Đồ án dây chuyền chiết rót đóng nắm và gián nhãn chai

Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu đề tài Có thể thấy sản phẩm tiêu dùng phần lớn đƣợc chứa đựng bao bì dạng chai lọ ngành thực phẩm ví dụ nhƣ: bia, rƣợu, nƣớc giải khát, hóa mỹ phẩm, v.v…, với nhiều ƣu điểm trội nhƣ giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất Cũng lý mà nhóm em thống đến định chọn đề tài “Điều khiển giám sát hệ thống chiết rót đóng nắp chai” 1.2 Mục đích cần đạt đƣợc sau hoàn thiện đề tài Đối với đề tài: - Kiến thức lập trình PLC Siemens S7-200 - Kiến thức phần mềm Simatic Step - Thiết kế phần cứng phƣơng pháp tối ƣu Đối với cá nhân - Với thân ngƣời thực đề tài, hội tốt để tự kiểm tra lại kiến thức mình, đồng thời có hội nỗ lực vận động tìm hiểu, tiếp cận nghiên cứu đƣợc với vấn đề chƣa biết, chƣa hiểu rõ nhằm trang bị cho thân kiến thức bổ ích cần thiết để sau ứng dụng vào thực tế - Kĩ làm việc theo nhóm, khả tìm tịi, học hỏi, phát huy lực ƣu điểm thân Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ PLC S7-200 2.1 Giới thiệu Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đƣợc sáng tạo từ ý tƣởng ban đầu nhóm kỹ sƣ thuộc hãng General Motor vào năm 1968 Trong năm gần đây, điều khiển lập trình đƣợc sử dụng ngày rộng rãi công nghiệp nƣớc ta nhƣ giải pháp lý tƣởng cho việc tự động hóa q trình sản xuất Cùng với phát triển cơng nghệ máy tính đến nay, điều khiển lập trình đạt đƣợc ƣu ứng dụng điều khiển công nghiệp Nhƣ vậy, PLC máy tính thu nhỏ nhƣng với tiêu chuẩn cơng nghiệp cao khả lập trình logic mạnh PLC đầu não quan trọng linh hoạt điều khiển tự động hóa 2.2 Q trình phát triển kĩ thuật điều khiển: 2.2.1 Hệ thống điều khiển gì? Hệ thống điều khiển tập hợp thiết bị dụng cụ điện tử Nó dùng để vận hành q trình cách ổn định, xác thông suốt 2.2.2 Hệ thống điều khiển dùng rơle điện Sự bắt đầu cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào năm 60 70, máy móc tự động đƣợc điều khiển rơle điện từ nhƣ định thời, tiếp điểm, đếm, relay điện từ Những thiết bị đƣợc liên kết với để trở thành hệ thống hồn chỉnh vơ số dây điện bố trí chằng chịt bên panel điện ( tủ điều khiển) Nhƣ vậy, với hệ thống có nhiều trạm làm việc nhiều tín hiệu vào/ra tủ điều khiển lớn Điều dẫn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa hƣ hỏng phức tạp khó Đồ án tốt nghiệp khăn Hơn nữa, rơle tiếp điểm có thay đổi yêu cầu điều khiển bắt buộc thiết kế lại từ đầu 2.2.3 Hệ thống điều khiển dùng PLC Với khó khăn phức tạp thiết kế hệ thống dùng rơle điện Những năm 80, ngƣời ta chế tạo điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinh cậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc môi trƣờng công nghiệp khắc nghiệt đem lại hiệu kinh tế cao Đó điều khiển lập trình đƣợc chuẩn hóa theo ngơn ngữ Anh Quốc Programmable Logic Controller (viết tắt PLC) 2.2.4 Điều khiển dùng PLC Hình 2.1: PLC S7 200 2.2.4.1 Các khối chức Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) khối Module Output Khối Module Input có chức thu nhận liệu digital, analog chuyển thành tín hiệu cấp vào CPU Khối CPU định thực chƣơng trình điều khiển thơng qua chƣơng trình Đồ án tốt nghiệp chứa nhớ Khối Module Output chuyển tín hiệu điều khiển từ CPU thành liệu analog, digital thực điều khiển đối tƣợng Ví dụ: điều khiển động theo sơ đồ bên dƣới: Điều khiển Rơle điện: Đồ án tốt nghiệp Điều khiển PLC: 2.2.4.2 Các chủng loại PLC Hiện nay, số PLC đƣợc sử dụng thị trƣờng Việt Nam: - Mỹ:Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer, - Đức: Siemens, Boost, Festo - Hàn Quốc: LG - Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi,Koyo, Và nhiều chủng loại khác Các sản phẩm nhƣ: Logo!, Easy, Zen, đƣợc chế tạo để đáp ứng yêu cầu điều khiển đơn giản Đồ án tốt nghiệp 2.2.4.3 Ƣu hệ thống điều khiển dùng PLC - Điều khiển linh hoạt, đa dạng - Lƣợng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh - Tiến hành thay đổi sửa chữa - Độ ổn định, độ tin cậy cao - Lắp đặt đơn giản - Kích thƣớc nhỏ gọn - Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống 2.2.4.4 Hạn chế - Giá thành (tùy theo yêu cầu máy) - Cần chuyên viên để thiết kế chƣơng trình cho PLC hoạt động - Các yêu cầu cố định, đơn giản không cần dùng PLC - PLC bị ảnh hƣởng hoạt động cao, độ rung mạnh 2.2.4.5 Các ứng dụng PLC - Điều khiển trình sản xuất: giấy, ximăng, nƣớc giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói, - Rửa xe ôtô tự động - Thiết bị khai thác - Giám sát hệ thống, an toàn nhà xƣởng - Hệ thống báo động - Điều khiển thang máy - Điều khiển động - Chiếu sáng Đồ án tốt nghiệp - Cửa tự động - Bơm nƣớc - Tƣới - Báo trƣờng học, công sở, - Máy cắt sản phẩm, vơ chai, - Và cịn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác 2.3 Cấu trúc phần cứng PLC S7 200 PLC điều khiển lập trình đƣợc xem máy tính cơng nghiệp Do cơng nghệ ngày cao lập trình PLC ngày thay đổi, chủ yếu thay đổi cấu hình hệ thống mà quan trọng xử lý trung tâm (CPU) Sự thay đổi nhằm cải thiện số tính năng, số lệnh, nhớ, số đầu vào/ ra(I/O), tốc độ quét, xuất nhiều loại PLC PLC Siemens có loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400 Riêng S7- 200 có loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222,CPU 224, CPU 226, Mới có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp analog Trong tài liệu trình bày cấu trúc chung họ S7 – 200, CPU 224 Đồ án tốt nghiệp Tổng số I/O max tƣơng đối lớn, khoảng 256 I/O Số module mở rộng tùy theo CPU lên đến tối đa module Tích hợp nhiều chức đặc biệt CPU nhớ ngõ xung, high speed counter, đồng hồ thời gian thực, v.v Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại nhƣ analog, xử lý nhiệt độ,điều khiển vị trí, module mạng v.v 2.3.1 Các thành phần CPU 2.3.2 Đặc điểm CPU 224 - Kích thƣớc: 120.5mm x 80mm x 62mm - Dung lƣợng nhớ chƣơng trình: 4096 words - Dung lƣợng nhớ liệu: 2560 words - Bộ nhớ loại EEFROM - Có 14 cổng vào, 10 cổng - Cdó thể thêm vào 14 modul mở rộng kể modul Analog - Tốc độ xử lý lệnh logic Boole 0.37μs - Có 256 timer , 256 counter, hàm số học số nguyên số thực - Có đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz - Có phát xung nhanh kiểu PTO PWM, tần số 20 KHz CPU DC - Có điều chỉnh tƣơng tự - Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông, - Đồng hồ thời gian thực - Chƣơng trình đƣợc bảo vệ Password Đồ án tốt nghiệp - Tồn dung lƣợng nhớ khơng bị liệu 190 PLC bị điện 2.3.3 Các đèn báo PLC - SF: đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng (đèn đỏ) - RUN: PLC chế độ làm việc (đèn xanh) - STOP: PLC chế độ dừng (đèn vàng) - I x.x, Q x.x: (đèn xanh) Hình 2.2: Đèn báo PLC 2.3.4 Công tắc chọn chế độ làm việc - RUN: cho phép PLC thực chƣơng trình nhớ, PLC chuyển từ RUN qua STOP gặp cố - STOP: PLC dừng công việc thực chƣơng trình - TERM: cho phép máy lập trình định chế độ làm việc PLC Dùng phần mềm điều khiển RUN, STOP 2.3.5 Kết nối điều khiển Cho model S7-200 sau: Đồ án tốt nghiệp Xác định đặc điểm PLC hãng Siemens: Kết nối dây cho PLC hoạt động Cấp nguồn: 10 Đồ án tốt nghiệp 12 14 1(P) Nối với nguồn khí nén Hình 4.13: Ký hiệu van điện từ chiều tác động Trong đó: : số cửa : số vị trí  Thơng số kỹ thuật - Hãng sản xuất : AirTAC - Mã sản phẩm : 4V210-08 - Điện áp điêu khiển : 220V AC- cửa - Cấp bảo vệ : IP65 - Áp suất hoạt động : 1.5 – 8kgf/cm3  Nguyên lý hoạt động Hình 4.14Van AriTAC(4V210-8) Khi chƣa có tín hiệu điện đƣa vào chân 14, dƣới tác dụng lực lò xo van hoạt động vị trí bên phải, lúc cửa số thông với cửa số cửa thông với cửa 5, cửa số bị chặn Khi có tín hiệu điện đƣa vào chân 14 lúc van đảo trạng thái, cửa thông với cửa 4, cửa thông với cửa 3, cửa số bị chặn 4.2.7.4 Van tiết lƣu chiều điều chỉnh tay Van tiết lƣu có nhiệm vụ thay đổi lƣu lƣợng dịng khí nén, có nghĩa thay đổi tốc độ cấu chấp hành 58 Đồ án tốt nghiệp Van tiết lƣu điều chỉnh tay: Kí hiệu: A  B  Dịng khí nén theo chiều từ A qua B mà khơng thể theo chiều ngƣợc lại a) b) Hình 4.15 a) Van tiết lƣu đầu xy lanh b) Van tiết lƣu đƣờng ống 59 Đồ án tốt nghiệp 4.2.8 Thiết kế sơ đồ đấu dây hệ thống : ON OFF SENSOR SENSOR Sơ đồ đấu dây 60 Đồ án tốt nghiệp 61 Đồ án tốt nghiệp 62 Đồ án tốt nghiệp 63 Đồ án tốt nghiệp Hình 4.19 Sơ đồ hệ thống điện khí nén mơ hình 64 Đồ án tốt nghiệp 4.2.9 Lập trình điều khiển hệ thống simatic step7 cho PLC s7-200 4.2.9.1 Lƣu đồ giải thuật START BĂNG TẢI = SENSOR NO MOTOR CUỐN = YES NO BĂNG TẢI = SENSOR YES BĂNG TẢI = XILANH =1; DELAY 6S; XILANH = XILANH = 1; DELAY 2S; XILANH = VAN XẢ NƯỚC = 1;DELAY 5s VAN XA NƯỚC = END BĂNG TẢI = 65 Đồ án tốt nghiệp 4.2.9.2 Phân cơng vào/ra lập bảng kí hiệu Liệt kê vào đồ nhớ, định rõ địa cho biến Khi viết chƣơng trình, sử dụng biến vào theo tên thay sử dụng trực tiếp địa biến Bảng 4.1: Kí hiệu địa cho ngõ vào/ra 66 Đồ án tốt nghiệp Hình ảnh Chƣơng trình PLC chạy mơ hình hệ thống đóng nút chai : 67 Đồ án tốt nghiệp 68 Đồ án tốt nghiệp 69 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 5:TỔNG KẾT VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 Tổng kết Sau hoàn thành đồ án em học hỏi thêm đƣợc nhiều kiến thức có ích cho cơng việc sau này, đề tài có tính ứng dụng thực tế cao, sau kết thân em đạt đƣợc:  Thi công mơ hình  Lập trình PLC  Ứng dụng đƣợc kiến thức học lớp để hoàn thiện đồ án 5.2 Hạn chế đề tài Dây chuyền chiết rót đóng nắp chai sản phẩm đƣợc ứng dụng thực tế sản xuất điều mà nhóm mong muốn thực đƣợc 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, nguyên lý giống nhƣ thực tế sản xuất 5.3 Hƣớng 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 hoàn thiện tƣơng lai để ứng dụng nhà máy sản xuất thực tế Đó hƣớng phát triển đề tài mà nhóm mong muốn thực đƣợc 70 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Tự học S7-200 hình ảnh, NXB Hồng Đức, [2]Các tài liệu từ Internet tham khảo diễn đàn : http//www.automation.siemens.com http//www.dientuvietnam.net http//www.plcvietnam.com.vn http//www.webdien.com http//www.kilobooks.com http//www.google.com.vn 71 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC Chƣơng trình PLC (trong đĩa CD kèm theo) Video hoạt động hệ thống (trong đĩa CD kèm theo) 72 ... Counter 5.1 CTU Ví dụ: 39 Đồ án tốt nghiệp 5.2 CTUD Ví dụ: 40 Đồ án tốt nghiệp Hàm di chuyển liệu_MOV Ví dụ: 41 Đồ án tốt nghiệp Lệnh chuyển đổi_Convert 42 Đồ án tốt nghiệp 43 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG... khác, 12 Đồ án tốt nghiệp  Chân 1L, 2L nối vào nguồn dƣơng  Từng ngõ từ PLC nối vào đầu tải, đầu lại tải nối vào nguồn âm 13 Đồ án tốt nghiệp CPU 224 DC/DC/DC CPU 224 AC/DC/RELAY 14 Đồ án tốt... song nhiều lệnh tiếp điểm Mạch đóng I0.3 I0.1 I0.2 đóng 30 Đồ án tốt nghiệp 5.2 Tiếp điểm thƣờng đóng Bình thƣờng tiếp điểm đóng mạch, có tín hiệu mức ( 24VDC ) vào I0.1 làm tiếp điểm hở Sử dụng