Báo Cáo Đồ Án I Dây Chuyền Đóng Gói Sản Phẩm.pdf

Trên thế giới các hãng lớn v tự động ha như OMRON, SIEMENS… không ngừng phấn đấu để đưa ra các sản phm mới trong lĩnh vực ny với những tính năng của các PLC ngy cng mạnh, tốc độ xử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG -

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Khang Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Bình 20182381

Hà Nội, 2023

1

MỤC LỤC

PHẦN 1: GIỚI THI U WINCC 2 Ệ

1.Tổng quan 2

2.Cấu trúc WinCC 3

2.1.Control Center 3

2.2.Nhưng module chức năng 3

2.3.Các khái niệm thường dùng trong WinCC 3

PHẦN 2 : DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 5

I Băng tải 5

2 Phân lo 5 ại: 3 Các b phộ ận băng tải 6

II Trang b h ị ệ thống băng tải 7

1 Độ cơ 7

2 Nút khởi động và nút d ng 8 ừ 3 C m biả ến xác định v trí s n ph m v ị ả   thng 9

4 V t th 9 ậ ể Hình 7 Thùng ch a s n phứ ả m 9

III L p trậ nh điu khi n dây chuyể n đng g i s n ph ả m 10

1 L a ch n linh ki n 10 ự ọ ệ 2 Mô t công ngh dây chuyả ệ n đng g i s n ph ả m 11

- C c yêu c u c a h     thng: 11

3 Mạch kết nối 12

4 L p trậ nh điu khi n 12 ể 5 Chương trnh điu khiển 13

6 Mô phỏng chương trnh 14

PHẦN 1: GIỚI THIỆU WINCC

1.Tổng quan

Ngy ny các thiết bị điu khiển khả trnh PLC được thay thế dần cho các thiết

bị điu khiển quá trnh cũ để thực hiện việc tư động hon ton một quá trnh công nghệ, thực hiện việc tích hợp mạng công nghiệp Trên thế giới các hãng lớn v tự động ha như OMRON, SIEMENS… không ngừng phấn đấu để đưa ra các sản phm mới trong lĩnh vực ny với những tính năng của các PLC ngy cng mạnh, tốc độ xử

lý nhanh đáp ứng được yêu cầu trong công nghiệp với các bi toán điu khiển kh, phức tạp cao Hiện nay trên thị trường Việt Nam PLC của hãnh SIEMENS được sử dụng khá nhiu trong các lĩnh vực như điện lực, giấy, xi măng… các chủng loại PLC của hang khá phong phú như S7 200, 300, 400 được sản xuất đa dạng ty theo yêu -cầu sử dụng v độ phức tạp của bi toán điu khiển Tuy nhiên, ta thấy rằng trong công nghiệp vấn đ giao diện Người-Máy(HMI) rất quan trọng trong việc điu khiển v giám sát quá trnh sản xuất Hãng SIEMENs đưa ra một số phần mm để xây dựng giao diện Người Máy như Protool/Protool CS, WinCC c tính linh hoạt v mm dẻo

-để thực hiện giải pháp kỹ thuật thực hiện giao diện người máy Những phần mm ny không những c thể sử dụng cho các thiết bị của chính hang m còn mở rộng tương thích với các thiết bị của hang khác như GE( General Electric), Allen Bradly, Misubishi… thông qua các kênh điu khiển riêng

WinCC l phần mm tạo dựng hệ SCADA v HMI rất mạnh của hang SIEMEN hiện đang được dung phổ biến trên thế giới v Việt Nam WinCC hiện c mặt trong rất nhiu lĩnh vực như sản xuất xi măng, giấy, thép dầu khí…

WinCC l một hệ thống điu khiển trung lập c tính công nghiệp v c tính kỹ thuật, hệ thống mn hnh hiển thị đồ họa v điu khiển nhiệm vụ trong sản xuất, tự động ha quá trnh Hệ thống ny đưa ra những module chức năng tích hợp công nghiệp cho hiển thị đồ họa, những thông báo, những lưu trữ, những báo cáo N là một trnh điu khiển mạnh, nhanh chng cập nhật các ảnh v những chức năng lưu trữ

an ton bảo đảm tính lợi cao đem lại cho người vận hnh một giao diện trực quan dễ

sử dụng, c khả năng giám sát v điu khiển quá trnh công nghệ theo thời gian thực Ngoi những chức năng hệ thống, WinCC đưa ra những giao diện mở cho các giải pháp của người dung Những giao diện ny lm cho n c thể tích hợp trong những giải pháp tự động ha phức tạp, các giải pháp cho công ty mở Sự truy nhập tới

cơ sở dữ liệu tích hợp bởi những giao diện chun ODBC v SQL, sự lồng ghép những đối tượng v những ti liệu được tích hợp bởi OLE 2.0 v OLE custom controls(OCX) Những cơ chế ny lm cho WinCC l một đối tác dễ hiểu, dễ truyn tải trong môi trường windows

WinCC dựa trên hệ điu hnh Microsoft 32 bit, bảo đảm đảm phản ứng nhanh

để xử lý các sự kiện v chống lm mất dữ liệu bên trong, tạo ra một sự an ton cao cho một dự án nhiu người dụng

3

2.Cấu trúc WinCC

2.1.Control Center

• WinCC explorer: giao diện đồ họa trên Windows

• Quản lý dữ liệu: cung cấp ảnh quá trnh với những Tag giá trị theo các loại sau:

- Chu kỳ

- Chu kỳ với sự thay đổi

- Điu khiển sự kiện thời gian

• Truyn dữ liệu từ hệ thống tự động ha theo những cách sau:

- Nhận

- Yêu cầu

2.2.Nhưng module chức năng

• Hệ thống đồ họa (graphic designer): trnh by v nối quá trnh bằng đồ họa

• Soạn thảo hoạt động (Global Scipt): l một dự án đông cho những yêu cầu đặc biệt

• Hệ thống thông báo(alarm logging): những thông báo đầu ra v báo đã nhận được thông tin đầu ra

• Soạn thỏa v lưu trữ những giá trị phép đo (TagLogging): soạn thảo những giá trị phép đo v cất giữ chúng trong thời hạn lâu di , soạn thảo dữ liệu hướng người dng v cất giữ chúng lâu di

• Hệ thống báo cáo(Report designer): báo cáo những trạng thái hệ thống

2.3.Các khái niệm thường dùng trong WinCC

• WinCC Explorer: n được xuất hiện khi khởi động WinCC Tất cả các phần của win cc đu được khởi động từ đây Từ cửa sổ wincc Explorer c thể xâm nhập tất

cả các thnh phần m một dự án giao diện người máy cần c cũng như việc xây dựng cấu hnh cho các phn riêng rẽ đ

• Chức năng của WinCC explorer : gồm tất cả các chức năng quản lí phục vụ hệ thống của win cc Tại đây bạn c thể đặt cấu hnh v khởi động mode run-time

• Nhiệm vụ của quản lí dữ liệu(Data manager): đây l một phần của Win cc explorer, n cung cấp các hnh ảnh quá trnh, bộ đệm cho các tag

• Nhiệm vụ của wincc explorer:

- Tạo một dự án mới

- Đặt cấu hnh

- Gọi v lưu trữ dự án

- Quản lí dự án.

- Chức năng ấn bản mạng cho nhiu người sử dụng

- Hiển thị cấu hnh dữ liệu

- Điu khiển v đặt cấu hnh của cấp bậc của các ảnh, cấu trúc hệ thống

- Ci đặt thông số tổng thể như ngôn ngữ, hệ thống , đường dẫn người dng

- Đặt cấu hnh cho vị trí các chức năng đặc biệt của người dng

- Phản hồi ti liệu;

- Lập báo cáo các trạng thái của hệ thống

- Chuyển đổi giữa đặt cấu hnh v chạy thực

- Thử các mode như mô phỏng khi chạy v trợ giúp hoạt động đặt cấu hnh dữ liệu, thể hiện trạng thái v tạo thông báo

5

PHẦN 2 DÂY CHUY : ỀN ĐÓNG GÓI SẢ N PH ẨM

I Băng tải

1 H ệ thố ng truy ền động băng tải:

Các băng tải thường dng để di chuyển các vật liệu đơn chiếc Trong các dây chuyn sản xuất, các thiết bị ny được sử dụng rộng rãi như những ph ng tiện vận ươ chuyển các linh kiện nhẹ

Ngày nay, người ta sử dụng băng tải c độ bn cao, chiu rộng c thể tới 3m v vận tốc vận chuyển c thể đạt 4m/giây v hơn nữa năng suất của băng tải c thể đạt vi nghn tấn trong một giờ Những hệ thống nối được sử dụng rộng rãi trong ngành khai thác mỏ quặng, cũng như ngnh xây dựng Ở những vị trí đ, băng tải c năng cạnh tranh lớn với đường vận chuyển bằng cáp treo hay vận chuyển bằng ô tô, đường sắt

2 Phân loại:

Băng tải có nhiu kiểu dáng khác nhau vì thế được phân nhiu loại:

- Theo phương chuyển động (Phương ngang, phương nghiêng, phương đứng…)

Hình 1 Băng tải phương ngang

- Theo kết cấu (c ố định, di động)

Hình 2 băng tải c định

3 Các b phộ ận băng tải.

- Bộ ph n kéoậ :

+ Băng dẹt tấm cao su là loại băng phổ bin nhất Băng gồm có một số lớp đệm băng vải bông giấy, được lưu hóa bằng cao su nguyên chất hay cao su tổng hợp, các b m t ngoài c ặ ủa băng được phủ bằng cao su Độ  b n của băng được xác

định bằng mác của vải, chiu rộng của băng v v số lượng các lớp đệm Chiu dài của lớp v cao su ph thu c vào kích th c và tính chỏ ụ ộ ướ ất của vật được vận chuyển

- B phộ ận tựa:

+ Để tránh võng v lắc bộ phận kéo trong thời gian lm việc th trên nhánh lm việc cũng như trên nhánh không tải người ta dng bộ phận tựa Gối tựa trượt thường c dạng con chạy, con trượt hoặc vấu lắp trên bộ phận kéo

- B phộ ận dẫn động:

+ B ph n dộ ậ ẫn động dng để ẫn độ d ng b ph n kéo và b ph n làm viộ ậ ộ ậ ệc của băng tải

+ Th ng thì b ph n d n ng gườ ộ ậ ẫ độ ồm c: động cơ điện, kh p nớ ối đn hồi

để nối trục động cơ v i trụớ c vào của h p giảm tốc ộ

7

II Trang bị h ệ thống băng tả i

1 Độ cơ

- Lựa chọ động cơ

Để kéo băng tải thng v băng tải sản phm ta lựa chọn động cơ điện xoay chiu không đồng bộ 3 pha Dng động cơ điện xoay chiu 3 pha không đồng bộ c giá thnh rẻ, dễ dng sử dụng v vận hnh Được sử dụng nhiu trong thực tế Tuy nhiêm đối với băng tải nhỏ c thể sử dụng động cơ điện một chiu

Động cơ oriental motor

Thông số kỹ thuật:

Công suất ngõ ra 25W

Điện áp hoạt động Single-Phase 115 VAC

Tỉ số truyền động của hộp số 150:1

Mômen định mức (lb-in): 8 8

Tốc độ định mức (rpm): 12

Hình 3 Động cơ oriental

Nhưng trêm thực tế để tính được tốc độ quay của động cơ với băng tải người

ta tính bành công thức:

Dẫn động xích dng các đĩa xích c răng:

Trong đ:

z: số mắc xích được đặt lên vòng tròn của tang

t1, t2: là các bước của hai mắc xích kề nhau

Trường hợp cá biệt đối với mắc xích như nhau của tất cả các mắc xích nếu răng của đĩa xích ăn khớp với mỗi mắc xích th:

1

60v

n

z t

=

Trong đ:

z: số răng của đĩa xích

t: là bước của mắt xích

Tỷ số truyn chung của bộ phận dẫn động l:

dc

n

i

n

=

Trong đ:

Ndc: số vòng quay trong một phút của động cơ

n: số vòng quay của trục dẫn động

- Khớp nối mở máy v khớp nối bảo vệ:

Trong các bộ phận dẫn động của các băng tải di v chịu tải nặng, người ta thường đặt giữa động cơ v hộp giảm tốc các khớp nối mở máy, hạn chế v bảo vệ

Để dẫn động trong trường hợp ny th người ta sử dụng các động cơ điện không đồng

bộ roto lồng sc

Đối với các khớp nối mở máy v khớp nối giới hạn, cần phải đạt được các yêu cầu sao cho: chúng không được chất tải động cơ cho đến khi đạt được số vòng quay nghĩa trong 1 phút v moment chúng truyn đi cần phải không tải trong thời kỳ trượt của động cơ

2 Nút khởi động và nút d ừng.

Lựa chọn nút bấm loại: Control-Station-Button-Sưitch

Hinh 5 Nút khởi động và nút d ng ừ Các nút b m khấ ởi động là nút bấm đơn thường mở: Bnh thường các tiếp điểm của nó ở trạng thái mở tương ứng đầu vào m c logic OFF Khi ứ ấn nút, khi đ các tiếp điể ởm trạng thái đng tương ứng đầu vào mức logic 1

STOP START

9

3 C m biả ến xác định v ị trí sản phẩ m v à thùng.

Các c m bi n này có tác dả ế ụng xác định chính xác v trí dùng c a s n ph m ị ủ ả  Khi n tác động chuyển từ trạng thái ON sang OFF, các Bít tương ứng có mức logic

từ “1” chuyển v trạng thái “0”

Hình 6 Cảm biến

4 V ật thể

- Thùng

Hình 7 Thùng ch a s n ph m ứ ả ẩ

III L p trậ ình điều khi n dây chuyể ền đng g i sả n ph ẩm.

1 Lựa chọn linh kiện

- PLC -200-224: S7

+ Nguồn nuôi : 24VDC

+ Số bộ đếm counter : 256 bộ

+ Số bộ timer : 256 bộ

+ Số đầu vo số tích hợp sẵn trên CPU : 14 đầu

+Số đầu ra số tích hợp sẵn trên CPU : 10 đầu

+ Cu nguồn cấp cho sensor : với nguồn 24VDC

+Số modun mở rộng tối đa c thể lên tới 7 modun

Hình 9 PLC S7- 200 - 224

- Rơle:

Hình 10 Rơle trung gian

11

Rơle lm nhiệm vụ trung gian giữa đầu ra của PLC v tải (làm bớt dòng cho đầu

ra của PLC)

2 Mô t công ngh dây chuyả ệ ền đng g i sản phẩm.

- C c yêu c u của h thống:

- Hoạt động tự động từ khâu đưa thng đến nhận sản phm đến khâu đưa sản phm đến thng

- Đếm chính xác lượng sản phm đủ theo yêu cầu kỹ thuật

- Dừng hộp đúng vị trí để nhận sản phm

- Hai dây chuyn phải hoạt động nhịp nhng

- Độ an ton lao động phải được đảm bảo tuyệt đối

- Nguyên lý hoạt động:

Khi ta nhấn nút START để khởi động hệ thống th động cơ thứ hai (K2) hoạt động kéo băng tải thng di chuyển Khi c một thng đi đến vị trí băng tải sản phm th cảm biến thứ hai (CB2 – dng để phát hiện thng) hoạt động lm băng tải thng dừng lại v khởi động động cơ thứ nhất (K1) hoạt động v kéo băng tải sản phm di chuyển để đưa sản phm vào thùng

Cảm biến thứ nhất (CB1) dng để phát hiện v đếm sản phm khi số lượng sản phm đạt yêu cầu th hệ thống sẽ điu hiển động cơ thứ nhất (K1) dừng lại, v khởi động động cơ thứ hai (K2) cho băng tải thng di chuyển v một thng rỗng tiếp tục dừng lại ở cảm biến thứ hai (CB1) Cứ như vậy chu trnh được lặp lại, khi muốn dừng

hệ thống th ta nhấn nút STOP

Nếu x y ra s c thì hả ự ố ệ thống sẽ ngừng hoạt động và đèn báo sự ố ẽ nhấp c s nháy

CB2

ON

OFF

220V

Đ2

ĐC1 ĐC2

Đ1

3 Mạch kết nối

- Sơ đồ kết nối:

Hình 11 Sơ đấu ni với PLC

4 Lập trình điều khiển

- Địa chỉ vào ra

ON I0.0 Nút ấn khởi động dây chuyn

OFF I0.1 Nút ấn dừng dây chuyn

CB2 I0.3 Cảm biến nhận thùng

ĐC2 Q0.1 Băng tải sản thùng

Đ1 Q0.3 Đèn báo dây chuyn đang lm việc

I0.0

PLC CPU 226

Q0.0

+ 24V-

CB1

K2 K1

13

5 Chương trình điều khiển

Hình 13 Lập trình chương trình theo ngôn ngữ LAD

Hình 14 Chương trình điều khiển PLC

6 Mô phỏng chương trình

Hình 15 Chương trình mô phỏng