MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG BẰNG PHẦN MỀM FACTORY IO

PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Đồ án Điều khiển tự động 3_PLC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG BẰNG PHẦN MỀM FACTORY IO GVHD: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm SVHT: Nguyễn Thị Ngọc Thi 17151131 Nguyễn Trường Tài 17151123 NGÀNH: CNKT Điều khiển Tự động hóa TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………… …………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………… …………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN Em xin cảm ơn thầy giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi đề cho nhóm em hồn thành tốt đề tài Ngồi ra, nhóm em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM tạo điều kiện tốt để nhóm em học tập nghiên cứu Bên cạnh đó, thầy anh chị khoa Điện – Điện tử bạn sinh viên lớp đóng góp ý kiến, cho nhóm em lời khun bổ ích để nhóm em hồn thành tốt đề tài Mặc dù cố gắng trình thực kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót, mong q thầy góp ý dẫn để nhóm em hồn thiện thời gian tới Em xin chân thành cảm ơn Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 01 năm 2021 Nhóm sinh viên thực đề tài Nguyễn Thị Ngọc Thi Nguyễn Trường Tài MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNGQUAN 1.1 Đặtvấnđề 1.2 Giới thiệuvềPLC 1.3 Sơ lược lịch sử củaPLC 1.4 PhânloạiPLC .6 1.5 Cấu trúc PLC .7 1.6 Hoạt độngcủaPLC CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ TRONGMƠHÌNH .9 2.1 PLC S7-1200 CPU 1214C(6ES7214-1AG40-0XB0) 2.2 Cảm biếntiệmcận 12 2.3 Cảm biến quang phảnxạ gương 15 2.4 Biến tần SiemensG120 .16 2.5 Cảm biến LoadCell khuếch đại tínhiệuKM02A 18 2.6 Động pha không đồngbộ 21 2.7 Một số thiếtbịkhác 22 CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ TỔNG QUÁT VÀ LƯU ĐỒGIẢITHUẬT 23 3.1 Sơ đồ nguyên lýtổngquát 23 3.2 Sơ đồ kết nối PLC với cácthiếtbị 24 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀMFACTORYIO 25 4.1 Giớithiệu 25 4.2 Kết nối Factory IO với TiaPortalV15 .25 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNGPHÁT TRIỂN .26 5.1 Kếtluận .26 5.2 Hướngpháttriển 26 TÀI LIỆU THAMKHẢO 27 PHỤLỤC 28 Đồ án Điều khiển tự động 3_PLC PGS.TS Nguyễn Minh Tâm HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Giao tiếp PLC với thiết bị ngoại vi Hình 1.2 Hình ảnh thực tế PLC năm 1969Hình 1.3 Cấu trúc PLC Hình 1.4 Hoạt động PLC Hình 2.1 PLC SIEMENS S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Hình 2.2 Cấu hình chi tiết PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DCHình 2.3 Cảm biến tiệm cận Hình 2.4 Nguyên lý hoạt động cảmbiếnHình 2.5 Cảm biến ngõ loạiNPN Hình 2.6 Cảm biến ngõ loạiPNP Hình 2.7 Cảm biến quang phản xạ gương OMRonE3Z-R61 2MHình 2.8 Biến tần G120 Hình 2.9 Cảm biến cân nặng LoadCell 20KgHình 2.10 Bộ khuếch đại tín hiệu KM02A Hình 2.11 Sơ đồ nối dây Loadcell với khuếch đại tín hiệuHình 2.12 Động pha khơng đồng 4K80-4 (1.1kw) Hình 2.13 Băng tải PVC Hình 2.14 Nút nhấn nhả phẳng Ø22 1NO 1NC đèn LED 220V AC/DCHình 3.1 Sơ đồ tổng quát Hình 3.2 Mạch động lực hệ thốngHình 3.3 Sơ đồ đấu dây PLC Hình 4.1 Giao diện mơ hình phân loại sản phẩm theo khốilượngHình 4.2 Kết nối Factory với Tia PortalV15 Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật Cảm biếnquang Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật biến tần G120Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật cảm biến LoadCell20Kg Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật chuyển đổi tín hiệu KM02A Bảng 2.5 Thơng số kỹ thuật động pha không đồng 4K80-4 PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Đồ án Điều khiển tự động 3_PLC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấnđề Trong thời kỳ cách mạng cơng nghiệp 4.0 trí tuệ nhân tạo hay hệ thống tự động hóa đóng vai trị quan trọng không sản xuất mà đời sống ngày Với mục đích làm cho đời sống ngày tiện lợi hơn, nhiều thiết bị tự động hóa tạo việc nghiên cứu, phát triển thiết bị ngày đề cao phát triểnmạnh Hệ thống điều khiển nhiều phương pháp khác : Dùng hệ thống relay, PLC,…Ngày hệ thống điều khiển PLC dần thay hệ thống điều khiển thông qua relay hệ thống điều khiển PLC có nhiều ưu điểm hệ thống điều khiển thông thường (Hệ thống điều khiển dùngrelay) Ở hệ thống thông thường ta thường gặp vấn đề hệ thống thường phức tạp, khó sửa chữa Ngồi cịn tốn nhiều thời gian việc lắp đặt thiết kế, tốc độ hoạt động chậm, lần muốn thay đổi chương trình ta phải bố trí lại tồn hệ thống Ở hệ thống dùng PLC, ta có hệ thống tích hợp nhiều chức khối, giúp ta giảm thiểu tối đa lượng dây nối so với hệ thống điều khiển thống thường Bên cạnh đó, thay đổi ngõ vào, điều khiển hệ thống trở nên dễ dàng nhờ phần mềm điều khiển máy tính Tốc độ đáp ứng hệ thống nhanh hơn, với độ bề độ tin cậy cao so với hệ thống thơng thường Ngồi hệ thống có thiết bị chống nhiễu, ngơn ngữ lập trình dễ hiểu, dễ dàng cho việc lập trình thực lệnh Có thể liên kết với nhiều module rời mở rộng chức cầnthiết Với ưu điểm trội nêu nên đề tài thực thông qua hệ thống điều khiển PLC Đề tài thực việc thiết kế, mơ phỏngMơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng sử dụng PLC S7 - 1200có thể nói hệ thống quan trọng nhà máy, xí nghiệm Khi ngày nhà máy, xí nghiệp sử dụng mơ hình để gia tăng suất sản xuất, sản xuất nhiều sản phẩm chấtlượng 2|P a g e 1.2 Giới thiệu vềPLC Kỹ thuật điều khiển phát triển thời gian lâu Trước việc điều khiển hệ thống chủ yêu người thực Gần đây, việc điều khiển thực nhờ ứng dụng ngành điện, thực việc đóng ngắt tiếp điểm Relay Các Relay cho phép đóng ngắt cơng suất khơng cần dùng cơng tắc khí Ta thường sử dụng Relay để tạo nên thao tác điều khiển đóng ngắt logic đơn giản Sự xuất máy tính tạo bước tiến điều khiển – Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC PLC xuất vào năm 1970 nhanh chóng trở thành lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình, thiết kế chuyên dùng công nghiệp để điều khiển tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà thực loạt chương trình kiện, kiện kích hoạt tác nhân kích thích (hay cịn gọi đầu vào) tác động vào PLC qua định thời (Timer) hay kiện đếm qua đếm Khi kiện kích hoạt bật ON, OFF phát chuỗi xung thiết bị bên gắn vào đầu PLC Như ta thay đổi chương trình cài đặt PLC ta thực chức khác nhau, môi trường điều khiển khác Hình 1.1 Giao tiếp PLC với thiết bị ngoại vi 1.3 Sơ lược lịch sử củaPLC Bộ điều khiển lập trình (Programmable controller) hình thành từ nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968, với ý tưởng ban đầu thiết kế điều khiển thỏa mãn u cầu sau: Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễhiểu Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ bảo trì sữachữa Đảm bảo độ tin cậy mơi trường cơngnghiệp Giá cạnhtranh Hình 1.2 Hình ảnh thực tế PLC năm 1969 Tuy nhiên, thiết bị đơn giản cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến thiết bị làm cho thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn khó khăn, lúc khơng có thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, thiết bị điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đời vào năm 1969 Điều tạo phát triển thực cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn thiết bị điều khiển lập trình (PLC) đơn giản nhằm thay hệ thống PGS.TS Nguyễn Minh Đồ án Điều khiển tự động 3_PLCvà dây nối hệ thống điều khiển cổ điển QuaTâm Relay trình vận hành, nhà thiết kế bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống, tiêu chuẩn là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format) Trong đầu thập niên 1970, với phát triển phần mềm, lập trình PLC khơng thực lệnh Logic đơn giản mà cịn có thêm lệnh định thì, đếm kiện, lệnh xử lý toán học, xử lý liệu, xử lý xung, xử lý thời gian thực… Sự phát triển hệ thống phần cứng từ năm 1975 làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ với chức mở rộng :  Số lượng ngõ vào, ngõ nhiều có khả điều khiển ngõ vào, ngõ từ xa kỹ thuật truyềnthông  Bộ nhớ lớnhơn  Nhiều loại Module chun dùnghơn Ngồi nhà thiết kế cịn tạo kỹ thuật kết nối hệ thống PLC riêng lẻ thành hệ thống PLC chung, tăng khả hệ thống riêng lẻ Tốc độ hệ thống cải thiện, chu kỳ quét nhanh Bên cạnh đó, PLC chế tạo giao tiếp với thiết bị ngoại nhờ mà khả ứng dụng PLC mở rộng 5|P a g e Đồ án Điều khiển tự động 3_PLC PGS.TS Nguyễn Minh Tâm 1.4 Phân loạiPLC  Theo hãng sảnxuất Các nhãn hiệu Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, Allen Bradley, ABB, Festo,…  Theoversion PLC Siemens có họ Logo, S7-200, S7-300, S7-400, S7-1200,S71500 Logo: Là dòng sản phẩm cho ứng dụng nhỏ khoảng 16-24 I/O S7-200: Là dịng sản phẩm trung bình có ứng dụng cho dự án với I/O khoảng 128 S7-300 S7-400: Là dòng sản phẩm cao cấp cho dự án lớn, có số lượng I/O lớn, viết nhiều ngơn ngữ khác nhau, thời gian đáp ứng nhanh S7-1200: Là dòng sản phẩm nâng cấp S7-200, truyền thông qua cổng Ethernet kết nối PC-PLCs, PLCs-HMI, PLCs-PLCs.Tốc độ truyền thơng profinet 10/100Mbits/s, tích hợp tính đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển q trình S7-1500: Là dịng sản phẩm nâng cấp S7300, S7-400 vừa mắt thời gian gần với ưu điểm vượt trội  Theo số lượng đầuvào/ra Căn vào số lượng đầu vào/ ra, ta phân PLC thành loại sau:  Micro PLC loại có 32 kênh vào/ra  PLC nhỏ có đến 256 kênh vào/ra  PLC trung bình có đến 1024 kênh vào/ra  PLC cỡ lớn có 1024 kênhvào/ra 6|P a g e ... nêu nên đề tài thực thông qua hệ thống điều khiển PLC Đề tài thực việc thiết kế, mô phỏngMô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng sử dụng PLC S7 - 1200có thể nói hệ thống quan trọng nhà máy, xí... lỏng hộpgiấy Kiểm soát kimloại Kiểm sốt s? ?lượng ➡Trong mơ hình phân loại sản phẩm theo cân nặng, cảm biến tiệm cận dùng để kiểm soát số lượng sản phẩm phân loại theo số cân nặng đặt trước 2.3... triểnmạnh Hệ thống điều khiển nhiều phương pháp khác : Dùng hệ thống relay, PLC,…Ngày hệ thống điều khiển PLC dần thay hệ thống điều khiển thông qua relay hệ thống điều khiển PLC có nhiều ưu điểm hệ thống