Thiết kế hệ thống cho cá ăn tự động theo cân nặng

Ngoài ra, khi cần chỉnh cho đầu cân nếu điện áp ngõ ra loadcell quá lớn lúc chỉnh Zero thì thêm một điện trở giữa EXC+ và SIG của Loadcell . Hoặc ngược lại nếu tín hiệu ra của Loadcell quá nhỏ (lệch âm) khi cân chỉnh Zero thì trong trường hợp này phải mắc thêm một điện trở phụ giữa EXC+ và SIG+ Các điện trở mắc thêm này phải c ó giá trị điện trở lớn (thường là từ 50KΩ đến 500KΩ); có chất lượng cao và có hệ số nhiệt thấp. Các lỗi khi cân chỉnh trên đây và một số lỗi khác sẽ được báo lên màn hình và cách xử lý đã được hướng dẫn trong “Operation Manual”

MỤC LỤC MỤC LỤC .1 LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Hệ thống cho cá ăn tự động 1.1.2 Ưu nhược điểm .4 1.2 Tổng quan thiết bị thị khối lượng .5 1.2.1 Giải thích cách chỉnh mạch khuếch đại tín hiệu đầu cân 1.3 Giới thiệu Loadcell .8 1.3.1 Lý thuyết Loadcell 1.3.2 Một số loại loadcell .9 1.4 Khái quát chung PLC 11 1.4.1 Giới thiệu chung PLC S7-1200 11 1.4.2 Các bảng tín hiệu .14 1.4.3 Các module tín hiệu 14 1.4.3 Các module truyền thông 15 1.4.4 STEP Basic .15 1.4.5 Các bảng hiển thị .20 1.5 hàm thời gian thực PLC S7_1200 .21 1.5.1 Tập lệnh thời gian thực .21 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 24 2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống 24 2.1.1 Cấu trúc chung hệ thống 24 2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 24 2.2 Lưu đồ thuật toán 26 2.3 Sơ đồ đấu dây plc 27 2.4 Lựa chọn cảm biến lực Loadcell 28 2.5 Chọn mạch khuếch đại 28 2.6 Piston xilanh .30 CHƯƠNG : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT QUẢ .32 3.1 Xác đinh ngõ vào PLC S71200 32 3.2 Chương trình điều khiển 32 3.3 Kết thực 32 LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển nhanh chóng cách mạng khoa học kỹ thuật nói chung lĩnh vực điện -điện tử - tin học nói riêng làm cho mặt xã hội thay đổi ngày Trong hồn cảnh đó, để đáp ứng điều kiện thực tiễn sản xuất đòi hỏi người kĩ sư Tự Động Hóa tương lại phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Trong q trình học mơn hệ thống tự hóa em nhận đề tài: “Thiết kế hệ thống cho cá ăn tự động theo cân nặng” Do kiến thức hạn chế, phạm vi thời gian có hạn, lượng kiến thức lớn nên đồ án khơng chánh khỏi có sai sót Em mong nhận đóng góp xây dựng thầy, cô giáo bạn bè để đồ án hồn thiện Trong q trình làm đồ án em nhận giúp đỡ, hướng dẫn , bảo thầy, cô giáo đóng góp xây dựng bạn bè Đặc biệt thầy giáo ThS Đặng Văn Ngọc thầy cô cơng tác khoa Tự Động Hóa Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên ngày 21 tháng 10 năm 2019 Sinh viên CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu chung Nuôi cá trở thành hoạt động kinh doanh đáng giá, thúc đẩy phát triển kinh tế xóa đói giảm nghèo nước phát triển; nhiên, quy trình cho ăn thực thủ cơng nhiều nơi Do đó, để giải vấn đề liên quan đến việc cho ăn thủ công nuôi trồng thủy sản, , em chọn tìm hiểu ứng dụng đề tài ” hệ thống cho cá ăn tự động “ , cho cá ăn vào thời điểm xác định trước với lượng thức ăn thích hợp Điều giúp loại bỏ khó khăn liên quan đến việc cho ăn tay 1.1.1 Hệ thống cho cá ăn tự động Hệ thống bao gồm chi tiết đơn giản thùng chứa thức ăn cửa đóng mở thức ăn Hình 1.1 Mơ hình hệ thống cho cá ăn tự động 1.1.2 Ưu nhược điểm  Ưu điểm :  An toàn cao, cấu tạo đơn giản , làm việc không ồn  Tăng tính linh hoạt  Vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng  Tiêu hao lượng  Giảm chi phí vận hành  Năng suất công việc hiệu cao  Nhược điểm  Cần bảo trì bảo dưỡng thường xuyên  Chi phí đầu tư ban đầu cao 1.2 Tổng quan thiết bị thị khối lượng Thiết bị thị khối lượng có nhiều loại, ta dùng đầu cân mạch khuếch đại tín hiệu nhiều hãng sản xuất khác Tuỳ loại u cầu cho cơng việc mà có nhiều chức khác Tuy nhiên chức đầu cân hay khuếch đại tín hiệu lấy tín hiệu điện áp từ loadcell, biến đổi A/D, xử lý hiển thị khối lượng cân đèn Led đoạn hình máy tính, truyền liệu máy tính máy in Ngồi có chức “Auto Zero”, “Tare”, “Clear”… Để thực chức với độ xác cao, đầu cân phải có nguồn chuẩn ổn định cấp cho loadcell A/D Thông thường A/D sử dụng loại 16 bits cao cho độ phân giải lớn phần 65536 (216) độ xác cao Ngồi vi xử lý đủ mạnh, đầu cân thiết phải có nhớ để lưu trữ số liệu sau cân chỉnh Ngoài tuỳ theo yêu cầu trạm cân mà có thêm thiết bị hiển thị từ xa hay khơng Sau giới thiệu hình ảnh số đầu cân mạch khuếch đại tín hiệu thực tế Hình 1.2 Hình ảnh số loại mạch khuyêch đại tín hiệu đầu cân 1.2.1 Giải thích cách chỉnh mạch khuếch đại tín hiệu đầu cân - Chỉnh độ phân giải: Khối lượng hiển thị lên hình dựa vào độ phân giải Đây khoảng thay đổi nhỏ mà thiết bị nhận biết Ví dụ đặt độ phân giải nhỏ thiết bị hiển thị cách đơn vị 101, 102, 103.… Nếu độ phân giải nhỏ hiển thị 100, 102, 104… Có thể lựa chọn độ phân giải 1, 2, 5, 10, 20 hay 50 giới hạn theo khối lượng tối đa - Chỉnh Zero: Đây cách chỉnh bàn khơng có vật cần cân Thực việc để biết giá trị sở để so sánh với khối lượng thêm vào Có thể phải chỉnh Zero theo chương trình thường xuyên để tránh ảnh hưởng việc thay đổi theo nhiệt độ hay ảnh hưởng khác - Khối lượng tối đa: Đây cách chỉnh khối lượng lớn mà người sử dụng muốn cân Điều phụ thuộc vào tải trọng loadcell giới hạn khác mà người dùng đặt Độ phân giải phụ thuộc vào khối lượng lớn - Cân chỉnh bước cân (Span Calibration): Với việc chỉnh Zero nhằm mục đích đặt giá trị ban đầu không, cân chỉnh bước cân xác định điểm giới hạn mà cân (khối lượng lớn nhất) Điều biết hai đầu mút mà cân xác Tuy nhiên, thực tế dùng khối lượng chuẩn để cân chỉnh cho việc mà không thiết phải dùng khối lượng tối đa (nhưng khối lượng chuẩn gần giới hạn lớn cho kết xác) - Sở dĩ cần cân chỉnh Zero để A/D đọc giá trị sai lệch điện áp ban đầu khơng có vật bàn cân Chỉnh bước cân cho A/D biết giá trị điện áp ứng với khối lượng chuẩn đặt lên bàn cân Từ đó, xử lý lấy hiệu số hai giá trị điện áp chia khối lượng chuẩn để hệ số tương ứng cho đơn vị cân lưu giá trị vào nhớ Khi có khối lượng cần cân, xử lý đọc giá trị điện áp trừ điện áp trạng thái Zero rối chia cho hệ số lưu trước khối lượng cần cân Ngồi ra, cần chỉnh cho đầu cân điện áp ngõ loadcell lớn lúc chỉnh Zero thêm điện trở EXC+ SIG- Loadcell Hoặc ngược lại tín hiệu Loadcell nhỏ (lệch âm) cân chỉnh Zero trường hợp phải mắc thêm điện trở phụ EXC+ SIG+ Các điện trở mắc thêm phải c ó giá trị điện trở lớn (thường từ 50KΩ đến 500KΩ); có chất lượng cao có hệ số nhiệt thấp Các lỗi cân chỉnh số lỗi khác báo lên hình cách xử lý hướng dẫn “Operation Manual” Hình 1.3 Sơ đồ chỉnh điện áp đầu cân ngõ loadcell 1.3 Giới thiệu Loadcell 1.3.1 Lý thuyết Loadcell Cảm biến lực dùng việc đo khối lượng sử dụng phổ biến loadcell Đây kiểu cảm biến lực biến dạng Lực chưa biết tác động vào phận đàn hồi, lượng di động phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ với lực chưa biết Sau giới thiệu loại cảm biến Bộ phận loadcell điện trở mỏng loại dán Tấm điện trở phương tiện để biến đổi biến dạng nhỏ thành thay đổi tương ứng điện trở Một mạch đo dùng miếng biến dạng cho phép thu tín hiệu điện tỉ lệ với mức độ thay đổi điện trở Mạch thông dụng sử dụng loadcell cầu Wheatstone Nguyên lý : Cầu Wheatstone mạch chọn dùng nhiều cho việc đo biến thiên điện trở nhỏ (tối đa 10%), chẳng hạn việc dùng miếng đo biến dạng Phần lớn thiết bị đo đạc có sẵn thị trường khơng nhiều dùng phiên cầu Wheatstone sàng lọc Như vậy, việc tìm hiểu nguyên lý loại mạch điều cần thiết R1 R2 Em Zm R4 R3 Hình 1.4: Mạch cầu Wheatstone Cho mạch gồm bốn điện trở giống R1, R2, R3, R4 tạo thành cầu Wheatstone hình Đối với cầu Wheatstone này, bỏ qua số hạng bậc cao, hiệu đầu Em thông qua thiết bị đo với trở kháng Zm là: Với: - Ġ biến đổi đơn vị điện trở Ri - R điện trở danh nghĩa ban đầu điện trở R1, R2, R3, R4 (thường 120 ohms, 350 ohms dành cho cảm biến) - V hiệu nguồn Điện nguồn thuộc loại liên tục với điều kiện dùng nguồn lượng cung cấp thật ổn định Các thiết bị thị trường lại dùng nguồn cung cấp xoay chiều Trong trường hợp phải tính đến việc sửa đổi mạch để giải điều chế thành phần xoay chiều tín hiệu Trong phần lớn trường hợp, Zm lớn so với R (ví dụ Volt kế số, khuếch đại với phần nối trực tiếp) nên biểu thức viết lại là: Phương trình cho thấy biến đổi đơn vị điện trở hai điện trở đối mặt nhau, ví dụ R1 R3, cộng lại với tác động hai điện trở kề bên nhau, ví dụ R1 R2, lại trừ khử Đặc tính cầu Wheatstone thường dùng để bảo đảm tính ổn định nhiệt mạch miếng đo để dùng cho thiết kế đặc biệt 1.3.2 Một số loại loadcell Có nhiều loại loadcell hãng sản xuất khác KUBOTA (của Nhật), Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques Inc, Tedea – Huntleigh Mỗi loại loadcell chế tạo cho yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén Tùy hãng sản xuất mà đầu dây loadcell có màu sắc khác Các màu sắc cho bảng thông số kỹ thuật mua loại loadcell 10  Đường kính xi lanh: 6, 10, 15, 20, 25, 32 34 CHƯƠNG : CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ KẾT QUẢ 3.1 Mơ hình thiết kế Hình 3.1 Mơ hình thiết kế AutoCad 2017 Chú thích: Chuông cảnh báo Thùng chứa thức ăn Piston Cửa đóng mở thức ăn Cảm biến khối lượng loadcell 35 3.2 Xác đinh ngõ vào PLC S71200 Sử dụng ngõ vào : start stop ngõ : đèn , piston đóntg mở thức ăn , chng báo thời gian thực tế 3.2 Chương trình điều khiển Khối chương chình Analog dùng để đọc tín hiệu từ loadcell lên PLC Trong ta có cơng thức chuyển đổi : output_value = [(piw - k1)*(max - min)/(k2 – k1)] + 36 Chương trình 37 38 39 40 41 3.3 trình đấu 42 nối thực tế 43 44 45 46 KẾT LUẬN Qua trình xây dựng hoàn thành báo cáo: với việc thiết kế " Hệ thống cho cá ăn tự động theo cân nặng" dùng PLC S7-1200 em thấy đề tài hay, có tính ứng dụng lớn thực tế Trên sở báo cáo giải yêu cầu thực tế là: - Xây dựng hệ thống sát theo yêu cầu đặt - Vận hành theo yêu cầu công nghệ - Hệ thống áp dụng nhiều trang trại nhà máy - Trong thời gian thực đề tài, bọn em số vấn đề hạn chế: hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-1200 hệ thống áp dụng phổ biến đời sống công nông nghiệp với quy mô từ nhỏ đến quy mô lớn Tuy nhiên thời gian xây dựng báo cáo em tiếp thu nhiều kiến thức quý báu bổ ích có thành định rút từ đề tài sau: - Phương pháp lập trình cơng cụ phát triển PLC S7-1200 - Xây dựng hệ thống phổ biến chăn nuôi - Do kinh nghiệm lượng kiến thức hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mong đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn để em tích lũy thêm kiến thức cho đợt làm đồ án tốt nghiệp tới Một lần em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu nhà trường, phòng ban chức năng, thầy khoa cơng nghệ tự động hóa, bạn đặc biệt cô ThS.Đặng Văn Ngọc người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài Thái Nguyên, ngày 21 tháng 10 năm 2019 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xn Minh (1997), Tự động hố SIMATIC S7–1200 - Nhà xuất nông nghiệp  Nguyễn Như Hiền, Nguyễn Mạnh Tùng, Giáo trình điều khiển logic PLC  https://www.google.com.vn/ 48 ... ” hệ thống cho cá ăn tự động “ , cho cá ăn vào thời điểm xác định trước với lượng thức ăn thích hợp Điều giúp loại bỏ khó khăn liên quan đến việc cho ăn tay 1.1.1 Hệ thống cho cá ăn tự động Hệ. .. CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 2.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống 2.1.1 Cấu trúc chung hệ thống Hệ thống cho cá ăn tự động bao gồm thiết bị sau:       Thùng chứa thức ăn Piston xilanh Thiết. .. người kĩ sư Tự Động Hóa tương lại phải trang bị kiến thức chuyên ngành cách sâu rộng Trong q trình học mơn hệ thống tự hóa em nhận đề tài: Thiết kế hệ thống cho cá ăn tự động theo cân nặng Do