Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Tải bản đầy đủ - 0trang

thành tựu khoa học cơng nghệ tiên tiến thì ngay từ trên giảng đường đại học cần

tích lũy thật nhiều kiến thức trên lý thuyết và thực tế thông qua sách vở và thực

hành. Nhằm nâng cao khả năng thực hành thực tế cho sinh viên về điều khiển hệ

thống khí nén và điều khiển PLC, tơi chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình

thực hành kỹ thuật thủy khí ứng dụng điều khiển bằng PLC” để hiểu hơn về

điều khiển thủy khí và PLC.

2.



MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Mục tiêu đặt ra với đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình thực hành kỹ

thuật thủy khí ứng dụng điều khiển bằng PLC” là cần nắm vững, hiểu rõ

cách thức điều khiển và ngơn ngữ lập trình PLC. Cùng với đó là hiểu rõ được

phương thức hoạt động của hệ thống điều khiển thủy khí và các ứng dụng liên

quan. Từ đó xây dựng mơ hình thực hành điều khiển thủy khí, xây dựng chương

trình điều khiển hoạt động của mơ hình phục vụ cho quá trình giảng dạy và học

tập.



3.



PHẠM VI NGHIÊN CỨU



- Xây dựng mơ hình thực hành điều khiển khí nén bằng PLC.

- Điều khiển hoạt động của xy lanh thông qua PLC FX1S – 14MR của Mitsubishi.

- Điều khiển bằng phần mềm GX developer, nút bấm, công tắc hành trình và cảm

biến.

- Giao tiếp giữa PLC FX1S – 14MR và phần mềm GX developer.

4.



NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu những kiến thức chung về Kỹ thuật thủy khí và Ngơn ngữ lập

trình PLC.



- Tìm hiểu về PLC của Mitsubishi, đấu nối phần cứng và cách thức lập trình.

- Tìm hiểu và tính tốn xây dựng mơ hình.

5.



ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU



- PLC FX1S – 14MR của Mitsubishi.

- Chương trình điều khiển bằng phần mềm GX developer.



- Thiết lập giao tiếp giữa PLC FX1S – 14MR và GX developer.

- Các loại thiết bị thủy khí.

- Các loại nút bấm, cơng tắc hành trình và cảm biến.

6.



PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU



- Tham khảo, tra cứu thông tin từ các tài liệu khoa học.

- Sử dụng bộ điều khiển PLC của Mitsubishi, các lại nút bấm, cảm biến, cơng tắc

hành trình.

- Làm mơ hình.

- Lập trình và mơ phỏng trên máy tính.

- Kiểm tra và chạy thử mơ hình.



PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN

1

1



KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN

Khái niệm về hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén là hệ thống mà trong đó các thiết bị hoạt động nhờ sự

tác động của khí nén. Bằng việc nén khí, năng lượng khí được tích lũy để cung

cấp cho các hệ thống khí.

Hệ thống khí nén bao gồm các mối liên kết giữa các nhóm phần tử như sơ

đồ sau:



Hình 1.1 Hệ thống khí nén

Các nhóm phần tử này hình thành nên đường điều khiển cho dòng tín

hiệu, bắt đầu từ phần tín hiệu đầu vào cho tới phần chấp hành đầu ra.

2



Lịch sử phát triển hệ thống khí nén

Ứng dụng khí nén đã có từ trước Cơng ngun. Năm 40 trước Công

nguyên, nhà triết học người Hy Lạp Ktesibios và học trò của ơng đã chế tạo ra

thiết bị bắn tên hay ném đá sử dụng năng lượng khí nén.



Đến thế kỷ XVII, nhà kỹ sư chế tạo người Đức Otto von Guerike (1602 –

1686), nhà toán học và triết học người Pháp Blaise Pascal (1623 – 1662), cũng

như nhà vật lý người Pháp Denis Papin (1647 – 1712) đã xây dựng nên nền tảng

cơ bản ứng dụng khí nén.

Trong thế kỷ XIX các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén lần

lượt được phát minh, như thư vận chuyển trong ống bằng khí nén (1835), phanh

bằng khí nén (1880), búa tán đinh bằng khí nén (1861). Trong lĩnh vực xây

dựng, đường hầm xuyên dãy núi Alpes ở Thụy Sĩ (1857) được thi cơng có sự trợ

giúp của các thiết bị khí nén cơng suất lớn. Vào những năm 70 của thế kỷ XIX

xuất hiện ở Paris một trung tâm sử dụng năng lượng khí nén với cơng suất lớn

7350KW.

Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng

lượng khí nén bị giảm dần. Tuy nhiên sử dụng năng lượng khí nén vẫn đóng một

vai trò cốt yếu ở những lĩnh vực mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm.

Sau chiến tranh thế giới thứ 2, việc ứng dụng năng lượng bằng khí nén

trong kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ, với nhiều dụng cụ, thiết bị phẩn tử

khí nén được sáng chế và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau.

3



Những đặc trưng của khí nén



1



Những đặc trưng cơ bản

Về số lượng: có sẵn ở khắp mọi nơi nên có thể sử dụng với số lượng vơ

hạn.

Về vận chuyển: khí nén có thể vận chuyển dễ dàng trong các đường ống,

với một khoảng cách nhất định. Các đường ống dẫn về khơng cần thiết vì khí

nén sau khi sử dụng sẽ được cho thốt ra ngồi mơi trường sau khi đã thực hiện

xong công tác.

Về lưu trữ: máy nén khí khơng nhất thiết phải sử dụng liên tục. Khí nén

có thể được lưu trữ trong các bình chứa để cung cấp khi cần thiết.

Về nhiệt độ: khí nén ít thay đổi theo nhiệt độ.



Về phòng chống cháy nổ: khơng một nguy cơ nào gây cháy bởi khí nén,

nên khơng mất chi phí cho việc phòng cháy. Khơng khí nén thường hoạt động

với áp suất khoảng 6 bar nên việc phòng nổ khơng q phức tạp.

Về tính vệ sinh: khí nén được sử dụng trong các thiết bị đều được lọc các

bụi bẩn, tạp chất hay nước nên thường sạch, khơng một nguy cơ nào về phần vệ

sinh. Tính chất này rất quan trọng trong các ngành công nghiệp đặc biệt như:

thực phẩm, vải sợi, lâm sản và thuộc da.

Về cấu tạo thiết bị: đơn giản nên rẻ hơn các thiết bị tự động khác.

Về vận tốc: khí nén là một dòng chảy có lưu tốc lớn cho phép đạt được

tốc độ cao (vận tốc làm việc trong các xy-lanh thường 1-2 m/s).

Về tính điều chỉnh: vận tốc và áp lực của những thiết bị cơng tác bằng khí

nén được điều chỉnh một cách vô cấp.

Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén



2



a Ưu điểm

- Hầu hết các nhà máy cơng nghiệp đều có sẵn các nguồn khí và được phân bố

đều trong nhà máy.

- Chất khí sau khi sử dụng thải trực tiếp ra môi trường không cần thiết bị thu hồi.

- Tính đồng nhất năng lượng giữa các phần điều khiển và chấp hành nên bảo

-



dưỡng sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản thuận tiện.

Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng: 3 – 8 bar.

Khả năng quá tải lớn của động cơ khí.

Độ tin cậy cao ít trục trặc kỹ thuật, tuổi thọ lớn.

Tính động nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức năng

báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ và đảm bảo



môi trường sạch sẽ vệ sinh.

- Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt cơ học khí nén nhỏ và

tổn thất áp suất trên đường dẫn ít.

- Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn

nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn nên truyền động có thể đạt được vận

tốc rất cao.

b Nhược điểm

- Khí điều khiển phải qua quá trình xử lý phức tạp.

- Thời gian đáp ứng chậm so với điển tử.



- Khả năng lập trình kém, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn. Khả năng điều

khiển phức tạp kém. Khả năng tích hợp hệ điều khiển phức tạp và cồng kềnh.

- Lực truyền tải trọng thấp.

- Dòng khí nén thốt ra ở đường dẫn gây tiếng ồn.

- Khơng điều khiển được q trình trung gian giữa hai ngưỡng.

2

CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÍ NÉN



-



Hình 1.4. Các phần tử trong hệ thống điều khiển khí nén

Một hệ thống khí nén cơ bản bao gồm các thành phần sau:

Nguồn cung cấp năng lượng.

Các tín hiệu vào (cảm biến)

Các phần tử xử lý tín hiệu (các bộ xử lý bằng khí nén)

Các phần tử điều khiển.

Các phẩn tử công suất (các cơ cấu chấp hành).

Các phần tử trong hệ thống được thể hiện bằng các ký hiệu miêu tả chức

năng của phần tử đó.



3

1



Hình 1.5. Sơ đồ 1 hệ thống khí nén

KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA KHÍ NÉN

Trong lĩnh vực điều khiển

Sau chiến tranh thế giới thứ 2, nhất là vào những năm 50 và 60 của thế kỷ

XX là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đoạn tự động hóa q trình sản

xuất. Kỹ thuật điều khiển bằng khí nén phát triển mạnh mẽ và đa dạng trong

nhiều lĩnh vực. Chỉ riêng ở Đức đã có hơn 60 hãng chuyên sản xuất các phần tử

điều khiển bằng khí nén như Festo, Herion, Bosch…

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng ở những lĩnh vực mà ở

đó nguy hiểm, hay sảy ra sự cố cháy nổ hoặc được sử dụng trong việc sản xuất

các thiết bị điện tử vì điều kiện vệ sinh mơi trường tốt và an toàn cao. Ngoài ra

hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các day chuyền rửa tự

động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ



2



điện, đóng gói bao bì và trong cơng nghiệp hóa chất.

Hệ thống truyền động



Các dụng cụ, thiết bị máy va đập: Các thiết bị, máy móc trong lĩnh vực

khai thác, như khai thác đá, khai thác than; trong các cơng trình xây dựng, như

xây dựng hầm mỏ, đường hầm….

Truyền động quay: Những dụng cụ vặn vít từ M4 đến M300; máy khoan,

công suất khoảng 3.5KW; máy mài công suất khoảng 2.5KW, cũng như những

máy mài với công suất nhỏ, nhưng với số vòng quay cao 100.000 vòng/ phút thì

khả năng sử dụng động cơ truyền động bằng khí nén là phù hợp.

Truyền động thẳng: Vận dụng truyền động bằng khí nén cho truyền động

thẳng trong các dụng cụ, đồ gá kẹp chi tiết, trong các thiết bị đóng gói, trong các

loại máy gia công gỗ, trong các thiết bị làm lạnh, cũng như trong hệ thống phanh

hãm oto.

Trong các hệ thống đo và kiểm tra: Dùng trong các thiết bị đo và kiểm tra

chất lượng sản phẩm.



Hình 1.5. Máy hàn điểm



Hình 1.6. Máy khoan



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×