(Đồ án hcmute) mô hình chiết rót đóng nắp chai tự động phục vụ cho dạy học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ MƠ HÌNH CHIẾT RĨT ĐĨNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ CHO DẠY HỌC GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: VÕ THANH PHÚC MSSV: 11911018 SVTH: NGUYỄN ĐINH NHÃ TRIẾT MSSV: 11911025 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸTHUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MƠ HÌNH CHIẾT RĨT ĐĨNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ CHO DẠY HỌC Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: Khóa: TS VŨ QUANG HUY VÕ THANH PHÚC 11911018 NGUYỄN ĐINH NHÃ TRIẾT 11911025 119110A 2011 – 2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS Vũ Quang Huy Võ Thanh Phúc Nguyễn Đinh Nhã Triết MSSV: 11911018 MSSV: 11911025 Tên đề tài: “Mơ Hình Chiết Rót Đóng Nắp Chai Tự Động Phục Vụ Cho Dạy Học” Các số liệu, tài liệu ban đầu: Các mơ hình chiết rót nắp chai thiết kế có mạng Các tài liệu PLC tài liệu cảm biến công nghiệp Nội dung đồ án: Mơ hình chiết rót nắp chai tự động đƣợc điều khiển PLC S7-200 CPU 224 Thiết kế thi cơng khí mạch điện cho mơ hình Tìm hiểu thiết bị cơng nghiệp Các sản phẩm dự kiến Mơ hình chiết rót nắp chai tự động đƣợc điều khiển PLC S7-200 CPU 224 Ngày giao đồ án: 7/9/2015 Ngày nộp đồ án: 8/1/2016 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ …………………… i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Mơ Hình Chiết Rót Đóng Nắp Chai Tự Động Phục Vụ Cho Dạy Học” - GVHD: TS Vũ Quang Huy - Phúc Lớp: 119110A - MSSV: 11911018 - Địa sinh viên: 9- Đƣờng Trần Quốc Toản-phƣờng Hiệp Phú- Khu phố 2- Quận 9- Tp Hồ Chí Minh - Số điện thoại liên lạc: 01695666693 Email: vtphuc1993@gmail.com - t Lớp: 119110A - MSSV: 11911025 - Địa sinh viên: Ấp An Cƣ- Xã Hòa Định- Huyện Chợ Gạo- Tỉnh Tiền Giang - Số điện thoại liên lạc: 01689976757 - Email: nguyentriet08@gmail.com - Ngày nộp khố luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khoá 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 2016 Ký tên Võ Thanh Phúc Nguyễn Đinh NhãTriết ii an LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực đồ án hồn thành báo cáo này, chúng em nhận đƣợc giúp đỡ, hƣớng dẫn quý báu thầy, anh chị bạn khóa học Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, chúng em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Thầy Vũ Quang Huy, ngƣời thầy kính mến hết lịng giúp đỡ, dạy bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trình thực đồ án Một lần xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy, anh chị bạn, chúc sức khỏe thành cơng Nhóm sinh viên thực đồ án Võ Thanh Phúc Nguyễn Đinh NhãTriết iii an TĨM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: “Mơ Hình Chiết Rót Đóng Nắp Chai Tự Động Phục Vụ Cho Dạy Học” Mơ hình chiết rót đóng nắp chai tự động phục vụ cho dạy học dùng để hỗ trợ cho việc học tập.Giúp sinh viên làm quen với thiết bị công nghiệp, làm quen với cách viết chƣơng trình điều khiển PLC Mơ hình sử dụng thiết bị điều khiển S7–200 để điều khiển thiết bị nhƣ cảm biến, xy- lanh, động cơ, băng chuyền Chƣơng trình đƣợc viết PLC dùng nhiều cách viết khác nhau.Mơ hình hoạt động nhờ tín hiệu từ nút nhấn, cảm biến truyền cho PLC.Sử dụng rơ-le để đảm bảo tính tồn cho mơ hình, đóng ngắt điện Nhóm sinh viên thực đồ án Võ Thanh Phúc Nguyễn Đinh Nhã Triết iv an ABSTRACT PROJECT TITLE: An automated bottle filling and capping machine An automated bottle filling and capping machine for teaching An automated bottle filling and capping machine is used to support in studying This machine can help students with getting used to industrial equipment as well as PLC driver The S7200 programmable Controller is used to control other devices such as sensors, sylinders, motors, conveyors The PLC programs are written in different ways Thanks to the signals from the button and the sensors to the PLC, the machine operates smoothly The relays are used to ensure the safety of the open and closed electric circuit v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC vi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH x Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp thực 1.6 Kết cấu đồ án Chƣơng 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI .3 2.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 2.2 Tổng quan tự động hóa q trình sản xuất .6 2.3 Phân loại tự động hóa 2.3.1 Tự động hóa cứng 2.3.2 Tự động hóa lập trình .6 vi an 2.3.3 Tự động hóa linh hoạt .7 Chƣơng 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .8 3.1 Động điện chiều 3.2 Motor bơm nƣớc 3.3 Van đảo chiều .10 3.4 Xy lanh khí nén 12 3.5 Cảm biến .14 3.6 Sơ lƣợc Role điện từ 17 3.6.1 Giới thiệu 17 3.6.2 Nguyên lý hoạt động 18 .18 3.6.4 Ứng dụng rơle .20 3.6.5 Những lƣu ý sử dụng rơle .20 3.7 Sơ lƣợc PLC (Programmable Logic Controller ) .20 3.7.1 Giới thiệu PLC: 20 3.7.2 Nguyên lý hoạt động PLC 21 3.7.3 Ƣu hệ thống điều khiển dùng PLC 21 3.7.4 Hạn chế 22 3.7.5 Các ứng dụng PLC 22 3.7.6 Tìm hiểu PLC S7-200 , CPU 224 23 vii an 3.7.7 Cấu hình vào PLC 224 25 3.7.8 Các ngõ vào thƣờng dùng 26 3.7.9 Các thiết bị đƣợc điều khiển ngõ 26 3.7.10 Truyền thông PC PLC 27 3.7.11 Phân chia nhớ .28 3.7.12 Giới thiệu module mở rộng 30 3.7.13 Cách đặt địa cho module mở rộng CPU 224 31 3.7.14 Chƣơng trình ngắt 35 3.7.15 Sử dụng phần mềm Step 7-Microwin 38 CHƢƠNG : PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ - THI CÔNG PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 40 4.1 Phƣơng án thiết kế .40 4.1.1 Phƣơng án 40 4.1.2 Phƣơng án 40 4.1.3 Lựa chọn phƣơng án 41 4.2 Thiết kế khí 42 4.2.1 Phƣơng pháp thiết kế khí 42 4.2.2 Bản vẽ mơ hình 433 4.3 Thiết kế mạch điện 53 4.4 Hình ảnh mơ hình thực tế 54 Chƣơng 5: LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 58 viii an Hình 4.6 Bảng điều khiển 57 an Chƣơng 5: LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 5.1 Lƣu đồ giải thuật Begin Băng chuyền chạy Cảm N biến Y Băng chuyền dừng T=1s Y N Xylanh hạ xuống Máy bơm chạy Cảm biến điên dung Xylanh nâng lên Máy bơm ngừng 58 an T=1s N Y Băng chuyền 1, 2, chạy Cảm biến N Y Băng chuyền dừng T=1s N Y Xylanh hạ xuống Động vặn nắp chạy T=1s N Y Xylanh nâng lên Băng chuyền chạy End 59 an 5.2 Chƣơng trình điều khiển PLC 60 an 61 an 62 an 63 an 64 an 65 an 66 an 67 an Chƣơng 6.THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 6.1 Các bƣớc chuẩn bị Bƣớc 1: Cấp điện vào mơ hình, khởi động PLC Bƣớc 2: Kết nối PLC với máy tính Bƣớc 3: Nạp chƣơng trình từ máy tính vào PLC Bƣớc 4: Cho mơ hình hoạt động 6.2 Thử nghiệm Lần Lỗi Khắc phục - Băng chuyền bị trùng - Thay động đai - Căn lại dây đai - Băng chuyền động - Nối lại dây điện kéo không đƣợc - Băng chuyền bị trùng đai - Cảm biến không trả tín hiệu - Cảm biến cảm biến - Chỉnh lại vị trí đặt cảm dừng chai khơng biến vị trí - Tính tốn, đặt timer chƣơng trình - Chỉnh lại phần rãnh - Rãnh xuống nắp chai Tính tốn lại vị trí chƣa vi trí Băng chuyền chuyển động không liên tục Chạy tốt ổn định 68 an Căng lại đai, khớp nối trục Chƣơng 7: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 7.1 Những kết đạt đƣợc 7.1.1 Phần thiết kế khí Sử dụng phần mềm chuyên dụng cho việc thiết kế khí Hồn thành u cầu khí để đảm bảo cho phần điều khiển Điều chỉnh thiết bị mang tính thẩm mĩ, gọn gàng 7.1.2 Phần điều khiển Thiết kế, thi công mạch điện điều khiển Điều khiển chạy quy trình Viết chƣơng trình PLC S7-200 theo phƣơng pháp điều khiển tuần tự, giúp việc thực quy trình cách nhanh chóng đơn giản 7.2 Những hạn chế cịn tồn Tốc độ khơng nhanh cịn thiếu xác Chỉ chiết rót đóng nắp chai, chƣa hồn tồn tự động Vì kiến thức thân cịn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót, cịn nhiều vấn đề chƣa giải đƣợc 7.3 Hƣớng phát triển đề tài Cải tiến băng chuyền để tốc độ nhanh Hồn thiện thuật tốn điều khiển, hồn thiện chƣơng trình để bƣớc hoạt động tốt hơn, chạy lƣợt nhiều chai 69 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Ngọc Phương Hệ thống điều khiển khí nén NXB Giáo Dục [2] Nguyễn Ngọc Phương Hệ thống điều khiển thủy lực NXB Giáo Dục [3].Nguyễn Trọng Hiệp Nguyễn Văn Lẫm Nguyên lý chi tiết máy NXB Giáo Dục [4] Nguyễn Thế Hùng Giáo trình điều khiển tự động.NXB Đại học Sư Phạm TpHCM [5] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập hai, NXB Giáo dục [6] Hoàng Minh Cơng Giáo trình cảm biến cơng nghiệp, NXB Xây dựng [7] Nguyễn Trọng Thắng- Lê Thị Thanh Hoàng Giáo trình kỹ thuật điện NXB DH Quốc Gia TpHCM Tiếng Anh Stephen P Tubbs Programmable Logic Controller (PLC) Tutorial, Siemens Simatic S7-200 SIEMENS.S7-200 Programmable Controller System Manual.Edition 08/2008 Nguồn khác http://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/simatic-s7controller/s7-200/pages/default.aspx 70 an S an K L 0