Thiết kế và thi công mô hình chiết rót nước và đóng nắp chai tự động bằng PLC s7 1200

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày với phát triển ngành tự động hóa ngày cao, nhà máy h'âu hểt đểủ àp dủng nhựng tiển khóà hộc tàn ti ển nhàt đ ể cho rà nh ựng sàm phàm chàt lựớng càó mà già thành phủ hớp với ngựới tiêu dủng Màt khàc, đ ể đàm bào tính xàc càó hớn sàn Xủàt ti ểt ki ểm chi phí nhàn cóng càc nhà mày sàn Xủàt bàt bủóc phài dụng đển mày móc thiểt bi tự đóng để có th ể đàp ựng tính cạnh trành khóc liêt thi trựớng Tróng thực tể, viêc sàn Xủàt nh ựng sàn phàm đựớc bàó qủàn tróng chài, ló, lón ràt nhiểủ, chủng đóng góp mót phàn sàn phà’m ràt lớn chó Xà hói Với đàm mể hóc hói củng nhựng nhủ càủ thực tể càp thi ểt củà n ển cóng nghiêp nựớc nhà ngày Chính ví vày nhóm ểm đà qủy ểt đinh chón đ ể tài “ Thiết kế thi cơng mơ hình chiết rót nước đóng nắp chai t ự đ ộng b ằng PLC-S71200” để nghiển cựủ sàủ hớn vể qủy trính sàn Xủàt tự đóng hóà 1.2 Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục đích: Nghiên cứu, thiểt kể thi cơng mơ hình chi ểt rót n ước đóng n ắp chai tự đơng bàng PLC-S7-1200 Đơi tướng: Mơ hình chiểt rót nước đơng nắp chài tự đơng Phàm vi: Đô àn tôt nghiêp 1.3 Phương pháp nghiên cứu Càc phựớng phàp nghiển cựụ cụà nhôm ểm: > > Đôc hiểu phàn tích Thiểt kể mơ hình mơ phông 1.4 Giới hạn đề tài Dô hàn chể vể màt kinh tể thới giàn nển nhơm ểm chì thi ểt k ể hài khàu là: chiểt rôt đông nàp trông dày chuyển sàn xuàt Màc du đà ràt cô gàng không thể’ trành đứớc sài sơt vày ràt mơng đựớc đơng gơp y kiển cuà càc thày, cô đ ể đô àn cuà nhôm ểm đựớc hôàn thiển hớn CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 2.1 Tổng quan q trình tự động hóa sản xuất Tự động hóa sản xuất dủng lượng phi sinh v ật (c ơ, ện, ện tử ) đ ể thực phàn hay tộàn q trình cóng ngh ệ mà nhi ểu khóng càn s ự can thiệp củà cộn Tự động hộà quà trình li ển quàn t vi ệc àp dung càc h ệ thộng khí, điện tự, mày tính đệ’ hộạt động, điệu ệ’n sàn xuàt C ộng ngh ệ bàộ gộm: > > > > > Những cộng cu mày mộc tự động Mày mộc làp ràp tự động Ngựơi mày cộng nghiệp Hệ thống vàn chuyện điệu khiệ’n vàt liệu tự động Hệ thống mày tính chộ việc sộàn thàộ kệ hộàch, thu thàp d ự li ệu rà quy ệt đinh đệ hộ trơ sàn xuàt 2.1.1 Phân loại tự động hóa 2.1.1.1 Tự động hóa cứng Độ hệ thống g'ộm càc thiệt bi chuyện dung đựơc sàp th ệộ đung trính tự cộng nghệ chệ tàộ sàn phàm Cộng việc mội nguyện cộng thựơng ràt đ ơn giàn, ví vày mội quàn hệ giựà càc nguyện cộng vệ khộng giàn th giàn phài ràt chàt ch ệ Tự động hộà cựng cộ nhựng đàc trựng nhự sàu: > > > Cộ hiệu quà trộng sàn xuàt hàng lộàt Von đàu tự bàn đàu càộ, nhiện bu đàp lài nàng suàt cà ộ Tự động hộà cứng kệm linh hộàt, không thệ’ hộàc khộ đàp ựng đựơc s ự thày đội sàn phàm 2.1.1.2 Tự động hóa theo chương trình Tự động hóa theo chương trình thực thi ểt bi có kh ả thay đói trình tự cóng việc theo chương trình láp trình sán Mói m ột sán phá’m mơi sể yểu cáu láp lái mót chương trình mơi Tự đóng hóá thểó chương trình có đác điểm bán : > > > Chi phì đáu tư tương đói cáó Linh hóát dể thìch ưng vơi tháy đói sán phám Sự dung có hiểu tróng sán xuất đơn chiếc, háng lóát 2.1.1.3 Tự động hóa linh hoạt Đáy dáng tự đóng hóá tiển tiể'n nhát hiển náy vá cón đáng phát tri ển ti ể'p Có yểu tó để phán biểt giưá tư đóng hóá linh hóát vơi tư đóng hóá láp trình: > > Có thể’ tháy đói chương trình má khóng dưng q trình sán x't Có thể’ tháy đói tráng bi gá kẹp má khóng c'án dưng chương trình sán xt Nhơ thể' tự đóng hóá linh hóát dể dáng thìch ưng vơi nhiều đói tương sán x't quy trình cóng nghể, só lương, tiển khác nháu Hình 2.1 So sánh mức độ phạm vi ứng dụng dạng tự đ ộng hóa vơi 2.1.2 Sự cần thiết tự động hóa Với nhu c'âu phát triển ngày cao người, công ty, nhà máy s ản xuất rá đời cáng nhiểu Chính váy ngành tự động hOá đáng cáng tr l ển càn thi ểt vá phát triển bời lời ích má nô máng lái: > Nâng cao suất Tự động hơà q trình sán xt hựá hển vi ểc nàng càô nàng suát làô đ ộng Điểu náy nghìà tơ’ng sán phàm đàu rá đát nàng st càô h ờn Sô v ời hôát đông báng táy tựờng ựng > Chi phí nhân cơng Xu hướng xã hội cơng nghiệp giới chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên Kết đầu tư cao lên thiết bị tự động hố trở nên kinh tế để thay đổi chân tay Chi phí cao lao động ép nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay người máy móc Bởi máy móc sản xuất mức cao, việc sử dụng tự động hố làm cho chi phí đơn vị sản phẩm thấp > Sự an toàn Bằng việc tự động hoá hoạt động chuyển người vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trị đốc cơng, cơng việc trở nên an tồn Sự an tồn thoải mái cơng nhân trở thành mục tiêu quốc gia với ban hành đạo luật sức khoẻ an toàn nghề nghiệp (1970) > Nâng cao chấ't lượng sản phẩm Các hơát đơng tự đơng hơá khơng chí sán xt v ời tôc đô nhánh h ờn sô v ời làm báng táy má côn sán xuát vời đông nhát cáơ hờn vá s ự xác đơi v ời ti ểu chuán chát lựờng > Rút ngắn thời gian sản xuấ't Tự đông hôá chô phểp nhá sán xuát rut ngán th ời gián gi ựá vi ểc đát háng cuá khách háng vá thời gián giáô sán phám Điểu náy táô chô ngựời cô ựu th ể cánh tránhtrong việc tăng cường dich vụ khách hàng tốt > Giảm bớt phôi liệu sản xuất Lương hàng tốn kho đàng sàn xụàt tào rà chi phí đàng k ệ’ cho nhà sàn xụàt ví nố giư chàt vốn lài Hàng tốn kho đàng sàn x ụàt kh ống c ố già tri N ố khống đống vài trố ngụyện vàt liệụ hày sàn phàm Tương tự nhà sàn xụàt s ệ c ố lơi giàm tối thiệu lương phối tốn đong sàn xụàt Tư đống hoà c ố x ụ h ương thưc mục đích bơi việc rụt ngàn thơi giàn già cống toàn bố sàn phàm phàn xương > Tự động hóa mang lại hiệu nhanh, suất chất lượng ổn định Đầu tư vào dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu nhanh so với việc đầu tư đào tạo người Đồng thời suất, chất lượng sản phẩm ổn định 2.2 Nhu cầu sử dụng sản phẩm nước uống đóng chai, hộp đóng nắp Xã hội ngày phát triển đời sống người dân ngày nâng cao Do đó, nhu cầu ăn uống người dân nâng cao Chính mà năm gần loại nước đóng chai (như cocacola, pepsi, trà xanh O , nước ép trái đóng chai o ) phục vụ cho người dân đa dạng bán rộng khắp nước tạo điều kiện thuận lợi cho người tiêu dung việc chọn lựa, đa dạng mẫu mã lẫn chất lượng Thời gian gần ta nhận thấy sản phẩm nước uống giải khát tập đoàn lớn Coca hay Pepsi khơng cịn chiếm thị phần lớn thị trường Việt Nam, thay vào loại nước uống giải khát có giá trị dinh dưỡng : loại nước trái ép, trà thảo dược, Hình 2.2 Sản phẩm nước ép trái đóng chai Nếu trước loại nước có mặt cửa hàng lớn, siêu thị có mặt nơi từ tiệm bách hoá, cửa hàng bán lẻ nhỏ, quán nước ven đường hay nói cần vài ba bước mua Từ đó, thấy mức độ phổ biến sản phẩm nước Nước ta có khoảng 90 triệu người cần tính người sử dụng chai nước, số chai nước cần sản xuất lên tới 90 triệu chai nhu cầu sử dụng lớn Chính thế, nhiều sở, nhiều xí nghiệp, cơng ty sản xuất nước thành lập, nhu cầu tất yếu Ngoài loại nước uống, phải kể đến phát triển sản phẩm chai đóng nắp nay: Như sản phẩm dầu mỡ bôi trơn, nước mắm, Do thấy nhu cầu sản xuất sản phẩm hộp đóng nắp cao 2.3 Thực trạng sản xuất công ty Việt Nam Cùng với phát triển sản phẩm nước đóng chai, ta thấy việc chuyển đổi sử dụng chai chứa cho sản phẩm, loại chai nhựa thay cho loại chai thủy tinh tiện dụng chai nhựa Do làm thay đổi cơng nghệ chiết rót đóng nắp chai, chai thủy tinh nắp thường đóng chặt vào cịn chai nhựathường xốy Với nhu cầu sản lượng lớn cơng việc sản xuất chiết rót, đóng nắp chai tay không hiệu Đặt yêu cầu đưa hệ thống dây chuyền tự động chiết rót đóng nắp chai tự động vào sản xuất Trên thị trường Việt Nam có hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất khác hầu hết dây chuyền nhập từ nước ngoài, giá thành cao gặp nhiều khó khan trình vận hành, sửa chữa Một số dây chuyền chiết rót đóng nắp chai thị trường : Hình 2.3 Dây chuyền sản xuất nước uống đóng chai Hình 2.4 Dây chuyền sản xuất nước mắm Hình 2.5 Dây chuyền sản xuất nước trà xanh Oo CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC SIEMENS S7 - 1200 3.1Thông tin PLC S7 - 1200 3.1.1 Lịch sử phát triển PLC SIEMENS S7-1200 đời năm 2009 dùng để thay dần cho S7-200 So với S7-200 S71200 có tính trội hon S7-1200 thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh giúp giải pháp hoàn hảo hon cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Các thành PLC S7 - 1200 bao gồm: > điều khiển nhỏ gọn với phân loại phiên khác giống điều khiển AC DC phạm vi mở rộng > mạch tưong tự số mở rộng điều khiển module trực tiếp CPU làm giảm chi phí sản phẩm > > > > 13 module tín hiệu số tưong tự khác module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp qua kết nối PTP Bổ sung công Erthernet Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230VAC điện áp 24 VDC 3.1.2 Ứng dụng Ứng dụng công nghiệp dân dụng như: > > > > > > > Hệ thống băng tải Điều khiển đèn chiếu sáng Điều khiển bom cao áp Máy đóng gói Máy in Máy dệt Máy trộn, vv Hình 5.8 Động DC 24V có hộp số giảm tốc Thơng số kỹ thuật: Nguồn: 24VDC Tốc độ :220vịng/phút Công suất :15w Momen xoắn cực đại :2.0N.m Khối lượng :250g Đường kính trục: 6mm Hệ số giảm tốc :20:1 Nhơng thép 5.1.4 Xy lanh khí nén van khí nén 5/2 5.1.4.1 Xy lanh khí nén Trong mơ hình chúng em sử dụng xy lanh khí nén cho cụm chi tiết đóng nắp, xy lanh cho nâng hạ phần chi tiết xoáy nắp xy lanh làm nhiệm cụ giữ chai Xy lanh chúng em chọn loại xy lanh tác dụng chiều, hành trình 25mm , hãng SMC sản xuất Hình 5.9 Xy lanh khí nén Cấu tạo xy lanh khí nén: Hình 5.10 Cấu tạo xy lanh khí nén tác dụng chiều Piston Đệm kín pittong Trục pittong 5.Đệm kín trục Vịng chắn 7.Nắp xi lanh Thân xi lanh 10 Buồng trục 11 Buồng pittong 13 Cửa lưu chất Dẫn hướng trục Cửa lưu chất 12 Đế xi lanh 5.1.4.2 Van khí nén 5/2 Đi với xy lanh khí nén van đảo chiều 5/2 tác động điện chiều 24VDC Hình 5.11 Van khí nén 5/2 BA R2 P R1 Hình 5.12 Cấu tạo van khí nén 5/2 Cửa (P): Cửa vào nối với nguồn khí nén Cửa (B): Cửa khí nén nối với xy lanh Cửa (R2): Cửa xả khí Cửa (A) : Cửa khí nén nối với xy lanh Cửa (R1): Cửa xả khí Nguyên lý hoạt động van khí nén 5/2 van chưa cấp điện cửa thông với cửa 2, cửa thông với cửa 5, cửa bị chặn lại Khi van cấp điện cửa chuyển qua thông với cửa 4, cửa thông với cửa 3, cửa bị chặn lại Sơ đồ kết nối xy lanh van 5/2 hệ thống: Hình 5.13 Sơ đồ kết nối van 5/2 xy lanh 5.1.5 Cảm biến quang DS 30C4 Hình 5.14 Cảm biến quang DS 30C4 Thơng số kỹ thuật : Khoảng cách điều chỉnh :0-30cm Điện áp hoạt động : 6-36VDC Output Type: NPN thường mở Môi trường làm việc: -40 đến +70 độ C; Phát đối tượng: Mờ đục Chiều dài dây: mét Dây Nâu: Vdd, Dây xanh: GND, Dây đen: Data 5.2Sơ đồ hệ thống điện mơ hìn h 5.2.1 Mạch điện điều khiển PLC S7-12O0 ( CTU 1212C DC/DC/DC) 5.2.2 Mạch điện động lực 5.3 Chương trình điều khiển 5.3.1 Lưu đồ chương trình Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn START động băng tải động mâm xoay hoạt động liên tục, mâm xoay thiết kế theo cấu MAN nên mâm xoay hoạt động theo theo bước ( xoay 300 dừng 10s sau tiếp tục xoay 30 lại dừng, chu kỳ lặp lặp lại đến dừng hệ thống) Chai đặt lên băng tải đưa vào mâm xoay Khi CB tác động sau giây máy bơm nước hoạt động chiết nước vào chai giây sau tắt Khi CTHT tác động, sau 500ms bật van giữ chai, sau 500ms bật van đóng nắp động xoay nắp, sau 3s tắt van giữ chai, van đóng nắp động xoay nắp Khi CTHT tác động bật chuông báo dừng hệ thống Khi nhấn RESET tắt chuông báo, khởi động lại hệ thống từ đầu Khi nhấn STOP toàn hệ thống dừng lại 5.3.2 Chương trình điều khiển CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tuy thời gian có hạn, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Thành Đoàn, cố gắng thân chúng em hoàn thành đồ án thời hạn Qua đồ án chúng em thu nhiều kết tích cực: > > > > Tìm hiểu rõ PLC S7-1200 Biết thêm cấu khí cấu MAN Biết cách phát xung điều khiển động bước Nắm bắt kiến thức xy lanh khí nên, loại van khí nén, Mặc dù mơ hình hồn thành nhiên, mơ hình chắn cịn hạn chế phần cứng phần mềm.Vì vậy, em kính mong nhận góp ý từ Thầy , Cô bạn để tương lai em hồn thiện sản phẩm củng cố thêm kiến thức cho để góp phần nhỏ bé cho gia đình ,xã hội tổ quốc Hướng phát triển để tài: Thi công hệ thống xắp nắp chai tự động, băng tải ra, hệ thống đóng thùng tự động Một lần em xin cảm ơn tồn Thầy , Cơ , bạn bè gia đình động viên, hướng dẫn em tận tình thời gian qua ! EEGIN Tài liệu tham khảo: http://bientanvn.info/siemens/plc-siemes/PLC-SiemensSIMATIC-S7-1200.html https://www.slideshare.net/xuanthuy1003/lp-trnh-plc-s7-1200-ting-vitchuong-5-tp-lnhlp-trnh Datasheet-TB6560 3Axis Stepper Motor http://www.allelectronics.com/mas assets/theme/allelectronics/spec/SMC-5.pdf ... chúng em giới hạn thực công đoạn công đoạn dây chuyền chiết rót nước đóng nắp chai tự động: > > > > Cấp chai: tay Chiết nước tự động Cấp nắp tự động Đóng nắp tự động Dựa yêu cầu đề với việc tham... VỀ PLC SIEMENS S7 - 1200 3.1Thông tin PLC S7 - 1200 3.1.1 Lịch sử phát triển PLC SIEMENS S7- 1200 đời năm 2009 dùng để thay dần cho S7- 200 So với S7- 200 S71 200 có tính trội hon S7- 1200 thi? ??t kế. .. chuyền tự động chiết rót đóng nắp chai tự động vào sản xuất Trên thị trường Việt Nam có hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất khác hầu hết dây chuyền nhập từ nước