nghiên cứu thiết kế xây dựng và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm

LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Màn Việt Anh Mã sinh viên: 19010202 Lớp: K13 - Tự Động Hóa Ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự Động Hóa Tôi đã thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp với đề tài: Nghi

Trang 1

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO VÀ

Sinh viên: Màn Việt Anh

Mã số sinh viên: 19010202 Khóa: K13

Ngành: Kĩ thuật điều khiển- tự động hóa Hệ: Chính quy Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Văn Thiêm

Hà Nội – Năm 2024

Copies for internal use only in Phenikaa University

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA

ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, XÂY DỰNG VÀ PHÁT TRIỂN

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO

VÀ ĐẾM SẢN PHẨM

Sinh viên: Màn Việt Anh

Mã số sinh viên: 19010202 Khóa: K13

Ngành: Kĩ thuật điều khiển- tự động hóa Hệ: Chính quy

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Văn Thiêm

Hà Nội – Năm 2024

Trang 3

Trang 4

Trang 5

Trang 6

Trang 7

Trang 8

Mẫu QT.ĐT.19.M22

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BẢN GIẢI TRÌNH SỬA CHỮA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu

Họ và tên tác giả đồ án/khóa luận: Màn Việt Anh

Mã sinh viên: 19010202 Lớp: K13 – Tự Động Hóa

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự Động Hóa

Đã bảo vệ đồ án/khóa luận tốt nghiệp ngày 3 tháng 4 năm 2024

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và phát triển hệ thống phân loại sản

phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Văn Thiêm

Theo góp ý của Hội đồng, dưới sự định hướng của giảng viên hướng dẫn, tác giả

đồ án/khóa luận đã nghiêm túc tiếp thu những ý kiến đóng góp của Hội đồng và tiến hành sửa chữa, bổ sung đồ án theo đúng tinh thần kết luận của Hội đồng Chi tiết về các nội dung chỉnh sửa như sau:

Tác giả chỉnh sửa và bổ sung đồ án theo góp ý của Hội đồng

Sơ đồ khối hệ thống 62 Chỉnh sửa lại sơ đồ khối

hệ thống 62

Sơ đồ thuật toán 84, 85 Chỉnh sửa lại sơ đồ thuật

toán 84, 85 Trên đây là Bản giải trình về những điểm sửa chữa, bổ sung đồ án của tác giả theo đúng yêu cầu của Hội đồng đánh giá ĐATN ngành Kỹ thuật điều khiển và

Tự Động Hóa tại Trường Đại học Phenikaa ngày … tháng … năm …

Trang 9

TÓM TẮT DAKLTN

Đồ án tốt nghiệp đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm” thiết kế ra một mô hình dùng để phân loại sản phẩm theo kích thước chiều cao gồm 3 kích thước Đồ án

sẽ được thiết kế 3D trước trên phần mềm SolidWorks và vẽ bản vẽ điện, đấu nối dây trên phần mềm Eplan, từ đó sẽ tiến hành thi công thực hiện mô hình thực tế

Mô hình dùng PLC để điều khiển toàn bộ hệ thống, mô hình bao gồm 4 băng tải,

6 cảm biến và 2 xylanh Hệ thống gồm 2 đèn, 2 nút nhấn và 1 Switch chuyển giữa 2 chế độ Auto và Manual Chế độ Auto sẽ tự động đưa sản phẩm vào để phân loại và chế độ Manual người điều khiển sẽ được điều khiển tất cả các hoạt động của băng tải và xylanh để phân loại Các sản phẩm sẽ đi trên một băng tải chính sau đó được đẩy, rơi xuống băng tải phụ chứa những hộp đựng phôi trên băng tải đó Cảm biến sẽ phát hiện đúng chiều cao của sản phẩm đồng thời đếm

số lượng sản phẩm đã được đưa vào trong hộp, khi hộp đủ số lượng mong muốn

sẽ đưa hộp mới đến vị trí cần đẩy sản phẩm và hộp đã đủ sẽ được chuyển đi

Trang 10

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Màn Việt Anh

Mã sinh viên: 19010202 Lớp: K13 - Tự Động Hóa

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và Tự Động Hóa

Tôi đã thực hiện đồ án/khóa luận tốt nghiệp với đề tài:

Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn của: TS Phạm Văn Thiêm

Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực Nếu phát hiện có bất kỳ hình thức gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 11

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Văn Thiêm - giảng viên trường Đại học Phenikaa là người đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Nhờ sự quan tâm, chỉ bảo nhiệt tình của thầy, em đã hoàn thành được đồ án này một cách tốt nhất

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Điện – Điện

Tử, những người đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập Nhờ sự dìu dắt của các thầy cô, em đã có được nền tảng kiến thức vững chắc để thực hiện đồ án này

Đến nay đồ án cũng đã hoàn thành, với kinh nghiệm còn hạn chế của một sinh viên nên bản báo cáo đồ án tốt nghiệp này không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các quý thầy cô để

em có thể bổ sung, nâng cao kiến thức của mình nhằm có thêm nhiều kinh nghiệm trong các công việc thực tế sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Trang 12

BẢNG KẾ HOẠCH QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Sinh viên thực hiện: Màn Việt Anh

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Văn Thiêm

Kế hoạch thực hiện công việc:

STT Nội dung Thời gian Kết quả Chú thích

1 Lên ý tưởng, phân

tích đề tài

9/10/2023 – 22/10/2023 (2 tuần)

Hoàn thành đúng tiến độ

2 Tìm hiểu các phần

mềm sử dụng

23/10/2023 –30/10/2023 (1 tuần)

3 Vẽ mô phỏng 3D

mô hình

31/10/2023 – 5/11/2023 (1 tuần)

5 Thi công mô hình

13/11/2023 – 26/12/2023 (2 tuần)

6 Vẽ bản vẽ điện

27/11/2023 – 3/12/2023 (1 tuần)

7 Thi công bảng

điện, đi dây điện

4/12/2023 – 24/12/2023 (3 tuần)

8 Lấy khí nén, thiết

kế bình khí nén

25/12/2023 – 31/12/2023 (1 tuần)

Trang 13

Chưa hoàn thành đúng tiến

độ

Hoàn thành vào ngày 24/1

độ

11 Viết báo cáo

22/1/2024 – 4/2/2024 (2 tuần)

độ

Trang 14

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 20

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24

1.1 Tổng quan về hệ thống 24

1.1.1 Tổng quan 24

1.1.2 Vai trò của hệ thống phân loại sản phẩm trong tự động hóa 24

1.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay 24

1.2 Cơ sở lý thuyết 27

1.2.1 Thiết bị thành phần 27

1.2.1.1 PLC 27

1.2.1.2 Nguồn tổ ong [2] 30

1.2.1.3 Aptomat [3] 31

1.2.1.4 Cầu đấu điện [4] 33

1.2.1.5 Nút nhấn và đèn báo [5] 35

1.2.1.6 Switch [6] 38

1.2.1.7 Relay [7] 41

1.2.1.8 Mạch buck converter [9] 44

1.2.1.9 Van điện từ [11] 46

1.2.1.10 Cảm biến [12] 49

1.2.1.11 Động cơ băng tải [13] 50

1.2.1.12 Xylanh [14] 52

1.2.2 Đấu nối dây điện 55

1.2.2.1 Giới thiệu phần mềm EPLAN [16] 55

1.2.2.2 Bản vẽ phân phối nguồn 57

1.2.2.3 Bản vẽ kết nối in/out PLC 59

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 60

2.1 Thiết kế mô hình 60

2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật 60

2.1.2 Quy trình công nghệ 60

2.1.3 Sơ đồ khối hệ thống 61

2.1.4 Giới thiệu phần mềm Solid Work [17] 62

2.1.5 Các chi tiết trên bản vẽ 65

2.1.6 Thực hiện chế tạo mô hình thực tế 67

2.2 Thiết kế bảng điện 72

2.2.1 Thiết kế kích thước bảng điện 72

2.2.2 Đi dây điện 73

2.2.3 Khí nén cho xylanh 74

2.2.4 Bảng điện thực tế 76

CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 77

3.1 Lập trình PLC 77

3.1.1 Giới thiệu phần mềm TIA Portal [18] 77

3.1.2 Kết nối PLC với phần mềm 78 Copies for internal use only in Phenikaa University

Trang 15

3.1.3 Phân công đầu vào ra của PLC 79

3.1.4 Sơ đồ thuật toán 83

3.2 Thiết kế màn hình HMI 85

3.2.1 Thiết kế màn hình chính 85

3.2.2 Thiết kế màn hình manual 86

3.2.3 Kết nối HMI với PLC 86

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ TỔNG KẾT 88

4.1 Kết quả 88

4.2 Tổng kết 88

4.2.1 Đánh giá 88

4.2.2 Khả năng phát triển 89

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC 93

Trang 16

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Máy phân loại trái cây bằng camera thông minh iQS

Performance Plus của Công ty TNHH Finom 26

Hình 1 2: PLC S7-1200 1214C-DC-DC-DC-6ES7214-1AE30-0XB0 28

Hình 1 3: Nguồn tổ ong 24V-10A 31

Hình 1 4: Aptomat MCB 2 Pha NXB-63 Chint 33

Hình 1 5: Cầu đấu điện 15A, 12 cực 35

Hình 1 6: Nút nhấn và đèn báo 37

Hình 1 7: Công tắc 2 vị trí 40

Hình 1 8: Relay OMCIT MY2N 43

Hình 1 9: Mạch hạ áp LM2596 45

Hình 1 10: Van điện từ AIRTAC 4V210-08 24V 48

Hình 1 11: Cảm biến PMM18 C301NA E3F-DS30C4 50

Hình 1 12: Động cơ DC của băng tải 52

Hình 1 13: Xylanh SMC CDJ2B10 75-B 54

Hình 1 14: phần mềm EPLAN ELECTRIC 56

Hình 1 15: Bản vẽ phân phối điện cho hệ thống 57

Hình 1 16: Nguồn cung cấp cho PLC 58

Hình 1 17: Kết nối input cho PLC 59

Hình 1 18: Kết nối output của PLC 59

Hình 2 1: Sơ đồ khối hệ thống 61

Hình 2 2: phần mềm Solid Works 62

Hình 2 3: Nhôm định hình 20x20mm 65

Hình 2 4: bản vẽ băng tải chính 65

Hình 2 5: bản vẽ băng tải phụ 66

Hình 2 6: bản vẽ xylanh, cảm biến, gá cảm biến 66

Hình 2 7: Bản vẽ mô hình 67

Hình 2 8: Kích thước của tấm nền formex 70

Hình 2 9: Kích thước và khung của nhôm định hình 71

Hình 2 10: Mô hình thực tế 72

Hình 2 11: Bảng điện thiết kế 73

Hình 2 12: Đang đấu nối dây điện 74

Hình 2 13: Sơ đồ khối của khí nén 74

Hình 2 14: Bảng điện thực tế 76

Hình 3 1: TIA Portal V16 78

Hình 3 2: Dây Ethenet 78

Hình 3 3: Đặt IP cho PLC trong TIA Portal 79

Hình 3 4: Lưu đồ thuật toán tổng quan của hệ thống 83

Hình 3 5: Sơ đồ thuật toán chế độ Auto 84

Hình 3 6: Sơ đồ thuật toán chế độ Manual 84

Hình 3 7: Màn hình chính của HMI 85

Hình 3 8: Màn hình Manual của HMI 86 Copies for internal use only in Phenikaa University

Trang 17

Hình 3 9: Kết nối HMI với PLC 87

Hình 3 10: Cấu hình địa chỉ cho HMI 87

Hình 4 1 Bản vẽ phân phối nguồn 93

Hình 4 2 Bản vẽ nguồn cho PLC 94

Hình 4 3 Bản vẽ input cho PLC 95

Hình 4 4 Bản vẽ output cho PLC 96

Hình 4 5: Giao diện màn hình chính hệ thống 103

Hình 4 6: Giao diện màn hình Manual của hệ thống 103

Trang 18

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong 24VDC 31

Bảng 1 2: Thông số kỹ thuật của công tắc 2 vị trí 41

Bảng 2 1: Danh sách các thiết bị 68

Bảng 2 2: Danh sách các dụng cụ 68

Bảng 2 3: Danh sách các chi tiết 70

Bảng 3 1: Đầu vào input của PLC 80

Bảng 3 2: Đầu ra output của PLC 80

Bảng 3 3: Tags dùng HMI của PLC 82

Trang 19

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

PLC (Programmable Logic Controller): Bộ điều khiển logic khả trình

HMI (Human Machine Interface): Giao diện người-máy

VDC (Volts Direct Current): Điện áp một chiều

AC (Alternating Current): Điện áp xoay chiều

NO (Normally Open): Thường mở

NC (Normally Closed): Thường đóng

RH (Relative Humidity): Độ ẩm tương đối

LAN (Local Area Network): Mạng cục bộ

CNC (Computer Numerical Control): Điều khiển bằng máy tính theo số, là

phương pháp gia công cơ khí được điều khiển bằng chương trình máy tính

NPN (Negative-Positive-Negative): Kiểu linh kiện bán dẫn có cấu trúc lớp tiếp

giáp P-N-P

CAE (Computer Aided Engineering): Kỹ thuật tính toán hỗ trợ thiết kế, là việc

sử dụng máy tính để hỗ trợ các hoạt động trong quá trình thiết kế sản phẩm

Trang 20

MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Thời gian vừa qua cụ thể là từ 2020-2022 xuất hiện đại dịch COVID-19 ảnh

hưởng lớn đến hầu hết tất cả các nước trên thế giới và các ngành dịch vụ, lao động, sản xuất, công nghiệp,… Đại dịch làm ảnh hưởng đến năng suất và hoạt dộng kinh doanh của các doanh nghiệp và đặc biệt trong công nghiệp Hiện tại hầu hết tất cả các nước trong đó có cả Việt Nam đang thay đổi, cải thiện để bù đắp lại những tác động tiêu cực đối với nền công nghiệp, từ việc giảm sản xuất, ngừng hoạt động kinh doanh, đến việc thay đổi phương thức kinh doanh và đối mặt với nhiều khó khăn về tài chính và nhân sự Trong sự thay đổi đó không thể thiếu sự góp phần của Tự Động Hóa, Tự Động Hóa thúc đẩy hiệu suất, sự chính xác và thay thế nguồn nhân lực đáng kể

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao là một trong những hệ thống

của Tự Động Hóa Hệ thống này thường được áp dụng trong các quy trình sản xuất để phân loại sản phẩm dựa trên chiều cao của chúng Đây là một phần quan trọng của quá trình sản xuất và có thể được thực hiện tự động bằng các hệ thống

tự động hóa Hệ thống này thường sử dụng cảm biến để nhận biết loại sản phẩm

và cung cấp tín hiệu cho hệ thống để thực hiện phân loại Các hệ thống này có

thể sử dụng logic lập trình để điều khiển quá trình phân loại như PLC (Programmable Logic Controller) và HMI (Human-Machine Interface) để quản

lý và giám sát quá trình Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao cũng có thể được thiết kế để phù hợp với nhu cầu sản xuất cụ thể, bao gồm phân loại sản phẩm theo kích thước, màu sắc, trọng lượng, mã vạch, hình ảnh

Trong quá trình thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, việc sử dụng các công nghệ tự động hóa như PLC và HMI được coi là quan trọng để đảm

bảo tính chính xác và hiệu quả của quá trình phân loại

Như vậy, hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được áp dụng thông qua việc sử dụng cảm biến, logic lập trình và tích hợp với các hệ thống tự động hóa khác để quản lý quá trình phân loại sản phẩm theo các tiêu chí cụ thể như kích thước, màu sắc, trọng lượng và mã vạch

Trang 21

Từ hệ thống này ta quyết định thêm một số chức năng để cải thiện hệ thống

này, cụ thể là có thể lựa chọn số lượng phù hợp cho mỗi loại sản phẩm cần phân

loại sau đó đưa vào hộp và chuyển đến bộ phận đóng gói hay thực hiện các công việc khác tùy theo sự mong muốn hay công đoạn tiếp theo của sản phẩm

Mục đích

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao có mục đích chính là phân loại

sản phẩm dựa trên chiều cao của chúng Điều này có thể giúp trong việc quản

lý, vận hành và sản xuất các sản phẩm một cách hiệu quả và chính xác hơn Hệ thống này cũng có thể giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, giúp tăng cường hiệu quả sản xuất, tránh lãng phí và tối ưu hóa quy trình sản xuất, giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lỗi sản xuất, có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ thực phẩm đến ngành công nghiệp chế biến

Đối tượng

Đối tượng chính của hệ thống bao gồm:

Các nhà sản xuất và doanh nghiệp: Họ có nhu cầu phân loại sản phẩm

theo chiều cao để tối ưu hóa quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng và tăng cường hiệu quả sản xuất

Các nhà quản lý và kỹ sư sản xuất: Họ cần hệ thống phân loại sản phẩm để

quản lý quy trình sản xuất và đảm bảo rằng sản phẩm được phân loại theo chiều cao một cách chính xác và hiệu quả

Các nhà nghiên cứu và phát triển: Họ có thể sử dụng hệ thống phân loại

sản phẩm để nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới để cải thiện quy trình sản xuất và phân loại sản phẩm

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ ngành thực phẩm đến ngành công nghiệp chế biến

Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của hệ thống có thể bao gồm các khía cạnh sau:

Trang 22

Ứng dụng công nghệ PLC: Nghiên cứu về việc áp dụng công nghệ PLC (Logic Controller Program) để phân loại sản phẩm theo chiều cao và các ứng dụng thực tế của nó trong quy trình sản xuất

Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Nghiên cứu về cách thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao để tối ưu hóa quy trình sản xuất, đáp ứng nhu cầu sản xuất và sự đa dạng của sản phẩm

Những nghiên cứu này có thể tập trung vào việc áp dụng công nghệ, tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng thực tế của hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

Thực tiễn

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được thực tế áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và công nghiệp Hệ thống này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tăng cường hiệu quả sản xuất Nó cũng giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về tinh thần và vật chất của con người, đồng thời giúp cải thiện quy trình sản xuất và phân loại sản phẩm một cách nhanh chóng và hiệu quả Hệ thống này cũng có khả năng nhận biết và phân loại sản phẩm theo chiều cao một cách chính xác, linh hoạt và linh động, đáp ứng nhu cầu sản xuất và sự đa dạng của sản phẩm

Ứng Dụng Thực Tế:

Hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng cảm biến ngoại

vi và xy lanh khí nén để điều khiển quá trình phân loại Các hệ thống này thường

Trang 23

được tích hợp khả năng nhận thức vào từ các hệ thống tự động hóa để tối ưu hóa quá trình sản xuất

Ứng Dụng Trong Công Nghiệp:

Công nghệ phân loại sản phẩm theo chiều cao giúp giảm sức lao động và tăng hiệu suất sản xuất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Công nghệ này cũng giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm

Trang 24

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1 Tổng quan về hệ thống

1.1.1 Tổng quan

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao là hệ thống tự động hoặc bán tự động được sử dụng để phân loại các sản phẩm dựa trên chiều cao của chúng Hệ thống này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như:

- Ngành thực phẩm: phân loại trái cây, rau củ, thịt, cá, v.v

- Ngành dược phẩm: phân loại thuốc viên, viên nang, v.v

- Ngành sản xuất: phân loại linh kiện điện tử, đồ chơi, v.v

- Ngành logistics: phân loại hàng hóa trong kho bãi, bưu điện, v.v

Nguyên lý hoạt động

Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao hoạt động dựa trên nguyên tắc

đo chiều cao của sản phẩm và sau đó phân loại chúng vào các vị trí tương ứng

Có nhiều phương pháp đo chiều cao khác nhau được sử dụng trong hệ thống này

1.1.2 Vai trò của hệ thống phân loại sản phẩm trong tự động hóa

Hệ thống phân loại sản phẩm là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất

và đóng góp vào việc tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm Công nghệ này thường sử dụng cảm biến và thiết bị tự động hóa để phân loại sản phẩm theo các tiêu chí như chiều cao, kích thước, hoặc trọng lượng Hệ thống phân loại sản phẩm giúp giảm sức lao động, tăng hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm Công nghệ này được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và công nghiệp, từ ngành in ấn đến công nghệ thông tin

1.1.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay

Hiện nay, trong công nghiệp có nhiều hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao khác nhau, mỗi hệ thống có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với nhu cầu

sử dụng và loại sản phẩm cụ thể Dưới đây là một số hệ thống phổ biến:

Hệ thống sử dụng cảm biến quang:

Trang 25

- Cảm biến quang: là thiết bị sử dụng tia sáng để phát hiện sự hiện diện của vật

thể

- Cách thức hoạt động: Hệ thống sử dụng hai cảm biến quang đặt ở hai độ cao

khác nhau Khi sản phẩm di chuyển qua vị trí cảm biến, hệ thống sẽ xác định chiều cao của sản phẩm dựa trên thời gian tia sáng bị phản xạ lại từ sản phẩm

Hệ thống sử dụng camera:

- Camera: có thể ghi lại hình ảnh của sản phẩm và truyền tải đến bộ xử lý hình

ảnh

- Cách thức hoạt động: Hệ thống sử dụng camera để chụp ảnh sản phẩm Sau

đó, bộ xử lý hình ảnh sẽ phân tích hình ảnh để xác định chiều cao của sản phẩm

Hệ thống sử dụng robot:

- Robot: có thể di chuyển và thao tác với sản phẩm

- Cách thức hoạt động: Hệ thống sử dụng robot để lấy sản phẩm và đưa đến vị

trí cảm biến Sau đó, cảm biến sẽ đo chiều cao của sản phẩm và robot sẽ đưa sản phẩm đến vị trí phân loại phù hợp

Ngoài ra, còn có một số hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao khác như hệ thống sử dụng cảm biến laser, hệ thống sử dụng cân điện tử, v.v Việc lựa chọn hệ thống nào phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

- Loại sản phẩm cần phân loại

- Năng suất phân loại yêu cầu

- Chi phí đầu tư

- Mức độ tự động hóa mong muốn

Trang 26

Camera ở máy phân loại trái cây iQS Performance Plus ghi lại được 160 đến hình ảnh trên mỗi sản phẩm nên nhận biết và phân biệt được nhiều khiếm khuyết Nhờ đó, máy phân loại trái cây iQS Performance Plus giúp đảm bảo chất lượng cao và ổn định cho sản phẩm đầu ra, tiết kiệm nhân công, tối ưu hóa chi phí hoạt động của doanh nghiệp, cơ sở sản xuất

Trang 27

Máy phân loại trái cây iQS Performance Plus được thiết kế để hoạt động theo công suất từ 1-10 tấn/giờ tùy theo yêu cầu Các mô đun được thiết kế linh hoạt Máy đáp ứng đa dạng các tiêu chí phân loại như: màu sắc, kích thước, cân nặng, loại bỏ các trái có khiếm khuyết bên trong và ngoài trái Đây là dòng sản phẩm giúp tối ưu hóa quá trình phân loại nông sản sau thu hoạch, đảm bảo chất lượng cao và ổn định cho nông sản đầu ra, vận hành hoàn toàn tự động nên không cần nhân công lao động phổ thông

Được thiết kế theo hướng đa dụng, máy phân loại trái cây iQS Performance Plus có khả năng phân loại nhiều sản phẩm trái cây, rau củ quả với đường kính khác nhau như táo, việt quất, kiwi, bơ, măng cụt, chanh, cam, xoài và một số loại rau của quả thông dụng Đặc biệt, số lượng và kích thước có thể được tuỳ chỉnh theo yêu cầu của khách hàng, vì thế mà đơn vị tiếp nhận máy có thể sử dụng liên tục, linh hoạt tùy theo từng mùa vụ, từng dòng sản phẩm

Dòng sản phẩm PLC của Siemens:

- Simatic S7-1200: Dòng PLC nhỏ gọn, phù hợp cho các ứng dụng đơn giản

- Simatic S7-300: Dòng PLC tầm trung, phù hợp cho các ứng dụng vừa và lớn

- Simatic S7-400: Dòng PLC cao cấp, phù hợp cho các ứng dụng phức tạp và đòi hỏi hiệu suất cao

- Simatic S7-1500: Dòng PLC mới nhất của Siemens, với nhiều tính năng tiên tiến và khả năng mở rộng cao

Ưu điểm của PLC Siemens:

- Độ tin cậy cao: PLC Siemens được sản xuất với chất lượng cao và được kiểm tra nghiêm ngặt trước khi xuất xưởng

Trang 28

- Hiệu suất mạnh mẽ: PLC Siemens có tốc độ xử lý nhanh và khả năng xử lý nhiều dữ liệu

- Dễ sử dụng: PLC Siemens có phần mềm lập trình dễ sử dụng và có nhiều tài liệu hướng dẫn

- Khả năng mở rộng cao: PLC Siemens có thể mở rộng thêm nhiều module I/O, truyền thông và chức năng đặc biệt

- Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình: PLC Siemens hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến như LAD, FBD, STL, SCL

Ứng dụng của PLC Siemens:

Điều khiển máy móc: PLC Siemens được sử dụng để điều khiển nhiều loại máy móc trong các ngành công nghiệp khác nhau như: Ngành sản xuất, Ngành chế biến thực phẩm, Ngành dệt may, Ngành đóng gói

Hệ thống tự động hóa:

PLC Siemens được sử dụng để xây dựng các hệ thống tự động hóa cho các ứng dụng như: Hệ thống điều khiển tòa nhà, Hệ thống băng tải, Hệ thống xử lý nước, Hệ thống năng lượng mặt trời

Trang 29

- Hỗ trợ nhiều chức năng điều khiển: PID, timer, counter, v.v

Chức năng bảo mật: bảo vệ chương trình, bảo vệ truy cập

Ứng dụng:

- Dùng cho các ứng dụng điều khiển nhỏ gọn

- Dùng cho các ứng dụng tự động hóa trong nhiều ngành công nghiệp

Trang 30

1.2.1.2 Nguồn tổ ong [2]

Nguồn tổ ong hay còn gọi là nguồn xung, là một loại nguồn điện được sử dụng phổ biến hiện nay Cái tên "nguồn tổ ong" bắt nguồn từ hình dạng các lỗ thông hơi thoát nhiệt của bộ nguồn xung được đục lỗ lục giác giống với cấu tạo của tổ ong

Nguyên lý hoạt động:

Nguồn tổ ong hoạt động dựa trên nguyên tắc biến đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC) bằng cách sử dụng các linh kiện điện tử như transistor công suất, biến áp xung, mạch chỉnh lưu, mạch lọc,

- Tuổi thọ thấp hơn so với các loại nguồn điện truyền thống

- Có thể gây nhiễu điện từ

- Nguy cơ cháy nổ cao nếu sử dụng không đúng cách

Trang 31

Hình 1 3: Nguồn tổ ong 24V-10A

Aptomat, hay còn gọi là cầu dao tự động, là thiết bị đóng cắt mạch điện được

sử dụng phổ biến trong hệ thống điện dân dụng và công nghiệp

Chức năng:

- Bảo vệ hệ thống điện: Aptomat tự động ngắt mạch khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch, giúp bảo vệ an toàn cho hệ thống điện và các thiết bị điện được kết nối

Trang 32

- Chống rò rỉ điện: Một số loại aptomat có chức năng chống rò rỉ điện, giúp bảo vệ người sử dụng khỏi nguy cơ bị điện giật

- Tiết kiệm điện năng: Aptomat giúp kiểm soát lượng điện tiêu thụ, góp phần tiết kiệm điện năng

Cấu tạo:

Aptomat bao gồm các bộ phận chính sau:

- Vỏ aptomat: Làm bằng nhựa hoặc kim loại, có chức năng bảo vệ các bộ phận bên trong

- Cơ cấu đóng cắt: Bao gồm tay gạt, lò xo, tiếp điểm có chức năng đóng ngắt mạch điện

- Bộ phận bảo vệ: Bao gồm cuộn dây điện từ, rơ le nhiệt có chức năng bảo

- Khi có rò rỉ điện: Aptomat có chức năng chống rò rỉ sẽ tự động ngắt mạch khi dòng điện rò rỉ vượt quá giá trị cho phép

Phân loại:

Aptomat được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:

- Số cực: Aptomat 1 pha, aptomat 2 pha, aptomat 3 pha

- Dòng điện định mức: Dòng điện mà aptomat có thể chịu đựng được trong thời gian dài

- Khả năng cắt dòng ngắn mạch: Khả năng cắt đứt dòng điện ngắn mạch của aptomat

Trang 33

- Chức năng bảo vệ: Aptomat chống quá tải, aptomat chống ngắn mạch, aptomat chống rò rỉ điện

Hình 1 4: Aptomat MCB 2 Pha NXB-63 Chint

1.2.1.4 Cầu đấu điện [4]

Cầu đấu, hay còn gọi là domino điện, là thiết bị được sử dụng để kết nối các

dây điện với nhau một cách an toàn và hiệu quả Cầu đấu thường được sử dụng trong các hệ thống điện gia đình, công nghiệp và thương mại

Trang 34

Cấu tạo:

Cấu tạo cơ bản của cầu đấu bao gồm:

- Thân cầu đấu: được làm từ nhựa hoặc kim loại, có tác dụng cách điện và bảo

- Cầu đấu được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm:

- Số lượng cực: Cầu đấu có thể có từ 2 đến 32 cực, tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng

- Loại dây điện: Cầu đấu có thể được sử dụng cho các loại dây điện có tiết diện khác nhau

- Chất liệu: Cầu đấu có thể được làm từ nhựa, kim loại hoặc sứ

Ứng dụng:

Cầu đấu được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:

- Kết nối dây điện trong tủ điện: Cầu đấu được sử dụng để kết nối các dây điện trong tủ điện một cách an toàn và hiệu quả

- Kết nối dây điện trong nhà: Cầu đấu được sử dụng để kết nối các dây điện trong nhà, ví dụ như dây điện của ổ cắm điện, công tắc điện, quạt điện,

- Kết nối dây điện trong các công trình công nghiệp: Cầu đấu được sử dụng để kết nối các dây điện trong các công trình công nghiệp, ví dụ như dây điện của động cơ điện, máy móc,

Ưu điểm:

- Cầu đấu giúp kết nối dây điện một cách an toàn và hiệu quả

Trang 35

- Cầu đấu giúp dễ dàng sửa chữa và thay thế dây điện

- Cầu đấu giúp hệ thống điện gọn gàng và thẩm mỹ

Nhược điểm:

- Cầu đấu có thể bị hỏng nếu bị quá tải hoặc sử dụng sai cách

- Cầu đấu có thể bị ăn mòn bởi môi trường

Hình 1 5: Cầu đấu điện 15A, 12 cực

Thông số chung của cầu đấu:

Nút nhấn hay còn gọi là nút ấn, là một loại khí cụ được sử dụng để đóng

ngắt từ xa các thiết bị điện, máy móc hay một số loại quá trình trong điều khiển

Công dụng:

- Duy trì trạng thái và thay đổi trạng thái sau mỗi lần bị tác động

Trang 36

- Giúp tiết kiệm lượng dây dẫn trong mạch điều khiển

- Nút nhấn đơn: Mỗi nút nhấn sẽ có một trạng thái chức năng gồm on hoặc off

- Nút nhấn kép: Nút nhấn có bao gồm cả 2 trạng thái on/off

- Nút nhấn nhả: Khi ấn nút, tiếp điểm sẽ đóng, khi nhả nút, tiếp điểm sẽ mở

- Nút nhấn giữ: Khi ấn nút, tiếp điểm sẽ đóng và giữ nguyên trạng thái cho đến khi ấn nút lần nữa

Đèn báo là một loại thiết bị điện được sử dụng để báo hiệu trạng thái hoạt

động của một thiết bị hoặc hệ thống

Công dụng:

- Báo hiệu trạng thái hoạt động của thiết bị hoặc hệ thống

- Giúp người sử dụng dễ dàng theo dõi và giám sát hoạt động của thiết bị hoặc

Trang 37

- Vỏ bảo vệ

- Mạch điện điều khiển

Phân loại:

- Đèn báo đơn: Chỉ có một màu, thường là màu đỏ hoặc xanh lá cây

- Đèn báo đa sắc: Có nhiều màu, mỗi màu báo hiệu một trạng thái khác nhau

- Công suất tiếp điểm: Ui: AC 660V; Ith: 10A

- Loại tiếp điểm: 1NC hoặc 1NO

Trang 38

- Độ ẩm hoạt động: 40% đến 85% RH

- Tiêu chuẩn bảo vệ: IP65

- Số lần đóng mở cơ: 250.000 (tiếp điểm đơn)

- Số lần đóng mở điện: 100.000 (tiếp điểm đơn)

- Tuổi thọ của đèn: 100.000 giờ

1.2.1.6 Switch [6]

Switch là thiết bị mạng được sử dụng để kết nối các thiết bị khác nhau trong

mạng cục bộ (LAN) với nhau Nó hoạt động như một trung tâm điều khiển, cho phép các thiết bị giao tiếp và truyền dữ liệu hiệu quả

Chức năng chính của Switch:

- Kết nối các thiết bị: Switch cho phép kết nối nhiều thiết bị như máy tính, máy in, máy chủ, webcam, v.v trong mạng LAN

- Chuyển mạch dữ liệu: Switch nhận dữ liệu từ một thiết bị và chuyển đến thiết bị đích theo địa chỉ MAC

- Giảm thiểu xung đột: Switch sử dụng công nghệ chia sẻ kênh để đảm bảo các thiết bị không truyền dữ liệu cùng lúc, tránh xung đột và tăng hiệu quả truyền tải

- Mở rộng mạng: Switch có thể được sử dụng để mở rộng mạng LAN bằng cách kết nối nhiều switch với nhau

- Công tắc xoay 2 vị trí, còn gọi là công tắc chuyển mạch 2 vị trí, là một thiết

bị điện được sử dụng để điều khiển một hoặc nhiều mạch điện bằng cách xoay núm hoặc đĩa Nó có hai vị trí cố định, thường được đánh dấu là "Bật"

và "Tắt", để điều khiển dòng điện

Cấu tạo:

- Núm xoay: Dùng để điều khiển vị trí của công tắc

- Thân công tắc: Chứa các bộ phận tiếp điểm và cơ cấu chuyển mạch

- Cổng kết nối: Dùng để kết nối dây điện

Trang 39

Nguyên lý hoạt động:

Khi xoay núm công tắc, nó sẽ tác động đến các bộ phận tiếp điểm bên trong, dẫn đến việc đóng hoặc mở mạch điện

Ứng dụng:

- Công tắc xoay 2 vị trí được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm:

- Điều khiển thiết bị điện: Dùng để bật/tắt các thiết bị điện như đèn, quạt, máy bơm, v.v

- Điều khiển hệ thống điện: Dùng để điều khiển các mạch điện trong nhà, nhà máy, xí nghiệp, v.v

- Thiết bị điện tử: Dùng để điều khiển các chức năng của thiết bị điện tử như máy tính, tivi, v.v

Trang 40

Ưu điểm:

- Dễ sử dụng: Chỉ cần xoay núm để điều khiển

- Độ bền cao: Có thể hoạt động trong thời gian dài

- Giá thành rẻ: Hợp lý với nhiều người sử dụng

Nhược điểm:

- Kích thước lớn: So với các loại công tắc khác

- Ít tính năng: So với các loại công tắc thông minh

Hình 1 7: Công tắc 2 vị trí

Tiêu đề	Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng và phát triển hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm
Tác giả	Màn Việt Anh
Người hướng dẫn	TS. Phạm Văn Thiêm
Trường học	Trường Đại Học Phenikaa
Chuyên ngành	Kĩ thuật điều khiển- tự động hóa
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	103
Dung lượng	5,38 MB