Thiết kế hệ thống chiết rót tự động

Thiết kế hệ thống chiết rót tự động của hãng Rocwell autiomation. Xây dựng mô hình và lập trình giao diện. Quá trình chạy là tối ưu, đảm bảo yêu cầu đưa ra, với thiết kế đơn giản, dễ dàng đọc hiểu cho tất cả mọi đối tượng sinh viên cũng như những người vận hành sau này.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Th.s Phan Thị Huyền Châu Sinh viên thực : Phan Đức Huy Lớp : CN ĐK&TĐH2 - K57 MSSV : 20125567 Hà Nội, 06-2016 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Thiết kế mô hình chiết rót tự động em tự thiết kế hướng dẫn Th.S Phan Thị Huyền Châu Th.S 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 10 tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực Phan Đức Huy MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv LỜI NÓI ĐẦU Chương TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT TỰ ĐỘNG .2 1.1 Giới thiệu chung dây chuyền chiết rót tự động .2 1.2 Vai trò hệ thống chiết rót tự động Các hệ thống chiết rót tự động xuất nhiều lĩnh vực khác như: công nghiệp, y tế, dân sinh,… nhân tố thiếu đời sống Như biết việc sản xuất doanh nghiệp yêu cầu đòi hỏi độ xác cao xuất phải cao đảm bảo an toàn giảm thiểu sức lao động người Nếu dây chuyền phải cần lượng lao động lớn để làm việc chiết rót vào chai nhiều thời gian lượng sản phẩm hao hụt chiết rót tay Như doanh nghiệp tốn nhiều chi phí sản xuất sản phẩm lúc giá thành tăng điều lợi cho doanh nghiệp người tiêu dùng Dây chuyền sản xuất tự động phương án tốt cho doanh nghiệp người lao động lúc doanh nghiệp giảm thiểu hao tổn nguyên liệu chiết rót hoàn toàn máy .3 1.3 Nhu cầu thực tế xây dựng, tìm hiểu mô hình chiết rót tự động 1.4 Mô hình chiết rót tự động Chương THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 2.1 Các yêu cầu mô hình chiết rót tự động .5 2.2 Xây dựng hệ truyền động 2.2.1 Phân tích lựa chọn băng tải 2.2.2 Tính toán lựa chọn động 2.3 Xây dựng hệ thống điện - điều khiển 2.3.1 Khối cấu chấp hành 10 2.3.2 Khối vào/ra (I/O) .13 16 2.3.3 Khối nguồn 17 b) Modun điều chỉnh nguồn 17 2.3.4 Khối xử lý trung tâm (CPU) 18 Chương 20 GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC ROCKWELL COMPACT LOGIX L32E 20 3.1 Tổng quan PLC ALLEN-BRADLEY ( PLC AB) 20 3.2 PLC Rockwell Compact Logix L32E 25 3.2.1 Module CPU 26 3.2.2 Module nguồn 27 3.2.3 Module nối mạng DeviceNet 27 3.2.4 I/O Module 28 3.3 Giới thiệu phần mềm lập trình cho PLC Rockwell 29 3.3.1 Giới thiệu phần mềm RSLinx 2.57 29 3.3.2 Giới thiệu phần mềm RSLogix 5000 32 3.3.3 Lập trình giản đồ thang (Ladder) .40 Chương 42 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐIỆN - CHƯƠNG TRÌNH PLC 42 4.1 Sơ đồ điện động lực 42 4.2 Sơ đồ điện điều khiển – kết nối PLC .43 4.3 Thiết kế chương trình PLC .44 4.3.1 Yêu cầu công nghệ 44 4.3.2 Xây dựng sơ đồ Grafcet .45 4.3.3 Sơ đồ nguyên lý 47 4.3.4 Chương trình Ladder RSLogix5000 48 b) Chương trình viết ngôn ngữ Ladder với RSLogix5000 .49 4.4 Mô hình thực tế 50 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .54 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình chiết rót nước tinh khiết – chiết rót nước Hình 1.2 Mô hình chiết rót tự động Hình 2.1 Băng tải dây đai sử dụng mô hình Hình 2.2 Động chiều 24V Hình 2.4 Sơ đồ khối 10 Hình 2.5 Cấu trúc chung relay 11 Hình 2.6 Rơ le MY4N OMRON 13 Hình 2.7 Cảm biến quang E3F DS30C4 OMRON 14 Hình 2.8 Nút nhấn 15 Hình 2.9 Aptomat LS 16 Hình 2.10 Khối nguồn 24V .17 Hình 2.11 Modun điều chỉnh nguồn 18 Hình 2.12 PLC Rockwell PLC compact Logix L32E 19 Hình 3.1 Hỉnh ảnh SLC 500 20 Hình 3.2 Micrologix 1500 .21 Hình 3.3 Micrologix 1200 .21 Hình 3.4 Micrologix 1100 .22 Hình 3.5 Micrologix 1000 .22 Hình 3.6 PLC PICO 23 Hình 3.7 FlexLogix 24 Hình 3.8 PLC ALLEN-BRADLEY dòng SLC 500 .24 Hình 3.9 PAC Compactlogix 25 Hình 3.10 Compact Logix L32E 25 Hình 3.11 Module CPU 26 Hình 3.12 Module nguồn 27 Hình 3.13 Module truyền thông .27 Hình 3.14 Module vào số 28 Hình 3.15 Module số 28 Hình 3.16 Module vào Analog 29 Hình 3.17 Module Analog 29 Hình 3.18 Menu bar RS Linx 30 Hình 3.19 Thanh công cụ RS Linx 30 Hình 3.20 Ý nghĩa công cụ RS Linx .31 Hình 3.21 Name of the new driver 31 i Danh mục hình vẽ Hình 3.22 Địa IP điều khiển 32 Hình 3.23 Driver cấu hình .32 Hình 3.24 Phần mềm RS Logix 32 Hình 3.25 Tạo New Project RS Logix 33 Hình 3.26 Cấu hình điều khiển 34 Hình 3.27 Add thêm Module cho PLC 35 Hình 3.28 Chọn loại Module 36 Hình 3.29 Chọn phiên cho Module 36 Hình 3.30 Cấu hình cho Module 37 Hình 3.31 Thêm Module vào số .38 Hình 3.32 Thêm Module số 39 Hình 3.33 Các Module thêm 39 Hình 3.34 Vào menu MainRoutine 40 Hình 4.1 Sơ đồ điện động lực sử dụng mô hình 42 Hình 4.2 Sơ đồ điện điều khiển – kết nối PLC 43 Hình 4.3 Mô tả công nghệ .44 Hình 4.4 Lưu đồ trạng thái làm việc 45 Hình 4.5 Lưu đồ Grafcet hệ thống chiết rót tự động 46 Hình 4.6 Lưu đồ nguyên lý .47 Hình 4.7 Hình ảnh thực tế phân cổng vào lập trình 49 Hình 4.8 Chương trình Ladder với RSLogix5000 49 Hình 4.9 Mô hình hoàn thiện 50 Hình 4.10 Bật nguồn cho PLC .51 Hình 4.11 Bật aptomat cấp nguồn cho mô hình 51 Hình 4.12 Nhấn nút START 52 ii Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.1 Phân loại loại băng tải Bảng 2.2 Thông số động DC 24V Bảng 2.3 Thông số động bươm nước DC 12V Bảng 2.4 Thông số Relay OMRON MY4N .12 Bảng 2.5 Thông số cảm biến E3F-DS10C4 14 Bảng 2.6 Nút ấn IDEC loại AL6M-M24G .15 Bảng 2.7 Thông số Aptomat 15 Bảng 2.8 Thông số nguồn 24V 17 Bảng 2.9 Bảng thông số Modun điều chỉnh nguồn .17 Bảng 4.1 Bảng địa vào trạng thái chuyển tiếp .48 iii Danh mục từ viết tắt DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Controller Thiết bị điều khiển khả trình I/O In put/Out put Đầu vào/Đầu RL Relay Rơ le trung gian CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm iv Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Hiện ngành công nghiệp sản xuất, yêu cầu ứng dụng hệ thống tự động hướng phát triển tất yếu Sự phát triển ngành tự động hóa ngày đa dạng chuyên sâu cho lĩnh vực riêng biệt Nhu cầu nâng cấp, cải tiến công nghệ sản xuất nhằm đáp ứng yêu cầu ngành công nghiệp đời sống ngày phát triển Do hệ thống sản xuất nay, ứng dụng hệ điều khiển chương trình hóa PLC máy tính trở nên cần thiết Qua đồ án “Thiết kế mô hình chiết rót tự động” Th.S Phan Thị Huyền Châu Th.S Đào Quý Thịnh hướng dẫn thực Em giới thiệu ứng dụng PLC vào hệ thống chiết rót tự động Đề tài gồm nội dung chính: • • • • Chương 1: Tìm hiểu hệ thống chiết rót tự động Chương 2: Thiết kế mô hình tính toán thiết bị Chương 3: Giới thiệu điều khiển PLC Rockwell Compact Logix L32E Chương 4: Thiết kế sơ đồ điện-chương trình PLC Trong trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo,các hiểu biết kinh nghiệm hệ thống phân loại sản phẩm thực tế Dù cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên tránh khỏi sai sót, mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo để đồ án hoàn thiện Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực Phan Đức Huy Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC Chương THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐIỆN - CHƯƠNG TRÌNH PLC 4.1 Sơ đồ điện động lực Hình 4.1 Sơ đồ điện động lực sử dụng mô hình Trong sơ đồ gồm có: - Aptomat Q0 - Động chiều: M1, M2, M3, M4 - Relay: RL1, RL2, RL3, RL4 - Bộ nguồn chuyển đổi từ nguồn 220 VAC thành 24 VDC - Modul chỉnh nguồn cấp cho động 42 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC 4.2 Sơ đồ điện điều khiển – kết nối PLC Hình 4.2 Sơ đồ điện điều khiển – kết nối PLC Trong sơ đồ gồm có: - Cảm biến CB phát vật - Nút nhấn: START lệnh cho hệ thống hoạt động, STOP lệnh dừng hệ thống - Đèn báo: RUN báo hệ thống vận hành, STOP báo hệ thống dừng - Mudule 1769IQ32 đầu vào số PLC compact Logix L32E - Mudule 1769OB32 đầu số PLC compact Logix L32E 43 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC 4.3 Thiết kế chương trình PLC 4.3.1 Yêu cầu công nghệ a) Mô tả công nghệ Hình 4.3 Mô tả công nghệ b) Nguyên lý làm việc - Khi ấn nút START khởi động hệ thống băng tải hoạt động - Các chai cần chiết rót cấp đầu vào đẩy lẫn thông qua băng tải vận hành thông qua động với cấu truyền động dây cu-roa - Dưới sức đẩy băng tải chai đưa vào vấu mâm truyền động điều khiển động với cấu bánh - Mâm quay đưa chai đến vị trí chiết rót cảm biến quang phát dừng lại - Lúc động bơm nước chạy rót nước vào chai đầy dừng lại 44 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC - Sau bơm đầy mâm quay đẩy chai đến vị trí băng tải để đưa sản phẩm đến khâu Quá trình lặp lại cho chai 4.3.2 Xây dựng sơ đồ Grafcet a) Định nghĩa Bất kỳ trình công nghệ máy móc sản xuất công nghiệp xảy theo thời gian lặp lặp lại từ trạng thái đến trạng thái cuối Phương pháp GRAFCET phương pháp biểu diễn trình dạng lưu đồ (graph) trạng thái làm việc công nghệ Từ lưu đồ trạng thái ta xây dựng hàm lôgíc điều khiển sơ đồ điều khiển - Ưu điểm : dễ bổ xung biến trung gian, bước tiến hành đơn giản - Nhược điểm: phải lập đồ hình thoả mãn công nghệ đầu cho b) Các ký hiệu cách xác định hàm logic điều khiển trạng thái Biểu diễn: dùng ô hình chữ nhật trạng thái Dùng mũi tên để từ trạng thái sang trạng thía Khi chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác trạng thái sau phủ định trạng thái trước có điều kiện Hình 4.4 Lưu đồ trạng thái làm việc 45 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC c) Lưu đồ Grafcet hệ thống chiết rót tự động Hình 4.5 Lưu đồ Grafcet hệ thống chiết rót tự động 46 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC 4.3.3 Sơ đồ nguyên lý Hình 4.6 Lưu đồ nguyên lý 47 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC 4.3.4 Chương trình Ladder RSLogix5000 a) Địa vào/ trạng thái, chuyển tiếp Bảng 4.1 Bảng địa vào trạng thái chuyển tiếp STT Tên tín hiệu Loại Đầu vào tín Vào Địa Ra hiệu Nút ấn khởi động Số  Local:4:I.Data.0 Nút ấn dừng Số  Local:4:I.Data.1 Cảm biến Số  Local:4:I.Data.2 Đèn báo chạy Số  Local:4:O.Data.0 Đèn báo dừng Số  Local:4:O.Data.1 Relay điều khiển M1 Số  Local:4:O.Data.2 Relay điều khiển M2 Số  Local:4:O.Data.3 Relay điều khiển M3 Số  Local:4:O.Data.4 Relay điều khiển M4 Số  Local:4:O.Data.5 48 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC Hình 4.7 Hình ảnh thực tế phân cổng vào lập trình b) Chương trình viết ngôn ngữ Ladder với RSLogix5000 Hình 4.8 Chương trình Ladder với RSLogix5000 49 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC 4.4 Mô hình thực tế Sau trình tổng hợp kiến thức xây dựng em đưa mô hình thực tế (như hình ảnh) vận hành trơn tru đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra, bám sát với yêu cầu Th.s Phan Thị Huyền Châu Th.s Đào Quý Thịnh Hình 4.9 Mô hình hoàn thiện 50 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC Hình 4.10 Bật nguồn cho PLC Hình 4.11 Bật aptomat cấp nguồn cho mô hình 51 Chương Thiết kế sơ đồ điện – Chương trình PLC Hình 4.12 Nhấn nút START 52 Kết luận KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp, hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.S Phan Thị Huyền Châu Th.S Đào Quý Thịnh, đến hoàn thành đồ án Những điều thông qua đồ án em làm được: • Phần kiến thức: - Tìm hiểu quy trình công nghệ chiết rót tự động - Tìm hiểu thiết bị điện – khí để xây dựng nên mô hình - Tìm hiểu điều khiển lập trình PLC Rockwell Compact Logix L32E • Phần thiết kế thi công: - Xây dựng sơ đồ khối - Xây dựng sơ đồ điện điều khiển - Viết chương trình điều khiển Những điều chưa làm được: chưa xây dựng hệ thống giám sát cho mô hình, chưa tiết kiệm chi phí xây dựng kiến thức thực tế hạn chế Mô hình ứng dụng phòng thí nghiệm, chưa đưa sử dụng thực tế Em kính mong nhận góp ý tận tình từ thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 10 tháng 06 năm 2016 Sinh viên thực Phan Đức Huy 53 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Thành Bắc, Giáo trình thiết bị điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 [2] Phan Quốc Phô - Nguyễn Đức Chiến, Giáo trình cảm biến, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2008 [3] Đào Quý Thịnh, Tài liệu giảng dạy Hệ thống đo lường điều khiển, ICEA, 2013 [4] Hà Tất Thắng, Bài giảng PLC cho tự động hóa, Bộ môn TĐH XNCN, 2007 [5] http://plcvietnam.com.vn/, truy cập cuối ngày 07/06/2016 [6] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuât, 2006 [7] Lê Ngọc Bích – Phạm Quang Huy, Điều khiển lập trình với PLC RSLOGIX, Nhà xuất Bách Khoa – Hà Nội, 2013 Tài liệu tham khảo Phụ lục