Các hệ thống robot có thể thực hiện các việc như lấy và xếp hàng, xếp hàng lên các chồng pallet hoặc trên các kệ hàng.1.1.2 Hệ thống Tự động hóa băng chuyền- Băng chuyền tự động được ví
Giới thiệu hệ thống
Giới thiệu tổng quan
- Tự động hóa đang trở thành một lĩnh vực không thể thiếu trong ngành công nghiệp của thế giới việc triển khai công nghệ tự động hóa đang giúp ích rất nhiều và tối ưu chi phí trong sản xuất và quản lý kho bãi, tăng năng suất sản lượng và đảm bảo được chất lượng sản phẩm đồng đều nhau Dưới đây là cái nhìn tổng quan về một số lĩnh vực của tự động hóa trong việc sản xuất và phân loại hàng hóa.
1.1.1 Robotis và Hệ thống robot
- Robotis là một thành phần trung tâm của việc áp dụng công nghệ tự động hóa vào trong sản xuất Việc sử dụng Robotis tăng cường khả năng phân loại và di chuyển hàng hóa trong nhà máy Hệ thống Robotis với việc được tích hợp các cảm biến và camera để phân loại và xử lý hàng hóa dựa trên các tiêu chí như màu sắc, kích thước, trọng lượng Các hệ thống robot có thể thực hiện các việc như lấy và xếp hàng, xếp hàng lên các chồng pallet hoặc trên các kệ hàng.
1.1.2 Hệ thống Tự động hóa băng chuyền
- Băng chuyền tự động được ví như là mạch máu của hệ thống tự động hóa là mộ bộ phận giúp cho các phôi của sản phẩm di chuyển xung quanh nhà máy đến các máy công cụ để thực hiện việc chế tạo hay chế biến sản phẩm, Hệ thống này thường được tích hợp với các cảm biến để định vị được phôi sản phẩm hay thậm chí là cân trong lượng của sản phẩm khi phôi di chuyển trên băng chuyển mà không phải dừng lại giúp tối ưu cho việc sản xuất Hệ thống này được điều khiển tự động để đảm bảo cho việc vận chuyển an toàn và hiệu quả hơn rất nhiều so với việc làm thủ công.
1.1.3 Hệ thống quản lý tự động
- Hệ thống quản lý tự động giúp cho việc kiểm soát và điều phối các quy trình sản xuất và phân phối hàng hóa Điều này bao gồm việc tự động hóa quy trình đặt hàng, quản lý tổn kho và xác định đường đi tối ưu cho hàng hóa Các hệ thống này cũng có khả năng tương tác với các hệ thống khác, để đảm bảo tính liên thông trên toàn bộ hệ thống
1.1.4 Tích hợp IoT trong quản lý kho
- Internet of Things (IoT) đã mở ra cánh cửa cho sự kết nối liên tục giữa các thiết bị và hệ thống trong các cơ sở phân loại hàng hóa Các thiết bị IoT có thể theo dõi và gửi thông tin về vị trí, tình trạng và lịch sử của hàng hóa Qua việc sử dụng dữ liệu từ IoT, các cơ sở có thể tối ưu hóa lộ trình di chuyển, dự đoán nhu cầu tồn kho và thậm chí là cảnh báo về bất kỳ vấn đề nào trong chuỗi cung ứng.
1.1.5 Thực tế ảo và Hệ Thống mô phỏng
- Thực tế ảo và hệ thống mô phỏng là công cụ hỗ trọ cho việc thiết kế hệ thống phân loại hàng hóa và trong việc dự đoán cũng như tối ưu hóa quy trình sản xuất và phân phối Các mô phỏng có thể giúp xác định rõ các kịch bản khác nhau, từ bố trí kho đến quy trình xử lý đơn hàng, giúp cơ sở tối ưu hóa các khu vực làm việc cũng như tiết kiệm nguồn tài nguyên của doanh nghiệp
Tóm lại, sự kết hợp của những yếu tố trên đặt ra cơ sở cho một môi trường tự động hóa linh hoạt và hiệu quả trong các cơ sở phân loại hàng hóa, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và cung ứng, đồng thời giảm thiểu lỗi và tăng cường khả năng đáp ứng nhanh chóng đối với nhu cầu thị trường đa dạng
1.1.6 Các vấn đề đặt ra
• Trên thực tế về khả năng chế tạo cũng như ứng dụng của đề tài nghiên cứu “ Hệ thống sản xuất, phân loại sản phẩm theo màu sắc, kiểu dáng, đóng gói và lưu kho tự động “ Đây là một đề tài kiểu mẫu của các nhà máy hiện nay đang áp dụng và vận hành để sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau, nhưng các sản phẩm được sản xuất đều tuân thủ theo một quy trình chung Phạm vi ứng dụng của đề tài này là hoàn toàn có khả năng đưa vào trong vận hành thực tế, các nhà máy sản xuất nước uống đóng chai hay nhà máy sản xuất và đóng gói lúa gạo phục vụ cho tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu, các nhà máy sản xuất gạch men, v.v
• Các đơn vị, cá nhân nghiên cứu cũng như tư vấn giải pháp tự động hóa cho nhà máy có thể kể tiêu biểu một số đơn vị như sau:
- SAOMAI SOLUTION GROUP: với đội ngũ hơn 100+ kỹ sư và nhiều dự án đã thực hiện…
- CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ NĂNG LỰC VIỆT: với các mũi nhọn nghiên cứu về chế tạo dây chuyền tự động hóa, tư vấn các giải pháp nâng cấp nhà xưởng áp dụng các công nghệ Robot vào trong việc sản xuất
- CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG BÁCH KHOA: một công ty Startup về - lĩnh vực IoT với các sản phẩm chủ lực về: Đồng hồ nước thông minh, đông hồ điện thông minh,
Hệ thống chiếu sáng thông minh, Các sản phẩm trên có thể đồng bộ vào các nhà máy với nhu cầu quản lý và kiểm soát nguồn nước đưa vào trong sản xuất kết hợp với đồng hồ điện thông minh để kiểm soát được năng lượng tiêu thụ mà nhà máy cần để đưa tối ưu được việc vận hành thiết bị.
Mô tả hệ thống
1.2.1 Các thiết bị điều khiển
- PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần( đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiều điều khiển vào/ra, ) mà không phải thay đổi kết cấu cơ khí của hệ thống sau này, giảm thiểu được tối đa chi phí khi thay đổi lắp đặt và thứ tự điều khiển ( đối với hệ thống điều khiển bằng relay) khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn ( như việc giao tiếp giữa các PLC với nhau trong cùng một nhà máy để lưu và truyền dữ liệu điều khiển lẫn nhau), hệ thống điều khiển linh hoạt hơn Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm không gian rất nhỏ nhưng khả năng xử lý vấn đề cũng như điều khiển nhanh và chính xác hơn Điều này càng giúp cho việc điều khiển các hệ thống phức tạp ổn định, nhanh, chính xác hơn so với việc lắp đặt các hệ thống điều khiển khác Đề tài nghiên cứu lần này sử dụng PLC Siemen -1200 S7-1200, CPU 1212C, DC/DC/DC 6ES7212-1AE40-S7 0XB0
• Các nút nhấn chức năng Start, Stop, emergency, đèn báo pha
- Các nút nhấn chức năng để điều khiển hệ thống là một loại khí cụ điện dùng để đóng/ngắt các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển Các nút nhấn nhả thường có các lò xo,hệ thống tiếp điểm thường hở (NO), đóng (NC) và có vỏ bảo vệ bên ngoài
• 1 bộ tiếp điểm đèn 24VDC hoặc
• 2 bộ tiếp điểm: 1NO, 1NC
• màu sắc đỏ hoặc xanh
• đường kính lỗ khoét ren: 22mm kích thước: 36x80x29 mm
• Điện áp sử dụng: 220VAC, 380VAC
• kích thước: 36x80x29mm đèn báo pha
• điện áp hoạt động: 12VDC - 24VDC -
• màu sắc: Xanh lá, đỏ, vàng
• Tủ điện điều khiển chính có các thiết bị như:
• các nút nhấn chức năng
• Thiết bị chống sét lan truyền
• Thiết bị chống mất pha
• Biến tần điều khiển động cơ
• Pin nuôi nguồn dành cho PLC S7-1200
• Ray dẫn hướng dây tín hiệu và dây động lực ra header
• Đồng hồ đa chức năng: Multifunction Meter (mfm384)
- Ánh sáng do LED phát ra được hồi tụ qua thấu kính Ở phần thu ánh sáng từ thấu kính tác động đến transistor thu quang Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ không tác động đến bộ thu được Sóng dao động dung để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng trong phòng Ánh sáng của mạch phát sẽ tắt và sáng theo tấn số mạch dao động Phương pháp sử dụng mạch dao động làm cho cảm biến thu phát xa hơn và tiệu thụ ít công suất hơn Lựa chọn điện áp cấp cho cảm biến phải phù hợp với điện áp của mạch điều khiển Do mạch điều khiển được kết nối với bộ ều khiển PLC nên điện áp của cảm biến là 24 VDC đi
- Camera vùng là một thiết bị ghi hình ảnh của vật thể Nhờ có thiết bị này sẽ giúp chúng ta xử lý được sản phẩm kiểm tra được các vấn đề như màu sắc, kích thước của sản phẩm Việc lựa chọn camera có tiêu cự lớn hay nhỏ còn phụ thuộc vào sản phẩm trên thực tế mà nhà máy đang sản xuất, tốc độ màng trập để đáp ứng được sản lượng sản phẩm đạt yêu cầu cũng như phục vụ cho việc điều khiển các thiết bị trên hệ ống th
*Băng tải đai Belt conveyor
• Tốc độ băng tải được điều khiển bằng biến tần
• Motor có hộp số giảm tốc với tỉ lệ tùy theo yêu cầu thiết kế
• Tốc độ con lăn được điều khiển bằng biến tần
• Motor có hộp số giảm tốc với tỉ lệ tùy theo yêu cầu thiết kế
1.2.4 Hệ ống khí nén th
- Hệ ống khí nén để cung cấp khí nén cho cánh tay hút 2 trục và cơ cấp kẹp sản phẩm Hệ th thống khí nén gồm có các thiết bị như:
• Máy nén khí: tùy theo thiết kế và quy mô củ nhà máy mà có thể ọn một hoặc nhiều máy nén để a ch đảm bảo việc cung cấp đủ khí nén để hệ ống hoạt động th
• Các thiết bị lọc hơi nước khí đầu vào và đầu ra
• Các xy-lanh khí nén trong cơ cấu kẹp sản phẩm
1.2.5 Hệ ống sản xuất chính th
- Hệ ống sản xuấ chính này gồm có các thiết bị chính như: th t
• Máy phay 3 trục để gia công các chi tiết cho sản phẩm theo thiết kế
• Cánh tay robot 6 bậc tự do hỗ trợ cho việc đưa phôi sản phẩm và máy phay và lấy phôi sản phẩm đã gia công ra khỏi máy và đưa vào dây chuyển phân loại sản phẩm
1.2.6 Hệ ống cần cẩu xếp hàng tự động th
- hệ ống này hoạt động theo 2 trục X và y th
- cơ cấu chuyển động gồm hai Motor với động cơ giảm tốc
- hệ ống di chuyển nhờ các thanh đường ray th
- tốc độ di chuyển và khả năng tải trọng tùy theo thiết kế mà lựa chọn mức tối đa cần cẩu.
Thiế ế trang bị ện cho hệ t k đi thống
Qui trình vận hành hệ thống
Qui trình vận hành “Hệ thống sản xuất, phân loại sản phẩm theo màu sắc, kiểu dáng, đóng gói và lưu kho tự động” hoạt động như sau:
Thiết kế sơ đồ các khối chức năng
Để thiết kế sơ đồ khối chức năng cho hệ thống của đề tài nghiên cứu này ta cần chú ý đến các tính năng như sau:
• Tín hiệu điều khiển gửi về cho PLC:
+ Tín hiệu từ các cảm biến quang được bố trí thích hợp tại các điểm đầu cuối của băng tải để xác định được sản phẩm trên dây chuyền Việc bố trí và lựa chọn các cảm biến sẽ quyết định được tốc độ sản xuất, kiểm soát được số lượng sản phẩm tạo ra Khối cảm biến giám sát là cần thiết cho hệ thống
+ Các thiết bị bảo vệ được bố trí trong tủ điện gửi tín hiệu thông qua mạng truyền thông công nghiệp RS485 về cho PLC từ đó PLC sẽ ra những quyết định để bảo vệ cho toàn bộ hệ thống sản xuất được an toàn
• Phân loại được sản phẩm qua màu sắc và kích thước
+ Việc phân loại sản phẩm thông qua màu sắc cũng như kích thước của sản phẩm là yếu tố chính của đề tài nghiên cứu này vì vậy việc lựa chọn một khối xử lý vấn đề trên là một điều không thể thiếu
+ Khối phân loại này sẽ ưu tiên chọn thiết bị đáp ứng các yếu tố: tốc độ xử lý nhanh, chính xác, tiết kiệm diện tích, tiết kiệm năng lượng, hoạt động bền bỉ theo thời gian, dễ dàng thay thế sửa chữa khi gặp lỗi, thiết bị thay thế có nhiều trên thị trường phù hợp với tình huống thay đổi cơ cấu nhận diện sản phẩm
• Cơ cấu vận tải sản phẩm đến từng khu vực làm việc của nhà máy
+ Cơ cấu vận tải là một phần quan trọng không thể thiếu trong việc thiết kế hệ thống sản xuất tự động hóa Việc lựa chọn cơ cấu vận tải để di chuyển sản phẩm đến từng khu vực làm việc cần thực hiện theo các tiêu chí đồng bộ được với các thiết bị khác trong hệ thống như cơ cấu kẹp sản phẩm, cơ cấu cánh tay robot 2 trục, cần cẩu xếp hàng tự động, các cảm biến được bố trí kèm theo ở khối giám sát đã nhắc đến phía trên
• Cơ cấu xếp hàng tự động khi có sản phẩm đến
+ Đề tài nghiên cứu của nhóm là việc đưa sản phẩm lên kệ khi sản phẩm được chế tạo xong vì vậy thiết kế hay chọn một Khối lưu kho với hệ thống cần cẩu tự động là một điều cần thiết cho nhà máy này
+ Cần cẩu tự động khi được chọn cần phải đáp ứng các yếu tố: hành trình di chuyển của cần cẩu phải đảm bảo đến được tất cả các ô được bố trí sẵn trên kệ chứa hàng hóa, cần cẩu hoạt động ổn định, chính xác và phải chú ý đến tải trọng của cần cẩu khi thiết kế hệ thống Dựa vào các điều đã nêu ở trên để chọn các khối chức năng chính trong hệ thống
Chọn thiết bị cho các khối
Thiết bị: Băng tải roller Titan + băng tải PVC
- Chức năng: Chuyển động và truyền tải sản phẩm từ điểm A đến điểm B trong hệ thống.
- Điều khiển: PLC sẽ điều khiển chuyển động và tốc độ của băng tải.
* Khối phân loại sản phẩm
• Camera Flir Blackly S GigE model: BFS-PGE-04S2C-CS
• Tốc độ khung hình tối đa: 291
• Nhiệt độ hoạt động: 0 đến 500 o o
• Điện áp hoạt động: 12V (8 24V) cấp qua cổng GPIO -
- Chức năng: Quét và nhận diện màu sắc và kích thước của sản phẩm. Điều khiển: Camera sẽ truyền dữ liệu về PLC để thực hiện quyết định phân loại.
* Khối điều khiển trung tâm
• PLC Siemmens S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC
Bộ điều khiển hệ ống PLC Siemmens S7 – 1200 CPU 1214C DC/DC/DC là một dòng PLC th mới của SIEMENS, là thiết bị tự động hóa đơn giản nhưng có độ chính xác cao Có tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet), sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI, điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi công hệ ống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản Thông số kỹ thuậth t:
+ Điện áp hoạt động: 24V DC
+ Định mức dòng điện: 500 mA
+ Tần số hoạt động: 100 Khz
+ Cổng kết nối: 14 cổng vào digitals (24VDC), 2 cổng vào analogs (0~10VDC)
+ Cổng kết nối: 10 cổng ra digitals (24VDC)
+ Bộ nhớ: vùng nhớ làm việc 100 Kb, vùng dữ ệu 4Mbli
+ Tốc độ truyền tải: max 100Mbit/s
+ Giao thức điều khiển: onboard I/O, DC/DC/DC
+ Giao tiếp: Profinet, RJ45, 100Mbit/s
+ Biên nhiệt hoạt động: -20ºC ~60ºC
+ Kích thước sản phẩm: 110 x 100 x 75 (mm)
+ Trọng lượng sản phẩm: 0,415 Kg
- Chức năng: Điều khiển và quản lý các hoạt động của hệ thống, nhận dữ liệu từ camera và áp dụng logic để kiểm soát băng tải và robot
- Điều khiển Băng Tải: Thay đổi tốc độ, bật/tắt chuyển động.
- Điều khiển Robot: Điều khiển cánh tay robot dựa trên dữ liệu phân loại từ camera.
- Điều khiển Cần Cẩu: Quyết định và thực hiện quá trình xếp hàng dựa trên thông tin từ camera
Thiết bị :RX5Z007M2S0A73 Epson EZ Modules 2-Axis Robots
- Tốc độ trên mỗi trục: 1500mm/s
- Chức năng: Lấy và đặt sản phẩm theo yêu cầu, dựa trên quyết định của PLC.
- Điều khiển: PLC sẽ truyền tín hiệu để cánh tay robot thực hiện các nhiệm vụ cụ thể
Thiết bị: Stack Crane – Hệ ống cần cẩu trục tự động cho pallet th
- Tải trọng tối đa: 3000kg
- Có thể ạt động ở nhiệt độ - 30ho o C
- Chức năng: Xếp hàng tự động tùy thuộc vào loại sản phẩm và quyết định của PLC.
- Điều khiển: PLC sẽ gửi tín hiệu điều khiển để cần cẩu thực hiện các thao tác xếp hàng.
Sơ đồ khối chức năng giúp mô tả cách các thành phần chính trong hệ thống tương tác với nhau và làm thế nào PLC đóng vai trò trung tâm trong quyết định và điều khiển các hoạt động của hệ thống Sự liên kết giữa camera, băng tải, robot và cần cẩu thông qua PLC là chìa khóa để đạt được một hệ thống tự động hiệu quả trong quy trình phân loại và xếp hang
Sơ đồ khối của hệ thống sẽ được mô tả như hình dưới
2.4 Sơ đồ nối dây thiết bị ( ẽ sơ đồ mạch động lực, mạch khí nén, mạch PLC, …) V
Sơ đồ mạch động lực của hệ ống th
Sơ đồ mạch khí nén
Hình 3.2.1.4 Pop Up Wheel Sorter
- Máy phân loại con lăn xoay bưu kiện với góc chuyển hướng 30-45 độ + Bán kính bánh xe: 0,05 m
- Các cấu trúc kim loại mỏng, có thể gắn vào băng tải để ngăn các bộ phận rơi khi vận chuyển ở tốc độ cao Có bốn loại căn chỉnh có sẵn và trong một số màu sắc
Hình 3.2.1.7 Diffuse Sensor Diffuse sensor: cảm biến quang khuếch tán phát hiện vật thể rắn
- Vật liệu có thể phát hiện: Chất rắn
- ạm vi cảm biến: 0-1.6mPh
- Một thiết bị được sử dụng để định vị liên tiếp các sản phẩm tại cùng một vị trí bằng cách kẹp chúng
Có sẵn trong hai cấu hình khác nhau, trái và phải
Nó thường được sử dụng với Pick and Place Systems:
- Two-axis Pick and Place:
Hình 3.2.1.9 Two-axis Pick and Place
- Được sử dụng để lắp ráp nắp (Lid) trên đế (Base) hoặc chọn và đặt các mục từ nơi này đến nơi khác Để đảm bảo phù hợp chính xác, các đê và nắp đậy phải được căn chỉnh chính xác bởi các thanh định vị
+ Tay và tốc độ gắp: 2 m / s
+ Xoay trục Z theo gia số 90 ° (cánh tay và kẹp)
- Được sử dụng để tải những hàng hóa có tải trọng lớn, có thể được điều khiển bằng tín hiệu số hay tín hiệu tương tự ốn như Belt Conveyor:gi
+ Chiều dài băng tải: 2, 4 và 6m
+ Tốc độ truyền tối đa: 0.45m/s (digital) và 0.8 m/s (analog)
- Thay đổi hướng di chuyển của hàng hóa 1 góc 90 o
- Chu vị bên ngoài (tại mép ộn): 2.94mcu
- Các thông số khác giống Roller Conveyor thông thường
- Stacker Crane và Rack (lưu kho tự động):
Hình 3.2.1.12 Stacker Crane và Rack
- Stacker Crane di chuyển trên đường ray, bao gồm 1 xe trượt, 1 bệ ẳng đứng và các thang ngang có thể th trượt sang 2 bên Hai máy đo khoảng cách laser, đo vị trí ngang và dọc của bệ
- Rack cung cấp không gian để lưu trữ hàng hóa
3.2.2 Tạo mô hình nhà máy
Sử dụng các công cụ và thành phần có sẵn trong Factory I/O để tạo mô hình 3D của đề tài “ hệ ống sản xuất, th phân loại sản phẩm theo màu sắc, kiểu dáng, đóng gói và lưu kho tự động”
- 1 băng tải cao su 4m (Belt Conveyor) dùng để đưa sản phẩm vào, ở ối băng tải được gắn 1 cảm biến cu quang (Diffuse Sensor) dùng để nhận diện sản phẩm
- Sản phẩm sẽ được nhận diện và được đưa vào 1 bộ xử lí sản phẩm (Machine Center) để gia công sản phẩm tạo thành đế hoặc nắp
- Sản phẩm sau khi được gia công sẽ được đưa vào 1 băng tải cao su 4m (Belt Conveyor), trên băng tải sẽ có 1 cảm biến giám sát (Vision Sensor) được đặt trên 1 giá đ (Bracket) dùng để nhận diện màu sắc, kiểu dáng của sản phẩm
- Ở phía cuối băng tải được gắn 1 máy phân loại con lăn ( Pop Up Wheel Sorter) được gắn với 3 băng tải cao su 4m (Belt Conveyor) dùng để phân loại sản phẩm:
+ Sản phẩm màu xanh lá sẽ được máy phân loại con lăn 1 chuyển về 2 băng tải cao su 4m (Belt Conveyor):
• Đế màu xanh lá (Green Base) sẽ được chuyển về bên phải
• Nắp màu xanh lá (Green Lid) sẽ được chuyển về bên trái
- Ở cuối băng tải cao su 4m (Belt Conveyor) có 1 bộ căn chỉnh (Aligner & Wheel Aligner) được đặt trên
1 băng tải cao su 2m (Belt Conveyor).Ở ữa băng tải sẽ được gắn 1 cảm biến quang (Diffuse Sensor) gi dùng để ận diện và đếm số sản phẩm đã đi qua Ở nh cuối băng tải sẽ được lắp 1 bộ định vị (Right & Left Positioner) dùng để cố định sản phẩm đế và nắp màu xanh lá
- Sản phẩm màu xanh dương sẽ được máy phân loại con lăn 1 cho phép đi thẳng qua băng tải cao su 4m (Belt Conveyor), ở ối băng tải sẽ có 1 máy phân loại con lăn 2 (Pop Up Wheel Sorter) dùng để phân cu loại kiểu dáng của sản phẩm màu xanh dương:
• Đế màu xanh dương (Blue Base) sẽ ợc chuyển về bên phảđư i
• Nắp màu xanh dương (Blue Lid) sẽ ợc chuyển về bên trái.đư
- Ở 2 phía của máy phân loại con lăn 2 (Pop Up Wheel Sorter) được lắp đặt 1 băng tải cao su 4m (Belt Conveyor) kết hợp với băng tải cao su cong (Curved Conveyor) và 1 băng tải cao su 2m (Belt Conveyor) để vận chuyển sản phẩm màu xanh dương Ở ối băng tải sẽ có 1 bộ định vị (Right & Left cu Positioner) dùng để cố định sản phẩm
- Sau mỗi bộ định vị sẽ có 1 cánh tay robot 2 bậc tự do ( Two-axis pick and place) dùng để gắp sản phẩm và bỏ vào thùng, khi đủ 4 sản phẩm vào 1 thùng thì sẽ được di chuyển để xếp vào kho
- Các băng tải con lăn (Roller Conveyor) được lắp đặt và kết nối với cần cẩu xếp hàng tự động (Stacker Crane) và các kệ (Rack) để xếp vào kho
- Tủ điện (Electric Switchboard) và đèn báo tín hiệu (Light Indicator) được lắp đặt để điều khiển hệ thống
- Các rào chắn được lắp đặt xung quanh hệ thống để đảm bảo an toàn
Hình 3.2.1 Mô hình nhà máy hệ ống sản ất, phân loại sản phẩm theo màu sắc, kiểu dáng, đóng gói và th xu lưu kho tự động
3.2.3 ểm tra hoạt độKi ng
- Để đảm bảo mô hình hoạt động đúng trước khi điều khiển PLC, chúng ta cần thử chạy trước trên Factory I/O
- Sử dụng Tag để ều khiển các đối tượng:đi
+ Một đối tượng sẽ có ít nhất một Tag gồm 2 thông tin: Tên và giá trị (Name, Value)
+ Có 2 loại Tag, Sensors Tag và Actuator Tag
+ Tag có 3 loại kiểu dữ liệu: Boolean (on/off), Float (số ực), Int (số nguyên).th
- Sử dụng PLC điều khiển mô hình thông qua các I/O driver
- Người sử dụng chọn Driver thích hợp với bộ điều khiển PLC
- Có thể sử dụng phần mềm mô phỏng của PLC để ều khiển mô hình đi
3.3 Giao tiếp Factory I/O và PLCSIM
Sau khi thiết kế hệ thống trên Factỏy I/O Chúng ta cần kết nối giữa Factỏy I/O và PLCSIM để tiến hành mô phỏng
Bước 1 : Mô phỏng PLC trong TIA PORTAL
Bước 2: Vào Factory I/O nhấn F4 ( Drives) -> Chọn Siemen S7 PLCSIM:
Bước 3: Chọn Configuration để thiết lập cấu hình PLC (chọn S7 1200)
Bước 4: Liên kết các Tag ào module S7 1200
- Hệ thống được vận hành theo các bước:
+ Bước 1: Lấy sản phẩm thô đặt vào băng tải cao su để vận chuyển vào bộ xử lí
+ Bước 2: Sản phẩm thô được xử lí để CNC thành nắp hoặc đế với 2 màu xanh lá hoặc xanh dương
+ Bước 3: Thông qua cảm biến nhận diện và máy phân loại con lăn 1 sản phẩm sẽ được vận chuyển theo 3 đường:
• Sản phẩm xanh dương: đi thẳng
+ Bước 4: Sản phẩm màu xanh dương sẽ được đi qua máy phân loại con lăn 2 để tiến hành phân loại
Thiế ế vận hành hệ ống ảo t k th
Giao tiếp Factory I/O và PLCSIM
Sau khi thiết kế hệ thống trên Factỏy I/O Chúng ta cần kết nối giữa Factỏy I/O và PLCSIM để tiến hành mô phỏng
Bước 1 : Mô phỏng PLC trong TIA PORTAL
Bước 2: Vào Factory I/O nhấn F4 ( Drives) -> Chọn Siemen S7 PLCSIM:
Bước 3: Chọn Configuration để thiết lập cấu hình PLC (chọn S7 1200)
Bước 4: Liên kết các Tag ào module S7 1200
Vận hành hệ thống
- Hệ thống được vận hành theo các bước:
+ Bước 1: Lấy sản phẩm thô đặt vào băng tải cao su để vận chuyển vào bộ xử lí
+ Bước 2: Sản phẩm thô được xử lí để CNC thành nắp hoặc đế với 2 màu xanh lá hoặc xanh dương
+ Bước 3: Thông qua cảm biến nhận diện và máy phân loại con lăn 1 sản phẩm sẽ được vận chuyển theo 3 đường:
• Sản phẩm xanh dương: đi thẳng
+ Bước 4: Sản phẩm màu xanh dương sẽ được đi qua máy phân loại con lăn 2 để tiến hành phân loại
+ Bước 5: Các sản phẩm sẽ đi qua cảm biến đếm số sản phẩm và được cố định sau đó được cánh tay robot 2 bậc tự do gắp bỏ vào thùng
+ Bước 6: Khi đủ 4 sản phẩm trong thùng, thùng sẽ di chuyển và được sắp xếp lên kệ
Kết quả và kết luận
Kết quả đạt được
Hệ thống phân loại, lắp ráp, đóng gói sản phẩm và tiến hành nhập kho sản phẩm
Phần cứng: mô phỏng thành công hệ thống trên FactoryIo
Phần mềm: lập trình được hệ thống điều khiển PLC trên Tiaportal V17, dùng CADe và Fluidsim để vẽ mạch động lực, khí nén.