Tìm hiểu về lập trình plc và ứng dụng nó vào hệ thống điều khiển đóng hộp bằng hai băng tải của các công ty, xí nghiệp sản xuất

Tìm hiểu về lập trình plc và ứng dụng nó vào hệ thống điều khiển đóng hộp bằng hai băng tải của các công ty, xí nghiệp sản xuất

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI VÀ YÊU CẦU 3

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 5

2.1 Xây dựng chương trình điều khiển 5

2.2 Hàm điều khiển 9

2.3 Sơ đồ rơ le tiếp điểm 10

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ 12

3.1 Chọn PLC 12

3.2 Thiết kế sơ đồ đấu dây 13

3.3 Mạch lực 14

3.4 Lựa chọn thiết bị 15

3.4.1 Lựa chọn xylanh 15

3.4.2 Lựa chọn công tắc hành trình 16

3.4.3 Lựa chọn van phân phối 16

3.4.4 Lựa chọn rơ le trung gian 17

3.4.5 Lựa chọn nút ấn 18

3.4.6 Lựa chọn cầu chì 18

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ GIAO

DIỆN ĐIỀU KHIỂN 19

4.2 Giao diện nút bấm và cảm biến 23

4.3 Giao diên giám sát sự hoạt động của hệ thống 24

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóangày càng cao và trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt,tiện lợi, gọn nhẹ…) Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử đã phát triểnnhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC

Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn,nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuất thưởng sử dụng công nghệlập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động Dây chuyền sản xuất tự động PLC làmgiảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đờisống xã hội Qua đồ án này, em sẽ tìm hiểu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào điềukhiển hệ thống đóng hộp bằng hai băng tải của các công ty, xí nghiệp sản xuất

Dưới đây là chương trình điều khiển viết cho hệ thống đóng hộp tự động Trong quátrình thực hiện đồ án còn gặp nhiều khó khăn tuy vậy nó cũng chính là bài kiểm tra khảosát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên ngành tựđộng hóa tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về PLC Mặc dù vậy, với sinh viên đang ngồitrong ghế nhà trường thì kinh nghiệm thực tế còn chưa có nhiều, do đó cần phải có sựhướng dẫn giúp đỡ của thầy giáo Qua đây cho em được gửi lời cảm ơn tới thầy giáo

TS.Dương Minh Đức đã tận tình chỉ dẫn, giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này.

Đồ án này hoàn thành không những giúp em có được thêm nhiều kiến thức hơn về mônhọc mà còn giúp em dược tiép xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn,linhhoạt hơn và đặc biệt là sự quan trọng của phương pháp làm việc theo nhóm.Quá trình thựchiện đồ án là một thời gian thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt

Hà nội, ngày 9 tháng 6 năm 2015

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI VÀ YÊU CẦU

Đề tài: Cho công nghệ vận chuyển sản phẩm như sau:

Yêu cầu:

 Trạng thái ban đầu các xylanh thu về, van chân không ngắt, băng tải dừng, hệ thốngcho phép vận chuyển và sắp xếp lại chiều của các hộp sản phẩm từ băng tải 1 sangbăng tải 2 Lần lượt các hộp sản phẩm được đưa vào thùng để trên băng tải 2

 Sau nhấn nút Start thì hệ thống bắt đầu hoạt động Băng tải 1 hoạt động Khi cảmbiến 1B1 nhận biết có 4 hộp sản phẩm đã đi qua thì xylanh 1A1 đi ra để chặn cáchộp phía sau lại Sau khi 1A1 đã ra được 2s thì xy lanh 4A1 đi xuống, khi tới cuốihành trình thì van chân không 2A1 mở Khi rơ le áp suất KA tác động (nhận biết đã

có chân không) thì xylanh 4A1 thu về Khi 4A1 thu về tới cuối hành trình thì xylanh3A1 xoay phải rồi xylanh trượt 5A1 di chuyển sang phải, tới cuối hành trình thìxylanh 4A1 duỗi ra sau đó van chân không ngắt 0,5s sau xylanh 4A1 thu về Tớicuối hành trình thì 5A1 thu về và băng tải 2 hoạt động cho tới khi cảm biến 2B1nhận biết thùng đã vào vị trí thì dừng Xy lanh 1A1 thu về để tiếp tục cho các hộptiếp theo đi vào vị trí, chu trình cứ như vậy lặp lại Hệ thống sẽ dừng lại khi ấn Stop

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

2.1 Xây dựng chương trình điều khiển

Xây dựng chương trình Grafcet 1 cho công nghệ trên

Bảng phân cổng đầu vào

4A1, đầu 5A1

CB2 DI(NO) X2 Cảm biến vị trí đầu xy lanh

4A1, đầu xy lanh 5A1

4 Rơ le áp suất KA CB3 DI(NO) X3 Cảm biến chân không

5 Cảm biến vị trí

cuối 4A1, đầu 5A1

CB4 DI(NO) X4 Cảm biến vị trí cuối xy lanh

4A1, đầu xy lanh 5A1

6 Cảm biến vị trí

đầu 4A1, cuối 5A1

CB5 DI(NO) X5 Cảm biến vị trí đầu xy lanh

4A1, cuối xy lanh 5A1

7 Cảm biến 2B1 CB6 DI(NO) X6 Cảm biến cho biết thùng hàng

đã vào đúng vị trí

8 Cảm biến vị trí

cuối 4A1, cuối 5A1

CB7 DI(NO) X7 Cảm biến vị trí cuối xy lanh

4A1, cuối xy lanh 5A1

Tổng số đầu vào: 9 đầu vào DI

Bảng phân cổng đầu ra

cuối băng tải

Động cơ KĐB 3 pha, đóng cắtdùng contactor 220V~, qua rơ letrung gian

2 Xylanh 1A1 đi ra XL1 DO Y1 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

cả 2 phía

3 Xylanh 4A1 đi

xuống

XL2 DO Y2 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

cả 2 phía

5 Xylanh 4A1 đi lên XL2 DO Y4 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

cả 2 phía

6 Xylanh 3A1 xoay

phải

XL3 DO Y5 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

7 Xylanh 5A1 đi sang

phải

XL4 DO Y6 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

cả 2 phía

9 Xylanh 5A1 sang

trái

XL4 DO Y10 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

cả 2 phía

10 Băng tải 2 BT2 DO Y11 Vận chuyển sản phẩm từ đầu đến

cuối băng tải

Động cơ KĐB 3 pha, đóng cắtdùng CTT 220V~, qua rơ le trunggian

11 Xylanh 1A1 đi vào XL1 DO Y12 Van đảo chiều 5/2 tác động bằng

nam châm điện qua van phụ trợ

cả 2 phíaTổng số đầu ra: 11 đầu ra DO

Chương trình grafcet 2:

Hình 2.2: Chương trình Grafcet 2

Y10 = (X5.Y4 +Y10)Y12

Y11 = (X5.Y4 +Y11)Y12

Y12 = (X6.Y10.Y11 + Y12)Y 1 Y0

2.3 Sơ đồ rơ le tiếp điểm

Từ hàm điều khiển đã trình bày như trên, vẽ được sơ đồ rơle tiếp điểm như sau:

Hình 2.4: Sơ đồ rơ le tiếp điểm

Hoạt động của sơ đồ rơ le tiếp điểm:

- Ấn g (Start), Y0 hoạt động và tự duy trì

- Khi X1 tác động, Y1 hoạt động và duy trì đồng thời ngắt Y0

- Khi timer T0 tác động, Y2 hoạt động và ngắt Y1

- Khi tiếp điểm X4 đóng, Y3 hoạt động và tự duy trì cho đến khi chuyểntrạng thái

- X3 tác động, Y4 hoạt động và Y3 ngưng hoạt động

- Cho đến khi X2 đóng, Y5 và Y6 hoạt động và tự duy trì đồng thời Y4ngưng

- Nếu tiếp điểm X5 đóng, Y2 hoạt động và ngắt Y5, Y6

- Tiếp đến X7 tác động, Y7 hoạt động và ngắt Y2

- Sau đó, timer T1 tác động, Y4 hoạt động và ngắt Y7

- Nếu tiếp điểm X5 đóng, Y10 và Y11 có điện và hoạt động đồng thờingắt điện Y4

- Tiếp đó, tiếp điểm X6 tác động, Y12 được cấp điện và hoạt động, ngắtđiện Y10 và Y11

- Tại đây, nếu X1 tác động thì Y1 sẽ hoạt động Nếu X10 tác động thìY0 sẽ hoạt động và ngắt Y12

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ

3.1 Chọn PLC

Theo yêu cầu của bài toán, số đầu vào cần thiết là 9 và số đầu ra cần thiết là 11 nên tachọn PLC: FX3U-32MR/ES-A

 Bộ CPU với 32 I/O: 16 đầu vào và 16 đầu ra (rơ le)

 Nguồn cung cấp: 100 - 240 VAC

 Công suất tiêu thụ: 35 W

3.2 Thiết kế sơ đồ đấu dây

Hình 3.1: sơ đồ đấu dây

3.3 Mạch lực

Trong hệ thống, có 2 băng tải điều khiển bởi 2 động cơ

ĐC điều khiển băng tải 1 (BT1) ĐC điều khiển băng tải 2 (BT2)

Rơle điều khiển xylanh 1A1 Rơle điều khiển xylanh 3A1

Rơle điều khiển xylanh 4A1 Rơle điều khiển xylanh 5A1

3.4 Lựa chọn thiết bị

3.4.1 Lựa chọn xylanh

Lựa chọn 2 xylanh khí nén inox MA cho các vị trí xi lanh 1A1 ,4A1

Ưu điểm của xylanh khí nén dạng này là dễ sử dụng, thường lắp ở các vị trí chậthẹp, không có diện tích và cấu tạo đơn giản, chất liệu nhẹ, hay dùng trong môi trường sạchnhư sản xuất thực phẩm, sản xuất rượu bia, sản xuất thuốc lá, dược phẩm

+ Lựa chọn xylanh xoay SMC CRB2BWU10 cho vị trí xi lanh 3A1

+ Lựa chọn xylanh trượt FESTO model cho vị trí xylanh 5A1

3.4.2 Lựa chọn công tắc hành trình

Lựa chọn Công Tắc hành trình Omron Z-15GW22-B

3.4.3 Lựa chọn van phân phối

Van MAC có thông số kĩ thuật :

Chiều dài dây nối : 18 inch

Áp suất tối đa : 120 PSI( 8.2bar)

Nhiệt độ hoạt động : -18 đến 50 oC

Thời gian đáp ứng : 3-8 ms

3.4.4 Lựa chọn rơ le trung gian

Với van phân phối như trên, ta chọn role trung gian có thông số như sau:

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ GIAO

DIỆN ĐIỀU KHIỂN

4.1 Chương trình điều khiển SFC

Sử dụng phần mềm GX-develop ta có chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữSFC:

Hình 4.1: Chương trình SFC

Trạng thái ban đầu

S17:

Tr10:

Tr11:

4.2 Giao diện nút bấm và cảm biến

- Giao diện điều khiển gồm 2 nút bấm Start và Stop

- Có 7 cảm biến: cảm biến 1B1, cảm biến vị trí đầu 4A1 đầu 5A1, cảm biến rơ

le áp suất KA, cảm biến vị trí cuối 4A1 đầu 5A1, cảm biến vị trí đầu 4A1cuối 5A1, cảm biến 2B1, cảm biến cuối 4A1 cuối 5A1

Hình 4.2: Giao diện nút bấm và cảm biến4.3 Giao diên giám sát sự hoạt động của hệ thống

Hình 4.3: Giao diện giám sát

- Khi ấn nút Start – X0, hệ thống bắt đầu hoạt động, băng tải 1 chạy, đèn Y0sáng.

- Khi cảm biến 1B1 – X1 tác động nhận biết 4 sản phẩm, xy lanh 1A1 đi rachặn sản phẩm lại, đèn Y1 sáng

- Sau khi xy lanh 1A1 đi ra 2 giây thì xy lanh 4A1 đi xuống, đèn Y2 sáng

- Khi xy lanh 4A1 đi hết hành trình gặp cảm biến vị trí X4 thì van chân không2A1 mở, đèn Y3 sáng

- Sau khi van 2A1 mở, cảm biến áp suât KA – X3 tác động, xy lanh 4A1 đilên, đèn Y4 sáng

- Xy lanh 4A1 đi hết hành trình lên chạm cảm biến vị trí X2 thì xy lanh 3A1xoay phải, đèn Y5 sáng và xy lanh 5A1 trượt sang trái, đèn Y6 sáng

- Xy lanh 5A1 sang phai đến hết hành trình chạm cảm biến X5 thì xy lanh 4A1

đi xuống, đèn Y2 sáng

- Xy lanh 4A1 đi xuống đến khi chạm cảm biến vị trí X7 thì van chân không2A1 đóng, đèn Y7 sáng

- Sau khi van 2A1 đóng 0,5 giây, xy lanh 4A1 đi lên, đèn Y4 sáng

- Xy lanh 4A1 đi lên cho đén hết hành trình chạm cảm biến X5, xy lanh 5A1 đisang trái, đèn Y10 sáng, đồng thời băng tải 2 bắt đầu chạy, đèn y11 sáng

- Băng tải 2 hoạt động cho tới khi cảm biến 2B1 – X6 tác động nhận biết thùng

đã đi vào vị trí thì băng tải 2 dừng, xy lanh 1A1 thu vào, đèn Y12 sáng

- Nếu ấn nút Stop – X10 thì hệ thống dừng lại, nếu không ấn hệ thống bắt đầuchu trình mới

KẾT LUẬN

Qua thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án này, em nhận thấy mình đã thu đượcmột lượng kiến thức rất có ích về PLC và ứng dụng của PLC trong công nghiệp

Nhóm em đã thu được những kết quả như sau:

- Đã tìm hiểu và nắm vững khái niệm, ứng dụng về PLC đặc biệt là PLCmitsubishi FX3U

- Hiểu được cách sử dụng phần mềm GX Dveloper, GT Designer, GTSimulator và ngôn ngữ lập trình SFC

- Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển, mô phỏng thành công