“ nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng tải trong nhà máy sản xuất mì ăn liền bằng PLC s7 200”

MỤC LỤC 1 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cùng với phát triển ngành công nghiệp đất nước đặc biệt phát triển Công nghệ điện tử - tin học Có thể coi cách mạng công nghệ toàn giới Ở nước ta, ngành kỹ thuật điện tử - tin học ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển tự động đặc biệt kỹ thuật vi xử lí Hiện người ta sản xuất thiết bị lập trình thiết bị điều khiển khả lập trình Programmable Logic Controller viết tắt PLC Được phát triển từ năm 1968 - 1970, PLC coi ứng dụng điển hình mạch vi xử lí chiếm tới 80% trở thành xu điều kiện công nghiệp phát triển Việt Nam So với điều khiển mạch điện tử thông thường PLC có nhiều ưu điểm hẳn như: Kết nối mạch đơn giản, rút ngắn thời gian lắp đặt thi công, dễ thay đổi chương trình điều khiển, độ tin cậy cao… Hiện giới có nhiều hãng sản xuất điều khiển lập trình ( Omron, Sement, ABB, Misubishi…) với nhiều ứng dụng như: Tự động hóa trình sản xuất, tự động hóa máy gia cộng, điều khiển trạm bơm, thang máy, điều khiển đèn giao thông nhiều ứng dụng khác, phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng tự động hoá đạt nhiều thành tựu rực rỡ Quan trọng kết ứng dụng rộng rãi dây chuyền sản xuất nhiều lĩnh vực vận chuyển sản phẩm, đếm sản phẩm phân loại sản phẩm Với hệ thống tự động hóa giảm thiểu nhân công kèm với giảm chi phí sản xuất Trong thời kì công nghiệp hóa đại hóa việc ứng dụng tất ứng dụng tăng suất lao động hiệu công việc nhằm giảm sức làm việc người nhà máy xí nghiệp hiệu tăng lên gấp bội, giảm chi phí nhân công đáp ứng cao nhu cầu tự 2 động hoá Từ em định chọn đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng tải nhà máy sản xuất mì ăn liền PLC S7 200” Mục đích đề tài Nghiên cứu phần cứng PLC, tìm hiểu nguyên lý hoạt động cảm biến quang cấu chấp hành để xây dựng mô hình “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng tải nhà máy sản xuất mì ăn liền PLC S7 200” Từ áp dụng vào thực tiễn trình sản xuất khâu phân đóng gói sản phẩm Phương pháp nghiên cứu • Các kết nghiên cứu kế thừa: - Kế thừa công trình nghiên cứu hệ trước sở lý thuyết phần mềm lập trình - Kế thừa mô hình sản xuất có thực tiễn • Định hướng nghiên cứu: - Nghiên cứu phần mềm lập trình máy tính - Thay đổi phương pháp lập trình để tìm phương pháp đơn giản, dễ sử dụng hiệu • Xây dựng chương trình điều khiển • Nghiên cứu thiết bị sử dụng trình vận hành để tìm thiết bị có hiệu cao trình làm việc • Nghiên cứu hệ thống điều khiển logic khả trình PLC S7-200 việc điều khiển tự động, thiết bị vào/ra, từ ứng dụng vào việc điều khiển tự động cho hệ thống Nội dung nghiên cứu - Tổng quan đề tài - Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển - Lập trình điều khiển PLC mô - Tìm hiểu kỹ thuật lập trình PLC S7-200 3 - Nghiên cứu phần mềm thiết kế chương trình điều khiển Giới hạn Do hạn chế mặt thời gian, tài liệu tham khảo trình độ có hạn nên phạm vi đề tài môn học em nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển băng tải nhà máy sản xuất mì ăn liền phân đoạn đóng thùng Và viết chương trình điều khiển PLC S7-200 chạy mô 4 Chương : Nghiên cứu quy trình công nghệ trình 1.1 Giới thiệu quy trình công nghệ Khi ấn nút khởi động ON băng chuyền thùng vận hành Khi thùng đến cảm biến S1 băng chuyền thùng dừng lại băng chuyền mì ăn liền bắt đầu chuyển động, mì ăn liền gặp cảm biến 2, cảm biến S2 gửi tín hiệu tới đếm để đếm số lượng mì ăn liền.Khi đếm 30 gói mì ăn liền băng chuyền mì ăn liền dừng băng chuyền thùng lại bắt đầu chuyển động để đưa thùng vào đồng thời đưa tín hiệu để đếm số thùng lên Cứ đủ 15 thùng hệ thống dừng lại Trong trình hoạt động lâu dài mà có cố xảy nhiệt độ phòng tăng cao hệ thống dừng hoạt động.Khi ấn nút STOP hệ thống dừng lại 1.2 Ứng dụng thiết bị điều khiển trình công nghệ - Cảm biến quang : dùng làm cảm biến phát thùng mì ăn liền gói mì ăn liền hệ thống đóng thùng sản phẩm - PLC : Điều khiển hệ thống hoạt động theo quy trình công nghệ đưa từ ban đầu - Bộ cảm biến nhiệt độ: thiết bị điện tử cảm nhận thay đổi từ môi trường bên biến đổi thành tín hiệu điện để điều khiển thiết bị khác 1.3 Nghiên cứu tổng quan quy trình ứng dụng nước - Ngày nước ta có nhiều sở sản xuất với quy mô công nghệ nhiều mức độ Đa phần sở sản xuất trung bình nhỏ ứng dụng máy móc sản xuất người điều khiển khâu sản xuất tự động Các sở sản xuất lớn áp dụng công nghệ cao vào sản xuất nhiều hầu hết công đoạn sản xuất Có nhiều sở có dây truyền sản xuất không nước phát triển -Ở nước số nước có trình độ khoa học công nghệ phát triển cao nghành sản xuất phát triển có dây truyền sản xuất đại chất lượng cao Hàn Quốc , Nhật bản, Mỹ , Thái Lan,… nước 5 có nhiều sở liên doanh với nước hay nước đầu tư với dây truyền công nghệ cao, đại - Hiện mì ăn liền tiêu thụ 80 quốc gia công nhận tầm quốc tế Theo thống kê gần năm 2013 lượng mì gói tiêu thụ toàn giới 101.4 tỷ gói, chủ yếu Châu Á, Trung Quốc 44 tỉ, Inddoonessia 14.1 tỉ, Nhật Bản 5,4 tỉ, Việt Nam 5.1 tỉ ….Việt Nam đứng thứ giới mức độ tiêu thụ mì ăn liền - Việt Nam sản phẩm mì ăn liền sử dụng rộng rãi tầng lớp nhân dân tính tiện dụng giá trị dinh dưỡng chúng Trước nhu cầu to lớn thị trường ngành công nghiệp mì ăn liền có bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt kinh tế nhà nước chuyển sang chế thị trường Các công ty quốc doanh MILIKET, COLUSA , Hảo Hảo, Tiến Vua … công ty liên doanh VINA ACECOOK , AONE … Đã không ngừng nâng cao sản lượng chất lượng sản phẩm , đa dạng hóa chủng loại mẫu mã để đáp ứng nhu cầu thị hiếu người tiêu dung - Với tốc độ tăng dân số cao với nhu cầu người ngày tăng cao ứng dụng khoa học kĩ thuật khâu sản xuất phải phát triển hơn, Đặc biệt khâu đóng gói sản phầm cần chất lượng để mang lại uy tín cho khách hàng tiêu dùng 1.4 Nêu yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển cho hệ thống - Thiết kế mô hình điều khiển băng truyền cho hệ thống với nhà máy sản xuất với quy mô nhỏ • Hệ thống gồm hệ thống băng truyền , băng truyền dài 4m rộng 0.5m • Băng truyền thùng chứa tối đa thùng, băng truyền mì gói chứa khoảng 15 gói • Các băng truyền đặt chênh khoảng 0.4m • Có động đầu băng truyền để kéo băng truyền - Quá trình điều khiển đặt chế độ vận hành tay - Hệ thống tự động làm việc ấn nút start dừng ấn nút stop 6 - Sau cảm biến gói mì đọc 30 tín hiệu dừng thời gian để cảm biến thùng làm việc - Cảm biến nhiệt độ làm việc dải nhiệt cho phép 7 Chương : Lưu đồ thuật toán 2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 8 2.2 Lưu đồ thuật toán 9 Bắt đầu Q0.0 = ; Q0.1 = Q0.0 = ; Q0.1 = i: = i + 30 Q0.0 = ; Q0.1 = J: = j + 15 Kết thúc 10 10 * Bộ định thời_Timer: Bộ định thời sử dụng yêu cầu điều khiển cần trì hoãn thời gian Đây phần tử chức PLC thường sử dụng chương trình điều khiển Trong PLC S7-200 có 256 Timer có địa từ T0 đến T255, chia làm loại: + Timer đóng mạch chậm TON (On-delay Timer) + Timer đóng mạch chậm có nhớ TONR (Retentive On-delay Timer) + Timer ngắt mạch chậm TOF (Off-delay Timer) - Độ phân giải Timer Có độ phân giải là: 1ms, 10ms 100ms * Bộ đếm (Counter) Trong nhiều trường hợp, việc kiểm tra số lượng xác định phải thông qua tổng xung, thực đếm xung đếm Có 256 đếm S7-200 có địa từ C0 đến C255 Chúng có loại đếm là: + Bộ đếm lên CTU (Up Counter) + Bộ đếm xuống CTD (Down Counter) + Bộ đếm lên-xuống (Up/Down Counter) * Bộ đếm tốc độ cao HSC (high speed counter) Các đếm thường PLC đếm lên (CTU), đếm xuống(CTD), đếm lên xuông(CTUD), đếm kiện xãy với tần số thấp( Chu kỳ xuất kiện nhỏ chu kỳ quét PLC) 42 42 HSC đếm tốc độ cao, sử dụng để đếm kiện xãy với tần số lớn mà đếm thông thường PLC không đếm Tùy thuộc vào loại CPU mà số lượng đếm HSC tốc độ tối đa cho phép khác Mỗi HSC có vùng nhớ đặc biệt riêng, vùng nhớ sử dụng để khai báo chọn mode đếm, đặt giá trị, lưu giá trị đếm cho HSC tương ứng Mỗi đếm có Mode đếm khác Tùy vào ứng dụng cụ thể mà người lập trình lựa chọn Mode đếm cho phù hợp Dưới trình bày Mode đếm đếm HSC0, HSC1 HSC2 43 43 * Ý nghĩa byte trạng thái lập trình cho HSC Byte trạng thái HSC0 Byte trạng thái HSC1 44 44 Byte trạng thái HSC2 * Ý nghĩa bit byte điều khiển thái lập trình cho HSC Byte điều khiển HSC0 45 45 Byte điều khiển HSC1 Byte điều khiển HSC2 * Chọn kiểu Reset, Start tần số đếm cho HSC * Các bước khởi tạo đếm HSC 46 46 Dùng chu kỳ quét (SM0.1) để gọi chương trình khởi tạo Trong chương trình khởi tạo thực công việc sau + Nạp giá trị cho byte điều khiển + Gán đếm với Mode đếm tương ứng dùng lệnh HDEF + Nạp giá trị tức thời + Nạp giá trị đặt trước + Gán chương trình ngắt với kiện ngắt + Cho phép ngắt dùng lệnh ENI + Chọn đếm để thực thi dùng lệnh HSC * Các lệnh so sánh: Nếu định điều khiển thực cần có so sánh sử dụng lệnh so sánh theo byte, từ hay từ kép (giá trị thực nguyên) Những lệnh so sánh thường là: so sánh nhỏ (=) Khi so sánh giá trị byte không cần phải để ý đến dấu toán hạng, ngược lại so sánh từ từ kép với phải để ý đến dấu toán hạng bit cao từ từ kép 47 47 Kết phép so sánh có giá trị (nếu đúng) (nếu sai) Biểu diễn lệnh so sánh LAD: 48 48 * Các lệnh di chuyển Gồm có: Move Byte, Move Word, Move Doubleword Move Real Có nhiệm vụ di chuyển ngõ vào IN đến ngõ OUT mà không làm thay đổi giá trị ngõ IN 49 49 3.3 Viết chương trình 50 50 51 51 52 52 3.4 Chạy thử ( Mô phỏng) * Cách vận hành mô hình - Dowload chương trình: Việc phải làm trước dowload chương trình ta phải bật nguồn cho PLC Trước download vào PLC, cần phải kiểm tra xem PLC chế độ Stop chưa thông qua đèn báo STOP PLC Nếu PLC không chế độ STOP, nhấp chuột vào biểu tượng STOP toolbar chọn PLC => STOP Nhấp chuột vào biểu tượng download toolbar Hộp Download xuất Nhấp OK để bắt đầu trình download Nếu download thành công, hộp thoại hiển thị thông báo Download Successful 53 53 Khi download thành công ta thực chạy chương trình cách nhấp chuột vào biểu tượng RUN toolbar Sau ta bật nút khởi động hệ thống (I0.0) mô hình bắt đầu làm việc * Hiệu kinh tế ứng dụng mô hình trình sản suất - Việc ứng dụng mô hình sản suất đáp ứng yêu cầu tự động hoá khâu đóng hộp sản phẩm từ giúp nâng cao tăng suất làm việc đơn vị thời gian - Hạn chế việc sửa dụng nhân công tối đa giảm chi phí nhiều cho tiền công chế độ phúc lợi kèm theo 54 54 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Sau thời gian nghiên cứu cố gắng nỗ lực cá nhân, với tận tình bảo thầy giáo – Tiến sĩ Ngô Trí Dương đến đồ án môn học điều khiển logic em hoàn thành Trong trình làm nghiên cứu đồ án em có đưa số kết luận đề nghị sau: Kết luận - Về nhận thức cá nhân sau làm đồ án môn học em biết phương pháp để thực báo cáo khoa học hoàn chỉnh - Đã tìm hiểu thiết bị để làm thực tế mô hình vật lý hệ thống băng tải - Áp dụng phương pháp điều khiển đại điều khiển PLC cho hệ thống - Tính toán viết chương trình điều khiển cho hệ thống làm việc - Áp dụng học hỏi nhiều kiến thức điều khiển tự động trình làm đồ án Đề nghị - Đề tài cần tiếp tục nghiên cứu cao - Hoàn thiện phần cứng xây dựng mô hình hệ thống để việc sử sụng cấu chấp hành tối ưu - Cần áp dụng mô hình vào vào thực tiễn sản suất để hoàn thiện tính công nghiệp cần có hệ thống băng chuyền sản phẩm Trên vấn đề mà đề tài nghiên cứu em chưa thực mong đề nghị thầy cô tham khảo cho ý kiến nhằm hoàn thiện phát triển đề tài vào sản suất thực tế 55 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Ngô Trí Dương – Đại học Nông Nghiệp Hà Nội - Bài giảng tự động hóa trình sản xuất [2] Th.S Châu Chí Đức_Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC SIMATIC S7200 Thành phố Hồ Chí Minh (10/2008) [3] Th.S Nguyễn Bá Hội - Đại học Đà Nẵng - Trường Đại học Bách khoa_ Giáo trình lý thuyết điều khiển logic [4] TS Trần Thu Hà (Chủ biên), KS Phạm Quang Huy_ Lập trình với S7 & WinCC- Giao diện người - máy (HMI) [5] Các Website tham khảo: http://www.dientuvietnam.net http://www.dieukhien.net http://www.tailieu.vn 56 56 [...]... dụng băng tải: Hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách Có nhiệu loại băng tải được ứng dụng trong các điều kiện và tính chất làm việc khác nhau Hệ thống băng chuyền bằng băng tải cao su là một hệ thống vận chuyển nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất so với các hệ thống cùng chức năng... nghiệp Sau đó, PLC ngày càng được hoàn thiện hơn và ngày nay trở thành một thiết bị điều khiển không thể thiếu trong hầu hết các ngành công nghiệp sản xuất nông nghiệp, thiết bị y tế hay các ngành công nghệ khác… + Vai trò của PLC Trong một hệ thống điều khiển tự động, PLC được coi như là trái tim của hệ thống điều khiển Với một chương trình ứng dụng (đã được lưu trữ ở bên trong bộ nhớ PLC) thì PLC liên... bảo dưỡng nhằm tăng tuổi thọ thiết bị - Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại băng tải khác nhau như: băng tải loại PVC, loại PU, Băng tải Inox hay băng tải chịu nhiệt cao Hình 2.13 Các loại băng tải + Con lăn Con lăn là 1 bộ phận được gắn ở 2 đầu khung dây chuyền, đồng thời nó cũng là bộ phận chịu lực tỳ của băng tải Nó có nhiệm vụ nhận lực kéo của động cơ thông qua cơ cấu bánh răng và dây đai... chức năng Hệ thống vận chuyển nguyên liệu bằng băng tải cao su có thể được lắp đặt ở mọi địa hình, mọi khoảng cách  Các loại băng tải: Băng tải cao su: Cấu tạo của băng tải cao su bao gồm 2 yếu tố khác nhau: 33 33 - Với 1 lớp cao su phủ bề mặt trên và 1 lớp cao su phủ bề mặt dưới, giúp bảo vệ lớp xác trong (lớp chịu lực) của băng tải và cũng đồng thời là lớp phủ mang đặc tính riêng của băng tải Để đảm... cũng có động cơ tuyến tính Trong động cơ xoay, phần chuyển động được gọi là rotor, và phần đứng yên gọi là stator + Băng tải Băng tải là bộ phận được lắp trên bộ khung của dây chuyền, được căng bởi các tang và tỳ lên con lăn phía 2 đầu Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm Do đặc điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng , độ bám giữa băng tải và con lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với... dệt và loại bằng thép) Băng tải xích Băng tải xích chủ yếu được sử dụng để vận chuyển tải nặng đơn vị, ví dụ như tấm nâng hàng, hộp lưới điện, và các đồ chứa công nghiệp Những băng tải có thể được một hoặc hai sợi dây chuyền trong cấu hình Tải được đặt trên các dây chuyền, ma sát kéo tải phía trước Nhiều ngành công nghiệp sử dụng công nghệ băng tải xích trong dây chuyền sản xuất của họ Ngành công nghiệp... tô thường sử dụng các hệ thống băng tải xích để truyền tải phụ tùng xe hơi thông qua các nhà máy sơn Xích băng tải cũng đã sử dụng rộng rãi trong các hàng hoá màu trắng và nâu, hoàn tất kim loại và các ngành công nghiệp phân phối Băng tải rung Một băng tải rung là một máy với một bề mặt rắn vận chuyển được bật lên trên một bên để tạo thành một máng Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng thực... của hệ thống, bao gồm: 27 27 kiểm tra tín hiệu phản hồi từ các thiết bị nhập, dựa vào chương trình logic để xử lý tín hiệu và mang các thiết bị điều khiển ra thiết bị xuất PLC được dùng để điều khiển những hệ thống từ đơn giản đến phức tạp Hoặc ta có thể hợp chúng với nhau thành một mạng truyền thông có thể điều khiển một quá trình phức tạp + Ưu – nhược điểm của PLC Sự ra đời của hệ điều khiển PLC. .. động mà kéo cho băng tải chuyển động theo Băng tải có chuyển động đều hay không phụ thuộc rất nhiều vào con lăn Chính vì vậy mà con lăn cần phải hoạt động ổn định, đồng trục và có độ bám với băng tải đủ lớn để có thể kéo băng tải chuyển động Hình 2.14 Các loại con lăn 3.2 Thiết kế phần mềm 3.2.1 Lựa chọn phần mềm + Ngôn ngữ lập trình 35 35 Để có thể soạn thảo chương trình cho các PLC S7- 200, chúng ta... điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng như các quan niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có nhiều ưu điểm như sau: - Giảm 80% số lượng dây nối - Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp - Có chức năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng - Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, màn hình) mà không cần thay