ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG RÓT NƯỚC ĐÓNG CHAI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200 Giảng viên hướng dẫn: Đà nẵng, 3/2022 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển PLC S7-200 Sinh viên thực hiện: Nội dung đồ án: Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài Chương 2: Giới thiệu tổng quan PLC Chương 3: Thiết kế lắp ráp mơ hình rót nước đóng chai - Lựa chọn phương án thiết kế - Lựa chọn thiết bị hệ thống rót nước đóng chai - Thiết kế sơ đồ nối dây chi tiết cho hệ thống Chương 4: Lập trình cho hệ thống - Đưa nguyên lý hoạt động mơ hình - Lập giãn đồ thời gian - Lập trình điều khiển cho hệ thống Chương 5: Kết - nhận xét – đánh giá – kết luận - Đưa mơ hình chạy thực tế - Đánh giá nhận xét trình - Đưa kết luận cho đề tài ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Số thẻ sinh viên: Lớp: Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử Họ tên sinh viên: Số thẻ sinh viên: Lớp: Ngành: Kỹ thuật điện, điện tử Tên đề tài đồ án: Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển PLC S7-200 Đề tài thuộc diện:  Có ký kết thỏa thuận sỡ hữu trí tuệ đồi với kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - PLC S7-200 ngơn ngữ lập trình - Phần mềm STEP7-MICROWIN - Phần mềm mô PLC S7-200 SIMULATOR Nội dung phần thuyết minh: - Tổng quan đề tài - Tổng quan PLC - Thiết kế lắp ráp mơ hình rót nước đóng chai - Lập trình điều khiển mơ hình - Kết luận Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): Sơ đồ nối dây chi tiết vẽ A0 Họ tên người hướng dẫn: Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 24/10/2021 Ngày hồn thành đồ án: 1/3/2022 Trưởng mơn Đà nẵng, ngày… Tháng….năm 2022 Người hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy cô giáo khoa Điện, đặc biệt thầy hướng dẫn TS giúp đỡ em suốt trình để em hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp Qua chia sẻ, trao đổi giáo viên hướng dẫn suốt trình làm đồ án tốt nghiệp, em tiếp thu thêm nhiều kiến thức vơ bổ ích với kỹ mềm giúp cho thân em ngày hồn thiện Mặc dù cố gắng để hoàn thành đề tài tốt nghiệp cách tốt vối vốn kiến thức hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận thơng cảm góp ý tận tình q Thầy, Cơ Bên cạnh em xin cảm ơn gia đình, bạn bè giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thời gian làm đề tài tốt nghiệp Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài nghiên cứu em hướng dẫn TS.Võ Quang Sơn Các nội dung tính tốn, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu, thơng tin trích dẫn đồ án rõ nguồn gốc rõ ràng phép cơng bố Nếu phát có gian lận em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Sinh viên thực Mục Lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VỀ BĂNG CHUYỀN 1.2 MÁY CHIẾT RÓT 1.3 MÁY ĐÓNG NẮP CHAI CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PLC 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC 2.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 2.3 SƠ LƯỢC VỀ LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA PLC 2.4 CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 2.4.1 Cấu trúc 2.4.2 Module đầu .8 2.4.3 Module phối ghép 2.4.4 Phân loại PLC .9 2.4.5 Ưu điểm tự động hoá 2.5 ỨNG DỤNG 2.6 GIỚI THIỆU PLC S7-200 SIEMENS 2.6.1 Giới thiệu chung plc s7-200 10 2.6.2 Giới thiệu module mở rộng 12 2.6.3 Cấu hình phần cứng 12 2.6.4 Một số loại CPU 22x 13 2.7 CÁC VÙNG NHỚ 2.7.1 Vùng nhớ đềm ngõ vào số I .15 2.7.2 Vùng nhớ đệm ngõ vào số Q .15 2.7.3 Vùng nhớ biến V 15 2.7.4 Vùng nhớ M .15 2.7.5 Vùng nhớ định thời T 15 2.8 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PLC S7-200 2.8.1 Phương pháp lập trình 16 2.8.2 Một số câu lệnh hay dùng 18 2.8.3 Timer tập lệnh điều khiển thời gian 19 2.8.4 Counter: tập lệnh với đếm 19 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH RĨT NƯỚC ĐĨNG CHAI…….22 3.1 TỔNG QUAN VỀ BĂNG CHUYỀN .24 3.1.2 Cơ cấu băng tải 22 3.1.3 Nguyên lý hoạt động băng tải 23 3.1.4 Cơ cấu đóng nắp chai 23 3.2 YÊU CẦU THIẾU KẾ 3.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế .24 3.2.2 Băng tải .24 3.2.3 Lựa chọn nguồn 25 3.2.4 Lựa chọn van điện từ 26 3.2.5 Chọn xy-lanh khí nén 28 3.2.6 Lựa chọn relay trung gian 29 3.2.7 Lựa chọn cảm biến 31 3.2.8 Relay JQC3F-24VDC2-C 32 3.2.9 Lựa chọn động băng tải: 33 4.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH 4.2 GIẢN ĐỒ THỜI GIAN 4.3 PHÂN KÊNH 4.4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 4.5 MÔ PHỎNG CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 TỰ ĐÁNH GIÁ 5.2 TỔNG KẾT 5.3 ƯU ĐIỂM 5.4 HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI 5.5 HƯỚNG PHÁT TRIỂN DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Chương Hình 1.1 Hình ảnh thực tế dây chuyền Hình 1.2 Hình ảnh thực tế dây chuyền Hình 1.3 Máy đóng nắp chai Chương Hình 2.1 Cấu trúc PLC Hình 2.2 PLC S7200 12 Hình 2.3 Cấu trúc bên ngồi PLC 14 Hình 2.4 Chân cổng truyền 14 Hình 2.5 Giao diện làm việc phần mềm STEP 7- MICROWIN 17 Chương Hình 3.1 Cấu tạo băng tải 22 Hình 3.2 Cấu tạo cấu đóng nắp chai 23 Hình 3.3 Cấu tạo cấu nắp chai 23 Hình 3.4 Nguồn tổ ong 24VDC 25 Hình 3.5 Van điện từ 26 Hình 3.6 Cấu tạo van điện từ .26 Hình 3.7 Nguyên lý làm việc van điện từ 27 Hình 3.8 Xy- lanh khí nén 28 Hình 3.9 Nguyên lý hoạt động xilanh 28 Hình 3.10 relay trung gian 29 Hình 3.11 Cấu tạo relay trung gian 29 Hình 3.12 Nguyên lý hoạt động relay 30 Hình 3.13 Cảm biến NPN E3F-DS30C4 31 Hình 3.14 relay JQC3F-24VDC-C .32 Hình 3.15 Động dẫn động .33 Chương Hình 4.1 Tồn mơ hình 35 Hình 4.2 Giao diện phần mềm mơ 39 Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật Tự động hóa trở thành nghành khơng thể thiếu công nghiệp đại Đây ngành khoa học góp phần áp dụng tiến khoa học công nghệ vào sản xuất nâng cao hiệu chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động người Tạo điều kiện cho phát triển xã hội nâng cao tri thức người Qua đó, giúp người tiếp cận khoa học công nghệ áp dụng vào sống nâng cao hiệu kinh tế lao động Được đồng ý giáo viên hướng dẫn TS Võ Quang Sơn nhóm chúng em định chọn đề tài tốt nghiệp: “Hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển PLC S7-200” Nội dung thuyết minh: - Lời nói đầu - Chương 1: Tổng quan đề tài - Chương 2: Tổng quan PLC - Chuong 3: Thiết kế lắp ráp mơ hình chiết rót nước đóng chai - Chương 4: Lập trình điều khiển mơ hình - Chương 5: Kết luận Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 Trục quay bị động Chai Hệ thống đỡ băng tải làm phần trượt cho băng tải 3.1.3 Nguyên lý hoạt động băng tải Băng tải vận hành động nối vào trục dẫn động cấp điện Vải tải kéo căng trục quay bị động chạy với vận tốc với vận tốc động Hành trình đai vải vận chuyển sản phẩm 3.1.4 Cơ cấu đóng nắp chai Hình Cấu tạo cấu đóng nắp chai Nguyên lý hoạt động cấu đóng nắp chai: hoạt động điều khiển van điện piston xy-lanh Piston đẩy xuống hết hành trình để đóng nắp chai Cơ cấu cấp nắp chai: Hình 3 Cấu tạo cấu nắp chai Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 Nắp chai Khay chứa nắp chai Nguyên lý hoạt động cấu cấp nắp chai: chai rót đầy nước vị trí bơm Trên đường chai bố trí khay chứa nắp chai cho trước chai qua vị trí đóng nắp miệng chai gạt nắp chai xuống trước tới khâu đóng nắp chai 3.1.5 Nguyên lý hoạt động Băng tải cấp chai Vị trí nhận chai Vị trí rót nước Vị trí đóng nắp Băng tải sản phẩm Nguyên lý hoạt động chung: băng tải cấp chai đưa chai vào vị trí rót nước Khi hồn thành khâu rót nước băng tải tiếp tục đưa chai đến vị trí đóng nắp chai Trong q trình di chuyển miệng chai gạt nắp chai xuống miệng chai Khi đóng nắp chai xong băng tải đưa chai Kết thúc trình 3.2 YÊU CẦU THIẾU KẾ Với mục tiêu mơ hình thực hành phục vụ đào tạo nên đáp ứng đầy đủ yêu cầu thực tế điều kiện phân loại phức tạp Tuy nhiên, mơ hình thiết kế phải đảm bảo số yêu cầu kỹ thuật chung sau:  Mơ hình phù hợp với ngun lý chiết rót thực tế  Lắp ráp, đấu nối vận hành điều khiển dễ dàng  Sử dụng vật tư, thiết bị, linh kiện thông dụng để dể dàng thay sữa chữa  Đảm bảo tính thẩm mỹ gọn gàng Các cấu truyền động, kết nối phải đảm bảo cứng vững tuổi thọ cao 3.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế Trên yêu cầu kỹ thuật phân tích chúng em lựa chọn phương án thiết kế mơ hình “Hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển PLC S7-1200” Mơ hình sử dụng hai cảm biến vật thể để điều khiển Tính tốn thiết kế băng tải, khung mơ hình 3.2.2 Băng tải Băng tải thành phần dây chuyền sản xuất, cấu quan trọng để vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm từ vị trí sang vị trí khác Băng tải phải bảo đảm yêu cầu:  Tải trọng Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200  Vận tốc  Độ an tồn vận hành  Khả thay đổi cơng suất tải  Khung mơ hình  Khung mơ hình làm gỗ ván ép 3.2.3 Lựa chọn nguồn Hình Nguồn tổ ong 24VDC Bộ nguồn tổ ong Omron S8JX-G10024CD 4.5A 24V 100W Bộ nguồn công suất lớn để cung cấp cho hệ thống tải yêu cầu dịng lớn  Thơng số kỹ thuật: - Điệp áp ngõ vào: 220-230 VAC 50-60Hz Điện áp ngõ ra: 24VDC Dịng điện: 4.5A  Ngun lý hoạt động: Khi cơng tắc điện mở, nguồn điện qua nguồn xung, cuộn sơ cấp biến áp đóng cắt điện xuất từ trường biến thiên, dẫn đến cuộn thứ cấp xuất điện áp Điện áp chỉnh lưu qua vài diode qua tụ lọc thứ cấp để san phẳng điện áp Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 3.2.4 Lựa chọn van điện từ Hình Van điện từ Van khí điện từ thiết kế với chế đóng/ mở nhanh độ bền cao, hiệu suất hoạt động ổn định, tốn lượng, thiết kế nhỏ gọn, cấu tạo lại đơn giản Nhiệm vụ van điện từ đóng mở chất lỏng/ khí nén  Cấu tạo van điện từ: Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 Hình Cấu tạo van điện từ  Thông số kỹ thuật: - Nguồn cấp: 24 VDC Công suất 4.8W Áp suất làm việc: 0.15-0.8Mpa Cơng dụng: đóng mở khí nén điều khiển Xi lanh  Nguyên lý hoạt động: Hình Nguyên lý làm việc van điện từ Trong đó: 5: số cửa 2: số vị trí Van 5/2 có cổng làm việc, vào (1), (2, 4) hai cửa xả riêng cho trạng thái (3,5), có hai trạng thái Van 5/2 điều khiển khí, khí nén hay điện phía hai phía Các van điều khiển khí nén hay điện hai phía có đặc điểm van giới thiệu phần tử nhớ hai trạng thái Van 5/2 dùng làm van đảo chiều điều khiển xilanh tác dụng kép Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 3.2.5 Chọn xy-lanh khí nén Hình Xy- lanh khí nén  Thơng số kỹ thuật:  Hành trình: 50mm  Đường kính trục: 8mm  Đường kính thân: 25mm  Chiều dài bình thường: 182mm  Chiều dài tối đa: 228mm Nguyên lý hoạt động: Khí nén sử dụng để sinh cơng hai phía Pittong Xilanh có hai cửa cấp nguồn điều khiển hoạt động xilanh kép van Hình Nguyên lý hoạt động xilanh Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 3.2.6 Lựa chọn relay trung gian Hình 10 Relay trung gian  Cấu tạo: Hình 11 Cấu tạo relay trung gian Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200  Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 24VDC 220VAC 50-60Hz Số chân: Số tiếp điểm thường đóng: Số tiếp điểm thường mở :2  Nguyên lý hoạt động: Dòng điện chạy qua relay trung gian sẽ chạy qua cuộn dây bên Nó tạo từ trường hút Từ trường hút tác động lên đòn bẩy bên Hiện tượng này làm đóng mở tiếp điểm điện Hình 12 Nguyên lý hoạt động relay Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 3.2.7 Lựa chọn cảm biến   Hình 13 Cảm biến NPN E3F-DS30C4 Thơng số kỹ thuật: - Điện áp làm việc: 6-36VDC - Khoảng cách phát hiện: 10-30cm điều chỉnh biến trở - Loại: NPN - Đường kính ngồi: 18mm - Sơ đồ đấu chân: - Dây nâu: VCC - Dây xanh: GND - Dây đen: dây tín hiệu Thiết kế hệ thống rót nước đóng chai tự động điều khiển plc s7-200 Thông số kỹ thuật - Cảm biến lưu lượng nước máy pha coffee - Điện áp hoạt động: 3.5 – 12VDC - Dòng điện tiêu thụ: 15mA - Tín hiệu đầu ra: sử dụng hiệu ứng hall, tín hiệu đầu dạng xung - Nhiệt độ hoạt động: