Môn học thực tập cảm biến và robot lập trình plc và hmi trạm 4

 Dây chuyền sản xuất: - Hệ thống điều khiển tự động mở van để đưa nước vào bồn trộn, kích hoạt động cơ khuấy và sau đó mở van để cung cấp nước cho dây chuyền.. Các chai nhựa sau khi đượ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

-🙞🙞🙞🙞🙞 -MÔN HỌC: THỰC TẬP CẢM BIẾN VÀ ROBOT

LẬP TRÌNH PLC VÀ HMI TRẠM 4

GVHD: TS Trần Minh Thiên

SVTH: 1 Nguyễn Minh Khoa - 21146112

2 Trần Anh Khoa - 21146113

3 Nguyễn Anh Dũng - 21146443

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 4 năm 2024

MỤC LỤC

1 MIÊU TẢ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VÀ QUY TRÌNH CỦA TRẠM 4 TRONG DÂY

CHUYỀN SẢN XUẤT 1

2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG TRẠM 2

3 BẢNG ĐỊA CHỈ I/O PLC VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 9

4 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC VÀ THIẾT BỊ 9

5 LƯU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THEO YÊU CẦU (lưu đồ giải thuật) 10

6 LẬP TRÌNH PLC VÀ HMI (Lập trình HMI) 13

7 KẾT LUẬN BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG VÀ SÁNG KIẾN PHÁT TRIỂN THÊM CƠ CẤU 17

1 MIÊU TẢ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VÀ QUY TRÌNH CỦA TRẠM 4 TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT.

 Dây chuyền sản xuất:

- Hệ thống điều khiển tự động mở van để đưa nước vào bồn trộn, kích hoạt động cơ khuấy và sau đó mở van để cung cấp nước cho dây chuyền Các chai nhựa sau khi được làm sạch sẽ được dẫn qua hệ thống chiết rót để đổ nước vào, sau đó được đóng nắp

- Chai sau khi đã đóng nắp sẽ được bọc bao bì nhiệt, sau đó đi qua hệ thống gia nhiệt để bao bì ôm sát vào thân chai

- Dây chuyền được trang bị hệ thống xử lý ảnh để phát hiện các chai nước không đạt tiêu chuẩn, và sẽ đẩy những sản phẩm này sang một băng chuyển khác

để xử lý

- Một băng chuyền khác sẽ cung cấp các thùng carton để đựng sản phẩm Các chai nước đạt tiêu chuẩn sẽ được robot tay máy gắp và đặt vào thùng (mỗi thùng chứa 6 chai)

- Các thùng carton sau khi đã đầy sản phẩm sẽ được dẫn qua cơ cấu gấp nắp

và dán keo, hoàn thiện quá trình đóng chai Một robot tay máy sẽ có nhiệm vụ gắp những thùng đã hoàn thiện và chuyển cho robot AGV để bảo quản và phân phối

 Mô tả trạm 4:

- Trạm 4 cung cấp và vận chuyển các thùng carton để đựng sản phẩm

2 THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG TRẠM

Hình 2.1 Các thiết bị kết nối trong trạm

 Trạm bao gồm:

- PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY (192.168.0.13)

- Biến Tần SINAMICS V20.

- HMI Samkoon SK

- Xylanh khí nén kết nối dùng để đẩy và cản thùng

- Valve 3 cửa 2 trạng thái tác động một chiều điều khiển xylanh

- Cảm biến ở đầu và cuối băng tải (I1.2, I1.1)

 PLC Siemens S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY:

Hình 2.2 PLC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY

PLC được coi như bộ não của dây chuyển sản xuất, nơi đây nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến hay nút nhấn với tác động của các sản phẩm của quá trình tự động hay với thao tác của người điều hành dây chuyền Qua đó các tín hiệu được

xử lý trong chương trình mà người vận hành đã lập trình sẵn Từ đó nó điều khiển dây chuyền hoạt động một cách tự động mà không cần sự can thiệp thường xuyên của người vận hành

Thông số kĩ thuật: SIMATIC S7-1200, CPU 1214C, compact CPU,

AC/DC/relay, onboard I/O: 14 DI 24 V DC; 10 DO relay 2 A; 2 AI 0-10 V DC, Power supply: AC 85-264 V AC at 47-63 Hz, Program/data memory 100 KB, kích thước 11,40 x 11,70 x 8,80, khối lượng 0,491 Kg

 Biến Tần SINAMICS V20:

Hình 2.3 Biến tần

 Nguyên lý hoạt động:

- Công đoạn 1: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều (AC) 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều phẳng (DC) Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Nguồn điện đầu vào có thể là một pha hoặc

ba pha; nhưng nó sẽ có điện áp và tần số cố định

- Công đoạn 2: Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng Ban đầu, điện áp 1 chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện Điện áp 1 chiều này ở mức rất cao tại DC bus (đối với biến tần 220V thì điện áp tại DC bus là…; đối với biến tần 380V thì điện áp tại DC bus là…)

- Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng ngắt thích hợp; bộ nghịch lưu IGBT của biến tần sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công suất hiện nay; tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động

Các thông số kỹ thuật của biến tần:

 Dãy công suất biến tần:

- 0,12kW tới 22kW đối với chế độ High Overload (quá tải 150% trong thời gian

60 giây)

- 0,37kW tới 30kW đối với chế độ Low Overload (quá tải 110% trong thời gian 60 giây)

 Công suất theo điện áp:

- 1 pha 230VAC: 0,12kW tới 3kW

- 3 pha 400VAC: 0,37kW tới 30kW

 Tính năng tiết kiệm năng lượng: chế độ ECO (ECO mode), chế độ ngủ đông (Hibernation mode), chế độ giám sát tiêu thụ năng lượng (Energy

conpsumtion monitoring)

 Chân tín hiệu: 4 ngõ vào số, 2 ngõ ra số, 2 ngõ vào analog

 Khả năng bảo vệ: chống xâm thực, ngưng tụ hơi nước cho bo mạch (PCBs), bảo vệ thấp áp, quá áp, quá tải, quá nhiệt,

 Các mô-đun mở rộng: BOP-2, IOP, điện trở xả (Braking resistor), các bộ lọc (Output reactor, Line filter, Line reactor), …

 HMI Samkoon SK-070HE:

Hình 2.4 Màn hình HMI

HMI Samkoon SK-070HE nhận tín hiệu từ thao tác của người sử dụng từ đó truyền tín hiệu nhận được vào các biến tại gửi về PLC tiến hành thực hiện quá trình Hay từ tín hiệu của PLC mà hiển thị các thông số cần thiết lên màn hình HMI

 Thông số:

- Điện áp: 334V (+-20%)

- Dòng điện: 0.5A

- Kích thước hiển thị: 7-inch TFT

- Độ phân giải (WxH dots): 800×480

- Độ sáng (cd/m2): 450

- Tuổi thọ LCD: 30,000 hr

- Màu sắc: 262,144 màu

- Cảm ứng: 4-wire Resistive Type

 Cảm biến:

Hình 2.5 Cảm biến đầu băng tải Hình 2.6 Cảm biến cuối băng tải

- Kích thước đường kính ngoài: 18mm (mm)

- Phát hiện: vật cản

- Khoảng cách phát hiện: 10-30cm có thể điều chỉnh

- Điện áp làm việc: DC 6-36VDC

- Nguồn sáng: sử dụng LED hồng ngoại (940nm), LED hồng ngoại (850nm), LED đỏ (660 nm)

- Thời gian đáp ứng: Max.1ms, 20ms

- Điều chỉnh độ nhạy: biến trở điều chỉnh

- Nguồn cấp: cảm biến sử dụng nguồn 12-24VDC, 24-240VAC ±10%

50/60Hz, 24-240VDC ±10% (Ripple P-P:Max 10%)

 Van 5/2 điều khiển xilanh:

Hình 2.7 Van 5/2 ở trạm

Nguyên lý hoạt động của van 5/2: Van 5/2 là van có 5 cửa và 2 vị trí: khi chưa cấp khí vào cửa điều khiển 14, dưới tác dụng của lực lò xo van hoạt động ở vị trí bên phải, lúc đó cửa số 1 thông với cửa số 2 và cửa 4 thông với cửa 5, cửa số 3 bị chặn Khi ta cấp khí vào cửa điều khiển 14 van 5/2 đảo trạng thái làm cửa 1 thông với cửa 4, cửa 2 thông với cửa 3 và cửa 5 bị chặn

Hình 2.8 Động cơ và băng tải trạm

3 BẢNG ĐỊA CHỈ I/O PLC VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN

THIẾT BỊ ĐỊA CHỈ I/O

Cảm biển 01 phát hiện vật đầu băng tải I1.2 Cảm biến 02 phát hiện vật cuối băng tải I1.1

Biến tần điều khiển tốc độ động cơ Motor PW80

4 SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC VÀ THIẾT BỊ

 Mạch cảm biến

 Mạch động cơ và khí nén

5 LƯU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN THEO YÊU CẦU (lưu đồ giải thuật)

 Manual:

- Sơ lược yêu cầu: Sau khi set vận tốc cho động cơ, ấn motor thì động cơ chạy,

ấn từng nút tương ứng thì từng cylanh hoạt động

- Lưu đồ điều khiển:

Hình 5.1 Lưu đồ điểu khiển chế độ Manual

 Auto:

- Sơ lược yêu cầu: Khi ấn chuyển qua chế độ Auto, cảm biến đầu băng tải có tín hiệu thì băng tải sẽ chạy theo vận tốc được thiết lập Khi vật đến cuối băng tải, Cylanh 1 sẽ đóng lại ngăn những sản phẩm khác đi vào, Cylanh 2 và 3 sẽ hoạt động tuần tựa đưa sảng phẩm sang băng chuyền khác Sau khi quy trình hoàn thành

sẽ mở cả 3 Cylanh

Hình 5.2 Lưu đồ chế độ Auto 

6 LẬP TRÌNH PLC VÀ HMI (Lập trình HMI)

 Bảng khai báo hệ thống:

Phần cứng

Mặc định

Manual

Auto

 Lập trình PLC:

 Lập trình HMI:

Với bảng trạng thái ở 6.1, thiết lập HMI cho hệ thống:

Hình 6.1 HMI cho hệ thống PLC

7 KẾT LUẬN BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG VÀ SÁNG KIẾN PHÁT TRIỂN THÊM CƠ CẤU

 Bảo trì bảo dưỡng:

nối tín hiệu, dây cấp nguồn điện các thiết bị, kiểm tra tín hiệu đầu vào, đầu ra các thiết bị như PLC, cảm biến, motor, xy lanh, băng tải, màn hình HMI để kịp thời phát hiện các lỗi kỹ thuật nếu có để khắp phục đảm hoạt động hệ thống dây chuyền

trên các thiết bị, tra dầu bôi trơn các thiết cơ khí cần thiết để làm giảm ma sát và giúp hoạt động tốt hơn tránh làm hỏng các thiết bị có liên quan

- Kiểm tra hệ thống lập trình điều khiển của dây chuyền thường xuyên để điều chỉnh phù hợp với điều kiện thực tế của các thiết bị và dây chuyền ổn định chính xác và hoạt động hiệu quả

 Sáng kiến phát triển:

toàn trong môi trường lao động

suất cao hơn, tăng cường tuổi thọ và khả năng chịu tải

quy trình và lập kế hoạch bảo dưỡng

cho cảm biến