Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU Hiện nay đất nước ta đang hội nhập vào sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới bằng nền sản xuất đa dạng và đầy tiềm năng, nền kinh tế đã và đang phát triển này không chỉ đòi hỏi số lượng về nguồn nhân lực, nhân công khổng lồ, mà còn yêu cầu về trình độ tay nghề, kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất. Trên đà phát triển đó vấn đề tự động hóa trong sản xuất, trong các hoạt động sinh hoạt hằng ngày của con người đã trở thành nhu cầu cần thiết. Ngày nay với sự xuất hiện của các chip điện tử, PLC, máy tính, CNC…Cùng với việc sử dụng rộng rãi của nó đã thúc đẩy sự phát triển của tự động hóa lên một bước cao hơn. Do đó nhóm đồ án đã thực hiện đề tài: “Thiết kế điều khiển, giám sát mô hình tay máy gắp vật và phân loại sản phẩm” Đề tài này giúp nhóm tích lũy thêm nhiều kiến thức mới. Đặc biệt là những kinh nghiệm trong quá trình thiết kế nhóm được cọ xát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế công việc bên ngoài nhiều hơn về cách lắp đặt và lập trình. Do thời gian và kiến thức có hạn, nên đề tài còn nhiều điểm thiếu sót.Nhóm đồ án rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để có thể năng cao chất lượng của đề tài và phát triển hơn.
LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy cô trường, đặc biệt thầy cô khoa tự động hóa trường Đại học Điện Lực giúp đỡ em để hồn thành tốt báo cáo tốt nghiệp Và em xin chân thành cảm ơn TS Phạm Thị Hương Sen nhiệt tình hướng dẫn em việc lựa chọn đề tài nghiên cứu, hướng tiếp cận giúp em chỉnh sửa thiếu sót q trình nghiên cứu Trong q trình nghiên cứu, em khó tránh khỏi sai sót, mong thầy bỏ qua giúp em hồn thiện cách hồn chỉnh Đồng thời trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp từ phía thầy để em học thêm nhiều kinh nghiệm em hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 14 1.1 Giới thiệu hệ thống sản xuất tự động .14 1.1.1 Giới thiệu chung 14 a) Đặt vấn đề .14 b) Giới thiệu tự động hóa 14 c) Vai trò tự động hóa 15 1.1.2 Dây chuyền sản xuất tự động hóa .16 a) Khái niệm dây truyền sản xuất 16 b) Cơ cấu vận chuyển phôi băng chuyền 17 1.1.3 Các hệ thống sản xuất tự động phân loại sản phẩm 17 a) Một số ví dụ sản xuất tự động 17 b) Một số ví dụ mơ hình phân loại sản phẩm 18 1.2 Giới thiệu hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 19 1.2.1 Đặt vấn đề 19 1.2.2 Mục tiêu thiết kế hệ thống 20 a) Mục tiêu kinh tế 20 b) Mục tiêu kỹ thuật 20 c) Yêu cầu hệ thống 20 1.2.3 Phạm vi nội dung thiết kế hệ thống 20 a) Phạm vi thiết kế 20 b) Nội dung thiết kế 21 1.3 Tổng kết chương 21 Trang CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM DÙNG HỆ THỐNG CÁNH TAY KHÍ NÉN .22 2.1 Xây dựng quy trình cơng nghệ cho hệ thống 22 2.2 Ý tưởng thiết kế 23 2.2.1 Thiết kế mô hình tổng quan hệ thống 24 2.2.2 Thiết kế Layout tủ điện 25 2.2.3 Thiết kế vật cần phân loại 26 2.3 Phân tích chọn phương án thiết kế 27 2.3.1 Hệ thống băng tải 27 a) Giới thiệu băng tải 27 b) Ưu điểm băng tải 27 c) Cấu tạo chung băng tải .28 d) Các loại băng tải phương án lựa chọn 28 2.3.2 Phương án lựa chọn điều khiển .29 a) Giới thiệu chung PLC 29 b) Lựa chọn PLC .30 2.3.3 Phương án lựa chọn động 32 a) Tổng quan động 32 b) Tính chọn động 34 2.3.4 Phương án lựa chọn truyền dẫn động 36 2.3.5 Phương án lựa chọn cấu đẩy cho cánh tay .37 2.3.6 Phương án lựa chọn cảm biến sản phẩm 38 2.3.7 Phương án lựa chọn thiết bị hệ thống 39 2.3.8 Phương án lựa chọn HMI .44 2.3.9 Phương án lựa chọn máy bơm khí cho hệ thống 48 2.4 Thiết kế phần khí .50 2.4.1 Thiết kế băng tải 50 2.4.2 Thiết kế hệ thống cánh tay 52 a) Tính chọn xi lanh phù hợp với hệ thống cánh tay 53 Trang b) Thiết kế hệ thống khí nén 61 2.5 Thiết kế sơ đồ mạch động lực .62 2.6 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển 63 2.7 Thiết kế thuật toán chương trình điều khiển .66 2.7.1 Chọn thiết bị cho hệ thống 66 2.7.2 Sơ đồ Grafcet .66 2.8 Quá trình thực nghiệm kiểm tra mơ hình 69 2.8.1 Quá trình thực .69 2.8.2 Kiểm tra thử mơ hình 70 2.9 Đánh giá kết 71 2.10 Tổng kết chương 71 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 72 3.1 Tổng quan vai trò HMI điều khiển giám sát 72 3.2 Thiết kế chương trình giám sát .73 3.2.1 Sơ đồ kết nối HMI với PLC 73 3.2.2 Tổng quan cách sử dụng phần mềm EB8000 74 3.2.3 Màn hình giám sát mơ hình 77 3.3 Tổng kết chương 81 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC 85 Phụ lục 85 Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu PLC HMI RL DC MCB S (1,2,3,4) BU BP BK T L Nghĩa tiếng Việt Bộ điều khiển lập trình Giao diện người dùng Rơ le Động chiều Át tép Cảm biến(1,2,3,4) Chân âm Chân dương Chân tín hiệu Tốt Lỗi Trang Nghĩa tiếng Anh Programmable Logic Controller Human-Machine Interface Relay Direct Current Motors Miniature Circuit Breaker Sensor(1,2,3,4) Succeed Fail DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1 Dây chuyền sản xuất cơm hộp tự động .18 Hình Cánh tay robot khí nén sản xuất ô tô 18 Hình Hệ thống phân loại theo vật liệu 19 Hình Hệ thống phân loại theo màu 19 Y Hình Sơ đồ khối hệ thống 23 Hình 2 Bản vẽ quy trình công nghệ 24 Hình Mơ hình tổng quan hệ thống 25 Hình Thiết kế Layout tủ điện 26 Hình Thiết kế kích thước vật 27 Hình Băng tải .28 Hình Cấu tạo băng tải 29 Hình Tổng quan hệ thống sử dụng PLC 31 Hình PLC MITSUBISHI FX3U 16M 32 Hình 10 Động DC KM3448A .33 Hình 11 Động bước 34 Hình 12 Sơ đồ tính toán lực băng tải [1] 35 Hình 13 Bộ truyền đai .39 Hình 14 Piston khí nén .39 Hình 15 Cảm biến quang thu phát chung 40 Hình 16 Relay trung gian 8C-24VAC 41 Hình 17 a, Van khí nén 5/2 b, Kí hiêu van đảo chiều 42 Hình 18 a,Van tiết lưu b, Kí hiệu van tiết lưu 42 Hình 19 Nguồn tổ ong 24V .43 Hình 20 a, Nút nhấn b, Đèn báo nguồn .44 Hình 21 Cầu đấu 15A .44 Hình 22 Dây điện ống lồng 46 Hình 23 ruột gà bọc dây 46 Hình 24 Thanh ray, máng nhựa .47 Hình 25 Màn Simatic HMI Siemens 47 Hình 26 Màn HMI Got1000 Mitsubishi 48 Hình 27 Màn HMI WeinTeik 6070IH 50 Hình 28 Máy bơm khí nén .51 Hình 29 Bơm mini 12V Xiaomi 70 Mai TP03 53 Hình 30 Sơ đồ băng tải 53 Hình 31 Thiết kế băng tải .55 Hình 32 Thiết kế cánh tay khí nén 56 Hình 33 Thiết kế hệ thống van, xi lanh khí nén .65 Hình 34 Sơ đồ mạch lực 66 Trang Hình 35 Bản vẽ thiết kế Input PLC 67 Hình 36 Bản vẽ thiết kế Output PLC .68 Hình 37 Bản vẽ thiết kế điều khiển qua relay .69 Hình 38 Sơ đồ Grafcet .72 Hình 39 Mơ hình hệ thống hoàn chỉnh 73 Hình 40 Mơ hình hệ thống cánh tay 73 Hình 41 Mặt ngồi tủ điện 74 Hình Sơ đồ kết nối PLC , HMI 77 Hình Cáp kết nối chuẩn RS422 78 Hình 3 cáp GT09-C30USB-5P 78 Hình Mở giao diện EB8000 79 Hình Thiết lập phần mềm 79 Hình Tạo giao diện hình thiết kế 80 Hình Tạo khối hiển thị 80 Hình Thiết lập trạng thái cho khối 81 Hình Màn hình Home (trang chủ) 81 Hình 10 Màn hình Manual (thủ công) .82 Hình 11 Màn hình Monitor (trạng thái) 82 Hình 12 Màn hình Auto (tự động) 83 Hình 13 Thơng báo dừng hệ thống 83 Hình 14 Màn hình Techtime (chu kỳ) 84 Hình 15 Màn hình Alarm (thơng báo) 84 Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Phân loại băng tải .16 Bảng 2 Đặc tính kỹ thuật PLC Fx3U 16M 19 Bảng Bảng kết thực nghiệm .58 Trang MỞ ĐẦU Hiện đất nước ta hội nhập vào phát triển chung kinh tế giới sản xuất đa dạng đầy tiềm năng, kinh tế phát triển không đòi hỏi số lượng nguồn nhân lực, nhân cơng khổng lồ, mà cịn u cầu trình độ tay nghề, kỹ thuật lao động thiết bị sản xuất Trên đà phát triển vấn đề tự động hóa sản xuất, hoạt động sinh hoạt ngày người trở thành nhu cầu cần thiết Ngày với xuất chip điện tử, PLC, máy tính, CNC…Cùng với việc sử dụng rộng rãi thúc đẩy phát triển tự động hóa lên bước cao Do nhóm đồ án thực đề tài: “Thiết kế điều khiển, giám sát mơ hình tay máy gắp vật phân loại sản phẩm” Đề tài giúp nhóm tích lũy thêm nhiều kiến thức Đặc biệt kinh nghiệm trình thiết kế nhóm cọ xát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế cơng việc bên ngồi nhiều cách lắp đặt lập trình Do thời gian kiến thức có hạn, nên đề tài cịn nhiều điểm thiếu sót.Nhóm đồ án mong nhận góp ý thầy để cao chất lượng đề tài phát triển Trang CHƯƠNG 1: 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 a) Đặt vấn đề Ngày vớ phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện - điện tử điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào nghiệp phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lý, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu cần thiết, bên cạnh ngành cơng nghiệp ngày phát triển cơng ty xí nghiệp đưa tự động hóa sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm nhiều thời gian quản lý cách dễ dàng b) Giới thiệu 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 trình cơng nghệ chuyển động máy Trang 10 ... thiết kế Trải qua trình tìm hiểu sách vở, internet thực tế Em định thiết kế ? ?Thiết kế điều khiển, giám sát mơ hình tay máy gắp vật phân loại sản phẩm? ?? sau: + Thiết kế băng chuyền vận chuyển sản phẩm. .. chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm Trước yêu cầu thực tế đó, em chọn làm đề tài ? ?Thiết kế điều khiển, giám sát mơ hình tay máy gắp vật phân loại sản phẩm. ” Trong việc thiết kế chế... vận chuyển sản phẩm + Thiết kế khay chứa sản phẩm + Thiết kế cảm biến để phát sản phẩm + Thiết kế cánh tay robot để gắp sản phẩm đặt vào khay sản phẩm + Thiết kế hệ thống điều khiển Trang 20