TIỂU LUẬN MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP đề tài THIẾT kế hệ THỐNG TRUYỀN THÔNG PLC s7 1200 với ADRUINO để PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO màu sắc

TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT POLYTECHNIC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ -o0o - MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG PLC S7-1200 VỚI ADRUINO ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC T.VIÊN: GVHD: LỚP: Tp Hồ Chí Minh – 12/2021 download by : skknchat@gmail.com Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Cao Đẳng FPT Poytechnic CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh NGÀNH CÔNG NGHÊ KỸ THUẬT ĐIÊU KHIÊN VA TƯ ĐÔNG HOA NHIỆM VỤ ASSIGNMENT Lớp: AC16301 Ngành: CÔNG NGHÊ KY THUÂT ĐIÊU KHIÊN VA TƯ ĐÔNG HOA Hệ: CAO ĐĂNG 1.Tên đề tài: “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG PLC S7-1200 VỚI ADRUINO ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC” Nội dung phần thuyết minh: Các vẽ đồ thị: Giáo viên hướng dẫn: NGUYÊN VĂN NGA Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày…… tháng…… năm 2021 Ngày … tháng … năm 2021 Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm môn NGUYÊN VĂN NGA GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com Bộ Giáo Dục Và Đào Tạo Trường Cao Đẳng FPT Poytechnic Thành Phố Hồ Chí Minh CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp.HCM, ngày……tháng… năm 2021 Giáo viên hướng dẫn NGUYÊN VĂN NGA GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com LỜI MỞ ĐÂU Điều khiển tự động la đinh nghĩa khơng cịn xa la giới Nó có mặt từ sớm từ khoa học cơng nghệ người có tiến Bắt nguôn từ nhu câu tiêt kiêm nhân lưc, tăng suât san phẩm lên cao, đam bao quy trình chăt che,… ma cac ứng dụng điều khiển tự động đời Điều khiển tự động trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu ứng dụng vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt người, kết hợp với nhiều lĩĩ̃nh vực khoa học kỹ thuật khác Ngày nay, điều khiển tự động phổ biến rộng rãi khắp lĩĩ̃nh vực đời sống sản xuất PLC thiết bị bật điều khiển tự động ứng dụng rộng rãi sản xuất công nghiệp quy mô vừa lớn PLC ngày đươc ứng dụng rộng rãi nhờ vào tính ưu việc như: khả thay hoàn toàn phương pháp điều khiển trước đây, điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa vào việc lập trìì̀nh lệnh logic bản, khả định thời, đếm va giải vấn đề toán học, khả thiêt lâp, gửi va tiếp nhận tín hiệu nhằm mục đích kiểm sốt cac hoat đơng cua bơ máy dây chuyền cơng nghiệp Do đó, nhằm nghiên cứu rõ PLC ứng dụng cơng nghiệp, nhóm chúng em định thực đề tài “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG PLC S7-1200 VỚI ADRUINO ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC” GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Để hồn thành assignmet này, ngồi nỗ lực nhóm cịn có giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, thầy cô mơn, bạn bè người thân Nhóm em xin gửử̉i lời cảm ơn chân thành đến thầy NGUYÊN VĂN NGA tận tìì̀nh hướng dẫn, giúp đỡ chúng em việc giải khó khăn, vướng mắc suốt q trìì̀nh thực assignment nhóm Bên cạnh đó, nhóm xin gửử̉i lời cảm ơn đến q thầy tận tìì̀nh giảng dạy kiến thức kinh nghiệm sống cho chúng em, cho chúng em hành trang vững trước bước vào chặn đường Nhóm em xin chân thành cảm ơn Trường Cao Đẳng FPT Polytechnic Thàà̀nh phố Hồà̀ Chíí́ Minh tạo điều kiện cho chúng em học tập, trang bị cho chúng em kiến thức cần thiết để tìì̀m cơng việc phù hợp sau Trong trìì̀nh thực đề tài se khơng tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận góp ý từ giảng viên bạn Nhóm thực đề tai download by : skknchat@gmail.com MUC LUC CHƯƠNG I GIƠI THIÊU CHUNG Muc đich assigment Ý nghĩa assignment Nội dung nghiên cứu Pham vi nghiên cưu CHƯƠNG II CƠ SỞỞ̉ LÝ THUYẾT Tìì̀m hiểu hệ thống phân loại sản phẩử̉m Mạng truyền thông công nghiệp Một số chuẩử̉n giao thức truyền thông công nghiệp 3.1 Cổng nối tiếp (Serial Port) 3.1.1 RS232 3.1.2 RS422 3.1.3 RS485 3.2 ProfiNet (Process Field Net) 10 3.3 ProfiBus (Process Field Bus) 11 3.4 MODBUS 12 3.4.1 MODBUS RTU 13 3.4.2 MODBUS ASC II 13 3.4.3 MODBUS TCP/IP 13 CHƯƠNG III THIẾT KẾ HỆ THỐNG 14 Khối PLC 15 Khối nguồn 17 Khối phân loại màu 19 3.1 Cảm biến màu săc TCS34725 19 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 3.2 Arduino UNO R3 SMD 3.3Arduino Ethernet Shield W5100 4.Khối cấu chấp hành 4.1Tính chọn băng tai 4.2Đơng truyên tai 4.3Tính chọn động đẩử̉y 4.4Khối cảm biến khoảng cách 4.5Tính chọn khung kết cấu băng tải 5.Giới thiệu chuyển đổi tín hiệu đầu vào cho PLC sửử̉ dụng chu CHƯƠNG IV THI CÔNG HỆ THỐNG 1.Danh sach vât tư 2.Lưu đô giai thuât 3.Sơ đô mach đông lưc 4.Sơ đô nôi dây khôi phân loai mau săc 5.Lâp trình thông TIA Protal V16 6.Nguyên lý hoạt động hệ thống 7.Hình anh san phẩm thưc tê CHƯƠNG V KẾT LUẬN 1.Ưu điểm 2.Nhược điểm 3.Phương hướng phát triển CHƯƠNG VI NGUỒN THAM KHAO PHU LUC 1.Kêt nôi TCS34725 vơi Arduino 2.Code Arduino GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG CHƯƠNG I GIƠI THIÊU CHUNG Mục đích assigment Trong assignment này, thông qua kiến thức chuẩử̉n giao tiếp truyền thông công nghiệp học chúng em kết hợp thực thiết kế hệ thống truyền thông PLC s7-1200 với adruino để phân loại sản phẩử̉m theo màu sắc Được vận hành PLC S7 - 1200 kết hợp giám sát thông qua giao diện điều khiển TIA Portal cảm biến màu sắc, motor servo Sản phẩử̉m qua phát cảm biến đẩử̉y vào khay hứng sản phẩử̉m Yêu cầu đề tài: Phân loại đếm sản phẩử̉m phải xác Hiển thị giám sát thông qua giao diện điều khiển TIA Portal cần rõ ràng Ứng dụng PLC điều khiển băng tải phân loại sản phẩử̉m Y nghĩa assignment Trên sở nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển băng tải phân loại sản phẩử̉m với TIA Portal PLC S7-1200 nhóm em thực assignment tiếp cận tìì̀m hiểu lĩĩ̃nh vực điều khiển phổ biến quan trọng công nghiệp Nắm vững sở tính tốn chọn thiết bị để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề Hiểu nguyên lý hoạt động loại linh kiện sửử̉ dụng dư an Thấy mối liên hệ lý thuyết thực tế, làm việc vận hành trực tiếp trang thiết bị sửử̉ dụng đồ án GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG Thực hành khai thác, lập trìì̀nh với thiết bị điều khiển công nghiệp phổ biến PLC S7-1200, phần mềm điều khiển giám sát TIA Portal, rèn luyện kỹ làm việc nhóm Có khả lập kế hoạch xác định mục tiêu quan trọng biện pháp tốt để thực mục tiêu cách hiệu Tạo cho chúng em tư hệ thống để xửử̉ lý tìì̀nh Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu chuẩử̉n giao tiếp mạng truyền thông công nghiệp, PLC S7 -1200, cảm biến TCS34725, động servo MG90S, cảm biến vật cản hồng ngoại Dựa liệu thu thập được, tiến hành lựa chọn giải pháp thiết kế thi cơng mơ hìì̀nh Kết nối ngoại vi với PLC, cảm biến TCS34725 với Arduino Thiết kế lưu đồ giải thuật viết chương trìì̀nh điều khiển cho PLC Arduino Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hệ thống Thửử̉ nghiệm điều chỉnh phần mềm, phần cứng để mơ hìì̀nh tối ưu, sửử̉ dụng dễ dàng Đánh giá thơng số mơ hìì̀nh so với thông số thực tế, hiệu suất hoạt động Viết báo cáo thực Đánh giá kết thực Phạm vi nghiên cưu Khai thác vận hành thiết bị hệ thống phân loại sản phẩử̉m theo mau săc Xây dựng thuật toán điều khiển logic - Xây dựng phần mềm giao diện điều khiển TIA Portal - Xây dựng phần mềm PLC S7-1200 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG Tên vât tư PLC Siemens S7 – 1200 CPU 1212C DC/DC/DC Nguôn tô ong 24V – 10A Module hạ áp DC-DC Buck LM2596 5VDC – 3A Cam biên mau săc TCS35725 Board Arduino UNO R3 SMD Module relay kênh 5V DC Dây belt băng tai 500 x 100mm Đông DC giam tôc JGB37-555 60 RPM Đông Servo MG90S Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 Đen bao tin hiêu 24V DC Công tăc chuyên mach vi tri Nut dưng khẩn câp Nut nhân nha Cầu đấu 12p 10A Cầu đấu 6p 10A Thanh ray 30cm Khung nhôm đinh hình 20cm Formex đong tu điên (5 ly) Danh sach vât tư GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 31 Lưu đồ giai thuât Hình 4.1: Lưu đồ giảải thuật PLC GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 32 Hinh 4.2: Lưu đồ giảả̉i thuật Arduino GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 33 Sơ đồ mạch đông lực Hình 4.3: Mạch đôộng lực GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 34 Sơ đồ nôi dây khôi phân loại màu sắc Hình 4.4: Sơ đô nôi dây khôi đông va khôi phân loai mau săc GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 35 Lâp trình thông TIA Protal V16 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 36 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 37 GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 38 Nguyên lý hoạạ̣t động hệ thống Khởi động: – Khi gạt công tắt sang chế độ Auto, Manual thìì̀ đèn xanh sáng, thể hệ thống hoạt động – Khi xoay nút dừng khẩử̉n cấp, hệ thống tạm ngưng, đèn đỏ sáng nhấn lại Chế độ Auto: – Lúc này, động băng tải hoạt động Nếu có hàng bệ cấp mẫu, cảm biến S1 (NPN) từ mức cao xuống mức thấp PLC kích ngõ Q0.2, thơng qua relay trung gian PUSH, truyền tín hiệu digital sang adruino Sau đó, adruino cho servo đẩử̉y sản phẩử̉m vào băng tải – Sản phẩử̉m chạy vào cabin cảm biến TCS34725 quét màu, adruino xửử̉ lí truyền tín hiệu sang PLC thơng qua RL1, RL2 module relay Nếu sản phẩử̉m màu đỏ RL1 kích, màu xanh RL2 kích, màu vàng relay kích – Sau nhận tín hiệu từ adruino, sản phẩử̉m chạy đến vị trí máng phân loại Nếu sản phẩử̉m màu đỏ, PLC nhận tín hiệu tửử̉ RL1, sản phẩử̉m qua cảm biến S2, ngõ Q0.3 kích relay trung gian DO Báo cho adruino điều khiển servo đẩử̉y sản phẩử̉m máng trược Tương tự sản phẩử̉m màu xanh lá, relay LUC kích màu vàng thìì̀ relay DO LUC kích – Chỉ servo quay vị trí ban đầu relay RL1, RL2 nhả tiếp điểm, thìì̀ trìì̀nh kích đẩử̉y sản phẩử̉m băng chuyền tiếp tục – Ngoài ra, sau 30 giây cảm biến S1 khơng nhận thấy có sản phẩử̉m bệ cấp mẫu thìì̀ băng tải tạm ngưng hoạt động có sản phẩử̉m sẵn sàng GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 39 Chế độ Manual: – Khi gạt sang chế độ băng tải chạy liên tục – Nhấn nút BTN3 để kích đẩử̉y sản phẩử̉m vào băng tải – Nhấn nút BTN1 để phân loại sản phẩử̉m màu đỏ Tương tự, BTN2 để phân loại sản phẩử̉m màu xanh – Nếu sản phẩử̉m màu vàng, thìì̀ chạy đến cuối băng tải Hiển thị: – Adruino kết nối với LCD 1602, servo phân loại hoàn thành chu kìì̀ quay thìì̀ hiển thị số lượng loại sản phẩử̉m phân loại GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 40 Hinh anh san phâm thực tê Hinh 33: Hinh ảnh thực tê thông phân loai sản phân theo màu sắc (ảnh 1) GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 41 CHƯƠNG V KẾT LUẬN Ưu điểm Mô băng tải phân loại sản phẩử̉m màu sắc Băng tải có khả phân loại sản phẩử̉m với nhiều loại màu sắc mà sửử̉ dụng xửử̉ lí ảnh (vốn phức tạp chi phí cao) Các thiết bị, linh kiện sửử̉ dụng có chi phí thấp, việc lắp đặt thiết kế đơn giản Nhược điểm Tốc độ xửử̉ lí hệ thống chưa đáp ứng yêu cầu cơng nghiệp Khâu phân loại màu cịn nhiều sai số dẫn đến khó phân loại sản phẩử̉m có nhiều màu trộn lẫn Ngồi ra, hệ thống cịn dễ bị nhiễu ánh sáng tự nhiên, nhiễu từ trường động Các linh kiện có độ xác chưa cao, khoảng cách giao tiếp với PLC ngắn (khoảng 10m) Phương hướng phát triển Nâng cấp chương trìì̀nh điều khiển để phân loại nhiều màu với độ đậm nhạt khác Nghiên cứu phát triển bảng điều khiển HMI, hiển thị thông số đếm loại sản phẩử̉m,… Nghiên cứu thêm tín hiệu tương tự PLC để tăng tốc độ xửử̉ lí hệ thống Quản lí giám sát hệ thống qua thiết bị di động GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 42 CHƯƠNG VI NGUỒN THAM KHAO https://advancecad.edu.vn/ https://mesidas.com/ https:// wikipedia com/ https://dienelectric.com/ https://mtee.vn/ https://new.siemens.com/ https://hoplongtech.com/ https://plctech.com.vn/ https://nshopvn.com/ https://www.youtube.com/ https://hshop.vn/ https://siemens-vietnam.vn/ http://dienngocanh.com/ https://www.dailysiemens.net/ https://vnqtech.com/ GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 43 PHU LUC Kêt nôi TCS34725 vơi Arduino – Cach kêt nôi: PLC se nhân gia tri tư cam biên thông qua Arduino UNO R3, co kiêu giao tiêp cua TCS34725 vơi Arduino: I2C va UART o I2C: đê giao tiêp I2C, ta nôi chân S1 va G, chân SCL va SDA kêt nôi vơi Arduino Hoăc cung co thê nôi chân G va S0, chân CT va DR kêt nôi vơi Arduino Chân Vcc nôi vơi nguôn 3.3 ~ 5VDC, GND 0V o UART: đê giao tiêp UART, ta chi cân nôi chân CT va chân DR vơi Arduino Chân Vcc nôi vơi nguôn 3.3 ~ 5VDC, GND 0V TCS34725(ky hiêu cac chân) GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 44 Code Arduino GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com TRANG 45 ... assignment này, thông qua kiến thức chuẩử̉n giao tiếp truyền thông công nghiệp học chúng em kết hợp thực thiết kế hệ thống truyền thông PLC s7- 1200 với adruino để phân loại sản phẩử̉m theo màu sắc Được... AC16301 Ngành: CÔNG NGHÊ KY THUÂT ĐIÊU KHIÊN VA TƯ ĐÔNG HOA Hệ: CAO ĐĂNG 1.Tên đề tài: “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG PLC S7- 1200 VỚI ADRUINO ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC” Nội dung phần... em định thực đề tài “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG PLC S7- 1200 VỚI ADRUINO ĐỂ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC” GVHD: NGUYỄN VĂN NGA download by : skknchat@gmail.com LỜI CẢM ƠN Để hồn thành