ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD TRẦN NGỌC TÂN Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng Khoa Tự Động hóa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động GVHD Trần Ngọc Tân SVTH Trần Ng.aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng Khoa Tự Động hóa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động GVHD : Trần Ngọc Tân SVTH : Trần Ngọc Hiếu Lê văn Sum Phạm Tấn Tài Đà Nẵng, ngày 16 tháng năm 2022 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy cô ban giám hiệu Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng tạo cho em có mơi trường học tập rèn luyện vơ bổ ích Bước vào mơi trường hồn tồn sau ba năm học phổ thơng em cịn bỡ ngỡ dìu dắt dạy thầy cô em không ngừng nỗ lực phấn đấu suốt bốn năm học trường đạt kết ngày hôm Tiếp theo, em xin chân thành cám ơn thầy Trần Ngọc Tân người tận tình dạy hướng dẫn em suốt thời gian em thực đề tài tốt nghiệp Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN MỤC LỤC Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN CHƯƠNG 10 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 10 1.1 Đặt vấn đề 10 1.2 Mục tiêu đề tài 10 1.3 Phương pháp nghiên cứu 11 1.4 Bài toán điều khiển 11 1.5 Phương án điều khiển 12 1.6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .12 CHƯƠNG 14 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 200 .14 2.1 Giới thiệu 14 2.2 Quá trình phát triển kỹ thuật điều khiển .14 2.2.1 Hệ thống điều khiển gì? .14 2.2.2 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện .14 2.2.3 Hệ thống điều khiển dùng PLC .15 2.2.4 Điều khiển dùng PLC .15 2.3 Cấu trúc phần cứng PLC S7 200 17 2.3.1 Đặc điểm CPU 224 18 2.3.2 Các đèn báo PLC 19 2.3.3 Công tắc chọn chế độ làm việc 20 2.3.4 Kết nối điều khiển 20 2.3.5 Truyền thông PC PLC 23 2.3.6 Cấu trúc nhớ 24 Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.4 GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Nguyên lý hoạt động PLC: .27 2.4.1 Cấu trúc chương trình 27 2.4.2 Thực chương trình 27 2.4.3 Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC 27 2.4.4 Ngơn ngữ lập trình 28 CHƯƠNG 30 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MICROWIN/ STEP 30 3.1 Giới thiệu phần mềm Simatic Step7 .30 3.1.1 Sơ lược phần mềm Simatic Step7 .30 3.1.2 Chức phần mềm Simatic Step 30 3.2 Tập lệnh lập trình PLC S7 200 .30 3.2.1 Big Logic 30 3.2.2 Tiếp điểm thường đóng 31 3.2.3 Lệnh Out 31 3.2.4 Lệnh Set 31 3.2.5 Lệnh Reset .32 3.2.6 Tiếp điểm phát cạnh lên 32 3.2.7 Tiếp điểm phát cạnh xuống 32 3.2.8 Một số tiếp điểm đặc biệt .33 3.2.9 Bộ định thời_Timer 34 3.2.10 Bộ đếm Counter 35 3.2.11 Hàm di chuyển liệu_MOV .36 3.2.12 Lệnh chuyển đổi_Convert .37 Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN CHƯƠNG 39 4.1 Khối nguồn .39 4.1.1 Bộ nguồn chiều 39 4.1.2 Nguồn khí nén 41 4.2 Tìm hiểu phần tử khối vào (I / O) 42 4.2.1 Cảm biến hồng ngoại 42 4.2.2 Nút nhấn 44 4.2.3 Rơle trung gian .46 4.2.4 Van điện khí nén 5/2 .48 4.2.5 Khối xử lý trung tâm PLC .50 4.3 Khối cấu chấp hành 51 4.3.1 Động 51 4.3.2 Xy lanh 52 4.3.3 Van tiết lưu 53 4.3.4 Băng tải 54 CHƯƠNG 57 5.1 Giới thiệu quy trình cơng nghệ .57 5.2 Yêu cầu công nghệ 57 5.3 Thiết kế khí 58 5.4 Bảng phân công IO 59 5.5 Thiết kế sơ đồ đấu dây hệ thống .59 5.6 Lưu đồ giải thuật .60 5.7 Lập trình điều khiển hệ thống Step7 Microwin 60 Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN CHƯƠNG 64 6.1 Kết đạt .64 6.1.1 Ưu điểm 65 6.1.2 Nhược điểm .65 6.2 Hạn chế đề tài 65 6.3 Hướng phát triển .65 6.4 Kết luận chung 66 Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Danh mục hình ả Hình 1: PLC S7 200 15 Hình 2: Đèn báo PLC 19 Hình 3: Kết nối PC PLC 23 Hình 4: Cổng truyền thơng .24Y Hình 1: Nguồn tổ ong 24VDC 10A 40 Hình 2: Máy khí nén 42 Hình 3: Cảm biến vật cản hồng ngoại 43 Hình 4: Nút ấn điều khiển 45 Hình 5: Rơle trung gian 47 Hình 6: Van điện khí nén 5/2 49 Hình 7: Động Servo MG90S 51 Hình 8: Xy lanh đẩy phôi động tác kép 53 Hình 9: Van tiết lưu 54 Hình 10: Băng tải thảm 55 Hình 11: Băng tải xích 56 Hình 12: Băng tải lăn Hình 1: Mơ hình thiết kế Solidworks 58 Hình 2: Sơ đồ đấu nối 59 Hình 3: Lưu đồ thuật tốn 60 Khoa: Tự động hóa Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1.1 Đặt vấn đề Có thể thấy sản phẩm tiêu dùng phần lớn chứa đựng bao bì dạng chai lọ ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ phẩm, v.v , với nhiều ưu điểm trội giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất Cũng lý hệ thống máy chiết rót, đóng chai tự động sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại khác Trong khóa luận em thiết kế hệ thống chiết rót đóng nắp chai Đây phần hệ thống dây truyền sản xuất nước giải khát hay sản phẩm khác Nhằm ứng dụng kiến thức học trường, hướng dẫn giáo viên thiết kế, lập trình, đấu dây ứng dụng thực tế qua môn học trường, nhóm em muốn thiết kế hệ thống bao hàm tất điều vào đề tài cụ thể liên quan đến Để theo kịp xu cơng nghiệp hóa – đại hóa cách bền vững an toàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc đảm bảo chất lượng sản phẩm nằm phạm vi cho phép Hơn thuận tiện cho việc mở rộng phát triển tương lai Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức học trường sinh viên ngành điện tử em nhận đề tài: “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động” 1.2 Mục tiêu đề tài Chế tạo thành công mô hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động Sử dụng PLC S7-200 để xây dựng chương trình điều khiển Mô tả chức thành phần trạm Đọc vẻ lắp đặt khí, khí nén, điện Khoa: Tự động hóa Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Bước 3: Ta bỏ chai vào băng tải chai chạy vào mâm quay Khi chai qua cảm biến hồng ngoại sau 3s băng tải dừng lại động bơm nước bắt đầu hoạt động Bước 4: Sau bơm nước đầy mâm quay quay trình quay nắp chai cấp vào chai nước chạy qua cảm biến 2, cảm biến nhận sau 2s động vặn nắp quay Xy lanh đẩy động vặn nắp xuống Q trình vặn nắp hồn thành Bước 5: Sau vặn nắp hồn thành mâm quay quay đến vị trí băng tải đưa chai vào băng Hệ thống lặp lặp lại đến ấn Stop để dừng hệ thống 5.4 Bảo trì bảo dưỡng hệ thống Mục tiêu cơng tác bảo trì nhằm trì tình trạng hoạt động tốt thiết bị với chi phí thấp Các nhiệm vụ cơng tác bảo trì: - Nâng cao độ tin cậy - Tối ưu hóa chi phí - An tồn bảo vệ mơi trường - Thực trách nhiệm xã hội Các lỗi thường gặp hệ thống - Hư cảm biến hồng ngoại, cảm biến tiệm cận - Hệ thống băng tải bị nghẹt bể vòng bi lâu ngày không tra dầu mỡ - Băng tải bị chùng nên không vận chuyển chai nhựa - Động bị cháy Cách khắc phục - Kiểm tra hệ thống định kì - Thường xun tra dầu mỡ vào vịng bi - Khi hệ thống bị lỗi ấn nút Stop dể dừng hệ thống Khoa: Tự động hóa Trang 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.5 GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Thiết kế khí Hình 1: Mơ hình thiết kế Solidworks Khoa: Tự động hóa Trang 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.6 GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Bản vẽ CAD 2D Mơ hình gồm có: - Băng tải - Cơ cấu cấp nắp chai tự động - Các cảm biến tiệm cận, hồng ngoại - Động bơm nước - Ngồi cịn có phụ kiện ốc vít, đai vít lăn,… phơi hoạt động 5.7 Bảng phân công IO Đầu vào Địa Star I0.0 Stop I0.1 DongCo_BT2 Q0.1 CB_1 I0.2 Xy lanh Q0.2 CB_2 I0.3 DongCo_vannap Q0.3 Khoa: Tự động hóa Đầu DongCo_BT1 Địa Q0.0 Trang 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CB_tiemcan 5.8 I0.4 GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Bơm Q0.4 Thiết kế sơ đồ đấu dây hệ thống Hình 2: Sơ đồ đấu nối Khoa: Tự động hóa Trang 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.9 GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Sơ đồ khí nén 5.10 Mơ hình sau hồn thiện Khoa: Tự động hóa Trang 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: Tự động hóa GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Trang 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Lưu đồ giải thuật Khoa: Tự động hóa Trang 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Hình 3: Lưu đồ thuật tốn 5.11 Lập trình điều khiển hệ thống Step7 Microwin Khoa: Tự động hóa Trang 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: Tự động hóa GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Trang 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: Tự động hóa GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Trang 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: Tự động hóa GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Trang 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 6.1 Kết đạt Qua trình xây dựng hoàn thành đề tài: với việc thiết kế chế tạo mơ hình "Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động" dùng PLC S7-200 em thấy đề tài hay, có tính ứng dụng lớn thực tế Trên sở đồ án giải yêu cầu đồ án là: - Xây dựng mơ hình theo u cầu đặt - Vận hành theo yêu cầu công nghệ - Hệ thống cảnh báo hoạt động xác hiệu Trong thời gian thực đề tài, em số vấn đề hạn chế sau: hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-200 hệ thống áp dụng phổ biến công nghiệp với quy mô từ sản xuất nhỏ đến quy mô sản xuất lớn Tuy nhiên thời gian xây dựng đồ án em tiếp thu nhiều kiến thức q báu bổ ích có thành định rút từ đồ án sau: - Phương pháp lập trình cơng cụ phát triển họ PLC S7-300 - Cách lắp đặt đấu dây PLC - Xây dựng hệ thống phổ biến công nghiệp - Do thời gian thực lượng kiến thức hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mong đóng góp ý kiến thầy giáo, giáo bạn sinh viên để chúng em tích lũy thêm kiến thức Khoa: Tự động hóa Trang 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN 6.1.1 Ưu điểm Tính ứng dụng thực tế cao, cần thiết nhà máy xí nghiệp lớn, vừa nhỏ, giúp cho cơng việc tự động hóa sản xuất dễ dàng Mơ hình đơn giản Khơng tốn nhiều thời gian, mơ hình nhỏ gọn Sử dụng thiết bị từ giảm nhiều chi phí cho giá thành xây dựng mơ hình 6.1.2 Nhược điểm Do mơ hình mơ nên khả trực quan sinh động trình vận hành mơ hình cịn Mơ hình cịn hạn chế về kết hợp hoạt động thực tế tối ưu mơ hình 6.2 Hạn chế đề tài Dây chuyền chiết rót đóng nắp chai sản phẩm ứng dụng thực tế sản xuất điều mà nhóm mong muốn thực Tuy nhiên với kiến thức nhiều hạn chế với điều kiện khách quan khác mà phạm vi đồ án, Em thi cơng mơ hình, mơ lại thực tế, dù nhóm tìm hiểu chế hoạt động, ngun lý giống thực tế sản xuất 6.3 Hướng phát triển Do hạn chế mặt kiến thức, thời gian, điều kiện kinh tế nên phạm vi đồ án dừng lại mơ hình, hi vọng đề tài ngày đƣợc nghiên cứu phát triển hồn thiện tương lai để ứng dụng nhà máy sản xuất thực tế Đó hướng phát triển đề tài mà nhóm mong muốn thực Khoa: Tự động hóa Trang 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 6.4 GVHD: TRẦN NGỌC TÂN Kết luận chung Trong thời gian thực đề tài "Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động", em số vấn đề hạn chế định Do thời gian thực lượng kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý, bổ sung nhiều thầy cô giáo để đồ án ngày hoàn thiện Một lần chúng em xin phép gửi tới lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Trần Ngọc Tân giúp đỡ nhóm chúng em hoàn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Khoa: Tự động hóa Trang 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TRẦN NGỌC TÂN TÀI LIỆU THAM KHẢO https://thegioidienco.vn/cam-bien-tiem-can.html https://thuyluckhinentrienhung.com/xilanh-khi-than-tron? fbclid=IwAR32w8YUUYrXFPjjVUjkxbWUmUJ4OEWlZ1W8PD623R76 N0WzFZ2yTDT1FWI https://vannhapkhau.com.vn/van-dien-tu-khi-nen-id72.html? fbclid=IwAR1mHvWdkNmvkAasLcnEJYFIqNCW_o_THNI2xBIWr2cDU0_nrHgw-2QHso#prettyPhoto https://nshopvn.com/product/dong-co-giam-toc-hanh-tinh-ws-42gx775r12v/?fbclid=IwAR3_93nVwIBAXh48JC58mr899Q6DYyCbBsiEwr3z1aJMtz0A9KEEOawUtg https://kythuatdienviet.com/relay-kieng-relay-trung-gian-relay-kiengcarlo-gavazzi.html? fbclid=IwAR0sI7nMj7pXejwJnD8vtahLvLIpINp5r4ZSqkcaX_TqcF9rVq ss-kzzaNQ Khoa: Tự động hóa Trang 72 ... “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động” 1.2 Mục tiêu đề tài Chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động Sử dụng PLC S7-200 để xây dựng chương... công nghệ 1.4 Bài tốn điều khiển Mơ hình có hai băng tải, chai chưa có nước nắp, cảm biến động đóng nắp chai Yêu cầu bơm nước đóng nắp chai thành sản phẩm hồn chỉnh Đây nhiệm vụ mà nhóm cần thưc... đến vị trí đóng nắp bơm tiếp chai khác Khi gặp cảm biến vật cản dừng lại tiến hành đóng nắp chai Sau băng tải hoạt động đưa cản phẩm thành phầm thùng chứa hồn thành chu trình Khoa: Tự động hóa