Đề tài mô phỏng hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng, chiều cao bằng phần mềm factory io và plc s7 1200 kết hợp win cc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Mô phỏng hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng,chiều cao bằng phần mềm Factory IO và PLC S7-1200 kết hợp

Win CC

Hà Nội , 10/2023

Sinh viên thực hiện :Tạ Văn Tiến

Giảng viên hướng dẫn : Thạc Sĩ Uông Quang Tuyến

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

Mô phỏng hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo khối lượng,chiều cao bằng phần mềm Factory IO và PLC S7-1200 kết hợp

Win CC

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN: PGS.TS.Nguyễn Đức KhoátGIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Thạc Sĩ Uông Quang Tuyến

Hà Nội 2022

Ngày sinh : 23/06/2000

Khóa : 63 Hệ đào tạo : Chính quy Sinh viên thực hiên : Tạ Văn Tiến

Mã sinh viên : 1821060183 Chuyên ngành : Tự động hóa

Mục lục

2.2 Tìm hiểu về phần mềm Factory IO 39

2.2.1 Tổng quan 39

2.2.2 Các hệ thống , đối tượng trong Factory IO 40

2.2.3 Các phím tắt chức năng để thiết kế mô hình 41

2.2.4 Các mô hình thực tế 41

2.2.5 Các kết nối Factory IO với bộ điều khiển 43

2.2.6 Các bước sử dụng tạo 1 Project và kết nối với PLC S7- 1200 44

2.2.6.1 Khởi tạo Project 44

2.3.7 Truyền thông Profinet 54

2.3.8 Tương tác point - to - point 56

2.3.9 Lập trình 57

2.4 Tìm hiểu về phần mềm TIA Portal Siemens 57

2.4.1 Tổng quan về TIA Portal 57

2.4.2 Ưu và nhược điểm khi sử dụng TIA Portal 59

2.4.3 Các thành phần trong bộ cài TIA Portal 60

CHƯƠNG 3 :THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN , CHƯƠNG TRÌNH VÀ MÔ PHỎNG 613.2 Mô tả hoạt động của chương trình 61

3.2 Lưu đồ thuật toán của của chương trình 62

3.2 Sơ đồ đấu nối các thiết bị trong chương trình 69

3.4 Các bước lập trình cho dây chuyền phân loại sản phẩm và cài đặt mô phỏng giám sát WinCC 73

KẾT LUẬN 881.Kết quả thực hiện 882 Kết luận 88

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình1.2 Băng tải chịu nhiệt ………12

Hình1.4 Băng tải bố ………13

Hình1.6 Băng tải xương cá ……….15

Hình 2.5 hình ảnh các loại con lăn ………

Hình 2.16 Kho hang trong Factory IO ……… … 43 Hình 2.17 Hình ảnh sự khác biệt giữa PLC S7- 200 và S7- 1200 Siemens

Hình 2.20 Cấu hình giao tiếp truyền thông của PLC- 1200

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trước những sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật việc áp dụng công nghệ vào thực tế sản suất đang được phát triển rộng rãi về mặt quy mô lẫn chất lượng Trong đó ngành tự động hóa chiếm một vai trò rất quan trong, không nhưng giảm nhẹ sức lao động cho con người mà mà còn góp phần lớn trong việc nâng cao năng suất lạo động, cải thiện chat lượng sản suất , chính vì thế vị thể của ngành tự động hóa ngày càng đượng khẳng định vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp triển toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng

Chiếm một vài trò rất quan trong trong ngành tự động hóa đó là kỹ thuật điều khiển logic viết tắt là PLC Nó đã và đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng chiếm một vị trí quan trong trong các ngành kính tế quốc dân Không nhưng thay thế được cho kỹ thuật điều khiển cơ cấu bằng cam và ký thuật role trươc kia mà còn kiếm lĩnh được chức năng phụ khác Và cũng như việc giám sát toàn bộ qua trình hoạt động của dây truyền cũng rất quan trọng

Xuất phát từ thực thế đó ,trong quá trình học tập tại Đại học Mỏ-Địa Chất , được sự hướng dẫn tận tình của thầy cô trong khoa Cơ - Điện và ngành

Tự Động Hóa , đặc biệt là TH.S “Uông Quang Tuyến ” em đã nhận được đồ án

với đề tài “ Mô phỏng hệ thống băng tải phần loại sản phẩm theo khối lượng,chiều cao bằng phần mềm Factory IO và PLC S7- 1200 kết hợp Win CC ”.Để

giúp cho sinh viên có thể hiểu thêm được về vẫn đề này Đây chỉ là một phần nhỏ trong trong một quy trình , tuy vậy em mong rằng đề tài này chúng em sẽ củng cố được kiến thức đã học trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất

Nội dung của đề tài :

Chương 1: Tìm hiểu về băng tải phân loại sản phẩm

Chương 2 :Các thành phần của hệ thống băng tải phân loại sản phẩm trong phần mềm Factory IO

Chương 3: Thuật toán điều khiển , chương trình và mô phỏng

Do hạn chế về thời gian cũng như kinh nghiệm thực tế , vừa tìm hiểu vừa học hỏi trong quá trình thực hiện nên không tránh khỏi thiếu sót , em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài

Để theo kịp xu thế công nghiệp hóa – hiện đại hóa một các bền vững và an toàn nhất , tiện lợi cho việc vận hành , sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượng sản phẩm nằm trong phạm vi cho phép Hơn nữa thuận tiến cho việc mở rộng phát triển trong tương lai

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó , với kiến thức đã được học tạo tường của một sinh viên tự động hóa m thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng em bước đầu có kinh nghiệm về lập trình PLC S7-1200 , thiết kế giao diện WinCC

Chính vì vậy , em đã nhận đề tài :” Mô phỏng hệ thống băng tải phầnloại sản phẩm theo khối lượng, chiều cao bằng phần mềm Factory IO và PLCS7- 1200 kết hợp Win CC ”

2.Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết của đề bài

- Nghiên cứu , điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng ,cao độ dùng PLC S7-1200 và Win CC

3.Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu tài liệu :

- Nghiên cứu tài liệu về hệ thống băng tải nói chung và điều khiển băng tải phân loại sản phẩm nói riêng

- Nghiên cứu tài liệu về PLC S7 – 1200 và WinCC

- Nghiên cứu các đề tài công trình khoa học về phân loại sản phẩm để có hướng phát triển đề tài

- Phương pháp thực nghiệm :

Thiết kế mô phỏng hệ thống trên phần mềm Factory IO và lập trình PLC S7- 1200 , thiết kế giao diện giám sát trên WinCC professional

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiện cứu tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm , PLC S7-1200 và WinCC, Factory IO

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI VÀ DÂY CHUYỀNPHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 Giới thiệu chung về băng tải

Băng tải(hay còn gọi là băng truyền)là thiết bị vận chuyển liên tục,có khoảng cách vận chuyển lớn.Được sử dụng rộng rãiởcác công trường xây dựng,xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và vật liệu chế tạo Bao gồm băng tải PVC,băng tải cao xu,băng tải xích inox,băng tải xích nhựa,băng tải con lăn tự do,băng tải con lăn có truyền động,băng tải đứng,băng tải nghiêng,băng tải từ,Gầu tải,Vít tải.Các loại băng tải này được sử dụng để vận chuyển vật liệu rời,vụn như cát sỏi,đá,xi măng,sản phẩm trong các nghành công nghiệp chè,cà phê,hóa chất,dầy da,thực phẩm và hàng đơn chiếc như hàng bao, hàng hộp,hòm,bưu kiện

1.2.Các loại băng tải đang được ứng dụng trong hiện nay

1.2.1.Khái quát chung

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,nhiều ngành sản xuất Công nghiệp và các ngành khác như:Nông nghiệp,du lịch cũngphát triển theo Để nâng cao năng suất,tiết kiệm sức người cũng như giảm thiểuônhiễm môi trường,độ chính xác và an toàn Thì các thiết bị vận tải liên tục được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất như ximăng,vận chuyển than,xỉ than trong các nhà máy nhiệt điện,vận chuyển hàng hóa trong các bến cảng,vận chuyển hàng hóa sâu trong các hầm mỏ,vận chuyển nguyên liệu trong các nhà máy công nghệ vi sinh,vận chuyển hành kháchởnhững nơi du lịch,trong các siêu thị,vân chuyển hành lý của khách tại các sân bay Như vậy các thiết bị vận tải liên tục có một phần đóng góp rất quan trọng trong rất nhiều các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế,xã hội nói chung và công nghiệp nói riêng.

1.2.2.Giới thiệu một số loại băng tải hiện có trên thị trường Việt Nam

1.2.2.1.Băng tải Polyester Cotton(CC)

Bông vải sợi dọc và cấu trúc với sợi ngang được làm bằng sợi dệt bông, độ giãn dài thấp,và độ bám dính tốt.Biến dạng nhỏ trong điều kiện nhiệt độ cao,với khoảng cách ngắn hơn,nơi mà việc vận chuyển khối lượng nhỏ hơn.Băng tải CC được chia thành loại thường,loại nhiệt,đánh lửa,loại chống cháy, loại axit,loại

 Tính linh hoạt cao,cơ tính tốt và chịu va đập

 Hệ số dãn dài thấp tốt hơn so với lõi nylon và vải băng tải khác,được áp dụng cho đường vận chuyển vật liệu dài

 Khả năng chịu nước và môi trường ẩm ướt,kết dính băng tốt trong môi trường nhiệt độ thấp để kéo dài tuổi thọ của băng

 Khả năng chịu nhiệt và khả năng ăn mòn tốt

 Cấu tạo mỏng với trọng lượng nhẹ do vải polyester,độ bền khoảng 2,5-9 lần của bông,vải bông lõi băng tải

1.2.2.3.Băng tải chịu nhiệt

Với lớp bố bằng bông vải chịu nhiệt và khả năng chịu hiệt độ cao của lớp cao su,chúng được dùng cho nghành than cốc,xi măng,đúc,xỉ nóng Sản phẩm được chế tạo theo tiêu chẩn HG2297-92

Băng tải chịu nhiệt được chia thành 4 loại:

Hình 1.2 Băng tải chịu nhiệt

 Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm không phải là hơn 100°C,trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 150°C,tên mã là TI.

 Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm không phải là hơn 125°C,trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 170°C,tên mã là T2.

 Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm là không quá 150°C,trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 200°C,tên mã là T3.

 Có thể chịu được nhiệt độ thử nghiệm không phải là hơn 175°C,trong ngắn hạn nhiệt độ hoạt động cao nhất là 230°C,tên mã là T4.

1.2.2.4.Băng tải chịu Axit và Kiểm

Hình1.3 Băng tải chịu axit và kiểm

Đặc tính sản phẩm:sử dụng bông vải,vải nylon hoặc vải polyester với một lõi được thực hiện với hiệu suất đàn hồi tốt vào khe,việc sử dụng kéo dài nhỏ.Xuất xứ của axit và kiềm chế biến vật liệu sử dụng nhựa che,kháng hóa chất tốt và tính chất vật lý tốt.

Ứng dụng:Ứng dụng hóa chất,nhà máy phân bón,nhà máy giấy,doanh nghiệp được vận chuyển vật liệu có tính axit hoặc kiềm ăn mòn.

Nylon dây băng tải có thể có một sức mạnh,mỏng cao,chống chịu tác động,hiệu năng tốt,sức mạnh bám dính lớp,tuyệt vời flex và tuổi thọ lâu dài,thích hợp cho đường dài,điều kiện tải cao,tốc độ cao,cung cấp các vật liệu.

1.2.2.6.Băng tải lòng máng

Hình 1.4 Băng tải bố

Sản phẩm(thông thường loại băng tải nghiêng với tường gợn sóng)

Tưởng nghiêng lượn sóng với các băng tần cơ sở,xương sườn,cơ hoành 3 phần.Đo bức tường để ngăn chặn các vật liệu từ trượt tác dụng phân tán.Đối với các khoảng trống,vào một tập tin thiết kế cạnh lượn sóng;là cơ hoành vai trò của tài liệu hỗ trợ,để đạt được một góc độ truyền dẫn lớn,việc sử dụng các loạiTTC loại.Tập cạnh cơ hoành và các phương pháp trị bệnh thứ hai được sử dụng với các kết nối cơ sở ban nhạc,một sức mạnh liên kết cao

Các tính năng(tổng hợp loại băng tải nghiêng với tường gợn sóng): + Việc tăng góc độ truyền(30 đến 90 độ)

+Kích thước nhỏ ,ít đầu tư

+Thông qua ,và tăng cường mức độ cao cao hơn

+Nghiêng từ ngang (hay dọc) để chuyển tiếp suôn sẻ Ý

+Thích hợp cho việc vận chuyển dễ dàng phân tán bột,dạng hạt,khối nhỏ,dán và vật liệu giống như chất lỏng

+Tiêu thụ năng lượng thấp,kết cấu đơn giản,băng dính,độ bền cao,tuổi thọ lâu dài.

Phân Loại:

Theo bao gồm tài sản được chia thành loại thường,loại nhiệt,đánh lửa,loại lạnh,loại axit,loại dầu.

Các đặc điểm kỹ thuật

- Với vật liệu cốt lõi:CC-56,NN100,NN150,NN200,NN300,NN400

- Băng thông:100mm 2200mm ×2-10 lớp vải

- Nhựa bao gồm:Mặt:1.5-8mm,không phải đối mặt:0mm 4.5mm

1.2.2.7 Băng tải xướng cá

Hình 1.6 Băng tải xương cá

Băng tải hình xương cá vành đai,băng tải con số tám mô hình vành đai,băng tải xương cá mô hình,băng tải kiểu hình chữUđai,băng tải kiểu hình trụ đai,rỗ băng tải mẫu,vv,hoặc dựa vào người sử dụng yêu cầu).Waterstop,PVC băng toàn bộ các chất chống cháy;và có thể cung cấp một loạt các tính chất đặc biệt(băng tải,khả năng kháng cháy ngọn lửa,băng tải chịu nhiệt đại, acid băng tải,băng tải kiểm,băng tải lạnh,nhiệt độ cao băng tải.

1.2.2.8.Băng tải nghiêng

Hình 1.7 Băng tải nghiêng

Các tính năng:Váy để nâng cao băng tải(băng tải với tường tôn)dễ dàng để thiết kế thành một hệ thống giao thông hoàn chỉnh,để tránh việc nâng cấp liên tục vận chuyển và phức tạp của hệ thống,hệ thống này được đặc trưng bởi:cài đặt tốc độ,góc tải lớn,bao gồm kích thước nhỏ,ít đầu tư vào các công trình dân dụng,tính linh hoạt bố trí,số lượng nhỏ duy trì và tiêu thụ năng lượng thấp.

Cơ cấu sản phẩm:váy tăng cường các băng truyền(băng tải với tường gợn sóng),chủ yếu là trong ba thành phần sau: Cao mặc baseband cường độ cao,với độ cứng lớn hơn và linh hoạt phương thẳng đứng.

Độ bền cao tượng song cao su lưu hóa nhiệt

Đối tượng xuống để ngăn chặn các phân vùng nằm ngang Các bức tường phía dưới và phân vùng và baseband thành một trong chữa nhiệt,chiều cao của bức tường và các phân vùng lên đến 40-630mm,gắn vào tường để tăng cường sức mạnh tường xé vải,với bức tường sóng dẻo và linh hoạt,để đảm bảo một băng tải mịn qua các bánh xe và bánh xe phía đuôi Truyền tải công suất:Có sẵn với bức tường sóng dọc theo độ nghiêng, nằm ngang và thẳng đứng của vật liệu vận chuyển số lượng lớn các hình thức khác nhau,từ than đá,quặng,cát cho phân bón và hạt.Hạn chế kích thước hạt, hạt kích thước từ nhỏ đến 400mm kích thước lớn,thông từ mét khối1/giờ đến

6.000métkhối/giờ Thông số kỹ thuật:400mm-2000mm Các tính năng:bao gồm sử dụng nhựa chịu dầu cao su nitrile tốt,gia cố các vật liệu có thể được lựa chọn theo nhu cầu khác nhau của vật liệu khác nhau.

1.2.2.9.Băng tải chống cháy

Toàn bộ chống cháy chậm bắt lửa băng tải cho các mỏ than:

Các tính năng:với cơ thể mà không cần tách lớp,kéo dài nhỏ,chịu tác động và khả năng chống rách.các cấu trúc khác nhau có thể được phân chia theo loại PVC,loại PVG(nhựa bề mặt)(dựa trên sự gia tăng PVC với bề mặt cao su) với các chất chống cháy toàn bộ,các tiêu chuẩn MT/914-2002 chấp hành PVC là thích hợp cho 16-độ góc của các điều kiện khô,việc xử lý vật liệu sau đây.

Hình 1.8 Băng tải chống cháy

PVG phù hợp với độ ẩm của 20 độ dưới đâu việc xử lý vậy liệu nước Model N/ mm độ bền kéo:

An toàn thực hiện :

Các băng tải đã qua kiểm nghiệm ngọn lửu và thử nghiệm tĩnh , kiểm tra , và được chúng nhận của dấu hiệu an toàn than và công nhận của khách hang Tính chất cơ học tuyệt vời , có thể cung cấp cho con người sử dụng dịch vụ đời sống kinh thế dài nhất và tối đa cuộc sống : với đời sống của cơ thể bởi các yểu tố sau , từ các sợi dọc và sợi ngang và bông dệt được phủ một lõi dày đặc , công thức đặc biệt chất liệu PVC Baptist trên lõi và che với cao su đạt được sức mạnh bám dính cao giữa , đặc biệt xây dựng nhựa che phủ , để cơ thể kháng tác động

1.3 Tổng quan về dây chuyền phân loại sản phẩm

1.3.1 Khái niệm và phân loại các kiểu dây chuyền phần loại sản phẩm 1.3.1.1 khái niệm dây chuyền phần loại sản phẩm

* Dây chuyền phần loại sản phẩm là một hình thức tổ chức sản suất trong đó các bộ phận thiết bị được thực hiện kế tiếp nhau theo một trình tự đặt trước Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà trong đó sản phẩm sẽ được phân ra theo từng loại tùy thuộc theo yêu cầu( phân theo kích thước , khối lượng hay màu sắc….)

1.3.1.2 Phân loại các kiểu dây chuyền phân loại sản phẩm.

Tùy theo yêu cầu sản xuất trong thực tế mà người ta phân ra các hình thức phân loại sản phẩm như sau:

- Phân loại theo kích thước (cao thấp, dài ngắn)

- Phân loại theo khối lượng sản phẩm - Phân loại theo màu sắc của sản phẩm - Phân loại theo hình ảnh sản phẩm - Phân loại theo mã vạch của sản phẩm.

Trong bất cứ hình thức phân loại nào thì đều phải sử dụng PLC Sau đây ta sẽ tìm hiểu sơ qua về từng kiểu phân loại đó:

- Phân loại theo kích thước: kiểu phân loại này sử dụng các cảm biến quang

hay hồng ngoại để phát hiện và so sánh kích thước của sản phẩm, sau đó đưa tín hiệu về PLC và PLC thực hiện chức năng phân loại sản phẩm theo yêu cầu Kiểu phân loại này được sử dụng nhiều trong các nhà máy đóng chai, lọ Ưu điểm lớn nhất của kiểu phân loại này đó là chi phí cho cảm biến là khá thấp, lắp đặt đơn giản và dễ vận hành

- Phân loại theo khối lượng sản phẩm: kiểu phân loại này sử dụng cảm biến

trọng lượng để phân biệt sản phẩm nặng-nhẹ, đủ khối lượng yêu cầu hay chưa Cách hoạt động cũng giống như kiều phân loại theo kích thước Và ta có thể thấy hình thức phân loại này ở các nhà máy sản xuất ximang, phân bón hay nói chung là các nhà máy sản suất sản phẩm dưới dạng đóng gói bao bì cần khối lượng chính xác

- Phân loại theo màu sắc của sản phẩm : sử dụng các cảm biến màu ( mỗi

cảm biến sẽ nhận biết màu riêng biệt như : xanh , đỏ , vàng …) Cách hoạt động cũng giống như 2 hình thức phân loại trên Ứng dụng của phân loại theo màu sắc chủ yếu trong công nghiệp vải lụa , sản xuất màu …

- Phân loại theo hình ảnh sản phẩm : điều khác biệt trong hình thức phân loại

này đó là không sử dụng cảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh của sản phẩm cần phân loại , sau đó đưa ảnh đó so sánh với ảnh gốc xem

chuẩn sản phẩm đó thuộc loại nào Hiện nay thì hình thức phân loại này được ứng dụng để phân loại gạch granit.

- Phân loại sản phẩm theo mã vạch của sản phẩm Dây là kiểu phân loại khá

hiện đại, sử dụng tới may đọc mã vạch Nó chủ yếu được sử dụng các thành phần linh kiện máy …

1.4 Dây chuyền phân loại sản phẩm

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch, kích thước, khối lượng, màu sắc và các tiêu chí theo yêu cầu khách hàng với độ chính xác và mức tự động hóa cao.

Dây chuyền phân loại lựa với băng tải chia, chọn, hệ thống cân điện tử, camera check và cơ cấu chọn, chuyển sản phẩm ứng dụng cho các ngành sản xuất linh kiện, chi tiết máy, logistic, thương mại điện tử, chế biến nông sản…đem lại năng suất vượt trội

1.4.1 Đặc tính

Dây chuyền phân loại sản phẩm(sorting line) là dây chuyền tự động phục vụ công đoạn cho dây chuyền phân loại – đóng gói, chế biến, xuất nhập kho hàng hóa, bưu kiện Nơi mà các sản phẩm được phân loại theo một hoặc một số tiêu chí như kích thước, chiều cao, trọng lượng, màu sắc…nhờ công nghệ vision tiên tiến với camera kiểm tra sản phẩm Các sản phẩm được phân loại giúp đảm bảo các tiêu chí thành phẩm, đảm bảo độ đồng đều về hình dáng, trọng lượng trước khi đóng gói hoặc các tiêu chí phân loại theo thông tin và mục đích sử dụng nào đó của nhà sản xuất, dịch vụ Sản phẩm được phân loại có thể được chuyển sang dây chuyền đóng gói tự động hoặc lưu/xuất kho.

1.4.2 Ưu điểm của dây chuyền phân loại sản phẩm tự động

Nếu như phương pháp phân loại sản phẩm truyền thống yêu cầu không gian làm việc rộng hơn cho số lượng người tham gia phân loại lớn, thời gian phân loại lâu và dễ sai sót thì nay, với dây chuyền phân loại sản phẩm tự động nhờ camera kiểm tra sản phẩm, số lượng nhân công đã giảm xuống đáng kể(tới 80%) khi năng suất tăng lên từ 3-5 lần cùng với tỉ lệ nhầm lẫn, sai sót được kiểm soát.

Hệ thống phân loại tự động đã và đang là hình thức mà các đơn vị sản xuất, dịch vụ thương mại điện tử, giao nhận hướng tới trong thời đại công nghệ số hiện nay.

Hình 1.19 Dây chuyền phân loại sản phẩm truyền thống

Dây chuyền phân loại, phân loại lựa sản phẩm với máy phân loại, cảm biến nhận diện sản phẩm, camera check ngoại quan sản phẩm, cân điện tử, hệ thống đo, cơ cấu chọn, vận chuyển (băng tải, băng chuyền, bẫy, tay gạt, cơ cấu chia, băng tải góc, bộ gạt…) hệ thống băng tải xương cá, hub và hệ thống điều khiển trung tâm kết nối dữ liệu từ xa Dây chuyền phân loại lựa được ứng dụng trong nhiều trong ngành công nghiệp: chế biến nông sản, rau củ quả, các nhà máy sản xuất linh kiện điện tử, cơ khí, kho trung chuyển chuyển phát nhanh logistic, bưu chính và thương mại điện tử trong phân loại kiện hàng, bưu phẩm…

Dây chuyền phân loại –lựa một bên , 2 bên ứng dụng cho các ngành công nghiệp thực phẩm nông sản sản xuất linh kiện điện tử và logistic, thương mại điện tử hiện nay.

Với một số dây chuyền phân loại sản phẩm nông sản, nhựa, chi tiết dạng hạt, sợi, máy phân loại được cấu tạo nhỏ gọn và thực hiện mọi chức năng phân loại-lựa sản phẩm bằng camera kiểm tra sản phẩm và cơ cấu bẫy, gạt trước khi chuyển ra bằng băng tải belt, phễu chứa Ứng dụng chính của dây chuyền này là cho ngành lương thực, thực phẩm.

1.5 Một số dây chuyền phân loại sản phẩm phổ biến hiện nay

1.5.1Hệ thống băng tải trong các dây chuyền sản xuất của nhà máy giày ,thuốc ,nước uống có ga

Trong toàn bộ dây chuyền sản xuất của nhà máy thì dây chuyền băng tải là hệ thống quan trọng bậc nhất trong quá trình sản xuất của nhà máy Băng tải đóng vài trò trung gian là liên kết chắt chẽ giữa người lao động trực tiếp sản xuất với các hệ thống máy móc thiết bị tự động khác Đặc trưng của tuyến băng tải là khối lượng công việc đòi hỏi rất lớn và liên tục không có thiết bị nào thay thế được Ứng dụng cụ thế tuyến băng tải sỏ đồ công nghệ của nhà máy sản xuất

giầy : giày từ nơi công nhân chế biến tho chưa thành phẩm được đưa lên hệ thống băng tải rồi qua hệ thống lò điên trở ra nhiệt được đặt trên một phần bằng để sấy khô keo dán ở 1000 độ C lò điện trở trên dây chuyền sản xuất phải đảm bảo sau khi giầy chuyển qua lò phải được kho keo dán , để đảm bảo được yêu cầu đó thì phải điều chỉnh hoặc tốc độ của băng tải hoặc phải điều chỉnh nhiệt độ của lò sao cho giày qua vẫn đảm bảo làm kho keo dán lò điện được bố trí ở trên băng tải phải đảm bảo sau khi giày được sấy keo đến cuối chiều dài băng tải nhiệt độ của giày phải đủ thời gian hạ xuống một lượng nào đó để có thể chuyển qua công đoạn tiếp theo mà không gây nguy hiểm cho người tao động

1.5.2 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch

Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch được sử dụng rất phổ biến hiên nay Dây chuyền sorting này được sử dụng để phân loại các kiện hàng, bưu phẩm, sản phẩm thành phẩm đã được đóng thùng carton, đóng túi và dán mã vạch barcode, mã QR.

Với các thông tin lưu trữ trên mã vạch dán trên sản phẩm, hệ thống có thể dễ dàng sàng lọc và lựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết (hub) theo yêu cầu đặt ra như:

Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất, model…

Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn, cách thức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn…

Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lô chế biến, cấp sản phẩm…

Các hộp, thùng hàng được đặt lên băng tải phân loại bởi công nhân hoặc cánh tay robot cộng tác, robot xếp hàng lên pallet từ băng tải cấp hoặc xe tự hành AGV trong các nhà máy thông minh.

Hệ thống phân loại sản phẩm có thể đạt công suất tới 10,000 sản phẩm/giờ Năng suất cao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch và phân loại bởi công nhân truyền thống.

1.5.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo khối lượng

Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng các loại/kiểu sản phẩm theo nguyên tắc kiểm tra khối lượng online, sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theo yêu cầu.

Phạm vi phân loại: 10g~5000g Tốc độ: 110 – 200 sản phẩm/ phút Tốc độ: 60m/ phút

Số lượng cỡ phân loại: 12 cỡ

Vật liệu: inox SS304 đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

Hình ảnh 1.10 Dây chuyền phân loại nông sản

Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, thủy hải sản, nông sản,…

1.5.4 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu sắc

Máy phân loại sản phẩm theo màu sắc có thể phân loại các sản phẩm như ớt, cà chua, cà phê, nhựa màu, gạo, chè búp, các loại hạt…nhờ camera kiểm tra sản phẩm, công nghệ vision xử lý ảnh tự động.

Năng suất: 0.8-15 tấn/ giờ (tùy vào mỗi loại model) Tỉ lệ phân loại chính xác: >99%

Ứng dụng phân loại sản phẩm theo màu sắc trong các ngành nông nghiệp, thực phẩm, dầu, hóa chất, công nghiệp dược phẩm, linh kiện điện tử, thiết bị y tế…

1.5.5 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo kích thước

Là hệ thống phân loại tự động cho sản phẩm hàng hóa, trái cây và rau quả trên cơ sở kích thước bao gồm bộ phận cấp, phân loại, thả và thu hồi sản phẩm Máy phân loại sản phẩm theo kích thước điều khiển tự động, độ chính xác cao, hoạt động ổn định, phù hợp cho nhiều loại sản phẩm khác nhau.

Năng suất: 3-5 tấn/ giờ ~ 1000-1100 sản phẩm/ phút Cấp phân loại: 4-10 cấp

Hình 1.11 Dây chuyền phân loại trứng, cà chua theo kích thước

Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, nông sản, trái cây…

Trong ngành logistic, thương mại điện tử, các gói hàng được đóng trong các hộp với trọng lượng, màu sắc, kích thước khác nhau dễ dàng được phân loại nhờ hệ thống phân loại lựa với camera và thuật toán phân loại thông minh Hàng hóa được phân loại trên băng tải chính theo các băng tải xương cá di chuyển tới các vị trí tập kết.

Phân loại sản phẩm tự động giúp giảm thiểu sức người và thời gian cho khâu phân loại vốn nhàm chán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác ở tốc độ cao với năng suất vượt trội.

Với các ngành chế biến, sản xuất bánh kẹo, thực phẩm, sản phẩm sau khi chế biến chạy trên băng tải hoàn toàn có thể được hệ thống chọn/bỏ theo các tiêu chí về hình dáng, màu sắc, giúp quá trình đóng gói diễn ra liền mạch và chất lượng sản phẩm được kiểm soát đồng đều hơn.

Hệ thống nhận diện và phân loại ngày càng thông minh hơn với việc áp dụng AI vào công việc phân loại, lựa sản phẩm theo các kịch bản mong muốn từ trước Hệ thống băng tải cấp, chọn hàng với tốc độ lên tới 150m/phút có khả năng chịu mài mòn, nhiệt độ, độ ẩm cao và các điều kiện sản xuất đặc biệt.

CHƯƠNG 2 : CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG BĂNGTẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM TRONG PHẦN MỀM FACTORY

IO 2.1 Các bộ phận quan trong của dây truyền

Ta có bảng liệt kê các thiết bị sử dụng

2.1.1 Động cơ kéo băng tải

2.1.1.1Định nghĩa

Động cơ băng tải được hiểu một cách đơn giản chính là 1 cơ chế hoạt động hay 1 máy có thể vận chuyển được 1 tải đơn như hộp, túi, thùng carton, 1 số lượng lớn vật liệu như đất, bột, các loại thực phẩm,… từ điểm A B

Trong một số tài liệu, người ta đã định nghĩa chuyên nghiệp hơn về băng tải Đó là thiết bị chuyển tải đem lại lợi ích kinh tế cao nhất trong số các ứng dụng vận chuyển hàng hóa cũng như nguyên vật liệu sản xuất dù ở xa hay bất cứ khoảng cách nào

Băng tải hay còn được gọi với cái tên khác là băng tải công nghiệp hay hệ thống băng tải có một vai trò quan trọng đặc biệt trong quá trình tạo nên các băng chuyền sản xuất, lắp ráp động cơ của các doanh nghiệp, nhà xưởng trên cả nước.

Nhờ có nó mà môi trường sản xuất của ta ngày càng trở nên năng động và khoa học hơn, đồng thời còn giúp giải phóng được một lượng sức lao động lớn và mang lại hiệu quả kinh tế, lợi ích tốt nhất cho nhà đầu tư.

2.1.1.2 Các loại động cơ băng tải thường dùng

Hình 2.1 Các động cơ băng tải thường dùng

Trong tất cả các hệ thống băng tải, băng chuyền hiện nay đều sử dụng kết cấu và nguyên lý máy chính là biến chuyển động quay trở thành chuyển động thẳng của bề mặt băng tải nhằm mục đích vận chuyển sản phẩm, hàng hóa từ điểm này đến điểm khác Vì nó là nguồn cung cấp chuyển động quay nên người ta còn gọi là Motor băng tải.

Có nhiều loại động cơ để có thể phát chuyển động quay, chẳng hạn như động cơ chạy bằng dầu diesel, động cơ chạy xăng và động cơ chạy bằng điện Hiện nay, động cơ chạy điện hiện đang được xem là phổ biến nhất.

Trong tất cả các loại động cơ thường dùng trong hệ thống băng tải, băng chuyền chính là loại động cơ có sự thay đổi tốc độ Điều này có nghĩa là nó được điều

khiển bằng 1 bộ điều khiển tốc độ nhằm mục đích điều chỉnh tốc độ nhanh hay chậm của động cơ theo yêu cầu của người dùng.

Đa số các động cơ sử dụng trong hệ thống băng tải đều được lắp thêm 1 bộ hộp số (còn gọi là hộp giảm tốc) để làm giảm tốc độ quay và tăng thêm momen xoắn cho động cơ.

Có nhiều loại Motor băng tải khác nhau, mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng Đối với loại băng tải làm bằng cao su có nhiều ưu điểm và dễ dàng lắp đặt Băng tải xích thì có tác dụng vận chuyển các loại vật liệu có trọng lượng lớn, còn băng tải con lăn lại bao gồm các loại như: băng tải con lăn bằng nhựa PVC, băng tải con lăn bằng thép mạ kẽm, băng tải con lăn bằng nhựa, băng tải con lăn truyền động bằng motor,

Ngoài ra, còn có một số loại băng tải khác được sử dụng như băng tải đứng dùng để vận chuyển hàng hóa cùng với nhiều độ cao khác nhau, chẳng hạn như băng tải linh hoạt, băng tải xoắn ốc, băng tải rung.

 SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, COMPACT CPU, DC/DC/DC, Bộ điều khiển mở rộng từ S7 với phương án mở rộng linh hoạt:

 1 bo mạch tín hiệu (SB) và 1 bo mạch truyền thông (CB)  8 mô đun tín hiệu (SM)

 Có thể có lớn nhất 3 modun truyền thông (CM)

Cổng truyền thông Profinet (Ethernet) được tích hợp sẵn

 Dùng để kết nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC-PLC

 Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở  Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo  Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s

 Hỗ trợ 16 kết nối ethernet

 TCP/IP, ISO on TCP, và S7 protocol

Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí, điều khiển quá trình

 6 bộ đếm tốc độ cao (high speed counter) dùng cho các ứng dụng đếm và đo lường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo (servo drive)

 Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điều khiển nhiệt độ…

 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điểu khiển (auto-tune functionality)

PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC

Thiết kế linh hoạt

 Mở rộng tín hiệu vào/ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board), gắn trực tiếp phía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệ điều khiển

 Mỗi CPU có thể kết nối 8 module mở rộng tín hiệu vào/ra  Ngõ vào analog 0-10V được tích hợp trên CPU

 3 module truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông, vd module RS232 hay RS485

 50KB work memory, 2MB load memory

 Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trình ứng dụng hay khi cập nhật firmware

 Chẩn đoán lỗi online / offline.

2.1.2 Băng tải

Băng tải là bộ phận được lắp trên khung của dây chuyền , được căng bở các tang và tỳ lên con lăn phía 2 đầu Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm Do đặc

điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng , độ bám giữa băng tải và con lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với 1 tốc độc không đổi

Hiện nay trên thị trường có khá nhiều băng tải khác nhau như : băng tải loại PVC , loại PU , băng tải Inox hay băng tải chịu nhiệt cao

Hình 2.3 các loại băng tải

Hình 2.3 Hình ảnh băng tải sử dụng trong mô hình trên phần mềm Factory IO

Hình 2.4 hình ảnh băng tải trong thực tế

2.1.3 Con lăn

Con lăn là một bộ phận gắn ở 2 đầu khung dây chuyền , đồng thời nó cũng là bộ phận chịu lực tỳ của băng tải Nó có nhiệm vụ nhận lực kéo của động cơ thông qua cơ cấu bánh rang và dây đai truyền động mà kéo cho băng tải chuyển động theo Băng tải có chuyển động đều hay không phụ thuộc rất nhiều vào con lăn Chính vì vậy mà con lăn cần phải hoạt động ổn định , đồng thời trục và có độ bám với băng tải đủ lớn để có thể kéo băng tải chuyển động

Hình 2.5 hình ảnh các loại con lăn

2.1.4 Hệ thống tay đẩy

Đây là bộ phận thực hiện chức năng đẩy hay kẹp sản phẩm và đưa vào thùng chứa tương ứng Trong công nghiệp , tùy theo điều kiện làm việc mà sử dụng loại nào cho phù hợp ; có thể đơn giản chỉ là hệ thống tay đẩy thủy lực hay khí nén , nhưng cũng có thể là hệ thống tay robot phức tạp ….

Hình 2.6 Hình ảnh tay đẩu sử dụng trên phần mềm Factory IO

2.1.5 Cảm biến quang

Cảm biến quang là cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc phát và thu tín hiệu ánh sang

Có 2 dạng cảm biến quang :

- Cảm biến quang thu và phát rời :

Là cảm biến gồm hai bộ phát và thu được tác rời ra riêng biệt Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền phát , vật thể cần phát hiện sẽ chắn chum ánh sang ( thường là bức xạ hồng ngoại ) không cho chúng chiếu tới thiết bị dò

Hình 2.7 Cảm biến quang thu phát rời

- Cảm biến quang dạng thu và phát chung :

Là cảm biến gồm 2 phần phát và thu được gộp chung thành một khối Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu phản xạ , vật thể cần phát hiện phản chum ánh sang lên thiết bị dò

Hình 2.8 Cảm biến thu phát chung

Trong cả 2 loại trên , cực phát xạ thông thường là Diode phát quang (LED) Thiết bị dò bức xạ có thể là Transistor quang , thường là 2 Transistor được gọi là cặp Darlington Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị Tùy theo mạch được sử dụng đầu ra có thể được chế tạo chuyển mạch đến mức thấp khi ánh sang đến Transistor.

Khoảng cách phát hiện vật thể tùy vào từng chung loại Có nhưng loại chỉ phát hiện được vật thể trong phạm vi nhỏ từ 20mm – 160mm như series E3Z-LS của OMRON nhưng có nhưng series phát hiện vật thể từ khoảng các khoảng 30m như E3Z-T62 , E3Z-T82 của OMRON….

Hình ảnh cảm biến sử dụng cho mô hình trên phần mềm Factory IO

2.1.6 Các nút nhấn

1 Nút dừng khẩn cấp

Nút nhấn dừng khẩn cấp hay còn gọi là Emergency Stop button Là loại nút

nhấn được sử dụng dừng máy trong các trường hợp khẩn cấp, nhờ thiết kế đầu

nút lớn, trong trường hợp khẩn cấp có thể tác động dễ dàng, khi bị tác động thì nút nhấn khẩn cấp duy trì trạng thái, muốn trở lại ban đầu thì phải xoay nút nhấn.

Thông thường tiếp điểm sử dụng là tiếp điểm thường đóng, có nghĩa là lúc nào điện cũng qua tiếp điểm để cho máy hoạt động Khi được tác động thì sẽ ngắt điện ra.

Nút nhấn khẩn cấp được sử dụng nhiều trên các dây chuyền máy móc và được mắc nối tiếp với nhau, đặt nhiều vị trí trên dây chuyền máy để chổ nào cũng có thể ngừng máy trong trường hợp khẩn cấp.

Nút nhấn khẩn cấp – Emergency.

Hình 2.9 Nút nhấn khẩn cấp , nút nhấn emergency

Cấu tạo nút nhấn khẩn cấp.

Hình 2.10 Nút nhấn khẩn cấp, nút nhấn siêu khẩn.

Nút nhấn khẩn cấp gồm ba bộ phận rời ghép lại với nhau, đầu nút được thiết

kế cho lỗ phi 22, ngoài ra còn có vòng chuyển đổi khi sử dụng cho lỗ phi 25 mm và phi 30 mm Ngoài ra đầu nút được thiết kế kín nước đạt tiêu chuẩn IP65, đủ để sử dụng trong môi trường có nước thường xuyên rơi vào.

Cụm tiếp điểm được trang bị hai tiếp điểm thường đóng và thường mở, ngoài ra ta cũng có thể chọn 2 NO, 2 NC, 1NO, 1NC, nếu còn nhu cầu nhiêu hơn thì có thể gắn thêm cụm tiếp điểm khác bao nhiêu cũng được Sử dụng điện áp lên đến