đếm và phân loại sản phẩm theo kích thước dùng biến tần giám sát SCADA dùng wincc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CƠ ĐIỆN tử đếm phân loại sản phẩm theo kích thước dùng biến tần giám sát SCADA dùng wincc I.ĐẶT VẤN ĐỀ : Ngày với phát triển công nghiệp điện - điện tử, kỹ thuật số hệ thống điều khiển tự động hóa Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lí, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu cần thiết,bên cạnh nghành cơng nghiệp ngày cảng phát triển cộng ty xí nghiệp đưa tự động hóa vào sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu(giám sát SCADA).sẽ tiết kiệm nhiều thời gian khâu quản lý cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu em tiến hành nghiên cứu tài liệu điều khiển lập trình với PLC giải vấn đề đặt Em tiến thành thực đề tài: “đếm phân loại sản phẩm theo kích thước dùng biến tần giám sát SCADA dùng wincc” II.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI : Với thời gian ngắn, kiến thức hạn hẹp.chúng em cố gắng để hoàn thành đề tài này, giải vấn đề sau : Mơ hình hồn chỉnh Đảm bảo đếm phân loại giám sát tốt Luân phiên động Có chế độ tự động chế độ vận hành tay chỉnh biến tần III.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU : Mục đích trước hết thực đề tài để hồn tất chương trình học Đề tài làm tài liệu tham khảo cho sinh viên khóa sau Giúp họ hiểu rõ thiết bị điều khiển khả trình PLC Quá trình thực đề tài hội để chúng em tự kiểm tra lại kiến thức học trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả giải vấn đề theo yêu cầu đặt TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI : - Cơ khí: + Thiết kế , thi cơng hoản thiện băng tải + Lắp đặt xylanh- pittông, cảm biến dây chuyển băng tải + Truyền động băng tải bẳng động AC(điều khiển tốc độ biến tẩn) - Điện tử: + Sử dụng PLC S7-200 - Lập trình: + Ngơn ngữ lập trình simatic S7-200 + Hệ thống giám sát SCADA - Mục tiêu đề tài: + Phân loại sản phẩm theo kích thước + Giám sát dây chuyền SCADA + Điều khiển tốc độ động biến tần MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 10 1.1 Lý chọn đề tài: 10 1.2 Nhiệm vụ: 10 1.3 Khó khăn đề tài: 10 1.4 Hướng giải quyết: 11 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG 12 2.1 CƠ KHÍ: 12 2.1.1 Thiết kế: 12 2.1.2 Chọn vật liệu: 14 2.1.3 ĐỘNG CƠ: 18 2.1.4 BỘ TRUYỀN XÍCH: 19 2.1.5 PITTƠNG: 19 2.2 Điện – Điện Tử 22 2.2.1 Cảm Biến( E3ZR ) 22 2.2.2 Van khí nén: 24 2.2.3 Biến Tần(A024) 25 2.2.3.1 Mục tiêu biến tần: 27 2.2.3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG: 28 2.2.3.4 Thông số biến tần A024 29 2.2.3.5 Cách khắc phục lỗi biến tần: 30 2.2.3.6 Các chế độ điều chỉnh biến tần A024: 30 2.2.4 Tổng quan PLC S7 200 toán phân loại sản phẩm 31 2.2.4.1.Chức hệ PLC 31 2.2.4.2.Sơ đồ khối 31 2.2.4.3.Cấu hình phần cứng: 34 2.2.5 Lập Trình: 46 2.2.5.1 Đặc trưng WinCC 46 2.2.5.2 Cấu hình Wincc 48 2.3 Lưu Đồ Giải Thuật: 56 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 3.1 Kết quả: 58 3.2 Hướng phát triển: 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 59 MỤC LỤC HÌNH ẢNH 60 CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài: Ngày với phát triển công nghiệp điện - điện tử, kỹ thuật số hệ thống điều khiển tự động hóa Với kỹ thuật tiên tiến vi xử lí, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lí chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu cần thiết,bên cạnh nghành cơng nghiệp ngày cảng phát triển cộng ty xí nghiệp đưa tự động hóa vào sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu(giám sát SCADA).sẽ tiết kiệm nhiều thời gian khâu quản lý cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu nhóm em tiến hành nghiên cứu tài liệu điều khiển lập trình với PLC giải vấn đề đặt Vì nhóm chúng em tiến thành thực đề tài: “ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC GIÁM SÁT SCADA” 1.2 Nhiệm vụ: Thiết kế mơ hình khí Tìm hiểu động AC Tìm hiểu PLC S7-200 Nghiên cứu chương trình STEP Tìm hiểu Win CC Kết nối Win CC với PLC Tìm hiểu biến tần 1.3 Khó khăn đề tài: Khó tìm động cơ, biến tần, PLC Chi phí thiết kế đề tài cao Khó khăn việc lập trình giao tiếp PLC 1.4 Hướng giải quyết: Tập trung làm khí sớm dự định Tìm mua động cơ, PLC, biến tần, cảm biến, xy lanh Tìm hiểu khó khăn qua Internet để tìm hướng giải tốt Đọc tài liệu biến tần, PLC Đọc tài liệu “tự động hóa với win cc” (tài liệu mạng) Cách giám sát SCADA CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Đề tài: “ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC GIÁM SÁT SCADA” 2.1 CƠ KHÍ: 2.1.1 Thiết kế: Phương án đề ra: Hình 2.1: Mơ hình thiết kế Đặc điểm: - Mơ hình đơn giản, gọn đẹp, cân đối - Dùng băng tải động - Cảm biến quang để phân loại sản phẩm - Dùng biến tần để điều khiển động - Dùng Win CC để giám sát Hạn chế: - Mơ hình ứng dụng phân theo kích thước - Phụ thuộc nguồn khí cấp vào van - Truyền động xích gây tiếng ồn Phương án thực tế: Phương án 2: Mô hình Thành Hưng(trên mạng) Hình 2.9: Bơ li Hình 2.10: Trục nhỏ Trong mơ hình chúng em sử dụng vít bu lơng gắn chi tiết lại với Hình 2.11: Bu lông – đai ốc Chúng em dùng sắt có kích thước 6X3 dài 980mm để làm khung cho băng tải Hình 2.12: Thanh sắt Để cho vận chuyển sản phẩm chúng em chọn loại băng tải với kích thước boly kích thước chọn trước Nếu khơng băng tải khơng căng khơng vận chuyển sản phẩm Hình 2.13: Dây đai Băng tải hồn thiện: Hình 2.14: Băng tải Thiết kế chân đứng cho mơ hình có hình dạng chử T: Hình 2.15: Chân đứng để băng tải bàn Hình 2.16: Part giử chân đứng mặt Hình 2.17: Bàn để mơ hình Trong q trình thi cơng chúng em gặp nhiều khó khăn khoan trục địi hỏi phải xác để gắng trục khơng bị lệch.về băng tải lắp vào khung không căng nên chúng em tăng băng tai căng lên hai đầu ngang.Nói chung mơ hình đơn giản nên việc thiết kế dễ dàng -Điều ý chọn động cơ,với việc dung biến tần để chỉnh tốc độ động nên chọn ta khơng cần phải chọn động có hộp số 2.1.3 ĐỘNG CƠ: Về phần động nhóm chúng em sử dụng động AC nhóm có sử dụng thêm biến tần Động chọn có kí hiệu 4IK25 Có khung hình Kích thước: 80 x 80mm.Công suất 25W, đầu vào 110/220/380VAC, tỷ số truyền từ ~ 200 Hình 2.18: Động AC Động có sử dụng hộp số nên qua hợp số tốc độ cua vịng quay 52/64r/min Động gồm có hai phần stator rotor Stato gồm cuộn dây ba pha điện quấn lõi sắt bố trí vành trịn để tạo từ trường quay Rơto hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép Khi mắc động vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay stato gây làm cho rôto quay trục Chuyển động quay rôto trục máy truyền sử dụng để vận hành máy công cụ cấu chuyển động khác Từ trường quay tạo cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam châm điện đặt lệch vòng tròn Cách bố trí cuộn dây tương tự máy phát điện ba pha, động điện người ta đưa dịng điện từ ngồi vào cuộn dây 1, 2, 2.1.4 BỘ TRUYỀN XÍCH: Trong mơ hình đồ án nhóm chúng em chọn truyền xích Để tránh tượng trượt truyền động đai, lực tác dụng lên trục nhỏ, lúc truyền chuyển động cho nhiều trục Hình 2.19: Xích – bánh vít 2.1.5 PITTƠNG: Xi lanh sử dụng cụm chi tiết kẹp u cầu: Tác động nhanh Hành trình khơng lớn, cố định Nên chọn xi lanh tác dụng chiều khơng có giảm chấn Hình 2.20: Xylanh Hình 2.21: pittơng vẽ Cơ sở tính tốn: Áp lực tác động vào xilanh kép theo hai phí Hình 2.22: cấu tạo piston Piston Đêm kín piston 5.Đệm kín trục lưu chất Thân xylanh Trục piston Vòng chắn bụi 10 Buồng trục Nắp xylanh 11 Buồng Piston Hình 2.23: Xilanh tác dụng chiều Hình 2.24: Mơ hình hồn chỉnh Hình 2.25: Mơ hình thực nghiệm hồn chỉnh Kinh nghiệm q trình thi cơng: Phân chia cơng việc cho thành viên nhóm Thiết kế mơ hình 3D vấn đề quan trọng Chú ý cảm biến, xylanh, biến tần, plc Gia công chi tiết cần ý đến dung sai Dẫn hướng 8, 13 Cửa 12 Đế xy lanh Cần ý đến độ xác gia cơng lắp ráp Khó khăn việc làm quen với dụng cụ gia công như: máy khoan, máy tiện 2.2 Điện – Điện Tử 2.2.1 Cảm Biến( E3ZR ) KT:40x12x21(mm) Chọn kiểu đầu tác động theo sáng/tối Chức đèn báo hiệu ổn định; điều chỉnh độ nhạy Hình 2.26: cảm biến vẽ biến thực tế Ðầu ra: NPN/ PNP 30VDC,100mA, Nguồn cấp:10-30 VDC,30mA Khoảng cách phát hiện: Thu phát: 15m: E3Z-To1/6 (o=6: NPN, o=8: PNP) Phản xạ gương : 4m: E3Z-Ro1/6 (o=6: NPN, o=8: PNP) Phản xạ khuyếch tán :1m: E3Z-Do2/,(o=6:NPN, o=8: PNP) 100mm: E3Z-Do1/6 (o=6: NPN, o=8: PNP) Đặc điểm thông số kỹ thuật Hình 2.28: Thơng số kỹ thuật Hình 2.27: cảm Nếu khơng tính đến lực ma sát, lực chuyển động cần Pittong tính theo cơng thức: F = p.A A – Diện tích làm việc Pittơng Diện tích làm việc Pit tơng phía khoang pittơng tính theo cơng thức: A= D – Đường kính Pit tơng đồng thời đường kính Xy Lanh Đối với khoang cần, diện tích làm việc Pit tơng tính theo cơng thức: A= d: Đường kính piston 2.2.2 Van khí nén: Van Đảo chiều 5/2(solenoidvale 5/2): Hình 2.29: Van 5/2 vẽ Van đảo chiều 5/2 gồm có cửa vị trí: Hình 2.30: Van 5/2 thực tế Nguyên tắc hoạt động van 5/2 là: Tại vị trí R2 nối b, A nối với P, dòng điện vào nam châm Qua van phụ trợ, lúc pittong phu bị đẩy xuống, Van chuyển sang vị trí cửa A nối R1, B nối với P, dòng đện đi, van trở lại vị trí Hình 2.31: Cấu tạo van 5/2 2.2.3 Biến Tần(A024) Trên thị trường ngày nay, có loại Biến tần bản: động Vôn/Hz (Mạch Hở) Truyền động Véc-tơ không cảm biến (Mạch Hở) Truyền động Véc-tơ có phản hồi (Mạch Kín) Hai loại gọi Mạch Hở chúng cung cấp điện cho động cơ, khơng có cách xác minh động thực chạy tốc độ mong muốn Điều Chấp nhận cho ứng dụng không yêu cầu điều khiển vị trí xác điều chỉnh tốc độ lớn Loại cuối thiết bị Mạch Kín có nghĩa có khả chấp nhận tín hiệu từ thiết bị phản hồi giám sát tốc độ và/hoặc vị trí động Ví dụ: tín hiệu phản hồi cho thấy tốc độ thấp cao, biến tần điều chỉnh đầu để khắc phục lỗi KẾT LUẬN Sau gần tuần thực với nhiều cố gắng nổ lực chúng em với tận tình hướng dẫn ………… , tập đồ án hồn thành thời gian qui định theo yêu cầu đặt thiết kế hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo kích thước sử dụng PLC Để thực yêu cầu chúng em nghiên cứu, tìm hiểu vấn đế điều khiển lập trình, cách lắp mạch điện vấn đề khác có liên quan đến đề tài Nội dung đề tài bao gồm phần sau: Phần kiến thức: -Khảo sát thiết bị khả trình PLC S7-200 -Kỹ thuật điện-điện tử - Giám sát wincc Phần thiết kế thi công: -Thiết kế thi công sơ đồ kết nối PLC - Thiết kế thi công mơ hình -Viết chương trình cho PLC theo dạng LAD Hạn chế: - Điều khiển tốc độ động Hướng phát triển: - Đếm phân loại sản phẩm theo kích thước dùng biến tần để điều khiển tốc độ động Mong đề tài bạn sinh viên khoá sau tiếp tục thực yêu cầu khắc phục hạn chế đề tài này, để tạo sản phẩm có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội  ... đẹp, cân đối - Dùng băng tải động - Cảm biến quang để phân loại sản phẩm - Dùng biến tần để điều khiển động - Dùng Win CC để giám sát Hạn chế: - Mơ hình ứng dụng phân theo kích thước - Phụ thuộc... cc” (tài liệu mạng) Cách giám sát SCADA CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Đề tài: “ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC GIÁM SÁT SCADA? ?? 2.1 CƠ KHÍ: 2.1.1 Thiết kế: Phương án đề ra: Hình 2.1:... tốc độ biến tẩn) - Điện tử: + Sử dụng PLC S7-200 - Lập trình: + Ngơn ngữ lập trình simatic S7-200 + Hệ thống giám sát SCADA - Mục tiêu đề tài: + Phân loại sản phẩm theo kích thước + Giám sát dây