phân loại va đếm sản phẩm

Chương 1 : Cơ sở lý thuyết. 1.1.Tổng quan hoạt động của hệ thống Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống Hoạt động của hệ thống: Dưới tác dụng trọng lực của sản phẩm lên bề mặt loadcell, loadcell sẽ chuyển hóa thành 1 điện áp nhỏ ở ngõ ra.Tín hiệu điện rất nhỏ này được khuếch đại lên nhiều lần để phù hợp mức cấp cho bộ chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu sô(Bộ ADC).tín hiệu sau chuyển đổi được đưa vào bộ xử lý trung tâm của PLC, ở đây tín hiệu xử lý,tính toán theo chương trình của người lập trình và đưa ở ngõ ra tín hiệu điều khiển Rơ le,cuộn hút, công tắc tơ.Từ đó có thể điều khiển động cơ chạy hay dừng, xilanh đẩy ra hay thu về để làm nhiệm vụ phân loại sản phẩm đén từng khu vực.Cảm biến trong hệ thống có tác tác dụng gửi tín hiệu số cho bộ xử lý để điều khiển các cơ cấu và đếm số lượng sản phẩm đưa ra màn hình. Hệ thống này phù hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa thực tế như hệ thống phân loại và đếm sản phẩm. dây chuyền đóng gói sản phẩm…

MỤC LỤC MỤC LỤC Chương : Cơ sở lý thuyết 1.1.Tổng quan hoạt động hệ thống 1.2.Các phương pháp đo trọng lượng .6 1.2.1.Phương pháp cân điểm 1.2.2.Phương pháp cân dịch chuyển 1.2.3.Giới thiệu cảm biến trọng lượng Loadcell 1.3.Khếch đại tín hiệu 1.3.1 Mạch khuếch đại vi sai 1.3.2 Mạch khuếch đại đảo 10 1.3.3 Mạch khuếch đại không đảo 11 1.3.4 Mạch theo điện áp 11 1.3.5 Mạch khuếch đại tổng 12 1.4 Biến đổi ADC 13 1.4.1 Mạch lấy mẫu giữ (sample anh hold) .13 1.4.2 Mạch đổi dùng điện tham chiếu nấc thang 15 1.5.Cơ cấu truyền động hệ thống 16 1.5.1.Cơ cấu Xilanh-piston khí nén .16 1.6 Tìm hiểu loại PLC S7-200: 17 1.6.1 Khái quát PLC S7 200 17 1.6.2 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA S7-200: 18 1.6.3 Cấu trúc nhớ: 21 1.6.4 Ngôn ngữ lập trình .24 1.6.5 Mở rộng cổng vào ra: 30 1.6.6 Kiểu liệu: 30 CHƯƠNG 2: Thiết kế hệ thống điều khiển 31 2.1 Kết cấu hệ thống .31 2.1.1 Sơ đồ thiết bị 31 2.1.2 Tổng quan phần khí 32 2.2 Tính tốn chọn thiết bị .32 2.2.1 Tính chọn động băng tải 32 2.2.2 Tính chọn cảm biến Loadcell 34 2.2.3 Khối khuếch đại đo lường 35 2.2.4 Tính chọn Xilanh khí nén 36 2.2.5 Bộ ADC- Module mở rộng 37 2.2.6.Bộ điều khiển trung tâm: .40 2.2.7 THIẾT BỊ LẬP TRÌNH: .41 Chương 3: Chương trình điều khiển 44 3.Sơ đồ thuật toán 44 3.1.Chương trình điều khiển 44 3.1.1.Xây dựng thuật toán PLC S7-200 44 3.1.2 Xây dựng chương trình 45 3.2.Thiết bị giao tiếp máy tính .50 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .52 4.1 Kết nghiên cứu lý thuyết 52 4.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm .52 4.3 Hạn chế giải pháp khắc phục .52 Chương : Cơ sở lý thuyết 1.1.Tổng quan hoạt động hệ thống Sản Phẩm Phân loại sản phẩm Xilanh, Pitton, Động LoadCell Khuếch Đại Chuyển đổi ADC Đếm hiển thị Cảm biến Rơ le,cơng tắc tơ,cuộn hút Bộ Xử lý PLC Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống Hoạt động hệ thống: Dưới tác dụng trọng lực sản phẩm lên bề mặt loadcell, loadcell chuyển hóa thành điện áp nhỏ ngõ ra.Tín hiệu điện nhỏ khuếch đại lên nhiều lần để phù hợp mức cấp cho chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang tín hiệu sơ(Bộ ADC).tín hiệu sau chuyển đổi đưa vào xử lý trung tâm PLC, tín hiệu xử lý,tính tốn theo chương trình người lập trình đưa ngõ tín hiệu điều khiển Rơ le,cuộn hút, cơng tắc tơ.Từ điều khiển động chạy hay dừng, xilanh đẩy hay thu để làm nhiệm vụ phân loại sản phẩm đén khu vực.Cảm biến hệ thống có tác tác dụng gửi tín hiệu số cho xử lý để điều khiển cấu đếm số lượng sản phẩm đưa hình Hệ thống phù hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa thực tế hệ thống phân loại đếm sản phẩm dây chuyền đóng gói sản phẩm… 1.2.Các phương pháp đo trọng lượng 1.2.1.Phương pháp cân điểm Cân đòn cân ứng dụng cân điểm vào việc đo khối lượng Một khối lượng chưa biết đặt lên đĩa cân Các cân hiệu chỉnh xác có kích thước khác đặt lên đĩa bên cân khối lượng chưa biết tổng khối lượng cân đặt lên Hình 1.2: phương pháp cân điểm Cánh tay cân dung việc đo khối lượng chế tạo để chịu thay đổi nhiệt độ hai đầu tay đòn Thay đổi chiều dài l đến hệ thống cân Theo định luật moment hệ thống cân P1.l1=P2l2 Suy m1.g.l1=m2.g.l2 Với g khơng đổi ml=m2l2 Hình 1.3 Định luật momen lực Theo biểu thức trên, khoảng cách chiều dài khối lượng chuẩn biết suy khối lượng cần tìm 1.2.2.Phương pháp cân dịch chuyển Cân đồng hồ lò xo thực tế ứng dụng đo khối lượng thong qua dịch chuyển tác dụng trọng lực vật khối lượng m gây Khối lượng chưa biết đặt lên giá cân treo lò xo hiệu chỉnh Lò xo di động lực đàn hồi lò xo cân với trọng trường tác động lên khối lượng chưa biết Ở cân đồng hồ thị kim, lượng di động lò xo làm cho kim quay thông qua cấu bánh với tỉ lệ hợp lý góc quay kim xác định khối lượng vật cần cân.Cảm biến thường dung phổ biến Loadcell 1.2.3.Giới thiệu cảm biến trọng lượng Loadcell Loadcell hay gọi cảm biến trọng lượng Bộ phận loadcell điện trở mỏng loại dán.Tấm điện trở phương tiện để biến đổi biến dạng bé thành thay đổi tương ứng điện trở.Có loại điện trở dán dung làm cảm biến lực dịch chuyển: laoij lien kết (bonded) loại không lien kết (unbounded) Tấm điện trở liên kết dùng để đo độ biến dạng vị trí định bề mặt phận đàn hồi Điện trở dán trực tiếp vào điểm cần đo biến dạng vật đàn hồi.Biến dạng truyền trực tiếp vào điện trở làm thay đổi giá trị điện trở tương ứng Hoạt động mạch cầu có hai trường hợp: mạch cầu cân mạch cầu không cân bằng.Ở mạch cầu cân bằng, điện trở cảm biến xác định từ giá trị ba điện trở biết trước Ở cách đo không cân bằng, thay đổi điện áp ngõ mạch cầu Sử dụng khuếch đại sai lệch lên để dễ dàng xử lý Hình 1.4 sơ đồ thay loadcell Các trị số điện trở R2, R3, R4 cố định nên cầu điện trở làm cảm biến Rs giá trị sở xác định, ta gọi giá trị R bal Liên hệ giá trị R2, R3, R4 Rbal cầu cân là: Rbal= R2.R3/R4 Hình1.5: Một số cảm biến loadcell 1.3.Khếch đại tín hiệu Hiện khuếch đại thuật tốn(KĐTT) đóng vai trị quan trọng ứng dụng rộng rãi kĩ thuật khuếch đại, tính tốn , điều khiển, tạo hàm,tạo tín hiệu hình sine xung, sử dụng ổn áp lọc tích cực…Trong kỹ thuật mạch tương tự, mạch tính tốn điều khiển xây dựng chủ yếu dựa khuếch đại thuật toán Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT) khuếch đại thơng thường khác có đặc tính tương tự Cả hai loại dùng để khuếch đại điện áp, dịng điện cơng suất.Tính ưu việt khuếch đại thuật toán , tác dụng mạch điện có KĐTT thay đổi dễ dàng việc thay đổi phần tử mạch Để thực điều , KĐTT phải có đặc tính là, hệ số khuếch đại lớn , trở kháng cửa vào lớn trở kháng cửa nhỏ Trước , KĐTT thường sử dụng việc thực phép tốn giải tích máy tính tương tự, nên gọi KĐTT (theo tiếng anh Operational Amplifier viết tắt OP-AMP) Ngày nay, KĐTT sử dụng rộng rãi hơn,đặc biệt kĩ thuật đo lường điều khiển 1.3.1 Mạch khuếch đại vi sai Hình 1.6 Mạch khuếch đại vi sai Mạch điện dùng để tìm hiệu số, sai số điện áp mà điện áp nhân với vài số Các số xác định nhờ điện trở Thuật ngữ "Mạch khuếch đại vi sai" không nhầm lẫn với thuật ngữ "Mạch vi phân" Tổng trở vi sai (giữa chân đầu vào) = Hệ số khuếch đại vi sai : Nếu , 1.3.2 Mạch khuếch đại đảo Hình 1.7 :Mạch khuếch đại đảo Dùng để đổi dấu khuếch đại điện áp (nhân với số âm)  (vì điểm đất ảo)  Một điện trở thứ ba, có trị số , thêm vào đầu vào không đảo đất không cần thiết lắm, giảm thiểu sai số dòng định thiên đầu vào 1.3.3 Mạch khuếch đại khơng đảo Hình 1.8 :Mạch khuếch đại khơng đảo Dùng để khuếch đại điện áp (nhân với số lớn 1) (thực ra, tổng trở thân đầu vào op-amp có giá trị từ  MΩ đến 10 TΩ Trong nhiều trường hợp tổng trở đầu vào xem cao hơn, ảnh hưởng mạch hồi tiếp.)  Một điện trở thứ ba, có giá trị tín hiệu vào , thêm vào nguồn đầu vào không đảo thực khơng cần thiết, làm giảm thiểu sai số dòng điện định thiên đầu vào 1.3.4 Mạch theo điện áp Hình 1.9 :Mạch theo điện áp Được sử dụng khuếch đại đệm, để giới hạn ảnh hưởng tải hay để phối hợp tổng trở (nối linh kiện có tổng trở nguồn lớn với 10 Sau cài đặt phần mềm STEP7-MICROWIN vào chương trình làm việc, giao diện làm việc thể sau: Output Window-Status Bar Program Editor Local Variable Table - Navigation Bar: Thể khối lệnh làm việc tạo sẵn phần mềm Để sử dụng khối ta cần kích vào nút biểu tượng tương ứng với khối cần dùng - Instruction Tree: Thể tất khối lệnh sử dụng chương trình dạng câyCross Reference, Data Block, Status Chart, Symbol Table trình bày chi tiết ởphần sau 42 - Program Editor: Đây vùng để thực chương trình cách đưa lệnh vàotrong vùng xếp chúng theo cách thức người dùng để tạo chương trình, thư mục Muốn làm việc với lệnh việc Click đúp chuột vào vị trí để chọn thiết bịlàm việc - Các khối - Menu bar Toolbar: Là công cụ giúp thực nhanh lệnh chức sửdụng chương trình 43 Chương 3: Chương trình điều khiển 3.1 Sơ đồ thuật tốn 3.2Chương trình điều khiển 3.2.1.Xây dựng thuật tốn PLC S7-200 Bảng địa chỉ: symbol Address comment Start I0.0 Bật hệ thống Stop I1.0 Dừng hệ thống S1 I0.1 Cảm biến quang phát sản phẩm S2 I0.2 Cảm biến quang S3 I0.3 Cảm biến quang S4 I0.4 Cảm biến quang S5 I0.5 Cảm biến quang S6 I0.6 Cảm biến quang S7 I1.7 Cảm biến quang BT1 Q0.1 Động Băng tải BT2 Q0.2 Động Băng tải BT3 Q0.3 Động Băng tải BT4 Q0.4 Động Băng tải XL1T Q0.5 Xilanh đẩy piston XL2T Q0.7 Xilanh đẩy piston XL3T Q1.1 Xilanh đẩy piston XL4T Q1.3 Xilanh đẩy piston 44 .3.2.2 Xây dựng chương trình 45 46 47 48 49 50 51 3.2.Thiết bị giao tiếp máy tính - Đa số thiết bị ngày giao tiếp với máy tính tính máy tính Do , mạch điều khiển trang bị để có khả Mặc dù có u cầu bắt buộc nạp chương trình điều khiển từ máy tính, xa trao đổi với máy tính thơng số trình điều khiển, trạng thái mạch điều khiển máy tính… - Để kết nối với máy tính ta kết nối sau : Đối với S2-200 + Dùng MDI card nối thẳng + Qua cổng RS- 232 cần có chuyển đổi PC/PPI KS232/RS 485 52 Trong đề tài chúng em sử dụng qua cổng RS- 232 - Sơ lược chuẩn RS -232: Trong kỹ thuật truyền liệu hệ thống với nhau, người ta phân cách truyền: song song hay nối tiếp Nhưng cách truyền song song bị nhiễm tác động nên truyền xa , sử dụng Truyền liệu nối tiếp có loại: đồng khơng đồng + Bit bắt đầu : bit thấp cho biết việc truyền liệu bắt đầu + Các bit ký tự : dòng liệu gồm 5,6,7 hay bit mã hóa kỹ tự đường truyền bit chẵn lẻ bit tùy chọn phát để kiểm tra lỗi truyền liệu + Các bít kết thúc : hay nhiều bit cao chèn dòng truyền để báo việc kết thúc ký tự, cho bít thiết bị nhận có đủ thời gian chuẩn bị để sẵn sang nhận ký tự - Có thể mơ qua hình sau 53 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 4.1 Kết nghiên cứu lý thuyết Do việc nghiên cứu lý thuyết chưa sâu, chưa đánh giá xác giá trị lựa chọn thiết bị sơ sài Trong q trình làm cịn máy móc nhiều phần lý thuyết mở rộng chưa đào sâu suy nghĩ Qua báo cáo lý thuyết PLC, em tìm hiểu cảm biến trọng lượng, modul analog khuếch đại PLC S7-200 4.2 Kết nghiên cứu thực nghiệm Được triển khai phần mềm mô S7-200 giá trị đo trọng lượng đếm sản phẩm giá trị ổn định đề cập thuật toán 54 Tất dựa lý thuyết chưa có sở thực hành, giá trị, thang đo có giá trị dễ dàng thay đổi phần chương trình PLC 4.3 Hạn chế giải pháp khắc phục Tuy hoàn thành đề tài với thời gian có hạn nên cịn nhiều thiếu sót, chúng em mong nhận góp ý thầy để đề tài em hoàn thiện hơn.Em xin chân thành cảm ơn ! 55 ... tải Giả sử băng tải dặt lên tối đa thời điểm sản phẩm Cân nặng sản phẩm trung bình 100kg.Mà sản phẩm có sai số 10%.Vậy khối lượng tối đa tổng sản phẩm là: ∑m=5.(100+100.10%)=559kg Tốc độ băng... xilanh đẩy hay thu để làm nhiệm vụ phân loại sản phẩm đén khu vực.Cảm biến hệ thống có tác tác dụng gửi tín hiệu số cho xử lý để điều khiển cấu đếm số lượng sản phẩm đưa hình Hệ thống phù hợp với... đưa hình Hệ thống phù hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa thực tế hệ thống phân loại đếm sản phẩm dây chuyền đóng gói sản phẩm? ?? 1.2.Các phương pháp đo trọng lượng 1.2.1.Phương pháp cân điểm Cân