Xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XNCN ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà nội, 6-2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN Độc lập – Tự – Hạnh phúc - - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Việt Long Số hiệu sinh viên:.C1120H047 Khóa .56 Khoa/Viện Điện Ngành TĐH XNCN Đầu đề thiết kế: Xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Các số liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính toán: − − − − Sơ lược phân loại sản phẩm theo kích thước Giới thiệu chung PLC Rockwell PLC CompactLogix 1796-L32E Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Thiết kế mạch điều khiển dùng PLC 1769L32E Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): vẽ A0 Họ tên cán hướng dẫn: Ths Đào Quý Thịnh Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Ngày tháng năm … Trưởng môn Cán hướng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày… tháng … năm 2014 Người duyệt Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) Lời cam đoan LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước nhóm em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo Ths.Đào Quý Thịnh Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không chép hay sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 13 tháng 06 năm 2014 Sinh viên thực Nguyễn Việt Long Mục lục MỤC LỤC Danh mục bảng số liệu DANH MỤC HÌNH VẼ Bảng 3.1 Đầu vào Bảng 3.2 Đầu Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Trong công đại hóa đất nước nay, tự động hóa đóng vai trò chủ đạo Từ sản xuất đến sống yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày nâng cao.Yêu cầu điều khiển tự động linh hoạt, gọn nhẹ, đơn giản, hiệu trở lên cần thiết bao giờ hết Nhờ phát triển công nghệ thông tin, kỹ thuật điện tử mà PLC xuất giúp cho tự động hóa trình sản xuất trở lên dễ dàng Việc ứng dụng PLC vào sản xuất đem lại hiệu cao sản xuất, giảm sức lao động cho công nhân, thực công việc cách khoa học, trình sản xuất nhanh chóng, hiệu kinh tế cao, số lượng sản phẩm lớn đáp ứng yêu cầu cao thị trường Qua trình nghiên cứu làm mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước em xin nêu số vấn đề PLC Rockwell ứng dụng vào mô hình phân loại sản phẩm Trong trình tìm hiểu PLC hãng Rockwell làm mô hình phân loại sản phẩm có giúp đỡ, hướng dẫn lớn thầy giáo Đào Quý Thịnh Em xin chân thành cảm ơn thầy cùng môn bảo nhiều cho chúng em Trong trình tìm hiểu làm mô hình chắn nhiều thiếu xót mong thầy cô cho em thêm góp ý để đồ án hoàn thiện Đồ án bao gồm nội dung sau: Chương 1: Sơ lược phân loại sản phẩm theo kích thước Chương 2: Giới thiệu chung PLC Rockwell Chương 3: Thiết kế xây dựng mô hình Kết luận Chương Sơ lược phân loại sản phẩm theo kích thước Chương SƠ LƯỢC VỀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 1.1 Đặt vấn đề − Phân loại sản phẩm theo kích thước đề tài nhóm em chọn trình làm đồ án tốt nghiệp Nhận thấy xí nghiệp việc tự động hóa trở thành vấn đề thiết yếu − Sự xác việc phân loại sản phẩm sản xuất làm tăng hiệu công việc, giảm chi phí nhân công, tăng suất sản xuất… nên làm mô hình nhỏ nhằm làm gần gũi với thực tế làm việc sau ý tưởng hay nhóm em 1.2 1.2.1 Các loại băng tải phân loại sản phẩm Khái quát chung băng tải Hình 1.1 Băng tải dây đai − Băng tải dùng để di chuyển vật liệu đơn giản vật liệu rời theo phương ngang nghiêng Trong dây chuyền sản xuất thiết bị sử dụng rộng dãi để vận chuyển cấu nhẹ, xưởng Chương Sơ lược phân loại sản phẩm theo kích thước luyện kim dùng để vận chuyển than đá, quặng, nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, xí nghiệp công nghiệp nhẹ vận chuyển sản phẩm hoàn thành chưa hoàn thành công đoạn, phân xưởng Cũng có thể dùng để loại bỏ sản phẩm lỗi − Ưu điểm băng tải: cấu tạo đơn giản, bền, có khả vận chuyển theo phương ngang nghiêng kết hợp Vốn đầu tư không lớn, dễ bảo hành, có thể tự động hóa được, vận hành dễ dàng, suất cao tiêu hao lượng không lớn − Các loại băng tải thị trường nay: + Băng tải dây đai: tải trọng < 50kg, dùng để vận chuyển chi tiết đơn vị nguyên công vận chuyển thùng chứa gia công lắp ráp + Băng tải lá: tải trọng 25kg đến 125kg, dùng để vận chuyển chi tiết vệ tinh gia công chuẩn bị phôi lắp ráp + Băng tải đẩy: tải trọng 50kg đến 250kg, dùng để vận chuyển chi tiết lớn nguyên công khoảng cách 50m + Băng tải lăn: tải trọng 30kg đến 500kg, dùng để vận chuyển chi tiết vệ tinh nguyên công với khoảng cách 50m + Các loại băng tải xích, băng tải lăn có ưu điểm tính ổn định cao vận chuyển đòi hỏi tính xác cao, giá thành đắt + Băng tải dạng cào: dùng để thu dọn phoi vụn suất băng tải loại có thể đạt 1.5 tấn/h tốc độ chuyển động 0.2m/s, chiều dài băng tải không hạn chế phạm vi kéo 10kN + Băng tải xoắn vít: có kiểu cấu tạo băng tải buồng xoắn băng tải hai buồng xoắn Cả loại băng tải xoắn vít đặt máng thép xi măng 1.2.2 Các loại băng tải phân loại sản phẩm − Phần loại sản phẩm toán ứng dụng rộng dãi nay.Nếu dùng sức người công việc lặp lại liên tục dễ dẫn đến sai lầm Còn chưa kể đến việc phân biệt kích thước mắt thường nhiều khó khăn với vật kích thước không khác nhiều Điều có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm uy tín với khách hàng nhà sản xuất Chính việc đời hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao thiết thực cấp bách Chương Sơ lược phân loại sản phẩm theo kích thước − Tùy vào yêu cầu phân loại sản phẩm, hệ thống phân loại sản phẩm có quy mô lớn nhỏ khác có điểm chung chi phí lớn nước ta đa số hệ thống phân loại sản phẩm tự động đa phần áp dụng hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp đa phần doanh nghiệp Việt Nam sử dụng trực tiếp sức lực người Bên cạnh việc vận chuyển sản phẩm yêu cầu cao phân loại sản phẩm Có nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy yêu cầu nhà sản xuất như: phân loại sản phẩm theo kích thước, theo màu sắc, theo khối lượng, theo mã vạch,… Phần loại sản phẩm theo chiều cao dựa vào cảm biến quang Vật chạy qua cảm biến thứ cao xylanh 1( vật lớn) đẩy, đến cảm biến thứ 2, cảm biến thứ hai đặt vị trí trung bình Nếu cảm biến hai nhận tín hiệu xylanh2 (vật vừa) đẩy, vật thấp đến cuối băng tải Như cần xylanh cảm biến quang có thể nhận biết phân loại loại sản phẩm theo chiều cao 1.2.3 Giới thiệu sơ lược băng tải dùng mô hình − Do băng tải dùng hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên mô hình chúng em lựa chọn loại băng tải dây đai để mô cho mô hình nhà máy với lý sau đây: + Tải trọng băng tải không lớn + Kết cấu khí không phức tạp + Dễ dàng thiết kế chế tạo + Dễ dàng hiệu chỉnh băng tải − Tuy nhiên loại băng tải có số nhược điểm độ xác vận hành không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định yếu tố nhiệt độ môi trường, ma sát băng tải với lăn giảm dần theo thời gian… 10 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước 3.1.4 Cảm biến quang − Cảm biến quang thiết bị dùng để cảm nhận, biến đổi đại lượng vật lý đại lượng tính chất điện cần đo thành đại lượng điện có thể đo xử lý − Các đại lượng cần đo thường tính chất điện( nhiệt độ, áp suất, màu sắc,…) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng mang tính chất điện ( điện tích, điện áp, dòng, trở kháng…) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị đại lượng cần đo Đặc trưng hàm đại lượng cần đo − Phần loại cảm biến: + Theo nguyên lý cảm biến : • Cảm biến trở • Cảm biến điện từ • Cảm biến tĩnh điện • Cảm biến hóa điện • Cảm biến điện tử ion + Theo tính chất nguồn điện: • Cảm biến phát điện • Cảm biến thông số + Theo phương pháp đo: • Cảm biến biến đổi trực tiếp • Cảm biến bù − Cảm biến dùng hệ thống cảm biến vị trí dùng để xác định vị trí sản phẩm Khi gặp sản phẩm cảm biến có tín hiệu báo điều khiển để lệnh điều khiển − Cảm biến quang điện: bao gồm nguồn phát quang thu quang Nguồn quang sử dụng diode transitor quang Ta đặt thu phát cho vật cần nhận biết che chắn phản xa ánh sáng vật xuất Hình 3.5 Cảm biến quang Omron E3F-DS30C4 − Thông số kỹ thuật cảm biến: 41 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước + Cảm biến hình trụ chống nhiễu tốt với công nghệ Photo – IC Khoảng cách phát khoảng 0÷ 300mm + Nguồn cấp : 10÷30VDC + Kết nối cáp: 2m + Đầu cảm biến đường kính phi : 18mm + Ngõ thường mở NPN 3.1.5 Đèn báo Hình 3.6 Đèn báo Trong mô hình có hai đèn báo: xanh( hoạt động) đỏ(dừng) 3.1.6 Van phân phối van tiết lưu − Thông số kỹ thuật: van Airtac, model : 4V210 -08 + Kích thước cổng: 1/4” + Kích thước cổng xả: 1/8” + Áp suất hoạt động : 0.15-0.8 Mpa + Loại van cửa vị trí, van tự phục hồi + Nhiệt độ hoạt động: -20 ÷ 70oC 42 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Hình 3.7 Van phân phối Airtac, model : 4V210 – 08 − Các loại van tiết lưu Hình 3.8 Các van tiết lưu dùng mô hình Dùng xylanh ống dẫn khí vào van 3.1.7 Công tắc Trong mô hình công tắc dùng để đóng nguồn cho toàn thống 43 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Hình 3.9 Công tắc 3.2 3.2.1 Phương pháp ma trận trạng thái Ma trận trạng thái cho toán − Trong mô hình dùng xylanh để phân loại loại sản phẩm Công nghệ sau: sản phẩm cao đẩy xylanh thứ nhất, sản phẩm thấp đẩy xylanh thứ hai, sản phẩm thấp chạy cuối băng tải Như toán điều khiển xylanh đẩy vật Hai xylanh hoạt động độc lập có nguyên lý tương tự nên ta cần xét xylanh − Công nghệ: m A+ a0 A- a a1 + A A a1 (vào) ( ) − = 44 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Các trạng thái làm việc: 00 01 00 10 00 01 01 10 10 00 (0) (1) (2) (3) (4) Ma trận trạng thái M1 : a1 a0 00 01 11 A+ A- 10 (1) (1) (2) (2) (3) (3) (4) (4) Ma trận trạng thái M2 : (1) (2) ; (3) 45 (4) Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Số biến (2)10 (1)10 trung gian: S ≥ N Với N ( 4) 01 (3)01 số hàng ma trận M2 N=2 nên ta cần biến trung gian Chọn biến trung gian X X (1) (2) (3) (4) Ma trận trạng thái cho biến trung gian biến đầu ra: Với biến trung gian X: a1 a0 1 X ⇒ f ( X ) = f v1 + f v = a1 + a0 X Cho biến đầu A+: a1 a0 1 46 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước X ⇒ f ( A +) = X Cho biến đầu A-: a1 a0 0 X 1 ⇒ f ( A−) = X Ta thêm nút ấn công tắc: Start: khởi động, Stop: dừng, Reset: khởi động lại từ đầu, SW: công tắc nguồn Phân cổng vào ra: Bảng 3.1 Đầu vào Đầu vào 47 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Start Nút khởi động Stop Nút dừng Reset Đưa trạng thái ban đầu SW Đóng cắt nguồn cấp CB1 Phát vật cao CB2 Phát vật thấp Bảng 3.2 Đầu Đầu BT Động kéo băng tải XL1 Xylanh đẩy vật cao XL2 Xylanh đẩy vật thấp D_DO Đèn báo dừng D_XAN Đèn báo hoạt động H 3.2.2 Lập trình ladder − − Khai báo biến: Chạy phần mềm RSLogix 5000, khai báo bình thường bước Trong phần Main Task, vào MainProgram vào Program Tags, Edit Tags khai báo biến: 48 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Hình 3.10 Bảng khai báo biến lập trình ladder − Trong phần Main Task vào MainProgram vào MainRoutine lập trình toán ta được: Hình 3.11 Phần lập trình ngôn ngữ ladder cho mô hình Khi chạy: Bật SW, nhấn Start để bắt đầu Khi hoạt động : 49 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Hình 3.12 Khi hoạt động − Qua sơ đồ ta dễ dàng nhận CB1( cảm biến 1) có tín hiệu XL1(xylanh1) đẩy Tương tự với CB2 XL2 Khi bấm STOP(nút dừng) L_VIEC(làm việc) điện đèn xanh tắt,D_DO(đèn đỏ) sáng, L_VIEC 2(làm việc 2) tắt, BT (băng tải) dừng… Khi bấm RESET L_VIEC điện, đèn xanh tắt, đèn đỏ sáng hệ thống quay trạng thái ban đầu Nhả RESET đèn xanh sáng, đèn đỏ tắt, hệ thống hoạt động bình thường 50 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước 3.2.3 Sơ đồ dây Hình 3.13 Sơ đồ dây hệ thống 51 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước 3.3 Mô hình thực tế − Mô hình hoạt động theo nguyên lý vật lớn( cao) đẩy xylanh đầu tiên, vật vừa ( trung bình) đẩy xylanh thứ 2, vật nhỏ ( thấp) chạy cuối băng tải Hình 3.14 Vật nhỏ tới cuối băng tải − Cả hai cảm biến không nhận vật nên xylanh ko tác động 52 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Hình 3.15 Vật lớn đẩy xylanh thứ − Vật lớn( cao) đẩy xylanh thứ cảm biến cao nhận vật nên lệnh cho xylanh đẩy 53 Chương Thiết kế xây dựng mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước Hình 3.16 Vật vừa đẩy xylanh thứ hai − Vật vừa( trung bình) qua cảm biến cao, cảm biến không nhận vật Đi đến cảm biến thấp, cảm biến nhận vật nên xylanh thứ đẩy 54 Kết luận KẾT LUẬN Dưới dẫn dắt tận tình thầy giáo Ths Đào Quý Thịnh đến ngày hôm em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy tạo điều kiện tốt để em vượt qua bệnh tật cố gắng hoàn thành chương trình học Em xin cảm ơn bạn nhóm ủng hộ động viên em trình làm đồ án Nội dung đồ án : − − − − − Giới thiệu chung PLC Rockwell phần mềm RSlinx, RSLogix 5000 Giới thiệu quy trình công nghệ phân loại sản phẩm theo kích thước Giới thiệu khí cụ điện dùng mô hình Lập trình cho toán ngôn ngữ ladder Một số hình ảnh mô hình thực tế Trong trình làm đồ án em biết mắc phải bệnh hiểm nghèo Sau suy nghĩ nhiều em định tiếp tục hoàn thành phần lại đồ án để có thể trường cùng bạn Nhưng chắn đồ án nhiều thiếu xót trình làm đồ án em thường xuyên phải điều trị bệnh song song kính mong thầy cô giúp đỡ để đồ án có thể hoàn thiện Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn nhà trường, thầy cô viện Điện, thầy cô môn TĐH đặc biệt thầy Ths Đào Quý Thịnh trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đề tài Hà Nội, ngày 13/6/2014 Sinh viên thực Nguyễn Việt Long