THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐÔNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ LÊ VĂN DẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐÔNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÀ NẴNG, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN ĐIỆN. PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển trên giao diện WinCC 1. Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài: Lê Văn Dần 2. Mục tiêu đề tài Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển trên giao diện WinCC Nội dung nhiệm vụ Tìm hiểu nguyên lý trộn phối liệu Căn cứ yêu cầu tính toán, thiết kế và lựa chọn các mạch điện cũng như linh kiện, vật tư liên quan. Mô phỏng hệ thống. Triển khai lắp ráp và lắp đặt thử nghiệm. Đo đạc các thông số điện đầu ra và kiểm chứng kết quả mô phỏng thông qua kết nối với mô hình 3. Kết quả tối thiểu phải có 1) Sản phẩm mô hình lưu kho tự động 2) Sản phẩm hoạt động được. 3) Có chương trình điều khiển trên máy tính 4) Báo cáo đồ án được trình bày hoàn chỉnh theo quy định. Ngày giao đề tài: 2082022 Ngày nộp báo cáo: 30112022. Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) Đà Nẵng, ngày 20 tháng 8 năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) Th.S Phan Cường MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.........3 1.1 Đặt vấn đề.............................................................................................................3 1.1.1 Tìm hiểu chung về hệ thống lưu trữ hàng hóa...............................................3 1.1.2 Đặt vấn đề..........................................................................................................5 1.2 Thực tiễn đề tài ....................................................................................................5 1.3 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu..................................................6 1.4 Phương pháp nghiên cứu....................................................................................6 1.5 Kế hoạch nghiên cứu ...........................................................................................6 1.6 Nội dung đề tài.....................................................................................................6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỰ ĐỘNG HÓA ..........................................8 2.1 Mở đầu .................................................................................................................8 2.2 Giới thiệu về PLC S71200 .................................................................................9 2.2.1 Tổng quan về nguồn gốc PLC .........................................................................9 2.2.2 Một số nhóm PLC phổ biến hiện nay.............................................................9 2.2.3 Giới thiệu về Siemens PLC S71200 .............................................................10 2.3 Các thành phần cơ bản của một bộ PLC ........................................................12 2.3.1 Cấu hình phần cứng.......................................................................................12 2.3.2 Cấu tạo chung của PLC.................................................................................15 2.3.3 Khái niệm chung.............................................................................................16 2.3.4 Các phương pháp lập trình ...........................................................................17 2.3.5 Các rơle nội .....................................................................................................20 2.3.6 Các rơle thời gian ...........................................................................................21 2.4 Đánh giá ưu nhược điểm của PLC ..................................................................22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG.....................................25 3.1 Thiết kế phần cứng của hệ thống.....................................................................25 3.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống.................................................................................25 3.1.2 Mô tả công nghệ của hệ thống.......................................................................25 3.2 Mạch động lực và mạch điều khiển .................................................................26 3.2.1 Mạch động lực ................................................................................................26 3.2.2 Mạch điều khiển .............................................................................................27Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần 3.3 Thi công mô hình...............................................................................................27 3.3.1 Khái quát các thiết bị của mô hình...............................................................27 3.3.2 Mô hình hoàn thiện ........................................................................................36 3.3.3 Giao diện điều khiển trên Win CC ...............................................................39 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ....................................................40 4.1 Phần mềm TIA Portal.......................................................................................40 4.1.1 Giới thiệu phần mềm .....................................................................................40 4.1.2 lập trình trong TIA Portal.............................................................................40 4.1.3 Thiết kế giao diện Win CC ............................................................................45 4.1.3 Thiết lập địa chỉ IP.........................................................................................49 4.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống.......................................................................50 4.3 Bảng phân công vào ra .....................................................................................56 KẾT LUẬN ..............................................................................................................57 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ LÊ VĂN DẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐÔNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐÀ NẴNG, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐÔNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD: PHAN CƯỜNG SVTH: LÊ VĂN DẦN LỚP: K24EDT2 MSSV: 24211701128 ĐÀ NẴNG, 2022 Đồ án tốt nghiệp ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển giao diện WinCC Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài: Lê Văn Dần Mục tiêu đề tài Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển giao diện WinCC Nội dung nhiệm vụ - Tìm hiểu nguyên lý trộn phối liệu - Căn u cầu tính tốn, thiết kế lựa chọn mạch điện linh kiện, vật tư liên quan - Mô hệ thống - Triển khai lắp ráp lắp đặt thử nghiệm - Đo đạc thông số điện đầu kiểm chứng kết mơ thơng qua kết nối với mơ hình Kết tối thiểu phải có 1) Sản phẩm mơ hình lưu kho tự động 2) Sản phẩm hoạt động 3) Có chương trình điều khiển máy tính 4) Báo cáo đồ án trình bày hồn chỉnh theo quy định Ngày giao đề tài: 20/8/2022 Ngày nộp báo cáo: 30/11/2022 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên) Đà Nẵng, ngày 20 tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Th.S Phan Cường GVHD:Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi Lê Văn Dần xin cam kết đề tài “Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển giao diện Win CC” trình nghiên cứu học tập từ Trường đại hoc Duy Tân, giúp đỡ thầy Phan Cường, kết nội dung nghiên cứu đồ án hồn tồn trung thực, khơng chép cơng trình nghiên cứu trước đó, với số nguồn tài liệu chúng tơi thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu theo quy định nhà trường Sinh viên thực Lê Văn Dần GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 Tìm hiểu chung hệ thống lưu trữ hàng hóa 1.1.2 Đặt vấn đề 1.2 Thực tiễn đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kế hoạch nghiên cứu 1.6 Nội dung đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỰ ĐỘNG HÓA 2.1 Mở đầu 2.2 Giới thiệu PLC S7-1200 2.2.1 Tổng quan nguồn gốc PLC 2.2.2 Một số nhóm PLC phổ biến 2.2.3 Giới thiệu Siemens PLC S7-1200 10 2.3 Các thành phần PLC 12 2.3.1 Cấu hình phần cứng 12 2.3.2 Cấu tạo chung PLC 15 2.3.3 Khái niệm chung 16 2.3.4 Các phương pháp lập trình 17 2.3.5 Các rơle nội 20 2.3.6 Các rơle thời gian 21 2.4 Đánh giá ưu nhược điểm PLC 22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 25 3.1 Thiết kế phần cứng hệ thống 25 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 25 3.1.2 Mô tả công nghệ hệ thống 25 3.2 Mạch động lực mạch điều khiển 26 3.2.1 Mạch động lực 26 3.2.2 Mạch điều khiển 27 GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp 3.3 Thi cơng mơ hình 27 3.3.1 Khái quát thiết bị mơ hình 27 3.3.2 Mơ hình hồn thiện 36 3.3.3 Giao diện điều khiển Win CC 39 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG 40 4.1 Phần mềm TIA Portal 40 4.1.1 Giới thiệu phần mềm 40 4.1.2 lập trình TIA Portal 40 4.1.3 Thiết kế giao diện Win CC 45 4.1.3 Thiết lập địa IP 49 4.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống 50 4.3 Bảng phân công vào 56 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Các loại phương tiện bóc xếp hàng hóa Hình 2.1 PLC S7-1200 10 Hình 2.2 Ngun lí PLC 12 Hình 2.3 Vịng qt 13 Hình 2.4 Giao diện vào 14 Hình 2.5 Cách ly tín hiệu vào 15 Hình 2.6 Cách ly tín hiệu vào 15 Hình 2.7 Kiểu hộp đơn 15 Hình 2.8 Kiểu mođun 16 Hình 2.9 Ký hiệu lệnh thường 18 Hình 2.10 Phương pháp lập trình thang LAD 20 Hình 2.11 Phương pháp lập trình CSF 20 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 25 Hình 3.2 Mạch động lực 26 Hình 3.3 Mạch điều khiển 27 Hình 3.4 PLC S7-1200 CPU 1214c dcdcdc 27 Hình 3.5 Driver Tb6600 28 Hình 3.6 Driver DM556 29 Hình 3.7 Động bước 30 Hình 3.8 Động giảm tốc 32 Hình 3.9 Rơle trung gian 33 Hình 3.10 Cảm biến quang 34 Hình 3.11 Sơ đồ kết nối cảm biến với PLC .34 Hình 3.12 Nguồn tổ ong 35 Hình 3.13 Mơ hình hồn thiện(1) 36 Hình 3.14 Mơ hình hồn thiện(2) 36 Hình 3.15 Mơ hình hồn thiện(3) 37 Hình 3.16 Hình ảnh tủ điện 37 Hình 3.17 Giao diện điều khiển Win CC 39 Hình 4.1 Biểu tượng phần mềm TIA Portal V17 40 Hình 4.2 Giao diện khởi động TIA Portal 41 GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp Hình 4.3 Tạo dự án 41 Hình 4.4 Giao diện sau tạo dự án 42 Hình 4.5 Chọn loại CPU 42 Hình 4.6 Giao diện lập trình S7-1200 43 Hình 4.7 Thiết lập địa IP cho PLC 43 Hình 4.8 Màn hình lập trình 44 Hình 4.9 Khai báo vào/ra 44 Hình 4.10 Thiết kế Win CC(1) 45 Hình 4.11 Thiết kế Win CC(2) 45 Hình 4.12 Thiết kế Win CC(3) 46 Hình 4.13 Thiết kế Win CC(4) 46 Hình 4.14 Nạp chương trình cho PLC(1) 47 Hình 4.15 Nạp chương trình cho PLC(2) 47 Hình 4.16 Nạp chương trình cho PLC(3) 48 Hình 4.17 Nạp chương trình cho PLC(4) 48 Hình 4.18 Nạp chương trình cho PLC(5) 49 Hình 4.19 Thiết lập địa IP(1) 49 Hình 4.20 Thiết lập địa IP(2) 50 Hình 4.21 Thiết lập địa IP(3) 50 GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Mức độ bảo mật PLC 11 Bảng 2.2 Phương pháp hình thang LAD loại PLC 19 Bảng 2.3 Một số ký hiệu rơle nội loại PLC 21 Bảng 3.1 Các thiết bị có mơ hình 38 Bảng 4.1 Bảng Phân công đầu vào 56 Bảng 4.2 Bảng phân công đầu 56 GVHD: Th.S Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU • Lý chọn đề tài: Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ thời kỳ công nghệ 4.0 cách mạng khoa học kỹ thuật có bước đột phá mới, đời sống người dân ngày nâng cao Cùng với xu hướng cơng nghiệp hóa, đại hóa nước ta nước giới, hệ thống tự động đưa vào trình lao động sản xuất Tuy nhiên hệ thống lưu kho nước ta chưa áp dụng tự động hóa, sử dụng lao động tay chân Các nhà kho nước ta có nhiều nhược điểm sau: - Sử dụng nhiều diện tích để chứa hàng hóa - Khơng bảo quản tốt hàng hóa số lượng nhiều - Rất khó kiểm sốt số lượng hàng hóa vào kho Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng có ý nghĩa thực tiễn nên chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC” để giải vấn đề lưu kho tự động nước ta • Mục đích thực đề tài: - Giảm bớt nhân cơng cho qua trình lưu trữ hàng hóa tiết kiệm chi phí cho nhà máy, xí nghiệp - Giúp việc quản lý kho hàng dễ hàng, hiệu - Giúp loại bỏ loại xe nâng hạ vận hành tay khắc phục tai nạn lỗi vận hành công nhân - Tiết kiệm khơng gian kho hàng • Mục tiêu đề tài - Hồn thành hạn mơ hình báo cáo - Mơ hình chạy ổn định độ xác tương đối cao • Phạm vi đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: + PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC + Phần mềm Tia Portal - Phạm vi nghiên cứu: GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Kết luận nội dung nghiện cứu thực hiện: Sau q trình nghiên cứu hồn thành đề tài “ Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển giao diện WinCC” đạt mục tiêu ban đầu đề sau: - Sử dụng phần mềm TIA Portal V17 để tiến hành lập trình hệ thống giám sát hệ thống giao diện Win CC - Thiết kế phần khí tương đối xác, mơ hình nhỏ, phần đóng góp tích lũy kinh nghiệm để làm mơ hình lớn - Tìm hiểu nhiều nguồn tư liệu giúp cho việc lập trình dễ dàng logic chuyên nghiệp Ưu điểm hệ thống: - Chạy ổn định độ xác tương đối cao - Điều khiển hệ thống dễ dàng - Đáp ứng tương đối đầy đủ nhu cầu đặt Nhược điểm hệ thống: - Mơ hình mang tính nghiên cứu chưa tiến đến dây chuyền công nghệ thực tế - Từ mô muốn phát triển lên thực tế phải thay đổi nhiều cấu tạo, khung mơ hình, phải thay đổi nhiều nhằm nâng cao tính ổn định hệ thống - Các khâu mơ hình cịn chưa sát với thực tế Định hướng phát triển đề tài: - Phân loại loại sản phẩm lưu kho công nghệ xử lý ảnh, truyền hệ thống liệu sau xuất liệu file excel - Phân loại sản phẩm theo mã QR code - Nâng cấp hệ thống khí hồn chỉnh - Điều khiển, giám sát, quản lý hệ thống thông qua điện thoại Web GVHD: Phan Cường 57 SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Nguyễn Mạnh Luân, Nguyễn Hồng Diệu (2018), Mơ hình lưu kho tự động ứng dụng PLC S7-1200, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [2].Tài liệu tham khảo sách: Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất khoa học - kỹ thuật [3].Nguyễn Văn Nguyên (2018 ), “Comunication Modbus RTU Plc S71200(Hướng Dẫn Lập Trình Truyền Thơng Modbus RTU Dùng PLC S7-1200 )” [4].Nguyễn Như Hiền - Nguyễn Mạnh Tùng (2007), Điều khiển logic PLC, Nhà Xuất Bản Tự Nhiên Và Công Nghệ [5].Nguồn Internet GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC Chương trình Main[OB1] Network // Khối cho phép chạy trục Y Network // Khối cho chạy lên xuống tốc độ trục Y Network // Khối cho phép chạy trục X Network // Khối cho chạy tiến lùi tốc độ trục X Network // Khi bấm Start cho hệ thống chạy bấm Stop cho hệ thống dừng Network // Khối chương trình hoạt động hệ thống Network // Nhận giá trị từ nút nhấn hình HMI chế độ Manual Network // Cho băng chuyền chạy vào nhấn lấy Cho băng chuyền chạy nhấn trả Network // Lưu biến trạng thái vật ô nhập vào Network 10 // Lưu biến trạng thái vật ô xuất Network 11// Tự động tìm vị trí cịn trống để nhập vào Network 12 // Tự động tìm vị trí có hàng xuất Chương trình Hoạt Động[FC1] Network // Quy trình nhập hàng xuất hàng Network // Tự động chạy vị trí góc xong quy trình Network // Gửi tọa độ vị trí cho timer X,timer Y Chương trình Home[FB2] Network // Vị trí góc GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp Chương trình Main[OB1] GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp Chương trình Hoạt Động[FC1] GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp Chương trình Home[FB2] GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần Đồ án tốt nghiệp Tọa độ X Y GVHD: Phan Cường SVTH: Lê Văn Dần ... vào kho Với mục đích nghiên cứu có tính ứng dụng có ý nghĩa thực tiễn nên chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC? ?? để giải vấn đề lưu kho tự. .. cách tự động giúp tiết kiệm thời gian chi phí em chọn đề tài ? ?Thiết kế hệ thống lưu kho tự động sử dụng PLC điều khiển giao diện Win CC? ?? 1.2 Thực tiễn đề tài Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống lưu. ..TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LƯU KHO TỰ ĐÔNG SỬ DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRÊN GIAO DIỆN WIN CC CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG GVHD: PHAN CƯỜNG SVTH: