TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
……
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ
TRUYỀN ĐỘNG THỦY KHÍ
ĐỀ TÀI:
ĐỀ TÀI:

MÁY CẮT PHÔI TỰ ĐỘNG
GVHD: Dương Thế Phong
SVTH: Nguy
TP. HCM, Tháng 06 – 2008
TP. HCM, Tháng 06 – 2008
Nhận xét của giáo viên h
Nhận xét của giáo viên h
ướng dẫn
ướng dẫn
:
:
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
cách dể thiết kế một mơ hình cắt phơi tự dộng khác nhau, ở đây chúng tơi thiết
kế mơ hình cắt phơi tự động điều khiển bằng điện khí nén kết hợp PLC.
kế mơ hình cắt phơi tự động điều khiển bằng điện khí nén kết hợp PLC.
Trong q trình thực hiên đồ án mặc dù chúng tơi đã cố gắng hết sức chắc
Trong q trình thực hiên đồ án mặc dù chúng tơi đã cố gắng hết sức chắc
chắn sẽ khơng thiếu nhứng sai xót. Vì vậy, chúng tơi-những người làm đồ án
chắn sẽ khơng thiếu nhứng sai xót. Vì vậy, chúng tơi-những người làm đồ án
này rất mong những ý kiến đóng góp của q thầy cơ và các bạn.
này rất mong những ý kiến đóng góp của q thầy cơ và các bạn.
Nhân đây xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Tưởng Phước Thọ cùng
Nhân đây xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Tưởng Phước Thọ cùng
các bạn đã giúp chúng tơi hồn thành đồ án này.
các bạn đã giúp chúng tơi hồn thành đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn!
Xin chân thành cảm ơn!
Mô hình máy cắt phôi tự động 3
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
CHƯƠNG I
DẪN NHẬP
1. Hiện trạng:
Ngày nay, tự động hoá là sự ưu tiên lựa chọn trong hầu hết các
lónh vực của nền kinh tế quốc dân. Chính nhờ sự phát triển của tự
động hoá mà con người tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao nhằm
đáp ứng nhiều nhu cầu phức tạp của đời sống xã hội.
Hiện nay để sử dụng hệ thống cắt phôi trong các phân xưởng cơ

Cùng với sự phát triển không ngừng của lónh vực tự động hóa,
ngày nay các thiết bò truyền dẫn, điều khiển bằng thủy lực – khí nén
sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lónh vực công
nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển, máy dập,
máy uốn, máy ép phun, dây chuyền chế biến thực phẩm,… do những
thiết bò này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác
cao, công suất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những
không gian chật hẹp so với các thiết bò truyền động và điều khiển
bằng cơ khí hay điện.
 Ưu – nhược điểm của khí nén:
Ưu điểm:
• Do khả năng chòu nén (đàn hồi) lớn của không khí,
cho nên có thể trích chứa khí nén một cách thuận lợi. Như vậy
có khả năng ứng dụng để thành lập các trạm trích chứa khí nén.
• Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ
nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp xuất trên đường
dẫn ít.
• Không gay ô nhiễm môi trường.
• Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động
bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp hệ thống
đường dẫn khí nén đã có sẵn.
• Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được
đảm bảo.
Nhược điểm:
• Lực truyền tải trọng thấp.
• Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc
truyền cũng thay đổi, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn,
cho nên không thể thực hiện những chuyển động thẳng hoặc
quay đều.
• Dòng khí thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn.

đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
Phân loại:
a. Theo áp suất:
• Máy nén khí áp suất thấp: p ≤ 15 bar
• Máy nén khí áp suất cao: p ≥ 15 bar
• Máy nén khí áp suất rất cao: p ≥ 300bar
b. Theo nguyên lý hoạt động:
• Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí
kiểu pittông, máy nén khí kiểu cách gạt, máy nén khí kiểu
root, máy nén khí kiểu trục vít.
• Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo
chiều trục.
2. Bình trích chứa khí nén:
Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải
có một bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm
Mô hình máy cắt phôi tự động 7
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa,
ngưng tụ và tách nước.
Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén
khí và công suất tiêu thụ của các thiết bò sử dụng, ngoài ra kích thước
này còn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục
hay gián đoạn.
Ký hiệu :
B. CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Van đảo chiều 3/2
b) Van đảo chiều 5/2:
Khi chưa có tín hiệu điện tác động vào cửa (14), thì cửa (3) bị chặn, cửa
(1) nối với cửa (2) và cửa (4) nối với cửa (5). Khi có tín hiệu điện tác động vào
cửa (14) thì nòng van sẽ dịch chuyển sang phải, cửa (2) nối với cửa (3) và cửa
(1) nối với cửa (4) còn cửa (5) bị chặn. Khi tín hiệu tác động vào cửa (14) mất đi
thì dưới tác động của lò xo nòng van trở về vị trí ban đầu.
Ký hiệu:
Mô hình máy cắt phôi tự động 9
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
Van đảo chiều 5/2
2. Van tiết lưu:
Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh
vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. Ngồi ra van tiết lưu cũng có
nhiệm vụ điều chỉn thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều. Ngun lý làm
việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay dổi

 Khi có sự tác động:
2 4

Cấu trúc:Mô hình máy cắt phôi tự động 11
•
S
1
2 4
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
Các thơng số cơ bản
 Khả năng đóng tải lớn ,tới 15A.
 Điện áp định mức 250 VAC
Một số model thơng dụng:

hort Spring Plunger Panel Mount Plunger
Z-15GQ-B Z-15GD
Hinge Lever Low-force Hinge Lever
Z-15GW-B Z-15GW4-B
Mô hình máy cắt phôi tự động 12

Xylanh tác dụng hai chiều, dùng cơng tắc từ
Mô hình máy cắt phôi tự động 14
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
C. PLC S7 – 200 CPU 214 (SIEMENS)
Đây là công cụ điều khiển hiệu quả nhất và được ưa chuộng cũng như
ứng dụng rộng rãi nhất trong thực tế. Nó điều khiển chính xác đơn giản, dễ
thay đổi chu trình làm việc bằng cách thay đổi phần mềm. Hệ thống điều
khiển bằng PLC tương đối tốn kém nhưng ổn đònh rất cao.
PLC (programmable logic control): chương trình điều khiển logic. PLC là
loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật tốn điều khiển số thơng qua
một ngơn ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật tốn đó bằng mạch số.
 Ưu điểm của PLC:
- Lập trình với PLC có thể thay đổi thuật tốn, chương trình viết với
PLC thì điều kiển được dễ dàng, chương trình được lưu trong bộ nhớ
dưới dạng các khối và thực hiện lệnh theo chu kỳ vòng qt.
- Khơng dùng đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic dùng rơle
- Tốc độ cao
- Cơng suất tiêu thụ nhỏ
 Nhược điểm:
- Giá thành rat cao
1. Gi ới thiệu chung về PLC S7 – 200 (Siemens)
- Có nhiều loại PLC của các hãng khác nhau nhưng ta xét ở đây là PLC
S7-200 của hãng Simens.
- Gồm một số loại như các loại 214,216,212,224,226….
- Hệ thống điều khiển với PLC gồm có:

• Moudle ngõ vào Analog: áp ,dòng , điện trở, cặp nhiệt.
Mô hình máy cắt phôi tự động 16
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
• Moudle ngõ ra Analog: áp , dòng
c) Cấu trúc bộ nhớ:
Bộ nhớ của S7-200 được chia làm 4 vùng:
 Vùng chương trình.
 Vùng tham số.
 Vùng dữ liệu.
 Vùng đối tượng.
Trong đó hai vùng nhớ dữ liệu và đối tượng có vai trò quan trọng trong
việc thực hiện một chương trình.
 Vùng dữ liệu:
 V - Variable memory : Vùng nhớ biến.
 I - Input image register : Vùng đệm ngõ vào.
 Q - Output image register : Vùng đệm ngõ ra.
 M – Internal memory bits : Vùng nhớ trong.
 SM – Special memory bits : Vùng nhớ đặc biệt.
Các vùng nhớ này đều có thể truy cập được theo bit, byte, word hay double
word.

 Vùng đối tượng: Được phân chia như sau:
o Timer: từ T0 đến T127.
o Bộ đếm: từ C0 đến C127.
o Bộ đệm cổng vào tương tự: từ AW0 đến AW30.

 Có 03 led báo trạng thái của CPU:
_ Led SF : Báo trạng thái CPU còn tốt hay bò hỏng.
_ Led RUN: Báo trạng thái CPU đang hoạt động.
_ Led STOP: Báo trạng thái CPU đang ngưng hoạt động.
Ngoài ra, khi có yêu cầu giao tiếp lớn, S7-200 cho phép ta kết nối
thêm các modul mở rộng. Số modul mở rộng tối đa là 7, tương ứng với số ngõ
vào cực đại là 64, số ngõ ra cực đại là:
 Các ngõ vào, ra đều có mức điện áp tác động là 24VDC.
Mô hình máy cắt phôi tự động 18
1. Nhập dữ
liệu từ ngoại
vi vào bộ đệm
ảo.
2. Thực hiện
chương trình.
3. Truyền
thông và tự
kiểm tra lỗi.
4. Chuyển
dữ liệu từ bộ
đệm ảo ra
ngoại vi.
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
Tính năng của CPU-214 DC/DC/DC:
- Nguồn nuôi: 24VDC.

I0.7
I1.0
I1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
Q1.1
SIMATIC
S7-200
Các cổng
vào
Cổng truyền
thông
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍ
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG THUỶ KHÍGVHD: Tưởng Phước Tho
GVHD: Tưởng Phước Tho
CHƯƠNG III

Cao b = 2 mm = 0,02 dm
Chất liệu thép CT45: D = 7,8 kg/dm
3
V
phôi
= a.b.L = 0,3 . 0,02 . 20 = 0.12 dm
3
Suy ra: M
phôi
= V
phôi
. D = 0.12 . 7,8 = 0,936 kg
 Đường kính xylanh B:
Phản lực tác dụng lên bàn trượt:
N
bàn trượt
= P
bàn trượt
P
bàn trượt
= (M
phôi
+ M
bàn trượt
+ M
cơ cấu
) . 10
Trong đó: M
phôi
= 0,936 kg;

Mà F
B
= P. A
B
Chọn máy nén khí có áp suất P = 5 bar = 5.10
5
N/m
2
là áp suất thỏa yêu cầu
Suy ra: A
B
=
P
F
B
= 41.872/(5.10
5
) = 5,3744. 10
-5
m
2
Mà: A
B
=
4
.
2
d
π
nên ta được:

Suy ra: F
ms phôi
= K.(P
phôi
+ F
ép
)
Để phôi nằm trên bàn trượt và khi pitton B đẩy bàn trượt thì phôi cũng đi
theo bàn trượt thì phải có:
F
ms phôi

≥
F
đẩy
Mà F
đẩy
= F
B
= P.A
B
= 60,5 N
Nên K.(P
phôi
+ F
ép
)
≥
F
B

4
= 1,68 . 10
-2
m = 11,7 mm
Vậy chọn đường kính xylanh A: d
A
= 12 mm
 Đường kính xylanh C và D:
F
giữ phôi
=500 N = F
1
=F
F
cắt
= 500 N = F
2
=F
Từ đó:
A
D
=
P
F
= 0,001 m
2
A
C
= 0.001 m
2

:
5. Code chương trình theo tập lệnh LAD:
Mô hình máy cắt phôi tự động 25