Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng PLC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Mai Chung Đức Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đức Minh HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Mai Chung Đức – MSV : 1412102091 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng PLC NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Nguyễn Đức Minh Học hàm, học vị : Thạc sĩ Cơ quan công tác : Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn : Toàn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày 13tháng 08 năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày 02 tháng 11 năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Mai Chung Đức Th.S Nguyễn Đức Minh Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ CẤU TRÚC HỌ PHẦN CỨNG PLC S7 200 1.1 Giới thiệu PLC 1.2Phân Loại 1.3 Chế độ làm việc vòng quét 1.4 Các thiết bị phụ trợ 1.5 Ngơn ngữ lập trình 1.6 Ứng dụng PLC 10 1.7.Giới thiệu PLC S7-200 .11 1.7.1 Các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn PLC s7-200 11 1.7.2.Tính PLC S7-200 11 1.7.3.Cấu trúc nhớ CPU 12 1.7.4 Đơn vị S7-200 15 1.8.Tập lệnh .16 1.8.1 Các lệnh vào 16 1.8.2 lệnh ghi xóa giá trị cho tiếp điểm 17 1.8.3 Timer: TON,TOF, TONR 18 1.8.4 COUNTER 20 1.9 Chương trình điều khiển 23 1.9.1 Khai bào phần cứng 23 1.9.2 Cấu trúc sổ lập trình 24 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM LỰA CHỌN PHƯỚNG ÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI 28 1.Giới thiệu tóm tắt đề tài 28 2.2 Khả ứng dụng thực tế lý chọn đề tài 29 2.3 Phân tích hoạt động hệ thống 31 2.3.1 Hoạt động phân loại thủ công .31 2.3.2 Hoạt động phân loại tự động 31 2.4 Các yêu cầu thiết kế hệ thống 31 2.4.1 Các chuyển động .31 2.4.2 Các yêu cầu thiết kế 31 2.5.Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 32 2.6 Các băng chuyền phân loại sản phẩm 33 2.6.1 Giới thiệu chung .33 2.6.2 Ưu điểm băng tải 33 2.6.3.Cấu tạo băng tải .33 2.6.4 Các loại băng tải thị trường 34 CHƯƠNG 3.THIẾT KẾ XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 37 3.1.Thiết kế khối nguồn chiều .37 3.2 Giới thiệu động chiều 38 3.3 Phương trình đặc tính động điện chiều 39 3.3.1 Phân loại động điện chiều 41 3.3.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều 41 3.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động, sơ đồ khối Rơle 42 3.5 Cảm biến quang 43 3.6 Cơng tắc hành trình 48 3.7 Mô tả hệ thống phân loại sản phẩm 49 3.7.1Sơ đồ khối 49 3.7.2 Sơ đồ nguyên lý 50 3.7.3 Khối xử lý trung tâm 51 3.7.5 Khối chấp hành .52 KẾT LUẬN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 WB Vùng dẫn WP = h.f (Năng lượng ánh ánh sáng) Vùng cấm WL WP = WL + WĐ (Năng lượng để phá vỡ liên kết đồng hoá trị) WG WL + WĐ = WB Vùng hoá trị  WB Các ứng dụng cảm biến quang thường gặp thực tế Điều khiển từ xa Xác định vật cản Xác định vị trí 45 Hình 3.4 Các ứng dụng cảm biến quang Nguồn sáng Tia hồng ngoại loại ánh sáng khơng thể nhìn thấy mắt thường Nó dạng khác xạ điện từ, tồn vùng ánh sáng đỏ nhìn thấy dải phổ ánh sáng xạ diện từ Ngồi hồng ngoại ánh sáng nhìn thấy có loại ánh sáng thứ ba gọi tia tử ngoại tồn phía vùng ánh sáng tím ánh sáng nhìn thấy dải phổ ánh sáng Giống ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại truyền qua khơng khí, nước, ống thuỷ tinh, ống nhựa Các thiết bị dùng để phát tia hồng ngoại Led dặc biệt gọi Led hồng ngoại a) Led hồng ngoại Khi phân cực thuận cho tiếp giáp P -N lượng giải phóng tái hợp điện tử - lỗ trống gần P-N led phát sinh photon hồng ngoại Led hồng ngoại dùng để phát sáng hồng ngoại Vật liệu chế tạo GaAs với vùng cấm có độ rộng 1,43eV tương ứng với xạ khoảng 950nm Led hồng ngoại có hiệu suất lượng tử cao so với loại led phát ánh sáng thấy được, vật liệu bán dẫn “trong suốt” sóng hồng ngoại, tia hồng ngoại khơng bị yếu vượt qua lớp bấn dẫn để Led hồng ngoại khơng phát sóng cho lợi điểm thiết bị kiểm sốtvì khơng gây ý Thời gian đáp ứng nhỏ cỡ ns, phổ ánh sáng hoàn toàn xác định, độ tin cậy cao độ bền tốt Thông lượng tương đối nhỏ (10 mw) nhạy với nhiệt độ nhược điểm hạn chế phạm vi sử đèn Diod quang tranzitor quang * Diod quang Vùng nghèo Nguyên lý làm việc: Diod phân cực ngược để hạn chế hạt đa số; hạt thiểu số tham gia dẫn điện WP = 0, Ucc đặt: tạo dòng rò Io hạt thiểu số di chuyển WP  WB, Ucc đặt: Năng lượng phát vào vùng tiếp giáp, phá hạt tiếp giáp tạo hạt dẫn tự do, điện tử giải phóng dương nguồn, lỗ trống âm nguồn tạo dòng quang điện Ip có giá trị vài nA  mA, tuỳ thuộc vào vật liệu bề dày tiếp giáp vài * Transitor quang Tranzitor quang tranzitor silic loại NPN mà vùng bazơ chiếu sáng, Khi khơng có điện áp đặt bazơ, có điện áp đặt C, chuyển tiếp B-C phân cực ngược Điện áp đặt vào tập trung toàn chuyển tiếp B -C (phân cực ngược) Trong chênh lệch điện E B không đáng kể (VBC = 0.6  0.7V) Khi tiếp giáp B-C chiếu sáng hoạt động giống diod quang chế độ quang dẫn với dòng ngược Ir Có thể coi tranzitor quang tổ hợp phot o đio transitor Diod quang cung cấp dòng quang điện bazơ, transitor cho hiệu ứng khuếch đại  Các điện tử lỗ trống phát sinh vùng bazơ (dưới tác dụng ánh sáng) bị phân chia tác dụng điện trường chuyển tiếp B-C *Đặc điểm Transitor quang dùng làm chuyển mạch, chế độ có ưu điểm so với Diod quang cho phép điều khiển cách trực tiếp dòng chạy qua tương đối lớn Cả hai nhạy với tia hồng ngoại thường sử dụng để phát hiệnn tia hồng ngoại 3.6 Cơng tắc hành trình Cơng tắc hành trình cơng tắc có chức đóng mở mạch điện, đặt đường hoạt động cấu cho cấu đến vị trí tác động lên cơng tắc Hành trình tịnh tiến quay Khi cơng tắc hành trình tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng cơng tắc hành trình vào mục đích như: Giới hạn hành trình: (Khi cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc làm ngắt nguồn cung cấp cho cấu  khơng thể vượt qua vị trí giới hạn) Hành trình tự động: Kết hợp với rơle, PLC hay vi điều khiển để cấu đến vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động (hoặc cấu đó) Từ phân tích ta thấy ta thấy so với cảm biến quang, cơng tắc hành trình có độ nhạy hơn, phạm vi tác động bị hạn chế Tuy nhiên, có ưu điểm khả làm việc môi trường kh ắc nghiệt, có độ ổn định cao, khả chống nhiễu tốt so với cảm biến quang dễ bị ảnh hưởng nhiễu Để sát với thực tế sản xuất nhà máy Nhóm đồ án chọn cơng tắc hành trình làm thiết bị nhận dạng, phân l oại sản phẩm 3.5 Cơng tắc hành trình 3.7 Mơ tả hệ thống phân loại sản phẩm 3.7.1Sơ đồ khối KHỐI HIỂN THỊ KHỐI C HÀNH K K H Ố I C Ả M B I Ế N 3.7.2 Sơ đồ nguyên lý C1 Vcc 19 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 XTAL1 11,0592 18 XTAL2 33pF RST +5V R2 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 C3 100 10uF 29 30 31 PSEN ALE EA R1 8K2 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P1.0/T2 P3.0/RXD P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/W R P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 X1 C2 +5V 21 P2.0 22 P2.1 23 P2.2 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P2.0 R3 R4 100 100 Q1 R5 2SA872 P2.1 1k2 Q2 R6 2SA872 1k2 A B C D E F G A B C D E F G P2.3 U3 33pF KHOI HIEN THI P3.1 P3.0 Vcc R3 R4 100 100 AT89C52 KHOI XU LI TRUNG TAM +5V P2.2 R5 1k2 Q1 P2.3 R6 1k2 Q2 2SA872 BC 2SA872 VAN 4.3.3.3.Khối cảm biến RV1 R7 10k U1:A RL1 RL2 RELAY1 P3.0 V24V LED-RED LM358 BC KHOI CAM BIEN VAN D3 V24V 1k RELAY2 DC KHOI CHAP HANH KHOI XU LI TRUNG TAM +5V R7 U1:A 10k RV1 P3.0 1k D3 LED-RED LM358 KHOI CAM BIEN - Gồm hai phần: + Phần phát + Phần thu - Được bố trí theo hành trình băng chuyền sản Mỗi lần có sản phẩm qua phát xung báo cho vi điều khiển biết - Phần phát led phát hồng ngoại - Phần thu led thu opamp so sánh * Ngun lí hoặt động: lần có sản phẩm qua chắn ngang led phát thu làm cho opamp tạo xung đưa vào vi điều khiển 3.7.3 Khối xử lý trung tâm C1 33pF U3 X1 C2 +5V 19 XTAL1 18 XTAL2 11,0592 33pF RST P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 21 P2.0 +5V R2 P2.0/A8 P2.1/A9 C3 100 39 38 37 36 35 34 33 32 10uF 29 30 31 R1 8K2 PSEN ALE EA P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P1.0/T2 P3.0/RXD P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/W R P3.7/RD 22 P2.1 23 P2.2 24 P2.3 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P3.0 P3.1 AT89C52 KHOI XU LI TRUNG TAM +5V - Kiểm soát, điều khiển hoặt động mạch - Gởi liệu đến khối, điều khiển khối hoặt động - Khối dùng AT89C51 lập trình cho hoặt động mạch 3.7.4 Khối hiển thị - Bao gồm led đoạn làm nhiệm vụ hiển thị số sản phẩm đếm P2.0 Vcc P2.0 R3 R4 100 100 Q1 R5 2SA872 Q2 R6 P2.1 2SA872 1k2 A B C D E F G 1k2 A B C D E F G KHOI HIEN THI Vcc 3.7.5 Khối chấp hành Vcc R3 R4 100 Q1 R5 2SA872 P2.3 Q2 R6 2SA872 1k2 BC VAN 1k2 RL1 RL2 RELAY1 J1 RELAY2 DC V24V V24V DC DAY VAN TBLOCK-I2 VAN J2 BC P2.2 100 KHOI CHAP HANH VAN DAY2 TBLOCK-I2 KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp,dưới hướng dẫn tận tình thầy giáo Thạc sĩ Nguyễn Đức Minh, đến tác giả hoàn thành đồ án Nội dung đồán bao gồm: Phần kiến thức: * Tìm hiểu PLC họ PLC S7 200 hãng Simen * Khái quát hệ thống phân loại sản phẩm,lựa chọn phướng án thiết kế băng tải *Thiết kế xây dựng mơ hình phân loại sản phẩm Đề tài trình bày theo dạng mơ hình mơ Nên qtrình thực luận văn khơng tránh khỏi sai sót.mong đề tài bạn sinh viên khoá sau tiếp tục nghiên cứu khắc phục mặt hạn chế đề tài để tạo sản phẩm tối ưu phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội Em xin bảo, góp ý thầy cô để đề tài em hoànthiện hơn.Cuối em xin trân trọng cảm ơn thầy Hiệu trưởng, Ban Giám hiệu nhà trường, phòng ban chức năng, thầy trưởng khoa điện, thầy cô khoa điện đặc biệt thầy Thạc sĩ Nguyễn Đức Minh người trựctiếp hướng dẫn em thực đề tài Hải Phòng, ngày tháng Sinh viên thực Mai Chung Đức năm 2018 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Thành Bắc (2001), Giáo trình thiết bị điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phan Quốc Phơ - Nguyễn Đức Chiến (2008), Giáo trình cảm biến, Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS TSKH Thân Ngọc Hoàn (1999), Máy điện, Nhà xuất giao thơng vận tải Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xn Minh (1997), Tự động hoá SIMATIC S7–200 -Nhà xuất nông nghiệp https.luanvan.com ... “ Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng PLC ”.Để giúp cho sinh viên có thêm hiểu biết vấn đề CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ CẤU TRÚC HỌ PHẦN CỨNG PLC S7 200 1.1 Giới thiệu PLC. .. thiết kế hệ thống 31 2.4.1 Các chuyển động .31 2.4.2 Các yêu cầu thiết kế 31 2.5 .Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 32 2.6 Các băng chuyền phân loại sản phẩm ... VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên : Mai