Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Tính toán, thiết kế mạch điều khiển máy gập lưới tự động.

2 Tính toán, thiết kế mạch điều khiển máy gập lưới tự động.

Tải bản đầy đủ - 0trang

4.2.2 Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động.



Mạch nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động ở (Hình 4.9) sử dụng IC

ATMEGA 2560, chứa dữ liệu và các chương trình điều khiển đã được lập trình cho cả

thiết bị. IC ATMEGA 2560 được tích hợp trên board mạch Arduino Mega, thông qua

việc điều khiển các chân tín hiệu của board Arduino xem như ta đang điều khiển các

chân của IC ATMEGA.Chân reset của IC được nối với tụ điện C1 và điện trở R9, hai

thiết bị này sẽ tạo ra 1 xung clock, xung clock này có nhiệm vụ reset mạch khi vừa cấp

nguồn cho thiết bị. Ngồi ra nếu có sự cố cũng có thể reset mạch điều khiển thơng qua

nút nhấn đã được kết nối từ trước với chân reset. Chân 33, 34 của IC ATMEGA 2560

32



Hình 4.9: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động.



được nối với 2 tụ điện C7, C8 và thạch anh X1, nhiệm vụ của các linh kiện này là cấp

xung hoạt động cho IC.

Các nút nhấn được lắp nối tiếp với các điện trỡ 10 K Ω nhằm triệt tiêu hết điện

áp nguồn cấp cho nút nhấn. Tín hiệu lấy từ giữa nút nhấn và điện trỡ phục vụ cho việc

tăng giảm số bước gập, tăng giảm chiều dài bước gập của sản phẩm, cùng đó là khởi

động hoặc dừng máy. Các chân 0, 4, 5, 6, 7 của mạch điều khiển là nơi nhận tín hiệu

của nút nhấn. Mệnh lệnh truyền đi để điều khiển động cơ cấp phôi và nhận tín hiệu từ

encoder là chân 1, 2, 3 của mạch điều khiển. Các van khí nén điều khiển hành trình xy

lanh gập phơi, xy lanh cắt sản phẩm nhận tín hiệu từ chân 8, 9, 10, tín hiệu truyền về

từ các cơng tắc hành trình báo hiệu chuyển động của các xy lanh được tiếp nhận bởi

các chân 14, 15, 16 của mạch điều khiển. 4 đèn LED 7 đoạn hiển thị nội dung các

thông số kĩ thuật của sản phẩm được điều khiển bởi các chân 11, 12, 13 của mạch điều

khiển.

Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn dùng IC 7805.

Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn sử dụng IC 7805.



Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn sử dụng IC 7805 được thể hiện ở (Hình 4.10).

Trong đó ngn cấp cho mạch là dòng điện một chiều có điện áp 24V. Dòng điện vào

mạch có đi qua cầu đi ốt BR1, BR1 giúp chống dòng ngược, dù cho có cấp ngược dây

nguồn cũng khơng ảnh hưởng đến q trình hoạt động của mạch. Nối tiếp là cầu chì

FU1 có giá trị 1A, có nhiệm vụ ngắt mạch khi dòng q ngưỡng 1A. Tụ điện phân cực

C5 và tụ không phân cực C6 giúp loại bỏ nhiễu và ổn định dòng cho chân điện áp đầu

33



vào chân 1 của IC 7805. Điện áp ngõ ra chân 3 của IC 7805 cố định ở mức 5V. Điện

áp ra được lọc qua 2 tụ C3 và C4 giúp ổn định điện áp đầu ra. Đi ốt phát quang D2

sáng khi IC 7805 hoạt động, điện trở R10 giúp hạn dòng cho D2. Chân 2 của của IC

7805 là chân nối mass.

4.2.3 Mạch giao tiếp giữa vi điều khiển và khối hiển thị (LED 7 đoạn) của máy

gập lưới tự động



LED1



LED2



LED3



LED4



Hình 4.11: Sơ đồ mạch giao tiếp giữa vi điều khiển và LED 7 đoạn.

Mạch nguyên lý điều khiển khối hiển thị của máy gập lưới tự động được thể hiện

ở (Hình 4.11) trong đó sử dụng 4 LED 7 đoạn để thể hiện các giá trị độ dài bước gập,

số lần gập theo từng cặp LED 1 và 2, 3 và 4. LED 1 hiển thị giá trị hàng chục của độ

dài bước gập, LED 2 hiển thị giá trị hàng đơn vị của độ dài bước gập. LED 3 hiển thị

giá trị hàng chục của số lần gập, LED 4 hiển thị giá trị hàng đơn vị của số lần gập. IC

74HC595 có các chân ra Q0Q7 xuất tín hiệu theo dạng logic 0 và 1 biểu thị cho mức

điện áp thấp và cao, các thanh tương ứng của LED 7 đoạn sẽ sáng khi tín hiệu kích là

mưc thấp và tắt khi ở mức cao; vì các LED 7 đoạn ở đây sử dụng là loại anode chung.

Trong mạch sử dụng 2 IC 74HC595, các chân a, b, c, d, e, f, g của 4 LED 7 đoạn

được nối chung lại với nhau. Các điện trở có giá trị 330Ω cũng được mắc nối tiếp để

hạn dòng giúp các thanh của LED 7 đoạn không bị hỏng. IC 74HC595 đầu tiên U6

đảm nhiệm việc dịch mã sáng tắt 4 LED 4 đoạn, các chân xuất tính hiệu Q0Q3 tương

ứng với chân 15, 1, 2, 3 của IC U6 với lần lượt các chân dương chung của từng LED 7

đoạn. Chân lacth, clock, data tương ứng là chân 11, 12, 14 của IC U6 kết nối với chân

13, 12, 11 của vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi điều khiển. IC 74HC595 thứ hai U4

là IC dịch mã 7 đoạn cho các LED, các chân xuất tín hiệu được kết nối lần lượt là

34



Q0Q7 tương ứng với các chân 15, 1, 2, 3, 4, 5, 6 của IC thứ hai U4 với các chân a, b,

c, d, e, f, g đã được nối chung của cả 4 LED 7 đoạn. Chân clock, lacth tương ứng với

chân 11, 12 của IC U4 kết nối với chân 13, 12 của vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi

điều khiển và chân data tương ứng với chân 11 của IC U4, chân data nhận dữ liệu từ

chân Q7’ tương ứng chân 9 của IC74HC595 đầu tiên U6 truyền đến.

4.2.4 Mạch điều khiển cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động.



Hình 4.12: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động.

(Ví dụ: Yêu cầu tạo sản phẩm có 2 bước gập).

Nguyên lý điều khiển các cơ cấu chấp hành của máy gập lưới tự động được thể

hiện ở (Hình 4.12). Các đi ốt D1, D2, D3, D4 được lắp vào mạch song song với cuộn

kích của rờ le và van khí nén nhằm chống dòng ngược. Tín hiệu từ mạch điều khiển

(Arduino) kích transistor Q1 làm đóng tiếp điểm transistor, rờ le KR1 từ trạng thái

thường hở sang thường đóng làm kín mạch. Cặp tiếp điểm thường hở của rờ le KR1

được nối với cuộn kích của khởi động từ. Khi rờ le KR1 được kích cuộn hút K1 của

khởi động từ cũng được kích khiến cho cặp tiếp điểm thường mở của khởi động từ

được mắc với động cơ được đóng lại. Nguồn cấp cho động cơ cấp liệu được mắc với

cặp tiếp điểm thường hở của khởi động từ kín mạch, động cơ bắt đầu hoạt động. Khi

tín hiệu từ mạch điều khiển ngừng kích mức cao vào chân B của Q1 thì transistor sẽ

35



không dẫn nữa, rờ le KR1 không được cấp điện, cặp tiếp KR1 chuyển sang trạng thái

thường hở, cuộn hút của khởi động từ cũng khơng còn bị tác động, cặp tiếp điểm K1

của khởi động từ trở về trạng thái hở như ban đầu khiến cho động cơ cấp liệu dừng lại.

Vi điều khiển kích mức cao tiếp tục vào chân B của transistor Q2, Q2 dẫn làm

mạch kín. Van Y1 được kích. Xy lanh A có cổng khí sau A1, cổng này được cấp khí

khi Y1 được kích. Cổng cấp khí trước A2 nhận khí khi van Y1 khơng được kích. Thời

điểm 2 chân kích của van 5/2 Y1 được kích, A1 có khí đẩy xy lanh A đi ra. Xy lanh A

thực hiện hành trình, cơng tắc hành trình 1 được lắp vào cuối hành trình của xy lanh A

có tín hiệu báo xy lanh A đã đi ra hết hành trình, vi điều khiển sẽ ngừng cấp tín hiệu

mức cao cho chân B của transistor Q2. Q2 ngừng dẫn, mạch bị ngắt, van Y1 không

được kích, dòng khí sẽ chuyển từ cấp cho cổng A1 sang cấp cho cổng A2. Lúc này xy

lanh A thực hiện hành trình đi về. Tiếp tục chu trình vi điều khiển cấp tín hiệu mức cao

cho transistor Q1, làm động cơ hoạt động. Khi đã đủ các điều kiện dừng động cơ thì vi

điều khiển ngừng cấp tín hiệu mức cao cho Q1, động cơ ngưng hoạt động. Vi điều

khiển cấp tín hiệu mức cao cho transistor Q3, mạch kín. Van 5/2 Y2 được kích, khí

được cấp cho cổng B1, xy lanh B đi ra. Sau khi xy lanh B đã hồn tất hành trình, cơng

tắc hành trình 2 được lắp vào cuối hành trình của xy lanh B có tín hiệu báo xy lanh B

đã đi ra hết hành trình, vi điều khiển ngừng kích mức cao cho Q3, Y2 khơng còn được

cấp tín hiệu, cổng khí B2 được cấp xy lanh B đi về. Lúc này một bước gập đã hoàn

thành. Bước gập thứ hai cũng tương tự như bước gập 1, bắt đầu là mở động cơ dừng

động cơ xy lanh A đi ra/về bật động cơ dừng động cơ xy lanh B đi ra/về. Số

bước gập yêu cầu là 2, vì vậy sau khi xy lanh B đi về ở lần gập thứ hai vi điều khiển sẽ

xuất tín hiệu mức cao cho chân B của transistor Q4, làm cho van Y3 được kích. Cổng

cấp khí C1 sẽ được cấp khí, xy lanh C thực hiện hành trình đi ra. Cơng tắc hành trình 3

được lắp vào cuối hành trình của xy lanh C có tín hiệu báo xy lanh C đã đi ra hết hành

trình tín hiệu từ vi điều khiển sẽ khơng cấp đến Q4 nữa. Lúc này Y3 khơng còn được

kích, cổng C2 được cấp khí, xy lanh C đi về. Hồn thành các bước điều khiển tất cả

các cơ cấu chấp hành của máy gập lưới tự động theo chương trình của vi điều khiển.

4.2.5 Trạng thái hoạt động của các cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động.



36



Hình 4.13: Sơ đồ mạch các cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự

S động.



S



Start



S



Động cơ

S1



S1



cấp liệu M

Xy lanh A



S2



S2



S



Xy lanh B



S3



Xy lanh C

M+



M-



M+



M-



M+



M-



M+



M-



B-



A+



A-



B+



B-



A+



A-



B+



C+



C-



Hình 4.14: Giản đồ trạng thái hoạt động các cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động.

M+ và M-: Ký hiệu tín hiệu điều khiển cho phần tử nhớ chính M. M+ có điện

tác dụng vào cuộn kích của rờ le KR1, tiếp điểm chính K1 của cơng tắc tơ đóng, làm

động cơ M hoạt động, M- ngắt điện tác dụng vào cuộn kích của rờ le KR1, tiếp điểm

chính K1 của cơng tắc tơ trở về trạng thái ban đầu, làm động cơ M ngừng hoạt động .

A+ và A-: Ký hiệu tín hiệu điều khiển cho phần tử nhớ chính A. A+ có điện tác

dụng vào cuộn kích Y1 của xy lanh A, làm xy lanh A duỗi ra, A- ngắt điện tác dụng

vào cuộn kích Y1 của xy lanh A.

B+ và B-: Ký hiệu tín hiệu điều khiển cho phần tử nhớ chính B. B+ có điện tác

dụng vào cuộn kích Y2 của xy lanh B, làm xy lanh B duỗi ra, B- ngắt điện tác dụng

vào cuộn kích Y2 của xy lanh B.



37



C+ và C-: Ký hiệu tín hiệu điều khiển cho phần tử nhớ chính C. C+ có điện tác

dụng vào cuộn kích Y3 của xy lanh C, làm xy lanh C duỗi ra, C- ngắt điện tác dụng

vào cuộn kích Y3 của xy lanh C.

S: Ký hiệu tín hiệu của cảm biến (encoder).

S1, S2, S3: ký hiệu tín hiệu điều khiển được lắp vào cuối hành trình của các xy

lanh A, B, C.

Từ giản đồ trạng thái ở (Hình 4.14), xác định điều kiện của các cơ cấu chấp

hành.

Bước thực hiện thứ nhất: Động cơ M quay với tín hiệu điều khiển M+.

M+= Start.

Bước thực hiện thứ hai: Động cơ M ngừng quay với tín hiệu điều khiển M-. Xy

lanh A đi ra với tín hiệu A+.

M-= S.

A+=M- ^ B- ^ C-.

Bước thực hiện thứ ba: Xy lanh A đi về với tín hiệu A-. Động cơ M quay với tín

hiệu điều khiển M+.

A-=S1.

M+=A- .

Bước thực hiện thứ tư: Động cơ M ngừng quay với tín hiệu điều khiển M-. Xy

lanh B đi ra với tín hiệu B+.

M-= S.

B+=M- ^ A-.

Bước thực hiện thứ năm: Xy lanh B đi về với tín hiệu B-. Động cơ M quay với

tín hiệu điều khiển M+.

B-=S2.

M+= B-.

Bước thực hiện thứ sáu: Động cơ M ngừng quay với tín hiệu điều khiển M-. Xy

lanh A đi ra với tín hiệu A+.

M-= S.

A+=M- ^ B-.

38



Bước thực hiện thứ bảy: Xy lanh A đi về với tín hiệu A-. Động cơ M quay với

tín hiệu điều khiển M+.

A-=S1.

M+=A-.

Bước thực hiện thứ tám: Động cơ M ngừng quay với tín hiệu điều khiển M-. Xy

lanh B đi ra với tín hiệu B+.

M-= S.

B+=M- ^ A-.

Bước thực hiện thứ chín: Xy lanh B đi về với tín hiệu B-. Xy lanh C đi ra với

tín hiệu C+.

B-=S2.

C+=B-.

Bước thực hiện thứ mười: Xy lanh C đi về với tín hiệu C-.

C-=S3.

4.3 Sơ đồ điều khiển máy gập lưới tự động



Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động.



39



Sơ đồ điều khiển của máy gập lưới tự động được thể hiện ở (Hình 4.15) .Trong

đó trình tự của việc điều khiển hệ thống bắt đầu hoặc kết thúc từ lúc mạch điều khiển

(board mạch Arduino) nhận được tín hiệu điều chỉnh các biến số và các giá trị của hệ

thống, từ cụm tín hiệu điều khiển gồm các nút nhấn. Sau đó mạch điều khiển xử lý

thơng tin từ các biến giá trị đã được điều chỉnh lúc đầu, rồi đưa ra mệnh lệnh cho các

cơ cấu chấp hành hoạt động (các xy lanh và động cơ). Thời điểm các cơ cấu chấp hành

đang thực hiện các mệnh lệnh từ mạch điều khiển, chương trình điều khiển cũng cập

nhật trạng thái của các cơ cấu chấp hành, từ đó mạch điều khiển quyết định trình tự và

giá trị cho các mệnh lệnh kế tiếp sao cho phù hợp với tình trạng của hệ thống hiện tại.

4.4 Giải thuật điều khiển máy gập lưới tự động.

4.4.1 Giải thuật điều khiển máy gập lưới tự động.

Lưu đồ giải thuật của máy gập lưới tự động được thể hiện ở (Hình 4.16). Bắt đầu

là nhập vào N1 và L1 là số bước gập và độ dài cho từng bước gập mà ta mong muốn

khi sản phẩm hoàn thành, hiển thị các giá trị của N 1 và L1. Tiếp tục là so sánh độ dài

bước gập hiện tại có lớn hơn hoặc bằng độ dài bước gập mong muốn đã được nhập từ

trước không. Nếu so sánh sai, L ≥ L1, tiến hành mở cho động cơ quay, quay về bước so

sánh lại L ≥ L1. Nếu so sánh đúng có nghĩa là L ≥ L1, dừng động cơ và cho xy lanh A

đi ra gập. Xy lanh A vẫn được cấp tín hiệu đi ra cho đến khi cơng tắc hành trình 1 được

kích, thì xy lanh A đi về. Bước tiếp theo tiếp tục tiến hành so sánh L ≥ L1 hay không.

Nếu so sánh sai, L ≥ L 1, tiến hành mở cho động cơ quay, quay về bước so sánh lại L≥

L1. Trường hợp so sánh được kết quả đúng dừng động cơ và cho xy lanh B đi ra gập.

Khi cơng tắc hành trình 2 có tín hiệu mức cao, cho xy lanh B đi về. Hoàn thành một

bước gập. Chuyển sang so sánh số lượng bước gập hiện tại có lớn hơn hoặc bằng số

bước gập cài đặt khơng. Nếu so sánh sai có nghĩa số bước gập hiện tại N vẫn bé hơn số

lượng bước gập cài đặt N1, quay về bước ban đầu thực hiện lại chu trình từ bước hiển

thị N1 và L1. Nếu so sánh đúng có nghĩa N ≥N 1, cho xy lanh C đi ra cắt. Cho xy lanh C

đi về khi cơng tắc hành trình 3 có tín hiệu. Hồn thành chu trình tạo ra một sản phẩm

nếu khơng muốn kết thúc thì quay lại bước hiển thị N 1 và L1, nếu muốn kết thúc thì kết

thúc chương trình.



40



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Tính toán, thiết kế mạch điều khiển máy gập lưới tự động.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×