thiết kế dây chuyền đóng hộp tự độngsử dụng bộ điều khiển khả trình PLC

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN ĐÓNG HỘP .5 1.1 Tổng quan 1.2 Một số dây chuyền đóng hộp tự động 1.2.1 Dây chuyền đóng nắp chai C2 .7 1.2.2 Dây chuyền đóng gói cà phê 1.2.3 Dây chuyền đóng thùng sơn CHƯƠNG II: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG, ỨNG DỤNG PLC VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN S7-300 10 2.1 Nguyên tắc hoạt động ứng dụng PLC điều khiển trình 10 2.1.1 Giới thiệu PLC 10 2.1.2 Cấu trúc hoạt động PLC 11 2.1.3 Ứng dụng PLC .14 2.2 Bộ điều khiển S7-300 cách kết nối ngoại vi, lập trình ứng dụng cụ thể .16 2.2.1 PLC S7-300 16 2.2.2 Cách kết nối với thiết bị ngoại vi 24 2.2.3 Cách lập trình ứng dụng cụ thể 25 CHƯƠNG III: CÁC PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG SIMATIC, WINCC 29 3.1 Phần mềm Simatic .29 3.1.1 Khai báo phần cứng cách lập trình Simatic Manager 29 3.1.2 Kết nối tải chương trình từ Simatic xuống PLC 35 3.1.3 Sử dụng phần mềm Simulation 36 3.2 Phần mềm WinCC 6.0 38 Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải 3.2.1 Khởi động .38 3.2.2 Tạo project 39 3.2.3 Cài đặt Drive kết nối với PLC 40 3.2.4 Tạo Tag nhóm Tag 42 3.2.5 Hiệu chỉnh ảnh trình 45 3.2.6 Tạo thuộc tính cho hình ảnh 49 3.2.7 Một số chức Wincc 50 3.2.8 Thiết lập thuộc tính chạy thực 52 3.2.9 Kích hoạt Project 52 CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH BÀI TOÁN DÂY TRUYỀN ĐÓNG HỘP TỰ ĐỘNG .54 4.1 Mô tả hoạt động dây truyền 54 4.1.1 Giới thiệu thiết bị dây truyền 54 4.1.2 Nguyên tắc điều khiển 55 4.1.3 Mô tả hoạt động cấu gắp lon bia .55 4.2 Lựa chọn thiết bi 56 4.2.1 Chọn cảm biến 56 4.2.2 Chọn băng tải .58 4.2.3 Chọn công tắc tơ 59 4.2.4 Lựa chọn relay 60 4.3 Sơ đồ kết nối xây dựng giản đồ Grafcet cho dây truyền 62 4.3.1 Sơ đồ kết nối thiết bị với PLC .62 4.3.2 Xây dựng giản đồ Grafcet 65 Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải CHƯƠNG V: KIỂM TRA TÍNH KHẢ THI CỦA HỆ THỐNG 68 5.1 Kiểm tra tính khả thi hệ thống PLC SIM .68 5.2 Giám sát WinCC 71 5.2.1 Các Tag nhóm Tag tạo chương trình 72 5.2.2 Các giao diện chương trình 72 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 PHỤ LỤC 82 Lời Nói Đầu Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải Trong đời sống hàng ngày sản xuất thấy xung quanh có nhiều ứng dụng điều khiển tự động, từ cấu đơn giản quạt bàn tự quay tới dây chuyền tự động phức tạp Hệ thống điều khiển tự động phát triển mạnh vào cuối kỷ 20 có xu phát triển với kỹ thuật tiên tiến Đáng kể đời điều khiển logic khả trình PLC năm 1968 kỹ sư hãng GENERAL MOTOR chế tạo, lập trình để thực qui trình điều khiển theo trình tự định trước Với thiết bị người vận hành thay đổi qui trình điều khiển dễ dàng mà không cần phải thay đổi cách liên kết với thiết bị động lực kết nối Chính nhờ ưu điểm trội so với thiết bị điều khiển khác mà PLC ứng dụng rộng rãi dây chuyền sản xuất tự động, cho phép nâng cao suất sản xuất, chất lượng đồng sản phẩm, giảm lượng tiêu tốn, tăng mức an toàn tiện nghi thỏa mái lao động Đối với kỹ sư - điện tử PLC trở thành đối tượng cần phải sâu nghiên cứu, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM giao cho nhiệm vụ hoàn thành đồ án tốt nghiệp “thiết kế dây chuyền đóng hộp tự động sử dụng điều khiển khả trình PLC” Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy môn,đặc biệt thầy Trần Thanh Hải với kiến thức có năm học trường giúp hoàn thành đề tài tốt nghiệp Tuy nhiên trình độ hiểu biết thân hạn chế đề tài không tránh khỏi sai xót Rất mong góp ý bảo Thầy Cô bạn để giúp cho đề tài hoàn thiện CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN ĐÓNG HỘP TỰ ĐỘNG Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải 1.1 Tổng quan: - Trong xã hội nay, sản phẩm sản xuất phải đóng hộp nhiều dạng khác nhằm tăng mục đích bảo quản sản phẩm lâu dài, giữ vệ sinh dễ dàng khâu vận chuyển, đồng thời tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm Hình 1.1 Một số mẫu sản phẩm đóng hộp - Mặt khác, đóng hộp cách để định lượng mặt hàng tiêu dùng thực phẩm Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải Hình 1.2 Các thông số in nhãn hộp sản phẩm - Sự phát triển mạnh mẽ thiết bị tự động hóa tiêu biểu xuất thiết bị vi xử lý, PLC, biến tần, Servo,…song song với lĩnh vực tiên tiến điện-điện tử, máy tính, điều khiển tự động làm cho dây chuyền đóng hộp tự động đời ngày nhiều Các dây chuyền đóng hộp tự động sử dụng ngày rộng rãi dần thay hình thức đóng hộp thủ công, bán tự Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải động nhằm giảm bớt thời gian, nhân công, chi phí đồng thời tăng chất lượng cho khâu đóng hộp sản phẩm 1.3.a) Dây truyền đóng hộp tự động 1.3 b) Dây truyền đóng hộp bán tự động Hình 1.3 Các dây truyền đóng hộp  Phân loại: Tùy theo kết cấu hình dạng sản phẩm mục đích đóng hộp mà có hình thức đóng hộp : + Đóng hộp với bao bì gián tiếp: để đựng đồ hộp thành phẩm, tạo thành kiện hàng thường thùng gỗ kín, nan thưa hay thùng carton, loại bao bì… + Đóng hộp với bao bì trực tiếp: tiếp xúc với sản phẩm, tạo với sản phẩm thành đơn vị sản phẩm hàng hóa hoàn chỉnh thống Trong nhóm sử dụng loại bao bì kim loại, bao bì thủy tinh, bao bì giấy nhiều lớp… 1.2 Một số dây chuyền đóng hộp tự động 1.2.1 Dây chuyền đóng nắp chai C2  Nguyên lý hoạt động: Chai người sử dụng đưa vào đầu dây chuyền tay cấp liên tục trình dây chuyền hoạt động Băng tải quay, Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải chai vào băng tải dẫn chai Cảm biến số nhận, động giữ chai để chai không chuyển động Trong lúc chai giữ, xilanh chuyển động xuống đưa vòi phun vào miệng chai Sau bơm hoạt động bơm nước vào chai khoảng thời gian delay định Cụm chi tiết giữ mở ra, chai tiếp tục chạy băng tải, đồng thời chai sau giữ không chuyển động Chạy băng tải đến cụm chi tiết cấp nắp, chai kéo nắp chờ sẵn vào đầu chai Rồi chai chuyển động qua định hướng điều chỉnh nắp chai nắp chai bị kênh Chai tiếp tục chạy, cảm biến nhận biết chai chạy đến, mạch điều khiển cho cụm chi tiết xoáy nắp xuống xoáy nắp chai vào Sau chai chạy tiếp hết băng tải Hình 1.4 Dây truyền đóng nắp chai C2 1.2.2 Dây chuyền đóng gói cà phê  Nguyên lý hoạt động: Bao cuộn đưa vào trục đỡ có gắn bạc chặn hai đầu 1, đầu bao kéo qua lăn căng bao lăn hòa lực căng bao trọng lượng trục Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải đến phận tạo hình ban đầu đến phận tạo hình Tại bao uốn theo hình dáng yêu cầu đưa qua cặp lăn ép tạo nếp để đến phễu cấp liệu Sau bao kéo qua cảm biến quang để xác định chiều dài bao, tiếp tục đến cặp lăn hàn ( hàn dọc chiều dài bao), đến cặp lăn bao 10 (là nguồn động lực kéo bao) Cuối bao đến phận hàn đáy bao 11 (đồng thời hàn đầu bao bao trước đó) cắt Kết hợp với chuyển động bao cắt bao chuyển động theo nhịp cửa cấp liệu chuyển động quay để trộn cấp liệu mâm gạt bột 13 đặt bên thùng chứa liệu 12 Hình 1.5 Dây truyền đóng gói cà phê 1.2.3 Dây chuyền đóng thùng hộp sơn  Mục đích: đóng gói hộp sơn sau pha trộn - Qui trình công nghệ: Lớp: Cơ-Điện Tử Trang SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải - Băng chuyền thứ điều khiển với motor1 (q0.0) chuyển hộp sơn sau pha trộn - Khi hộp sơn đến gặp sensor1 phát băng tải dừng lại robot (Q0.3) hoạt động đưa hộp sơn vào thùng Băng chuyền Q0.0 tiếp tục hoạt động - Khi đủ bốn hộp sơn thùng băng tải Q0.1 hoạt động sensor2 (I0.3) tác động thi dừng lại - Và hệ thống lại tiếp tục hoạt động để bỏ vào thùng Sensor1 (I 0.2) Motor1 (Q 0.0) Robot (Q 0.2) Motor2 (Q 0.1) Sensor2 (I 0.3) Hình 1.6 Dây truyền đóng thùng sơn CHƯƠNG II: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG, ỨNG DỤNG PLC VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC S7-300 2.1 Nguyên tắc hoạt động ứng dụng PLC điều khiển trình 2.1.1 Giới thiệu PLC: Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 10 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 92 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 93 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 94 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 95 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 96 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 97 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 98 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 99 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 100 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 101 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 102 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 103 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 104 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 105 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp Lớp: Cơ-Điện Tử GVHD: Trần Thanh Hải Trang 106 SVTH: Võ Văn Dũng [...]... Các dạng ngõ ra của PLC 2.1.3:Ứng dụng của PLC:  Các ưu điểm khi dử dụng hệ thống điều khiển với PLC: - PLC dễ dàng thay thay đổi chương trình điều khiển để thích ứng một yêu cầu mới mà vẫn có thể giữ nguyên thiết kế phần cứng, đầu nối dây - PLC có thể điều khiển nhiều chức năng khác nhau từ những thao tác đơn giản, lặp lại, liên tục đến những thao tác đòi hỏi chính xác, phức tạp - PLC dễ dàng hiệu... ngữ lập trình, thay cho việc thể hiện thuật toán đó bằng số Tương đương với một mạch số: Hình 2.1 Chương trình PLC tương đương với một mạch số Như vậy với chương trình điều khiển trong mình PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn và dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác hoặc máy tính).Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trong bộ nhớ PLC dưới... kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây …), cân đong, đóng gói, hòa trộn … - Kim loại: Điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), qui trình sản xuất, kiểm tra chất lượng sản phẩm - Năng lượng: Điều khiển nguyên liệu, các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than, gỗ, dầu mỏ) 2.2 Bộ điều khiển S7-300, cách kết nối ngoại vi, lập trình ứng dụng cụ thể: 2.2.1 PLC S7-300:... thống điều khiển ưu việt mà chúng ta lựa chọn nhằm mục đích để điều khiển một máy sản xuất cần phải hội đủ các yêu cầu sau: giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt … Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC ra đời đã giải quyết được vấn đề trên PLC: (programmable Logic Control): là bộ điều khiển khả trình cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển. .. dạng các khối chương trình (khối OB, FC hoặc FB) và thực hiện theo chu kỳ của vòng quét Do đó PLC cho phép người điều hành không mất nhiều thời gian nối dây phức tạp khi cần thay đổi chương trình điều khiển, chỉ cần lập chương trình mới thay cho chương trình cũ 2.2.2 Cấu trúc và hoạt động của PLC:  Cấu trúc PLC: Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính năng... CPU thực hiện quét chương trình Chương trình có thể được đọc từ CPU ra thiết bị lập trình và cũng có thể nạp vào CPU RUN CPU thực hiện quét chương trình Chương trình có thể được đọc từ CPU ra thiết bị lập trình nhưng không thể thay đổi chương trình đã được nạp vào bộ nhớ của CPU STOP CPU không thực hiện quét chương trình Chương trình có thể được đọc từ CPU ra thiết bị lập trình và cũng có thể nạp vào... năng Modul có nhiều chức năng điều khiển riêng,ví dụ như modul điều khiển động cơ Servo, modul điều khiển động cơ bước, modul Pid…  FM 350-1 : đếm xung một kênh  FM 350-2 : đếm xung tám kênh  FM 351, 353, 354, 357-2 : điều khiển định vị  FM 352: bộ điều khiển cam điện tử Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 22 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải  FM 355: bộ điều khiển hệ kín *Modul CP( Communication... - Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hóa … - Chế tạo máy và sản xuất: Tự động hoá trong chế tạo máy, cân đong, quá trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại… - Bột giấy, giấy, xử lý giấy: Điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, cán, gia nhiệt … - Thủy tinh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hoàn... bộ vi xử lý (CPU), một hệ Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 11 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển và trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải có thêm các khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ. .. thực hiện và phần bộ nhớ cấp phát cho những tham số hình thức để các khối chương trình này trao đổi tham trị với hệ điều hành và với các khối chương trình khác (local block) Tại một thời điểm nhất định vùng work memory chỉ chứa một khối chương trình duy nhất 2.2.2 Cách kết nối với thiết bị ngoại vi: -Sơ đồ kết nối của PLC với các thiết bị vào ra: Hình 2.11 Sơ đồ kết nối của PLC với thiết bị vào ra Lớp: ... Relay Transistor +Relay với đặc điểm đóng ngắt chậm, tốn nhiều không gian làm cho kích thước PLC lớn Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 14 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải +Transistor... vào biểu tượng download cửa sổ viết chương trình để download chương trình xuống Simulation Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 39 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải Hình 3.17 Download chương... slot tính từ Lớp: Cơ-Điện Tử Trang 17 SVTH: Võ Văn Dũng Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Trần Thanh Hải trái sang phải, module nguồn slot 1, module CPU slot 2, module kế mang số Hình 2.8 Vị trí modul gắn