Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước, độ lớn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC, ĐỘ LỚN Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: Ths Trương Thu Hiền Sinh viên thực hiện: Từ Phương Nam - 1811051601 Nguyễn Ngọc Thành Nam - 1811251743 Nguyễn Đình Phú - 1811252550 Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TĨM TẮT Nội dụng tóm tắt đồ án: Đề tài tốt nghiệp thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước, độ lớn sử dụng PLC Mitsubishi FX3U hình HMI để thao tác trực tiếp mơ hình Khái qt mơ hình gồm cơng đoạn cơng đoạn cấp phôi, công đoạn vận chuyển công đoạn phân loại phôi Công đoạn cấp phôi sử dụng máng trượt để phôi vận chuyển trực tiếp đến công đoạn cấp phôi cho băng tải Công đoạn vận chuyển sử dụng băng tải để vận chuyển phơi đến vị trí cần phân loại phôi Công đoạn phân loại sử dụng xy lanh khí nén cảm biến để phân loại trực tiếp phôi khác băng tải Sử dụng HMI để giám sát, điều khiển hệ thống Thiết kế hệ thống tủ điện thay cho việc đấu nối trực tiếp bên ngoài, bảo vệ cho thiết bị động lực, điều khiển cho người vận hành tính thẩm mỹ cao việc đặt thiết bị bên ngoài, giảm thiểu yếu tố tác nhân bên ngồi gây hại đến thiết bị Xây dựng hệ thống mô thông qua phần mềm Solidworks iii ABSTRACT Summary of the project: The graduate thesis designs a product classification system by size and size using Mitsubishi FX3U PLC and HMI screen to manipulate directly on the model The model overview consists of main stages, namely, the stage of embryo feeding, the stage of transportation and the stage of classification of embryos The billet feeding stage uses a slide so that the billet is transported directly to the barn feeding stage for the conveyor The transportation stage uses conveyor belts to transport the workpiece to the locations where it is necessary to sort the workpiece The sorting process uses pneumatic cylinders and sensors to directly classify different workpieces on the conveyor Using HMI to monitor and control the system The design of the electrical cabinet system replaces the direct external connection, protects the power and control equipment as well as the operator, and is more aesthetically pleasing than placing external equipment, minimizing External factors can damage the device Build simulation system through Solidworks software iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC ẢNH viii DANH MỤC BẢNG xii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Thực trạng trình sản xuất 1.2 Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm 1.3 Xác định mục tiêu giới hạn đề tài 10 1.3.1 Mục tiêu đề tài 10 1.3.2 Giới hạn đề tài 10 1.3.3 Đối tượng nghiên cứu 11 1.3.4 Phạm vi nghiên cứu 11 1.4 Khái quát hệ thống dự kiến 11 1.4.1 Cấu trúc hệ thống, thông số yêu cầu để thiết kế 11 1.4.2 Bản vẽ tổng thể hệ thống 14 1.4.3 Sơ đồ khối hệ thống 15 1.4.4 Các phần mềm cơng cụ tính tốn 16 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 23 2.1 Thiết kế khí cho hệ thống: 23 2.1.1 Phân tích cấu khí hệ thống 23 2.1.2 Lựa chọn vật liệu để thi công hệ thống 50 2.1.3 Thiết kế mơ hình 58 2.2 Tính tốn lựa chọn thiết bị truyền động 75 v 2.2.1 Chọn băng tải 75 2.2.2 Tính tốn động cho băng tải 75 2.3 Lựa chọn thiết bị động lực, điều khiển 77 2.3.1 Động bước 79 2.3.2 Driver TB6600 80 2.3.3 Bơm khí nén 83 2.3.4 MCB 84 2.3.5 PLC Mitsubishi FX3U-64MT/ES 85 2.3.6 Xi lanh khí nén 88 2.3.7 Van điện từ khí nén 5/2 89 2.3.8 Cảm biến quang khuếch tán 90 2.3.9 Đèn báo 92 2.3.10 Nguồn tổ ong 24V 95 2.3.11 Relay trung gian 96 2.3.12 Nút nhấn 97 2.3.13 Dừng khẩn cấp 98 2.3.14 Màn hình HMI GOT1000 99 2.4 Thiết lập vẽ điện 100 2.4.1 Bản vẽ mạch động lực 100 2.4.2 Bản vẽ mạch điều khiển 101 2.4.3 Bản vẽ mạch khí nén 102 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 103 3.1 Bảng ghi địa vào hệ thống 103 3.2 Mô tả hoạt động hệ thống 104 3.3 Xây dựng lưu đồ giải thuật 106 3.4 Lập trình điều khiển hệ thống 111 3.5 Thiết kế giao diện HMI điều khiển 122 3.5.1 Màn hình 122 3.5.2 Màn hình điều khiển thủ cơng 122 vi 3.5.3 Màn hình điều khiển tốc độ động 123 CHƯƠNG 4: TỔNG HƠP HỆ THỐNG 124 4.1 Chế tạo phần cứng 124 4.1.1 Khung giá đỡ Xylanh Cảm biến quang 125 4.1.2 Băng tải 128 4.1.3 Tủ điện 129 4.1.4 Mô hình thực tế hệ thống 132 4.2 Thực nghiệm hệ thống 134 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 142 5.1 Phân tích đánh giá kết 142 5.2 Những hạn chế phương pháp giải trình làm đồ án 143 5.3 Hướng phát triển 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 PHỤ LỤC 145 vii DANH MỤC ẢNH Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất nhà máy sữa Vinamilk ( Nguồn: Internet ) Hình 1.2 Dây chuyền phân loại hàng hóa ( Nguồn: Internet ) Hình 1.3 Dây chuyền phân loại trái cây, hoa ( Nguồn: Internet ) Hình 1.4 Dây chuyền phân loại màu sắc cà chua ( Nguồn: Internet ) Hình 1.5 Dây chuyền phân loại chiều cao hàng hóa ( Nguồn: Internet ) Hình 1.6 Dây chuyền phân loại cân nặng cam (Nguồn: Internet) Hình 1.7 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch (Nguồn: Internet) Hình 1.8 Mơ 3D hệ thống SOLIDWORKS 14 Hình 1.9 Sơ đồ khối hệ thống 15 Hình 1.10 Giao diện phần mềm GX Work 17 Hình 1.11 Đọc viết liệu từ PLC (Nguồn: Internet) 18 Hình 1.12 Giao diện thiết kế automation studio 19 Hình 2.1 Băng tải lăn ( Nguồn Internet ) 23 Hình 2.2 Cánh tay robot gắp vật (Nguồn Internet) 24 Hình 2.3 Hệ thống loại băng tải (Nguồn: Internet) 25 Hình 2.4 Hệ thống băng tải Roller (Nguồn: Internet) 26 Hình 2.5 Băng tải cao su (Nguồn: Internet) 27 Hình 2.6 Băng tải lịng máng (Nguồn: Internet) 28 Hình 2.7 Băng tải mặt phẳng PVC (Nguồn: Internet) 29 Hình 2.8 Động DC giảm tốc (Nguồn: Internet) 30 Hình 2.9 Cấu tạo động DC có giảm tốc (Nguồn: Internet) 31 Hình 2.10 Động bước (Nguồn: Internet) 32 Hình 2.11 Cấu tạo bên động bước (Nguồn: Internet) 33 Hình 2.12 Cảm biến vật cản gương phản xạ hồng ngoại (Nguồn: Internet) 35 Hình 2.13 Cảm biến tiệm cận điện dung (Nguồn: Internet) 36 Hình 2.14 Cảm biến tiệm cận điện cảm (Nguồn: Internet) 37 viii Hình 2.15 Cảm biến quang khuếch tán (Nguồn: Internet) 38 Hình 2.16 Xylanh thủy lực (Nguồn: Internet) 39 Hình 2.17 Xylanh điện (Nguồn: Internet) 40 Hình 2.18 Xylanh khí nén (Nguồn: Internet) 41 Hình 2.19 Các loại van khí nén (Nguồn: Internet) 43 Hình 2.20 Van điện từ khí nén 5/2 (Nguồn: Internet) 44 Hình 2.21 Máy nén khí Sonata (Nguồn: Internet) 45 Hình 2.22 Hệ thống tủ điện (Nguồn: Internet) 46 Hình 2.23 Nút nhấn, nút dừng khẩn cấp đèn báo (Nguồn: Internet) 47 Hình 2.24 Hình ảnh MCB (Nguồn: Internet) 48 Hình 2.25 Relay trung gian (Nguồn: Internet) 49 Hình 2.26 Nhơm định hình (Nguồn: Internet) 50 Hình 2.27 Nhựa Mica đen (Nguồn Internet) 51 Hình 2.28 Thanh ray nhôm gắn thiết bị điện (Nguồn Internet) 51 Hình 2.29 Ván gỗ (Nguồn Internet) 52 Hình 2.30 Nẹp tủ điện (Nguồn Internet) 53 Hình 2.31 Domino (Nguồn Internet) 53 Hình 2.32 Pulley GT20 (Nguồn Internet) 54 Hình 2.33 Vịng dây đai GT280 (Nguồn Inernet) 54 Hình 2.34 Ống nhựa PVC (Nguồn Internet) 55 Hình 2.35 Thanh trục 8mm (Nguồn Internet) 55 Hình 2.36 Dây belt băng tải PVC (Nguồn Internet) 56 Hình 2.37 Ống xoắn chống rối dây điện (Nguồn: Internet) 56 Hình 2.38 Đầu cos chữ Y (Nguồn: Internet) 57 Hình 2.39 Dây cáp điện (Nguồn: Internet) 57 Hình 2.40 băng tải cách bố trí động 58 Hình 2.41 Động đế 59 Hình 2.42 Trụ xi lanh cảm biến ban đầu 59 Hình 2.43 Bàn đẩy phơi 60 ix Hình 2.44 Trụ xi lanh cảm biến phôi 7cm 60 Hình 2.45 Trụ xi lanh cảm biến phôi 10cm 61 Hình 2.46 Hộp đựng phơi 61 Hình 2.47 Tủ điện 62 Hình 2.48 Bản vẽ thiết kế hệ thống 63 Hình 2.49 Bản vẽ thiết kế băng tải cách bố trí động 64 Hình 2.50 Bản vẽ thiết kế trụ xilanh đẩy phôi 65 Hình 2.51 Bản vẽ thiết kế trụ xilanh phân loại phôi 7cm 66 Hình 2.52 Bản vẽ thiết kế trụ xilanh phân loại phôi 10cm 67 Hình 2.53 Bản vẽ thiết kế động đế 68 Hình 2.54 Bản vẽ thiết kế phôi 5cm 69 Hình 2.55 Bản vẽ thiết kế phơi 7cm 70 Hình 2.56 Bản vẽ thiết kế phơi 10cm 71 Hình 2.57 Bản vẽ thiết kế hộp đựng phơi 72 Hình 2.58 Bản vẽ thiết kế tủ điện 73 Hình 2.59 Bản vẽ thiết kế máng trượt 74 Hình 2.60 Động bước 79 Hình 2.61 Driver động bước 80 Hình 2.62 Bơm khí nén 12L 83 Hình 2.63 MCB 84 Hình 2.64 Bộ lập trình PLC Mitsubishi FX3U 85 Hình 2.65 Xi lanh khí nén 88 Hình 2.66 Van điện từ khí nén 89 Hình 2.67 Cảm biến quang khuếch tán 90 Hình 2.68 Đèn báo đỏ 92 Hình 2.69 Đèn báo xanh 93 Hình 2.70 Đèn báo vàng 94 Hình 2.71 Nguồn tổ ong 24V 95 Hình 2.72 Relay trung gian 96 x Hình 2.73 Nút nhấn 97 Hình 2.74 Dừng khẩn cấp 98 Hình 2.75 Màn hình HMI 99 Hình 2.76 Bản vẽ mạch động lực 100 Hình 2.77 Bản vẽ điều khiển 101 Hình 2.78 Sơ đồ đấu nối driver 102 Hình 2.79 Bản vẽ mạch khí nén 102 Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật 110 Hình 3.2 Sơ đồ gemma hệ thống 111 Hình 3.3 Sơ đồ Grafcet hệ thống 112 Hình 4.1 Mơ hình chung hệ thống 124 Hình 4.2 Khung giá đỡ xi lanh cảm biến ban đầu 125 Hình 4.3 Khung giá đỡ xi lanh cảm biến phôi >9cm 126 Hình 4.4 Khung giá đỡ xi lanh cảm biến phôi