Thiết kế hệ thống xay tiêu và đóng thành sản phẩm

MỤC LỤC PHẦN A: MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.1 Tổng quan đề tài I.2 Các phương pháp thực CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 Lý thuyết PLC II.1.1 Bộ nguồn II.1.2 Module CPU II.1.3 Module mở rộng: II.1.3.1 Module nguồn nuôi (PS - Power supply): II.1.3.2 Module xử lý vào/ra tín hiệu số (SM - Signal module): II.1.3.3 Module ghép nối (IM - Interface module): II.1.3.4 Module chức (FM - Function module): II.1.3.5 Module truyền thông (CP - Communication module): II.1.4 Bộ nhớ: II.1.5 Vòng quét chương trình: 10 II.1.6 Trao đổi liệu CPU module mở rộng: 12 II.1.7 Cấu trúc chương trình: 13 II.2 Thiết kế mô 15 II.2.1 Chọn thiết bị 15 II.2.1.1 Khối tín hiệu vào 15 II.2.1.1.1 Nút nhấn 15 II.2.1.1.2 Cảm biến quang 16 II.2.1.1.3 Cảm biến tiệm cận 16 II.2.1.1.4 Cảm biến loadcell 17 II.2.1.1.5 IC INA128 KHUYẾCH ĐẠI ĐIỆN ÁP 21 II.2.1.2 Khối chấp hành 22 II.2.1.2.1 Xy lanh van 22 II.2.1.2.2 Động thiết bị đóng cắt 24 II.2.1.2.2.1 Động thiết bị đóng cắt cho bồn xay 24 II.2.1.2.2.2 Động cho cấu vặn nắp chai 28 II.2.1.2.2.3 Động cho cấu cấp liệu băng tải 28 II.2.1.3 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 29 II.2.1.3.1 Module nguồn nuôi 29 II.2.1.3.2 CPU (6ES7 312-1AE14-0AB0) 30 II.2.1.3.3 MODULE DI/DO (6ES7323-1BL00-0AA0) 30 II.2.1.3.4 MODULE AI (SM331 8AI 13 BITS-6ES7331-1KF02-0AB0) 31 II.2.2 Nối dây 32 II.2.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 36 PHẦN C: KẾT LUẬN 42 KẾT LUẬN 42 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 42 PHẦN D: TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM tháng 12 năm 2017 Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN PHẦN A: MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Sau thành công cách mạng công nghiệp lần thứ 3, kỹ thuật sản xuất toàn cầu phát triển đổi không ngừng Những công nghệ liên tiếp đưa vào thực tiễn sản xuất Điều đặt thách thức lớn cho sinh viên khối ngành kỹ thuật khả nắm bắt công nghệ kỹ thuật tiên tiến để đáp ứng kịp yêu cầu doanh nghiệp GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Nắm bắt tình hình chung đó, nhóm sinh viên thực đồ án “Thiết kế hệ thống xay tiêu đóng thành sản phẩm ” mong muốn ứng dụng kiến thức thiết bị PLC học kết hợp với việc nghiên cứu hệ thống khí nén để tìm hiểu sâu cấu sản xuất tự động nhà máy, giúp sinh viên tích lũy kiến thức kỹ để giải vấn đề nêu GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Trong khoảng thời gian khả định nhóm sinh viên thực hiện, đề tài giới hạn nghiên cứu chưa đủ độ tin cậy để làm việc điều kiện khắt khe nhà máy sản xuất Dây chuyền sản xuất sản phẩm hồ tiêu thành phẩm dây chuyền có quy mơ lớn bao gồm nhiều quy trình liên kết với làm sạch, phân loại theo kích cỡ, tách đá sạn, phân loại khí động học, phân loại tỷ trọng xoắn ốc, rửa xử lý vi sinh nước, sấy, làm nguội sau sấy Đề tài giới hạn việc xay đóng thành sản phẩm mà không thực giai đoạn nêu Đề tài dựa nghiên cứu lý thuyết chưa có mơ hình thực tế, khó tránh khỏi sai sót làm thực tế nhận thấy Vì nghiên cứu chưa đủ độ tin cậy để làm việc điều kiện khắt khe nhà máy sản xuất SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Đề tài “Thiết kế hệ thống xay tiêu đóng thành sản phẩm” thực thiết kế mô mô hình TIA PORTAL, từ ta có nhìn tổng quan để tài I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Để hồn thành đề tài, nhóm sinh viên xác định cần có phương pháp thực sau: - Tính tốn lựa chọn thiết bị - Thiết kế hệ thống phương diện lý thuyết - Thiết kế hệ thống điều khiển - Viết chương trình điều khiển SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án mơn học CHƯƠNG II GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1 LÝ THUYẾT VỀ PLC PLC viết tắt Programmable Logic Control thiết bị điều khiển Logic lập trình hay khả trình được, cho phép thực linh hoạt thuật toán điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Trong lĩnh vực tự động điều khiển, điều khiển PLC thiết bị có khả lập trình sử dụng rộng rãi Kỹ thuật PLC sử dụng từ năm 60 sử dụng chủ yếu để điều khiển tự động hố q trình cơng nghệ q trình sản xuất cơng nghiệp Đặc trưng PLC sử dụng vi mạch để xử lý thơng tin, giống vi xử lý xong việc lập trình tốc độ thuận tiện hơn, xử lí nhanh dễ dàng thay đổi cơng nghệ, cải tạo dựa chương trình phần mở rộng Các nối ghép logic cần thiết trình điều khiển xử lí phần mềm người dùng lập nên cài vào Cùng với lí nên giải toán tự động hoá cách dễ dàng, khác chung điều khiển thay đổi phần mềm tức phương trình khác Các ưu PLC tự động hoá: - Thời gian lắp đặt cơng trình ngắn - Dễ dàng thay đổi khơng tốn mặt tài - Có thể tính tốn xác giá thành - Cần thời gian làm quen - Do phần mềm linh hoạt nên muốn mở rộng cải tạo công nghệ dễ dàng - Ứng dụng điều khiển phạm vi rộng - Dễ bảo trì, thị vào giúp xử lý cố dễ dàng nhanh - Độ tin cậy cao, chuẩn hoá phần cứng điều khiển Thích ứng với mơi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp dao động, tiếng ồn Đứng đầu hệ PLC phải kể đến công ty AltanBrellay Mỹ, công ty Mitsubishi, Omron Nhật, Siemens Đức, ABB Thuỵ Sĩ, Schnider Pháp SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN Cấu trúc chung hệ thống PLC thể tiên sơ đồ sau : Bus địa Bộ đệm Bus điều khiển Bộ nhớ chương trình EEPROM Bộ nhớ chương trình Nguồn pin CPU vi xử lý Clock Bộ đệm Bus liệu Bộ đệm Bus hệ thống ( vào/ra) Mạch chốt Mạch giao tiếp Bộ nhớ hệ thống ROM Bộ nhớ liệu RAM Khối vào Bộ đệm Bộ lọc Panel lập trình Mạch cách ly II.1.1 BỘ NGUỒN Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn nguồn dựa dòng tiêu thụ điện áp chiều (5 VDC 24 VDC) Dòng tiêu thụ phân tử PLC phải nhỏ dòng điện cấp nguồn để không bị tải SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN II.1.2 MODULE CPU Thành phần PLC khối vi xử lý CPU Sản phẩm hãng có đặc trưng cho tính linh hoạt, tốc độ xử lý khác nhau, hình thức bên ngồi, hệ CPU hãng phân biệt nhờ đầu vào, nguồn cung cấp Tốc độ xử lí CPU tốc độ xử lý bước lệnh chương trình PLC đòi hỏi CPU phải có tốc độ xử lý nhanh để mô tượng logic vật lý xảy nhanh giới thực, CPU có tần số nhịp cao xử lí cao Tuy nhiên tốc độ bị ảnh hưởng cách lập trình cho PLC Module CPU loại module có chứa vi xử lý, hệ điều hành, nhớ, thời gian, đếm, cổng truyền thơng (RS485) có vài cổng vào số Các cổng vào số có module CPU gọi cổng vào onboard PLC S7 300 có nhiều loại module CPU khác Chúng đặt tên theo vi xử lý có module CPU312, module CPU314, module CPU315 Những module sử dụng loại vi xử lý, khác cổng vào/ra onboard khối hàm đặc biệt tích hợp sẵn thư viện hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào/ra onboard đựợc phân biệt với tên gọi thêm cụm chữ IFM (Intergrated Function Module) Ví dụ Module CPU312 IFM, Module CPU314 IFM Ngoài có loại module CPU với cổng truyền thơng, cổng truyền thơng thứ hai có chức phục vụ việc nối mạng phân tán Các loại module phân biệt với loại module khác cụm từ DP (Distributed Port) module CPU315-DP II.1.3 MODULE MỞ RỘNG: Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-300 thiết kế theo kiểu module Các module sử dụng cho nhiều ứng dụng khác Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module thuận tiện cho việc thiết kế hệ thống gọn nhẹ dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống Số module sử dụng nhiều hay tuỳ theo ứng dụng tối thiểu phải có module module CPU, module lại module truyền nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên động cơ, đèn báo, rơle, van từ Chúng gọi chung module mở rộng SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN Các module mở rộng chia thành loại chính: II.1.3.1 MODULE NGUỒN NI (PS - POWER SUPPLY): Có loại: 2A, 5A, 10A II.1.3.2 MODULE XỬ LÝ VÀO/RA TÍN HIỆU SỐ (SM - SIGNAL MODULE): Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm: DI (Digital input): Module mở rộng cổng vào số Số cổng vào số mở rộng 8, 16, 32 tuỳ loại module - DO (Digital output): Module mở rộng cổng số Số cổng số mở rộng 8, 16, 32 tuỳ loại module - DI/DO (Digital input/Digital output): Module mở rộng cổng vào/ra số số cổng vào/ra số mở rộng vào/8ra 16 vào/16 tuỳ loại module - AI (Analog input): Module mở rộng cổng vào tương tự Số cổng vào tương tự 2, 4, tuỳ loại module - AO (Analog output): Modulee mở rộng cổng tương tự Số cổng tương tự 2, tuỳ loại module AI/AO (Analog input/Analog output): Module mở rộng cổng vào/ra tương tự Số cổng vào/ra tương tự vào/2 hay vào/4 tuỳ loại module Các CPU S7 300 xử lý tín hiệu số, tín hiệu analog phải chuyển đổi thành tín hiệu số Cũng module số, người sử dụng thiết lập thông số cho module analog II.1.3.3 MODULE GHÉP NỐI (IM - INTERFACE MODULE): Module ghép nối nối module mở rộng lại với thành khối quản lý chung module CPU Thông thường module mở rộng gắn liền với đỡ gọi rack Trên rack có nhiều module mở rộng (khơng kể module CPU, module nguồn nuôi) Một module CPU S7-300 làm việc trực tiếp với nhiều rack rack phải nối với module IM Các module ghép nối (IM) cho phép thiết lập hệ thống S7 300 theo nhiều cấu hình S7-300 cung cấp loại module ghép nối sau: SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN - IM 360: Là module ghép nối mở rộng thêm tầng chứa module với khoảng cách tối đa 10 m lấy nguồn từ CPU -IM 361: Là module ghép nối mở rộng thêm ba tầng, với tầng chứa module với khoảng cách tối đa 10 m đòi hỏi cung cấp nguồn 24 VDC cho tầng -IM 365: Là module ghép nối mở rộng thêm tầng chứa module với khoảng cách tối đa m lấy nguồn từ CPU II.1.3.4 MODULE CHỨC NĂNG (FM - FUNCTION MODULE): Module có chức điều khiển riêng Ví dụ module PID, module điều khiển động bước II.1.3.5 MODULE TRUYỀN THÔNG (CP - COMMUNICATION MODULE): Module phục vụ truyền thông mạng PLC với PLC với máy tính Mơ hình kết nối SIMATIC s7-300 SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN II.2.1.3 KHỐI ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM Slot Tên thiết bị PS307 – 6ES7307-1EA01-0AA0 CPU 6ES7 312-1AE14-0AB0 MODULE DI 16/DO 16 x DC 24 V/0.5 A MODULE AI 8AI 13 BITS-6ES7331-1KF020AB0 II.2.1.3.1 MODULE NGUỒN NUÔI PS307 – 6ES7307-1EA01-0AA0  Ngõ vào :  Điện áp 120/230VAC  Tần số: 50Hz 60Hz  Dòng điện : 0.9 A Uvào: 120V  0.5 A Uvào: 230V  Ngõ :  Điện áp 24VDC  Dòng điện: 2A SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 29 Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN II.2.1.3.2 CPU (6ES7 312-1AE14-0AB0) 6ES7 312-1AE14-0AB0 Điện áp đinh mức CPU: 24VDC Dòng điện tiêu thụ: 500mA Cơng suất: 4W Bộ nhớ làm việc 32 KBYTE II.2.1.3.3 MODULE DI/DO (6ES7323-1BL00-0AA0) DI 16/DO 16 x DC 24 V/0.5 A SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 30 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN II.2.1.3.4 MODULE AI (SM331 8AI 13 BITS-6ES7331-1KF02-0AB0) SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 31 Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN  Ngõ vào 8AI  Dãy điện áp : ±5V, ±10V, 1…5V, 0…10V, ± 50 mV, ± 500 mV, ± V  Dãy dòng điện: 0…20 mA, ±20mA, 4…20mA  Độ phân giải 13 bits II.2.2 NỐI DÂY ĐỊA CHỈ I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 PIW272 TÊN THIẾT BỊ ON (Thường mở) OFF (Thường đóng) Cảm biến điện dung S1 (PNP-NO) Cảm biến điện dung S2 (PNP-NO) Cảm biến điện dung S3 (PNP-NO) Cảm biến điện dung S4 (PNP-NO) Cảm biến quang S5 (PNPNO) Cảm biến quang S6 (PNPNO) Tiếp điểm thường mở role nhiệt LOADCELL + Bộ khuyếch đại SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG CHỨC NĂNG Cho phép hoạt động Dừng hoạt động Chống tràn bồn xay Phát bôn xay hết nguyên liệu Chống tràn bồn cấp liệu Phát bồn cấp liệu hết ngun liệu Phát chai tới vị trí rót liệu Phát chai tới vị trí đóng nắp Quá tải bồn xay ngắt hệ thống Cân lượng tiêu đổ vào lọ 32 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN ĐỊA CHỈ TÊN THIẾT BỊ Q0.0 Q0.1 Q0.2 Rơle trung gian Rơle trung gian Rơle trung gian Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Rơle trung gian Rơle trung gian Rơle trung gian Rơle trung gian Rơle trung gian Rơle trung gian ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN Động băng tải (Đ.C1) Động băng tải 2(Đ.C2) Động cấp liệu (24VDC) (Đ.C3) Động xay tiêu(Đ.C4) Xi-lanh đẩy chai(XL1) Xi lanh giữ chai(XL2) Xi lanh giữ chai(XL3) Xi lanh đóng nắp (XL4) Động xoay nắp chai (Đ.C5) + 24V DC - ON DI DO 0.0 L+ S1 PNP 0.1 0.0 0.2 0.1 S2 PNP 0.3 0.2 0.4 0.3 0.4 OFF S3 PNP S4 PNP 0.5 PLC S7300 R1 R2 R3 R4 R5 0.5 R6 0.7 0.6 1.0 0.7 R7 R8 1.0 R9 0.6 S5 PNP COM M S6 PNP 97 98 GND GND RN SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 33 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN Vre f V- Vo V+ V+in V-in RG Loadcell I WAREX WL260 S P-S AE RG IC INA 128 - W HIT E + GRE EN - BLACK + RE D 45 ( ) 10VD C 10VD C GN D R5 Đẩy chai Giữ chai R6 24VDC Giữ chai R7 24VDC VAN1 24VDC VAN2 VAN3 Động đóng nắp Đóng nắp R8 R9 24VDC 24VDC VAN4 M Động băng tải R1 Động băng tải R2 24VDC M1 SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Động cấp liệu R3 24VDC M2 24VDC M3 34 Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN L1 N 95 RN 96 R4 K SƠ ĐỒ NỐI DÂY ĐỘNG CƠ BỒN XAY Sơ đồ nối Van 5/2 với xilanh SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 35 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN II.2.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN NETWORK 1: SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 36 Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN NETWORK 2: SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 37 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN NETWORK NETWORK SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 38 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN NETWORK 5: SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 39 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN NETWORK 6: NETWORK 7: SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 40 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN NETWORK 8: SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 41 Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN PHẦN C: KẾT LUẬN KẾT LUẬN Với hướng dẫn tận tình thầy Lê Chí Kiên – giảng viên trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, chúng em hồn thành đồ án mơn học điều khiển lập trình với đề tài “Thiết kế hệ thống xay tiêu đóng thành sản phẩm” Nhờ vào q trình thực hiện, nhóm sinh viên hiểu thêm phần mềm hiểu thêm PLC nói chung dòng SIMATIC S7-300 nói riêng HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Đề tài “Thiết kế hệ thống xay tiêu đóng thành sản phẩm” tương đối đơn giản, có khả mở rộng, ta nâng cấp hệ thống cân băng tải cân trục vít để hệ thống chạy mượt xác SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 42 Đồ án môn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN PHẦN D: TÀI LIỆU THAM KHẢO Simatic s7300 manual goo.gl/1418SF http://www.plcvietnam.com.vn/ SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG 43 ... bắt công nghệ kỹ thuật tiên tiến để đáp ứng kịp yêu cầu doanh nghiệp GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Nắm bắt tình hình chung đó, nhóm sinh viên thực đồ án Thiết kế hệ thống xay tiêu đóng thành sản phẩm ” mong... sản xuất SVTH: ĐỖ TRƯỜNG AN TRẦN VĂN TÙNG Đồ án mơn học GVHD PGS.TS.LÊ CHÍ KIÊN PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN I.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Đề tài Thiết kế hệ thống xay tiêu đóng thành sản phẩm ... cậy để làm việc điều kiện khắt khe nhà máy sản xuất Dây chuyền sản xuất sản phẩm hồ tiêu thành phẩm dây chuyền có quy mơ lớn bao gồm nhiều quy trình liên kết với làm sạch, phân loại theo kích cỡ,