đề tài THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đang đổi mới và bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, vừa xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển nền kinh tế đất nước. Điều đó đòi hỏi phải nghiên cứu và áp dụng những dây chuyền, máy móc và thiết bị tiên tiến hiện đại, có khả năng tự động hóa cao để đưa công nghệ vào mọi lĩnh vực của cuộc sống. Trong đó ngành ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển của đất nước. Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lực và trình độ chuyên môn để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơ khí, điệnđiện tử và kỹ thuật phần mềm. Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử, từ những kiến thức đã được học, nhóm tác giả chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC”. Việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết. Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của quý thầy cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Tuấn Anh để nhóm có thể hoàn thành đề tài này một cách tốt nhất. Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót. Nhóm rất mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể rút ra được kinh nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài. Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021 Nhóm tác giả thực hiện: Trần Văn A Trần Văn B

MỤC LỤC MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI MỞ ĐẦU Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021 CHƯƠNG - GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu chung Các vấn đề đặt Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp đồng thời * Phương pháp thực nghiệm Phạm vi giới hạn CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Giới thiệu loại phân loại sản phẩm Phân loại sản phẩm theo màu sắc Cấu tạo: Nguyên lý hoạt động: Ứng dụng: Phân loại sản phẩm theo màu sắc Cấu tạo: Nguyên lý hoạt động: Ứng dụng: Phân loại sản phẩm theo hình dạng Cấu tạo: Nguyên lý hoạt động: Ứng dụng: Nguyên lý hoạt động: Ứng dụng: Vật liệu chế tạo Một số ưu điểm gỗ tấm: Một số ưu điểm thép định hình: Một số ưu điểm nhơm ống hình hộp: Một số ưu điểm trục ren thép: Ưu điểm phần tử ghép nối: Hệ thống truyền động Cấu tạo động điện chiều Cấu tạo động điện chiều (Hình 2.13): Thông tin chi tiết động [1] Nguyên lý làm việc động điện chiều Phân loại động điện chiều Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều Điều chỉnh tốc độ dùng thêm Rp Điều chỉnh từ thông phần ứng Điều khiển điện áp phần ứng Giới thiệu chung băng chuyền Ưu điểm băng chuyền Cấu tạo chung băng chuyền Phân loại Piston xylanh Lựa chọn piston xylanh dùng hệ thống Cấu tạo xylanh tác động kép (Hình 2.20) Nguyên lý hoạt động: Định nghĩa van đảo chiều Van đảo chiều sử dụng mơ hình hệ thống Định nghĩa: Ký hiệu: Công dụng: Nguyên lý hoạt động: Van điện từ 5/2 sử dụng mơ hình hệ thống (Hình 2.23) Thơng tin chi tiết cảm biến quang [3] Vai trò ứng dụng cảm biến quang Cấu trúc cảm biến quang Bộ phát ánh sáng Bộ thu ánh sáng Mạch xử lý tín hiệu Cảm biến sử dụng mơ hình hệ thống Đặc điểm cảm biến: Thơng số định mức đặc tính kỹ thuật: Thơng tin chi tiết rơ le [4] Phân loại rơ le Rơ le trung gian Cấu tạo rơ le trung gian (Hình 2.28) Nguyên lý hoạt động rơ le trung gian: Khái niệm Cấu tạo nguyên lý làm việc CHƯƠNG - GIỚI THIỆU VỀ PLC PLC – S7 1200 PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA – PORTAL V13 Khái quát chung PLC Lịch sử hình thành Các loại PLC thơng dụng Ngơn ngữ lập trình Cấu trúc phương thức thực chương trình PLC Ứng dụng PLC 3.2 PLC – S7 1200 Cấu trúc Phân vùng nhớ Tập lệnh S7 – 1200 Sơ đồ đấu dây Phần mềm Tia – Portal v15 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic Các bước tạo project CHƯƠNG – THIẾT KẾ MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG Tính tốn thiết kế hệ thống Tính tốn cơng suất động Tính tốn tốc độ động điện chiều Tính cơng suất trục Phương pháp tính chọn [6] Tính tốn lựa chọn piston 4.1.1 Tính chọn cảm biến màu sắc THƠNG SỐ CẢM BIẾN MÀU GY-31 SƠ ĐỒ ĐẤU VỚI VỚI ARDUINO (VÍ DỤ) Mạch điều khiển hệ thống Sơ đồ đấu nối PLC Bảng địa sơ đồ đấu dây Tính chọn rơ le trung gian Mạch điều khiển xi lanh khí nén CHƯƠNG – THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA Sơ đồ khối chung tồn hệ thống Lập trình điều khiển PLC S71200 Xác định đầu vào Cấu hình phần cứng Lập trình PLC S71200 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada Cấu hình thiết bị Kết mơ Tải chương trình xuống PLC Chạy runtime Scada TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 08 Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 12 Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 14 Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng 15 Hình 2.4 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 17 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, ngày…tháng…năm 2021 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hà Nội, ngày… tháng…năm 2021 Giáo viên phản biện LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển giới xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đổi bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa, vừa xây dựng sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển kinh tế đất nước Điều địi hỏi phải nghiên cứu áp dụng dây chuyền, máy móc thiết bị tiên tiến đại, có khả tự động hóa cao để đưa công nghệ vào lĩnh vực sống Trong ngành ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA đóng vai trị quan trọng trình phát triển đất nước Để đáp ứng nhu cầu to lớn việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, địi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ lực trình độ chun môn để kịp thời giải vấn đề liên quan đến kỹ thuật khí, điện-điện tử kỹ thuật phần mềm Từ thực tế trên, sinh viên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử, từ kiến thức học, nhóm tác giả lựa chọn thực đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC” Việc tạo hệ thống để thay người công việc vấn đề cần thiết Trong thời gian thực đề tài, nhóm tác giả nhận giúp đỡ quý thầy cô bạn, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo Vũ Tuấn Anh để nhóm hồn thành đề tài cách tốt Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Việc hồn thành đề tài khơng tránh sai lầm thiếu sót Nhóm mong phê bình, đánh giá thầy để nhóm rút kinh nghiệm phát triển thêm đề tài Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021 Nhóm tác giả thực hiện: Trần Văn Trần Văn B A CHƯƠNG - GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điệnđiện tử điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào nghiệp phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu cần thiết, bên cạnh ngành cơng nghiệp ngày phát triển cơng ty xí nghiệp đưa tự động hóa sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm nhiều thời gian quản lý cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 1.1) Hình 1.1 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động nguyên lý dùng cảm biến để xác định màu sắc sản phẩm Sau dùng xylanh để phân loại sản phẩm có màu sắc khác Từ nguyên lý làm việc ta thấy muốn hệ thống hoạt động cần chuyển động cần thiết: - Chuyển động băng chuyền Để truyền chuyển động quay cho trục băng chuyền ta dùng động điện chiều thông qua truyền bánh trụ thẳng trung gian - Chuyển động tịnh tiến xylanh để phân loại sản phẩm có màu sắc khác Chuyển động xylanh điều khiển hệ thống khí nén Chu trình làm việc máy: ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm xylanh đẩy vào băng chuyền Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm băng chuyền phân loại với màu sắc khác Các sản phẩm sau phân loại chuyển đến thùng hàng để đóng gói Chu trình tiếp tục phân loại xong sản phẩm Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho lớn, cụ thể như: ● Giảm sức lao động, tránh nhàm chán công việc, cải thiện điều kiện làm việc người, tạo cho người tiếp cận với tiến khoa học kỹ thuật làm việc môi trường ngày văn minh ● Nâng cao suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng ● Giúp cho việc quản lý giám sát trở nên đơn giản, khơng thay đổi điều kiện làm việc cơng nhân mà cịn giảm số lượng cơng nhân đến mức tối đa… 1.2 Các vấn đề đặt Mục tiêu đặt nghiên cứu chế tạo: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa Để thiết kế cần thiết kế khí điều khiển động hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình điều khiển PLC Ngồi cịn có vấn đề khác là: vật liệu mơ hình, nguồn cung cấp, tính tốn thông số chi tiết Các vấn đề cần giải là: - Vấn đề khí: phân tích tính tốn lựa chọn vật liệu, thơng số kỹ thuật chi tiết cho thỏa mãn yêu cầu đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt sửa chữa - Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động - Vấn đề an toàn: đảm bảo an tồn cho người sử dụng sản phẩm khơng bị hỏng 1.3 Phương pháp nghiên cứu Đề tài “Phân loại sản phẩm theo màu sắc” nhiều sinh viên trường nghiên cứu thực Đồng thời có nhiều sinh viên thiết kế mơ hình đơn giản Mơ hình thiết kế, đưa vào sử dụng số nhà máy sản phẩm điện tử điển hình, nên q trình làm đồ án, nhóm tác giả áp dụng phương pháp nghiên cứu sau: * Phương pháp đồng thời Kết hợp việc thiết kế đồng thời: cụ thể việc nghiên cứu mơ hình cụ thể sau xây dựng mơ hình chứa đầy đủ dự định có thiết kế qua có nhìn tổng quan hệ thống chung xác định thơng số Từ đó, áp dụng để thiết kế giới hạn đề tài * Phương pháp thực nghiệm Mơ hình hóa phần cơ, mơ hóa phần điện, tối ưu hóa thiết kế trước chế tạo hoàn thiện Chế tạo mẫu chi tiết chưa đảm bảo hoạt động mong muốn, chưa có thị trường Sau chế tạo thật mơ hình Cho chạy thử hết cơng suất, sau vận hành hết chức công suất hệ thống để rút giới hạn hệ thống từ đưa phương án cải tiến hay thay từ đưa đánh giá hệ thống (công suất làm việc hệ thống, vận tốc băng tải, mức độ chịu lực, giới hạn số khí điện năng, suất hệ thống ) 1.4 Phạm vi giới hạn Hệ thống phân loại sản phẩm đề tài nghiên cứu phát triển từ lâu Hiện nhà máy xí nghiệp có nhiều hệ thống hồn thiện chất (3) Chương trình chế độ tay (FC2) (4) Chương trình đầu Output(FC3) (5) Chương trình mơ (FC4) 5.3 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada 5.3.1 Cấu hình thiết bị Hình 5.2 Phần cứng Scada Hình 5.3 Kết nối PLC với Scada 5.3.2 Thiết kế giao diện Scada 5.4 Kết mô 5.4.1 Tải chương trình xuống PLC Bước 1: Nhấn vào nút Simulation để chạy PLC SIM Bước 2: Nhấn nút “Load” để tải chương trình PLC Bước 3: Nhấn chọn “Start module” sau nhấn “Finish” Bước 4: Vào khối chương trình muốn giám sát thực nhấn biểu tượng đeo kính để online chương trình PLC 5.4.2 Chạy runtime Scada Bước 1: Vào hình thiết kế giao diện nhấn nút “RT” Bước 2: Giám sát chương trình chế độ tự động Bước 3: Giám sát chương trình chế độ tay TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Bùi Quốc Khánh - TS Nguyễn Văn Liễn, “Truyền động điện”, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 [2] Th.S Lê Văn Tiến Dũng, “Điều khiển khí nén thủy lực”, Nhà xuất Giáo Dục, 2005 [3] Khoa Cơ khí - Bộ mơn Cơ điện tử, “Cảm biến hệ thống đo”, Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội, 2013 [4] “Khí cụ điện”, Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội, 2005 [5] PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí” Tập I, Nhà xuất Giáo Dục, 1998 [6] GS TS Phan Kì Phùng, Th.S Thái Hồng Phong, “Sức bền vật liệu” Nhà xuất Đà Nẵng, 2005 ... ba loại phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo hình dạng theo màu sắc a) Phân loại sản phẩm theo màu sắc Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản. .. 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 12 Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc 14 Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng 15 Hình 2.4 Mơ hình hệ thống phân loại sản. .. nghiên cứu tài liệu, thiết kế thi công mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 1.1) Hình 1.1 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động