MÁY CẮT BAO BÌ PP
ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Tác giả

ĐẶNG PHI XUÂN PHÚC
NGUYỄN XUÂN DUY

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Điều Khiển Tự Động

Giáo viên hướng dẫn:
Th.s Đặng Ngọc Toàn
Th.s Đặng Phi Vân Hài

Tháng 7 năm 2010

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tại Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí
Minh, nhờ sự giúp đỡ của quý thầy cô về mọi mặt nên đề tài tốt nghiệp mới được hoàn
thành .
Em xin gởi lời biết ơn chân thành đến bộ môn Điều Khiển Tự Động cùng thầy cô trong
Khoa Cơ Khí đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để em thực hiện tốt
đề tài này. Đặc biệt, trong quá trình thực hiện đề tài này, em nhận được sự giúp đỡ,
hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn đề tài Th.s Đặng Ngọc Toàn và Th.s Đặng
Phi Vân Hài. Em xin gửi đến thầy cô lời cảm ơn chân thành .
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa, cùng các bạn đã đóng góp ý kiến và
kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đề tài này.

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010.
Sinh viên thực hiện:
Đặng Phi Xuân Phúc
Nguyễn Xuân Duy

ii


TÓM TẮT
™ Các loại máy cắt bao bì PP mà nhiều doanh nghiệp hiện nay đang sử dụng trên
thị trường hầu hết được nhập từ nước ngoài như Trung Quốc, Đài Loan…với giá thành
cao. Việc chế tạo và sản xuất trang thiết bị máy móc ở trong nước nhằm phục vụ cho
sản xuất hàng hóa tiêu dùng nói chung và sản xuất bao bì nói riêng là rất cần thiết. Việc
này giúp các nhà sản xuất, doanh nghiệp tiết kiệm được chi phí đầu vào, thuận tiện cho
việc tiếp nhận qui trình vận hành máy và sửa chữa thay thế các bộ phận khi có hư
hỏng. Xuất phát từ những nguyên nhân trên và để góp phần cũng cố những kiến thức
đã được học, sinh viên thực hiện đề tài “Mô hình máy cắt bao bì PP điều khiển bằng
PLC và động cơ SERVO” với các nội dung sau:
ƒ Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy cắt bao bì PP thực tế.
ƒ Thiết kế và thi công mô hình máy cắt bao bì PP điều khiển bằng PLC và động
cơ servo.
ƒ Tìm hiểu tính năng và cách sử dụng PLC LIYAN EX1N-32MR.
ƒ Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần, encoder, servo, cảm biến
quang, đồng hồ nhiệt.
ƒ Thiết kế và thi công tủ điều khiển cho máy cắt bao bì PP.
ƒ Thiết kế giao diện điều khiển thuận tiện bằng màn hình Pro-face.
ƒ Viết chương trình điều khiển cho PLC bằng phần mềm GX Developer.
ƒ Hoàn thành mô hình máy cắt bao bì PP có thể thay đổi chiều dài cắt, số sản
phẩm cắt và dễ dàng điều chỉnh sai số chiều dài cắt.


iii


MỤC LỤC

Trang tựa................................................................................................................. i
Lời cảm ơn. ............................................................................................................ ii
Tóm tắt.................................................................................................................. iii
Mục lục. ................................................................................................................ iv
Danh sách hình. ................................................................................................... vii
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU. ...................................................................................... 1
1.1 Tổng quan đề tài. ............................................................................................. 1
1.2 Giới hạn đề tài. ................................................................................................ 1
1.3 Mục đích nghiên cứu ...................................................................................... .2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN. .............................................................................. 3
2.1 Tìm hiểu chung về bao bì và các loại máy cắt bao bì. .................................... 3
2.1.1 Giới thiệu chung về bao bì. ........................................................................ 3
2.1.2 Vài nét về ngành nhựa trong nước. ............................................................ 3
2.1.3 Giới thiệu về bao bì PP............................................................................... 4
2.1.3.1 Công dụng. ............................................................................................ 4
2.1.3.2 Lưu đồ sản xuất bao bì PP. ................................................................... 5
2.1.3.3 Quy trình sản xuất bao bì PP thực tế..................................................... 6
2.1.3.4 Ứng dụng của bao bì PP. ....................................................................... 7
2.1.3.5 Kết luận. ................................................................................................ 8
2.2 Mô hình máy cắt bao bì PP thực tế.................................................................. 9
2.2.1 Mô tả về máy. ............................................................................................. 9
2.2.1.1 Phần cứng cơ khí. .................................................................................. 10
2.2.1.2 Phần điện và công suất. ......................................................................... 10
2.2.1.3 Phần mềm và màn hình giao tiếp .......................................................... 10


iv


CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ............... 10
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu đề tài. ...................................................... 10
3.1.1 Địa điểm tiến hành đề tài.......................................................................... 11
3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành đề tài. ........................................................... 11
3.2 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu. .................................................................. 12
3.2.1 Đối tượng nghiên cứu. .............................................................................. 12
3.2.2 Thiết bị nghiên cứu................................................................................... 12
3.3 Phương pháp thực hiện đề tài. ....................................................................... 12
3.3.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế hệ thống đo lường. ................................ 12
3.3.2 Phương pháp thực hiện phần cơ khí. ........................................................ 13
3.3.3 Phương pháp thực hiện phần điện – điện tử. ............................................ 13
3.3.4 Phương pháp thực hiện phần mềm. .......................................................... 13
3.3.5 Tài liệu liên quan. ..................................................................................... 13
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. .................................................. 14
4.1 Thiết kế phần cơ khí. ..................................................................................... 14
4.1.1 Phần khung máy. ...................................................................................... 16
4.1.2 Bộ phận căng phôi. ................................................................................... 17
4.1.3 Các Rulo dẫn động. .................................................................................. 17
4.1.4 Bộ phận cắt. .............................................................................................. 18
4.1.5 Bộ phận nâng hạ phôi. .............................................................................. 19
4.2 Thiết kế hệ thống khí nén. ............................................................................. 19
4.2.1 Thiết kế bộ phận cắt. ................................................................................ 19
4.2.2 Hệ thống khí nén cho tay nâng phôi ......................................................... 20
4.3 Thiết kế hệ thống điện. .................................................................................. 21
4.3.1 Bảng bố trí thiết bị trên ngõ vào và ngõ ra của PLC. ............................... 23
4.3.2 Thực hiện nối dây cho thiết bị. ................................................................. 24

4.4 Sử dụng màn hình cảm ứng HMI GP2301 .................................................... 29
4.4.1 Liên kết giữa PLC LIYAN và GP 2301. .................................................. 30
4.4.2 Phần mềm ProPBWin – C package03. ..................................................... 31
4.4.3 Thiết kế giao diện cho màn hình cảm ứng. .............................................. 32
4.5 Chương trình điều khiển cho PLC. ................................................................ 38
v


4.5.1 Lưu đồ giải thuật quá trình vận hành. ...................................................... 38
4.5.2 Lập trình cho PLC. ................................................................................... 39
4.5.3 Viết chương trình PLC điều khiển máy cắt bao bì PP ............................. 41
4.6 Thi công và hiệu chỉnh máy. ......................................................................... 50
4.7 Bố trí thí nghiệm. ........................................................................................... 51
4.7.1 Kết quả thí nghiệm. .................................................................................... 52
4.7.2 Lần thí nghiệm thứ nhất. ............................................................................ 52
4.7.3 Lần thí nghiệm thứ hai. .............................................................................. 53
4.7.4 Lần thí nghiệm thứ ba................................................................................. 53
4.7.5 Lần thí nghiệm thứ tư. ................................................................................ 54
4.7.6 Lần thí nghiệm thứ năm. ............................................................................ 54
4.7.7 Lần thí nghiệm thứ sáu ............................................................................... 55
4.7.8 Lần thí nghiệm thứ bảy............................................................................... 55
4.7.9 Kết quả thí nghiệm ..................................................................................... 56
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ. ..................................................................... 57

vi


DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Lưu đồ sản xuất bao bì PP. ..................................................................... 5

Hình 2.2 Máy dệt sợi PP. ....................................................................................... 6
Hình 2.3 Cuộn phôi PP sau khi dệt........................................................................ 6
Hình 2.4 Ứng dụng bao bì PP trong nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản. ............... 7
Hình 2.5 Ứng dụng bao bì PP trong xây dựng. ..................................................... 7
Hình 2.6 Ứng dụng bao bì PP trong dân dụng. ..................................................... 8
Hình 2.7 Máy cắt và may bao trong thực tế. ......................................................... 9
Hình 3.1 Phương pháp thiết kế hệ thống đo lường.............................................. 12
Hình 4.1 Mô hình máy cắt bao bì PP................................................................... 14
Hình 4.2 Lưu đồ nguyên lý hoạt động máy cắt bao bì PP ................................... 15
Hình 4.3 Thiết kế phần khung máy. .................................................................... 16
Hình 4.4 Bộ phận căng phôi. ............................................................................... 17
Hình 4.5 Rulo dẫn động....................................................................................... 17
Hình 4.6 Bộ phận cắt. .......................................................................................... 18
Hình 4.7 Bộ phận nâng hạ phôi. .......................................................................... 20
Hình 4.8 Tủ điện điều khiển. ............................................................................... 21
Hình 4.9 Bảng điều khiển .................................................................................... 22
Hình 4.10 Input cho PLC..................................................................................... 24
Hình 4.11 Output cho PLC. ................................................................................. 25
Hình 4.12 Tiếp điểm Relay. ................................................................................ 25
Hình 4.13 Output điều khiển thiết bị. .................................................................. 26
Hình 4.14 Điều khiển tốc độ biến tần. ................................................................. 26
Hình 4.15 Kết nối khối Ex2n1PG với PLC ......................................................... 27
Hình 4.16 Nối dây khối 1PG và Servopack ........................................................ 27

vii


Hình 4.17 Kết nối Servopack với các thiết bị ..................................................... 28
Hình 4.18 Nối dây cho đồng hồ nhiệt.................................................................. 28
Hình 4.19 Liên kết PLC và màn hình HMI. ........................................................ 30

Hình 4.20 Menu khởi động GP 2301. ................................................................. 30
Hình 4.21 Phần mềm ProWinPB C-Package 03. ................................................ 31
Hình 4.22 Trang B1: LUAN VAN TOT NGHIEP. ............................................ 33
Hình 4.23 Trang B2: CHON CHE DO HOAT DONG. ...................................... 33
Hình 4.24 Keypad và display. ............................................................................. 34
Hình 4.25 Trang B3: CHE DO AUTO. ............................................................... 35
Hình 4.26 Trang B4: CHE DO MANUAL. ........................................................ 36
Hình 4.27 Trang B5: TEST TIMER CỦA XYLANH. ....................................... 37
Hình 4.28 Lưu đồ giải thuật quá trình vận hành.................................................. 38
Hình 4.29 Phần mềm lập trình cho PLC: GX Developer 8 ................................. 39
Hình 4.30 Tạo Project mới .................................................................................. 40
Hình 4.31 Convert cho chương trình GX Developer 8 ....................................... 40
Hình 4.32 Mô hình máy hoàn chỉnh. ................................................................... 50

viii


Chữ viết tắt
Viết tắt

Viết đầy đủ

PLC

Programmable Logic Controller

HMI

Human Machine Interface


D/A

Digital to Analog

Nhựa PP

Nhựa Polypropylence

Nhựa PE

Nhựa Polyetylen

Nhựa PC

Nhựa Polycabonat

Nhựa PET

Nhựa Polyethylene Terephthalate

Nhựa PVC

Polyvinyl Clorua

VDC

Volts of Direct Current (continuous current)

VAC


Voltage in Alternating Current

RS232

Recommended Standard 232

T.Bình

Trung bình

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Tổng quan về đề tài.
Hiện nay, nhu cầu sản xuất bao bì cho sử dụng đang tăng cao vì tính tiện dụng, dễ
dàng và giá thành thấp. Trong khi đó, các loại máy ở Việt Nam chủ yếu nhập từ nước
ngoài, gặp một số khó khăn cho việc vận chuyển cũng như sửa chữa và bảo dưỡng
máy, điều này ảnh hưởng đến giá thành máy và ảnh hưởng đến việc sản xuất. Sản xuất
ra loại máy cắt bao bì ứng dụng được thực tế với giá thành thấp hơn sẽ là giải pháp cho
những khó khăn trên. Qua thời gian học tập ở trường và kiến thức đã nhận được,
chúng em xin tìm hiểu và thực hiện mô hình máy cắt bao bì với quy mô nhỏ.
1.2 Giới hạn đề tài.
Do bước đầu thiết kế đề tài nên còn nhiều hạn chế nhất định. Vì thế, thực hiện đề
tài chỉ chú trọng nghiên cứu những vấn đề chính sau:
¾ Tìm hiểu một cách tổng quan về các loại máy cắt bao bì thực tế.
¾ Thiết kế mô hình máy cắt bao bì với quy mô và công suất nhỏ, với độ chính xác
của sản phẩm cắt từng millimet.

¾ Nghiên cứu và sử dụng PLC, màn hình HMI , khối chuyển đổi D/A, biến tần, động
cơ Servo, Encoder, Cảm biến quang, van và xylanh khí nén, Relay và Relay
nhiệt… là những thiết bị sử dụng trong Điều khiển tự động đã được học.
¾ Viết chương trình thực tế cho mô hình chạy với hai chế độ điều khiển Manual và
Auto, điều khiển bằng nút nhấn hoặc màn hình HMI.
¾ Liên kết và hiển thị các thông số của máy cắt trên màn hình HMI.

1


1.3 Mục đích nghiên cứu.
Nghiên cứu hoạt động và phương pháp điều khiển của một mô hình máy thực tế.
Thi công mô hình máy cắt bao bì có tính ứng dụng thực tế, có giao diện dể dàng
điều khiển và dể dàng chỉnh sửa khi có sự cố.
Tìm hiểu và sử dụng các thiết bị sử dụng trong các máy công nghiệp như PLC,
Màn hình HMI , Khối chuyển đổi D/A, Biến tần, Động cơ Servo, Encoder, cảm biến
quang, Van và Xylanh khí nén, Relay và Relay nhiệt…
Lập trình và kết nối cho mô hình hoạt động theo hai chế độ Manual và Auto.

2


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1 Tìm hiểu chung về bao bì và các loại máy cắt bao bì.
2.1.1 Giới thiệu chung về bao bì.
Nhân loại đã biết sử dụng bao bì từ hàng ngàn năm trước. Do nhu cầu trực tiếp từ
cuộc sống, chúng ta sử dụng bao bì để đựng đồ ăn uống, giữ khô, bảo quản sạch và để
vận chuyển. Những chất liệu làm bao bì từ rất xưa như lá cây, gỗ, đất nung, gốm , kim

loại…
Từ đầu thế kỷ 20 với sự xuất hiện của polymer tổng hợp, vì những ưu điểm vượt
trội mà nhựa có thể coi là một sự lựa chọn mới cho bao bì: dể chế tạo, trong suốt nên
có thể in màu và nhìn xuyên vào sản phẩm bên trong, nhẹ, rẻ và tiện dụng khi vận
chuyển…
2.1.2 Vài nét về ngành nhựa trong nước:
Các doanh nghiệp thuộc ngành nhựa ở Việt Nam đang tăng lên nhanh chóng. Từ
năm 2000, sản lượng ngành nhựa đạt 950.000 tấn/năm, đến nay đã đạt hơn 1.760.000
tấn/năm. Hoạt động sản xuất kinh doanh của các doanh nghiệp ngành nhựa gồm 4 lĩnh
vực:
- Lĩnh vực sản xuất bao bì nhựa: bao bì xốp, bao bì dệt PP.
- Lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng: ống nước, cửa sổ, ốp tường…
- Lĩnh vực sản xuất đồ tiêu dùng: bàn ghế, chén, xô chậu…
- Lĩnh vực sản xuất nhựa kỹ thuật cao: phụ tùng cho ô tô và xe máy, điện tử viễn
thông, điện dân dụng…

3


Thành phố Hồ Chí Minh có thị trường nhựa lớn nhất cả nước, thể hiện qua các tính
chất sau: sản xuất, phân phối lưu thông, ứng dụng khoa học kỹ thuật, giao dịch quốc
tế… Sản lượng ngành nhựa thành phố Hồ Chí Minh chiếm 80% sản lượng cả nước.
2.1.3 Giới thiệu về bao bì PP.
Hiện nay nhu cầu sử dụng bao bì là rất lớn, đặc biệt là bao bì PP (Polypropylene) vì
một số ưu điểm:
- Ít gây ô nhiểm môi trường (so với nylon), bao bì PP khả năng tái chế cao.
- Có giá cả hợp lý để sản xuất bao bì (so với các loại nhựa PE, PVC, PC, PET…)
- Không bị căng phồng và hư hỏng khi tiếp xúc với tinh dầu thơm hoặc các chất tẩy
như Alcool, Acêton, H2O2… như nhựa PE.
- Tính bền cơ học cao, khá cứng vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn

dài do đó được chế tạo thành sợi, không quá cứng như PVC.
- Trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ, in tối đa 7 màu.
- Chịu được nhiệt độ cao hơn 100o C.
- Có tính chất chống thấm O2, hơi nước, dầu mỡ và các khí khác.
2.1.3.1 Công dụng:
- Dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản thực phẩm , không yêu cầu chống
oxy hóa một cách nghiêm nhặt.
- Tạo thành sợi, dệt thành bao bì đựng lương thực, ngũ cốc có số lượng lớn.
- PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối với màng nhiều lớp để tăng tính
chống thắm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao, và dễ mở bao bì và tạo độ bóng cao
cho bao bì.

4


2.1.3.2 Dưới đây là lưu đồ sản xuất bao bì PP.

Hạt nhựa PP
Máy tạo sợi

Máy dệt

Cắt may

Máy tráng

In

Máy tạo hông


In

Gấp vai
Cắt may tạo
hông tự động

May hai đầu

Bó buộc, ép
kiện

In giáp lai
Bao thành
phẩm PP có
tráng, có in
hoặc không in

Bao thành phẩm
xi măng PK,
KPK, BOPP, bao
hoá chất các loại
Kho thành
phẩm

Giao hàng
Hình 2.1 Lưu đồ sản xuất bao bì PP

5

Bao thành

phẩm PP,
không tráng,
có in hoặc
không in


2.1.3.3 Quy trình sản xuất bao bì PP thực tế:
Các hạt PP được đổ vào máy kéo sợi, lượng hạt này được trộn chung với hạt nhựa
tái chế và phụ gia với một lượng nhất định để nấu chảy và kéo sợi. Các sợi PP khi
được kéo ra sẽ được cuộn lại vào môt ống giấy hay ống nhựa côn

Hình 2.2 Máy dệt sợi PP
Các ống sợi PP được mang đi lắp vào giàn khung, từ giàn khung này từng sợi PP sẽ
được luồng vào máy dệt, máy dệt sẽ dệt từng sợi PP thành một ống PP, ống PP này
được cuộn lại thành từng cuộn, đây chính là cuộn phôi PP cần cho quá trình cắt và
may khâu.
Cuối cùng cuộn PP được lắp vào máy cắt và may. Ở máy này cuộn PP được cắt
đúng chiều dài đã cài đặt sẵn trong máy. Tấm PP sau khi cắt được các Rulo dẩn qua bộ
phận may và may liền đáy bao, chuyển ra ngoài, trở thành một sản phẩm bao bì hoàn
chỉnh.

Hình 2.3 Cuộn phôi PP sau khi dệt

6


2.1.3.4 Ứng dụng của bao bì PP:
Trong nông nghiệp: bao bì PP được dùng để lót sân phơi, lót ao nuôi tôm cá, phủ
và che chắn mưa nắng… phục vụ cho việc nuôi trồng các loại nông sản, thủy sản, ngũ
cốc. Làm bao bì đựng phân bón, ngũ cốc, hoa màu… tiện cho việc vận chuyển và bảo

quản.

Hình 2.4 Ứng dụng bao bì PP trong nông nghiêp và nuôi trồng thủy sản
Trong xây dựng và công nghiệp: che chắn và bảo vệ các công trình đang xây dựng
tránh bụi, gạch đá, bảo quản nguyên vật liệu tránh mưa gió.

Hình 2.5 Ứng dụng bao bì PP trong xây dựng
Trong dân dụng: Làm lều trại, nơi trú ẩn, làm mái che, sử dụng làm túi bao bì, đóng
gói bưu phẩm…

7


Hình 2.6 Ứng dụng bao bì PP trong dân dụng.
2.1.3.5 Kết luận:
Với tính đa năng, hữu dụng, phạm vi sử dụng rộng của loại bao bì PP, lĩnh vực sản
xuất bao bì đang là lĩnh vực nóng, điều này đòi hỏi máy móc phục vụ trong việc sản
xuất bao bì phải làm việc nhanh, chính xác và ổn định cho sản xuất. Trong khi các loại
máy bao bì phải nhập từ nước ngoài gây nhiều bất lợi cho doanh nghiệp.
Từ những nhu cầu trên đặt ra cho các đơn vị chế tạo máy móc trong nước làm sao
chế tạo ra máy móc phục vụ cho dân mình với chi phí thấp hơn mà vẫn đảm bảo chất
lượng làm việc của máy.

8


2.2 Mô hình máy cắt PP thực tế đã có trên thị trường:

Hình 2.7 Máy cắt bao bì PP trong thực tế
2.2.1 Mô tả về máy:

Máy cắt tự động giao tiếp và điều khiển qua màn hình HMI, người sử dụng cung
cấp cuộn phôi cho máy cắt, nhập các thông số về sản phẩm như: Chiều dài sản phẩm,
số lượng sản phẩm, dung sai máy… Máy tự động cắt và cho ra sản phẩm ở đầu ra.
2.2.1.1 Phần cứng cơ khí:
- Phần cấp liệu: Xylanh nâng hoặc hạ xuống để cấp phôi.
- Bộ phận dự trử phôi cho quá trình cắt: Tăng đưa.
- Phần Rulo dẫn động: Cung cấp phôi cho quá trình cắt.
- Bộ phận cắt: Xylanh cắt phôi và xylanh gạt phôi.

9


2.2.1.2 Phần điện và công suất:
- Động cơ servo để đo chính xác chiều dài cần cắt.
- Encoder tính hiệu hồi tiếp để điều khiển chính xác động cơ servo.
- Biến tầng để điều chỉnh tốc độ và bảo vệ motor.
- Hệ thống khí nén.
- Motor điện dẫn động.
2.2.1.3 Phần mềm và màn hình giao tiếp:
- Giao diện HMI, màn hình cảm ứng thể hiện thông số của quá trình cắt.
- Sử dụng PLC công nghiệp.

10


Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu.
3.1.1 Địa điểm tiến hành.

Đề tài được tiến hành từ ngày 12/04/2010 đến ngày 4/07/2010 tại nhà Thầy Đặng
Ngọc Toàn, 23/27F đường 26, KP4, Phước Long A, Quận 9, TP HCM
3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành.
Tìm hiểu mô hình và nghiên cứu lý thuyết liên quan: 14/04/2010 đến 28/04/2010.
Chế tạo các chi tiết máy theo bản vẽ thiết kế, sơ đồ đấu dây liên kết các thiết bị:
29/04/2010 đến 5/05/2010.
Kiểm tra các thiết bị, lắp ráp chỉnh sửa phần cứng: 6/05/2010 đến 14/05/2010.
Thi công tủ điện, đấu dây và liên kết thiết bị: 15/05/2010 đến 30/5/2010.
Viết chương trình điều khiển cho PLC: 31/05/2010 đến 7/06/2010.
Viết chương trình giao diện cho màn hình HMI: 8/06/2010 đến 14/06/2010.
Chỉnh sửa và thí nghiệm mô hình: 15/06/2010 đến 27/06/2010.
Báo cáo và bảo vệ luận văn: 13/06/2010 đến 14/06/2010.

11


3.2 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu:
3.2.1 Đối tượng nghiên cứu:
Nghiên cứu cơ cấu cơ khí và nguyên lý vận hành của các loại máy cắt bao bì PP đã
có trên thị trường. Từ cơ sở thực tiễn đó, thiết kế thi công mô hình máy cắt bao bì theo
yêu cầu và giới hạn của đề tài đặt ra: “Máy cắt bao bì PP sử dụng động cơ Servo”.
3.2.2 Thiết bị nghiên cứu:
¾ Các thiết bị điện-điện tử công nghiệp như: PLC LIYAN, màn hình HMI dòng
GP, khối Ex2n1PG mở rộng, biến tần Ativar 11, servopack loại xung P, Relay
nhiệt…
¾ Các thiết bị khí nén bao gồm: Máy nén, xylanh, đầu nối và ống dẫn.
¾ Các thiết bị cơ khí dẫn động, động cơ 3 pha, rulo.
¾ Phần mềm GX Developer lập trình bằng ngôn ngữ Ladder.
¾ Phần mềm ProPBWin C-Package 3.
3.3 Phương pháp thực hiện đề tài:

3.3.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế hệ thống đo lường.

Hình 3.1 Phương pháp thiết kế hệ thống đo lường
Chọn phương pháp điều khiển hồi tiếp vòng kín:
Người sử dụng nhập các thông số của quá trình cắt trực tiếp qua màn hình HMI:
chiều dài cắt, số sản phẩm cần cắt, dung sai máy… Các thông số này được nhập trực
tiếp vào thanh ghi PLC và được quy đổi thành số xung tham chiếu. . PLC xuất giá trị
số ra khối 1PG, giá trị số này được khối Ex2n1PG chuyển thành số xung cần thiết để
điều khiển biến tần, điều khiển động cơ 3 pha làm quay trục rulo. Trục rulo được gắn

12


với encoder, số xung được đọc về từ encoder bằng bộ đếm tốc độ cao sẽ được so sánh
với số xung tham chiếu người sử dụng đã nhập để điều khiển quá trình cắt.
3.3.2 Phương pháp thực hiện phần cơ khí:
ƒ Tham khảo mô hình máy cắt bao bì PP đã có trên thị trường.
ƒ Tính toán để chọn mô hình máy, chọn loại động cơ, hệ thống khí nén.
ƒ Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh.
3.3.3 Phương pháp thực hiện phần điện-điện tử:
ƒ Thiết kế sơ đồ đấu dây.
ƒ Thiết kế tủ điện.
ƒ Thi công và đấu dây cho các thiết bị điện, cơ cấu chấp hành.
ƒ Thử nghiệm và hiệu chỉnh.
3.3.4 Phương pháp thực hiện phần mềm:
ƒ Viết lưu đồ giải thuật.
ƒ Viết chương trình.
ƒ Nạp vào thiết bị và chạy mô phỏng.
ƒ Chỉnh sửa chương trình.
3.3.5 Các tài liệu nghiên cứu liên quan

ƒ Tài liệu Manual về PLC LIYAN, Biến tần ATIVAL 11, Servo YAKAWA,
Encoder OMRON… được cung cấp trên trang chủ của các hãng sản xuất.
ƒ Tài liệu về phần mềm lập trình GX Developer, ProPBWin C-Package 3.
ƒ Tài liệu Thiết kế chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm).
ƒ Tài liệu về Hệ thống khí nén.
ƒ Tham khảo và tìm trên Internet.
.

13


Chương 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Thực hiện phần cơ khí cho mô hình máy cắt bao bì PP điều khiển bằng
PLC và động cơ servo.
Mô hình được thiết kế như sau:

Hình 4.1 Mô hình máy cắt bao bì PP.

14


Các chi tiết của mô hình máy cắt bao bì PP.
STT

Tên chi tiết

STT


Tên chi tiết

1

Gối đỡ tay nâng phôi.

2

Xylanh nâng.

3

Khung tay nâng.

4

Rulo dẫn phôi.

5

Rulo cao su nén phôi.

6

Gối đỡ của trục nén phôi.

7

Trục động cơ kéo phôi.


8

Rulo dẫn hướng.

9

Xylanh gạt.

10

Xylanh cắt.

11

Trục định hướng cho Xylanh

12

cắt.

Dây điện trở cắt.

13

Motor servo.

14

Motor kéo phôi.


15

Motor vuốt phôi.

16

Encoder.

17

Bộ phận căn phôi.

18

Buli trục motor kéo phôi.

- Lưu đồ nguyên lý hoạt động của máy cắt bao bì PP.
Các cuộn phôi
PP đã dệt

Xếp phôi lên
tay nâng

Cấp phôi vào
máy

Động cơ điện
kéo phôi

Rulo dẫn phôi


Khâu đóng gói
và may đáy

Hoàn thành

Động cơ đẩy
bao đã cắt

Xylanh cắt lùi

Căng phôi

Servo kéo phôi
đúng chiều dài

Xylanh gạt lùi
về

Xylanh gạt
tách bao

Xylanh cắt tiến
để cắt

Hình 4.2 Lưu đồ nguyên lý hoạt động máy cắt bao bì PP.

15



Các phần chính của máy cắt bao gồm:
¾

Phần cứng cơ khí:
- Phần khung máy.
- Bộ phận căng phôi.
- Các Rulo dẫn động.
- Bộ truyền đai.

¾

Phần khí nén:
- Bộ phận cắt. Bao gồm xylanh cắt mang dây cắt và xylanh gạt
- Tay nâng phôi.

Thiết kế từng thành phần cho mô hình máy cắt bao bì.
4.1.1 Phần khung máy:

Hình 4.3 Thiết kế phần khung máy.
Khung sắt có thể dể dàng lắp ráp, cố định các thành phần của máy khi vận hành.
Vật liệu chế tạo khung máy: Sắt hộp rỗng tiết diện hình chữ nhật, kích thước 50 x 50
mm. Kích thước máy 800 x 435 x 425 mm.
Dể mua và có kích thước tiêu chuẩn nên dể dàng lắp ráp và canh chỉnh. Có khả
năng chịu lực có hạn, tuy nhiên vì mô hình hoạt động không có tải lớn tác động đến
khung sườn nên có thể được sử dụng.

16