Tổng quan về dây chuyền
Chiết rót và đóng nắp chai là hệ thống máy sản xuất nước đang rất được nhiều người sản xuất lựa chọn vì nhu cầu của người tiêu dùng đang hướng tới dòng sản phẩm nước đóng chai để đảm bảo đủ độ vệ sinh và an toàn, tiện lợi khi sử dụng Các cơ sở sản xuất sữa, sữa tươi, sữa chua và các loại nước uống tinh khiết đóng chai hoặc nước khoáng hoặc các loại nước uống không có ga khác Dây chuyền được dùng để chiết rót và đóng nắp cho các loại chai PET có nhiều hình dạng và dung tích khác nhau
Hình 1.1 Máy chiết rót đóng nắp
Phạm vi áp dụng
- Cơ sở sản xuất nước uống tinh khiết đóng chai hoặc nước khoáng, hoặc các loại nước uống không gaz khác
- Chai nước sử dụng : Loại chai PET có dung tích từ 250ml đến 2250ml
- Nguồn nước tinh khiết: có chất lượng nước đạt chuẩn nước uống tinh khiết TCVN 6096:2004
8 - Áp suất nước trong hệ thống: hệ thống được thiết kế với áp suất trung bình không quá 10kg/cm2 Vì vậy cần phải dùng công tác áp suất hoặc dùng biến tần để điều chỉnh áp lực nước phù hợp trong quá trình vận hành
- Điện áp sử dụng:1 pha 220V, 50Hz hay 3 pha 380V, 50 Hz
- Dòng tải: tùy theo công suất bơm sử dụng và các thiết bị ngoại vi khác, thông thường không nhỏ hơn 5A
- Các biện pháp an toàn điện: hệ thống được thiết kế ELCB chống giật trên toàn hệ thống và các thiết bị điện khác đạt chuẩn CE Nút tắt khẩn cấp khi có sự cố xảy ra
- Khung sườn thiết bị: được thiết kế bằng thép không gỉ SS304 hoặc SS316, chịu được lực rung lớn
- Ồng dẫn nước: ống chịu áp lực cao bằng PVC hoặc bằng thép không gỉ 304 (tùy theo yêu cầu thiết kế), đảm bảo an toàn vệ sinh, không đóng cặn, gỉ sét và gây ra các nấm mốc vi sinh
- Các thiết bị lọc nước: vật tư, thiết bị lọc nước đạt chuẩn NSF
1.4 Các chức năng chính của hệ thống
Hình 1.2 Máy chiết rót chai PET 3 trong 1
- Hệ thống kết hợp 3 máy xúc rửa, chiết rót và đóng nắp thành 1 dây chuyền thống nhất
- Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống bao gổm 3 máy rời rạc: xúc rửa, chiết rót, đóng nắp, nối liền với nhau thành 1 hệ thống xuyên suốt
9 - Mạch điều khiển trung tâm PLC của Siemens: điều khiển xuyên suốt hệ thống xúc rửa, chiết rót, đóng nắp Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống trên các đèn led (màu xanh) Khi có sự cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hoàn toàn tự động, tín hiệu âm thanh bíp bíp sẽ được phát ra Ngoài ra chương trình trong PLC này nhiều chức năng hơn hệ thống tiêu chuẩn
- Khung sườn: được làm bằng thép không gỉ
- Động cơ xoay vòng bằng công nghệ Đức: các chai PET được vận chuyển tự động trên băng chuyền xoay vòng liên tục vào hệ thống chiết rót, xúc rửa
- Ống dẫn nước: bằng Inox
- 2 chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng
Hệ thống hoạt động theo các bước sau đây:
- Vỏ chai PET được đặt trên băng chuyền trước khi vào hệ thống xúc rửa chiết rót và đóng nắp (gọi tắt là RFC)
- Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa được nối vào hệ thống RFC
- Băng chuyền sẽ tự động vận chuyển chai PET vào hệ thống xúc rửa.Các chai di chuyển xoay vòng và vào đúng vị trí vòi nước xúc rửa Lưu ý nước rửa có áp lực khá mạnh để rửa sạch chai PET do bơm thiết kế sẵn trong máy phun lên
-Sau khi rửa, chai PET sẽ được đưa vào vị trí chiết rót, các cánh tay đòn sẽ giữ chặt cổc hai để tránh đổc hai trong qua trình rót Các chai được xoay vòng liên tục trên băng chuyền chiết rót Máy bơm nước được thiết kế sẵn trong máy sẽ tự động chiết rót vào bình (Lưu ý: thể tích nước có thể điều chỉnh được)
-Khi bình chứa đã đầy nước, sẽ được chuyển sang vị trí đóng nắp Nắp bình chứa được lấp đầy trong ống chứa và được đưa vào ngay đầu chai PET
- Các tay đòn sẽ siết nắp chặt - Sau đó chai PET được chuyển trên băng tải ra ngoài
10 - Bình chứa được tiếp tục chuyển đến máy bao màng co bằng (nếu có)
1.6 Các công nghệ trên dây chuyền chiết rót, đóng nắp
1.6.1 Kiểm tra khuyết tật chai Để kiểm tra được khuyết tật trên sản phẩm chai nhựa người ta thường dùng các hệ thống máy hiện đại , hiện nay có không ít các nhà cung cấp thiết bị để thực hiện quá trình này, theo kinh nghiệm và tìm hiểu thì em được biết hãng Pressco Technology Inc là nhà cung cấp dòng sản phẩm Intellispec mã CP500 thực hiện quá trình kiểm tra và phân loại và loại bỏ chai bị hỏng không đủ yêu cầu chất lượng như:
- Chai bị móp trong lúc sản xuất hay trong quá trình vận chuyển
Dòng sản phẩm Intellispec CP500: được trang bị 2 camera bên trong và được kết nối với hệ thống máy tính chuyên dụng được cung cấp bởi chính nhà cung cấp Máy có bộ nguồn UPS mắc song song với nguồn điện nên có thể hoạt động thêm một thời gian sau khi ngắt điện
Nguyên tắc: camera chụp và phân tích hình ảnh từng chai, đưa tín hiệu về máy tính xử lí với phần mền chuyên dụng được cài đặt độ nhạy theo mục đích của yêu cầu sản phẩm và loại (Reject) các sản phẩm không đạt yêu cầu Tốc độ chụp của camera có thể lên đến hàng nghìn chai một phút
Hình 1.3 Máy kiểm tra khuyết tật chai
1.6.2 Quy trình chiết rót tự động
Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có cách chiết rót khác nhau như: chất lỏng cô đặc, nước có gaz, nước không gaz Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, Định lượng sản phảm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lương sản phẩm một cách chính xác Hiện nay với công nghệ hiện đại, rất nhiều quy trình công nghiệp được tự động hóa Trong đó dây chuyển chiết rót và đóng nút chai tự động là một trong những hệ thống được sử dụng rất phổ biển và rộng rãi
Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:
- Định lượng bằng bình định mức: Chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai
- Định lượng bằng chiết tới mức cố định: Chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai, khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại Phương pháp nầy có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai
- Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: Cho chất lỏng chảy vào chai trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không đổi Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, không yêu cầu độ chính xác định lượng
Hình 1.4 Máy chiết rót BigStar
Các phương pháp chiết rót sản phẩm gồm có :
- Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy tĩnh Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt
Các chức năng chính của hệ thống
Hình 1.2 Máy chiết rót chai PET 3 trong 1
- Hệ thống kết hợp 3 máy xúc rửa, chiết rót và đóng nắp thành 1 dây chuyền thống nhất
- Hệ thống tiêu chuẩn: hệ thống bao gổm 3 máy rời rạc: xúc rửa, chiết rót, đóng nắp, nối liền với nhau thành 1 hệ thống xuyên suốt
9 - Mạch điều khiển trung tâm PLC của Siemens: điều khiển xuyên suốt hệ thống xúc rửa, chiết rót, đóng nắp Bảng mạch hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống trên các đèn led (màu xanh) Khi có sự cố xảy ra, hệ thống ngắt điện hoàn toàn tự động, tín hiệu âm thanh bíp bíp sẽ được phát ra Ngoài ra chương trình trong PLC này nhiều chức năng hơn hệ thống tiêu chuẩn
- Khung sườn: được làm bằng thép không gỉ
- Động cơ xoay vòng bằng công nghệ Đức: các chai PET được vận chuyển tự động trên băng chuyền xoay vòng liên tục vào hệ thống chiết rót, xúc rửa
- Ống dẫn nước: bằng Inox
- 2 chế độ hoạt động auto / manual: giúp người sử dụng có thể kiểm tra hoạt động của các chức năng.
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống hoạt động theo các bước sau đây:
- Vỏ chai PET được đặt trên băng chuyền trước khi vào hệ thống xúc rửa chiết rót và đóng nắp (gọi tắt là RFC)
- Nguồn nước tinh khiết từ bồn chứa được nối vào hệ thống RFC
- Băng chuyền sẽ tự động vận chuyển chai PET vào hệ thống xúc rửa.Các chai di chuyển xoay vòng và vào đúng vị trí vòi nước xúc rửa Lưu ý nước rửa có áp lực khá mạnh để rửa sạch chai PET do bơm thiết kế sẵn trong máy phun lên
-Sau khi rửa, chai PET sẽ được đưa vào vị trí chiết rót, các cánh tay đòn sẽ giữ chặt cổc hai để tránh đổc hai trong qua trình rót Các chai được xoay vòng liên tục trên băng chuyền chiết rót Máy bơm nước được thiết kế sẵn trong máy sẽ tự động chiết rót vào bình (Lưu ý: thể tích nước có thể điều chỉnh được)
-Khi bình chứa đã đầy nước, sẽ được chuyển sang vị trí đóng nắp Nắp bình chứa được lấp đầy trong ống chứa và được đưa vào ngay đầu chai PET
- Các tay đòn sẽ siết nắp chặt - Sau đó chai PET được chuyển trên băng tải ra ngoài.
Các công nghệ trên dây chuyền chiết rót, đóng nắp
Kiểm tra khuyết tật chai
Để kiểm tra được khuyết tật trên sản phẩm chai nhựa người ta thường dùng các hệ thống máy hiện đại , hiện nay có không ít các nhà cung cấp thiết bị để thực hiện quá trình này, theo kinh nghiệm và tìm hiểu thì em được biết hãng Pressco Technology Inc là nhà cung cấp dòng sản phẩm Intellispec mã CP500 thực hiện quá trình kiểm tra và phân loại và loại bỏ chai bị hỏng không đủ yêu cầu chất lượng như:
- Chai bị móp trong lúc sản xuất hay trong quá trình vận chuyển
Dòng sản phẩm Intellispec CP500: được trang bị 2 camera bên trong và được kết nối với hệ thống máy tính chuyên dụng được cung cấp bởi chính nhà cung cấp Máy có bộ nguồn UPS mắc song song với nguồn điện nên có thể hoạt động thêm một thời gian sau khi ngắt điện
Nguyên tắc: camera chụp và phân tích hình ảnh từng chai, đưa tín hiệu về máy tính xử lí với phần mền chuyên dụng được cài đặt độ nhạy theo mục đích của yêu cầu sản phẩm và loại (Reject) các sản phẩm không đạt yêu cầu Tốc độ chụp của camera có thể lên đến hàng nghìn chai một phút
Hình 1.3 Máy kiểm tra khuyết tật chai
Quy trình chiết rót tự động
Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có cách chiết rót khác nhau như: chất lỏng cô đặc, nước có gaz, nước không gaz Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, Định lượng sản phảm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lương sản phẩm một cách chính xác Hiện nay với công nghệ hiện đại, rất nhiều quy trình công nghiệp được tự động hóa Trong đó dây chuyển chiết rót và đóng nút chai tự động là một trong những hệ thống được sử dụng rất phổ biển và rộng rãi
Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:
- Định lượng bằng bình định mức: Chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai
- Định lượng bằng chiết tới mức cố định: Chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai, khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại Phương pháp nầy có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai
- Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: Cho chất lỏng chảy vào chai trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không đổi Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, không yêu cầu độ chính xác định lượng
Hình 1.4 Máy chiết rót BigStar
Các phương pháp chiết rót sản phẩm gồm có :
- Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy tĩnh Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt
- Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không,chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai
- Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm có gas như bia, nước ngọt Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chất lỏng Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trong bình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao.
Quy trình đóng nắp
Máy đóng nắp chai được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống, thực phẩm, mỹ phẩm và hóa chất công nghiệp Máy có tác dụng đóng bao kín các loại chai thủy tinh, nhựa, đảm bảo việc niêm phong kín, không rò rỉ chất lỏng ra ngoài
Nắp chai được dẫn từ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thời được xếp đúng chiều, chai nước được đưa vào vị trí dập nắp và cổ định để hệ thống dập nắp hoạt động Sau
13 khi dập nắp chai sẽ được đưa tới bộ phận vặn nắp để chắc chắn rằng tất các nắp phải được đóng kín.
Hình 1.5 Máy đóng nắp chai tự động
Máy đóng nắp chai có vai trò vặn đóng nắp của các dạng chai lọ chất liệu nhựa hay thủy tinh, chai đựng nước, nước ngọt hay kể cả các dạng bia rượu Là một trong những yếu tố quan trọng không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm được giữ trong chai lọ đồng thời bảo quản, tránh thất thoát sản phẩm được giữ trong chai
Máy đóng nắp chai hiện đại thay thế các khâu dây chuyền thủ công rườm rà, đảm bảo hiệu năng cao, tiết kiệm thời gian và chi phí cho sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm, tránh các lỗi sai như khi đóng nắp bằng phương pháp truyền thống, hạn chế tối đa các tai nạn lao động cho người lao động Người vận hành chỉ cần cho các sản phẩm vào máy và phần còn lại sẽ do máy đóng nắp chai thực hiện.
Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót
Tại mỗi khâu chúng ta dùng cảm biến vị trí để xác định vị trí của sản phẩm Khi gặp sản phẩm cảm biến sẽ có tín hiệu báo về bộ điều khiển để ra lệnh điều khiển Để xác định vị trí và dịch chuyển của sản phẩm, ta dùng loại cảm biến quang điện
Cảm biến quang điện bao gồm 1 nguồn phát quang và 1 bộ thu quang Nguồn phát quang sử dụng Led hoặc Laser phát ra ánh sáng thấy hoặc không thấy tùy theo bước sóng 1 bộ thu quang sử dụng diode hoặc transitor quang Ta đặt bộ thu và phát sao cho vật cần nhận biết có thể che chắn hoặc phản xạ ánh sáng khi vật xuất hiện Ánh sáng do
14 Led phát ra được hội tụ qua thấu kính ở phần thu ánh sáng từ thấu kính tác động đến transitor thu quang Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ không tác động đến bộ thu được sóng dao động dùng để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng trong phòng Ánh sáng của mạch phát sẽ tắt và sáng theo tần số mạch dao động Phương pháp này sử dụng mạch dao động làm cho cảm biến thu phát xa hơn và tiêu thụ ít công suất hơn
Trên thị trường hiện nay có 3 loại cảm biến quang điện chính: Through-beam sensors (cảm biến tia xuyên qua), Retro-reflective sensors (cảm biến phản quang), Diffuse reflection sensor (cảm biến phản xạ khuếch tán)
Hình 1.7 Cảm biến quang phản xạ gương
Trong quá khứ, đối với nhà máy bia, nước ngọt, việc phát hiện các chai PET có chất liệu trong suốt là rất khó khăn, yêu cầu phải điều chỉnh phức tạp cảm biến cho ứng dụng đó Hiện nay công nghệ phát triển hơn ta có loại cảm biến phản quang dể dàng phát hiện các vật liệu cho trai PET và thủy tinh
Dây chuyền đóng thùng
Các máy đóng thùng chai hiện nay rất đa dạng từ thô sơ tới cực kỳ hiện đại Tùy theo doạng sản phẩm sẽ có cách đóng gói khác nhau Với chai lọ thủy tinh dễ vỡ hay các chai có dung tích lớn thường được đóng thùng bằng cánh tay Robot Phương pháp này hiện đại và chính xác nhất, đảm bảo chống va đập làm hư sản phẩm Số lượng sản phẩm phụ thuộc vào kích thước thùng chứa, số lượng chai gắp trong một lần cũng dễ dàng cài đặt, ví dụ như để đóng két cho bia chai thì mỗi lần cánh tay robot có thể gắp 20 chai Dây chuyền đóng thùng gồm 2 băng tải, một băng tải đưa sản phẩm đến tay gắp, một băng vận chuyển thùng, hai băng tải đặt ngang nhau Bộ phận gắp chai đượcđiểu khiển đồng bộ bằng khí nén.Với các loại chai nhỏ và khó vỡ thì thường dùng phương pháp đóng thùng kiểu “Drop”, hệ thống có hai băng tải, một băng tải chở sản phẩm chai ở phía trên, băng tải chứa thùng phía dưới, khi số chai chạy vào khung đủ số lượng thì phần đáy của khung mở ra để toàn bộ chai trong khung rơi xuống thùng, các chai rơi xuống thùng đồng thời thùng được hạ xuống để giảm lực tác động vào đáy chai,cách đóng thùng này nhanh và đơn giản hơn dùng cánh tay Robot
GIỚI THIỆU VỀ PLC FX3U, MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ PHẦN MỀM HỆ THỐNG
PLC FX3U
Hiện nay, trên thị trường có nhiều dòng PLC của các hãng khác nhau như Mitsubishi, Siemens, Delta, Omron, LS,…Tuy nhiên, nổi bật hơn cả vẫn là PLC của hãng Mitsubishi, hiện đang được dùng phổ biến nhất trên thế giới và ở Việt Nam
PLC Mitsubishi ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy và dây chuyền sản xuất hiện đại, bởi vậy mà nhu cầu tìm hiểu về PLC Mitsubishi cũng như tài liệu lập trình PLC Mitsubishi ngày càng cao
PLC Mitsubishi là một sản phẩm của tập đoàn Mitsubishi Electric – Tập đoàn về công nghệ hàng đầu của Nhật Bản PLC hãng Mitsubishi được ứng dụng rộng rãi trong bộ điều khiển các hệ thống trong công nghiệp, từ đơn giản đến phức tạp
PLC Mitsubishi có ưu điểm lớn về giá thành, chất lượng sản phẩm và khả năng đáp ứng đa dạng các cấu hình yêu cầu các tính năng như: Giao tiếp truyền thông, ngõ vào ra tương tự, bộ đếm ngõ vào tốc độ cao, ngõ ra phát xung tốc độ cao, các module đọc nhiệt độ, loadcell,… Ở Việt Nam, PLC Mitsubishi được dùng nhiều trong ngành Dệt sợi, Bao bì, Carton, Nhựa, Thực phẩm, Điện tử, Máy móc ngành y tế, Cơ khí chính xác, Chế tạo máy,…
PLC FX3U là thế hệ thứ ba trong gia đình họ FX-PLC, là một PLC dạng nhỏ gọn và thành công của hãng Mitsubishi Electric
PLC FX3U được thiết kế đáp ứng cho thị trường quốc tế, tính năng đặc biệt mới là hệ thống “adapter bus” được bổ xung cho hệ thống bus hữu ích cho việc mở rộng thêm những tính năng đặc biệt và khối truyền thông mạng
Với tốc độ xử lý cực mạnh mẽ, thời gian chỉ 0.065às trờn một lệnh đơn logic, cựng với 209 tập lệnh được tích hợp sẵn và cải tiến liên tục đặc biệt cho nghiệp vụ điều khiển vị trí Dòng PLC mới này còn cho phép mở rộng truyền thông qua cổng USB, hỗ trợ cổng Ethernet và Cổng lập trình RS-422 mini DIN Với tính năng mạng mở rộng làm
17 cho PLC này nâng cao được khả năng kết nối tối đa về I/O lên đến 384 I/O, bao gồm cả các khối I/O qua mạng
Một số loại Mitsubishi hiện nay:
- PLC MITSUBISHI FX Series: FX0, FX1N, FX1S, FX2N, FX3U, FX3G, FX5U
- PLC MITSUBISHI Q Series: Q00xCPU, Q01xCPU, Q02xCPU,…
- PLC MITSUBISHI Motion: A171SH, A172SH, A173, A273
2.1.2 Cấu trúc và hoạt động
Cấu trúc của PLC: PLC là một thiết bị cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình Toàn bộ chương trình điều khiển sẽ được lưu vào trong bộ nhớ của PLC Điều này làm cho PLC giống như một máy tính, nghĩa
18 là có bộ vi xử lý, một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu các chương trình hỗ trợ điều khiền, dữ liệu, các cổng ra/vào để kết nối với các đối tượng điều khiển…Như vậy có thể thấy
Cấu trúc cơ bản của một PLC bao giờ cũng gồm các thành phần cơ bản sau:
- Module nguồn - Module xử lý tín hiệu - Module vào
Ngoài các module chính như trên, PLC còn có các mô đun phụ trợ như mô đun giao tiếp mạng, truyền thông, module ghép nối các module chức năng để xử lý tín hiệu như module kết nối với các can nhiệt, module điều khiển động cơ bước, module kết nối với encoder, module đếm xung vào,…
Các thành phần cơ bản: Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và được lưu vào bộ nhớ đệ (bộ nhớ trong PLC gồm các thành phần như sau: ROM, EPROM,
EEOROM PLC) thực hiện các lệnh logic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái, ngõ ra được cập nhật và lưu vào bộ nhớ đệm Sau đó, trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dùng để đóng/mở các tiếp điểm kích hoạt các thiết bị tương ứng Như vậy, tất cả hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bộ nhớ Chương trình được truyền nạp vào PLC thông qua những thiết bị lập trình chuyên dụng
Hoạt động của PLC: Bộ vi xử lý sẽ lần lượt quét các trạng thái của đầu vào và các thiết bị phụ trợ, thực hiện logic những điều khiển được đặt ra bởi chương trình ứng dụng, thực hiện các phép tính toán và điều khiển các đầu ra tương ứng của PLC Các thế hệ PLC cuối cho phép thực hiện các phép tính số học và các phép tính logic, bộ nhớ lớn, tốc độ xử lý mạnh mẽ và có thể kết nối với máy tính, mạng nội bộ,
19 Bộ vi xử lý bên trong điều khiển toàn bộ chu kỳ làm việc của chương trình Chu kỳ này được đặt tên là chu kỳ quét của PLC, tức là thời gian để thực hiện xong một vòng các lệnh của chương trình điều khiển
Chu kì quét của PLC: Khi thực hiện quét các đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị vào như cảm biến, công tắc…Trạng thái của tín hiệu sẽ vào được lưu tạm vào một mảng nhớ Trong suốt thời gian quét chương trình, bộ xử lý sẽ quét lần lượt các lệnh của chương trình điều khiển, sử dụng các trạng thái của tín hiệu vào trong mảng nhớ để xác định các đầu ra đáp ứng hay không Kết quả cuối cùng là các trạng thái của đầu ra đều được ghi vào mảng nhớ, PLC sẽ cấp hoặc ngắt điện cho các mạch ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi Chu kỳ quét của một PLC có thể từ 1 đến 25 mili giây Thời gian quét giữa đầu vào và đầu ra thường ngắn so với chu kỳ quét của PLC
- PLC FX3U-14MT-6AD-2DA, Board PLC Mitsubishi FK3U - Kích thước WxHxD : 110x115x45mm
- 8 ngõ vào, 6 ngõ ra Relay/Transitor ( Xuất xung tốc độ cao Y0, Y1 ổn định ở 40KHz) Ngõ vào chỉ nhận tín hiệu NPN
- 2 analog đầu ra (0-10 v : DA0-DA1) - Sử dụng nguồn cấp 24VDC
- 2 Cổng kết nối : 1 RS232 ( cổng DB9 protocol 38400, 7, E, 1) và 1 RS485 có thể thiết lập qua D8120
- Y0-Y5 ngõ ra relay/transistor, Relay-dòng định mức 5A, transistor xuất xung tốc độ cao 40khz
- 6 đầu vào analog ( 3 ngõ vào 0-10V : AD0-AD2 và 3 ngõ vào 0-20mA: AD3- AD5)
- Đọc giá trị analog đầu vào với cấu trúc lệnh RD3A Viết giá trị Analog đầu ra với cấu trúc lệnh WR3A
- Timer xung 100ms T0-T199 trong đó T184-T199 có chốt
20 - Timer xung 10ms T200-T249 trong đó T246-T249 có chốt
- Timer xung 1ms T250-T383 trong đó T350-T383 có chốt - Bộ đếm 16Bit : C0-C199 trong đó C100-C199 có chốt
- Bộ đếm 32Bit : C200-C219 trong đó C220-C234 có chốt - Bộ đếm tốc độ cao : C235-C255
- M8011 xung 10ms; M8012 xung 100ms; M8013 xung 1ms; M8014 xung 1 phút
- Hỗ trợ truyền thông RS485, Modbus RTU - Phần mềm : FX3U14MR
- Tốc độ kết nối PLC PC : 38400kps
- Hỗ trợ kết nối HMI nhiều hãng: Siemens, Mitsubishi, Weinview, Kinco, Xinje, Delta, Coolmay
- Hỗ trợ sử dụng phần mềm GX-Developer, GxWork2.
Mạng truyền thông trong công nghiệp
Hình 2.2 Mô hình phân cấp các hệ thống mạng trong công nghiệp
21 Mạng truyền thông công nghiệp hay mạng công nghiệp là một khái niệm chung chỉ các mạng truyền thông số, truyền bit nối tiếp, được sử dụng để ghép nối các thiết bị công nghiệp Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay cho phép liên kết mạng ở nhiều mức khác nhau, từ các bộ cảm biến, cơ cấu chấp hành dưới cấp trường cho đến các máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát và các máy tính cấp trên điều hành xí nghiệp quản lý công ty
Trong lĩnh vực đo lường, điều khiển và tự động hóa, việc sử dụng mạng truyền thông công nghiệp (đặc biệt là bus trường) để thay thế cách nối điểm – điểm cổ điển giữa các thiết bị công nghiệp, mang lại những lợi ích sau:
- Đơn giản hóa cấu trúc liên kết giữa các thiết bị công nghiệp
- Giám đáng kể giá thành dây nối và công lắp đặt hệ thống
- Nâng cao độ linh hoạt, tính năng mở của hệ thống
- Tính năng thời gian thực, độ tin cậy và khả năng tương thích trong môi trường công nghiệp cao
- Đơn giản hóa, tiện lợi hóa việc chẩn đoán, định vị lỗi, sự cố của các thiết bị
- Nâng cao khả năng tương tác giữa các thành phần (phần cứng và phần mềm) nhờ các giao diện chuẩn
- Mở ra nhiều chức năng và khả năng ứng dụng mới của hệ thống Ví dụ, các ứng dụng điều khiển phân tán, điều khiển giám sát hoặc chẩn đoán lỗi từ xa qua Internet
- Các hệ thống bus trường cũng đã dần thay thế các mạch dòng tương tự 4 – 20mA
- Ưu thế của giải pháp dùng mạng công nghiệp không những nằm ở phương diện kỹ thuật mà còn ở khía cạnh hiệu quả kinh tế
Chính vì vậy, ứng dụng của nó rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như điều khiển quá trình, tự động hóa xí nghiệp, điều khiển giao thông…
2.2.2 Chuẩn truyền thông RS232 A, RS232
22 RS232 là một chuẩn truyền thông được phát triển bởi “Electronic Industry Association” và “Telecommunications Industry Association” (EIA/TIA) RS232 là chuẩn truyền thông phổ biến nhất một thời, thường được gọi tắt là RS232 hoặc RS-232 thay vì EIA/TIA-232-E Chuẩn này chỉ đề cập đến việc truyền dữ liệu nối tiếp giữa một host (DTE-Data Terminal Equipment) và một ngoại vi (DCE-Data Circuit-Terminating Equipment)
Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện
Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp
Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +-12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000Ω – 7000Ω
Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V đến 12V
Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn hơn)
Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
Trở kháng tải phải lớn hơn 3000Ω nhưng phải nhỏ hơn 7000Ω Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m
Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng : 9600, 19200, 28800, 38400…
56600, 115200 bps Để giảm nguy cơ bị nhiễu giữa các tín hiệu kế cận, tốc độ thay đổi (slew rate) được giới hạn tối đa là 30 V/μs, và tốc độ cũng được giới hạn tối đa là 20 kbps (kilobit per second) (giới hạn này hiện đã được nâng lên nhiều lần)
Trở kháng của mạch điều khiển được chỉ định là từ 3 đến 7 kΩ Tải dung tối đa của đường truyền cũng được giới hạn là 2500 pF, và như vậy tùy thuộc vào loại cáp mà chiều dài tối đa có thể được xác định từ điện dung trên đơn vị chiều dài của cáp
Như đã nêu ở trên, RS232 phân ra 2 số chân chính là 9 chân (DB9) và 25 chân (DB25); tuy nhiên với các dòng máy hiện đại ngày nay thì loại DB25 không thấy xuất hiện nữa, cho nên chúng ta sẽ tập chung và tìm hiểu loại DB9 Các tín hiệu RS-232 được định nghĩa tại DTE, theo bảng sau (chỉ nói đến các tín hiệu của đầu nối 9 chân):
Hình 2.3 Các chân truyền thông RS232
Bảng 2.1 Chức năng các chân RS232
Chân số Chức năng Chiều thông tin
1 Data Carrier Detect (DCD) Từ DCE
2 Receive Data Line (RD) Từ DCE
3 Transmit Data Line (TD) Đến DCE
4 Data Terminal Ready (DTR) Đến DCE
6 Data Set Ready (DSR) Từ DCE
7 Request To send (RTS) Đến DCE
8 Clear To Send (CTS) Từ DCE
9 Ring Indicate (RI) Từ DCE
Chân 1: Data Carrier Detect (DCD): Phát tín hiệu mang dữ liệu Chân 2: Receive Data (RxD): Nhận dữ liệu
Chân 3: Transmit Data (TxD): Truyền dữ liệu
Chân 4: Data Termial Ready (DTR): Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu
Chân 5: Singal Ground ( SG): Mass của tín hiệu
Chân 6: Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu
Chân 7: Request to Send: yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu
Chân 8: Clear To Send (CTS): Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường này lên mức kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu
Chân 9: Ring Indicate (RI): Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung chuông
Các hệ thống logic hiện nay chủ yếu sử dụng các chuẩn logic TTL hay CMOS, do đó khi cần giao tiếp bằng chuẩn RS-232 sẽ phải dùng các mạch điều khiển và thu (RS- 232 driver và receiver, hay RS-232 transceiver) để chuyển đổi giữa TTL/CMOS và RS-
232 vật lý Các bộ transceiver hiện nay thường có sẵn các bơm điện tích (charge pump) để tạo ra các mức áp RS-232 vật lý (phổ biến là +12 V và -12 V) từ một điện áp nguồn đơn cực giá trị nhỏ (5 V hay 3.3 V)
Vì chuẩn RS-232 chỉ dành cho giao tiếp giữa DTE và DCE, do đó khi hai máy tính (là các DTE) cần giao tiếp với nhau thông qua chuẩn RS-232 thì cần phải có các DCE
25 (chẳng hạn như modem) làm trung gian Các DCE này là các ngoại vi nên có thể giao tiếp trực tiếp với nhau thông qua một chuẩn nào đó
2.2.3 Chuẩn truyền thông RS485 A, RS485
RS485 là một chuẩn truyền thông được xây dựng trên nền tảng chuẩn RS422 Điểm khác biệt chính là RS485 cho phép tối đa 32 cặp thu phát có mặt trên đường truyền cùng lúc Tương tự, RS485 cũng cần một trở kháng 120 Ohm ở cuối đường truyền để ngăn chặn tín hiệu phản xạ và giao thua Nếu có nhiều hơn một thiết bị cần truyền dữ liệu, thì đường RTS được sử dụng như một đường điều khiển, cho phép truyền dữ liệu
B, Thông số kỹ thuật chuẩn RS485A
Up to 32 Driver/Receiver Pairs Chiều dài đường truyền và tốc độ tối đa cho phép:
40 Feet = 12m 10 Mbits/sec 400 Feet = 122m 1 Mbits/sec 4000 Feet = 1219m 100 kbits/sec
Chuẩn RS-485 sẽ sử truyền trên 2 dây A và B mà thôi Cách thức hoạt động cũng sẽ là so sánh chênh áp giữa A và B theo logic 0 và 1 và không hề so sánh với đất Việc này rất thích hợp cho các ứng dụng cần truyền tín hiệu đi xa vì giá trị của chúng chỉ là 0 với 1
Hình 2.5 Cách thức hoạt động của RS485
Phần mềm GX Works2
Hình 2.10 Giao diện GX Works2
36 Phần mềm GX-Work 2 là phần mềm được Mitsubishi nâng cấp và thay thế cho GX Developer trong lập trình PLC với giao diện trực quan đẹp hơn hơn, thao tác mượt mà và có hỗ trợ thêm các ngôn ngữ lập trình khác như là FBD (Function Block Diagram), SFC (Sequential Function Chart)
GX Works2 là một công cụ lập trình dùng để thiết kế, gỡ lỗi, và duy trì chương trình trên Window
GX Works2 đã cải thiện chức năng và khả năng thao tác, với những tính năng dễ sử dụng hơn khi so sánh với GX Developer đã có
2.3.2 Chức năng của GX Works2
Chức năng chính của GX Works2: GX Works2 quản lý các chương trình và thông số đầu vào của dự án cho mỗi CPU điều khiển khả trình
Hình 2.11 Giao diện lập trình
- Chương trình có thể được tạo ra trong một Dự án đơn giản theo cách tương tự với GX Developer
- Lập trình cấu trúc trong một dự án cấu trúc cũng khả thi với GX Works2 +)Cài đặt tham số:
- Tham số cho CPU điều khiển khả trình và tham số cấu hình mạng có thể được đặt với GX Works2
- Tham số cho khối chức năng thông minh cũng có thể được cài đặt
37 Viết/đọc dữ liệu đến/từ một CPU điều khiển khả trình: Tạo chương trình tuần tự có thể được viết/đọc từ một CPU điều khiển khả trình sử dụng Read từ PLC/Write của chức năng PLC Đồng thời, với chương trình thay đổi chức năng trực tuyến, chương trình tuần tự có thể bị thay đổi ngay cả khi CPU điều khiển khả trình đang chạy (RUN)
Hình 2.12 Đọc, viết dữ liệu
Quan sát/soát lỗi: Tạo chương trình tuần tự có thể được viết cho CPU điều khiển khả trình và giá trị của thiết bị khi hoạt động của nó đang được theo dõi trực tuyến/ngoại tuyến
- Trạng thái lỗi hiện tại và lịch sử lỗi của CPU điều khiển khả trìnhcó thể được chuẩn đoán
- Với chức năng chuẩn đoán, công việc khôi phục có thể được hoàn thành trong thời gian ngắn
- Với chức năng theo dõi hệ thống (cho QCPU (Q mode)/LCPU), thông tin cụ thể trong module chức năng thông tin có thể được lấy về Điều này giúp cho rút ngắn thời gian phục hồi dữ liệu khi hệ thống đang lỗi
Hình 2.13 Chuẩn đoán trạng thái khối điều khiển
Phần mềm Visua Studio
Hình 2.14 Phần mềm Visual Studio
Visual studio là một phần mềm hỗ trợ đắc lực hỗ trợ công việc lập trình website
Công cụ này được tạo lên và thuộc quyền sở hữu của ông lớn công nghệ Microsoft Năm 1997, phần mềm lập trình nay có tên mã Project Boston Nhưng sau đó, Microsoft đã kết hợp các công cụ phát triển, đóng gói thành sản phẩm duy nhất
Visual Studio là hệ thống tập hợp tất cả những gì liên quan tới phát triển ứng dụng, bao gồm trình chỉnh sửa mã, trình thiết kế, gỡ lỗi Tức là, bạn có thể viết code, sửa lỗi, chỉnh sửa thiết kế ứng dụng dễ dàng chỉ với 1 phần mềm Visual Studio mà thôi
Không dừng lại ở đó, người dùng còn có thể thiết kế giao diện, trải nghiệm trong Visual Studio như khi phát triển ứng dụng Xamarin, UWP bằng XAML hay Blend vậy
Hình 2.15 Giao diện phần mềm Visual Studio
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUY TRÌNH CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG
Đặt bài toán
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 lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin,… Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng
Xuất phát từ những nhu cầu thực tế của doanh nghiệp em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp đóng gói sản phẩm Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong khâu đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về chất lượng sản phẩm Nên em đã quyết định thiết kế hệ thống điều khiển quy trình chiết rót và đóng nắp sản phẩm sử dụng PLC Fx3U thông qua giao diện C#
Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống PLC
Quy trình công nghệ
Sơ đồ khối quy trình công nghệ:
Hình 3.2 Sơ đồ khối công nghệ
Yêu cầu điều khiển
- Lập trình điều khiển cho băng tải, bơm chiết rót, động cơ xoáy nắp Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, thời gian chiết rót, xoáy nắp đảm bảo đúng, đủ thời gian
- Lập trình điều khiển hệ thống trực tiếp hoặc thông qua giao diện điều khiển trên máy tính
- Lập trình truyền thông RS485 trên PLC
- Ghi dữ liệu vào thanh ghi của PLC để thu thập và giám sát
- Xây dựng giao diện C# điều khiển và giám sát
- Đọc dữ liệu từ thanh ghi của PLC lên giao diện C#
- Thu thập và lưu trữ dữ liệu với SQL Sever.
Nguyên lí hoạt động
Sau khi cấp điện cho hệ thống, ấn nút ON từ mạch điều khiển hoặc từ trên giao diện C# trên máy tính, PLC sẽ cấp điện cho rơ-le trung gian 1 để khởi động băng tải
Chai rỗng được vận chuyển trên băng tải, khi gặp cảm biến 1 thì băng tải sẽ bị ngắt điện và PLC sẽ cấp điện cho rơ-le trung gian 2 để khởi động máy bơm chiết rót Sau 5 giây, rơ-le trung gian 2 sẽ mất điện và cấp điện lại cho rơ-le trung gian 1 để ngắt điện máy bơm, cấp điện lại cho băng tải để vận chuyển chai đã chiết rót tới công đoạn đóng nắp
Khi chai tới cảm biến 2 thì PLC sẽ ngắt điện rơ-le 1, cấp điện cho rơ-le 3 để ngắt điện băng tải, cấp điện cho van điện tử và động cơ xoáy nắp đồng thời counter cộng thêm 1
Sau 1 giây xoáy nắp, sẽ ngắt rơ-le 3, cấp điện cho rơ-le 1 để dừng xoáy nắp và cấp điện cho băng tải hoạt động Khi đủ giá trị đặt (số lượng chai cho 1 thùng) thì băng tải dừng,
41 timer đặt thời gian chờ khởi động, sau khoảng thời gian chờ băng tải sẽ khởi động lại
Hệ thống lặp đi lặp lại.Ấn nút Stop từ mạch điều khiển hoặc từ giao diện C# để dừng hệ thốn
Lưu đồ thuật toán
Hình 3.3 Lưu đồ thuật toán
Sơ đồ đấu nối
Hình 3.4 Cấp nguồn 24 cho Bộ điều khiển PLC
Hình 3.5 Đấu nối tín hiệu input
Hình 3.6 Đấu nối tín hiệu output
Hình 3.7 Cổng kết nối RS232 và RS485
Các bước cấu hình và tải chương trình xuống PLC
Hình 3.8 Cài đặt kết nối PLC
Hình 3.9 Chọn loại kết nối
Bước 3: Chọn cổng COM kết nối và tốc độ truyền với PLC
Hình 3.10 Chọn cổng COM và tốc độ truyền
Bước 4: Sau khi tùy chỉnh kết nối thành công, chọn Write to PLC để tải chương trình xuống module
Hình 3.11 Chức năng Write to PLC
Bước 5: Chọn Parameter + Program để lựa chọn dữ liệu, chọn Execute để tải xuống
Hình 3.12 Chọn loại dữ liệu tải xuống PLC
Bước 6: Chọn Monitor Mode để giám sát chương trình chạy
Hình 3.13 Chế độ giám sát
QUAN CÁC THIẾT BỊ VÀ MÔ HÌNH PHẦN CỨNG 45 4.1.Nguồn tổ ong
Aptomat
+)Số cực :1P +)Dòng định mức :6A +)Dòng cắt ngắn mạch :6kA +)Tiêu chuẩn :IEC 60898
Chức năng : +)Dùng để kiểm soát +)Bảo vệ quá tải và ngắn mạch
Rơ le trung gian 8 chân 24V omron MY2N-J
+)Thông số kĩ thuật : Số chân : 8 chân
Số lượng tiếp điểm :2 căp Điện áp hoạt động : 24V (DC) Kích thước:36x28x21,5
+) Chức năng : Làm nhiệm vụ “trung gian” chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác
+)Nguyên lí hoạt động và cấu tạo
Khi có dòng điện chạy qua relay, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của relay,vì vậy ta có thể gọi là một công tắc vì relay có hai trạng thái ON và OFF Relay ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua relay hay không
HÌnh 4.3.Cấu tạo cua rơ le
van điện từ airitac
Hình 4.4.Van điện từ Aritac
48 Van điện từ khí nén Airtac 4V210-08 là loại van thông dụng của hãng Airtac Là loại van có tác dụng đảo chiều khí nén cung cấp khí cho cơ cấu chấp hành phía sau cụ thể là xy lanh khí nén Kiểu van 4V210-08 là loại van loại 5/2 ( 5 cổng, 2 vị trí) Loại van 4V210-08 là loại van 1 đầu tác động điện, 1 đầu tác động bằng lò xo
-)Van điện từ khí nén Airtac 4V220-08 kiểu 5/2 là loại 5 cổng 2 vị trí, có tác dụng đảo chiều khí nén cấp khí cho xy lanh hoạt động
-)Là loại van điện từ kiểu 5/2 tiêu chuẩn của hãng Airtac và được hãng sản xuất với số lượng lớn
-)Cấu trúc trong van 4V220-08 kiểu trục trượt có độ kín tốt nhờ có gioăng làm kín và phản ứng rất nhạy khi được tác động
-)Van điện từ điều khiển kép 1 đầu điều khiển điện, 1 đầu là lò xo có chức năng bộ nhớ
-)Cấu tạo bên trong được chế tạo với công nghệ hiện đại giúp giảm masat tiếp xúc, lực khởi động thấp và tuổi thọ cao của van điện từ khí nén airtac 4V220
-)Là loại không cần dầu bôi trơn vẫn có thể hoạt động bền bỉ, lâu dài
-)Vỏ thân được chế tạo bằng bằng nhôm đúc chống gỉ và biến dạng
Xi lanh khí nén 2ty loại TN10x30-S
-)lưu chất hoạt động :khí nén sạch -)Áp suất vận hành:0.1~0.9Mpa(1~9kgf/cm2) -)Áp suất tối đa: 1.35Mpa(1.35kgf/cm2) -)Nhiệt độ môi trường: -5~70 o C
-)Vật liệu thân: nhôm nguyên khối -)hành trình :3cm
+) Chức năng : Dùng để đẩy động cơ xoáy nắp xuống miệng chai
Băng tải
+)Mô hình băng tải mini bao gồm : -)Động cơ 24v kèm giảm tốc -)Băng tải khung
+)Chức năng : dùng để di chuyển chai nước đến các vị trí cảm biến 1 và 2,đưa chai nước đã được chiết rót vào thùng
Dộng cơ bơm nước Water Pump 385 12vdc
50 Động cơ DC bơm nước Water Pump P385 12VDC có kích thước nhỏ gọn, áp lực mạnh, được sử dụng để bơm nước, dung dịch với khả năng bơm tối đa lên đến 1~2L/1 phút, thích hợp với các thiết kế sử dụng máy bơm nhỏ: bơm hồ cá, tưới nước cho cây, gắn với đầu phun để làm máy rửa tay hoặc các ứng dụng phun, xịt, , lưu ý không cấp ngược cực vì có thể làm hư cơ cấu bơm của động cơ (cực dương có đánh dấu màu đỏ)
-)điện áp sử dụng:6-12V(DC) -)Dòng điện sử dụng:0.5-0.7A -)Lưu lượng bơm 1-2L/phút -)thời gian chạy liên tục draw(int.Parse(i), int.Parse(j))));
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Qua thời gian nghiên cứu và thực hiện em đã đạt được kết quả như sau là: em đã tìm hiểu được một quy trình chiết rót và đóng nắp sản phẩm trong công nghiệp, đã tìm hiểu về bộ điều khiển PLC dòng FX của hãng Mitsubishi và tìm hiểu được cách thức lập trình PLC với phần mềm GX Works 2, lập trình cho PLC cho hệ thống chiết rót và đóng nắp sản phẩm, em đã tìm hiểu về lập trình Window forms với ngôn ngữ C# cơ bản để thiết kế giao diện cho hệ thống chiết rót và đóng nắp sản phẩm, tìm hiểu và biết cách sử dụng giao thức Modbus RTU kết nối PLC với giao diện điều khiển trên C# bằng chân kết nối RS-485, RS-232 Điểm hạn chế:
Chưa tìm hiểu hết được các khối lập trình trong phần mềm GX Works2
Chưa biết cách sử dụng hết các khối dữ liệu trong giao thức Modbus RTU
Hướng phát triển đề tài:
Lập trình điều khiển tín hiệu analog từ giao diện C# cho các trường hợp như điều khiển tốc độ băng tải, động cơ,
Thiết kể giao diện tối ưu, gắn với thực tiễn để có thể sử dụng cho các hệ thống thực tế.
Mô hình hệ thống
Hình 4.9 Mô hình hệ thống
4.9 Xây dựng giao diện hệ thống điều khiển trên C#
4.9.1 Các bước xây dựng giao diện Bước 1: Khởi động Visual Studio, thiết lập New Project, chọn lập trình Windows
Forms Application và đặt tên:
Hình 4.10Đặt tên cho Project
Hình 4.11 Giao diện lập trình C#
Bước 2: Sử dụng công cụ StandardControl để lựa chọn các đối tượng cho hệ thống
Bước 3: Tạo thuộc tính cho đối tượng
Hình 4.13 Thuộc tính đối tượng
Bước 4: Thêm các Button điều khiển và các Textbox để nhập xuất dữ liệu
Hình 4.14 Tạo nút bấm và hộp thoại
Bước 5: Nháy đúp chuột vào Button để tạo sự kiện
Hình 4.15 Tạo sự kiện cho Button
Bước 6: Sử dụng các thư viện để thực hiện kết nối với PLC
Hình 4.16 Thư viện giao tiếp với PLC
Hình 4.17 Giao diện hoàn chỉnh
4.9.2 Thêm thư viện vào Project Bước 1: Chuột phải vào References, chọn Add Reference
Bước 2: Chọn thư viện cần sử dụng
Bước 3: Sử dụng Browse để tìm kiếm thư viện được lưu trữ trên máy tính, thư viện đuôi dll, chọn và Add thư viện
Hình 4.20 Chọn đường dẫn thư viện
Bước 4: Khai báo thư viện vừa Add
Hình 4.21 Khai báo thư viện
4.9.3 Lập trình truyền thông Modbus RTU a, Khai báo các khối FC sử dụng:
BitArray Value_FC01 = new BitArray(16, false);
BitArray Value_FC02 = new BitArray(16, false); short[] Value_FC03 = new short[16]; b, Khai báo cổng COM kết nối: modbusrtu.Instance().Open(Properties.Settings.Default.COMPort, 9600, Parity.None); c, Đọc giá trị từ thanh ghi của PLC lên C# sử dụng Textbox: modbusrtu.Instance().FC03(1, 0, 10, ref Value_FC03); tbChietRot.Text = Value_FC03[0].ToString(); tbXoayNap.Text = Value_FC03[1].ToString(); tbDelay.Text = Value_FC03[2].ToString(); tbSoluongchai.Text = Value_FC03[3].ToString(); tbSoluongthung.Text = Value_FC03[5].ToString();
4.9.4 Lập trình Button, đọc trạng thái ngõ ra a, Lập trình nút bấm: private void M0_Click(object sender, EventArgs e) {modbusrtu.Instance().FC05(1, 0, true); modbusrtu.Instance().FC05(1, 0, false);} private void M1_Click(object sender, EventArgs e) {modbusrtu.Instance().FC05(1, 1, true); modbusrtu.Instance().FC05(1, 1, false);} b, Đọc và hiển thị trạng thái ngõ ra PLC sử dụng Standard Control
60 if (Value_FC03[4]==3||Value_FC03[4]==5 || Value_FC03[4]==9 ||
Value_FC03[4]=) {LED.DiscreteValue1 = false;
LED.DiscreteValue2 = false;} if (Value_FC03[4] == 3) {bt.DiscreteValue1 = false; bt.DiscreteValue2 = true;
}else {bt.DiscreteValue1 = true; bt.DiscreteValue2 = false;} if (Value_FC03[4] == 5) {bomchietrot.DiscreteValue1 = false; bomchietrot.DiscreteValue2 = true;
}else {bomchietrot.DiscreteValue1 = true; bomchietrot.DiscreteValue2 = false;} if (Value_FC03[4] == 9) {dcxoaynap.DiscreteValue1 = false; dcxoaynap.DiscreteValue2 = true;
}else {dcxoaynap.DiscreteValue1 = true; dcxoaynap.DiscreteValue2 = false;}
Hình 4.22 Hiển thị trạng thái ngõ ra PLC
Bước 1: Thêm vào thư viện ZedGraph
Bước 2: Cấu hình cho 2 trục X và Y:
GraphPane mypane = zedGraphControl1.GraphPane; mypane.Title.Text = "Số lượng sản phẩm"; mypane.YAxis.Title.Text = "Số lượng"; mypane.XAxis.Title.Text = "Thời gian (phút)";
LineItem line1 = mypane.AddCurve("Số lượng chai", lists1, Color.Blue, SymbolType.Circle);
LineItem line2 = mypane.AddCurve("Số lượng thùng", lists2, Color.Red, SymbolType.Circle); mypane.XAxis.Scale.Min = 0; mypane.XAxis.Scale.Max = 60; mypane.XAxis.Scale.MinorStep = 1; mypane.XAxis.Scale.MajorStep = 5; mypane.YAxis.Scale.Min = 0;
62 mypane.YAxis.Scale.Max = 20; mypane.YAxis.Scale.MinorStep = 1; mypane.YAxis.Scale.MajorStep = 5; zedGraphControl1.AxisChange();
Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn số lượng sản phẩm
Bước 3: Tạo chương trình con vẽ đồ thị public void draw(double line1, double line2) {LineItem duongline1 = zedGraphControl1.GraphPane.CurveList[0] as LineItem;
LineItem duongline2 = zedGraphControl1.GraphPane.CurveList[1] as LineItem; if (duongline1 == null) return; if (duongline2 == null) return;
IPointListEdit list1 = duongline1.Points as IPointListEdit;
IPointListEdit list2 = duongline2.Points as IPointListEdit; if (line1 == null) return; if (line2 == null)
63 return; list1.Add(chart, line1); list2.Add(chart, line2); zedGraphControl1.AxisChange(); zedGraphControl1.Invalidate(); chart += 1;}
Bước 4: Sử dụng Timer để tự động cập nhật đồ thị private void loadchart_Tick(object sender, EventArgs e) {string i = "", j = ""; i = tbSoluongchai.Text; j = tbSoluongthung.Text;
Invoke(new MethodInvoker(() => draw(int.Parse(i), int.Parse(j))));
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Qua thời gian nghiên cứu và thực hiện em đã đạt được kết quả như sau là: em đã tìm hiểu được một quy trình chiết rót và đóng nắp sản phẩm trong công nghiệp, đã tìm hiểu về bộ điều khiển PLC dòng FX của hãng Mitsubishi và tìm hiểu được cách thức lập trình PLC với phần mềm GX Works 2, lập trình cho PLC cho hệ thống chiết rót và đóng nắp sản phẩm, em đã tìm hiểu về lập trình Window forms với ngôn ngữ C# cơ bản để thiết kế giao diện cho hệ thống chiết rót và đóng nắp sản phẩm, tìm hiểu và biết cách sử dụng giao thức Modbus RTU kết nối PLC với giao diện điều khiển trên C# bằng chân kết nối RS-485, RS-232 Điểm hạn chế:
Chưa tìm hiểu hết được các khối lập trình trong phần mềm GX Works2
Chưa biết cách sử dụng hết các khối dữ liệu trong giao thức Modbus RTU
Hướng phát triển đề tài:
Lập trình điều khiển tín hiệu analog từ giao diện C# cho các trường hợp như điều khiển tốc độ băng tải, động cơ,
Thiết kể giao diện tối ưu, gắn với thực tiễn để có thể sử dụng cho các hệ thống thực tế
