Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ...). Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin và công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Điều đó có thể khẳng định chiến lược phát triển toàn diện về khoa học và công nghệ, đồng thời từ đó có cái nhìn tổng quan hơn, bao quát hơn, hướng đến sự phát triển toàn diện trong các lĩnh vực nhằm theo kịp sự phát triển của các nước trong khu vực. Từ đó áp dụng các biện pháp công nghệ, những thành quả đã đạt được ứng dụng vào trong phát triển công nghiệp một cách hiểu quả nhất. Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Qua đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào “Thiết kế thi công mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”. Mô hình của nhóm chúng em được xây dựng từ các mô hình tham khảo. Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án của nhóm chúng em chưa thể phát huy được hết ý tưởng vào trong mô hình “Thiết kế mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”. Rất phức tạp về cơ khí và rất khó để thực hiện. Ở đây nhóm chúng em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao. Rất mong sự giúp đỡ của thầy cô giáo, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Võ Minh Thông đã hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 1.1 Giới thiệu hệ thống sản xuất tự động 1.1.1 Giới Thiệu Chung .4 1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa 1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay 1.2 Giới thiệu hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 10 1.2.1 Đặt Vấn Đề 10 1.2.2 Nội Dung Thiết Kế 11 1.2.3 Dự Kiến Kết Quả Đạt Được 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ 12 2.1 Giới thiệu chung plc s7-1200 .12 2.1.1 Khái niệm chung PLC .12 2.2 Các module hệ plc s7-1200 12 2.2.1 Giới thiệu module CPU 12 2.2.2 Sign board PLC SIMATIC S7-1200 13 2.2.3 Module xuất nhập tín hiệu số 14 2.2.4 Module xuất nhập tín hiệu tương tự 14 2.2.5 Module truyền thông 14 2.2.6 Một số lệnh PLC 14 2.3 Phần mềm tia portal .19 2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic – tích hợp lập trình PLC HMI 19 2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 19 2.3.3 Cách tạo Project 19 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 25 3.1 Ý tưởng thiết kế 25 3.2 Phân tích chọn phương án thiết kế 25 3.2.1 Hệ Thống Băng Tải 25 3.2.2 Phương Án Lựa Chọn Cảm Biến Sản Phẩm 27 3.2.3 Lựa chọn tay gắp sản phẩm 28 3.2.4 Các thiết bị điều khiển 29 3.2.5 Bộ điều khiển trung tâm 31 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 32 4.1 Sơ đồ khối hệ thống 32 4.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống .32 4.3 Phân tích nguyên lý hoạt động cánh tay gắp phân loại .33 4.4 Sơ đồ khối hệ thống 34 4.5 Sơ đồ thuật toán hệ thống 35 4.6 Sơ đồ đấu dây 36 4.7 Phân công địa vào .36 4.8 Chương trình điều khiển .37 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 49 KẾT LUẬN 49 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH ẢNH Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất sữa Vinamilk Hình 1.2 Robot hàn dây chuyền sản xuất tự động Hình 1.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu Hình 1.4 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo vật liệu Hình 2.1 CPU PLC S7 1200 Hình 2.2 Module xuất nhập tín hiệu số Hình 2.3 Module tương tự Hình 2.4 Module truyền thơng Hình 2.5 Timer tạo xung Hình 2.6 Timer có nhớ Hình 2.7 Timer TOF Hình 2.8 Counter đếm lên Hình 2.9 Counter đếm xuống Hình 2.10 Counter đếm lên xuống Hình 2.11 Phần mềm TIA Hình 2.12 Tạo Project Hình 2.13 Nhập tên Project Hình 2.14 Nhấn tạo Project Hình 2.15 Chọn thiết bị Hình 2.16 Chọn loại CPU Hình 2.17 Thiết bị tạo Hình 2.18 Cửa số viết chương trình Hình 2.19 Tạo tag Hình 2.19 Viết chương trình Hình 2.20 Nạp chương trình xuống PLC SIM Hình 2.21 Nạp chương trình xuống PLC Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ Hình 3.2 Băng tải Hình 3.3 Động chiều Hình 3.4 Cảm biến quang Hình 3.5 Rơ le Hình 3.6 Van khí nén Hình 3.7 Van tiết lưu Hình 3.8 Đèn, nút ấn Hình 3.9 PLC S7 1200 Hình 4.1 Sơ đồ cơng nghệ Hình 4.2 Cấu tạo tay gắp Hình 4.3 Sơ đồ khối hệ thống Hình 4.4 Sơ đồ thuật tốn Hình 4.5 Sơ đồ đấu dây Bảng Phân cơng địa vào LỜI NĨI ĐẦU Hiện cơng nghiệp đại hóa đất nước, u cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ ) Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Điều khẳng định chiến lược phát triển tồn diện khoa học công nghệ, đồng thời từ có nhìn tổng quan hơn, bao qt hơn, hướng đến phát triển toàn diện lĩnh vực nhằm theo kịp phát triển nước khu vực Từ áp dụng biện pháp công nghệ, thành đạt ứng dụng vào phát triển công nghiệp cách hiểu Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em giới thiệu lập trình PLC ứng dụng vào “Thiết kế thi cơng mơ hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao” Mơ hình nhóm chúng em xây dựng từ mơ hình tham khảo Vì kiến thức cịn hạn chế thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án nhóm chúng em chưa thể phát huy tưởng vào mơ hình “Thiết kế mơ hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao” Rất phức tạp khí khó để thực Ở nhóm chúng em xin đưa mơ hình thu nhỏ hệ thống mà hiệu khơng cao Rất mong giúp đỡ thầy cô giáo, đặc biệt giúp đỡ thầy Võ Minh Thông hướng dẫn chúng em thực đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 1.1 Giới thiệu hệ thống sản xuất tự động 1.1.1 Giới Thiệu Chung 1.1.1.1 Đặt Vấn Đề Ngày với phát triển nghành khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Một khâu tự động dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm sản xuất băng tải vận chuyển sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu phân loại, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng, cho suất thấp chưa đạt hiểu cao Từ điều nhìn thấy thực tế sống kiến thức mà chúng em học trường muốn tạo hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Nên chúng em định thiết kế thi cơng mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm gần gũi với thực tế, thực tế có nhiều sản phẩm sản xuất địi hỏi phải có kích thước tương đối xác thật có ý nghĩa chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với phát triển giới 1.1.1.2 Tự Động Hóa Tự động hóa dùng để cơng việc thực mà khơng có giúp đỡ can thiệp trực tiếp người Tự động hóa có nghĩa thực nhiệm vụ đặc biệt với giúp đỡ mạch điện truyền động điện Tự động hóa ln ln chứng tỏ ý tưởng có hiệu hầu hết nghành công nghiệp cơng ty, mà đối phó với sản xuất, vốn hàng hóa tiêu dùng Bất kỳ loại hình sản xuất sẵn sàng tạo điều kiện thuận lợi cách tự động hóa Hệ thống tự động hóa hệ thống có điện – điện tử khí Ví dụ điều khiển băng tải phân loại sản phẩm có phần phần khí phần điện Phần khí gồm có băng tải, cánh tay cịn phần điện tồn hệ thống cấp điện cho động hoạt động, cấp điện cho role đóng mở van khí Như vậy, tự động hóa q trình thay tác động bắp người thực q trình cơng nghệ chuyển động máy 1.1.1.3 Vai Trị Của Tự Động Hóa Tự động hóa q trình sản xuất cho phép giảm giá thành nâng cao suất lao động Trong thời đại, q trình sản xuất ln điều khiển theo quy luật kinh tế Có thể nói giá thành yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa Khơng sản phẩm cạnh tranh giá thành sản phẩm cao sản phẩm loại mà có tính tương đương với hãng khác Trong bối cảnh kinh tế phải đối phó với tượng lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động, quảng cáo bán hàng ngày tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếm phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặc khác nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm làm tăng mức độ phức tạp q trình gia cơng Khối lượng công việc đơn giản cho phép trả lương thấp giảm nhiều Chi phí cho đào tạo nhân cơng đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị tăng theo Đây động lực mạnh kích thích phát triển tự động hóa Tự động hóa trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất Các trình sản xuất sử dụng nhiều lao động sống dễ ổn định giấc, chất lượng gia công suất lao động, gây khó khăn cho việc điều hành quản lý sản xuất Các trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ nhược điểm Đồng thời tự động hóa thay đổi tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc công nhân, khâu độc hại, nặng nhọc, có tính lặp lặp lại nhàm chán, khắc phục dần khác lao động trí óc lao động chân tay 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 đinh, bóng đèn điện khơng thể sử dụng q trình sản xuất thủ cơng để đáp ứng sản lượng yêu cầu với số lượng nhỏ Tự động hóa q trình sản xuất cho phép thực chun mơn hóa hốn đổi sản xuất Chỉ có số sản phẩm phức tạp chế tạo hoàn toàn nhà sản xuất Thông thường hãng sử dụng nhiều nhà thầu để cung cấp phận riêng lẻ cho mình, sau tiến hành liên kết, lắp ráp thành sản phẩm tổng thể Các sản phẩm phức tạp ôtô, máy bay… Nếu chế tạo theo phương thức có nhiều ưu điểm Các nhà thầu chuyên sâu với sản phẩm Việc nghiên cứu, cải tiến phải thực vùng chun mơn hẹp, có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh Sản xuất nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối Do nhà thầu tham gia vào trình sản xuất sản phẩm phức tạp đóng vai trị nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả tiêu chuẩn hóa sản phẩm l cao Điều cho phép ứng dụng nguyên tắc hoán đổi điều kiện dẫn tới hình thành dạng sản xuất hàng khối chế tạo sản phẩm phức tạp, số lượng Tuy nhiên, không nên đề cao tầm quan trọng tiêu chuẩn hố Khơng có tiêu chuẩn hóa sản xuất gây cản trở cho việc hốn chuyển mức độ định, làm tăng tiêu tốn thời gian cho trình sản xuất sản phẩm phức tạp làm cho trình khơng thể thực Có thể nói tự động hóa giữ vai trị quan trọng việc thực tiêu chuẩn hóa có sản xuất tự động hóa cho phép chế tạo sản phẩm có kích cỡ đặc tính khơng thay đổi với số lượng lớn cách hiệu 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 d ây 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 khơng muốn cải tiến cơng nghệ áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bại thị trường 1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa 1.1.2.1 Khái Niệm Dây chuyền sản xuất tự động có đặc điểm sau: + Là hệ thống thiết bị để sản xuất hay vài loại sản phẩm định với sản lượng lớn + Hệ thống thiết bị tự động thực nhiệm vụ gia cơng theo quy trình cơng nghệ định, cần người theo dõi kiểm tra + Nguyên liệu hay bán thành phần dời chỗ theo nhịp sản xuất từ vị trí gia cơng đến vị trí gia cơng khác theo cấu chuyển động Theo lịch sử phát triển tự động hóa dây chuyền tự động có thực tế là: + Dây chuyền máy vạn cải tiến + Dây chuyền gồm máy chuyên dùng + Dây chuyền gồm máy tổ hợp + Dây chuyền gồm máy chun mơn hóa + Dây chuyền gồm máy CNC 1.1.2.2 Cơ Cấu Vận Chuyển Phôi Trên Băng Chuyền Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công, người ta thường dùng cấu sau + Cơ cấu tịnh tiến có chấu đẩy + Cơ cấu tịnh tiến quay có chấu kẹp đẩy + Cơ cấu tay địn có má kẹp nâng kiểu khớp + Cơ cấu đẩy thủy lực + Băng tải, tải xích 1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay 1.1.3.1 Một Số Ví Dụ Về Sản Xuất Tự Động Hiện Nay 1.1.3.1.1 Hệ Thống Sản Xuất Sữa Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất sữa Vinamilk VINAMILK sở hữu dây chuyền sản xuất đại Việt Nam Toàn dây chuyền máy móc thiết bị cơng ty dựa cơng nghệ tiên tiến nước giới mà không ngừng nâng cao chất lượng, đảm bảo cung cấp đủ cho thị trường nước nước ngồi 1.1.3.1.2 Hệ Thống Hàn, Cắt Tự Động Hình 1.2 Robot hàn dây chuyền sản xuất tự động Dây chuyền sản xuất tự động công nghiệp ngày đại, có mức độ tự động hóa ngày cao, suất làm việc chất lượng sản phẩm ngày nâng lên, vai trị cơng nhân ngày thay máy móc Do hiệu làm việc tăng đáng kể 1.1.3.2 Một Số Ví Dụ Về Mơ Hình Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay 1.1.3.2.1 Hệ Thống Phân Loại Theo Màu ... thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 1.2.1 Đặt Vấn Đề Ngày tự động hóa điều khiển sản xuất dần sâu vào ngõ ngách, vào khâu trình sản xuất Một ứng dụng cơng nghệ phân loại sản phẩm theo chiều. .. việc phân biệt sản phẩm có màu sắc khác Ứng dụng: Được ứng dụng rộng rãi vào dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc thực tế để tăng khả phân loại nhiều loại sản phẩm với màu sắc khác phân loại. .. hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao” Đề tài hướng đến việc tính tốn thơng số quan trọng hệ thống tốc độ, khối lượng, tải trọng Để từ thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều