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 “Nghiên cứu thiết kế mô hình trạm xếp phôi tự động” dưới sự hướng dẫn của thầy Võ Huy Hoàn 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. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XẾP PHÔI CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG XẾP PHÔI CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRẠM XẾP PHÔI TỰ ĐỘNG CHƯƠNG IV: VẬN HÀNH MÔ HÌNH VÀ KIỂM NGHIỆM KẾT QUẢ
Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XẾP PHÔI .1 1.1 Mục tiêu, yêu cầu hệ thống 1.2 Giới thiệu hệ thống gắp thả công nghiệp 1.3 Một số hệ thống ứng dụng gắp thả 1.4 Hệ thống xếp phôi tự động .4 1.5 Một số phương án cho hệ thống xếp phôi 1.6 Lựa chọn hệ thống cho đồ án 15 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG XẾP PHÔI 17 2.1 Bộ điều khiển PLC S7 1200 17 2.2 Động bước 18 2.3 Cơ cấu vít me 20 2.4 Xy lanh khí nén 21 2.5 Cảm biến xylanh .22 2.6 Van điện từ khí nén 22 2.7 Dây nối khí nén đầu nối khí nén 24 2.8 Băng tải động kéo băng tải 25 2.9 Relay trung gian 28 2.10 Khối nguồn 28 2.11 Cảm biến quang 29 2.12 Nút nhấn đèn báo .32 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRẠM XẾP PHƠI TỰ ĐỘNG .34 3.1 Tính chọn thiết bị cho hệ thống xếp phôi tự động 34 3.1.1 Chọn điều khiển cho hệ thống 34 3.1.2 Chọn động bước 35 3.1.3 Chọn cảm biến quang .35 3.1.4 Chọn nguồn tổ ong 35 3.1.5 Chọn relay trung gian .36 3.1.6 Chọn động cho băng tải 36 3.1.7 Chọn van điện từ 37 Đồ án tốt nghiệp 3.1.8 Chọn xy lanh 37 3.1.9 Chọn cảm biến xy lanh 38 3.1.10 Chọn nút nhấn đèn báo 38 3.2 Sơ đồ khối hệ thống xếp phôi 39 3.3 Phần mềm lập trình TIA V15.1 40 3.3.1 Kết nối PLC với PC qua giao thức TCP/IP 41 3.3.2 Các câu lệnh sử dụng toán 44 3.3.3 Các khối điều khiển Step chương trình 45 3.3.4 Các khối chương trình 49 3.3.5 Phần mềm điều khiển giám sát 51 3.3.6 Thiết lập project WINCC 52 3.4 Thiết kế toán ứng dụng .54 3.4.1 Nội dung toán .54 3.4.2 Thiết kế khí hệ thống 55 3.4.3 Thiết kế phần điện hệ thống .57 3.4.4 Bảng địa vào 58 CHƯƠNG IV: VẬN HÀNH MƠ HÌNH VÀ KIỂM NGHIỆM KẾT QUẢ 60 4.1 Kết 60 4.2 Đánh giá chung .63 4.3 Hướng phát triển .65 Tài Liệu Tham Khảo 67 Phụ Lục Code 67 Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống gắp thả phơi Hình 1.2 Hệ thống gắp hàng lên pallet sử dụng robot .3 Hình 1.3 Hệ thống gắp thả sử dụng robot delta Hình 1.4 Hệ thống xếp hàng cấu khí nén .7 Hình 1.5 Robot Scara Hình 1.6 Hệ thống xếp hàng sử dụng động servo GA 11 Hình 1.7 Cơ cấu step gắn vitme .13 Hình Bộ điều khiển PLC S7 1200 16 Hình 2 Cơ cấu vitme bi 19 Hình Xy lanh kép 21 Hình Xy lanh kẹp 21 Hình Cảm biến xy lanh .21 Hình Van điện từ 5/2 22 Hình Dây khí đầu nối van khí nén .23 Hình Băng tải Mini 25 Hình 2.9 Relay trung gian 27 Hình 2.10 Nguồn tổ ong 24V 28 Hình 2.11: Cảm biến quang CX - 411 .29 Hình 2.12 Cấu tạo cơng tắc hành trình 30 Hình 2.13 Nút nhấn 31 Hình 2.14 Đèn báo 32 Hình Sơ đồ khối hệ thống xếp phôi 38 Hình 3.2 Biểu tượng phần mềm lập trình 40 Hình 3 Configure a device 41 Hình Chọn CPU 1214 DC/DC/DC 42 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.5 Giao diện phần mềm TIA Portal .42 Hình Giao diện lập trình OB .43 Hình Download to device 43 Hình Khối MC_Power 44 Hình Khối MC_Reset .45 Hình 10 Khối MC_Home 46 Hình 11 Khối MC_MoveAbsolute 46 Hình 3.12 Khối MC_MoveJog 47 Hình 3.13 OB (Organization Block) 48 Hình 3.14 FC (Function Block) .49 Hình 3.15 FB (Function Data Block) 49 Hình 3.16 DB (Data Block) .49 Hình 17 Biểu tượng WinCC 50 Hình 18 Thiết lập project WINCC .51 Hình 19 Chọn loại truyền thông để kết nối WinCC PLC S7-1200 52 Hình 20 Kết nối network PLC PC-System để kết nối với .52 Hình 21 Vào hình WINCC 53 Hình 22 Bản vẽ 3D hệ thống .54 Hình 23 Bản vẽ hình chiếu hệ thống 55 Hình 25 Sơ đồ dây PLC với thiết bị 56 Hình 26 Sơ đồ điều khiển relay 57 Hình 3.27 Lưu đồ thuật tốn hệ thống .58 Hình 4.1 Mơ hình nhìn từ mặt trước 59 Hình 4.2 Mơ hình nhìn từ xuống 59 Hình 4.3 Tủ điện thiết kế 59 Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1 Thông số S7 1200 CPU 1214 DC/DC/DC .34 Bảng 3.2 Thông số động bước 34 Bảng 3 Thông số cảm biến quang 34 Bảng Thông số nguồn tổ ong 24V 35 Bảng 3.5 Thông số relay trung gian 35 Bảng 3.6 Thông số động giảm tốc mini 36 Bảng 3.7 Thông số van điện từ 5/2 36 Bảng Thông số xy lanh hạ tay gắp 36 Bảng 3.9 Thông số xy lanh kẹp .37 Bảng 3.10 Thông số cảm biến xy lanh 37 Bảng 3.11 Thông số đèn báo 38 Bảng 3.12 Thông số nút nhấn 38 Bảng 13 Tập lệnh S7 1200 .44 Bảng 14 Tham số khối MC_Power .45 Bảng 15 Tham số khối MC_Reset .45 Bảng 16 Tham số khối MC_Home 46 Bảng 17 Tham số khối MC_ MoveAbsolute .47 Bảng 3.18 Tham số khối MC_MoveJog 48 Bảng 20 Bảng địa vào 57 Đồ án tốt nghiệp CHỮ VIẾT TẮT PLC (Programmable Logic Controller): Bộ điều khiển khả trình CPU (Central Processing Unit): Bộ xử lý trung tâm RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ khả biến ROM (Read Only Memory): Bộ nhớ dùng để đọc liệu RAM HMI (Human Machine Interface): Giao diện người máy PS (Power Supply): Module cấp nguồn SM (Signal Module): Module tín hiệu I/O (Input/Output): Tín hiệu vào/ra L: Chân nóng nguồn xoay chiều N: Chân lạnh nguồn xoay chiều AC (Alternating current): Điện áp xoay chiều V+: Điện áp dương nguồn chiều V- : Điện áp âm nguồn chiều GND: Chân nối đất DC (Direct Current): Điện áp chiều RLY: relay LAD (Ladder logic): Nguồn ngữ lập trình dạng hình thang FBD (Function Block Diagram): Ngơn ngữ lập trình khối chức STL (Statement List): Ngơn ngữ lập trình dạng liệt kê lệnh TCP (Transmission Control Protocol): Giao thức kiểm soát truyền tải Đồ án tốt nghiệp IP (Internet Protocol): Giao thức Internet OB (Organization Block): Khối làm việc FC (Function): Khối làm việc phụ khơng nhớ FB (Function Block): Khối làm việc phụ có nhớ Đồ án tốt nghiệp LỜI 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 khơng địi hỏi số lượng nguồn nhân lực, nhân cơng khổng lồ, mà cịn yêu 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 “Nghiên cứu thiết kế mô hình trạm xếp phơi tự động” hướng dẫn thầy Võ Huy Hồn Đề tài giúp nhóm tích lũy thêm nhiều kiến thức Đặc biệt kinh nghiệm q trình thiết kế nhóm cọ xát nhiều hơn, tiếp xúc thực tế công việc bên 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 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG XẾP PHÔI 1.1 Mục tiêu, yêu cầu hệ thống Mục tiêu kinh tế: Hệ thống tự động xếp phôi giúp làm giảm giá thành nhân công, nâng cao suất làm việc để đạt hiệu cao Mục tiêu kĩ thuật: - Hệ thống hoạt động ổn định, đạt độ xác cao - Đảm bảo an tồn lao động - Mơ hình thiết kế gọn gàng - Thiết bị sử dụng có độ bền cao tuổi thọ lớn - Vốn đầu tư phù hợp, chi phí vận hành thấp - Xây dựng chương trình điều khiển, giám sát tối ưu 1.2 Giới thiệu hệ thống gắp thả công nghiệp Hệ thống gắp thả (Pick and place) ứng dụng gắp đặt sản phẩm từ vị trí cố định di động sang vị trí khác nhờ robot cấu chuyền động khí Ứng dụng sử dụng tất giai đoạn trình sản xuất, từ cấp nhiên vật liệu đầu vào đến đóng gói sản phẩm đầu Đặc biệt nhà máy ngành thực phẩm – giải khát; hàng tiêu dùng; dược phẩm - hóa chất, hệ thống picking q trình đóng gói hệ thống palletizing trình xếp pallet cuối dây chuyền giải triệt để toán xuất, sản lượng nhân lực Ưu điểm hệ thống: Tiết giảm chi phí, cải thiện chất lượng mơi trường lao động: Robot hỗ trợ nhiều cho người Đặc biệt môi trường khắc nghiệt, độc hại nguy hiểm Từ tạo sản phẩm có tính xác cao hiệu vượt trội so với sản xuất thủ công Đồ án tốt nghiệp Đảm bảo tính đồng tăng chất lượng sản phẩm: Ứng dụng robot tự động hóa sản xuất sản phẩm hàng loạt, có tính đồng chất lượng cao hơn; Gia tăng suất: Với robot đại, chu trình sản xuất nhà máy lập trình tối ưu, hoạt động sản xuất không bị gián đoạn so với sức lao động công nhân; Tiết kiệm nguyên nhiên vật liệu hạ giá thành sản phẩm: Ứng dụng robot sản xuất giúp giảm thiểu sản phẩm lỗi, hỏng Các công đoạn sản xuất ln đảm bảo tính xác, chuẩn mực nên ngun nhiên vật liệu hao phí, rơi vãi hạn chế nhiều Tăng sản lượng, giảm hao phí đương nhiên hạ giá thành sản phẩm Ứng dụng hệ thống gắp thả công nghiệp: Thực phẩm: gắp - đặt đóng gói bánh mì, bánh ngọt, bánh kẹo, nước uống, rượu, bia, vào khay thùng Hàng tiêu dùng: gắp - đặt đóng gói gia vị, giấy ăn, nước giặt, dầu gội, vào thùng carton Dược phẩm - y tế: gắp - đặt đóng gói loại thuốc dạng hộp thuốc - lọ thuốc, dạng vỉ, dạng siro, vắc xin, Điện - điện tử: gắp - đặt đóng gói mạch, linh kiện điện tử, vào hộp, khay, thùng, Intralogistic: gắp - đặt, đóng gói vận chuyển sản phẩm Vật liệu xây dựng: Gắp đặt bốc xếp vật liệu xây dựng (gạch, men, gốm, sứ, bao tải xi măng ) lên Pallet Thiết bị tự động hóa: Robot, máy, máy tự động hóa, đóng gói quấn màng ... thông để kết nối WinCC PLC S7- 1200 52 Hình 20 Kết nối network PLC PC-System để kết nối với .52 Hình 21 Vào hình WINCC 53 Hình 22 Bản vẽ 3D hệ thống .54 Hình 23 Bản vẽ hình. .. .7 Hình 1.5 Robot Scara Hình 1.6 Hệ thống xếp hàng sử dụng động servo GA 11 Hình 1.7 Cơ cấu step gắn vitme .13 Hình Bộ điều khiển PLC S7 1200 16 Hình 2 Cơ. .. 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 ? ?Nghiên cứu thiết kế mơ hình trạm xếp phơi tự động? ?? hướng