MỤC LỤCCHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI... CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH TỰ ĐỘNG HÓA CỦA HỆ THỐNG PHÂNLOẠI SẢN PHẨM THEO MÃ VẠCH 1.1.. Đây là phươ
Mã vạch là gì?
Mã QR (Mã vạch 2d: Ma trận)
Ngoài mã vạch 1d thì mã vạch 2d cũng được sử dụng nhiều hiện nay, đây còn được biết đến là loại mã vạch 2 chiều, mã qr code với dữ liệu được mã hóa thông tin dưới dạng ma trận gồm các ô vuông lớn nhỏ sắp xếp xen kẽ nhau, có thể theo chiều dọc hoặc chiều ngang Chính vì vậy, thông tin sẽ được mã hóa nhiều hơn so với loại barcode 1d ít nhất 2000 ký tự.
Ngoài ra, mã vạch 2d còn được chia thành 2 loại được sử dụng phổ biến như:
- QR Code: Barcode Qr Code là một trong những dòng mã vạch 2 chiều Chúng có nhiều ưu điểm vượt trội như: Hỗ trợ mã hóa dữ liệu theo 4 chế độ khác nhau từ số, Kanji, byte, chữ, khả năng đọc dữ liệu siêu nhanh, kích thước không bị giới hạn, quá trình sử dụng ít khi gặp vấn đề Quan trọng là mã QR Code hoàn toàn có thể tự tạo và sử dụng hoàn toàn miễn phí Nhờ vậy, nên mã vạch qr code hiện nay được ứng dụng trong rất nhiều hoạt động giới thiệu sản phẩm/dịch vụ, tiếp thị quảng cáo, tra cứu thông tin, giao dịch thanh toán, quét mã thanh toán hay quảng bá thương hiệu,… cực kỳ tiện lợi và hiệu quả.
- Data matrix: Cũng tương tự như barcode QR code, loại mã Data matrix cũng được mã hóa thông tin dưới dạng ô vuông đen trắng lớn nhỏ xếp xen kẽ nhau Nhưng dung lượng của chúng ít hơn gấp đôi so với QR code, nhưng ngược lại mức độ bảo mật thông tin, sửa lỗi tốt hơn so với các loại mã vạch khác Chính vì vậy, hiện nay dòng mã vạch data matrix chủ yếu được ứng dụng trong việc đặt tên các loại văn bản, hàng hóa, tài liệu,….
Mô tả sơ lược về hệ thống
- Cảm biến sensor mã QR
- Thùng hàng đựng sản phẩm
Hình vẽ 3D mô tả hệ thống
Hình 1 Hình vẽ 3D mô tả hệ thống
Quy trình hệ thống hoạt động
- Nhấn nút Start băng tải 1,2 chạy; băng tải 1 đưa sản phẩm chạy đến cảm biến mã QR nhận biết sản phẩm.
- Nếu quét ra giá trị = 4 là sản phẩm lỗi thì tay gạt 1 hoạt động và băng tải của tay gạt cũng hoạt động để gạt sản phẩm ra để loại và đồng thời cũng có cảm biến để đếm số sản phẩm lỗi
- Nếu quét ra giá trị = 5 là sản phẩm 1 thì dừng băng tải 1 tay gạt 2 hoạt động và băng tải của tay gạt 2 cũng hoạt động để gạt sang băng tải 3 đưa sản phẩm đến kẹp sản phẩm để kẹp sản phẩm ( thông qua cảm biến nhận biết ) đồng thời cánh tay robot hàng ra.
- Nếu quét ra giá trị = 6 thì sản phẩm 2 được vận hành hoạt động tương tự như sản phẩm 1 chỉ thay thành tay gạt 3 và băng tải 3 thành băng tải 5, băng tải 4 thành băng tải 6.
- Nhấn Stop dừng hệ thống
- Nhấn Reset để reset counter đếm sản phẩm
LỰA CHỌN THIẾT BỊ KÈM THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHI TIẾT
Tổng quan về hệ thống
2.1 Bộ điều khiển trung tâm: PLC S7-1200
PLC S7-1200 là một bộ điều khiển có thể lập trình, kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa,có thiết kế nhỏ gọn và tiết kiệm không gian.
PLC S7-1200 bao gồm một microprocessor, tích hợp sẵn các đầu vào/ra
(DI/DO).Cung cấp một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU và chương trình điều khiển.
PLC S7-1200 cung cấp một cổng profinet - hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP (hai chuẩn quan trọng trong việc truyền thông và kết nối mạng máy tính).
2 Khe cắm thẻ nhớ dưới cửa trên
3 Kết nối dây có thể tháo rời
4 Đèn Leds trạng thái cho I/O trên mạch
Hình 2 Cấu tạo của bộ điều khiển Siemens S7 - 1200
Các thông số cơ bản của S7-1200:
Bộ nhớ người dùng Bộ nhớ làm việc: 50Kb
Bộ nhớ lưu trữ: 2Mb
Ngõ vào ra số 14 DI/10 DO
Ngõ vào ra tương ứng 2 AI
Vùng nhớ truy xuất bit(M) 4096 Byte
Module tín hiệu mở rộng 8
Board tín hiệu/truyền thông 1
Bộ đếm tốc độ cao 1 pha 3 x 100KHz/3 x 30KHz
Ngõ ra xuất xung tốc độ cao 2
Thời gian thực khi mất nguồn nuôi 10 ngày
Thực thi lệnh nhị phân 0.1 micro giây/lệnh
S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C,1212C,1214C,1215C.Mỗi loại CPU có những tính năng khác nhau, thích hợp cho từng loại ứng dụng khác nhau.
- Các kiểu cấp nguồn đầu vào ra có thể là AC/DC/RLY, DC/DC/DC hay DC/DC/RLY.
- Số cổng vào ra : 14DI/10DO
- Đều có khe cắm thẻ nhớ, dùng cho khi mở rộng bộ nhớ CPU, copy chương trình ứng dụng.
- Chuẩn đoán lỗi online/ offline.
- Đồng hồ thời gian thực hiện cho các ứng dụng thời gian thực.
1 Đèn báo trạng thái ngõ vào/ra
2 Đèn báo trạng thái hoạt động CPU
5 Khe kết nối Đèn Run-màu xanh: PLC ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình đã được nạp vào bộ nhớ chương trình. Đèn Stop-màu vàng: PLC ở chế độ dừng chương trình đang thực hiện lại. Đèn SF-màu đỏ: Đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng có nghĩa là lỗi phần cứng hoặc hệ điều hành. Đèn Ix.x-màu xanh: Chỉ trạng thái On/Off của đầu vào số. Đèn Qx.x-màu xanh: Chỉ trạng thái On/Off của đầu ra số.
Kết nối PLC S7-1200 với máy tính: Để lập trình ta kết nối trực tiếp 1 PC vs 1 PLC qua 1 dây Ethernet
Hình 4 Cấu trúc phần cứng S7-1200
Hình 5 Cáp kết nối với PLC S7-1200
Module mở rộng: I/0 SIEMENS 6ES7223-1BL32-0XB0 Digital I/O Sm 1223,
16Di/16Do Thuộc dòng S7-1200 là lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng từ nhỏ đến trung bình với khả năng mở rộng I/O.
Thông số kỹ thuật Nguồn cấp: 20.4 – 28.8 V DC
- Số lượng ngõ vào: 16 DI
- Dòng tiêu thụ tối đa: 185 mA
- Thời gian đáp ứng tối đa: 0.1 ms cho mỗi tín hiệu đầu vào
2.2 Nguồn tổ ong 24VDC Đối với PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC ta sử dụng nguồn 24V và sử dụng tích cực mức dương cho các cổng đầu vào PLC ( chân 1M đấu với nguồn âm ).
Các thiết bị sử dụng trong hệ thống cần nguồn 24VDC nhưng lưới điện ta sử dụng là 220VAC nên dùng nguồn tổ ong để chuyển 220VAC -> 24VDC.
1223, 16DI/16DO SIEMENS6ES7223-1BL32-0XB0
- Điên áp đầu vào :AC 220V
- Điện áp đầu ra: DC 24V - 10A (MAX)
- Bảo vệ quá áp/tải: ngắn mạch
2.3 Động cơ bước (step motor) a Giới thiệu động cơ bước Động cơ bước là một loại động cơ đồng bộ dùng để chuyển đổi các xung điện thành chuyển động góc Nó hoạt động nhờ bộ chuyển mạch điện từ, điều khiển cuộn dây stato theo thứ tự và tần số nhất định, tạo ra chuyển động roto Mỗi xung điện áp tạo ra một góc quay nhất định, tạo thành một bước quay Roto sẽ quay liên tục khi các xung điện áp thay đổi liên tục Có nhiều loại động cơ bước, phân biệt dựa trên cấu trúc và số bước quay trong một vòng. b Thông số kĩ thuật động cơ bước được sử dụng trong mô hình:
- Loại động cơ bước: 2 pha
- Độ phân giải: 1.8 độ/bước.
Hình 8 Động cơ bước 2.4 Aptomat (MCB) ChiNT NXB-63 C16
Hình 9 Aptomat (MCB) ChiNT NXB-63 C16 a Chức năng
- Cách li hệ thống điện
- Đo lường dòng điện b Thông số kĩ thuật
- Điện từ phát hành loại: C
- Cơ học cuộc sống: 20000 chu kỳ:
- Điện cuộc sống: 10000 chu kỳ:
- Đánh giá ngắn mạch phá Công suất (Icn): 6000A.
- Ngắn mạch phá Công suất (ICS): 6000A.
- Đánh giá xung lực chịu được điện áp (Uimp): 4kV.
Relay là thiết bị điện tự động, thay đổi tín hiệu đầu ra khi tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định; dùng để điều khiển và bảo vệ mạch điện Rơ le trung gian, một loại rơ le điện từ, có nhiệm vụ chính là chuyển tiếp mạch điện, bảo vệ các thiết bị điện, tránh hư hỏng và kéo dài tuổi thọ cho thiết bị.
Hình 10.Relay G2R-1-SND. a Thông số kĩ thuật:
- Chức năng rơ le: Ổn định 1 phía.
- Form tiếp điểm: NO/NC.
- Phân loại: LED chỉ thị và Diode.
- Điện trở tiếp xúc: 100 m max.
- Thời gian đáp ứng: 15 ms max.
- Thời gian thiết lập lại: AC: 10 ms max ; DC: 5 ms max.
- Vật liệu chống điện: 1,000 MS min (at 500 VDC).
Hình 11 Nút nhấn START/STOP
Hình 12 Nút nhấn khẩn cấp a Chức năng:
- Khởi động và dừng khẩn cấp của hệ thống. b Thông số kỹ thuật:
- Sử dụng nguồn điện 24VDC cấp vào 2 chân nguồn.
+ Chân 13, 14 là 2 tiếp điểm thường đóng.
+ Chân 23, 24 là 2 tiếp điểm thường mở.
- Số tiếp điểm: 1NO + 1NC 5A/250 VAC.
- Nhiệt độ hoạt động: -20 - 70 độ.
Hình 13 Cảm biến hình ảnh
Khoảng cách tham chiếu 20-500mm
Trường quan sát Khoảng cách lắp đặt là 20mm:10(H) x
7,5(V)mm Khoảng cách lắp đặt là 500mm:200(H) x
CMOS màu 1/3 inch 752(H) x 480(V) Điều chỉnh lấy nét Tự động
Thời gian tiếp xúc 1/10 đến 1/50000 Đèn: Chiếu sáng
Có thể chuyển đổi giữa chiếu sáng xung
Nhiệt độ môi trường xung quanh Độ ẩm moi trường xung quanh
Chống chịu rung Chống chịu va đập
500m/s 2 Vật liệu Vỏ thiết bị chính: kẽm được đúc khuôn, vỏ bọc phía trước: Acrylic, vỏ bọc đèn báo vận hành: TPU
Là loại cảm biến phát hiện các tham số vật lý gây ra sự thay đổi trong ánh sáng và loại cảm biến quang này cũng thường được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp.
- Nguồn cấp: cảm biến sử dụng nguồn 12-24VDC, 24-240VAC ± 10% 50/60Hz, 24- 240VDC ± 10%(Ripple P-P:Max 10%)
- Khoảng cách phát hiện: 15m (Loại thu – phát); 3m – 5m (phản xạ gương);
700mm (phản xạ khuếch tán).
- Độ trễ: lớn nhất 20% khoảng cách cài đặt định mức (phản xạ khuếch tán)
- Vật phỏt hiện chuẩn: vật mờ đục ỉ15 mm (thu-phỏt), vật mờ đục ỉ60 mm (phản xạ gương), vật mờ đục – trong mờ (phản xạ khuếch tán).
- Nguồn sáng: sử dụng LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại (850nm), LED đỏ (660 nm).
- Chế độ hoạt động: có thể lựa chọn Light ON hay Dark ON bởi công tắc.
- Ngõ ra: ngõ ra tiếp điểm relay 30VDC 3A, 250VAC 3A tải thuần trở, cấu tạo tiếp điểm: 1c
- Chỉ thị hoạt động: đèn led xanh lá (chỉ thị nguồn, sự ổn định), led vàng (chỉ thị hoạt động).
- Thời gian đáp ứng: 1ms, 20ms. Điều chỉnh độ nhạy: biến trở điều chỉnh
2.8 Màn hình hiển thị đếm sản phẩm
Hình 16 Màn hình hiển thị đếm sản phẩm
- Đầu ra cảm biến: 12V-30mA
- Tín hiệu đầu vào: nút nhấn, xung, cảm biến NPN, PNP
+ Tín hiệu xung: tối đa 30 lần mỗi giây
+ Tín hiệu điểm: tối đa 30 lần mỗi giây
- Điện áp làm việc: 12/24VDC
Truyền và cảnh báo: Đèn tín hiệu công nghiệp được sử dụng để truyền tín hiệu/ cảnh báo đến người vận hành về các tình huống nguy hiểm hoặc sự cố xảy ra trong quá trình sản xuất
Hiển thị tình trạng hoạt động:
Xanh: hoạt động bình thường
Đỏ: Hệ thống đang gặp sự cố
Hướng dẫn: Đèn tín hiệu công nghiệp còn được dùng để hướng dẫn người vận hành về các bước cần thực hiện trong một quy trình sản xuất.
Tín hiệu LED có độ sáng cao, có chức năng nhấp nháy xoay, chậm, nhanh và nhiều lần.
Thông số kỹ thuật băng tải :
- Hàng vận chuyển : Vật liệu rời dễ rơi vãi …
- Chiều dài vận chuyển theo phương ngang : 6m
- Chiều rộng băng tải: 500-1.000 (mm)
- Tốc độ dây băng Điều chỉnh.
- Kết cấu khung : khung thép tiêu chuẩn + sơn tĩnh điện
- Dây băng tải : dây cao su chịu lực (2,3,4… lớp bố ) , dây cao su chịu lực
Tay gạt Hình 19 Tay gạt phân loại sản phẩm
- Năng suất tăng lên từ 3-5 lần cùng với tỉ lệ nhầm lẫn, sai sót được kiểm soát.
- Tỷ lệ phân loại bưu kiện sai rất thấp đến 0.01% dẫn đến dịch vụ của bạn có ưu thế và khác biệt.
- Tỷ lệ sai hỏng, vỡ và móp méo hàng hóa sẽ giảm từ đó sẽ nâng cao được dịch vụ.
- Hệ thống phân loại bưu kiện Arm sorter cho hiệu suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp, tiếng ồn thấp và giảm tỉ lệ lỗi khi phân loại.
- Tích hợp công nghệ đếm xung đảm bảo xác định chính xác hơn vị trí sản phẩm trên hệ thống băng tải chính.
- Thiết kế module hóa giúp bảo trì, thay thế dễ dàng.
- Sự tiêu thụ năng lượng: 50W
- Tần số dao động: 50Hz
2.13 Xi lanh khí nén kẹp
Hình 21 Xi lanh khí nén kẹp
Xi lanh khí nén kẹp là một loại thiết bị truyền động khí nén được sử dụng để nắm hoặc giữ các vật thể.
- Chiều dài hành trình: 125mm
- Áp suất tối đa: 1MPA
Tủ điện MSB hay còn gọi là tủ điện phân phối tổng MSB (Main Switchboard) là một dạng tủ điện công nghiệp đầu vào cho toàn bộ hệ thống điện hạ thế của một công
Thông số tủ điện MSB:
- Điện áp định mức: 1000VAC
- Điện áp làm việc định mức: 690VAC
- Tần số định mức: 50/60Hz
- Điện áp chịu đựng xung đỉnh:12kV
- Điện áp mạch điều khiển: 230VAC max
CHƯƠNG 3: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ KẾT NỐI DÂY PHẦN CỨNG VỚI PLC CỦA
TOÀN BỘ HỆ THỐNG 3.1 Lưu đồ giải thuật
Hình 23 Sơ đồ hệ thống điều khiển Chức năng của từng khối:
- Khối nguồn: cung cấp nguồn một chiều 24VDC cho toàn bộ hệ thống.
- Bộ điều khiển trung tâm: Ghi nhận dữ liệu, lập trình xử lý và đưa ra lệnh điều khiển cho các thiết bị.
- Cảm biến: gồm các cảm biến nhận biết hàng, nhận biết vị trí robot, gửi dữ liệu về cho khối điều khiển trung tâm
- Cơ cấu chấp hành: Nhận thông tin điều khiển (tọa độ, vận tốc, ) từ bộ điều khiển trung tâm giúp thực thi các thao tác của mô hình.
- Driver: là trung gian giúp bộ điều khiển có thể điều khiển dễ dàng các cơ cấu chấp hành.
- Barcode reader: là khối quét mã vạch của hàng gửi dữ liệu về bộ điều khiển.
- Giao diện điều khiển: là khối ghi và nhận dữ liệu từ bộ điều khiển trung tâm để
- Tín hiệu: thông tin được cảm biến đọc được (input)
Hình 24 Lưu đồ thuật toán đọc mã vạch 3.2 Kết nối dây phần cứng với PLC
Hình 25 Kết nối dây phần cứng với PLC