HỆ THỐNG GIÁM sát SÀNG lọc và PHÂN LOẠI sản PHẨM

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT SÀNG LỌC VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Sinh viên thực hiện: HOÀNG HỒNG HẠ NGUYỄN THANH THIÊN Mã sinh viên: 1711505510102 1711505510122 Lớp: 17TDH1 Người hướng dẫn: ThS DƯƠNG QUANG THIỆN Ngày bảo vệ: …/…/202 Đà Nẵng, tháng 25/07/2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT SÀNG LỌC VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM Người hướng dẫn: ThS DƯƠNG QUANG THIỆN Họ tên sinh viên: HOÀNG HỒNG HẠ NGUYỄN THANH THIÊN Lớp: 17TDH1 Mã sinh viên: 1711505510102 1711505510102 Địa email: hahoang99@outlook.com Số điện thoại liên lạc: 0385669789 Đà Nẵng, tháng 25/07/2021 Ký duyệt người hướng dẫn PHIẾU NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -o0o - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên Lớp: 17TDH1 Giáo viên hướng dẫn: ThS Dương Quang Thiện Đề tài: “ HỆ THỐNG GIÁM SÁT SÀNG LỌC VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ” Các số liệu, tài liệu ban đầu: ●Sách kỷ thuật lập trình điều khiển lập trình PLC simatic s7-200 – Th.S Châu Chí Đức – Thành phố Hồ Chí Minh – 10/2008 ●https://new.siemens.com/global/en/products/automation/industrysoftware/automation-software/scada/simatic-wincc-v7.html Nội dung gồm có phần: Chương 1: Giới thiệu đề tải Chương 2: Giới thiệu thiết bị điều khiển hệ thống Chương 3: Thiết kế, thi công, lắp đặt phần cứng cho hệ thống Chương 4: Viết chương trình, nạp chương trình, chạy thử hoàn thiện Chương 5: Kết luận Các sản phẩm dự kiến:  Mơ hình băng tải sàng lọc phân loại sản phẩm  Chương trình điều khiển giám sát WinCC Ngày giao đồ án: 19/1/2021 Ngày nộp đồ án: 20/5/2021 Đà Nẵng, ngày 26 tháng năm 2021 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm LỜI MỞ ĐẦU Tự động hóa (TĐH) ngành cơng nghệ mà theo quy trình thủ tục thực mà không cần trợ giúp người, dùng cho hệ thống điều khiển không giống áp dụng vào thiết bị vận hành máy móc, quy trình nhà máy, ứng dụng phương tiện khác nhằm hạn chế can thiệp người, vài quy trình hồn tồn tự động Việt Nam xem nơi phát triển robot tự động hóa (TĐH), theo xu khu vực, doanh nghiệp Việt Nam sử dụng Robot, dây chuyền nhiều lĩnh vực sản xuất Phân loại sản phẩm yêu cầu cấp thiết công nghiệp nhằm thay cho người đặt biệt phân loại sản phẩm theo nhiều tiêu chí khác Đã có nhiều mơ hình phân loại sản phẩm theo tiêu chí đơn giản theo từ tính, theo màu sắc, theo khối lượng Thiết kế ứng dụng PLC ( Programmable logic control ) để điều khiển mơ hình băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao nội dung viết Mơ hình bao gồm khối khí khối điều khiển Để làm cơng việc phức tạp này, chúng em thực dẫn dắt thầy ThS Dương Quang Thiện Sử dụng hệ thống băng tải kết hợp với cảm biến quang khác Đồ án cột mốc đánh dấu lại thành mà chúng em học suốt năm ghế nhà trường Nó đánh giá, thể khả thực công việc áp dụng kiến thức vào thực tế tăng tìm hiểu, nghiên cứu, tính tốn sinh viên Mặc dù mơ hình đơn giản cho phép người dùng giải vấn đề tự động hóa Chúng em cố gắng thực mơ hình hệ thống hoạt động xác khơng thể tránh khỏi thiếu sót Những góp ý, nhận xét từ ThS Dương Quang Thiện, thầy cô Khoa học quý giá để chúng em hoàn thiện kiến thức kỹ Cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy ThS Dương Quang Thiện hỗ trợ chúng em suốt thời gian thực đề tài q thầy Khoa Điện – Điện điện tử Trong suốt q trình thực hiện, khơng thể tránh khỏi khó khăn Cũng nhờ giúp đỡ thầy cô nên chung em hoàn thiện đồ án hoàn chỉnh Bên cạnh em xin bày tỏ lời cảm ơn đến CƠNG TY TNHH TỰ ĐỘNG HĨA NHẬT TRI Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện i Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm hỗ trợ sở vật chất, trang thiết bị để em hồn thành mơ hình chúng em bạn bè gia đình động viên em hồn thiện tốt đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện ii Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: “HỆ THỐNG GIÁM SÁT SÀNG LỌC VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM” Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Mã sinh viên: Nguyễn Thanh Thiên 1711505510102 1711505510122 Lớp: 17TDH1 “Chúng em cam đoan đồ án tốt nghiệp chúng em Các số liệu, kết báo cáo chúng em có trích dẫn nguồn gốc rõ ràng” Sinh viên thực Hoàng Hồng Hạ Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện iii Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm MỤC LỤC PHIẾU NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH viii Hình ảnh chương viii Hình ảnh chương viii Hình ảnh chương ix Hình ảnh chương ix DANH MỤC BẢNG xi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.1 Đặt vấn đề .1 1.2 Mục tiêu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC 2.1 Giới thiệu PLC S7-1200 2.1.1 Tính PLC S7-1200 2.1.1.1 Các loại CPU 2.1.1.2 Các loại module 2.1.2 Các bảng tín hiệu PLC S7-1200 2.1.2.1 Signal board - SB .4 2.1.2.2 Signal module – SM 2.1.2.3 Comunication module – CM 2.2 CPU 1215C AC/DC/relay .6 2.3 Phần mềm TIA PORTAL 15 2.3.1 Giới thiệu phần mềm TIA V16 .15 2.3.2 Các kiểu hiển thị giao diện 15 2.3.2.1 Kiểu xem Portal 16 2.3.2.2 Kiểu xem Project 16 2.3.3 Hỗ trợ người sử dụng` 17 Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện iv Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH, THỬ NGHIỆM VÀ HỒN THÀNH 5.1 Chương trình 5.1.1 Lưu trữ liệu, vùng nhớ việc ghi địa 5.1.1.1 Lưu trữ liệu, vùng nhớ  CPU mang đến số tùy chọn dành cho việc lưu trữ liệu suốt thực thi chưorng trình người dùng  Global memory (bộ nhớ tồn cục): CPU mang đến nhiều vùng nhớ chun mơn hóa, bao gồm ngõ vào (I), ngõ (Q) nhớ bit (M) Bộ nhớ thể truy xuất tất khối mã mà hạn chế  Data block (DB – khối liệu): Người dùng bao gồm DB chưorng trình người dùng  Để lưu trữ liệu cho khối mã Dữ liệu lưu trữ trì thực thi khối mã có liên quan dần kết thúc  Temp memory (bộ nhớ tạm thời): Khi khối mã gọi, hệ điều hành CPU phân bổ nhớ tạm thời hay cục (L) để sử dụng suốt thực thi khối Khi việc thực thi khối hoàn thành, CPU phân bổ lại nhớ cục dành cho việc thực thi khối mã khác  Mỗi vị trí nhớ khác có địa đơn Chương trình người sử dụng dùng địa để truy xuất thơng tin vị trí nhớ Hình 5- 1: Vùng nhớ Sinh viên thực hiện: Hồng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 50 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm 5.1.1.2 Địa  I (ngõ vào ảnh tiến trình): CPU tiến hành lấy mẫu điểm ngõ vào vật lý ngoại vi vừa trước thực thi OB trình chu trình quét ghi giá trị đến ảnh tiến trình ngõ vào Ta đến ảnh tiến trình ngõ vào theo bit, byte, word hay double word Cả truy xuất đọc ghi cho phép thực thi, thơng thường, ngõ vào ảnh tiến trình đọc Hình 5- 2: Ngõ vào DI  Q (ngõ ảnh tiến trình): CPU chép giá trị lưu trữ ảnh tiến trình ngõ đến điểm ngõ vật lý Ta truy xuất ảnh tiến trình ngõ theo bỉt, byte, word hay double word Cả truy xuất đọc ghi cho phép ngõ ảnh tiến trình Hình 5- 3: Ngõ DQ  Data block (Khối liệu): ta sử dụng nhớ DB dành cho việc lưu trữ kiểu liệu khác nhau, bao gồm trạng thái trung gian hoạt động hay thông số thông tin điều khiển khác cho FB này, cấu trúc liệu cần thiết cho nhiều lệnh định hay đếm Ta xác định khối liệu để đọc/ghi đọc Ta hướng truy xuất nhớ khối liệu theo bit, byte, word hay double word Cả truy xuất đọc truy xuất ghi cho phép khối liệu đọc/ghi Chỉ truy xuất đọc cho phép khối liệu đọc Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 51 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Hình 5- 4: Data block 5.2 Cấu trúc lập trình khối 5.2.1 Cấu trúc lập trình Hình 5- 5: Cấu trúc chương trình 5.2.1 Các khối 5.2.2.1 Khối Organization Block ( OB )  Organization blocks (OBs): Là giao diện hoạt động hệ thống chương trình người dùng Chúng tạo hệ thống hoạt động, điều khiển theo trình Xử lý chương trình theo trình, báo động – kiểm sốt xử lý chương trình, xử lý lỗi  Khối OB (PROGRAM CYCLE): Program cycle OB "Chu trình chương trình" thực theo chu kỳ khối chương trình Đây nơi bạn đặt hướng dẫn kiểm soát ứng dụng gọi khối người dùng bổ sung Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 52 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Hình 5- 6: Khối OB 5.2.2.2 Khối FB (Function Block) Function blocks: Các khối chức khối mã lưu trữ giá trị chúng vĩnh viễn khối liệu cá thể, để chúng có sẵn sau khối thực thi Hình 5- 7: Khối FB 5.2.2.3 Khối FC (Function) Là khối mã mà thông thường thực vận hành đặc trưng hệ thống với giá trị ngõ vào Khối FC lưu trữ kết hoạt động vùng nhớ Một FC gọi nhiều lần thời điểm khác chương trình Việc sử dụng làm đơn giản hóa việc lập trình tác vụ Một FC khơng có khối mã liệu (DB) liên quan FC sử dụng nhóm liệu tạm thời để sử dụng để tính tốn Dữ liệu tạm thời khơng lưu lại Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 53 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Hình 5- 8: Khối FC 5.3 Lưu đồ thuật tốn 5.3.1 Khối main  Bắt đầu chương trình: Ấn “START” hệ thống hoạt động chế độ “AUTO” Nhấn STOP” kết thúc chương trình Ở chế độ “AUTO” Đúng FB FB hoạt động Sai vào chế độ “MAN” “SIM” Chế độ “MAN” FB hoạt động ngắt chế độ “AUTO” Chế độ “SIM” FB hoạt động ngắt chế độ “AUTO” Hình 5- 9: Hàm main Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 54 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm 5.3.2 Chương trình 5.3.2.1 Chế độ “AUTO” Đúng FB FB hoạt động Sai dẫn đến Finish  FB = SS Val kích hoạt Sai dẫn dến SS SS Val kích hoạt Sai dẫn đến SS SS Cịi báo kích hoạt Sai dẫn đến Finish  FB = SS = kích Val = dừng động SS2 = kích Val = dừng động Hình 5- 10: Chế độ AUTO 5.3.2.2 Chế độ “MAN” Đúng FB hoạt động Sai dẫn đến Finish  FB = SW = kích VAL = SW = kích VAL = SW = kích VAL = SW = kích VAL = Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 55 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Hình 5- 11: Chế độ MAN 5.4 Chương trình TIA PORTAL 5.4.1 Tag địa Tag dạng đối tượng dùng để tham chiếu tới vùng nhớ PLC, thơng qua tag, ta truy cập vùng nhớ để đọc ghi giá trị chúng Hình 5- 12: Tag I Hình 5- 13: Tag Q Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 56 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Hình 5- 14: Tag DB 5.4.2 Chương trình 5.4.2.1 Network 2: Khởi động dừng hệ thống Hình 5- 15: Network Nhấn Start ( I0.0 ), hệ thống hoạt động dẫn đến đèn báo xanh ( Q0.2 ) sáng Nhấn Stop ( I0.1 ), hệ thống dừng đèn báo đỏ ( Q0.3 ) tắt Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 57 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm 5.4.2.2 Network 3: Băng tải Hình 5- 16: Khối FB Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 58 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm  Khi hệ thống hoạt động: Ngõ hiển thị trạng thái mà người dùng định sẵn  Về ngõ vào khối FB, tín hiệu từ cảm biến hiển thị kích hoạt  Tương tự ngõ ra: Các xi lanh hiển thị trạng thái kích số lượng sản phẩm giám sát 5.4.2.3 Network 4: Băng tải Hình 5- 17: Khối FB  Tương tự khối FB1, trạng thái hiển thị kích hoạt ngõ vào khối FB2 5.4.2.3 Network 5: Chế độ Manual  Đèn báo chế độ manual ( Q0.3) sáng kích hoạt khối FB3  Các Xi Lanh điều chỉnh tay qua ngõ vào Switch kích hoạt từ WinCC Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 59 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Hình 5- 18: Khối FB 5.4.2.4 Network 6: Chế độ Simulaiton Hình 5- 19: Khối FB Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 60 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm Chế độ Simulation sử dụng để mô giám sát mơ hình hoạt động Chế độ Simulation kích hoạt dừng chế độ cịn lại 5.5 WinCC 5.5.1 Cấu hình Hardware Hình 5- 20: HMI connection Hình 5- 21: HMI tag Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 61 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm 5.5.2 Giao diện giám sát Hình 5- 22: Giao diện giám sát WinCC Hình 5- 23: Hộp toolbox thiết kế giao diện Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 62 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 6.1 Kết luận đề tài Sau trình nhóm em nghiên cứu, thực hồn thành đề tài Nhóm em học nhiều thứ từ việc thực đồ án Biết cách sử dụng phần mềm cần thiết để thiết kế, tính chọn thi cơng mơ hình Với điều khiển PLC S71200, CPU 1215C AC/DC/relay, nhóm em sử dụng chức linh hoạt mà PLC mang lại đưa vào mơ hình Hiểu cách kết nối phần cứng viết chương trình cho PLC, cách kết nối thiết bị mà Siemens hỗ trợ người dùng Mơ hình “ HỆ THỐNG GIÁM SÁT SÀNG LỌC VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ” mô hình nhỏ mơ lại ý tưởng mà chúng em suy nghĩ thực Việc phân loại sản phẩm phần quan trọng dây chuyền lắp ráp, sản xuất nhà máy xí nghiệp Việc băng tải phân loại hỗ trợ kinh tế cho công ty, giảm bớt nhân công tăng suất Như tên đề tài nêu nhóm chúng em chưa thực điện tốt phần sàng lọc đưa ra, với tìm hiểu từ cơng nghệ thị trường em có hướng giải cố gắng hoàn thành tốt đề tài Bên cạnh điều em đạt qua đề tài này, nhóm em gặp nhiều khó khăn mắc phải q trình thực Mơ hình hoạt động chưa thể đạt 100% mong muốn đề Những vấn đề khí khơng dẫn đến ảnh hưởng phần nhỏ tới mơ hình 6.2 Hướng phát triển đề tài Sau hoàn thành sản phẩm, nhận thấy thiếu sót hạn chế từ mơ hình Nhóm chúng em muốn phát triển mơ hình theo chiều hướng áp dụng nhiều công nghệ từ sản phẩm hãng sản xuất lớn  Áp dụng điều khiển tốc độ động biến tần để dễ dàng xử lý sản phẩm  Áp dụng encoder để đo chiều dài vật thể cần thiết  Hồn thành phần “Sàng lọc” cịn thiếu sót đề tài Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 63 Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200-tieng-viet/ [2] Khóa PLC S7 – 1200 ( Youtube ) Kênh CPPS Automaiton [3] https://www.youtube.com/channel/UCYqlFk_tgfYoth_P6lWLA1Q [4] Kênh Youtube PLCTAB https://www.youtube.com/c/PLCTAB/videos [5] Kênh hỗ trợ người dùng hàng Siemens https://support.industry.siemens.com/tf//ww/en/posts/error-in-lower-levelcomponent/138712?page=1&pageSize=10 [6] https://plctech.com.vn/tai-lieu-wincc/ [7] Kênh Youtube T&T Automation https://www.youtube.com/channel/UCVmd1gdNJzti0Ld8JHepHuw [8] Tự học WinCC Ngọc Automation https://www.youtube.com/playlist?list=PLFyqrtuP3RYpJ0_4jTe8IVil10QUWZ NsN [9] https://mall.industry.siemens.com/goos/WelcomePage.aspx?regionUrl=/US&la nguage=en https://mall.industry.siemens.com/mall/en/ru/Catalog/Product/6ES72151BG40-0XB0 Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện 64 ... GVHD: ThS Dương Quang Thiện ii Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: “HỆ THỐNG GIÁM SÁT SÀNG LỌC VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM” Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng... Quang Thiện xi Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, phân loại sản phẩm công đoạn nhà máy dùng nhiều trình sản xuất Cơng nhân... cơng mơ hình sàng lọc phân loại sản phẩm Sinh viên thực hiện: Hoàng Hồng Hạ Nguyễn Thanh Thiên GVHD: ThS Dương Quang Thiện Đề tài: Hệ thống giám sát sàng lọc phân loại sản phẩm CHƯƠNG 2: TỔNG