ĐỒ án hệ THỐNG cơ điện tử đề tài hệ THỐNG TRỘN sơn tự ĐỘNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: TS VÕ NHƯ THÀNH Sinh viên thực hiện: LÊ NGỌC HÙNG VÕ CHÍ KHẢI Lớp: 18CDT1 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nước ta đẩy mạnh cơng nghiệp hóa – đại hóa, hội nhập kinh tế Quốc tế nhằm đưa đất nước phát triển, với phát triển ngành cơng nghệ hóa chất trở thành ngành công nghiệp thiếu đất nước Hóa chất có mặt lĩnh vực sống, sống phát triển, văn minh vai trò vị trí hóa chất quan trọng Do vậy, ngành cơng nghiệp hóa chất xem ngành kinh tế có tính chất tảng, đóng vai tròị̀ quan trọng q trình phát triển kinh tế, xã hội đất nước nói chung cơng nghiệp hóa, đại hóa nói riêng Lấy ý tưởng từ đó, nhóm em thực đề tài Hệ thống trộn sơn tự động, sơn khơng góp phần làm đẹp mà còị̀n có tác dụng bảo vệ tăng tuổi thọ sản phẩm cơng trình Các ngành công nghiệp, xây dựng sở hạ tầng bất động sản trở nên đa dạng có điều kiện để phát triển nên nhu cầu sơn ngày tăng đa dạng Tuy có nhiều cố gắng trình thực đề tài khơng tránh khỏi sai sót, mong q thầy bỏ qua giúp đỡ để em hoàn thành tốt nhiệm vụ củng cố kiến thức ngày vững vàng Em xin chân thành cảm ơn thầy cô bạn đặc biệt thầy TS Võ Như Thành quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi giúp em hồn thành đề tài thời hạn giao Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Hướng thực CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Quy trình điều khiển máy trộn 2.2 Q trình rót sơn 2.3 Chọn quy luật pha màu CHƯƠNG 3: CƠ CẤU CƠ KHÍ CHO HỆ THỐNG 3.1 Khung sắt 3.2 Thùng đựng sơn 10 3.3 Motor DC 11 3.4 Thùng trộn 12 3.5 Cơ cấu hoàn chỉnh 13 CHƯƠNG 4: CẢM BIẾN VÀ CƠ CẤU CHẤP HÀNH 14 4.1 Cảm biến tiệm cận 14 4.2 Relay trung gian 16 4.3 Van điện từ 18 4.4 Động điện DC .20 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 25 5.1 Giới thiệu PLC S7-1200 Tia Portal .25 5.1.1 PLC S7-1200 25 5.1.2 Phần mềm Tia Portal 38 5.2 Lưu đồ thuật toán .39 5.3 Giao diện SCADA .41 CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC TẾ 42 6.1 Sơ đồ nối dây PLC 42 6.2 Hình ảnh mơ hình .43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ cơng nghiệp hố, đại hóa, để q trình phát triển nhanh cần tập trung đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động cho sản phẩm có chất lượng cao Một phương án đầu tư vào tự động hoá việc ứng dụng PLC vào dây chuyền sản xuất Đối với tính tiện ích hệ thống PLC nên điều khiển sử dung nhiều lĩnh vực khác Một ngành phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng, việc ứng dụng PLC vào ngành xây dựng việc làm đem lại hiệu cao phù hợp, đặc biệt cơng đoạn pha chế sơn 1.2 Mục đích nghiên cứu Sơn nguyên vật liệu chủ yếu ngành xây dựng, chủ yếu sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng, đồng thời hình thức trang trí thẩm mỹ, màu sắc sơn yếu tố quan tâm hàng đầu Đa số việc pha màu thị trường thực phương pháp thủ công (tức theo kinh nghiệm) Chính độ xác khơng cao, sản phẩm sản xuất không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, Để loại bỏ nhược điểm Cũng để tạo sản phẩm theo mong muốn, thao tác đơn giản, đưa điểu khiển lập trình PLC vào để thực cụ thể dây chuyền sản xuất tự động 1.3 Giới hạn đề tài Từ yêu cầu đề tài, khả kiến thức chúng em thực cơng việc sau Tìm hiểu mơ hình Pha màu thực tế - Tìm hiểu nghiên cứu PLC S7 – 1200 - Viết chương trình, chạy chương trình PLC (CPU 1214C) - Tìm hiểu phần mềm Tia Portal - Viết giao diện phần mềm Tia Portal, giao tiếp PLC máy tính - Thi cơng mơ hình - SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành 1.4 Hướng thực Nghiên cứu mơ hình máy pha màu từ bồn chứa vật liệu bản, tỷ lệ màu RGB (đỏ, xanh cây, xanh lam) từ tạo màu khác - Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm tỷ lệ theo thành phần màu để có màu theo mong muốn - Sử dụng timer để tính thời gian trộn xả sản phẩm thông qua PLC để tác động đóng mở van cấp nguyên vật liệu điều khiển động khuấy trộn - Vẽ giao diện mơ hình bảng điều khiển, bảng mã màu để dễ dàng việc giám sát điều khiển - Thi cơng mơ hình điều khiển mơ hình hoạt động 1.5 Một số sản phẩm thực tế Hình 1.1: Máy trộn sơn (nguồn: Internet) SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành Hình 1.2: Máy trộn sơn (nguồn: Internet) SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Quy trình điều khiển máy trộn - Bình trộn nơi trộn để tạo màu sơn khác nơi rửa sơn sau kết thúc trình trộn mẻ Ta thấy có đường ống để đưa ba loại sơn màu khác (Gồm màu theo thứ tự: đỏ, xanh da trời, xanh lam) làm sở cho việc tạo màu sơn mong muốn - Quy trình làm việc thực sau: Trước tiên van xả loại sơn khác màu vào bồn, loại sơn thứ xả vào bình van điện từ khoảng thời gian t1, loại sơn thứ hai xả vào bình qua van điện từ khoảng thời gian t2, loại sơn thứ ba xả vào bình van điện từ khoảng thời gian t3 Các van dừng đưa sơn vào bình bơm đủ khoảng thời gian định sẳn bắt đầu trình trộn Quá trình điều khiển động trộn, sau trộn xong, sơn rót xuống lon thơng qua van xả 2.2 Q trình rót sơn - Khâu rót sơn hộp thực sau chương trình trộn sơn kết thúc, hộp sơn đặt băng tải, có cảm biến để báo q trình rót sơn tự động - Các cảm biến sử dụng: Cảm biến 1: báo hộp sơn đến vị trí để rót sơn Cảm biến 2: báo hộp sơn đến cuối băng tải cần đưa - Khi trình trộn sơn kết thúc, ta thực rót sơn vào hộp Khi sơn trộn xong, băng tải chạy để đưa hộp sơn đến vị trí để rót sơn Cảm biến báo hộp sơn đến vị trí băng tải ngưng van rót sơn mở để đưa sơn xuống hộp khoảng thời gian t ta tính trước để đảm bảo sơn rót đầy vào hộp van đóng lại ngưng rót sơn đồng thời băng tải chạy lại để đưa hộp sơn cuối băng tải đồng thời hộp sơn đến vị trí rót 2.3 Chọn quy luật pha màu Trên thực tế hạt màu màu sơn màu sơ cấp lý tưởng Vì bảng pha màu (hay vòị̀ng tròị̀n màu sắc) có tác dụng định hướng Chỉ hãng sản xuất sơn nghiên cứu thực hiểu màu pha trộn với SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành để tạo thành màu khác, dựa kinh nghiệm chuyên gia tự tạo công thức pha màu sơn cho riêng Trong đề tài, áp dụng nguyên tắc pha màu tuân theo quy tắc trừ màu chọn màu sơ cấp (Primary, hay còò̀n gọi màu chính, màu bản, màu bậc nhất) đỏ (Red – R), vàng (Yellow – Y) lam (Blue – B) Từ pha màu khác (trừ đen trắng – không màu pha trộn nó) Như màu thứ cấp là:  Đỏ + Vàng -> Da cam (Orange)  Vàng + Lam -> Lục (Green)  Lam + Đỏ -> Tím (Violet) Trộn màu sơ cấp với màu thứ cấp cạnh màu tam cấp (Tertiary) Hình 2.1: Bảng màu RYB (nguồn: Internet) SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành CHƯƠNG 3: CƠ CẤU CƠ KHÍ CHO HỆ THỐNG 3.1 Khung sắt Hình 3.1: Khung sắt Ta sử dụng sắt chữ V để dễ dàng lắp đặt gắn linh kiện khác lên, đồng thời giúp việc dây tiện lợi Kích thước: 40*30*60 (cm) - Chất liệu: sắt chữ V (25*25*4) (mm) - Tác dụng: làm giá đỡ để gắn thiết bị cho hệ thống - SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành 3.2 Thùng đựng sơn Với mơ hình này, cần sử dụng nước xả rửa để làm thùng chứa, nên cần sử dụng thêm hộp để đựng nước xả sơn, việc rửa thùng trộn thực nhiều nên cần sử dụng loại hộp lớn để chứa nước, cần sử dụng loại hộp đựng có kích thước khác Hình 3.2: Hộp đựng sơn Hình 3.3: Hộp đựng nước xả sơn SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành Kiểu liệu TIME Hình 5.6: Giản đồ TP (nguồn: Internet) Hình 5.7: Giản đồ TON (nguồn: Internet) SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành Hình 5.8: Giản đồ TOFF (nguồn: Internet) Hình 5.9: Giản đồ TONR (nguồn: Internet) Các đếm Ta sử dụng lệnh đếm để đếm kiện chương trình bên kiện xử lý bên ngoài: - CTU: đếm đếm lên - CTD: đếm đếm xuống - CTUD: đếm đếm lên xuống SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành Lự a chọn kiểu liệu giá trị đếm từ danh sách thả xuống tên hộp Ta tạo “Counter name” riêng định Data Block đếm miêu tả mục đích đếm chu trình Bảng 5.10: Thông số CU, CD, CTUD Thông số CU, CD R (CTU, CTUD) LOAD (CTD, CTUD) PV Q, QU QD CV CTU: CTU đếm lên đơn vị giá trị thông số CU thay đổi từ lên Nếu giá trị thông số CV (Current count value – giá trị đếm thời) lớn giá trị thông số PV (Preset count value – giá SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành trị đếm đặt trước) thơng số ngõ đếm Q = Nếu giá trị thông số đặt lại R thay đổi từ lên 1, giá trị đếm thời xóa Hình thể giản đồ định CTU với giá trị đếm số nguyên không dấu (với PV = 3) Hình 5.10: Giản đồ CU (nguồn: Internet) CTD: CTD đếm xuống đơn vị giá trị thông số CD thay đổi từ lên Nếu giá trị thông số CV (Current count value – giá trị đếm thời) nhỏ thơng số ngõ đếm Q = Nếu giá trị thông số LOAD thay đổi từ lên 1, giá trị thông số PV (Preset count value – giá trị đặt trước) nạp đến đếm giá trị CV Hình thể giản đồ định CTD với giá trị đếm số nguyên khơng dấu (với PV = 3) Hình 5.11: Giản đồ CTD (nguồn: Internet) SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành CTUD: CTUD đếm lên hay xuống đơn vị theo độ từ lên ngõ vào đếm lên (Count up – CU) hay đếm xuống (Count down – CD) Nếu giá trị thông số CV (giá trị đếm thời) lớn giá trị thông số PV (giá trị đếm đặt trước) thơng số ngõ đếm QU = Nếu giá trị thông số CV nhỏ hay 0, thông số ngõ đếm QD = Nếu giá trị thông số LOAD thay đổi từ lên 1, giá trị thông số PV nạp đến đếm giá trị CV Nếu giá trị thông số đặt lại R thay đổi từ lên 1, giá trị đếm thời xóa Hình cho thấy biểu đồ đếm thời gian CTUD với giá trị đếm số nguyên không dấu (với PV = 4) Hình 5.12: Giản đồ CTUD (nguồn: Internet) SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải 5.1.2 Phần mềm Tia Portal - TIA Portal viết tắt Totally Integrated Automation Portal phần mềm tổng hợp nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện hệ thống Có thể hiểu, TIA Portal phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung môi trường/ tảng để thực tác vụ, điều khiển hệ thống - TIA Portal phát triển vào năm 1996 kỹ sư Siemens, cho phép người dùng phát triển viết phần mềm quản lý riêng lẻ cách nhanh chóng, tảng thống Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp ứng dụng riêng biệt để thống tạo hệ thống - TIA Portal - Tích hợp tự động tồn diện phần mềm sở cho tất phần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị dải sản phẩm Đặc điểm TIA Portal cho phép phần mềm chia sẻ sở liệu, tạo nên tính thống nhất, tồn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành - TIA Portal tạo mơi trường dễ dàng để lập trình thực thao tác: Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát Thực go online Diagnostic cho tất thiết bị project để xác định bệnh, lỗi hệ thống Tích hợp mô hệ thống Dễ dàng thiết lập cấu hình liên kết thiết bị Siemens Hiện phần mềm TIA Portal có nhiều phiên TIA Portal V14, TIA Portal V15, TIA Portal V16 TIA Portal V17 Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người dùng lựa chọn cài đặt TIA portal phiên tương ứng ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành 5.2 Lưu đồ thuật toán SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải GVHD: TS Võ Như ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như Hình 5.13: Lưu đồ chương trình SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như Hình 5.14: Lưu đồ chương trình trộn sơn 5.3 Giao diện SCADA Hình 5.15: Giao diện SCADA cho hệ thống trộn sơn SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC TẾ 6.1 Sơ đồ nối dây PLC Hình 6.1: Sơ đồ đấu dây SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành 6.2 Hình ảnh mơ hình SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải GVHD: TS Võ Như ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như Hình 6.2: Bảng mạch SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như Hình 6.3: Mơ hình thực tế SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như Hình 6.4: Sản phẩm SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “Điều khiển logic” – Th.S Khương Cơng Minh, Đại học Đà Nẵng – Trường ĐH Bách Khoa Giáo trình PLC – TS Ngơ Thanh Nghị - Trường ĐH Bách Khoa https://grabcad.com/library https://new.siemens.com SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ... Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử - GVHD: TS Võ Như Thành Tác dụng: dùng để khuấy trộn cho hệ thống 3.4 Thùng trộn Ta dùng loại thùng với kích thước vừa đủ để chứa sơn trộn, đồng thời gắn động trộn phía... ĐA Hệ thống Cơ điện tử Thành GVHD: TS Võ Như Hình 5.14: Lưu đồ chương trình trộn sơn 5.3 Giao diện SCADA Hình 5.15: Giao diện SCADA cho hệ thống trộn sơn SV: Lê Ngọc Hùng Võ Chí Khải ĐA Hệ thống. .. Khải ĐA Hệ thống Cơ điện tử GVHD: TS Võ Như Thành sử dụng hệ thống phân chia dòò̀ng lưu chất Các hệ thống đại sử dụng nhiều van điện từ để ghép lại với nhau, nhằm tối ưu hóa hoạt động hệ thống