đề tài plc hệ thống phân loại sản phẩm cp1en30chế tạo hệ thống tự động hóa nhận dạng và phân loại sản phẩm công nghiệpcông nghệ phân loại sản phẩm theo màu sắche thong phan loai san pham bang plcđề tài plc hệ thống phân loại sản phẩmcong nghe phan loai san phẩm
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày……tháng…….năm 2018 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày……tháng…….năm 2017 Giáo viên phản biện Mục lục CHƯƠNG I: SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1.1 Đặt vấn đề Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Xuất phát từ đợt thực tập tốt nghiệp nhà máy, khu công nghiệp tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hóa trình sản xuất Một khâu tự động dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phấm sản xuất băng tải vận chuyến sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn toàn chưa áp dụng khâu phân loại, đóng bao bì mà sử dụng nhân cơng, nhiều cho suất thấp chưa đạt hiệu Từ điều nhìn thấy thực tế sống kiến thức mà em học trường muốn tạo hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao kích thước Nên em định thiết kế thi cơng mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phấm gần gũi với thực tế, thực tế có nhiều sản phấm sản xuất đòi hỏi phải có kích thước tương đối xác thật có ý nghĩa chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với phát triến giới 1.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm 1.2.1 Giới thiệu chung Băng tải thường dùng để di chuyến vật liệu đơn giản vật liệu rời theo phương ngang phương nghiêng Trong dây chuyền sản xuất, thiết bị sử dụng rộng rãi phương tiện để vận chuyến cấu nhẹ, xưởng luyện kim dùng đề vận chuyển quặng, than đá, loại xỉ lò trạm thủy điện dùng vận chuyển nhiên liệu Trên kho bãi dùng để vận chuyển loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt số sản phẩm khác Trong số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất dùng để vận chuyển sản phẩm hồn thành chưa hồn thành cơng đoạn, phân xưởng, đồng thời dùng để loại bỏ sản phẩm không dùng Phân loại sản phẩm toán ứng dụng nhiều thực tế Dùng sức người, cơng việc đòi hỏi tập trung cao có tính lặp lại, nên cơng nhân khó đảm bảo xác cơng việc Chưa kể đến có phân loại dựa chi tiết kĩ thuật nhỏ mà mắt thường khó nhận Điều ảnh hưởng trực tiếp tói chất lượng sản phẩm uy tín nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng phân loại sản phẩm đời phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách Tùy vào mức độ phức tạp yêu cầu phân loại, hệ thống phân loại tự động có quy mơ lớn, nhỏ khác Tuy nhiên có đặc điểm chung chi phí cho hệ thống lớn, đặc biệt điều kiện Việt Nam Vì đa số hệ thống phân loại tự động đa phần áp dụng hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, lượng lớn doanh nghiệp Việt Nam sử dụng trực tiếp sức lực người đế làm việc Bên cạnh băng chuyền đế vận chuyển sản phẩm yêu cầu cao đặt phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nên có nhiều thuật tốn, hướng giải khác cho sản phẩm, đồng thời thuật tốn đan xen, hỗ trợ lẫn Ví dụ muốn phân loại vải cần phân loại kích thước màu sắc, nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ chưa kích cảm biến thứ phân loại vật thấp nhất, sản phẩm qua cảm biến đồng thời phân loại vật cao Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc sản phẩm: sử dụng cảm biến phân loại màu sắc đặt băng chuyền, sản phấm ngang qua cảm biến nhận biết đc sản phẩm thuộc màu cửa phân loại tự động mở để sản phấm đựợc phân loại Phát màu sắc cách sử dụng yếu tố tỷ lệ phản chiếu màu (ví dụ đỏ, xanh xanh trời) phản xạ màu khác theo thuộc tính màu đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát màu đỏ, xanh màu xanh sáng trục quang học đon E3MC thu ánh sáng phản chiếu đối tượng thông qua cảm biến nhận xử lý tỷ lệ màu xanh cây, đỏ, xanh lam ánh sáng để phân biệt màu sắc vật cần cảm nhận Phân loại sản phấm dùng webcam: sử dụng camera chụp lại sản phẩm chạy qua đưa ảnh so sánh với ảnh gốc Neu giống cho sản phẩm qua, khơng loại sản phẩm Nhận thấy thực tiễn đó, luận văn này, em làm mơ hình nhỏ có chức gần tương tự ngồi thực tế Đó là: tạo dây chuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đặt trước 1.2.2 Ưu điểm băng tải - Cấu tạo đơn giản, bền, có khả vận chuyển rời đơn theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng kết họp nằm ngang với nằm nghiêng - Vốn đầu tư khơng lớn lắm, tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, suất cao tiêu hao lượng so với máy vận chuyển khác không lớn 1.2.3 Cấu tạo băng tải Bộ phận kéo yếu tố làm việc trực tiếp mang vật Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho phận kéo Bộ phận căng, tạo giữ lực căng cần thiết cho phận kéo Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) làm phần trượt cho phận kéo yếu tố làm việc CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan PLC 2.1.1 Giới thiệu PLC Thiết bị điều khiển logic khả trình (Progammable Logic Control), viết tắt thành PLC, loại thiết bị cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình, thay cho việc phải thực thuật tốn mạch số Như vậy, với chương trình điều khiển mình, PLC trở thành điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác với máy tính) Tồn chương trình lưu nhớ PLC dạng khối chương trình (khối OB, FC FB) thực lặp theo chu kì vòng qt (Scan) Để thực chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải có tính máy tính, nghĩa phải có vi xử lí (CPU), hệ thống điều hành, nhớ để điều khiển chương trình điều khiển, liệu phải có cổng vào để giao tiếp với đối tượng điều khiển để trao đổi thông tin với môi trường xung quanh Bên cạnh đó, nhằm phục vụ tốn điều khiển số, PLC cần phải có thêm khối chức đặc biệt đếm(Counter), định thời gian (Timer) khối hàm chuyên dụng 2.1.2 Vai trò PLC PLC xem trái tim hệ thống điều khiển tự động đơn lẻ với chương trình điều khiển chứa nhớ PLC, PLC thường xuyên kiểm tra trạng thái hệ thống thơng qua tín hiệu hồi tiếp từ thiết bị nhập để từ đưa tín hiệu điều khiển tương ứng đến thiết bị xuất PLC sử dụng cho yêu cầu đơn giản lặp lặp lại theo chu kỳ, liên kết với máy tính chủ khác máy tính chủ thơng qua kiểu hệ thống mạng truyền thơng để thực q trình xử lý phức tạp Mức độ thông minh hệ thống điều khiển phụ thuộc chủ yếu vào khả PLC để đọc liệu khác từ cảm biến thiết bị nhập tay Tiêu biểu cho thiết bị nhập tay: nút ấn, bàn phím chuyển mạch Mặt khác để đo, kiểm tra chuyển động, áp suất, lưu lượng chất lỏng PLC phải nhận thiết bị từ cảm biến VD: tiếp điểm hành trình, cảm biến quang tín hiệu đưa vào PLC tín hiệu số (Digital) tín hiệu tương tự (Analog), tín hiệu giao tiếp với PLC thơng qua modul nhận tín hiệu vào khác DI (vào số ) AI (vào tương tự ) Đối tượng điều khiển : Một hệ thống điều khiển khơng có ý nghĩa thực tế khơng giao tiếp với thiết bị xuất, thiết bị xuất thông dụng như: môtơ, van, rơle , đèn báo giống thiết bị nhập, thiết bị xuất nối đến ngõ modul (output) Các modul DO (ra số) AO (ra tương tự) 2.1.3 Cấu tao PLC Thiết bị điều khiển lập trình SPF (PLC) bao gồm khối xử lý trung tâm (CPU) có chứa chương trình điều khiển modul giao tiếp xuất /nhập có nhiệm vụ liên kết trực tiếp với thiết bị xuất / nhập, sơ đồ khối cấu tạo PLC vẽ hình PLC gồm ba khối chức năng: Bộ xử lý trung tâm Bộ nhớ Khối vào *Khối xử lý trung tâm : Là vi xử lý điều khiển tất hoạt động PLC: thực chương trình, xử lý vào/ truyền thơng đến thiết bị bên ngồi * Bộ nhớ: Có nhiều nhớ khác dùng để chứa chương trình, hệ thống phần mềm điều khiển hoạt động hệ thống, sơ đồ LAD, trị số timer, counter chứa vùng nhớ ứng dụng, tùy theo yêu cầu người dùng chọn nhớ khác - Bộ nhớ ROM: nhớ không thay đổi dược, nhớ nạp lần nên sử dụng phổ biến loại nhớ khác - Bộ nhớ RAM: nhớ thay đổi dùng để chứa chương trình ứng dụng liệu, liệu chứa RAM bị mất điện Tuy nhiên, điều khắc phục cách dùng pin - Bộ nhớ EPROM: giống ROM nguồn nuôi cho EPROM không cần dùng pin, nhiên nội dung chứa xóa cách chiếu tia cực tím vào cửa sổ nhỏ EPROM sau nạp lại nội dung máy nạp - Bộ nhớ EEPROM: kết hợp hai ưu điểm RAM EPROM loại xóa nạp tín hiệu điện Tuy nhiên số lần nạp có giới hạn * Khối vào ra: Mọi hoạt động xử lý tín hiệu bên PLC có mức điện áp 5VDC 15VDC(điện áp cho TTL cho CMOS) tín hiệu bên ngồi lớn nhiều thường 24VDC đến 240VDC với dòng lớn Khối vào có vai trò mạch giao tiếp vi mạch điện tử PLC với mạch công suất bên ngồi kích hoạt cấu tác động Nó thực chuyển đổi mức điện áp tín hiệu cách ly, nhiên khối vào cho phép PLC kết nối trực tiếp với cấu tác động có cơng suất cỡ nhỏ cỡ 2A trở xuống, không cần mạch công suất hay rơle trung gian 10 - Trạm nguồn: Gồm máy nén khí, bình tích áp, thiết bị an tồn, thiết bị xử lý khí nén (lọc bụi, nước, sấy khô) - Khối điều khiển: Gồm phần tử xử lý tín hiệu điều khiển, phần tử điều khiển đảo chiều cấu chấp hành.( van điện từ 5/2, 3/2… ) - Khối thiết bị chấp hành: Gồm xilanh, động khí nén, giác hút Dựa vào dạng nượng tín hiệu điều khiển người ta chia hai dạng hệ thống khí nén: Hệ thống điều khiển hồn tồn khí nén hệ thống điều khiển Điện – Khí nén 35 Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống khí nén 2.5.1 Van xilanh khí nén dùng đề tài Hình 2.5: Hình ảnh thực tế van khí nén 36 Hình 2.6: Hình ảnh thực tế xilanh khí nén Sau phân tích, chúng em đưa giải pháp lựa chọn van xilanh khí nén sử dụng cho Robot sau: - Khối lượng kích thước: phải nhỏ gọn - Đáp ứng nhanh, dứt khốt - Nguồn khí cung cấp cho van xilanh có áp suất nằm khoảng 3-6bar, thuận tiện cho việc chế bình khí đảm bảo an toàn cho người thiết bị - Điều khiển van đơn giản: sử dụng van điều khiển điện-khí nén - Đối với xilanh kéo dàn cảm biến dò đường, chúng em chọn loại đường kính 10mm, hành trình 100mm, áp suất max 8bar - Đối với xilanh dùng để gắp sản phẩm chúng em chọn loại đường kính 20mm, hành trình 200mm, áp suất max 8bar - Để cho thuận tiện cho việc điều khiển xilanh ta chọn van điện 5/2 tác động phía: Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo van 5/2 1- Cửa vào nguồn khí nén 2- Cửa điều khiển 12 3- Cửa xả 4- Cửa điều khiển 14 37 5- Cửa xả 2.5.2 Nguyên lý hoạt động van 5/2 : Khi ta chưa cấp tín hiệu điều khiển cho cuộn hút Y đường khí từ cửa tới cửa 2, cửa nối với cửa xả Khi ta cấp tín hiệu điều khiển cho cuộn hút Y van đảo trạng thái, cửa cấp khí nối thơng với cửa 4, cửa nối với cửa xả 2.5.3 Sơ đồ điều khiển xilanh khí nén Hình 2.8: Sơ đồ điều khiển xilanh khí nén Tính tốn lực đẩy piston: F = A.Pg – Ff - Fs Trong đó: 38 F{N} Lực tác dụng lên piston A = D2.π/4 [cm2] Diện tích piston D [cm] Đường kính piston Pg [bar] Áp suất khí nén xilanh Ff [N] Lực ma sát phụ thuộc vào chất lượng bề mặt piston xilanh, vận tốc chuyển động piston loại vòng đệm Fs [N] Lực căng lò xo Xilanh tác dụng kép Áp lực tác dụng vào xi lanh theo hai phía : Hình 2.9: Xilanh tác dụng kép Nếu khơng tính đến lực ma sát, lực chuyển động cần piston dược tính theo cơng thức: F = P.A 39 Trong đó: P: Áp suất khí A: Diện tích làm việc piston Diện tích làm việc piston phía khoang piston tính theo: A = πD2/4 D: đường kính piston đồng thời đường kính xilanh Đối với khoảng cần, diện tích làm việc piston tính theo cơng thức: A= d: đường kính cần piston Thể tích làm việc piston tính theo cơng thức: V = A.H = H H – khoảng chạy piston Vận tốc chuyện động piston phụ thuộc vào lưu lượng piston Q diện tích làm việc F piston Nêú khơng kể đến rò rỉ: V= 40 CHƯƠNG III: TRÌNH BÀY KẾT QUẢ TÍNH TỐN 3.1 Sơ đồ khối 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 3.1.2 Chức khối a, Khối nguồn Cung cấp nguồn 24VDC/10A cho PLC toàn hệ thống b, Khối xử lý trung tâm Có chức nhận tín hiệu từ khối cảm biến nút nhấn để xử lý tín hiệu, đưa tín hiệu điều khiển khối chấp hành c, Khối vào Cảm biến: Phát có sản phẩm phân loại sản phẩm theo chất liệu đưa tín hiệu vào khối xử lý trung tâm xử lý đưa tín hiệu điều khiển khối chấp hành Nút nhấn: Nút start có chức khởi động tồn hệ thống, nút stop có chức dừng toàn hệ thống d, Khối chấp hành Động cơ: Có chức tạo chuyển động cho băng tải, khoan gia công sản phẩm 41 Van điều khiển xilanh: Có chức điều khiển xilanh vào theo tín hiệu PLC Rơle trung gian: Có chức nhận tín hiệu đầu PLC thay đổi trang thái cấp điện cho van điều khiển động 3.2 Chương trình điều khiển 3.2.1 Bảng symbol 42 3.2.2 Chương trình điều khiển: 43 44 45 3.3 Kết nối cáp usb ppi download chương trình xuống plc 200 Giao điện phần mềm step7-microwin Từ giao diện phần mềm chọn Communications → Set PG/PG interface →chọn PC/PPI cable.PPI → 46 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 4.1 Kết đạt Q trình nghiên cứu thi cơng, nhóm hồn thành nội dung đề tài nêu ra: • Giới thiệu tổng quan PLC 7-200 • Nghiên cứu số loại cảm biến công nghiệp cụ thể cảm biến từ tiệm cận cảm biến quang • Nghiên cứu tìm hiểu vận hành xi lanh van khí nén • Thiết kế chế tạo mơ hình phân loại sản phẩm theo vật liệu chiều cao Với cá nhân nhóm, sau thực xong đề tài có thêm nhiều kiến thức việc ứng dụng biến tần phục vụ cơng nghiệp Đồng thời có thêm kinh nghiệm việc cài đặt lập trình cho PLC S7-200 4.2 Hướng phát triển đề tài Trong q trình thực đề tài nhóm nỗ lực vừa nghiên cứu vừa mở hướng cho đề tài phong phú, song thời gian, kiến thức kinh tế có hạn nên đề tài nhiều hướng mở mà chúng em đưa để sau phát triển đề tài Sau nhóm có số hướng phát triển thêm để hồn thiện ứng dụng đề tài ngồi thực tế sau: • Thêm chức dùng giám sát hệ thống qua máy tính • Kết nối PLC S7-200 với biến tần 4.3 Kết luận Qua q trình làm việc thật nghiêm túc nhóm hoàn thành tập đồ án thời hạn yêu cầu đề Đề tài đề cập đến vấn đề mang tính mẻ thực tiễn khơng xã hội mà nhóm Bằng nỗ lực tham khảo nhiều tài liệu khác 47 ngồi nước nhóm trình bày cách có hệ thống vấn đề liên quan đến PLC S7-200 Xét mặt lý thuyết tập đồ án trình bày tương đối đầy đủ, thời gian kiến thức có hạn yêu cầu nghiên cứu đồ án đề mà nhóm khơng thể trình bày đầy đủ việc đo đạc hoàn chỉnh chế độ làm việc biến tần Đây mặt hạn chế chủ yếu tập đồ án 4.4 Kiến nghị Vì thời gian có hạn nên nhóm giải số yêu cầu đề Như để đề tài hồn chỉnh mang tính thực tiễn cao cần phải thực giao tiếp máy tính để điều khiển giám sát hệ thống từ xa Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy trực tiếp hướng dẫn tồn thể thầy giáo khoa bạn giúp đỡ em trình thực đề tài Chúng em mong nhận góp ý nhiệt thành từ phía thầy giáo bạn! Nhóm sinh viện thực hiện: 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Bùi Quốc Khánh Truyền động điện,NXB Khoa học & Kỹ thuật Nguyễn Văn Liễn Nguyễn Thị Hiền Nguyễn Phùng Quang,Truyền động điện thông minh,NXB Khoa học & Kỹ thuật,Hà Nội – 2004 Webside : [1] http://www.dientuvietnam.net/forums/forum.php [2] http://tailieu.vn/ [3] https://www.google.com.vn/ 49 ... PLC S7- 400, PLC LOGO Nhưng phạm vi đề tài ta nghiên cứu PLC S7- 200 2.2 Giới thiệu PLC S7- 200 2.2.1 Giới thiệu chung họ PLC S7- 200 PLC S7- 200 thiết bị điều khiển logic lập trình cỡ nhỏ hãng SIEMENS... 2.1.6 Phân loại PLC Hiện lĩnh vực điều khiển nói chung ngành tự động hố nói riêng, PLC đưa vào sử dụng ngày nhiều với tính lớn như: PLC S5, PLC S7- 200, PLC S7- 300, PLC S7- 400, PLC LOGO Nhưng phạm... chương trình dẫn đến thời gian trễ gọi thời gian quét b Bộ nhớ S7- 200 Bộ nhớ S7- 200 chia thành vùng nhớ với tụ có nhiệm vụ trì liệu khoảng thời gian định nguồn Bộ nhớ S7- 200 có tính động cao, đọc