ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay tự động hóa quá trình công nghiệp trong sản xuất và chế biến sản
phẩm là khá phổ biến và thông dụng và nó đóng góp một vai trò hết sức quan
trọng trong cuộc sống. Ví dụ từ những dây truyền tự động đóng gói sản phẩm
đến việc sản xuất ô tô, máy bay đều ứng dụng những quá trình tự động. Do vậy
việc hiểu biết những kiến thức về quá trình tự động hóa quá trình công nghiệp
đối với sinh viên ngành điện là rất cần thiết. Tự động hóa quá trình công nghiệp
giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về quá trình tự động hóa trong công
gnhiệp. Giúp sinh viên hệ thống hóa lại kiến thức đã học , nghiên cứu và làm
quen với công việc thiết kế và xây dựng hệ thống , điều khiển máy điện trong
thực tế hiện nay .
Trong chương trình đào tạo cho sinh viên , thầy giáo đã tạo điều kiện cho
chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu “Hệ thống điều khiển
đếm và phân loại sản phẩm theo kích thước” Do lần đầu làm quen với việc
thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững
cho nên dù cố gắng nhưng trong bài làm của bọn em còn nhiều thiếu sót. Chúng
em rất mong được sự góp ý kiến của thầy cô, giúp chúng em có được những
kiến thức cần thiết để sau này có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản
xuất.
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đăng Toàn đã
tận tình giúp đỡ chúng em hoàn thành nhiệm vụ của mình!
Nhóm sinh viên thực hiện!
SVTH: CHU VIẾT LẬP 1 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
Nhiều cuộc cuộc cách mạng về công nghiệp hóa nhằm đáp ứng nhu cầu
của nhà sản xuất là làm ra được nhiều sản phẩm , giá thành hợp lý, chi phí cho

- Băng tải vận chuyển sản phẩm: Gồm 2 băng tải, một băng tải để vận
chuyển sản phẩm ngắn và 1 băng tả vận chuyển sản phầm dài
- Hệ thống cảm biến để phân loại sản phẩm.
- Đếm số lượng từng loại sản phẩm dài và sản phẩm ngắn.
Về vấn đề băng tải chúng em sử dụng động cơ 3 pha không đồng bộ roto
lồng sóc để kéo băng tải. Vì động cơ 3 pha không đồng bộ roto lồng sóc có ưu
điểm nổi bật như: dễ sửa chữa, bảo dưỡng, giá thành rẻ, có thể điều khiển dễ
dàng nhờ biến tần.
Về hệ thống cảm biến: chúng em sử dụng cảm biến quang để phát hiện,
phân loại sản phẩm.
Để đếm số lượng sản phẩm chúng em dùng 2 bộ counter để đếm số sản
phẩm dài và sản phẩm ngắn.
Ngoài ra trong hệ thống còn sử dụng cơ cấu đẩy sản phẩm là van khí nén.
SVTH: CHU VIẾT LẬP 3 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG
2.1 Động cơ không đồng bộ 3 pha
2.1.1. Đặc điểm của động cơ không đông bộ ba pha (ĐK)
Động cơ không đồng bộ ba pha được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
từ công suất nhỏ đến công suất lớn hơn và chiếm tỷ lệ lớn so với các động cơ
khác . Do kết cấu đơn giản dễ chế tạo , vận hành an toàn và sử dụng nguồn cung
cấp trực tiếp từ lưới điện xoay chiều ba pha. Trong công nghiệp thường sử dụng
động cơ không đồng bộ làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa và nhỏ ,
động lực cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhe . v. v .
Tuy nhiên trước đây các hệ động cơ không đồng bộ ba pha có điều chỉnh
tốc độ lại vô cùng hiếm hoi , chiếm tỷ lệ rất nhỏ là do điều chỉnh tốc độ do sự
phát triển của ngành công nghiệp chế tạo bán dẫn công suất kĩ thuật điện , điện
tử và tin học , mà động cơ ĐK mới khai thác được ưu điểm của mình . Nó đã trở
thành hệ truyền động cạnh tranh có hiệu quả với các hệ truyền động khác.

ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
cm đặt cách nhau 1cm để thông gió tốt . Mặt trong của lá thép có sẻ rãnh để đặt
dây quấn .
 Dây quấn :
Dây quấn stator được đưa vào rãnh của lõi thép và được cách điện tốt với
lõi thép . Dây quấn phần ứng là phần dây bằng đồng được đặt trong các rãnh
phần ứng và làm thành một hoặc nhiều vòng kín . Dây quấn là bộ phận quan
trọng nhất của động cơ vì nó trực tiếp tham gia vào quá trình biến đổi năng
lượng từ điện năng thành cơ năng . Đồng thời về mặt kinh tế thì giá thành của
dây quấn cũng chiếm tỷ lệ khá cao trong toàn bộ giá thành của máy .
+ Các yêu cầu đối với dây quấn bao gồm :
- Sinh ra được một sức điện động cần thiết có thể cho một don điện nhất
định chạy qua mà không bị nóng quá một nhiệt độ nhất định để sinh ra
một moment cần thiết đồng thời đảm bảo đổi chiều tốt.
- Triệt để tiết kiệm vật liệu , kết cấu đơn giản làm việc chắc chắn an toàn
- Dây quấn phần ứng có thể phân ra làm các loại chủ yếu sau :
+ Dây quấn xếp đơn và dây quấn xếp phức tạp
+ Dây quấn song đơn và dây quấn song phức tạp
Trong một số máy cỡ lớn còn dùng dây quấn hỗn hợp đó là sự kết hợp giữa dây
quấn xếp và song .
2.1.2.2. Phần quay (hay ROTOR).
Phần này gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn rotor :
- Lõi thép:
Nói chung người ta dùng các lá thép kỹ thuật điện như ở stator lõi thép được
ép trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rotor của máy. Phía ngoài là thép có sẻ
rãnh để đặt dây quấn.
- Dây quấn rotor :
Phân loại làm hai loại chính rotor kiểu dây quấn và roto kiểu lồng sóc :
Loại rotor kiểu dây quấn : rotor kiểu dây quấn (hình 2.3) cũng giống như
dây quấn ba pha stator và có cùng số cực từ dây quấn stator.Dây quấn kiểu này

Sau đây ta sẽ nghiên cứu tác dụng của chúng trong ba phạm vi tốc độ .
Hệ số trượt s của máy
- Khi n=n1 thì s=0 , còn thì s=1 ; n > n1 , s < 0 và rotor quay ngược chiều từ
trường quay n < 0 thì s > 1.
Rotor quay cùng chiều từ trường những tốc độ n < n1 (0 < s <1)
Giả thiết về chiều quay n1 của từ trường khe hở và của rotor n. Theo quy
tắc bàn tay phải , xác định được chiều sức điện động E2 và I2 ; theo quy tắc bàn
tay trái , xác định được lực F và moment M .Ta thấy F cùng chiều quay của
rotor , nghĩa là điện năng đưa tới stator , thông qua từ trường đã biến đổi thành
cơ năng trên trục quay rotor theo chiều từ trường qua n1 , như vậy động cơ làm
việc ở chế độ động cơ điện .
Rotor quay cùng chiều nhưng tốc độ n > n1 (s < 0 ).
Dùng động cơ sơ cấp quay rotor của máy điện không đồng bộ vượt tốc độ
đồng bộ n > n1 .Lúc đó chiều từ trường quét qua dây quấn rotor sẽ ngược lại ,
sức điện động và dong điện trong dây quấn rotor cũng đổi chiều nên chiều của M
cũng ngược chiều n1 , nghĩa là ngược với chiều với rotor nên đó là moment hãm.
Như vậy máy đã biến cơ năng tác dụng lên trục động cơ điên , do động cơ sơ cấp
kéo thành điện năng cũng cấp cho lưới điện , nghĩa là động cơ làm việc ở chế độ
máy phát .
Rotor quay ngược chiều với từ trường n < 0 ( s > 1)
SVTH: CHU VIẾT LẬP 8 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Vì nguyên nhân nào đó mà rotor của máy điên quay ngược chiều từ trường
quay, lúc này chiều của sức điện động và moment giống như ở chế độ động cơ .
Vì moment sinh ra ngược chiều quay với rotor nên có tác dụng hãm rotor lại .
Trương hợp này máy lấy điện năng ở lưới điện vào , vừa lấy cơ năng từ động cơ
sơ cấp . Chế độ làm việc này gọi là chế độ hãm điện từ .
Phương trình đặc tính cơ
Để thành lập phương trình đặc tính cơ ta dùng sơ đồ thay thế như hình vẽ

TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.8 Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor
2.1.3.4 Ảnh hưởng của tần số
Xuất phát từ biểu thức trên ta thấy nếu tần số thay đổi sẽ làm thay đổi tốc
độ của từ trường quay và từ đó thay đổi tốc độ đông cơ.
Từ (I-3) và (I-4) ta thấy : Nếu Xnm = ɷ1L cho nên khi thay đổi tần số thì Sth
và Mth sẽ thay đổi
SVTH: CHU VIẾT LẬP 12 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.9: Ảnh hưởng của tần số
2.1.3.5 Ảnh hưởng cúa số đôi cực p
Để thay đổi số cực ở stato người ta thường thay đổi cách đấu dây.
Vì vậy khi thay đổi số đôi cực p thì tốc độ từ trường quay ɷ1 thay đổi dần
đến tốc độ ɷ thay đổi theo .
2.1.4 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ ĐK
2.1.4.1 Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới
Momen động cơ ĐK tỷ lệ với bình phương điện áp stato nên có thể điều
chỉnh được momen tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh giá trị điện áp stato khi
giữ nguyên tần số.
Để điều khiển được tốc độ động cơ ĐK phải dùng bộ biến đổi điện áp
xoay chiều (ĐAXXC)
Nếu coi (ĐAXXC) là nguồn áp lý tưởng (Z=0) thì căn cú vào biểu thức
moment tới hạn ta có quan hệ sau :
SVTH: CHU VIẾT LẬP 13 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Hình 2.10: Phương pháp điều chỉnh điện áp lưới
Trong đó : Uđm : Điện áp định mức của động cơ

trường quay trong máy điện , do đó băng tần thay đổi tần số dòng điện stato ta có
thể điều chỉnh được tốc độ động cơ.
SVTH: CHU VIẾT LẬP 15 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Để thực hiện phương pháp điều chỉnh này ta dùng biến tần cung cấp cho
động cơ Hình 2.12:
Hình 2.12: Sơ đồ mạch điều khiển
Vì máy điện làm việc ở tần số định mức cho nên khi thay đổi tần số , chế độ
làm việc của nó sẽ bị thay đổi . Sở dĩ như vậy là vì tần số ảnh hưởng trực tiếp
đến từ thông của máy điện.
2.2 Cảm biến quang
2.2.1 Khái niệm
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các
đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và
xử lý.
Các đại lượng cần đo (m) nhưng không có tính chất điện như nhiệt độ, áp
suất,…tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như
điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng chứa đựng thông tin cho phép xác
định của đại lượng đo.
Cảm biến quang điện thực chất là các linh kiện quang điện, chúng thay đổi
tính chất khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cùa chúng .
- Nguyên lý làm việc của quang điện trở là sự phụ thuộc của điện trở vào
thông lượng bức xạ và phổ bức xạ đó.
- Tế bào quang dẫn là càm biến quang điện có độ nhạy cao . Cơ sở vật lý
của tế bào quang điện là hiện tượng quang dẫn do hiệu ứng quang điện trong.
SVTH: CHU VIẾT LẬP 16 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
Đó là hiện tượng giải phóng các hạt tải điện trong vật liệu dưới tác dụng của ánh

không có điện áp đặt trên bazơ, chỉ có điện áp trên C, đồng thời chuyền tiếp B-C
phân cực ngược như Hình 8 . Điện áp đặt chủ yếu là phần chuyển tiếp B-C
SVTH: CHU VIẾT LẬP 17 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
( phân cực ngược) trong khi đó sự chênh lệch điện thế giữa E và B thay đổi
không đáng kể.
- Khi phần chuyển tiếp B_C được chiếu sáng , sự hoạt động của photo transitor
giống như photo diot ở chế độ quang dẫn với dòng điện ngược:
I
r
= I
0
+ I
p
Với : I
r
: dòng điện ngược
I
0
: dòng điện tối
I
p
: dòng điện sang
c)Cảm biến phát xạ ( Tế bào quang điện)
− Cảm biến phát xạ là biến hiệu quang thành tín hiệu điện nhờ
hiện tượng phát xạ điện tử ở điện cực catot khi có thông lượng ánh sáng
chiếu vào .
− Số lượng điện tử phát xạ tỷ lệ với số photon chiếu vào cực cactot .
− Cảm biến phát xạ được phân thành:

Phần tử nhận tín hiệu
Phần tử này là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển có nhiệm vụ nhận những giá trị của đại lượng vật lý
như là đại lượng vào. Ví dụ: Cơng tắc, nút bấm, cơng tắc hành trình, các cảm biến.
- Phần tử xử lý tín hiệu
Phần tử này có nhiệm vụ xử lý tín hiệu nhận vào theo một qui tắc logic xác định, làm thay đổi trạng thái
của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND…
- Cơ cấu chấp hành
Phần tử này có nhiệm vụ thay đổi trạng thái của đối tượng điều khiển, đó là đại lượng ra của mạch điều
khiển. Ví dụ: xylanh, động cơ, bộ biến đổi áp lực …
SVTH: CHU VIẾT LẬP 19 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1 Sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán của hệ thống
3.1.1 Sơ đồ khối
Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống
Hoạt động: khi ấn nút START hệ thống bắt đầu hoạt động, băng tải 1 bắt
đầu chạy để vận chuyển sản phẩm. Các sản phẩm được đưa trên băng tải khi đi
qua khối cảm biến gồm có CB1, CB2, CB3 nếu sản phẩm ngắn và trung bình thì
nhiều nhất 2 cảm biến CB1 và CB2 tác động. Băng tải 1 vẫn chạy bình thường
đưa sảm phẩm trung bình và ngắn về kho. Nếu sản phẩm dài thì cả 3 cảm biến
đều tác động lúc này cơ cấu đẩy được kích hoạt đẩy sản phẩm dài sang băng tải 2
và đồng thời băng tải 2 chạy đưa sản phẩm dài về kho. Ở mỗi cuối băng tải đều
SVTH: CHU VIẾT LẬP 20 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
có một cảm biến là CB4 và CB5, khi có 1 sản phẩm đi qua sẽ có 1 xung đưa về
bộ counter do đó counter sẽ đếm được số sản phẩm dài hoặc ngắn và hiển thị lên
màn hình của bộ counter. Bộ counter này có thể được reset sau mỗi ca sản xuất
hoặc mỗi ngày làm việc.

3.2 Tính chọn các thiết bị cần thiết
3.2.1 Động cơ kéo băng tải
Với yều cầu đề bài ta chọn động cơ:
- Loại động cơ: Động cơ điện
- Hãng sản xuất: Siemens
- Xuất xứ: Czech Republic
- Công suất (kW): 2.2
- Momen đầu trục cực đại (Nm): 0
- Điện áp (V): 380
- Tốc độ vòng quay (v/phút): 1450
- Kiểu lắp: Chân đế.
- Giá trên thị trường: 5.681.000 VNĐ
- Số lượng 2 cái
3.2.2 Cảm biến quang
Chúng em chọn cảm biến E3FN của hãng OMRON. Số lượng 5 chiếc
Cảm biến quang điện hình trụ có sẵn bộ khuếch đại giá thành thấp,
chống nhiễu tốt bằng công nghệ photo-IC.
• Công nghệ photo IC.
• Hình trụ cỡ M18 DIN, Vỏ nhựa ABS.
• Gọn và tiết kiệm chỗ.
• Khoảng cách phát hiện dài với bộ điều chỉnh nhạy cho loại khuếch tán.
Bảo vệ chống ngắn mạch và nối ngược cực nguồn
SVTH: CHU VIẾT LẬP 23 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13
Hình 2.15: ng c kéo b ng t iĐộ ơ ă ả
ĐỒ ÁN CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA GVHD: NGUYỄN ĐĂNG TOÀN
- Các đặc tính kỹ thuật.
- Kích thước.
SVTH: CHU VIẾT LẬP 24 KHOA ĐIỆN
TRỊNH VĂN HÂN LỚP ĐIỆN 5 –K13