Tiểu luận plc cuối kì nhóm 9

Sau khoảng thời gian học tập và rèn luyện, được nhận những kiến thức học phan PLC cua thầy Hồ Văn Lý giảng viên của Viện Kỹ Thuật - Công Nghệ, Trường ĐH Thủ Dầu Một, nhóm chứng em đã ti

Bình Dương, ngày 03 tháng 12 năm 2023

Nhận xét của giảng viên

LOI NOI DAU

Công nghiệp hóa — hién dai hoa đất nước là một trong một trong những mục tiêu mà nước ta

hiện và đang chú trọng trong những năm vừa qua Việc áp dụng những dây chuyền sản xuất

tự động ngày càng được áp dụng nhiều trong các nhà máy, xí nghiệp nhằm tăng năng suất làm việc, tăng lợi nhuận đầu ra, giảm thời gian sản xuất đáp ứng cầu của thị trường, sự phát triển hàng ngày hàng giờ của kinh tế và công nghệ Từ đó ngành kỹ thuật điều khiển và

tự động hóa ra đời và càng phát triển hơn, đáp ứng đủ nhu cầu và nguồn lực cho công nghiệp

thời đại mới cũng như sự phát triển của nước nhà

Sau khoảng thời gian học tập và rèn luyện, được nhận những kiến thức học phan PLC cua

thầy Hồ Văn Lý giảng viên của Viện Kỹ Thuật - Công Nghệ, Trường ĐH Thủ Dầu Một,

nhóm chứng em đã tiến hành thực hiện đề tài “ Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc

su dung PLC S7- 1200 ”

Đề tài ứng dụng những kiến thức được nhận trên trường lớp cùng với việc tìm hiểu thông qua Internet để giải quyết vấn đề đặt ra cũng như đánh giá cơ sở lý thuyết đến giải quyết thực tiễn Từ đó là cơ sở nền, vững chắc thêm kiến thức suốt những năm đại học

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Văn Lý đã tận tình hướng dẫn và giúp chúng em thực hiện đề tài này Trong quá trình thực hiện đề tài mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng vẫn sẽ không thê tránh thiếu sót, mong sự đóng góp ý của thay/cé

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.3 Phương pháp nghiên cứu

1.4 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu

1.ó Khảo sát các nghiên cứu trong nước

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới Thiệu PLC

2.2 MCB

2.3 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4

2.4 Rơ le trung gian 24vdc 2.5 Khối băng tải

CHƯƠNG IIl: CNG DUNG PLC THIET KE HE THONG

3.1 Bang xac dinh Input/Output

7111107111472 nse sees 29

Danh muc hinh anh

Hình I I Mô hình nghiên cứỨu - ch HH HH TT tà TH TH TT HH HH TT TH ng 4

Hình 2 I PLC — Programmable Logic COffOÌ -.- - tt nh nh vn 2 HT TT HH HT TH HH KH HH 5

Hình 2 2 Giao điện khởi động của phần mềm TIA Portal v14

Hình 2 3 MCB 5 21 22 212 12222222 re

Hình 2.4 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 ¿

Hình 2.5 Rơ le trung gian 24 VC c1 n1 1111211111111 10111110111 1111111111 11 1 1111 1111 HH HH HH Hy

Hình 2.6 Băng Tải Q.21 21 2122 E12 2112112122 12121 112g Hình 2 7 Xilanh khí nén ve Hình 2 § Var di6m th c.ccccccccccscccsscsssesssesssssssssssssssessissisesisessssusssssessssvissiissssesessusssssssssesissvissseessesevesceeesseeess Hinh 2 9 Nút nhắn ON(Vàng)/OFE(Đồ) 0 222 2210 21102211212 2122121112121 rrda Hình 2 10 PLC 7-1200 - 5 2c 2122212212112111211122112112111 ra Hình 2 11 Sơ đồ ngõ vào, ra và nguồn hoạt động của PLC S7-1200 CPU 12

Hình 2 12 Nguồn 24VDC - c2 22212211221 12 121111111212 e

Hinh 2 13 PyCharm Community Edition 2023.1 tà

Hình 2 14 Arduino Ứno c2 CC 11112 1111 11T 1121 1n k ng TK án kg 6k á kh cử Hình 2 I5 Thư viện Open seers 1 ¬ ens TH HH1 HH1 He

Hình 2 16 Arduino két nối với ESP32-CAM Code ESP32-CAM để nhận diện mảu sắc — Hình 2 17 Chương trình ESP32-CAM - 0S 2122122112212 110 1122121211212 a

0) 608i) (900 nh ee 4 ẻ.ẻẻ 18

Hình 3 2 So d6 két ni xi Lane cecccccccsseccssveceseeseestsscssesscsessusenssvseessessesusessenssssetsusectevsuestisnsentesseesteaneesens 18 Hin 3 3 occ ceccccccccscesessvcsesscsecsescssvsuecevanesessvseessesuesnsaseevsvesersuseesevsuesssnesitassessuesussusessevstestssnsentessussnansenseeserseeen 19 Hình 3 4 Lưu đồ

Hình 3 5 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 3 6 Chương trình Python °

CHUONG I: TONG QUAN DE TAI

1.1 Ly do chon dé tai

Việt Nam là nước có tỷ lệ cao của các ngành nông nghiệp Tuy nhiên, lao động năng suất của ngành này không cao Vì thế, việc ứng dụng khoa học và công nghệ trong Lĩnh vực sản xuất và xuất khâu nông sản sản phẩm là rat can thiết

Hiện nay, việc phân loại nông sản sau thu hoạch, đặc biệt là cà chua ở nước ta, chủ yếu là được thực hiện bằng tay Khi sử dụng sức người, nhiệm vụ đòi hỏi sự tập trung cao độ và lặp

đi lặp lại làm cho mắt căng và mỏi nên khó đám bảo chính xác, đặc biệt là trong trường hợp

lao động tân suât cao

Những hình thức lao động thủ công này cần được thay thê bằng lao động tự động hoặc các

mô hình bán tự động đề khắc phục trên điểm yếu Điều này cải thiện độ chính xác, năng suất lao động và chất lượng sản phẩm đề nông sản Việt Nam có thê cạnh tranh với các sản phẩm nông nghiệp của các nước phát triển các nước trên thế giới Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiến tự động nói riêng

Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có đây chuyền sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu sản xuất

tự động hóa đó là khâu phân loại nông sản thực phẩm sử dụng bộ điều khiên lập trình PLC Siemens Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và công trình trước đây, nhóm quyết định chọn đề tài: “Hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc sử dụng PLC S7- 1200”

Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc mô hình phân loại nông sản như phân loại theo

chiều cao, phân loại theo khối lượng theo kích thước Nhưng với những nông sản có khối lượng và kích thước nhỏ và màu sắc thay đổi theo tính chất của nông sản thì các mô hình phân loại kia không phù hợp

Vì vậy chúng ta cần một hướng xử lý phù hợp hơn cho hệ thống phân loại này đó là phân

sát, quản lý việc phân loại Vì vậy chúng ta cần xây dựng việc giám sát quá trình phân loại cho hệ thông

Hệ thông nảy có thể khắc phục được những hạn chế của sự phân loại trực quan của cả chua

được sử dụng trong nước ta hiện nay như: độ chính xác cao, năng suất lao động cao, chất lượng sản phẩm tốt

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Với đề tài nảy mục tiêu mà nhóm đề ra là tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn và PUC 87 — 1200

và các ứng dụng trong thực tế Từ đó thiết kế và thi công mô hình phân loại cà chua theo

màu sắc Bên cạnh đó là điều khiển và giám sát hoạt động của mô hình

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Bằng cách nghiên cứu các đề tài môn học, dự án và nghiên cứu khoa học có san tir các thư

viện sau đó tông hợp thông tin Đồng thời dựa trên các tiêu chuân về thiết kế kỹ thuật điều khiên tự động và tham khảo các nguồn tài liệu liên quan

1.4 Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: bộ PLC S7-1200, ESP32-CAM, Python

Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, thi công thiết bị phân loại quả cà chua dựa trên công nghệ xử

1.5 Nội dung nghiên cứu

Nội dung đề tài mà nhóm em hướng đến đó là hệ thống phân loại nông sản theo màu sắc cụ

thê là quả cả chua của Công ty TNHH MTV Cánh Đồng Xanh Có địa chỉ tai Kiot số 2, chợ

Hàng Bông Phú Hòa, Phường Phú Hòa, TP Thủ Dầu Một, Tính Bình Dương Công Ty Cánh Đồng Xanh là một công ty cung cấp nông sản quy mô lớn cho tính Bình Dương, hiện tại công ty đang áp dụng rất nhiều công nghệ hiện đại để phân loại nông sản Đặc biệt là hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc ứng đụng PLC S7-1200

1.6 Khảo sát các nghiên cứu trong nước

1 Xây dựng hệ thống điều khiến và giám sát scada cho dây chuyền phân loại san pham theo màu sắc trên cơ sở plc s7- 1200 ứng dụng công nghệ iot

2 Nghiên cứu xây dựng hệ thông phân loại sản phẩm tự động theo mã vạch dựa trên nền tang labview

3 Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng

Đề tài “Thiết kế, chế tạo thiết bị phân loại trái cây theo màu sắc và khối lượng” là mô hình

phân loại sản phẩm, cụ thê ở đây là nông sản quả cà chua theo cân nặng và màu sắc đã được

cài đặt sẵn Hoạt động của thiết bị dựa trên cơ chế điều khiển động cơ băng chuyền và xử lí

tín hiệu tương tự (màu sắc, cân nặng) thông qua vi xử lý arduino nano được lập trình bởi phần mềm arduino IDE Nhóm sử dụng những đặc điểm riêng về màu sắc và cân nặng của

quả cà chua để làm cơ sở nhận dang va tién hanh cho thiét bi phan loai Két quả thực hiện đề tài là một mô hình có thể phân loại và cân khối lượng được một nhóm quả cả chua thành những nhóm nhỏ có màu sắc khác nhau, cụ thê là màu xanh và đỏ

1 Thiết kế, chế tạo hệ thống phân loại sản phâm theo màu sắc dựa trên xử lý ảnh, có cánh tay robot cấp hàng, sử dụng PLC S7-1200

Đề tài “Thiết kế, chế tạo hệ thông phân loại sản phẩm theo màu sắc dựa trên xử lý ảnh, có cấp robot cánh tay, sử dụng PLC S7-1200.” là mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc (đỏ, xanh, vàng) Dựa trên ngôn ngữ lập trình Labview, hệ thống có cấp độ đầu tiên là robot

hình cánh tay 3 tầng tự do RRR được điều khiển bởi Arduino, hệ thống được điều khiển

chính bằng PLC S7-1200 Hệ thông sử dụng các đặc điểm riêng biệt của từng màu sắc dé nhận dạng và sau đó phân loại từng sản phâm Kết quả thực hiện các đề tài đã nhận được các

loại sản phẩm có màu sắc (đỏ, xanh, vàng) cùng với việc đêm được sản phâm theo màu sắc của từng sản phẩm

2 Thiết kế hệ thông phân loại sản phẩm theo màu sắc và điều khiên bằng ứng dụng Blynk

Hình l1 Mô hình nghiên cứu

CHƯƠNG II: CO SO LY THUYET

2.1 Giới Thiệu PUC

PLC — Programmable Logic Controller, duoc biết đến như một thiết bị điều khiển lập trình

Nó cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Đây

là một chương trình thực hiện quay vòng, theo chu kỳ khép kín Người sử dụng có thể lập trình các chương trình từ đơn giản đến phức tạp

Ngôn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dang hinh thang), FBD (Function Block Diagram - Khéi chitc nang), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất

PLC là thiết bị điều khiển có cầu trúc máy tính bao gồm bộ xử lý trung tâm CPU, Bộ nhớ ROM, Bộ nhớ RAM, dùng để nhớ chương trình ứng dụng, và các công Vào/ Ra - INPUT/

OUTPU

Hinh 2 1 PLC — Programmable Logic Control

- Cung voi sw phat triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày cảng tăng được những tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp

-_ Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại đề bộ nhớ và số lượng IO càng nhiều hơn,

các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiền hệ thông

-_ Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiến chỉ cần lắp đặt một lần với sơ đồ hệ

thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra , mà không phải thay đổi kết cầu của

hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi thay đôi sự lắp đặt, khả năng chuyên đổi hệ điều khiển cao hơn như giao tiếp giữa các PLC đề truyền đữ liệu điều khiển lẫn nhau, hệ

thông được điều khiển linh hoạt hơn

- Không như các hệ thống cũ, PLC có thê dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thông khác Điều này càng tỏ ra thuận

lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít

tốn thời gian hơn các hệ thông khác

-_ Người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn

hình máy tính, một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc troubleshooting của hệ thống và báo cho người sử dụng, điều này giúp cho việc sửa chữa thuận tiện hơn

Phần mềm TIA portal lập trình cho PLC S7-1200

TIA portal là một phần mềm được phát triển bởi Siemens, dùng để viết chương trình điều khiển cho các đòng PLC §7-1200, S7-1500, S7-300, S7-400

Ngoài ra nó còn được dùng để viết giao điện cho màn hình HMI và WinCC của hãng Siemens

Hình 2 2 Giao diện khởi động của phân mêm TIA Portal v14

Thong tin co ban

-_ 14 ngõ vào số 24 VDC

- 10 ngé ra s6 24 VDC

- 2ng6 vao tuong ty 0-10 VDC

-_ Ngôn ngữ lập trình: FEBD, LADDER, SCL

- 6b6 dém toc dé cao HSC (high speed counter) ding dé đọc xung tốc độ cao tir encoder

trong viéc diéu khién động cơ

-_ Có công kết néi encoder (loai 2 day)

- Co 2dén bao: dén bao start/stop

2.2 MCB

MCB dong vai tro dong cat điện cho toàn hệ thống

Hinh 2 3 MCB

2.3 Cảm biến vật cán hồng ngoại E3F-DS30C4

Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng

cách tới vat can cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng

ngoại theo tan số riêng biệt,cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua

biên trở,ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở

Hình 2.4 Cảm biến vật cản hông ngoại E3F-DS30C4

Giao tiép voi PLC

Cam bién vat can hồng ngoại E3F-DS30C4 có ngõ ra ở dạng cực thu để hở, tích cực mức

0.Trong khi đó ngõ vào của PLC cần mức I (24VDC),đo đó để tác động mức l khi có phát

hiện vật cản thì ngõ ra cảm biến phải thông qua một mạch công suất nhỏ đề làm ngõ vào PLC

2.4, Ro le trung gian 24vdc

Hình 2.5 Ro le trưng gian 24 Vdc

Rơ le trung gian Omron là linh kiện hết sức quan trọng đóng vai trò như một câu nối tín hiệu

giữa module điều khiển với các thiết bị đóng ngắt mạch điện

2.5 Khối băng tải

Hình 2.6 Băng Tải

Khối băng tái sẽ thực hiện việc chuyên cà chua cần phân loại đến vị trí của cảm biến mau và

vị trí thực hiện phân loại trên hệ thông Do giới hạn của hệ thông chỉ là mô hình nhỏ nên

nhóm sử dụng hai động cơ DC với điện áp 12V.Một động cơ sử dụng cho việc lấy cà chua

đề đưa vào băng chuyên, động cơ còn lại dùng đề kéo bằng chuyền vận hành

2.6 Khí nén

Hệ thông điều khiển khí nén sẽ thực hiện nhiệm vụ đưa cà chua ra khỏi băng tải dé hoành

thành việc phân loại Hệ thông sẽ gồm 2 phần chính là xi lanh và van điện từ

Xi lanh khí nén là đạng cơ cầu vận hành có chức năng biến đối năng lượng tích lũy trong khí nén thành động năng cung cấp cho các chuyên động Xi lanh khí hay còn được gọi là pen khí nén là các thiệt bị cơ học tạo ra lực, thường kết hớp với chuyên động, cung cấp bởi khí nén lay ra máy nén khí thông thường

Đề thực hiện chức năng của mình, xi lanh khí nén truyền một lực bằng cách chuyên năng lượng tiên năng của khí nén vào động năng

Một khi được kích hoạt, không khí nén vào trong ống ở một đầu của pitong và đo đó, truyền tải lực trên pitong Do đó pitong sẽ di đời bằng khí nén

Mình 2 7 Xiianh khi nén

2.7 Van điện từ

Van điện từ con được gọi với tên solenoid valve Day là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm

soát đòng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào nguyên lí chặn đóng mở do lực tác động của

cuộn dây điện từ