Nghiên cứu ứng dụng của PLC trong hệ điều khiển máy nhựa ép phun

- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 2 mục lục Nội dung Trang Danh mục các hình vẽ Mở Đầu ch-ơng 1:tổng quan về công nghệ ép Ch-ơng 2:công nghệ và trang thiết bị máy nhựa ép phun ………11 2.1:Giới thiệu Phân loại máy nhựa ép phun Các nguyên liệu thông dụng có thể gia công trên máy ép phun..12 2.2: Công nghệ và sơ đồ khối.
- 13 2.2.1: Các khâu công nghệ Yêu cầu điều khiển Nguyên lý hoạt động thuỷ lực của máy nhựa ép phun Trang thiết bị máy nhựa ép phun Các cơ cấu thuỷ lực.
- 23 ch-ơng 3:thiết kế hệ thống điều khiển.
- 34 3.1: Trang thết bị điều khiển Yêu cầu và thiết kế điều khiển Các yêu cầu về chế độ và an toàn Yêu cầu về hành trình điều khiển Thiết kế điều khiển các van dầu Thiết kế điều khiển động cơ bơm dầu Chọn ph-ơng án điều khiển Tính chọn thiết bị Xây dựng cấu hình ph-ơng án điều khiển Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 3 ch-ơng 4:Ch-ơng trình điều khiển và giám sát Ch-ơng trình điều khiển Bố trí vào ra PLC Bố trí đầu vào analog L-u đồ và ch-ơng trình điều khiển Ch-ơng trình giám sát.
- L-u đồ ch-ơng trình giám sát Thiết kế giao diện Phụ lục ch-ơng 4:Ch-ơng trình điều khiển Kết luận TàI liệu tham khảo Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 4 Danh mục các hình vẽ TT Ký hiệu Tên hình Trang 1 H2.1 Máy ép phun trục vít 11 2 H2.2 Sơ đồ khối các khâu công nghệ 13 3 H2.3 Thiết bị gia nhiệt máy ép nhựa 14 4 H2.4 ép định hình sản phẩm 15 5 H2.5 Sơ đồ cấu trúc máy ép nhựa 16 6 H2.6 Quá trình ép nhựa và tiếp liệu 19 7 H2.7 Hoạt động thuỷ lực của máy nhựa ép phun 21 8 H2.8 Cấu trúc van tiết l-u 23 9 H2.9 Sơ đồ cơ khí tay kìm đóng khuôn 24 10 H2.10 Thiết bị gia nhiệt trên xilanh 25 11 H2.11 Phễu tiếp liệu có hệ thống sấy khô 30 12 H3.1 Sơ đồ cấu trúc máy ép nhựa 36 13 H3.2 Điêù khiển van và áp suất tốc độ 40 14 H3.3 Sơ đồ khởi động động cơ và mạch bảo vệ liên động 42 15 H3.4 PLC CPM2A 45 16 H3.5 Kết nối PLC qua cổng RS232 kết nối 1:1 49 17 H3.8 Sơ đồ khối hệ điều khiển 50 18 H4.1 Bố trí đầu vào PLC 51 19 H4.2 Bố trí đầu ra PLC 52 20 H4.3 Bố trí đầu vào ra analog 53 Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 5 Mở Đầu Nhựa và các sản phẩm của nhựa đang đ-ợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cũng nh- trong cuộc sống hàng ngày.
- Sản phẩm của nhựa đ-ợc sử dụng làm vỏ các linh kiện, các thiết bị máy móc vì nó có nhiều đặc tính tốt nh- chi phí thấp, nhẹ, cách điện tốt.
- Những thiết bị sinh hoạt và đồ dùng trong gia đình bằng nhựa chiếm một số l-ợng lớn nh-: bàn ghế nhựa, vỏ tivi , đài,....các đồ dùng bằng nhựa vừa rẻ, vừa gọn, không cồng kềnh, đắt tiền nh- các vật liệu khác.
- Nhựa là sản phẩm của phản ứng trùng hợp có khối l-ợng phân tử lớn từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu đơn vị cacbon.
- Từ khi loài ng-ời sản xuất ra đ-ợc nhựa, ra các chất dẻo nh- PVC, PE....dến nay đã có những b-ớc tiến nhảy vọt về kỹ thuật sản xuất nhựa, về kỹ thuật sản suất những vật liệu cao phân tử , polime.
- các sản phẩm bằng nhựa đã dần dần thay thế những vật liệu khác, chẳng hạn nh- kim loại vừa hiếm vừa đất tiền mà tính năng nhiều khi không -u việt bằng nhựa.
- Trong yêu cầu về kỹ thuật, nhựa là vật liệu không thể thiếu đ-ợc, không thể thay thế đ-ợc.
- Khi công nghệ sản xuất nhựa còn đơn giản đến nay đã có những công nghệ sản xuất hiện đại tiên tiến hoàn toàn tự động nh- điều khiển lập trình bằng máy tính hay điều khiển bằng lôgic khả trình (PLC).
- Qua đó có thể khẳng định rằng nhựa là một sản phẩm thiết yểu để dùng trong công nghiệp cũng nh- trong cuộc sống của con ng-ời.
- Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 6 ch-ơng 1 tổng quan về công nghệ ép nhựa Cách đây hơn 160 năm ng-ời ta đã dùng các ph-ơng pháp đùn và thổi các vật liệu có độ nhớt cao.
- Lần đầu tiên sử dụng ph-ơng pháp này để gia công các sản phẩm từ kim loại màu, sản xuất ni lông và gạch xây dựng.
- Tr-ớc tiên ng-ời ta dùng máy ép pittông truyền động bằng sức ng-ời.
- Vào giữa thế kỷ 19, ở Anh và Đức, máy ép pittông đ-ợc chế tạo hoàn chỉnh hơn và chuyển từ truyền động bằng sức ng-ời sang truyền động bằng cơ học và thuỷ lực học.
- Máy ép pittông làm việc với chu kỳ không liên tục nên chỉ gia công đ-ợc các sản phẩm nhỏ, ngắn và đơn giản.
- Để đáp ứng yêu cầu phát triển của xã hội, các sản phẩm chế tạo ra lớn hơn, phức tạp hơn nên ng-ời ta chế tạo ra máy trục vít sử dụng để gia công chất dẻo.
- Từ giữa thế kỷ 20 đến nay, máy trục vít đ-ợc hoàn thiện không ngừng.
- Trong khoảng thời gian không dài với lịch sử phát triển của con ng-ời, nghành chế tạo máy gia công vật liệu dẻo đã đi đ-ợc một b-ớc khá dài.
- Trong quá trình thiết kế và hoàn chỉnh máy ép đúc d-ới áp suất, các nhà nghiên cứu đã di sâu vào lĩnh vực tự động hoá, tăng công suất của máy theo vật đúc, tăng c-ờng các thông số kỹ thuật và kinh tế của máy song cũng gặp rất nhiều khó khăn.
- Mãi đến khi xuất hiện loại máy ép đúc có bộ phận dẻo hoá Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 7 sơ bộ vật liệu mới có tính năng kỹ thuật cao và từ dó đ-a nghành chế tạo máy ép đúc tiến lên một b-ớc lớn.
- Từ năm 1950 ở Mỹ đã sản xuất loại máy ép đúc d-ới áp suất có trọng l-ợng 8,5kg và ở Pháp tới 12 kg.
- Từ đó máy ép đúc d-ới áp suất kiểu trục vít cũng xuất hiện.
- Máy ép đúc kiểu trục vít ra đời cho phép đúc các sản phẩm từ các loại vật liệu máy ép kiểu pittông không không sản xuất đ-ợc.
- Máy ép đúc d-ới áp suất kiểu trục vít cũng cho phép điều chỉnh các chế độ kỹ thuật của quá trình đúc.
- Tính năng -u việt của máy ép đúc d-ới áp suất kiểu trục vít là lĩnh vực sử dụng rất rộng.
- Trọng l-ợng của vật đúc ở máy ép đúc có bộ phận dẻo hoá sơ bộ đạt tới 30kg.
- Vật liệu gia công trên máy ép đúc d-ới áp suất kiểu trục vít d-ới áp suất đ-ợc làm mềm đến trạng thái chảy nhớt ở xilanh phun và làm lạnh ở khuôn (đối với nhựa nhiệt dẻo) và gia nhiệt khuôn (đối với nhựa nhiệt rắn).
- Nhiệt độ của xilanh và khuôn đ-ợc điều chỉnh do sự phụ thuộc và tính chất của vật liệu.
- Quá trình ép, chúng ta hiểu là quá trình gia công mà trong đó vật liệu đã đ-ợc dẻo hoá sơ bộ hoặc đã nung nóng sơ bộ, đ-ợc tạo viên, đ-ợc định l-ợng vào khoang khuôn , sau đó ở nhiệt độ dủ xác định sau khi khuôn đóng d-ới áp lực của vật liệu ép đ-ợc tiến hành tạo l-ới thành sản phẩm.
- Trong quá trình ép, l-ợng vật liệu đ-ợc định l-ợng vào khuôn ảnh h-ởng đến chất l-ợng sản phẩm, do đó nếu có khả năng định l-ợng chính xác thì cần phải thực hiện nh- vậy sẽ tránh đ-ợc các gia công bổ trợ.
- Vật liệu ít sẽ dẫn đến sản phẩm bị xốp, nhiều quá liều l-ợng sẽ gây baria không cần thiết .
- Định l-ợng theo thể tích: Ph-ơng pháp này dễ thực hiện nên hay đ-ợc sử dụng hơn.
- Tuy nhiên điều quan trọng trong tr-ờng hợp này là mật độ nóng chảy của vật liệu phải ổn định, khuynh h-ớng vón cục phải nhỏ.
- Có nh- thế mới đảm bảo cho việc điền đầy cốc đong vật liệu đ-ợc đơn giản và việc Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 8 định l-ợng vào khuôn sẽ ổn định, sự dao động vật liệu do định l-ợng sẽ loại trừ.
- Xong ph-ơng pháp này cũng có sự hạn chế khi sử dụng nó, khoảng thời gian định l-ợng cần phải ngắn vì trong quá trình đổ vật liệu vào khoang khuôn, vật liệu sẽ tiếp xúc với những phần nóng của khuôn và bắt đầu quá trình tạo l-ới, do đó cũng không nên đổ vật liệu vào từng ô khuôn theo một thứ tự lần l-ợt khi khuôn có nhiều ô.
- Ph-ơng pháp này chủ yếu dùng cho việc gia công ép các vật liệu có chất phối hợp thô nh- sợi, vải vụn, giấy vụn.
- mà ph-ơng pháp định l-ợng theo thể tích không thực hịên chính xác đ-ợc.
- Nếu vật liệu có mật độ ổn định (độ tơi xốp) thì với ph-ơng pháp này có thể tránh đ-ợc sự dao động điền đầy.
- Dẻo hoá sơ bộ Ph-ơng pháp này đ-ợc sử dụng trong vòng 10-15 năm nay trong công nghệ ép chất dẻo nhiệt cứng.
- Chỉ có điều vật liệu đã dẻo hoá sơ bộ đ-ợc định l-ợng vào khuôn ép, -u điểm của thiết bị dẻo hoá sơ bộ bằng trục vít là ở chỗ ngoài việc tăng khả năng, dung l-ơng của máy ép ra có thể bảo vệ đ-ợc khuôn ép nhờ các tính chất chảy đ-ợc hoàn thiện hơn và hơn nữa các dữ liệu về sự mài mòn sẽ bé.
- Trong quá trình ép cũng không cần đến sự thoát khí vì trong quá trình dẻo hoá các chất dễ bay hơi đã bị loại ra, nh- vậy chất l-ợng bề mặt sản phẩm sẽ tốt hơn.
- Tuỳ thuộc vào khoảng thời gian tạo l-ới của sản phẩm, một thiết bị dẻo hoá sơ bộ có thể cung cấp vật liệu cho nhiều máy ép cùng một lúc.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 9 Nguyên công ép Trong phần trên ta đã nhắc đến rằng trong quá trình ép, vật liệu ép thuận tiện cho việc tạo l-ới đ-ợc đổ vào khuôn có nhiệt độ phù hợp sau đó sự tạo l-ới đ-ợc hình thành d-ới áp lực.
- ở vị trí khởi hành khuôn đ-ợc mở để đổ vật liệu vào khoang khuôn, hành trình đóng khuôn cần đ-ợc thực hiện trong thời gian ngắn nhất để sao cho thời gian tạo l-ới không áp lực của vật càng ngắn càng tốt.
- D-ới tác dụng của nhiệt độ phần tử nung cấp, nhiệt độ của vật càng tăng dần đến nhiệt độ cần thiết, trong 1 khoảng thời gian nhất định, quá trình tạo l-ới đ-ợc xảy ra và sản phẩm đông cứng lại.
- Quá trình tạo l-ới kết thúc, khuôn đ-ợc mở ra, sản phẩm đ-ợc tách khỏi khuôn.
- Sau khi sản phẩm đ-ợc tách khỏi khuôn, cần thiết phải làm sạch khuôn, sau đó quá trình gia công lại có thể tiếp tục bằng nguyên công đổ vật liệu vào khuôn, sản phẩm đ-ợc chế tạo cần thiết phải đ-ợc làm sạch baria nếu có.
- Quá trình ép ở trên có vẻ đơn giản xong thực tế rất phức tạp cần phải có kinh nghiệm sản xuất bổ trợ, do đó ở đây ta chỉ nhắc đến các tác dụng có ảnh h-ởng quan trọng nhất: Khâu nung sơ bộ có ảnh h-ởng đáng kể đến thời gian tạo l-ới, đến độ mòn khuôn cũng nh- đến chất l-ợng bề mặt sản phẩm.
- Quá trình nung sơ bộ tối -u sẽ làm giảm thời gian chu kỳ sản xuất và tạo ra khả năng gia công đ-ợc các sản phẩm có độ chênh lệch thành dày hơn.
- Quá trình ép chất dẻo ít ý nghĩa hơn vì gia công ép th-ờng không kinh tế, so với đúc phun chẳng hạn.
- Quá trình ép nhiệt dẻo tr-ớc tiên đ-ợc áp dụng để gia công các tấm dày và các sản phẩm có dạng khối, trong tr-ờng hợp khi không thể sản xuất đ-ợc trên máy đùn hoặc máy cán ng-ời ta sử dụng nguyên công ép chủ yếu để gia công các sản phẩm từ các xóp chất dẻo, từ poliolêfin có phần tử l-ợng lớn (PE,PP), các chất dẻo họ xenlulo.
- Khi ép vật liệu nhiệt dẻo có dạng hạt hoặc bột đ-ợc đổ vào khoang khuôn nóng và d-ới áp lực nó đ-ợc nung nóng lên.
- Sau khi vật liệu chảy, Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 10 ng-ời ta tăng áp lực để không khí rời khỏi khuôn, chất đẻo đ-ợc điền đầy khoang tạo hình.
- Sự đông cứng sản phẩm đ-ợc tiến hành d-ới áp lực và nhờ tác dụng của quá trình làm nguội Tr-ờng hợp vật liệu kết tinh thì độ kết tinh phụ thuộc vào tốc độ làm nguội, độ kết tinh này có ảnh h-ởng đến tính chất của sản phẩm, thời gian làm nguội khá lớn vì cùng với sản phẩm, khuôn cũng cần đ-ợc làm nguội.
- Đợt gia công tiếp theo, khuôn lại cần nung nóng.
- Do làm nguội và nung nóng chậm nên ph-ơng pháp này không năng suất.
- Khi các sản phẩm định hình, ph-ơng pháp ép chỉ đ-ợc sử dụng khi với các ph-ơng pháp có năng suất khác sản phẩm không thể gia công đ-ợc, chẳng hạn nh- vật liệu có phần tử l-ợng lớn cần đ-ợc sử dụng hoặc đối với sản phẩm không cần sự định h-ớng.
- Thời gian, áp lực và nhiệt độ đ-ợc sử dụng quyết định đến tính chất của sản phẩm đ-ợc sản xuất ra.
- Còn độ cứng quá mức sẽ gây ra các vết dạn chân chim trên bề mặt sản phẩm.
- Độ tạo l-ới càng lớn thì tính chất cơ học của sản phẩm càng đ-ợc hoàn thiện, xong tính chất về điện học thì bị giảm sút.
- Do đó chất l-ợng sản phẩm cần đ-ợc kiểm tra một cách liên tục thích hợp.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 11 Ch-ơng II công nghệ và trang thiết bị máy nhựa ép phun 2.1: Giới thiệu: Trong quá trình thiết kế và hoàn chỉnh máy ép đúc d-ới áp suất, các nhà nghiên cứu đi sâu và lĩnh vực tự động hoá tăng công suất của máy, tăng c-ờng các thông số kỹ thuật và kinh tế của máy song cũng gặp rất nhiều khó khăn.
- Mãi đến khi xuất hiện loại máy nhựa ép phun có bộ phận dẻo hoá sơ bộ vật liệu mới có những tính năng kỹ thuật cao.
- Hiện nay và trong t-ơng lai, những vật liệu cao phân tử sẽ thay thế nhiều mặt hàng mà tr-ớc kia phải làm bằng kim loại hoặc vật liệu khác.
- Máy ép phun đảm bảo gia công các mặt hàng với bất kỳ hình dạng nào để phục vụ cho các nghành công nghiệp và đời sống.
- 2.1.1:Phân loại máy ép phun.
- Theo trọng l-ợng sản phẩm một lần phun tối đa:1.
- Theo loại pittông hay trục vít: trục vít nằm ngang hoặc thẳng đứng.
- H2.1: Máy ép phun trục vít Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 12 2.1.2: Các nguyên liệu nhựa thông dụng có thể gia công trên máy ép phun.
- a: Chỉ số chảy Trong quá trình chọn lựa nguyên liệu và công nghệ gia công, ng-ời ta cần biết chỉ sỗ chảy của nguyên liệu đó, chỉ số chảy biểu thị tính chảy của nguyên liệu và dùng để so sánh trong việc chọn nguyên liệu.
- Chỉ số chảy càng lớn, trọng l-ợng phần tử thấp, dễ chảy, dùng nhiệt độ áp suất gia công thấp hơn.
- Chỉ số chảy của PE,PP dùng cho công nghệ ép Luận văn cao học.
- PC Công nghệ và sơ đồ khối 2.2.1: Các khâu công nghệ *Gia nhiệt: Có thể gia nhiệt bằng nhiều ph-ơng pháp nh- sau.
- Nhựa ép định hình Làm nguội Sản phẩm H2.2: Sơ đồ khối các khâu công nghệ Gia nhiệt Luận văn cao học.
- Công nghệ máy nhựa ép phun và gia nhiệt bằng điện nhờ các vòng nhiệt bao quanh xilanh.
- Hệ thống gia nhiệt gồm nhiều vòng nhiệt đ-ợc điều khiển nhờ các bộ điều khiển nhiệt độ *ép định hình: Pittông đẩy trục xoắn ép nhựa đã đ-ợc gia nhiệt vào lòng khuôn.
- Kết thúc quá trình ép phun, trục xoắn quay, nhựa từ phễu tiếp liệu đ-ợc đ-a vào trong xilanh để gia nhiệt, đồng thời nhựa đã đ-ợc gia nhiệt trên trục đ-ợc đùn về phía đầu xilanh chuẩn bị cho lần ép sau.
- H2.3: Thiết bị gia nhiệt máy ép nhựa Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 15 2.2.2: Yêu cầu của hành trình điều khiển: S1 – S6: Các công tắc hành trình.
- Ptt: Pittông điều khiển mảnh khuôn 3.
- PL: Pittông điều khiển ti đẩy sản phẩm.
- Đến S3 chuyển sang V3 – P3, đến S4 S10 PB S4 S5 S6 S7 S1 H2.4: Sơ đồ cấu trúc máy ép nhựa S13 PK PL S11 S12 S16 S17 S14 Dd DK MK S2 S1 S3 S4 S5 Pđ S8 S9 Ptt Luận văn cao học.
- Phạm Thị Thảo G.V h-ớng dẫn: TS Nguyễn Văn Khang 16 chuyển sang V4 – P4 ( giảm tốc độ tăng áp suất để tạo lực ép 2 mảnh khuôn với nhau) và dừng lại khi đến S5 kết thúc quá trình đóng khuôn.
- Sự thay đổi áp suất và tốc độ này nhằm đạt đ-ợc thời gian đóng khuôn nhanh nhất và quá trình đóng khuôn đ-ợc êm.
- Pittông Pb đẩy trục vít về phía khuôn, ép nhựa đã đ-ợc gia nhiệt thành dạng lỏng ở đầu xilanh vào trong lòng khuôn.
- Quá trình ép này tính theo thời gian và có thể thay đổi P, V một hoặc nhiều lần để đảm bảo độ dày và độ căng cho sản phẩm trong lòng khuôn.
- Sau khi nhựa đã đ-ợc đ-a đủ vào khuôn, môtơ đầu Đd quay làm quay trục vít.
- Trục vít la trục xoắn do đó nhựa đ-ợc gia nhiệt trên các rãnh của trục vít đẩy vào đầu của xilanh chuẩn bị cho lần ép tiếp theo, đồng thời vật liệu trên phễu cũng đ-ợc đ-a vào trong xilanh trên các rãnh của trục vít để gia nhiệt.
- Btl Pd Pb H2.5: Quá trình ép nhựa và tiếp liệu

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt