Phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng tay gắp

phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng tay gắp có sử dung PLC MT1s , cb màu CZV12-A, trục vitme Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu sản xuất tự đông hóa đó là khâu phân loại nông sản thực phẩm sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi. Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, nhóm quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng PLC và HMI trong hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc”

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

Người hướng dẫn: ThS Đỗ Quang Huy

Sinh viên thực hiện: Ngô Đức Hiếu Mã số SV: 12220077 Lớp:

122201.5

Hưng Yên – năm 2024

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI 5

1.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 5

2 Phương pháp nghiên cứu 5

3.Mục tiêu đề tài 6

4.Sản phẩm dự kiến đạt được 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 7

1.1 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm 7

1.1.1 Hệ thông phân loại sản phẩm 7

1.1.2 Đặc tính của hệ thống phân loại 8

1.1.3 Ưu điểm của hệ thống phân loại sản phẩm tự động 9

1.1.4.Vai trò của hệ thống phân loại sản phẩm 9

2.1.2 Giới thiệu về PLC MITSUBISHI FX1S 22

2.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN CZ-V21A 26

2.2.1 Giới thiệu chung CZ-V21A 26

2.2.2 Thông số kỹ thuật 27

2.2.3 Sơ đồ kết nối I/O 28

2.2.4 Ứng dụng cảm biến màu Keyence CZ-V21A 28

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN- KHÍ NÉN 29

2.3.1 Những đặc điểm cơ bản 29

2.3.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén 30

2.4 GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN TIỆM CÂN OMRON E3Z-D61 2M 32

2.10.3 Ưu điểm của trục vitme 40

2.10.4 Phân loại trục vitme máy tiện CNC 40

2.10.5 Ứng dụng của trục vítme 42

2.11 Xilanh tay kẹp khí nén 42

2.11.1 Giới thiệu về xilanh tay kẹp 42

2.11.2 Thông số kỹ thuật xi lanh kẹp khí nén 43

2.11.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động xi lanh kẹp khí nén 43

2.12.4 Giới thiệu màn hình cảm ứng KINCO MT4414TE 49

2.13 Mạch điều khiển driver step 50

Phần 2 Đánh giá và định hướng phát triển 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trongTrường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên nói chung, các thầy côtrong khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về cácmôn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sởlý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình họctập.

Em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến thầy Đỗ QuangHuy người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làmkhoá luận.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôntạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình họctập và hoàn thành đồ án này.

MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuậtđiện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trongmọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do đóchúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quảnhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung vàtrong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng.

Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sảnxuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất.Một trong những khâu sản xuất tự đông hóa đó là khâu phân loại nông sản thựcphẩm sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi.

Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, nhóm quyết

định chọn đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng PLC và HMI trong hệ thống phân loại

sản phẩm theo màu sắc”

Với đề tài này, nhóm hy vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm saucó thể mở rộng, phát triển nữa Nếu được điều chỉnh tốt, ý tưởng này kết hợpvới hệ thống rửa, đóng gói… sẽ tạo ra một hệ thống phân loại sản phẩm khépkín tối ưu hơn hiện tại.

1.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

 Đối tượng:

+ PLC Mitsubishi FX1S-14MT

+ Cảm biến quang, cảm biến Laser đo khoảng cách+ Động cơ điều khiển băng tải, xi lanh khí nén Phạm vi nghiên cứu:

+ Lập trình PLC Mitsubishi và kết nối các cảm biến+ Nguyên lý hoạt động hệ thống phân loại sản phẩm

2 Phương pháp nghiên cứu

Để xây dựng và phát triển đề tài thì sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các kiến thức cơ sở lý thuyết và các

tài liệu liên quan.

 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Dựa trên các panel trong xưởng, máy mócvận hành trong công ty qua kỳ thực tập

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNGPHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm

Hệ thống phân loại sản phẩm là một hệ thống tự động sử dụng các cảm biến vàthiết bị máy móc để phân loại sản phẩm theo các tiêu chí khác nhau, chẳng hạn nhưkích thước, trọng lượng, màu sắc, hình dạng, v.v Hệ thống phân loại sản phẩmkhông chỉ giúp mọi người dễ dàng xác định và chọn lựa sản phẩm một cách thuậnlợi, mà còn đóng vai trò quan trọng trong quản lý và phân phối hàng hóa cho doanh

Hình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng tay robot

1.1.2 Đặc tính của hệ thống phân loại

Điểm đặc sắc của dây chuyền phân loại sản phẩm là khả năng phân loại sảnphẩm dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như kích thước, chiều cao, trọng lượng,màu sắc Tất cả những công việc này được thực hiện một cách chính xác thông quaviệc áp dụng công nghệ thị giác tiên tiến, kết hợp với việc sử dụng camera kiểm tra

sản phẩm.

Hình 1.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm trong logistics

Thực hiện qua dây chuyền phân loại, sản phẩm đạt được độ chất lượng và tínhđồng đều về hình dáng và trọng lượng, đồng thời đảm bảo tuân thủ các tiêu chí quyđịnh Điều này đặc biệt được thực hiện nhờ vào ứng dụng kỹ thuật thị giác vàcamera kiểm tra sản phẩm.

Với việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm, các yêu cầu về chất lượng vàthành phẩm của sản phẩm được đảm bảo Đồng thời đảm bảo tính đồng đều về hìnhdáng và trọng lượng, kích thước trước khi chúng được đóng gói Điều này cũng hỗ trợtrong việc phân loại dựa trên thông tin và mục đích sử dụng được đề ra bởi các nhà sảnxuất và dịch vụ.

1.1.3 Ưu điểm của hệ thống phân loại sản phẩm tự động Tăng cường tốc độ phân loại và chia chọn sản phẩm.

 Hệ thống phân loại sản phẩm đảm bảo phân loại chính xác, giảm thời gian tìmkiếm đơn hàng.

 Giảm sự phụ thuộc vào lao động, đồng thời tăng năng suất và giảm chi phí sảnxuất.

 Tỷ lệ sai sót thấp, đồng nghĩa với việc cải thiện chất lượng dịch vụ. Kích thước nhỏ gọn, giúp tối ưu hóa không gian nhà kho.

 Hoạt động liên tục mà không bị gián đoạn, không phụ thuộc vào số lượng ca làmviệc và khả năng của nhân viên.

 Giảm rủi ro tai nạn và vấn đề về sức khỏe, tạo điều kiện làm việc an toàn hơn cho nhân viên kho và tài xế.

 Theo dõi chính xác lượng hàng tồn kho, ngăn chặn tình trạng thiếu hụt hoặc tồnkho quá mức, và giảm lỗi do thời gian.

 Không sử dụng giấy tờ, giúp tối ưu hóa quy trình và giảm rủi ro mất thông tin. Linh hoạt trong ứng dụng, có thể điều chỉnh phù hợp với các yêu cầu về không

gian lắp đặt, diện tích nhà xưởng, và nhu cầu cụ thể của từng khách hàng.

 Hệ thống phân loại sản phẩm tự động giúp mang lại lợi ích lâu dài cho doanhnghiệp.

1.1.4 Vai trò của hệ thống phân loại sản phẩm

Giảm lỗi sản phẩm, nâng cao năng suất và tốc độ vận hành:

Hình 1.4 Giảm lỗi sản phẩm, nâng cao năng suất

Máy gắp và phân loại sản phẩm thể hiện khả năng hoạt động ổn định, đảm bảotính liên tục trong quá trình làm việc Hệ thống phân loại sản phẩm được thiết kế đểphân loại và gắp sản phẩm ở tốc độ cao, mang lại độ chính xác đáng kể, đồng thờigóp phần tăng cường hiệu suất sản xuất.

Đặc biệt, hệ thống phân loại sản phẩm này hiệu quả trong việc phân loại hànghóa và đóng góp vào quá trình xây dựng nhà kho thông minh Máy gắp và phân loạisản phẩm tự động có khả năng vận hành liên tục và tự động kiểm tra hệ thống đểphát hiện tình trạng quá tải.

 Thực hiện các thao tác một cách phức tạp và liên tục:

Hình 1.5 Thực hiện các thao tác một cách phức tạp và liên tục

Tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa nguồn nguyên liệu:

Hình 1.6 Tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa nguồn lực

Hệ thống phân loại sản phẩm giúp giảm sự phụ thuộc vào lao động và conngười Tự động hóa quy trình không chỉ giúp doanh nghiệp giảm chi phí nhân côngmà còn giảm lãng phí và tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn nguyên vật liệu đầuvào.

Nâng cao năng lực cạnh tranh:

Hình 1.7 Nâng cao năng lực cạnh tranh

Quá trình kiểm định được thực hiện theo quy trình và hệ thống, được giám sátchặt chẽ cả bởi con người và hệ thống phân loại sản phẩm, từ đó đảm bảo chấtlượng sản phẩm đầu ra được nâng cao Ứng dụng hiệu quả máy giúp doanh nghiệpcung cấp những sản phẩm hoàn hảo khi xuất khẩu ra thị trường, qua đó nâng caovị thế cạnh tranh của doanh nghiệp.

Hình 1.8 Dễ dàng tích hợp và lắp đặt

Dễ dàng lắp đặt và tích hợp với các hệ thống khác linh hoạt:

Hệ thống phân loại sản phẩm với thiết kế nhỏ gọn, quy trình lắp đặt đơn giảnm giúptiết kiệm thời gian lắp đặt và dây chuyền sản xuất lớn, giảm thời gian cấu hình lên đến16 lần.

Hệ thống này có khả năng dễ dàng tích hợp với các Robot khác và có thể đượcđiều khiển tại các vị trí giữa các bộ phận không cố định.

1.2 Các hệ thống phân loại sản phẩm

1.2.1 Theo mã vạch

Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch Barcode hoặc mã QR giúp lựa chọn sảnphẩm dựa trên thông tin chi tiết như lô - ngày sản xuất, model Đây là phương pháp phổbiến được sử dụng trong việc phân loại kiện hàng, bưu phẩm, sản phẩm được đóng thùng

carton, túi, và gắn mã vạch barcode, mã QR Hệ thống phân loại tự động này có hiệu suấtcao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch áp dụng phương pháp thủ công, với khả năng đạt10.000 sản phẩm/giờ

Hình 1.9 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch

1.2.2 Theo khối lượng

Hệ thống phân loại sản phẩm phân loại theo khối lượng áp dụng cho các ngànhthực phẩm, thủy hải sản, nông sản, để đảm bảo chất lượng và kích thước sản phẩm.

Hình 1.10 Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng

1.2.3 Theo màu sắc

Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng công nghệ vision và camera,phù hợp cho ngành nông nghiệp, thực phẩm, dầu, và nhiều ngành khác Sử dụngcamera độ phân giải cao kiểm tra sản phẩm, công nghệ vision xử lý ảnh, với năngsuất từ 0.8-1.5 tấn/giờ, đặc biệt đảm bảo xác suất chính xác > 99%.

Hình 1.11 Hệ thống phân loại theo màu sắc

1.2.4 Theo kích thước

Phân loại sản phẩm dựa trên kích thước, đặc biệt hiệu quả trong các ngành thựcphẩm, nông sản, và trái cây, với độ chính xác cao, hoạt động ổn định, và năng suất3- 5 tấn/giờ, tương đương 1000-1100 sản phẩm/phút.

Hình 1.12 Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước

1.3 Ứng dụng thực tiễn của hệ thống phân loại sản phẩm

 Ngành sản xuất: Tự động phân loại linh kiện, sản phẩm hoặc thành phẩm theo

các tiêu chí như kích thước, hình dạng, trọng lượng và màu sắc, nâng cao năngsuất và chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp sản xuất.

 Quản lý kho và Logistics: Tự động phân loại, định vị và đánh giá hàng hóa

trong quá trình quản lý kho và logistics, giảm thời gian xử lý, tăng độ chính xácvà giảm rủi ro lỗi.

 Ngành thực phẩm và nông nghiệp: Phân loại rau củ quả, sản phẩm thực phẩm,

hạt giống và thức ăn chăn nuôi, cải thiện hiệu quả chế biến và đáp ứng nhu cầuthị trường đa dạng.

 Bưu chính và vận chuyển: Phân loại thư, bưu phẩm và kiện hàng dựa trên kích

thước, trọng lượng và điểm đến, cải thiện hiệu quả giao hàng và quản lý bưu cục. Ngành dược phẩm: Phân loại viên thuốc, chai lọ hoặc hộp dược phẩm theo quy

trình sản xuất và đóng gói, đảm bảo chất lượng và tính chính xác.

- Ngành tái chế và tái sử dụng: Phân loại và tách các loại vật liệu như nhựa, giấy,

kim loại, nhôm trong quá trình tái chế và tái sử dụng, giúp giảm lãng phí và tái sử dụng nguyên liệu

Hình 1.13 Ứng dụng thực tiễn của hệ thống phân loại sản phẩm

1.4 Hướng dẫn chọn hệ thống phù hợp

Để lựa chọn hệ thống phân loại sản phẩm phù hợp, bạn có thể thực hiện cácbước sau:

 Xác định những thách thức hoặc mục tiêu cụ thể bạn đang đối mặt trong quátrình phân loại sản phẩm Điều này giúp xác định rõ nhu cầu và mong muốn củabạn.

 Tìm hiểu về các công nghệ phân loại sản phẩm hiện đại, như hệ thống sử dụngvision, cảm biến, và robot hóa So sánh chúng để xác định công nghệ nào phùhợp với yêu cầu của bạn.

 Đặt ra câu hỏi về ứng dụng cụ thể mà bạn muốn hệ thống phân loại thực hiện(nhận, chọn, đóng gói, vận chuyển, vv.) Điều này sẽ giúp thu hẹp lựa chọn vàtập trung vào các hệ thống có khả năng đáp ứng yêu cầu cụ thể đó.

 Xác định đặc tính của sản phẩm hệ thống phân loại sản phẩm mà bạn xử lý, nhưkích thước, trọng lượng, tính dễ vỡ Những đặc tính này sẽ ảnh hưởng đến lựachọn hệ thống phân loại.

 Đanh giá thông lượng cần thiết cho hoạt động của bạn và dự đoán về tăngtrưởng trong tương lai.

 Nếu không gian là vấn đề, xác định diện tích sẵn có và xem xét hệ thống phânloạinào phù hợp với không gian nhà xưởng của bạn

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC MITSUBISHI FX1S

2.1.1 Tổng quan về PLC

Hình 2.1 Các loại PLCa Giới thiệu

Kỹ thuật điện tử đã phát triển đến trình độ kỳ diệu và sẽ có những tiến bộ vượtbật trong tương lai Nó góp phần không nhỏ và sản xuất công nghiệp Nhất là tronggiai đoạn hội nhập hiện nay Các doanh nghiệp không ngần ngại hạ giá thành sảnphẩm tăng sức cạnh tranh với các công ty khác Một trong những giải pháp về trangthiết bị hiện đại này là PLC PLC có khả năng vận hành tự động theo một quy trìnhđịnh sẵn mà không cần có sự tham gia của con người lúc vận hành Bởi tất cả nhữnggì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất cả trong một thiết bị nhỏgọn đó là PLC Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với máy vi tính đểđiều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính.

Thật ra hệ thống điều khiển tự động này đã xuất hiện từ năm 1970 và nhanhchóng trở thành sự lựa chọn cho việc sản xuất Nhưng ở Việt Nam, còn khá nhiềucông ty hoàn toàn xa lạ với PLC Tại sao như vậy? Về giá thành? Đúng là PLC cònkhá đắt nhưng chỉ với một công ty sản xuất thì giữa đầu tư ban đầu đó với những lợiích nó đem lại thì giá thành không đáng quan tâm lắm Thật ra là do ngại thay đổi,do chưa hiểu nhiều về PLC nên khi vận hảnh, bảo trì, bảo dưỡng, thay đổi chương

trình gặp không ít khó khăn cho người sử dụng Vì vậy cần chủ động tiếp cận, khinắm bắt được rồi vấn đề chuyển giao công nghệ không còn đáng lo và PLC có thểhiện tính ưu việt nhờ sự hiểu biết của người sử dụng Vậy PLC là gì? Hy vọng nộidung được đề cập trong đồ án này giúp người đọc hiểu hơn về PLC.

b.PLC là gì?

PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điềukhiển logic khả trình Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm chocác thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn Nó có khả năng thaythế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bịphức tạp và cồng kềnh); khả năng điều khiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lậptrình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toánhọc và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đíchkiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dâychuyển công nghiệp.

 Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tíchhợp trong môi trường công nghiệp:

 Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quantrọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động.

Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặcthay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình.

c Cấu trúc phần cứng của PLC

Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của PLC

 Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau: Module nguồn.

 Module đơn vị xử lý trung tâm.

 Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu. Module đầu vào.

 Module đầu ra.

 Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ). Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng).

trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trìnhchính.

 Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổchức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khốichương trình nào khác Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sựkiện ngắt xảy ra Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắtxung tốc độ cao …

 Vùng chứa tham số của hệ điều hành: chia thành miền khác nhau:

I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắtđầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả cáccổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I Thông thườngchương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của côngvào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I.

 Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số Kếtthúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logiccủa bộ đệm Q tới các cổng ra số Thông thường chương trình khôngtrực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệmQ.

 M (Miền các biến cờ): Chương trình ứng dụng sử dụng những biếnnày dể lưu giữ các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bit (M),byte (MB), từ (MW) hay từ kép (MW).

 T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưugiữ giá trị thời gian đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thờigian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị Logic đầu ra củabộ thời gian.

 C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trịđặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV- CurrentValue) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm.

Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động Nó có thể được truy cập theo từng bit,từng byte, từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền

lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịchchuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ…

e Xử lý chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp Mỗi vòng lặp được gọi là mộtvòng quét (Scan) Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổngvào cùng bộ đệm ảo, tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình Trong từng vòngquét chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc Saugiai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông và kiểm tra lỗi, vòngquét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của bộ đệm ảo đến cổng ra.

 Loại khối organization Block: khối tổ chức và quản lí chương tìnhđiều khiển khối này luôn được thực thi và luôn được quét trong mỗi chu kì quét.

 Loại khối chương trình con: Khối chương trình với những chức năngriêng giống như một chương trình con hoặc một hàm (chương trình con có biếnhình thức) Một chương trình ứng dụng có nhiểu khối chương trình con và cáckhối chương trình con này được phân biệt với nhau bằng tên của chương trìnhcon đó.

 Lập trình tuyến tính: toàn bộ chương trình nằm trong một khối bộ nhớ Loạihình cấu trúc tuyến tính này phù hợp với những bài toán tự động nhỏ Không phứctạp Khối được chọn phải là khối organization Block mà PLC luôn quét và thựchiện tổng các lệnh đó thường xuyên Từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối và quay lạilệnh đầu tiên.

 Loại khối chương tình ngắt: là khối chương trình đặc biệt có khả năng

trao đổi 1 lượng lớn với các khối chương trình khác Chương trình sẽ được thựcthi mỗi khi có sự kiện ngắt xảy ra.

2.1.2 Giới thiệu về PLC MITSUBISHI FX1Sa Khái niệm chung PLC MITSUBISHI

PLC Mitsubishi là một trong các dòng PLC đang được dùng phổ biến nhất trên thếgiới và Việt Nam, được sản xuất bởi tập đoàn Mitsubishi Electric (Nhật Bản).Mitsubishi Electric là một nhà sản xuất tự động hóa công nghiệp (FA) toàn diện trêntất cả lĩnh vực sản xuất từ bộ điều khiển đến thiết bị điều khiển truyền động, thiết bịđiều khiển phân phối điện và cơ điện tử công nghiệp Cùng với việc phát triển sảnphẩm phù hợp với nhu cầu của khách hàng, Mitsubishi Electric sử dụng kỹ thuật tiêntiến để cung cấp các giải pháp FA đáng tin cậy với một tầm nhìn hướng đến những thếhệ mới trong sản xuất.

PLC Mitsubishi có ưu điểm lớn về giá thành, chất lượng sản phẩm và khả năngđáp ứng đa dạng các cấu hình yêu cầu các tính năng như: Giao tiếp truyền thông, ngõvào ra tương tự, bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung tốc độ cao, các moduleđọc nhiệt độ, loadcell …vvv

Ở Việt Nam, PLC Mitsubishi được dùng nhiều trong nghành Dệt sợi, Bao bì giấy,Carton, Nilon, Nhựa, Thực phẩm, Cơ khí chính xác, Chế tạo máy …vv

b Khái niệm chung PLC MITSUBISHI FX1S

PLC FX1S-14MT: Là plc của hãng mitsubish có 8 chân in, 6 chân out Đây là plcdòng mt có ngõ ra là transitor có thể phát xung tốc độ cao để điều khiển step, servo FX1S PLC có số lượng I/O trong khoảng 10-30 I/O FX1S không có khả năng mởrộng module Tuy nhiên, FX1S được tăng cường thêm một số tính năng đặc biệt:

Tăng cường hiệu năng tính toán, khả năng làm việc với các đầu vào ra tương tựthông qua các card chuyển đổi, cải thiện bộ đếm tốc cao.

Trang bị thêm các chức năng truyền thông thông qua các card truyền thông lắpthêm trên bề mặt cho phép FX1S có thể tham gia truyền thông trong mạng (giới hạn sốlượng trạm tối đa 8 trạm) hay giao tiếp với các bộ HMI đi kèm.

FX1S thích hợp với các ứng dụng trong công nghiệp chế biến gỗ, đóng gói sảnphẩm, điều khiển động cơ, máy móc, hay các hệ thống quản lý môi trường.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT PLC MITSUBISHI FX1S CHUNG:

Điện áp nguồn cung cấp: 100-230VAC hoặc 12-24VDC (ít phổ biến hơn)Bộ nhớ chương trình: 2000 bước lệnh, sử dụng EEPROM.

Không sử dụng Pin.

Chu kỳ xử lý lệnh 0.55 – 0.7 µs.

Relay phụ: 512 points, Timer: 64 points, Counter: 32 points, Thanh ghi: 256 points.Kết nối truyền thông: chuẩn RS422, dùng card mở rộng cho RS232 và RS485Có card mở rộng đầu vào ra Analog

Bộ đếm tốc độ cao: 6 chân max 60kHz 1 phase, 2 chân max 30kHz 2 phases.

Module hiển thị có thể theo dõi/chỉnh sửa bộ định thời, bộ đếm, thanh ghi dữ liệu và cóthể sử dụng cùng với board mở rộng.

Tích hợp 02 biến trở điều khiển có thể cài đặt bộ định thời.Phát xung tốc độ cao: 2 chân phát xung max.100kHzTổng I/O: 10,14,20,30 I/O

Không có khả năng mở rộng thêm Module

Phần mềm sử dụng: GX-Works 2 hoặc GX-Developer hoặc FX-PCS/WIN-EBảng thông số kỹ thuật FX1S

Modul mở rộng của dòng PLC FX1S

Modul mở rộng có sẵn đến 30 input/output, có thể lựa chọn đầu ra relay hoặc transistor Cónhiều loại modul mở rộng khác nhau có thể tương thích với nhiều dòng PLC như FX1N,FX2N, FX3U,…

 Modul mở rộng Analog input/out có sẵn tăng khả năng ứng dụng Modul bộ đếm tốc độ cao – High-Speed Counter Adapters

 Modul vị trí – Positioning Modules  Modul mạng cho CC-link

 Modul mạng cho giao diện

 Modul mạng cho Ethenet – Network Module for Ethernet

 Modul mạng cho Profibus, DeviceNet – Network Module for Profibus/DP,DeviceNet và nhiều loại phụ kiện khác

THÔNG SỐ CỦA FX1S-14MT-001:+ 8 ngõ vào DC (Kích 0V)

 Có chân phát xung

c Ứng dụng PLC Mitsubishi FX1S-14MT

FX1S-14MT với các ưu điểm về mở rộng truyền thông và Analog dễ dàng quaboard gắn thêm và có tích hợp chân phát xung dù có bộ nhớ chương trình còn hạn chế.Phù hợp cho các ứng dựng nhỏ chi phí thấp và không có khả năng mở rộng quamodule chức năng ngoài.

Ngoài ra nó còn các ứng dụng như:– Hệ thống nâng vận chuyển.– Dây chuyền đóng gói

– Các robot lắp giáp sản phẩm – Điều khiển bơm.

– Dây chuyền xử lý hoá học – Công nghệ sản xuất giấy – Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh – Sản xuất xi măng

– Kiểm tra quá trình sản xuất…

2.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN CZ-V21A

2.2.1 Giới thiệu chung CZ-V21A

Giới thiệu chung về cảm biến quang điện Keyence

Hình 2.4 Cảm biến màu CZ- V21A

2.2.2 Thông số kỹ thuật

*1 Cực đại 20 mA khi kết nối với nhiều khối.

*2 Khi kết nối với nhiều khối, nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép sẽ khácnhau tùy vào các điều kiện được nêu bên dưới Để kết nối nhiều khối, phải đảm bảolắp đặt các khối lên thanh ngang (DIN-rail) và giới hạn dòng điện ngõ ra đạt cực đại20 mA.

Khi kết nối 1 hoặc 2 khối: -10 đến +50 °C Khi kết nối với 3 khối: -10 đến +45 °C

Thiết bị chính/Khối mở rộng Thiết bị chính

Thời gian đáp ứng 200 µs (HIGH SPEED) /1 ms (FINE) /4 ms (TURO) /8 ms (SUPER)

Ngõ ra điều khiển NPN cực thu để hở x 4 kênh, tối đa 30 VDC, Lên đến 100 mA cho một ngõ ra, Lên đến 200 mA cho tổng 4 ngõ ra, Điện áp dư: Tối đa 1,0 V*1

Mạch bảo vệ Bảo vệ cực tính ngược, bảo vệ quá dòng, Bộ chống sét hấp thụ

Ngõ vào chuyển mạch tụ điện phụ (Chế độ C/C+ I), Ngõ vào chuyển đổi phụ (Chế độ Super I)

24 VDC, Độ gợn (P-P): tối đa 10%

Chức năng bộ hẹn giờ Bộ hẹn giờ TẮT/TẮT-trễ/BẬT-trễ/Một xung, Thời gian bộ hẹn giờ: Có thể điều chỉnh 1 đến 1000 ms (cho mỗi tụ điện tương ứng)

Định mức Điện áp nguồn 24 VDC, độ gợn (P-P) từ 10% trở xuống

Công suất tiêu thụ Chế độ bình thường: 1,5 W (62,5 mA trở xuống), Chế độ tiết kiệm: 1 W (42,0 mA trở xuống) Khả năng chống

chịu với môi trường Nhiệt độ môi trường xung quanh -10 đến +55 °C (Không đóng băng)*2

Chống chịu rung 10 đến 55 Hz, 1,5 mm Biên độ kép theo các hướng X, Y, Z tương ứng, 2 giờ

2.2.3 Sơ đồ kết nối I/O

Hình 2.5 Cấu tạo của cảm biến

2.2.4 Ứng dụng cảm biến màu Keyence CZ-V21A

Việc sử dụng cảm biến màu Kenyence CZ-V21A giúp nhận dạng màu sắc bề mặt,với công nghệ cảm biến tiên tiến sản phẩm được sử dụng phổ biến trong các ngành dệtmay, da.

Chúng thường được tích hợp trong các thiết bị phân tích, phân loại và đóng gói sảnphẩm giúp tiết kiệm tối đa thời gian, chi phí đặc biệt là chất lượng đầu ra của sảnphẩm.

Ngoài ra, Keyence CZ-V21A còn là điểm nhấn quan trọng ở các lĩnh vực muốnphân tích các họa tiết ở dạng màu như hạt gỗ hoặc nhiều màu sắc trong nỉ làm ghế ô tô.Hiện nay, dòng sản phẩm cảm biến màu sắc này đang được khách hàng tin tưởng sửdụng nhờ đặc tính tiết kiệm được chi phí và điều đó giúp bảo vệ được các thiết bị điệnan toàn hơn.

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN- KHÍ NÉN

2.3.1 Những đặc điểm cơ bản

Hệ thống khí nén gồm nhiều thiết bị nhưng quan trọng nhất là máy nén khí vàbình tích áp, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp ráp, chế biến đặc biệt ởnhững lĩnh vực cần đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại Vídụ như lĩnh vực lắp ráp điện tử, chế biến thực phẩm, các khâu phân loại, đóng góisản phâm thuộc dây chuyền sản xuất tự động, trong công nghiệp gia công cơ khí,trong công nghiệp khai khoáng,

Các dạng truyền động sử dụng khí nén

- Truyền động thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linhhoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp cácchi tiết khi gia công các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm.

- Truyền động quay: trong nhiều trường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền độngrất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyềnđộng sử dụng các năng lượng khác Ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chiphí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện.

Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén

- Do không khí có khả năng chịu nén nên có thể nén và trích chứa trong bìnhchứa với áp suất cao thuận lợi, như là một kho chứa năng lượng Trong vận hành,

người ta thường xây dựng trạm khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhaunhư công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc.

- Có khả năng truyền tảu 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 tổn hạicho môi trường.

- Tốc độ truyền động cao, linh hoạt.

- Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác.

- Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả.

Nhược điểm

- Công suất chuyển động không lớn.

- Do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn nên khi tải trọng thay đổi thì vậntốc truyền động có xu hướng thay đổi Vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳngđều hoặc quay đều thường là khó thực hiện.

- Dòng khí nén được giải phóng ra môi trường có thể gây tiếng ồn.2.3.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén

Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị:

- Trạm nguồn: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an toàn, các thiết bị xử lýkhí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khô)

- Khối điều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điềukhiển đảo chiều cơ cấu chấp hành.

- Khối các thiết bị chấp hành: Xi lanh, động cơ khí nén, giác hút.

Dựa vào năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệthống khí nén:

- Hệ thống điều khiển bằng khí nén trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nénvà do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén.

Hình 2.6 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén

- Hệ thống điều khiển điện - khí nén các phần tử điều khiển hoạt động bằng tínhiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện - khí nén.

Hình 2.7 Các phần tử điện khí nén

2.4 GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN TIỆM CÂN OMRON E3Z-D61 2M

Loại Cảm biến quang điện tiê chuẩn (bộ khuếch đại tích hợp)

Phương pháp phát hiện Phản xạ trực tiếpNguyên lý phát hiện Khuếch tánKhoảng cách phát hiện 5 100 mmĐối tượng phát hiện tiêu

Mạch bảo vệ Bảo vệ phân cực ngược đầu ra, bảo vệ ngắn mạch đầura, bảo vệ phân cực ngược nguồn điện

Chức năng Có thể lựa chọn Light-ON/Dark0-ON,ngăn chặn nhiễulẫn nhau

Phương pháp lắp đặt Lắp đặt bề mặtPhương pháp kết nối Dây có sắn

Môi trường ánh sáng Đèn sợi đốt: 3,000 lx max, ánh sáng mặt trời: 10,000 lx

Hình 2.8 Cảm Biến Quang Ormon E3Z-D61

2.5 Động cơ 24V DC

Hình 2.9 Động cơ DC 24V

 Thông số kỹ thuật:- Điện thế: 24VDC.- Công suất: 20-25w.

- Tốc độ định mức: 3000 vòng / phút.- Momen định mức: 1.3 kg.cm.- Dòng điện định mức: 1.9A.- Mặt bích: vuông 80mm.- Kích thước: 80x80x124mm.

- Trục ra tùy chọn: trục trơn, trục vạt cạnh D-cut hoặc răng xoắn (lắp với hộp số)

2.6 Át tô mát

Hình 2.10 Át tô mát

Được dùng để bảo vệ quá tải, ngắn mạch và thấp áp cho thiết bị gia đình….

Aptomat MCB Chint là cầu dao tự động dạng tép được sản xuất bởi thương hiệuCHINT có xuất xứ từ Trung Quốc Dòng aptomat này được hãng đầu tư không ítcác công nghệ hiện đại và các tính năng tiên tiến nhất trên thị trường.

2.7 Rơ le

Hình 2.11 Cấu tạo bên trong rơ le

Rơ le gồm nam châm điện (1), cần dẫn động (2) và các ngõ vào ra (3) Khi códòng điện chạy ở cuộn dây nam châm điện (1), cơ năng làm đổi mạch lối ra từ ngõ"thường đóng" (normally closed, ngõ vẽ bên trên trong sơ đồ) sang ngõ "thườngmở" (normally open) Các thanh đổi mạch có thể có lắp lẫy lò xo để quá trình đóngcắt diễn ra dứt khoát.

a Nguyên lý hoạt động

Hình 2.12 Relay OFF-ON

Khi có dòng điện chạy qua rơ-le và chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ramột từ trường hút Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy để làm đóng hoặcmở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le Số tiếp điểmđiện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.

Rơ-le có 2 mạch độc lập nhau hoạt động Một mạch là để điều khiển cuộndây của rơ le: Nó điều khiển rơ-le ở trạng thái ON hay OFF Một mạch điều khiểndòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ-le hay không dựa vào trạng thái ON hayOFF của rơ le.

Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM Trong đó:

● COM: là chân chung, nó luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại.Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng tháihoạt động của rơ le.

● NC: Nghĩa là bình thường nó đóng Nghĩa là khi rơ le ở trạng tháiOFF, chân COM sẽ nối với chân này.

● NO: Khi rơ le ở trạng thái ON (có dòng chạy qua cuộn dây) thì chânCOM sẽ được nối với chân này.

Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ởtrạng thái OFF Và khi rơ le ON thì dòng này bị ngắt Ngược lại thì nối COM vàNO.

b Ứng dụng

Rơ le được dùng để chia tín hiệu đến nhiều bộ phận khác trong hệ thống sơđồ mạch điện điều khiển Không những vậy, rơ le còn được làm phần tử đầu ra vàcách ly được điện áp giữa các phần chấp hành như: điện xoay chiều, điện áp lớn vớiphần điều khiển để truyền tín hiệu cho bộ phận phía sau.

Được sử dụng như phần tử trung gian từ bộ điều khiển đến tín hiệu điềukhiển Mà từ bộ điều khiển ta điều khiển đóng hay mở các role trung gian để bật tắtcác cơ cấu chấp hành.