Hệ thống trộn sơn và đóng nắp tự động với kích thước lon và màu sơn tự chọn sử dụng plc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG TRỘN SƠN VÀ ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG VỚI KÍCH THƯỚC LON VÀ MÀU SƠN TỰ CHỌN SỬ DỤNG PLC GVHD: KS ĐỒNG SĨ LINH SVTH: LÊ QUỐC AN NGUYỄN HẢO ANH S K L 1 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “HỆ THỐNG TRỘN SƠN VÀ ĐĨNG NẮP TỰ ĐỘNG VỚI KÍCH THƯỚC LON VÀ MÀU SƠN TỰ CHỌN SỬ DỤNG PLC” Giảng viên hướng dẫn: KS ĐỒNG SĨ LINH Sinh viên thực hiện: LÊ QUỐC AN MSSV: 19146142 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HẢO ANH MSSV: 19146151 Lớp: 19146CLC2A Khoá: 2019 - 2023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO Độc lập – Tự – Hạnh phúc ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Bộ môn Cơ Điện Tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Ks Đồng Sĩ Linh Họ tên sinh viên: Lê Quốc An MSSV: 19146142 Điện thoại: 0971823849 Nguyễn Hảo Anh MSSV: 19146151 Điện thoại: 0971823849 Mã số đề tài: 22223DT104 Tên đề tài: Hệ thống trộn sơn đóng nắp tự động với kích thước lon màu sơn tự chọn sử dụng PLC Các số liệu, tài liệu ban đầu: Nội dung đồ án: Nội dung thực hiện: • Nội dung 1: Tìm hiểu quy trình pha sơn, cách pha màu sơn • Nội dung 2: Tìm hiểu hệ thống sử dụng thiết bị • Nội dung 3: Nghiên cứu cách chọn tỉ lệ pha màu sơn • Nội dung 4: Thiết kế thi cơng • Nội dung 5: Lập trình điều khiển tự động • Nội dung 6: Đánh giá kết luận Các sản phẩm dự kiến: Sản phẩm hồn chỉnh bao gồm hệ thống có chức trộn sơn đóng nắp tự động với kích thước lon màu sơn tự chọn gia công lập trình Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngày nộp đồ án: 21/07/2023 Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt ☑ Tiếng Việt ☑ i TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) ii LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Hệ thống trộn sơn đóng nắp tự động với kích thước lon màu sơn tự chọn sử dụng PLC - GVHD: KS Đồng Sĩ Linh - Họ tên sinh viên: Lê Quốc An Lớp: 19146CLC2A - MSSV: 19146142 - Địa sinh viên: 24 D2, Tăng Nhơn Phú A, thành phố Thủ Đức - Số điện thoại liên lạc: 0971823849 - Email: 19146142@student.hcmute.edu.vn - Họ tên sinh viên: Nguyễn Hảo Anh Lớp: 19146CLC2A - MSSV: 19146151 - Địa sinh viên: 24 D2, Tăng Nhơn Phú A, thành phố Thủ Đức - Số điện thoại liên lạc: 0971823849 - Email: 19146151@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Ký tên iii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm xin phép gửi lời cảm ơn thầy cô giáo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM thầy cô khoa Đào tạo Chất lượng cao giúp chúng em có kỹ kiến thức tảng , có sở lý thuyết vững vàng Từ có đủ hành trang để hồn thiện khóa luận tốt nghiệp này, đề tài: “Hệ thống trộn sơn đóng nắp tự động với kích thước lon màu sơn tự chọn sử dụng PLC” Đặc biệt gửi cảm ơn đến KS Đồng Sĩ Linh, người dồn tâm huyết dẫn, bình tĩnh chia sẻ sẵn sàng lỗi sai nhóm mắc phải làm khóa luận tốt nghiệp Tuy nhiên, suốt trình thực đồ án, kinh nghiệm, trải nghiệm, kiến thức chuyên ngành bị hạn, việc tránh hết sai sót khó xảy ra, chúng em mong nhận đánh giá đến từ thầy cô từ nhận lời góp ý hữu ích để đồ án trọn vẹn, hoàn thiện giúp chúng em có bước đà để nâng cao kiến thức lẫn trải nghiệm cho tương lai sau Nhóm xin trân trọng cảm ơn! Lê Quốc An Nguyễn Hảo Anh iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRỘN SƠN VÀ ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG VỚI KÍCH THƯỚC LON VÀ MÀU SƠN TỰ CHỌN SỬ DỤNG PLC Đề tài tạo hệ thống tự động hóa sử dụng vào cơng đoạn trộn màu sơn Việc triết rót theo tỉ lệ bảng màu dựa tín hiệu xung trả từ cảm biến lưu lượng YF-S201 có sơn qua.Hệ thống có bốn khâu chính, bao gồm khâu cấp lon, khâu triết rót, khâu cấp nắp khâu đóng nắp PLC Xipeng Dianqi FX3U đảm nhận vai trị tiếp nhận thơng tin input cảm biến, nút nhấn… xử lí chúng, từ điều khiển cấu chấp hành bao gồm băng tải, bơm tăng áp, van xả van khí nén… Màn hình HMI Weintek MT6070iH có nhiệm vụ cầu nối người điều khiển máy, giúp công việc điều khiển, theo dõi dễ dàng Chúng em nghiên cứu cấu tạo quy tắc pha màu sơn nước, nắm lý thuyết tỉ lệ trộn màu Từ đó, áp dụng kiến thức học để tiến hành đồ án tốt nghiệp đề tài: “ Hệ thống trộn sơn đóng nắp tự động với kích thước lon màu sơn tự chọn sử dụng PLC” Nhóm hồn thiện gia cơng hệ thống lập trình PLC, sản phẩm đạt yêu cầu đặt Tuy nhiên, với kinh nghiệm kiến thức chưa dày dặn, nguồn kinh phí có hạn, nhóm cịn gặp vài hạn chế khâu tính tốn chọn mua thiết bị Sau hồn thành, nhóm tiếp thu nhiều điều thơng qua q trình làm đồ án Đồng thời nhận thấy ưu điểm, khuyết điểm hệ thống, dựa vào kết thu được, đưa hướng phát triển đề tải nhằm cải tăng cao hiệu suất máy Lê Quốc An Nguyễn Hảo Anh v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v MỤC LỤC vi PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết màu sơn pha trộn sơn 2.1.1 Khái quát sơn 2.1.2 Quy trình sản xuất sơn 2.1.3 Quy luật trộn màu sơn 2.1.4 Phương pháp pha màu sơn sử dụng hệ thống 14 2.2 Khái quát thiết bị sử dụng đề tài 14 2.2.1 Khái quát PLC PLC Xipeng Dianqi FX3U 14 2.2.2 Băng tải PVC 17 2.2.3 Cảm biến 19 2.2.4 Xylanh – khí nén 19 2.2.5 Van điện từ 21 2.2.6 Động DC 22 2.2.7 CB - Circuit Breaker 25 2.2.8 Relay 26 vi 2.2.9 Nút nhấn, công tắc, đèn báo 27 2.2.10 Tủ điện 28 2.2.11 Màn hình điều khiển HMI 29 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 32 3.1 Yêu cầu hệ thống 32 3.2 Tính toán thiết kế 33 3.2.1 Thiết kế khí 33 3.2.2 Sơ đồ khối hệ thống 35 3.2.3 Sơ đồ kết nối, nối dây 35 3.2.4 Lưu đồ giải thuật 38 3.2.5 Giải thuật chiết rót sơn 39 3.3 Lựa chọn thiết bị mơ hình 40 3.3.1 Cảm biến lưu lượng 40 3.3.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại 41 3.3.3 Van điện từ nước 42 3.3.4 Cụm van điện từ Airtac 43 3.3.5 Xylanh tròn MAL 16 X 100-CA 44 3.3.6 Xylanh tròn MAL32x125-S 45 3.3.7 Động giảm tốc cho băng tải 47 3.4 Thiết bị tủ điện 48 3.4.1 PLC (Programmable Logic Controller) 48 3.4.2 Bộ nguồn 24VDC 49 3.4.3 Tính tốn chọn nguồn 12VDC 51 3.4.4 Relay 52 3.4.5 Cầu đấu dây điện 54 3.4.6 Cầu chì 55 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 57 4.1 Thi công phần cứng hệ thống 57 4.1.1 Bộ phận cấp lon 57 4.1.2 Bộ phận chiết rót 57 4.1.3 Bộ phận cấp nắp 58 4.1.4 Bộ phận đóng nắp 59 vii 4.1.5.Tủ điện 59 4.1.6 Thiết kế hệ thống khí nén 60 4.1.7 Hồn thiện mơ hình 60 4.2 Thiết lập phần điều khiển tự động 60 4.2.1 Thiết kế lập trình PLC phần mềm GXWorks ( xem thêm phụ lục 3: tài liệu lập trình) 60 4.2.2 Thiết kế HMI (Human Machine Interface) 60 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 67 5.1 Thực nghiệm trộn màu sơn 67 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71 6.1 Kết luận 71 6.1.1 Những kết đạt 71 6.1.2 Những mặt hạn chế 75 6.1.3 Những khó khăn gặp phải 75 6.2 Hướng phát triển đề tài 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 78 viii Hình 15 Màn hình vận hành thủ cơng cấu chiết rót Hình 16 Màn hình vận hành thủ cơng cho cấu cấp nắp 65 Hình 17 Màn hình vận hành thủ cơng cho cấu đóng nắp 66 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 5.1 Thực nghiệm trộn màu sơn Nhóm tiến hành thực nghiệm trộn sơn với ID màu khác Hình Vịng trịn Catalog màu sơn Màu thứ nhất: Setting ID với loại lon thấp, nhóm chọn thực nghiệm với loại lon nhỏ tiết kiệm sơn Kết thu được: Hình Kết trộn sơn thu ID 67 Màu thứ hai: Setting ID 39 với loại lon thấp, nhóm chọn thực nghiệm với loại lon nhỏ tiết kiệm sơn Kết thu được: Hình Kết trộn sơn thu ID 39 Màu thứ ba: Setting ID 23 với loại lon thấp, nhóm chọn thực nghiệm với loại lon nhỏ tiết kiệm sơn Kết thu được: Hình Kết trộn sơn thu ID 23 Màu thứ 4: Setting ID 04 với loại lon thấp, nhóm chọn thực nghiệm với loại lon nhỏ tiết kiện sơn Kết thu được: 68 Hình 5 Kết trộn sơn thu ID 04 Màu thứ 5: Setting ID 59 với loại lon thấp, nhóm chọn thực nghiệm với loại lon nhỏ tiết kiện sơn Kết thu được: Hình Kết trộn sơn thu ID 59 Kết luận: • Với việc băng tải chạy liên tục đảm bảo suất ổn định tối ưu thời gian vận hành hệ thống • Khi lựa chọn mã màu kết qua nhiều lần pha tương đồng khơng có khác biệt đáng kể • Qua lần pha màu với màu khác thể tích loại lon có khác biệt, lý khác biệt đến từ sai số từ việc đếm xung cảm biến mã màu có số xung lẻ • Ví dụ mã màu ID 24 ta có tỉ lệ màu đỏ 98% màu trắng có 2% chiết rót cho loại lon nhỏ màu đỏ cần phải 76.4 xung màu trắng cần 1.6 xung, phần lẻ cảm biến đọc nên theo thuật tốn 69 nhóm lấy phần ngun kế tính tốn màu dẫn đến chênh lệch thể tích • Tuy qua trình thực nghiệm cho thấy khác biệt thể tích khơng nhiều khơng gây ảnh hưởng đến đến màu thể tích đáng kể • Sau q trình thực nghiệm, chạy thử máy Nhóm thấy màu chiết rót với bảng Catalog màu, dựa vào xung trả cảm biến lưu lượng xác 90% tỉ lệ sai số màu khó nhận biết mắt thường 70 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận • Áp dụng tự động hóa vào dây chuyền nhà máy đảm bảo tăng cao không suất mà chất lượng sản phẩm đầu ra, tránh xảy cố nguy hiểm đến tính mạng người • Với đề tài: “Hệ thống trộn sơn đóng nắp tự động với kích thước lon màu sơn tuỳ chọn sử dụng PLC”, phần khí cịn gặp vài hạn chế khâu tính tốn, có thời gian điều kiện phát triển hứa hẹn mang lại áp dụng vào ngành nghề liên quan tới sơn 6.1.1 Những kết đạt Về lý thuyết • Biết thành phần cấu tạo, phân loại quy trình sản xuất loại sơn • Kham khảo, biết đến nhiều loại máy trộn sơn khác đến từ nhiều dây chuyền khác • Vận dụng kiến thức để chọn dùng thiết bị với hệ thống dựa sở tính tốn Về phần khí + Mơ hình phần khí thiết kế lắp đặt chắn, ổn định, đảm bảo mục tiêu thiết kế vận hành Máy giữ cho tiêu chí ban đầu đề cao gọn gàng, tăng tính thẩm mĩ 71 Hình Kết tổng quát phần khí hệ thống + Cơ cấu cấp lon đảm bảo việc cấp lon diễn trơn tru không xảy lỗi, xylanh cung cấp lực đủ để thực nhiệm vụ Cơ cấu đạt yêu cầu kĩ thuật đưa 72 Hình Kết thiết kế cấu cấp lon + Cơ cấu cấp nắp đóng nắp đảm bảo việc cấp nắp dập nắp diễn trơn tru khơng xảy lỗi ngồi ý muốn , xylanh khâu cấp nắp cung cấp lực đủ để đẩy nắp lon trượt xuống vị trí miệng lon Sau xylanh khâu đóng nắp thực lực đủ để đóng chặt nắp lon Cơ cấu tính tốn thiết kế đạt u cầu Hình Kết thiết kế cấu cấp nắp đóng nắp 73 + Cơ cấu chiết rót: Đảm nhận việc chịu tải hộp sơn cấu chấp hành…Hoạt động ổn định trình chiết rót, tỉ lệ xảy lỗi thấp Hình Kết thiết kế cấu chiết rót • Tủ điện thiết kế để giảm thiểu tỉ lệ sơn tràn xuống xảy lỗi, khô đảm bảo an tồn điện Hình Kết thiết kế cấu chiết rót Về chương trình điều khiển • Từ yêu cầu hệ thống vạch ra, tư lập trình học hỏi nhiều phương pháp lập trình • PLC hoạt động, điều khiển xác, xảy cố Về chất lượng màu sơn sau trộn Sản phẩm đầu đạt yêu cầu so với tiêu chí nhóm bao gồm chiết rót tỉ lệ màu kích thước lon đóng nắp Nhóm thấy màu chiết rót với bảng Catalog màu, độ cảm biến lưu lượng xác đạt 90% 74 tỉ lệ sai số màu khó nhận biết mắt thường Tuy nhiên, sơn sơ cấp cần pha loãng trước chiết rót Hình 6 Sơn q trình trộn 6.1.2 Những mặt hạn chế • Màu sắc sản phẩm pha trộn có tính tương đối phần lớn dựa vào cảm quan thị giác độ xác cảm biến lưu lượng • Q trình cấp nắp đóng nắp chưa hồn tồn tối ưu, phụ thuộc vào ổn định khí nén máy nén khí có cơng suất hạn chế kinh phí 6.1.3 Những khó khăn gặp phải • Gặp khó khăn nguồn kinh phí, dẫn đến nhiều vấn đề phát sinh • Có vài thiết bị nơi bán, khó tìm, nên phải tìm phương án thay • Việc sử dụng thiết bị giá rẻ dẫn đến độ xác khơng cao, ảnh hưởng đến kết 6.2 Hướng phát triển đề tài • Mở rộng thêm khâu khâu đóng thùng, dán nhãn… • Thiết kế Web, lưu trữ thơng tin cần thiết database, tăng cao khả giám sát • Lon sơn có kích thước lớn hơn, tăng cao chất lượng sơn 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.mantech.co.za/datasheets/products/yf-s201_sea.pdf [2] https://locnuoc.store/sp/van-dien-tu-24-v-dauer/ [3] https://as-en.airtac.com/pro_pd.aspx?c_kind=4 [4] https://www.scribd.com/document/389201042/Conveyor-Belt- Calculations [5] https://www.linkedin.com/pulse/interfacing-pulse-output-flow-sensor- plc-yf-s201-ahmed-abd-alrahiem [6] https://electropeak.com/learn/interfacing-yf-s201-transparent-water- liquid-flow-sensor-with-arduino/ [7] https://ayushpaper.com/color-mixing/ [8] https://sonbrin.com/blog/cach-pha-mau-co-ban-cach-tron-mau/ [9] https://www.omnicalculator.com/physics/pneumatic-cylinder-force [10] https://standyland.com/tu-van/cach-pha-mau-trong-in-an.htmlư [11] https://nguyendinhdang.wordpress.com/2013/05/04/phamauve/ [12] https://www.w3schools.com/html/default.asp [13] https://www.academia.edu/34042815/Tổng_quan_về_sơn [14] https://joshupaint.com.vn/quy-trinh-san-xuat-son-dien-ra-nhu-the-nao/ [15] https://www.honghapigment.com/ung-dung-bot-mau-cong-nghiep- trong-san-xuat-son.html [16] https://hanhtrinhnangvagio.blogspot.com/2013/08/pha-mau-trung- gian-tu-cac-mau-co-ban.html [17] https://www.chuongreo.com/my-thuat/ly-thuyet-co-ban-ve-mau-sac [18] http://thanhnghiep.com/?p=981 [19] http://soi.today/?p=107600 [20] https://banlinhkien.com/cam-bien-luu-luong-s201-p6646950.html [21] https://icdayroi.com/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e3f-ds10p1-npn- 10cm-dc6-36v 76 [22] https://www.thegioiic.com/ee-sx671r-cam-bien-quang-chu-u-khoang- do-5mm-pnp [23] https://icdayroi.com/dong-co-dc-giam-toc-jgb37-520-24v107rpm [24] https://www.sonnuocgiasi.vn/tim-hieu-ve-may-pha-mau-son-nuoc [25] https://congnghesonnuoc.vn/may-pha-mau-son [26] https://blogdankythuat.com/tong-quan-phan-mem-gx-works-2-lap- trinh-plc/ [27] https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/e-learning/pdf/vie/1- GX_Wks2_Basics_fod_vie-B.pdf [28] https://www.omnicalculator.com/physics/pneumatic-cylinder-force [29]http://bulksolidsflow.com.au/free_programs/conveyor_design/conveyor_ design.html 77 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Tập vẽ chi tiết khí Phụ lục 2: Tập vẽ sơ đồ điện Phụ lục 3: Tài liệu chương trình lập trình Phụ lục 4: Tập vẽ khí nén 78 S K L 0