BÁO cáo THỰC tập tốt NGHIỆP THIẾT kế hệ THỐNG PHÂN LOẠI và ĐÓNG gói sản PHẨM THEO KÍCH THƯỚC

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TP.HCM - - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ & TIN HỌC CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐĨNG GĨI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC Sinh viên thực hiện: Châu Đăng Khoa Lớp: Kỹ Thuật Điện Tử - Tin Học Công Nghiệp MSSV: 5851062013 Khóa : 58 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Võ Thiện Lĩnh Tp Hồ Chí Minh, 10 tháng 10 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TP.HCM - - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ & TIN HỌC CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐĨNG GĨI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC Sinh viên thực hiện: Châu Đăng Khoa Lớp: Kỹ Thuật Điện Tử - Tin Học Công Nghiệp MSSV: 5851062013 Khóa : 58 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Võ Thiện Lĩnh Tp Hồ Chí Minh, 10 tháng 10 năm 2021 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦ U CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .1 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG 2.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG 2.1.1 Tổng quan dây chuyền phân loại sản phẩm 2.1.2 Sự phát triển hệ thống phân loại sản phẩm 2.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm công nghiệp 2.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 2.2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống 2.3 GIỚI THIỆU VỀ S7 – 1200 2.3.1 Tổng quan PLC S7 – 1200 2.3.2 Các dòng PLC S7 – 1200 10 2.4 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO ĐỀ TÀI 12 2.4.1 Hệ thống băng tải 13 2.4.2 Lựa chọn động cho băng tải 15 2.4.3 Lựa chọn cảm biến 18 2.4.4 Lựa chọn xi lanh khí nén .20 2.4.4.2 Chọn van điện từ khí nén 21 2.4.5 Lựa chọn Linear Arm Sorter 22 2.5 LẬP BẢNG THỐNG KÊ CÁC THIẾT BỊ CỦA ĐỀ TÀI 23 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL V15.1 VÀ FACTORY I/O 24 3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH TIA PORTAL V15.1 24 3.1.1 Sơ lược phần mềm Tia Portal 24 3.1.2 Cách tạo project Tia Portal v15.1 .24 3.2 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG FACTORY I/O 27 3.2.1 Giới thiệu chung phần mềm Factory I/O 27 3.2.2 Cài đặt phần mềm mô Factory I/O 28 3.2.3 Làm việc với Factoty I/O .29 3.2.4 Thư viện thiết bị Factory I/O 44 3.3 ỨNG DỤNG TIA PORTAL V15.1 VÀ FACTORY I/O TRONG ĐỀ TÀI 70 3.3.1 Lưu đồ thuật toán đề tài 70 3.3.2 Ứng dụng Tia Portal v15.1 71 3.3.3 Ứng dụng Factory I/O v2.4.3 78 3.4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .81 3.4.1 Một số hình ảnh hệ thống 81 3.4.2 Video chạy demo đề tài 82 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 4.1 KẾT LUẬN 83 4.1.1 Ưu điểm đề tài 83 4.1.2 Nhược điểm đề tài 84 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Băng tải phân loại sản phẩm theo kích thước Intech Hình 2: Băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng Viettel Post Hình 3: Băng tải phân loại cà chua theo màu sắc .5 Hình 4: Hệ thống phân loại bưu phẩm LAZADA Hình 5: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống Hình 6: Sự khác biệt PLC S7 – 200 PLC S7 – 1200 Siemens Hình 7: Cấu tạo điều khiển S7 – 1200 10 Hình 8: Hình ảnh băng tải cơng nghiệp 13 Hình 9: Một số loại băng tải công nghiệp .14 Hình 10: Kích thước băng tải GUF-P 2000 AC 14 Hình 11: Phương pháp TOF phát vật có độ phản xạ khác .19 Hình 12: Cảm biến quang E3AS - F1500IMN 2M 19 Hình 13: Sơ đồ kết nối cảm biến E3AS – FS1500IMN 2M .20 Hình 14: Xi lanh PRA/802080/500 21 Hình 15: Van điện từ khí nén V60A417A – A2000 22 Hình 16: Linear Arm Sorter XL 22 Hình 17: Tạo tên đường dẫn lưu project Tia Portal v15.1 .25 Hình 18: Chọn Configure a device 25 Hình 19: Lựa chọn CPU cho PLC 26 Hình 20: Giao diện CPU PLC chọn 26 Hình 21: Chọn Add new block để chọn khối lập trình .27 Hình 22: Giao diện Add new block 27 Hình 23: Giải nén file phần mềm Factory I/O 28 Hình 24: Chạy file cài đặt phần mềm Factory I/O 29 Hình 25: Giao diện làm việc phần mềm mơ Factory I/O 30 Hình 26: Thư viện thiết bị phần mềm Factory I/O 33 Hình 27: Cải thiện hiệu suất Factory I/O 34 Hình 28: Giao diện tùy chỉnh điều khiển cho Factory I/O .34 Hình 29: Thao tác lấy thiết bị từ thư viện Factory I/O .37 Hình 30: Di chuyển cụm thiết bị 38 Hình 31: Di chuyển vật liệu theo trục dọc 38 Hình 32: Giao diện Context Menu 39 Hình 33: Di chuyển vật thể chế độ Run Mode 40 Hình 34: Điều chỉnh tốc độ nhanh chậm hệ thống .40 Hình 35: Nút ẩn / tags thiết bị .41 Hình 36: Cách đổi tên tags thiết bị 42 Hình 37: Điều chỉnh giá trị thiết bị tay .42 Hình 38: Các chế độ để khắc phục cố 43 Hình 39: Parts 44 Hình 40: Emitter Menu điều khiển 44 Hình 41: Remover 46 Hình 42: Các sản phẩm có Factory I/O 46 Hình 43: Kích thước sản phẩm dạng hộp 47 Hình 44: Kích thước pallet gỗ 47 Hình 45: Dạng hộp chứa sản phẩm khác 47 Hình 46: Kích thước loại Raw Material .48 Hình 47: Kích thước loại Product Lid .48 Hình 48: Kích thước loại Product Base .48 Hình 49: Kích thước dạng Final Product .49 Hình 50: Các loại băng tải nặng .50 Hình 51: Băng tải lăn 50 Hình 52: Băng tải lăn cong .50 Hình 53: Loading Conveyor 51 Hình 54: Roller Stop 51 Hình 55: Free Roller 51 Hình 56: Chain Transfer 52 Hình 57: Bàn xoay 52 Hình 58: Chute Conveyor Low 52 Hình 59: Các loại băng tải nhẹ 53 Hình 60: Belt Conveyors 53 Hình 61: Băng tải cong 53 Hình 62: Cổng băng tải 54 Hình 63: Băng tải định lượng 54 Hình 64: Straight Spur Conveyor 55 Hình 65: Pivot Arm Sorter .55 Hình 66: Pop-Up Wheel Sorter 55 Hình 67: Các loại Aligners 56 Hình 68: Xi lanh khí nén 56 Hình 69: Stop Blade 57 Hình 70: Bracket and Metal Corner 57 Hình 71: Positioning Bars 57 Hình 72: Các loại cảm biến phổ biến cơng nghiệp 58 Hình 73: Điều chỉnh phương hướng cảm biến 58 Hình 74: Điều chỉnh phạm vi tác động cảm biến .58 Hình 75: Capacitive Sensor .59 Hình 76: Cảm biến quang khuếch tán 59 Hình 77: Inductive Sensor .60 Hình 78: Light Array (Emitter and Receiver) 60 Hình 79: Cảm biến quang phản xạ gương 61 Hình 80: RFID Reader .62 Hình 81: RFID Tags 62 Hình 82: Một số thiết bị có hỗ trợ encoder 63 Hình 83: Các loại nút nhấn, cơng tắc hình hiển thị 63 Hình 84: Nút dừng khẩn cấp E – stop 64 Hình 85: Nút nhấn Start, Stop, Reset .64 Hình 86: Đèn báo trạng thái .64 Hình 87: Công tắc dạng switch 65 Hình 88: Công tắc dạng núm vặn 65 Hình 89: Màn hình hiển thị LCD .65 Hình 90: Tủ điện 66 Hình 91: Trụ cố định tủ điện 66 Hình 92: Machining Center .66 Hình 93: Elevator 67 Hình 94: Pick and Place 68 Hình 95: Stacker Crane and Rack 69 Hình 96: Các thiết bị cảnh báo 69 Hình 97: Các phận bảo vệ cho hệ thống .69 Hình 98: Lưu đồ thuật toán hệ thống 70 Hình 99: File template cho phiên Tia Portal 71 Hình 100: Chạy file Template 72 Hình 101: Chọn Configure a device 72 Hình 102: Mở PLC_1 72 Hình 103: Giao diện CPU 1212C DC/DC/DC 73 Hình 104: Chọn Main [OB1] để vào giao diện lập trình 73 Hình 105: Giao diện lập trình Tia Portal v15.1 kết nối với file Template 74 Hình 106: Lưu project .74 Hình 107: Bật chế độ mơ PLCSIM .78 Hình 108: Cài đặt địa cho PLC 79 Hình 109: Bật Run Mode 79 Hình 110: Chọn Driver Configuration .80 Hình 111: Chọn Driver S7 – PLCSIM .80 Hình 112: Tùy chọn cấu hình cho PLC 80 Hình 113: Connect thành cơng 81 Hình 114: Hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm theo kích thước .81 Hình 115: Tủ điện hệ thống phân loại sản phẩm .82 Hình 116: Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động 82 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng Viettel Post Bảng 2: Băng tải phân loại cà chua theo màu sắc Bảng 3: Hệ thống phân loại bưu phẩm LAZADA Bảng 4: Băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng Viettel Post Bảng 5: Băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng Viettel Post DANH MỤC VIẾT TẮT PLC: Programmable Logic Controller - Bộ điều khiển Logic khả trình LAD: Ladder logic - Ngơn ngữ lập trình Ladder FBD: Function Block Diagram - Khối chức STL: Statement List - Liệt kê lệnh CPU: Central Processing Unit - Bộ xử lý trung tâm PVC: Polyvinyl Clorua – Nhựa PVC HMI: Human-Machine-Interface - Thiết bị giao tiếp người điều hành máy móc 78 Hình 100: Chạy file Template  Bước 3: Chọn Configure a device Hình 101: Chọn Configure a device  Bước 4: Nháy đúp chuột chọn PLC_1 Hình 102: Mở PLC_1 79  Bước 5: CPU mặc định cho PLC S7 – 1200 Tia Portal v15.1 CPU 1212C DC/DC/DC Hình 103: Giao diện CPU 1212C DC/DC/DC  Bước 6: Chọn PLC_1 [CPU 1212C DC/DC/DC] ⇒ Program blocks ⇒ Main [OB1] để vào giao diện lập trình cho hệ thống Hình 104: Chọn Main [OB1] để vào giao diện lập trình 80  Bước 7: Tại Network có %FC9000 file lập trình sẵn giao thức để kết nối Tia Portal v15.1 với Factory I/O Tại đây, ta tiến hành lập trình Network trở Hình 105: Giao diện lập trình Tia Portal v15.1 kết nối với file Template  Bước 8: Lưu project với tên phù hợp Hình 106: Lưu project 3.3.2.2 Chương trình hệ thống Chương trình gồm network, network giải giai đoạn hệ thống bao gồm:  Loại bỏ sản phẩm lỗi  Set băng tải chạy  Phân loại sản phẩm nhỏ  Phân loại sản phẩm lớn  Đếm đóng gói sản phẩm nhỏ  Đếm đóng gói sản phẩm lớn 81  Reset hệ thống  Network 2: Loại bỏ sản phẩm lỗi  Network 3: Cho băng tải (Main 2) chạy 82  Network 4: Phân loại sản phẩm nhỏ  Network 5: Phân loại sản phẩm lớn 83  Network 6: Đếm sản phẩm nhỏ  Network 7: Đếm sản phẩm lớn 84 85  Network 8: Reset hệ thống 3.3.3 Ứng dụng Factory I/O v2.4.3 3.3.3.1 Xây dựng hệ thống Factory I/O Chi tiết mô tả xây dựng hệ thống: 3.3.2 Kết nối Factory với Tia Portal  Bước 1: Sau viết code cho hệ thống xong ta chọn CPU bật mô cách nhấn vào Start Simulation Hình 107: Bật chế độ mô PLCSIM 86  Bước 2: Chọn PN / IE (1) làm giao diện PG / PC giao diện PG / PC chọn PLCSIM S7-1200 / S7-1500 (2) Nhấn Start search (3) Khi trình quét hoàn tất, Select the device (4) nhấn Load (5) Hình 108: Cài đặt địa cho PLC  Bước 3: Trên S7-PLCSIM, chọn RUN để bật CPU lên chế độ Run mode Hình 109: Bật Run Mode  Bước 4: Thực kết nối Factory I/O với S7 – PLCSIM  Trên Factory I/O, chọn File ⇒ Driver Configuration ( F4 ) 87 Hình 110: Chọn Driver Configuration  Chọn Siemens S7-PLCSIM Hình 111: Chọn Driver S7 – PLCSIM  Chọn CONFIGURATION để định cấu hình cho PLC  Chọn PLC tương ứng với PLC chọn Tia Portal (S7-1200 S7-1500) Hình 112: Tùy chọn cấu hình cho PLC 88  Nhấn Esc để quay lại cửa sổ điều khiển Sau nhấn CONNECT để kết nối với Simulator Khi kết nối thành cơng bên cạnh Driver chọn xuất biểu tượng dấu tích màu xanh Hình 113: Connect thành cơng 3.4 KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 3.4.1 Một số hình ảnh hệ thống Hình 114: Hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm theo kích thước 89 Hình 115: Tủ điện hệ thống phân loại sản phẩm Hình 116: Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động 3.4.2 Video chạy demo đề tài 90 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Sau tháng rưỡi thực tập tốt nghiệp hoàn thành đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm theo kích thước”, thân em học hỏi nhiều kinh nghiệm, kiến thức Đây hội để em tổng kết lại kiến thức lý thuyết học suốt q trình theo học trường Bên cạnh đó, qua trình làm đề tài, em phát lỗ hỏng kiến thức thân cần phải bù đắp để hồn thành đồ án tốt nghiệp trường tìm kiếm việc làm phù hợp với ngành mà em học Ngoài kiến thức lý thuyết, em cịn rèn luyện kỹ lập trình thơng qua việc sử dụng phần mềm lập trình (Tia Portal) phần mềm mơ (Factory I/O); biết cách tính toán, chọn lựa thiết bị phù hợp với lý thuyết học để áp dụng vào thực tế; hiểu rõ lý thuyết học lớp tìm hiểu kĩ phương án công nghệ cho thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế Vì thân em nhiều hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi sai sót nên mong Thầy bạn đọc đóng góp thêm ý kiến để báo cáo hoàn thiện Báo cáo thực tập tốt nghiệp tiền đề để thân em tích lũy kinh nghiệm cho báo cáo đồ án tốt nghiệp tới hoàn thiện giảm đến mức tối thiểu sai sót dễ gặp phải Đồng thời giúp em hiểu ứng dụng mơ hình vào sống việc thiết kế lập trình vận hành dây truyền tự động Cuối lời, xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Võ Thiện Lĩnh giúp đỡ nhiệt tình để báo cáo thực tập tốt nghiệp em hoàn thành 4.1.1 Ưu điểm đề tài  Có tính ứng dụng giảng dạy cao trực quan sinh động dễ dàng thiết kế đưa vào giảng để ví dụ dây chuyền tự động hóa sản xuất  Có thể thay đổi phạm vi phân loại cách thay đổi ngưỡng  Mơ hình tương đối đơn giản  Dễ vận hành sửa chữa  Sử dụng thiết bị từ giảm chi phí 91  Năng suất phân loại sản phẩm tăng  Các khối băng tải vận chuyển độc lập với nên dễ dàng lắp ráp 4.1.2 Nhược điểm đề tài  Mơ hình phân loại loại sản phẩm chưa đa dạng sản phẩm phân loại  Tính ứng thực tế cịn chưa cao  Giai đoạn đóng gói hạn chế 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hệ thống cần tiến tới phân loại sản phẩm có độ xác cao hơn; mở rộng thêm nhiều băng tải; phân biệt nhiều loại sản phẩm hiệu hơn; kết hợp nhiều hình thức phân loại sản phẩm ( tích hợp camera để quét mã vạch, xây dựng thêm cân băng tải để phân loại theo khối lượng,… ); xây dựng thêm hệ thống lưu kho; cải thiện hiệu suất làm việc động chế độ làm việc thích hợp, chế độ nghỉ cải thiện tối đa cố thường gặp hệ thống băng tải để áp dụng mơ hình vào thực tế Đề tài thiết kế chạy thử nghiệm việc chạy mô phần mềm Factory I/O Tuy nhiên chạy thực tế gặp thêm vấn đề khác (nhiễu, thiết kế phần khí, sai số phép đo, tiếng ồn động cơ,…) cần giải để hệ thống hoạt động hồn chỉnh yêu cầu 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu PLC Siemens S7 – 1200, PLCTECH [2] https://new.siemens.com/global/en/products/automation.html [3] Technical note no.31 capacity selection ii [calculation procedure], datasheet mitsubishi, 1009 [4] Geared_Motors_catalog_4, datasheet mitsubishi, 2016 [5] E3AS Series changes the “way of using” reflective photoelectric sensors, datasheet omron, 2020 [6] Z8480CT_Express compact catalogue - APAC_LR, 2017 [7] SIMATIC S7 – 1200 Basic Controllers [8] https://www.bangtaibinhminh.com/products/bang-tai-con-lan-1? variant=1038689012&source=googleshop [9] https://hoplongtech.com/products/gm-sb-02kw-4p-110-380v-50hz ... nhiều loại hệ thống phân loại sản phẩm phân loại theo kích thước, phân loại theo khối lượng, phân loại theo vật liệu, phân loại theo màu sắc, phân loại theo mã vạch… Ở đây, em sử dụng hệ thống phân. .. 81 Hình 114: Hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm theo kích thước .81 Hình 115: Tủ điện hệ thống phân loại sản phẩm .82 Hình 116: Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động ... phân loại mà ta có hệ thống phân loại khác như:  Phân loại sản phẩm theo kích thước Intech Hình 1: Băng tải phân loại sản phẩm theo kích thước Intech  Phân loại bưu phẩm theo khối lượng Viettel