(Luận văn thạc sĩ) thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước

[Type here] TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP h ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI HÀNG HĨA THEO KÍCH THƯỚC Giảng viên hướng dẫn: ThS Trần Thái Sơn Nhóm thực hiện: 1.SV Trần Quang Huy MSSV:17032130 2.SV Sầm Quốc Thắng MSSV:17031333 Lớp: DH17CD Khóa: 2017-2021 Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2021 [Type here] Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ - KINH TẾ BIỂN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - BÁO CÁO THỨC TẬP TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trấn Quang Huy Ngày sinh: 22/03/1999 Sầm Quốc Thắng Ngày sinh: 27/03/1999 MSSV Lớp: DH17CD : 17032130 17031333 Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Chuyên ngành : Cơ điện tử h Tên đề tài: Thiết kế thi cơng băng tải phân loại hồng hóa theo vật liệu Giảng viên hướng dẫn: Th.s Trần Thái Sơn Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN tháng năm 2021 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rõ họ tên) SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Thắng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Cấu trúc đề tài 1.5 Bài toán điều khiển 1.6 Phân tích phương án điều khiển 1.6.1 Sử dụng PLC 1.6.2 Sử dụng Vi xử lý h 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 Ngơn ngữ lập trình 32 3.1.4 Các lệnh dùng chương trình 34 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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 h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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 hồn chỉnh 64 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh 64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết đạt 66 h 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 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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 h Hình 2.18 Xylanh đẩy phơi 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 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 4.10 Chế tạo hệ thống rơ le trung gian 64 Hình 4.11 Mơ hình hồn chỉnh 64 h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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 h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kỹ thuật nói chung nghành kỹ thuật điên tử nói riêng phát triển có đóng góp nhiều đời sống Nắm tầm quan trọng đó, em nghiên cứu làm đề tài : “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI HÀNG HĨA THEO VẬT LIỆU ” thầy Trần Thái Sơn hướng dẫn Những kiến thức lực đạt trình học tập trường đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốn nghiệp Em cố gắng tận dụng tất kiến thức học trường với tìm tịi nghiên cứu, để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Kết sản phẩm đạt ngày hôm khơng lớn lao thành năm học trường thành công e trước trường ngày tháng năm Sinh viên thực h Trương Công Dương Phi, Nguyễn Hữu Nhân SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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 h - 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 - Mơ 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 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn • Signed 16 - Bit Value: kiểu 16 bit có dấu • Unsigned 16 - Bit Value: kiểu 16 bit không dấu • Signed 32 - Bit Value: kiểu 32 bit có dấu • Unsigned 32 - Bit Value: kiểu 32 bit khơng dấu •Floating Point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 •Floating Point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 • Text Tag bit character set: kiểu ký tự bit • Text Tag 16 bit character set: kiểu ký tự 16 bit • Raw Data type: kiểu liệu thơ h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 60 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BĂNG TẢI 4.1 Thiết kế mơ hình 4.1.1 Thiết kế phần khung khí h Hình 4.1 Thiết kế khung mơ hình Hệ thống băng tải mơ hình gồm có: - Khung thép băng tải có kích thước: chiều dài 430, rộng 6cm, cao 15cm - Khung thép băng tải có kích thước: chiều dài 400, rộng 6cm, cao 10cm - Băng tải chống trượt: Có mặt sau bọc lớp vải chống trượt - Hệ thống che thành máng để tránh sản phẩm trượt khỏi băng tải trình chuyển động + Ngồi cịn phụ kiện ốc vít, đai vít lăn,…phơi hoạt động 4.1.2 Thiết kế phần điều khiển 4.1.2.1 Thiết kế mạch động lực Khi có tín hiệu từ nút ấn cảm biến PLC xuất tín hiệu đầu điều khiển rơ le trung gian cấp điện cho băng tải xy lanh đẩy SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 61 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 4.2 Sơ đồ mạch động lực 4.1.2.2 Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300 h Hình 4.3 Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 62 Thực tập tốt nghiệp 4.1.2.3 Cấu GVHD: Trần Thái Sơn hình phần cứng PLC S7-300 Bảng 4.1 cấu hình phần cứng PLC S7-300 4.1.2.4 Bảng khai báo địa vào PLC S7-300 h Bảng 4.2 Bảng khao báo địa vào PLC S7-300 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 63 Thực tập tốt nghiệp 4.1.2.5 Lưu GVHD: Trần Thái Sơn đồ thuật toán START CB4=1 BT1=1 BT2=0 BT2=1 CB2=1 XL1 HOẠT ĐỘNG XL2 HOẠT ĐỘNG CB3=1 h CB1=1 C0 đếm tiến= 3SP Cất vào ghi MW10 STOP=1 END SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 64 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 4.1.2.6 Chương trình cho PLC-S7-300 h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 65 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 66 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 4.1.3 Thiết kế giao diện Wincc giám sát hệ thống h Hình 4.5 Giao diện giám sát Wincc SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 67 Thực tập tốt nghiệp 4.2 Chế GVHD: Trần Thái Sơn tạo mơ hình 4.2.1 Chế tạo phần khung khí Hình 4.6 Chế tạo phần khung khí tạo phần điều khiển h 4.2.2 Chế 4.2.2.1 Băng tải vận chuyển thùng chứa Hình 4.7 Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa 4.2.2.2 Băng tải phân loại sản phẩm SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 68 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 4.8 Chế tạo băng tải phân loại sản phẩm cao trung bình Hệ thống van khí nén 5/2: h Hình 4.9 Chế tạo hệ thống van khí nén SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 69 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hệ thống rơ le trung gian : Hình 4.10 Chế tạo hệ thống rơ le trung gian 4.2.3 Mô hình hồn chỉnh h Hình 4.11 Mơ hình hồn chỉnh 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh - Trong trình chạy thử, ban đầu pittong xi lanh đẩy mạnh làm sản phẩm vị trí đẩy sản phẩm vào băng tải văng Các sản phẩm pittong đẩy khỏi khay chứa, điều chỉnh lực tác động pittong van lưu tiết SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 70 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn - Các cảm biến khơng nhận tín hiệu sử dụng cảm biến có tín hiệu xuất 24v, modul PLC tích hợp sẵn chân 1L = 24V chân 1M = 0V Khắc phục cách: Điều chỉnh đổi đầu vào chân L M PLC cảm biến hoạt động tốt - Quá trình chạy cảm biến sản phẩm vào không tác động khoảnh cách xa Khắc phục cách: Điều chỉnh nút khoảng cách cảm biến phát sản phẩm h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 71 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Qua trình xây dựng hoàn thành đề tài: với việc thiết kế chế tạo mơ hình "Mơ hình băng tải điều khiển đếm, phân loại sản phẩm, điều khiển dừng xác băng tải" dùng PLC S7-300 em thấy đề tài hay, có tính ứng dụng lớn thực tế Trên sở đồ án giải yêu cầu đồ án là: - Xây dựng mơ hình theo yêu cầu đặt - Vận hành theo yêu cầu công nghệ - Hệ thống cảnh báo hoạt động xác hiệu Trong thời gian thực đề tài, em số vấn đề hạn chế sau: hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-300 hệ thống áp dụng phổ biến công nghiệp với quy h mô từ sản xuất nhỏ đến quy mo sản xuất lớn Tuy nhiên thời gian xây dựng đồ án em tiếp thu nhiều kiến thức quý báu bổ ích có thành định rút từ đồ án sau: - Phương pháp lập trình công cụ phát triển họ PLC S7-300 - Cách lắp đặt đấu dây PLC - Xây dựng hệ thống phổ biến công nghiệp - Do thời gian thực lượng kiến thức cịn hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mong đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn sinh viên để chúng em tích lũy thêm kiến thức Một lần em xin chân thành cảm ơn tạo điều kiện trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu - Khoa Điện -Cơ Điện Tử - Thầy Trần Thái Sơn 5.1.1 Ưu điểm Mơ hình có ưu điểm sau: - Tính ứng dụng thực tế cao, cần thiết nhà máy xí nghiệp lớn, vừa nhỏ, giúp cho cơng việc tự động hóa sản xuất dễ dàng - Mơ hình tương đối đơn giản SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 72 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn - Khơng tốn nhiều khơng gian, mơ hình nhỏ gọn - Sử dụng thiết bị từ giảm nhiều chi phím cho giá thành xây dựng mơ hình -Có thể giám sát từ xa 5.1.2 Nhược điểm Bên cạnh ưu điểm mơ hình có mặt hạn chế sau: - Do mơ hình mơ nên khả trực quan sinh động q trình vận hành mơ hình cịn - Không thể kết hoạt động thực tế hệ thống 5.1.3 Ứng dụng thực tế mơ hình Dùng dây chuyền phân loại sản phẩm dựa theo kích thước Trong cơng nghiệp đóng bao bì loại sản phẩm cao cấp 5.2 Hướng phát triển đề tài Bản thân đề tài rộng, đâu cơng nghiệp chế biến thay sản xuất xuất tự động hóa dây chuyền sản xuất có việc phân loại h 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 sử dụng ngành sản xuất cơng nghiệp đóng chai đóng hộp 5.3 Kết luận chung Hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-300 hệ thống áp dụng phổ biến công nghiệp với quy mô từ sản xuất nhỏ đến quy mô sản xuất lớn Do thời gian thực lượng kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý, bổ sung nhiều thầy giáo để đồ án ngày hồn thiện Một lần cho chúng em xin phép gửi tới lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo Khoa Điện –Cơ Điện Tử trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu, tới thầy giáo Th.S Trần Thái SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 73 Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Sơn người tận tình giúp đỡ em h SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 74