Đề tài hệ thống trung chuyển hàng hóa sử dụng PLC Mitsubishi FX

Đề tài hệ thống trung chuyển hàng hóa sử dụng PLC Mitsubishi FX là một đề tài rất cần thiết trong cuộc sống khi di chuyển hàng hóa sẽ mất rất nhiều thời gian và công sức vì vậy đề tài này ra đời nhằm giúp mọi người về vấn đề trung chuyển hàng hóa

MỤC LỤC

Chương 1: Giới thiệu đề tài 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.3 Yêu cầu thiết kế của đề tài 2

Chương 2: Phân tích hệ thống 4

2.1 Nguyên lý làm việc: 4

2.2 Đầu vào/ra hệ thống 5

2.3 Mô tả đầu vào/ra 6

2.4 Bảng địa chỉ đầu vào/ra 7

Chương 3 Lập trình điều khiển 8

3.1 Biểu đồ chức năng điều khiển- Grafcet 8

3.2 Phân tích lựa chọn PLC, sơ đồ nối dây 9

3.2.1 Phân tích lựa chọn PLC 9

3.2.2 Sơ đồ nối dây 11

3.3 Sơ đồ lập trình LAD 12

Chương 4: Mô phỏng và kết luận 14

4.1 Mô phỏng HMI 14

4.2 Mô phỏng sơ đồ lập trình LAD 15

4.3 Kết luận 17

Tài liệu tham khảo: 17

Chương 1: Giới thiệu đề tài

1.1 Lý do chọn đề tài

Hệ thống trung chuyển hàng hóa là 1 hệ thống rất cần thiết trong lĩnh vực sản xuất, thương mại đến đời sống con người Để di chuyển rất nhiều sản phẩm thì ta tốn rất nhiều tiền bạc, sức lực và cả thời gian để có thể làm được việc đó Vì vậy ta cần 1

hệ thống có thể giảm bớt các tài nguyên đó bằng cách sử dụng hệ thống chung chuyển hàng hóa giúp tiết kiệm được tiền bạc thuê nhân công, sức lức và thời gian

để có thể đạt được năng xuất cao và hiệu quả nhất

Xuất phát từ nhu cầu thực tế Em chọn đề tài : “ Thiết kế hệ thống trung chuyển hàng, biểu đồ chức năng điều khiển hệ thống trung chuyển hàng từ băng chuyền này sang băng chuyền khác” để giải quyết được bài toán trung chuyển theo một các thuận tiện nhất, đồng thời em có thể áp dụng những kiến thức đã được học về đề tài Đây là 1 cơ hội để em có thể tìm hiểu thêm về kiến thức mới, rèn luyện tính độc lập, tự chủ trong giải quyết 1 bài toán lớn và tinh thần làm việc

1.2 Mục tiêu của đề tài

Hiểu rõ đặc điểm, tính năng và cấu trúc của hệ thống trung chuyển hàng Đưa ra những tính năng hiển thị, hệ cảnh báo quá tải để có thể đạt được những mục tiêu thực tế :

- Giải quyết các vấn đề về trung chuyển hàng

- Tích hợp các thiết bị phần cứng

- Phù hợp trong nhiều trường hợp, có thể áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác

- Có thể kết nối với những hệ thống khác để làm được nhiều công việc phức tạp hơn

- Giúp người quản lý có thể kiểm tra giám sát quá trình trung chuyển từ xa bằng cách tiện lợi nhất

1.3 Yêu cầu thiết kế của đề tài

- Sản phẩm nằm dọc theo một băng chuyền và có thể dễ dàng chuyển sang băng chuyền khác Trong mỗi lần chuyển, cần tập hợp 4 sản phẩm tại cuối băng chuyền, sau đó khâu chuyển sẽ thực hiện việc chuyển các sản phẩm đó sang băng chuyền khác:

 Nâng trong khoảng thời gian 5 giây (nâng cả nhóm 4 sản phẩm),

 Hạ thấp tới vị trí dưới (Hạ sản phẩm xuống băng chuyền),

 Di chuyển sang trái

Băng chuyền thứ hai có vị trí thấp hơn băng chuyền thứ nhất Ở vị trí thấp, cánh tay gắp sản phẩm có thể di chuyển mà không bị va chạm với băng chuyền Hoạt động của hệ thống có tính chất lặp lại Cảm biến quang PE1 có nhiệm vụ phát hiện sản phẩm tại cuối băng chuyền 1 PE1 có trạng thái không tích cực mỗi khi phát hiện sản phẩm Cuối băng chuyền có một thanh gá ngang dùng để tập hợp các sản phẩm trước khi chúng được chuyển sang băng chuyền khác PE1 phát hiện sản phẩm thứ tư trước khi nó chạm phải ba sản phẩm đứng chờ và PE1 chỉ tích cực trở lại khi cả nhóm 4 sản phẩm được di chuyển ra khi băng tải 1

Khóa giới hạn LSRT và LSLT phát hiện vị trí phải và trái của khâu chuyển Khóa giới hạn LSDN nhận biết vị trí dưới của khâu chuyển sản phẩm Không có khóa giới hạn phát hiện vị trí trên của khâu chuyển sản phẩm

Khâu dịch chuyển sản phẩm được điều khiển bởi hai xi lanh khí nén kép trong

đó một xilanh điều khiển nâng hạ và một xi lanh điều khiển dịch chuyển trái và phải Mỗi xi lanh được điều khiển bởi hai đầu ra Khi đầu ra tích cực, khâu dịch chuyển sản phẩm sẽ dịch chuyến sản phẩm cho tới khi đầu ra không tích cực Khâu ngừng dịch chuyển ngay khi đầu ra không tích cực Khâu dịch chuyển sẽ không dịch chuyển nếu các đầu ra tác động đồng thời ngược nhau (ví dụ trái và phải) Khi hệ thống hoạt động, IN_MOTOR phải tích cực để băng chuyền 1 hoạt động Băng chuyền 1 không được dừng khi khâu dịch chuyển hoạt động Khoảng cách các sản phẩm đủ lớn để khâu dịch chuyển sản phẩm quay trở về trước khi sản phẩm tiếp theo rơi xuống Sơ đồ logic dạng bậc thang không cần điều khiển băng chuyền 2

Khi khởi động, không có sản phẩm tại vị trí cuối của băng chuyền 1 Nút bấm dừng có thể tác động tại bất kì thời điểm nào, trừ khi khâu dịch chuyển đang ở vị trí dưới và đặt sản phẩm sang băng chuyền 2 Khi hệ thống đang ngừng, nhấn nút khởi động thì hệ thống sẽ tiếp tục hoạt động tại trạng thái ngừng trước đó Khi đang ngừng, các đầu ra đều không tích cực

Nút bấm khởi động lại được sử dụng để khởi tạo các trạng thái Khi nhấn nút khởi động, không có sản phẩm nào trong vị trí cuối của băng chuyền 1 Nút khởi

điều khiển này, phải nhấn và giữ nút khởi động lại (trước đó cần phải ngừng hoạt động của hệ thống)

Hệ thống cho phép sai số thời gian là  0.1 giây

Chương 2: Phân tích hệ thống

2.1 Nguyên lý làm việc:

- Đưa sản phần lên trên băng chuyền vào, sản phẩm đi qua cảm biến PE1 sau đó

các sản phẩm sẽ tập hợp đến thanh dừng Khi cảm biến PE1 trước đó đã đếm đủ 4 sản phẩm sẽ đến khâu trung chuyển, khi đó sản phẩm sẽ được điều khiển bởi hai xi lanh khí nén kép trong đó một xi lanh điều khiển nâng hạ và một xi lanh điều khiển dịch chuyển trái phải.Sau đó sản phẩm sẽ được băng chuyền ra dịch chuyển để phục vụ mục đích sử dụng

- Hệ thống có cả chế độ tự động hoặc điều khiển bằng tay phụ thuộc vào từng tình huống hoặc mục đích sử dụng

2.2 Đầu vào/ra hệ thống

Đầu vào bao gồm :

- Start

- Stop

- Reset

- Nút điều khiển tự động AUTO

- Nút điều khiển bằng tay MANUAL

- Cảm biến quang PE1

- Nút nâng JOG_UP

- Nút hạ JOG_DN

- Nút dịch chuyển trái JOG_LT

- Nút dịch chuyển phải JOG_RT

- Một đầu analog đếm số sản phẩm

- Khóa giới hạn dưới LSDN

- Khóa giới hạn trái LSLT

- Khóa giới hạn phải LSRT

Đầu ra hệ thống Bao gồm:

- Điều khiển nâng UP_CYL

- Điều khiển hạ DN_CYL

- Điều khiển dịch trái LT_CYL

- Điều khiển dịch phải RT_CYL

- Điều khiển động cơ băng chuyền IN_MOTOR

- Khóa giới hạn dưới LSDN

- Khóa giới hạn trái LSLT

- Khóa giới hạn phải LSRT

2.3 Mô tả đầu vào/ra

Các đầu vào/đầu ra được định nghĩa như sau:

START_PB Nút khởi động,NO Tích cực khi khởi động

STOP_PB Nút dừng, NC Không tích cực khi cần dừng hệ thống

RESET_PB Nút khởi động lại, NO Tích cực khi đưa hệ thống về trạng thái ban

đầu.

PE1 Cảm biến quang, không tích cực khi phát hiện sản phẩm.

LSDN Khóa giới hạn, tích cực khi khâu dịch chuyển đang ở vị trí dưới LSRT Khóa giới hạn, tích cực khi khâu dich chuyển ở vị trí bên phải.

LSLT Khóa giới hạn, tích cực khi khâu dịch chuyển ở vị trí bên trái.

JOG_UP Nút nâng, NO Tích cực khi nâng khâu dịch chuyển và khởi động lại JOG_DN Nút hạ, NO Tích cực khi cần hạ khâu dịch chuyển và khởi động lại JOG_LT Nút dịch chuyển trái, NO Tích cực khi cần dịch trái khâu dịch

chuyển và khởi động lại.

JOG_RT Nút dịch chuyển phải, NO Tích cực khi cần dịch phải khâu dịch

chuyển và khởi động lại UP_CYL Điều khiển nâng, tích cực khi nâng, không tích cực không có tác

dụng.

DN_CYL Điều khiển hạ, tích cực khi hạ, không tích cực không có tác dụng LT_CYL Điều khiển dịch trái, tích cực khi dịch trái, trạng thái không tích cực

không có tác dụng.

RT_CYL Điều khiển dịch phải, tích cực khi dịch phải, trạng thái không tích

cực không có tác dụng.

IN_MOTOR Điều khiển động cơ băng chuyền 1 Tích cực khi cần cho băng

chuyền hoạt động.

2.4 Bảng địa chỉ đầu vào/ra

Biến Mitsubishi

START_PB X000

STOP_PB X001

RESET_PB X014

PE1 X002

LSDN X007

LSRT X005

LSLT X011

JOG_UP X012

JOG_DN X006

JOG_LT X010

JOG_RT X004

UP_CYL Y002

DN_CYL Y004

LT_CYL Y005

RT-CYL Y003

IN_MOTOR Y001

Chương 3 Lập trình điều khiển

3.1 Biểu đồ chức năng điều khiển- Grafcet

3.2 Phân tích lựa chọn PLC, sơ đồ nối dây

3.2.1 Phân tích lựa chọn PLC

Trong đề tài này em lựa chọn sử dụng PLC Mitsubishi FX3U-16MR/DS Dòng sản phẩm mới PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX-PLC, là một PLC dạng nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric

PLC Mitsubishi dòng F/FX được ra đời từ năm 1981, là một loại PLC micro của hãng Mitsubishi nhưng có nhiều tính năng mạnh mẽ Loại PLC này được tích hợp sẵn các I/O trên CPU Tùy theo model mà các loại này có dung lượng và bộ nhớ khác nhau Dung lượng bộ nhớ có thể từ 2kStep đến 8kStep (hoặc 64kStep nếu gắn thêm bộ nhớ ngoài) Tổng số I/O có thể lên đến 256 I/O Riêng với FX3U có thể lên đến 384 I/O Số module mở rộng có thể lên đến 8 module

 Các CPU PLC Mitsubishi dòng FX tích hợp nhiều chức năng trên CPU (Main Unit) như ngõ ra xung hai tọa độ, bộ đếm tốc độ cao (HSC), PID, đồng hồ thời gian thực…

 Module mở rộng nhiều chủng loại như Analog, nhiệt độ, điều khiển vị trí, các module mạng như Cclink, Profibus…

 Có các board mở rộng (Extension Board) như Analog, các board dùng cho truyền thông chuẩn RS232, RS422, RS485, và

 Phần mềm lập trình PLC FX series : FXGP_WIN_E, GX_Developer

 Ngôn ngữ lập trình ladder , Instruction, SFC

Sản phẩm được thiết kế đáp ứng cho thị trường quốc tế, tính năng đặc biệt mới là

hệ thống “adapter bus” được bổ xung cho hệ thống bus hữu ích cho việc mở rộng thêm những tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng Khả năng tối đa có thể

mở rộng lên đến 10 khối trên bus mới này Với tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian chỉ 0.065µs trên một lệnh đơn logic, cùng với 209 tập lệnh được tích hợp sẵn

và cải tiến liên tục đặc biệt cho nghiệp vụ điều khiển vị trí Dòng PLC mới này còn cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Ethernet và Cổng lập trình RS-422 mini DIN Với tính năng mạng mở rộng làm cho PLC này nâng cao được khả năng kết nối tối đa về I/O lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng

PLC Mitsubishi FX3U-16MR/DS có tổng 16 I/O, 8 Input (DI),8 Relay Output (DO) nguồn cấp 24V DC công suất 25W kích thước 130x90x86

Thông số kĩ thuật chung

3.2.2 Sơ đồ nối dây

Đấu nối nguồn cấp:

Nếu kí hiệu có 2 chân L và N thì PLC dùng nguồn 220V Còn 2 chân + và – thì PLC dùng nguồn 24V

Đấu nối đầu vào

Sink: Dương chung kích âm

Source: Âm chung kích dươn

3.3 Sơ đồ lập trình LAD

Network 1: Điều khiển hệ thống

Network 2: Băng chuyền 1 chạy

Network 3: Sau khi đếm đủ 4 sản phẩm, cảm biến PE1 phát hiện sản phẩm cuối khâu trung chuyển thực hiện chuyển sản phẩm

Network 4: Sản phẩm được nâng lên trong 5s

Network 5: Sau 5s di chuyển sang phải

Network 6: Hạ thấp sản phẩm xuống băng chuyển 2

Network 7: Di chuyển sang trái

Network 8: Nút khởi động lại

Chương 4: Mô phỏng và kết luận

4.1 Mô phỏng HMI

4.2 Mô phỏng sơ đồ lập trình LAD

Network 1: Điều khiển hệ thống

Network 2: Băng chuyền chạy

Network 3: Sau khi đếm đủ 4 sản phẩm, cảm biến PE1 phát hiện sản phẩm cuối khâu trung chuyển thực hiện chuyển sản phẩm

Network 4:Sản phẩm được nâng lên trong 5s

Network 5: Sau 5s di chuyển sang phải

Network 6: Hạ sản phẩm xuống băng chuyền 2

Network 7: Di chuyển sang trái

Network 8: Nút khởi động lại

4.3 Kết luận: Sau quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn của

thầy và sự giúp đỡ của các bạn , em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản

đồ án môn học “Thiết kế hệ thống trung chuyển hàng hóa“

Trong quá trình thực hiện do trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót nên em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Tài liệu tham khảo:

1.https://plcmitsubishi.com/gioi-thieu-plc-mitsubishi-fx3u.html

2.https://smartplc.com.vn/dau-noi-plc-mitsubishi-fx3u-bv35.htm