BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II Đề tài Thiết kế, chế tạo mô hình băng tải phân loại sản phẩm 0 Mục lục LỜI MỞ ĐẦU 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II Đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình băng tải phân loại sản phẩm Mục lục LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Đặc điểm điều khiển .5 1.3 Đối tượng, nhiệm vụ phạm vi đề tài 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Nhiệm vụ đề tài 1.3.3 Phạm vi đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN TRONG BỘ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 2.1 Giới thiệu chung điều khiển PLC 2.1.1 Sơ lược phát triển 2.1.2 Khái niệm PLC 2.1.3 Giới thiệu PLC 2.1.4 Nguyên lý hoạt động PLC 10 2.1.5 Lợi ích việc sử dụng PLC 12 2.1.6 Ưu điểm PLC .15 2.1.7 Nhược điểm PLC 16 2.1.8 Cấu trúc PLC .16 2.1.9 Cấu trúc bên PLC 20 2.2 Bộ điều khiển PLC FX3U – 24MR 22 2.2.1 Giới thiệu chung 22 2.2.2 Ưu điểm dòng FX3U 23 2.2.3 Tính 23 2.2.4 Đặc điểm 24 2.2.5 Thông số 24 2.2.6 Ứng dụng .25 2.2.7 Ngơn ngữ lập trình điều khiển PLC .26 2.3 Arduino uno .26 2.4 Cảm biến màu .29 2.5 Xy lanh khí nén 30 2.6 Phần mềm GX Work2 31 2.6.1 GX Work 31 2.7 Các thiết bị điện có nguồn điều khiển khác 38 2.7.1 Nguồn tổ ong .38 2.7.2.Relay trung gian 41 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN 45 3.1 Sơ đồ khối 45 3.2 Sơ đồ kết nối PLC .45 3.3 Thiết kế 48 3.4 Mô tả công nghệ 48 3.5 Lưu đồ thuật toán chương trình điều khiển 48 3.5.1 Lưu đồ thuật toán .48 3.5 Hình ảnh thực tế 51 Mặt trước 51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .52 I KẾT LUẬN 52 II HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 LỜI MỞ ĐẦU Hiện công nghiệp đại hoá đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hoá 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.Từ PLC đời thay số phương pháp cũ nhờ khả điều khiển thiết bị dễ dàng linh hoạt dựa vào việc lập trình tập lệnh logic Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế.Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Để tìm hiểu rõ PLC nhóm chúng em xin chọn đề tài “Nghiên PLC Mitsubishi lập trình ứng dụng điều khiển hệ thống băng tải phân loại màu sắc” Trong trình thực chương trình cịn gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề ít, hạn hẹp, liên quan đến nhiều vấn đề phần dây chuyền Mặc dù cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên tránh khỏi sai sót mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo để đồ án hoàn thiện LỜI CẢM ƠN Để đạt thành này, em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy, cô giáo khoa Điện–Điện Tử, đặc biệt thầy giáo mơn Tự Động Hóa trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên tận tình dạy trang bị cho em kiến thức chuyên ngành Đó tảng để em thực đồ án tảng vững phục vụ cho công việc em sau trường Xin chân thành cảm ơn người hướng dẫn tận tình giúp đỡ, định hướng, góp ý cung cấp ý tưởng quý báu cung cấp tài liệu tham khảo cho em suốt trình làm đồ án Em xin cảm ơn bạn bè người thân tạo hội giúp đỡ em hồn thành tốt đồ án Vì kinh nghiệm thực tế cịn hạn chế nên q trình thực đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót sai lầm, em mong bảo, góp ý tận tình từ phía thầy để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung Trong kinh tế thị trường ngày nay, cạnh tranh khốc liệt điều đáng lo cho doanh nghiệp muốn tồn phát triển lâu dài Những năm qua, với xu hướng mở cửa kinh tế thu hút vốn đầu tư nhiều doanh nghiệp nước vào Việt Nam Đồng nghĩa với tạo hội mới, tạo thêm nhiều cơng ăn việc làm, từ cơng ty phụ trợ công nghiệp không ngừng tăng lên Để đáp ứng trình sản xuất, hầu hết doanh nghiệp phải đầu tư lắp ráp dây chuyền sản xuất, đầu tư làm máy móc thiết bị Nhưng tốn đặt với cơng ty nước ngồi Việt Nam, nhập dây chuyền máy móc thiết bị trực tiếp từ bên nước họ VN chi phí cao, q trình bảo hành bảo dưỡng khó khăn tốn nhiều chi phí Họ phải tìm đối tác Việt Nam cung cấp máy móc thiết bị 1.2 Đặc điểm điều khiển Cấu tạo tủ điện điều khiển PLC với thành phần điều khiển PLC Trong đó, bọ điều khiển PLC có nhiều loại khác đến từ nhiều thương hiệu nội tiếng LS, ABB, Schneider, Mitsubishi, Siemens,… Nhờ vào chức điều khiển tiếp nhận sản xuất tín hiệu, tín hiệu Analog Từ đó, tủ điều khiển PLC hoạt động cách thơng minh, sử dụng điều khiển theo Timer, PID, đếm,… Từ điều khiển đó, người thiết kế điều khiển lấy tín hiệu qua rờ le trung gian, tiếp điểm contactor rơ le nhiệt Từ đó, điều khiển loại bơm động theo yêu cầu hệ thống điện đặt - Sử dụng PLC Mitsubishi việc điều khiển tự động băng tải - Kết hợp biến tần delta điều khiển tốc độ băng tải theo quy trình hệ thống - Được thiết kế theo tiêu chuẩn cao nhất, mang lại cho người sử dụng nhiều thuận lợi, dễ dàng an toàn trình vận hành - Tiết kiệm khơng gian - Thay nhanh chóng mà khơng cần cúp điện hệ thống 1.3 Đối tượng, nhiệm vụ phạm vi đề tài 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu - Tìm hiểu nghiên cứu PLC - Tìm hiểu PLC FX3U – 32MT - Tìm hiểu nghiên cứu ngơn ngữ lập trình PLC - Tìm hiểu phần cứng lập trình 1.3.2 Nhiệm vụ đề tài Tìm hiểu thơng tin, quy trình hoạt động tủ điện điều khiển băng tải Liệt kê, phân tích loại tủ điều khiển phổ biến để lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với đề tài Thiết lập phương án thiết kế khí, mạch điện, giao diện với người sử dụng khách hàng phương án điều khiển hệ thống Thiết lập phương án giải thuật điều khiển băng tải chạy nhanh, chậm, dùng khẩn cấp… 1.3.3 Phạm vi đề tài Thiết kế, chế tạo tủ điều khiển băng tải gồm phần chính: - Phần điện phần lập trình: thiết kế hệ thống điện hệ thống, thiết bị ngõ vào/ra kết nối với điều khiển PLC, - Thiết kế giao diện với người sử dụng khách hàng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN TRONG BỘ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Bài toán điều khiển: Để điều khiển băng tải pha sử dụng contactor role để điều khiển động không đồng pha Lập trình PLC để điều khiển tuần tự3 băng tải hiển thị HMI từ sở nên chúng em lựa chọn linh kiện sau để phù hợp cho yêu cầu đề tài + PLC mitsubishi FX3U-16MT + HMI + Contactor + Rơ le trung gian + Aptomat 3p + Nguồn tổ ong + Nút nhấn 2.1 Giới thiệu chung điều khiển PLC 2.1.1 Sơ lược phát triển Thiết bị điều khiển lập trình (programmable logic controller) thiết kế lần cho đời năm 1968 (Công ty General Moto-Mỹ).Tuy nhiên, hệ thống đơn giản cồng kềnh, người dùng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống Vì nhà thiết kế bước cải tiến hệ thống đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, việc lập trình cho hệ thống cịn gặp nhiều khó khăn, lúc khơng có thiết bị lập trình ngoại vi hỗ trợ cho cơng việc lập trình Để đơn giản hóa việc lập trình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay (programmable controller handle) đời năm 1969 Điều tạo phát triển thật cho kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn hệ thống điều khiển lập trình (PLC) đơn giản nhằm thay hệ thống Relay dây nối hệ thống cổ điển Qua trình vận hành,các nhà thiết kế bước tạo tiêu chuẩn cho hệ thống,tiêu chuẩn là:Dang lập trình dùng giản đồ hình thang (The diagroom format).Trong năm thập niên 1970, hệ thống PLC có thêm khả vận hành với thuật tốn hỗ trợ (arithmetic),“vận hành với liệu cập nhật” (data manipulation).Do phát triển loại hình dùng cho máy tính ( Cathode Ray Tube : CRT), nên việc giao tiếp người điều khiển lập trình cho hệ thống ngày trở nên thuận tiện Sự phát triển hệ thống phần cứng phần mềm từ năm 1975 làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ với chức mở rộng: hệ thống ngõ vào/ tăng thêm 800 cổng vào/ra, dung lượng nhớ chương trình tăng lên 128.000 từ nhớ (word of memory) Ngồi nhà thiết kế cịn tạo kĩ thuật kết nối với hệ thống PLC riêng lẻ Tốc độ xử lý hệ thống cải thiện, chu kì quét (scan) nhanh làm cho hệ thống PLC xử lý tốt với chức phức tạm số lượng cổng vào/ra lớn Trong tương lai hệ thống PLC không giao tiếp với hệ thống khác thông qua CIM (Computer Intergrated Manufacturing) để điều khiển hệ thống: Robot, Cad/Cam thiết kế xây dựng loại PLC với chức điều khiển “thông minh” (Intelligent) gọi siêu PLC (Super PLC) cho tương lai 2.1.2 Khái niệm PLC PLC chữ viết tắt từ: Programmable Logic Controller Theo hiệp hội quốc gia sản xuất điện Hoa kỳ PLC thiết bị điều khiển mà trang bị chức logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung tính tốn cho phép điều khiển nhiều loại máy móc xử lý Các chức đặt nhớ mà tạo lập xếp theo chương trình Nói cách ngắn gọn PLC máy tính cơng nghiệp để thực dãy trình 2.1.3 Giới thiệu PLC Từ ngành công nghiệp sản xuất bắt đầu phát triển, để điều khiển dây chuyền, thiết bị máy móc cơng nghiệp … Người ta thường thực kết nối linh kiện điều khiển riêng lẻ (Rơle, timer, contactor …) lại với tuỳ theo mức độ yêu cầu thành hệ thống điện điều khiển đáp ứng nhu cầu mà tốn cơng nghệ đặt Công việc diễn phức tạp thi cơng phải thao tác chủ yếu việc đấu nối, lắp đặt nhiều thời gian mà hiệu lại khơng cao thiết bị cần đƣợc lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại hạn chế, lượng vật tư nhiều đặc biệt trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đổi quy trình sản xuất gặp nhiều khó khăn nhiều thời gian việc tìm kiếm hư hỏng lại dây suất lao động giảm rõ rệt Với nhược điểm nhà khoa học, nhà nghiên cứu nỗlực để tìm giải pháp điều khiển tối ưu đáp ứng mong mỏi ngành cơng nghiệp đại tự động hố q trình sản xuất làm giảm sức lao động, giúp người lao động làm việc khu vực nguy hiểm, độc hại … mà suất lao động lại tăng cao gấp nhiều lần Một hệ thống điều khiển ưu việt mà phải chọn để điều khiển cho ngành công nghiệp đại cần phải hội tụ đủ yếu tố sau: Tính tự động cao, kích thước khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ hệ thống điều khiển lập trình PLC (Programable Logic Control) đời năm 1968 (Công ty General Moto - Mỹ) Tuy nhiên hệ thống đơn giản cồng kềnh, ngƣời sử dụng gặp nhiều khó khăn việc vận hành hệ thống, qua nhiều năm cải tiến phát triển không ngừng khắc phục nhƣợc điểm cịn tồn để có điều khiển PLC ngày nay, giải vấn đề nêu với ưu việt sau: ... sản phẩm, cắt giấy - Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: Phân loại sản phẩm, đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt q trình sản xuất, bơm (bia, nước trái ) cân đong, đóng gói, hịa trộn - Kim loại: ... Thiết lập phương án giải thuật điều khiển băng tải chạy nhanh, chậm, dùng khẩn cấp… 1.3.3 Phạm vi đề tài Thiết kế, chế tạo tủ điều khiển băng tải gồm phần chính: - Phần điện phần lập trình: thiết. .. trình hoạt động tủ điện điều khiển băng tải Liệt kê, phân tích loại tủ điều khiển phổ biến để lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với đề tài Thiết lập phương án thiết kế khí, mạch điện, giao diện