Đồ án tốt nghiệp Đề tài thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và Đóng nắp lon tự Động

Cơ s l thuy t v mế ề àu sơn và pha trộn sơn Sơn thường được sử dụng rộng rãi để : - Bảo v ệ - Trang tr - Cung cấp kết cấu cho các đối tượng Chủ y u trên thế ị trường là sơn được bán d

TỔNG QUAN V ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đặ ấn đề t v

Hiện nay, Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, với việc đầu tư vào các dây chuyền sản xuất tự động nhằm giảm chi phí và nâng cao năng suất lao động Ngành xây dựng đang phát triển mạnh mẽ, và việc ứng dụng dây chuyền sản xuất tự động, đặc biệt trong công nghệ pha trộn sơn, là rất quan trọng Sơn là nguyên vật liệu thiết yếu trong xây dựng, không chỉ để phủ bề mặt mà còn để trang trí thẩm mỹ Màu sắc của sơn là yếu tố hàng đầu được quan tâm, nhưng hiện tại, việc pha màu chủ yếu vẫn dựa vào phương pháp thủ công, dẫn đến độ chính xác và năng suất thấp Để khắc phục những nhược điểm này, PLC (Programmable Logic Controller) đã được sử dụng rộng rãi để điều khiển hệ thống trộn sơn nhờ vào những ưu điểm vượt trội như giá thành thấp, dễ thi công lắp đặt và chất lượng làm việc ổn định Xuất phát từ nhu cầu tìm hiểu về PLC, chúng tôi đã chọn đề tài “Thiết kế, thi công hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động” cho luận văn tốt nghiệp của mình.

Sơn là nguyên vật liệu quan trọng trong xây dựng, giúp bảo vệ bề mặt công trình và chống thấm ẩm Yếu tố thẩm mỹ, đặc biệt là màu sắc của sơn, cũng rất quan trọng Trong khi các công trình lớn thường sử dụng máy pha chế với chi phí cao, nhiều người thợ xây dựng hiện nay vẫn áp dụng phương pháp thủ công để pha màu Điều này dẫn đến độ chính xác và đồng đều màu sắc không cao, năng suất thấp, và lãng phí thời gian cũng như sức lao động.

Để đáp ứng nhu cầu khắt khe trong lĩnh vực trang trí nội thất, chúng tôi đã tiến hành thiết kế và thi công hệ thống pha trộn sơn tự động với những cải tiến đáng chú ý Hệ thống này không chỉ nâng cao hiệu quả công việc mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra, đáp ứng các tiêu chuẩn cao nhất trong ngành.

- Xây d ng mô h nh ho n ch nh, ph n cự ì à ỉ ầ ứng được thiết kế chắc chắ ổn địn, nh

- Lon và ắ đượ n p c c p ho n to n t ng ấ à à ự độ

- Pha ch ế được hơn 70 màu

- M u sà ắc vàthể ch đú t ng v i yêu cớ ầu, đồng đều giữa c c lá ần pha

- Mô hình được gi m s t v á á à điều khi n t ể ự động từ h ệthống SCADA v Webserver à

- Mực nước sơn trong bể được đo tự động b ng c m bi n  ả ế

Trong n i dung ộ luận văn này, nhóm em t p trung ph t ậ á triển mô h nh trong ph m vi ì ạ sau:

- Mô hình tạo ra được lon sơn hoàn chỉnh, pha được 73 màu sơn.

- Cơ cấu cấp lon, cấp nắp tối đa chỉ được 5

- Công suất hoạt động của hệ thống: 120 lon/gi ờ

- Hệ thống được điều khi n v gi m s t thông qua Webể à á á server nhưng chỉ trong mạng nội bộ

Báo c o c a nh m em g m cá ủ ó ồ ác chương sau:

- Chương 1: Tổng quan về đồ án tốt nghiệp

- Chương 2: Cơ sở l thuyết: lý thuyết về sơn, các thi t bị trong hệ thống và l ế thuyết chuẩn truy n thông Modbus trong công nghi p ề ệ

Chương 3 tập trung vào việc tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị cho hệ thống Điều này bao gồm việc xác định yêu cầu của hệ thống, thực hiện tính toán thiết kế các phần cứng, và lựa chọn thiết bị phù hợp Ngoài ra, chương cũng đề cập đến việc lập sơ đồ khối và lưu đồ thuật toán điều khiển để đảm bảo tính hiệu quả và chính xác trong quá trình vận hành.

- Chương 4: Thi công hệ thống: kết quả công hthi ệ thống

- Chương 5: Kết quả thực hiện: trình bày k t quả vận hành và đánh giá kết quả ế thực hiện.

- Chương 6: Kết luận: kết quả đạt được, hạn chế và hướng phát triển đề tài.

B c ố ục đồ án

Báo c o c a nh m em g m cá ủ ó ồ ác chương sau:

- Chương 1: Tổng quan về đồ án tốt nghiệp

- Chương 2: Cơ sở l thuyết: lý thuyết về sơn, các thi t bị trong hệ thống và l ế thuyết chuẩn truy n thông Modbus trong công nghi p ề ệ

Chương 3 tập trung vào việc tính toán thiết kế và lựa chọn thiết bị cho hệ thống Nội dung bao gồm yêu cầu của hệ thống, quy trình tính toán thiết kế các phần cứng, lựa chọn thiết bị phù hợp, cùng với việc xây dựng sơ đồ khối và lưu đồ thuật toán điều khiển.

- Chương 4: Thi công hệ thống: kết quả công hthi ệ thống

- Chương 5: Kết quả thực hiện: trình bày k t quả vận hành và đánh giá kết quả ế thực hiện.

- Chương 6: Kết luận: kết quả đạt được, hạn chế và hướng phát triển đề tài

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cơ sở lý thuy ết v ề các thiế ị ử ụ t b s d ng trong mô hình

Để tạo ra các màu nhẹ, bạn có thể thêm màu trắng vào màu gốc Các màu nhẹ thực chất là phiên bản nhạt hơn của màu ban đầu Càng nhiều màu trắng được thêm vào, màu sắc sẽ càng trở nên nhạt hơn.

 V dụ, thêm màu trắng vào màu đỏ s tạo ra màu hồng, phiên bản nhạt hơn của màu đỏ

Nếu bạn vô tình thêm quá nhiều màu trắng vào hỗn hợp, dẫn đến màu sắc trở nên nhạt, hãy thêm một ít màu gốc để làm cho màu sắc đậm hơn trở lại.

2.2 Cơ s lý thuy t v các thi t b s d ng trong mô hìnhế ề ế ị ử ụ

2.2.1 T ng quan v PLC và PLC S7-1200 ổ ề

PLC, viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển logic lập trình cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Nó có khả năng thực hiện hàng loạt các sự kiện tùy theo yêu cầu của quá trình sản xuất và dễ dàng thay đổi nhiệm vụ bằng cách thay đổi chương trình trong bộ nhớ Hệ thống sử dụng PLC mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng tùy biến cao, hiệu quả trong quản lý quy trình và giảm thiểu thời gian dừng máy.

- Thích ứng với nhiều nhiệm vụ điều khi n khác nhau ể

- Khả năng thay đổi chương trình một cách linh ho t ạ

- Tiết kiệm không gian lắp đặt

- Dễ dàng kiểm tra chỉnh sửa lỗi

- Khả năng truyền thông mạnh để điều khi n giám sát t xa ể ừ

Ứng dụng PLC đang ngày càng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau nhờ vào những ưu điểm vượt trội so với các kết nối truyền thống như relay và timer Việc sử dụng PLC giúp tối ưu hóa quy trình tự động hóa, nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí vận hành.

- Điều khi n các quy trình s n xuể ả ất: Bia, xi măng, giấy, sữa, …

- Các dây chuyền đóng gói bao bì, đóng thùng

- Hệ thống gi xe, r a xe t ng ữ ử ự độ

Năm 2009, Siemens ra dòng sản ph m S7-ẩ 1200 dùng để thay th d n cho S7-200 ế ầ

So với S7-200 thì S7-1200 có những tnh năng nổi trội:

PLC S7-1200 là một dòng sản phẩm của Siemens, được thiết kế để điều khiển logic trong tự động hóa với khả năng kiểm soát nhiều ứng dụng khác nhau Với thiết kế nhỏ gọn, chi phí hợp lý và tính năng linh hoạt, S7-1200 mang đến những giải pháp tối ưu cho các nhu cầu tự động hóa hiện đại.

1200 bao g m m t microprocessor, m t ngu n cung cồ ộ ộ ồ ấp được tích h p s n, ợ ẵ các đầu vào/ra (DI/DO)

- M t sộ ố tnh năng bảo m t giúp b o v quy n truy c p vào cậ ả ệ ề ậ ả CPU và chương trình điều khiển:

Hnh 2.20 Một số ng d ng c a PLC trong công nghi p  ủ 

+ Tất c ả các CPU đều cung c p b o v b ng password ch ng truy c p vào ấ ả ệ  ố ậ PLC + Tnh năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

- S7-1200 cung c p m t c ng PROFINET, h ấ ộ ổ ỗtrợ chuẩn Ethernet và TCP/IP Ngoài ra có thể dùng các module truy n thông m r ng kề ở ộ ết nố i b ng RS485 ho c RS232 ặ

Phần mềm lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic, hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal, giúp tối ưu hóa quá trình lập trình và quản lý thiết bị.

- Vậy để làm m t d án v i S7-1200 ch c n cài TIA Portal vì ph n mộ ự ớ ỉ ầ ầ ềm này đã bao gồm cả môi trường l p trình cho PLC và thi t k giao di n HMI ậ ế ế ệ

2: Các bộ phận kết n i n i dây cố ố ủa người dùng có thể tháo được (phía sau các n p che) ắ

2: Khe c m thắ ẻ nhớ ằm dướ n i c a phía trên ử

3: Các LED tr ng thái dành cho I/O tích h p ạ ợ

4: Bộ phận k t n i PROFINET (phía trên c a CPU) ế ố ủ

Các module CPU PLC S7-1200 cung cấp nhiều kiểu CPU đa dạng với tính năng và dung lượng phong phú, giúp người dùng tạo ra các giải pháp hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.

Bng 2.1 Thông số ỹ k thu t các module CPU PLC S7 1200 ậ [1]

The Compact CPU 1211C features 25KB of integral program/data memory and 1MB of loading memory, enabling efficient execution of boolean operations with times as low as 0.1 ms It includes 6 digital inputs, 4 digital outputs, and 2 analog inputs, with the capability to expand using up to 3 communication modules and 1 signal board Additionally, the digital inputs support high-speed counting (HSC) at 100 kHz, while the 24 DC digital outputs can function as Pulse Train Output (PTO) or Pulse Width Modulation (PWM) at the same frequency.

The Compact CPU 1212c features 25KB of integral program/data memory and 1MB of loading memory, with execution times for boolean operations at just 0.1 ms It includes 8 digital inputs, 6 digital outputs, and 2 analog inputs, and can be expanded with up to 3 communication modules, 2 signal modules, and 1 signal board Additionally, the digital inputs support high-speed counting (HSC) at 100 kHz, while the 24 DC digital outputs can function as pulse train output (PTO) or pulse-width modulation (PWM) also at 100 kHz.

The Compact CPU 1214C features 50KB of integral program and data memory, along with 2MB of loading memory It offers fast execution times for Boolean operations at just 0.1 milliseconds The unit supports 14 digital inputs, 10 digital outputs, and 2 analog inputs, and can be expanded with up to 3 communication modules, 8 signal modules, and 1 additional module.

Trang 18 c module m r ng: H ở ộ ọS7-1200 cung c p mấ ột số lượng l n các module tín hiớ ệu tín hiệu để ở ộng dung lượ m r ng của CPU Người dùng còn có th lể ắp đặt thêm các giao th ule truy n ề thông để ỗ h trợ ức truy n thông khác ề

Bng 2.2 B ng các module h  ỗtrợ PLC S7-1200 [1]

Bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng mở rộng khả năng I/O cho CPU Người dùng có thể thêm một SB mới để kết nối với các thiết bị I/O khác nhau, bao gồm cả kiểu song song và kiểu nối tiếp SB được kết nối vào phía trước của CPU, giúp cải thiện hiệu suất và khả năng tương tác của hệ thống.

The SB features four I/O types, including two DC inputs and two DC outputs, designed for signal board applications It supports digital inputs that function as high-speed counters (HSC) with a frequency of 100kHz, while the 24 DC digital outputs can be utilized for pulse train output (PTO) or pulse-width modulation (PWM) at the same frequency of 100kHz.

SIMATIC S7-1200, CPU 1215C, compact CPU, AC/DC/RELAY, 2 profitnet port,I/O: 14 DI 24V DC; 10 DO RELAY 2A, 2 AI 0-10V DC, 2 AO 0- 20MA DC, Power suppy: AC 85 264 V AC AT –

47 63 HZ, Program/Data Memory: 100 KB –

- SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự

Bng 2.3 B ng tín hi u s d ng cho PLC S7-1200   ử  [1]

1, current sinking; 2 transistor output DC 24V, 0.5A, 5W; can be used as additional HSC with up to 30kHz

12 bits or 0 to 20 mA with 11 bits

1 Các led tr ng thái trên SB ạ

2 Bộ ph n k t n i dây cậ ế ố ủa người dùng có th ểtháo ra

Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để mở rộng chức năng cho CPU Các module tín hiệu này được kết nối vào phía bên phải của CPU.

Bng 2.4 B ng các module tín hi u s d ng cho S7-1200   ử  [1]

Hnh 2.22 B ng tín hi u SB  

8 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 8 relay outputs DC 5 to 30V /

8 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 8 transistor outputs DC 24V 0.5A, 5W

8 inputs DC 24V IEC type 1, current sinking

16 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 16 relay outputs DC 5 to 30V /

16 inputs, DC 24V, IEC type 1, current sinking; 16 transistor outputs DC 24V 0.5A, 5W

16 inputs DC 24V IEC type 1, current sinking

2 analog output, ± 10V, 14 bits or 0 to

SM 1231 4 x analog inputs 4 analog inputs ± 10V, ±5V, ±2,5V or

2 analog output, ±10V, 14 bits or 0 to

1 Các LED tr ng thái dành cho ạ

2 Bộ ph n kậ ết nối đường d n ẫ

3 Bộ ph n kậ ết n i nố ối dây của người dùng có thể tháo ra

Họ S7-1200 cung c p các module truyấ ền thông (CM) dành cho các tnh năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truy n thông: RS232 và RS485 ề

- CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông

- Mỗi CM k t n i vào phía bên trái c a CPU (hay v phía bên trái c a m t CM ế ố ủ ề ủ ộ khác)

Bng 2.5 B ng các module truy n thông s d ng cho S7-1200   ử  [1]

CM 1241 RS 485 RS 485 point-to-point communication module

CM 1241 RS 232 RS 232 point-to-point communication module

1 Các LED tr ng thái dành ạ cho module truy n thông ề

2 Bộ ph n kậ ết nối truy n ề thông

 Lưu trữ dữ liệu, các vùng nhớ và việc ghi địa chỉ PLC S7-1200

CPU cung c p m t s các tùy ch n dành cho viấ ộ ố ọ ệc lưu trữ d ữliệu trong su t s ố ựthực thi chương trình người dùng:

Bộ nhớ toàn cầu (Global memory) trong CPU cung cấp nhiều vùng nhớ chuyên dụng, bao gồm các ngõ vào (I), ngõ ra (Q) và bộ nhớ BIT (M) Bộ nhớ này cho phép truy xuất dữ liệu từ tất cả các khối mã mà không gặp bất kỳ hạn chế nào.

TRUY N THÔNG MODBUS

- Giao thức Modbus được phát triển vào năm 1979 bởi Modicon, Incorporated; dành cho các hệ thống tự động hóa công nghi p và b ệ ộ điều khi n l p trình Modicon ể ậ

Modbus là phương thức truyền thông tin qua các đường nối tiếp giữa các thiết bị điện tử Trong hệ thống này, thiết bị yêu cầu thông tin được gọi là Modbus Master, trong khi thiết bị cung cấp thông tin được gọi là Modbus Slaves.

Trong mạng Modbus tiêu chuẩn, cấu trúc thường bao gồm một Master và tối đa 247 Slaves, mỗi Slave được gán một địa chỉ duy nhất từ 1 đến 247 Master có khả năng ghi thông tin cho các Slaves trong hệ thống.

Giao thức MODBUS xác định một đơn vị dữ liệu giao thức (PDU) đơn giản, không phụ thuộc vào các lớp truyền thông bên dưới Việc áp dụng MODBUS trên các bus hoặc mạng cụ thể có thể yêu cầu bổ sung một số trường dữ liệu vào đơn vị dữ liệu ứng dụng (ADU).

Bộ dữ liệu ứng dụng MODBUS được tạo ra bởi client khi khởi tạo giao dịch, trong đó hàm chỉ rõ loại hành động mà máy chủ cần thực hiện Giao thức ứng dụng MODBUS quy định định dạng yêu cầu do client gửi đi.

Trường mã hàm trong một bộ dữ liệu MODBUS được mã hóa bằng một byte, với mã hợp lệ nằm trong khoảng từ 1 đến 255 (trong đó khoảng từ 128 đến 255 được dành riêng cho các phản hồi ngoại lệ) Khi Client gửi tin nhắn đến thiết bị Server, trường mã hàm cung cấp thông tin cho máy chủ về loại hành động cần thực hiện.

Mã hàm phụ được sử dụng để xác định nhiều hành động trong các mã hàm Trường dữ liệu trong thông điệp từ client đến máy chủ chứa thông tin bổ sung, giúp máy chủ thực hiện các hành động dựa trên mã hàm Thông tin này có thể bao gồm các hạng mục rời rạc, địa chỉ thanh ghi, số lượng mục cần xử lý và số byte dữ liệu thực tế trong trường.

Trong một số loại yêu cầu nhất định, trường dữ liệu có thể không tồn tại, tức là có độ dài bằng không, và trong trường hợp này, máy chủ không yêu cầu thêm thông tin nào Mã hàm sẽ chỉ định hành động một cách độc lập.

Hnh 2.45 Giao tiếp gi a Server v Client trong Mobus ữ à

Nếu không có lỗi liên quan đến mã MODBUS trong một MODBUS ADU được nhận đúng cách, trường dữ liệu trong phản hồi từ máy chủ đến máy khách sẽ chứa dữ liệu yêu cầu Ngược lại, nếu có lỗi xảy ra, trường này sẽ chứa mã ngoại lệ mà ứng dụng máy chủ có thể sử dụng để xác định hành động tiếp theo.

Máy khách có khả năng đọc trạng thái ON/OFF của các đầu ra hoặc đầu vào cụ thể, hoặc thực hiện việc đọc/ghi dữ liệu từ một nhóm thanh ghi Khi máy chủ phản hồi, nó sử dụng trường mã hàm để chỉ rõ liệu phản hồi có bình thường (không lỗi) hay có lỗi xảy ra (phản hồi ngoại lệ) Đối với phản hồi bình thường, máy chủ chỉ cần lặp lại mã hàm yêu cầu ban đầu.

Hiện nay, có 3 chuẩn modbus đượ ử ục s d ng ph bi n trong công nghi p tổ ế ệ – ự động hóa là: Modbus RTU, Modbus TCP, Modbus ASCII

Trong chu n ẩ Modbus RTU, các dữ liệu được mã hóa theo hệ nhị phân Đây là chuẩn l tưởng cho truyền thông RS232, RS485 đa điểm, tốc độ ừ 1200 baud đến t

Tốc độ truyền dữ liệu phổ biến trong giao thức Modbus RTU là 19200 baud, trong đó 9600 baud được sử dụng rộng rãi nhất, đặc biệt trong các ứng dụng công nghiệp như BMS và điện lực Một bản tin trong Modbus RTU bao gồm 1 byte địa chỉ, 1 byte mã hàm, n byte dữ liệu và 2 byte CRC.

Trong chuẩn này, các thông điệp được mã hóa bng mã hexadecimal Sử dụng

Chuẩn mã hóa 4 bit yêu cầu mỗi byte thông điệp cần 2 byte để truyền, dẫn đến tốc độ truyền thông thấp hơn so với Mobus RTU Vì lý do này, trong ngành công nghiệp, chuẩn này ít được sử dụng, trong khi RTU và TCP là những lựa chọn phổ biến hơn.

Modbus TCP là giao thức Modbus được truyền qua Ethernet, cho phép các thiết bị master và slave giao tiếp với nhau thông qua địa chỉ IP Dữ liệu trong chuẩn này được mã hóa trong gói tin TCP/IP, dẫn đến việc nó ngày càng trở nên phổ biến trong các ứng dụng hiện nay.

- Mở TIA vào phần Device Configuration để thiế ật l p giao di n chính trong Web ệ server

- Trong giao diện cửa sổ đó chọn vào m c Properties chụ ọn mục web sever

- Check vào mục “Enable Web server on this module” thì chương trình s ự độ t ng check vào “Enable” phần Automatic update

- Có th nhúng trang web riêng c a mình vào trang web chu n mể ủ ẩ ở ục “Userdefined Web pages”

- Truy c p các trang web chu n t máy tính: ậ ẩ ừ

- Máy tính và CPU S7-1200 phải đƣợc liên k t v i nhau b ng m ng c c b hoế ớ  ạ ụ ộ ặc kết n i trố ực tiếp với nhau b ng cáp chu n Ethernet  ẩ

- M m t trình duy t web và nhở ộ ệ ập vào địa ch IP c a CPU S7-1200 Trình duyỉ ủ ệt web s m ởra trang giới thiệu về S7-1200

- Để tăng thêm tnh bảo m t an toàn khi truy c p t i web chu n chúng ta có th s ậ ậ ớ ẩ ể ử dụng https:// thay vì http://

- Giao diện c a trang web chu n: ủ ẩ

Hnh 2.49 Giao din Web Server

- Màn hình chào mừng vào web chu n c a S7-1200 ẩ ủ

Hnh 2.50 Giao din Web chu n ẩ

 Một số ảnh hưng đến Web Server

Để truy cập vào các trang web chuẩn và trang web do người dùng định nghĩa trên PLC, thường cần sử dụng địa chỉ IP của PLC Nếu trình duyệt không cho phép kết nối trực tiếp đến địa chỉ IP, người dùng có thể thiết lập kết nối thông qua DNS để truy cập vào địa chỉ đó.

- Tường lửa, cài đặt Proxy và m t sộ ố trang web khác cũng có thể ạ h n ch truy cế ập đến PLC

Trang web sử dụng JavaScript và Cookie rất quan trọng Nếu hai thành phần này không được tích hợp trong trình duyệt, có thể dẫn đến việc hạn chế chức năng của trang web server và trang do người dùng định nghĩa.

-Siemens cung c p m t ch ng ch b o mấ ộ ứ ỉ ả ật để truy cập an toàn đến Web server, chúng ta có thể đăng nhập hoặ ải gi y ch ng nhc t ấ ứ ận

2.4.2 Trang web t xây dự ựng [7]

-Web server c a S7-1200 cung củ ấp tnh năng là có thể ạ t o ra m t trang web riêng ộ kết hợp với các Tag của PLC S7-1200

-Tạo ra trang web này b ng cách s d ng trình so n th ử ụ ạ ảo HTML sau đó tải chúng vào PLC Web riêng này s  được nhúng vào trong Web server

Hnh 2.51 Sơ đồ thể hi n t ng quát cách nhúng User-defined web  ổ

Chúng ta có nhiều ngôn ngữ lập trình để thiết kế một trang HTML cho web server, nhưng cần đảm bảo rằng trang này tuân thủ các tiêu chuẩn của W3C (World Wide Web Consortium).

- M t dòng l nh thi t l p charset cho trang web không th ộ ệ ế ậ ểthiếu và để đảm bảo đúng tiêu chuẩn UTF-8:

Yêu c u h ầ ệ thố ng

Phần cơ khí của mô hình cần được thiết kế chắc chắn, ổn định và chính xác, nhằm hạn chế lỗi trong quá trình vận hành Hệ thống pha trộn sơn và đóng nắp lon tự động bao gồm 5 khâu chính.

+ Khâu cấp lon: Lon được đặt trong 1 ng hình h p ch nhố ộ ữ ật, cơ cấu cấp lon được thực hiện b i 1 ở xylanh đẩy.

Khâu chi t rót là quá trình sử dụng một xylanh chọn lon cố định vị trí, kết hợp với 4 cảm biến lưu lượng đọc xung tốc độ cao và 4 van điện từ Các thành phần này đảm bảo việc rót sơn vào lon theo đúng tỷ lệ màu Mực sơn trong được đo bởi bốn cảm biến siêu âm, giúp kiểm soát chính xác lượng sơn được rót.

Khâu đóng nắp bao gồm nhiều bước quan trọng: đầu tiên, một xylanh có nhiệm vụ giữ nắp ổn định, tiếp theo là một băng tải đưa nắp đến vị trí cần thiết Sau đó, một xylanh chân không sẽ hút nắp vào vị trí, trong khi một xylanh khác sẽ đưa nắp lên theo phương thẳng đứng Cuối cùng, một xylanh di chuyển theo phương ngang và một xylanh sẽ đập nắp để hoàn tất quá trình đóng nắp.

Khâu trộn sơn bao gồm một xylanh đưa lon vào cơ cấu trộn, một xylanh kéo lon ra và một xylanh chân không để hút lon Quá trình lắc đều lon sơn được thực hiện nhờ vào một động cơ DC.

Phần điện của mô hình bao gồm nguồn điện xoay chiều 220V cung cấp cho van điện từ, adapter 5V cho board Arduino, và adapter cấp nguồn cho switch chia mạng Nguồn điện một chiều 24V cung cấp cho PLC, module mở rộng, cảm biến, đèn báo, buzzer, van khí nén và động cơ DC Thiết kế điện cần phải hợp lý và an toàn, đảm bảo kết nối chính xác Phần tủ điện của mô hình cần được thiết kế gọn gàng, ngăn nắp, thuận tiện cho việc vận hành, bảo trì và sửa chữa.

Phần giao diện SCADA bao gồm 4 màn hình: một màn hình chính cho đăng nhập, một màn hình để chọn màu sơn và số lượng, một màn hình cho phép thêm màu sơn mới, và một màn hình vận hành với các nút nhấn điều khiển Giao diện này hiển thị số lượng lon hiện tại và thể tích của 4 bể sơn, đồng thời cần được thiết kế đẹp mắt, trực quan và cung cấp đầy đủ thông tin cho người dùng.

Phần giao diện webserver cung cấp một trang giao diện cho phép người dùng chọn màu sơn và số lượng lon yêu cầu, đồng thời điều chỉnh các thông số cần thiết Giao diện được thiết kế trực quan và thân thiện với người dùng.

Tính toán thi t k 51 ế ế 1 Quy trình v n hành cậ ủa hệ thố ng

- Chọn mã màu sơn và số lượng lon c n pha t màn hình SCADA ho c trên giao ầ ừ ặ diện Webserver

Kiểm tra mực nước sơn trong bể là rất quan trọng Nếu mực sơn trong một trong bốn bể thấp hơn mức cảnh báo, không được phép bắt đầu quá trình sơn Hệ thống sẽ phát ra còi báo để thông báo cho người vận hành bổ sung sơn vào bể.

- Sau khi x c nh n m má ậ ã àu sơn, số lượng lon h p l , thợ ệ ể tch sơn trong bể đạt yêu cầu, nhấn START để ệ thống b h ắt đầu làm việc

Băng tải hoạt động khi xylanh 1 bắt đầu cấp lon Khi cảm biến 1 phát hiện lon, băng tải dừng lại Xylanh chặn lon hành trình ra, giữ lon cố định Van điện tử tiến hành rót sơn theo đúng tỉ lệ Sau khi rót sơn hoàn tất, xylanh chặn lon hành trình vào băng tải và hoạt động trở lại.

- Khi c m bi n 2 phát hiả ế ện lon, băng tả ừi d ng l i, xylanh ch n lon 2 hành trình ra ạ ặ Xylanh 3 hành trình xu ng, xylanh chân không 4 hút n p, xylanh 3 hành trình lên ố ắ

Xylanh 5 hành trình ra và xylanh 3 hành trình xu ng được sử dụng trong quy trình đóng nắp cho lon Sau khi hoàn tất quá trình đóng nắp, xylanh chặn lon 2 hành trình vào sẽ hoạt động, trong khi băng tải cung cấp nắp sẽ chạy trong 2 giây trước khi dừng lại để đưa nắp vào đúng vị trí Băng tải chính sẽ tiếp tục hoạt động để đảm bảo quy trình sản xuất diễn ra liên tục và hiệu quả.

Khi cốc bia được phát hiện, băng tải chính sẽ di chuyển, xylanh đẩy lon sẽ đẩy lon vào cơ cấu trộn sơn Sau đó, động cơ lắc sơn sẽ quay để đảm bảo sơn trong lon được trộn đều.

- N u s ế ố lon đưa vào băng tải nh ỏ hơn số lon yêu c u thì xylanh ti p t c c p lon vào ầ ế ụ ấ băng tải

Sau khi trộn sơn, xylanh đẩy lon ra ngoài và xylanh chân không hút lon vào Tiếp theo, xylanh 8 hành trình đẩy lon vào, trong khi băng tải hoạt động đưa lon đến cuối dây chuyền.

- Trong quá trình hệ thống hoạt động:

Nhấn nút EMO_STOP để reset tất cả các cơ cấu chấp hành và xử lý các lỗi nếu có Để khôi phục hoạt động, cần nhấn lại nút EMO_STOP và trở về trạng thái ban đầu Nhấn nút PAUSE để hệ thống tạm dừng hoạt động, và nhấn nút RESUME để tiếp tục quy trình.

+ Nh n nút STOP, hấ ệ thống s không c p lon m i X lý h ấ ớ ử ết lon sơn còn lại trên băng tải rồi dừng

Khi quá trình pha đủ ố lượ s ng lon yêu c u diễn ra, Buzzer_Done sẽ hoạt động và hiển thị thông báo trên hệ thống SCADA Thông tin quan trọng bao gồm ID màu sơn, số lượng lon, thời gian hoàn thành và thời gian thực hiện sẽ được gửi và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu SQL.

Bản v c a mô h ủ ình được nhóm em thi t k trên ph n mế ế ầ ềm Solidwork, đúng với yêu c u h ầ ệthống đã đề ra.

H nh 3.1 B n v   phần c ng mô h nh  

Hnh 3.2 Sơ đồ ố tr c b ác thiết b trong t ủ đin điu khi n ể

3.2.3 Sơ đồ khối hệ thống Đây là sơ đồ tổng thể tất cả các khối chức năng trong hệ thống

Khối nguồn cung cấp trong hệ thống bao gồm hai loại nguồn điện chính: nguồn điện một pha xoay chiều 220V, cung cấp năng lượng cho van điện từ và các adapter chuyển đổi, và nguồn điện 24V một chiều, dùng để cấp điện cho PLC chính, module mở rộng, cảm biến, đèn báo, buzzer, van khí nén và động cơ DC.

Khối xử lý trung tâm cùng các module mở rộng là thành phần chính trong hệ thống, chịu trách nhiệm giao tiếp với cảm biến và thu thập, xử lý tất cả các tín hiệu từ chúng Nó thực hiện tính toán và xuất tín hiệu ra các chân Output để điều khiển các thiết bị như động cơ, van, đèn tín hiệu, đồng thời tạo kết nối với hệ thống SCADA để giám sát và quản lý hoạt động của toàn bộ hệ thống.

- Khối cảm biến ử l v g: x à ửi tn hiệu cho PLC

- Nguồn c p kh : cung c p kh ấ  ấ cho các van kh n n  é

- Van kh nén: điều khi n c c xylanh ể á

- Khối động cơ, van điện từ: Động cơ cho các băng tải, động cơ động cơ Van điện từ m nhiệm việc rđả ót sơn vào lon sơn.

Hnh 3.3 Sơ đồ ổ t ng th h ể thống

- Xylanh: T o ra c c chuyạ á ển động, đảm nh n viậ ệc cấp lon, c ố định lon đúng v ị tr, hút nắp, đóng nắp, đẩy lon v à cơ cấu tr n v k o lon ra ộ à é

- Khối Webserver điều khi n t xa: Cho ph p ể ừ é điều khi n hể ệ thống thông qua mạng Ethernet

Khối SCADA đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát hệ thống, cho phép giao tiếp hiệu quả giữa con người và hệ thống Nó hỗ trợ vận hành và theo dõi quá trình hoạt động, đồng thời thông báo các lỗi phát sinh để kịp thời khắc phục, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.

- Khối dữ liệu SQL Server: Khối này giúp lưu trữthông tin về mã màu sơn, số lượng lon đã thực hiện, thể tch sơn trong bể

Khối Website cho phép hiển thị trực tuyến các dữ liệu lưu trữ trong cơ sở dữ liệu, đồng thời cung cấp khả năng truy xuất lịch sử thông tin một cách nhanh chóng và dễ dàng.

Bng 3.1 Bng đa ch ngõ vào/ra PLC và ký hi u các thiỉ  ết b ử ng trên sơ đồ s d

Module Địa chỉ Ký hiệu Thiết bị Relay điều khiển

I0.0 S1 Cảm biến lưu lượng 1 (đỏ)

I0.1 S2 Cảm biến lưu lượng 2 (tr ng) ắ

I0.2 S3 Cảm biến lưu lượng 3 (vàng)

I0.3 S4 Cảm biến lưu lượng 4 (xanh)

Q0.4 M1 Động cơ băng tải chính K5

Q0.5 M2 Động cơ băng tải cấp nắp K6

S5 Cảm bi n ph t hi n 3 (vế á ệ ị trí trộn sơn)

S6 Cảm bi n ph t hi n 1 (vế á ệ ị trí chiết rót)

I8.2 S7 Cảm bi n ph t hi n 2 (vế á ệ ị trí dập n p) ắ I8.3 S8 Cảm bi n HOME (trế ộn cơ trộn sơn)

Q8.1 D1 Buzzer báo hết nước sơn

Sơ đồ ch độ m ng lực

Hnh 3.4 Sơ đồ ạch độ m ng lực 220VAC

Hnh 3.5 Sơ đồ ạch độ m ng lực 24VDC

Sơ đồ kết nối PLC

Hnh 3.6 Sơ đồ ết nố k i PLC 1212C

Hnh 3.7 Sơ đồ kết nối module SM 1223 8DI/ DO8

Hnh 3.8 Sơ đồ kết nối module SM 1222 16 DO Relay

Lưu đồ giải thuậ ật v n hành cho hệ thống

Hnh 3.9 Chương trnh chnh

Hnh 3.10 Chương trnh con dây chuyên sn xut

3.3 Thi t b s d ng trong mô hình ế ị ử ụ

 Tên c m biả ến: Cảm biến lưu lượng YF-S201

 Mục đích: Đo lượng sơn chảy xu ng lon khâu chi t rót ố ở ế

Chức năng của sản phẩm bao gồm chất liệu bền bỉ với cánh quạt giúp tăng cường khả năng dẫn nước Khi nước chảy qua van cảm biến, động cơ sẽ quay và tạo ra sự thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hall, từ đó phát sinh tín hiệu xung.

- Dòng điện tối đa:15mA (Với đầu vào 5V)

- Giới hạn lưu lượng: 1-30 lít/phút

- Nhiệt độ làm vi c :0-ệ 80 độ C

Hnh 3.11 Hoạ ột đ ng c a củ m biến lưu lượng

+ Đen: GND + Đỏ: VCC supply + Vàng: Tín hi u ra c a hall ệ ủ sensor

- Tần s tín hiố ệu đầu ra: F=7.5xQ (L /Phút)

Q: Lưu lượng nước F: Tần s tín hiố ệu đầu ra (Hz) 7.5: H ng s  ố

VD: 1L nướ c s có công thức: 1x7.5x60 = 450 xung

 Tên c m biả ến: Cảm biến vật cản h ng ngoồ ại E3F-DS30C4

 Mục đích: Nhận biết vị trí c a lon, dủ ừng băng tải khi c m bi n phát hiả ế ện lon đã đến v trí của các khâu ị

Cảm biến E3F-DS30C4 sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách đến vật cản, mang lại độ phản hồi nhanh và giảm thiểu nhiễu Thiết bị cho phép điều chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở, với ngõ ra cảm biến có thể kết nối với thiết bị thu nhận Cảm biến này rất phù hợp cho các ứng dụng cần độ chính xác cao trong việc phát hiện vật cản.

- Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC

- Khoảng cách phát hi n: 5 ~ 30cm ệ

- Có thể điều ch nh kho ng cách qua bi n tr ỉ ả ế ở

- Dòng kích ngõ ra: 300mA

Hnh 3.12 Cm biến lưu lượng YF-S201

- Ngõ ra d ng NPN c c thu h giúp tùy biạ ự ở ến được điện áp ngõ ra, tr treo lên áp ở bao nhiêu s t ạo thành điện áp ngõ ra b y nhiêu ấ

- Chất liệu s n phả ẩm: nhựa

- Có led hi n thể ị ngõ ra màu đỏ

+ Xanh dương: GND + Nâu: VCC supply + Đen: Tn hiệu ra

 Tên thiết bị: Cảm bi n siêu âm ế HC-SR04

 Mục đch: Đo khoảng cách mực sơn chứa trong bể và truyền tín hiệu cho vi điều khiển Arduino UNO

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý phân tích sóng siêu âm, bao gồm hai module: một module phát sóng siêu âm và một module thu sóng Khi module phát ra sóng siêu âm với tần số 40kHz, nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng sẽ phản xạ trở lại và tác động lên module nhận Bằng cách đo thời gian từ khi phát đến khi nhận sóng, cảm biến có thể tính toán khoảng cách đến chướng ngại vật một cách chính xác.

Khoảng cách = (thời gian * vận tốc âm thanh (340 m/s) / 2

Hnh 3.13 Cm biến vật cn h ng ngoồ ại E3F-DS30C4

- Kết nối: VCC (5V), trig (chân điều khiển phát), echo (chân nhận tín hiệu phản hồi), GND (đất)

 Tên thiết b : Cị ảm bi n quang ch U Omron EE-ế ữ SX674

 Mục đch: Cảm biến đếm số lần quay trộn sơn, tn hiệu c a c m bi n cho phép ủ ả ế dừng hộp quay đúng vị trí vuông góc với băng tải

- Khoảng cách cảm biến: 5 mm (slot width)

- Vật chuẩn cảm biến: 2 × 0.8 mm min

- LED hiển thị (red): không có vật thì LED sáng (Incident light)

- Tần số đáp ứng: max 1 kHz

+ NPN open collector: 5 to 24 VDC, 100 mA max

Hnh 3.14 Cm biến siêu âm HC-SR04

Chế độ Dark-ON/Light-ON cho phép phát hiện sự hiện diện của vật thể: khi có vật, ngõ ra sẽ kích hoạt, còn khi không có vật, ngõ ra sẽ không kích hoạt Để chọn chế độ Light-ON, cần kết nối chân 2 với nguồn 24VDC.

- Nguồn cấp: 5 to 24 VDC ±10%, ripple (p-p): 10% max

Hnh 3.15 Cm biến quang ch U Omron EE-SX674 ữ

 Tên thi t bế ị: Van điệ ừ nước UNIn t -D UW15

 Mục đích: Đóng ngắt van chảy sơn ở khâu chiết rót.

- Nhiệt độ thiết kế: 5 đến 80°c

- p suất làm việc: 0 đến 7kgf/cm²

- Chất liệu: Đồng thau, inox 304

- Kiểu kết nối với đường ống: Kiểu ren

- Kiểu tác động: Tác động trực tiếp

- Trạng thái của van: Van thường đóng

3.3.6 Van điện từ khí nén

 Tên thiết bị: Van điện t khí nén SMC SY3140 5LZE (24VDC) ừ

 Mục đch: dùng để đóng mở đường dẫn của kh nén và điều chỉnh hướng của khí nén, t ừ đó điều khi n hoể ạt động c a các xylanh.ủ

Hnh 3.16 Van đi ừ nướn t c UNI-D UW15

Hnh 3.17 Van đi ừ khí nén SMC SYn t 3140 5LZE

 Tên thiết bị: Van điện t ừAirtac 4V210-08 (Van 5/2)

 Mục đch: dùng để đóng mở đường dẫn của kh nén và điều chỉnh hướng của khí nén, t ừ đó điều khi n hoể ạt động c a xylanh d p n p ủ ậ ắ

- kch thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6)

- Loại van hơi 5 cửa 2 vị tr (1 đầu coil điện)

- Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)

- Dòng series 4V200 có 3 loại như sau:

3.3.8 Van hút chân không dùng khí nén

 Tên thiết bị: Vacuum ejector Koganei MED10 – E1 – PSL-1L

 Mục đch: tạo chân không giúp hút nh n p và kéo lon t trong h p lả ắ ừ ộ ắc ra ngoài.

- Kch thước cổng: ẳ” (ren 13mm)

Hnh 3.19 Van hút chân không dùng khí nén

 Tên thiết bị: Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL

 Mục đch: Cố định vị trí của lon ở t ng khâu, tránh rung lừ ắc, đổ ngã

- Đường kính xy lanh: 10 mm

Hnh 3.20 Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL

 Tên thiết bị: Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC

 Mục đch: Di chuyển vào trong h p l c, k t hộ ắ ế ợp vs giác hút chân không để kéo lon từ h p lộ ắc ra ngoài băng tải.

Hnh 3.21 Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC

 Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment

 Mục đch: Đẩy lon vào trong h p l c ộ ắ

- Kch thước cổng: ren 9,6mm(1/8”)

Hnh 3.22 Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment

 Tên thiết bị: Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919

 Mục đch: Động cơ quay băng tải, động cơ quay hộ ắc, độ g cơ băng tảp l n i cấp n p ắ

- Điện áp định mức: 24VDC

- Điện áp làm việc: 12V - 24VDC

- Dòng điện khi không tải: 100mA

- Dòng điện khi có tải là: 500mA

- Tốc độ khi không tải:134 vòng/phút

- Tốc độ khi có tải: 83 vòng/phút

- Momen định mức: 7,5 kgf.cm

- Momen xoắn tối đa: 13 kgf.cm

Hnh 3.23 Động cơ gim tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919

 Tên thiết bị: SIMATIC S7-1200, CPU 1212C DC/DC/DC (compact CPU)

Thi ết bị trong t ủ điệ n

Hnh 3.23 Động cơ gim tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919

 Tên thiết bị: SIMATIC S7-1200, CPU 1212C DC/DC/DC (compact CPU)

Mục đích của lưu trữ hệ điều hành và chương trình ứng dụng là để thực hiện quá trình tính toán và xử lý thông tin theo các thuật toán điều khiển đã được cài đặt bởi người lập trình.

- 2 ngõ vào tương tự, 0 ngõ ra tương tự

- Có thể m r ng thêm 2 module tín hi u SM ở ộ ệ

Hnh 3.24 PLC S7 1200 1212C DC/DC/DC

 Tên thi t bế ị: Mô đun SIMATIC S7-1200 DIGITAL INPUT SM 1223 8DI /8DO 24V (6ES7223-1BH30-0XB0)

 Mục đch: Mở rộng ngõ vào và ra để đáp ứng nhu c u s d ng cầ ử ụ ủa hệ thống

Hnh 3.25 Module m r ng 8DO/8ở ộ DI

 Tên thi t bế ị: Mô đun SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO RELAY (6ES7222-1HH30-0XB0)

 Mục đch: Mở r ng ngõ ộ ra để đáp ứng nhu c u s d ng c a h ầ ử ụ ủ ệthống.

 Tên thiết b : Bị ộ ngu n Meanwell SP-200-24 ồ

 Mục đch: Chuyển ngu n xoay chi u thành ngu n m t chiồ ề ồ ộ ều để cung c p cho CPU, ấ các module m r ng và các thiở ộ ết bị ả c m biến.

- Điện áp ngõ ra DC: 24V

- Điện áp ngõ vào AC: 85~264VAC

- Phương thức làm mát: được làm mát bng quạt DC

Hnh 3.26 Module m r ng 16 DO RELAY ở ộ

 Tên thiết bị: Relay Omron G2R-1-SND 24VDC

Mục đích của việc sử dụng các van điện nước và động cơ là để điều khiển hoạt động của băng tải, động cơ trộn, và động cơ cấp nắp.

- Nguồn c a các tiủ ếp điểm: 250VAC 10A/ 30 VDC 10A

- Kiểu đầu nối: chân hàn

- Tiếp điểm: SPDT (NO+NC)

 Tên thiết bị: Double level terminal blocks JUKK 5

 Mục đch: sử ụng để d kết nối các đầu cu i c a các thi t b ố ủ ế ị điện để tạo ra m t m ch ộ ạ điện

- Dòng sản ph m Domino 2 t ng ẩ ầ

- Kiểu lắp đặt G n thanh rail DIN 35mm ắ

Hnh 3.28 Relay Omron G2R-1-SND 24VDC

Aruduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip ATmega 168 hoặc ATmega 328 C u trúc chung bao gấ ồm:

- 14 chân vào ra b ng tín hi u s ệ ố, trong đó có 6 chân có thể ử ụng để điề d d u ch ế độ rộng xung

- Có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự cho phép chúng ta kết nối với các bộ cẩm biến bên ngoài để thu thập số liệu.

- Sử dụng một dao động thạch anh tần số dao động 16Mhz.

- Có 1 c ng k t n i b ng chuổ ế ố  ẩn USB để chúng ta nạp chương trình vào bo mạch và m t chân c p ngu n cho m ch, m t nút reset.ộ ấ ồ ạ ộ

- Nó ch a t t c m i th c n thiứ ấ ả ọ ứ ầ ết để ỗ h trợ các vi điều khiển, nguồn cung cấp cho

Arduino có thể được cấp nguồn thông qua cổng USB hoặc từ nguồn điện chuyên dụng, chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều sang một chiều, hoặc sử dụng nguồn từ pin.

Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động 16 MHz

Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC

Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân

30 mA Dòng ra tối đa (5V) 500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

 Tên thiết b : ị SHIELD ETHERNET W5100 ARDUINO

 Mục đch: Thực hiện truyền dữ liệu từ arduino qua PLC S7-1200 của hãng Simens thông qua giao thức modbus TCP/IP.

Shiel Ethernet W5100 Arduino tích hợp IC W5100, cho phép truyền dữ liệu qua hai giao thức TCP và UDP Board này hỗ trợ tối đa 4 luồng dữ liệu song song, giúp cải thiện khả năng nhận dữ liệu từ internet một cách hiệu quả hơn.

Bng 3.2 Thông số ỹ k thu t Aruino Uno R3 ậ

Trang 78 mất d ữliệu trên đường truy n ho c do th i gian truyề ặ ờ ền vượt quá giới h n - time out) ạ

- Để sử dụng phải có board mạch Arduino đi kèm

- Hoạt động tại điện áp 5V (được cấp từ mạch Arduino)

- Chip Ethernet: W5100 với buffer nội 16KB

- Tốc độ kết nối: 10/100Mb

- Kết nối với mạch Arduino qua cổng SPI

3.4.8 Thi t b chuy n mế ị ể ch m r ng hệ th ng mộ ố ng

Tên thiết bị: Switch 5 port Tenda 100m

 Mục đch: cho phép c c á thiế ị kết n i vt b ố ới nhau qua m ng Ethernet ạ

- Số c ng ethernet: 5 cổ ổng

- Chuẩn giao ti p: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3xế

- Phương pháp truyền dẫn (Transmission Method): Store-and-Forward

- Giao thức bảo m t: CSMA/CDậ

- Giao thức Routing/Firewall: TCP / IP

THI CÔNG HỆ THỐNG

Thi công ph n c ng 80 ầ ứ 1 B ộ phận cấ p lon

Lon được đặt trong 1 ống hình h p chữ nhộ ật, cơ cấu cấp lon được thực hiện bởi 1 xylanh đẩy

4.1.2 B ộphận chi t rót ế Định lượng bng cách chiết theo tổng số xung của cảm biến lưu lượng YF-S201: đóng ngắt van điện từ cho lượng sơn chảy vào lon dựa trên số xung đếm được, có thể xem như lưu lượng chất lỏng chảy là không đổi, 1 xung bng 2,25ml

Hệ thống chiết rót trong công nghiệp sử dụng đồng hồ đo lưu lượng (flow meter) để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối Tuy nhiên, giá thành của các đồng hồ đo lưu lượng khá cao, vì vậy nhóm em đã quyết định sử dụng cảm biến lưu lượng YF-S201 như một giải pháp thay thế hiệu quả.

Hnh 4.2 B ph n chi t rót trong mô hình ộ ậ ế

Sau khi chiết rót xong, lon sơn được băng tải chuyển đến vị tr đóng nắp Bộ phận đóng nắp bao gồm các cơ cấu xy lanh:

Xy lanh di chuyển dọc kết hợp với giác hút chân không giúp nâng nắp từ băng tải cấp nắp và thả nắp xuống đúng vị trí của lon, chuẩn bị cho quá trình đóng nắp.

- Xy lanh di chuyển ngang: đưa nắp đang được hút về vị tr lon, hoặc đưa xylanh dập về vị tr lon để đóng nắp

- Xy lanh dập nắp: Tác dụng lực làm nắp đượ đóc ng ch t vào lon ặ

Hnh 4.3 B phộ ận đng n p trong mô hình ắ

Ngoài ra, m t ộ băng tải m t c nhi m v ộ ó ệ ụ đưa nắp vào đúng v ịtr để đảm b o h ả ệ thống c ó ể th chạy liên t c ụ

Bộ phận ắc sơn sử dụng cơ cấu xy lanh để đẩy lon vào hộp lắc hoặc đưa lon ra ngoài bằng cách kết hợp với giác hút chân không Hộp lắc quay theo số vòng đã được định sẵn, giúp tạo ra hỗn hợp sơn đồng nhất và dừng ở vị trí ngang với mép băng tải để lon có thể được đưa ra bên ngoài.

Hnh 4.5 B ph n lộ ậ ắc sơn trong mô hnh

Tủ điệ à trung tâm điền l u khi n c a mô h nh G m PLC, vi x l , nể ủ ì ồ ử  út nhấn, đèn báo, buzzer, relay, …được nhóm trực tiếp thi công dựa trên bản v đã đưa ra.

Hnh 4.6 Hình nh bên ngoài t ủ đin

Hnh 4.7 Hình nh bên trong t ủ đin

4.1.6 Mô h nh sau khi thi công ì Đây là ì h nh nh t ng th mô h nh ho n thi n sau khi thi công c c b ph n trên ả ổ ể ì à ệ á ộ ậ

Hnh 4.8 Mô hnh th c tự ế sau khi hoàn th nh à

S dử ụng tnh năng User Administration trong WINCC Professional nh m thi ết lập b o v truy c p cho d u và chả ệ ậ ữliệ ức năng ở chế độ Runtime

Thao tác trong giao di n: ệ

Để đăng nhập vào hệ thống, người dùng có hai quyền truy cập: Quyền ADMIN cho phép quản lý toàn bộ các chức năng như thêm màu mới, điều khiển số lượng và các nút nhấn, trong khi Quyền User chỉ có khả năng sử dụng các chức năng cơ bản mà không thể thêm màu mới.

- Activated: khóa các chức năng khi chưa đăng nhập và k ch hoạt các chức năng  sau khi đăng nhập

- Color: chuyển n giao di n đế ệ chọn màu sơn và ố lượng s

- Data: chuyển n giao di n d u m u đế ệ ữliệ à

- Exit: Thoát khỏi chế độ Runtime

Giao diện này cung cấp cho người dùng bảng màu với 73 màu sắc có tỷ lệ pha trộn khác nhau Người dùng chỉ cần nhấn vào từng màu trên bảng màu để hiển thị tỷ lệ pha màu trong phần cài đặt Sau đó, nhập vào số lượng lon và nhấn Confirm để chuyển đến giao diện vận hành.

 Thao tác trong giao di n: ệ

- Chọn 1 trong 73 m u cà ó trong bảng m u à

+ Nếu s l ng nh p v o b ng 0, s c thông b o yêu c u nh p l ố ượ ậ à   ó á ầ ậ ại.

+ Nếu s l ng lố ượ ớn hơn 0, s ó c thông b o x c nh n l n á á ậ ầ cuối và ự độ t ng chuyển đến giao diện vận hành

- Data: chuyển đến giao diện màu

- Operation: chuyển n giao di n v n h nh đế ệ ậ à

Giao diện hiển thị tỷ lệ phần trăm của các màu đỏ, vàng, xanh dương và trắng cho từng mã màu sử dụng trong mô hình Người dùng có thể thêm màu mới và điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể của mình.

Trang 86 bốn tỉ l cệ ủa bốn màu phải bng 100%, n u không s hi n thế  ể ị c nh báo Màu mả ới s được hiển th trong bảng Setting c a giao diện ch n màu ị ủ ọ

 Thao tác trong giao diện:

- Chọn New để thêm vào mã màu mới

- Nhấn Add để thêm vào bảng Nếu tỉ lệ sai s hiển thị hộp thoại cảnh báo

- Nhấn Clear để xóa màu vừa được thêm vào

4.2.3 Giao diện điều khi n ể Đây là giao diện chính của mô hình, chứa tấ ảt c các tùy chọn trong điều khiển giám sát hệ thống T màn hình giám sát có thừ ể quan sát được mô hình đang hoạt động như thế nào, điều khiển hệ thống thông qua các nút nhấn trên màn hình, tùy chọn các màn hình qu n lý s n xuả ả ất, cảnh báo l ỗi.

 Thao tác trong giao diện:

- Home, Select Color, Data: Trở v giao di n Log in, giao di n ch n màu, giao ề ệ ệ ọ diện d u ữliệ

- Exit: Thoát khỏi ch ế độ Runtime

- Status: Thể ệ hi n trạng thái các đèn Progress, Stop, Pause, EMO

- Control Panel: Các nút nhấn điều khi n hể ệ thống ON, OFF, PAUSE, RESUME, EMO

- PROGRESS: Thể hiện mã màu đang sản xu t, sấ ố lượng đặt, số lon hiện tại đã hoàn thành xong

Bể chứa thể tích là thiết bị quan trọng trong hệ thống sơn hiện đại Để vận hành hệ thống, người dùng cần nhấn chọn biểu tượng màu sắc để lựa chọn màu sơn và số lượng lon mong muốn Sau đó, nhấn nút Start để bắt đầu quá trình sản xuất.

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN

5.1 K t qu giao tiế ả ếp giữa PLC v vi xà ử l 

Xây d ng mô h nh truy n ự ì ề thông Modbus TCP/ IP để truy n dề ữ liệu gi a PLC S7 ữ

1200 v vi x là ử  Arduino UNO R3 Trong đó:

Arduino UNO hoạt động như một máy chủ, có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ cảm biến siêu âm HC-SR04 để đo lường mức sơn trong từng bể và truyền thông tin đến Client.

- PLC S7 1200: đóng vai trò là Client, đọc giá trị dữ liệ từ Serveru truy n sang ề

 So sánh với kết quả thực nghiệm

Kết quả truy n d u gi a PLC v Arduino lề ữliệ ữ à à chnh xác, đầy đủ ữ d u liệ

Hnh 5.1 H m MB_Client_DB giao ti p gi a PLC v Arduino à ế ữ à

Hnh 5.2 Kết qu truyn d ữliu gi a PLC vữ à Arduino

Kết quả đo mực nước hiện tại có sự tương đồng nhưng chưa đạt độ chính xác tuyệt đối so với thực tế Nguyên nhân chủ yếu là do việc sử dụng cảm biến siêu âm giá rẻ, dẫn đến độ chính xác không cao.

Mực nước sơn bể trắng v v ng là à ần lượt là 41mm v 74 mm và à đây là ết quả đo k thực tế

5.2 Kết qu giao di n SCADA ả ệ

K t qu sau khi thiế ả ết kế giao di n v n h nh ệ ậ à

Hnh 5.4 M n h nh Home à Hnh 5.3 Kết qu đo mực nước thực tế

H nh 5.6 M n h nh ch n m m u v s à  ọ ã à à ố lượng lon

H nh 5.7  Hin th thông b o khi nh p s á ậ ố lượng lon b ng 0 ằ

Hnh 5.5 Đăng nhập b ng quy n ADMIN hoằ  ặc User

Hnh 5.8 Hin th thông b o x c nh n khi nh p s á á ậ ậ ố lượng lon khác 0

Hnh 5 9 M n h nh cho ph p thêm m m u m i à  é ã à ớ

Hnh 5.11 M n h nh khi h à  thống đang hoạt động

Hnh 5.12 Hin th s  ố lượng lon hi n th i  ờ

Hnh 5 13 Hin th thể tch sơn hi ạn t i trong các bể

Hnh 5.14 Thông b o khi há  thống pha đủ số lượng yêu cầu

Hnh 5.15 Thông b o khi xá y ra lỗi cần reset lại toàn b h ộ thống

Webserver là tính năng được hỗ trợ bởi Siemens, cho phép người vận hành điều khiển và giám sát hoạt động của PLC từ xa thông qua trình duyệt web, với khả năng truy cập qua Standard Page hoặc User Page.

Hnh 5.16 Giao din ch nh c a Webserver  ủ

- Trang web được nhóm em thi t k g m 2 ô cho ph p nh p ch n m m u v nh p s ế ế ồ é ậ ọ ã à à ậ ố lượng lon yêu c u, c c nầ á út nhấn điều khi n hể ệ thống

Hnh 5.17 Trang web do nh m  thiết kế

Cơ sở ữ d u gliệ ồm 2 bảng ch nh: 

- B ng ả lưu lại quá ì tr nh s n xuả ất sơn ồ: g m ID màu sơn, số lượng lon yêu c u, thầ ời gian pha sơn, tổng thời gian thực hiện

Bảng lưu trữ thể tích bể sơn đỏ, thể tích bể sơn xanh, và thể tích bể sơn vàng là những thông tin quan trọng cần được cập nhật thường xuyên Việc theo dõi và ghi chép chính xác các thể tích này giúp quản lý hiệu quả nguồn nước và bảo trì bể.

Hnh 5.18 Database lưu trữ qu átrnh s n xu t   trong phần m m SQL server 

Hnh 5 19 Bng lưu trữ qu átrnh s n xu t sơn

Hnh 5.21 Kết qu lưu trữ quá trnh s n xu t trong SQL server 

Hnh 5.20 Bng lưu trữthể tch các b ể

Hnh 5.22 Kết qu lưu trữ  b ng th tể ch trong SQL server

5.5 K t qu giao di n web hi n thế ả ệ ệ ị online cơ s ữ d liệu

Website được thiết kế để hiển thị dữ liệu trực tuyến trong SQL, giúp người vận hành truy xuất lịch sử dữ liệu một cách dễ dàng và nhanh chóng Ngoài ra, website còn cung cấp trang giới thiệu tổng quan về mô hình và một clip demo hoạt động của hệ thống.

Hnh 5.24 Bng lưu trữ qu átrnh s n xu t sơn  hi n th online 

H nh 5. 25 Bng lưu trữthể ch bể  t hi n th online 

Hnh 5.26 Trang web giới thiu mô h nh 

5.6 K t quế ả pha sơn và đánh gi á

- Công su t s n xu t thấ ả ấ ực nghiệm 5 lon trong v ng 150s V y d ki n trong v ng 1 ò ậ ự ế ò giờ c óthể ả s n xu t ấ được khoảng 120 lon

- Hệ thống ch y liên ho n v th c th ạ à ì ế ó ể tăng năng suất so v i cớ ác hệ thống trước đây

- Khi ch n c ng m t m m u, m u sọ ù ộ ã à à ắc vàthể ch đồ t ng nhất giữa c c lon.á

- Khi so s nh gi a nh ng l n pha v i m m u kh c nhau, c s chênh lá ữ ữ ầ ớ ã à á ó ự ệch chút t về thể tch.

V d : + Khi ch n m m ụ ọ ã àu 4 (50% đỏ, 50% v ng) V y s xung mà ậ ố ỗi mà àu l 25 xung Tổng xung 2 m u l à à 50 xung( tương đương 112.5 ml).

Khi chọn màu m m u 13, tỷ lệ là 63% vàng và 37% xanh Số xung vàng là 31.5 và số xung xanh là 18.5 Trong quá trình chế biến, số xung không được làm tròn xuống mà được làm tròn lên Do đó, tổng số xung sau khi làm tròn là 32 xung vàng và 19 xung xanh, tương đương với 114.75ml.

Hnh 5.27 Màu sơn thực tếso với màu s c trong b ng m u ắ  à

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1.1 Nh ng kữ ết quả đt được

- Hiểu được lý thuyết cơ bản v thành ph n c u t o và phân lo i các loề ầ ấ ạ ạ ại sơn phổ biến hi n nay ệ

- Hiểu được quy trình sản xuất sơn và quy trình pha màu sơn trong các nhà máy sơn hiện nay

- Hiểu đượ cơ sở c l thuy t c c thi t b s d ng trong mô h nh, tính toán và lế á ế ị ử ụ ì ựa chọn các thiết bị phù h p cho dây chuy n s n xu ợ ề ả ất.

- Mô hình phần cứng được thiết kế chắc chắn, ổn định, ch nh xác, đả m bảo đúng các yêu c u hầ ệ thống đã đề ra.

- Thiết k và thi công tế ủ điện, đầy đủ ác nú c t nh n vấ à đèn b o hi u, d d ng vá ệ ễ à ận hành đi dây mô hình gọn gàng, mang tính thẩm mĩ cao.

- Tuy nhiên do kinh ph h n  ạ chế, ph n ầ cơ cấu c p lon v c p nấ à ấ ắp được thiết k ế đơn giả , chưa chứn a được nhiều lon và nắp

 Về chương trình điều khi n ể

- Hiểu được đặc điểm, cách th c hiự ện chương trình điều khi n b ng PLC, t p l nh ể  ậ ệ lập trình

- Chương trình điều khiển bng PLC hoạt động ổn định, chính xác, có thể xử lý hầu hết các lỗi có thể x y ra ả

Hướ ng phát tri ển đề 101 tài TÀI LIỆU THAM KH O 102Ả PH L C 103 Phụ l ục 1: Sơ đồ ạch độ m ng l c 220VAC 103ự

- Mở rộng dây chuyền để có thể pha được các loại sơn có dung tch lớn hơn

- Phát triển thêm khâu dán nhãn hoặc khắc nhãn, mã vạch, ngày sản xuất bng laser, khâu đóng thùng các sản phẩm

- Điều khi n v giể à ám sát hoạt động PLC t xa thông qua Internet ừ

[1] S7-1200 Programmable controller - System Manual SIEMENS –

[2] Datasheet SIMATIC S7 - 1200, CPU 1212C 6ES7212-1AE40-0XB0

[3] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL I/O SM 1223, 8DI / 8DO, 8DI DC 24V (6ES7223-1BH32-0XB0)

[4] Datasheet SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO, RELAY 2A (6ES7222-1HH30-0XB0)

[5] Ths.Nguyễn T n ấ Đời v Ths T à ạ Văn Phương (2008) Giáo trnh Điu Khiển Lập

Trnh, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Ch Minh.

[6] https://www.w3schools.com/html/default.asp

[7] Creating and using user-defined web pages on S7-1200 / S7-1500 https://support.industry.siemens.com/cs/document/68011496/creating-and- using-user-defined-web-pages-on-s7-1200- -1500?dti=0&lc=en-s7 WW

[8] https://bkaii.com.vn/tin-tuc/tin-nganh/102-khai-niem-co-ban- -giao-ve thuc- modbus

[9] https://standyland.com/tu-van/cach-pha-mau-trong-in-an.html

Phụ lục 1: Sơ đồ ch động lực 220VAC m

Phụ lục 2: Sơ đồ ch động lực 24VDC m

Phụ lục 3: Sơ đồ ết nối PLC 1212C DC/DC/DC k

Phụ lục 4: Sơ đồ ết nối Module m rộng SM1223 8 DI 8DO k