Quá trình sản xuất càng được tự độnghóa cao càng nâng cao năng suất sản xuất giảm chi phí tăng tính cạnh tranh cho các doanhnghiệp.Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công ngh
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Khái niệm và ứng dụng
- Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động nhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng gói hay loại bỏ sản phẩm.
- Dựa theo phương thức điều khiển chia ra hệ thống tự động hay bán tự động, có sự tham gia của con người hay không, mức độ đến đâu, điều khiển bằng PLC, vi xử lí.
- Theo màu sắc: (đỏ, vàng, xanh, cam,…) màu sắc sẽ được cảm biến màu nhận biết chuyển sang tín hiệu điện rồi qua bộ chuyển đổi ADC về bộ xử lí.
Hình 1.1: Hệ thống phân loại theo màu sắc
- Theo trọng lượng: Trọng lượng của vật sẽ tiếp nhận qua cân thông qua cảm biến gắn kèm để gửi phản hồi về bộ xử lí.
Hình 1.2: Hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng
- Theo mã vạch: Mã vạch của phôi hoặc sản phẩm được đọc bởi một máy quét sau đó gửi phản hồi về bộ vi xử lí.
Hình 1.3: Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch
- Theo chiều cao: Cảm biến sẽ phát hiện vật gửi phản hồi về vi xử lí phân loại theo chiều cao được đặt sẵn theo độ cao của cảm biến.
- Theo vật liệu: Dựa vào vật liệu của sản phẩm (phi kim hay kim loại) để phân loại.
- Theo hình dạng: Cảm biến nhận biết hình dạng phát hiện lỗi sản phẩm để phân chia theo từng mục đích.
Hình 1.4: Hệ thống phân loại sản phẩm theo dình dạng
1.1.3 Ứng dụng trong thực tế
- Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản phẩm nhựa hay trong chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống sẽ giúp nhà sản xuất tốn ít nhân công lao động và giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao năng suất lao động.
- Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp:
+ Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
+ Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả
+ Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
- Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp:
+ Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng khác nhau như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng…
+ Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản.
+ Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh.
- Hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp:
+ Lĩnh vực đồ ăn, thức uống: nhiều gói khác nhau như khoai tây chiên, bánh quy, thạch, khoai, trà túi lọc, mì gói, v.v.
+ Sản phẩm nông nghiệp: bao gạo, bao trái cây khô, ngũ cốc, sản phẩm đông lạnh Mỹ phẩm hàng ngày: chai dầu gội đầu, túi đựng mỹ phẩm, bình xịt
+ Sản phẩm công nghiệp phần cứng: in ấn, đồ chơi, bảng mạch PCB, bộ phận kim loại
+ Công nghiệp dược phẩm: thuốc đóng chai, gói hạt nhỏ, chai mạch, v.v.
1.1.4 Phân tích đầu bài và các yêu cầu thiết kế cụ thể
- Sử dụng 2 loại phôi có hình dạng khác nhau: phôi hình trụ và phôi hình lập phương + Phôi hình trụ sử dụng 3 loại phôi có kích thước khác nhau: h1 = 15cm, d = 5cm; h = 10cm, d = 5cm; h = 5cm, d = 5cm 1 2 2 3 3
+ Phôi hình lập phương sử dụng 3 loại phôi có kích thước khác nhau: h =1 h2 = 3cm; h = 5cm3
+ Trọng lượng phôi sẽ dao động từ [Q ; Q ] = [0.5; 6.5] kg min max
- Phương pháp cấp phôi đề xuất: hệ cấp phôi tự động bằng xylanh piston khí nén
- Phương pháp đo và phân loại đề xuất: phân loại sản phẩm theo chiều cao
Nguyên lý hoạt động
- Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi, đo và phân loại:
Khi ấn nút Start, điện áp xoay chiều cấp cho động cơ điện xoay chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Xylanh piston sẽ đẩy sản phẩm ra băng truyền Sản phẩm sẽ đi đến cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác nhau Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ xử lý sau đó bộ xử lý đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm vào khay tương ứng với chiều cao để đóng gói Chu trình này sẽ lặp lại cho đến khi hết sản phẩm.
Bảng tổng hợp các thành phần của hệ thống
Tên Hình ảnh Số lượng
Băng tải PVC Việt Phát, mã hàng 3XCB 1 Động cơ xoay chiều 1 pha
40W 5RK40GN – CW2TE của hãng Oriental Motor
Hộp giảm tốc đi kèm động cơ 5GN25KA 1
Xi lanh khí nén DSNU-20-
Van điều khiển khí nén
Công tắc nhấn nhả thưởng hở YW1B-M1E10G
Công tắc dừng khẩn cấp
CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
Động cơ
Hình 2.1: Động cơ điện với các kích cỡ khác nhau
- Là thiết bị cung cấp nguồn động lực cho băng chuyền hoạt động Động cơ có nhiều loại: động cơ servo, động cơ bước… Trong hệ thống phân loại sản phẩm, động cơ thường được dùng với công suất trung bình, tốc độ không lớn Truyền động giữa động cơ và băng chuyền thường thông qua bộ truyền bánh răng hoặc đai Hiệu suất tương đối cao.
- Động cơ dùng hệ thống phân loại sản phẩm là động cơ điện Chúng ta có rất nhiều lựa chọn cho phần này như: động cơ điện xoay chiều, động cơ điện một chiều hay động cơ bước…
- Với các yêu cầu của đồ án em chọn được động cơ 40W 5RK40GN – CW2TE kèm hộp giảm tốc 5GN25KA với tỉ số truyền 1:25 của hãng Oriental Motor
Hình 2.2: Động cơ điện 5RK40GN – CW2TE kèm hộp giảm tốc 5GN25KA
- Thông số kĩ thuật của động cơ 5RK40GN – CW2TE:
+ Điện áp hoạt động: 220V, 50Hz
- Thông số kĩ thuật hộp giảm tốc 5GN25KA:
+ Dạng trục: trục song song (Kiểu F)
+ Lắp ghép đầu trục: Trục có then
+ Chiều quay: Quay cùng chiều với trục động cơ.
Cảm biến
- Cảm biến là một thiết bị được sử dụng khá phổ biến hiện nay, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp và truyền thông Cảm biến là một thiết bị điện tử có chức năng nhận biết các yếu tố vật lý hoặc yếu tố hóa học nơi nó được đặt vào sau đó chuyển thành dạng thông tin mã hóa và chuyển về màn hình hoặc máy tính, hệ thống PLC để có thể điều khiển các thiết bị khác từ xa.
Hình 2.3: Một số loại cảm biến
- Với yêu cầu đồ án phân loại sản phẩm theo chiều cao, em lựa chọn cảm biến điện dung KI-2015-FRKG/NI/PH IFM – K5060 Cảm biến điện dung KI-2015- FRKG/NI/PH IFM – K5060 hoạt động dựa trên nguyên lý điện dung, trong đó sự thay đổi khoảng cách hoặc diện tích giữa hai bản dẫn điện tạo ra sự thay đổi trong giá trị điện dung Khi một vật thể tiếp xúc hoặc gần với điện cực cảm biến, nó tạo ra một trường điện cực và làm thay đổi giá trị điện dung của cảm biến Cảm biến điện dung thường được sử dụng để phát hiện vật thể dẫn điện hoặc phi kim dẫn điện trong các ứng dụng trong công nghiệp.
Hình 2.4: Cảm biến KI-2015-FRKG/NI/PH IFM – K5060
Bảng 1: Thông số kỹ thuật của cảm biến KI-2015-FRKG/NI/PH IFM-K5060
Xylanh Pít – tông/van khí nén
- Cấu trúc của hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị sau:
+ Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô,…)
+ Khối điều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành.
+ Khối các thiết bị chấp hành: Xy lanh, động cơ khí nén, giác hút….
14 Điện áp hoạt động 5 VDC
Dòng kích ngõ ra 300 mA
Khoảng cách hoạt động tối đa ~80 cm
Thời gian hồi đáp ~2 ms
Ngõ ra dạng NPN/PNP thường hở
Chất liệu vỏ cảm biến Nhựa
- Các dạng truyền động sử dụng chi nén:
+ Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản va linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm…
+ Truyền động quay: Khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác Tuy nhiên, ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền dòng điện.
- Ưu điểm của hệ thống khí nén:
+ Do không khí có khả năng chịu nén (đàn hồi) nên có thể nén và trích chứa trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem như một kho chứa năng lượng.
+ Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ, khí nén sau khi sinh công cơ học có thể thải ra ngoài mà không gây hại cho môi trường.
+ Tốc độ truyền động cao, linh hoạt, dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác.
- Nhược điểm của hệ thống khí nén:
+ Công suất truyền động không lớn Ở nhu cầu công suất truyền động lớn, chi phí cho truyền động khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền động điện cùng công suất, tuy nhiên kích thước và trọng lượng lại chỉ bằng 30% so với truyền động điện.
+ Khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động luôn có xu hướng thay đổi do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường khó thực hiện.
+ Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn.
- Theo yêu cầu của đồ án em lựa chọn xy lanh khí nén một chiều DSNU-20-200-P-A của hãng Festo.
Bảng 2: Thông số kỹ thuật của xy lanh DSNU-20-200-P-A
Hành trình 200 mm Đường kính 20 mm Áp suất hoạt động 0,1 MPa 1 MPa÷
- Ngoài ra, để thuận tiện trong việc điều khiển van điện từ cũng như kiểm soát hành trình của pít tông, em lựa chọn thêm cảm biến từ AIRTAC CS1-U của hãng Airtac làm cảm biến hành trình của pít tông Thông số của cảm biến như sau:
+ Cảm biến logic: Kiểu thường mở STSP
+ Điện áp hoạt động: 5 – 240 AC/DC
+ Dây cáp: phi 4.0, 2c màu xám chống dầu PVC
+ Tần số lớn nhất: 200Hz
+ Độ nhạy cảm biến (Gauss): 60 – 75
+ Nhiệt độ làm việc: -10 – 70 độ C
Van điều khiển
- Van điều khiển có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng đi của dòng năng lượng.
- Hệ thống sử dụng van điện từ 5 cửa 3 vị trí AIRTAC 4V230C-08 được điều khiển bằng 2 cuộn coil điện từ, van có chức năng điều khiển luồng khí trong một hệ thống Nó có ba vị trí đầu ra và ba vị trí đầu vào, cho phép điều khiển sự chuyển đổi của luồng khí qua các ống và kênh khác nhau.
Hình 2.6: Van điều khiển 5/3 AIRTAC 4V230C-08
- Cổng P là chân đưa khí nén đầu vào, cổng A là cổng xả khí ( hơi ) dư thừa Ký hiệu trên van điện từ cho ta thấy cổng P và A không thông nhau, cổng A và R thông nhau.
Bảng 3: Thông số kỹ thuật của van điều khiển 5/3 AIRTAC 4V230C-08
Model AIRTAC 4V230C-08 Áp suất hoạt động 0,15 MPa 0,8 MPa÷ Điện áp hoạt động 24 VDC
Hình 2.7: Kí hiệu van điều khiển 5/3 AIRTAC 4V230C-08
Bộ điều khiển PLC
- PLC (Programmable Logic Controller) là bộ điều khiển logic lập trình được, được thiết nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ-le và các thiết bị rời cồng kềnh khác, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình trên các thuật toán logic cơ bản Ngoài ra nó còn có thể thực hiện được các tác vụ khác như: định thời gian trễ, đếm, tính toán …
- Đặc điểm nổi bật của PLC:
+ Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển như kiểu relay.
+ Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, muốn thay đổi phương pháp điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển
+ Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống.
+ Nhiều chức năng điều khiển.
+ Tốc độ xử lý thời gian thực tương đối cao
+ Công suất tiêu thụ nhỏ
+ Không cần quan tâm nhiều đến vấn đề lắp đặt.
+ Bền trong môi trường công nghiệp, tốc độ xử lý tương đối cao
+ Có nhiều loại khác nhau để lựa chọn tùy nhu cầu và độ phức tạp của hệ thống điều khiển, có khả năng mở rộng số đầu vào/đầu ra khi mở rộng nhu cầu điều khiển bằng cách nối thêm các khối vào ra chức năng
+ Dễ dàng điều khiển và giám sát từ máy tính
- Các thành phần của PLC:
+ Một hệ điều hành để quản lý và thực hiện chương trình
+ Bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và dữ liệu vào ra
+ Các đầu vào, đầu ra để nhập dữ liệu từ cảm biến và xuất dữ liệu ra cơ cấu chấp hành
- Nguyên lý hoạt động của PLC:
Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động của PLC
- Cấu tạo của bộ PLC:
+ Bộ xử lý trung tâm
+ Bộ xử lý truyền thông CP
+ Các đầu vào/ra (số và tương tự).
+ Các mô đun đặc biệt.
- Hệ thống chọn sử dụng PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC (model: 6ES7 212- 1AE40-0XB0).
Hình 2.9: PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC
Bảng 4: Thông số kỹ thuật của PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC
Kích thước vật lý 110x100x75 mm
Cổng vào 14 cổng vào DI 24V DC
2 ngõ vào AI dòng DC 0 ÷ 10V DC
Cổng ra 10 ngõ ra DO 24 V DC
- Ngoài ra, để đáp ứng đủ số lượng tín hiệu vào ra của hệ thống, em còn sử dụng thêm modul mở rộng SM 1223 DC/DC - 6ES7 223-1BL32-0XB0 với 16 input và
16 output, sử dụng điện áp 24VDC – 0.5A.
Hình 2.10: Modul SM 1223 DC/DC - 6ES7 223-1BL32-0XB0
Nguồn tổ ong
- Nguồn tổ ong 24VDC - 5A hay còn gọi là bộ nguồn một chiều được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220 VAC thành nguồn một chiều 24 VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động Nguồn tổ ong được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện và dân dụng Trong công nghiệp chúng thường được sử dụng để cấp nguồn cho một số thiết bị của tủ điện,
Bảng 5: Thông số kỹ thuật của nguồn tổ ong
Dòng điện đầu ra 5A Điện áp đầu ra 24V
Nhiệt độ hoạt động -10°C ÷ 60°C Độ ẩm hoạt động 20% ÷ 90%
Hình 2.12: Sơ đồ chân của nguồn tổ ong
Relay trung gian
- Relay trung gian (relay trung gian) là một thiết bị điện tử có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại chúng với kích thước nhỏ Trong sơ đồ điện thì relay trung gian sẽ được lắp tại vị trí trung gian, cũng vì thế chúng mới có tên gọi này Cụ thể hơn thì relay trung gian nằm giữa thiết bị điều khiển công suất
21 nhỏ và thiết bị điều khiển công suất lớn, với mục đích bảo vệ mạch điện khi có sự cố xảy ra.
Hình 2.13: Relay trung gian Omron MY2N
Bảng 6: Thông số kỹ thuật Relay trung gian Omron MY2N Điện áp cuộn dây 24 VDC
Hình 2.14: Sơ đồ chân relay trung gian Omron
Các công tắc
- Sử dụng công tắc thường hở (NO) dùng để điều khiển hệ thống bằng tay, có tác dụng đóng/ngắt các dây dẫn để điểu khiển mạch điện
Hình 2.15: Công tắc thường hở (NO)
Bảng 7: Thông số kỹ thuật của công tắc thường hở (NO)
Tiếp điểm Thường hở Điện áp 24 VDC
Nhiệt độ hoạt động 20 C ÷ 55 C o o Độ ẩm 45 % ÷ 85 %
- Một công tắc xoay 2 vị trí tự giữ để chọn chế độ hoạt động của hệ thống.
Hình 2.16: Công xoay thường hở 2 vị trí (NO)
Bảng 8: Thông số kỹ thuật của công tắc xoay thường hở (NO)
Mã sản phẩm Hanyoung CRS-252A1
Tiếp điểm Thường hở Điện áp 24 VDC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Yêu cầu công nghệ của hệ thống
- Hệ thống sẽ được vận hành tự động nếu nhấn nút START để khởi động, đông cơ băng tải được cấp nguồn và hoạt động Cảm biến nhận biết phôi báo tín hiệu có phôi thì xy lanh cấp phôi sẽ tự động đẩy phôi ra băng tải rồi thu về Các cảm biến phát hiện phôi sẽ bố trí lần lượt để phát hiện từ phôi cao đến phôi thấp Trong quá trình hoạt động nếu nhấn nút STOP thì hệ thống dừng hoạt động, nhấn START hệ thống tiếp tục hoạt động, nhấn nút Reset để reset lại hệ thống Khi gặp phôi cao, cảm biến nhận biết phôi cao sẽ gửi tín hiệu về cho PLC để điều khiển xy lanh đẩy phôi cao hoạt động.
+ Khi gặp phôi trung bình, cảm biến nhận biết phôi trung bình sẽ gửi tín hiệu về cho PLC để điều khiển xy lanh đẩy phôi trung bình hoạt động.
+ Khi gặp phôi trung bình thấp, cảm biến nhận biết phôi trung bình thấp sẽ gửi tín hiệu về cho PLC để điều khiển xy lanh đẩy phôi trung bình thấp hoạt động. + Phôi thấp sẽ được đi đến cuối băng tải và rơi vào thùng chứa phôi đặt sẵn ở cuối băng tải.
Hình 3.1: Sơ đồ hoạt động
- Ngoài ra hệ thống có thêm chế độ điều khiển bẳng tay để kiểm tra các chức năng của các cơ cấu (xy lanh, động cơ) trước khi vận hành tự động
Thuật toán điều khiển
- Từ yêu cầu công nghệ trên, ta có sơ đồ thuật toán:
Hình 3.2: Sơ đồ thuật toán của hệ thống
Hình 3.3: Sơ đồ thuật toán chế độ Auto
Xy lanh đẩy phôi vào băng tải
Xy lanh đẩy phôi cao rồi thu về
Xy lanh đẩy phôi TB thấp rồi thu về
Phôi thấp đi đến cuối băng tải
Hình 3.4: Sơ đồ thuật toán chế độ Manual
- Từ sơ đồ thuật toán trên, chương trình sẽ gồm 2 nhiệm trạng thái chính là điều khiển bằng tay và vận hành tự động:
1 Điều khiển bằng tay: kiểm tra các chức năng của hệ thống trước khi vận hành (xy lanh, động cơ)
2 Vận hành tự động: chế độ làm việc tự động của hệ thống
Chế độ điều khiển bẳng tay:
Các chức năng chính của chế độ điều khiển bằng tay bao gồm:
- Bật/tắt động cơ băng tải
- Bật xy lanh đẩy phôi và xy lanh tự động thu về
- Bật xy lanh phân loại phôi cao, xy lanh tự động thu về
- Bật xy lanh phân loại phôi trung bình, xy lanh tự động thu về
- Bật xy lanh phân loại phôi trung bình thấp, xy lanh tự động thu về
Chế độ vận hành tự động: Ý tưởng thiết kế hệ thống khi làm việc ở chế độ tự động như sau:
1 Khi chuyển sang chế độ vận hành tự động, đèn thông báo sáng nhưng hệ thống chưa khởi động.
2 Khi công tắc “Start” được bật, hệ thống bắt đầu hoạt động, hệ thống cấp phôi chạy
3 Nếu cảm biến phát hiện phôi có tín hiệu, kích hoạt xy lanh cấp phôi, đẩy phôi lên băng tải phân loại Sau thời gian t=2s xy lanh sẽ tự thu về
4 Nếu là phôi cao, cảm biến thứ 2 phát hiện phôi cao hơn 14cm (tức phôi 15cm), kích hoạt xy lanh phân loại phôi cao đẩy ra Xy lanh sẽ thu về khi chạm cảm biến hành trình.
5 Nếu là phôi trung bình, cảm biến thứ 3 phát hiện phôi cao hơn 9 cm nhưng
Xy lanh cấp phôi chạy và thu về
Xy lanh phôi cao chạy và thu về Xy lanh TB thấp chạy và thu về
Xy lanh phôi TB chạy và thu về thấp hơn 14cm (tức phôi 10cm), kích hoạt xy lanh phân loại phôi trung bình Xy lanh sẽ thu về khi chạm cảm biến hành trình.
6 Nếu là phôi trung bình thấp, cảm biến thứ 4 phát hiện phôi cao hơn 4cm nhưng thấp hơn 9cm (tức phôi 5cm), kích hoạt xy lanh phân loại phôi trung bình thấp Xy lanh sẽ thu về khi chạm cảm biến hành trình.
7 Trường hợp còn lại là phôi thấp cao 3 cm, cả 3 cảm biến phân loại đều không phát hiện, băng tải tiếp tục chạy, phôi rơi xuống thùng cuối băng tải.
8 Trong quá trình hoạt động nhấn nút “Stop”, cả hệ thống dừng lại Nếu nhấn nút “Reset”, cả hệ thống đặt về trạng thái ban đầu.
Phân vùng tín hiệu, biểu đồ Grafcet
Bảng 9: Các tín hiệu Input
Tên Địa chỉ Kiểu dữ liệu Giải thích
I_Mode I0.0 Bool Công tắc xoay chọn chế độ
I_Start I0.1 Bool Nút nhấn bắt đầu chạy tự động
I_Stop I0.2 Bool Nút nhấn dừng hệ thống
I_Reset I0.3 Bool Nút nhấn reset hệ thống
I_CB_Phoi I0.4 Bool Tín hiệu cảm biến nhận biết có phôi
I_CB_Cao I0.5 Bool Tín hiệu cảm biến phôi cao
I_CB_TB I0.6 Bool Tín hiệu cảm biến phôi trung bình I_CB_TB_Thap I0.7 Bool Tín hiệu cảm biến phôi trung bình thấp
I_CB_Thap I1.0 Bool Tín hiệu cảm biến phôi thấp
I_BangTai I1.1 Bool Chạy/dừng động cơ băng tải I_Xylanh_Phoi I1.2 Bool Nút nhấn tác động xy lanh đẩy phôi vào
Chương trình điều khiển PLC
- Chương trình điều khiển PLC được lập trình trên phần mềm TIA Portal của hãng Siemens Lập trình gồm 4 chương trình con và 1 chương trình chính.
Hình 3.7: Chương trình chế độ Auto
Hình 3.8: Chương trình chế độ Manual
Hình 3.9: Chương trình các tín hiệu đầu ra
Hình 3.10: Chương trình mô phỏng
SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG
Hệ thống xy lanh khí nén
Hình 4.1: Mạch khí nén điều khiển xy lanh
- Đây là sơ đồ của hệ thống xi lanh điều khiển bằng khí nén Bao gồm các thành phần:
+ Van điện từ khí nén 5/3, tác động hai chiều bằng điện từ.
+ Xy lanh hai chiều có tác dụng đẩy phôi tương ứng vào hộp chứa phôi. + Cảm biến nhận biêt các loại phôi.
+ Tiếp điểm thường mở của relay trung gian nhận tín hiệu từ đầu ra của PLC.
- Dòng phôi sẽ di chuyển lần lượt từ bên trái của băng tải sang Các phôi với các độ cao nhất định khi che khuất tia hồng ngoại của cảm biến nào thì cảm biến đó sẽ gửi tín hiệu về PLC xử lý Sau khi PLC xử lý thì gửi tín hiệu đầu ra, kích hoạt relay trung gian, khởi động các van điện từ để điều khiển các xi lanh đẩy phôi cao, phôi trung bình hoặc phôi thấp tùy thuộc cảm biến nào được tác động.
Sơ đồ đấu nối PLC
Hình 4.2: Mạch đấu nối điện với PLC
- Đây là sơ đồ đấu nối các phần tử thiết bị điện với PLC, thông qua các chân đầu vào và đầu ra Bao gồm các thành phần:
+ Bộ đổi nguồn từ AC sang DC.
+ Động cơ điện một chiều.
- PLC sử dụng nguồn điện một chiều 24VDC, các tín hiệu đầu vào vật lý từ các thiết bị sử dụng nguồn một chiều 24VDC, đầu ra relay có thể sử dụng nguồn cấp một chiều hoặc xoay chiều đều được.
- Sử dụng mạch bộ nguồn tổ ong, có tác dụng chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều dân dụng sang dòng một chiều cấp cho các thiết bị điện tử.
Sử dụng đèn để báo tín hiệu, relay trung gian để bảo vệ thiết bị khỏi sự cố điện.
- Công tắc Mode để chuyển đổi giữa chế độ tự động và điều khiển bằng tay
- Công tắc Start, Stop điều khiển bật, tắt băng tải
- Với chế độ tự động, thì PLC sẽ nhận được các tín hiệu gửi vào của cảm biến, sau đó xuất tín hiệu để điều khiển các thiết bị, các cơ cấu chấp hành.
- Với chế độ điều khiển bằng tay, có thể sử dụng các công tắc Động cơ,XL Phôi, XLCao, XL TB, XL TB thấp lần lượt điều khiển băng tải, xy lanh đẩy phôi, xy lanh phân loại cao, trung bình, trung thấp và thấp.
Mô phỏng hoạt động hệ thống
Hinh 4.3: Giao diện mô phỏng hệ thống
- Chương trình mô phỏng hoạt động hệ thống phân loại sản phẩm trên WINCC, lập trình PLC trên TIA Portal Giúp kiểm soát cách vận hành của hệ thống đơn giản, gần gũi, thân thiện và dễ dàng sử dụng cho người dùng.
- Giao diện mô phỏng bao gồm:
+ Các nút chuyển đổi ON/OFF giữa các chế độ và trạng thái, ví dụ như giữa chế độ vận hành bằng tay/tự động, tắt/bật trạng thái mô phỏng, tắt/bật động cơ băng tải, tắt/bật các xi lanh, như trên tất cả đều ở trạng thái OFF.
+ Đèn báo ở chế độ AUTO hoặc MANU, khi ấn đèn AUTO sáng thì đèn MANU sẽ tắt và ngược lại.
+ Ở chế độ tự động mô phỏng chọn bốn loại chiều cao phôi tương ứng, phôi khi đi qua gặp cảm biến tương ứng, xy lanh sẽ đẩy phôi từ băng tải sang máng trượt bên cạnh, sau đó đi vào thùng chứa Mỗi một phôi đi qua sẽ được đếm và hiển thị số lượng phôi tương ứng cho mỗi loại.
+ Ở chế độ bằng tay, sau khi chọn loại phôi, phôi di chuyển đến vị trí xy lanh tương ứng, ấn nút để chuyển xy lanh sang trạng thái ON, xy lanh sẽ hoạt động, đẩy ra sang bên máng trượt rồi đi vào thùng chứa, tương tự chế độ tự động, phôi cũng được đếm theo từng loại và hiển thị trên giao diện.
+ Nút reset các tác dụng đưa chương trình về trạng thái ban đầu, số lượng đếm phôi đi qua đều trở về 0.
