Đang tải... (xem toàn văn)
Dây chuyền chiết rót tự động là dây chuền tiên tiến, hiện đại nhất tính đến hiện nay, được tự động hóa từ khâu sản xuất, đóng nút chai cho đến đóng thùng, thay thế hiệu quả các máy chiết rót, máy đóng nhãn, máy vặn nắp… giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho doanh nghiệp. Trong các ngành công nghiệp thực phẩm, máy chiết rót thường được áp dụng cho những trường hợp đòi hỏi năng suất cao, hoặc các yêu cầu nghiêm nghặt về vệ sinh thực phẩm. Tùy theo tính chất của chất lỏng, các máy chiết rót khác nhau sẽ khác nhau ở các bộ phận làm việc, cơ cấu rót. Quy trình thực hiện. Đầu tiên, các chai được đưa lên hệ thống băng tải và đi qua hệ thống súc rửa để làm sạc bụi bẩn. Sau khi được rửa sạch, các chai được băng tải đưa đến hệ thống rót liệu, vào vị trí rót để đảm bảo có thể bố tí các cơ cấu cơ khí để kẹp giữ chai. Tại đây, chất lỏng được chiết vào chai theo phương pháp khác nhau, chiết đẳng áp, chiết đẳng tích, chiết định lượng. Khi chiết xong, chai được băng tải vận chuyển đến vị trí đóng nút hoặc đóng nắp. Khâu đóng nút bao gồm cơ cấu cấp phôi và đóng nắp. Cơ cấu đóng có thể là xi lanh khí nén hoặc motor vặn nút. 1.2. Yêu cầu công nghệ Khi khởi động hệ thống phải được reset về trạng thái ban đầu để tránh gây hư hỏng cho các cơ cấu quá tại cho các băng tải trước, mặt khác tránh sản phẩm không bị rơi khỏi băng tải. Khi dừng hệ thống thì thiết bị cấp chai dừng ngay, còn băng tải dừng trễ sau một thời gian Trong quá trình sản xuất của doanh nghiệp thì chế độ làm việc của các thiết bị băng tải phải luôn diễn ra liên tục trong thời gian dài nhưng phải luôn đảm bảo đạm độ an toàn . Theo yêu cầu công nghệ đối với các thiết bị băng tải vận hành liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ trong các phân xưởng sản xuất. Hệ thống băng tải cần đảm bảo khởi động đồng tải. Do đó việc lựa chọn động cơ truyền động cho thiết bị băng tải cần phù hợp với hệ thống băng tải và động cơ có hệ số trượt lớn, rãnh stato sâu là lựa chọn tối ưu dành cho các loại băng tải này. Ngoài ra, các cơ cấu cần phải được kiểm tra thường xuyên và vệ sinh sạch sẽ để hoạt động trơn tru tránh hiện tượng làm hư hỏng sản phẩm trong quá trình sản xuất. Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất bia. 1.3 Mô tả hoạt động của hệ thống Hệ thống gồm một băng tải để vận chuyển chai trong suốt quá trình sản xuất. 3 cảm biến để phát hiện chai trong các công đoạn sản xuất. Các xilanh để giữ, kẹp chai trong các công đoạn chiết rót và đóng nắp. Bơm để thực hiện quá trình rót bia vào chai. Có nút nhấn ON để khởi động, OFF để tắt hệ thống, RESET để đưa hệ thống về mặc định, nút nhấn AUTO và MAN để chuyển chế độ bằng tay hoặc tự động, nút nhấn EMS để dừng khẩn cấp khi có sự cố, ngoài ra còn có các nút nhấn để điều khiển các xi lanh riêng lẻ từng băng tải trong chế độ MAN. Có các đèn báo lỗi từng băng tải khi gặp sự cố. Hệ thống gồm 2 chế độ hoạt động: tự động, bằng tay. Ở chế độ tự động: Chai được cấp bằng tay vào bang tải. khi nhấn nút khởi động START, băng tải quay đưa chai đến vị trí chờ rót . Tại đây chai được chặn lại bởi xylanh 2, đồng thời khi cảm biến đầu vào phát hiện chai đi qua sẽ đếm chai lên 1, cứ như vậy khi cảm biến đầu vào đếm đủ 5 chai tương ứng với 5 vòi chiết rót thì được giữ lại bởi xylanh 1, sau đó băng tải sẽ dừng hoạt động, kế tiếp chai sẽ được cơ cấu kẹp giữ cố định. Trễ 2s sau đó cơ cấu vòi rót được hạ xuống áp sát miệng chai và sau 2s tiến hành rót. Sau khi chiết rót cho chao 500ml xong trong một khoảng thời gian 10s thì dừng bơm, xylanh 2 rút về và cơ cấu vòi rót nâng lên. Sau 2s cơ cấu chai nhả ra và 2s sau băng tải hoạt động trở lại sẽ đưa chai ra ngoài và sẽ được cảm biến đầu ra đếm sản phẩm. Khi cảm biến đầu ra đếm số chai bằng 2 thì xylanh 1 rút về cho chai tiếp tục vào khâu rót, khi cảm biến đầu ra đếm đủ 5 chai thì xylanh 2 sẽ đưa ra chặn chai lại. Quá trình cứ lặp lại như vậy cho đến khi bấm dừng STOP. Ở chế độ bằng tay: Chai được cấp bằng tay vào băng tải. khi bấm nút khở động START, băng tải quay đưa chai đến vị trí chờ rót. Tại đây chai được chặn lại bởi xylanh 2, đồng thời khi cảm biến đầu vào phát hiện chai đi qua sẽ đếm chai lên 1, cứ như vậy khi cảm biến đầu vào đếm đủ 5 chai tương ứng với 5 vòi chiết rót thì được giữ lại bởi xylanh 1 , sau đó băng tải sẽ dừng hoạt động, kế tiếp chai sẽ được cơ cấu kẹp giữ cố định. Trễ 2s sau đó cơ cấu vòi rót được hạ xuống áp sát miệng cai và sau 2s tiến hành rót. Sau khi chiết rót cho chai 500 ml xong trong một khoảng thời gian 10s thì dừng bơm, xylanh 2 rút về và cơ cấu vòi rót nâng lên. Sau 2s cơ cấu kẹp chai nhả ra và 2s sau băng tải hoạt động trở lại sẽ đưa chai ra ngoài và sẽ được cảm biến đầu ra đếm sản phẩm. khi cảm biến đầu ra đếm đủ 5 chai thì sau 5s hệ thông sẽ dừng lại. nếu muốn lặp lại chu trình thì tiếp tục nhấn nút START. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẤP HÀNH 2.1. Giới thiệu thiết bị lập trình 2.1.1 Giới thiệu về PLC S71500 Bộ điều khiển logic khả trình PLC S71500 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7 1500 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau. Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, CPU trong S71500 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác. Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển: Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng
TRƯỜNG ĐH SPKT VINH KHOA ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên: NGUYỄN VĂN TOÀN Mã số sinh viên:1305180309 Lớp: DHĐTCK13Z(DCN) Hệ đào tạo : quy Ngành :Cơng nghệ kỹ thuật điện –điện tử Tên đề tài Ứng dụng PLC S7-1500 hình cảm ứng HMI điều khiển dây chuyền tự động nạp bia đóng nắp chai băng tải Các liệu ban đầu - PLC S7-1500 (chi tiết: sinh viên tra catalogue); - HMI: KTP basic (chi tiết: sinh viên tra catalogue); Nội dung phần thuyết minh tính tốn 3.1 Các phần thuyết minh đề tài đồ án/ tiểu luận tốt nghiệp - Lời nói đầu; - Các chương nội dung chính: 1,2,3, ; - Kết luận hướng phát triển đề tài; - Phụ lục; - Tài liệu tham khảo 3.2 Đề cương chương - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Giới thiệu thiết bị điều khiển chấp hành - Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật toán, sơ đồ mạch điện chương trình điều khiển hệ thống - Kết luận hướng phát triển đề tài - Phụ lục - Tài liệu tham khảo Giáo viên hướng dẫn ThS Nguyễn Thanh Long Ngày giao nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp (giao đề tài trước ngày 30/8/2022) Ngày … tháng … năm 2022 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp (nộp cho Giáo vụ khoa trước 20/11/2022) Ngày … tháng … năm 2022 KHOA ĐIỆN Nghệ An, ngày …tháng…năm2022 (Ký ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỠNG DẪN (ký gi rõ họ tên) TS.THÁI HỮU NGUYÊN NGUYỄN THANH LONG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CAM ĐOAN .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .4 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Yêu cầu công nghệ 1.3 Mô tả hoạt động hệ thống CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẤP HÀNH 2.1 Giới thiệu thiết bị lập trình 2.1.1 Giới thiệu PLC S7-1500 2.1.2 TIA Portal V15.1 10 2.1.3 Các khái niệm PLC .10 2.1.4 Cấu hình thiết bị .18 2.2 Tập lệnh lập trình 28 2.2.1 Tập lệnh 28 2.2.2 Các định (Timer) 31 2.2.3 Các đếm (Counter) .33 2.3 Giới thiệu thiết bị đầu vào .35 2.3.1 Cảm biến quang: .35 2.3.2 Nút ấn .37 2.4 Giới thiệu thiết bị đầu .37 2.4.1 Đèn báo 37 2.4.2 Động điện chiều 38 2.4.3 Relay trung gian .39 2.4.4 Máy bơm nước 40 2.4.5 Van điện từ 5/2 41 2.4.6 Xilanh khí nén 42 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG 44 3.1 Sơ đồ đấu nối mạch điện 44 3.2 Sơ đồ kết nối vào PLC .48 3.3 Lưu đồ thuật toán 49 3.4 Bảng phân công địa đầu vào 51 3.5 Quy trình vận hành .52 3.6 Chương trình điều khiển plc 52 3.7 Thiết lập giao diện HMI ghép nối với PLC .63 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại nay, với cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, nhiều ngành cơng nghiệp phục vụ q trình cơng nghiệp phát triển đất nước, khai thác khoáng sản, vận chuyển nguyên vật liệu bến cảng, nhà máy Băng tải dùng để vận chuyển vật liệu rời nhờ ưu điểm có khả vận chuyển hàng hóa xa, làm việc suất cao tiêu hao lượng thấp Chính nhờ ưu điểm mà băng tải ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khai thác hầm mỏ, bến cảng, Mặt khác yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, lao động, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Chính cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm việc loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Nhờ đặc tính trội mà PLC ứng dụng vào nhiều ngành công đoạn sản xuất khác Một số cơng đoạn vận chuyển vật nặng, kích thước lớn, cơng đoạn hồn tồn làm thủ cơng với trợ giúp PLC suất hiệu tăng lên gấp Và mà em định thực đồ án với đề tài “Ứng dụng PLC S71500 hình cảm ứng HMI điều khiển dây chuyền tự động nạp bia đóng nắp chai” Thơng qua đồ án này, em có hội tiếp cận sử dụng PLC, đồng thời em có trải nghiệm thực tế vơ hữu ích q trình làm đồ án Nó giúp em củng cố kiến thức vững học nhà trường phát triển kỹ làm việc thực tế Đề tài trình bày gồm chường phần kết luận Chương 1: Tổng quan Chương 2: Giới thiệu thiết bị điều khiển chấp hành Chương 3: Xây dựng lưu đồ thuật toán, sơ đồ mạch điện chương trình điều khiển hệ thống Trong q trình thực tập phịng thí nghiệm Tự động hóa thời 1ung1 hu thập liệu chưa thực hiệu nên em nhiều thiếu sót chưa nghiêmj cứu hết thiết bị có Do vậy, em kính mong thầy cô thông cảm giúp đỡ em nhiều thời gian tới để em học hỏi nhiều Em xin chân thành cảm ơn ! Vinh, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Văn Toàn LỜI CAM ĐOAN Em tên là: NGUYỄN VĂN TOÀN, mã Sv : 1305180308, lớp : DHĐTCK13Z khoa điện , giáo viên hướng dẫn : Th.s.NGUYỄN THANH LONG Em xin cam đoan tồn nội dung trình bày đồ án : “Ứng dụng PLC S7-1500 hình cảm ứng HMI điều khiển dây chuyền tự động nạp bia đóng nắp chai” kết trình tìm hiểu nghiên cứu em Các liệu nêu đồ án hoàn toàn trung thực Mọi thơng tin trích dẫn tn thủ sở hữu trí tuệ, tài liệu tham khảo liệt kê rõ ràng Em xing chịu hoàn toàn trách nhiệm với nội dung viết đồ án Vinh, ngày tháng năm 2022 Người cam đoan Nguyễn Văn Toàn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Dây chuyền chiết rót tự động dây chuền tiên tiến, đại tính đến nay, tự động hóa từ khâu sản xuất, đóng nút chai đóng thùng, thay hiệu máy chiết rót, máy đóng nhãn, máy vặn nắp… giúp tiết kiệm thời gian chi phí cho doanh nghiệp Trong ngành cơng nghiệp thực phẩm, máy chiết rót thường áp dụng cho trường hợp đòi hỏi suất cao, yêu cầu nghiêm nghặt vệ sinh thực phẩm Tùy theo tính chất chất lỏng, máy chiết rót khác khác phận làm việc, cấu rót Quy trình thực Đầu tiên, chai đưa lên hệ thống băng tải qua hệ thống súc rửa để làm sạc bụi bẩn Sau rửa sạch, chai băng tải đưa đến hệ thống rót liệu, vào vị trí rót để đảm bảo bố tí cấu khí để kẹp giữ chai Tại đây, chất lỏng chiết vào chai theo phương pháp khác nhau, chiết đẳng áp, chiết đẳng tích, chiết định lượng Khi chiết xong, chai băng tải vận chuyển đến vị trí đóng nút đóng nắp Khâu đóng nút bao gồm cấu cấp phơi đóng nắp Cơ cấu đóng xi lanh khí nén motor vặn nút 1.2 Yêu cầu công nghệ - Khi khởi động hệ thống phải reset trạng thái ban đầu để tránh gây hư hỏng cho cấu cho băng tải trước, mặt khác tránh sản phẩm không bị rơi khỏi băng tải - Khi dừng hệ thống thiết bị cấp chai dừng ngay, băng tải dừng trễ sau thời gian - Trong trình sản xuất doanh nghiệp chế độ làm việc thiết bị băng tải phải diễn liên tục thời gian dài phải đảm bảo đạm độ an tồn - Theo u cầu cơng nghệ thiết bị băng tải vận hành liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ phân xưởng sản xuất Hệ thống băng tải cần đảm bảo khởi động đồng tải Do việc lựa chọn động truyền động cho thiết bị băng tải cần phù hợp với hệ thống băng tải động có hệ số trượt lớn, rãnh stato sâu lựa chọn tối ưu dành cho loại băng tải - Ngoài ra, cấu cần phải kiểm tra thường xuyên vệ sinh để hoạt động trơn tru tránh tượng làm hư hỏng sản phẩm trình sản xuất Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất bia 1.3 Mô tả hoạt động hệ thống - Hệ thống gồm băng tải để vận chuyển chai suốt trình sản xuất - cảm biến để phát chai công đoạn sản xuất - Các xilanh để giữ, kẹp chai cơng đoạn chiết rót đóng nắp - Bơm để thực q trình rót bia vào chai -Có nút nhấn ON để khởi động, OFF để tắt hệ thống, RESET để đưa hệ thống mặc định, nút nhấn AUTO MAN để chuyển chế độ tay tự động, nút nhấn EMS để dừng khẩn cấp có cố, ngồi cịn có nút nhấn để điều khiển xi lanh riêng lẻ băng tải chế độ MAN -Có đèn báo lỗi băng tải gặp cố Hệ thống gồm chế độ hoạt động: tự động, tay - Ở chế độ tự động: Chai cấp tay vào bang tải nhấn nút khởi động START, băng tải quay đưa chai đến vị trí chờ rót Tại chai chặn lại xylanh 2, đồng thời cảm biến đầu vào phát chai qua đếm chai lên 1, cảm biến đầu vào đếm đủ chai tương ứng với vịi chiết rót giữ lại xylanh 1, sau băng tải dừng hoạt động, chai cấu kẹp giữ cố định Trễ 2s sau cấu vịi rót hạ xuống áp sát miệng chai sau 2s tiến hành rót Sau chiết rót cho chao 500ml xong khoảng thời gian 10s dừng bơm, xylanh rút cấu vịi rót nâng lên Sau 2s cấu chai nhả 2s sau băng tải hoạt động trở lại đưa chai cảm biến đầu đếm sản phẩm Khi cảm biến đầu đếm số chai xylanh rút cho chai tiếp tục vào khâu rót, cảm biến đầu đếm đủ chai xylanh đưa chặn chai lại Quá trình lặp lại bấm dừng STOP - Ở chế độ tay: Chai cấp tay vào băng tải bấm nút khở động START, băng tải quay đưa chai đến vị trí chờ rót Tại chai chặn lại xylanh 2, đồng thời cảm biến đầu vào phát chai qua đếm chai lên 1, cảm biến đầu vào đếm đủ chai tương ứng với vòi chiết rót giữ lại xylanh , sau băng tải dừng hoạt động, chai cấu kẹp giữ cố định Trễ 2s sau cấu vịi rót hạ xuống áp sát miệng cai sau 2s tiến hành rót Sau chiết rót cho chai 500 ml xong khoảng thời gian 10s dừng bơm, xylanh rút cấu vịi rót nâng lên Sau 2s cấu kẹp chai nhả 2s sau băng tải hoạt động trở lại đưa chai cảm biến đầu đếm sản phẩm cảm biến đầu đếm đủ chai sau 5s hệ thơng dừng lại muốn lặp lại chu trình tiếp tục nhấn nút START CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ CHẤP HÀNH 2.1 Giới thiệu thiết bị lập trình 2.1.1 Giới thiệu PLC S7-1500 Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1500 mang lại tính linh hoạt sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ yêu cầu điều khiển tự động Sự kết hợp thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt tập lệnh mạnh mẽ khiến cho S7- 1500 trở thành giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác Kết hợp vi xử lý, nguồn tích hợp, CPU S7-1500 tạo PLC mạnh mẽ Sau người dùng tải xuống chương trình, CPU chứa mạch logic yêu cầu để giám sát điều khiển thiết bị nằm ứng dụng CPU giám sát ngõ vào làm thay đổi ngõ theo logic chương trình người dùng, bao gồm hoạt động logic Boolean, việc đếm, định thì, phép tốn phức hợp việc truyền thông với thiết bị thông minh khác Một số tính bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến CPU chương trình điều khiển: - Mỗi CPU cung cấp bảo vệ mật cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến chức CPU - Người dùng sử dụng chức "know-how protection" để ẩn mã nằm khối xác định Các kiểu CPU khác cung cấp đa dạng tính dung lượng giúp cho người dùng tạo giải pháp có hiệu cho nhiều ứng dụng khác Họ S7-1500 cung cấp số lượng lớn module tín hiệu bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng CPU Người dùng cịn lắp đặt thêm module truyền thông để hỗ trợ giao thức truyền thơng khác 56 Hình 2.1: CPU số vị trí chức CPU Hình 2.2: Thơng số số CPU họ S7-1500 Các module tín hiệu 57