Mô phỏng phân loại và đóng gói sản phẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TẠI KON TUM TRẦN PHƯƠNG NAM A KHI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ PHỎNG PHÂN LOẠI VÀ ĐĨNG GĨI SẢN PHẨM KonTum, tháng 02 năm 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TẠI KON TUM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ PHỎNG PHÂN LOẠI VÀ ĐĨNG GĨI SẢN PHẨM GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : TS.NGUYỄN ĐỨC QUẬN SINH VIÊN THỰC HIỆN : TRẦN PHƯƠNG NAM A KHI MÃ SINH VIÊN 17152520201004 17152520201006 LỚP : K11D KonTum, tháng 02 năm 2022 LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hóa - đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, xác, tiện lợi, gọn nhẹ…) Mặt khác nhờ phát triển nhanh chóng cơng nghệ thông tin, công nghệ điện tử tạo loại thiết bị điều khiển lập trình nhằm thực công việc cách khoa học, đạt độ xác cao, giảm sức lao động giảm chi phí kinh tế Việc áp dụng cơng nghệ tự động hóa dây chuyền sản xuất, tiết kiệm chị phí sản xuất, nguồn nhân lực Ngồi ra, cịn giải nhiều vấn đề thời gian, chất lượng sản phẩm Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa phân xưởng, nhà kho khu vực điều hành quản lý tiếp tục nâng cao với kiến thức học trường, chúng em nghiên cứu thực đề tài “Mơ phân loại đóng gói sản phẩm” Đây phần nhỏ quy trình sản xuất, chúng em mong với đề tài chúng em củng cố kiến thức ứng dụng phần nhỏ sản xuất Trong trình thực đề tài, với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình thầy giáo TS Nguyễn Đức Quận chúng em hoàn thành xong đồ án Tuy nhiên, thời gian có hạn dịch Covid-19, kinh nghiệm thân cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh sai sót, chúng em mong nhận góp ý, dẫn từ thầy cô bạn Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Phân hiệu Đại học Đà Nẵng Kon Tum tạo điều kiện giúp đỡ tận tình để chúng em hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG .1 1.1.1 Lý chọn đề tài .2 1.1.2 Mục địch nghiên cứu 1.1.3 Nội dung nghiên cứu 1.1.4 Giới hạn nghiên cứu 1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM .3 1.2.1 Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang 1.2.2 Phân loại sản phẩm dùng webcam 1.2.3 Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc CHƯƠNG GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC 2.1 SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN PLC 2.2 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 .5 2.2.1 Khái niệm PLC 2.2.2 Giới thiệu PLC .6 2.2.3 Các hãng sản xuất PLC .7 2.2.4 Lợi ích việc sử dụng PLC 14 2.2.5 Ưu, nhược điểm PLC 16 2.2.6 Giới thiệu PLC S7-1200 17 2.2.7 Một số dòng CPU S7-1200 .18 2.2.8 Cấu trúc phần cứng CPU 19 2.2.9 Cấu trúc phần mềm 20 2.3 PHẦN MỀN ĐIỀU KHIỂN TRÊN TIA PORTAL V15 21 2.3.1 Giới thiệu chung 21 2.3.2 Làm việc với phần mềm TIA Portal V15 22 CHƯƠNG LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 27 3.1 CÁC TẬP LỆNH LẬP TRÌNH 27 3.1.1 Bit logic 27 3.1.2 Timer .27 3.1.3 Counter 28 i 3.1.4 Lệnh so sánh 29 3.1.5 Lệnh toán học 30 3.1.6 Lệnh MOVE 31 3.1.7 Lệnh dịch chuyển & xoay vòng 32 3.2 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 32 3.2.1 Nguyên lý hoạt động .32 3.2.2 Bảng phân công đầu vào đầu 33 3.2.3 Lưu đồ thuất toán 36 3.2.4 Thiết kế chương trình điều khiển 39 3.3 LÀM VIỆC VỚI PHẦN MỀM FACTORY I/O 51 3.3.1 Chọn linh kiện phần mềm Factory I/O 51 3.3.2 Lắp đặt hệ thống giao diện phần mềm Factory IO 57 CHƯƠNG KẾT NỐI THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 60 4.1 KẾT NỐI PHẦN MỀM VÀ NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHO PLC SIM 60 4.2 KẾT NỐI FACTORY I/O VỚI S7 PLC SIM 62 4.2.1 Sơ đồ ghép nối Factory I/O .63 4.3 ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI 64 4.3.1 Tổng hợp kết luận .64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Diễn giải PLC Programmable Logic Controller MES Manufacturing Excution System RAM Random Access Memory EPROM Erasable Programmable Red Only Memory EEPROM Electriccal Erasable Programmable Red Only Memory LAD Ladder logic STL Statement list FBD Function Block Diagram CP Card Communications Processor MPI Multipoint Interface PC Personal Computer iii CÁC DANH MỤC BẢNG Số hiệu bảng 2.1 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 Tên bảng Đặc tính CPU S7_1200 Một số tập lệnh logic Một số khối Timer Các khối Counter Khối lệnh so sánh Một số lệnh toán học Khối lệnh Move Lệnh dịch chuyển & xoay vịng Phân cơng đầu vào PLC Phân công đầu cho PLC Trang 18 27 28 29 29 31 31 32 34 35 iv DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình ảnh 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 Tên hình ảnh Tại trung tâm phân loại hàng hóa tự động robot Hà Nội Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc Micro PLC họ T100MD-1616 Micro PLC họ DL05 hãng Koyo PLC hãng Siemens loại nhỏ S5-90U, S5-95U, S5-100U Loại CJ1M Omron PLC S7-400 Siemens Cấu trúc S7-400 Sơ đồ kết nối mạng S7-400 công nghiệp PLC hãng Siemens PLC hãng Mitsubishi PLC hãng Omron PLC hãng Schneider Cấu trúc PLC Tạo đặt tên cho dự án Giao diện sau tạo dự án Giao diện lựa chon phần cứng Chọn loại CPU CPU PLC phần mềm TIA Portal Giao diện PLC Tag Tìm Tag Lưu đồ thuật toán phân loại sản phẩm Lưu đồ thuật tốn đóng gói sản phẩm Lưu đồ thuật toán đếm sản phẩm reset đếm Tạo trường thi công hệ thống Thư viện linh kiện Băng chuyển tải nhẹ Tay gạt sản phẩm Chute băng tải thấp Cảm biến quang Nút nhấn Màn hình kỹ thuật số Khối Emitter Tay gắp Kẹp hàng v Trang 8 9 10 10 11 12 12 13 13 17 22 22 23 23 24 25 26 36 37 38 51 52 53 53 54 54 55 55 56 56 57 3.15 3.16 3.17 3.18 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Tủ điều khiển Khâu phân loại sản phẩm Khâu gắp sản phẩm vào thùng Cảnh tồn hệ thống Bật giao diện mơ Chọn cấu hình giao diện Tải chương trình vào PLC SIM Chuyển PLCSIM sang chế độ RUN Giao diện chọn PLC Giao diện chọn CPU Sơ đồ ghép nối FACTORY IO vi 57 58 58 59 60 60 61 61 62 63 63 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI VÀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Tự động hóa cơng nghệ mà theo quy định thủ tục thực mà không cần trợ giúp người, sử dụng hệ thống điều khiển khác cho thiết bị vận hành máy móc, quy trình nhà máy, ứng dụng phương tiện khác nhằm giảm can thiệp người, số quy trình hoàn toàn tự động Đến Việt Nam đánh giá thị trường cho robot tự động hóa, khơng nằm ngồi xu khu vực, doanh nghiệp Việt Nam sử dụng robot nhiều dây chuyền sản xuất Hình 1.1 Tại trung tâm phân loại hàng hóa tự động robot Hà Nội Theo khảo sát từ Frost & Sullivan (2017), thị trường tự động hóa Việt Nam có trị giá 184,5 triệu USD vào 2021 Bên cạnh đó, phủ Việt Nam tích cực tập trung vào việc phát triển sáng kiến ban hành luật để đẩy nhanh trình tự động hóa Trong số nỗ lực có chiến lược phát triển khoa học công nghệ giai đoạn 2011-2020 nhằm nâng cao khả cạnh tranh kinh tế đẩy nhanh tốc độ cơng nghiệp hóa, ưu tiên vào tầm quan trọng robot công nghiệp tự động hóa cơng nghệ cao - Băng chuyền dùng cho tải nhẹ loại dài 2m,4m 6m - Hình 3.6 Băng chuyển tải nhẹ Tay gạt dùng để gạt sản phẩm Hình 3.7 Tay gạt sản phẩm 53 - Băng tải máng thẳng Hình 3.8 Chute băng tải thấp - Cảm biến quang Hình 3.9 Cảm biến quang 54 - Các nút nhấn - Hình 3.10 Nút nhấn Màn hình kỹ thuật số, dùng để hiểu thị số lượng sản phẩm Hình 3.11 Màn hình kỹ thuật số 55 - Khối Emitter, dùng để phát vật phẩm Hình 3.12 Khối Emitter - Cánh tay gắp Hình 3.13 Tay gắp 56 - Cánh tay kẹp hàng Hình 3.14 Kẹp hàng 3.3.2 Lắp đặt hệ thống giao diện phần mềm Factory IO Sử dụng khối có thư viện lắp ghép chúng lại với - Tủ điều khiển bao gồm nút nhấn, hình kỹ thuật số Hình 3.15 Tủ điều khiển 57 - Khâu phân loại sản phẩm Hình 3.16 Khâu phân loại sản phẩm Hình 3.17 Khâu gắp sản phẩm vào thùng 58 - Tồn cảnh hệ thống Hình 3.18 Cảnh tồn hệ thống 59 CHƯƠNG KẾT NỐI THỰC HIỆN MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 4.1 KẾT NỐI PHẦN MỀM VÀ NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHO PLC SIM Bước1: Chọn thiết bị bật mơ cách nhấn Start Simulation Hình 4.1 Bật giao diện mơ Bước 2: Chọn cấu hình giao diện Hình 4.2 Chọn cấu hình giao diện 60 Bước 3: Nhấn Load để tải chương trình cho PLC SIM Hình 4.3 Tải chương trình vào PLC SIM Bước 4: Chọn Start Module  Finish để chuyển PLC SIM sang chết độ RUN Hình 4.4 Chuyển PLCSIM sang chế độ RUN 61 4.2 KẾT NỐI FACTORY I/O VỚI S7 PLC SIM Bước 1: Ở giao diện thiết kế, nhấn chon FILE  DRIVERS Bước 2: Chọn Siemens S7_PLCSIM Hình 4.5 Giao diện chọn PLC 62 Bước 3: Mở bảng cấu hình điều khiển cách nhấn vào CONFIGURATION Bước 4: Chọn CPU tương ứng Hình 4.6 Giao diện chọn CPU 4.2.1 Sơ đồ ghép nối Factory I/O Hình 4.7 Sơ đồ ghép nối FACTORY IO 63 4.3 ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI 4.3.1 Tổng hợp kết luận a Mục tiêu - Tìm hiểu tổng quan hệ thống sản xuất tự động cơng nghiệp - Tìm hiểu loại PLC nguyên lý hoạt động PLC S7-1200 - Tìm hiểu phần mềm TIA Portal V15 phần mền mô FACTORY I/O để mơ 3D - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động khâu phân loại sản phẩm đóng gói sản phẩm dùng mơ - Xây dựng lưu đồ thuật tốn - Viết chương trình b Kết thực hiên - Trình bày tổng quan sản xuất tự động công nghiệp - Trình bày nguyên lý hoạt động PLC S7-1200 - Sử dụng phần mềm TIA Portal điều khiển mô Factory I/O - Xây dựng lưu đồ thuật tốn - Xây dựng chương trình - Nắm nguyên lý vận hành khâu phân loại sản phẩm đóng gói dùng mơ - Qua đó, áp dụng cho trường hợp khác đáp ứng nhu cầu thiết yếu xã hội Từ ứng dụng ta áp dụng mơ hình cho sản xuất nhà máy xí nghiệp c Hướng phát triển Mở rộng thêm băng tải, phân biệt nhiều loại sản phẩm hiệu hơn, kết hợp nhiều hình thức phân loại sản phẩm, cải thiện hiệu suất làm việc động chế độ làm việc thích hợp, chế độ nghĩ, cải thiện tối đa cố thường gặp hệ thống băng tải Trong tương lai, mong mô hệ thống nghiên cứu sâu thêm ý tưởng hay để đưa hệ thống vào ứng dụng thực tế ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp tự động hóa nói riêng Hệ thống phân loại nhiều sản phẩm với tiêu chí khác nhiều trường hợp 64 4.3.2 Đánh giá kết thực a Thuận lợi - Nhờ hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn kết hợp với chịu khó tìm hiểu tài liệu em biết mơ phân loại đóng gói sản phẩm nắm nguyên lý hoạt động thiết bị - Lập trình chương trình phần mềm TIA Portal V15 cho khâu phân loại đóng gói sản phẩm mơ Factory I/O - Sử dụng phần mềm Factory I/O để mơ hệ thống 3D, chân thực b Khó khăn - Ảnh hưởng dịch Covid-19, gây hạn chế việc lại nên vấn đề trao đổi trực tiếp giảng viên hướng dẫn sinh viên cịn gặp nhiều khó khăn - Chương trình cho khâu phân loại sản phẩm đóng gói cịn đơn giản, dài dịng chưa tối ưu hóa chương trình - Chưa hiểu hết ứng dụng chương trình TIA Portal phần mềm Factory I/O - Đồ án tìm hiểu khâu phân loại đóng gói sản phẩm cao chưa tìm hiểu tồn mơ hình phân loại sản phẩm c Đề xuất, kiến nghị Đề tài trình bày theo dạng mơ Nên q trình thực đồ án khơng tránh khỏi sai sót, em mong bảo góp ý thầy, để đề tài em hoàn thiện Mong đề tài bạn sinh viên khóa sau tiếp tục nghiên cứu khắc phục mặt hạn chế đề tài để tạo sản phẩm tối ưu để phục vụ cho việc học tập, sản xuất đời sống xã hội 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hà Quang Phúc, Phạm Quang Huy, Tự Động Hóa Với Cơ Điện Tử, NXB Thanh niên, tr.3-36 [2] Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Đại Học Đà Nẵng, Giáo trình điều khiển logic-PLC, tr.15-45 [3] Trần Văn Hiếu, Tự động hoá PLC – 1200 với TIA Portal, NXB Khoa học kỹ thuật, tr.15-45 [4] www.dientuvietnam.com.24/10/2022 10:09 AM [5] www.plcvietnam.net.24/10/2022 10:09 AM 66 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đánh giá đồ án tốt nghiệp: …… /10 điểm 67