóng R4 cấp điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ tiến Banh. Chuyển tay gạt công tắc 5 => 49 cấp nguồn cho cuộn hút van điện từ phục vụ hút chân không. Chuyển tay gạt công tắc 5 => 50 cấp nguồn cho công tắc tơ động cơ quạt gió phục vụ làm mát. Để lùi Banh: Chuyển tay gạt công tắc 5 => 48 => 30 cấp nguồn cho rơ le trung gian R5, R5 có điện tiếp điểm thường mở R5 = 1 tự giữ. Tiếp điểm thường mở R5 = 1 cấp điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ lùi banh. Để lùi trụ: Chuyển tay gạt công tắc 5 =>46 => 36 cấp nguồn cho cuộn hút van điện từ phục vụ lùi trụ, thông qua tiếp điểm thường đóng R7. Khi trụ lùi về đến giới hạn đặt công tắc vị trí SW4 tác động tiếp điểm của SW4 chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le trung gian R7. R7 có điện , tiếp điểm thường mở R7 = 1 tự giữ, tiếp điểm thường đóng R7 cắt điên cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ lùi trụ. Để nhả kẹp: Chuyển tay gạt công tắc 5 => 44 => 41 thông qua tiếp điểm thường đóng R11 cấp điện cho cuộn hút phục vụ nhả kẹp. Đồng thời T6 có điện, sau thời gian trễ tiếp điểm thường mở mở nhanh đóng chậm chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le trung gian R11. R11 có điện, tiếp điểm thường đóng R11 mở ra cắt điện cung cấp cho R1 tiếp điểm thường mở R1 mở ra. Trạng thái ban đầu của hệ thống được phục hồi chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Kết thúc công đoạn người vận hành bê sản phẩm ra ngoài. Chế độ tự động: R9 mất điện, tiếp điểm thường đóng R9 đóng lại. Chuyển tay gạt công tắc vị trí sang vị trí tự động. 5 => 6. Nhấn nút Start, thông qua tiếp điểm thường đóng R11 cấp điện cho rơ le trung gian R1. R1 có điện, tiếp điểm thường mở R1 = 1 tự giữ, đồng thưòi tiếp điểm thường mở R1 cấp điện cho cấp nguồn cho cuộn hút của van điện từ thông qua tiếp điểm thường đóng R2 phục vụ kích khí nén kẹp sản phẩm, khi đầu ống chạm vào cần tác động của công tắc vị trí SW0 Rơ le trung gian R2 có điện tiếp điểm thường đóng R2 mở ra cắt điện cung cấp cho van điện từ. Mặt khác tiếp điểm thường mở R2 đóng cấp điện cho van điện từ phục vụ kích khí nén đưa cữ vào hạn chế chiều dài cần nong. Đồng thời cấp điện cho rơ le thời gian T. Sau thời gian trễ tiếp điểm T1 đóng lại thông qua tiếp điểm thường đóng R3 cấp nguồn cho cuộn hút van điện từ phục vụ kích khí nén tiến trụ.Trong quá trình trụ tiến công tắc vị trí SW1 tác động, tiếp điểm SW1 chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le trung gian R3. R3 có điện, tiếp điểm thường đóng R3 = 1 cát điện cung cấp cho van điện từ. Mặt khác tiếp điểm thường mở R3 = 1. Thông qua tiếp điểm thường đóng R4 cấp điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ tiến Banh. Khi Banh tiến đến giới hạn đặt cảm biến vị trí SW2 tác động tiếp điểm SW2 chuyển trạng thái cấp nguồn cho rơ le trung gian R4 và rơ le thời gian T2. R4 có điện tiếp điểm thường mở R4 = 1 tự giữ, tiếp điểm thường mở R4 = 1, sau thời gian trễt 2 tiếp điểm T2 = 1, thông qua tiếp điểm thường đóng T3 cấp điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ hút chân không. Mặt khác tiếp điểm thường mở R4 = 1 cấp nguồn cho rơ le thời gian T3; T4 và T5 thông qua tiếp điểm thường đóng R10 và R5. T3 và T4 có điện, sau thời gian trễ t4 tiếp điểm T4 đóng lại cấp điện cho công tắc tơ của động cơ làm mát. Sau thời gian trễ t3 ( đầu nong đã được làm mát ) tiếp điểm thường đóng đóng nhanh mở chậm T3 chuyển trạng thái cắt điện cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ hút chân không. Sau thời gian trễ t5 ( t5 > t3 > t4 ) tiêp điểm thường mở mở nhanh đóng chậm T5 chuyển trạng thái cấp nguồn cho rơ le R5. R5 có điện, tiếp điểm thường đóng R5 mở ra cắt điện cung cấp cho công tắc tơ L. L mất điện động cơ làm mát dừng hoạt động. Mặt khác tiếp điểm thường mở R5 = 1 tự giữ, R5 = 1 cấp điệm cho cuộn hút van điện từ phục vụ lùi banh thông qua các tiếp điểm thường đóng R10, R6. Khi Banh lùi về đến giới hạn đặt công tắc vị trí SW3 tác động. Tiếp điểm SW3 chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le R6. R6 có điện, tiếp điểm thường đóng R6 mở ra cắt điện cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ lùi banh. Mặt khác tiếp điểm thường mở R6 = 1 tự giữ, R6 = 1 cấp điện cho cuôn hút van điện từ phục vụ lùi trụ. Khi trụ lùi đến giới hạn đặt công tắc vị trí SW4 tác động. Tiếp điểm SW4 chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le R7. R7 có điện, tiếp điểm thường đóng R7 mở ra cắt điện cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ lùi trụ. Mặt khác tiếp điểm thường mở R7 = 1 tự giữ, R7 cấp điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ mở kẹp thông qua các tiếp điểm thường đóng R9, R11. Đồng thời cấp điện cho rơ le thời gian T6. Sau thời gian trễ T6 tiếp điểm thường mở mở nhanh đóng chậm chuyển trạng thái cấp điện cho rơ le R11. R11 có điện, tiếp điểm thưòng đóng R11 mở ra cắt điện cung cấp cho R1. R1 mất điện các tiếp điểm thường mở của nó mở ra. Trạng thái ban đầu của hệ thống được phục hồi chuẩn bị cho chu kỳ làm việc tiếp theo. Kết thúc quá trình sản phẩm được ngưòi vận hành bê ra ngoài. Chế độ Nong trơn: Quá trình nong trơn ở chế độ bằng tay và tự động hoàn toàn giống quá trình nong gioăng. Nhưng chỉ khác: Rơ le R10 có điện các tiếp điểm thường đóng R10 mở ra cắt điện cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ tiến Banh và lùi Banh ( Banh không được sử dụng trong quá trình nong trơn ). Chương 4 NÂNG CẤP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CƯA TỰ ĐỘNG, XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ CẢI TIẾN MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG Phần lớn các thiết bị trong dây chuyền sản xuất ống nhựa của công ty đều do công ty tự thiết kế chế tạo, công ty chỉ nhập một số máy móc mà không thể chế tạo được như Máy ép đùn. Với dây truyền như trên thì tính đồng bộ của dây chuyền không cao. Tuy nhiên chi phí đầu tư thấp và phát huy được tính sáng tạo cải tiến kỹ thuật. Hệ thống điều khiển chủ yếu là tổ hợp hệ thống công tắc tơ rơ le, các cảm biến vị trí thường dùng là các công tắc vị trí (Limit swich ). Với hệ thống điều khiển như trên ta có thể thấy rõ các ưu, nhược điểm: Ưu điểm: Vốn đầu tư thấp, các phần tử dễ tìm kiếm thay thế Nhược điểm: Kích thước lớn, cồng kềnh, không linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển, độ tin cậy kém do các va chạm cơ khí, tia lửa điện thường xuyên tác động lên tiếp điểm. Hiện nay trên thị truờng xuất hiện phổ biến các thiết bị điều khiển khả trình của các hãng như: Siemens (Đức); Omron ( Nhật ) .......Do đó để nâng cấp hệ thống ta có thể đầu tư, sử dụng các thiết bị này mà chi phí đầu tư không lớn lắm. Việc nâng cấp hệ thống của các khâu trong dây chuyền có thể tiến hành nâng cấp toàn bộ các khâu trong dây chuyền, hoặc có thể nâng cấp đơn lẻ các khâu trong dây chuyền tuỳ theo điều kiện sản xuất và vốn đầu tư của công ty. Trong dây chuyền sản xuất ống nhựa, máy cắt ống tự động là một khâu quan trọng, thực tế hiện nay tại công ty hệ thống điều khiển chủ yếu là xây dựng trên các phần tử rơle, công tắc tơ, do đó kém tin cậy, cồng kềnh, độ tin cậy hạn chế. Trên cơ sở đó em đưa ra phương án cải tiến hệ thống điều khiển bằng bộ điều khiển PLC- Logo. 4.1 Giới thiệu bộ điều khiển Lo go H.4.1 Bộ điều khiển Logo 4.1.1 Phương pháp điều khiển nối cứng ( Hard - wierd control ) Trong các hệ thống điều khiển nối cứng, người ta còn chia ra: nối cứng có tiếp điểm và nối cứng không tiếp điểm. Điều khiển nối cứng có tiếp điểm: dùng các khí cụ điện từ như rơle, công tắc tơ kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn công tắc ....., các khí cụ điện này được nối lại với nhau theo một mạch điện cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. Ví dụ: mạch điều khiển đổi chiều quay, mạch khởi động giới hạn dòng hay mạch điều khiển nhiều động cơ chạy tuần tự. Điều khiển nối cứng không tiếp điểm: dùng các cổng lo gic cơ bản, các cổng lo gic đa năng hay mạch tuần tự (gọi chung là IC số ), kết hợp với các bộ cảm biến, các đèn, công tắc ......Các IC số này cũng được nối lại với nhau theo một sơ đồ lô gic cụ thể để thực hiện một yêu cầu công nghệ nhất định. Các mạch điều khiển nối cứng sử dụng các linh kiện điện tử công suất như SRC, triac để thay thế công tác tơ trong các mạch động lực. Trong hệ thống điều khiển nối cứng, các linh kiện hay khí cụ điện được nối vĩnh viễn với nhau. Do đó, khi muốn thay đổi lại nhiệm vụ điều khiển thì phải nối dây lại toàn bộ mạch điện. Với các hệ thống phức tạp thì không hiệu quả và rất tốn kém. Phương pháp nối cứng được thực hiện theo các bước sau: Xác định yêu cầu công nghệ Chay thử - Kiểm tra Ráp nối mạch , liên kết các phần tử Chọn phần tử mach điện thiết kế sơ đồ điều khiển H.4.2 Phương pháp nối cứng 4.1.2 Phương pháp điều khiển lập trình được Trong hệ thống điều khiển lập trình được, cấu trúc của bộ điều khiển và cách nối dây độc lập với chương trình. Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển, chỉ cần thay đổi nội dung bộ nhớ của bộ điều khiển, phần nối dây bên ngoài không bị ảnh hưởng. Đây là ưu điểm lớn nhất của phương pháp lập trình điều khiển được. Phương pháp điều khiển lập trình được thực hiện theo các bước sau: thiết kế thuật giải Soạn thảo chơng trình Nạp chơng trình vào bộ nhớ Chay thử - Kiểm tra Xác định yêu cầu công nghệ H.4.3 Phương pháp điều khiển lập trình được 4.1.3 Bộ điều khiển lập trình được ( PLC ) Bộ điều khiển lập trình được ( Program Logic Controller ) gọi tắt là PLC bao gồm các module sau: - Đơn vị xử lý trung tâm CPU với bộ nhớ chương trình - Module xuất / nhập ( I / O module ) - Hệ thống bus truyền tín hiệu - Khối cấp nguồn nuôi Hệ thống bus truyền tín hiệu gồm nhiều đường tín hiệu song song: - tuyến địa chỉ ( address bus ): chon địa chỉ trên các khối khác nhau - tuyến dữ liệu (data bus ): mang dữ liệu từ khối này sang khối khác - tuyến điều khiển ( control bus ): chuyển, truyền các tín hiệu định thì và điều khiển để đông bộ các hoạt động trong PLC. Module nhập (Input module ) được nối với các công tắc, nút ấn, các bộ cảm biến ......để điều khiển chương trình từ bên ngoài. Các ngõ vào đợc ký hiệu theo thứ tự I1 , I2 , I3 .... Module xuất ( Output module ) được nối với các tải ở ngõ ra như cuộn dây của rơ le, công tác tơ, đèn tín hiệu, van điện từ, các bộ ghép quang..... Chương trình điều khiển trên PLC, có ba phương pháp biểu diễn là : - Sơ đồ hình thang LAD (Lader Diagram ) - Lưu đồ hệ thống điều khiển CFS ( Control System Flowchart ) - Liệt kê danh sách lệnh STL ( Statement List ) 4.1.4 Giới thiệu tổng quan về PLC Logo Logo là một module logic đa năng mới của hãng Siesmen. Logo bao gồm các phần sau: - Các chức năng điều khiển - Bộ vận hành và hiển thị - Bộ cung cấp nguồn - Các ngõ vào và các ngõ ra - Một giao diện cho nguời lập trình và cáp nỗi với máy tính - Các chức năng cơ bản thông dụng trong thực tế nh các hàm thời gian, tạo xung.... - Một công tắc thời gian theo đồng hồ (có pin nuôi riêng ). Logo có thể dùng điều khiển các hệ thống dân dụng (như : chiếu sáng , bơm nước, báo động .....) hay tự động điều khiển trong công nghiệp ( như : điều khiển động cơ, máy lạnh, máy nén, máy công nghệ...) Có các loại PLC Logo sau: 4.1.4.1 Logo 24 - Nguồn nuôi và ngõ vào số: 24 VDC - Ngõ ra số dùng tranzitor có I0MAX = 0,3 A 4.1.4.2 Logo 24 R - Nguồn nuôi và ngõ vào số: 24 VDC - Ngõ ra dùng rơle có I0MAX = 8 A 4.1.4.3 Logo 230 R - Nguồn nuôi ngõ vào số: 125 VAC / 230 VAC - Ngõ ra dùng rơle có I0MAX = 8 A 4.1.4.4 Logo 230 RC - Nguồn nuôi ngõ vào số: 125 VAC / 230 VAC - Ngõ ra dùng rơle có I0MAX = 8 A - Bốn công tắc thời gian (theo đồng hồ ) với ba lần đóng cắt cho mỗi công tắc. Nối nguồn - Ngõ vào - Ngõ ra của Logo Dây nối cho Logo được chọn loại có tiết diện 1 x 2,5 mm2 hay 2 x 1,5 mm2. Logo đã được bảo vệ cách điện nên không cần dây nối đất. Nối nguồn và ngõ vào: I H.4.4 Nối nguồn và ngõ vào cho logo Lo go 230 R và 230 RC dùng nguồn 115V hay 230 V / 50 Hz hay 60 Hz. Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 85V đến 264 V. ở 230 V thì dòng điện tiêu thụ là 26 mA. Logo 24 và 24 R dùng nguồn 24 VDC. Điện áp có thể thay đổi trong khoảng 20,4 V đến 28,8 V. ở 24 V thì Logo 24 R có dòng tiêu thụ là 62 mA, Logo 24 có dòng tiêu thụ là 30 mA cộng với dòng ngõ ra là 4 x 0,3 A ( Logo 24 ngõ ra đợc cấp dòng từ nguồn 24 V của nguồn nuôi ). Logo 230 R và 230 RC có ngõ vào ở mức "0" khi công tắc hở hay có điện áp == 79 VAC. Dòng điện ngõ vào lớn nhất là 0,24 mA. Thời gian đổi trạng thái từ "0" lên "1" hay từ "1" xuống "0" tối thiểu là 50 ms để logo nhận biết được. Logo 24 và 24 R có ngõ vào ở mức '0" khi công tắc hở hay có điện áp == 15 VDC. Dòng điện ngõ vào tiêu chuẩn là 3mA. Thời gian đổi trạng thái từ "0" lên "1" hay từ "1" xuống "0" tối thiểu là 50 ms để Logo nhận biết được. Các loại logo 24 r - 230 RC có ngõ ra là rơle, với các tiếp điểm của rơle cách ly với nguồn và ngõ vào. Tải ở ngõ ra có thể là đèn, động cơ, công tắc .....và có thể dùng các nguồn điện áp cấp cho các tải khác nhau. Khi ngõ ra = "1" thì dòng điện cực đại cho tải thuần trở là 8 A và tải cuộn dây là 2 A. Đối với Logo 24 thì dùng công tắc ngõ ra là tranzistor. Ngõ ra đựoc bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch. Loại này không cần nguồn nuôi riêng cho tải mà dùng chung với nguồn nuôi 24 VDC. Dòng điện cực đại ở ngõ ra là 0.3 A. 4.1.5 Lập trình cho Logo Lập trình cho logo có nghĩa là nhập một mạch vào Logo. Chương trình thực ra là một cách thể hiện khác của sơ đồ mạch. Chúng ta phải thay đổi cách thể hiện cho phù hợp với logo. Sơ đồ mạch điều khiển tiếp điểm được vẽ theo dạng sơ đồ hình thang LAD ( Ladder Diagram: Sơ đồ hình thang ). Trong Logo, người ta dùng các khối ký hiệu cho các chức năng khác nhau, tương tự sơ đồ logic trong mạch số hay trang bị điện không tiếp điểm. Cách này được viết tắt là CSF ( Control System Flowchart : Lưu đồ hệ thống điều khiển ). Các đầu nối CO (Conectors) Các ngõ vào của Logo ký hiệu từ I1 đến In Các ngõ ra của Logo ký hiệu từ Q1 đến Qn Các đầu nối có thể sử dụng trong Menu CO là : - Ngõ vào (Inputs): I1 - I2 - I3 - I4 - I5............. - Ngõ ra (Outputs0: Q1 - Q2 - Q3 - Q4 - Q5............ - Mức thấp: lo ( "0" hay OFF ) - Mức cao: hi ("1" hay ON ) - Ngõ ra không nối: "x" Khi ngõ vào của một khối luôn ở mức thấp thì chọn "lo" , nếu luôn ở mức cao thì chọn "hi", nếu ngõ đó không cần sử dụng thì chọn "x". 4.1.6 Các chức năng cơ bản GF ( General Functions ) Khi nhập vào một mạch, chúng ta có thể chọn các khối chức năng cơ bản trong bảng sau: Ký hiệu trên sơ đồ mạch Ký hiệu trên Logo Chức năng cơ bản Tiếp điểm thường hở nối tiếp AND Tiếp điểm thường hở song song OR Mạch đảo NOT Hai tiếp điểm song song đối ngược nhau ghép nối tiếp XOR Tiếp điểm thường đóng ghép song song NAND Tiếp điểm thường đóng ghép nối tiếp NOR H.4.5 Các khối chức năng cơ bản 4.1.6.1 Hàm AND ( Và ) Hàm AND chỉ có ngõ ra ở trạng thái ”1" khi tất cả ngõ vào ở trạng thái "1". Hàm AND có sơ đồ mạch, ký hiệu và bảng chân lý như hình vẽ (Bảng chân lý xét hai ngõ vào, ngõ dư dùng "x" ). I1 I2 Q 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 H.4.6 Hàm AND 4.1.6.2 Hàm OR (Hoặc ) Hàm OR có ngõ ra ở trạng thái "1" khi chỉ cần một ngõ vào có trạng thái "1". Hàm OR có sơ đồ mạch, ký hiệu và bảng chân lý như hình vẽ ( Bảng chân lý chỉ xét hai ngõ vào, ngõ dư dùng "x" ). I1 I2 Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 H.4.6 Hàm OR 4.1.6.3 Hàm NOT ( Đảo ) I1 Q 0 1 1 0 Hàm NOT có ngõ ra đảo lại trạng thái của ngõ vào, nếu ngõ vào ở trạng thái "1" thì ngõ ra ở trạng thái "0" và ngược lại. H.4.7 Hàm NOT 4.1.6.4 Hàm NAND ( Và - Đảo ) I1 I2 Q 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Hàm NAND là mạch có các tiếp điểm thường đóng nối song song nhau như sơ đồ mạch trong hình: H.4.8 Hàm NAND 4.1.6.5 Hàm NOR (Hoặc - Đảo ) I1 I2 Q 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 Hàm NOR là mạch có các tiếp điểm thường đóng nối tiếp nhau như sơ đồ mạch trong hình: H.4.9 Hàm NOR 4.1.6.6 Hàm EXOR hay XOR ( Hoặc - Loại trừ ) Hàm EXOR là mạch điện có hai tiếp điểm đối ngược nhau ghép nối tiếp như trong sơ đồ mạch: Hàm EXOR có ngõ ra ở trạng thái "1" khi chỉ có một ngõ vào ở trạng thái "1". I1 I2 Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 H.4.10 Hàm EXOR 4.1.7 Các chức năng đặc biệt SF ( Special Functions ) Khi nhập vào một chương trình chúng ta có thể chọn các chức năng đặc biệt trong bảng sau: Ký hiệu trên sơ đồ Ký hiệu trên Logo Chức năng đặc biệt ON - DELAY (Mở trễ ) OFF - DELAY ( Đóng trễ ) Rơ-le xung Công tắc thời gian Rơ-le chốt Phát xung đồng hồ ON - DELAY có nhớ Bộ đếm H.4.11 Các chức năng đặc biệt 4.1.7.1 Hàm On - Delay Hàm On - Delay có ký hiệu trên sơ đồ, ký hiệu trên logo và giản đồ thời gian như trong hình: H.4.12 Hàm On - Delay - Trg: (Trigger) là ngõ vào của mạch On - Delay. - T: (Time) là thời gian trễ của mạch On - Delay. Khi ngõ vào Trg có trạng thái "1" thì mạch bắt đầu tính thời gian trễ. Nếu ngõ vào Trg có trạng thái "1" đủ dài thì sau thời gian trễ T, ngõ ra Q có trạng thái "1". Khi ngõ Trg trở lại mức "0" thì ngõ ra Q trở lại mức "0". Nếu ngõ Trg có trạng thái '1" rồi trở lại trạng thái "0" với thời gian nhỏ hơn T thì ngõ ra không đổi trạng thái và thời gian trễ đang tính sẽ bị xoá. 4.1.7.2 Hàm Off - Delay Hàm Off - Delay có ký hiệu trên sơ đồ, ký hiệu trên Logo và giản đồ thời gian như trong hình: H.4.13 Hàm Off - Delay - Trg: (trigger) là ngõ vào của mạch Off - Delay . - R: (Reset) là ngõ vào để chấm dứt thời gian trễ và điều khiển ngõ ra Q xuống mức "0". - T: (Time ) là thời gian trễ của mạch Off – Delay. Khi ngõ Trg lên trạng thái "1" thì ngõ ra Q cũng lên trạng thái "1"ngay. Khi ngõ Trg xuống trạng thái "0" thì sau thời gian trễ T, ngõ ra Q xuống trạng thái "0". Trường hợp ngõ Trg xuống "0" trong thời gian ngắn hơn T rồi lại lên "1" thì thời gian trễ đang tính sẽ bị xoá và bắt đầu tính thời gian trễ trễ trở lại khi ngõ Trg lại về "0". Khi ngõ ra đang ở trạng thái "1" trong thời gian trễ T. nếu ngõ R lên "1" thì ngõ ra Q sẽ xuống "0" ngay tức thì. 4.1.7.3 Rơ le xung ( Pulse Relay ) Rơ-le xung là loại Rơ-le được điều khiển ngõ ra Trg bằng trạng thái "1" dạng xung. Mỗi lần ngõ Trg nhận một xung kích dương (Từ "0" lên "1" rồi xuống "0") thì ngõ ra bị đổi trạng thái một lần. H.4.14 Rơle xung Khi ngõ Trg nhận xung dương ("1") thứ nhất thì ngõ ra "Q" lên trạng thái "1". Khi ngõ Trg nhận xung dương thứ hai thì ngõ ra Q xuống trạng thái "0". Trường hợp ngõ ra Q đang ở mức "1", nếu ngõ R lên trạng thái "1" thì ngõ ra Q xuống "0" tức thời. 4.1.7.4 Đồng hồ thời gian thực (Real time clock = Time Switch ) Chức năng này chỉ có trong Logo loại 230 RC và gọi tắt là khối đồng hồ (Clock). Mỗi khối đồng hồ có ba cam thời gian điều khiển ngõ ra Q. B01: NO1 Day : SA + ON : 08; 00 OFF : 12 : 00 H.4.15 Đồng hồ thời gain thực - B 01: N01 nghĩa là cam số trong khối B 01 - Day: Để chọn các ngày trong tuần từ thứ hai đến chủ nhật - ON : Thời gian mở ( Ngõ ra Q lên "1" ) - OFF: Thời gian tắt (ngõ ra Q xuống "0" ) Ngày trong tuần có thể chọn từng ngày như: Su ( Sunday: chủ nhật ), Mo ( Monday : thứ hai ), Tu ( Tuesday: thứ ba ), We ( Wenesday: thứ tư ), Th (Thusday : thứ năm ), Fr ( Friday : thứ sáu ), Sa (Saturday: thứ bảy ) hay chọn nhiều ngày liên tiếp như : Mo -- Fr ( thứ hai đến thứ sáu ) Mo -- Sa ( thứ hai đến thứ bảy ) Mo -- Su ( thứ hai đến chủ nhật ) Sa -- Su ( thứ bảy đến chủ nhật ) Thời gian mở ON và thời gian tắt OFF có thể chọn từ 00.00 giờ đến 23.59 giờ. Nếu chọn: ------: ------ là không định thời gian mở và thời gian tắt. Trong Logo 230 RC có nguồn dự phòng cho đồng hồ nên khi mất điện đồng hồ vẫn hoạt động. Thời gian mở sử dụng nguồn dự phòng là 8 giờ nếu nhiệt độ môi trường là 400C. Nếu chọn thời gian ON / OFF cho ba cam trùng nhau nhưng khác thời điểm thì thời điểm ON / OFF sẽ theo cam nào có thời điểm chọn sớm hơn như ví du: H.4.16 Cam thời gian của đồng hồ thời gian thực 4.1.7.5 Rơ-le chốt S R Q Ghi chú 0 0 0 Giữ nguyên trạng thái 0 1 0 Reset Q về "0" 1 0 1 Set Q về "0" 1 1 0 Reset (Reset ưu tiên ) Thông thường, mạch điều khiển dùng nút ấn phải có mạch tự duy trì trạng thái đóng sau khi nhấn nút ON.Trong Logo dùng rơ-le chốt RS để thực hiện chức năng này. H.4.17 Rơle chốt 4.1.7.6 Rơ-le chốt Mạch phát xung đồng hồ H.4.18 Mạch phát xung đồng hồ Mạch phát xung đồng hồ cho ra xung vuông đối xứng chuẩn với thời gian định trước. T: là thời gian ngõ ra Q = "1" và cũng là thời gian ngõ ra Q = "0". Như vậy, chu kỳ của xung vuông ra là 2T và lần số xung vuông ra là: Ngõ En ( Enable: cho phép ) lên "1" thì mạch sẽ cho ra xung vuông ở ngõ ra. Lưu ý: Thời gian T phải chọn trị số lớn hơn 0,1s 4.1.7.7 Rơ-le On - Delay loại thường ở đặc điểm sau: Rơ-le On-Delay loại thường chỉ hoạt động đúng nếu ngõ vào có thời gian lên "1" dài hơn thời gian trễ T. Nói cách khác On - Delay loại thường hoạt động bằng mức điện thế cao ở ngõ vào. Rơ-le On - Delay có nhớ chỉ cần xung kích ở ngõ vào ( ngõ vào lên "1" trong thời gian rất ngắn dạng xung điện ), thì mạch vẫn có thể hoạt động và tính thời gian trễ. Sau thời gian trễ, ngõ ra Q lên "1", nhưng không tự về "0" được mà cần phải có xung kích làm ngõ R lên "1" thì ngõ ra mới trở về "0". H.4.19 Rơ le On – Delay loại thường 4.1.7.8 Bộ đếm lên / xuống R: ( Reset ) khi ngõ R = "1" thì giá trị đang đếm sẽ bị xoá và trở về giá trị "0". Cnt: ( Count: đếm ) khi ngõ Cnt từ '0" lên "1" thì bộ đếm nhận tín hiệu vào để đếm, khi ngõ Cnt từ "1" xuống "0" thì không đếm . Tần số đếm tối đa là 5 Hz. Dir: ( Direction: hướng đếm ) khi Dir = "0" thì mạch có chức năng đếm lên, khi Dir = "1" thì mạch có chức năng đếm xuống. Số đếm có thể từ 0 đến 9999. Par: (Parameter: thông số đếm ) chọn số đếm giới hạn cho bộ đếm. Khi số đếm lớn hơn hay bằng giá trị đã chọn cho Par thì ngõ ra Q lên "1". Giá trị Par có thể chọn giữa 0 và 9999. 4.1.7.9 Số khối (BN: Block Numbes ) Khi lập trình cho PLC Logo, Logo sẽ tự cho số thứ tự các khối ở vị trí bên phải của mỗi khối, theo thứ tự từ phải sang trái. ví dụ: H.4.20 Số khối Trong một chương trình điều khiển số tối đa có thể viết giữa một ngõ vào và một ngõ ra là 7 khối như ví dụ: H.4.21 Chương trình điều khiển 4.1.7.10 Ngõ vào Analog ( Analog trigger ) H.4.23 Giản đồ thời gian Analog Triger Ax: ngõ vào tương tự ( AI1 hoặc AI2 ) Par: Gain: Tăng mức điện áp Max ( 0..1000% ) Offset: Giảm mức điện áp Min ( 999 ) Điện áp thay đổi trong phạm vi từ 0 – 10 V tương ứng mức 0 – 1000 Ngõ ra Q = 1; nếu giá trị Analog vượt quá ngưỡng đặt. Ngõ ra Q = 0; nếu giá trị Analog dưới ngưỡng đặt. SW: Chọn ngưỡng điện áp cao ( 19990 ) SW: Chọn ngưỡng điện áp thấp ( 19990 ) 4.1.7.11 So sánh tương tự ( Analog Comparator ) H.4.24 Giản đồ thời gian Analog Comparator Ax: Ngõ vào so sánh Ay: Ngõ vào so sánh Par: Gain: Tăng mức điện áp Max ( 0..1000% ) Offset: Giảm mức điện áp Min ( 999 ) : Giá trị ngưỡng [ (Ax + Offset ) – Gain ) – [ ( Ay + Offset ) – Gain] > ngưỡng đặt 4.2 NÂNG CẤP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CƯA TỰ ĐỘNG Đa số phần lớn các khâu của dây chuyền sản suất ống của công ty nhựa Bạch Đằng đều do công ty thiết kế chế tạo phù hợp với điều kiện của công ty. Hệ thống điều khiển đại đa số được tổ hợp bởi các khí cụ: Rơ-le, công tắc tơ.. đặc biệt trong hai khâu quan trọng là: máy cưa tự động và máy nong tự động Cải tiến mạch điều khiển của máy cưa tự động và máy nong tự động bằng PLC Logo. Như đã phân tích mạch điều khiển bằng hệ thống nối cứng ( Rơ-le; công- tắc- tơ.) có nhiều hạn chế như: độ tin cậy kém do tiếp điểm làm việc liên tục, chịu va đập cơ khí, tia lửa điện, hệ thống cồng kềnh khồng linh hoạt khi cần thay đổi chương trình điều khiển cho phù hợp với yêu cầu sản xuất. Với số lượng đầu vào, đầu ra không nhiều nên ta sử dụng PLC Logo để nâng cấp hệ thống. Vói việc nâng cấp này hệ thống sẽ làm việc linh hoạt hơn, mạch điều khiển gọn hơn, chi phí đầu tư không lớn (khoảng 80 eur /1 bộ) nên đảm bảo được các chỉ tiêu về kinh tế, kỹ thuật khi nâng cấp hệ thống. Lập trương trình điều khiển trên phần mềm Logo! comfotr V 2.0. Tiến hành mô phỏng các tín hiệu đầu vào, đầu ra, chỉnh định các tham số cho phù hợp với yêu cầu công nghệ. Kết quả thu được đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt. 4.2.1 Máy cưa tự động Các đầu vào lấy từ các cảm biến vị trí ( công tắc hành trình ) I1: Cảm biến chiều dài cắt của ống I2: Cảm biến giới hạn đẩy cưa I3: Cảm biến giới hạn hạ cưa I4: Cảm biến bảo vệ quá hành trình của bàn cưa Các đầu ra phục vụ đóng cắt thiết bị Q1: Kẹp ống Q2: Đẩy bàn. Q3: Môtơ Cưa Q4: Đẩy cưa Q5: Lật ống Chương trình điều khiển: H.4.25 Chương trình điều khiển máy cưa tự động H.4.26 Sơ đồ điều khiển máy cưa tự động 4.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ CẢI TIẾN MÁY CẮT ỐNG TỰ ĐỘNG H.4.27 Mô hình vật lý hệ thống cắt ống tự động Mô hình gồm ba phần: Phần 1: dàn kéo Phần 2: Máy cưa tự động Phần 3: Dàn lật, Hệ thống cung cấp khí nén 4.3.1 Dàn kéo Nhiệm vụ của dàn kéo là làm nhiệm vụ kéo ống. Trên thực tế dàn kéo được cấu tạo bằng xích tải đặc biệt có gờ đẻ gá lắp các má cao su kẹp. do điều kiện mô hình thu nhỏ, phương tiện gia công cơ khí còn hạn chế nên dàn kéo thực hiện ở mô hình được thay thế bằng các con lăn cao su có nhiệm vụ đẩy ống nhựa. Con lăn chủ động được lai bằng Motor một chiều kích từ hỗn hợp cấp điên áp là 12 V DC ( Do Nga sản xuất ) thông qua hệ thống dẫn động bằng xích - bánh răng. Hệ thống con lăn cũng được chia thành hai tầng đó là tầng cố định. Tầng trên có thể chỉnh định cho phù hợp với khích thước ống và tạo lực ép lên ống thông qua 4 lò xo được bố trí phía trên tạo liên kết mềm tránh dập nát ống. Giá đỡ giàn kéo có các chân kích có thể nâng hạ trong trường hợp giàn kéo đặt ở những nơi có địa hình không bằng phẳng. 4.3.2 Máy cưa tự động Máy cưa tự động gồm các phần chính sau: 4.3.2.1 Bàn cưa: Bàn cưa di chuyển tịnh tiến theo chiều chuyển động của ống nhờ hệ thống gồm 4 bánh xe (vòng bi ) tì trên giá đỡ. Trên bàn cưa bố trí: Xi lanh khí nén: Gồm hai chiếc, thuộc loại dẫn động một hướng khi có tác động của khí nén, còn pitston trở về vị trí ban đầu nhờ lực đàn hồi của lò xo.Cán piston được gá má kẹp cao su phục vụ kẹp ống ép chặt vào bàn cưa. Trên bàn cưa còn bố trí hộp bảo hiểm cưa có tác dụng đảm bảo an toàn cho người vận hành. Phía bên trong bàn cưa bố trí máy cưa gồm: Motor cưa ( Sử dụng motor một chiều cấp điện áp 24 V DC do Nhật Bản sản xuất ). Lưỡi cưa: Đường kính 15 cm , chế tạo bằng kim loại có độ cứng và khả năng chịu mài mòn cao. Cưa được nâng bởi hệ thống tời được lai bằng motor có hộp số cơ khí loại một chiều cấp điện áp sử dụng 12 V DC do Nhật Bản sản xuất và lò xo trợ lực ( thay thế cho xi lanh khí nén phục vụ đẩy cưa ). 4.3.2.2 Giá đỡ - Chiều dài: 0.86 m - Chiều rộng: 0.43 m - Chiều cao: 0.18 m Giá đỡ là nơi gá lắp hộp điều khiển, nâng đỡ bàn cưa, là nơi bố trí các cảm biến ( các công tắc hành trình ). 4.3.2.3 Tủ điện, bàn điều khiển Tủ điện và bàn điều khiển được bố trí tại giá đỡ bàn cưa. Tủ điện là nơi bố trí các khí cụ điện, thiết bị điều khiển. Bàn điều khiển là nơi bố trí các nút ấn, công tắc, đèn báo, ký hiệu chỉ dẫn (Bằng chữ, hình ảnh ..) H.4.28 Tủ điều khiển mô hình 4.3.3 Dàn lật, Hệ thống cung cấp khí nén Dàn lật Dàn lật có nhiệm vụ lật ống, là nơi bố trí cảm biến vị trí phục vụ cắt ống Hệ thống cung cấp khí nén: Bình khí nén: Do Ấn Độ sản suất có khả năng chịu áp suất tối đa là: 12 kg / 1 cm2. Trên bình có bố trí các bộ phân phối khí, đồng hồ đo áp suất, thang đo tối đa là 15 kg / 1 cm2 do Nhật Bản chế tạo. Hệ thống phân phối khí gồm: van tiết lưu, các cút nối cứng và cút nối nhanh, dây dẫn khí (loại D = 8 mm ) do Đài Loan sản xuất. Van điện từ: Gồm hai van loại 2 / 2. Điện áp sử dụng 12 V DC. Do Trung Quốc sản xuất. Hai van này được đấu nối với nhau thành van 3 / 2. 4.3.4 Hệ thống điều khiển Mô hình được thiết kế thêm chế độ thao tác bằng tay bán tự động. Chế độ tự động được điều khiển bằng bộ điều khiển PLC Logo của hãng Siemens. Loại 230RL Hệ thống cấp nguồn gồm: + 1 biến áp 220 v/ 12 v – 3 A + 1 biến áp 220 v / 24 v – 3 A + 1 biến áp 220 v / 12 v – 5 A Chỉnh lưu một chiều sử dụng diot cầu: 3 chiếc, loại 10 W. Mạch điều khiển có sử dụng 3 Rơ le trung gian loại 12 V DC của hãng Omron. Được cắm vào đế cài trên thanh Rack. Sơ đồ điều khiển mô hình máy cưa tự động: Với chế độ tự động điều khiển bằng PLC Logo và chế độ điều khiển tay bán tự động: Mạch điều khiển của mô hình H.4.29 Mạch điều khiển mô hình máy cắt ống tự động Giới thiệu phần tử: PLC Logo: Loại RC 230RL của hãng Siemens - L1: Cảm biến vị trí hạn chế chiều dài ống - L2: Cảm biến vị trí giới hạn nâng cưa - L3: Cảm biến vị trí giới hạn hạ cưa - L4: Cảm biến vị trí hành trình bàn cưa ( Hạn chế cuối bàn ). - Nút ấn Reset: khôi phục trạng thái của hệ thống sau khi khắc phục sự cố. - BL: đèn báo ( Xanh ): Báo trạng thái của cưa đạng ở vị trí hạ. - RB: đèn báo ( Đỏ ): Báo trạng thái của cưa đang ở vị trí nâng. - R1: Rơ-le trung gian cấp nguồn cho van điện từ phục vụ kẹp ống và motor cưa. - R2: Rơ-le trung gian cấp nguồn cho motor phục vụ nâng cưa. - R3: Rơ-le trung gian cấp nguồn cho motor phục vụ lật ống. - Cut: Nút ấn tác động cắt chủ động bằng tay. - Stop: dừng sự cố. - SW: công tắc cấp nguồn 220 V AC cho PLC và tín hiệu - SW1: Công tắc 2 cặp tiếp điểm nối song song ngược có 3 chế độ: - Cần công tắc ở giữa: Chế độ “0” - Cần công tắc ở bên trái: Chế độ làm việc tự động (Auto ). Tiếp điểm thường mở của cảm biến vị trí và nút ấn tác động cắt chủ động bàng tay nối với nguồn 220 V. - Cần công tắc ở bên phải: Chế độ thao tác bằng tay bán tự động. Tiếp điểm thường mở của cảm biến vị trí và nút ấn tác động cắt chủ động bàng tay nối với nguồn 12 V DC. - TG: rơ-le trung gian cấp nguồn cho R1 khi cảm biến vị trí hoặc nút tác động cắt chủ động bằng tay được tác động. - SW2: Công tắc 2 cặp tiếp điểm nối song song ngược phục vụ đóng cắt nguồn cho R, và đèn báo (Led Đỏ ). - SW3: Công tắc 2 cặp tiếp điểm nối song song ngược phục vụ đóng cắt nguồn cho R2, và đèn báo (Led Đỏ ). - L6: Công tắc hành trình: phục vụ nâng cưa tự động khi bàn cưa tiến đến vị trí tương ứng với thời gian gia tốc 3 giây. Hoạt động: Chế độ tự động Chương trình điều khiển được lập cho PLC Logo như sau: Gạt công tắc SW1 sang chế độ tự động. Cảm biến vị trí và BH được nối với mạch nguồn 220 V AC (cung cấp nguồn nuôi cho PLC Logo và tín hiệu đầu vào số ). Khi đầu ống chuyển động tác động vào cảm biến vị trí L1 ( hoặc nút ấn thao tác bằng tay cắt chủ động ) thì đầu ra Q1 có tín hiệu cấp nguồn cho rơ-le trung gian cấp nguồn cho cuộn hút van điện từ phục vụ kích khí nén kẹp ống và motor cưa. Bàn cưa chuyển động đồng bộ với tốc độ của ống, motor cưa được gia tốc lên. Sau thời gian trễ t1 tốc độ lưỡi cưa được gia tốc lên có mômen quán tính đủ lớn để cắt ống thì đầu ra Q2 có tín hiệu đóng nguồn cho rơ-le trung gian phục vụ cấp nguồn cho motor nâng cưa. Khi cưa nâng đến giới hạn đảm bảo cắt đứt ống cảm biến vị trí L2 tác động, Q3 mất tín hiệu nên motor cưa mất điện, dưới tác độn hỗ trợ của lò xo trợ lực cưa được kéo nhanh xuống. Khi cưa hạ xuống đến giới hạn cưa ( đảm bảo lưỡi cưa hạ hết xuống ) thì đầu ra Q1 mất tín hiệu cắt nguồn cung cấp cho R1, nhả kẹp, cắt điện cung cấp cho motor cưa. Dưới tác động của kích khí nén: bàn cưa được lùi về vị trí ban đầu sau thời gian trễ t2 đầu ra Q3 có tín hiệu cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ kích khí nén tác động đẩy giàn lật, lật ống xuống giá chưa ống ( hoặc băng chuyền ). Sau thời gian trễ t3 chương điều khiển được phục hồi trạng thái chuẩn bị cho chu trình làm việc tiếp theo. Vì một lý do nào đó ( motor cưa hỏng, cháy, kẹt bi...) mà cưa không cắt đứt ống thì bàn cưa di chuyển tác động vào cảm biến vị trí hạn chế cuối bàn cưa L4, I4 có tín hiệu cắt toàn bộ tín hiệu đầu ra Q1, Q2, Q3. Sau khi khắc phục sự cố, để phục hồi trạng thái của hệ thống người vận hành nhấn nút Reset. Chế độ làm việc bán tự động: Gạt công tắc SW1 sang chế độ làm việc bán tự động. Cảm biến vị trí hạn chế chiều dài ống và nút ấn tác động cắt bằng tay được nối nguồn 12 V DC. Khi đầu ống tác động vào cảm biến vị trí hoặc nút ấn tác động cắt bằng tay được tác động thì tiếp điểm thường mở của chúng đóng nguồn 12 V DC cho rơ-le trung gian TG. TG có điện, tiếp điểm thường mở TG đóng lại tự giữ duy trì mạch điều khiển đồng thời tiếp điểm thường mở TG đóng lại cấp nguồn điều khiển cho mạch phía sau. Lúc này công tắc SW2 đóng (đèn Led sáng đỏ ) nên nguồn được cấp cho rơ le R1. R1 có điện, tiếp điểm thường mở của nó đóng điện cho cuộn hút van điện từ phục vụ kích khí nén kẹp ống và đẩy bàn, bàn được đẩy đi cùng với tốc độ ống, ống được kẹp chặt vào bàn cưa và đóng nguồn cho motor cưa, lưỡi cưa được gia tốc lên quán tính đủ lớn để có thể cắt đứt ống, sau thời gian trễ t1 tương ứng với vị trí của bàn cưa di chuyển đến tác động vào cảm biến vị trí L6 tiếp điểm thường mở của nó đóng lại, thông qua tiếp điểm của SW3 lúc này đang đóng ( đèn Led sáng đỏ ) nguồn được cấp cho motor nâng cưa. Khi cưa nâng lên tác động vào cảm biến vị trí giới hạn nâng cưa thì đèn báo trạng thái nâng cưa RL sáng. Trên cơ sở tín hiệu đó người vận hành gạt công tắc SW3 cắt điện cung cấp cho R2. R2 mất điện tiếp điểm thường mở của nó mở ra cắt nguồn cung cấp cho motor nâng cư a, do đó cưa hạ xuống, đèn RL tắt. Khi cưa hạ xuống tác động vào cảm biến vị trí giới hạn hạ, đèn báo trạng thứi cưa hạ BL sáng căn cứ vào đó người vận hành gạt công tắc cắt nguồn cung cấp cho R1, R1 mất điện tiếp điểm thường mở của nó mở ra cắt điện cung cấp cho cuộn hút van điện từ phục vụ cho kẹp ống và đẩy bàn, cắt điện cung cấp cho motor cưa, cưa dừng. Để phục hồi trạng thái của mạch điều khiển người vận hành chỉ việc gạt công tắc SW2 và SW3 trở lại vị trí ban đầu ( các đèn Led sáng đỏ ). Chú ý: trong trường hợp sự cố cưa không cắt đứt ống người vận hành quan sát thấy bàn cưa chuyển động quá hành trình thì chủ động tuần tự cắt nguồn cung cấp cho động cơ lai lưõi cưa và cuộn hút van điện từ phục vụ kích khí nén kẹp ống và đẩu bàn. Chương trình điều khiển lập trên Logo: H.4.30 Chương trình điều khiển mô hình máy cắt ống PVC tự động KẾT LUẬN Với khoảng thời gian 12 tuần cùng với sự giúp đỡ tận tình của Giáo viên hướng dẫn, cũng như sự cố gắng của bản thân trong quá trình thu thập tư liệu, triển khai làm đồ án. Đến nay đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu dây chuyền sản xuất ống nhựa Công ty nhựa Bạch Đằng. Xây dựng mô hình vật lý cải tiến máy cắt ống tự động. " đã hoàn thành, mô hình vật lý hoạt động tin cây mô tả được yêu cầu công nghệ. Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành cảm ơn! Thày giáo hưỡng dẫn Đặng Hồng Hải đã tận tình chỉ bảo, hưõng dẫn, cho mượn thiết bị của phòng thí nghiệm của nhà trường ( PLC Logo ), cung cấp các tài liệu liên quan, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn! Giám đốc, cán bộ phòng kỹ thuật công ty nhựa Bạch Đằng tạo điều kiện cho em được tiếp cận, tìm hiểu dây chuyền công nghệ tại công ty trong thời gian thực tập và làm đồ án. Cảm ơn! sự động viên, giúp đỡ của các bạn sinh viên lớp ĐTĐ 41 ĐH giúp đỡ tôi trong quá trình tìm kiếm thiết bị để xây dựng mô hình vật lý cũng như các ý kiến góp ý thiết thực. Do thời gian có hạn, khối lượng công việc nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót. Mặc dù mô hình vật lý " Hệ thống cắt ống PVC tự đông" không thể tránh khỏi những hạn chế về Kỹ thuật, Mỹ thuật song em cũng mạnh dạn tặng lại phòng thí nghiệm của khoa Điện - ĐTTB trường ĐHHH làm mô hình thí nghiệm cũng như góp phần nhỏ vào việc động viên khích lệ phong trào học tập, nghiên cứu khoa học của các thế hệ sinh viên tiếp theo. Hải phòng, ngày 24 tháng 02 năm 2005 Sinh viên lớp ĐTĐ 41 ĐH Nguyễn Đình Chung PHỤ LỤC Các sự cố có thể xảy ra với các khí cụ điện, cảm biến, hệ thống truyền động và cách khắc phục. Do hệ thống sử dụng nhiều công tắc hành trình ( sử dụng làm cảm biến vị trí ) do chuyển động cơ khí nên chịu tác động cơ học, bị hỏng, độ tin cậy không cao. Cách khắc phục: Thay vào đó là các cảm biến quang ( Foto sensor, do không có tiếp xúc cơ khí nên độ bền cao hơn. Giàn kéo của hệ thống sử dụng bộ giảm tốc truyền động bằng cơ khí nên yêu cầu phải kiểm tra bảo dưỡng các hộp số, khớp trục các đăng ...Nếu thiếu mỡ bôi trơn sẽ dẫn đến phát nóng, mòn bánh răng. Hệ thống sử dụng các phần tử: Rơle, Công tắc tơ, hoạt động lặp lại nên các tiếp điểm giảm tuổi thọ dẫn đến kém tin cậy, thường xuyên phải bảo dưỡng. Khắc phục: Để tăng mức độ tự động hoá, tăng độ tin cậy. Ta thay thế các phần tử rơ le, công tắc tơ bằng bộ điều khiển khả trình. Các sự cố có thể xảy ra với hệ thống gia nhiệt: Hệ thống gia nhiệtHệ thống gia nhiệt bằng điện trở nhiệt, khống chế nhiệt độ bằng nhiệt ngẫu điều khiển đóng mở công tắc tơ với hai mức cao và mức thấp (ứng với hai giá trị nhiệt độ đặt ). Nên các tiếp điểm làm việc thường xuyên dẫn đến tuổi thọ giảm, độ tin cậy của hệ thống giảm. Phần tử đốt nóng là các dây kim loại có điện trở suất lớn ( Điện trở nhiệt ) trong quá trình vận hành khai thác liên tục, dài hạn nên có thể bị đứt. Cách khắc phục: Thay thế vào đó là bộ điều chế xung điều khiển góc mở của thyisto do đó mà có thể ổn định nhiệt độ ở một giá trị. Các sự cố có thể xảy ra với động cơ điện: - Động cơ bị kẹt do cong vênh trục, do khô dầu mỡ, kẹt ổ bi... - Cuộn kích từ bị cháy. - Chổi than bị mòn, tiếp xúc giữa chổi than với cổ góp không tốt - Bơm nước hoạt động liên tục ,các phụ kiện tiếp xúc với môi trường nước liên tục nên làm giảm tuổi thọ của vòng bi, rỉ sét, phớt dễ bị lão hoá, chóng hỏng. Cách khắc phục những sự cố trên: - Kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng thiết bị. - Vận hành đúng theo chỉ dẫn kỹ thuật. - Chọn thiết bị bảo vệ phù hợp, tin cậy. - Chọn động cơ làm việc đủ công suất, đáp ứng chế độ làm việc, chất lượng tốt. Cơ cấu tự động khí nén. Dây chuyền sử dụng cơ cấu tự động khí nén để nâng hạ tầng trên của dàn kéo; dùng để kẹp ống trong quá trình cưa cắt sản phẩm; Dùng để đẩy cưa trong quá trình cưa ống; Dùng để lật ống sau khi cưa xong ; đưa cữ , kẹp ống tiến trụ, lùi trụ, tiêns banh, lùi banh trong quá trình nong ống. Với ưu điểm về công cơ học lớn, đáp ứng dễ dàng yêu cầu di chuyển nhanh, di chuyển ngắn. Được sử dụng rộng rãi trong các máy sản xuất nên dễ tìm kiếm trong quá trình chế tạo máy cũng như thay thế, sửa chữa. Dây chuyển sử dụng kích kép: áp lực được phân bố lần lượt ở mỗi phía của piston để đảm bảo di chuyển theo một chiều, rồi theo chiều khác. Một ưu điểm nữa của kích khí nén là: Dễ dàng điều khiển nhờ bộ phân phối điều khiển bằng điện ( Van điện từ ). Van điện từ hoạt động do việc cấp nguồn cho cuộn hút. Do đó mà có thể dễ dàng xây dựng mạch điều khiển bằng các phần tử đóng cắt tự động thông thường bằng rơ le, công tắc tơ hoặc bằng các bộ điều khiển khả trình. Dây chuyền ở đây sử dụng Bộ phân phối 4 / 2 (4 lỗ / 2 đường ). Bộ phân phối 4 lỗ 2 vị trí X Y 0 0 1 1 1 0 - Nén - Đầu ra 1 - Đầu ra 2 - Xả TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN, ĐỘNG LỰC CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ỐNG NHỰA LS CỦA CÔNG TY NHỰA BẠCH ĐẰNG. 2 - ỨNG DỤNG PLC SIEMENS VÀ MOELLER TRONG TỰ ĐỘNG HOÁ. 3- LOGO! MANUAL A5E00119092 - 01