Đồ án Thiết kế khoan bán tự động

Chia sẻ: Trần Anh Tùng | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

94
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung của tài liệu giới thiệu hệ thống; thiết kế điều khiển; lựa chọn PLC và sơ đồ ghép nối dây; lập trình PLCl. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án Thiết kế khoan bán tự động

LỜI NÓI ĐẦU Trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, có thể nói một trong những tiêu chí để đánh giá sự phát triển kinh tế kỹ thuật của nước đó là mức độ tự động hoá các quá trình sản xuất của nền kinh tế và kỹ thuật, được thể hiện qua năng lực sản xuất và chất lượng sản phẩm tạo ra. Nhờ sự phát triển như vũ bão của máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lí thuyết điều khiển tự động đã làm nền tảng và hỗ trợ tương xứng cho sự phát triển trong lĩnh vực tự động hoá. Mặc dù Việt Nam là một trong những nước chậm phát triển , nhưng những năm gần đây cùng với sự đòi hỏi của quá trình sản xuất cũng như sự hội nhập và xu thế toàn cầu hoá nền kinh tế đã kéo theo việc ứng dụng hàng loạt các thành tựu khoa học kĩ thuật tiên tiến vào sản xuất. Đặc biệt trong lĩnh vực tự động hoá có những bước nhảy vọt tạo ra sản phẩm có sản phẩm chất lượng cao và độ chính xác tuyệt đối đạt được hình thành một nền kinh tế tri thức và khoa học kĩ thuật cao. Ngày nay, tự động hoá đi sâu vào từng ngõ ngách của trong tất cả các khâu của quá trình sản xuất và tạo ra sản phẩm. Một trong những ứng dụng đó mà đồ án này thiết kế là điều khiển công nghệ khoan bán tự động . Tự động hoá điều khiển công nghệ khoan sản phẩm là quá trình tạo ra lỗ trên bề mặt vật thể với kích thước và chiều sâu đặt trước. Công việc này gồm ba quá trình chính như sau: * Đặt phôi vào vị trí cần khoan * Kẹp chặt chi tiết cần khoan tại vị trí cần khoan * Tự động khoan chi tiết theo kích thước và chiều sâu đã định Chất lượng và năng suất của quá trình khoan phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ điều khiển. Quá trình này làm việc theo một trình tự logic và trình tự thời gian xác định. Do đó để điều khiển được cần tổng hợp hàm cho hệ thống. Có rất nhiều phương án để tổng hợp hàm, trong trường hợp này sử dụng phương pháp Grafcet. So với các phương pháp khác hàm Grafcet có nhiều ưu điểm là đơn giản đảm bảo sự làm việc tuần tự và chính xác. Đồ án môn học này hoàn thành trong thời gian ngắn và vốn kiến thức của em chưa có nhiều và chưa chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót trong bài . Kính mong các thầy cô chỉ dẫn thêm cho đồ án này của em hoàn thiện tốt hơn nữa. Em xin trân thành cảm ơn !!! Hà Nội, ngày....tháng....năm...... Sinh viên Trần Anh Tùng 1
Chương I: Giới thiệu hệ thống CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG 1.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý : Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý Nguyên lý hoạt động: Sau khi phôi đã được gá kẹp vào máy, ta nhấn nút start để cho Motor khoan chạy và bắt đầu chu trình làm việc. Sau khi motor khoan chạy thì xylanh 2A1 bắt đầu đầu hạ xuống và khoan lỗ đầu tiên, sau khi tới cuối hành trình thì xylanh 2A1 thu về vị trí ban đầu. Tiếp sau đó xylanh 1A1 từ từ đẩy sang phải đưa motor khoan tới vị trí lỗ cần khoan thứ 2. Sau khi tới vị trí lỗ thứ 2 thì xylanh 2A1 từ từ đẩy motor khoan xuống và khoang lỗ thứ 2 tới cuối hành trình thì xylanh 2A1 lại thu về vị trí ban đầu. Và xylanh 1A1 từ từ thu lại về vị trí ban đầu của nó. Kết thúc 1 chu trình. 2
Chương I: Giới thiệu hệ thống 1.1.2 Giới thiệu về hệ thống Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ Giới thiệu : Công nghệ trên đòi hỏi thực hiện đòi hỏi theo đúng tuần tự theo sơ đồ nguyên lý, có 4 quá trình lên xuống được lặp đi lặp lại, công nghệ này được ứng dụng trong thiết kế là các : Mũi khoan 2 lỗ hoặc công nghệ tra cấp liệu. Quá trình này là một quá trình tương đối đơn giản, độ lặp lại nhiều, nếu chúng ta thực hiện đơn thuần thì công việc khá đơn giản và chỉ cần con người thao tác kẹp phôi bằng tay. Nhưng công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy cơ khí, nhà máy sửa chữa, chế tạo máy móc,.... có vai trò khá quan trọng trong các ngành công nghiệp hiện nay. Máy khoan bàn hoạt động bằng động cơ hoặc có thể hoạt động bằng khí nén, thủy lực. Trong đồ án này các thiết kế mạch lực và mạch điều khiển em được giao là thiết bị điện khí nén, nên sử dụng điều khiển mũi khoan dùng 2 xylanh khí nén, một xylanh điều khiển quá trình lênxuống, còn một xylanh điều khiển quá trình tráiphải . 3
Chương I: Giới thiệu hệ thống 1.1.3 Khái niệm, cấu tạo của xylanh khí nén Khái niệm : Xylanh khí nén là thiết bị cơ học, vận hành bằng khí nén, xylanh khí nén có vai trò tạo ra lực để chuyển đổi năng lượng có trong khí nén thành động năng để cung cấp cho các chuyển động. Hình 1.3. Sơ đồ Xylanh khí nén Giải thích : 1. Các lỗ cấp thoát khí 2. Pittong 3. Thân trụ 4. Thanh buộc 5. Trụ pitting Ưu, nhược điểm của xylanh khí nén : + Không gây ô nhiễm môi trường + Khả năng vận tốc nhanh hơn so với thiết bị khác + Việc lắp đặt khá đơn giản và linh hoạt + Không có sự giới hạn và khoảng cách + Giá thành sản phẩm không cao + Không có khả năng tạo lực lớn + Không đạt độ chính xác cao + Trong quá trình vận hành khá ồn ào và âm thanh lớn 4
Chương I: Giới thiệu hệ thống 1.1.4 Khái niệm về khoan và mũi khoan Khoan là kỹ thuật tạo 1 lỗ tròn trên các loại vật liệu khác nhau. Khoan được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp như chế tạo máy, cơ khí,...... Mũi khoan là vật được gắn chặt vào đầu máy khoan nhờ cặp mâm và được siết chặt một lần nữa để chống xoay. Đầu của mũi khoan cắt sâu vào vật liệu tạo ra nhưng lớp phôi mỏng ( gỗ, kim loại,...) hay nhưng lớp bụi ( bụi kim loại, bụi gỗ,...). Trong gia công cơ khí, thường sử dụng lười đơn. Hình 1.4. Sơ đồ bàn khoan Cấu tạo của máy khoan bàn : 1. Mũi khoan 7. Chi tiết gia công 2. Bạc trục chính 8. Trụ đứng 3. Ổ bi đỡ chặn 9. Cần gạt chạy máy 4. Ổ bi đỡ 5. Motor 6. Bàn máy 5
Chương I: Giới thiệu hệ thống Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản Sử dụng dễ dàng Hoạt động êm do sử dụng motor lồng sóc Không yêu cầu về tay nghề cao để sử dụng Nhược điểm : Máy to, cồng kềnh, khó di chuyển cho người sử dụng Chỉ sử dụng trong xưởng, khó mang ra ngoài Khoan 1 lỗ trên kim loại cứng mất khá nhiều thời gian Chỉ khoan được lỗ tròn Khoan tạo ra được các hình khác nhau Chi phí mua máy khá cao 6
Chương I: Giới thiệu hệ thống 1.2 Lưu đồ công nghệ Với lưu đồ công nghệ như hình vẽ em đã sắp xếp vị trí cho motor khoan và xylanh ở trạng thái hoạt động được mô tả theo như sơ đồ dưới đây : Hình 1.5. Lưu đồ công nghệ 7
Chương I: Giới thiệu hệ thống Giải thích lưu đồ : Chương trình bắt đầu : Kẹp chặt phôi vào đúng vị trí sẵn sàng, đóng khóa kẹp. Nhấn nút START để máy chạy và motor khoan hoạt động. Nếu motor khoan không chạy ta kiểm tra lại nút bấm. Nếu motor khoan chạy thì xylanh 2A1 từ từ đẩy motor khoan xuống vị trí khoan thứ 1, sau khi khoan xong xylanh 2A1 lại từ từ thu lên về vị trí ban đầu. Sau khi xylanh 2A1 thu về vị trí ban đầu thì xylanh 1A1 bắt đầu đẩy motor khoan sang bên phải để khoan vị trí thứ 2, kịch vị trí bên phải Sau đó motor 2A1 lại tiếp từ từ đẩy motor khoan xuống vị trí khoan thứ 2, và bắt đầu khoan, sau khi khoan xong xylanh 2A1 lại từ từ thu lên về vị trí ban đầu. Xylanh 1A1 lại từ từ thu về vị trí ban đầu của nó Kết thúc 1 chu trình khi ta muốn dừng ta ấn nút STOP để cả máy ngừng hoạt động Nếu muốn tiếp tục chi trình ta lại kẹp phôi vào vị trí rồi khóa kẹp chặt lại và nhấn nút START để chương trình của máy lại tiếp tục 1 chu trình mới Kết thúc 8
Chương II: Thiết kế điều khiển CHƯƠNG II : THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Liệt kê đầu vào/ ra cho hệ thống Đầu vào : Nút STAR Nút STOP Đầu ra : Xylanh 1A1 Xylanh 2A1 Motor Phôi 2.2 Viết hàm Grapfcet Phương pháp Grapfcet : Là biểu diễn các quá trình công nghệ dưới dạng lưu đồ Grapfcet các trạng thái làm việc Xây dựng các hàm logic điều khiển và sơ đồ điều khiển từ lưu đồ các trạng thái làm việc Các kí hiệu : Trạng thái ( Si ) Chuyển tiếp ( Ti ) Cung định hướng ( Ai ) T = {t1, t2, t3, ......,tn} là tập hợp hữu hạn các chuyển tiếp hàm Book gắn với một chuyển tiếp được gọi là một một nối tiếp nhận M = (m1, m2, m3,....,mn) là tập hợp các giá trị 0 và 1 nếu mi = 1 thì trạng thái i hoạt động, nếu mi = thì trạng thái i không hoạt động Một trạng thái được biểu diễn bằng một hình chữ nhật có đánh số, gắn liền với biểu tượng, trạng thái là một hình chữ nhật bên cạnh, trong hình chữ nhật có ghi tác động của trạng thái đó 9
Chương II: Thiết kế điều khiển Trạng thái đang hoạt động có thêm dấu chấm ở bên trong hình chữ nhật trạng thái: Một chuyển tiếp được biểu diễn bằng đường gạch lên cạnh ghi các nhân kích thích liên quan đến chuyển tiếp đó : 10
Chương II: Thiết kế điều khiển Sơ đồ công nghệ : Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ Lập Grapfcet I : Hình 2.2. Sơ đồ Grafcet I Chọn sơ bộ thiết bị : 11
Chương II: Thiết kế điều khiển Chọn cơ cấu chấp hành là các xylanh A,B có trạng thái như sau : + Xylanh A : Trạng thái A+ là trạng thái xylanh đẩy vật xuống vị trí Trạng thái A là trạng thái xylanh thu hồi về ban đầu + Xylanh B : Trạng thái B+ là trạng thái xylanh đẩy sang phải Trạng thái B là trạng thái xylanh thu hồi về ban đầu Để điều khiển các quá trình chuyển động của các xylanh cần có công tắc hành trình và các cảm biến. + Xylanh A : a0 : Báo xylanh đang ở vị trí ban đầu bên trên a1 : phát tín hiệu báo A đã ở vị trí tận cùng bên dưới + Xylanh B : b0 : Báo xylanh B đang ở vị trí ban đầu bên trái b1 : Báo xylanh B ở vị trí tận cùng bên phải 12
Chương II: Thiết kế điều khiển Lập Grapfcet II : Hình 2.3. Sơ đồ Grafcet II 13
Chương II: Thiết kế điều khiển 2.3 Viết Hàm logic S0+ = a0.b0.S2.S5.S6 + g S0 = S1 S1+ = a0.b0.S0 S1 = S2.S3 S2+ = a1.S1 S2 = S0 S3+ = a1.S1 S3 = S5 S4+ = a0.S5 S4 = S0 S5+ = b1.S3 S5 = S6.S3 S6+ = a0.S5 S6 = S0 14
Chương II: Thiết kế điều khiển 2.4 Sơ đồ rơle tiếp điểm Hình 2.4. Sơ đồ rơle tiếp điểm 15
Chương II: Thiết kế điều khiển Giải thích: Khi tác động lên nút g lúc đó công tắc a0,b0 sẽ mở dòng điện S1 sẽ đóng S2,S5,S6 mở thì dòng điện đi qua S1 sẽ mở cho dòng diện đi qua đến S0 Khi có dòng điện các a0,b0 mở sẽ có điện đi qua và sẽ đến S3 sẽ dừng lại đóng không cho điện đi qua, khi S1 mở thì S2 đồng thời cũng mở sẽ cho dòng điện đến S3 sẽ mở và dòng đi đến S1 Khi a1 có điện đi qua S1 thường mở khi đến S0 dòng điện sẽ ngắt không cho đến S2 Khi a1 có điện đi qua S1 thường mở khi đến S3 dòng điện sẽ mở khi đồng thời S5 cũng mở Khi a0 có điện đi qua S5 thường mở khi đến S4 dòng điện sẽ mở khi đồng thời S0 cũng mở Khi có dòng điện các b1 mở sẽ có điện đi qua và sẽ đến S6 sẽ dừng lại đóng không cho điện đi qua, khi S6 mở thì S3 đồng thời cũng mở sẽ cho dòng điện đến S5 sẽ mở Khi a0 có điện đi qua S5 thường mở khi đến S6 dòng điện sẽ mở khi đồng thời S0 cũng mở 16
Chương III: Lựa chọn PLC và sơ đồ ghép nối dây CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PLC VÀ SƠ ĐỒ GHÉP NỐI DÂY 3.1 Khái niệm về PLC, cấu trúc, nguyên lý hoạt động của PLC 3.1.1 Khái niệm về PLC : Hình 3.1. PLC S7200 Siemens Bộ điều khiển logic lập trình PLC ( Programmable Logic Controller ) còn được gọi là bộ điều khiển khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, là tên được đặt cho một loại máy tính thường được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển thương mại và công nghiệp. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt ởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. 17
Chương III: Lựa chọn PLC và sơ đồ ghép nối dây 3.1.2 Cấu trúc PLC : Hình 3.2. Sơ đồ cấu trúc PLC Tất cả các PLC hiện nay đều gồm có thành phần chính như sau: + Bộ nhớ trường trình RAM, ROM + Một bộ vi xử lý trung tâm CPU, có vai trò xử lý các thuật toán + Các modul vào /ra tín hiệu Chức năng chính của mạch đầu vào của PLC là chuyển đổi các tín hiệu được cung cấp bởi các công tắc và cảm biến khác nhau này thành tín hiệu logic có thể được CPU sử dụng. CPU đánh giá trạng thái của các đầu vào, đầu ra và các biến khác khi nó thực hiện một chương trình được lưu trữ. CPU sau đó gửi tín hiệu để cập nhật trạng thái của đầu ra. Các môđun đầu ra chuyển đổi các tín hiệu điều khiển từ CPU thành các giá trị số hoặc tương tự có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị đầu ra khác nhau. Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị đều có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung . Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì nó mới truyền sang bộ nhớ PLC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơn vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, … 18
Chương III: Lựa chọn PLC và sơ đồ ghép nối dây 3.1.3 Nguyên lý hoạt động : Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động PLC CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC. Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình , sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. Các dòng PLC thông dụng ở Việt Nam: OMRON (Nhật Bản), Siemens (CHLB Đức), Delta (Đài Loan), Mitsubishi (Nhật Bản), Keyence (Nhật Bản) … 19
Chương III: Lựa chọn PLC và sơ đồ ghép nối dây 3.2 Ưu Nhược điểm của PLC và Phương án lựa chọn PLC 3.2.1 Ưu Nhược điểm : Ưu điểm : + Kích thước vật lý nhỏ hơn so với các giải pháp dây cứng + Thay đổi dễ dàng và nhanh hơn + PLC có chức năng chẩn đoán tích hợp và ghi đè + Chẩn đoán có sẵn ở trung tâm + Các ứng dụng có thể được ghi lại ngay lập tức + Các ứng dụng có thể được sao chép nhanh hơn và ít tốn kém hơn + Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp + Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp . + Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , nối mạng , các môi Module mở rộng. Nhược điểm : + Đòi hỏi người dùng phải có trình độ chuyên môn cao + Giá thành phần cứng cao, một số hãng phải mua thêm phần mềm để lập trình thêm 20