Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm trên băng tải theo chiều cao sử dụng plc s7 300

Đồ án phân loại sản phẩm theo chiều cao MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu .7 1.3 Phương pháp nghiên cứu .7 1.4 Cấu trúc đề tài .7 1.5 Bài toán điều khiển .8 1.6 Phân tích phương án điều khiển 1.6.1 Sử dụng PLC 1.6.2 Sử dụng Vi xử lý CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI 2.1 Tổng quan dây chuyền công nghệ 10 2.2 Sự phát triển hệ thống phân loại sản phẩm 11 2.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm .12 2.4 Tìm hiểu phần tử sử dụng hệ thống .13 2.4.1 Sơ đồ khối tổng quát 13 2.4.2 Tìm hiểu khối nguồn 14 2.4.3 Tìm hiểu phần tử khối vào (I/O) 16 2.4.4 Khối xử lý trung tâm PLC 20 2.4.5 Khối cấu chấp hành .21 2.4.6 Băng tải 23 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WINCC 3.1 Giới thiệu plc S7-300 .27 3.1.1 Giới thiệu chung .27 3.1.2 Các modul PLC S7-300 28 3.1.3 Ngôn ngữ lập trình 32 3.1.4 Các lệnh dùng chương trình 34 3.2 Giới thiệu phần mềm Wincc 43 3.2.1 Khái niệm 43 3.2.2 Các bước cài đặt WinCC V7.0 máy tính 44 3.2.3 Các thành phần cửa sổ dự án 51 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BĂNG TẢI 4.1 Thiết kế mơ hình 55 4.1.1 Thiết kế phần khung khí 55 4.1.2 Thiết kế phần điều khiển 55 4.1.3 Thiết kế giao diện Wincc giám sát hệ thống .61 4.2 Chế tạo mơ hình 62 4.2.1 Chế tạo phần khung khí .62 4.2.2 Chế tạo phần điều khiển 62 4.2.3 Mơ hình hoàn chỉnh 64 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh .64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết đạt 66 5.1.1 Ưu điểm 66 5.1.2 Nhược điểm 67 5.1.3 Ứng dụng thực tế mơ hình 67 5.2 Hướng phát triển đề tài 67 5.3 Kết luận chung 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Dây truyền phân loại đóng thùng sữa 10 Hình 2.2: Dây truyền phân loại bia 10 Hình 2.3 Mơ hình phân loại sản phẩm theo kích thước .12 Hình 2.4: Mơ hình phân loại sản phẩm theo vật liệu 13 Hình 2.7 Bộ nguồn 24 VDC 15 Hình 2.8 Bình tích áp .16 Hình 2.9 Đầu cảm biến kiểu DC-3 dây 17 Hình 2.10 Cảm biến thu phát quang 18 Hình 2.11 Nút ấn điều khiển .19 Hình 2.12 Rơ le trung gian .19 Hình 2.13 Van điện khí nén 5/2 20 Hình 2.14 PLC S7-300 CPU314 .20 Hình 2.15 Động xoay chiều 21 Hình 2.16 Động Một chiều 21 Hình 2.17 Động chiều có hộp số 22 Hình 2.18 Xylanh đẩy phôi tác động kép 22 Hình 2.19 Băng tải thảm 24 Hình 2.20 Băng tải xích 25 Hình 2.21 Băng tải lăn .25 Hình 2.22 Băng tải đứng 25 Hình 2.24.Băng tải linh hoạt .26 Hình 2.25 Băng tải rung 26 Hình 3.1 Cấu hình trạm PLC S7-300 28 Hình 3.2: Một số CPU PLC S7-300 29 Hình 3.3 Các loại modul mở rộng S7-300 31 Hình 3.4 Cấu trúc điều khiển PLC 32 Hình 3.5 Giao diện làm việc WinCC 51 Hình 4.1 Thiết kế khung mơ hình 55 Hình 4.2 Sơ đồ mạch động lực 56 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300 56 Hình 4.5 Giao diện giám sát Wincc 61 Hình 4.6 Chế tạo phần khung khí 62 Hình 4.7 Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa 62 Hình 4.8 Chế tạo băng tải phân loại sản phẩm cao trung bình 63 Hình 4.9 Chế tạo hệ thống van khí nén .63 Hình 4.10 Chế tạo hệ thống rơ le trung gian 64 Hình 4.11 Mơ hình hồn chỉnh 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các soạn thảo trung tâm điều khiển ( Control Center) 52 Bảng 4.1 Cấu hình phần cứng PLC S7-300 57 Bảng 4.2 Bảng khai báo địa vào PLC S7-300 57 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Thiết kế, chế tạo mơ hình băng tải điều khiển phân loại sản phẩm" giảng viên Th.s Trần Qúy Cao hướng dẫn hoàn thiện Trong suốt thời gian nghiên cứu thi công đề tài, em gặp khơng vướng mắc định nhận nhiều giúp đỡ nhiệt thành quý báu Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp cho phép em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô Khoa Điện -Cơ Điện tử - trường ĐH Phương Đông truyền thụ kiến thức quý báu bổ ích thời gian học tập trường, để giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp tảng kiến thức chuyên môn vững sau tốt nghiệp tự tin tìm việc sau trường Em xin trân trọng cảm ơn Th.s Trần Qúy Cao cô ln tận tình giúp đỡ, đạo, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình nghiên cứu tìm hiểu xây dựng đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ người bạn, người thân, chúng xin cảm ơn bố mẹ, anh chị động viên chúng suốt thời gian học tập xây dựng đồ án Xin gửi tới lời cảm ơn sâu sắc nhất! ngày tháng năm Sinh viên thực Đặng Thái Dương CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Lý chọn đề tài Để theo kịp xu cơng nghiệp hóa – đại hóa cách bền vững an tồn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc đảm bảo chất lượng sản phẩm nằm phạm vi cho phép Hơn thuận tiện cho việc mở rộng phát triển tương lai Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức học trường sinh viên ngành điện tử, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng tơi bước đầu có kinh nghiệm lập trình PLC Chính vậy, em nhận đề tài: “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm băng tải theo chiều cao,” 1.2 Mục tiêu - Chế tạo thành cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao - Sử dụng PLC S7-300 để xây dựng chương trình điều khiển - Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển WinCC - Mô hình hoạt động ổn định, linh hoạt 1.3 Phương pháp nghiên cứu Chế tạo mơ hình thật nên em gặp nhiều khó khăn việc thiết kế, chế tạo vào kết nối sản phẩm với PLC S7- 300 Các phương pháp chủ yếu: - Phương pháp mô phỏng, thiết kế lý thuyết: em thực thiết kế chế tạo sản phẩm - Phương pháp thực hành: Song song với việc nghiên cứu lý thuyết em thiết kế kiếm tra lý thuyết sản phẩm thật - Phương pháp tính tốn: Tính tốn lựa chọn linh kiện, từ thực nghiệm điều chỉnh thông số cho phù hợp công nghệ 1.4 Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, đề tài gồm chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.5 Bài tốn điều khiển Mơ hình có hai băng tải có ba loại sản phẩm khác kích thước Đây đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại đếm sản phẩm.Qua kích thước sản phẩm mà chúng chia thành loại sản phẩm cao,sản phẩm trung bình sản phẩm thấp Khi ta ấn start khởi động toàn hệ thống băng tải hai (băng tải di chuyển hộp) hoạt động Ở phía cuối băng tải ( băng tải phân loại sản phẩm) có đặt cảm biến cảm biến nhận biết có hộp băng tải dừng lại băng tải hai hoạt động Đồng thời cảm biến, xy lanh gạt hoạt động - Ta xếp cảm biến với xy lanh theo thứ tự cao-trung bình-thấp.Khi có sản phẩm cao qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa PLC S7-300, xy lanh đưa đẩy sản phẩm xuống máng đựng sản phẩm vị trí ban đầu Đối với sản phẩm trung bình tương tự Sản phẩm thấp dễ dàng qua cảm biến cao trung bình đưa cuối băng tải rơi vào hộp chứa Khi hộp chứa chứa ba sản phẩm băng tải dừng, băng tải thứ hai di chuyển đưa hộp chứa đến Hệ thống hoạt động ban đầu Để hệ thống dừng hoạt động ta ấn nút stop 1.6 Phân tích phương án điều khiển 1.6.1 Sử dụng PLC PLC-Programmable Logic Controller điều khiển logic khả trình (lập trình được) Khởi thuỷ ban đầu PLC có chức điều khiển logic , tức điều khiển on- off relay PLC đại có khả điều khiển PID điều khiển mờ v v PLC cho phép mở rộng thêm module vào/ra nên có khả quản lý hệ thống lớn nhà máy Do PLC ứng dụng để điều khiển hệ thống sản xuất lớn (so với vi xử lý) có đặc tính động học chậm (so với vi xử lý) điều khiển mức nước, áp suất, lưu lượng ,nhiệt độ, tốc độ băng tải…v.v Đặc trưng PLC hoạt động môi trường khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy cao, tỉ lệ hư hỏng thấp, thay hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả nâng cấp thiết bị ngoại vi hay giao tiếp với thiết bị thơng minh khác như: máy tính, nối mạng, modul mở rông tốt Từ ưu điểm trên, PLC ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp như: -Hệ thống nâng vận chuyển -Dây chuyền đóng gói -Các robot lắp ráp sản phẩm -Điều khiển hệ thống đèn giao thông 1.6.2 Sử dụng Vi xử lý Vi xử lý xử lý tín hiệu, nhận tín hiệu vào, tính tốn, xử lý, xuất tín hiệu Vi xử lý ứng dụng để thực thuật toán điều khiển u cầu khối lượng tính tốn lớn (so với PLC) cho đối tượng có đặc tính động học nhanh (so với PLC ) điều khiển dịng điện, mơ men, tốc độ động , điều khiển mạch điện tử (tín hiệu cơng suất) v.v Ưu điểm: -Vi điều khiển có khả điều khiển linh hoạt theo mong muốn người sử dụng dựa vào phần mềm viết -Khả thay đổi mã thực -Hệ thống đơn giản nhiều, kích thước nhỏ Hơn giảm độ ổn định nhiều linh kiện gây -Có thể thay đổi, thêm chức cách thay đổi phần mềm Ngày VXL ứng dụng nhiều sống người Xuất phát từ yêu cầu điều khiển đề tài ưu điểm PLC mà chúng em chọn PLC S7-300 làm điều khiển cho “Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao”