LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài thiết kế hệ thống PLC phân loại sản phẩm theo khối lượng được tiếc hành công khai, dựa trên sự cố gắng, tìm hiểu và sự giúp đỡ của thầy Tấn và bạn bè Các số liệu v.
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài thiết kế hệ thống PLC phân loại sản phẩm theo khối lượng tiếc hành công khai, dựa cố gắng, tìm hiểu giúp đỡ thầy Tấn bạn bè Các số liệu kết đề tài trung thực hồn tồn khơng chép kết đề tài nghiên cứu tương tự Nếu có phát chép tơi xin chịu hồn tồn trách nghiệm Tác giả luận văn LỜI CẢM ƠN Báo cáo Tiểu luận môn học tiền đề để trang bị cho sinh viên kỹ nghiên cứu kiến thức quan trọng chuyên ngành điện Cơng nghiệp nói chung lĩnh vực Tự Động Hóa - PLC nói riêng trước trường làm sau Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện tử – Viễn thơng trường Đại Học Sài Gịn, đặc biệt thầy chun ngành Điện Cơng Nghiệp tận tình dạy trang bị cho chúng em kiến thức cần thiết suốt thời gian ngồi giảng đường làm tảng cho việc thực dự án chúng em Xin trân trọng cảm ơn thầy Trương Tấn, giảng viên hướng dẫn tận tình giúp đỡ giúp em giải khúc mắc để hoàn thành dự án Chúng em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Sinh viên thực Trần Hà Hưng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Ngày… tháng … năm Giảng viên nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .I LỜI CẢM ƠN II NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN III PHỤ LỤC HÌNH ẢNH VI TÓM TẮT TIỂU LUẬN VII CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .VIII 1.1 Tổng quan VIII 1.2 Mục tiêu đề tài VIII 1.3 Nhiệm vụ tiểu luận .VIII CHƯƠNG LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan PLC 2.1.1 PLC gì? 2.1.2 Các dòng PLC .1 2.1.3 PLC thay tiếp điểm RELAY nào? 2.1.4 Cấu trúc PLC 2.1.5 Nguyên lý hoạt động PLC .3 2.2 Giới thiệu phần mềm GX-Work 2.3 Giới thiệu linh kiện cần sử dụng 2.3.1 Giới thiệu Mitsubishi FX-3U 2.3.2 Giới thiệu băng tải PVC mini 2.3.3 Đồ gá 2.3.4 Nút nhấn 2.3.5 Nguồn tổ ong 24V 2.3.6 Relay 2.3.7 Aptomat .9 2.3.8 Van xylanh 10 2.3.9 Loadcell 11 2.3.10 Các linh kiện khác 11 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 12 3.1 Thiết kế phần khí 12 3.2 Thiết kế phần điện 12 3.2.1 Sơ đồ hệ thống 12 3.2.2 Lưu đồ thuật toán 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM .15 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 18 5.1 Một số hình ảnh mơ hình .18 5.2 Kết thực nghiệm 19 5.3 Đánh giá kết 19 5.4 Phương pháp khắc phục lỗi: .19 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20 6.1 Kết luận .20 6.2 Hướng phát triển 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 PHỤ LỤC HÌNH Ả Hình Các loại PLC phổ biến Hình 2 Các loại PLC phổ biến Hình Cấu tạo PLC Hình Nguyên lý hoạt động PLC .3 Hình Giao diện phần mềm GX Work Hình PLC Mitsubishi FX - 3U Hình Sơ đồ ngõ vào PLC Mitsubishi FX - 3U Hình Băng tải PVC mini .7 Hình Sản phẩm sau in 3D .8 Hình 10 Nút ấn ON, OFF, STOP Hình 11 Nguồn tổ ong 24V Hình 12 Relay Hình 13 Aptomat Mitsubishi 10 Hình 14 Van 5/2 .10 Hình 15 Loadcell 11Y Hình Mơ hình thực tế 12 Hình Sơ đồ khối hệ thống .13 Hình 3 Lưu đồ giải thuật 14 TÓM TẮT TIỂU LUẬN Robot công nghệ cao khái niệm sản xuất tự động hoá đại Một đặc điểm quan trọng robot công nghiệp chúng cho phép dễ dàng kết hợp việc phụ trình sản xuất thành dây chuyền tự động So với phương tiện tự động hoá khác, dây chuyền tự động dùng robot có nhiều ưu điểm dễ dàng thay đổi chương trình làm việc, có khả tạo dây chuyền tự động từ máy vạn năng, tự động hố tồn phần Ý tưởng đề tài xuất phát từ toán thực tế Đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại hàng hóa theo khối lượng” kết hợp cơng nghệ lập trình PLC, cơng nghệ thủy lực khí nén thiết bị điện công nghiệp, công nghệ chế tạo khuôn đúc , công nghệ in 3D,… Đề tài nhằm giúp giải vấn đề phân loại sản phẩm lỗi, thiếu định lượng cách nhanh chóng với quy mô dây chuyền công nghiệp mà giữ nguyên vẹn hình trạng sản phẩm Vì giới hạn đề tài nên chúng em nghiên cứu thử nghiệm mơ hình hàng hóa sử dụng cảm biến loadcell Mơ hình điều khiển PLC Mitsubishi Fx-3U phần mềm GX Work với nhiệm vụ xuất nhập code, chạy mô trực tiếp phần mềm CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan Ngày tự động hóa điều khiển sản xuất dần sâu vào khía cạnh, vào khâu q trình sản xuất Một ứng dụng Robot công nghiệp, ngày người nghiên cứu cải tiến để nâng cao suất làm việc thay người làm công việc vất vả nơi nguy hiểm Một số loại robot công nghiệp phổ biến như: robot hàn, robot cắt, robot sơn, robot pallet, robot gắp sản phẩm,… Hiện Việt Nam , sử dụng cánh tay gắp sản phẩm robot đa số làm từ kim loại hợp kim có độ cứng định nên ứng dụng vào dây chuyền phân loại mặt hàng dễ vỡ Bắt nguồn từ vấn đề thực tế chúng em nghiên cứu đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại hàng hóa theo khối lượng” giúp cho sản phẩm không bị biến dạng đảm bảo tính xác cao gói hàng 1.2 Mục tiêu đề tài Mục đích chúng em thực đề tài nghiên cứu là: Trước tiên để hồn thành mơn học Với chúng em thực đề tài hội tốt để tự kiểm tra lại kiến thức mình, đồng thời có hội để nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên cứu với vấn đề thân chưa biết, chưa hiểu rõ nhằm trang bị cho thân nhiều kiến thức bổ ích sau ứng dụng vào thực tế sống Tập tính làm việc độc lập, khả tự suy nghĩ tìm tịi, học hỏi, phát huy lực thân, nâng cao kỹ làm việc nhóm, rèn luyện tính trách nhiệm cơng việc Ngồi cịn tạo sản phẩm có tính ứng dụng thực tế 1.3 Nhiệm vụ tiểu luận Nhiệm vụ đề tài thiết kế mô hình phân loại hàng theo khối lượng Chúng em lựa chọn phương án phân loại hàng theo khối lượng định Thời gian thực gần 16 tuần trình độ chun mơn có hạn nên chúng em cố gắng để hoàn thành đồ án Tuy nhiên giới hạn đề tài mơ hình mơn học nên hiệu suất làm việc mơ hình khơng cao Quá trình thực đồ án phân loại bao gồm: Nội dung 1: Tìm hiểu loadcell Nội dung 2: Tìm hiểu lựa chọn PLC link kiện phù hợp Nội dung 3: Tìm hiểu phương pháp lập trình PLC GX Work Nội dung 4: Tiến hành lắp ráp phần cứng Nội dung 5: Tìm hiểu viết code cho mơ hình GX Work Nội dung 6: Tiến hành kiểm tra đánh giá hiệu suất mơ hình Nội dung 7: Viết báo cáo CHƯƠNG LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan PLC 2.1.1 PLC gì? PLC từ viết tắt Programmable Logic Controller, thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Ngơn ngữ lập trình PLC Ladder hay State Logic Hình 121Các Các loại PLC phổ biến Hình 2 1.1 2.1 Cácloại loạiPLC PLCphổ phổbiến biến 2.1.2 Các dòng PLC Hiện thị trường có loại PLC khác nhiều hãng như: PLC Siemens: S7-400, S7-300, S7-1200, S7- 1500,… PLC Mitshubishi: FX0-14/20/30, FX0N-24/40/60, FX1N-14/24/60MR, FX3U… PLC Schneider: Modicon M2xx, Modicon M340, Modicon M580 ePAC, 3.1 PLC Delta: Delta dạng khối Delta dạng Slim 3.2 PLC Omron 2.1.3 PLC thay tiếp điểm RELAY nào? Để khắc phục nhược điểm điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển Relay) người ta chế tạo PLC nhằm thỏa mãn u cầu sau: Hồn tồn tin cậy mơi trường công nghiệp Giá cá thể cạnh tranh Nguồn xung nguồn có tác dụng biến đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện chiều chế độ dao động xung tạo mạch điện tử kết hợp với biến áp xung Hình Nguồn tổ ong 24V 2.3.6 Relay Relay công tắc điện từ vận hành dịng điện tương đối nhỏ bật tắt dòng điện lớn nhiều Trái tim relay nam châm điện (một cuộn dây trở thành nam châm tạm thời dòng điện chạy qua nó) Khi bật dịng điện nhỏ bật (“địn bẩy”) thiết bị khác sử dụng dịng điện lớn nhiều Hình 10 Relay 2.3.7 Aptomat Aptomat – CB thiết bị với công dụng đóng ngắt tự động mạch điện cách an toàn, bảo vệ tối đa hệ thống giúp thiết bị điện tránh trường hợp sụt áp, cháy mạch… Ngồi ra, Aptomat cịn để đóng cắt thiếu ổn định định mạch làm việc chế độ bình thường, bảo vệ tối đa thiết bị điện tử Hình 11 Aptomat Mitsubishi 2.3.8 Van xylanh Trong trường chúng em sử dụng van 5/2 điều khiển cuộn dây Vì van 5/2 có ưu điểm đóng ngắt nhanh chóng, sử dụng cuộn kích Giúp cho việc thực dễ dàng dễ kiểm sốt Hình 12 Van 5/2 2.3.9 Loadcell Loadcell thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện Khái niệm “strain gage”: cấu trúc biến dạng đàn hồi chịu tác động lực tạo tín hiệu điện tỷ lệ với biến dạng Loadcell thường sử dụng để cảm ứng lực lớn, tĩnh hay lực biến thiên chậm.Một số trường hợp loadcell thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế Loadcell 10 Hình 13 Loadcell 2.3.10 Các linh kiện khác Các linh kiện khác ống dẫn khí nén, sắt v lỗ, dây điện, lọc khí nén, dây điện, ống xoắn bọc dây điện, gỗ, khuếch đại loadcell,… 11 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG 3.1 Thiết kế phần khí Hình Mơ hình thực tế Sử dụng gỗ để làm đế cho thiết bị, bố trí thiết bị điện theo bố cục chức mẫu loại cố định chúng vít bắn gỗ dễ dàng thay đổi vị trí có sai sót Đặt đường dây điện trung tâm nhằm cho bảng điện gọn gàng dễ dây 3.2 Thiết kế phần điện 3.2.1 Sơ đồ hệ thống 12 Nguồn 12V Nguồn 24V PLC LED Relay Hạ áp 5V Van khí nén KD Loadcelll Băng tải Cảm biến Hình Sơ đồ khối hệ thống Sơ đồ khối hệ thống bao gồm xử lý trung tâm PLC Mitsubishi FX3U, nhận tín hiệu vào từ cảm biến vật cản hồng ngoại, nút nhấn xử lý điều khiển cấu chấp hành, relay, đèn báo Khi ta cấp nguồn vào PLC Mitsubishi FX-3U, cảm biến vật cản hồng ngoại van đảo chiều 5/2 Khi cấp nguồn động chạy nhận tín hiệu từ cảm biến Khi cảm biến tác động truyền tính hiệu vào PLC Sau PLC truyền tín hiệu vào relay động dừng đồng thời PLC truyền tín hiệu qua relay, van đảo chiều có điện làm cho xy lanh hoạt động 3.2.2 Lưu đồ thuật toán 13 BẮT ĐẦU Stop Star LED Động Đúng Xy lanh Cảm biến Sai Sai LoadCell Đúng Động Xy lanh Hình 3 Lưu đồ giải thuật 14 Xy lanh CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN MỀM Phần mềm để sử dụng lập trình mơ cho PLC Mitsubishi FX-3U phần mềm GX Word 15 16 17 Ngồi phần mềm giúp lập trình dễ dàng với phím tắt F3(Online chương trình), F4(compile), F5 lệnh thường hở, F6 lệnh thường đóng, F7 lệnh cuộn dây Bên cạnh đó, chúng em dùng chức online để quan sát trình hoạt động 18 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5.1 Một số hình ảnh mơ hình Tổng thể mơ hình Hình Tổng thể mơ hình PLC Hình PLC FX - 3U Tay gắp Hình Tay gắp đồ gá 19 5.2 Kết thực nghiệm Sau toàn hệ thống hồn thành, nhóm chúng em đưa vào vận hành thử nghiệm đạt số kết sau: Lần Số sản phẩm 4 4 Thời gian/1Sp (s) Q Q Q Đủ định Thiếu Khơng trình trình trình lượng định nhận cảm gắp sản cân lượng dạng SP biến phẩm 4s 6s 0s T T 3s 6s 0s T T 4s 7s 0s T T 6s 5s 0s T T 4s 6s 0s T T Bảng 5.1 Kết thực nghiệm mơ hình T T T T L Trên kết đạt trích từ mẫu sản phẩm thực liên tiếp với T(tốt), L(lỗi) 5.3 Đánh giá kết Dựa vào kết ta thấy hệ thống chạy ổn định, đạt mục tiêu đề ban đầu có xảy lỗi Một số lỗi trình kiểm tra gặp phải: Lỗi thời gian chạy nhiễu Từ trình kiểm tra thực tế, chúng em nhận thấy nguyên nhân do: trình chúng em làm cảm biến chưa nhanh nhẹn phát huy hết công dụng Xi lanh khí nén có van điều tiết 5.4 Phương pháp khắc phục lỗi: Cần phát huy hết tiềm cảm biến khả đẩy nhanh hay chậm cần chỉnh lại van điều tiết xi lanh Để tránh va chạm sản phẩm đảm bảo tốc độ làm việc nhanh khoảng cách đặt sản phẩm vào khoảng 10cm 20 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Tóm tắt kết đạt được: Hồn thành thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống phân loại hàng hóa theo khối lượng, gồm phần cứng phần mềm Hồn thành q trình nghiên cứu phần lý thuyết chỉnh loadcell chuẩn Tính tốn thiết kế phận mơ hình Thi cơng thành mơ hình hồn chỉnh Điều khiển tay đẩy ổn định sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại Ưu điểm Đã thực trình phân loại đạt yêu cầu đề ban đầu Tốc độ xử lý phận ổn định, khoảng 3s cho trình hoạt động Xác xuất lỗi thấp, đặt sản phẩm vị trí khoảng cách phù hợp loadcell , xylanh hoạt động trơn tru Dễ dàng vận hành sửa chữa trình hoạt động Chất lượng sản phẩn sau phân loại tương đối tốt Nhược điểm Phải cần dùng đến khí để hoạt động tất xylanh Hệ thống dừng lại mơ hình nên việc thiết kế khí chưa tối ưu hiệu cao Chỉ phân loại loại sản phẩm Loadcell có độ nhạy cao nên cần sản phẩm có khối lượng khác biệt rõ ràng 6.2 Hướng phát triển Do thời gian thực đề tài có hạn lượng kiến thức nhóm chúng em định nên đề tài thực xong đáp ứng phần nhỏ hệ thống hồn chỉnh Vì vậy, để đề tài thêm phong phú hơn, mang nhiều tính thực tế nữa, có khả ứng dụng cao chúng em đề xuất đưa thêm vào yêu cầu sau: Nên thay xy lanh khí thành xy lanh điện để đáp ứng trình vận hành mà khơng cần phải sử dụng bình khí van khí nén Cần hướng đến khối lượng cụ thể để tối ưu q trình thiết kế thi công, nhằm mang lại suất hoạt động cao cho hệ thống Thiết kế, tối ưu cánh tay đẩy sản phẩm, sử dụng vật liệu tốt hơn… nhằm tăng khả gắp vật có kích thước trọng lượng đa dạng Hy vọng với hướng phát triển nêu với ý tưởng, góp ý khác thầy giáo, bạn đọc phát triển đề tài này, khắc phục hạn chế, tồn đề tài, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn, mang tính ứng dụng cao 21 vào thực tế sống, phục vụ cho lợi ích cơng nghiệp tương lai 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Xn Minh, Nguyễn Dỗn Phước (2006), Tự động hóa với PLC, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền (1998), Truyền Động Điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [3] Bùi Tấn Lợi (9-2009), Kỹ Thuật Điện, Đại học bách khoa, Đà Nẵng [4] Giáo Trình Khí Cụ Điện (2009), NXB Nội Hà 23 ... cịn tạo sản phẩm có tính ứng dụng thực tế 1.3 Nhiệm vụ tiểu luận Nhiệm vụ đề tài thiết kế mơ hình phân loại hàng theo khối lượng Chúng em lựa chọn phương án phân loại hàng theo khối lượng định... ứng dụng vào dây chuyền phân loại mặt hàng dễ vỡ Bắt nguồn từ vấn đề thực tế chúng em nghiên cứu đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại hàng hóa theo khối lượng? ?? giúp cho sản phẩm không bị biến dạng... nhanh: 20-100m/1 phút Năng suất làm việc: 30-150m3/ Thường dùng: - Đếm sản phẩm - Phân loại sản phẩm - Cân sản phẩm - Tiếp xúc với máy tính máy in - Điều khiển hình cảm ứng 2.3.3 Đồ gá Quá