Hệ thống trộn sơn và đóng nắp sử dụng plc siemen s7 1200

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TRỘN SƠN VÀ ĐÓNG NẮP SỬ DỤNG PLC SIEMEN S7 1200 Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nghiêm Hoàng Hải Sinh viên thực hiện: Phạm Phi Công MSSV: 1811020008 Lớp: 18DDCA1 Phan Đăng Khoa MSSV: 1811020160 Lớp: 18DDCA1 Huỳnh Khánh An MSSV:1811020170 Lớp: 18DDCA1 TP Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 08 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Trong trình làm luận văn tốt nghiệp em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy Nghiêm Hoàng Hải giảng viên môn tư vấn, giúp đỡ em nhiều trình thực luận văn, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn thời gian ngắn Quý thầy chun ngành khí tự động nói riêng quý thầy cô viện kỹ thuật trường đại học Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh trang bị cho em kiến thức cần thiết để hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè anh chị khóa trước giúp đỡ em nhiệt tình! i LỜI CAM ĐOAN Nhóm em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp Hệ thống trộn sơn đóng nắp sử dụng PLC SIEMEN S7 1200 cơng trình nghiên cứu nhóm Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có đồ án liệt kê nêu rõ phần tài liệu tham khảo Đồng thời số liệu hay kết trình bày đồ án mang tính chất trung thực, khơng chép, đạo nhái Nhóm em xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan của nhóm Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 (Ký ghi rõ họ tên) ii TÓM TẮT Đồ án nhằm giới thiệu cách khái quát hệ thống trộn sơn đóng nắp Đây hệ thống quan tâm tính thực dụng nó, giúp giảm sức lao động, đẩy nhanh trình sản xuất Sau trình tìm hiểu thực nội dung đề tài, nhóm giải yêu cầu đề ban đầu, giải bước đặt vấn đề giúp cho đồ án mang tính logic hồn thiện Q trình tìm hiểu đề tài thông qua tài liệu nước ngồi nước, hướng dẫn thầy cơ, tiếp xúc với anh chị có kinh nghiệm giúp nhóm có nhiều kiến thức hữu ích thời gian làm đồ án Những nội dung mà nhóm làm đề tài: - Hiểu sở lý thuyết sơn, quy trình sản xuất pha màu sơn - Làm quen thiết bị sử dụng đồ án, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho mơ hình - Thi cơng mơ hình khí đảm bảo u cầu chức đề ra, chạy ổn định, xác, thẩm mĩ cao - Thiết kế thi công tủ điện gọn gàng, ngăn nắp, sử dụng dễ dàng, mang tính thẩm mĩ - Viết chương trình điều khiển PLC hoạt động yêu cầu, xác, xử lý hầu hết lỗi xảy - Sử dụng phần mềm TIA Portal để tạo lập giao diện điều khiển đơn giản đầy đủ dễ dàng vận hành, lưu trữ, thu thập liệu - Thiết kế giao diện giám sát điều khiển SCADA trực quan, dễ dàng vận hành, thị đầy đủ liệu iii ABSTRACTS The project aims to introduce briefly about the paint mixing and capping system This is a system of interest because of its practicality, helping to reduce labor and speed up the production process After the process of learning and implementing the contents of the topic, the team has solved the requirements set out initially, solved step by step and posed new problems to help the project be logical and complete than The process of researching the topic through domestic and foreign documents, the guidance of teachers, and contact with experienced brothers and sisters helped the group gain a lot of useful knowledge during the project The content that the group has done in the topic: - Understand the theoretical basis of paint, production process and paint color mixing - Become familiar with the equipment used in the project, calculate and select the appropriate equipment for the model - Construction of mechanical models to ensure the functional requirements set out, running stably, accurately, and with high aesthetics - Neat and tidy design and construction of electrical cabinets, easy to use, practical aesthetic - Write a PLC control program to operate correctly, correctly, and handle most of the errors that may occur - Use TIA Portal software to create a simple control interface but complete and easy to operate, can store, collect the data - Designed intuitive SCADA control and monitoring interface, easy to operate, full display of data iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TÓM TẮT ABSTRACTS iv DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung thuyết minh CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết màu sơn pha trộn sơn 2.1.1 Tổng quan sơn 2.1.2 Công nghệ sản xuất sơn 2.1.3 Quy luật pha màu sơn 10 2.2 Cơ sở lý thuyết thiết bị sử dụng đề tài 17 2.2.1 Tổng quan PLC PLC S7-1200 17 2.2.2 Băng tải 28 2.2.3 Cảm biến 31 2.2.4 Cơ cấu xy lanh-khí nén 32 2.2.5 Van điện từ 37 2.2.6 Động DC 38 2.2.7 CB – Circuit Breaker 41 2.2.8 Relay 43 2.2.9 Nút nhấn, cơng tắc, đèn báo cịi 45 2.2.10 Tủ điện 47 CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 49 3.1 Yêu cầu hệ thống 49 v iii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp mạch điện − Thông số kĩ thuật: + Điện áp định mức: 600V + Dòng điện định mức: 15A + Kích thước: 15A - 12P: 125mm x 22mm x 17.5 mm Hình 3.24 Cầu đấu dây tầng 72 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1 Thi công phần cứng hệ thống 4.1.1 Bộ phần cấp lon - Bộ phận thiết kế đơn giản để tối ưu chi phí, nên nhóm em thiết kế ống hình trụ dài làm nơi chứa lon xylanh đẩy để làm nhiệm vụ cấp lon băng tải Hình 4.1 Bộ phận cấp lon 4.1.2 Bộ phần chiết rót - Bộ phận phận quan trọng hệ thống, địi hỏi tính xác cao nhóm chúng em thống thiết kế đo lưu lượng thông qua cảm biến rót trực tiếp lon - Định lượng cách chiết theo tổng số xung cảm biến lưu lượng YFS201: đóng ngắt van điện từ cho lượng sơn chảy vào lon dựa số xung đếm 73 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp được, xem lưu lượng chất lỏng chảy không đổi, xung 2,25ml Đây nhược điểm cảm biến, nhóm em tính tốn dựa chương trình PLC để dung lượng chiết rót xác - Hệ thống chiết rót cơng nghiệp sử dụng đồng hồ đo lưu lượng (flow meter) để đảm bảo độ xác tuyệt đối Tuy nhiên giá thành đồng hồ đo lưu lượng đắt nên nhóm em sử dụng cảm biến lưu lượng YF-S201 để thay Hình 4.2 Bộ phận chiết rót mơ hình 4.1.3 Bộ phận cấp đóng nắp - Sau phận chiết rót hoàn thành nhiệm vụ, lon sơn băng tải chuyển đến vị trí đóng nắp Bộ phận đóng nắp bao gồm cấu xy lanh: + Xy lanh di chuyển dọc: kết hợp với giác hút chân không, hút nắp lên từ băng tải cấp nắp thả nắp xuống vị trí lon để chuẩn bị đóng nắp + Xy lanh di chuyển ngang: đưa nắp hút vị trí lon, đưa xylanh dập vị trí lon để đóng nắp + Xy lanh dập nắp: Tác dụng lực làm nắp đóng chặt vào lon 74 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.3 Bộ phận đóng nắp mơ hình - Bộ phận thiết kế thêm băng tải để cấp nắp cách xác đến vị trí để đảm bảo hệ thống hồn thành nhiệm vụ Hình 4.4 Băng tải cấp nắp 4.1.4 Bộ phận lắc sơn - Hệ thống sau hoàn thành khâu đóng nắp tới bước cuối để hồn tất trình cho lon sơn với yêu cầu Bộ phận làm nhiệm vụ trộn sơn để sơn lon mịn hơn, thiết kế sử dụng cấu xy lanh 75 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp đẩy lon vào hộp lắc đưa lon từ hộp lắc ngồi (sử dụng xylanh kết hợp giác hút chân khơng) Hộp lắc quay theo số vòng định sẵn để tạo hỗn hợp sơn đồng dừng vị trí ngang với mép băng tải để lon đưa bên Hình 4.5 Bộ phận lắc sơn mô hình 4.1.5 Tủ điện - Tủ điện đóng vai trị chủ đạo trung tâm hệ thống Gồm PLC, nút nhấn, đèn báo, buzzer, delay,… nhóm chúng em thực thi cơng dựa vẽ thiết kế Hình 4.6 Hình ảnh bên tủ điện 76 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.7 Hình ảnh bên tủ điện 4.1.6 Hoàn thiện mơ hình Đây hình ảnh tổng thể mơ hình hồn thiện sau thi cơng phận Hình 4.8 Mơ hình thực tế sau hồn thành 77 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 4.2 Thiết kế giao diện SCADA 4.2.1 Giao diện Log in Hình 4.9 Giao diện log in Sử dụng tính User Administration WINCC Professional nhằm thiết lập bảo vệ truy cập cho liệu chức chế độ Runtime ❖ Thao tác giao diện: ­ Log in: đăng nhập vào hệ thống Có quyền đăng nhập vào hệ thống: + Quyền ADMIN: có tất quyền bao gồm chọn màu sơn, số lượng, điều khiển nút nhấn sử dụng chức thêm mã màu + Quyền User: thực chức thêm màu ­ Activated: khóa chức chưa đăng nhập kích hoạt chức sau đăng nhập ­ Color: chuyển đến giao diện chọn màu sơn số lượng ­ Data: chuyển đến giao diện liệu màu ­ Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime 78 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 4.2.2 Giao diện liệu tỉ lệ pha màu Hình 4.10 Giao diện liệu tỉ lệ pha màu Giao diện cung cấp cho người dùng bảng màu với 73 màu sắc có tỉ lệ pha trộn khác Nhấn chọn vào màu bảng màu hiển thị tỉ lệ pha màu bảng setting, nhập vào số lượng lon, nhấn Confirm, sau chuyển đến giao diện vận hành ❖ Thao tác giao diện: ­ Chọn 73 màu có bảng màu ­ Nhập số lượng lon vào ô Quantity ­ Nếu số lượng nhập vào 0, có thơng báo yêu cầu nhập lại ­ Nếu số lượng lớn 0, có thơng báo xác nhận lần cuối tự động chuyển đến giao diện vận hành ­ Data: chuyển đến giao diện màu ­ Operation: chuyển đến giao diện vận hành 4.2.3 Giao diện chọn màu số lượng lon Giao diện thể tỉ lệ phần trăm màu đỏ, vàng, xanh dương trắng mã màu sử dụng mơ hình Có thể thêm màu với tỉ lệ mới, yêu cầu 79 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp tổng bốn tỉ lệ bốn màu phải 100%, không hiển thị cảnh báo Màu hiển thị bảng Setting giao diện chọn màu ❖ Thao tác giao diện: ­ Chọn New để thêm vào mã màu ­ Nhập vào tỉ lệ mong muốn ­ Nhấn Add để thêm vào bảng Nếu tỉ lệ sai hiển thị hộp thoại cảnh báo ­ Nhấn Clear để xóa màu vừa thêm vào 4.2.4 Giao diện điều khiển Hình 4.11a Giao diện điều khiển 80 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.11b Giao diện điều khiển Đây giao diện mơ hình, chứa tất tùy chọn điều khiển giám sát hệ thống Từ hình giám sát quan sát mơ hình hoạt động nào, điều khiển hệ thống thông qua nút nhấn hình, tùy chọn hình quản lý sản xuất, cảnh báo lỗi ❖ Thao tác giao diện: ­ Home, Select Color, Data: Trở giao diện Log in, giao diện chọn màu, giao diện liệu ­ Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime ­ Status: Thể trạng thái đèn Progress, Stop, Pause, EMO ­ Control Panel: Các nút nhấn điều khiển hệ thống ON, OFF, PAUSE, RESUME, EMO ­ PROGRESS: Thể mã màu sản xuất, số lượng đặt, số lon hồn thành xong ­ Volume Tank: thể tích sơn bể Để vận hành hệ thống, nhấn chọn biểu tượng Color để chọn màu sắc, số lượng lon muốn sản xuất, nhấn Start để bắt đầu trình 81 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC HIỆN, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết quả pha sơn đánh giá ­ Công suất sản xuất thực nghiệm lon vòng 220s Vậy dự kiến vịng sản xuất khoảng 85 lon ­ Hệ thống chạy liên hồn tăng suất so với hệ thống trước ­ Khi chọn mã màu, màu sắc thể tích đồng lon ­ Khi so sánh lần pha với mã màu khác nhau, có chênh lệch chút thể tích Hình 5.1 Màu sơn thực tế so với màu sắc bảng màu 5.2 Kết luận Đứng trước phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa tại, việc tự động hóa q trình sản xuất vô quan trọng thiết Nó giúp cho nhà máy, nhà xưởng giải cơng việc nhanh chóng hiểu Ứng dụng phần mềm điều khiển PLC giải vấn đề 82 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Với đề tài: “Hệ thống trộn sơn đóng nắp sử dụng PLC SIEMEN S7 1200”, hệ thống đáp ứng yêu cầu đặt nhóm Mơ hình hoạt động tương đối ổn định, màu sơn cho đảm bảo chất lượng Tuy nhiên phần cứng hệ thống chưa tối ưu xác Để tối ưu hệ thống cần thêm thắt sửa đổi số chi tiết Từ đó, hệ thống trộn sơn phục vụ tốt cho xưởng sản xuất sơn cung cấp cho người sử dụng điều khiển hệ thống cách dễ dàng , thuận tiện sản xuất màu sơn có độ mịn chất lượng nhiều 5.2.1 Những kết đạt ❖ Về lý thuyết ­ Nắm bắt được lý thuyết thành phần cấu tạo phân loại loại sơn phổ biến ­ Hiểu quy trình sản xuất sơn quy trình pha màu sơn nhà máy sơn ­ Vận dụng sở lý thuyết thiết bị sử dụng mơ hình, tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất ­ Xây dựng trình vận hành hệ thống sản xuất ❖ Về phần cứng ­ Mơ hình phần cứng thiết kế chắn, ổn định, xác, đảm bảo yêu cầu hệ thống đề ­ Thiết kế thi công tủ điện, đầy đủ nút nhấn đèn báo hiệu, dễ dàng vận hành dây mơ hình gọn gàng, mang tính thẩm mĩ cao ❖ Về chương trình điều khiển ­ Hiểu đặc điểm, cách thực chương trình điều khiển PLC, tập lệnh lập trình ­ Chương trình điều khiển PLC hoạt động ổn định, xác, xử lý hầu hết lỗi xảy ­ Tạo lập giao diện điều khiển giám sát SCADA trực quan dễ dàng vận hành 83 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 5.2.2 Những mặt hạn chế ­ Màu pha sản phẩm mang tính xác tương đối dựa vào thị giác độ xác cảm biến lưu lượng ­ Cảm biến lưu lượng có độ xác chưa cao giá thành rẻ ­ Chưa có cảm biến đo mức nước bể sơn ­ Chưa có khâu đóng thành thùng ­ Bộ phận cấp lon cấp nắp chưa chứa nhiều lon nắp 5.2.3 Những khó khăn gặp phải ­ Tổng chi phí mua thiết bị sử dụng đề tài cao ­ Thiết bị mua khơng có khơng với yêu cầu thiết kế ­ Thiết bị hư hỏng trình chạy thử ­ Sử dụng thiết bị giá rẻ nên độ xác chưa cao 5.2.4 Kinh nghiệm kiến thức đạt sau hoàn thành đồ án ­ Hiểu lý thuyết thành phần cấu tạo phân loại loại sơn phổ biến ­ Tự thiết kế quy trình pha màu sơn ­ Nắm bắt quy luật pha màu cộng pha màu trừ, hệ màu thường sử dụng ­ Kinh nghiệm thiết kế thi công tủ điện ­ Tự gia cơng, thiết kế chi tiết khí với nhơm, sắt, mica Biết kích thước loại bulon, ốc vít liên kết cần thiết ­ Biết chức cách sử dụng thiết bị điện, vật liệu, cơng cụ khí cần thiết để làm tủ điện loại kềm (kềm cắt tuốt dây, kềm bấm cosse Y, cos pin, kềm mũi nhọn,…), đồng hồ đo, dây điện, loại đầu cosse, máy khoan, mũi khoan, máy cắt, loại lưỡi cho máy (lưỡi cắt sắt, cắt gỗ, mài sắt,…) v.v… ­ Hiểu đặc điểm, cách thực chương trình điều khiển PLC, tập lệnh lập trình Từ đó, viết chương trình điều khiển hồn chỉnh ­ Biết cách sử dụng phần mềm TIA Portal để tạo lập giao diện điều khiển đơn giản đầy đủ dễ dàng vận hành 84 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp ­ Biết cách khắc phục lỗi trình lập trình ­ Tính tốn lựa chọn thiết bị phù hợp cho dây chuyền sản xuất ­ Thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống có hoạt động điện kết hợp khí nén 5.3 Hướng phát triển đề tài ­ Cần sử dụng trang thiết bị mới, cải tiến để mang lại độ xác cao ­ Trang bị thêm cảm biến đo mực nước bể sơn để biết xác số lượng sơn lại bể ­ Mở rộng phận cấp lon cấp nắp để hệ thống hoạt động liên tục ­ Mở rộng dây chuyền để pha loại sơn có dung tích lớn ­ Phát triển thêm khâu dán nhãn khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất laser, khâu đóng thùng sản phẩm ­ Điều khiển giám sát hoạt động PLC từ xa thông qua Internet 85 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Tài liệu tham khảo Trần Văn Hiếu - Tự động hóa simatic s7 - 1200 với tia portal – NXB khoa học kỹ thuật Hà Văn Trí - Giáo trình PLC (2008), NXB Khoa học kỹ thuật Trần Văn Hiếu - Thiết kế hệ thống HIM/SCADA với TIA Portal - NXB Khoa học kỹ thuật Bộ điều khiển lập trình SIMATIC S7 S7-1200  https://support.industry.siemens.com/cs/document/109759862/simatic-s7-s71200-programmable-controller?dti=0&lc=en-US Hướng dẫn lập trình scada pha màu tự động - S71200 + Tia portal  https://www.youtube.com/watch?v=pKuUtTF4Kdg&t=3046s&ab_channel= Ng%E1%BB%8DcAutomation Tài liệu PLc siemens s7 1200  https://ww.plctech.com.vn/tai-lieu-plc-siemens-s7-1200 86 ... module CPU PLC S7 1200 20 Bảng 2.2 Bảng module hỗ trợ PLC S7- 1200 21 Bảng 2.3 Bảng tín hiệu sử dụng cho PLC S7- 1200 22 Bảng 2.4 Bảng module tín hiệu sử dụng cho S7- 1200 ... PLC lập trình, gia cơng khí Tổng quan PLC S7- 1200 ❖ Khái niệm chung PLC S7- 1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7- 1200 dùng để thay dần cho S72 00 So với S7- 200 S7- 1200 có tính trội sau: ­ S7- 1200. .. nghiệp là: ? ?Hệ thống trộn sơn đóng nắp sử dụng PLC SIEMEN S7 1200? ?? Với đề tài lần này, nhóm thực cơng việc sau: - Tìm hiểu mơ hình pha màu thực tế - Tìm hiểu PLC SIEMENS S7 – 1200 - Viết chương