Thiết kế thi công mô hình phân loại sản phẩm và xử lý ảnh dùng plc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ XỬ LÝ ẢNH DÙNG PLC NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S HUỲNH PHÁT HUY Sinh viên thực MSSV: LỚP: Trần Đại Phú 1811020162 18DDCA1 Huỳnh Tuấn Duy 1811020153 18DDCA1 Nguyễn Phạm Quốc Định 2015781001 20HDCA2 Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 08 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Nhóm chúng em cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm chúng em Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 25 Tháng 07 Năm 2022 Các sinh viên thực Trần Đại Phú Huỳnh Tuấn Duy Nguyễn Phạm Quốc Định LỜI CẢM ƠN Nhóm thực Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Điện xin gửi lời cảm ơn Trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (HUTECH), Thầy/Cơ Viện Kỹ Thuật đặc biệt Thầy Huỳnh Phát Huy tận tình giảng dạy, trang bị cho Nhóm kiến thức cần thiết thời gian qua để nhóm hồn thành tốt Đồ Án Tốt Nghiệp năm 2022 Mặc dù với kinh nghiệm cịn non trẻ, chắn khơng tránh khỏi thiếu sót lúc thực đề tài báo cáo này, mong giúp đỡ chia sẻ từ Thầy để nhóm hồn thành báo cáo tốt Cuối cùng, nhóm thực Đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ Thuật Điện xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÍ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP………………………………… PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP………………… LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………………7 MỤC LỤC…………………………………………………………………… …… DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT………………………………………………… 11 DANH MỤC CÁC BẢNG……………………………………………… ………….13 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH………………………………………………………14 LỜI MỞ ĐẦU 16 CHƯƠNG 1: 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 18 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 18 1.1.1 Lý Do Lựa Chọn Đề Tài 18 1.1.2 Mục Tiêu Của Đề Tài 18 1.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 19 1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 20 2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7 – 1200 20 2.1.1 PLC S7 – 1200 Lựa Chọn Cho Hệ Thống Vừa Và Nhỏ 20 2.1.2 Một Số CPU S7 – 1200 Thông Dụng 22 2.1.3 2.2 Khối Hàm, Bộ Định Thì, Bộ Đếm PLC S7 – 1200 24 MODULE PHẦN CỨNG PLC S7 – 1200 25 2.2.1 MODULE CPU Xử Lý Trung Tâm 25 2.2.2 Module Nguồn – Power Module 26 2.2.3 Module Tín Hiệu SM 27 2.2.4 Module Xử Lý Truyền Thông 28 2.2.5 Các Module Đặc Biệt Và Module SB 30 2.3 VÙNG NHỚ, ĐỊA CHỈ VÀ KIỂU DỮ LIỆU 31 2.3.1 Vùng Nhớ Chương Trình PLC S7 – 1200 31 2.3.2 Thẻ Nhớ MMC 32 2.3.3 Kiểu Dữ Liệu Của PLC S7 – 1200 33 2.3.4 Vùng Nhớ 34 2.4 PHẦN MỀM VÀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 36 2.4.1 Phần Mềm Lập Trình PLC S7 – 1200 36 2.4.2 Ngơn Ngữ Lập Trình PLC S7 – 1200 37 CHƯƠNG GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LABVIEW 39 3.1 Đôi nét LabVIEW 39 3.2 Các điểm mạnh LabVIEW 39 CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH 41 4.1 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 41 4.1.1 Sơ Đồ Khối 41 4.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động 42 4.2 BẢN VẼ ĐIỆN 42 4.3 PHẦN MỀM 44 4.3.1 Phần Mềm Lập Trình PLC S7 – 1200 TIA PORTAL V15.1 44 4.3.2 Lập Trình Với TIA PORTAL V15.1 44 4.3.3 Phần mềm Kepserver EXV6.6 60 4.3.4 Phần mềm Labview 2020 75 4.3.5 Lập trình với phần mềm Labview 2020 76 4.4 PHẦN CƠ KHÍ 96 4.4.1 Cảm Biến Phát Hiện Vật Cản Hồng Ngoại E3F – DS30C4 96 4.4.2 Webcam Máy tính-Laptom có Mic Full HD-720 98 4.4.3 Động bước - Step motor 42 (NEMA17) 99 4.4.4 Mạch điều khiển động bước TB6600 4.0 9-42VDC 101 Hình 4-12: Mạch điều khiển động bước TB6600 4.0 9-42VDC 101 4.4.5 Băng Tải 102 4.4.6 Xy lanh khí nén MAL16x50 102 Hình 4-14: Xy lanh khí nén MAL16x50 103 4.4.7 Máy khí nén có bình chứa 103 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, THẢO LUẬN KẾT QUẢ 104 5.1 ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 104 CHƯƠNG KẾT LUẬN 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 10 Bước 24: Ta chọn” Structures” => While loop để thiết lập vòng lặp cho tồn chương trình + Nếu chương trình trình bày sơ sài thiếu tính thẩm mỹ ta cỏ thể quét tất khối nằm vịng lặp sau chọn biểu tượng có hình chổi biểu tượng LabView có tên “ Clean_up Diagram” để xếp chương trình đẹp 93 Bước 25: Ta nháy chuột phải vào khối “Image” => Create => Property Node => ROI + Khối Image nối với cổng có tên ROI Descriptor 94 Bước 26: Sau hồn thành ta bắt đầu chạy chương trình + Chọn camera phần “Session In” : ( cam0 cam laptop, cam1 camera mơ hình) bên “ Font Panel” + Tiếp theo ta vào bên “Diagram” nháy chuột vào (=>) để chạy chương trình 95 4.4 PHẦN CƠ KHÍ 4.4.1 Cảm Biến Phát Hiện Vật Cản Hồng Ngoại E3F – DS30C4 Hin ̀ h 4-5: Miêu tả cảm biến E3F – DS30C4 Hin ̀ h 4-6: Kích thước cảm biến E3F – DS30C4 Hin ̀ h 4-7: Sơ đồ đấu dây cảm biến E3F – DS30C4 Bảng 4-2: Thông số cảm biến vật cản hồng ngoại E3F – DS30C4 96 Sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác Ứng dụng định vật cản phía trước cảm biến E3F – DS30C4 Model Dạng NPN kéo nội trở 10k lên VCC, có vật cản mức thấp Chân tín hiệu ngõ (Low-GND), khơng có vật cản xuất mức cao (High-VCC) Nguồn điện cung cấp ~ 36 VDC Dòng tiêu thụ 20 ~ 35 mA Khoảng điều chỉnh cảm biến ~ 30 cm Khoảng cách phát vật cản ~ 30 cm Góc khuếch tán (góc chiếu) ~ độ Dịng kích ngõ 300 mA Đèn tín hiệu Led hiển thị ngõ màu đỏ Vỏ ngồi nhựa ABS, phía đổ keo chống nước, chống va đập Chất liệu cảm biến Hin ̀ h 4-8: Cảm biến phát vật cản Mơ hình sử dụng cảm biến phát sản phẩm 97 4.4.2 Webcam Máy tính-Laptom có Mic Full HD-720 Hin ̀ h 4-9: Camera - Webcam chân cao có mic dễ dàng sử dụng cho máy tính, laptop qua cổng USB mà không cần cài đặt - Độ phân giải 720p cho hình ảnh sắc nét sử dụng học online, trực tuyến, gọi video, phát trực tiếp - Webcam tích hợp có mic kèm giúp người sử dụng nghe âm rõ ràng - Webcam có độ phân giải cao hình ảnh sắc nét - Có mic giúp bạn chat voice gọi điện thoại internet - Kiểu dáng gọn gàng, chân kẹp webcam điều chỉnh góc quay khác - Webcam tự nhận với win xp, win 7, win 8, win 10 98 4.4.3 Động bước - Step motor 42 (NEMA17) Hin ̀ h 4-10: Động bước Bảng 4-3: Thông số Động bước - Step motor 42 (NEMA17) Ứng dụng Kéo băng tải Kích thước 42x42x39.5 Điện áp 3.3V Dòng điện 1.5 A Bước 1.8° Phase Phase Moment xoắn 400Nm m Min (2 phase) Quán tính 57 g-cm2 Trọng lượng 275gr 99 Hin ̀ h 4-11: Kích thước Động bước - Step motor 42 (NEMA17) 100 4.4.4 Mạch điều khiển động bước TB6600 4.0 9-42VDC Hin ̀ h 4-12: Mạch điều khiển động bước TB6600 4.0 9-42VDC 101 4.4.5 Băng Tải Hin ̀ h 4-13: Băng tải chở sản phẩm 4.4.6 Xy lanh khí nén MAL16x50 102 Hin ̀ h 4-14: Xy lanh khí nén MAL16x50 4.4.7 Máy khí nén có bình chứa Hình 3.35: Mơ hình hồn thành 103 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ, THẢO LUẬN KẾT QUẢ 5.1 ĐÁNH GIÁ CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Với mục tiêu đề ban đầu giải vấn đề chưa tự động, thiếu quản lý thông tin nhà máy, nhóm cố gắng hồn thiện mơ hình hoạt động cách tối ưu Mơ hình hoạt động có tính liên tục, hiệu quả, với ngun lý hoạt động đặt Sau hoàn thành tiến hành chạy thử nghiệm thành cơng, nhóm đưa vấn đề sau: Về ưu điểm: - Sử dụng PLC S7 – 1200 làm công cụ tự động hóa dây chuyền phù hợp với hệ thống vừa nhỏ - Phân loại sản phẩm đạt - Sử dụng phần mềm TIA Portal , Kepware kết hợp Labview - Nhóm nắm bắt nguyên lý hoạt động, khả lập trình TIA Portal Labview Về nhược điểm: - Lập trình Labview PLC cịn phức tạp, thành viên nhóm chưa nắm bắt hết - Hệ thống bị treo hoạt động chưa ổn định Qua đó, nhóm rút nhiều học để ngày hoàn thiện kiến thức, kỹ mơ hình có ứng dụng thực tiễn, chuyên nghiệp 104 CHƯƠNG KẾT LUẬN Thời gian làm đồ án vừa qua thử thách cho thân thành viên với hướng dẫn nhiệt tình thầy Huỳnh Phát Huy nhóm hồn thiện gần 90% mơ hình vào hoạt động Q trình làm việc vừa qua nhóm đúc rút điểm đáng ý sau: - Cần tìm hiểu học kinh nghiệm làm việc nhóm để nâng cao hiệu công việc - Đáp ứng thực yêu cầu công việc giao - Cũng cố sở lý thuyết chuyên môn PLC, lập trình Labview - Ln ln chủ động, nhanh nhẹn công việc Những điều chưa đạt khó khăn: - Mỗi thành viên có điểm mạnh yếu khác nên kết hợp chưa đoàn kết đến thống - Khả lập trình ứng dụng thực tế chưa tốt - Phân phối công việc chưa hợp lý, cần xếp thời gian làm việc phù hợp Tuy vậy, học lớn với nhóm để hồn thiện thân, ứng dụng tốt từ mơ hình đến thực tế, có mơ hình áp dụng cho mục tiêu kinh doanh phải tiền cho doanh nghiệp cốt lõi nhóm hướng tới Nếu khơng có đóm lửa nhỏ khơng có biến chuyển lớn Chắc chắn khoảng thời gian sau nhóm có kinh nghiệm dây chuyền sản xuất, sở để tự tin đưa giải pháp tự động hóa cho doanh nghiệp Khơng dừng lại phân loại sản phẩm theo màu sắc, mà mơ hình nhóm đưa cịn đáp ứng nhiều yêu cầu thực tế Một lần nữa, Nhóm cảm ơn Trường Đại Học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh hỗ trợ cho nhóm thời gian hồn thành đồ án Đã gắn bó với Hutech nhiều kỷ niệm, 105 chắn tuổi xuân với Hutech trang sách đẹp đẽ thân thành viên Cảm ơn GVHD, Thầy Huỳnh Phát Huy đồng hành nhóm từ mơn học đến khóa đồ án tốt nghiệp năm nay, Thầy băng qua mơn học hồn thành tốt nhiệm vụ Đồ án giao phó, với nhiều biến cố phức tạp mà xã hội xảy ra, cảm ơn Viện Kỹ Thuật Hutech sát cánh sinh viên Nhóm xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 07 năm 2022 Sinh viên thực Trần Đại Phú Huỳnh Tuấn Duy 106 Nguyễn Phạm Quốc Định TÀI LIỆU THAM KHẢO Website: https://hshop.vn/ Trần Văn Hiếu (2019) Tự Động Hóa PLC S7 – 1200, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, Việt Nam Trần Văn Hiếu (2019) Thiết Kế Hệ Thống HMI/SCADA Với TIA PORTAL, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật, Việt Nam Tài liệu S7 – 1200 Easy Book Siemens phát hành 03/2014 Tài liệu S7 – 1200 Programmable controller – System Manual Siemens phát hành 08/2018 Tài liệu Getting started with S7 – 1200 Siemens phát hành 11/2019 107 ... đẩy sản phẩm vào khu vực sản phẩm màu đỏ Trường hợp 2: Sản phẩm có màu xanh băng tải đưa sản phẩm đến đoạn xi lanh đẩy sản phẩm vào khu vực sản phẩm màu xanh Trường hợp 3: Sản phẩm có màu vàng... thuận, sản phẩm đặt băng tải đưa đến vị trí lắp đặt cảm biến phát sản phẩm sau camera ghi hình truyền liệu phần mềm Labview để xử lý hình ảnh Trường hợp 1: Sản phẩm có màu đỏ băng tải đưa sản phẩm. .. chuyền sản xuất số nhà máy để làm mơ hình phân loại sản phẩm xử lý ảnh sử dụng PLC S7 – 1200 Báo cáo tổng hợp hiểu biết chung 16 Team cấu tạo, nguyên lý hoạt động ứng dụng thực tế mơ hình mà