MÁY PHA CAFE tự ĐỘNG điều KHIỂN BẰNG PLC s7 200

TÊN ĐỀ TÀI: Máy pha cafe tự động điều khiển PLC S7-200 Họ tên sinh viên: Võ Hiển Linh – Nguyễn Xuân Lâm ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200 Người hướng dẫn Sinh viên thực Mã sinh viên Lớp : DƯƠNG QUANG THIỆN : VÕ HIỂN LINH NGUYỄN XUÂN LÂM : 1811505520228 1811505520226 : 18TDH2 Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200 Người hướng dẫn Sinh viên thực Mã sinh viên Lớp : DƯƠNG QUANG THIỆN : VÕ HIỂN LINH NGUYỄN XUÂN LÂM : 1811505520228 1811505520226 : 18TDH2 Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2022 TÓM TẮT Tên đề tài: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200 Sinh viên thực hiện: VÕ HIỂN LINH/ NGUYÊN XUÂN LÂM Mã SV: 1811505520228/1811505520226 Lớp: 18TDH2 Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, chúng em định chọn đề tài “Máy pha cà phê tự động điều khiển PLC s7-200” Đây đề tài mà chúng em cảm thấy hay với thú vị, đáp ứng nhu cầu kiến thức chuyên ngành Tự động hố Lúc đầu nhóm em có lo lắng sợ sệt, khơng biết sản phẩm làm có nghĩ khơng, lỡ gặp cố Nhưng sau tháng thực hiện, cố gắng nỗ lực nhóm, bạn thầy cô đặc biệt giúp đỡ tận tình, chu đáo thầy Dương Quang Thiện, tụi em hồn thành mơ hình sản phẩm mong đợi Do kiến thức cịn hạn hẹp trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy để đồ án hoàn thiện TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: DƯƠNG QUANG THIỆN Sinh viên thực hiện: VÕ HIỂN LINH Mã SV: 1811505520228 NGUYỄN XUÂN LÂM Mã SV: 1811505520226 Tên đề tài: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-200 Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tài Liệu tham khảo : sách hướng dẫn lập trình PLC - Tài liệu cấu tạo nguyên lý thiết bị linh kiện sử dụng đề tài - Website, sách báo máy pha cafe tự động Nội dung đồ án: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Giới thiệu máy pha cafe Chương 3: Giới thiệu PLC SIEMENS S7-200 Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình máy pha cafe tự động Chương 5: Kết luận hướng phát triển đề tài Các sản phẩm dự kiến - Mơ hình sản phẩm - Chương trình giao diện giám sát - Báo cáo, slide thuyết minh Ngày giao đồ án: 21/02/2022 Ngày nộp đồ án: 30/05/2022 Trưởng Bộ môn Đà Nẵng, ngày 21 tháng 02 năm 2022 Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Hiện cà phê thức uống khơng cịn q xa lạ với người dân Việt Nam Không Việt Nam mà toàn giới, cà phê hầu hết người u thích tin dùng Ngồi lợi ích giúp giảm buồn ngủ, tỉnh táo, cà phê nhiêu công dụng khác như: giảm đau đầu, tăng cường trí não, giảm stress … Pha cà phê khơng khó, cần gói cà phê pha sẵn đổ nước sơi có ly cà phê, pha dạng phin thêm thời gian Uống cà phê không thưởng thức cảm nhận vị đắng từ sau giọt cà phê Nên người uống có quyền đòi hỏi tách cà phê ngon hơn, đậm vị hơn, tùy theo sở thích người Ở Việt Nam hay pha cà phê theo cách thủ cơng: gói có sẵn hay cà phê phin …Thơng thường hay quán cà phê thường hay đợi nhân viên pha khoảng thời gian không ngắn, chưa hợp với vị thân Người thích uống nhiều sữa, đường, người thích uống vừa đường vừa sữa, mà khơng biết nên cho Đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng, với tiến khoa học kĩ thuật, ngày nhiều máy pha cà phê đời với nhiều tính đại, thay đôi bàn tay người, ly cà phê làm thơm ngon phù hợp với nhu cầu người uống Trong đồ án này, em thầy giáo ThS.Dương Quang Thiện giao nhiệm vụ “Thiết kế máy pha cafe tự đơng” Do khả kiến thức cịn hạn chế nên q trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận ý kiến đóng góp q báu thầy, giáo Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình, dạy thầy giáo hướng dẫn ThS.Dương Quang Thiện, thầy mơn Tự động hố bạn giúp đỡ em nhiều trình làm đồ án tốt nghiêp Em xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài “Máy pha cafe tự động điều khiển s7-200” tiến hành cách minh bạch, công khai Các số liệu kết nghiên cứu đưa đồ án trung thực không chép hay sử dụng kết đề tài nghiên cứu tương tự Các số liệu trình bày báo cáo hồn tồn trung thực chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước mơn nhà trường có vấn đề xảy Sinh viên thực Võ Hiển Linh Nguyễn Xuân Lâm ii MỤC LỤC Nhận xét người hướng dẫn Nhận xét người phản biện Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu i Cam đoan ii Mục lục iii Danh sách bảng, hình vẽ vi Danh sách ký hiệu, chữ viết tắt viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Đối tương nghiên cứu , phạm vi nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Kế hoạch nghiên cứu .3 1.5 Lí chọn đề tài .3 1.6 Lên ý tưởng tối ưu hóa cho đề tài 1.7 Chọn thiệt bị cho đề tài .4 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHA CÀ PHÊ .5 2.1 Lịch sử phát triển 2.2 Máy pha cà phê 2.3 Các yêu cầu máy pha cà phê 2.3.1 Yêu cầu an toàn 2.3.2 u cầu xác cơng đoạn 2.3.3 Yêu cầu khác 2.4 Một số vấn đề thường gặp sử dụng máy pha cà phê 2.5 Giới thiệu máy pha cafe thị trường 2.6 Máy pha cà phê bán tự động 11 CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ S7 200 .12 3.1 Ngơn ngữ lập trình PLC s7 200 12 3.2 Cấu hình cứng 13 3.2.1 Khối xử lý trung tâm 13 iii 3.2.2 Chọn chế độ làm việc cho PLC 15 3.2.3 Cổng truyền thông 16 3.2.4 Card nhớ, pin, clock 17 3.2.5 Biến trở chỉnh giá trị analog: 17 3.3 Khối mở rộng 17 3.3.1 Digital module 17 3.3.2 Analog module .17 3.3.3 Interlligent module 18 3.3.4 Function module 20 3.4 Màn hình điều khiển 20 3.5 Các vùng nhớ 21 3.6 Quy ước địa PLC S7-200 24 3.6.1 Truy xuất theo bit 24 3.6.2 Truy xuất theo byte (8 bit) 24 3.6.3 Truy xuất theo word (16 bit) 24 3.6.4 Truy xuất theo word (Double word = 32 bit) 25 3.7 Xử lý chương trình 26 3.8 Phần mềm step microwwin 28 3.8.1 Ngơn ngữ lập trình: .28 3.8.2 Màn hình step microwin 30 3.8.3 Kết nối truyền thông s7 200 với thiết bị lập trình 30 3.8.4 Kết nối truyền thông s7 200 với win cc .31 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG .33 4.1 Lên ý tưởng thiết kế sản phẩm 33 4.1.1 Lên ý tưởng thiết kế thảo 33 4.1.2 Lên ý tưởng kích thước sơ sản phẩm 33 4.2 Các linh kiện có đề tài 34 4.2.1 Nguồn tổ ong 12V/24V 34 4.2.2 Aptomat 35 4.2.3 Relay .35 4.2.4 Module điều chỉnh tốc độ động .36 4.2.5 Động khuấy cà phê 36 4.2.6 Động bàn xoay 37 4.2.7 Động bơm 38 4.2.8 Nút nhấn Đèn báo 38 iv 4.2.9 Xilanh điện 40 4.2.10 Cảm biến vật cản 40 4.3 Thiết kế mơ hình máy pha cà phê 41 4.3.1 Thiết bị đầu vào-ra 41 4.3.2 Nguyên lí hoạt động .42 4.3.3 Sơ đồ thuật toán 44 4.3.4 Giản đồ thời gian 49 4.4 Thi công sản phẩm .50 4.4.1 Thi công gắn linh kiện phần 50 4.4.2 Thiết kế thi công phần tủ điện 51 4.4.3 Thi công tủ điện 52 4.4.4 Đi dây hoàn thiện sản phẩm 53 4.4.5 Mô giám sát với win cc .54 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55 5.1 Kết luận 55 5.2 Hướng phát triển 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC .58 v DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 3.1: Đặc điểm CPU 224 14 Bảng 3.2: Dữ liệu CPU họ 22X 15 Bảng 3.3: Các loại khối mở rộng 18 Bảng 3.4: Các vùng nhớ đặc điểm CPU s7 200 22 Bảng 3.5: Truy xuất vùng nhớ theo địa bit,byte,word, double word 25 Bảng 4.1: Thiết bị đầu vào đồ án .42 Hình 1.1: Ly cà phê thơng thường Hình 2.1: Máy pha cà phê chế tạo Hình 2.2: Dụng cụ pha chế Syphon Hình 2.3: Máy pha cà phê .7 Hình 2.4: Một số máy pha cà phê .8 Hình 2.5: Máy pha cà phê tự động Hình 2.6: Máy pha cà phê bán tự động Hình 2.7: Máy pha cà phê viên nén .10 Hình 2.8: Máy pha cà phê nhỏ giọt .10 Hình 2.9: Máy pha cà phê mini .11 Hình 3.1: PLC s7 200 12 Hình 3.2: Các địa vào CPU 224 14 Hình 3.3: Bộ điều khiển lập trình CPU 224 16 Hình 3.4: Khả truyền thông s7 200 19 Hình 3.5: Bảng điều khiển thị dòng văn 20 Hình 3.6: Màn hình OP 73 micro TP mico .21 Hình 3.7: Vùng nhớ ngõ vào I .24 Hình 3.8: Ví dụ Byte thấp Byte cao 24 Hình 3.9: Điều khiển ngõ vào .26 Hình 3.10: Chu kì quét s7 200 .27 Hình 3.11: Ví dụ dạng hình thang LAD 28 Hình 3.12: Ví dụ dạng khối chức FBD 29 Hình 3.13: Ví dụ dạng liệt kê lệnh STL .29 Hình 3.14: Màn hình soạn thảo chương trình STEP 7-Micro/win 30 Hình 3.15: Màn hình thiết lập truyền thông s7 200 .30 vi Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 Ptong lên =0 Bàn xoay =1 Phát ly ( CB1 = S Đ Bàn xoay =0 Lấy ly Kết thúc Hình 4.13: Lưu đồ thuật toán SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 48 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 4.3.4 Giản đồ thời gian Hình 4.14: Giản đồ thời gian SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 49 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 4.4 Thi công sản phẩm 4.4.1 Thi công gắn linh kiện phần Hình 4.15: lên khung cho sản phẩm Hình 4.16: Mua sắm thiết bị càn thiết SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 50 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 4.4.2 Thiết kế thi công phần tủ điện Tủ điện có kích thước 40*30*20 thiết kế có nút nhấn đèn báo, relay, aptomat, PLC, vẽ thiết kế tủ điện: SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 51 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 Hình 4.17: Thiết kế phần tủ điện 4.4.3 Thi cơng tủ điện Hình 4.18: Thi cơng phần tủ điện SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 52 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 4.4.4 Đi dây hồn thiện sản phẩm Hình 4.19: Tiến hành đấu dây tủ điện Cịn mơ hình sản phẩm: Hình 4.20: Mơ hình máy pha cà phê tự động SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 53 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 4.4.5 Mô giám sát với win cc Hình 4.21: Mơ giám sát phần mềm win cc SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 54 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận • Sau q trình nghiên cứu hồn thành đề tài, nhóm thiết kế “Máy pha cà phê tự động điều khiển s7 200”; đạt mục tiêu lúc đầu đề ra: - Hiểu biết ngơn ngữ lập trình s7 200, phần mềm mô win cc - Hiểu cấu tạo, ngõ vào ra, nguyên lý hoạt động modun, thiết bị phần cứng liên quan đến PLC S7-200 - Hiểu rõ linh kiện điện tử: nút nhất, đèn báo, rơ le, nguồn 12V 24V , CP,… - Biết cách thức thiết kế thi cơng tủ điện với tính thẩm mỹ cao, đấu dây an toàn đẹp mắt - Hiểu cách vận hành thiết bị có đề tài, thiết kế vị trí linh kiện cách hợp lý, ưa mắt người nhìn - Có thể thiết kế kết cấu khí nhỏ mang tính xác tương đối mơ hình, làm tiền đề cho mơ hình hay máy móc sau • Những khó khăn gặp phải lúc thực hiện: - Một vài linh kiện khó tìm, phải mua xa - Mất nhiều thời gian việc mày mò nghiên cứu - Đấu dây đơi lúc cịn sai, dẫn đến động chưa hoạt động, động khơng hoạt theo ý muốn - Việc làm mơ hình lớn lần đầu nên việc thiết kế lắp đặt cịn gặp nhiều khó khăn - Chi phí thiết bị cao, với tình hình dịch bệnh, giá xăng tăng cao, nên việc thực gặp nhiều khó khăn 5.2 Hướng phát triển Sau hồn thiện sản phẩm tụi em có định hương phát triển sau: Có thêm số đèn báo để người dùng biết ly cà phê đangđược làm đến đâu - Tích hợp thêm vài tính khác nhận diện giọng nói, dễ dàng sử dụng - Có thể thêm ngăn đựng đá, tất nhiên giữ đá khoảng thời gian, để phù hợp với người thích uống mát - Cải tiến mơ hình sản phẩm để đẹp mắt hơn, thẩm mĩ SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 55 Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 KẾT LUẬN - Trong trình làm, thiết kế, lắp đặt sản phẩm, tụi em thích thú với đề tài này, nhận định đề tài hay hay, tiền đề để định hướng phát triển số mơ hình sản phẩm máy pha cà phê sau - Hiểu cách vận hành phần mềm, thiệt bị điện, hoạt động sao, cách khắc phục lỗi - Trong lúc làm cịn lo lắng khơng biết sản phẩm làm có chạy khơng, sau hồn tất thấy mơ hình hoạt động bình thường thành cơng - Cịn nhiều thứ khó mà thân chưa biết phải giải nào, nên cần phải cố gắng SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Văn Hà (2000) Tự động hóa với Simatics7 200, NXB Khoa học kĩ thuật [2] Châu Chí Đức (2008) Kỹ thuật lập trình PLC simatic s7 200 [3] Trần Văn Chính, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Văn Tiến 2002) Thiết bị tự động hóaSimatic s7 200 [4] Styles software (2022) https://www.dientuspider.com SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện 57 PHỤ LỤC Chương trình hệ thống Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục ... Dương Quang Thiện Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 Các loại máy pha cà phê phổ biến - Máy pha cà phê tự động Máy pha cà phê tự động tự vận hành hoàn toàn việc xay hạt cà phê, pha chế cho ly... kèm nên máy đánh sữa, tạo bọt Hình 2.6: Máy pha cà phê bán tự động SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện Máy pha cafe tự động điều khiển s7 200 - Máy pha cà phê... ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỀ TÀI: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7- 200 Người hướng dẫn Sinh viên thực Mã sinh viên Lớp : DƯƠNG