Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án này đã bao gồm file báo cáo, file code PLC, file trình chiếu.Hệ thống phân loại bưởi nhằm chọn ra những quả bưởi đạt yêu cần về khối lượng để phân phối cho các siêu thị, những sản phẩm không đạt yêu cần sẽ được giữ lại phân phối cho các lái thương bán ra các chợ đầu mối.Hệ thống gồm 2 băng tải, 1 băng tải được trang bị cảm biến tiệm cận nhằm phát hiện sản phẩm đã vào vị trí định lượng hay chưa. Bên dưới băng tại được bộ trí 1 bàn cân, bàn cân này được đặt trên 1 cảm biến khối lượng loadcell để xác định khối lượng sản phẩm. Băng tải thứ 2 được bố trí 2 xi lanh khí nén dùng để phân loại bưởi, kèm theo đó là 2 cảm biến tiệm cận giúp phát hiện bưởi.Khi bưởi vào khu vực bàn cân, cảm biến tiệm cận sẽ phát hiện có vật, loadcell xác định khối lượng vật và đưa tín hiệu về bộ xử lý, nếu sản phẩm đạt khối lượng yêu cầu thì bộ xử lý sẽ tác động xy lanh khí nén 1 để chuẩn bị phân loại sản phẩm, khi băng tải di chuyển vật đến vị trí của xy lanh khí nén 1 thì cảm biến tiệm cận ứng với xy lanh 1 phát hiện và tác động xy lanh 1 đẩy vật ra thùng chứa. Đối với sản phẩm không đạt yêu cầu thì qui trình cũng tương tự như sản phẩm đạt yêu cầu.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - BÀI BÁO CÁO Môn học: đồ án CDIO Đề tài: thiết kế động ba pha không đồng roto dây quấn Giảng viên hướng dẫn: Võ Tuấn Lớp: EE 447 A Nhóm sinh viên thực hiện: Huỳnh Hữu Tuấn Bùi Quang Tùng Đà Nẵng, ngày 03 tháng 10 năm 2021 Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG: 1.2 sơ đồ hệ thống 1.3 Yêu cầu hệ thống: 1.4 sơ đồ hệ thống: CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ LỰA CHỌN CẢM BIẾN TIỆM CẬN: 2.1.1 Yêu cầu: 2.1.2 Lựa chọn cảm biến phù hợp .5 2.2 LỰA CHỌN CẢM BIẾN KHỐI LƯỢNG LOADCELL 2.3 BỘ KHUẾCH ĐẠI LOADCELL CHUẨN CÔNG NGHIỆP: 2.4 MODUL MỞ RỘNG ANALOG EM231 2.5 ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU .9 2.6 XYLANH KHÍ NÉN 2.7 CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH 11 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ KẾT NỐI 14 3.1: ĐẤU NỐI PLC S7-1200 CPU212 VỚI MODUL ANALOG EM231 14 3.2 KẾT NỐI PLC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC: .15 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ LẬP TRÌNH 16 4.1, giới thiệu mô hình: 16 4.2, lưu đồ thuật toán điều khiển 16 4.3 code điều khiển PLC 17 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 18 Tài liệu tham khảo 18 https://www.ebookbkmt.com/2018/11/bao-cao-he-thong-phan-loai-san-pham.html 18 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG: 1.1.1 Yêu cầu: - Trang bị điện cho Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng 1.1.2 Tên hệ thống: - Trang bị điện cho Hệ thống Phân loại Bưởi 1.1.3 Mô tả nguyên lý hoạt động hệ thống: - Hệ thống phân loại bưởi nhằm chọn bưởi đạt yêu cần khối lượng để phân phối cho siêu thị, sản phẩm không đạt yêu cần giữ lại phân phối cho lái thương bán chợ đầu mối - Hệ thống gồm băng tải, băng tải trang bị cảm biến tiệm cận nhằm phát sản phẩm vào vị trí định lượng hay chưa Bên băng trí bàn cân, bàn cân đặt cảm biến khối lượng loadcell để xác định khối lượng sản phẩm Băng tải thứ bố trí xi lanh khí nén dùng để phân loại bưởi, kèm theo cảm biến tiệm cận giúp phát bưởi - Khi bưởi vào khu vực bàn cân, cảm biến tiệm cận phát có vật, loadcell xác định khối lượng vật đưa tín hiệu xử lý, sản phẩm đạt khối lượng yêu cầu xử lý tác động xy lanh khí nén để chuẩn bị phân loại sản phẩm, băng tải di chuyển vật đến vị trí xy lanh khí nén cảm biến tiệm cận ứng với xy lanh phát tác động xy lanh đẩy vật thùng chứa Đối với sản phẩm không đạt yêu cầu qui trình tương tự sản phẩm đạt yêu cầu 1.2 sơ đồ hệ thống Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống 1.3 Yêu cầu hệ thống: - Hệ thống xác định khối lượng bưởi dao động từ 0.5 kg đến kg - Chiều dài băng tải: 1m - Vận tốc di chuyển vật: 10 m/phút - Phân loại sản phẩm trên kg kg - Có khả chịu tải đến kg - Cảm biến nhận dạng bưởi ( phi kim) - Xy lanh có hành trình 250 mm 1.4 sơ đồ hệ thống: CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ LỰA CHỌN CẢM BIẾN TIỆM CẬN: 2.1.1 Yêu cầu: - Phát nơng sản: bưởi - Có thời gian đáp ứng nhanh - Có điện áp ngõ phù hợp với điện áp ngõ vào PLC 24 VDC - Có thể phát vận có kích thước nhỏ 12x12x12 cm - Thích hợp nhiệt độ môi trường Việt Nam từ 15oC đến 40oC - Thích hợp độ ẩm mơi trường trang trại trồng nông sản từ 50 đến 90 % RH 2.1.2 Lựa chọn cảm biến phù hợp * Từ yêu cầu ta chọn cảm biến tiệm cận loại điện dung CR30-18DN Hình 2.1 Cảm biến tiệm cận loại điện dung CR30-18DN * Thông số kỹ thuật: - Có thể phát sắt, kim loại, nhựa, nước, đá, gỗ, v.v - Tuổi thọ dài độ tin cậy cao - Có mạch bảo vệ nối ngược cực nguồn, áp - Dễ dàng điều chỉnh khoảng cách phát với biến trở điều chỉnh độ nhạy bên - Có thể kiểm tra trạng thái hoạt động thị LED Đỏ - Dễ dàng để điều khiển mức vị trí - Khoảng cách phát hiện: 15 mm ± 10 % - Kích thước vật: 50x50x1mm - Nguồn cấp: 12 – 24 VDC - Dòng điện tiêu thụ: Max 15mA - Tần số đáp ứng: 50 Hz - Hiển thị: Chỉ thị hoạt động LED vàng - Nhiệt độ môi trường: -25oC đến 70oC - Độ ẩm môi trường: 35 đến 95%RH - Mạch bảo vệ: Mạch bảo vệ áp, mạch bảo vệ chống nối ngược 2.2 LỰA CHỌN CẢM BIẾN KHỐI LƯỢNG LOADCELL 2.2.1 Yêu cầu: - Khối lượng tối đa loadcell phải lớn tổng khối lượng bàn cân cộng với khối lượng đối tượng + Khối lượng bàn cân: kg + Khối lượng đối tượng cần đo: từ 0.4 kg đến kg + Tổng khối lượng tối đa = kg + 2kg = 4kg 2.2.2 Lựa chọn loadcell: * Từ yêu cần trên, ta chọn loadcell UWE dạng Hình 2.2 Loadcell UWE dạng * Thơng số kỹ thuật: + Tải trọng : 0,22 – kg + Bảo vệ tải: kg + Điện áp ngõ ra: mV/V + Điện áp kích thích: 10 – 12 VDC + Điện áp kích thích tối đa: 15 VDC + Mức tuyến tính: 0.02 %FSO + Điện trở vào: 410 ± 10 Ohms + Điện trở ra: 350 ± Ohms + Dãy nhiệt độ hoạt động: -20 to + 60 oC + Cấp bảo vệ: IP66 2.3 BỘ KHUẾCH ĐẠI LOADCELL CHUẨN CƠNG NGHIỆP: Hình 2.3: Bộ khuếch đại loadcell MKcells KM02A - Trong thực tế sản xuất công nghiệp liên quan đến định lượng dung loadcell thiết bị thường kèm với khuếch đại chuẩn cho loadcell Hoặc sử dụng đầu cân chuẩn có tích hợp khuếch đại cho loadcell, thông thường giá đầu cân đắt tiền, có ngõ analog thường giá cao, thích hợp dung cho cơng nghiệp như: đầu cân MP30, XK3190-A9, FS1200a, FS8000a,… - Bộ khuếch đại loadcell thường có loại: khuếch đại cho dòng áp, loại cho áp MKcells KM02, KM02A,… - Thông số kỹ thuật khuếch đại MKcells loại KM02A Thông số Dãy đầu vào Giá trị 0-1mV/V, 0-2mV/V, 0-3mV/V, 0-4mV/V, 0-10mV/V, 0-20mV/V, 0-30mV/V, 0-40mV/V Dãy tín hiệu đầu 0-5V, -10V, -5V Điện áp nguồn 12 – 24 VDC nuôi Điện áp nguồn 10VDC, 100mA nuôi loadcell Bảng 2.1:Thông số kỹ thuật KM02A 2.4 MODUL MỞ RỘNG ANALOG EM231 2.4.1 Cấu tạo - Trong thực tế model analog nghiên cứu ứng dụng rộng rãi nhà máy dây chuyền sản xuất đại, công nghiệp, lĩnh vực điều khiển liên tục Ví dụ điều khiển biến tần, điều khiển lưu lượng, nhiệt độ, áp suất,…Trong đề tài này, nhóm ứng dụng modul analog EM 231 vào việc đo khối lượng, lấy tín hiệu khuếch đại từ loadcell, biến đổi AD truyền liệu CPU 224 xử lý sau xuất kết lên giao diện WinCC 2.4.2 Thơng số kỹ thuật Hình 2.4: Modul analog EM 231 - Mã code :EM231 - Module Analog Ngõ vào - Ngõ vào Analog :4 - Loại ngõ vào : 0-10VDC - Loại 12 bit chuyển đổi ,dùng cho CPU S7-200 2.5 ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU Trong mô hình, sử dụng truyền động băng tải dây đai không yêu cầu tải trọng lớn nên không yêu cầu động có cơng suất lớn với u cầu đơn giản sau: - Băng tải chạy liên tục, dừng cần - Khơng địi hỏi độ xác, tải trọng băng tải nhẹ - Dễ điều khiển, giá thành rẻ Vì vậy, cần sử dụng loại động chiều có cơng suất nhỏ , khoản 20- 40w, điện áp vào 12-24v - Động điện chiều 24VDC 40W EXCEM D840-30B đáp ứng yêu cầu 2.6 XYLANH KHÍ NÉN 2.6.1 Yêu cầu: - Hành trình xylanh Lxl=25cm = 250 mm - Thời gian dẫn động T=0.5s - Tải trọng đáp ứng F=50 N 2.6.2 Tính tốn thơng số xylanh phù hợp: - Áp suất khí nén máy nén khí thơng dụng là: P = 6bar = 6,1183 kgf/cm2 - Tải trọng đáp ứng là: F=50 N = (kg) - Chọn đường kính xi lanh: D = sqrt ((F*4)/(p*pi)) = sprt ((665.4*4)(6.1183*3.14)) = 3.72 cm - Chọn đường kính: Dxl = 40 mm - Hành trình xy lanh: Lxl = 250 mm 2.6.3 Chọn xylanh khí nén: * Chọn xylanh AIRTAC MA * Thông số lỹ thuật: - Nhiệt độ chịu : - 50 ~ 700 C - Áp suất chịu : ~ Bar ( kg/cm2) - Piitông Ø : 40 mm - Hành trình : 250 mm Hình 2.6: Xylanh AIRTAC MA 2.6.4 Chọn van khí nén Trong mơ hình đề tài sử dụng van khí nén 5/2 Có tác dụng tác động lên hành trình xy lanh Đặc điểm loại van trên: Van đảo chiều 5/2 tác động trực tiếp dịng khí nén vào từ hai phía nòng van, loại van cửa vị trí Hình 2.7: Van đảo chiều 5/2 Van tiết lưu: Trong mơ hình sử dụng van tiết lưu, có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dịng khí tức điều chỉnh vận tốc thời gian chạy vào pittong xylanh Nguyên lý làm việc van tiết lưu lưu lượng dịng khí qua van phụ thuộc vịa thay đổi tiết diện Hình 2.8: Van tiết lưu 2.7 CHỌN BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC LẬP TRÌNH 2.7.1 Đặc điểm: - Thiết bị chống nhiễu tốt - Kết nối thêm modul để mở rộng ngõ vào/ra - Ngơn ngữ lập trình dễ hiểu - Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển máy lập trình máy tính - Độ tin cậy cao, kích thước gọn - Bảo trị dễ dàng 2.7.2 Bộ điều khiển khả trình PLC S7-1200 1214 AC/DC/RLY 2.7.2.1 Thơng tin - ngõ vào số (DI) 24 VDC - ngõ số relay 2A - ngõ vào analog 0-10V - Ngơn ngữ lập trình: FBD, LADDER, SCL - đếm tốc độ cao HSC (high speed counter) dùng để đọc xung tốc độ cao cao từ encoder việc điều khiển động - Có cổng kết nối encoder (loại dây) - Cổng kết nối profinet Hình 2.8 Hình ảnh thực tế PLC S7-1200 AC/DC/RLY - Có đèn báo: đèn báo Run/stop, đèn báo lỗi, đèn báo trì( bảo dưỡng) - Bộ nhớ trong: 75 KB 2.7.2.2 Chuẩn truyền dẫn Hỗ trợ mạng truyền thông, kết nối protocols: PROFINET, PROFIBUS, MODBUS, AS- interface, OPC server UA v5.1 Ngồi cịn có: TCP/IP, SNMP, DCP, LLDP Nguồn cấp: Xoay chiều 85 – 264V AC 2.7.2.3 Các cơng cụ điều khiển tích hợp Để đơn giản hóa việc lập trình, điều khiển chương trình theo yêu cầu thực tế, nhà sản xuất tích hợp cơng cụ điều khiển cơng cụ bao gồm: - Bộ điều khiển PID (PID controller): Là điều khiển vịng kín, điều khiển ba thơng số P,I,D để đưa tín hiệu điều khiển chuẩn sát Bộ điều khiển tích hợp dạng module CPU S7-1200 1214 AC/DC/RLY - Bộ điều khiển vị trí (controlled positoning): Là module điều khiển tích hợp PLC S7-1200, ứng dụng điều khiển cách xác vị trí động xoay chiều - Web server: Là tính phổ biến cơng nghiệp nay, cho phép người dùng giám sát điều khiển hoạt động PLC thông qua web Người dùng truy cập đến trang web thơng qua thiết bị kết nối internet có trình duyệt đó, ví dụ như: máy tính, điện thoại thơng minh, máy tính bảng v.v… CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ KẾT NỐI 3.1: ĐẤU NỐI PLC S7-1200 CPU212 VỚI MODUL ANALOG EM231 - Modul EM231 có ngõ vào Analog RA, A+, A-, RB, B+, B-, RC, C+, C-, RD, D+, D- Do đề tài sử dụng loadcell nên nhóm sử dụng ngõ vào Analog RA, A+, A- - Cách đấu nối sau: L+ M EM231 đấu trực tiếp từ nguồn 24VDC board thí nghiệm lấy nguồn từ CPU 212 board thí nghiệm Hình 3.1: Sơ đồ đấu nối PLC, EM 231 với khuếch đại Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây cho modul EM231 3.2 KẾT NỐI PLC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC: 3.3.1 Kết nối PLC 3.3.2 Mạch động lực Hình 3.4: Sơ đồ kết nối PLC Hình 3.5: Sơ đồ kết nối mạch động lực CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ LẬP TRÌNH 4.1, giới thiệu mơ hình: 4.2, lưu đồ thuật tốn điều khiển Cảm biến cân phát vật Băng tải dừng 3s để cân Loại So sánh xác định loại hàng Loại Chạy băng tải Chạy băng tải Loại Cảm biến pittong3 Chạy băng tải Cảm biến pittong1 Đẩy pittong Thu hồi pittong1 4.3 code điều khiển PLC - hàm main: Cảm biến pittong2 Đẩy pittong Thu hồi pittong2 - Đọc analog - Hàm output - Hàm mô ... nghiệm Hình 3.1: Sơ đồ đấu nối PLC, EM 231 với khuếch đại Hình 3.2: Sơ đồ đấu dây cho modul EM231 3.2 KẾT NỐI PLC VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC: 3.3.1 Kết nối PLC 3.3.2 Mạch động lực Hình 3.4: Sơ đồ kết nối PLC... 3.5: Sơ đồ kết nối mạch động lực CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ LẬP TRÌNH 4.1, giới thiệu mơ hình: 4.2, lưu đồ thuật tốn điều khiển Cảm biến cân phát vật Băng tải dừng 3s để cân Loại So sánh xác... Đối với sản phẩm không đạt yêu cầu qui trình tương tự sản phẩm đạt yêu cầu 1.2 sơ đồ hệ thống Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống 1.3 Yêu cầu hệ thống: - Hệ thống xác định khối lượng bưởi dao động