Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng plc s7 1200

Hiện nay đất nước ta đang tiến hành quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa để bắt kịp với sự phát triển của toàn cầu . Trong đó ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của đất nước. Sơn hiện nay đang là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi triên thế giới từ trong công nghiệp đến xây dựng Cùng với việc công nghệ phát triển một cách vũ bão như hiện nay yêu cầu cua người dùng không chỉ dừng lại ở việc chất lượng đảm bảo mà còn phải có mẫu mã đẹp. Việc một sản phẩm có công nghệ tiên tiến kèm theo có một vẻ ngoài đẹp ưa nhìn thì sẽ để lại nhiều thiện cảm cho người mua . Biết được những nhu cầu của người mua nên các công ty đã chú trọng phát triển công nghệ trộn sơn song song với những sản phẩm công nghệ mà họ tạo ra. Công nghệ trộn sơn thì có rất nhiều loại giá thành cũng khác nhau vấn đề đặt ra ở đây là tạo ra một hệ thống trạm trộn sơn giá thành tầm trung nhưng vẫn đáp ứng được có thể tạo ra đầy đủ số màu sơn tối đa nhất. Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này nhóm em đã tiến hành thi công một mô hình thu nhỏ ” điều khiển và giám sát mô hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng s71200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

NGUYỄN QUỐC VIỆT

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG DÙNG

PLC S7-1200

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG

Đà Nẵng, 6/2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

LỚP : K24 EDT2 MSV : 24211702612

Đà Nẵng, 6/2023

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn

Cơ quan công tác : Trường Đại học Duy Tân

Nội dung hướng dẫn :

Điều khiển và giám sát

mô hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng PLC S7-1200

Đồ án tốt nghiệp được giao ngày 10 tháng 2 năm 2023

Yêu cầu phải hoàn thành trước ngày 3 tháng 6 năm 2023

Nhận nhiệm vụ ĐATN Đã giao nhiệm vụ ĐATN

Nguyễn Quốc Việt ThS Nguyễn Phạm Công Đức

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: THS NGUYỄN PHẠM CÔNG ĐỨC

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quốc Việt Msv: 24211702612

1 Tên đề tài:

“Điều khiển và giám sát mô hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng

PLC S7-1200”.

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- PLC S7-1200, động cơ, cảm biến hồng ngoại

- Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

3 Nội dung chính của đồ án:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống trạm trộn sơn tự động

Chương 2: Giới thiệu về PLC S7-1200 và phần mềm TIA Portal

Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình trạm trộn sơn tự động

Chương 4: Chương trình điều khiển và giám sát hệ thống

Chương 5: Đánh giá kết quả thực hiện đề tài

HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

4 Các sản phẩm dự kiến

- Mô hình hệ thống điều khiển và giám sát mô hình hệ thống trạm trộn sơn tự động

dùng s7-1200

- Báo cáo thuyết minh đề tài

- Chương trình điều khiển hệ thống trên TIA Portal

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023

Người hướng dẫn

ThS Nguyễn Phạm Công Đức

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đồ án tốt nghiệp “Điều khiển và giám sát mô hình hệ

thống trạm trộn sơn tự động dùng PLC S7-1200” là công trình nghiên cứu của bản

thân Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có trong đề tài đã được liệt kê và

nêu rõ ra tại phần tài liệu tham khảo Đồng thời những số liệu hay kết quả trình

bày trong đề tài đều mang tính chất trung thực, không sao chép, đạo nhái

Nếu như sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu tất cả các kỷ luật của

bộ môn cũng như nhà trường đề ra

Tác giả Đề tài

Nguyễn Quốc Việt

Em xin cảm ơn đến ba mẹ, những người đã hỗ trợ cho em lẫn tinh thần

và vật chất để em có sự phấn đấu và nỗ lực trong suốt quãng đường đại học của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 2 1.1 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 2

1.1.1 Tổng quan về sơn 2

1.1.2 Công nghệ sản xuất sơn 3

1.1.3 Quy luật pha màu sơn 7

1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 13

1.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 14

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL. 15

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 15

2.2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 16

2.2.1 Khái niệm về PLC S7-1200 16

2.2.2 Các dòng chính của PLC-1200 17

2.2.3 Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200 17

2.3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL 17

2.3.1 Tổng quan về TIA Portal 17

2.3.2 Làm việc với TIA Portal V16 18

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 25

3.1 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG 25

3.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 26

3.2.1 Sơ đồ khối 26

3.2.2 Lựa chọn thiết bị 27

3.2.2.1 Cảm biến vật thể hồng ngoại PNP E3F-DS30P1 ( 6-36V) 27

3.2.2.2 Van điện từ nước UNI-D UW15 28

3.2.2.3 Van điện từ Airtac 4V210-08 (Van 5/2) 28

3.2.2.4 Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL 28

3.2.2.5 Xylanh tròn MAL 16 hành trình 75,100,150 29

3.2.2.6 Van điện từ khí nén mini DC24V 3 chiều 29

3.2.2.7 Cảm biến từ LJ18A3-8-Z/BX NPN 29

3.2.2.8 Động cơ giảm tốc YGF4632-370CH-143 30

3.2.3 Sơ đồ đấu nối 31

3.2.2.9 Sơ đồ mạch động lực 31

3.3 THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG 33

CHƯƠNG 4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG TRẠM TRỘN SƠN TỰ ĐỘNG 35

4.1 BẢNG PHÂN CÔNG ĐẦU VÀO ĐẦU RA 35

4.2 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 36

4.2.1 Chương trình chính 36

4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRÊN WINCC 40

CHƯƠNG 5 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CỦA ĐỀ TÀI HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 48

5.1 KẾ HOẠCH KIỂM THỬ 48

5.2 TIẾN HÀNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG 48

5.3 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 53

5.4 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 53

5.5 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật 31

Bảng 4.1 Phân công đầu vào 35

Bảng 4.2 Bảng phân công các biến int 35

Bảng 4.3 Bảng phân công đầu ra 36

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh sơn 2

Hình 1.2 Quy trình sản xuất sơn 3

Hình 1.3 Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, KCN Mỹ Phước2,Bình Dương 4

Hình 1.4 Nhà máy sơn KOTPAINT tại Long an 5

Hình 1.5 Máy pha màu tự động của KOTPAINT(giá khoảng 110 triệu) 5

Hình 1.6 Thang màu 7 sắc cầu vồng 7

Hình 1.7 Thang màu vô sắc 7

Hình 1.8 So sánh tương quan giữa quang độ và cường độ của hai màu 8

Hình 1.9 Quy luật cộng màu hệ màu RGB 8

Hình 1.10 Quy luật trừ màu trong hệ màu CMYK 9

Hình 1.11 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (vàng+lam) 10

Hình 1.12 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (lam+đỏ ) 10

Hình 1.13 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (đỏ +lu ̣c) 10

Hình 1.14 Nguyên tắc pha trừ màu với 3 màu sơ cấp RYB 11

Hình 1.15 Ba màu cơ bản trên bánh xe màu 11

Hình 1.16 Ví dụ các màu thứ cấp 12

Hình 1.17 Ví dụ về các màu trung gian 12

Hình 2.1 Ứng dụng của PLC 15

Hình 2.2 Hình ảnh về PLC S7-1200 16

Hình 2.3 Cấu tạo PLC-1200 17

Hình 2.4 Giao diện ban đầu của TIA Portal V16 18

Hình 2.5 Add CPU 19

Hình 2.6 Giao diện cấu hình PLC S7-1200 19

Hình 2.7 Thiết lập địa chỉ IP cho PLC 20

Hình 2.8 Các địa chỉ I/O của CPU đang sử dụng 20

Hình 2.9 Giao diện lập trình 21

Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC_1 21

Hình 2.11 Nạp chương trình cho PLC_1 22

Hình 2.12 Nạp chương trình cho PLC_2 22

Hình 2.13 Nạp chương trình cho PLC_3 23

Hình 2.14 Nạp chương trình cho PLC_4 23

Hình 2.15 Nạp chương trình cho PLC_5 24

Hình 2.16 Xem chương trình chạy trên máy tính 24

Hình 3.1 Yêu cầu công nghệ 26

Hình 3.2 Sơ đồ khối của hệ thống 26

Hình 3.3 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 27

Hình 3.4 Van điện từ nước UNI-D UW15 28

Hình 3.5 Van điện từ Airtac 4V210-08 (Van 5/2) 28

Hình 3.6.Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL 28

Hình 3.7 Xylanh tròn MAL hành trình 75,100,1500 29

Hình 3.8 Van điện từ khí nén Mini DC24V 3 chiều 29

Hình 3.9 Cảm biến từ LJ18A3-8-Z/BX 29

Hình 3.10 Động cơ giảm tốc YGF4632-370CH-143 30

Hình 3.11 PLC S7-1200 1214 DC/DC/DC 30

Hình 3.12 Sơ đồ đấu nối 31

Hình 3.13 Sơ đồ mạch động lực 32

Hình 3.14 Mô hình hệ thống thực tế 33

Hình 3.15 Mô hình hệ thống thực tế 34

Hình 4.1 Chương trình chính 39

Hình 4.2 Màn hình chọn mã màu và số lượng lon 40

Hình 4.3 Giao diện vận hành 43

Hình 5.1 Chọn ID màu trên màn hình wincc 48

Hình 5.2 Rót sơn mô phỏng trên wincc 49

Hình 5.3 Rót sơn thực tế 49

Hình 5.4 Khâu cấp và đóng nắp trên win cc 50

Hình 5.5 Cấp nắp trên thực tế 50

Hình 5.6 Khâu đẩy lon vào hộp trộn wincc 51

Hình 5.7 Khâu đẩy lon vào hộp trộn thực tế 51

Hình 5.8 Trộn sơn 52

Hình 5.9 Mở nắp kiểm tra màu sơn 52

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay đất nước ta đang tiến hành quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa để

bắt kịp với sự phát triển của toàn cầu Trong đó ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của đất nước

Sơn hiện nay đang là một loại vật liệu được sử dụng rộng rãi triên thế giới từ trong công nghiệp đến xây dựng

Cùng với việc công nghệ phát triển một cách vũ bão như hiện nay yêu cầu cua người dùng không chỉ dừng lại ở việc chất lượng đảm bảo mà còn phải có mẫu mã đẹp Việc một sản phẩm có công nghệ tiên tiến kèm theo có một vẻ ngoài đẹp ưa nhìn thì sẽ để lại nhiều thiện cảm cho người mua Biết được những nhu cầu của người mua nên các công ty đã chú trọng phát triển công nghệ trộn sơn song song với những sản phẩm công nghệ mà họ tạo ra

Công nghệ trộn sơn thì có rất nhiều loại giá thành cũng khác nhau vấn đề đặt ra

ở đây là tạo ra một hệ thống trạm trộn sơn giá thành tầm trung nhưng vẫn đáp ứng được có thể tạo ra đầy đủ số màu sơn tối đa nhất

Xuất phát từ những nhu cầu thực tế và những ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này

nhóm em đã tiến hành thi công một mô hình thu nhỏ ” điều khiển và giám sát mô

hình hệ thống trạm trộn sơn tự động dùng s7-1200”

Sơn thường được sử dụng rộng rãi để:

- Bảo vệ

- Trang trí

- Cung cấp kết cấu cho các đối tượng

Sơn hiện nay trên thị trường được bán dưới dạng sơn nước, có nhiều màu sắc phong phú và đa dạng, có tính che phủ bám dính được nhiều bề mặt khác nhau

Hình 1.1 Hình ảnh sơn

Các thành phần chính của sơn:

Nhựa (40%- 60%): Alkyd, Acrylic, Epoxy, Polyurethane, Fluorocarbon

- Tạo liên kết các thành phần của sơn

- Tạo độ kết dính cho sơn

- Tạo độ bền cho màn sơn

Bột màu (7% - 40%): bột màu gốc, bột màu bổ sung, bột chống gỉ

- Tạo màu sơn

- Tạo độ bền và độ cứng của màng sơn

Phụ gia (0% - 5%): Là các chất tăng độ bền cho sơn bao gồm độ bền màu sắc,

khả năng chịu thời tiết, tăng độ bóng cứng và độ phủ cho sơn, tăng thời gian bảo quản của sơn, một số tính chất đặc biệt khác Bao gồm:

- Chất làm khô tạo sức căng bề mặt

- Chất chóng nấm mốc

Dung môi (10% - 30%): Hòa tan nhựa và bột màu

1.1.2 Công nghệ sản xuất sơn

Hình 1.2 Quy trình sản xuất sơn

Dựa vào sơ đồ trên, ta có thể hiểu được một quy trình sản xuất sơn bao gồm các công đoạn như sau:

Chuẩn bị nguyên liệu (bột tạo màu, nhựa, dung môi hòa tan, các chất phụ gia

đã được nghiền và lọc)  Pha trộn theo tỉ lệ  Khuấy  Pha loãng  Chiết rót

 Dán nhãn  Đóng thùng  Vận chuyển  Tiêu thụ

Trong đó có 4 khâu sản xuất như sau:

Ủ muối: Các nguyên liệu gồm bột màu (oxit kim loại như oxit titan, thiếc,

chì…), bột độn (CaCO3, silica, đất sét ), phụ gia (chất phân tán, chất hoạt động bề mặt, chất tạo bọt ), một phần chất tạo màng là nhựa latex (vinyl-acrylic, styreneacrylic) và dung môi hữu cơ (nước sạch) được đưa vào thùng muối ủ và khuấy dưới tốc độ thấp Các nguyên liệu này được muối ủ trong thời gian vài giờ để

đủ độ thấm ướt chất tạo màng và dung môi, tạo thành dạng hỗn hợp nhão (paste) cho công đoạn nghiền tiếp theo

Nghiền sơn: Đây là công đoạn chính trong quy trình sản xuất sơn nước Hỗn

hợp nhão các nguyên liệu (paste) được chuyển vào thiết bị nghiền sơn Quá

trình nghiền sơn tạo thành dung dịch dạng chất lỏng mịn, nhuyễn Thời gian nghiền

có thể kéo dài phụ thuộc vào loại bột màu, bột độn và yêu cầu về độ mịn của sơn Trong giai đoạn này, thiết bị nghiền sử dụng nhiều nước làm lạnh thiết bị để đảm bảo paste trong quá trình nghiền không bị nóng lên nhiều nhằm khống chế lượng dung môi bị bay hơi ở nhiệt độ cao và tác động xấu đến các thành phần paste nghiền Nước phải được làm nguội đến 5 – 7oC trước khi đưa vào máy nghiền

Khuấy sơn: Sau khi các nguyên liệu (Paste) đã được nghiền đến độ mịn theo yêu

cầu sẽ chuyển sang công đoạn khuấy sơn Công đoạn này tạo thành sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất sơn Nguyên liệu được chuyển sang bể khuấy, có thể vài lô hỗn hợp paste thành phẩm được đưa vào 1 bể khuấy chung Bể khuấy có 1 máy khuấy liên tục trong quá trình khuấy sơn Tại đây paste sơn đã đạt độ mịn được

bổ xung thêm đủ lượng chất tạo màng, dung môi, các phụ gia cần thiết Khi đã đạt

độ đồng nhất thì cũng là lúc sản phẩm hoàn tất và được chuyển sang công đoạn đóng thùng

Đóng gói thành phẩm: Công đoạn này có thể là dây chuyền tự động hoặc thủ

công Bao bì đựng sơn nước thường là bao bì nhựa hoặc kim loại tùy vào sản phẩm sơn mà công ty sơn phát hành Thành phẩm sẽ được luân chuyển vào kho chứa Quá trình nhập kho được tiến hành chặt chẽ theo từng lô hàng Các kho sản phẩm phải được trang bị đầy đủ các phương tiện phòng chống cháy nổ vì nguy cơ cháy nổ rất cao đối với sản phẩm sơn dung môi hữu cơ

Ngoài ra còn có một số quá trình phụ trợ như vệ sinh thùng chứa sơn để đảm bảo chất lượng sản phẩm, làm mát để dung môi không bị bay hơi, v.v…

Một số dây chuyền nhà máy sản xuất sơn

Hình 1.3 Nhà máy sản xuất sơn ICI Dulux, KCN Mỹ Phước2,Bình Dương

Hình 1.4 Nhà máy sơn KOTPAINT tại Long an

CÔNG TY TNHH KOTPAINT VIỆT NAM chuyên sản xuất và phân phối

các dòng sơn nước nổi tiếng như KOTPAINT và BLUEPAINT theo quy trình công nghệ tiên tiến nhất của Nhật Bản phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia ISSQ-QCVN 16:2019/BXD Tạo ra dòng sơn nước đặc biệt cho màu sắc luôn ”

Bền đẹp theo năm tháng “ với sự kết hợp giữa nhiều chất liệu tự nhiên khác nhau,

Không chứa CHÌ và THỦY NGÂN, an toàn cho người sử dụng và thân thiện với

môi trường

Hình 1.5 Máy pha màu tự động của KOTPAINT(giá khoảng 110 triệu)

MÁY PHA MÀU SƠN VI TÍNH HOẠT ĐỘNG

Sản phẩm sơn được sản xuất tại nhà máy, khi xuất ra xưởng chưa có màu, chỉ

là gốc màu trắng, hay còn gọi là màu gốc Với sản phẩm này khi khách hàng lựa chọn màu sắc đúng ý mình, nhà phân phối hay đại lý sẽ tiến hành trực tiếp trên máy

vi tính, sơn pha tự động với công thức đã được nhà máy lập trình sẵn, chỉ việc pha đúng mã màu quy định trên cây màu, sẽ cho ra đúng màu tương ứng

QUY TRÌNH PHA SƠN CHUẨN BẰNG HỆ THỐNG PHA MÀU TỰ ĐỘNG

Mỗi hãng sơn đều có một phần mềm pha màu sơn độc lập, riêng biệt và được cài đặt sẵn trên hệ thống máy pha sơn tại các trung tâm pha màu

Hệ màu sắc sơn, các phương trình tính toán để cho ra màu sơn hoàn chỉnh thường được giữ bản quyền Phần mềm càng tinh vi, chi tiết thì càng dễ pha ra màu sơn chuẩn theo khách hàng yêu cầu

Nhập màu sơn: Sau khi bạn lựa chọn được màu sơn ưng ý, nhân viên pha màu

sẽ nhập mã sơn lên phần mềm, phần mềm sẽ tự tính màu sơn gốc cùng lượng tinh màu tương ứng để nhân viên chuẩn bị

Nhấn nút pha sơn: Khi đã đưa đúng sơn gốc vào đầu máy pha màu, chỉ Hệ màu sắc sơn, các phương trình tính toán để cho ra màu sơn hoàn chỉnh thường được giữ bản quyền Phần mềm càng tinh vi, chi tiết thì càng dễ pha ra màu sơn chuẩn theo khách hàng yêu cầu Cần nhấn nút pha màu là lượng tinh màu sẽ được phun thẳng vào thùng sơn, sau đó chuyển qua máy lắc Thời gian lắc cần thiết được tính tương ứng với dung tích của thùng sơn

LỢI ÍCH CỦA AUTOTINT(pha bằng máy pha màu tại cửa hàng)

Phục vụ khách hàng tốt hơn : đáp ứng mọi yêu cầu màu sắc, thời gian đáp ứng nhanh hơn

Dự báo nhu cầu và lập kế hoạch tốt hơn

Giảm hàng tồn kho

Giảm hay triệt tiêu sản phẩm khó bán ( Slow moving product )

NHƯỢC ĐIỂM CỦA AUTOTINT

 Khó thay đổi nguồn NVL

 Dễ xảy ra lệch màu hơn so với sơn pha màu sẳn ( đặc biệt với những dòng sơn kinh tế)

1.1.3 Quy luật pha màu sơn

 Khái niệm màu sắc

Theo quang học: Khi luồng ánh sáng trắng đi qua lăng kính mặt trời thì tách ra

7 sắc gồm: Đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím Đó là sự hiển thị của các loại ánh sáng có bước sóng dài ngắn khác nhau Do đó về mặt quang học, ta có thể khẳng định màu sắc chính là ánh sáng Màu sắc mà chúng ta nhìn thấy từ mọi vật đó là sự phản chiếu của ánh sáng từ vật vào mắt

Hình 1.6 Thang màu 7 sắc cầu vồng

 Ba yếu tố cơ bản của màu sắc

- Sắc (Tone): Độ đậm hoặc nhạt của một màu nào đó khi pha trắng hoặc pha

đen

Hình 1.7 Thang màu vô sắc

- Quang độ (Value): Độ sáng hoặc tối của một màu, là tác dụng liên kết giữa

các độ đậm nhạt này với độ đậm nhạt kia Ví dụ: Trong vòng thuần sắc, vàng là màu

có đỉnh quang độ sáng nhất, tím là màu có đỉnh quang độ tối nhất do sự đập mắt

giác cảm nhận được độ tươi thắm) do sự kích thích thị giác

Ví dụ: Vàng - Quang độ sáng Cam - Cường độ mạnh

Hình 1.8 So sánh tương quan giữa quang độ và cường độ của hai màu

 Các quy luật pha màu

Có 2 quy luật pha màu là: Cộng màu và trừ màu

 Quy luật cộng màu:

Ba màu sơ cấp (hay màu cơ bản) trong ánh sáng là đỏ (Red - R), lục (Green - G) và lam (Blue - B)

Hình 1.9 Quy luật cộng màu hệ màu RGB

- Ánh sáng đỏ hòa với ánh sáng lục cho ánh sáng vàng (Yellow - Y)

- Ánh sáng lục hòa với ánh sáng lam cho ánh sáng màu da trời (Cyan - C)

- Ánh sáng lam hòa với đỏ cho ánh sáng tím hồng (Magenta - M)

Tím hồng là màu khá gần với màu tím (Violet) Tím hồng (Magenta) là màu không có trong phổ ánh sáng tự nhiên

Các màu tím hồng (M), vàng (Y), và da trời (C) được gọi lả các màu thứ cấp (secondary) của ánh sáng, vì chúng được tạo bởi hòa hai chùm ánh sáng màu sơ cấp (primary) Nếu hòa cả 3 chùm ánh sáng sơ cấp R, G, B với nhau ta được ánh sáng trắng Đó là quy luật cộng màu

 Quy luật trừ màu:

Trong màu hóa chất như mực in, phẩm nhuộm, sơn thì ngược lại: Ba màu sơ cấp là tím hồng (Magenta - M), da trời (Cyan - C), và vàng (Yellow - Y)

Hình 1.10 Quy luật trừ màu trong hệ màu CMYK

- Tím hồng (M) hòa da trời (C) cho lam (Blue - B)

- Da trời (C) hòa với vàng (Y) cho lục (Green - G)

- Vàng (Y) hòa với tím hồng (M) cho đỏ (Red - R)

Như vậy, trong màu hóa chất thì đỏ, lục và lam lại là 3 màu thứ cấp Hòa 3 màu sơ cấp hóa chất M, C, Y với nhau vể mặt nguyên tắc ta được màu đen Nhưng

vì các màu hóa chất không tuyệt đối tinh khiết, nên vẫn cần có màu đen riêng Vì thế, trong in ấn, chỉ cần 4 màu da trời (C) tím hồng (M) vàng (Y) đen(K) (trong đó

K = key, tức màu đen), là in ra được tất cả các màu, trừ màu trắng (là màu của giấy)

Tại sao màu hóa chất lại tuân theo quy luật trừ màu? Đó là bởi vì vật chất bản thân nó không có màu sắc (trừ những vật tự phát sáng) mà chỉ tán xạ và hấp thụ các

bước sóng ánh sáng đơn sắc trong ánh sáng chiếu vào nó Một vật có màu đỏ là vì khi ánh sáng trắng chiếu vào nó, nó hấp thụ các ánh sáng lục và lam, chỉ phản chiếu ánh sáng đỏ vào mắt ta Một vật có màu đen khi hấp thụ tất cả ánh sáng chiếu vào

nó Một vật có màu trắng vì nó phản xạ tất cả các bước sóng ánh sáng

Hình 1.11 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (va ̀ ng+lam)

Hình 1.12 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (lam+đo ̉)

Hình 1.13 Sự khác biệt khi kết hợp 2 màu của sơn và ánh sáng (đo ̉+lục)

 Lựa chọn quy luật pha màu cho đề tài

Trên thực tế các hạt màu trong màu sơn không phải là các màu sơ cấp lý tưởng Vì thế bảng pha màu (hay vòng tròn màu sắc) chỉ có tác dụng định hướng Chỉ các hãng sản xuất sơn mới nghiên cứu và thực sự hiểu màu pha trộn với nhau như thế nào để tạo thành màu khác, dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia và tự tạo ra được một công thức pha màu sơn cho riêng mình

Trong đề tài, chúng tôi áp dụng nguyên tắc pha màu tuân theo quy tắc trừ màu và chọn 3 màu sơ cấp (Primary, hay còn gọi là màu chính, màu cơ bản, màu bậc nhất) là đỏ (Red – R), vàng (Yellow – Y) và lam (Blue – B) Từ đó có thể pha

ra các màu khác (trừ đen và trắng – không màu nào pha trộn ra nó)

Như vậy 3 màu thứ cấp là:

 Đỏ + Vàng -> Da cam (Orange)

 Vàng + Lam -> Lục (Green)

 Lam + Đỏ -> Tím (Violet)

Trộn màu sơ cấp với màu thứ cấp cạnh nó thì được màu tam cấp (Tertiary)

Hình 1.14 Nguyên tắc pha trừ màu với 3 màu sơ cấp RYB

Hình 1.15 Ba ma ̀ u cơ bản trên bánh xe màu

Màu sơn sơ cấp: Màu đỏ, màu xanh và màu vàng được gọi là màu chính

Không giống như màu thứ cấp, bậc ba và bậc bốn, màu sơn chính không thể được

"tạo ra" bằng cách trộn bất kì màu nào với nhau Ba màu cơ bản này bắt nguồn cho các màu của phần còn lại mà bạn nhìn thấy trên bánh xe màu

Màu sơn thứ cấp: Ngoài ra còn có 3 màu sơn thứ cấp trên một bánh xe

màu Chúng được tạo ra khi bạn kết hợp 2 màu chính với nhau với số lượng bằng nhau

 Đỏ + Xanh = Tím

 Xanh + Vàng = Xanh

 Vàng + Đỏ = Cam

Lưu ý: cách các màu thứ cấp được định vị trên biểu đồ trộn màu sơn - ngay giữa 3 màu chính

Hình 1.16 Ví dụ các màu thứ cấp

Màu trung gian: 6 màu còn lại bạn nhìn thấy trên một bánh xe màu điển hình

được gọi là màu sơn trung gian Chúng được sản xuất bằng cách trộn một màu chính với một màu thứ cấp liền kề

Hình 1.17 Ví dụ về ca ́ c màu trung gian

Lưu ý: trên một bánh xe màu sơn, các màu trung gian được đặt giữa các màu chính và màu phụ Màu bậc ba, bậc bốn thường không được hiển thị trên biểu đồ pha trộn màu sơn cơ bản, để giữ cho mọi thứ đơn giản

 Các cách pha màu cho đề tài

Pha trộn màu sơ cấp để tạo thành màu thứ cấp: Có 3 màu sơ cấp: đỏ, xanh

dương và vàng Các màu này không thể được “tạo ra” bằng cách pha trộn các màu

vẽ khác Tuy nhiên, chúng có thể pha trộn với nhau để tạo thành 3 màu thứ cấp: đỏ pha xanh dương tạo thành màu tím, xanh dương pha vàng sẽ thành màu xanh lá, và

đỏ pha vàng sẽ cho ra màu cam

Lưu ý rằng khi pha các chất màu vẽ sơ cấp với nhau, các màu thứ cấp tạo ra sẽ không được tươi sáng và rực rỡ lắm Lý do là vì các màu mới được kết hợp này mang tính trừ nhiều hơn và ít phản chiếu ánh sáng từ quang phổ màu hơn, khiến cho màu thứ cấp có vẻ tối và xỉn chứ không được sáng và rực rỡ

Tránh pha trộn các màu vẽ để tạo màu trắng: Các màu vẽ là màu trừ, tức là

sắc tố màu hấp thụ một số phần của quang phổ và phản chiếu các phần khác, từ đó tạo ra màu vẽ mà chúng ta nhận được Điều này có nghĩa là nếu bạn pha thêm nhiều màu khác nhau thì màu vẽ sẽ càng tối hơn vì nó sẽ càng hấp thụ nhiều ánh sáng hơn Vì vậy, ta không thể pha trộn các chất pha màu với nhau để tạo nên màu trắng Lưu ý rằng nếu muốn sử dụng màu trắng cho dự án vẽ tranh, bạn sẽ phải mua màu trắng thay vì pha trộn màu

Thêm màu trắng và các màu khác nhau để tạo màu nhẹ: Các màu nhẹ chỉ

là phiên bản nhạt hơn của màu gốc Để làm nhạt màu và tạo màu nhẹ, bạn hãy thêm màu trắng vào màu đó Lượng màu trắng thêm vào càng nhiều thì màu tạo thành sẽ càng nhạt

 Ví dụ, thêm màu trắng vào màu đỏ sẽ tạo ra màu hồng, phiên bản nhạt hơn của màu đỏ

 Nếu lỡ cho thêm quá nhiều màu trắng khiến màu trở nên quá nhạt, bạn có thể cho thêm một ít màu gốc vào hỗn hợp để màu đậm trở lại

1.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

Hệ thống trộn sơn hoạt động theo quy trình sau:

BƯỚC 1: Chọn mã màu sơn và nhập số lượng lon cần pha từ màn hình SCADA

 Sau khi xác nhận mã màu sơn, số lượng lon hợp lệ, nhấn START trên màn hình Scada hoặc điều kiển trực tiếp trên nút điều khiển để hệ thống bắt đầu làm việc

BƯỚC 2: Băng tải 1 hoạt động Khi cảm biến 1 phát hiện lon, băng tải 1 dừng lại Xylanh chặn lon 1 hành trình ra, giữ lon cố định Rơle thời gian điều khiển van điện từ tiến hành rót sơn theo đúng tỉ lệ Rót sơn hoàn tất, xylanh chặn lon 1 hành trình vào băng tải 1 hoạt động

BƯỚC 3: Khi cảm biến 2 phát hiện lon, băng tải 1 dừng lại, xylanh chặn lon

2 hành trình ra Xylanh 3 hành trình xuống, xylanh chân không 4 hút nắp, xylanh 3 hành trình lên Xylanh 5 hành trình ra, xylanh 3 hành trình xuống, xylanh chân không 4 thả nắp vào lon Xylanh 5 hành trình vào, xylanh dập nắp 6 hành trình ra dập nắp rồi rút về Sau khi đóng nắp xong, xylanh chặn lon 2 hành trình vào, băng

tải 2 cấp nắp chạy trong 2s rồi dừng để đưa nắp vào đúng vị trí, băng tải chính 1 hoạt động

BƯỚC 4: Khi cảm biến 4 phát hiện lon, băng tải chính dừng lại, xylanh 8 đẩy lon hành trình ra đẩy lon kết hợp xy lanh 7 hút lon vào hộp trộn sơn sau đó 1s

xy lanh chân không 7 nhã lon, xy lanh đẩy lon 8 hành trình vào Cơ cấu trộn sơn hoạt động

BƯỚC 5:Trộn sơn xong, xylanh đẩy lon 8 hành trình ra, xylanh chân không

7 hút lon, xy lanh đẩy lon 8 hành trình vào, xylanh chân không 7 thả lon Băng tải 1 hoạt động đưa lon tới cuối dây chuyền

Trong quá trình hệ thống hoạt động:

+ Nhấn nút EMO_STOP, reset tất cả các cơ cấu chấp hành

+ Nhấn nút START khởi động hệ thống

+ Nhấn nút STOP dừng hệ thống

1.3 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Thiết kế một hệ thống bao gồm:

- Một hệ thống băng tải giúp di chuyển các lon đựng sơn

- Một hệ thống chiết rót sơn vào trong lon chứa

- Một hệ thống sử dụng động cơ để trộn sơn

- Sử dụng các loại cảm biến để phục vụ trong quá trình vận hành hệ thống

- Một hệ thống điều khiển

- Sử dụng PLC S7-1200 để phân tích

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀM

TIA PORTAL

2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200

PLC là viết tắt tiếng Anh của từ Programmable Logic Controller – Bộ điều khiển logic khả trình Nó cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, để thực hiện hàng loạt các sự kiện tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất và dễ dàng thay đổi nhiệm vụ bằng cách thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ

 Ưu điểm hệ thống sử dụng PLC

- Thích ứng với nhiều nhiệm vụ điều khiển khác nhau

- Khả năng thay đổi chương trình một cách linh hoạt

- Tiết kiệm không gian lắp đặt

- Dễ dàng kiểm tra chỉnh sửa lỗi

- Khả năng truyền thông mạnh để điều khiển giám sát từ xa

- Không cần các tiếp điểm

 Ứng dụng: PLC ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhều lĩnh vực khác nhau , nhất là trong các ngành công nghiệp như:

- Điều khiển các quy trình sản xuất: Bia, xi măng, giấy, sữa, …

- Các dây chuyền: đóng gói bao bì, đóng thùng, lắp ráp sản phẩm…

- Điều khiển robot

- Hệ thống cảnh báo, báo động…

- Kiểm tra, kiếm soát quá trình sản xuất…

- Điều khiển hệ thống nâng hạ, thang máy…

- Thiết bị sấy, khai thác

- Hệ thống giữ xe, rửa xe tự động

Hình 2.1 Ứng dụng của PLC

 Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

 S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng bằng RS485 hoặc RS232

 Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens

Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

Hình 2.2 Hình ảnh về PLC S7-1200

2.2.2 Các dòng chính của PLC-1200

 PLC S7-1200 có 5 dòng :

 PLC S7-1200 CPU 1211Ccó bộ nhớ làm việc 50KB work memory Lưu

ý không mở rộng được modul I/O

 PLC S7-1200 CPU 1212Ccó bộ nhớ làm việc 75KB work memory

 PLC S7-1200 CPU1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory

 PLC S7-1200 CPU1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory

 PLC S7-1200 CPU1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory

2.2.3 Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens CPU S7-1200

Hình 2.3 Cấu tạo PLC-1200

1 Đầu nối nguồn

2 Khe cắm thẻ nhớ dưới cửa trên

3 Dây kết nối cho phép người dùng có thể tháo rời

4 Hiển thị trạng thái làm việc của đầu vào và đầu ra ( bằng LED)

5 Đầu nối Profilnet ( ở đáy CPU)

2.3 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TIA PORTAL

2.3.1 Tổng quan về TIA Portal

- Giới thiệu SIMATIC STEP 7

Phần mềm cơ sở tích hợp tất cả phần mềm lập trình điều khiển cho các hệ thống tự động hóa và truyền động điện, với tên gọi Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) Đây là phần mềm lập trình điều khiển trực quan, hiệu quả và xác thực giúp người sử dụng thiết kế toàn bộ chương trình tự động hóa một cách tối

ưu chỉ trong một giao diện phần mềm duy nhất

Sử dụng phần mềm STEP7 cho phép bạn viết các chương trình điều khiển cho các thiết bị trong một dự án

PLC sẽ giám sát và điều khiển các thiết bị thông qua chương trình S7 Việc định địa chỉ các Moules xuất nhập có thể được thực hiện bằng phần mềm Chương trình sẽ được chuyển xuống CPU bằng cáp giao tiếp

- Giao thức kết nối

- Để có thể kết nối giữa thiết bị và phần mềm tia Portal cần có kết nối TCP/IP

- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

2.3.2 Làm việc với TIA Portal V16

+ Khởi động chương trình TIA Portal :

Nhấp chọn “Create new Project ” để tạo một dự án mới, đặt tên dự án ở khung

“project name”, chọn nguồn lưu và sau đó nhấp “Create ”

Hình 2.4 Giao diện ban đầu của TIA Portal V16

Sau khi tạo project sẽ xuất hiện giao diện với các lựa chọn về thiết bị lập trình:

- Devices & Networks: Chọn thiết bị lập trình, xem và thay đổi thiết bị lập trình (bao gồm: PLC, HMI, PC system)

- PLC Programming: Lập trình cho PLC, xem và cập nhật chương trình mới Visualization: Cấu hình cho giao diện HMI

Online & Diagnostics: kết nối trực tuyến PLC và chuẩn đoán lỗi

Nhấp chọn Devices & Networks nhấp “Add new device” để chọn thiết bị để lập trình như sau:

Hình 2.5 Add CPU

Sau khi click vào CPU cần kết nối sẽ xuất hiện giao diện với nhiều cửa sổ nhỏ để thiết lập kết nối và chọn các cấu hình phù hợp với chương trình chuẩn bị tạo

Hình 2.6 Giao diện cấu hình PLC S7-1200

. Để thiết lập cho kết nối Profinet ta làm như sau: Ở khung General (cấu hình cho CPU ) ta chọn vào PROFINET Interface

Hình 2.7 Thiết lập địa chỉ IP cho PLC

Địa chỉ mặc định là:

IP address: 192.168.0.1

Subnet mask: 255.255.255.0

Trong phần “Ethernet addresses” IP protocol , Set IP address in project

Thông tin chi tiết về địa chỉ I/O của PLC được xem trong phần “Overview of

Addresses”

Hình 2.8 Các địa chỉ I/O của CPU đang sử dụng

Để viết chương trình cho PLC ta làm như sau:

Trên “Project tree” PLC_1 [CPU 1214C DC/DC/DC] Program blocksMain [OB1]

Trên thanh công cụ bên mép phải có hỗ trợ thêm một số lệnh cơ bản hoặc ta có thể chọn các lệnh tắt trên Favorites Empty box rồi dùng kéo nhả chuột để chọn nhóm lệnh cần sử dụng hoặc có thể chọn ở phần Intructions

Hình 2.9 Giao diện lập trình

Để nạp chương trình cho PLC ta làm như sau:

Click vào biểu tượng dowload trên màn hình

Hình 2.10 Nạp chương trình cho PLC_1

Click vào biểu tượng dowload trên màn hình

Hình 2.11 Nạp chương trình cho PLC_1

Chọn Realtek PCIe GBE Family Controller, sau đó chọn Start search

Hình 2.12 Nạp chương trình cho PLC_2