Điều này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các công nghệ và quy trình, từ đó xây dựng được hệ thống máy đóng gói nông sản tự động thích hợp và thực tế.. 2.2 Truyền động khí nén trong máy đóng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐĨNG GĨI NƠNG SẢN TỰ ĐỘNG GVHD: THS PHÙNG SƠN THANH SVTH: LÊ ANH TUẤN ĐÀO ANH VŨ SKL011214 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06/2023 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: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐĨNG GĨI NƠNG SẢN TỰ ĐỘNG SVTH : LÊ ANH TUẤN ĐÀO ANH VŨ MSSV: 19151193 MSSV: 19151199 KHĨA : 2019 - 2023 NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD : Ths PHÙNG SƠN THANH Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2023 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên Sinh viên: Lê Anh Tuấn MSSV: 19151193 Họ tên Sinh viên: Đào Anh Vũ MSSV: 19151199 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Lớp: 19151CL2A Giảng viên hướng dẫn: Ths Phùng Sơn Thanh Điện thoại: 0983960600 Ngày nhận đề tài: 15/2/2023 Ngày nộp đề tài: 30/6/2023 Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống đóng gói nơng sản tự động Nội dung thực đề tài: - Thiết kế hồn chỉnh mơ hình hệ thống đóng gói nơng sản tự động - Nghiên cứu cách định lượng nông sản cảm biến định lượng - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát HMI Sản phẩm: - Mô hình phần cứng hệ thống đóng gói sản phẩm thông minh - Giao diện điều khiển, giám sát hệ thống TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Lê Anh Tuấn MSSV:19151193 Họ tên Sinh viên: Đào Anh Vũ MSSV:19151199 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống đóng gói nơng sản tự động Họ tên Giảng viên hướng dẫn: Ths Phùng Sơn Thanh NHẬN XÉT Nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Hạn chế: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2023 Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Lê Anh Tuấn MSSV:19151193 Họ tên Sinh viên: Đào Anh Vũ MSSV:19151199 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống đóng gói nông sản tự động Họ tên Giảng viên phản biện: NHẬN XÉT Nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Hạn chế: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023 Giảng viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo – Ths Phùng Sơn Thanh người trực tiếp hướng dẫn thực đề tài Xin cảm ơn thầy suốt thời gian thực đề tài, thầy tận tình bảo ln bám sát nhóm thực báo cáo để có điều chỉnh kịp thời nhằm giúp đề tài đạt kết tốt thời gian quy định Tiếp theo, nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất quý thầy cô Khoa đào tạo Chất lượng cao truyền tải kiến thức chuyên ngành để nhóm thực báo cáo áp dụng vào đề tài Nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn đến tác giả sách, báo, tạp chí khoa học mang đến cho nhóm thực báo cáo kiến thức vơ bổ ích để hỗ trợ cho đề tài Nhóm thực báo cáo xin gửi lời cảm ơn đến bạn có chung lĩnh vực nghiên cứu có chia sẻ, trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cuối cùng, nhóm thực báo cáo xin cảm ơn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM nơi mà nhóm thực báo cáo ln đồng hành từ ngày đầu chập chững vào trường nơi có nhiều sân chơi để nhóm thực báo cáo thỏa sức với đam mê, sáng tạo Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt đề tài i Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TÓM TẮT ĐỀ TÀI Đất nước ta giai đoạn phát triển, ngành công nghiệp tự động hóa chuyển với dây chuyền sản xuất, máy móc đại, nâng cao suất lao động Trên đà phát triển ngành tự động hóa sản xuất, hộ kinh doanh nhỏ cần nâng cao suất lao động Với thiết bị máy móc đại, cồng kềnh, chi phí máy móc tốn hộ kinh doanh nhỏ lẻ khơng thể đầu tư Xuất phát từ ý tưởng nhóm thực báo cáo thiết kế, tính tốn gia cơng hồn thiện máy đóng gói nơng sản cỡ nhỏ, đơn giản, giá thành gia công vừa phải, đồng thời góp phần phục vụ cho q trình tìm hiểu, nghiên cứu, học tập, có kiến thức cơng nghệ sơ chuẩn bị cho q trình sản xuất thực tiễn, cải tiến suất lao động Đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống đóng gói nơng sản tự động” tập trung vào việc điều khiển, giám sát ổn định hệ thống đóng gói tự động thơng qua điều khiển PLC Thơng qua việc tìm hiểu giải pháp tự động hóa, quy trình sử dụng thiết bị cụ thể hãng Mitsubishi nhằm điều khiển phát huy tối đa khả mà giải pháp đem lại Tóm tắt đề tài ii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi đề tài 1.5 Bố cục trình bày CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu 2.2 Truyền động khí nén máy đóng gói 2.2.1 Sơ lược truyền động khí nén 2.2.2 Truyền động khí nén máy đóng gói 2.3 PLC 2.4 Cảm biến định lượng 2.4.1 Giới thiệu cảm biến Load cell 2.4.2 Cấu tạo cảm biến Loadcell 2.4.3 Nguyên lý hoạt động 2.5 Xilanh khí nén 2.5.1 Cấu tạo xi lanh khí nén 2.5.2 Nguyên lý hoạt động 2.5.3 Phân loại xi lanh 2.5.3.1 Xi lanh khí nén chiều 2.5.3.2 Xi lanh khí nén chiều (kép) 10 2.5.3.3 Xi lanh xoay 10 Mục lục iii Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 2.5.3.4 Xi lanh kẹp .11 2.6 Van điện từ 11 2.7 Động Cơ 12 2.8 Màn hình HMI 13 2.9 Giới thiệu số phần mềm sử dụng ngôn ngữ lập trình 14 2.9.1 Phần mềm GX-Works2 14 2.9.2 Phần mềm CADe 15 2.9.3 Phần mềm Fluidsim 16 2.9.4 Ngôn ngữ lập trình C# C# Winform 16 2.9.5 Phần mềm Solidworks 17 2.9.6 Phần mềm EasyBuilder8000 18 2.9.7 Phần mềm Visual Studio 19 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .20 3.1 Yêu cầu thiết kế phần cứng phần mềm 20 3.1.1 Yêu cầu thiết kế phần cứng 20 3.1.2 Yêu cầu thiết kế phần mềm 20 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 20 3.3 Chọn thiết bị cho hệ thống 21 3.3.1 Chọn túi đóng gói 21 3.3.2 Chọn giác hút 21 3.3.3 Chọn van hút chân không cho giác hút 22 3.3.4 Tính tốn chọn động 23 3.3.5 Tính tốn chọn hộp số 23 3.3.6 Chọn điều khiển tốc độ động 26 3.3.7 Tính tốn lựa chọn xi lanh 26 3.3.8 Tính tốn chọn Valve khí nén 29 3.3.9 Nguồn cấp điện cho hệ thống 31 3.3.10 Chọn PLC 32 3.3.10.1 Chọn CPU 32 Mục lục iv Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 3.3.10.2 Các module chức PLC 33 3.3.11 Tính toán chọn cảm biến từ 39 3.3.12 Tính tốn chọn hình HMI 40 3.3.13 Chọn Loadcell 41 3.3.14 Chọn mạch khuếch đại JY S60 41 3.3.15 Tổng hợp số thiết bị sử dụng hệ thống 42 3.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống 43 3.5 Sơ đồ đấu dây thiết bị 43 3.6 Bản vẽ hệ thống 46 3.6.1 Bản vẽ mô sơ đồ tủ điện 46 3.6.2 Bản vẽ Solidwork khâu hệ thống 46 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM .48 4.1 Mơ hình thực tế 48 4.2 Lập trình điều khiển hệ thống 51 4.2.1 Lưu đồ giải thuật 51 4.2.2 Lập trình cho PLC 52 4.2.3 Lập trình phần mềm điều khiển 54 4.2.3.1 Giao diện Login form: 60 4.2.3.2 Thực đăng nhập 62 4.2.3.3 Form điều khiển 62 4.2.3.4 Form giám sát thời gian thực với máy 65 4.2.3.5 Form cài đặt thông số máy .66 4.2.3.6 Form test cấu cảm biến 67 4.2.4 Giao diện HMI 68 4.3 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm 70 4.3.1 Kết 70 4.3.2 Đánh giá 70 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .71 Mục lục v Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.19 Giao diện thơng báo chưa kết nối với plc - Khi kết nối thành công tên CPU sử dụng mã định danh PLC: Hình 4.20 Giao diện kết nối thành công - Sử dụng hàm GetCpuType để xác định trạng thái PLC Sử dụng hàm SetCpuStatus để set trạng thái PLC: Các nút nhấn Run, Pause, Stop ứng với giá trị 0,2,1 Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 64 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 4.2.3.4 Form giám sát thời gian thực với máy Hình 4.21 Giao diện giám sát hoạt động - Vì thư viện MXCOMPONENT truyền liệu số nguyên 16bit, nên muốn truyền giá trị số thực cần xây dựng hàm chuyển đổi số thực thành ô số nguyên float read_Float_PLC(string add) { int[] address = new int[2]; plc.ReadDeviceBlock(add, 2, out address[0]); byte[] highWordbyte = BitConverter.GetBytes(address[1]); byte[] lowWordbyte = BitConverter.GetBytes(address[0]); byte[] valueOFfloatbyte = { lowWordbyte[0], lowWordbyte[1],highWordbyte[0], highWordbyte[1] }; float value = BitConverter.ToSingle(valueOFfloatbyte, 0); return value; } int[] write_float_PLC(float value) { byte[] floatbyte = BitConverter.GetBytes(value); byte[] highWordBytes = {floatbyte[2], floatbyte[3]}; byte[] lowWordBytes = {floatbyte[1], floatbyte[0]}; int[] returnValue = {BitConverter.ToInt16(lowWordBytes, 0), BitConverter.ToInt16(highWordBytes, 0)}; return returnValue; } Trong truyền nhận liệu sử dụng hàm Writedeviceblock Readdeviceblock: Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 65 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp - Các nút nhấn START, STOP, EMG để set trạng thái máy Nút Calib Loadcell dùng để set giá trị Loadcell đề hiệu chỉnh cân sau trình hoạt động Thanh trạng thái máy dùng để báo trạng thái máy: Đang hoạt động Đang dừng Đang khẩn cấp Đang hiệu chỉnh cân,… Hình 4.22 Giao diện hiệu chỉnh Loadcell 4.2.3.5 Form cài đặt thông số máy Lấy giá trị từ ô textbox, kế thừa hàm viết số thực dùng để truyền khối lượng mong muốn sai số thời gian nghỉ xuống PLC Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 66 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.23 Giao diện cài đặt thơng số 4.2.3.6 Form test cấu cảm biến Hình 4.24 Giao diện test cấu cảm biến Sử dụng hàm Setdevice set trạng thái hoạt động relay điều khiển cấu Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 67 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp - Ví dụ set trạng thái xylanh van xả hạt: private void btn_modify_Vanxa_CheckedChanged(object Bunifu.UI.WinForms.BunifuToggleSwitch.CheckedChangedEventArgs e) { plc.SetDevice("Y40", Convert.ToInt16(btn_modify_Vanxa.Value)); } - sender, Y40 địa ngõ Convert.ToInt16(btn_modify_Vanxa.Value) giá trị nút nhấn (0 1) Sử dụng hàm Getdevice để đọc trạng thái cảm biến: plc.GetDevice(deviceaddress, out stt); 4.2.4 Giao diện HMI Giao diện giới thiệu hệ thống Hình 4.25 Giao diện giới thiệu hệ thống Giao diện cài đặt khối lượng gram/ bì mong muốn để đóng gói đèn hiển thị báo trạng thái hệ thống Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 68 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Hình 4.26 Màn hình chọn khối lượng Sau chọn khối lượng xong ta nhấn nút Monitor hình hiển thị giao diện bên dưới: Hình 4.27 Màn hình quan sát Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 69 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp 4.3 Phân tích đánh giá kết thực nghiệm 4.3.1 Kết Bảng 4-1 Kết chạy thực tế STT Khối lượng nhập Số lần Khối thực tế Sai số 194g 0.03 192g 0.04 191g 0.045 190g 0.05 200g 195g 0.025 194g 0.03 192g 0.04 191g 0.045 192g 0.04 10 192g 0.04 285g 0.05 283g 0.056 287g 0.043 286g 0.046 300g 287g 0.043 286g 0.046 288g 0.04 291g 0.03 286g 0.046 10 288g 0.04 => Dựa phần chạy thực tế ta nhận thấy đóng 200g khơng bị văng ngồi xả xuống đáp ứng tốt yêu cầu 4.3.2 Đánh giá Qua chương này, nhóm thực báo cáo nghiên cứu xây dựng vẽ mô phần khí cách bố trí thiết bị để từ lựa chọn thiết bị phục vụ cho hệ thống thực tế, lập trình PLC giao diện điều khiển giám sát hình HMI chương trình điều khiển để thực nhiệm vụ điều khiển Chương 4: Xây dựng mơ hình thực nghiệm 70 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau thực đề tài, nhóm thực báo cáo hoàn thành yêu cầu đặt việc “Đóng gói nơng sản tự động” Đề tài đạt kết sau đây: - Thiết kế, tính tốn chi tiết tận dụng chọn thiết bị có sẵn để hồn thiện mơ hình - Hồn thiện lắp đặt mơ hình thực nghiệm thơng qua bố trí phần khí thiết bị cách hợp lý - Lập trình điều khiển PLC cho mơ hình thực nghiệm - Ứng dụng thêm HMI để thuận tiện việc giao tiếp người dùng hệ thống Tuy nhiên trình thực đồ án này, thân nhóm báo cáo khơng tránh khỏi thiếu sót điều kiện khách quan chủ quan mà thân chưa khai thác hết Chúng em mong thầy, cô giáo người quan tâm tới vấn đề đóng góp bổ sung để đồ án hoàn thiện hơn, nâng cao khả ứng dụng Cuối em xin chân thành cảm ơn tới tập thể thầy cô nhiệt tình tạo điều kiện hướng dẫn, giúp đỡ thuận lợi để em hoàn thành đồ án 5.2 Hướng phát triển - Thiết kế giao diện, app điều khiển điện thoại - Sử dụng băng tải để đưa nông sản liên tục vào bồn để việc đóng gói diễn liên tục, tránh dừng hệ thống để nâng cao hiệu suất - Phát triển thêm phần mềm để dễ dàng cho người sử dụng áp dụng hệ thống cho việc kinh doanh - Nâng cấp khung máy để nâng cao khối lượng đóng - Sử dụng cảm biến chất lượng cao để giảm sai số đo lường Chương 5: Kết luận hướng phát triển 71 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Khảo(1999, Truyền động tự động khí nén Nhà xuất khoa học kỹ thuật [2] I/OModule Type Building Block User's Manual [3] MELSEC-Q/L Serial Communication Module User's Manual (Application) < http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/manual/plc/sh080007/sh080007o.pd f> [4] Mitsubishi Programmable Controller Training Manual Q-series basic course (for GX Works2) Tài liệu tham khảo 72 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp PHỤ LỤC Phụ lục 73 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Phụ lục 74 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Phụ lục 75 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Phụ lục 76 Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp Phụ lục 77 S K L 0