Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp GVHD Th S Phùng Thị Vân TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Đề tài Nghiên cứu và mô phỏng Hệ thống đóng gói Mì Chũ theo cân nặng và đếm số lượng ứng dụng PLC S7 1200 Giáo viên hưỡng dẫn Th S Phùng Thị Vân Sinh viên thực hiện Hoàng Viết Chung – 2018605473 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Huyền Trang – 2018605701 Lớp 2018DIEN05 K13 Hà Nội – 2022 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt ng.
Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Đề tài: Nghiên cứu mô Hệ thống đóng gói Mì Chũ theo cân nặng đếm số lượng ứng dụng PLC S7-1200 Giáo viên hưỡng dẫn : Th.S Phùng Thị Vân Sinh viên thực : Hoàng Viết Chung – 2018605473 Sinh viên thực : Nguyễn Thị Huyền Trang – 2018605701 Lớp : 2018DIEN05 - K13 Hà Nội – 2022 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Hướng nghiên cứu phát triển 1.4 Tổng quan hệ thống đóng gói mì Chũ Chương : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu phần mềm TIA Portal Siemens 2.1.1 Tổng quan TIA Portal 2.1.2 Ưu nhược điểm sử dụng TIA Portal 10 2.1.3 Các thành phần cài TIA Portal 11 2.1.4 Bảo mật lập trình PLC với TIA Portal hiệu 12 2.2 Tổng quan PLC 12 2.2.1 Khái niệm PLC 12 2.2.2 Chức PLC 13 2.2.3 Nguyên lý hoạt động 16 2.2.4 Thiết bị I/O 18 2.2.5 Cấu hình phần cứng 19 2.2.6 Module xử lý trung tâm CPU 19 2.2.7 Module tín hiệu SM (Signal Module) 21 2.2.8 Các vùng nhớ khối hàm xử lý tín hiệu Analog 22 2.3 Chuẩn giao tiếp truyền thông hệ thống 26 2.3.1 Truyền thơng Profinet 26 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 2.3.2 Ưu điểm chức Profinet 26 2.3.3 Ứng dụng truyền thông Profinet 27 2.4 Tổng quan cân điện tử 28 2.4.1 Hệ thống cân điện tử số ứng dụng 28 2.4.2 Cảm biến loadcell 29 2.4.3 Bộ khuyếch đại cho Loadcell 32 2.5 Giới thiệu phần mềm giao diện người máy WinCC (Siemens) 35 2.5.1 Giới thiệu chung WinCC 35 2.5.2 WinCC TIA Portal 35 2.5.3 Các loại Project 36 2.5.4 Chức WinCC Explower 36 2.5.5 Ứng dụng WinCC 40 Chương : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐĨNG GĨI MÌ CHŨ 44 3.1 Yêu cầu công nghệ 44 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 45 3.3 Lưu đồ thuật toán hệ thống 46 3.3.1 Lưu đồ thuật toán tổng quát hệ thống 46 3.3.2 Lưu đồ thuật toán chế độ chạy hệ thống tay 47 3.3.3 Lưu đồ thuật toán chế độ chạy hệ thống tự động 48 3.3.4 Lưu đồ thuật toán cho bồn cấp nhiên liệu 50 3.4 Bảng địa vào 51 3.5 Thiết kế điều khiển cho máy đóng gói tự động 56 3.5.1 Các thiết bị đầu vào 56 3.5.2 Các thiết bị đầu 61 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp 3.6 Thiết kế phần cứng 70 3.6.1 Kết nối đầu cân sử dụng cảm biến Loadcell với đầu vào tương tự Analog input PLC S7 1200 70 3.6.2 Sơ đồ chân kết nối PLC S7 1200 72 Chương : MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 76 4.1 Giao diện điều khiển giám sát 76 4.1.1 Bảng địa HMI 76 4.1.2 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống 78 4.2 Mô hệ thống 78 4.3 Đánh giá kết thực đồ án 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC 92 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phơi Mỳ Chũ Hợp tác xã sản xuất Mỳ Chũ Xuân Trường, xã Nam Dương, huyện Lục Ngạn (Bắc Giang) (Ảnh: Danh Lam/TTXVN) Hình 1.2 Q trình đóng gói mì Chũ Hợp tác xã sản xuất Mỳ Chũ Xuân Trường, xã Nam Dương, huyện Lục Ngạn (Bắc Giang) (Ảnh: Danh Lam/TTXVN) Hình 1.3 Đóng gói sản phẩm Mỳ Chũ Hợp tác xã sản xuất Mỳ Chũ Xuân Trường, xã Nam Dương, huyện Lục Ngạn (Bắc Giang) (Ảnh: Danh Lam/TTXVN) Hình 2.1 Giao diện phần mềm TIA Portal Hình 2.2 TIA Portal giao diện giám sát HMI Win CC 11 Hình 2.3 PLC S7-1200 hãng Siemens 16 Hình 2.4 Chu kì quét PLC 17 Hình 2.5 Cấu trúc bên PLC S7 - 1200 19 Hình 2.6 Hình dạng bên ngồi Module mở rộng 19 Hình 2.7 Khối hàm Scale_X 24 Hình 2.8 Khối hàm Norm_X 25 Hình 2.9 Truyền thơng Profinet 26 Hình 2.10 Ứng dụng truyền thơng Profinet 28 Hình 2.11 Sơ đồ khối hệ thống cân điện tử 28 Hình 2.12 Sơ đồ mắc điện trở cầu đo 31 Hình 2.13 Cảm biến Loadcell 3Kg YZC - 133 32 Hình 2.14 Bộ khuyếch đại JY-S60/E10 33 Hình 2.15 Bộ khuyếch đại JY-S60/E10 34 Hình 2.16 Bộ khuyếch đại JY-S60/E10 34 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 45 Hình 3.2 Lưu đồ thuật tốn tổng qt hệ thống 46 Hình 3.3 Lưu đồ thuật toán chế độ chạy hệ thống tay 47 Hình 3.4 Lưu đồ thuật tốn chế độ chạy hệ thống tự động 48 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán chế độ chạy hệ thống tự động 49 Hình 3.6 Lưu đồ thuật tốn cho bồn cấp nhiên liệu 50 Hình 3.7 Cảm biến quang 56 Hình 3.8 Nguyên lý hoạt động cảm biến quang khuyếch tán 57 Hình 3.9 Cảm biến quang phản xạ khuếch tán Autonics BEN300-DFR 58 Hình 3.10 Cảm biến đo mức chất rắn 59 Hình 3.11 Cảm biến đo mức chất rắn dạng xoay DF24 61 Hình 3.12 Sơ đồ cấu tạo hệ thống khí nén 61 Hình 3.13 Xilanh kẹp SMC CKG_P1_Z series 63 Hình 3.14 Xilanh đẩy loại ty CXSM 64 Hình 3.15 Động giảm tốc trục vít bánh vít thường dùng cho băng tải 64 Hình 3.16 Động không đồng pha 66 Hình 3.17 Băng tải khung nhơm 67 Hình 3.18 Van xả liệu Xilo chứa TVX 400 68 Hình 3.19 Máy hàn miệng túi tự động 69 Hình 3.20 Sơ đồ kết nối chân từ khuyếch đại JY60 vào PLC S7 1200 70 Hình 3.21 Đồ thị tín hiệu Analog PLC S7 1200 71 Hình 3.22 Sơ đồ chân kết nối thiêt bị PLC S7-1200 CPU 1212C AC/DC/RLY 72 Hình 3.23 Sơ đồ chân kết nối thiết bị với Module vào số 73 Hình 4.1 Biểu tượng Icon phần mềm Tia Portal 78 Hình 4.2 Khởi động phần mềm Tia Portal 78 Hình 4.3 Giao diện phần mềm Tia Portal khởi động 79 Hình 4.4 Giao diện phần mềm 79 Hình 4.5 Giao diện mở File chạy 80 Hình 4.6 Tiến hành chạy mơ chương trình PLC 80 Hình 4.7 Giao diện chạy mơ chương trình 81 Hình 4.8 Chạy mơ chương trình PLC 81 Hình 4.9 Giao diện PLC ảo 82 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Hình 4.10 Kiểm tra trước nạp chương trình 82 Hình 4.11 Khởi động Module 83 Hình 4.12 Tiến hành chạy mơ HMI WIN CC 83 Hình 4.13 Tiến hành chạy mơ hình HMI WIN CC 84 Hình 4.14 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống 84 Hình 4.15 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống chế độ chạy tay 85 Hình 4.16 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống chế độ chạy tự động 86 Hình 4.17 Giao diện điều khiển giám sát hệ thống chế độ lỗi cân nặng 86 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng mơ tả hệ thống đóng gói mì Chũ tự động Bảng 2.1 Một số cấu hình PLC Siemens 16 Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật CPU 1212C [7] 21 Bảng 2.3 Kiểu nhiên liệu PLC 24 Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật Cảm biến Loadcell 3Kg YZC - 133 32 Bảng 3.1 Bảng địa Input 51 Bảng 3.2 Bảng địa miền nhớ M 52 Bảng 3.3 Bảng địa Trung gian 53 Bảng 3.4 Bảng địa Output 53 Bảng 3.5 Bảng địa Trung gian Output 55 Bảng 3.6 Bảng địa Xung P 55 Bảng 3.7 Bảng địa Trung gian 56 Bảng 3.8 Bảng tổng hợp thiết bị đề tài 74 Bảng 4.1 Bảng địa HMI 77 GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Theo định hướng phát triển kinh tế - xã hội nước ta, Việt Nam phấn đấu đến năm 2022 trở thành nước công nghiệp đại Để hướng tới mục tiêu này, xây dựng hệ thống nhà máy, xí nghiệp lớn, đại với dây chuyền sản xuất, lắp ráp, đóng gói tương xứng Trong đó, hệ thống cân đóng bao đếm số lượng sản phẩm thành phần thay nhà máy chế biến, tinh luyện, khu chế xuất Các hệ thống có tính tự động cao, dễ vận hành nhờ điều khiển máy tính vi xử lý Chúng dễ dàng cài đặt, quản lý để thực thao tác cách xác với khối lượng nhiên liệu cần đóng gói đặt trước người vận hành Việc xây dựng hệ thống tự động cơng nghiệp nói chung hệ thống cân đóng bao, đêm số lượng sản phẩm nói riêng hướng khả thi hứa hẹn đem lại hiệu kinh tế, ứng dụng cao Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa phân xưởng, nhà kho khu vực điều hành quản lý tiếp tục nâng cao với kiến thức học trường, chúng em nghiên cứu thực đề tài “ NGHIÊN CỨU VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐĨNG GĨI MÌ CHŨ THEO CÂN NẶNG VÀ ĐẾM SỐ LƯỢNG ỨNG DỤNG PLC S7 1200” Đây phần nhỏ quy trình sản xuất, chúng em mong với đề tài chúng em củng cố kiến thức học trường ứng dụng phần nhỏ sản xuất Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Phùng Thị Vân, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em nhiều suốt trình làm đồ án Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô giáo Khoa Điện tạo điều kiện tốt để chúng em hoàn thành đề tài GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Chương : TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Trong trình cơng nghiệp hóa – đại hóa nước ta nay, việc tự nghiên cứu chế tạo hệ thống sản xuất, đóng gói tự động nhà máy công nghiệp vấn đề cấp thiết Tuy nhiên, có thực tế hầu hết dây chuyền công nghiệp nhập từ nước ngồi với chi phí cao Các hệ thống hoạt động xác quản lý dễ dàng q trình vận hành gặp trục trặc điều kiện thời tiết khí hậu nóng ẩm nước ta Khi cố xảy ra, khó để tự khắc phục nhà cung cấp thường chọn cho tiêu chuẩn công cụ phát triển riêng Do đó, khơng cịn cách khác phải mời chuyên gia nước giải cố với chi phí khơng rẻ Điều chắn có ảnh hưởng lớn đến khía cạnh kinh tế nhà sản xuất kinh tế nước ta Bên cạnh đó, việc giải tốn tự động hóa mà cụ thể tốn cân đóng gói đếm số lượng sản phẩm khơng q phức tạp hồn tồn khả thi, phù hợp với kiến thức thu giảng đường đại học kỹ thuật lập trình PLC, Tự động hố q trình cơng nghệ, Trang bị điện … Chính lý đó, chúng em muốn hướng đến việc nghiên cứu mô hệ thống đóng gói Mì chũ theo cân nặng đếm số lượng sản phẩm ứng dụng điều khiển lập trình hãng Simens PLC S7-1200 Hệ thống cần phát triển dựa chuẩn quốc tế để kết nối với thiết bị khác dây chuyền sản xuất Việc xây dựng thành công hệ thống chắn mang lại hiệu kinh tế lớn phần đóng góp vào nghiệp cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước 1.2 Mục đích nghiên cứu Ngày nay, tất nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp trang bị hệ thống tự động hoá mức độ cao Các hệ thống nhằm mục GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 93 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội 94 Chương trình Startup[OB100] GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội Chương trình FC_AUTO [FC1] GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 95 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 96 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 97 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Cơng Nghiệp Hà Nội 98 Chương trình FC_MANU [FC2] GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 99 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 100 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 101 Chương trình FC_DOC_VE_ANALOG [FC3] Chương trình FC_OUTPUT [FC4] GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 102 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 103 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 104 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội 105 Chương trình FC_SIMULATION [FC5] GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 106 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội GVHD: Th.S Phùng Thị Vân 107 Đồ án tốt nghiệp ... cân điện tử 2.4.1 Hệ thống cân điện tử số ứng dụng Sơ đồ khối hệ thống cân điện tử sau: Hình 2.11 Sơ đồ khối hệ thống cân điện tử Tuỳ theo yêu cầu mục đích sử dụng, khối xử lý dùng vi xử lý máy... lượng sản phẩm xí nghiệp hay xưởng sản xuất cần thiết quan trọng GVHD: Th.S Phùng Thị Vân Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Đồ án tốt nghiệp * Một số hình ảnh phương pháp sản xuất đóng gói mì... Chất lượng sản phẩm xuất lao động phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc chất lượng làm việc hệ thống tự động hoá Việc đưa PLC S7-1200 Siemenes vào điều khiển dây chuyền cân đóng gói đếm số lượng