ĐỒ ÁN : Phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC S7 1200

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển giới xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất nước ta đổi bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa, vừa xây dựng sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển kinh tế đất nước Điều đòi hỏi phải nghiên cứu áp dụng dây chuyền, máy móc thiết bị tiên tiến đại, có khả tự động hóa cao để đưa cơng nghệ vào lĩnh vực sống Trong ngành khí tự động hóa đóng vai trò quan trọng trình phát triển đất nước Để đáp ứng nhu cầu to lớn việc phát triển ngành Cơ điện tử nói chung, đòi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ lực trình độ chun mơn để kịp thời giải vấn đề liên quan đến kỹ thuật khí, điện-điện tử kỹ thuật phần mềm Từ thực tế trên, sinh viên ngành Công Nghệ Tự Động Hóa, từ kiến thức học, Em lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng PLC giám sát WinCC ” Việc tạo hệ thống để thay người công việc vấn đề cần thiết Nội dung đề tài báo cáo em gồm chương: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆT PLC VÀ GIAO ĐIỆN GIÁM SÁT WINCC CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT Trong thời gian thực đề tài, em nhận giúp đỡ quý thầy cô bạn, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.s Bùi Tuấn Anh em hồn thành đề tài cách tốt Em xin chân thành cảm ơn! Việc hoàn thành đề tài không tránh sai lầm thiếu sót Em mong phê bình, đánh giá thầy để em rút kinh nghiệm phát triển thêm đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Trịnh Trung Hiếu CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG 1.1 Các loại hệ thống phân loại sản phẩm hành Nhằm phục vụ nhiệm vụ đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản phẩm đời công cụ hiệu giúp thay người cơng việc phân loại, góp phần nâng cao hiệu cơng việc Một hệ thống hồn chỉnh phân loại sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục giảm tối đa thời gian trì hỗn hệ thống Hơn nữa, cơng việc đòi hỏi tập trung cao có tính tuần hồn, nên cơng nhân khó đảm bảo xác cơng việc Điều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm uy tín nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng phân loại sản phẩm đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách Hệ thống phân loại sản phẩm có nhiều ứng dụng thực tế nhà máy xí nghiệp, chủ yếu chia thành ba loại là: phân loại sản phẩm theo màu sắc, theo hình dạng theo chiều cao a) Phân loại sản phẩm theo màu sắc Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Hình 1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc  Cấu tạo: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 1.1) có cấu tạo gồm: • Một băng chuyền • Một động điện chiều để kéo băng chuyền • Cảm biến nhận biết màu sắc • Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm • Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu • Các van đảo chiều • Các rơ le trung gian • Bộ phận giá đỡ khí cho tồn hệ thống • Nút nhấn  Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp chiều cấp cho động điện chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Xylanh piston đẩy sản phẩm băng chuyền Trên băng chuyền thiết kế cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác Khi sản phẩm qua, cảm biến nhận biết gửi tín hiệu PLC xử lý sau PLC đưa tín hiệu van đảo chiều tác động điều khiển pistong đẩy sản phẩm có màu sắc khác vào nơi chứa riêng biệt  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc ứng dụng nhiều dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, dây chuyền phân loại sản phẩm nhựa hay chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống giúp nhà sản xuất tốn nhân cơng lao động giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao suất lao động b) Phân loại sản phẩm theo chiều cao Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao(Hình 1.2) Hình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao  Cấu tạo: • Hai băng chuyền • Hai động điện chiều để kéo băng chuyền • Ba cảm biến nhận biết chiều cao • Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm • Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu • Hai van đảo chiều • Các rơ le trung gian • Bộ phận giá đỡ khí cho tồn hệ thống • Nút nhấn  Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp chiều cấp cho động điện chiều thứ hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ thông qua dây đai Trên băng chuyền thiết kế cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác Khi sản phẩm qua, cảm biến nhận biết gửi tín hiệu PLC xử lý sau PLC đưa tín hiệu van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao trung bình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp đến hết băng chuyền phân loại vào hộp chứa nằm băng chuyền thứ hai Sau động chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp vị trí tương ứng  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao ứng dụng nhiều ngành cơng nghiệp: • Ứng dụng dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói • Ứng dụng ngành công nghiệp thực phẩm bánh kẹo, hoa • Ứng dụng cơng nghiệp sản xuất bia, nước giải khát c) Phân loại sản phẩm theo hình dạng Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng (Hình 1.3) Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng  Cấu tạo: • Một băng chuyền • Một động điện chiều để kéo băng chuyền • Hai động bước gạt sản phẩm để phân loại • Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera) • Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu • Các rơ le trung gian • Bộ phận giá đỡ khí cho tồn hệ thống • Nút nhấn  Ngun lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp chiều cấp cho động điện chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai Trên băng chuyền thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm Khi sản phẩm qua, Cảm biến thị giác nhận biết gửi tín hiệu PLC xử lý sau PLC đưa tín hiệu điều khiển động bước gạt sản phẩm có hình dạng khác vào nơi chứa riêng biệt  Ứng dụng: Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng ứng dụng nhiều ngành cơng nghiệp: • Ứng dụng cơng nghiệp kiểm tra phân loại sản phẩm có hình dáng khác như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng… • Ứng dụng kiểm tra phân loại Nơng Sản • Ứng dụng kết hợp với Robot thơng minh Như vậy, ngồi ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, thấy có hệ thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính sản phẩm Ví dụ phân loại sản phẩm theo trọng lượng, kích thước Hầu hết cấu tạo nguyên lý hoạt động chúng tương tự nhau, khác phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể xylanh piston động bước) phận nhận dạng sản phẩm (có thể loại cảm biến màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát kim loại, hay camera phát hình dạng vật thể) Mỗi loại hệ thống phân loại có ưu nhược điểm khác nhau, theo đề tài nghiên cứu giao hệ thống em sử dụng để thiết kế hệ thống phân loại sản phẩn theo chiều cao 1.2 Nhưng thiết bị điện dụng hệ thống a Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK Lâu nay, quen với việc sử dụng cảm biến siêu âm để phát vật cản, nhiên điểm yếu dễ bị nhiễu Để khắc phục điểm yếu trên, đồ án sử dụng phương pháp phát vật cản khác Đó sử dụng hồng ngoại, mà cụ thể sử dụng cảm biến E18-D80NK thường ứng dụng cho đặc tính Robot tránh vật cản, dây chuyền phát sản phẩm, reminder đa chức v.v Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản cho độ phản hồi nhanh nhiễu sử dụng mắt nhận phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt Cảm biến chỉnh khoảng cách hoạt động thông qua biến trở phần cuối thân cảm biến Hình 1.4: Cảm biến E18-D80NK  Thơng số kỹ thuật • Điện áp hoạt động: 5VDC • Khoảng cách hoạt động tối đa: ~80cm • Dòng kích ngõ ra: 300mA • Góc điểm: ~15o • Thời gian hồi đáp: ~2ms • Nhiệt độ mơi trường làm việc: -25oC~50oC • Ngõ dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến điện áp ngõ ra, trở treo lên • áp tạo thành điện áp ngõ nhiêu • Chất liệu vỏ cảm biến: Nhựa • Hiển thị ngõ Led • Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L) Sơ đồ dây • E18-D80NK có cách nối dây tương đối đơn giản: • Màu nâu: VCC, nguồn dương 5VDC • Màu xanh dƣơng: GND, nguồn âm 0VDC • Màu đen: tín hiệu ngõ cực thu hở NPN, cần trở treo để tạo mức cao Hình 1.5: Sơ đồ chân E18-D80NK b Máy Nén Khí Piston Máy nén khí Piston sử dụng phổ biến rộng rãi đặc biệt ngành sản xuất thiết bị điện tử, ngành nghề mà thường xảy vụ nổ nguy hiểm bắt nguồn từ thiết bị phun sơn, chi tiết nhựa, chất dẻo,… hay ngành sửa chữa, bảo dưỡng xe máy, ô tô Về mặt chức máy nén khí Piston giống máy nén khí trục vít mặt cấu tạo máy nén Piston chinh phục người dùng có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng dễ bảo hành Hãy Nam Phát tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động để người dùng sử dụng bảo dưỡng máy hiệu Cấu tạo máy nén khí Piston: Hình 1.6 Cấu tạo piston Máy nén khí Piston cấu thành chi tiết cụm chi tiết giữ vị trí, vai trò nhiệm vụ khác nhau; chúng khơng thể thiếu vắng q trình máy nén khí cơng nghiệp hoạt động Máy nén khí piston với cấu tạo đơn giản, bao gồm xi lanh, piston, cần đẩy, truyền, trượt, tay quay, van nạp, van xả, phớt,…Dòng máy Piston chia thành loại: 10 39 Chương trình khối Simmulation 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Động chạy Tổng sp + 51 Pittong1 Số lượng=sp1 cao + Số lượng sp Thấp + Số lượng sp TB + Pittong2 = 3.6 Lưu đồ thuật toán Bắt đầu On = Đ Động cơĐchạy Đ Cảm biến1 = CảmĐ biến2 = Cảm biến3 = 52 Pittong1 Số lượng=sp1 cao + Số lượng sp Thấp + Tổng sp + Đ Đ Đ Đ Số lượng sp TB + Đ Đ Đ Pittong2 = S Auto = Đ Reset = Đ Off = Kết thúc 3.7 Đánh giá hệ thông thiết kết Ưu, nhược điểm hệ thống  Ưu Điểm • Thiết kế giao diện đẹp mắt đơn giản dễ hiểu • Nguyên lý hoạt động theo u cầu tốn • Ứng dụng thực tế cao sử dụng nhiều cơng nghiệp  Nhược điểm • Hệ thống chưa ổn định, chưa có sản phẩm mơ hình tương tự 53