Xây dựng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNGCHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNGLựa chọn loại băng tải sử dụng: Băng tải chọn là băng tải ngangTốc độ băng truyền :V=9,5mphútHệ số ma sát :µ=0.15Hệ số ma sát pully :π1=0.95Hệ số ma sát hộp giảm tốc :π2=0.9Thời gian làm việc :8hngày

MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện giới phát triển vũ bão khoa học kỹ thuật, kéo theo phát triển nhiều lĩnh vực khác ngành sản xuất khác Những công nghệ mới, tiên tiến liên tục ra đời để thay công nghệ cũ lạc hậu, nhằm phục vụ nhu cầu ngày cao người Khơng thể nằm ngồi quy luật phát triển Đất nước ta tiến hành cơng nghiệp hóa, đại hóa Phấn đấu đến năm 2020 trở thành nước cơng nghiệp phát triển Để điều trở thành thực phải không ngừng nghiên cứu phát triển, ứng dụng công nghệ tiên tiến vào thực tiễn để đẩu nhanh công công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Trong ngành tự động hóa q trình sản xuất chiếm vị trí quan trọng, mũi nhọn then chốt để giải vấn đề nâng cao xuất chất lượng sản phẩm.Một vấn đề quan trọng dây truyền tự động hóa phân loại sản phẩm nhiều vấn đề khác Trong phải kể đến hệ thống điều khiển ghép nối thiết bị với PLC Chiếm vị trí quan trọng ngành tự động hóa kỹ thuật điều khiển logic khả lập trình viết tắt PLC (progammable logical controller) Nó phát triển mạnh mẽ ngày chiếm vị trí quan trọng ngành kinh tế quốc dân Không thay cho kĩ thuật điều khiển cấu cam kỹ thuật rowle trước mà chiếm lĩnh nhiều chức phụ khác chẳng hạn chức chuẩn đốn Kỹ thuẩ điều khiển có hiệu với máy làm việc độc lập với hệ thống máy sản xuất linh hoạt phức tạp Dùng PLC có nhiều ưu điển :nhỏ gọn , hoạt động xác tin cậy đặc biệt thay đổi chương trình điều khiển cách dễ dàng Trong thời gian làm thực hành em giao nhiệm vụ đề tài : “ Xây dựng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu ” Do Ths Đỗ Thị Mai hướng dẫn 2 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1:Giới thiệu hệ thống SCADA sơ đồ nguyên lý hoạt động 1.1.1 SCADA ? SCADA– Supervisory Control And Data Acquisition hệ thống quản lý tự động hóa công nghiệp với chức điều khiển giám sát thu thập liệu Khởi nguồn hệ thống SCADA thiết bị nhập, xuất liệu sử dụng để kiểm soát từ xa hoạt động công nghiệp năm 1960 Chỉ đến đầu năm 1970, khái niệm “SCADA” hình thành, mà vi xử lý điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller) phát triển, từ giúp nâng cao khả quản lý kiểm soát quy trình tự động hóa doanh nghiệp Trong năm 1980 1990, hệ thống SCADA cải tiến với việc sử dụng mạng cục LAN (Local Area Network), cho phép hệ thống SCADA kết nối với nhau, tiền đề cho phát triển phần mềm giao diện người - máy máy tính (PC - based HMI software) Đến năm 1990 đầu 2000, sở liệu (CSDL) sử dụng ngôn ngữ truy vấn cấu trúc (SQL) trở thành tiêu chuẩn cho CSDL công nghệ thông tin Tuy nhiên, nhiều nhà lập trình SCADA khơng ứng dụng phương pháp này, khiến cơng nghệ SCADA có bước lùi giai đoạn Nhưng sau thời kì này, tiêu chuẩn công nghệ thông tin đại phương pháp ngôn ngữ SQL ứng dụng vào hệ thống SCADA, hệ thống trở nên hiệu quả, an toàn, ổn định suất 1.1.2 Thành phần hệ thống SCADA - Thiết bị đầu cuối trường (RTU): RTU thực chức giao tiếp hệ SCADA q trình cần giám sát vận hành thơng qua cảm biến thiết bị chấp hành RTU hệ vi sử lý thiết kế riêng cho mục đích, u cầu hệ SCADA nói chung sử dụng PLC controller Trong hệ thống điều khiển giám sát tích hợp vai trò RTU PLC controller đảm nhiệm Ở trình 3 liệu thu thập việc sử dụng cho trình điều khiển logic điểu khiển điều chỉnh sử dụng để giám sát vận hành Chúng ta gặp hệ thống điều khiển tích hợp sử dụng cảm biến thơng minh cấu chấp hành thông minh Trong trường hợp vai trò RTU tích hợp thân cảm biến cấu chấp hành Các PLC Controller lúc đóng vai trò trung chuyển liệu cho ứng dụng SCADA -Trạm chủ trung tâm: Trạm chủ trung tâm thực chức giao tiếp người vận hành hệ SCADA.Nó thực việc nhận liệu từ RTU, hiển thị liệu lệnh vận hành từ người vận hành chuyển tới RTU Ngoài chức này, trạm chủ trung tâm đại thực hiện, số chức khác liên quan tới quản lý, bảo trì tối ưu hóa q trình thiết lập truyền thơng, liên kết truyền thơng, chuẩn đốn, tối ưu hóa hoạt động hệ thống Trạm chủ trung tâm gọi thiết bị đầu cuối trung tâm ( master terminal unit viết tắt MTU) tên gọi trạm chủ trung tâm phù hợp với hệ SCADA đại Trong hệ SCADA đại trạm chủ trung tâm thường gồm nhiều máy trạm máy chủ nối mạng với để thực chức trạm chủ trung tâm -Mạng truyền thông: Mạng truyền thông sử dụng trao đổi liệu MTU RTU Mạng truyền thông sử dụng để kết nối phần MTU Trong hệ SCADA sử dụng nhiều mạng truyền thông khác tùy theo tính chất đặc điểm sử dụng SCADA -Người vận hành: Trong ứng dụng SCADA có người vận hành việc thiết kế xây dựng hệ SCADA yếu tố chuyên môn phải lưu ý vấn đề Trong yếu tố liên quan tới người vận hành yếu tố văn hóa địa quan 4 trọng Điều dẫn đến kết ứng dụng SCADA thiết kế cho người vận hành Á Đơng khác với người Châu Âu Ngồi người thiết kế phải quan tâm đến yếu tố mỹ thuật cơng nghiệp tâm lý học cơng nghiệp Hình 1: Cấu trúc hệ SCADA 5 1.1.2 Cấu trúc hệ SCADA đại 1.1.2.1 Cấu trúc phân cấp hệ SCADA theo SIEMENS Hình 2: Cấu trúc phân cấp SCADA SYSTEM theo SIEMENS 6 1.1.2.2 Luồng thơng tin hệ thống SCADA Hình 3: Luồng thơng tin hệ SCADA • Cấp thiết bị - Chấp hành tín hiệu điều khiển thời gian thực (realtime) từ cấp - Trả lại thông số vận hành thời gian thực (realtime) cho cấp • Cấp điều khiển cục - Thu thập liệu thời gian thực từ cấp thiết bị - Tính tốn đưa tín hiệu điều khiển theo thuật tốn cài đặt trước - Báo hiệu việc vượt ngưỡng cho phép thơng số từ q trình Kiểm soát hành động lỗi Operator thiết bị điều khiển • Cấp giám sát - Thu thập thông tin từ cấp dưới, xử lý, lưu trữ hiển thị - Đưa tín hiệu điều khiển sở phân tích thơng tin - Chuyển thơng tin việc xưởng, xí nghiệp cho cao cấp - Tính tốn thơng số thứ cấp: số chất lượng sản phẩm… - Thay đổi lại thơng số, cấu hình lại cho cấp điều khiển 7 - Lưu trữ thông tin - Đưa báo cáo - Chuẩn đoán hư hỏng phần tử hệ thống • Cấp quản lý - Tối ưu số kinh tế sản xuất - Điều khiển theo số kinh tế, kỹ thuật - Quản lý tài nguyên công ty - Lưu trữ thông tin - Đưa kế hoạch sản xuất 1.1.3 Ưu hệ SCADA Với chế hoạt động trên, hệ thống SCADA cho phép doanh nghiệp thu thập, quản lý liệu, tương tác kiểm soát hoạt động loại máy móc, thiết bị van, máy bơm hay động cơ, lưu trữ thông tin vào tệp tin máy chủ Nhờ tính ưu việt, hệ thống SCADA ứng dụng nhiều ngành công nghiệp đại lượng, thực phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý nước rác thải, v.v với số ưu bật như: • Nâng cao suất: nhờ q trình phân tích quy trình sản xuất, nhà quản lý dùng thông tin để gia tăng hiệu sản xuất cải tiến kỹ • thuật Cải thiện chất lượng sản phẩm: thơng qua việc phân tích hoạt động, nhà quản lý tìm cách hạn chế, ngăn chặn sai sót q trình sản • xuất Giảm chi phí vận hành bảo trì: hệ thống SCADA lắp đặt, doanh nghiệp không cần nhiều nhân cho việc quản lý giám sát thiết bị trường đặt vị trí xa Bên cạnh đó, doanh nghiệp chi trả cho chuyến kiểm tra, bảo trì xa, nên, chi phí bảo trì giảm bớt • Bảo tồn vốn đầu tư: chủ nhà máy đầu tư nâng cấp hoạt động sản xuất, họ cần đảm bảo nâng cấp có tính sử dụng lâu dài Một hệ thống SCADA thiết kế mở cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tùy theo quy mơ sản xuất, nhờ giúp loại bỏ hao hụt theo thời gian 8 1.2: Nhu cầu phân loại sản phẩm theo chất liệu Sự kết hợp ngành điện – điện tử khí bước tiến quan trọng phát triển tự động hóa cơng nghiệp Hiện nay, Đất nước ta q trình phát triển hội nhập, mặt hàng sản xuất khơng đạt tiêu chuẩn chất lượng, mà đòi hỏi phải có độ xác cao hình dạng, kích thước, trọng lượng…Cho nên từ khu cơng nghiệp hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc đại phù hợp với nhu cầu sản xuất, để tạo suất cao trình sản xuất Một thiết bị, máy móc đại phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm Chính vậy, tơi định thiết kế thi cơng mơ hình với đề tài: “Xây dựng phân loại sản phẩm theo chất liệu ” Mơ hình giúp hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động dây chuyền thiết bị dùng hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống Và xây dựng giao diện điều khiển giám sát 1.2.1 Ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu Hệ thống phân loại sản phẩm ứng dụng rộng rãi công nghiệp sản suất nhiều lĩnh vực Như nhà máy sản suất chai nước có vỏ chất liệu khác Những sản phẩm phơi có chất liệu khác Hay áp dụng học trường đại học chuyên ngành tự động hóa Sau hiểu tốn phân loại sản phẩm theo chất liệu áp dụng để xây dựng lên tốn cơng nghệ tương tự phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo chiều cao… Hệ thống phân loại sản phẩn giúp rút gọn thời gian cho việc phân loại nhờ nhân cơng làm việc thủ cơng Cắt giảm chi phí th cơng nhân Hệ thống hoạt động xác cao, ổn định, tuổi thọ cao, dễ dàng việc quản lý nhờ hệ scada điều khiển giám sát Sau số hình ảnh hệ thống phân loại sản phẩm : 9 Hình 4: Mơ hình phân loại sản phẩm trường đại học CNTT-TT 10 10 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý cảm biến loại PNP Có hai kiểu lối NPN PNP tùy chọn cho người sử dụng nối tải ( LOAD ) lối với nguồn ( trường hợp transistor công suất cảm biến NPN ) lối với đất (trường hợp transistor công suất cảm biến PNP) Với loại cảm biến khoảng cách thu nhận xác định Với loại kim loại tính chất vật thu khoảng cách bị thay đổi Vật liệu Kim loại sắt Kim loại thép Kim loại đồng thau Kim loại nhôm Kim loại đồng Chú ý : Khoảng cách thu cảm biến điện từ Khoảng cách thu 100% Khoảng cách thu 60% Khoảng cách thu 40% Khoảng cách thu 30% Khoảng cách thu 28% - Nối dây để tránh hư hỏng - Cảm biến hoạt động sau bật nguồn 80 ms - Cần nối cảm biến với phần công suất qua trung gian role trug gian Một số ứng dụng cảm biến cơng nghiệp : 35 35 Hình 9: Một số ứng dụng 3.5.3: Xi lanh khí nén xi lanh khí nén dạng cấu vận hành có chức biến đổi lượng tích lũy khí nén thành động cung cấp cho chuyển động Xi lanh khí nén hay gọi Pen khí nén thiết bị học tạo lực, thường kết hợp với chuyển động cung cấp bở khí nén lấy từ máy khí nén thơng thường 36 36 Hình 1: Xi lanh khí nén • Cấu tạo xi lanh khí nén - pistong phận tạo - phận trượt giúp giữ pittong cố định giúp pittong trượt hoạt động động tốt trơn tru - thân xi lanh toàn phần bao phủ bên mà nhìn thấy - đầu khí nén vào đầu khí nén Thơng số kỹ thuật - Hành trình Lxl= 250mm - Thời gian dẫn động T=0/5s - Tải trọng đáp ứng F=665.4N • Nguyên lý hoạt động xi lanh khí nén • Xi lạnh khí nén thường sử dụng với van điện từ khí nén Xi lanh khí nén hoạt động nhờ hệ thống cấp khí nén từ bên ngồi vào Khí nén cấp vào đẩy xi lanh trượt theo hướng trục xi lanh Khi hết hành trình xi lanh lại đẩy khí nén ngồi tiếp tục tạo thành vòng tuần hồn • Ưu điểm xi lanh khí nén - Dễ dàng sử dụng - Được sử dụng rộng nhà máy - Dễ dàng điều khiển lực mạch nhờ van tiết lưu - Tác động nhanh • Nhược điểm xi lanh khí nén - Gây tiếng ồn - Không tác động lực lớn 37 37 3.5.4: Van điện từ Van điều khiển việc đóng ngắt tạo lộ trình cho khí nén hệ kín Từ khảo sát hoạt động xi lanh ta thấy van khơng điều khiển dòng khí nén mà điều khiển dòng khí xả Các kiểu van chủ yếu thường dùng sơ đồ điều khiển khí nén van 3/2 van 5/2 , van 5/3 Nguyên lý hoạt động van điện từ : Mặc dù đa dạng chủng loại song van điện từ hoạt động theo nguyên lý chung : Là có cuộn điện, có lõi sắt lò xo nén vào lõi sắt lõi sắt lại tì vào găng cao su Như vậy, bình thường khơng có điện lò xo ép vào lõi sắt để đóng van lại Khi có dòng điện vào cuộn dây sinh từ trường hút lõi sắt từ trường đủ mạnh để thắng lực lò xo van mở Hình 2: Van điện từ • Ứng dụng van điện từ : Van điện từ ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp, dân dụng sử dụng rộng rãi lĩnh vực liên quan đến khí nén chất lỏng Nhiệm vụ chúng đóng mở phân chia trộn lẫn khí nén từ máy khí nén từ máy nén khí từ dầu thủy lực từ bơm thủy lực 38 38 • − − − − − • Phân loại van điện từ : Loại ngả, ngả , ngả Loại dùng cho khí nén , nước , ga ,dầu thủy lực , nước Loại thường đóng NC Loại thường mở NO Điện áp cuộn hút 24v , 220 ac , 110 ac Ưu điểm van điện từ : chế tác động nhanh , hoạt động ổn định, độ bền cao, tốn lượng, cấu đơn giản dễ tháo lắp sửa chữa 3.5.5: Động Chọn động khơng đồng ba pha lồng sóc Có thơng số sau: P=0.37kw U đm= 380 v n= 1500v/p Cos α=0.9 Hình 3.3: Động pha lồng sóc Ưu điểm: Dễ thay có sẵn thị trường sửa chữa phù hợp với điện pha cơng nghiệp 3.5.6: Hộp số Chọn hộp số có tỉ số truyền 1:5 để giảm tốc độ động từ 1500v/p xuống 300v/p 39 39 Hình 3.4: Hộp số theo tỷ lệ 1:5 Dựa theo thơng số chọn với 1m trục vít có: 100/3,5≈ 28 bước ren Trục vít quay vòng thép bước ren  28 bước ren cần có ≈ 28 vòng quay Để thép từ vị trí đầu chưa tách sang vị trí sau tách cần 28 vòng tương ứng 28/300=0.09333 phút ≈ 5,6s  Thời gian giãn trễ = thời gian ổn định động + 5,6s 40 40 CHƯƠNG IV: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 4.1: Chương trình PLC • 41 Bảng đầu vào 41 • 42 Code PLC 42 43 43 44 44 45 45 46 46 4.2 WinCC • 47 Bảng Tag 47 48 • Bảng số lượng • Giao diện WinCC 48 KẾT LUẬN Sau làm xong đề tài về:”SCADA phân loại sản phẩm theo chất liệu ” với thiết kế ta khẳng định hệ thống chạy ổn định tính toán theo yêu cầu toán đưa Việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu giúp ích cho nhà máy nâng cao q trình sản xuất Nhà quản lý dùng hệ thống tiện lợi cho việc quản lý lượng sản phẩm Giảm lượng nhân công tăng thời gian sản xuất cho giai đoạn khác nhà máy hệ thống SCADA lắp đặt, doanh nghiệp không cần nhiều nhân cho việc quản lý giám sát thiết bị trường đặt vị trí xa Bên cạnh đó, doanh nghiệp chi trả cho chuyến kiểm tra, bảo trì xa, nên, chi phí bảo trì giảm bớt Thái Nguyên, tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn 49 49 ... phân loại sản phẩm theo chất liệu áp dụng để xây dựng lên tốn cơng nghệ tương tự phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo chiều cao… Hệ thống phân loại sản phẩn giúp rút gọn thời gian cho việc phân. .. dùng hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống Và xây dựng giao diện điều khiển giám sát 1.2.1 Ứng dụng hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu Hệ thống phân loại. .. Dùng để báo hệ thống hoạt động  Đầu vào: Các sản phẩm cần phân loại như: - Sắt - Nhôm - Gỗ  Đầu ra: Các sản phẩm phân loại: - Sắt - Nhôm - Gỗ  Ứng dụng cho hệ thống phân loại sản phẩm phân xưởng,