Điều khiển mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng plc s7 200

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI Đại học Đà Nẵng Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ thuật Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CẤP CAO ĐẲNG Tên đề tài: Điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng PLC S7-200 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phúc Tuyên Lớp: 17D2 Đặng Công Sơn 17D1 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử Khóa: 2017- 2020 Giảng viên hướng dẫn: Th.S Võ Khánh Thoại Ngày nhận đề tài: 16/01/2020 Ngày bảo vệ: 25/09/2020  Mục tiêu đề tài, phạm vi đề tài - Vận dụng kiến thức tổng hợp môn học: điều khiển logic, đo lường cảm biến, máy điện,… để điều khiển cho mơ hình thực tế + Phần cứng: sử dụng PLC S7-200 để điều khiển cho mơ hình băng chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao + Phần mềm: sử dụng phần mềm Microwin để lập trình theo u cầu cơng nghệ + Sử dụng thiết bị điện: động điện chiều, cảm biến chi tiết khí hỗ trợ  Phương pháp nghiên cứu, lựa chọn giải pháp cơng nghệ: - Nhóm thực đề tài sử dụng phương pháp để nghiên cứu đề tài sau: + Phân tích tổng hợp lý thuyết + Tham khảo tài liệu, sách, báo, mạng internet + Viết chương trình lắp ráp chạy thử mơ hình - Cụ thể: + Tìm hiểu PLC S7-200 phần cứng phần mềm SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI + Viết chương trình điều khiển phần mềm Step7 MicroWin V4.0 + Lắp ráp mơ hình khí + Hệ thống cảm biến để nhận biết sản phẩm xi lanh gạt sản phẩm  Nội dung nghiên cứu: gồm có chương: Chương 1: Giới thiệu chung băng chuyền Chương 2: Tổng quan PLC Chương 3: Thiết kế thi công hệ thống Chương 4: Điều khiển vận hành hệ thống  Kế hoạch thực hiện: STT Nội dung công việc Dự kiến thời gian Ghi - Lời mở đầu Từ ngày +Giới thiệu đề tài 18/01/2020 đến +Các vấn đề đặt +Phạm vi giới hạn 23/01/2020 +Nội dung đề tài Từ 25/01/2020 Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BĂNG đến 28/02/2020 CHUYỀN - Băng chuyền +Giới thiệu chung băng chuyền +Ưu điểm băng chuyền +Các băng chuyền công nghiệp +Cấu tạo SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI Chương 2: TỔNG QUAN VỀ PLC Từ 01/03/2020 - Tổng quan PLC đến 15/03/2020 - Giới thiệu PLC S7 – 200 SIEMENS Chương 3: THI CƠNG MƠ HÌNH Từ 20/03/2020 - Cơ sở lý thuyết động chiều đến 15/05/2020 - Cơ sở lý thuyết cảm biến - Thiết kế khí: + Tính tốn thiết kế khung mơ hình + Tính tốn thiết kế khâu băng chuyền + Tính tốn thiết kế khâu gạt sản phẩm - Thiết kế hệ thống điện: + Lựa chọn thiết bị điều khiển + Lựa chọn động quay băng chuyền + Lựa chọn relay + Lựa chọn cảm biến + Lựa chọn nguồn SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI Chương 4: ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG - Kết nối PLC mạch động lực: + Nguyên lý hoạt động + Bảng phân công đầu vào/ra kết nối với PLC + Sơ đồ mạch động lực Từ 25/05/2020 đến 31/07/2020 + Lưu đồ thuật toán + Giản đồ thời gian - Điều khiển PLC - Ưu điểm nhược điểm – Hướng phát triển Giáo viên hướng dẫn duyệt Đà Nẵng, ngày 22 tháng 08 năm 2020 Th.S Võ Khánh Thoại Sinh viên thực Nguyễn Phúc Tuyên Đặng Công Sơn SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BĂNG CHUYỀN .5 1.1 Giới thiệu chung băng chuyền 1.2 Ưu nhược điểm băng chuyền 1.2.1 Ưu điểm 1.2.2 Nhược điểm 1.3 Cấu tạo băng chuyền 1.4 Các băng chuyền công nghiệp 1.4.1 Băng gầu 1.4.2 Đường cáp treo 1.4.3 Thang chuyền CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PLC 11 2.1 Tổng quan PLC 11 2.1.1 PLC ? 11 2.1.2 Đặc điểm điều khiển lập trình 11 2.1.3 Sơ lược lịch sử đời phát triển PLC 13 2.1.4 Cấu trúc hoạt động PLC 14 2.1.4.1 Cấu trúc 14 2.1.4.2 Hoạt động PLC 18 2.1.5 Phân loại PLC 19 2.1.6 Các hãng sản xuất 20 2.1.7 Ưu điểm tự động hóa 20 2.1.8 Ứng dụng 21 2.2 Giới thiệu PLC S7-200 21 2.2.1 Giới thiệu chung PLC S7-200 21 2.2.2 Cấu trúc phần cứng 23 2.2.3 Cấu trúc nhớ 27 2.2.3.1 Phân chia nhớ 27 SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI 2.2.3.2 Vùng nhớ chương trình 27 2.2.3.3 Vùng nhớ liệu 28 2.2.3.4 Vùng đối tượng 28 2.2.4 Ngôn ngữ lập trình PLC 28 2.2.4.1 Phương pháp lập trình 28 2.2.4.2 Bảng lệnh PLC S7-200 31 2.2.4.3 Một số tập lệnh hay dùng 32 CHƯƠNG 3: THI CƠNG MƠ HÌNH 42 3.1 Cơ sở lý thuyết động điện chiều 42 3.1.1 Khái niệm chung 42 3.1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc 42 3.1.3 Đặc tính động điện chiều 45 3.2 Cơ sở lý thuyết cảm biến 46 3.2.1 Khái niệm cảm biến 47 3.2.2 Phân loại cảm biến 48 3.2.3 Vai trò – ứng dụng cảm biến 51 3.3 Thiết kế mơ hình 51 3.4 Chọn vật liệu 52 3.5 Thiết kế phần điện 55 3.5.1 Chọn thiết bị điều khiển (PLC) 55 3.5.2 Chọn động 55 3.5.3 Chọn cảm biến 56 3.5.4 Chọn rơ le trung gian 57 3.5.5 Khí nén 57 3.5.6 Van điện từ 58 3.5.7 Van tiết lưu 58 CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG .60 4.1 Kết nối PLC mạch động lực 60 4.1.1 Nguyên lý hoạt động 60 4.1.2 Bảng phân công đầu vào đầu 60 SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI 4.1.3 Sơ đồ mạch động lực 61 4.1.4 Sơ đồ mạch điều khiển 61 4.1.4 Lưu đồ thuật toán 62 4.1.5 Giản đồ thời gian 63 4.2 Điều khiển PLC 64 4.2.1 Chương trình điều khiển 64 4.3 Kết 67 4.3.1 Hệ thống phần khí 67 4.3.2 Hệ thống phần điện 68 4.4 Đánh giá 69 4.4.1 Những ưu điểm 69 4.4.2 Những nhược điểm 70 4.5 Nguyên nhân biện pháp khắc phục 70 4.5.1 Nguyên nhân 70 4.5.2 Biện pháp khắc phục 70 4.6 Hướng phát triển 70 SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình phân loại ản phẩm theo chiều cao…………………………………… Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống băng gầu …………………………………………………… Hình 1.3 Đường cáp treo có hai đường cáp kéo………………………………………… Hình 1.4 Kết cấu thang chuyền…………………………………………………… Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc PLC…………………………………………………………… 15 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc bên PLC………………………………………………… 17 Hình 2.3 Sơ đồ đầu vào/ra………………………………………………………… 19 Hình 2.4 Hình dạng bên ngồi PLC S7-200……………………………………… 22 Hình 2.5 Cấu trúc bên ngồi PLC S7-200………………………………………… 24 Hình 2.6 Mơ hình tổng qt PLC S7-200…………………………………… 24 Hình 2.7 Bộ nhớ ngồi S7-200…………………………………………… 26 Hình 2.8 Màn hình làm việc phần mềm STEP 7-MICROWIN…………………… 28 Hình 3.1 Động điện chiều……………………………………………………… 41 Hình 3.2 Phần ứng động điện chiều……………………………………… 42 Hình 3.3 Phần quay động điện chiều……………………………………… 43 Hình 3.4 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập………………… 44 Hình 3.5 Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ song song……………… 45 Hình 3.6 Đường đặc tính cơ…………………………………………………………… 45 Hình 3.7 Dây chuyền phân loại sản phẩm bia nhà máy……………………………… 50 Hình 3.8 Thép V lỗ…………………………………………………………………… 52 Hình 3.9 Ốc vít………………………………………………………………………… 53 Hình 3.10 Khung mơ hình……………………………………………………………… 54 Hình 3.11 PLC S7-200 CPU 224 AC/DC/RLY……………………………………… 54 Hình 3.12 Động cơ…………………………………………………………………… 55 SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI Hình 3.13 Cảm biến quang NPN……………………………………………………… 56 Hình 3.14 Rơ le trung gian dùng cơng nghiệp…………………………………… 56 Hình 3.15 Xy lanh……………………………………………………………………… 57 Hình 3.16 Van điện từ………………………………………………………………… 57 Hình 3.17 Van tiết lưu………………………………………………………………… 58 Hình 4.1 Sơ đồ mạch động lực………………………………………………………… 61 Hình 4.2 Sơ đồ mạch điều khiển……………………………………………………… 62 Hình 4.3 Lưu đồ thuật tốn …………………………………………………………… 63 Hình 4.4 Giản đồ thời gian …………………………………………………………… 64 SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN ĐỒ ÁN TỔNG HỢP GVHD: VÕ KHÁNH THOẠI LỜI MỞ ĐẦU - Giới thiệu đề tài: Hiện phân loại sản phẩm công đoạn sử dụng nhiều thực tế sản xuất Khi dùng sức người, cơng việc địi hỏi tập trung cao có tính lặp lại nên người thao tác khó đảm bảo xác cơng việc Mặt khác, có yêu cầu phân loại dựa yêu cầu kĩ thuật nhỏ mà mắt thường khó nhận Điều ảnh hưởng trực tiếp đến suất chất lượng sản phẩm Vì hệ thống tự động nhận dạng phân loại sản phẩm đời dần đáp ứng nhu cầu cấp bách Với phát triển công nghệ điện – điện tử, kỹ thuật số hệ thống điều khiển tự động hóa Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lí, PLC, vi mạch số,… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu cần thiết, bên cạnh ngành cơng nghiệp ngày phát triển cơng ty, xí nghiệp đưa tự động hóa vào sản xuất để tiện ích cho việc quản lí dây chuyền sản phẩm cho tồn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu tiết kiệm nhiều thời gian khâu xử lí cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu chúng em tiến hành nghiên cứu tài liệu điều khiển lập trình PLC giải vấn đề đặt Với đồng ý thầy Võ Khánh Thoại chúng em tiến hành thực đề tài: “ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO DÙNG PLC S7-200” Trong q trình thực cịn gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề cịn hạn hẹp, liên quan đến nhiều vấn đề Mặc dù cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên khơng thể tránh sai sót mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô, bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện - Các vấn đề đặt ra: SVTH: NGUYỄN PHÚC TUYÊN ĐẶNG CÔNG SƠN