Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng plc s7 1200 đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO SỬ DỤNG PLC S7-1200 Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Hữu Nguyện Sinh viên thực Ngày sinh : Trần Công Hùng : 02/07/2000 Lớp Ngành : DCTĐH9.10 : CNKT Điều khiển Tự động hoá Khoa : Điện – Điện tử Khóa : Mã sinh viên : 187510303110 Bắc Ninh, năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á HỌ VÀ TÊN: TRẦN CƠNG HÙNG TÊN ĐỀ TÀI: MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO SỬ DỤNG PLC S7-1200 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Hữu Nguyện Bắc Ninh, năm 2022 i LỜI CẢM ƠN Ngày nay, nước ta đẩy mạnh Cơng nghiệp hóa - đại hóa, hội nhập kinh tế Quốc tế nhằm đưa đất nước phát triển, mục tiêu đến năm 2025 trở thành nước công nghiệp theo hướng đại Song song với việc trọng phát triển ngành kinh tế việc cập nhật, nắm bắt cơng nghệ đại ngày phát triển toàn thể nhân loại quan trọng Đối với sinh viên Trường Đại học Công Nghệ Đông Á, đồ án tốt nghiệp minh chứng cho kiến thức có sau bốn năm học tập, kết tích lũy q trình học tâp, vận dụng kiến thức học vào thực tế, giúp cho sinh viên thực hóa khả sáng tạo thân, tự tin sau trường Trong q trình nghiên cứu hồn thiện đề tài tốt nghiệp “Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7-1200”, thân em học hỏi nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu thực đề tài với giúp đỡ nhiệt tình từ phía nhà trường thầy khoa Tự Động Hóa Em xin chân thành cảm ơn đặc biệt đến PGS.TS Nguyễn Quang Hùng Th.S Nguyễn Hữu Nguyện quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi giúp em hồn thành đề tài thời hạn giao Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy khoa Tự Động Hóa người dìu dắt em, cho em kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm quý báu, với nổ lực thân em hoàn thành đồ án tốt nghiệp ngày hơm Trong q trình thực đề tài nghiên cứu, em cố gắng nổ lực, lượng kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý, đánh giá Thầy Cô để đồ án em hoàn thiện Bắc Ninh, ngày … tháng … năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN ii Trần Công Hùng iii LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dựng PLC S7-1200”, tiến hành cách minh bạch, công khai Mọi thứ dựa cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ khơng nhỏ từ phía nhà trường, cán giảng viên khoa CNKT Điều khiển – Tự động hoá đặc biệt Th.S Nguyễn Hữu Nguyện Các số liệu kết nghiên cứu đưa đồ án trung thực không chép hay sử dụng kết đề tài nghiên cứu tương tự Nếu phát có chép kết nghiên cứu từ đề tài khác thân tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Tơi xin chân thành cảm ơn! Bắc Ninh, ngày … tháng … năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN Trần Công Hùng iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I LỜI CAM ĐOAN II DANH MỤC HÌNH ẢNH VI DANH MỤC BẢNG BIỂU VIII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IX MỞ ĐẦU 1.1 Lý chọn đề tài .1 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu 1.3.1 Mục đích nghiên cứu 1.3.2 Nội dung nghiên cứu 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO .4 1.1 Khái quát số mô hình phân loại sản phẩm 1.1.1 Phân loại sản phẩm theo màu sắc 1.1.2 Phân loại sản phẩm theo chiều cao .6 1.1.3 Phân loại sản phẩm theo hình dạng 1.2 Khái qt mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao .9 1.2.1 Mục tiêu đặt mơ hình 1.2.2 Mô tả nguyên lý hoạt động mơ hình 10 v 1.2.3 Phạm vi giới hạn mơ hình 11 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 12 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 13 2.1 Phương án chọn điều khiển cho mô hình .13 2.1.1 Điều khiển phân loại sản phẩm IC số 13 2.1.2 Điều khiển phân loại sản phẩm vi điều khiển 13 2.1.3 Điều khiển phân loại sản phẩm PLC 13 2.2 Cấu trúc lập trình 15 2.3 LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHẦN CỨNG .16 2.3.1 PLC .16 2.3.2 Màn hình HMI 22 2.3.3 Áp tô mát 23 2.3.4 Nguồn tổ ong 25 2.3.5 Băng tải .26 2.3.6 Động DC 28 2.3.7 Cảm biến quang 30 2.3.8 Relay trung gian 31 2.3.9 Xylanh khí nén 33 2.3.10 Máy nén khí 34 2.3.11 Van điện từ điều khiển piston khí nén 36 2.3.12 Van điều áp .37 2.3.13 Nút đèn báo 38 2.4 LỰA CHỌN PHẦN MỀM 39 vi 2.4.1 Giao diện SCADA 39 2.4.2 Phần mềm Tia Portal V15.1 .43 2.4.3 Giao diện WinCC HMI 46 2.5 BẢN THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẢM THEO CHIỀU CAO 47 2.5.1 Bản vẽ mặt chiếu mơ hình 47 2.5.2 Bản vẽ đấu nối thiết bị .50 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG, THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 55 3.1 Xây dựng chương trình điều khiển 55 3.1.1 Lưu đồ thuật tốn cho mơ hình 55 3.2 Mơ mơ hình phần mềm .57 3.2.1 Thiết kế giao diện mô Wincc 57 3.2.2 Thiết kế giao diện HMI .59 3.3 THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH .61 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MƠ HÌNH 62 KẾT LUẬN CHƯƠNG 62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC 65 3.2.2 Thiết kế giao diện HMI Hình 3.42: Giao diện kết nối HMI TP1500 Comfort Hình 3.43: Gắn tag vào thiết bị HMI 66 Hình 3.44: Giao diện thiết kế HMI Sau thiết kế xong giao diện Wincc, tiến hành đổ chương trình xuống HMI cho kết quả: 67 Hình 3.45: Giao diện hình HMI 3.3 THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH => MƠ HÌNH THỰC TẾ Hình 3.46: Mơ hình thực tế 68 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MƠ HÌNH => HIỆU SUẤT, TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA MƠ HÌNH Sau mơ hình phân loại sản phẩm chiều cao hoàn thành phần cứng phần mềm chúng em đưa vào chạy thử nghiệm nhiều lần chúng em thu kết sau: - Mỗi phút phân loại tối đa 22 sản phẩm - Khoảng cách đặt sản phẩm liên tiếp 4cm - Tốc độ động sau qua giảm tốc 21 vòng/1 phút - Tốc độ dịch chuyển băng tải 2,25 vòng phút KẾT LUẬN CHƯƠNG Nội dung chương thực việc mô mô hình giao diện Wincc giao diện HMI Kết việc mơ mơ hình phần mềm chứng minh tính ổn định mơ hình Qua việc thực nghiệm thu hiệu suất phân loại sản phẩm mơ hình 69 KẾT LUẬN Kết đạt mơ hình Sau q trình nghiên cứu, thiết kế thi cơng, mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao chế tạo thành cơng Nhìn chung, hệ thống đáp ứng yêu cầu đề tài đặt ra, nhiên hệ thống số nhược điểm, cần phải khắc phục  Ưu điểm: - Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu đề tài - Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động: Việc áp dụng cơng nghệ lập trình PLC đem lại cho mơ hình tính vượt trội điều khiển, tuổi thọ thiết bị nâng cao - Có thể thay đổi, tác động trực tiếp vào chương trình điều khiển mơ hình - Hệ thống cho phép giám sát, thay đổi thông số điều khiển thao tác trực tiếp hình HMI - Không cần sử dụng laptop kèm để điều khiển hệ thống - Hệ thống khí nén ổn định, tác động nhiều xilanh lúc - Khả phân loại sản phẩm hệ thống xác ổn định - Có thể phân loại nhiều sản phẩm thời điểm - Đơn giản thao tác, vận hành, sửa chữa bảo dưỡng  Nhược điểm: - Tính thẩm mỹ chưa cao - Cấp phôi cho hệ thống tay - Động chạy gây tiếng ồn - Giá thành PLC hình HMI cao - Chỉ phân loại sản phẩm có kích thước xác định Hướng phát triển đề tài 70 Bản thân đề tài rộng, đâu công nghiệp chế biến thay sản xuất xuất tự động hóa dây chuyền sản xuất có việc phân loại sản phẩm, thay việc dùng pittong đẩy cánh tay Robot gắp nhả sản phẩm, hay dùng tay gạt sản phẩm Như áp dụng trường hợp phân loại vật dễ vỡ, cần nhẹ nhàng Còn trường hợp đồ án chúng em làm phân loại vật khó vỡ nên chúng em sử dụng pittong đẩy Với khả phát triển đề tài chúng em sử dụng ngành sản xuất cơng nghiệp đóng chai đóng hộp 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tự động hố q trình cơng nghệ T.S Hồng Minh Trí, khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Bách khoa, trang 50-80 [2] Trần Văn Hiếu (2014),“Thiết kế hệ thống Tự động hoá PLC S7-1200 với TIA Portal”, trang 109-117 [3] Trần Văn Hiếu (2013), “ Thiết kế hệ thống mạng truyền thông công nghiệp với TIA Portal ”, trang 326-338 [4] Trần Thu Hà – Phạm Quang Huy (2011), “ Giao diện người máy – Lập trình với S7 Wincc ”, trang 233-240 PHỤ LỤC CODE CHƯƠNG TRÌNH PLC CHO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO Chương trình OB1 (Main Program) Network 1: Nhấn START >> Bật đèn Run >> Bật đèn START Network 2: Hệ thống chưa hoạt động >> Đèn Stop sáng Network 3: Reset đếm Network 4: Gọi chương trình khối RUN Network 5: Gọi chương trình khối OUTPUT Network 6: Gọi chương trình khối SIMULATION Các khối chương trình (Function Block) 2.1 Chương trình khối RUN Network 1: Khởi động băng tải Network 2: Điều khiển Xilanh cao Network 3: Điều khiển Xilanh trung bình Network 4: Điều khiển Xilanh thấp Network 5: Đếm số sản phẩm cao Network 6: Đếm số sản phẩm trung bình Network 7: Đếm số sản phẩm thấp 2.2 Chương trình khối OUTPUT Network 1: Gom đầu cho băng tải Network 2: Gom đầu cho Xilanh cao Network 3: Gom đầu cho Xilanh trung bình Network 4: Gom đầu cho xilanh thấp