(Tiểu luận) báo cáo thực tập chuyên ngành đề tài thiết kế hệ thống trộn sơn tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CƠNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG Giảng viên hướng dẫn : ThS.Hoàng Thị Hải Yến Sinh viên : Đào Bảo Linh Lớp : TĐH-K18 Thái Nguyên, Ngày tháng năm 2022 h ĐỀ TÀI THỰC TẬP Giảng viên hướng dẫn: Th.S Hoàng Thị Hải Yến Sinh viên thực hiện: Bùi Mạnh Hùng Mã SV: DTC19H5103030045 “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG” Mục tiêu: Thiết kế mô hệ thống trộn sơn tự động , hiểu rõ cách sử dụng thạo việc thiết kế giao diện mô WinCC Nội dung đề tài Chương 1: Tìm hiểu khái quát hệ thống Chương 2: Phân tích thiết bị hệ thống Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển Chương 4: Thiết kế giao diện mô Kết luận hướng phát triển đề tài Các sản phẩm dự kiến - Giao diện điều khiển giám sát hệ thống phân loại sản phẩm Factory IO - Báo cáo thuyết minh đề tài - Chương trình điều khiển hệ thống TIA Portal Thái Nguyên, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Người hướng dẫn h MỤC LỤC h LỜI NÓI ĐẦU Ngày cơng đẩy mạnh Cơng nghiệp hóa - đại hóa Đất nước, việc đầu tư vàứng dụng dây chuyền sản xuất tự động hóa nhằm mụcđích giảm chi phí sản xuất nâng cao suất lao động, cho sản phẩm chất lượng, đáp ứng nhu cầu khách hàng quan trọng Một ngànhđang phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng việcứng dụng dây chuyền sản xuất tự động hóa lĩnh vực khơng thể thiếu có cơng nghệ kỹ thuật pha, trộn sơn Sơn nguyên vật liệu chủ yếu ngành xây dựng, chủ yếu để sơn phủ bề mặt đối tượng đồng thời hình thức trang trí thẩm mỹ Chính vậy, màu sắc sơn yếu tố quan tâm hàng đầu Đa số việc pha màu thị trường thực theo phương pháp thủ công, theo kinh nghiệm nên độ xác khơng cao,chất lượng suất thấp Để loại bỏ nhượcđiểm trên, để tạo sản phẩm theo mong muốn, PLC (Program Logic Control – thiết bị điều khiển lập trình được) sử dụng rộng rãi để điều khiển hệ thống trộn sơn.Với ưu điểm vượt trội như: giá thành hạ, dễ thi công lắp đặt, dễ sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt… ,  Xuất phát từ thực tế đó, q trình học tập bảo hướng dẫn cô giáo Th.S Hoàng Thị Hải Yến em nhận đề tài thực tập chuyên ngành :” Xây dựng hệ thống trộn sơn tự động” Mục tiêu đề tài nghiêu cứu, biết cách điều khiển, vận hành hệ thống, biết cách sử dụng phần mềm mô xây dựng giao diện phần mềm mô Do điều kiện, kiến thức hạn chế nên đề tài em chưa hoàn thiện cách tốt Có điều sai sót em kính mong thầy giáo góp ý để em hoàn đề tài để tài, tập lớn sau Em xin chân thành cảm ơn! h CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHA SƠN TỰ ĐỘNG 1.1 Đặt vấn đề: Hiện nay, đất nước ta bước vào thời kỳ công nghiệp hố, đại hóa, để q trình phát triển nhanh cần tập trung đầu tư vào dây chuyền sản xuất tự động hóa, nhằm mục đích giảm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động cho sản phẩm có chất lượng cao Một phương án đầu tư vào tự động hoá việc ứng dụng PLC vào dây chuyền sản xuất Đối với tính tiện ích hệ thống PLC nên điều khiển sử dung nhiều lĩnh vực khác Một ngành phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng, việc ứng dụng PLC vào ngành xây dựng việc làm đem lại hiệu cao phù hợp, đặc biệt công đoạn pha chế sơn 1.2 Mục đích nghiên cứu: Sơn nguyên vật liệu chủ yếu ngành xây dựng,chủ yếu sơn phủ bề mặt nhằm bảo vệ bề mặt đối tượng sử dụng, đồng thời hình thức trang trí thẩm mỹ,chính màu sắc sơn yếu tố quan tâm hàng đầu Đa số việc pha màu thị trường thực phương pháp thủ cơng (tức theo kinh nghiệm) Chính độ xác không cao, sản phẩm sản xuất không theo mong muốn, tỷ lệ phế phẩm nhiều, suất thấp, lãng phí sức lao động, thời gian, Để loại bỏ nhược điểm Cũng để tạo sản phẩm theo mong muốn, thao tác đơn giản, đưa điểu khiển lập trình PLC vào để thực cụ thể dây chuyền sản xuất tự động 1.3 Giới hạn đề tài: Từ yêu cầu đề tài, khả kiến thức chúng em thực công việc sau: Tìm hiểu mơ hình Pha màu thực tế Tìm hiểu nghiên cứu PLC S7 – 1200 Viết chương trình, chạy chương trình PLC (CPU 1214) Tìm hiểu phần mền Win CC Viết giao diện phần mền Win CC, kết nối giao tiếp giao diện Wincc, hình HMI chương trình PLC Thi cơng mơ hình phần cứng h 1.4 Hướng thực đề tài: Nghiên cứu mơ hình máy pha màu từ bồn chứa vật liệu (các màu thành phần để tổng hợp nên màu bản) Ấn định sản xuất số màu (cam, xanh cây, lam, thẩm, chàm) từ màu (đỏ, vàng, xanh) Ấn định sản xuất lượng sản phẩm người sử dụng nhập từ giao diện Sử dụng giao diện để người sử dụng lựa chọn sản phẩm tỷ lệ theo thành phần màu để có màu theo mong muốn Sử dụng timer để tính thời gian trộn xả sản phẩm Thơng qua PLC để tác động đóng mở van cấp nguyên vật liệu điều khiển động khuấy trộn Vẽ giao diện mơ hình bảng điều khiển, bảng mã màu để dễ dàng việc giám sát điều khiển Kết nối giao diện Wincc, giám sát hệ thống qua hình HMI chương trình PLC Thi cơng mơ hình điều khiển mơ hình hồn tồn hoạt động 1.5 Một số mơ hình ngồi thực tế Hình 1.1 Hệ thống pha màu sơn AZ Paint h CHƯƠNG 2: MÔ TẢ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Q trình vận hành gồm giai đoạn điều khiển máy trộn sơn điều khiển rót sơn 2.1 Quy trình điều khiển máy trộn: Sơ đồ cơng nghệ cho thấy: bình trộn nơi trộn để tạo màu sơn khác nơi rửa sơn sau kết thúc trình trộn mẻ Trong sơ đồ cho thấy có đường ống để đưa ba loại sơn màu khác (Gồm màu theo thứ tự: Đỏ, vàng, xanh) làm sở cho việc tạo màu sơn mong muốn Quy trình làm việc thực sau: Trước tiên van xả loại sơn khác màu vào bồn, loại sơn thứ xả vào bình van điện từ khoảng thời gian t1, loại sơn thứ hai xả vào bình qua van điện từ khoảng thời gian t2, loại sơn thứ ba xả vào bình van điện từ khoảng thời gian t3 Các van dừng đưa sơn vào bình bơm đủ khoảng thời gian định sẵn bắt đầu trình trộn Quá trình điều khiển động trộn, thời gian 20 giây Sau trộn xong, sản phẩm đưa rót thẳng vào bình chứa 2.2 Các thiết bị hệ thống Các thiết bị thường dùng hệ thống trộn sơn tự động:  Cảm biến: - Cảm biến nhận biết vị trí: Cảm biến tiệm cận  Thiết bị đóng cắt mạch điện: - Rơ le trung gian  Thiết bị đóng xả sơn: -Van điện từ  Động sử dụng hệ thống: - Động chiều Động điện chiều có giảm tốc -Bang tải -Xilanh Thiết bị cảm biến: Cảm biến định nghĩa thiết bị dùng để biến đổi đại lượng vật h lý đại lượng không điện cần đo thành đại lượng đo (dịng điện, điện thế, điện dung, trở kháng…) Cảm biến thành phần quan trọng thiết bị đo hay mộ hệ thống điều khiển tự động Chúng có mặt hệ thống phức tạp, robot, kiểm tra chất lượng sản phẩm, trò chơi điện tử, vv… Vấn đề phát vật thể vấn đề đề tài thiết kế, điều khiển cửa tự động Để phát vật thể áp dụng nhiều nguyên tắc vật lý khác Sau tìm hiểu số phương pháp phát vật thể điển hình 2.2.1.1 Phân loại cảm biến: 2.3.1.1 Cảm biến tiếp xúc: - Gắn trực tiếp lên đại lượng cần đo tín hiệu phát chúng đại lượng vật lý có tương quan tỷ lệ với đại lượng đo 2.3.1.2 Các loại cảm biến không tiếp xúc: + Cảm biến điện từ, siêu âm đo khoảng cách, phát vật thể + Cảm biến điện dung + Cảm biến quang học đo khoảng cách phát diện + Cảm biến hồng ngoại 2.3.2 Tìm hiểu số loại cảm biến: Cảm biến tiệm cận: Do tính phổ biến chức năng, cảm biến tiệm cận sử dụng nhiều công nghiệp Cảm biến tiệm cận dung để phát vật thể kim loại từ tính, kim loại khơng từ tính (như Nhơm, đồng…) Sử dụng cảm biến loại điện cảm (Inductivity Proximity Sensor) phát vật phi kim sử dụng loại cảm biến tiệm cận kiểu điện dung (Capacitve Proximity Sensor) Đồng thời có sẵn Model đáp ứng hầu hết điều kiện môi trường lắp đặt: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, chống nước, chống hóa chất … Cảm biến tiệm cận gì? Cảm biến tiệm cận bao gồm tất loại cảm biến phát vật thể khơng cần tiếp xúc cơng tắc hành trình mà dựa mối quan hệ vật lý cảm biến vật thể cần phát Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu chuyển động h xuất vật thể thành tín hiệu điện Có hệ thống phát để thực công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dịng điện xốy phát vật thể kim loại nhờ tượng cảm ứng điện từ Hệ thống sử dụng thay đổi điện dung đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm hệ thống chuyển mạch cộng từ *Cảm biến tiệm cận điện cảm Hình 2.1 Hình ảnh cho cảm biến tiệm cân điện cảm Nguyên lý hoạt động loại cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm: Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí hoạt động cảm biến kiểu điện cảm Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm phát suy giảm từ tính dịng điện xốy sinh bề mặt vật dẫn từ trường Trường điện từ xoay chiều sinh ratrên cuộn dây thay đổi trở kháng phụ thuộc vào dịng điện xốy bề mặt vật thể kim loại phát Một phương pháp khác để phát vật thể nhôm nhờ phát pha tần số h Tất cảm biến phát kim loại sử dụng cuộn dây để phát thay đổi điện cảm Ngồi cịn có loại cảm biến đáp ứng xung, loại phát dịng điệnxốy dạng xung phát số lần thay đổi dòng điện xoáy với điện áp sinh cuộn dây Vật thể cần phát cảm biến tiến gần giồng tượng cảm ứng điện từ máy biến áp *Cảm biến tiệm cân điện dung Hình 2.3 Hình ảnh cho cảm biến tiệm cận điện dung Nguyên lý phát cảm biến loại điện dung: Hình 2.4: Sơ đồ ngun lí hoạt động cảm biến điện dung Trong cảm biến tiếp cận điện dung, có mặt đối tượng làm thay đối điện dung C cực Cảm biến tiếp cận điện dung gồm bốn phận làcuộn dây lõi ferit, mạch dao động, mạch phát hiện, mạch đầu h Một xi lanh khí nén hoạt động nhờ cấu tạo từ số thành phần như: Piston, thân trụ, lỗ cấp, trục Piston, khí cap-end port rod-end port Có loại xi lanh khí nén phổ biến là: xi lanh tác động đơn xi lanh tác động kép, tùy theo mục đihcs sử dụng mà ta chọn mua loại xi lanh khí nén phù hợp Khi chọn lựa xi lanh sử dụng cần lưu ý số thông tin sau: Hành trình, đường kính, tải trọng, áp lực khí nén xi lanh hệ thống Hiện có số ứng dụng sơ xi lanh khí nén : - Ứng dụng cửa thơng minh: Ví dụ: Cửa xe bus: xi lanh khí nén ứng dụng để đóng mở cửa Khi ta bấm nút (xi lanh hoạt động) piston thu lại đẩy để mở đóng cửa xe - Ứng dụng xi lanh khí nén lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp: Ví dụ đơn giản nhà máy đóng gói bánh kẹo, dây chuyển sản xuất hoạt động, vị trí lắp đặt xi lanh khí nén thấy sản phẩm cánh tay máy piston điều khiển đẩy thu để giữ sản phẩm đưa vào công đoạn - Ứng dụng xi lanh khí nén lĩnh vực xây dựng : Chúng ta gặp xi lanh khí nén nhiều máy cẩu, máu xúc, máy ủi loại máy móc có cơng dụng di chuyển vật nặng - Ứng dụng xi lanh khí nén lĩnh vực khác như: giao thông, khai thác quặng, khoảng sản, ô tô, hàng không, Thông số kỹ thuật Loại xi lanh AIRTAC SC40-125 Hành trình 125mm Đường kính xi lanh 40mm Thời gian dẫn động 0.5s Áp suất hoạt động 0,1~1MPa (1~10kg) Cổng ren 13mm 17 h CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TỐN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Sơ đồ khối, lưu đồ thuật toán Sơ đồ khối 18 h Chương trình tay 19 h Chương trình tự động 20 h 21 h 3.2 Các ngõ vào đấu nối PLC sơ đồ mạch điện Hình 3.1: Các bước vận hành Hình 3.2: Input_I 22 h Hình 3.3: Input_M Hình 3.4: output_auto 23 h Hình 3.5: output_Q Hình 3.6: output_manu 24 h 3.3 Chương trình điều khiển 25 h 26 h 27 h 3.4 SƠ ĐỒ ĐÂU NỐI PLC 28 h 3.5 Xây dựng giao diện giám sát hệ thống Hình 3.7 giao diên giám sát hệ thống 29 h KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết trình nghiên cứu Tiếp xúc sử dụng phần mềm TIA Portal để lập trình cho PLC Mơ hoạt động hệ thống phần mềm Factory IO với nhiều hiệu ứng, giám sát điều khiển trình hoạt động hệ thống giao diện Factory IO Thuận lợi khó khăn : - Được hướng dẫn tận tình từ giáo Th.S Hồng Thị Hải Yến - Trao đổi hàng tuần cô giáo hướng dẫn bạn bè Tuy nhiên: - Chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên em hạn chế việc thiết kế áp dụng công nghệ Hướng giải phát triển: - Khảo sát thực tế máy móc công nghệ nay, để cải tiến xuất hệ thống phân loại sản phẩm - Đưa mô hình vào ứng dụng để khắc phục lỗi thực tế (tác nhân bên tác động vào) 30 h TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 h