Đồ án điều khiển tự động hệ thống phân loại sản phẩm theo màu

BỘ CÔNG THƢƠNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU Tp Hồ Chí Minh, Tháng 05 năm 2019 DANH MỤC HÌNH Hình Sơ đồ đấu dây động bƣớc với TB6560 3A Hình Động bƣớc Hình Đèn báo 24V/DC Hình Mơ hình tổng thể Trang vi DANH MỤC BẢNG Bảng Các thiết bị sử dụng đồ án 10 Trang vii MỤC LỤC Table of Contents LỜI MỞ ĐẦU i LỜI CẢM ƠN ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN iii TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC iv LỜI CAM ĐOAN vi DANH MỤC HÌNH vi DANH MỤC BẢNG vii MỤC LỤC viii Chƣơng TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Phƣơng pháp thực đề tài 1.4 Phạm vi đề tài Chƣơng BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 2.1 Bộ điều khiển 2.2 Khối ngõ vào (Khối xử lí tín hiệu màu) 2.3 Khối ngõ 2.3.1 Khối điều khiển động bƣớc 2.3.2 Đèn báo 24V/DC 10 Chƣơng THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 11 3.1 Mô hình tổng thể 11 3.2 Thiết kế thi cơng mơ hình 12 3.3 Sơ đồ tổng thể sơ đồ đấu dây 14 3.4 Giải thuật điều khiển chƣơng trình 18 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 26 4.1 Kết đạt đƣợc 26 4.2 Kết luận 26 4.3 Hƣớng phát triển 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Hiện ngành công nghiệp ngày phát triển cơng ty xí nghiệp áp dụng tự động hóa vào sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm đƣợc nhiều thời gian nhƣ quản lý cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế thi cơng mơ hình “hệ thống phân loại sản phẩm theo màu” Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động nguyên lý dùng cảm biến màu để xác định màu sắc sản phẩm Sau dùng vitme tƣợng trƣng cho xe chở hàng để phân loại sản phẩm có màu sắc khác đến kho hàng định trƣớc Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho lớn, cụ thể nhƣ:  Giảm sức lao động, tránh đƣợc nhàm chán công việc, cải thiện đƣợc điều kiện làm việc ngƣời, tạo cho ngƣời tiếp cận với tiến khoa học kỹ thuật đƣợc làm việc môi trƣờng ngày văn minh  Nâng cao suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, nhƣ thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng  Giúp cho việc quản lý giám sát trở nên đơn giản, khơng thay đổi điều kiện làm việc cơng nhân mà cịn giảm số lƣợng cơng nhân đến mức tối đa 1.2 Mục đích đề tài Mục tiêu đặt nghiên cứu chế tạo mơ hình: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc có kiểu dáng nhỏ gọn, hoạt động ổn định, dễ dàng lắp đặt Có thể dễ dàng điều chỉnh thơng số mơ hình nhƣ vị trí kho hàng, tốc độ xe phân loại,… theo mong muốn hiển thị lên hình HMI 1.3 Phƣơng pháp thực đề tài Áp dụng kiến thức học để xây dựng mơ hình thực nghiệm, cụ thể: - Tìm kiếm tài liệu qua sách vở, mạng xã hội, hỏi ngƣời có chun mơn; Trang - Tiến hành lắp mạch test mơ hình trực tiếp dƣới góp ý giáo viên hƣớng dẫn 1.4 Phạm vi đề tài Hệ thống phân loại sản phẩm đề tài đƣợc nghiên cứu phát triển từ lâu Hiện nhà máy xí nghiệp có nhiều hệ thống hoàn thiện chất lƣợng thẩm mỹ Tuy nhiên, phạm vi đồ án môn học nên đề tài đƣợc giới hạn giải số vấn đề sau: - Hệ thống điều khiển: PLC, Arduino - Cơ cấu phân loại sản phẩm: điểu khiển vị trí dựa vào động bƣớc Trang Chƣơng 2.BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 2.1 Bộ điều khiển  6ES7215-1AG40-0XB0 – PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC Hình 2.1 PLC S7-1200 CPU 1212C, DC/DC/DC - Tính bật: Bộ điều khiển mở rộng từ S7 với phƣơng án mở rộng linh hoạt: + bo mạch tín hiệu (SB) bo mạch truyền thơng (CB) + mơ đun tín hiệu (SM) + Có thể có lớn modun truyền thơng (CM) + Cổng truyền thơng Profinet (Ethernet) đƣợc tích hợp sẵn:  Dùng để kết nối máy tính, với hình HMI hay truyền thông PLCPLC  Dùng kết nối với thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở  Đầu nối RJ45 với tính tự động chuyển đổi đấu chéo  Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s  Hỗ trợ 16 kết nối ethernet  TCP/IP, ISO on TCP, S7 protocol - Các tính đo lƣờng, điều khiển vị trí, điều khiển q trình: Trang + đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho ứng dụng đếm đo lƣờng, có đếm 100kHz đếm 30kHz + ngõ PTO 100kHz để điều khiển tốc độ vị trí động bƣớc hay lái servo (servo drive) + Ngõ điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ… + 16 điều khiển PID với tính tự động xác định thơng số điểu khiển (auto-tune functionality) 2.2 Khối ngõ vào (Khối xử lí tín hiệu màu) a Arduino UNO R3 SMD Hình 2 Arduino UNO R3 SMD Thơng số kĩ thuật: + Nguồn cung cấp: V/DC + Nguồn cắm ngoài: 7-9V/DC + Số chân Digital: 14 (hỗ trợ chân PWM) + Số chân Analog: + Dòng chân Digital: Max 40mA + Dung lƣợng nhớ:  Flash: 32KB  SRAM: 2KB  EEPROM: 1KB + Tốc độ xử lý: 16MHz Trang Tính ứng dụng: - Vì Arduino giống nhƣ máy tính nhỏ nên có tính khả trình (lập trình đƣợc) tƣơng tác giao tiếp mơi trƣờng thông qua cảm biến điện tử, đèn, động cơ,… - Ứng dụng Arduino rộng lĩnh vực điện tử điều khiển, ví dụ nhƣ làm robot, máy bay khơng ngƣời lái,…đến điều khiểu có điều kiện đơn giản nhƣ đèn động cơ, Chức hệ thống: Nhận tín hiệu phân tích tín hiệu trả từ cảm biến màu Nhận biết màu sản phẩm xuất tín hiệu đến module relay b Module Relay Hình Module Relay 5v Thông số kỹ thuật; - Điện áp nuôi mạch: V/DC - Dòng tiêu thụ: 200mA/ relay - Tín hiệu kích: + Hight: 5v + Low: 0V - Relay mạch: đóng ngắt max: 250V/AC- 10A 30V/DC-10A Chức mạch: nhận tín hiệu kích từ Arduino R3 SMD, tiếp đến đóng ngắt dịng điện có áp 24V/DC vào INPUT PLC Trang 11 Vitme 12 Cầu dao điện pha Bảng Các thiết bị sử dụng đồ án Trang 13 3.3 Sơ đồ tổng thể sơ đồ đấu dây a Sơ đồ khối tổng thể Khối xử lý tín hiệu màu Module Relay 5V PLC S7-1200 Arduino UNO R3 SMD 1212C DC/DC/DC Khối ngõ Cảm biến màu TCS37425 Driver Đèn báo phân loại màu Đèn báo kho Động bƣớc Trang 14 b Sơ đồ nối dây tổng thể Trang 15 c Sơ đồ đấu dây PLC d Sơ đồ đấu driver động bƣớc: Trang 16 e Sơ đồ đấu dây Khối xử lý tín hiệu màu: Trang 17 3.4 Giải thuật điều khiển chƣơng trình a Lƣu đồ điều khiển hệ thống: Nhấn start Trở vị trí nhận hàng Tọa độ Chạy đến vị trí cảm biến nhận biết màu Cảm biến nhận biết hàng màu xanh Cảm biến nhận biết hàng màu đỏ Đến vị trí kho hàng màu xanh Đến vị trí kho hàng màu đỏ Hồn thành chuyển hàng vào kho Trang 18 Cảm biến nhận biết hàng màu vàng Đến vị trí kho hàng màu vàng b Các biến khai báo Các biến đƣợc khai báo IOTags: Các biến đƣợc khai báo Data_block: Trang 19 Chƣơng trình hệ thống Trang 20 Trang 21 Trang 22 Trang 23 Trang 24 Thiết kế giao diện HMI Trang 25 Chƣơng 4.KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết đạt đƣợc Nhóm hồn thành đề tài “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu”; Thiết kế, thi cơng lắp đặt, đấu dây, viết chƣơng trình plc điều - khiển ổn định thông qua dạng xung Hiển thị đƣợc tốc độ vị trí chạy qua hình HMI, điều chỉnh đƣợc tốc độ vị trí nhƣ mong muốn đề ra; - So với ý tƣởng ban đầu cơng việc hồn thành đạt đƣợc 80% tiến độ đề ra; - Mơ hình gọn nhẹ nên vận chuyển dễ dàng; - Mơ hình áp dụng vào giảng dạy 4.2 Kết luận Để hoàn thành đề tài “Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu” nhóm em ứng dụng toàn kiến thức thân, kiến thức học trƣờng, hƣớng dẫn giáo viên thiết kế, lập trình, đấu dây ứng dụng thực tế chuyên ngành điện- điện tử qua mơn học trƣờng Sau hồn thành, nhóm em rút nhiều kinh nghiệm cho thân cách thu thập, tìm liệu thơng tin, cách làm việc nhóm phân chia cơng việc cho thành viên thông qua đề tài nhóm em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ sung vào hành trang đƣờng chọn Trong q trình thực đề tài có nhiều sai sót hy vọng q thầy thơng cảm bỏ qua cho chúng em Nhóm mong nhận đƣợc góp ý thầy để nâng cao chất lƣợng đề tài 4.3 Hƣớng phát triển - Khắc phục hạn chế tồn mơ hình; - Mở rộng mơ hình để điều khiển tốc độ, vị trí băng tải, cấu robot… Trang 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lâm Quang Chuyên, 2012, Giáo trình vi điều khiển, Trƣờng Cao đẳng Cơng thƣơng Tp HCM [2] Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trƣờng Duy, 2013, Kỹ Thuật Số, Xuất Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM Tiếng Anh [1] Brander, J., 1985a, Competition Management, Journal of International Economics, Số 18, trang 83-100 [2] Brander, J., 1985b, Benefits of Competition, Journal of International Economics, Số 18, trang 68-108 [3] Jaffe, J and Westerfield R., 1985, The impact of inflation, Journal of Finance, Số 40, trang 25-34 [4] UNDP, 2011, Human Development Report Trang Web: [1] Web: https://plcvietnam.com.vn [2] Web: http://laptrinhplc.com/ Trang 27 ... ? ?hệ thống phân loại sản phẩm theo màu? ?? Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động nguyên lý dùng cảm biến màu để xác định màu sắc sản phẩm Sau dùng vitme tƣợng trƣng cho xe chở hàng để phân loại sản. .. hình: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc có kiểu dáng nhỏ gọn, hoạt động ổn định, dễ dàng lắp đặt Có thể dễ dàng điều chỉnh thơng số mơ hình nhƣ vị trí kho hàng, tốc độ xe phân loại, … theo. .. số vấn đề sau: - Hệ thống điều khiển: PLC, Arduino - Cơ cấu phân loại sản phẩm: điểu khiển vị trí dựa vào động bƣớc Trang Chƣơng 2.BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 2.1 Bộ điều khiển  6ES7215-1AG40-0XB0