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

XÂY DỰNG HỆ THỐNG

TỔNG QUAN HỆ THỐNG

2.1.1 Tổng quan về dây chuyền phân loại sản phẩm

Dây chuyền là một hình thức tổ chức sản xuất trong đó các bộ phận thiết bị được thực hiện kế tiếp nhau theo một trình tự đặt trước.

Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà trong đó sản phẩm sẽ được phân ra theo từng loại riêng tùy theo yêu cầu Hiện nay các dây chuyền sản xuất đã được tự động hóa và một trong đó cần có các dây chuyền phân loại các sản phẩm Trong đó có nhiều loại hệ thống phân loại sản phẩm như 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 loại sản phẩm theo kích thước ( chiều cao ).

2.1.2 Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm

Từ ngày xưa người ta đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụ cho sinh hoạt mà còn phục vụ cho việc buôn bán và trao đổi hàng hóa Nhưng sự phân loại này còn mang tính thủ công và sử dụng sức người là chính Khi nền kinh tế phát triển cùng với sự bùng nổ của khoa học kỹ thuật thì con người đã biết áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất để máy móc dần thay thế cho sức lao động Chính vì thế mà các loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ.

Phân loại sản phẩm là một bài toán đã, đang và sẽ được ứng dụng rộng rãi trong thực tế hiện nay Nếu dùng sức người công việc này đòi hỏi độ tập trung cao và tính lặp lại nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến có những sản phẩm phân loại dựa trên các chi tiết rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.

Vì vậy hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này…Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại mà hệ thống phân loại có những quy mô lớn nhỏ khác nhau.

2.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm trong công nghiệp hiện nay

Tùy vào yêu cầu của nhà sản xuất và đối tượng cần phân loại là gì mà ta sẽ có những hệ thống phân loại khác nhau như:

 Phân loại sản phẩm theo kích thước ở Intech.

Hình 1: Băng tải phân loại sản phẩm theo kích thước ở Intech

 Phân loại bưu phẩm theo khối lượng ở Viettel Post

Hình 2: Băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng ở Viettel Post

 Phân loại cà chua theo màu sắc

Hình 3: Băng tải phân loại cà chua theo màu sắc

 Phân loại bưu phẩm theo mã vạch và khối lượng ở LAZADA

Hình 4: Hệ thống phân loại bưu phẩm ở LAZADA.

CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM

Hình 5: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống

 Khối nguồn: nhiệm vụ cấp nguồn hoạt động cho các khối: cảm biến, xử lý trung tâm, cơ cấu chấp hành và khối hiển thị.

 Khối cảm biến: thu thập tín hiệu và chuyển đổi tín hiệu đó thành tín hiệu điện áp để gửi về khối xử lý trung tâm.

 Khối khuếch đại tín hiệu: tín hiệu được thu thập sẽ có giá trị rất nhỏ và nhờ có khối này giúp khuếch đại tín hiệu đó đủ lớn để khối xử lý trung tâm có thể hiểu được và tiến hành xử lý.

 Khối xử lý trung tâm: khi nhận được tín hiệu phản hồi từ khối cảm biến, khối này sẽ tiến hành xử lý và chuyển đổi tín hiệu đó thành tín hiệu mà PLC S7-

1200 hiểu được Từ đó nó sẽ tính toán theo chương trình đã được lập trình sẵn để xuất kết quả ra và hiển thị Đồng thời điều khiển động cơ giảm tốc của băng tải hoạt động đưa sản phẩm đến tay gạt phân loại sản phẩm.

 Khối cơ cấu chấp hành: được thực hiện dựa trên tín hiệu do khối xử lý trung tâm xuất ra để điều khiển động cơ giảm tốc của băng tải phân loại sản phẩm và băng tải con lăn hoạt động Đồng thời cũng kích hoạt động cơ của tay gạt sản phẩm hoạt động để phân loại chính xác các loại sản phẩm.

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

 Nhấn nút START băng tải 1 (Main 1) bắt đầu chạy, đèn báo trạng thái bật của nút START là đèn màu xanh lá cây sẽ sáng.

 Main 1 sẽ dừng lại khi nhấn nút STOP và đèn báo trạng thái bật của nút STOP là đèn màu đỏ sẽ sáng.

 Khi có sự cố khẩn cấp, nhấn nút EMERGENCY STOP ( E – stop ) thì toàn bộ hệ thống sẽ dừng hoạt động, đồng thời đèn cảnh báo được đặt trên tủ điều khiển sẽ sáng.

 Để reset lại toàn bộ hệ thống, ta sẽ nhấn nút RESET khi đó đèn trạng thái bật của nút này là đèn màu vàng sẽ sáng.

 Phân loại sản phẩm lỗi:

 Khi băng tải 1 chạy, sản phẩm sẽ được đưa đến đầu vào của băng tải Băng tải sẽ đưa sản phẩm đến kiểm tra độ cao thấp nhờ hai cảm biến quang phát hiện vật ( đặt nó là cảm biến CB1 và CB2 ) Sản phẩm cao tác động lên cả hai cảm biến CB1 và CB2 là sản phẩm không bị lỗi và được đưa đến khâu tiếp theo.

 Sản phẩm thấp chỉ tác động lên CB1 sẽ là sản phẩm lỗi và bị loại ở khâu này. Tín hiệu nhận được từ CB1 này được lưu lại, sau một khoảng delay sẽ Set chân điều khiển Pusher lên mức 1 và đẩy sản phẩm lỗi ra ngoài Sau khi đẩy xong thì reset Pusher về mức 0 để thu tay đẩy lại vị trí ban đầu Tiếp tục chờ đến khi có sản phẩm lỗi thì thực hiện nhiệm vụ.

 Phân loại sản phẩm nhỏ:

 Sản phẩm không bị lỗi được băng tải đưa vào khâu xử lý tiếp theo.

Lưu ý: Ở cuối Main 1 có đặt một cảm biến quang phát hiện vật để khi có sản phẩm qua nó thì mới kích hoạt băng tải 2 ( Main 2 ) chạy.

 Tại khâu này, sản phẩm cũng được phát hiện thông qua 2 cảm biến quang CB3 và CB4 Sản phẩm có chiều cao tác động lên cả hai CB3 và CB4 sẽ được đưa đến khâu tiếp theo Ngược lại, sản phẩm chỉ tác động CB3 mà không tác động CB4 sẽ là sản phẩm nhỏ và được phân loại tại khâu xử lý này.

 Sau khoảng thời gian delay hệ thống sẽ set chân điều khiển thanh gạt lên mức 1 để gạt sản phẩm này sang băng tải phân loại sản phẩm nhỏ Và sau khi gạt sản phẩm nhỏ này xong thì cho delay và reset chân điều khiển của thanh gạt về lại mức 0.

 Phân loại sản phẩm lớn

 Tương tự như quy trình phân loại sản phẩm nhỏ, sản phẩm lớn sau khi được đưa đến khâu tiếp theo để phân loại và thanh gạt sẽ gạt sản phẩm lớn qua băng tải phân loại sản phẩm lớn.

 Đếm và đóng gói sản phẩm nhỏ, lớn:

 Cuối mỗi băng tải phân loại sản phẩm nhỏ, lớn đều có 1 cảm biến để đếm số sản phẩm đi qua và hiển thị trên một màn hình LCD được gắn tại cuối băng tải.

 Cùng lúc này băng tải con lăn đưa Pallet vào vị trí rơi của sản phẩm để tiến hành đóng gói, tới vị trí rơi thì cảm biến được đặt sẵn sẽ phát hiện và cho băng tải con lăn dừng, sản phẩm rơi xuống Pallet.

 Khi đếm đủ 5 sản phẩm thì cho băng tải con lăn tiếp tục hoạt động đưa Pallet tiếp theo vào và tiếp tục thực hiện quy trình.

 Hệ thống cứ luân phiên nhau hoạt động đến khi người vận hành nhấn STOP thì dừng hoạt động Hoặc có trường hợp khẩn cấp thì nhấn nút E – stop để dừng toàn bộ hệ thống.

GIỚI THIỆU VỀ S7 – 1200

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

 S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200.

 S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).

 Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:

 Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC

 Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

 S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232.

 Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal V15 của Siemens.

 Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.

Hình 6: Sự khác biệt giữa PLC S7 – 200 và PLC S7 – 1200 của Siemens

Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:

 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng

 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm

 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)

 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP

 Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24 VDC

Hình 7: Cấu tạo của bộ điều khiển S7 – 1200

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau….

2.3.2 Các dòng chính của PLC S7 – 1200

S7 - 1200 có 5 dòng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C, CPU 1217C.

 PLC S7 - 1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory.

 PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory.

 PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory.

 PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory.

 PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory Bảng 1: Các dòng chính của PLC S7-1200

Làm việc 50 KB 75 KB 100 KB 125 KB 150 KB

Nạp 1 MB 2 MB 4 MB người dùng

I/O tích hợp Digital 6DI–4DO 8DI–6DO 14DI–10DO cục bộ Analog 2 AI 2AI – 2AO

Module truyền thông 3 (Mở rộng về bên trái)

Profinet 1 cổng truyền thông Ethernet 2 cổng truyền thông

Tốc độ thực thi tính toán

Tốc độ thực thi Boolean 0.08 μ s/lệnh

2.3.3 Tính năng nổi bật của S7 - 1200

 Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn:

 Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC

 Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở

 Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo

 Hỗ trợ 16 kết nối ethernet

 TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol

 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz.

 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive) - Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ…

 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto- tune functionality)

 Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ điều khiển.

 Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra.

 Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU

 3 module truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông, ví dụ module RS232 hay RS485.

 Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật firmware.

 Chẩn đoán lỗi online / offline

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO ĐỀ TÀI

 Yêu cầu của hệ thống như sau:

 Hệ số ma sát = 0,1 (Hệ số ma sát lúc bắt đầu = 0,15)

 Khối lượng truyền tải W = 45 Kg ( 3x15 Kg)

 Tốc độ truyền tải băng chuyền V = 0,6 m/s = 36 m/phút

⇒ tốc độ tại trục động cơ: vòng/phút

 Tốc độ động cơ: N min = 1,3 đến N max = 500 vòng/phút

2.4.1.1 Giới thiệu về băng tải

Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, thang đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu.

Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc một số sản phẩm khác Trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được.

Hình 8: Hình ảnh băng tải trong công nghiệp

2.4.1.2 Một số loại băng tải trong công nghiệp

Băng chuyền có nhiều loại, mỗi loại dùng để tải những vật liệu khác nhau Tùy vào mục đích sử dụng và vật cần tải mà ta chọn băng chuyền cho phù hợp.

 Băng tải cao su: Chịu nhiệt, sức tải lớn.

 Băng tải xích: Khá tốt trong ứng dụng tải dạng chai, sản phẩm cần độ vững chắc.

 Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa theo phương hướng lên thẳng đứng

 Băng tải PVC: Tải nhẹ và thông dụng với kinh tế

 Băng tải góc cong: chuyển hướng sản phẩm 30 đến 180 độ

Hình 9: Một số loại băng tải trong công nghiệp

2.4.1.3 Phương án lựa chọn băng tải

 Trong hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước, băng tải có nhiệm vụ cung cấp sản phẩm để phân loại Do yêu cầu là sản phẩm là các thùng ở dạng rời rạc nên ta chọn phương án dùng băng tải PVC là phù hợp với yêu cầu đặt ra Ưu điểm khi dùng băng tải PVC trong hệ thống:

 Sản phẩm được dẫn trực tiếp trên băng tải.

 Tải trọng của băng tải không cần lớn.

 Thiết kế dễ dàng, dễ thi công.

 Vật liệu dễ tìm, giá thành rẻ, thường được sản xuất kèm động cơ.

 Do đó, chọn băng tải PVC GUF-P 2000 AC của hãng MK Technology Group với các thông số kỹ thuật:

 Chiều dài: 6000 mm và 4000 mm

 Đường kính con lăn chính: 53 mm

 Tổng khối lượng tải: nhỏ hơn 75 Kg

 Tốc độ truyền tải: lên đến 80 m/s

Hình 10: Kích thước của băng tải GUF-P 2000 AC

 Sau khi phân loại sản phẩm thì cần phải đóng gói sản phẩm để lưu kho hoặc xuất kho thì cần sử dụng băng tải con lăn Với 5 sản phẩm trong một thùng và 3 thùng trên băng tải trong cùng thời gian với tổng khối lượng được tính như sau:

Chọn băng tải con lăn RBS-P 2065/2066 của hãng MK Technology Group với các thông số sau:

 Đường kính con lăn chính: 50 mm

 Tổng khối lượng tải: nhỏ hơn 400 Kg

 Tốc độ truyền tải: lên đến 30 m/s

2.4.2 Lựa chọn động cơ cho băng tải

Tính toán công suất truyền động cần thiết và mô men tải để từ đó có thể chọn động cơ với công suất lớn hơn hoặc bằng công suất cần thiết tính toán Khi chọn cũng cần kiểm tra sao cho mô men định mức của động cơ lớn hơn hoặc bằng mô men tải.

2.4.2.1 Lựa chọn động cơ cho băng tải PVC a) Xác định công suất truyền động và mô men tải

 Công suất truyền động yêu cầu P LR kW

 Mô men xoắn của tải tại đầu trục động cơ T LR

N.m b) Lựa chọn công suất động cơ ( dự kiến )

 Vì công suất truyền động cần thiết là 0,0311 kW nên ta chọn công suất cho động cơ là 0,2 kW

⇒ Chọn Động cơ giảm tốc Mitsubishi GM-S 0,2kW 4P 380V.

 Mô men xoắn định mức của động cơ:

 Kiểm tra lại công suất động cơ

 Điều kiện: Mô men định mức T M > Mô men tải T LR ⇒

Theo như lựa chọn trên, T M = 3,82 Nm > T LR = 0,99 Nm Thoả c) Đánh giá quá trình khởi động

 Mô men khởi động của động cơ:

T MS : Mô men khởi động lớn nhất của động cơ (N.m)

: Hệ số mô ment khởi động tối đa (Chọn dựa theo tài liệu TECHNICAL NOTE No.30 của Mitsubishi)

: Hệ số phát nóng (Chọn dựa theo tài liệu TECHNICAL NOTE No.30 của Mitsubishi)

 Mô men tải lúc khởi động:

Vì T MS = 2,59 > T LS = 1,49 ⇒ Thoả d) Đánh giá quá trình vận hành liên tục

 Mô men động cơ hoạt động liên tục ở 300 vòng/phút (50Hz)

Với = 1 là hệ số mô men xoắn liên tục (50Hz)

2.4.2.2 Lựa chọn động cơ cho băng tải con lăn a) Xác định công suất truyền động và mô men tải

 Công suất truyền động yêu cầu P LR kW

 Mô men xoắn của tải tại đầu trục động cơ T LR

N.m b) Lựa chọn công suất động cơ (dự kiến)

 Vì công suất truyền động cần thiết là 0,104 kW nên ta chọn công suất cho động cơ là 0,4kW (Do sau khi tính toán như bên dưới, nếu chọn 0,1kW hoặc 0,2 kW thì mô men khởi động của động cơ sẽ nhỏ hơn mô men của tải quy về trục động cơ)

⇒ Động cơ giảm tốc Mitsubishi GM-S 0,4kW 4P 380V.

 Mô men xoắn định mức của động cơ:

 Kiểm tra lại công suất động cơ

 Điều kiện: Mô men định mức T M > Mô men tải T LR ⇒

 Theo như lựa chọn trên, T M = 7,64 Nm > T LR = 3,31 Nm Thoả c) Đánh giá quá trình khởi động

 Mô men khởi động của động cơ:

 T MS : Mô men khởi động lớn nhất của động cơ (N.m)

 : Hệ số mô ment khởi động tối đa (Chọn dựa theo tài liệu TECHNICAL NOTE No.30 của Mitsubishi)

 : Hệ số phát nóng (Chọn dựa theo tài liệu TECHNICAL NOTE No.30 của Mitsubishi)

 Mô men tải lúc khởi động:

Nm Vì T MS = 5,2 > T LS = 4,95 ⇒ Thoả d) Đánh giá quá trình vận hành liên tục

 Mô men động cơ hoạt động liên tục ở 300 vòng/phút (50Hz)

Với = 1 là hệ số mô men xoắn liên tục (50Hz)

 Yêu cầu cần phát hiện vật theo chiều cao và chiều rộng nên chọn cảm biến quang khuếch tán E3AS-F1500IMN 2M của hãng Omrom có các đặc điểm sau:

 Phát hiện đáng tin cậy các phôi có bề mặt gồ ghề.

 Sử dụng công nghệ TOF ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi màu sắc, cung cấp khả năng phát hiện ổn định.

 Trong phương pháp TOF (Time of Flight), khoảng cách được đo dựa trên thời gian đã trôi qua thay vì lượng ánh sáng phản xạ nhận được Do đó, phép đo không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về màu sắc hoặc bằng chất liệu của phôi Điều này có nghĩa là các phôi có độ phản xạ thấp, chẳng hạn như cao su đen, có thể được phát hiện từ cùng một khoảng cách đặt.

Hình 11: Phương pháp TOF phát hiện vật có độ phản xạ khác nhau

 Thông số của cảm biến E3AS - F1500IMN 2M:

 Công suất tiêu thụ tối đa: 1080 mW (dòng tiêu thụ 45 mA ở 24 VDC)

 Khoảng cách phát hiện: 100 - 1500 mm

Hình 12: Cảm biến quang E3AS - F1500IMN 2M

Hình 13: Sơ đồ kết nối cảm biến E3AS – FS1500IMN 2M

2.4.4 Lựa chọn xi lanh khí nén

2.4.4.1 Chọn xi lanh khí nén

 Để lựa chọn xi lanh có thể đẩy được vật cần phân loại, ta cần tính toán lực đẩy và lực kéo của xi lanh.

 Lực kéo xi lanh Với D: Đường kính của xi lanh (mm) d: Đường kính thanh piston (mm) P: Áp suất (Bar)

F: Lực đẩy hoặc lực kéo xi lanh (N)

 Theo yêu cầu tải trọng đáp ứng là F w = 15.9,8 = 147 N.

Chọn xi lanh RM/8020/M/250 của IMI Norgen có D = 20 mm và d = 8 mm với áp suất khí nén của máy khí nén thông dụng P = 6 Bar.

Bảng 2: Bảng chọn thông số xi lanh IMI Norgen

 Tiến hành kiểm tra lại các thông số vừa chọn dựa trên công thức:

2.4.4.2 Chọn van điện từ khí nén

Bảng 3: Bảng chọn thông số van điện từ IMI Norgen

 Dựa vào bảng trên, chọn van V60A417A-A2000 có thông số như sau:

Hình 15: Van điện từ khí nén V60A417A – A2000

2.4.5 Lựa chọn Linear Arm Sorter

Bảng 4: Hướng dẫn lựa chọn Linear Arm Sorter của FALCON AUTOTECH

 Dựa vào bảng trên, chọn cánh tay phân loại sản phẩm Linear Arm Sorter XL của hãng FALCON AUTOTECH với các đặc điểm sau:

 Kích thước sản phẩm tối thiểu: 150x50x50

 Kích thước sản phẩm tối đa: 800x50x600

 Tần suất sản phẩm mỗi giờ: lên đến 1800 sản phẩm

 Khối lượng tối đa: lên đến 20Kg

Hình 16: Linear Arm Sorter XL.

LẬP BẢNG THỐNG KÊ CÁC THIẾT BỊ CỦA ĐỀ TÀI

Bảng 5: Bảng báo giá thiết bị của hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm

7 Động cơ giảm tốc Băng tải con lăn: GM-S Cái

TRIỂN KHAI TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL V15.1 VÀ FACTORY I/O

Sơ lược về phần mềm Tia Portal

Phần mềm Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) được phát triển lần đầu vào năm 1996 bởi các kỹ sư của hãng Siemens Đây là một đột phá lớn khi tích hợp tất cả công cụ vào trong 1 bộ phần mềm duy nhất Từ thiết kế, thử nghiệm, vận hành và duy trì nâng cấp hệ thống tự động hóa, phần mềm TIA sẽ giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và công sức cho các kỹ sư SIMATIC STEP 7 (TIA Portal) là phần mềm nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp Giao diện của TIA Portal được thiết kế thân thiện người sử dụng, thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa Với phần mềm này, các bạn có thể cấu hình, lập trình, thử nghiệm và chẩn đoán tất cả các bộ điều khiển PLC cũng như các module, HMI sẵn có của Siemens một cách dễ dàng.

Cách tạo một project mới trên Tia Portal v15.1

3.1.2.1 Dowload phần mềm Tia Portal v15.1

 Bước 1: Nhấp chuột vào đường link: https://ngocautomation.com/huong-dan-cai- tia-v15-1-full-crack/ để tải về đầy đủ file cài đặt phần mềm Tia Portal v15.1

 Bước 2: Sau khi đã tải về tiến hành cài đặt như video đã hướng dẫn có trong đường link trên.

Cài đặt file EKB để có thể dùng miễn phí phần mềm Tia Portal v15.1

 Bước 3: Nháy đúp chuột vào biểu tượng phần mềm Tia Portal v15.1 trên màn hình chính để tiến hành lập trình.

3.1.2.2 Tạo một Project mới trên Tia Portal v15.1

 Bước 1: Nháy đúp chuột vào biểu tượng phần mềm Tia Portal v15.1 trên màn hình desktop.

 Bước 2: Tạo một project mới bằng cách Chọn Create new project

Hình 17: Tạo tên và đường dẫn lưu project mới trên Tia Portal v15.1

Sau đó đặt tên cho project tại mục Project name.

Nhấn dấu 3 chấm tại mục Path để chọn vị trí lưu của project

Sau khi đã hoàn thành, ta nhấn Create để tạo project.

 Bước 4: Chọn Add new device Controllers SIMATIC S7-1200 CPU sử dụng Add.

Hình 19: Lựa chọn CPU cho PLC

 Bước 5: Một Project mới đã xuất hiện.

Chọn Program blocks trong mục PLC_1 [Unspecific CPU 1200]

Nháy đúp chuột vào Main [OB1] để vào giao diện viết chương trình

Hoặc chọn Add new block để chọn Function, Function block hay Data block

Hình 20: Giao diện CPU của PLC được chọn

Hình 21: Chọn Add new block để chọn các khối lập trình

Hình 22: Giao diện của Add new block

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG FACTORY I/O

3.2.1 Giới thiệu chung về phần mềm Factory I/O

Factory IO là phần mềm mô phỏng hệ thống 3D rất trực quan và hiện đại Nó được thiết kế để dễ dàng sử dụng và nhanh chóng xây dựng một nhà máy ảo bằng cách sử dụng một số bộ phận công nghiệp phổ biến Bên cạnh đó, Factory I/O còn hỗ trợ mô phỏng Process chuyên nghiệp với nhiều hãng PLC, thư viện đa dạng sát thực tế Trong đó, nhiều ứng dụng đã mô phỏng khá sát thực với phần mềm này trước khi áp dụng thực tế Điều đó đã đem lại hiệu quả cao, thỏa mãn trải nghiệm được xây dựng một hệ thống như thực tế.

Factory I/O được sử dụng phổ biến nhất trong việc làm nền tảng đào tạo PLC vì PLC là bộ điều khiển phổ biến nhất được tìm thấy trong các ứng dụng công nghiệp Tuy nhiên, nó cũng có thể được sử dụng với vi điều khiển, SoftPLC, Modbus và nhiều công nghệ khác.

3.2.2 Cài đặt phần mềm mô phỏng Factory I/O

Truy cập vào trang web https://factoryio.com/ và chọn Try for free để tải về bản dùng thử trong 30 ngày ( sau 30 ngày sẽ không thể sử dụng được nữa và phải cài lại win mới có thể tải lại bản dùng thử lần nữa ).

Nếu không dùng bản miễn phí, ta có thể tải bản có bản quyền và sẽ phải trả tiền cho việc đó Đổi lại, ta có thể thoải mái sử dụng phần mềm mà không cần lo về thời hạn sử dụng Hiện tại, Factory đã có 7 phiên bản có sẵn phù hợp với từng nhu cầu của người dùng.

Hoặc ta có thể truy cập vào đường link https://getlink.qthang.net/RZ9IcnL để download phần mềm mô phỏng Factory I/O ( Password: www.qthang.net ) Đây là phiên bản Factory I/O v2.4.3 đã được mua bản quyền nên ta có thể tải về miễn phí, giải nén và sử dụng vĩnh viễn.

Lưu ý: Hiện tại phần mềm mô phỏng Factory I/O đã có phiên bản v2.5.0 nên chúng ta có thể lựa chọn để phù hợp với nhu cầu sử dụng

Giải nén file phần mềm đã tải về: Nhấn chuột phải vào file Giải nén ở đây (Extract Here)

Hình 23: Giải nén file phần mềm Factory I/O

Chạy file “factoryio-installer-latest.exe” để cài đặt phần mềm

Hình 24: Chạy file cài đặt phần mềm Factory I/O

Copy file “Factory IO.exe” vào thư mục theo đường dẫn: “C:Program Files (x86)Real GamesFactory IO” [Ghi đè khi được hỏi]

Copy file “Assembly-CSharp.dll” vào thư mục theo đường dẫn: “C:Program Files (x86)Real GamesFactory IOFactory IO_DataManaged” [Ghi đè khi được hỏi]

 Bước 3: Sau khi đã thực hiện đúng và đủ 2 bước trên thì sẽ xuất hiện biểu tượng của Factory I/O trên màn hình chính Như vậy là ta đã hoàn thành việc cài đặt phần mềm mô phỏng Factory I/O v2.4.3.

3.2.3.1 Giao diện làm việc của Factory I/O

Giao diện làm việc của phần mềm mô phỏng Factory I/O gồm 3 phần chính với những khái niệm cơ bản sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn quy trình làm việc chung.

Hình 25: Giao diện làm việc của phần mềm mô phỏng Factory I/O a) Toolbar (1)

 Trên thanh Toolbar bao gồm các nút điều khiển mô phỏng:

 Ngoài các nút điều khiển thì có các mục:  FILE

 Palette hiển thị tất cả các thiết bị có sẵn trong Factory I/O Khi tạo Scene, ta chỉ cần kéo các phần từ Palette và thả vào không gian 3D Chọn một danh mục từ danh sách để chỉ hiển thị các phần thuộc về danh mục đó Hoặc ta có thể lọc các thiết bị theo tên bằng cách sử dụng ô Search

Hình 26: Thư viện thiết bị của phần mềm Factory I/O c) Status Bar (3)

 Hiển thị thông tin về trạng thái hiện tại của Factory I/O gồm: phiên bản hiện tại, tên Scene và Driver đã chọn.

Lưu ý: Low Performance Indicator - bật lên khi Factory I/O không thể cập nhật mô phỏng trên 15 khung hình/giây Điều này có thể gây ra trục trặc hình ảnh không mong muốn và sai sót trong tính toán vật lý.

Chúng ta có thể cải thiện hiệu suất bằng cách:

 Giảm chất lượng video⇒ ( Option Video )

 Giảm số lượng các phần trong Scene bằng cách xóa các phần không sử dụng.

Hình 27: Cải thiện hiệu suất của Factory I/O

3.2.3.2 Điều khiển trên Factory I/O a) Options ⇒

 Vào File Options để vào giao diện điều chỉnh các tùy chọn cho Factory I/O

Hình 28: Giao diện tùy chỉnh điều khiển cho Factory I/O

Trên bảng điều khiển này, ta có thể thay đổi các phím chỉ định cho một thao tác nào đó Bảng điều khiển bên dưới là các khóa mặc định và các thao tác tương ứng.

Trên bảng Instructor, tacó thể khóa Scene hiện tại ở chế độ chạy, khóa các thiết bị hiện tại không được chỉnh sửa và ẩn các lỗi Các tính năng này cho phép người giảng dạy đưa ra thử thách cho học viên phải hoàn thiện các hệ thống được xây dựng một phần và thực hiện phân tích xử lý sự cố.

 Licensing: Trong mục này, ta có thể kích hoạt hoặc hủy kích hoạt giấy phép cũng như kiểm tra thông tin liên quan về giấy phép hiện tại.

Bất cứ lúc nào, ta có thể hủy kích hoạt một giấy phép độc lập và kích hoạt nó trên một máy tính khác Lưu ý rằng, để hủy kích hoạt một giấy phép độc lập, ta phải chạy Factory I/O với các đặc quyền của quản trị viên. b) Edit and Run

Factory I/O hoạt động ở hai chế độ khác nhau, Edit và Run Trong chế độ Edit, ta có thể chỉnh sửa hệ thống theo ý muốn và ở chế độ Run, ta tiến hành mô phỏng nó theo thời gian thực Để chuyển đổi giữa 2 chế độ này, hãy nhấp vào nút Phát trên thanh công cụ (hoặc nhấn F5).

 Edit Mode: Trong chế độ này, ta có thể mở, lưu, tạo mới và chỉnh sửa hệ thống tùy ý.

 Creating: Các phần được tạo bằng cách kéo chúng từ Palette vào môi trường

3D Ngoài ra, ta có thể tạo một thiết bị mới bằng cách sao chép một thiết bị hiện có bên ngoài môi trường 3D: chọn một thiết bị, nhấn và giữ phím Alt và

Kéo thiết bị đã sao chép đến vị trí mới Bạn cũng có thể sao chép và dán một thiết bị hoặc một nhóm các thiết bị, trên cùng một Scene hoặc giữa các Scene khác nhau (Ctrl + C / Ctrl + V) Lưu ý rằng các thiết bị được bao quanh bởi một màu đỏ có nghĩa là nó đang có phần trùng với thiết bị khác và như vậy nó sẽ bị xóa nếu không được đặt đúng cách.

Hình 29: Thao tác lấy thiết bị từ thư viện Factory I/O

ỨNG DỤNG TIA PORTAL V15.1 VÀ FACTORY I/O TRONG ĐỀ TÀI

Hình 98: Lưu đồ thuật toán của hệ thống

3.3.2 Ứng dụng Tia Portal v15.1 Để có thể kết nối phần mềm lập trình Tia Portal v15.1 với phần mềm mô phỏng Factory I/O v2.4.3, ta cần sử dụng một file template Hiểu nôm na, file template là một chương trình mẫu đã được lập trình sẵn các giao thức để kết nối Factory I/O với các phần mềm lập trình như Tia Portal và được biểu thị thông qua S7 - PLCSIM, có như vậy các hệ thống được xây dựng trong Factory I/O mới có thể được lập trình và điều khiển một cách chính xác nhất, giúp người dùng có cái nhìn trực quan nhất về hệ thống của mình thiết kế.

 Bước 1: Nháy đúp chuột https://docs.factoryio.com/tutorials/siemens/setting- up-s7-plcsim-v13/ để truy cập vào trang web tải Factory I/O Template phù hợp với các phiên bản Tia Portal đang sử dụng cũng như là phù hợp với PLC S7 – 1200 hay S7 – 1500.

Hình 99: File template cho các phiên bản của Tia Portal

 Bước 2: Sau khi tải về ta tiến hành giải nén

 Bước 3: Mở phần ⇒mềm Tia Portal v15.1 ⇒

Chọn Browse Chọn file FactoryIO_Template đã giải nén Chọn Open.

 Bước 4: Nháy đúp chuột chọn PLC_1

 Bước 5: CPU mặc định cho PLC S7 – 1200 bản Tia Portal v15.1 là CPU 1212C

Hình 103: Giao diện CPU 1212C DC/DC/DC

 Bước 6: Chọn PLC_1 [CPU 1212C DC/DC/DC]

Main [OB1] để vào giao diện lập trình cho hệ thống

Hình 104: Chọn Main [OB1] để vào giao diện lập trình

 Bước 7: Tại Network 1 có %FC9000 đây là file đã được lập trình sẵn các giao thức để có thể kết nối giữa Tia Portal v15.1 với Factory I/O Tại đây, ta tiến hành lập trình bắt đầu từ Network 2 trở đi.

Hình 105: Giao diện lập trình Tia Portal v15.1 đã kết nối với file Template

 Bước 8: Lưu project với tên phù hợp

3.3.2.2 Chương trình của hệ thống

Chương trình chính gồm 7 network, mỗi network giải quyết một giai đoạn trong hệ thống bao gồm:

Loại bỏ sản phẩm lỗi

Phân loại sản phẩm nhỏ

Phân loại sản phẩm lớn Đếm và đóng gói sản phẩm nhỏ Đếm và đóng gói sản phẩm lớn

 Network 2: Loại bỏ sản phẩm lỗi

 Network 3: Cho băng tải 2 (Main 2) chạy

 Network 4: Phân loại sản phẩm nhỏ

 Network 5: Phân loại sản phẩm lớn

 Network 6: Đếm sản phẩm nhỏ

 Network 7: Đếm sản phẩm lớn

3.3.3.1 Xây dựng hệ thống trên Factory I/O

Chi tiết mô tả và xây dựng hệ thống:

3.3.2 Kết nối Factory với Tia Portal

 Bước 1: Sau khi đã viết code cho hệ thống xong ta sẽ chọn CPU và bật mô phỏng bằng cách nhấn vào Start Simulation

Hình 107: Bật chế độ mô phỏng PLCSIM

 Bước 2: Chọn PN / IE (1) làm giao diện PG / PC và trên giao diện PG / PC chọn

PLCSIM S7-1200 / S7-1500 (2) Nhấn Start search (3) Khi quá trình quét hoàn tất, hãy Select the device (4) và nhấn Load (5).

Hình 108: Cài đặt địa chỉ cho PLC

 Bước 3: Trên S7-PLCSIM, chọn RUN để bật CPU lên chế độ Run mode.

 Bước 4: Thực hiện kết nối Factory⇒ I/O với S7 – PLCSIM

 Trên Factory I/O, chọn File Driver Configuration ( F4 )

 Chọn CONFIGURATION để định cấu hình cho PLC.

 Chọn PLC tương ứng với PLC đã chọn ở Tia Portal (S7-1200 hoặc S7-1500)

Hình 112: Tùy chọn cấu hình cho PLC

 Nhấn Esc để quay lại cửa sổ điều khiển chính Sau đó nhấn CONNECT để kết nối với Simulator Khi đã kết nối thành công thì bên cạnh Driver đã chọn sẽ xuất hiện biểu tượng dấu tích màu xanh lá cây.

KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

3.4.1 Một số hình ảnh hệ thống

Hình 114: Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm theo kích thước

Hình 115: Tủ điện của hệ thống phân loại sản phẩm

Hình 116: Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động

3.4.2 Video chạy demo đề tài