(TIỂU LUẬN) đề tài phân loại sản phẩm theo mã QR code

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Giới hạn phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa lý luận thực tiễn đề tài CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Lý chọn đề tài 1.2 Yêu cầu cơng nghệ mơ hình 1.3 Phân tích phương án điều khiển 1.3.1 Ứng dụng PLC Sơ đồ khối hệ thống CHƯƠNG II: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG CƠ KHÍ 2.1 2.1.1 2.2 Thiết kế mơ hình phần mềm Inventor Giới thiệu phần mềm Thiết kế khí 2.2.1 Bản vẽ lắp tổng quát 2.2.2 Bản vẽ chi tiết khung mơ hình 2.2.3 Bản vẽ bố trí panel điện CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 3.1 3.1.1 2.3 2.3.1 Ứng dụng PLC Tổng quan PLC Thiết kế sơ đồ điện khí nén Sơ đồ kết nối PLC 2.3.2 Sơ đồ kết nối van khí nén 2.3.3 Sơ đồ kết nối hệ thống khí nén 2.3.4 Sơ đồ mạch trạng thái 2.3.5 Sơ đồ mạch tín hiệu 2.3.6 Sơ đồ mạch động lực 2.4 Thiết kế, lựa chọn phần tử khí, điện & khí nén 2.3 Bảng kê chi tiết thiết bị điện cho mơ hình 3.4 Giới thiệu chung phần tử khí nén 3.5 Giới thiệu chung phần tử điện CHƯƠNG 4:KHÁI QUÁT LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT NỐI HMI 4.1 4.1.1 Lập trình điều khiển Phần mềm điều khiển CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Hình ảnh mơ hình thực tế 5.2 Kết đạt 5.2.1 Về mặt lý thuyết 5.2.2 Về mặt thực hành 5.3 5.3.1 Những kết chưa đạt Hướng phát triển đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC HÌNH Hình Giao diện phần mềm Inventor 13 Hình 2Ứng dụng phần mềm 14 Hình 3Thao tác Inventor 15 Hình 4Bản vẽ tổng thể mơ hình 16 Hình 5Bản vẽ chi tiết khung đế mơ hình 17 Hình 6Bản vẽ panel điện 17 Hình 7Bản vẽ kích thước gia công dập tấp panel điện 18 Hình3 1PLC s71200 20 Hình3 2Các khối chức CPU S7-1200 21 Hình3 3Modul mở rộng PLC 22 Hình3 4Cấu trúc PLC 23 Hình3 5Sơ đồ kết nối PLC 26 Hình3 6Sơ đồ kết nối điện van khí nén 27 Hình3 7Sơ đồ kết nối phần cứng hệ thống khí nén 28 Hình3 8Sơ đồ mạch trạng thái 29 Hình3 9Sơ đồ mạch tín hiệu 30 Hình3 10Sơ đồ mạch động lực 30 Hình3 11Van khí nén 5/2 35 Hình3 12Đế van khí nén vị trí 36 Hình3 13Cấu tạo Aptomat 37 Hình3 14Aptomat 37 Hình3 15Cấu tạo ký hiệu nút ấn 38 Hình3 16Nút ấn 39 Hình3 17Nút ấn dừng khẩn cấp kí hiệu 40 Hình3 18Cấu tạo nút dừng khẩn cấp 40 Hình3 19Dây điện 40 Hình3 20Máng dây 41 Hình3 21Thanh ray nhơm 41 Hình3 22Cốt chữ y 41 Hình3 23Cốt pin rỗng 42 Hình3 24Cầu đấu điện 43 Hình3 25Cầu chặn cuối 43 Hình3 26Cảm biến quang tiệm cận 44 Hình3 27Cảm biến ngõ số NPN 45 Hình3 28Nối dây sensor NPN với PLC 46 Hình3 29Rơ le trung gian 46 Hình3 30Nguồn tổ ong 24V5A 48 Hình 1Giao diện phần mềm Tia Portal 50 Hình 2Sơ đồ kết nối PLC HMI 50 Hình5 1Hình ảnh mơ hình thực tế 51 Hình5 2Hình ảnh mơ hình thực tế 52 Hình5 3Hình ảnh mơ hình thực tế 53 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1Cấu tạo PLC 24 Bảng 2Bảng thống kê linh kiện mơ hình 32 Bảng 3Bảng thống kê chi tiết thiết bị điện cho mơ hình 34 Bảng 4Bảng thông số nút bấm 39 Bảng 5Thông số nguồn tổ ong 24V 48 LỜI NÓI ĐẦU Ngày tất nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp trang bị hệ thống tự động hoá mức cao Các hệ thống nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao suất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động khỏi vị trí độc hại… Các hệ thống tự động hố giúp theo dõi, giám sát quy trình cơng nghệ thông qua số hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hoá thực chức điều chỉnh thông số công nghệ nói riêng điều khiển tồn quy trình cơng nghệ tồn xí nghiệp nói chung Hệ thống tự động hố đảm bảo cho quy trình cơng nghệ xảy điều kiện cần thiết đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn công đoạn quy trình cơng nghệ Chất lượng sản phẩm suất lao động phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc lớn vào chất lượng làm việc hệ thống tự động hố Để phát triển sản xuất, ngồi việc nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng nghệ mới, hướng nghiên cứu khơng phần quan trọng nâng cao mức độ tự động hố quy trình cơng nghệ Trong cách mạng công nghiệp lần thứ 4.0 diễn mạnh mẽ tất lĩnh vực tất khu vực giới Vì cơng nghệ nhận diện mã QR code phổ biến mạnh mẽ lĩnh vực Sử dụng mã QR code để nhận diện sản phẩm sử dụng phổ biến rộng rãi cơng nghiệp, có vai trị vơ quan trọng việc phân loại sản phẩm khiến dây chuyền sản xuất nhà máy tăng hiệu suất sản xuất sản phẩm cao Không ứng dụng việc phân loại sản phẩm mã QR code ứng dụng nhiều ngành nghề nhận diện nhân viên, tốn hóa đơn… Sau tìm hiểu nghiên cứu sơ chúng em định mơ hình hóa qua đề tài : “Phân loại sản phẩm theo mã QR code ” Để hoàn thành đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Ngọc Thái tồn thể thầy giáo bạn trường Đại Học SPKT Hưng Yên giúp đỡ hướng dẫn em tận tình để hồn thành đề tài PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong thời kỳ hội nhập công nghiệp hóa – đại hóa máy móc thiết bị ngày đại phức tạp giải phóng sức lao động người Hiện nay, ngành kỹ thuật ứng dụng vào máy móc thiết bị ngày nâng cao phát triển Mã QR code sản phẩm kỹ thuật số then chốt quan trọng Mã QR code sử dụng phổ biến dễ dàng điều chỉnh nhanh chóng xác Sự kết hợp ưu điểm mở phạm vi ứng dụng rộng rãi mã QR ngành quản lý nhân sự, ứng dụng phát triển tăng suất làm việc dây chuyền công xưởng, ứng dụng khối ngành dịch vụ Với cách mạng khoa học cơng nghệ mã QR thứ thiếu ứng dụng vơ rộng lớn tiện ích đem lại cho người sử dụng hữu dụng mang tới phát triển mạnh mẽ đại số ngành công nghiệp thiết yếu chủ chốt Em thấy tầm quan trọng, xu hướng phát triển ứng dụng mã QR nên em muốn tiếp cận, nghiên cứu lĩnh vực để phát triển lực kỹ thuật thân Em chọn đề tài: “Thiết kế chế tạo phần điện điều khiển cho mơ hình phân loại sản phẩm theo mã QR code sử dụng PLC s7 – 1200 ” Quá trình học tập lớp rèn luyện trình thực tập xưởng, em học kiến thức điều khiển lập trình, giám sát, vốn kiến thức hiểu biết định Để nâng cao lực kỹ thuật hệ thống điều khiển tự động sử dụng mã QR code việc nghiên cứu đề tài có tính cấp thiết cho nhu cầu thân phục vụ cho công việc sau trường công tác thực tế cơng ty, nhà máy có ứng dụng QR code để sản xuất Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu, phân tích đặc điểm thiết bị nhận diện mã QR code - Nghiên cứu, phân tích phương pháp điều khiển, giao tiếp thiết bị nhận diện QR code với PLC - Nghiên cứu phương pháp tạo mã QR code - Nghiên cứu quy trình làm việc hệ thống phân loại sản phẩm mã QR code thực tế - Xây dựng quy trình làm việc mơ hình Khách thể đối tượng nghiên cứu Khách thể nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị nhận diện mã QR code ứng dụng phân loại sản phẩm theo mã QR code Đối tượng nghiên cứu gồm phận sau: - Nghiên cứu thiết bị nhận diện QR code - Tính tốn thiết kế panel lắp đặt vận hành điều khiển thiết bị - Xây dựng chương trình điều khiển giao tiếp thiết bị nhận diện tới PLC S7 1200 Nhiệm vụ nghiên cứu - Làm rõ sở lý thuyết hệ thống phân loại QR code - Phân tích làm sáng tỏ chất đối tượng nghiên cứu đặt thông qua nghiên cứu lý thuyết ứng dụng thực hành để kiểm nghiệm - Đề xuất giải pháp, đưa kết luận khuyến nghị Phương pháp nghiên cứu Để xây dựng phát triển đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng kiến thức sở lý thuyết tài liệu liên quan - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Dựa panel xưởng số doanh nghiệp, thiết chế lắp đặt panel Giới hạn phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu phân tích đặc điểm phần tử hệ thống làm việc - Nghiên cứu, xây dựng chương trình điều khiển dùng PLC S7 1200 - Trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu thiết bị có sẵn sở vật chất Bộ môn Cơ Điện Tử Ý nghĩa lý luận thực tiễn đề tài Ý nghĩa mặt lý luận: - Là sở để phân tích cấu tạo, giải thích nguyên lý hoạt động hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng mã QR code - Nắm phương pháp điều khiển, truyền thông dùng PLC Ý nghĩa mặt thực tiễn: - Phục vụ cho q trình cung cấp, phân loại phơi mã QR - Phục vụ cho trình giảng dạy, trình sản xuất hệ thống cơng nghệ CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài Hiện nay, phân loại sản phẩm công đoạn sử dụng nhiều thực tế sản xuất Khi dùng sức người, công việc địi hỏi tập trung cao có tính lặp lại nên người thao tác khó đảm bảo độ xác cơng việc Mặt khác, có u cầu phân loại dựa yêu cầu kĩ thuật nhỏ mà mắt thường khó thể nhận Điều ảnh hưởng trực tiếp tới xuất chất lượng sản phẩm Vì hệ thống tự động phân loại nhận dạng phân loại sản phẩm đời dần đáp ứng nhu cầu cấp bách Tự động hóa q trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao động sản xuất đại Với loại sản phẩm có số lượng lớn (hàng tỉ năm) đinh, bóng đèn điện, khóa kéo v v.thì khơng thể sử dụng q trình sản xuất thủ cơng để đáp ứng sản lượng yêu cầu với giá thành nhỏ Lựa chọn máy bán tự động sản xuất hàng loạt để trang bị thêm phần cấp phơi tự động, biến thành máy tự động Tự động hóa q trình sản xuất cho phép thực cạnh tranh đáp ứng điều kiện sản xuất Nhu cầu sản phẩm định mức độ áp dụng tự động hóa cần thiết trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp tàu biển, giàn khoan dầu sản phẩm có kích cỡ, trọng lượng lớn khác, số lượng Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm Khối lượng lao động lớn Việc chế tạo chúng dây chuyền tự động cao cấp không hiệu khơng nên Mặt khác sản phẩm bóng đèn điện, ôtô, loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu cao tiềm thị trường lớn, lại nhiều hãng chế tạo Trong nhiều trường hợp, lợi nhuận riêng đơn vị sản phẩm bé Chỉ có sản xuất tập trung với số lượng lớn dây chuyền tự động, suất cao làm cho giá thành sản phẩm thấp, hiệu kinh tế cao Sử dụng q trình sản xuất tự động hóa trình độ cao trường hợp cần thiết Chính yếu tố tác nhân tốt kích thích q trình cạnh tranh chế kinh tế thị trường Cạnh tranh loại bỏ nhà sản xuất chế tạo sản phẩm chất lượng thấp, giá thành cao Cạnh tranh bắt buộc nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, áp dụng tự động hóa q trình sản xuất để tạo sản phẩm tốt với giá rẻ Có nhiều ví dụ nhà sản xuất khơng có khả không muốn cải tiến công nghệ áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại thị trường Với vai trò trên, giải pháp tự động hệ thống mang lại tiện lợi tối ưu hóa diện tích sử dụng ứng dụng cho tòa nhà lớn hay trung tâm thương 10 Máng cáp nhựa (hay gọi máng điện nhựa, trunking nhựa hộp chứa cáp nhựa) máng dẫn dùng cho việc lắp đặt dây cáp điện tủ điện điều khiển, tủ điện phân phối, tủ điện tổng MSB 3.5.5 Thanh ray nhôm Hình3 18Máng dây Thanh ray nhơm tủ điện phụ kiện thường thấy tủ điện Sản phẩm giúp cố định khí cụ điện phụ kiện khác Hình3 19Thanh ray nhơm 41 3.5.6 Cốt chữ y Đầu cos hay gọi Terminal có tác dụng tăng khả tiếp xúc thiết bị Hình3 20Cốt chữ y với dây truyền tải Có tác dụng tăng khả dẫn điện cáp điện với cáp điện cáp điện với thiết bị Kích thước: 0,75mm 3.5.7 Cốt pin rỗng Cầu đấu dây sử dụng nhiều việc làm tủ bảng điện, đơn vị trung gian giúp đấu nối thiết bị ngoại vi với với Đảm bảo tính bền, đẹp thẩm mỹ cao Thơng số kỹ thuật: Hình3 21Cốt pin rỗng - Dịng điện: 41A, 800 V - Đường kính dây: 0,5 - mm2 vào Dinrail vị khối mà kẹp hai bên 3.5.8 Cầu đấu dây cầu chặn cuối Cầu đấu dây sử dụng nhiều việc làm tủ bảng điện, đơn vị trung gian giúp đấu nối thiết bị ngoại vi với với Đảm bảo tính bền, đẹp thẩm mỹ cao 42 Thơng số kỹ thuật: Hình3 22Cầu đấu điện - Dịng điện: 41A, 800 V - Đường kính dây: 0,5 - mm2 - Phụ kiện kèm theo (Mua kèm sử dụng): + Nắp chia + Nắp che cuối + Chặn cuối (Cầu đấu dây - Nắp chia - chặn cuối) Cầu chặn cuối dùng để chặn cố định khối termial block, hay PLC relay nguồn ( thiết bị gắn Din rail) nhằm ngăn chúng không dịch chuyển theo chiều ngang Dinrail Chặn cuối E/UK có vít, vặn vít xuốn bắt chặt vào Dinrail vị khối mà kẹp hai bên Hình3 23Cầu chặn cuối 43 3.5.9 Cảm biến tiệm cận hồng ngoại Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói cách nôm na, thực chất chúng linh kiện quang điện tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cảm biến quang, chúng thay đổi tính chất Tín hiệu quang biến đổi thành tín hiệu điện nhờ tượng phát xạ điện tử cực catot (Cathode) có lượng ánh sáng chiếu vào Cấu tạo cảm biến quang gồm phận : - Bộ phát sáng : Cảm biến tiệm cận quang Ngày cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn LED (Light Emitting Diode) Ánh sáng phát theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân biệt ánh sáng cảm biến ánh sáng từ nguồn khác (như ánh nắng mặt trời ánh sáng phịng) Các loại LED thơng dụng LED đỏ, LED hồng ngoại LED lazer Một số dòng cảm biến đặc biệt dùng LED trắng xanh Ngoài có LED vàng - Bộ thu sáng : Thông thường thu sáng phototransistor (tranzito quang) Bộ phận cảm nhận ánh sáng chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Hiện nhiều loại cảm biến quang sử dụng mạch ứng dụng tích hợp chuyên dụng ASIC ( Application Specific Integrated Circuit) Mạch tích hợp tất phận quang, khuếch đại, mạch xử lý chức vào vi mạch (IC) Bộ phận thu nhận ánh sáng trực tiếp từ phát (như trường hợp loại thu-phát), ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát (trường hợp phản xạ khuếch tán) - Mạch xử lý tín hiệu : Mạch đầu chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu vượt mức ngưỡng xác định, tín hiệu cảm biến kích hoạt Mặc dù số loại cảm biến hệ trước tích hợp mạch nguồn dùng tín hiệu tiếp điểm rơle relay) phổ biến, ngày loại cảm biến chủ yếu dùng tín hiệu bán dẫn (PNP/NPN) Một số cảm biến quang cịn có tín hiệu tỉ lệ phục vụ cho ứng dụng đo đếm Có nhiều loại cảm biến quang, nhiên, đồ án dùng loại Cảm biến tiệm cận quang E18 NPN Thông số kỹ thuật : - Điện Áp: 5V-24V DC - Dòng: 20mA Khoảng Cách: – 80cm - 44 - Kết Nối: + Dây Mầu Nâu: 5V DC + Dây Mầu Xanh Dương : GND + Dây Mầu Đen: Tín hiệu NPN thường mở ( Tín hiệu điện áp cấp nuôi cho cảm biến ) - Nhiệt Độ: -25 – 55 Độ C - Chiều Dài Dây: 1M - - Điều chỉnh khoảng cách biến trở tinh Hình3 24Cảm biến quang tiệm cận chỉnh sau cảm biến Đường Kính: 17mm Chiều Dài : 45mm Thông số kỹ thuật việc chuyển đổi quang điện E18: 1, Đầu dòng DC / SCR / Rơ le kiểm soát đầu ra: 100mA / 5V cung cấp điện 2, Mức tiêu thụ DC