Báo cáo học phần plc đề tài trạm đóng gói sản phẩm

Chức năng trạm 3 – Trạm đóng gói sản phẩm đóng nắp thùng và dán băng dính cố định nắp hộp là một hệ thống hiện đại và tự động, thiết kế để tối ưu hóa quá trình đóng gói và đóng nắp sản p

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MÔN THỰC TẬP CẢM BIẾN VÀ ROBOT -⸙∆⸙ - BÁO CÁO HỌC PHẦN PLC ĐỀ TÀI: TRẠM ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM GVHD: TS Trần Minh Thiên SVTH: Trần Quốc Đại MSSV: 21146080 Trần Xuân Đạt MSSV: 21146082 Nguyễn Minh Đức MSSV: 21146086 Ngô Hữu Nhân MSSV: 21146491 Tp Hồ Chí Minh tháng 3 năm 2024 MỤC LỤC I Giới thiệu chức năng trạm 1 II Giới thiệu thiết bị trạm 3 III Sơ đồ đấu dây thiết bị 5 IV Bảng địa chỉ các thiết bị 6 V Lưu đồ giải thuật hoạt động của trạm .6 VI Nêu lại các bước cơ bản trong lập trình PLC và HMI 7 VII Code PLC, HMI của trạm 8 VIII Kết luận bảo trì, bảo dưỡng và sáng kiến phát triển thêm cơ cấu – chức năng hoạt động của trạm .13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 DANH MỤC HÌNH ẢNH H1.1 Trạm 1 1 H1.2 Trạm 2 1 H1.3 Trạm 4 2 H1.4 Trạm 3 3 H2.1 Tủ điện trạm 3 3 H3.1 Sơ đồ đấu dây thiết bị 5 H5.1 Lưu đồ giải thuật 7 H7.1 Giao diện màn hình HMI 13 H8.1 Thành phẩm khi phát triển thêm cơ cấu- chức năng cho trạm 16 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Địa chỉ các thiết bị 6 I Giới thiệu chức năng trạm Chức năng trạm 1 là kiểm tra và phân loại các chai Phân ra giữa các chai đạt chuẩn sau khi dãn nhãn và các chai bị lỗi trong các công đoạn trc thì đc xi lanh đẩy qua trạm 2 H1.1 Trạm 1 Chức năng của trạm 2: Tạo chai nước, cấp nước và dán nhãn sau đó phân loại và đóng gói sản phẩm H1.2 Trạm 2 Chức năng trạm 4: Thùng giấy sẽ được băng tải lần lươt đưa đến cuối hành trình để chứa đầy 6 chai nước thông qua robot, các thùng giấy phía sau sẽ bị chặn bởi xy lanh giữa hành trình chờ thùng giấy trước nó được cấp đủ chai nước và mang đi đóng gói Sau khi thùng 1 giấy phía trước được trạm đóng gói mang đi, xy lanh sẽ thu lại và thùng tiếp theo sẽ được đi tiếp và lặp lại chu trình H1.3 Trạm 4 Chức năng trạm 3 – Trạm đóng gói sản phẩm đóng nắp thùng và dán băng dính cố định nắp hộp là một hệ thống hiện đại và tự động, thiết kế để tối ưu hóa quá trình đóng gói và đóng nắp sản phẩm trong ngành công nghiệp Với sự tích hợp của PLC và HMI, trạm đóng gói này không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn đảm bảo độ chính xác và ổn định trong quá trình sản xuất Với khả năng nhận biết thùng nhờ vào cảm biến đầu băng tải sau đó kích băng tải lớn chạy đưa vào hệ thống đóng nắp thùng, tới đầu bộ phận đóng thùng sẽ có cảm cảm biến thứ 2 nhận sau đó xylanh được kích đưa cần gạt xuống để đóng nắp thùng và thùng dần được đưa vào và qua bộ phận dán băng keo cố định một cách chính xác và nhanh chóng và đi ra ngoài và đây cũng là ưu điểm nổi bật của trạm này, giúp giảm thời gian sản xuất và tăng cường khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường Đồng thời, khả năng tích hợp với các hệ thống khác trong dây chuyền sản xuất làm cho trạm trở thành một phần quan trọng trong quy trình tự động hóa, đặt ra tiêu chuẩn mới về hiệu suất và chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp đóng gói và sản xuất 2 H1.4 Trạm 3 II Giới thiệu thiết bị trạm H2.1 Tủ điện trạm 3 ❖ Tủ Điện: • PLC S7 1200 CPU 1214C DC/DC/DC (vàng) 3 PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC là một dòng bộ điều khiển Logic có chương trình có thể lập trình (PLC) của Siemens, thuộc họ S7-1200, được thiết kế đặc biệt để điều khiển và giám sát các quy trình tự động trong các ứng dụng công nghiệp nhỏ và trung bình Dòng PLC này được trang bị CPU 1214C DC/DC/DC, cho phép nó hoạt động với nguồn điện DC và cung cấp khả năng linh hoạt cao trong triển khai ứng dụng • Biến tần SIEMENS SINAMICS V20 (xanh) Biến tần Siemens SINAMICS V20 là một sản phẩm công nghiệp chuyên dụng được thiết kế để điều khiển tốc độ và vận hành của động cơ điện ✓ Đặc điểm chính và lợi ích: 1 Kiểm Soát Tốc Độ Động Cơ 2 Dễ Lập Trình và Cài Đặt 3 Kích Thước Nhỏ Gọn 4 Hiệu Quả Năng Lượng 5 Khả Năng Tương Thích 6 Bảo Dưỡng Dễ Dàng 7 Ứng Dụng Rộng Rãi 8 Chất Lượng Đáng Tin Cậy Và một số thiết bị khác như: • Relay • 3 nút nhấn • 1 E-stop • 1 đèn báo nguồn (POWER) ❖ Màn hình HMI Samkoon Màn hình HMI (Human-Machine Interface) của Samkoon là một sản phẩm chuyên dụng được thiết kế để tương tác giữa con người và máy móc trong các hệ thống tự động hóa và điều khiển ❖ Băng tải: • Băng tải lớn • Băng tải nhỏ ❖ Cảm biến: • 3 Cảm biến tiệm cận: Phát hiện hộp • 2 cảm biến đầu băng tải 4 Cảm biến quang điện tử (photoelectric sensor) Loại phản xạ khuếch tán (diffuse reflection) Khoảng cách phát hiện: 0-30 cm Điện áp: 12-30 VDC • 1 cảm biến giữa băng tải Part number: CDR -30X Cảm biến quang điện tử (photoelectric sensor) Loại phản xạ khuếch tán (diffuse reflection) Khoảng cách phát hiện: 30 cm Điện áp: 10-30 VDC • 2 cảm biến tiệm cận từ: Phát hiện vị trí xi lanh ❖ Khí nén: • Xi lanh • Van solenoid 5/2 tác động 1 chiều, trả về bằng lò xo III Sơ đồ đấu dây thiết bị H3.1 Sơ đồ đấu dây thiết bị 5 IV Bảng địa chỉ các thiết bị Thiết bị Địa chỉ Chi tiết Nút START I0.0 Thường mở (NO) Mức 1: được nhấn Nút SW1 I0.1 Mức 0: không nhấn Thường mở (NO) Nút STOP I0.2 Mức 1: được nhấn Mức 0: không nhấn Cảm biến đầu băng tải I0.4 Thường mở (NO) (S2) Mức 1: được nhấn Cảm biến đầu băng tải I0.3 Mức 0: không nhấn (S1) Thường mở (NO) Cảm biến giữa băng tải I1.3 Mức 1: có vật (S3 ) Mức 0: không có vật Cảm biến vị trí xi lanh I1.1 Thường mở (NO) (XL ở dưới)(XL1) Mức 1: có vật Cảm biến vị trí xi lanh I1.2 Mức 0: không có vật (XL ở trên)(XL2) Thường mở (NO) Băng tải lớn Q0.0(thuận)(BT.T) Mức 1: có vật Băng tải nhỏ(BTn) Q0.1(nghịch)(BT.N) Mức 0: không có vật Van solenoid 5/2 điều Q0.2 Thường mở (NO) khiển xi lanh (XL) Q0.3 Mức 1: xi lanh hạ Mức 0: xi lạnh không hạ Thường mở (NO) Mức 1: xi lanh nâng Mức 0: xi lanh không nâng Mức 1: Băng tải chạy Mức 0: Băng tải dừng Mức 1: Băng tải chạy Mức 0: Băng tải dừng Mức 1: Xi lanh hạ Mức 0: Xi lanh ở vị trí ban đầu ( ở trên) Bảng 1 Địa chỉ các thiết bị V Lưu đồ giải thuật hoạt động của trạm 6 H5.1 Lưu đồ giải thuật VI Nêu lại các bước cơ bản trong lập trình PLC và HMI ❖ Lập trình PLC: Bước 1: Kết nối wifi của thiết bị lập trình (laptop/PC) với wifi mà PLC đang dùng Bước 2: Mở TIA Portal lên rồi tạo project và chọn đường dẫn lưu file Bước 3: Chọn dòng PLC và CPU của PLC, có 2 trường hợp: • Trường hợp 1: nếu đã biết rõ PLC dùng CPU nào rồi thì có thể chọn trực tiếp CPU đó • Trường hợp 2: nếu chưa biết PLC đang dùng CPU nào thì chọn vào “Unspecified CPU” (ở đây ta chọn trường hợp 2) Do chọn trường hợp 2 tiếp theo ta sẽ dectect PLC của trạm ( chọn giao thức kết nối và tìm đúng địa chỉ IP PLC của trạm) Bước 4: Bắt đầu lập trình cho PLC Bước 5: Sau khi đã lập trình xong thì ta sẽ đổ code vào PLC bằng cách bằng việc vào “Download to device” và chọn “Hardware and software” Lưu ý: Để HMI có thể kết nối với PLC thì trên TIA Portal, ta vào phần: 7 “Protection & Security” -> “Connection mechanisms” -> Tích chọn “Permit access with PUT/GET communication from remote partner” ❖ Lập trình HMI: Bước 1: Mở SKTOOL lên, chọn Upload-> Upload project file-> chọn TCP/IP, điền địa chỉ IP, chọn đường dẫn lưu file và đặt tên file -> Upload file Bước 2: Giải nén file: Vào Download -> Pack/Unpack -> Tìm file nãy upload ( file có đuôi skr) -> đặt tên file -> Zipping Bước 3: Mở file lên: Open project -> vào đường dẫn nãy lưu file -> mở file đuôi skm Bước 4: Bắt đầu lập trình HMI Bước 5: Sau khi lập trình xong, ta sẽ vào “Online simulation” để kết nối HMI với PLC VII Code PLC, HMI của trạm 8 9 10 11 12 H7.1 Giao diện màn hình HMI VIII Kết luận bảo trì, bảo dưỡng và sáng kiến phát triển thêm cơ cấu – chức năng hoạt động của trạm ❖ Bảo trì, bảo dưỡng hệ thống đóng nắp hộp và dán băng keo cố định nắp hộp: • Kiểm tra và vệ sinh máy: o Kiểm tra tất cả các thành phần của máy để đảm bảo chúng hoạt động một cách chính xác o Vệ sinh các phần của máy để loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ cũ, hoặc bất kỳ vật chất nào ảnh hưởng đến hoạt động của máy • Bôi trơn và thay dầu: o Bôi trơn cho các bộ phận chuyển động của máy như vòng bi, trục, bánh răng, v.v., để đảm bảo chúng hoạt động mượt mà và không gây ma sát o Thay dầu hoặc bôi trơn đúng loại và định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất máy • Kiểm tra hệ thống điện: o Kiểm tra dây điện, đầu cắm, công tắc và các linh kiện điện khác để đảm bảo chúng không bị hỏng hoặc hỏng hóc 13 o Nếu có dấu hiệu của hỏng hóc hoặc sự mòn, hãy thay thế hoặc sửa chữa ngay lập tức • Kiểm tra và thay thế các bộ phận cần thiết: o Kiểm tra các bộ phận như dao cắt, băng tải, bộ điều chỉnh áp lực, v.v., và thay thế nếu cần o Đảm bảo rằng các bộ phận này đang hoạt động tốt và không gây ra sự cố trong quá trình sử dụng • Kiểm tra và hiệu chỉnh cài đặt: o Kiểm tra các cài đặt trên máy để đảm bảo rằng chúng đang đúng theo yêu cầu sản xuất o Hiệu chỉnh lại cài đặt nếu cần thiết để đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đạt được chất lượng mong muốn • Thử nghiệm và điều chỉnh: o Thử nghiệm máy sau khi bảo trì để đảm bảo rằng nó hoạt động một cách chính xác và hiệu quả o Điều chỉnh lại máy nếu cần thiết dựa trên kết quả thử nghiệm • Huấn luyện nhân viên: o Đảm bảo rằng nhân viên sử dụng máy có đủ kiến thức về cách vận hành và bảo trì máy o Cung cấp hướng dẫn cụ thể về việc sử dụng và bảo trì máy để giảm thiểu nguy cơ sự cố • Lập kế hoạch bảo trì định kỳ: o Lên kế hoạch thực hiện các hoạt động bảo trì định kỳ để đảm bảo rằng máy luôn hoạt động ổn định và hiệu quả o Ghi chép thông tin về các hoạt động bảo trì và thay đổi bộ phận để theo dõi sự tiến triển và hạn chế sự cố trong tương lai  Bằng cách thực hiện các bước trên một cách định kỳ và có kế hoạch, có thể đảm bảo rằng máy đóng nắp hộp và dán băng dính cố định nắp hộp hoạt động một cách hiệu quả và đáng tin cậy ❖ Trước khi trình bày sáng kiến để phát triển hãy cùng xem điểm mạnh của hệ thống này khi sử dụng PLC và HMI Sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) và HMI (Human Machine Interface) là một phương pháp hiệu quả để tự động hóa quy trình đóng nắp hộp và dán băng dính Dưới đây là một số ưu điểm của việc sử dụng PLC và HMI trong ứng dụng này: • Tính linh hoạt cao: PLC có thể được lập trình để điều khiển và giám sát nhiều chức năng khác nhau của máy, từ việc đóng nắp hộp cho đến dán băng dính, và thậm chí là quản lý quy trình sản xuất toàn bộ 14 • Khả năng tương tác: HMI cung cấp một giao diện trực quan cho nhân viên để theo dõi và điều khiển quy trình sản xuất Nhân viên có thể dễ dàng tương tác với máy thông qua màn hình cảm ứng để thiết lập các tham số, theo dõi dữ liệu và xử lý sự cố • Tính đáng tin cậy: PLC là một hệ thống điều khiển được thiết kế để hoạt động liên tục trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt Chúng thường có độ ổn định cao và có khả năng hoạt động trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cao • Dễ dàng mở rộng: Nếu cần thiết, bạn có thể mở rộng chức năng của hệ thống bằng cách thêm các mô-đun mở rộng PLC hoặc cải thiện giao diện người dùng bằng cách thêm các màn hình HMI phụ trợ • Giảm thiểu thời gian dừng máy: Với PLC và HMI, bạn có thể tự động hóa nhiều quy trình và giảm thiểu thời gian dừng máy để điều chỉnh hoặc thay đổi sản phẩm • Thu thập dữ liệu và phân tích: Hệ thống PLC và HMI có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu từ quy trình sản xuất và phân tích hiệu suất máy để tối ưu hóa quy trình và nâng cao năng suất ❖ Sáng kiến phát triển thêm cơ cấu - chức năng hoạt động của trạm: Sau khi kết thúc quy trình đóng nắp hộp, nhóm em nhận thấy chức năng hoạt động còn thiếu sót và có lỗ hổng Sau đây là phương án phát triển: • Gắn thêm cảm biến tiện cận ở cuối quy trình để phát hiện vật nhằm kết thúc quy trình hoạt động • Sáng tạo hệ thống đóng đai thùng carton tự động: Để cố định chắc chắn thùng carton, đảm bảo quá trình đóng gói, vận chuyển linh hoạt, nên nhóm chúng em đã đề xuất sáng tạo thêm cơ cấu này Cơ cấu này bao gồm: 1 Cảm biến: Sử dụng cảm biến để phát hiện vị trí và trạng thái của thùng carton trong quy trình sản xuất Các loại cảm biến phổ biến bao gồm cảm biến áp suất, cảm biến tiệm cận, cảm biến quang điện, v.v 2 Động cơ: Động cơ được sử dụng để di chuyển và vận hành cơ cấu đóng đai Các loại động cơ phổ biến bao gồm động cơ servo, động cơ bước, và động cơ xi lanh khí nén 3 Cơ cấu đóng đai: Bao gồm các phần tử cơ học như dây đai, cần đóng đai, bánh xe đóng đai, v.v Cơ cấu đóng đai sẽ được kích hoạt bởi động cơ để thực hiện quá trình đóng đai trên thùng carton 4 Van và bộ điều chỉnh áp lực: Được sử dụng để điều chỉnh và kiểm soát áp lực trong hệ thống đóng đai, đảm bảo rằng động cơ đóng đai hoạt động đúng cách và không gây hỏng hóc cho thùng carton 15 5 Bộ nguồn và hệ thống điều khiển điện: Bao gồm các bộ nguồn điện và các linh kiện điều khiển điện được sử dụng để cung cấp nguồn điện và điều khiển hoạt động của các thiết bị trong hệ thống  Bằng cằch kết hợp cằc thiết bi trến một cằch hợp lý vằ lằp trình cũng như kết nội vợi PLC vằ HMI đế hộằt động cũng nhằũ, cộ thế tằộ rằ một hế thộng tư động hộằn chình đế động đằi thũng cằrtộn trộng qũý trình sằn xũằt • Hình ằnh thằm khằộ: H8.1 Thành phẩm khi phát triển thêm cơ cấu- chức năng cho trạm 16