Thiết kế, thi công máy trộn sơn tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành Kỹ thuật Điều khiển – Tự Động Hóa Giảng viên hướng dẫn TS LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện MSSV Lớp ĐỖ TRỌNG TÍN 1711050077 17DTDA1 PHAN VĂN SƠN 1711050284 17DTDA1 NGUYỄN ĐÌNH PHÚC 1711050070 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành Kỹ thuật Điều k.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật Điều khiển – Tự Động Hóa Giảng viên hướng dẫn: TS.LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp : ĐỖ TRỌNG TÍN 1711050077 17DTDA1 PHAN VĂN SƠN 1711050284 17DTDA1 NGUYỄN ĐÌNH PHÚC 1711050070 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật Điều khiển – Tự Động Hóa Giảng viên hướng dẫn: TS.LÊ QUANG ĐỨC Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp : ĐỖ TRỌNG TÍN 1711050077 17DTDA1 PHAN VĂN SƠN 1711050284 17DTDA1 NGUYỄN ĐÌNH PHÚC 1711050070 17DTDA1 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 LỜI CẢM ƠN  Lời chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM nói chung, thầy Viện Kỹ Thuật Hutech nói riêng dạy dỗ cho chúng em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Chúng em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến TS Lê Quang Đức người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt q trình làm khố luận Cuối kinh nghiệm kiến thức cịn hạn chế, khả tiếp thu vấn đề cịn giới hạn nên khơng thể trách sai sót, chúng em mong nhận quan tâm giúp đỡ thầy cô để đồ án đầy đủ hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Đỗ Trọng Tín Phan Văn Sơn Nguyễn Đình Phúc II MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH SÁCH CÁC HÌNH VI DANH SÁCH CÁC BẢNG IX LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Đặt vấn đề 2 Mục tiêu đề tài Bố cục đồ án CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP VỀ MÁY PHA SƠN .4 Tổng quan màu sơn pha trộn sơn 1 Tổng quan màu sơn 2 Công nghệ sản xuất sơn 2 Qui trình cơng nghệ sản xuất sơn 2 Quy luật pha sơn màu CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 19 Yêu cầu hệ thống 19 Quy trình vận hành hệ thống 20 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 22 Thiết kế phần cứng vẽ 22 III Sơ đồ khối hệ thống 25 Sơ đồ mạch 26 Sơ đồ mạch động lực 26 Sơ đồ kết nối PLC 27 3 Lưu đồ giải thuật 31 4 Thiết bị sử dụng mơ hình 33 4 Cảm biến lưu lượng 33 4 Cảm biến vật cản hồng ngoại 33 4 Cảm biến siêu âm 34 4 Cảm biến quang chữ U 35 4 Van điện từ nước 35 4 Van điện từ khí nén 36 4 Van điện từ Airtac 36 4 Van hút chân khơng dùng khí nén 37 4 Xy lanh kép 37 4 10 Xylanh compact SMC 37 4 11 Xylanh tròn PVN 38 4 12 Động giảm tốc 38 Thiết bị đủ điện 39 PLC 39 Module S7-1200 SM 1223 8DI/8DO 39 Module S7-1200 SM 1222 16 DO Relay 39 Bộ nguồn 39 IV 5 Relay 40 Cầu đấu dây tầng 40 Board Arduino UNO R3 41 Ethernet W5100 Arduino 43 Thiết bị chuyển mạch mở rộng hệ thống mạng 43 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN 44 Kết giao diện SCADA 44 Kết sở liệu SQL 51 Kết pha sơn đánh giá 53 Những công việc làm 53 5 Những mặt hạn chế 54 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55 Kết luận 55 Hướng phát triển 55 V DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Ảnh sơn Hình 2.2: Quy trình cơng nghệ sản xuất sơn Hình 2.3: Nhà máy sane xuất Caparol-Dubai Hình 2.4: Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, Khu công nghiệp Mỹ Phước Hình 2.5: Máy pha sơn hãng My Kolor Hình 2.6: Máy pha sơn TOA Hình 2.7: Bảng mã màu sơn nước Hình 2.8: Thang màu từ đỏ tới tím 10 Hình 2.9: Thang màu vô sắc 10 Hình 2.10: So sánh tương quan quang độ cường độ 11 Hình 2.11: Quy luật cộng màu hệ RGB 12 Hình 2.12: Sự khác biệt kết hợp hai màu sơn ánh sáng (vàng+lam) 13 Hình 2.13: Quy luật trừ màu hệ CMYK 13 Hình 2.14: : Sự khác biệt kết hợp hai màu sơn ánh sáng (đỏ+lục) 14 Hình 2.15: : Sự khác biệt kết hợp hai màu sơn ánh sáng (lam+đỏ) 14 Hình 2.16: Nguyên tắc pha trừ màu với ba màu sơ cấp RYB 15 Hình 2.17: Ba màu bánh xe màu 16 Hình 2.18: Ví dụ màu thứ cấp 16 Hình 2.19: Ví dụ màu trung gian 17 VI Hình 4.2: Bản vẽ phần cứng mơ hình mặt ngang 22 Hình 4.1: Bản vẽ mơ hình mặt nghiêng 22 Hình 4.4: vẽ CAD mặt mặt trước 23 Hình 4.3: Bản vẽ CAD mặt 23 Hình 4.5: Sơ đồ bố trí thiết bị tủ điện điều khiển 24 Hình 4.6: Sơ đồ khối hệ thống 25 Hình 4.7: Sơ dồ mạch động lực 220VAC 26 Hình 4.8: Sơ đồ mạch động lực 24VDC 27 Hình 4.9: Sơ đồ kết nối PLC 1212C 27 Hình 4.11: Sơ đồ nối dây module SM 1222 16 DO Relay 28 Hình 4.10: Sơ đồ nối dây module SM 1223 8DI/DO 28 Hình 4.12: Chương trình 31 Hình 4.13: Chương trình dây chuyền sản xuất 32 Hình 4.14: Board Ardunio UNO R3 41 Hình 5.2: Màn hình trang chủ 44 Hình 5.1: Giao diện đăng nhập 44 Hình 5.3: Đăng nhập với quyền ADMIN 45 Hình 5.4: Giao diện chọn màu số lượng cho sản phẩm 46 Hình 5.5: Thơng báo xác nhận số lượng 46 Hình 5.6: Giao diện liệu màu 47 Hình 5.8: Giao diện hệ thống hoạt động 48 Hình 5.7: Giao diện mơ SCADA 48 VII Hình 5.9: Bảng hiển thị trạng thái số lượng sản phẩm 49 Hình 5.10: Ơ hiển thị thể tích sơn bể 49 Hình 5.11: Giao diện thơng báo hoàn thành 50 Hình 5.12: Giao diện thơng báo lỗi 50 Hình 5.13: Database lưu trữ trình sản xuất phần mềm SQL server 51 VIII DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 4.1: Bảng địa ngõ vào/ra PLC thiết bị ký hiệu thiết bị 30 Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật Ardunio UNO R3 42 Bảng 5.1: Bảng liệu thông tin sản phẩm sản xuất 51 Bảng 5.2: Kết lưu trữ liệu sản phẩm hoàn thành 52 Bảng 5.3: Kết lưu trữ liệu bảng thể tích SQL Sever 52 Bảng 5.4: Bảng liệu thơng tin thể tích bể màu 52 IX Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức nguồn chuyên dụng biến đổi từ xoay chiều thành chiều nguồn lấy từ pin Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân I/O 30 mA Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật Ardunio UNO R3 42 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Ethernet W5100 Arduino ❖ Tên thiết bị: SHIELD ETHERNET W5100 ARDUINO ❖ Thương hiệu: Arduino ❖ Mục đích: Thực truyền liệu từ arduino qua PLC S7-1200 hãng Simens thông qua giao thức modbus TCP/IP ❖ Tính năng: Shiel Ethernet W5100 Arduino có IC điều khiển W5100 thực truyền liệu thông qua giao thức TCP UDP Số đường truyền liệu song song tối đa ❖ Thông số kỹ thuật: ­ Để sử dụng phải có board mạch Arduino kèm ­ Hoạt động điện áp 5V (được cấp từ mạch Arduino) ­ Chip Ethernet: W5100 với buffer nội 16KB ­ Tốc độ kết nối: 10/100Mb ­ Kết nối với mạch Arduino qua cổng SPI Thiết bị chuyển mạch mở rộng hệ thống mạng ❖ Tên thiết bị: Switch port Tenda 100m ❖ Thương hiệu: Tenda ❖ Mục đích: cho phép thiết bị kết nối với qua mạng Ethernet ❖ Thông số kĩ thuật: ­ Màu: trắng ­ Tốc độ kết nối: 100Mbps ­ Số cổng ethernet: cổng ­ Kích thước: 13.09 x 15.9 ­ Trọng lượng: 0.17kg ­ Chuẩn giao tiếp: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3x ­ Phương pháp truyền dẫn (Transmission Method): Store-and-Forward ­ Giao thức bảo mật: CSMA/CD ­ Giao thức Routing/Firewall: TCP / IP 43 Báo cáo đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 5: GVHD: TS Lê Quang Đức THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Kết giao diện SCADA ❖ Giao diện Log in Hình 5.1: Màn hình trang chủ Hình 5.2: Giao diện đăng nhập Sử dụng tính User Administration WINCC Professional nhằm thiết lập bảo vệ truy cập cho liệu chức chế độ Runtime 44 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Thao tác giao diện: ­ Log in: đăng nhập vào hệ thống Có quyền đăng nhập vào hệ thống: + Quyền ADMIN: có tất quyền bao gồm chọn màu sơn, số lượng, điều khiển nút nhấn sử dụng chức thêm mã màu + Quyền User: thực chức thêm màu ­ Activated: khóa chức chưa đăng nhập kích hoạt chức sau đăng nhập ­ Color: chuyển đến giao diện chọn màu sơn số lượng ­ Data: chuyển đến giao diện liệu màu ­ 5Exit: Thốt khỏi chế độ Runtime Hình 5.3: Đăng nhập với quyền ADMIN ❖ Giao diện chọn màu số lượng sản phẩm: Giao diện cung cấp cho người dùng bảng màu với 73 màu sắc có tỉ lệ pha trộn khác Nhấn chọn vào màu bảng màu hiển thị tỉ lệ pha màu bảng setting, nhập vào số lượng lon, nhấn Confirm, sau chuyển đến giao diện vận hành 45 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Hình 5.4: Giao diện chọn màu số lượng cho sản phẩm Thao tác giao diện: ­ Chọn 73 màu có bảng màu ­ Nhập số lượng lon vào ô Quantity + Nếu số lượng nhập vào 0, có thơng báo yêu cầu nhập lại + Nếu số lượng lớn 0, có thơng báo xác nhận lần cuối tự động chuyển đến giao diện vận hành ­ Data: chuyển đến giao diện màu ­ Operation: chuyển đến giao diện vận hành Hình 5.5: Thơng báo xác nhận số lượng 46 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức ❖ Giao diện bảng liệu màu Hình 5.6: Giao diện liệu màu Giao diện thể tỉ lệ phần trăm màu đỏ, vàng, xanh dương trắng mã màu sử dụng mơ hình Có thể thêm màu với tỉ lệ mới, yêu cầu tổng bốn tỉ lệ bốn màu phải 100%, không hiển thị cảnh báo Màu hiển thị bảng Setting giao diện chọn màu Thao tác giao diện: ­ Chọn New để thêm vào mã màu ­ Nhập vào tỉ lệ mong muốn ­ Nhấn Add để thêm vào bảng Nếu tỉ lệ sai hiển thị hộp thoại cảnh báo ­ Nhấn Clear để xóa màu vừa thêm vào ❖ Giao diện SCADA mô Đây giao diện SCADA giám sát quy trình hệ thống đồng thời cịn có chức hiển thị mô hoạt động hệ thống 47 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Hình 5.8: Giao diện mơ SCADA Hình 5.7: Giao diện hệ thống hoạt động ­ Trong q trình hệ thống hoạt động có bảng Control Panel nút nhấn điều khiển : + Nhấn nút START để hệ thống bắt đầu làm việc cách 48 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức + Nhấn nút PAUSE, hệ thống chạy hết khâu dừng Nhấn nút RESUME để hệ thống tiếp tục hoạt động + Nhấn nút STOP, hệ thống không cấp lon Xử lý hết lon sơn lại băng tải dừng ­ STATUS : Thể trạng thái đền Progress, Stop, Pause, EMO Hình 5.9: Bảng hiển thị trạng thái số lượng sản phẩm ­ Trong hệ thống hoạt động, bảng hiển thị trạng thái sản phẩm (Progress) : • ID mã màu sơn sản xuất • Setting số lượng lon sơn nhập • Current Con số lon sơn băng tải • Current số lon sơn hồn thành Hình 5.10: Ơ hiển thị thể tích sơn bể VOLUME TANK: Thể thích sơn bể, chế độ mô thể tích bể màu 1000 49 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Hình 5.11: Giao diện thơng báo hồn thành ­ Color ID mã màu chọn ­ Quantity số lon chiết rót trộn sơn hồn thành Hình 5.12: Giao diện thông báo lỗi Nhấn nút EMO_STOP, reset tất cấu chấp hành, tiến hành khắc phục lỗi có Khi muốn hoạt động lại, cần reset nút EMO_STOP trạng thái ban đầu thực lại phần cài đặt chọn ID mã sơn số lượng lon 50 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Khi pha đủ số lượng lon u cầu Buzzer_Done hoạt động, có hình thơng báo SCADA Thông tin ID màu sơn, số lượng lon, thời gian hoàn thành, thời gian thực gửi lưu trữ sở liệu SQL Kết sở liệu SQL Cơ sở liệu gồm bảng chính: ­ Bảng lưu lại trình sản xuất sơn: gồm ID màu sơn, số lượng lon yêu cầu, thời gian pha sơn, tổng thời gian thực ­ Bảng lưu trữ thể tích bể: gồm thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn xanh, thể tích bể sơn vàng thời gian cập nhật Hình 5.13: Database lưu trữ trình sản xuất phần mềm SQL server Bảng 5.1: Bảng liệu thông tin sản phẩm sản xuất 51 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Bảng 5.4: Bảng liệu thơng tin thể tích bể màu Bảng 5.2: Kết lưu trữ liệu sản phẩm hoàn thành Bảng 5.3: Kết lưu trữ liệu bảng thể tích SQL Sever 52 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức Kết pha sơn đánh giá • Cơng suất sản xuất thực nghiệm lon vòng 298s (chế độ mơ phỏng) Vậy dự kiến vịng sản xuất khoảng 60 lon chế độ mơ • Hệ thống chạy liên tục tăng suất so với hệ thống trước • Khi chọn mã màu, màu sắc thể tích đồng lon Những công việc làm Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu, nhóm em hồn thành cơng việc : • Về phần lý thuyết : ­ Hiểu lý tổng quan thành phần cấu tạo màu sơn phân loại loại sơn phổ biến ­ Hiểu vận hành hệ thống sản xuất sơn quy trình pha màu sơn nhà máy sơn ­ Hiểu mục địch, tính thiết bị sử dụng mơ hình, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất • Về phần chương trình điều khiển : ­ Hiểu đặc điểm, cách thực chương trình điều khiển PLC, tập lệnh lập trình ­ Chương trình điều khiển PLC hoạt động ổn định, xác, xử lý hầu hết lỗi xảy ­ Tạo lập giao diện điều khiển giám sát SCADA trực quan dễ dàng vận hành, lưu trữ, thu thập liệu vào sở liệu SQL xuất báo cáo trình sản xuất local web ­ Biết bước để thực giao tiếp vi điều khiển Arduino với PLC thông qua chuẩn Modbus TCP/ IP ­ Biết cách thiết kế trang webserver điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thơng qua trình duyệt web 53 Báo cáo đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: TS Lê Quang Đức Những mặt hạn chế ­ Bộ phận cấp lon cấp nắp chưa chứa nhiều lon nắp ­ Chưa có khâu đóng thành thùng , dán nhãn mã vạch ­ Màu pha sản phẩm mang tính xác tương đối dựa vào thị giác độ xác cảm biến lưu lượng 54 Báo cáo đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 6: GVHD: TS Lê Quang Đức ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Trong trình thực đồ án tốt nghiệp nhóm em học thêm nhiều kiến thức mới, tích lũy thêm vốn kiến thức cho thân từ Thầy Cô, Bạn Bè, Sách Vở, Internet,…Tích lũy thêm việc làm thực tế, kĩ làm việc nhóm phát triển Hơn hết làm cố gắng tìm biện pháp để phục vụ sống phát triển Hướng phát triển ­ Mở rộng dây chuyền để pha loại sơn có dung tích lớn ­ Phát triển thêm khâu dán nhãn khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất laser, khâu đóng thùng sản phẩm ­ Điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua Internet 55 Báo cáo đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Lê Quang Đức TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S7-1200 Programmable controller - System Manual – SIEMENS [2] Datasheet SIMATIC S7 - 1200, CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 [3] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL I/O SM 1223, 8DI / 8DO, 8DI DC 24V (6ES7223-1BH32-0XB0) [4] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO, RELAY 2A (6ES7222-1HH30-0XB0) [5] https://standyland.com/tu-van/cach-pha-mau-trong-in-an.html 56 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THI? ??T KẾ, THI CÔNG MÁY TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Ngành: Kỹ thuật Điều khiển – Tự Động Hóa Giảng viên hướng dẫn: TS.LÊ... thực tế ham muốn hiểu biết PLC,chúng em chọn đề tài: ? ?Thi? ??t kế, thi công máy pha trộn sơn tự động? ?? cho luận văn tốt nghiệp Mục tiêu đề tài Sơn nguyên vật liệu chủ yếu ngành xây dựng nhằm bảo vệ... lao động thời gian Với mong muốn khắc phục hạn chế trên, nhóm em tiến hành thi? ??t kế, thi cơng hệ thống pha trộn sơn đóng nắp lon tự động với cải tiến sau: ­ Xây dựng mơ hồn chỉnh, phần cứng thi? ??t