Máy bán hàng tự động full option sử dụng plc s71200 tổng hợp các chi tiết nghiên cứu không dính dán đến các bản quyền chức năng, mọi người có thể truy nhập và xem để tự mình thiết kế một sản phẩm ưng ý, nắm bắt được các bước tiến hành về thiết kế và dễ dàng tiếp cận công nghệ mới với dòng plc s71200
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG RĨT SẢN PHẨM GVHD: SVTH: SVTH: ……, tháng năm 2017 MSSV: MSSV: Mục Lục Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ RÓT SẢN PHẨM Đặt vấn đề 1.1 1.1.1 HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG Giới thiệu hệ thống rót sản phẩm tự động 1.1.2 Hoạt động hệ thống rót sản phẩm tự động 1.2 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG RĨT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG .7 1.2.1 Cảm biến xác định số lượng chai 1.2.2 Cơ cấu chấp hành di chuyển vật 16 1.2.3 Cơ cấu chấp hành di chuyển đầu rót 16 1.2.3 Cơ cấu chấp hành rót sản phẩm ( nước ) 17 CHƯƠNG II HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC 18 2.1 Tổng quan PLC: 18 2.2 Cấu trúc phần cứng PLC: 19 2.2.1 Các thành phần PLC bao gồm: 20 2.2.2 Vòng quét PLC: 22 2.3 Ngôn ngữ lập trình PLC: 23 2.4 Hệ thống giám sát điều khiển SCADA 25 2.5 Các dòng PLC Siemens: .26 CHƯƠNG III LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC CHO HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG 30 3.1 Phạm vi công nghệ điều khiển: 30 3.2 Phân bố địa cho PLC 30 a đấu nối phần cứng 30 b thiết lập phân bố địa 31 3.3 Viết chương trình điều khiển cho PLC .31 KẾT LUẬN 36 Kết quả: .36 Hạn chế: 36 Đề xuất 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống điều khiển PLC sử dụng rộng rãi hệ thống sản xuất, chế biến, dây chuyền vận chuyển công nghiệp Đặc biệt sản xuất thực phẩm vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm ln đặt lên hang đầu, làm thủ cơng có sản sinh vi sinh vật khơng có lợi cho sức khoẻ hết ngành sản suất thức uống vấn đề vệ sinh cần thiết để cao suất mà đảm bảo an toàn thực phẩm thi hệ thống sản suất thực phẩm đời có hệ thống rót sản phẩm tự đơng ( rót nước ) Từ đồ án lập trình, mơ tốn điều khiển đơn giản để minh chứng cho ứng dụng PLC điều khiển Mặc dù toán đơn giản với phát triển PLC nay, đặc biệt việc viết chương trình theo module cộng với thư viện, chương trình có khả kế thừa việc mở rộng tốn cho hệ thống đầy đủ hoàn toàn khả thi thực Trong trình thực đồ án xin trân trọng cảm ơn quan tâm giúp đỡ ……………… công tác hướng dẫn, xây dựng tốn, lập trình, mơ hệ thống Đồ án đầu tư dành thời gian thực công phu, nhiên không tránh khỏi thiếu xót mặt cơng nghệ, yếu tố liên động, liên kết dây chuyền thực tế Do mong muốn nhận ý kiến đóng góp Q thầy bạn học viên khác để đồ án xây dựng hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ RÓT SẢN PHẨM Đặt vấn đề Cùng với phát triển công nghiệp hội nhập kinh tế giới TPP hội thách thứ việc chuyển đỏi sang sản xuất tự động hóa điều tất yếu danh nghiệp, nhà máy, xí nghiệp đặc biệt ngành sản xuất thực phẩm Việc phát triển tự động hoá hệ thống điều khiển vận hành trở nên đơn giản nhiều có hệ thống rót sản phẩm tự động góp phần tang suất nâng cao vệ sinh an tồn thực phẩm Góp phần vào cơng phát triển dòng, điều khiển trở nên nhỏ gọn tiện ích Trong khơng thể khơng thể khơng kể đến dòng PLC tập đoàn Siemens đặt biệt PLC S7-1200 dòng nhỏ gọn tích hợp nhiều chức Ứng dụng PLC S7-1200 vào việc thu nhận xữ lý liệu điều khiển trung tâm mà hệ thống rót sản phẩm tự động ứng dụng ứng dụng quy trình cơng nghệ với PLC S7-1200 1.1 HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG 1.1.1 Giới thiệu hệ thống rót sản phẩm tự động Hệ thống rót sản phẩm tự động hệ thống khơng thể thiếu quy trình sản xuất thực phẩm làm tang suất vệ sinh an tồn thực phẩm thay cho việc triết rót thủ cơng hệ thống rót có độ xác cao đồng sản phẩm ( thể tích nước chai có chênh lệch khơng lớn ) 1.1.2 Hoạt động hệ thống rót sản phẩm tự động Ứng dụng PLC S7-1200 biết cách sử dụng ngõ vào digital khối chức timer Hệ thống gồm encoder sensor xác định vật tới hệ thống hoạt động động quay băng tải kéo vật di chuyển tới, thấy vật đến cánh tay robot hoạt động di chuyển sản phẩm vào khung theo vị trí đặt trước sản phẩm đầy khung vận chuyển khung đưa vào 1.2 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG 1.2.1 Cảm biến xác định số lượng chai 1.2.1.1 Cảm biến Định nghĩa: Cảm biến định nghĩa thiết bị dùng để biến đổi đại lượng vật lý đại lượng không điện cần đo thành đại lượng đo (như dòng điện, điện thế, điện dung, trở kháng ) Nó thành phần quan trọng thiết bị đo hay hệ điều khiển tự động Cúng có mặt hệ thống phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm lượng chống ô nhiễm môi trường ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, ơtơ, trò chơi điện tử, v.v A Tìm hiểu chung cảm biến a Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận là gì? Là thiết bị phát đối tượng phương pháp không tiếp xúc thông qua thay đổi trường từ điện Nguyên lý hoạt động của cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận tạo lưới trường điện/ từ (trường tạo mạch cộng hưởng) , đối tượng vào trường cảm biến làm rối loạn đường sức từ, kết gửi đến mạch cộng hưởng thông qua thay đổi để phá thiện đối tượng Nguyên lý làm việc nhìn chung trình phát mồi mạng nhện Hình 4.1: Mô hình một cảm biến tiệm cận Khoảng cách hoạt động cảm biến phụ thuộc vào chất vật liệu đối tượng phát hiện, từ milimet - vài chục milimet Ứng dụng rộng rãi dây chuyền sản xuất đo, đếm sản phẩm, xác định hành trình, phát đối tượng… - Phân loại cảm biến tiệm cận Inductive (cảm ứng điện cảm): phát vật thể kim loại Capacitive (cảm ứng điện dung): phát vật thể kim loại phi kim Magnetic (từ tính): phát đối tượng từ tính Photoelectric (cảm biến quang điện): sử dụng phần tử nhạy sáng để phát đối - tượng Ultrasonic (siêu âm): sử dụng sóng siêu âm để phát đối tượng kim loại phi kim Cảm biến tiệm cận điện dung Hình 4.2: Mạch đo của cảm biến tiệm cận điện dung Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Bộ phận cảm nhận cuộn dây cung cấp dòng có tần số cao, tạo từ trường thay đổi xung quanh cuộn dây Một vật kim loại nằm vùng từ trường xảy hiệu ứng dòng Fuco Theo định luật Lenz, dòng điện có chiều chống lại nguyên nhân tạo nên nó, kết tạo nên từ thông ngược lại từ thông cuộn dây, điều dẫn đến hệ số tự cảm L thay đổi trở kháng : Z = 2πfL Trong L = F(n, η, A, l) với n: số vòng dây η: độ từ thẩm A: khoảng cách l: kiểu vật liệu Ưu – Nhược điểm và phạm vi ứng dụng Ưu điểm Cấu tạo đơn giản Có thể cảm nhận vật thể dẫn điện, không dẫn điện, mức chất lỏng, vật thể nhẹ hay nhỏ Tốc độ đáp ứng nhanh Tuổi thọ độ ổn định với nhiệt độ cao Nhược điểm Bị ảnh hưởng độ ẩm, sương, thay đổi điện môi Dây nối sensor phải ngắn để không ảnh hưởng đến điểm cộng hưởng dao động Phạm vi hoạt động thấp (từ milimet – vài chục milimet) Phạm vi ứng dụng Ứng dụng việc đo phát vật thể kim loại phi kim b.Cảm biến siêu âm Cảm biến siêu âm là gì? Cảm biến siêu âm loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm để xác định khoảng cách cần đo thông qua thời gian phát thu sóng phản xạ đồng thời Nguyên lý hoạt động Hình 4.3: Cảm biến siêu âm Cảm biến phát sóng siêu âm, sau sóng truyền khơng khí với vận tốc khoảng 343m/s Q trình phát sóng siêu âm thu sóng phản xạ diễn đồng thời, đo khoảng thời gian từ lúc phát tới lúc thu về, qua máy tính xác định qng đường mà sóng di chuyển không gian * Các vùng phía trước cảm biến Vùng tối (Blind zone): Vùng tối tồn trước bề mặt cảm biến khoảng từ - 80cm Khi vật thể vùng đầu khơng có trạng thái ổn định Vùng hoạt đợng: Khoảng thời gian tín hiệu phát tín hiệu phản xạ nhận tỉ lệ với khoảng cách từ cảm biến đến vật thể Function Block Diagram (FBD): ngôn ngữ dạng sơ đồ khối, kết nối logic với để thực yêu cầu điều khiển Hình 2.9 Ngôn ngữ FBD Sequential Function Chart (SFC): dạng ngơn ngữ mà chương trình chia thành bước với chuyển tiếp điều kiện để chuyển tiếp, ngôn ngữ dạng GRAFCET Hình 2.10 Ngôn ngữ SFC Instruction List (IL): ngôn ngữ dạng mã máy (Low-level) dùng câu lệnh để lập trình Structured Text (ST): ngôn ngữ dạng cấp cao (High-level) dùng ngôn ngữ BASIC, C, PASCAL để lập trình 2.4 Hệ thống giám sát điều khiển SCADA Hình hệ thống bắt đầu Hình hệ thống rót Hình Hệ thơng rót cuối đoạn Hình.Hệ thống quay lại 2.5 Các dòng PLC Siemens: Các điều khiển SIMATIC Siemens phân loại thành loại bản: Basic Controller: dùng cho ứng dụng cỡ nhỏ tới trung bình với dòng S7-1200 thay cho S7-200 ngày trước mà khơng sản xuất sản xuất dòng S7-200 SMART bên thị trường Trung Quốc Advanced Controller: dùng cho ứng dụng trung bình đến phức tạp với dòng S7-300, S7-400 dòng S7-1500 đời với xu hướng thay hai dòng Distributed Controllers: dùng dòng ET 200P cho ứng dụng điều khiển phân tán (DCS) Software Controller: Đây dạng điều khiển dựa tảng PC ứng dụng S7-1500 Hình 2.12 Phân bố ứng dụng của bộ điều khiển SIMATIC của Siemens Bộ điều khiển S7-1200: Hình 2.13 Bộ điều khiển S7-1200 Bộ điều khiển S7-1200 đời để thay cho dòng S7-200 trước Siemens xu hướng tích hợp điều khiển, hệ thống mạng, hệ thống điều khiển giám sát hệ thống với tảng TIA Portal Hình 2.14 Hệ thống tích hợp toàn diện của Siemens TIA Portal Hệ thống SIMATIC S7-1200 thiết kết tích hợp với PROFINET với cổng Ethernet tích hợp để dễ dàng thiết lập mạng điều khiển Cấu trúc S7-1200 dạng modular giống dòng S7-300 nhằm dễ dàng thay đổi kích cỡ theo ứng dụng, dễ dàng thêm cổng I/O Với dòng CPU 1212C thêm module I/O, với dòng CPU 1214C 1215C, 1217C thêm module I/O Ngồi dòng S7-1200 dễ dàng tích hợp thêm module giao tiếp loại PROFIBUS, GPRS làm tăng độ linh hoạt hệ thống lên cao Để lập trình cho S7-1200 Siemens cung cấp gói phần mềm TIA Portal với ưu điểm: Dễ dàng trao đổi chức Các dự án dùng lại với thư viện sẵn có tạo thêm Tích hợp hệ thống chẩn đốn Có chức theo dõi Tích hợp điều khiển chuyển động Tích hợp điều khiển PID Dễ dàng mô với PLC HMI Hệ thống trao đổi liệu liên kết PLC WINCC thực dễ dàng Quản lý nhiều trạm Project Tích hợp bảo vệ kiểu password, know-how, chống copy, truy nhập CHƯƠNG III LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC CHO HỆ THỐNG RÓT SẢN PHẨM TỰ ĐỘNG 3.1 Phạm vi công nghệ điều khiển: Với đồ án phạm vi sử dụng q trình rót sản phẩm tự động Rót lúc tối đa chai Chiều dài hành trình rót tối đa 500mm 3.2 Phân bố địa cho PLC a đấu nối phần cứng b thiết lập phân bố địa 3.3 Viết chương trình điều khiển cho PLC KẾT LUẬN Kết quả: Mơ hình có độ bền cao tốc độ xữ lý nhanh Hệ thống giám sát linh hoạt Sản phẩm rót nhanh thể tích đồng Hạn chế: Tuy đề tài em hoàn thành mục tiêu đề bên cạnh đề tài gặp nhiều khó khăn mặt khí số loại cảm biển chưa phân tích kỹ hết loại tiêu đề tài Đề tài hạn chế kích thước hệ thống rót lúc chai Đề xuất Nâng cao kích thước mơ hình số lượng rót lúc cách tăng tốc độ xữ lý chiều dài hành trình vitme TÀI LIỆU THAM KHẢO Frank D Petruzella, Programmable Logic Controller, 4th Edition, ISBN 978-0-07351088-0, The McGraw-Hill Companies Sensor phát vật http://hshop.vn/products/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-v1-2 Hội Tự Động Hóa Việt Nam - http://automation.net.vn/Nghien-cuu-trao-doi/Cong-nghe-TuDong-hoa-trong-thoi-dai-moi.html - truy cập 10:38am 20/2/2017 +7GMT Practical SCADA for Industry - Bailey D – Elsevier -2003 Voer - http://voer.edu.vn/m/tong-quan-ve-plc/837d1dc9 - - truy cập 10:38am 20/2/2017 +7 GMT Giáo trình PLC S7-200 - ThS Phạm Phú Thọ (TCN KTKT Hùng Vương) – 2010 Wikipedia - https://vi.wikipedia.org/wiki/SCADA - truy cập 22:49pm ngày 20/2/2017 +7 GMT website - http://vankhinen.vn/van-dien-tu-la-gi-bid5.html - truy cập 2:23am ngày 22/3/2017 +7 GMT ... THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC 18 2.1 Tổng quan PLC: 18 2.2 Cấu trúc phần cứng PLC: 19 2.2.1 Các thành phần PLC bao gồm: 20 2.2.2 Vòng quét PLC: ... giảm thiểu việc nối dây phẩn cứng mạch điều khiển rơ le Ban đầu PLC xuất để thay hệ thống điều khiển PLC, sau với phát triển cơng nghệ PLC ứng dụng ứng dụng phức tạp, khơng ứng dụng đóng/ mở... điều khiển PLC dễ dàng viết chỉnh sửa theo yêu cầu Tổng chi phí giảm: so sánh giá thành PLC rơle PLC có giá thành cao hơn, nhiên hệ thống điều khiển phức tạp hệ thống điều khiển PLC có giá