THIẾT kế và mô PHỎNG dây CHUYỀN sản XUẤT tự ĐỘNG TRONG NHÀ máy

TRƢỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ LÊ VĂN TƢ THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÀ NẴNG, 2021 TRƢỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY Ngành : Công nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử Chuyên ngành :Điện tự động GVHD: Th.S NGUYỄN PHẠM CÔNG ĐỨC SVTH : LÊ VĂN TƢ LỚP : K23EDT1 MSSV : 2321179683 ĐÀ NẴNG, 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết Đề tài trung thực chưa công bố công trình khác Giảng viên hƣớng dẫn NGUYỄN PHẠM CƠNG ĐỨC SVTH: Lê Văn Tƣ Sinh viên thực LÊ VĂN TƢ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực đề tài nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Thầy Nguyễn Phạm Công Đức tạo điều kiện thuận lợi để em thực tốt đề tài thời gian ngắn Các thầy cô giáo khoa Điện – Điện Tử truyền đạt chúng em kiến thức chuyên môn giúp chúng em định hướng theo hiểu biết khả để em thực tốt đề tài “Thiết kế mô dây chuyền sản xuất tự động nhà máy” Trong q trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai sót kính mong q thầy góp ý dẫn để em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức TRƢỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : LÊ VĂN TƯ Mã số sinh viên : 2321179683 Khoa : Điện – Điện tử Chuyên ngành : Điện tự động Khóa : K23 Tên đề tài: “Thiết kế mô dây chuyền sản xuất tự động nhà máy ” NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động khối chức phần mềm Factory IO để thiết kế dây chuyền sản xuất Mô dây chuyền sản xuất tự động nhà máy: - Sử dụng phần mềm Factory IO để giả lập thi cơng lắp đặt vị trí thiết bị nhà máy - Sử dụng loại cảm biến quang, cảm biến màu, cảm biến từ cơng tắc hành trình để phân loại sản phẩm - Sử dụng khối máy CNC để gia công sản phẩm - Sử dụng kho vận chuyển hàng - Sử dụng tay máy XYZ để đóng gói sản phẩm - Sử dụng băng chuyền để di chuyển sản phẩm - Sử dụng S7 1200 để lập trình dây chuyền - Kiểm thử hệ thống đánh giá khả vận hành dây chuyền Đà Nẵng, Ngày… Tháng… Năm 2021 GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Th.S NGUYỄN PHẠM CÔNG ĐỨC SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức MỤC LỤC TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Giới hạn đề tài Phƣơng pháp thực CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 GIỚI THIỆU PLC 1.2 FACTORY I/O 1.2.1 Một số khối máy Factory I/O 1.2.2 Các công đoạn mơ hình 16 1.2.3 Kết nối Factory I/O Siemens Tia Portal 18 CHƢƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY 25 2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 25 2.2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ HỆ THỐNG 33 2.2.1 Yêu cầu khí hệ thống 33 2.3 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 33 2.4 BẢN VẼ KỸ THUẬT 33 2.5 THIẾT KẾ CHÂN I/O CHO HỆ THỐNG 37 2.5.1 Yêu cầu hệ thống chân I/O 37 CHƢƠNG THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY 38 3.1 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 38 3.1.1 Lƣu đồ thuật toán 38 3.1.2 Chân I/O hệ thống 40 3.1.3 Chƣơng trình code 42 3.1.4 Lập trình SCADA mơ dây chuyền sản xuất tự động nhà máy TIA PORTAL V14 55 SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức 3.1.5 Mơ hình hồn thiện Factory I/O 64 3.1.6 Nối chân I/O phần mềm Factory I/O 65 CHƢƠNG KIỂM THỬ,ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 68 4.1 KIỂM THỬ 68 4.2 KẾT LUẬN 71 4.3 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Cơng Đức PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1:Sơ đồ điều khiển Hình 1.2: Các dịng sản phẩm Simens Hình 1.3: Bảng tín hiệu PLC - 1200 Hình 1.4: Module tín hiệu Hình 1.5:Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC Hình 1.6: Phần mềm Factory I/O V2.4.3 Hình 1.7: Phần mềm S7-PLCSIM V14 Hình 1.8: Giao diện Factory I/O Hình 1.9 : Machining Center Hình 1.10: Pick & place 10 Hình 1.11: Ngun liệu thơ 11 Hình 1.12: Sản phẩm hồn chỉnh 11 Hình 1.13: Stacker crane and Rack 11 Hình 1.14: Belt Conveyors 12 Hình 1.15 : Curved Belt Conveyors 13 Hình 1.16 : Roller Conveyor 13 Hình 1.17 : Curved Roller Conveyor 14 Hình 1.18: Roller Stop 14 Hình 1.19: Vision Sensor 15 Hình 1.20: Pusher 15 Hình 1.21: Cơng đoạn tạo sở sản phẩm 16 Hình 1.22: Phân loại ghép phơi 17 Hình 1.23: Bỏ hàng lên giá đỡ 17 Hình 1.24: PLC Tags 18 Hình 1.25: Chương trình code 18 Hình 1.26 : Load chương trình 19 Hình 1.27: Bật PLC sang chế độ Run 19 Hình 1.28: Thư viện Factory I/O 20 Hình 1.29: Thiết kế mơ hình cần sử dụng 20 Hình 1.30: Vào Driver 21 Hình 1.31: Chọn Siemens S7-PLCSIM 21 Hình 1.32: Chọn CONFIGURATION 22 Hình 1.33: Cấu hình Factory I/O 22 Hình 1.34: Nối chân I/O 23 Hình 1.35: Đang kết nối PLC Factory I/O 24 SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Hình 1.36: Kết nối thành cơng PLC Factory I/O 24 Hình 2.1:Sơ đồ hệ thống 25 Hình 2.2:Phơi xuất 25 Hình 2.3: Phơi bị cản đẩy 26 Hình 2.4: Robot gắp phơi 26 Hình 2.5: Robot bỏ phôi vào khối máy CNC 27 Hình 2.6: Robot gắp phơi gia cơng qua cửa hiểm 27 Hình 2.7: Phơi gia công đưa băng chuyền 28 Hình 2.8: Phơi gia cơng qua cảm biến phân loại 28 Hình 2.9: Phơi phân loại đưa vào tay máy XYZ cài đặt 29 Hình 2.10: Phơi phân loại nắp sản phẩm xuất .29 Hình 2.11: Tay máy XYZ gắp nắp 30 Hình 2.12: Sản phẩm ghép xong bỏ vào thùng hàng 30 Hình 2.13: Băng tải lăn vận chuyển thùng hàng chứa sản phẩm hoàn chỉnh 31 Hình 2.14: Thùng hàng đưa vào vị trí phù hợp 31 Hình 2.15: Cần cẩu lấy thùng hàng khỏi băng tải .32 Hình 2.16: Thùng hàng đưa lên kệ .32 Hình 2.17: Cấu trúc khí hệ thống .33 Hình 2.18: CPU 1214C 33 Hình 2.19: Module SM 1223 34 Hình 2.20: Module SM 1223 34 Hình 2.21 : Module SM 1222 35 Hình 2.22 : Module SM 1222 35 Hình 2.23 : Module SM 1222 35 Hình 2.24: Module SM 1232 36 Hình 2.25: Module SM 1232 36 Hình 2.26: Module SM 1232 36 Hình 2.27: Nối chân I/O 37 Hình 3.1:Lưu đồ thuật toán 38 Hình 3.2: Lưu đồ phơi cắt đưa đến kệ hàng 39 Hình 3.3: Input 40 Hình 3.4: Output 41 Hình 3.5: Netword 42 Hình 3.6: Netword 42 Hình 3.7: Netword 43 SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Cơng Đức Hình 3.8: Netword 43 Hình 3.9: Netword 44 Hình 3.10: Robot mơ hình 44 Hình 3.11: Bẳng tải chở sản phẩm chưa gia công 45 Hình 3.12: Băng tải chở sản phẩm gia công 45 Hình 3.13: Netword 45 Hình 3.14: Netword 46 Hình 3.15: Netword 47 Hình 3.16: Mơ hình công đoạn đưa phôi vào Machining 48 Hình 3.17: Netword 48 Hình 3.18: Phần ADD RAW mơ hình 49 Hình 3.19: Netword 19 49 Hình 3.20: kệ hàng mơ hình 50 Hình 3.21: Netword 10 50 Hình 3.22: Netword 12 50 Hình 3.23: Tay máy XYZ 51 Hình 3.24: Netword 11 13 51 Hình 3.25: Netword 14 52 Hình 3.26: Kệ hàng 52 Hình 3.27: Netword 16 53 Hình 3.28: Netword 17 18 53 Hình 3.29: Trạm cảm biến phân loại sản phẩm 54 Hình 3.30: Mơ hình làm việc qua cảm biến phân loại 54 Hình 3.31: Khởi động Tia Portal V14 55 Hình 3.32: Tạo Project 55 Hình 3.33:Chọn PLC hệ thống mô 56 Hình 3.34:Chọn CPU Version 56 Hình 3.35: Chọn PC systems 57 Hình 3.36: Kết nối PLC với hệ thống mô 57 Hình 3.37: Giao diện thiết kế 58 Hình 3.38: Lấy biểu tượng điều khiển 58 Hình 3.39: Cài đặt hiệu ứng kết nối với chương trình 59 Hình 3.40: Cài đặt chức nút nhấn 59 Hình 3.41: Lấy biểu tượng hiển thị cài đặt hiệu ứng 60 Hình 3.42:Chọn biểu tượng 60 Hình 3.43:Thay đổi biểu tượng 61 SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 59 Chọn chuột phải vào biểu tượng → Properties để cài đặt thông số Hình 3.39: Cài đặt hiệu ứng kết nối với chương trình Hình 3.40: Cài đặt chức nút nhấn SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 60 Hình 3.41: Lấy biểu tượng hiển thị cài đặt hiệu ứng Chọn biểu tượng symbol từ toolbox thả vào hình Hình 3.42:Chọn biểu tượng SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 61 Chọn chuột phải vào biểu tượng → Properties → General để thay đổi biểu tượng theo mong muốn Hình 3.43:Thay đổi biểu tượng Chọn chuột phải vào biểu tượng → Properties → Aminations → Appearance → chọn loại hiệu ứng ( mức vật đổi màu xanh mức vật bình thường ) Hình 3.44: Đặt hiệu ứng chuyển động kết nối với chương trình SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 62 Làm tương tự đến hoàn thành thiết kế Hình 3.45: Hồn thành thiết kế Nhấn OK để chạy chương trình mơ Hình 3.46: Chạy chương trình mơ SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 63 Nhấn Khởi động nút Hoạt động hiển thị màu xanh Hình 3.47: Trạng thái hoạt động Chương trình hiển thị số thùng hàng để lên kệ Hình 3.48: Hiển thị sản phẩm kệ hàng SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 64 Khi chương trình mơ chạy nhấn nút Tạm dừng trạng thái bật Dừng hiển thị màu đỏ Hình 3.49: Trạng thái dừng 3.1.5 Mơ hình hồn thiện Factory I/O Hình 3.49:Mơ hình hồn thiện SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 65 3.1.6 Nối chân I/O phần mềm Factory I/O Hình 3.501:Nối chân Factory I/O SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Cơng Đức Đồ án tốt nghiệp 66 Hình 3.51: Nối chân Factory I/O SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Cơng Đức Đồ án tốt nghiệp 67 Hình 3.52 : Nối chân Factory I/O SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 68 CHƢƠNG KIỂM THỬ,ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 4.1 KIỂM THỬ Kiểm thử băng chuyền băng tải Hệ thống Băng chuyền băng tải Số lần thử 100 Số lần lỗi Lỗi Hoạt động bình thường Hình 4.1:Bảng kiểm thử băng chuyền băng tải -Băng chuyền băng tải hoạt động tốt,không xảy lỗi vận chuyển phôi sản phẩm Hình 4.2: Băng chuyền băng tải vận chuyển phơi Kiểm thử khối máy CNC Hệ thống Khối máy CNC Số lần thử 100 Số lần lỗi Lỗi Hoạt động bình thường Hình 4.3: Bảng kiểm thử khối máy CNC Hình 4.4: Khối máy CNC SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp Hệ thống Cảm biến 69 Số lần thử 100 Số lần lỗi Lỗi Hoạt động bình thường Hình 4.5: Bảng kiểm thử cảm biến Hình 4.6: Cảm biến Hệ thống Tay máy XYZ Số lần thử 100 Số lần lỗi Lỗi Khi lắp phần lại với bị lệch hút hụt,làm rơi phôi Hệ thống tay gắp lắp ráp sai lệch dẫn đến rơi sản phẩm Hình 4.7: Tay máy gắp,ghép hụt SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp Hệ thống Đóng hộp sản phẩm 70 Số lần thử 100 Số lần lỗi Lỗi Hoạt động bình thường Hình 4.8: Bảng kiểm thử đóng hộp Tay máy XYZ thả vào hộp xác khơng bị lệch ngồi Hình 4.9: Đóng hộp sản phẩm Hệ thống Cần cẩu kệ hàng Số lần thử 100 Số lần lỗi Lỗi Cần cẩu làm rơi hàng Làm rơi thùng hàng xuống lỗi xếp hàng vào kệ Hình 4.10: Lỗi xếp hàng vào kệ SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 71 4.2 KẾT LUẬN -Hệ thống giải vấn đề quản lý gia cơng xác Giải việc vận chuyển sản phẩm từ máy qua máy khác -Gia công lắp ráp đủ xác nhà máy quy mơ lớn -Giảm tải khối lượng lớn công việc mà xác 4.3 HƢỚNG PHÁT TRIỂN -Có thể áp dụng thêm quy trình lấy hàng từ kho để hồn thiện quy trình cơng nghiệp nhà máy -Sử dụng thêm phân loại theo khối lượng kích cỡ phôi, hàng SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Văn Hiếu (2019), “Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA PORTAL”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] Ngô Văn Thuyên, Phạm Quang huy (2017), “Lập trình với PLC S7-1200 S7-1500”, Nhà xuất niên [3] https://docs.factoryio.com/ [4] https://plctab.com/factory-io/ [5].https://riunet.upv.es/handle/10251/168174?fbclid=IwAR0rl1DsTG92sY1tmbi 8U6U9U2n58yMbT9Vj4OtlhVxs3Je23QKpmOXteLQ SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức Đồ án tốt nghiệp 73 ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đƣợc giao đề tài (sĩ số nhóm……): Lê Văn Tƣ MSSV: 2321179683………… Lớp: K23EDT Mục tiêu đề tài : - Thiết kế dây chuyền gia cơng phơi, lắp ráp đóng gói sản phẩm - Thử nghiệm kiểm chứng mơ hình phần mềm Factory IO - Tạo công cụ thực hành để giảng dạy học tập cho sinh viên ngành Tự động hóa Nội dung nhiệm vụ : - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động khối chức phần mềm Factory IO để thiết kế dây chuyền sản xuất Mô dây chuyền sản xuất tự động nhà máy: - Sử dụng phần mềm Factory IO để giả lập thi cơng lắp đặt vị trí thiết bị nhà máy - Sử dụng loại cảm biến quang, cảm biến màu, cảm biến từ công tắc hành trình để phân loại sản phẩm - Sử dụng khối máy CNC để gia công sản phẩm - Sử dụng kho vận chuyển hàng - Sử dụng tay máy XYZ để đóng gói sản phẩm - Sử dụng băng chuyền để di chuyển sản phẩm - Sử dụng S7 1200 để lập trình dây chuyền - Kiểm thử hệ thống đánh giá khả vận hành dây chuyền Kết tối thiểu phải có: 1) Thiết kế dây chuyền gia công phôi, lắp ráp vận chuyển sản phẩm 2) Xây dựng mơ hình giao diện phần mềm Factory IO để kiểm chứng 3) Vận hành kiểm thử tính ổn định hệ thống Ngày giao đề tài: 18/08/2021 Ngày nộp báo cáo: ……./…… /……… Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Đà Nẵng, ngày 18 tháng năm 2021 Giảng viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Phạm Công Đức SVTH: Lê Văn Tƣ GVHD: Th.S Nguyễn Phạm Công Đức ... kế mô dây chuyền sản xuất tự động nhà máy ” NỘI DUNG CƠ BẢN DỰ KIẾN THỰC HIỆN: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động khối chức phần mềm Factory IO để thiết kế dây chuyền sản xuất Mô dây chuyền sản xuất. .. KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG TRONG NHÀ MÁY Ngành : Công nghệ kỹ thuật Điện-Điện tử Chuyên ngành :Điện tự động GVHD: Th.S NGUYỄN PHẠM CÔNG... cao sản xuất, đảm bảo đồng khâu sản phẩm, tiết kiệm nhận lực giảm bớt chi phí, giảm tai nạn lao động q trình hoạt động Do em chọn đề tài “ Thiết kế mô dây chuyền sản xuất tự động nhà máy? ?? SVTH: