Giáo trình PLC nâng cao (Phần 2) - Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

BÀI 5: MÔ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU

VÀ ĐẾM SẢN PHẨM

5.1.Giới thiệu chung về băng tải

Băng tải là một phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm… có

vai trò quan trọng trong tất cả các ngành công nghiệp, nhà máy. Ra đời từ rất

lâu và có được sử dụng rông rãi nhờ những ưu điểm như: cấu tạo đơn giản,

bền vững, có khả năng vận chuyển nguyên vật liệu theo phương nằm ngang,

nghiêng với khoảng cách từ gần đến xa, làm việc êm, năng suất cao mà tiêu

hao năng lượng không lớn.

Ngày nay, cấu tạo và vật liệu làm băng tải ngày càng hiện đại đáp ứng nhu

cầu sản xuất chuyên môn hóa cao cũng như phù hợp với đặc thù riêng của

từng lĩnh vực, sản phẩm. Việt Nam là quốc gia đang phát triển với số lượng

các nhà máy, công trình, khu công nghiệp ngày càng tăng. Kéo theo sự phát

triển đó cũng là nhu cầu cao về số lượng và sự phong phú của các hệ thống

băng tải.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều công ty sản xuất và chế tạo băng tải.

Do đó có rất nhiều loại băng tải có cấu tạo và chức năng khác nhau phù hợp

với đặc thù của từng lĩnh vực sản xuất, vận chuyển.

Mô hình băng tải của công ty Tân Phát là một dạng của mô hình băng tải

công nghiệp trong thực tế. Tuy nhiên, là một mô hình phục vụ cho công tác

giảng dạy và thực hành trong các trường cao đẳng, đại học và dạy nghề nên

được thiết kế với những yêu cầu riêng.

58

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Hình 5.1: Mô hình băng tải giáo dục của công ty tự động hóa

Tân Phát

5.2.THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

- Băng tải có hai quả lô chủ động và bị động, quả lô chủ động được dẫn

động bởi một động cơ có hộp giảm tốc, do đó có thể thay đổi chiều quay hoặc

tốc độ của băng tải bằng cách thay đổi chiều quay hoặc tốc độ của động cơ.

- Cơ cấu nạp liệu: vật mẫu nhiều mầu được xếp trong ống dẫn liệu và được

đẩy xuống băng tải khi thanh gạt di chuyển qua lại trong rãnh cơ khí. Khi xi

lanh kéo thanh gạt liệu về (theo chiều -), đồng thời để cho vật mẫu rơi xuống

máng liệu. Khi liệu đã rơi xuống máng liệu, xilanh được điều khiển bởi van

điện từ sẽ đi ra (theo chiều +) đẩy thanh gạt liệu và đẩy vật mẫu xuống băng

tải. Toàn bộ quy trình hoạt động của nạp liệu được điều khiển bởi 01 xilanh

khí nén.

- Phân loại sản phẩm: sau khi vật mẫu được chuyển xuống băng tải và di

chuyển dọc theo băng tải, phía trên băng tải là các cảm biến có khả năng nhận

biết mầu và vị trí của vật. Khi vật đi qua cảm biến đầu tiên ở đầu băng tải, đó

là cảm biến mầu có khả năng nhận biết và truyền tín hiệu về bộ điều khiển để

59

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

xử lý. Dọc theo băng tải được bố trí các cảm biến Phản xạ-Khuếch tán, các xi

lanh và máng dẫn liệu. Vật mẫu đã được xác định mầu khi đi qua các máng

chứa liệu sẽ được cảm biến và xi lanh cùng phối hợp để đẩy vật xuống máng

tương ứng.

5.3.Sơ đồ đấu nối mô hình băng tải phân loại vật theo mầu

Mạch nguồn một chiều

Hình 5.2: mạch nguồn một chiều

Mạch kết nối PLC

60

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Mạch điện động cơ băng tải

Mạch khí nén

+ xilanh bộ phận đưa vật vào băng tải

4

2

3

Y5

Y4

5

1

61

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

+ xilanh bộ phận đẩy vật màu xanh

+ Xilanh bộ phận phân loại vật màu đỏ

62

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

+ Xilamh bộ phận phân loại các màu còn lại

5.4.CÁC BÀI THỰC HÀNH ỨNG DỤNG MÔ HÌNH

Các bước thao tác khi thực hành với mô hình băng tải

- Kiểm tra mô hình trước khi cấp điện.

- Cắm giắc nối truyền thông từ bộ điều khiển tới máy tính lập trình

- Download chương trình và chạy thử

- Không được tự ý cho mô hình chạy mà không có sự kiểm tra của cán

bộ hướng dẫn

Ngắt nguồn khi không sử dụng mô hình

Các bài thực hành cơ bản

Bài 1. Điều khiển chiều chạy của băng tải

Lập trình cho PLC để điều khiển chiều chạy của băng tải

Yêu cầu:

- Điều khiển quá trình đảo chiều chạy của băng tải bằng PLC, băng tải

phải dừng lại một lúc trước khi chạy theo chiều ngược lại

63

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

- Thực hành viết chương trình

Bài 2. Đếm số vật di chuyển qua băng tải

Sử dụng cảm biến Phản xạ - Khuếch tán ở khay liệu thứ 2 để đếm số

vật mẫu di chuyển qua băng tải.

Yêu cầu:

- Khi vật mẫu di chuyển đến khay thứ 3 thì dừng lại một lúc và chạy

ngược lại về khay thứ 1. Sau khi chạy về khay thứ nhất, vật lại dừng lại một

lúc và chạy ngược về khay thứ 3. Sau 3 lần như vậy vật được đẩy xuống khay

thứ 2.

- Thực hành viết chương trình

Bài 3. Phân loại vật vào từng khay chứa theo mầu

- Sử dụng cảm biến mầu để nhận biết mầu của vật mẫu

Yêu cầu:

- Vật sau khi đi qua cảm biến mầu phải được phân loại vào từng khay

tương ứng

- Thực hành viết chương trình

Bài 4. Điều khiển quá trình nạp liệu

Sử dụng khay và rãnh nạp liệu để đẩy vật xuống băng tải

Yêu cầu:

- Tốc độ nạp vật không quá nhanh, phù hợp với tốc độ băng tải. Cơ cấu

nạp vật phối hợp nhịp nhàng.

- Thực hành viết chương trình

Bài 5: Điều khiển toàn bộ mô hình băng tải

Yêu cầu:

- Toàn bộ mô hình hoạt động nhịp nhàng, vật được đặt tại khay nạp vật

và được tự động đẩy xuống băng tải. Kết thúc hành trình, vật phải được phân

loại theo mầu vào tường khay riêng.

- Thực hành viết chương trình

Kết nối mô hình băng tải với phần mềm giám sát quá trình

64

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Yêu cầu:

-Kết nối thành công với phần mềm giám sát chương trình bằng công cụ

Kepware Server.

- Giám sát và điều khiển mô hình trên giao diện máy tính.

BÀI 6: MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRỘN DUNG DỊCH

6.1. THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

Mô hình bình trộn là mô hình thiết kế phức tạp sử dụng nhiều thiết bị

tiên tiến và công nghệ hiện đại của công ty tự động hóa Tân Phát. Mô hình

được thiết kế như hình vẽ:

Hình 6.1 :Mô hình bình trộn của công ty tự động hóa Tân Phát

- Hệ thống gồm có ba bình thủy tinh hình trụ tròn, các máy bơm nước, van

điều khiển, khởi động từ, rơle… và bộ thiết bị khả trình PLC. Trong đó người

sử dụng có thể lập trình và giám sát toàn bộ hệ thống thông qua thiết bị PLC

này.

- Hai bình trộn hai bên đựng 2 dung dịch khác nhau với dung tích khác

nhau. Bình trộn giữa là bình sẽ hòa lẫn dung dịch của 2 bình bên được bơm

65

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

vào. Lượng dung dịch lấy từ mỗi bình theo tỉ lệ bao nhiêu hoàn toàn được

giám sát và điều khiển bởi PLC. Quá trình khuấy trộn, đun nóng cũng được

thực hiện trong bình trộn.

6.2.Sơ đồ đấu nối mô hình băng tải phân loại vật theo mầu

Mạch nguồn điện một chiều

Hình 6.2: Mạch nguồn một chiều

66

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Mạch kết nối PLC

67

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Mạch động lực điều khiển động cơ

Hình 6.3: Mạch động lực của động cơ

Mạch khí nén.

+ Mạch khí nén điều khiển van xả bình dung dịch 1

Van xả bình dung dịch 1

Van xả bình dung dịch 2

68

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

+ Van xả bình khuấy trộn

6.3.CÁC BÀI THỰC HÀNH ỨNG DỤNG MÔ HÌNH

Các bước thao tác khi thực hành với mô hình băng tải

- Kiểm tra mô hình trước khi cấp điện.

- Cắm giắc nối truyền thông từ bộ điều khiển tới máy tính lập trình

- Download chương trình và chạy thử

- Không được tự ý cho mô hình chạy mà không có sự kiểm tra của cán

bộ hướng dẫn

- Ngắt nguồn khi không sử dụng mô hình

Các bài thực hành cơ bản

Bài 1. Điều khiển máy bơm để ổn định mức nước trong bình trong khoảng

rộng

Mở máy bơm bơm nước vào bình A

Yêu cầu:

- Ban đầu bình A không có nước, mở máy bơm bơm nước vào bình A.

Khi bình A gần đầy, đạt 90% dung tích bình thì máy bơm dừng lại. Xả nước

van xả để tháo dần nước trong bình A. Khi lượng nước trong bình giảm xuống

dưới 75% dung tích bình thì máy bơm lại chạy lại. Lượng nước trong bình A

luôn luôn ở trong khoảng từ 75 đến 90%.

69

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

- Thực hành viết chương trình

Bài 2. Điều khiển máy bơm để ổn định mức nước trong bình trong khoảng

hẹp

Sử dụng cảm biến trọng lượng LoadCell để giải quyết bài toán

Yêu cầu:

- Ban đầu bình C không có nước, mở máy bơm bơm nước vào bình C.

Khi bình C đạt 70% dung tích bình thì máy bơm dừng lại. Xả nước van xả để

tháo dần nước trong bình C. Khi lượng nước trong bình giảm xuống dưới

65% dung tích bình thì máy bơm lại chạy lại. Lượng nước trong bình C luôn

luôn ở trong khoảng từ 65 đến 70%.

- Thực hành viết chương trình

Bài 3. Bơm nước vào bình trộn C từ hai bình A và B

Bơm nước vào bình trộn C theo tỉ lệ thể tích 1:2

Yêu cầu:

- Bật máy bơm bơm nước từ bình A và bình C. Sau khi lượng nước

trong bình C đạt 20 % dung tích thì tắt máy bơm A và bật máy bơm B. Sau

khi lượng nước trong bình C đạt 40% dung tích thì tắt máy bơm B và bật

động cơ khuấy. Sau 2 phút thì dừng và xả hết nước trong bình C.

Thực hành viết chương trình

Bài 3. Kết nối mô hình băng tải với phần mềm giám sát quá trình

Yêu cầu:

- Kết nối thành công với phần mềm giám sát chương trình bằng công

cụ Kepware Server.

- Giám sát và điều khiển mô hình trên giao diện máy tính.

BÀI 7 : MÔ HÌNH ĐÓNG NẮP SẢN PHẨM

7.1.Giới thiệu mô hình đóng nắp

Băng tải là một phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm… có

vai trò quan trọng trong tất cả các ngành công nghiệp, nhà máy. Ra đời từ rất

70

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

lâu và có được sử dụng rông rãi nhờ những ưu điểm như: cấu tạo đơn giản,

bền vững, có khả năng vận chuyển nguyên vật liệu theo phương nằm ngang,

nghiêng với khoảng cách từ gần đến xa, làm việc êm, năng suất cao mà tiêu

hao năng lượng không lớn.

Trong các nhà máy sản xuất đồ hộp, bia rượu, chúng ta đều thấy sự có mặt

của các dây truyền đóng chai, nắp, siết nắp, rút màng co, đóng gói sản phẩm...

Tùy thuộc vào tính chất, đặc điểm của từng sản phẩm cần đóng nắp cũng như

lĩnh vực sản xuất mà dây truyền đóng nắp được thiết kế khác nhau nhằm tối

đa hóa diện tích sản xuất và năng xuất lao động.

Ngày nay, cấu tạo tính năng của các hệ thống băng tải, dây truyền đóng nắp

ngày càng hiện đại đáp ứng nhu cầu sản xuất chuyên môn hóa, góp phần tăng

nhanh năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm. Việt Nam là quốc gia

đang phát triển với số lượng các nhà máy, công trình, khu công nghiệp ngày

càng tăng. Kéo theo sự phát triển đó cũng là nhu cầu cao về số lượng và sự

phong phú của các hệ thống băng tảivà dây truyền đóng gói.

Mô hình băng tải đóng nắp sản phẩm của công ty Tân Phát là một dạng mô

hình nhỏ của dây truyền đóng nắp thực tế trong công nghiệp. Tuy nhiên, là

một mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy và thực hành trong các trường

cao đẳng, đại học và dạy nghề nên được thiết kế với những yêu cầu riêng. Mô

hình được thu nhỏ nhằm tối đa hóa khả năng học tập trực quan của học viên

và sử dụng rất nhiều các thiết bị, cảm biến khác nhau với mục đích nâng cao

khả năng tiếp cận của học viên với các thiết bị mới.

71

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Hình 7.1:Mô hình băng tải đóng nắp sản phẩm của công ty tự động hóa

Tân Phát

7.2.THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

- Băng tải có hai quả lô chủ động và bị động, quả lô chủ động được dẫn

động bởi một động cơ có hộp giảm tốc, do đó có thể thay đổi chiều quay hoặc

tốc độ của băng tải bằng cách thay đổi chiều quay hoặc tốc độ của động cơ.

- Cơ cấu đóng nắp: vật mẫu và nắp được chứa trong 2 ống riêng, ống chứa

vật và ống chứa nắp. Vật mẫu chưa đóng nắp được thả xuống bàn xoay, cứ

sau một chu kì thời gian nhất định, bàn xoay lại xoay một góc 90 độ đưa vật

mẫu nằm dưới ống chứa nắp. Nắp sẽ được thả sau đó và nằm trên vật mẫu.

Trong lần xoay 90 độ tiếp theo, vật mẫu có nắp ở trên được chuyển sang khu

dập nắp. Bằng các xi lanh giữ và xilanh dập, vật mẫu được đóng nắp chặt ở

trên đầu. Khi lần xoay 90 độ tiếp theo nữa, vật mẫu có nắp chặt được xoay

sang khu cánh tay gắp, tay gắp sẽ gắp vật mẫu và chuyển vật mẫu vào xilo

72

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

chứa liệu. Chu trình diễn ra liên tục và đồng thời với việc đóng nắp, dập nắp

và gắp vật trong cùng một lúc.

7.3.Sơ đồ cầu đấu mô hình băng tải đóng nắp sản phẩm

Mạch nguồn một chiều

Hình 7.2: mạch nguồn một chiều

Mạch kết nối ngõ vào ra của PLC

73

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

- Mạch điện động cơ, bơm

74

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Mạch khí nén.

+ Mạch khí nén bộ phận nạp hộp vào đĩa quay

Xilanh đẩy trên

Xilanh đẩy dưới

+ Mạch khí nén bộ phận lấy nắp

Xilanh đẩy vật

+ Cơ cấu lấy nắp sang đĩa quay

Động cơ xoay lấy nắp

Xilanh xuống lấy nắp

75

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

+ Mạch khí nén bộ phận dập nắp

+ Mạch khí nén bộ phận lấy sản phẩm từ đĩa quay

76

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình PLC nâng cao

Động cơ xoay lấy sản phẩm

Xilanh xuống lấy sản phẩm

7.4.CÁC BÀI THỰC HÀNH ỨNG DỤNG MÔ HÌNH

Các bước thao tác khi thực hành với mô hình

- Kiểm tra mô hình trước khi cấp điện.

- Cắm giắc nối truyền thông từ bộ điều khiển tới máy tính lập trình

- Download chương trình và chạy thử

- Không được tự ý cho mô hình chạy mà không có sự kiểm tra của cán

bộ hướng dẫn.

- Ngắt nguồn khi không sử dụng mô hình.

Các bài thực hành cơ bản

Bài 1. Điều khiển bàn xoay

Lập trình điều khiển chuyển động xoay của bàn quay

Yêu cầu:

- Mỗi lần có lệnh, bàn quay xoay một góc 90 độ rồi dừng lại và đợi

lệnh tiếp theo, tốc độ xoay phải hợp lý, không quá nhanh, quá chậm.

- Thực hành viết chương trình

Bài 2. Điều khiển quá trình nạp vật mẫu

77

Khoa điện – điện tử

Trường Cao đẳng nghề Nam Định