ỨNG DỤNG PLC s7 1200 điều KHIỂN hệ THỐNG PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO mã VẠCH, điều KHIỂN và GIÁM sát QUA WINCC 2

Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC 2022 Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương 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: ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH, ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA WINCC Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp: ThS VÕ KHÁNH THOẠI VÕ VŨ TIỀN LÊ VĂN DƯƠNG 1811505520155 1811505520211 18TDH1&18TDH2 Đà Nẵng, 05/2022 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: ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH, ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA WINCC Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp: ThS VÕ KHÁNH THOẠI VÕ VŨ TIỀN LÊ VĂN DƯƠNG 1811505520155 1811505520211 18TDH1&18TDH2 Đà Nẵng, 06/2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TÓM TẮT Tên đề tài: Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC Sinh viên thực : Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương Mã sinh viên : 1811505520155, 1811505520211 Lớp : 18TDH1&18TDH2 Nước ta nước phát triển với phát triển kinh tế lên ngành cơng nghiệp hố phát triển Do loại máy móc phần mềm liên lục cập nhật cải tiến để giúp tăng tốc độ làm việc nhằm nâng cao hiệu Trong hệ thống điều khiển phân loại theo mã vạch mơ hình đáp ứng nhu cầu công việc phân loại sản phẩm Với nhu cầu tiêu dùng lớn với tất mặt hàng với phát triển việc mua hàng online qua kênh, lượng lớn sản phẩm đóng gói để vận chuyển Một phương thức để phân biệt hàng hóa in hàng hóa loại mã vạch tượng trưng “ chứng minh thư “ hàng hóa Mã vạch phương pháp lưu trữ truyền tải thông tin, liệu sản phẩm hàng hóa mã hóa tổ hợp khoảng trắng vạch thắng để biểu diễn mẫu tự, ký hiệu số Mọi thông tin sản phẩm thể theo mã vạch sản phẩm nước đăng ký mã vạch, tên doanh nghiệp, lơ sản xuất hàng hóa, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, kích thước/ thơng số sản phẩm, nơi kiểm tra…Hệ thống điều khiển phân loại theo mã vạch giúp thay người kiểm tra phân loại sản phẩm theo mã vạch khác để đẩy nhanh trình Xuất phát từ lý nhóm em muốn phát triển mơ hình có khả phân loại theo mã vạch nên nhóm tìm hiểu lựa chọn đề tài LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, nước ta đẩy mạnh Cơng nghiệp hóa – đại hóa, hội nhập kinh tế Quốc tế nhằm đưa đất nước phát triển Đi với việc tập trung phát triển ngành kinh tế việc tìm tịi, nắm bắt cơng nghệ đại áp dụng công nghệ vào công nghiệp cần thiết Sinh viên chủ nhân tương lai Đất nước, xã hội Đồ án Tốt nghiệp cột mốc quan trọng sinh viên trước trường, kết tích luỹ q trình học tập, vận dụng kiến thức học vào thực tế, giúp cho sinh viên thực kiến thức qua Đồ án thực khả sáng tạo thân lần củng cố kiến thức trước trường Và q trình thi cơng hồn thiện Đồ án tốt nghiệp: “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC”, thân chúng em học hỏi nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu nhân giúp đỡ nhiệt tình thầy mơn Tự Động Hóa,Khoa Điện-Điện Tử Sau q trình thi cơng hồn thiện đề tài Tuy cố gắng nhiều q trình thi cơng thực Đồ án tốt nghiệp khơng tránh khỏi sai sót, mong q thầy bỏ qua giúp đỡ để chúng em hoàn thành tốt nhiệm vụ củng cố kiến thức ngày vững vàng để có hành trang vào đời với đầy đủ kiến thức, kinh nghiệm Bên cạnh nổ lực thành viên nhóm chúng em nhận hướng dẫn tận tình thầy Võ Khánh Thoại Trong trình học thầy tận tình hướng dẫn, dạy kinh nghiệm thực tế, tài liệu liên quan cho chúng em suốt trình thực đề tài Do chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy mơn Tự Động Hóa Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật - Đại học Đà Nẵng đặc biệt thầy Ths Võ Khánh Thoại ln quan tâm tận tình giảng dạy suốt trình học trình thực đề tài Nhóm em xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC” đề tàinghiên cứu độc lập hướng dẫn giáo viên hướng dẫn: Th.S Võ khánh Thoại Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đồ án trung thực, chúng em tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu Đồ án không chép đồ án có từ trước Nếu phát có gian lận em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung đề tài Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật – Đại học Đà Nẵng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền em gây q trình thực (nếu có) Sinh viên thực Võ Vũ Tiền ii Lê Văn Dương MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU I CAM ĐOAN II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT VIII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH 1.1 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 Tổng quan dây chuyền .1 Lý chọn đề tài Cách tiếp cận phương pháp .3 Nội dung nghiên cứu .3 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Nguyên lý hoạt động hệ thống Các công nghệ hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch Tổng quan mã vạch .5 Lịch sử đời .6 Cách tạo mã vạch .7 Ứng dụng CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG .9 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 Lựa chọn thiết bị điện cho hệ thống PLC S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC Nguồn tổ ong 10 Nút nhấn 11 Nút dừng khẩn cấp .12 APTOMAT .13 Rơ le 13 PC Camera 14 Động giảm tốc 14 Lựa chọn cấu chấp hành mô hình 15 Cảm biến 15 Van điện từ 16 Xi lanh khí nén 17 Băng chuyền 17 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 19 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Tổng quan hệ thống điều khiển 19 Hệ thống điều khiển dùng PLC 19 Định nghĩa PLC 19 Cấu trúc PLC 19 Module vào/ra PLC phân loại 20 Bộ nhớ PLC 21 iii 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.9 3.2.10 3.2.11 3.2.12 3.2.13 3.3 3.3.1 3.3.1.1 3.3.1.2 3.3.1.3 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 Chu kỳ quét thời gian quét PLC 22 Ngơn ngữ lập trình PLC 22 Tổ chức chương trình PLC .24 Ưu điểm nhược điểm PLC 25 Giới thiệu PLC S7 1200 25 Cấu trúc bên .27 Phân vùng nhớ 29 Tập Lênh S7-1200 .29 Sơ đồ đấu dây 32 Tổng quan hệ SCADA, phần mềm Wincc 32 Tổng quan hệ SCADA 32 Khái niệm nguyên tắc làm việc hệ SCADA 32 Chức hệ thống SCADA 33 Thành phần hệ SCADA .34 Phần mềm WinCC .34 Tổng quan vệ phần mềm PyCharm 38 Khái niệm 38 Các tính Pycharm 39 Hướng dẫn sử dụng Pycharm 39 CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT .42 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.8.1 4.8.2 Sơ đồ khối 42 Lưu đồ thuật toán 43 Bảng phân công vào 45 Giãn đồ thời gian .46 Sơ đồ kết nối .46 Chương trình điều khiển 46 Thiết kế giao diện WinCC 49 Thi công hệ thống 50 Thiết kế tủ điện 50 Thiết kế băng chuyền 51 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC .54 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1 Hệ thông phân loại sản phẩm Hình Ví dụ mã vạch Hình Thiết bị chuyên dụng gọi máy đọc (quét) mã vạch Hình PLC S7 – 1200 CPU 1214 DC/DC/DC Hình 2 Nguồn tổ ong 10 Hình Nút nhấn 11 Hình Nút nhấn khẩn cấp 12 Hình Aptomat 13 Hình Rơ le 13 Hình PC camera 14 Hình Động giảm tốc 15 Hình Cảm biến hồng ngoại PNP 15 Hình 10 Van điện từ 16 Hình 11 Xi lanh khí nén 17 Hình 12 Băng chuyền 17 Hình Sơ đồ loại mạch điện đầu PLC 20 Hình Cấu trúc nhớ PLC 21 Hình 3 Vịng qt CPU PLC 22 Hình Ngơn ngữ lập trình Ladder Logic (LAD) 23 Hình Ngơn ngữ lập trình Statement List (STL) 23 Hình Ngơn ngữ lập trình Function Block (FBD) 24 Hình Tổ chức chương trình PLC 24 Hình Các khối chức CPU 26 Hình Hình dạng bên ngồi S7-1200 modun mở rộng 26 Hình 10 Thiết bị giao tiếp 26 Hình 11 Cấu trúc PLC 27 Hình 12 Sơ đồ đấu dây CPU 1214C DC/DC/DC 32 Hình 13 Khái niệm SCADA 33 Hình 14 Ứng dụng SCADA 34 Hình 15 Biểu tượng TIA Portal V16 35 Hình 16 Giao diện chọn PLC chương trình 36 Hình 17 Giao diện tạo dự án 36 Hình 18 Giao diện ban đầu 37 Hình 19 Giao diện IP PLC 38 Hình 20 Giao diện IP PLC 38 Hình 21 Giao diện Pycharm 40 Hình 22 Tạo dự án Pycharm 40 Hình 23 Lập trình Pycharm 41 Hình Sơ đồ khối 42 Hình Lưu đồ thuật toán (1) 43 Hình Lưu đồ thuật toán hệ thống (2) 44 Hình 4 Lưu đồ thuật toán đọc mã vạch 45 Hình Giãn đồ thời gian 46 Hình Sơ đồ kết nối 46 Hình Thiết kế giao diện WinCC 49 Hình Măt trọng tủ điện 50 Hình Mặt ngồi tủ điện 50 v Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch Lệnh: Chức năng: tương tự timer on delay nhiên ngõ IN chuyển xuống giá trị timer giữ IN lên tiếp tục đếm từ giá trị Lệnh có thêm ngõ vào R để reset timer Mơ tả ví dụ: M0.0 chuyển từ 0=>1 timer bắt đầu đếm cho đủ 10s sau ON Q0.0 Nếu trình chưa đủ 10s mà M0.0 bị chuyển giá trị timer lưu lại để lần sau đếm tiếp Lưu ý: sử dụng timer bạn cần phải tham khảo giới hạn nhớ cpu để không sử dụng giới hạn nhớ timer 4.7 Thiết kế giao diện WinCC Hình Thiết kế giao diện WinCC 49 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch 4.8 Thi công hệ thống 4.8.1 Thiết kế tủ điện Hình Măt trọng tủ điện Hình Mặt tủ điện 50 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch 4.8.2 Thiết kế băng chuyền Hình 10 Hệ thơng băng tải 51 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp hướng dẫn nhiệt tình GV hướng dẫn ThS Võ Khách Thoại, đến em hoàn thành đồ án với tên đề tài “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC” Nội dung đồ án bao gồm : ➢ Phần kiến thức: - Tìm hiểu điều khiển lập trình PLC S7-1200 hãng Siemens - Tìm hiểu quy trình cơng nghệ phân loại hàng hóa theo mã vạch - Tìm hiểu máy đọc mã vạch loại cảm biến liên quan - Thiết kế mạch kết nối điều khiển WINCC ➢ Phần thiết kế thi cơng: - Xây dựng quy trình cơng nghệ phân loại sản phẩm theo mã vạch Xây dựng mơ hình khí Thiết kế, gia cơng chi tiết hệ thống mơ hình Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ điện hệ thống - Viết chương trình điều khiển hệ thống phân loại theo mã vạch Trong nội dung đồ án , em thiết kế hệ thống điều khiển thành cơng mơ hình “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC” Tuy nhiên đồ án hạn chế kiến thức thực tế tay nghề em chưa nhiều nên mơ hình điều khiển chưa tối ưu Đó hạn chế đề tài, mong đề tài bạn sinh viên khóa sau tiếp tục nghiên cứu khắc phục mặt hạn chế đề tài để tạo sản phẩm tối ưu phục vụ cho đời sống sinh hoạt Cuối em xin trân thành cảm ơn GV hướng dẫn ThS Võ Khách Thoại hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Những hạn chế hướng phát triển ❖ ✓ ✓ ✓ ❖ ✓ ✓ ✓ Những hạn chế Khả xử lý camera cịn hạn chế Tốc độ xử lý mơ hình chậm Mơ hình khơng thể hoạt đơng mơi trường thiếu nhiều ánh sáng Hướng phát triển Cải thiện phần khí Có thể phân biệt thêm số lượng màu sắc trọng lượng sản phẩm Hoàn thiện mơ hình hoạt động trơn tru khơng gặp vấn đề 52 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch TÀI LIỆU THAM KHẢO Tìm hiểu mã số mã vạch chi tiết a-z (luatthiendi.com) http://plcvietnam.com.vn/ Pycharm gì? Hướng dẫn cài đặt sử dụng Pycharm (t3h.edu.vn) 53 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch PHỤ LỤC Code python : import cv2 import snap7 import numpy as np from pyzbar.pyzbar import decode from snap7.util import * from snap7.types import * def writePLC(plc, byte, bit, datatype, value): # define write memory function result = plc.read_area(Areas.MK, 0, byte, datatype) if datatype == S7WLBit: set_bool(result, 0, bit, value) elif datatype == S7WLByte or datatype == S7WLWord: set_int(result, 0, value) elif datatype == S7WLReal: set_real(result, 0, value) elif datatype == S7WLDWord: set_dword(result, 0, value) plc.write_area(Areas.MK, 0, byte, result) 54 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch cap=cv2.VideoCapture(1) IP = '192.168.0.1' # IP plc RACK = # RACK PLC SLOT = # SLOT PLC plc = snap7.client.Client() # call snap7 client function plc.connect(IP, RACK, SLOT) # connect to plc state = plc.get_cpu_state() # read plc state run/stop/error print(f'State:{state}') # print state plc t=0 while True: success, img = cap.read() for barcode in decode(img): if t==0 : if barcode.data.decode('utf-8') == "098765": t=1 print(barcode.data.decode('utf-8')) writePLC(plc, 52, 0, S7WLWord, 1) writePLC(plc, 52, 0, S7WLWord, 0) if barcode.data.decode('utf-8') == "012345": t=1 print(barcode.data.decode('utf-8')) writePLC(plc, 52, 0, S7WLWord, 2) writePLC(plc, 52, 0, S7WLWord, 0) SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch if barcode.data.decode('utf-8') == "543210": t=1 print(barcode.data.decode('utf-8')) writePLC(plc, 52, 0, S7WLWord, 3) writePLC(plc, 52, 0, S7WLWord, 0) pts= np.array([barcode.polygon],np.int32) pts = pts.reshape((-1,1,2)) cv2.polylines(img,[pts],True,(255,0,255),5) pts2 = barcode.rect cv2.putText(img,barcode.data.decode('utf8'),(pts2[0],pts2[1]),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.9,(255,0,145),2) cv2.imshow("anh",img) cv2.waitKey(1) if t>=1: t+=1 if t==70: t=0 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch Lập Trình PLC: Network Network SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch Chương trình network SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch Network Network Network SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch Network Network Network SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch Network Network 10 Network 11 SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại Điều khiển phân loại sản phẩm theo mã vạch SVTH: Võ Vũ Tiền, Lê Văn Dương GVHD: Võ Khánh Thoại ... 2: GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG .9 2. 1 2. 1.1 2. 1 .2 2.1.3 2. 1.4 2. 1.5 2. 1.6 2. 1.7 2. 1.8 2. 2 2. 2.1 2. 2 .2 2 .2. 3 2. 2.4 Lựa chọn thiết bị điện cho hệ thống PLC S7 – 120 0 CPU 121 4C... công ? ?Ứng dụng PLC S71 20 0 điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch, điều khiển giám sát qua WinCC? ?? Hình 1 Hệ thơng phân loại sản phẩm Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu với đề tài ? ?Điều Khiển. .. Tiền Lê Văn Dương Mã SV: 1811505 520 155 Mã SV: 1811505 520 211 Tên đề tài: ? ?ỨNG DỤNG PLC S7- 120 0 ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH, ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT QUA WINCC? ?? Các số liệu,