LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho em xin chân thành cảm ơn Khoa Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại học Sài Gòn và Thạc sĩ Trương Tấn đã tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập và thực hiện tiểu luận tốt nghiệp này E.
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho em xin chân thành cảm ơn Khoa Điện Tử Viễn Thông, Trường Đại học Sài Gòn Thạc sĩ Trương Tấn tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập thực tiểu luận tốt nghiệp Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trương Tấn tận tình dẫn cho em trình thực đề tài Em xin cảm ơn thầy cô giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức bổ ích để thực tiểu luận tạo bước đệm cho nghiệp sau Trong q trình thực hiện, dù dã có tham khảo qua tài liệu, giới hạn kiến thức khả lý luận nên cịn nhiều thiếu sót hạn chế em mong thầy thơng cảm Vì em mong nhận góp ý thầy để hồn thiện q trình sau Xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT PLC : Programmable Logic Control CPU : Bộ Xử Lý Trung Tâm LAD : Ladder Logic STL : Structured Text DANH MỤC HÌNH ẢNH STT Tên hình ảnh Hình 1: Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao Hình 2.1: PLC S7-1200, CPU 1212C DC/DC/DC Hình 2.5: Băng tải Hình 2.6: Xi lanh ty Hình 2.7: Cấu tạo xi lanh Hình 2.8: Nguồn tổ ong 24V 5A Hình 2.12: Cảm biến hồng ngoại Hình 3.1: Mơ hình hồn thiện Hình 3.2: Tủ điều khiển Trang 14 18 21 24 25 26 26 28 28 DANH MỤC BẢNG BIỂU STT Tên bảng biểu Bảng 1: Các loại CPU khác Bảng 2: Các loại module khác Trang 19 20 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do cần phải nắm bắt vận dụng điều khiển tự động cách hiệu nhằm đóng góp vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Xuất phát từ lần tham quan doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu sản xuất tự đơng hóa khâu phân loại sản phẩm sử dụng điều khiển lập trình PLC Siemens Sau tìm hiểu, nghiên cứu em định chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO” Đã có nhiều đề tài thực việc mơ hình phân loại sản phẩm phân loại theo màu săc, phân loại theo khối lượng theo kích thước Nhưng với sản phẩm có chiều cao theo tính chất sản phẩm mơ hình phân loại khơng phù hợp Vì cần hướng xử lý phù hợp cho hệ thống phân loại phân loại dựa chiều cao sản phẩm Nhiệm vụ đề tài Nghiên cứu ứng dụng PLC Siemens vào điều khiển phân loại sản phẩm theo chiều cao Thiết kế giao diện người dùng WinCC cho hệ thống giám sát phân loại sản phẩm, đồng thời tìm hiểu giao thức kết nối WinCC PLC Mục tiêu nghiên cứu Bước đầu biết xây dựng hệ thống SCADA tương đối hoàn chỉnh, điều khiển lập trình PLC thiết kế giao diện WinCC mang tính linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình thực lệnh logic Em hy vọng sau nghiên cứu đề tài tiếp thu nhiều vấn đề liên quan đến PLC phần mềm WinCC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh PLC, WinCC, xây dựng lưu đồ viết chương trình điều khiển hệ thống giao thức kết nối chúng Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu hệ thống SCADA phân loại sản phẩm theo màu sắc, nguyên lý hoạt đông PLC, phần mềm WinCC, cách truyền liêu chúng Từ xây dựng chương trình điều khiển thống PLC Siemens phần mềm WinCC Nội dung nghiên cứu Khi thực hiên đề tài em tiến hành nghiên cứu sơ lược nôi dung PLC S7-1200 phần mềm WinCC, cụ thể gồm nôi dung sau: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Điều khiển mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Chương 3: Hồn thiện đánh giá mơ hình Sau thời gian tìm hiểu, thực hiên tiểu luận “Thiết kế mô hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao” hoàn thành phần Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trương Tấn bảo, hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em suốt trình thực tiểu luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung : Ngày tự động hóa điều khiển sản xuất dần sâu vào khía cạnh, vào khâu trình sản xuất, phổ biến doanh nghiệp sản xuất Việt Nam nước quốc tế Nhờ đóng góp vào phát triển chung khoa học kĩ thuật cơng “Cơng nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước” Bên cạnh cơng nghệ phân loại sản phẩm theo màu sắc, tính chất vật liệu, theo kích thước,…dần tự động hóa theo dây chuyền đại nhằm đạt mục đích mà người mong muốn Từ điều nhìn thấy thực tế sống kiến thức mà chúng em học trường muốn tạo hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao, phân loại tất sản phẩm mặt Nên em thiết kế thi công mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm gần gũi với thực tế, thực tế có nhiều sản phẩm sản xuất địi hỏi phải có kích thước tương đối xác thật có ý nghĩa với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với phát triển giới Trong việc thiết kế chế tạo, quy trình thể qua trình sau: + Đưa sản phẩm thùng chứa vào vị trí định trước + Phân loại sản phẩm theo chiều cao khác + Xi lanh tự động đẩy sản phẩm vào vị trí cảm biến nhận tín hiệu 1.2 Sự phát triển hệ thống phân loại sản phẩm: Từ xa xưa người biết cách phân loại mặt hàng sản phẩm để phục vụ cho sinh hoạt mà phục vụ cho nhu cầu bn bán trao đổi hàng hóa Nhưng việc làm cịn thơ sơ nhiều thời gian, kinh tế bắt đầu phát triển với bùng nổ khoa học kỹ thuật người biết cách áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất để máy móc dần thay cho sức lao động người Chính mà dây chuyền phân loại sản phẩm đời phát triển mạnh mẽ Phân loại sản phẩm hình thức áp dụng nhiều quy trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp khác khắp quốc gia giới Với mục tiêu nhằm nâng cao tính ổn định chất lượng cơng việc, hệ thống phân loại sản phẩm ngày tin dùng nhiều Tuy nhiên, có đặc điểm chung chi phí cho hệ thống cao, đa phần áp dụng hệ thống nhà máy có yêu cầu phân loại phức tạp, lượng lớn doanh nghiệp Việt Nam sử dụng trực tiếp từ người 1.3 Phân loại sản phẩm theo chiều cao: 1.3.1 Khái quát: Ngày tự động hóa điều khiển sản xuất dần sâu vào ngõ ngách, vào khâu trình sản xuất Một ứng dụng cơng nghệ phân loại sản phẩm theo chiều cao Bên cạnh công nghệ phân loại sản phẩm màu sắc, tính chất vật liệu, theo kích thước, Dần tự động hóa theo dây chuyền đại nhằm đạt mục đích sau: + Nâng cao độ xác suất lao động + Giảm nặng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian Giảm chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm Trước yêu cầu thực tế đó, em chọn làm đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao” Cảm biến phân loại đặt băng chuyền, sản phẩm qua cảm biến cảm biến phát sản phẩm nhận biết sản phẩm thuộc độ cao sau tay đẩy đưa sản phẩm vào vị trí định trước Hình 1:Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến hồng ngoại để phân biệt chiều cao sản phẩm, có độ cao khác Nhận xét: Hệ thống có khả phát độ cao nên thuận lợi cho việc phân biệt sản phẩm có chiều cao khác Ứng dụng: Được ứng dụng rộng rãi vào dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao thực tế để tăng khả phân loại nhiều loại sản phẩm Kết luận: Tự động hóa sản xuất mang lại hiệu cao, suất chất lượng sản phẩm tăng lên, giá thành sản phẩm giảm, lao động bắp người dần thay Quá trình sản xuất vận hành cách tự động theo trình tự định, nhờ đẩy mạnh chun mơn hóa sản xuất góp phần đưa đất nước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa tương lai Hệ thống phân loại sản phẩm đa dạng, ứng dụng rộng rãi thực tế mang lại hiệu cao hệ thống phân sản phẩm theo chiều cao, màu sắc, vật liệu Các hệ thống ngày cải tiến, đáp ứng nhu cầu người 10 2.2.2 Các thiết bị sử dụng hệ thống: 2.2.2.1 Băng tải: Khái niệm băng tải: Băng tải thiết bị xử lý vật liệu khí di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi đến nơi khác đường dẫn xác định trước Băng tải đặc biệt hữu ích ứng dụng liên quan đến việc vận chuyển vật liệu nặng cồng kềnh Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng hiệu nhiều loại vật liệu Bên cạnh sản xuất, băng chuyền giảm nguy chấn thương lưng, đầu gối, vai chấn thương chỉnh hình khác Việc sử dụng băng tải khác tùy theo vị trí, loại sản phẩm di chuyển, khoảng cách mà đối tượng di chuyển Tiêu chuẩn cho băng tải đo lường xác định tải trọng tối đa, trọng lượng sản phẩm, số lượng mảnh đơn vị thời gian, tải trọng, tốc độ dịng chảy vật liệu Có hai loại băng tải sản xuất Băng tải cao su loại phổ biến Một băng tải cao su thường vành đai vô tận làm số loại vải hay cao su Các vòng cao su di chuyển ròng rọc với hỗ trợ điểm trung gian dọc theo chu vi vành đai Băng tải cao su mang theo nhiều loại vật liệu khác Các vật liệu tảng đá có kích thước quặng bột nguyên chất Tốc độ khác tùy theo nhu cầu thiết bị sản phẩm chế biến Hình 2: Băng tải 17 Các loại phổ biến: - Băng tải cao su: Chịu nhiệt sức tải lớn - Băng tải xích: Thường sử dụng ứng dụng tải dạng chai, sản phẩm cần độ vững - Băng tải lăn gồm: băng tải lăn nhựa, băng tải lăn nhựa PVC,băng tải lăn thép mạ kẽm, băng tải lăn truyền động motor - Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa theo phương thẳng đứng hướng lên - Băng tải PVC : Có sức tải nhẹ thông dụng với kinh tế - Băng tải góc cong: chuyển hướng sản phẩm từ 30 đến 180 độ Mỗi loại băng tải có hình dạng chức khác nhau, tuỳ vào mục đích sử dụng mà người sử dụng lựa chọn chọn loại băng tải cho hợp lí để băng tải phát huy hết chức Đồng thời, tiết kiệm nhiều chi phí tăng suất cho cơng việc Trong trường hợp cụ thể sử dụng loại băng tải khác cần tìm hiểu kĩ để sử dụng vào mục đích đem lại hiệu cao Cấu tạo băng tải: - Khung băng tải : thường làm nhơm định hình, thép sơn tĩnh điện inox - Dây băng tải: Thường dây băng PVC dày 2mm 3mm dây băng PU dầy 1.5mm - Động chuyền động: Là động giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW, 1.5KW, 2.2KW - Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, sensor, timer, PLC - Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, lăn đỡ, nhơng xích - Hệ thống bàn thao tác băng chuyền thường gỗ, thép inox mặt có dán thảm cao su chống tĩnh điện - Hệ thống đường khí nén đường điện có ổ cắm để lấy điện cho máy dùng băng chuyền Nguyên lý làm việc băng tải: Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát rulô dây băng băng tải Để tạo lực ma sát rulô dây băng tải dây băng tải gầu bị trùng ta điều chỉnh rulô bị động để dây băng tải căng 18 tạo lực ma sát dây băng tải rulô chủ động lực ma sát dây băng tải Rulô làm cho băng tải chuyển động tịnh tiến Khi vật liệu rơi xuống bề mặt dây băng tải, di chuyển nhờ vào chuyển động băng tải Để tránh băng tải bị võng, người ta dùng Con lăn đặt phía bề mặt băng tải, điều làm giảm lực ma sát đường băng tải Băng tải cao su bao bọc chất liệu cao su chất lượng cao, bên làm chất liệu Polyester, loại sợi tổng hợp sợi Poliamit, có đặc tính bền, chịu nước, chịu thời tiết ẩm, dây băng tải đòi hỏi phải bền, chắc, chịu mài mòn ma sát cao Ưu điểm băng tải: - Tiết kiệm chi phí thuê nhân công - Hạn chế tối đa sức người sản xuất - Đem lại suất cao vượt trội so với sử dụng sức người hay dụng cụ vận chuyển truyền thống - Thành phần cấu tạo khơng bị hao mịn hay hỏng q trình sản xuất - Chi phí đầu tư khơng q cao so với hiệu mang lại - Tính ổn định, độ bền tuổi thọ cao Nhược điểm cảu băng tải: - Không nên chạy tốc độ nhanh dễ dẫn đến lệch trục, gây hại cho lăn - Tuy nhiên, nhược điểm băng tải cao su dễ dàng khắc phục thơng qua thiết kế khung băng tải (khung băng tải điều hướng, động cơ, lăn, ) - Ngoài ra, hệ thống hoạt động liên tục, cần phải kiểm tra bảo dưỡng định kỳ lăn thiết bị tì đè lên lăn, gây hạn chế chuyển động - Không thể tải theo độ cong 19 2.2.2.2 Hệ thống xilanh: Hình 3: Xi lanh ty Đây thiết bị học cịn có tên gọi khác ben khí nén, vận hành khí nén từ hệ thống máy nén khí Xi lanh khí có vai trị tạo lực để chuyển đổi lượng có khí nén thành động để cung cấp cho chuyển động Điều có chênh áp thiết lập khí nén áp suất lớn áp suất khí Từ làm cho pít tông xi lanh chuyển động theo hướng mong muốn qua làm cho thiết bị bên ngồi hoạt động Có loại xi lanh khí nén phổ biến: - Xi lanh chiều - Xi lanh chiều 20 Hình 4: Cấu tạo xi lanh Thơng số kĩ thuật Xi lanh khí nén TN: - Đường kính piston: 10,16,20,25,32,40 (mm) - Hành trình: 10,20,30,40,50,60,70,75,80,90,100,125,150,175,200,250,300 - Cách thức hoạt động: Xilanh tác động kép - Lưu chất hoạt động: Khí nén - Áp suất vận hành:1-9 kg/cm2 - Áp suất tối đa: 13 kg/cm2 - Nhiệt độ môi trường : -10 ~ 700C - Tốc độ piston: 100 ~ 500mm/s - Độ lệch góc: 0.3 độ 2.2.2.3 Nguồn tổ ong: Nguồn tổ ong 24V (5A) đạt ổn định an toàn tuyệt đối cho thiết bị, khiến thật dễ dàng việc bảo hành, sữa chữa thiết bị 21 Nguồn tổ ong 24V (5A) thiết kế chắn với vỏ kim loại bền bỉ, linh kiện lắp ráp cẩn thận Chức năng: - Chỉnh lưu từ lưới điện xoay chiều thành điện chiều cung cấp cho thiết bị điện - Dùng mạch ổn áp, cung cấp dòng áp đủ tranh trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch - Hiệu cao, giá thành thấp , độ tin cậy cao - Cung cấp dòng điện chuẩn thông số kỹ thuật - An tàn, chống cháy nổ Hình 5: Nguồn tổ ong 24V 5A 2.2.2.4 Cảm biến hồng ngoại: Hình 6: Cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) thiết bị điện tử đo phát xạ hồng ngoại môi trường xung quanh Bức xạ hồng ngoại vơ tình phát nhà thiên văn học tên William Herchel vào năm 1800 Trong 22 đo nhiệt độ màu ánh sáng (cách lăng kính), ơng nhận thấy nhiệt độ vượt ánh sáng đỏ cao IR Sensor vơ hình mắt người, bước sóng dài ánh sáng khả kiến (mặc dù nằm phổ điện từ) Bất thứ phát nhiệt (mọi thứ có nhiệt độ năm độ Kelvin ) phát xạ hồng ngoại Có hai loại cảm biến hồng ngoại: chủ động thụ động Cảm biến hồng ngoại hoạt động phát phát xạ hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại chủ động có hai phần: diode phát sáng (LED) máy thu Khi vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED phản xạ khỏi vật thể người nhận phát Cảm biến hồng ngoại hoạt động đóng vai trị cảm biến tiệm cận chúng thường sử dụng hệ thống phát chướng ngại vật (như robot) Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại: Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại đơn giản Khi vật hay người ngang qua thiết bị, xuất tín hiệu, tín hiệu cảm biến thu vào cho vào mạch xử lý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động Thân nhiệt người mức 370C, nguồn nhiệt mà có dùng linh kiện cảm ứng thân nhiệt, có cảm biến phát người Dựa vào nguyên lý mà nhà khoa học có ý tưởng chế cảm biến hồng ngoại, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động hay gọi cảm biến chuyển động Ứng dụng cảm biến hồng ngoại: - Chống trộm, phát người - Dùng để bật tắt đèn - Đo nhiệt độ - Đếm sản phẩm - Ứng dụng quân 23 CHƯƠNG 3: HỒN THIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ MƠ HÌNH 3.1 Mơ hình hồn thiện: Hình 1: Mơ hình hồn thiện Hình 3.2: Tủ điều khiển 24 3.2 Đánh giá kết luận: Sau tháng thực đề tài với nhiều cố gắng nổ lực em với tận tình hướng dẫn Thầy Trương Tấn, đồ án hoàn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt nhận biết phân loại sản phẩm Các nội dung mà em thực thiết kế thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao, dựa theo thông số đầu vào cảm biến hồng ngoại Tuy nhiên em chưa thể tạo hệ thống xác hồn tồn phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót Nhìn chung đề tài hoàn thành mức Trong trình làm tiểu luận, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để tạo sản phẩm hoàn thiện như: - Biết tầm quan trọng ứng dụng mà PLC đem lại thực tế - Hiểu cách thức lắp đặt vận hành mơ hình - Biết cấu tạo, ngun lý hoạt động, kích thước cách vận hành số linh kiện thiết bị thị trường - Biết cách lập trình PLC - Biết giá số linh kiện thiết bị thị trường 3.3 Hướng phát triển: Tiểu luận phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC dừng lại mơ hình nhỏ sử dụng nghiên cứu học tập Đề tài phát triển thành mơ hình phân loại sản phẩm theo hướng rộng hơn, sâu để ứng dụng vào thực tế: - Sử dụng công nghiệp với thiết bị có cơng suất lớn để áp dụng vào thực tế - Xây dựng hệ thống khép kín: Cấp phơi, chiết rót, đóng gói… 25 - Nâng cấp mơ hình sử dụng nhiều cảm biến để phân loại nhiều sản phẩm - Kết nối Web Server giám sát thông số - Thiết kế giao diện Web để quản lý hệ thống từ xa - Tăng hiệu suất tốc độ hệ thống 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Ngô Văn Thuyên, KS Phạm Quang Huy, Lập trình với PLC S7 1200 S7 1500, NXB Thanh Niên [2] Đỗ Việt Dũng (Chủ biên), Đồn Huỳnh Cơng Sơn, Nguuyễn Hồng Hoanh, Phạm Quang Huy (2019), Lập trình giám sát mạng truyền thông công nghiệp SCADA , NXB Thanh Niên [3] http://mitsubishi-automation.vn/Tin-tuc/Ung-dung-PLC-trong-cac-linh-vuc- ad151911.html [4] https://hshop.vn/products/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e18-d80nk-4 [5] https://hshop.vn/products/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e3f-ds30c4-4 27 28 29 30 ... THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO? ?? Đã có nhiều đề tài thực việc mơ hình phân loại sản phẩm phân loại theo màu săc, phân loại theo khối lượng theo kích thước Nhưng với sản phẩm có chiều cao theo. .. công mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao? ?? Cảm biến phân loại đặt băng chuyền, sản phẩm qua cảm biến cảm biến phát sản phẩm nhận biết sản phẩm thuộc độ cao sau tay đẩy đưa sản phẩm vào vị... lợi cho việc phân biệt sản phẩm có chiều cao khác Ứng dụng: Được ứng dụng rộng rãi vào dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao thực tế để tăng khả phân loại nhiều loại sản phẩm Kết luận: