Tài liệu Hệ thống pha trộn sơn dùng s7 1200

  • Số trang: 63 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 6978 |
  • Lượt tải: 40
uchihasasuke

Tham gia: 05/12/2015

Hệ thống đang quá tải...vui lòng truy cập lại sau.

Mô tả:

1.1. Đặt vấn đề: Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hoá là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ điều khiển này đang được sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay đó là ngành xây dựng, và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, đặc biệt là trong công đoạn pha chế sơn 1.2. Mục đích nghiên cứu: Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng,chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng, đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ,chính vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố được quan tâm hàng đầu. Đa số việc pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện trên phương pháp thủ công (tức theo kinh nghiệm). Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm sản xuất ra đôi khi không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, Để loại bỏ những nhược điểm trên. Cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, chỉ bằng một thao tác đơn giản, đưa bộ điểu khiển lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động 1.3. Giới hạn đề tài: Từ yêu cầu của đề tài, cũng như khả năng về kiến thức chúng em chỉ thực hiện những công việc sau: Tìm hiểu mô hình Pha màu trong thực tế. Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 1200. Viết chương trình, chạy chương trình trên PLC (CPU 1214). Tìm hiểu phần mền Win CC. Viết giao diện bằng phần mền Win CC, kết nối giao tiếp giữa giao diện Wincc, màn hình HMI và chương trình PLC. Thi công mô hình và phần cứng.
MỤC LỤC MỤC LỤC........................................................................................................................I LỜI CÁM ƠN................................................................................................................III LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................IV NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.........................................................V CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHA SƠN TỰ ĐỘNG...................1 1.1. Đặt vấn đề:................................................................................................................1 1.2. Mục đích nghiên cứu:..............................................................................................1 1.3. Giới hạn đề tài:.........................................................................................................1 1.4. Hướng thực hiện đề tài:...........................................................................................2 1.5. Một số mô hình ngoài thực tế.................................................................................2 CHƯƠNG 2: MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ...................................................4 2.1. Quy trình điều khiển máy trộn:............................................................................4 2.2. Quy trình điều khiển rót sơn:.................................................................................5 CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH.............................................6 3.1 Thiết bị cảm biến:...................................................................................................6 3.1.1. Phân loại cảm biến:.............................................................................................6 3.1.1.1 Cảm biến tiếp xúc:........................................................................................6 3.1.1.2 Các loại cảm biến không tiếp xúc:...............................................................6 3.1.2. Tìm hiểu một số loại cảm biến:..........................................................................7 3.2. Thiết bị đóng cắt:...................................................................................................10 3.2.1. Khái niệm chung về rơle:.................................................................................10 3.2.2. Các bộ phận (các khối) chính của rơle.............................................................10 3.2.3. Phân loại rơ le:..................................................................................................11 3.2.5. Các thông số của rơle:......................................................................................12 3.2.6. Rơle trung gian:................................................................................................13 3.3 Thiết bị đóng xả van:..............................................................................................14 3.3.1 Van điện từ.........................................................................................................14 3.3.2. Tổng quan về động cơ điện một chiều:............................................................15 3.3.2.1. Cấu tạo, phân loại động cơ điện một chiều:..............................................15 3.3.2.2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều...................................................18 3.3.2.3 Ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ:...........................................21 3.3.2.3.1 Ảnh hưởng của điện trở phần ứng:.........................................................21 3.3.2.3.2 Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:..........................................................22 3.3.2.3.3 Ảnh hưởng của từ thông..........................................................................23 3.3.3. Tổng quan về động cơ giảm tốc.......................................................................24 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN....................................................................25 4.1. Giới thiệu về plc s7-1200 và tia portal.................................................................25 4.1.1. Tổng quan về PLC S7-1200:..............................................................................25 4.1.1.1. Những module phần cứng cơ bản của PLC S7-1200:..............................27 i 4.1.1.1.1. Rack:.......................................................................................................28 4.1.1.1.2. Sign Board của PLC S7-1200:...............................................................28 4.1.1.1.3. Module xuất / nhập tín hiệu số:..............................................................29 4.1.1.1.4. Module xuất / nhập tín hiệu tương tự:....................................................29 4.1.1.1.5. Module truyền thông:.............................................................................30 4.1.1.2. Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển:.....................................................30 4.1.2. Làm việc với phần mềm SIMATIC TIA Portal:...........................................30 4.1.2.1.2. Cấu trúc lập trình:...................................................................................31 4.1.2.1.3. Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS:...................................31 4.1.2.1.5. Giới thiệu một số tập lệnh trong S7-1200:.............................................32 4.2. Giới thiệu về wincc v12..........................................................................................39 4.3 Giới thiệu về hmi.....................................................................................................42 4.4 Phân công vào ra:...................................................................................................44 4.5 Lưu đồ thuật toán...................................................................................................45 4.5.1: Thuật toán chọn màu sơn để pha......................................................................45 4.5.2. Thuật toán bơm nước rửa:................................................................................46 4.6. Sơ đồ đấu nối plc s7-1200......................................................................................47 CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM...............................................................48 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.........................................54 6.1 Kết luận:..................................................................................................................54 6.2 Hướng phát triển:................................................................................................54 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................55 PHỤ LỤC: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN..........................................................56 ii LỜI CÁM ƠN Ngày nay, nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa, hội nhập kinh tế Quốc tế nhằm đưa đất nước phát triển, mục tiêu đến năm 2020 cơ bản trở thành một nước công nghiệp. Song song với việc chú trọng phát triển các ngành kinh tế thì việc cập nhật, nắm bắt được công nghệ hiện đại đang ngày càng phát triển của toàn thể nhân loại là cực kỳ quan trọng. Sinh viên là những chủ nhân tương lai của Đất nước, của xã hội trong đó Đồ án Tốt nghiệp là dấu mốc quan trọng của sinh viên trước khi ra trường, đây là kết quả tích luỹ của quá trình học tập, vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, giúp cho sinh viên hiện thực hóa khả năng sáng tạo của bản thân, tự tin hơn khi ra trường. Và trong quá trình hoàn thành đề tài tốt nghiệp: “Hệ thống pha, trộn sơn tự động dùng PLC S7-1200”, bản thân em đã học hỏi được rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong khi thực hiện đề tài với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa - khoa Điện Tuy đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài nhưng sẽ không tránh khỏi những sai sót, mong quý thầy cô bỏ qua và giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ và củng cố kiến thức ngày càng vững vàng hơn nhằm trang bị những kiến thức cần thiết để tạo bước đệm khi ra trường đi làm. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa - khoa Điện đặc biệt là T.S Giáp Quang Huy đã luôn quan tâm, giúp đỡ và tạo những điều kiện thuận lợi nhất giúp em có thể hoàn thành đề tài này đúng thời hạn được giao. Đà Nẵng, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực hiện TRẦN HOÀI BẢO iii LỜI MỞ ĐẦU Trong công cuộc đẩy mạnh Công nghiệp hóa – hiện đại hóa Đất nước, việc đầu tư và ứng dụng các dây chuyền sản xuất, tự động hóa nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất và nâng cao năng suất lao động, cho ra sản phẩm chất lượng, đáp ứng nhu cầu của khách hàng là rất quan trọng. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ hiện nay đó là ngành xây dựng và việc ứng dụng các dây chuyền sản xuất tự động hóa trong lĩnh vực này cũng không thể thiếu trong đó có công nghệ và kỹ thuật pha, trộn sơn. Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng, chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ. Chính vì vậy, màu sắc của sơn là một trong những yếu tố được quan tâm hàng đầu. Đa số việc pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện trên phương pháp thủ công (theo kinh nghiệm). Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm tạo ra không như mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian… Để loại bỏ những nhược điểm trên, cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, chúng ta ứng dụng, đưa bộ điểu khiển lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động.Vì vậy em đã nhận đề tài “Hệ thống pha, trộn sơn tự động dùng PLC S7- 1200” nhằm tìm hiểu kỹ hơn vể dây chuyền đó. Với những kiến thức học được trong suốt thời gian qua cùng với sự giúp đỡ tận tình của TS. Giáp Quang Huy và các quý thầy cô, bạn bè và gia đình, chúng em đã hoàn thành việc nghiên cứu và thi công mô hình “Hệ thống pha trộn sơn tự động dùng PLC S7 - 1200”. Do kiến thức có hạn, kinh phí hạn hẹp và thời gian không cho phép nên trong đồ án này chúng em chỉ đi sâu vào các nội dung sau:  Tổng quan về công nghệ pha sơn tự động  Mô tả quy trình công nghệ.  Cảm biến và cơ cấu chấp hành.  Thiết kế điều khiển  Kết luận và hướng phát triển đề tài. iv NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ............ ................................................................................................................................. Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2015 Giáo viên hướng dẫn TS. Giáp Quang Huy v Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHA SƠN TỰ ĐỘNG 1.1. Đặt vấn đề: Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hóa, để quá trình này phát triển nhanh chúng ta cần tập trung đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra sản phẩm có chất lượng cao. Một trong những phương án đầu tư vào tự động hoá là việc ứng dụng PLC vào các dây chuyền sản xuất. Đối với những tính năng tiện ích của hệ thống PLC nên hiện nay bộ điều khiển này đang được sử dung rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau. Một trong những ngành đang phát triển mạnh mẽ nhất hiện nay đó là ngành xây dựng, và việc ứng dụng PLC vào trong ngành xây dựng là một việc làm sẽ đem lại hiệu quả cao và rất phù hợp, đặc biệt là trong công đoạn pha chế sơn 1.2. Mục đích nghiên cứu: Sơn là một trong những nguyên vật liệu chủ yếu trong ngành xây dựng,chủ yếu là sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng, đồng thời cũng là hình thức trang trí thẩm mỹ,chính vì vậy màu sắc của sơn là một yếu tố được quan tâm hàng đầu. Đa số việc pha màu hiện nay trên thị trường đều được thực hiện trên phương pháp thủ công (tức theo kinh nghiệm). Chính vì vậy độ chính xác không cao, sản phẩm sản xuất ra đôi khi không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, Để loại bỏ những nhược điểm trên. Cũng như để tạo ra những sản phẩm theo mong muốn, chỉ bằng một thao tác đơn giản, đưa bộ điểu khiển lập trình PLC vào để thực hiện cụ thể là một dây chuyền sản xuất tự động 1.3. Giới hạn đề tài: Từ yêu cầu của đề tài, cũng như khả năng về kiến thức chúng em chỉ thực hiện những công việc sau: Tìm hiểu mô hình Pha màu trong thực tế. Tìm hiểu và nghiên cứu PLC S7 – 1200. Viết chương trình, chạy chương trình trên PLC (CPU 1214). Tìm hiểu phần mền Win CC. Viết giao diện bằng phần mền Win CC, kết nối giao tiếp giữa giao diện Wincc, màn hình HMI và chương trình PLC. Thi công mô hình và phần cứng. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy 1.4. Hướng thực hiện đề tài: Nghiên cứu mô hình máy pha màu từ các bồn chứa vật liệu cơ bản (các màu cơ bản và thành phần để tổng hợp nên màu cơ bản) Ấn định sản xuất một số màu (cam, xanh lá cây, lam, thẩm, chàm) từ các màu cơ bản (đỏ, vàng, xanh). Ấn định sản xuất lượng sản phẩm được người sử dụng nhập từ giao diện. Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm và tỷ lệ theo các thành phần màu để có một màu theo mong muốn. Sử dụng các bộ timer để tính thời gian trộn và xả sản phẩm Thông qua PLC để tác động đóng mở các van cấp nguyên vật liệu và điều khiển động cơ khuấy trộn. Vẽ giao diện về mô hình và bảng điều khiển, bảng mã màu để dễ dàng trong việc giám sát và điều khiển. Kết nối giữa giao diện Wincc, giám sát hệ thống qua màn hình HMI và chương trình PLC. Thi công mô hình và điều khiển mô hình hoàn toàn hoạt động 1.5. Một số mô hình ngoài thực tế Hình 1.1 Hệ thống pha màu sơn của Seamaster SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy Hình 1.2: Hệ thống máy pha màu tự động hiện đại Solite Paint SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy CHƯƠNG 2: MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ Quá trình vận hành gồm 2 giai đoạn là điều khiển máy trộn sơn và điều khiển rót sơn. 2.1. Quy trình điều khiển máy trộn: Sơ đồ công nghệ cho thấy: bình trộn là nơi trộn để tạo ra các màu sơn khác nhau và cũng là nơi rửa sơn sau khi kết thúc quá trình trộn mẻ đó. Trong sơ đồ cho thấy có đường ống để đưa ba loại sơn màu khác nhau (Gồm các màu theo thứ tự: Đỏ, vàng, xanh) làm cơ sở cho việc tạo ra màu sơn mong muốn. Quy trình làm việc được thực hiện như sau: Trước tiên van xả các loại sơn khác màu nhau vào bồn, loại sơn thứ nhất được xả vào bình bằng van điện từ 1 trong khoảng thời gian t1, loại sơn thứ hai được xả vào bình qua van điện từ 2 trong khoảng thời gian t2, loại sơn thứ ba được xả vào bình bằng van điện từ 3 trong khoảng thời gian t3. Các van dừng đưa sơn vào bình khi đã bơm đủ khoảng thời gian định sẳn thì bắt đầu quá trình trộn. Quá trình này được điều khiển bởi động cơ trộn, thời gian là 5 giây. Sau khi trộn xong, sản phẩm được đưa ra rót thẳng vào bình chứa trung gian SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy 2.2. Quy trình điều khiển rót sơn: Khâu rót sơn ra hộp được thực hiện sau khi chương trình trộn sơn kết thúc, các hộp sơn được đặt trên băng tải, có hai cảm biến để báo quá trình rót sơn tự động. Các cảm biến được dùng trong qua trình rót sơn: - Cảm biến 1: báo hộp sơn đã đến đúng vị trí để rót sơn. Cảm biến 2: báo hộp sơn đến cuối băng tải cần được đưa. Khi quá trình trộn sơn kết thúc, ta mới thực hiện rót sơn vào hộp. Khi sơn đã được trộn xong, băng tải chạy để đưa hộp sơn đến đúng vị trí để rót sơn. Cảm biến 1 báo hộp sơn đã đến đúng vị trí thì băng tải ngưng và van rót sơn mở để đưa sơn xuống hộp trong khoảng thời gian t do ta tính trước để đảm bảo sơn đã được rót đầy vào hộp thì van đóng lại ngưng rót sơn đồng thời băng tải chạy lại để đưa hộp sơn ra cuối băng tải và đồng thời hộp sơn tiếp theo cũng đến vị trí rót. Hình 2.2: Mô hình sao màu RYB Ở đây ta sẽ nhập số tương ứng với màu cần chọn vào Wincc, màn hình HMI để, để nó điểu khiển thời gian xả của ba van tương ứng. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy CHƯƠNG 3 CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH  Các thiết bị thường dùng trong hệ thống trộn sơn tự động:  Cảm biến: - Cảm biến nhận biết vị trí: Cảm biến tiệm cận  Thiết bị đóng cắt mạch điện: - Rơ le trung gian.  Thiết bị đóng xả sơn: - Van điện từ.  Động cơ sử dụng trong hệ thống: - Động cơ một chiều. Động cơ điện một chiều có giảm tốc. 3.1 Thiết bị cảm biến: Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không điện cần đo thành các đại lượng có thể đo được (dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng…). Cảm biến là thành phần quan trọng nhất trong một thiết bị đo hay trong mộ hệ thống điều khiển tự động. Chúng có mặt trong các hệ thống phức tạp, robot, kiểm tra chất lượng sản phẩm, trò chơi điện tử, vv… Vấn đề phát hiện vật thể là một trong những vấn đề cơ bản trong đề tài thiết kế, điều khiển cửa tự động. Để phát hiện vật thể chúng ta có thể áp dụng rất nhiều nguyên tắc vật lý khác nhau. Sau đây chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu về một số phương pháp phát hiện vật thể điển hình. 3.1.1. Phân loại cảm biến: 3.1.1.1 Cảm biến tiếp xúc: - Gắn trực tiếp lên đại lượng cần đo và tín hiệu phát ra của chúng có thể một đại lượng vật lý có tương quan tỷ lệ với đại lượng đo. 3.1.1.2 Các loại cảm biến không tiếp xúc: + Cảm biến điện từ, siêu âm đo khoảng cách, phát hiện vật thể. + Cảm biến điện dung. + Cảm biến quang học đo khoảng cách phát hiện sự hiện diện. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy + Cảm biến hồng ngoại. 3.1.2. Tìm hiểu một số loại cảm biến: 1. Cảm biến tiệm cận: Do tính phổ biến cũng như chức năng, cảm biến tiệm cận được sử dụng nhiều trong công nghiệp. Cảm biến tiệm cận dung để phát hiện vật thể kim loại từ tính, kim loại không từ tính (như Nhôm, đồng…). Sử dụng cảm biến loại điện cảm (Inductivity Proximity Sensor) và phát hiện vật phi kim sử dụng loại cảm biến tiệm cận kiểu điện dung (Capacitve Proximity Sensor). Đồng thời có sẵn Model đáp ứng được hầu hết các điều kiện môi trường lắp đặt: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, chống nước, chống hóa chất … Cảm biến tiệm cận là gì? Cảm biến tiệm cận bao gồm tất cả các loại cảm biến phát hiện vật thể không cần tiếp xúc như công tắc hành trình mà dựa trên những mối quan hệ vật lý giữa cảm biến và vật thể cần phát hiện. Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Có 3 hệ thống phát hiện để thực hiện công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ. Hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ. *Cảm biến tiệm cận điện cảm Hình 3.1 Hình ảnh cho cảm biến tiệm cân điện cảm SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy Hình 3.2: Cảm biến tiệm cận dung trong đồ án. Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm: Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến kiểu điện cảm Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm phát hiện sự suy giảm từ tính do dòng điện xoáy sinh ra trên bề mặt vật dẫn do từ trường ngoài. Trường điện từ xoay chiều sinh ra trên cuộn dây và thay đổi trở kháng phụ thuộc vào dòng điện xoáy trên bề mặt vật thể kim loại được phát hiện. Một phương pháp khác để phát hiện vật thể bằng nhôm nhờ phát hiện pha của tần số. Tất cả các cảm biến phát hiện kim loại đều sử dụng cuộn dây để phát hiện sự thay đổi điện cảm. Ngoài ra còn có loại cảm biến đáp ứng xung, loại này phát ra dòng điện xoáy dưới dạng xung và phát hiện số lần thay đổi dòng điện xoáy với điện áp sinh ra trên cuộn dây. Vật thể cần phát hiện và cảm biến khi tiến gần nhau giồng như hiện tượng cảm ứng điện từ trong máy biến áp. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy *Cảm biến tiệm cân điện dung Hình 3.3 Hình ảnh cho cảm biến tiệm cận điện dung Nguyên lý phát hiện của cảm biến loại điện dung: Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến điện dung Trong cảm biến tiếp cận điện dung, sự có mặt của đối tượng làm thay đối điện dung C của các bản cực. Cảm biến tiếp cận điện dung cũng gồm bốn bộ phận chính là cuộn dây và lõi ferit, mạch dao động, mạch phát hiện, mạch đầu ra. Tuy nhiên cảm biến tiếp cận điện dung không đòi hỏi đối tượng là kim loại. Đối tượng phát hiện có thể là chất lỏng, vật liệu phi kim loại; thuỷ tinh, nhựa. Tốc độ chuyển mạch tương đối nhanh, có thể phát hiện đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận lớn. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy Hạn chế yếu của cảm biến điện dung là chịu ảnh hưởng của độ ẩm và bụi. Cảm biến tiếp cận điện dung có vùng cảm nhận lớn hơn vùng cảm nhận của cảm biến tiếp cận điện cảm. Để có thể bù ảnh hưởng của môi trường và đối tượng, cảm biến tiếp cận điện dung thường có một chiết áp điều chỉnh. Giá trị điện dung phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách của đối tượng. Một cảm biến tiệm cận điện dung thông thường tương tự như tụ điện với 2 bản điện cực song song, và điện dung thay đổi giữa 2 bản cực đó sẽ được phát hiện. Một tấm điện cực là đối tượng cần phát hiện và một tấm kia là bề mặt của cảm biến. Đối tượng có thể được phát hiện phụ thuộc vào giá trị điện môi của chúng. 3.2. Thiết bị đóng cắt: 3.2.1. Khái niệm chung về rơle: Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định. Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực. 3.2.2. Các bộ phận (các khối) chính của rơle. a) Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu): Có nhiệm vụ trực tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành các đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối không gian. b) Cơ cấu trung gian (khối trung gian). Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động c) Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành): Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển Hình 3.5: Sơ đồ khối của rơle điện từ. Các khối trong rơle điện từ (hình 3.2.2.1). + Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy + Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện. + Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm. 3.2.3. Phân loại rơ le: Có nhiều loại rơle với nguyên lý và chức năng làm việc rất khác nhau. Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle. a) Phân loại theo nguyên lý làm việc gồm các nhóm: - Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle cảm ứng…) - Rơle nhiệt. - Rơle từ - Rơle số, điện từ, bán dẫn… b) Phân loại theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành: - Rơle có tiếp điểm: Loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm. - Rơ le không tiếp điểm (rơle tĩnh): Loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điên cảm, điện dung, điện trở… c) Phân loại theo đặc tính tham số vào: - Rơle dòng điện. - Rơle điện áp. - Rơle công suất. - Rơle tổng trở. - Rơle định hướng. d) Phân loại theo cách mắc cơ cấu: - Rơle sơ cấp: Được mắc trực tiếp vào mạch cần bảo vệ. - Rơle thứ cấp: Được lắp vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện. e) Phân theo gia trị và chiều các đại lượng đi vào rơ le: - Rơ le cực đại. - Rơ le cực tiểu. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy 3.2.4. Đặc tính vào ra của rơle. Hình 3.6 Đặc tính vào ra của rơle Quan hệ giữa đại lượng vào và ra của rơ le như hình minh họa. Khi đại lượng đầu vào X biến thiên từ 0 đến X2 thì đại lượng đầu ra Y= Y1 đến khi X= X1 thì Y tăng từ Y= Y1 đến Y= Y2 (nhảy bậc). Nếu X tăng tiếp thì Y không đổi Y= Y2. Khi X giảm từ X2 về lại X1 thì Y= Y2 đến X= X1 thì Y giảm từ Y2 về Y= Y1. Nếu gọi: + X=X2= Xtđ là giá trị tác động rơ le. + X=X1=Xnh là giá trị nhả của rơ le. 3.2.5. Các thông số của rơle: * Hệ số điều khiển rơle: Tỷ số Kđk = Pđk/Ptđ gọi là hệ số điều khiển của rơle. - Pđk là công suất điều khiển định mức của rơ le, chính là công suất định mức của cơ cấu chấp hành. - Ptđ là công suất tác động, chính là công suất cần thiết cung cấp cho đầu vào để rơ le tác động. * Hệ số dự trữ: Tỷ số Kdt = xlv/xtđ gọi là hệ số dự trữ của rơle. Kdt > 1 khi Kdt lớn càng đảm bảo rơle làm việc tin cậy.  Hệ số nhả: Tỷ số Knh = xnh/xtđ gọi là hệ số nhả của rơle (đôi khi còn gọi là hệ số trở về). Hệ số Knh luôn nhỏ hơn 1. Khi Knh lớn, bề mặt rộng của đặc tính rơle x = xtđ-xnh nhỏ, đặc tính rơle dạng này phù hợp với bảo vệ có tính chọn lọc cao sử dụng trong bảo vệ HTĐ. Khi Knh nhỏ, bề rộng đặc tính x = xtđ – xnh lớn, đặc tính này thích hợp với rơle điều khiển và tự động trong truyền động điện và tự động hóa. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy  Thời gian tác động: Là thời gian kể từ thời điểm cung cấp tín hiệu cho đầu vào, đến lúc cơ cấu chấp hành làm việc. Với 13ung điện từ là quãng thời gian cuộn dây được cung cấp dòng (hay áp) cho đến lúc hệ thống tiếp điểm đóng hoàn toàn (với tiếp điểm thường mở) và mở hoàn toàn (với tiếp điểm thường đóng). 3.2.6. Rơle trung gian: - Rơ le trung gian được sử dụng rất nhiều trong các hệ thống bảo vệ điện trong các hệ thống điều khiển tự động. - Do có số lượng tiếp điểm lớn, vừa thường đóng vừa thường mở. Rơ le trung gian được sử dụng khi khả năng đóng cắt của rơ le chính không đủ, hoặc chia tín hiệu từ rơ le chính đến nhiều bộ phận khác nhau của sơ đồ mạch điều khiển. - Trong các bảng mạch điều khiển linh kiện điện tử, Rơ le trung gian thường được dùng làm các phần tử đầu ra để truyền tín hiệu cho bộ phận mạch phía sau, đồng thời cách ly điện áp giữa phần điều khiển thường là điện áp thấp, một chiều (5V, 10V, 12V, 24V) với phần chấp hành thướng là điện áp lớn xoay chiều (220V, 380V). Hình 3.7 Rơ le trung gian -  Những yêu cầu khi chọn rơ le trung gian: Công suất tiêu thụ nhỏ. Kết cấu sử dụng đơn giản. Công suất ngắt của hệ thống là đủ lớn. Độ bền cơ, độ bền điện của cặp tiếp điểm. Số lượng cặp tiếp điểm phù hợp với nhu cầu sử dụng. SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 13 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy Hình 3.8: Rơ le trung gian sử dụng trong đồ án 3.3 Thiết bị đóng xả van: 3.3.1 Van điện từ SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 14 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Giáp Quang Huy Hình 3.9: Van điện từ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Van chính Đai ốc 4 cạnh Đường ra dây điện Cuộn dây phối hợp Lõi chuyển động Ốc Lò xo nén Piston  Dòng chất lỏng và khí có thể được điều khiển bằng các van điện từ. Van điện từ là cơ cấu chấp hành thông dụng nhất. Nguyên lý hoạt động cơ bản là sự di chuyển lõi sắt (piston) trong cuộn dây. Bình thường piston được giữ bên ngoài cuộn dây. Khi cuộn dây được cấp điện, cuộn dây sinh ra từ trường hút piston và kéo nó SVTH: Trần Hoài Bảo_Lớp 10D3 15
- Xem thêm -