Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU KHOA KỸ THUẬT –CÔNG NGHỆ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm Theo Chiều Cao Trình độ đào tạo: Đại học Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Chuyên ngành: Điều khiển tự động hoá Giảng viên hướng dẫn: Ths Lưu Hoàng Sinh viên thực : MSSV: Tăng Hồng Lĩnh Nam Vũ Thế Lập 19034853 18033471 Lớp: DH18TD Vũng Tàu, ngày 15 tháng 02 năm 2022 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Ưu điểm băng tải 1.2.3 Cấu tạo chung băng tải 1.3 Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 2.1 Các thành phần hệ thống SCADA 10 2.1.1 Cơ chế thu thập liệu 11 2.1.2 Xử lý liệu 11 2.1.3 Xu hướng phát triển SCADA 13 2.2 Giới thiệu phần mềm Tia Portal v15.1 13 2.2.1 Tổng quan Tia Portal 13 2.2.2 Ưu điểm nhược điểm Tia Portal: 15 2.2.3 Các phần tích hợp chung với Tia portal: 15 2.3 Khái Niệm Về PLC 15 2.3.1 Tổng Quan Về PLC S7 - 300 16 2.3.2 Cấu Trúc Và Phân Chia Bộ Nhớ 19 2.3.2.1 Các module mở rộng 19 2.3.2.2 Kiểu liệu phân chia nhớ 20 2.3.2.3 Cấu trúc chương trình 22 2.3.3 Phương pháp kết nối với PLC s7-300 23 2.3.4 Ngôn Ngữ Lập Trình S7-300 24 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THIẾT KẾ XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI, ĐẾM SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 28 3.1 Tổng quan nguyên lý hoạt động mơ hình 28 3.2 Các Linh kiện sử dụng mơ hình 29 3.2.1 Băng tải 29 3.2.2 Rơ le 30 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng 3.2.2.1 Khái niệm 30 3.2.2.2 Phân loại rơ le 31 3.2.2.3 Đặc tính vào role 32 3.2.2.4 Rơ le trung gian 33 3.2.3 Nút ấn 35 3.2.3.1 Khái niệm 35 3.2.3.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 36 3.2.4 Động chiều 37 3.2.4.1 Cấu tạo động điện chiều 37 3.2.4.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều 38 3.2.4.3 Phân loại động điện chiều 38 3.2.4.4 Phương trình đặc tính động điện chiều 39 3.2.4.5 Động giảm tốc 42 3.2.5 Cảm biến 43 3.2.5.1 Khái niệm 43 3.2.5.2 Phân loại cảm biến 43 3.2.5.3 Cảm biến sử dụng mơ hình đồ án 44 3.2.6 Động Servo 45 3.2.7 Mạch giảm áp DC LM2596 3A 49 3.3 Thiết kế mạch động lực mạch điều khiển 49 3.4 Tạo Project cho S7-300 52 3.5 Mô phần mềm WinCC 63 3.6 Hướng dẫn mô 3D phần mềm Factory IO 69 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 76 4.1 Đánh giá kết 76 4.2 Ưu điểm nhược điểm đề tài 76 4.3 Hướng phát triển đề tài 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển nghành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà Điều Khiển Tự Động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, Do cần phải nắm bắt vận dụng Điều Khiển Tự Động cách hiệu nhằm đóng góp vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Xuất phát từ lần tham quan doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa q trình sản xuất Một khâu sản xuất tự động hóa khâu Phân Loại Sản Phẩm sử dụng điều khiển lập trình PLC Siemens giám sát hệ thống thông minh Sau tìm hiểu, nghiên cứu đề tài cơng trình nghiên cứu trước hướng dẫn Thạc Sĩ Lưu Hoàng người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt q trình làm khố luận đồ án tốt nghiệp, nhóm định chọn đề tài: “ Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm Theo Chiều Cao“ sử dụng PLC S7- 300 giám sát hệ thống Tia Portal v15.1 Với đề tài này, nhóm hy vọng làm sở nghiên cứu cho nhóm sau mở rộng, phát triển Nếu điều chỉnh tốt, ý tưởng kết hợp với hệ thống phân phát vận chuyển, tạo hệ thống phân loại sản phẩm khép kín tối ưu Trong q trình thực hồn thiện đề tài cịn gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo vấn đề cịn hạn hẹp Mặc dù cố gắng khả năng, thời gian kinh nghiệm chưa nhiều nên tránh khỏi sai sót, mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy, bạn để đồ án hoàn thiện Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp trước hết chúng em xin gửi đến quý thầy, cô giáo viện Khoa Công Nghệ Kỹ Thuật - Nông Nghiệp Công Nghệ Cao, trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu (BVU) lời cảm ơn chân thành Chúng em xin gửi đến GVHD Ths.Lưu Hồng, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ chúng em hiểu hoàn thành đồ án tốt nghiệp cách thuận lợi lời cảm ơn chân thành Tuy nhiên trình nghiên cứu đề tài, kiến thức chuyên ngành kiến thức thực tiễn hạn chế nên chúng em cịn nhiều thiếu sót tìm hiểu, lên kế hoạch trình bày đề tài Chúng em mong nhận quan tâm góp ý thầy/ cô giảng viên môn để đề tài chúng em đầy đủ hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn Vũng Tàu, 15 tháng 02 năm 2022 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Đặt vấn đề Một nhà máy có lao động cao nhà máy tận dụng hết nguồn nhân công giảm thiểu tối đa công đoạn lặp lại việc sử dụng dây chuyền tự động hóa Và khâu tự động dây chuyền sản xuất sản phầm sản xuất băng tải vận chuyển, sử dụng hệ thống nâng gắp gạt để phân loại đóng gói sản phẩm Tuy nhiên với doanh nghiệp vừa nhỏ việc áp dụng việc tự động hóa khâu phân loại, đóng bao bì mà cịn chưa phổ biến mà hầu hết sử dụng nhân cơng, nhiều cho suất thấp, chưa đạt hiệu Nhìn thấy vấn đề sảy thực tế áp dụng kiến thức mà chúng em học trường, nhằm muốn tăng hiệu suất lao động, đồng thời đảm bảo độ xác, nên chúng em định thiết kế thi công mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại đóng gói sản phẩm với mong muốn góp phần làm tăng suất lao động, giảm sức lao động người, giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm, góp phần chung vào phát triển xã hội 1.2 Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm 1.2.1 Giới thiệu chung Băng tải thường dùng để di chuyển vật liệu đơn giản vật liệu rời theo phương ngang phương nghiêng Trong dây chuyền sản xuất, thiết bị sử dụng rộng rãi nhờ phương tiện để vận chuyển cấu nhẹ, xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, loại xỉ lị trạm thủy điện dùng vận chuyển nhiên liệu Trên kho bãi dùng để vận chuyển loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt số sản phẩm khác Trong số ngành cơng nghiệp nhẹ, cơng nghiệp thực phẩm, hóa chất dùng để vận chuyển sản phẩm hồn Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng thành chưa hồn thành cơng đoạn, phân xưởng, đồng thời dùng để loại bỏ sản phẩm không dùng 1.2.2 Ưu điểm băng tải - Cấu tạo đơn giản, bền, có khả vận chuyển rời đơn theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng kết hợp nằm ngang với nằm nghiêng - Vốn đầu tư không lớn lắm, tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, suất cao tiêu hao lượng so với máy vận chuyển khác không lớn 1.2.3 Cấu tạo chung băng tải Các loại băng tải thị trường Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại lựa chọn số loại băng tải sau: Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng Các loại băng tải xích, băng tải lăn có ưu điểm độ ổn định cao vận chuyển Tuy nhiên chúng địi hỏi kết cấu khí phức tạp, địi hỏi độ xác cao, giá thành đắt - Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn suất băng tải loại đạt 1,5 tấn/h tốc độ chuyển động 0,2m/s Chiều dài băng tải không hạn chế phạm vi kéo 10kN - Băng tải xoắn vít : có kiểu cấu tạo : + Băng tải buồng xoắn: Băng tải buồng xoắn dùng để thu dọn phoi vụn Năng suất băng tải loại đạt tấn/h với chiều dài 80cm + Băng tải buồng xoắn: có buồng xoắn song song với nhau, có chiều xoắn phải, có chiều xoắn trái Chuyển động xoay vào buồng xoắn thực nhờ tốc độ phân phối chuyển động Cả loại băng tải buồng xoắn đặt máng thép xi măng 1.3 Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm Phân loại sản phẩm toán ứng dụng nhiều thực tế Dùng sức người, cơng việc địi hỏi tập trung cao có tính lặp lại, nên cơng nhân khó đảm bảo xác cơng việc Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng Chưa kể đến có phân loại dựa chi tiết kĩ thuật nhỏ mà mắt thường khó nhận Điều ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm uy tín nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng phân loại sản phẩm đời phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách Tùy vào mức độ phức tạp yêu cầu phân loại, hệ thống phân loại tự động có quy mơ lớn, nhỏ khác Tuy nhiên có đặc điểm chung chi phí cho hệ thống lớn, đặc biệt điều kiện Việt Nam Vì đa số hệ thống phân loại tự động đa phần áp dụng hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, lượng lớn doanh nghiệp Việt Nam sử dụng trực tiếp sức lực người để làm việc Bên cạnh băng chuyền để vận chuyển sản phẩm yêu cầu cao đặt phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu nhà sản xuất như: ˗ ˗ ˗ ˗ ˗ Phân loại sản phẩm theo kích thước Phân loại sản phẩm theo màu sắc Phân loại sản phẩm theo khối lượng Phân loại sản phẩm theo mã vạch Phân loại sản phẩm theo hình ảnh Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nên có nhiều thuật tốn, hướng giải khác cho sản phẩm, đồng thời thuật tốn đan xen, hỗ trợ lẫn Ví dụ muốn phân loại vải cần phân loại kích thước màu sắc, nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v… Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ chưa kích cảm biển thứ phân loại vật thấp nhất, sản phẩm qua cảm biến đồng thời phân loại vật cao Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc sản phẩm: sử dụng cảm biến phân loại màu sắc đặt băng chuyền, sản phẩm ngang qua cảm biến nhận biết đc sản phẩm thuộc màu cửa phân loại tự động mở để sản phẩm phân loại Phát màu sắc cách sử dụng yếu tố tỷ lệ phản chiếu màu (ví dụ đỏ, xanh xanh trời) phản xạ màu khác theo thuộc tính màu đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát màu đỏ, xanh màu xanh sáng trục quang học đơn E3MC thu ánh sáng phản chiếu đối tượng thông qua cảm biến nhận xử lý tỷ lệ màu xanh cây, đỏ, xanh lam ánh sáng để phân biệt màu sắc vật cần cảm nhận Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng camera chụp lại sản phẩm chạy qua đưa ảnh so sánh với ảnh gốc Nếu giống cho sản phẩm qua, cịn khơng loại sản phẩm Nhận thấy thực tiễn đó, đồ án này, chúng em làm mơ hình nhỏ có chức gần tương tự ngồi thực tế Đó là: Thiết kế dây chuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đặt trước đóng gói Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng B3: Để tạo hình vẽ đối tượng cần mơ ta chọn PC System_1 sau chọn HMI_RT_1 B4: Chọn Screens + Add new screen Khi hình hiển thị phần screen ta bật runtime, nơi thêm thiết bị mô theo mong muốn 64 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng B5: Tạo thiết bị theo yêu cầu đặt cách thêm từ bảng Toolbox B6: Gán Tags vào đối tượng để hiển thị điều khiển Ta bấm vào đối tượng, chọn properties sau vào phần General để kéo Tags gán vào đối tượng 65 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng B7: Tạo Event tác động vào đối tượng Ta chọn phần Event, chọn kiện theo ý VD: Khi bấm vào đối tượng bật chế độ Mode, ta chon Switch ON ->SetBit->kéo thả tag Mode vào B8: Tạo biến đổi hiển thị cho đối tượng, ta chọn Animation sau chọn loại chuyển đổi hiển thị theo ý muốn VD: để thay đổi màu sắc 66 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng băng tải, ta chọn Display-> Appearance -> kéo tag Q_BT vào ->sau chọn màu hiển thị B9: Khởi động trình Runtime B10: Nạp code kiểm tra kết 67 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng Hệ thống mơ WinCC sau hoàn thành: 68 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng Kết sau start runtime 3.6 Hướng dẫn mô 3D phần mềm Factory IO Tổng quan phần mềm Factory IO Factory I/O phần mềm thiết kế mô trực quan hệ thống điều khiển tự động hoá theo cách trực quan Phần mềm giao tiếp gần với PLC Với thư viện phong phú, phần mềm Factory IO mô hệ thống, đối tượng thông dụng hệ thống tự động hoá dạng 3D Factory I/O thiết kế sẵn 20 mơ hình dựa theo ứng dụng cơng nghiệp phổ biến Ngồi ra, ta sử dụng đối tượng cung cấp sẵn thư viện Factory IO để thiết kế dây chuyền, hệ thống theo cách riêng 69 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng Sau thiết kế xong hệ thống, Factory IO kết nối với điều khiển PLC thông qua driver kết nối cung cấp sẵn Điều kết nối với thiết bị thật, factory IO cho phép kết nối với mô PLC Sim Siemens Phần mềm hỗ trợ hầu hết trình điều khiển PLC từ 200 đến 1500 giúp người dùng có đa dạng lựa chọn Để kết nối điều khiển mô 3D PLC s7-300 Factory IO phần mềm Tia Portal ta cần làm bước sau: B1: Khởi động phần mềm Factory IO từ B2: Khi hình hiển thị lên, ta chọn cảnh có sẵn từ hệ thống cách chọn Scenes tạo cách chọn New 70 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng B3: Sau chọn New, lựa chọn đối tượng theo yêu cầu đặt để điều khiển B4: Chọn đối tượng phù hợp thêm điểm xuất sản phẩm tác động cho mơ 71 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng B5: Hồn thiện mơ hình mô theo yêu cầu 72 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng B6: Chọn PLC mơ cách chọn File sau nhấn Drivers Chọn Configuration ựa chọn thiết bị tương ứng với lập trình 73 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hoàng B7: Gán Tags theo vị trí điều khiển kiểm tra kết nối có tích xanh điều khiển Phần mềm sau hoàn thành 74 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng Kết chạy mô 3D Bằng việc sử dụng phần mềm giúp có nhìn trực quan tiếp xúc với hệ thống tự động thực tế giúp học viên có nhiều cảm hứng tích cực việc tương tác với phần mềm điều khiển tự động 75 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Đánh giá kết Bằng việc nghiên cứu nhiều loại hệ thống đóng gói với tài liệu trực tuyến, giáo án nhiều tài liệu văn bản, chúng em tìm hiểu nhiều phần công dụng ˗ Bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200 ˗ Quy trình cơng nghệ băng chuyền phân loại sản phẩm ˗ Lập trình Tia portal sử dụng phần mềm hỗ trợ Và kết hợp với việc nghiên cứu mô hình mơ chúng em quan sát q trình hoạt động hệ thống từ chúng em mong muốn truyền đạt thành nghiên cứu nhóm nhằm có thêm nhiều đóng góp từ người có kinh nghiệm để cải thiện nắm vũng kiến thức thân Ưu điểm nhược điểm đề tài Ưu điểm: ˗ Hệ thống đơn giản, dễ thực hiện, phù hợp với nhiều loại sản phẩm ˗ Dễ theo dõi trình làm việc hệ thống Nhược điểm: ˗ Hệ thống cịn thơ sơ, cần nhiều cơng đoạn bổ sung cịn nhiều khơng gian phát triển ˗ Hệ thống tự làm nên nhiều thiếu sót khâu tính tốn quy trình hoạt động khiến mơ hình vận hành chưa trơn tru ˗ Do tình hình bất tiện việc thực mơ hình thực tế khiến việc nghiên cứu đề tài chưa trọn vẹn 4.3 Hướng phát triển đề tài 4.2 Bổ sung thêm công đoạn phụ nhằm giảm tối đa việc cần phải sử dụng sức người Tăng thêm vài hệ thống phụ việc di chuyển vận chuyển sản phẩm tốt 76 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng Tăng thêm khả tải trọng tối đa thực mơ hình thực tế linh hoạt xử lý công việc 77 Đồ án tốt nghiệp khóa 18 BVU GVHD: Ths Lưu Hồng TÀI LIỆU THAM KHẢO S7-300 getting started Siemen Siemens S7-300 Manual Siemens S7-300 easy book Siemens Catalog S7-1200 Siemens Kết nối PLC S7-300 với OPC Server Siemens Brochure S7-300 Controller Siemens So Sánh S7-200 S7-300 Phần mềm chuyển đổi S7-200 sang S7-300 Siemens Pdf S7-300 programming startup Siemens Pdf 10 S7-300 Function Blocks Siemens Pdf 11 S7-300 Counter and Timer Siemens Pdf 12 S7-300 Diagnostics Siemens Pdf 13 S7-300 Analog Vale Processing Siemens Pdf 14 S7-300 Closed loop control Siemens Pdf 15 S7-300 Networking Siemens Pdf 16 S7-300 Human machine interface (WinCC basic) 78