Đồ án Thiết kế mô hình mô phỏng tay máy 3 bậc tự do sử dụng trong dây truyền phân loại sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TAY MÁY 3 BẬC TỰ DO SỬ DỤNG TRONG DÂY TRUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG TAY MÁY 3 BẬC TỰ DO SỬ DỤNG TRONG DÂY TRUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Vũ Bá Đạt Ngƣời hƣớng dẫn: Ths Nguyễn Đức Minh HẢI PHÒNG - 2017 Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc ----------------o0o----------------- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Vũ Bá Đạt – MSV : 1312103003 Lớp : ĐC1201- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế mô hình mô phỏng tay máy 3 bậc tự do sử dụng trong dây truyền phân loại sản phẩm NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ). ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp..........................................................................: CÁC CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Nguyễn Đức Minh Thạc sĩ Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng Toàn bộ đề tài Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày tháng năm 2017. Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày......tháng.......năm 2017 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Vũ Bá Đạt Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N T.S Nguyễn Trọng Thắng Hải Phòng, ngày........tháng........năm 2017 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 2. Đánh giá chất lƣợng của Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lƣợng các bản vẽ..) .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn ( Điểm ghi bằng số và chữ) Ngàytháng.năm 2017 Cán bộ hƣớng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1. Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính toán chất lƣợng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện ( Điểm ghi bằng số và chữ) Ngàytháng.năm 2017 Ngƣời chấm phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................ 1 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO ................................ 2 1.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG.............................. 2 1.1.1. Giới thiệu chung........................................................................................... 2 1.1.2. Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa .......................................................... 5 1.1.3. Các hệ thống sản xuất tự động và phân loại sản phẩm hiện nay ................. 6 1.2. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO ...................................................................................................................... 9 1.2.1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 9 1.2.2. Mục tiêu thiết kế hệ thống ........................................................................... 9 1.2.3. Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống. ..................................................... 10 CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ............... 11 2.1. Ý TƢỞNG THIẾT KẾ ................................................................................ 11 2.2. PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ. ................................ 11 2.2.1. Hệ thống băng tải. ...................................................................................... 11 2.2.2. Phƣơng án lựa chọn động cơ. .................................................................... 14 2.2.3. Phƣơng án lựa chọn bộ truyền dẫn động. .................................................. 17 2.2.4. Phƣơng án lựa chọn cơ cấu đẩy và gắp sản phẩm. .................................... 18 2.2.5. Phƣơng án lựa chọn cảm biến sản phẩm. .................................................. 21 2.2.6. Phƣơng án lựa chọn cánh tay gắp sản phẩm. ............................................ 23 2.2.7. Phƣơng án lựa chọn thiết bị trên hệ thống. ................................................ 25 2.2.8. Phƣơng án lựa chọn điều khiển trên hệ thống. .......................................... 29 CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ...................................... 32 3.1. THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ. ........................................................................ 32 3.1.1 Thiết kế bộ truyền đai. ............................................................................... 32 3.1.2 Thiết kế băng tải. ......................................................................................... 33 3.1.3. Thiết kế hệ thống cánh tay. ........................................................................ 34 3.2. THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN. ............................................................................ 37 3.2.1. Sơ đồ của hệ thống. .................................................................................... 37 3.2.2. Chọn thiết bị cho hệ thống. ........................................................................ 38 3.2.3. Sơ đồ đấu nối điện. .................................................................................... 38 3.2.4. Thiết kế chƣơng trình điều khiển hệ thống. ............................................... 40 3.3. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................................................... 50 KẾT LUẬN ............................................................................................................. TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 53 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nƣớc, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ...). Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin và công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt đƣợc số lƣợng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất thƣờng sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Qua đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào “Thiết kế mô hình và mô phỏng tay máy 3 bậc tự do sử dụng trong dây truyền phân loại sản phẩm”. Đề tài của em gồm 3 chƣơng : Chƣơng 1.Tổng quan về hệ thống sản xuất tự động và hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao. Chƣơng 2. Phân tích và chọn phƣơng án thiết kế. Chƣơng 3.Tính toán thiết kế hệ thống. Hải Phòng, Ngày 12 Tháng 6 Năm 2017. Sinh viên Vũ Bá Đạt 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 1.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG 1.1.1. Giới thiệu chung 1.1.1.1. Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin... Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lƣợng sản phẩm sản xuất ra đƣợc các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chƣa đƣợc áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy cho ra năng suất thấp chƣa đạt hiểu quả cao. Từ những điều đã đƣợc nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã học đƣợc ở trƣờng muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo đƣợc độ chính xác cao. Nên em quyết định thiết kế và thi công mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm đƣợc sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thƣớc tƣơng đối chính xác và nó thật sự có ý nghĩa đối với em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn. 1.1.1.2. Tự động hóa Tự động hóa là dùng để chỉ một công việc đƣợc thực hiện mà không có sự giúp đỡ của bất kỳ sự can thiệp trực tiếp của con ngƣời. Tự động hóa có 3 nghĩa là thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt với sự giúp đỡ của mạch điện truyền động điện. Tự động hóa đã luôn luôn chứng tỏ là một ý tƣởng có hiệu quả đối với hầu hết các nghành công nghiệp và các công ty, mà đối phó với sản xuất, vốn và hàng hóa tiêu dùng. Bất kỳ loại hình sản xuất sẵn sàng tạo ra điều kiện thuận lợi bằng cách tự động hóa. Hệ thống tự động hóa là một hệ thống có cả điện – điện tử và cơ khí. Ví dụ điều khiển băng tải phân loại sản phẩm thì có 2 phần đó là phần cơ khí và phần điện. Phần cơ khí gồm có băng tải, cánh tay còn phần điện là toàn bộ hệ thống nhƣ cấp điện cho động cơ hoạt động, cấp điện cho role đóng mở các van khí. Nhƣ vậy, tự động hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp của con ngƣời khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển động chính bằng máy. 1.1.1.3. Vai trò của tự động hóa Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn đƣợc điều khiển theo các qui luật kinh tế. Có thể nói giá thành là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Không một sản phẩm nào có thể cạnh tranh đƣợc nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại, có tính năng tƣơng đƣơng với các hãng khác. Trong bối cảnh nền kinh tế đang phải đối phó với các hiện tƣợng nhƣ lạm phát, chi phí cho vật tƣ, lao động, quảng cáo và bán càng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm các phƣơng pháp sản xuất tối ƣu để giảm giá thành sản phẩm. Mặt khác nhu cầu nâng cao chất lƣợng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình gia công. Khối lƣợng các công việc đơn giản cho phép trả lƣơng thấp sẽ giảm nhiều. Chi phí cho đào tạo công nhân và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng mang theo. Đây là động lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa. 4 Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định về giờ giấc, về chất lƣợng gia công và năng suất lao động, gây khó khan cho việc điều hành và quản lý sản xuất. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhƣợc điểm trên. Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa lao động trí óc và lao động chân tay. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cƣờng độ lao động sản xuất hiện đại . Với các loại sản phẩm có số lƣợng lớn (trăm tỉ cái trong một năm) nhƣ đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v..v.thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sản lƣợng yêu cầu với giá thành nhỏ nhất. Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất. Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là đƣợc chế tạọ hoàn toàn bởi một nhà sản xuất. Thông thƣờng một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp các bộ phận riêng lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể. Các sản phẩm phức tạp nhƣ ôtô, máy bay.vv nếu chế tạo theo phƣơng thức trên sẽ có rất nhiều ƣu điểm. Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn với các sản phẩm của mình . Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong một vùng c