mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu

MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN .3 LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC LIỆT KÊ HÌNH VẼ LIỆT KÊ BẢNG .11 TÓM TẮT 12 Chương TỔNG QUAN 13 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 13 1.2 MỤC TIÊU .14 1.3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU 14 1.4 GIỚI HẠN 14 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU .15 2.2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI CẢM BIẾN 15 2.2.1 Đinh nghĩa .15 2.2.2 Phân loại tính chất phạm vi sử dụng loại cảm biến 16 2.3 NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU .18 2.3.1 Phương án .18 2.3.2 Phương án .19 2.4 LẬP TRÌNH PLC VÀ SCADA .19 2.4.1 Lý thuyết PLC 19 2.4.2 Phương pháp lập trình điều khiển 21 2.4.3 TIA Portal – Phần mềm lập trình PLC 22 2.4.4 WinCC - Phần mềm xây dựng giao diện điều khiển HMI 22 2.4.5 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 24 2.4.5.1 Giao thức truyền thông TCP/IP 24 2.4.5.2 Ethernet 25 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .27 3.1 YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN 27 3.1.1 Sơ đồ khối mơ hình Scada cho hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng PLC S7-1200 .27 3.1.2 Quy trình hoạt động mơ hình Scada cho hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng PLC S7-1200 28 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 30 3.2.1 Lựa chọn thiết bị .30 3.2.1.1 Giới thiệu PLC S7 1200 (Programmable Logic Control) 30 3.2.1.2 Phần mềm ngôn ngữ lập trình PLC S7-1200 38 3.2.1.3 Cảm biến phân biệt màu .40 3.2.1.4 Cảm biến vật cản hồng ngoại NPN E3F- DS30C4 46 3.2.1.5 Solenoid khí nén SY3120-5LZ-M5-F2 47 3.2.1.6 Xy lanh khí nén SMC CJ2B16-100 49 3.2.1.7 Băng tải .50 3.2.1.8 Tủ điện 51 3.2.1.9 Cầu dao tự động C10-Chint pha .51 3.2.1.10 Rờ le trung gian .52 3.2.1.11 Nút nhấn siêu khẩn .53 3.2.1.12 Công tắc xoay 54 3.2.1.13 Nút nhấn 55 3.2.1.14 Đèn báo 56 3.2.1.15 Bộ nguồn 24VDC 57 3.2.2 Phầm mềm sử dụng 59 3.2.2.1 Tổng quan SCADA 59 3.2.2.2 Visual Studio ngôn ngữ C# 59 3.2.2.3 Microsoft SQL Server 2014 60 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 62 4.1 GIỚI THIỆU 62 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG .62 4.2.1 Thi công băng tải .62 4.2.2 Thi công tủ điện .64 4.2.3 Lập trình PLC 65 4.2.4 Lập trình điều khiển giám sát hệ thống SCADA .69 4.2.5 Thiết kế giao diện quản lý Database 70 Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN .72 5.1 MƠ HÌNH THỰC TẾ 72 5.2 WEBSITE CẬP NHẬT DƯ LIỆU 72 5.3 GIAO DIỆN SCADA ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRÊN WINCC RUNTIME 76 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77 6.1 KẾT LUẬN 77 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 PHỤ LỤC 79 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 83 LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Tra Hình 2.1: Tác động ngõ vào ngõ cảm biến .14 Hình 2.2: Hệ thống điều khiển tự động trình .14 Y Hình 3.1: Sơ đồ khối chức hệ thống 26 Hình 3.2: Lưu đồ hoạt động hệ thống 27 Hình 3.3: Cấu tạo bên PLC S7-1200 30 Hình 3.4: Giao diện Tia Portal V13(portal view) 37 Hình 3.5: Giao diện Tia Portal V13(Project view) .38 Hình 3.6: Các yếu tố sơ đồ mạch .39 Hình 3.7: Thơng tin CZ-V21A .41 Hình 3.8: Kết nối mạch điện ngõ cho CZ-V21A 42 Hình 3.9: Kết nối mạch điện ngõ vào cho CZ-V21A 42 Hình 3.10: Đầu cảm biến CZ-H32S 43 Hình 3.11: Cấu tạo nội đầu cảm biến CZ-H32S .43 Hình 3.12: Nhận biết xác mục tiêu nhờ nguồn sáng ba màu sắc 44 Hình 3.13: : Nhận biết xác thay đổi ị trí nhờ nguồn sáng ba màu sắc 44 Hình 3.14: Cảm biến phát vật cản 45 Hình 3.15: Sơ đồ nối dây cho cảm biến phát vật cản 46 Hình 3.16: Solenoid khí nén SY3120-5LZ-M5-F2 46 Hình 3.17: Kích thước solenoid SY3120-5LZ-M5-F2 47 Hình 3.18: Xi lanh khí nén dịng SMC CJ2B16-100 48 Hình 3.19: Băng tải hệ thống 49 Hình 3.20: Gối đỡ vịng bi, dây đai băng tải động DC Geared TG-85E-CH 50 Hình 3.21: Tủ điện .50 Hình 3.22: Cầu dao tự động C10-Chint .50 Hình 3.23: Rờ le trung gian hãng Omron LY2N 51 Hình 3.24: Cấu tạo rờ le trung gian LY2N 52 Hình 3.25: Nút nhấn siêu khẩn 52 Hình 3.26: Cấu tạo nút nhấn siêu khẩn 53 Hình 3.27: Cơng tắc xoay 53 Hình 3.28: Kích thước cơng tắc xoay 54 Hình 3.29: Nút nhấn Start Stop .54 Hình 3.30: Kích thước nút nhấn 55 Hình 3.31: Đèn báo 55 Hình 3.32: Bộ nguồn 24VDC .56 Hình 3.33: Sơ đồ nối dây PLC thiết bị ngoại vi 57 Hình 4.1: Gia cơng Rulo 52 Hình 4.2: Khung băng tải 53 Hình 4.3: Thiết kế gối đỡ vòng bi .53 Hình 4.4: Bộ điều chỉnh độ co giãn băng tải .53 Hình 4.5: Hồn thiện băng tải 54 Hình 4.6: Thi cơng tủ điện thiết bị ngoại vi 54 Hình 4.7: Hồn thành tủ điện 55 Hình 4.8: Khâu cấp phôi 55 Hình 4.9: Khâu xử lý phân loại sản phẩm có màu .56 Hình 4.10: Khâu xử lý phân loại sản phẩm có màu 57 Hình 4.11: Khâu xử lý phân loại sản phẩm có màu 58 Hình 4.12: Giao diện SCADA 59 Hình 4.13: Thông tin bảng loại sản phẩm .60 Hình 4.14: Thơng tin sản phẩm cập nhật tạm thời .60 Hình 5.1: Hồn thiện mơ hình thực tế 62 Hình 5.2: Giao diện Home website .63 Hình 5.3: Giao diện Giới thiệu tổng thể .65 Hình 5.4: Giao diện Cập nhật thơng tin .65 Hình 5.5: Giao diện Truy vấn thơng tin .66 Hình 5.6: Giao diện Scada Wincc Runtime 66 LIỆT KÊ BẢNG Bảng Tra Bảng 2.1: Nguyên lý chuyển đổi đáp ứng kích thích .14 Bảng 2.2: Phân loại cảm biến theo dạng kích thích 15 Bảng 2.3: Phân loại cảm biến theo tính 15 Bảng 2.4: Phạm vi sử dụng cảm biến .16 Y Bảng 3.1: Thông tin CPU 1214C 23 Bảng 3.2: Khối hàm định thì, đếm PLC S7-1200 .24 Bảng 3.3: Kiểu liệu PC S7-1200 27 Bảng 3.4: Bảng phân loại vùng nhớ PLC S7-1200 29 Bảng 3.5: Ba chế độ phát CZ-V21A 33 Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật đầu thu CZ-H32S 37 Bảng 4.1: Địa PLC khâu cấp phôi 56 Bảng 4.2: Địa PLC khâu phân loại sản phẩm có màu 57 Bảng 4.3: Địa PLC khâu phân loại sản phẩm có màu 58 Bảng 4.4: Địa PLC khâu phân loại sản phẩm có màu 59 Bảng 4.5: Bảng thích giao diện SCADA 60 Bảng 4.6: Câu lệnh SQL ý nghĩa 61 TĨM TẮT Ngày q trình cơng nghệp hóa đại hóa, với xuất cách mạng cơng nghiệp 4.0 kéo theo phát triển đa dạng loại hàng hóa vật phẩm Chính phân loại sản phẩm công đoạn quan trọng phổ biến trọng dây chuyền nhà máy Đối tượng sản phẩm tiêu chí phân loại đa dạng phân loại theo khối lượng, kích thước, hình dáng, từ tính… Cùng với cấu cung cấp sản phẩm, cấu chấp hành khác tùy thuộc vào yêu cầu thực tế Nghiên cứu, thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo màu sắc nội dung chủ chốt trình bày xuyên suốt báo cáo Bộ điều khiển trung tâm mơ hình sử dụng trạm PLC S71200 CPU 1214 DC/DC/DC với giá thành hợp lý, tính ưu việt, nhỏ gọn tiện lời, hỗ trợ truyền thơng mạng profinet Mơ hình thiết kế đơn giản, xử lý nhận dạng màu cảm biến nhiên giải pháp mơ hình giải số yêu cầu điều khiển quản lý đặt Tạo tiền đề để nghiên cứu sâu hơn, nâng cấp, chế tạo hệ thống phân loại phức tạp đại Chương TỔNG QUAN ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với phát triển ngành khoa học kỹ thuật với cách mạng khoa học cơng nghệ 4.0, điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học, quản lý, cơng nghiệp, tự động hóa, cơng nghệ thơng tin… Do phải nắm bắt vận dụng cách hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Với kỹ thuật tiên tiến vi điều khiển, PLC, vi mạch số… ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, hệ thống điều khiển khí thơ sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp xác thay hệ thống điều khiển tự động với lệnh chương trình thiết lập trước Trong trình hoạt động nhà xưởng, xí nghiệp nay, việc tiết kiệm điện nhu cầu thiết yếu, bên cạnh ngành cơng nghiệp ngày phát triển cơng ty xí nghiệp đưa tự động hóa vào sản xuất để tiện cho việc quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn hệ thống cách hợp lý yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm nhiều thời gian quản lý cách dễ dàng Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu Phân loại sản phẩm công đoạn quan trọng dây chuyền tự động nhà máy sản xuất công nghiệp, giúp tăng độ hiệu suất làm việc, tăng độ xác tiết kiệm chi phí nhân cơng Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc ứng dụng nhiều thực tế dây chuyền sản xuất gạch, ngói, phân loại sản phẩm nhựa, chế biến nơng sản (táo, cà chua, cà phê….), phát sản phẩm lôi, sản phẩm thiếu chi tiết… Đề tài mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu nghiên cứu phát triển từ lâu, nhiều hệ thống nghiên cứu chất lượng thẩm mỹ Tuy nhiên, nhóm định làm lại đề tài với tối ưu thiết kế nâng cao khả điều khiển Scada, internet quản lý liệu database SQL .2 MỤC TIÊU Mục tiêu thiết kế mơ hình Scada cho hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc với: - Phần khí: Nhỏ gọn, thẩm mỹ, hoạt động ổn định, dễ thao tác sử dụng - điều khiển, dễ dàng bảo trì sữa chưa, an tồn cho người sử dụng Phần điều khiển lập trình: Lập trình hệ thống hoat động ổn định, xác, điều khiển quản lý hệ thống cách hiệu scada internet, cập nhật liệu web database sql, xuất báo cáo qua excel để hỗ trợ quản lý bảo trì hệ thống theo định kỳ .3 NỘi DUNG NGHIÊN CỨU Liệt kê nội dung thực đề tài ví dụ: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Tính tốn thiết kế Chương 4: Thi cơng hệ thống Chương 5: Kết thực Chương 6: Kết luận hướng phát triển GIỚI HẠN Với giới hạn thời gian, kiến thức kinh phí đề tài sử dụng cảm biến hồng ngoại, xi lanh cảm biến phân biệt màu Keyence CZ-V21A Kết phần cứng đề tài giới hạn với sản phẩm phôi nhựa, chưa áp dụng vào giải số sản phẩm cụ thể thực tế 10 objCommand.Execute Set objCommand = Nothing objConnection.Close Set objConnection = Nothing Set objConnection = CreateObject("ADODB.Connection") objConnection.ConnectionString = strConnectionString objConnection.Open Set objCommand = CreateObject("ADODB.Command") With objCommand ActiveConnection = objConnection CommandText = strSQL3 End With objCommand.Execute Set objCommand = Nothing objConnection.Close Set objConnection = Nothing Set objConnection = CreateObject("ADODB.Connection") objConnection.ConnectionString = strConnectionString objConnection.Open Set objCommand = CreateObject("ADODB.Command") With objCommand ActiveConnection = objConnection CommandText = strSQL4 End With objCommand.Execute Set objCommand = Nothing objConnection.Close Set objConnection = Nothing 77 Set objConnection = CreateObject("ADODB.Connection") objConnection.ConnectionString = strConnectionString objConnection.Open Set objCommand = CreateObject("ADODB.Command") With objCommand ActiveConnection = objConnection CommandText = strSQL5 End With objCommand.Execute Set objCommand = Nothing objConnection.Close Set objConnection = Nothing End Sub 78 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG Symbol CHO_PHEP START STOP GIU DEN_START Address M4.3 I0.0 I0.1 M0.6 Q0.5 Type BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL Symbol STOP DEN_STOP Address I0.1 Q0.6 Type BOOL BOOL 79 Symbol CHO_PHEP STOP_KHAN_CAP Address M4.3 I0.2 Type BOOL BOOL Symbol STOP_KHAN_CAP NHO_MAU_1 NHO_MAU_2 NHO_MAU_3 DEN_STOP Address I0.2 M0.0 M0.1 M0.2 Q0.6 Type BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL Symbol GIU Address M0.6 Type BOOL 80 MOTOR Q0.0 BOOL Symbol CHO_PHEP CB_CAP_PHOI XYLANH_CAP GIU T2.Q CB_CAP_PHOI_LEN1 Address M4.3 I0.3 Q0.1 M0.6 MW98 Type BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL INT Symbol CHO_PHEP GIU COLOR1_CZV21 NHO_MAU_1 Address M4.3 M0.6 I0.7 M0.0 Type BOOL BOOL BOOL BOOL 81 Symbol CHO_PHEP NHO_MAU_1 CB1 XYLANH_1 CB1_LEN1 Address M4.3 M0.0 I0.4 Q0.2 MW100 Type BOOL BOOL BOOL BOOL INT Symbol CHO_PHEP GIU COLOR2_CZV21 NHO_MAU_2 Address M4.3 M0.6 I1.0 M0.1 Type BOOL BOOL BOOL BOOL Symbol CHO_PHEP NHO_MAU_2 CB2 XYLANH_2 CB2_LEN1 Address M4.3 M0.1 I0.5 Q0.3 MW102 Type BOOL BOOL BOOL BOOL INT 82 Symbol CHO_PHEP GIU COLOR3_CZV21 NHO_MAU_3 Address M4.3 M0.6 I1.1 M0.2 Type BOOL BOOL BOOL BOOL Symbol CHO_PHEP NHO_MAU_3 CB3 XYLANH_3 CB3_LEN1 Address M4.3 M0.2 I0.6 Q0.4 MW104 Type BOOL BOOL BOOL BOOL INT Symbol CHO_PHEP Address M4.3 Type BOOL 83 GIU NHO_MAU_1 NHO_MAU_2 NHO_MAU_3 BIT_NHO_LOI T21.Q M0.6 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL Symbol CHO_PHEP XYLANH_CAP RESET_DEM_SP_TONG DEM_TONGSP Address M4.3 Q0.1 M0.4 MW28 Type BOOL BOOL BOOL INT 84 Symbol CHO_PHEP XYLANH_1 RESET_DEM_SP_TONG DEM_SP1 Address M4.3 Q0.2 M0.4 MW32 Type BOOL BOOL BOOL INT 85 Symbol CHO_PHEP XYLANH_2 RESET_DEM_SP_TONG DEM_SP2 Address M4.3 Q0.3 M0.4 MW34 Type BOOL BOOL BOOL INT Symbol CHO_PHEP XYLANH_3 RESET_DEM_SP_TONG DEM_SP3 Address M4.3 Q0.4 M0.4 MW36 Type BOOL BOOL BOOL INT 86 Symbol CHO_PHEP DEM_TONGSP DEM_SP1 DEM_SP2 DEM_SP3 DEM_SPLOI T16.Q Address M4.3 MW28 MW32 MW33 MW36 MW30 Type BOOL INT INT INT INT INT BOOL Symbol STOP DEM_SPLOI RESET_DEM_SP_TONG Address I0.1 MW30 M0.4 Type BOOL INT BOOL 87 Symbol STOP_KHAN_CAP DEM_TONGSP RESET_DEM_SP_TONG Address I0.2 MW28 M0.4 Type BOOL INT BOOL 88 89 Symbol CHO_PHEP GIU Tạo xung chuyển động NHO_MAU_1 NHO_MAU_2 NHO_MAU_3 BIT_NHO_LOI Dịch chuyển màu Dịch chuyển màu Dịch chuyển màu STOP Address M4.3 M0.6 M0.5 Type BOOL BOOL BOOL M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 MD6 MD10 MD14 I0.1 BOOL BOOL BOOL BOOL TIME TIME TIME BOOL 90 91 ... NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG NHẬN DẠNG VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU Mơ hình hệ thống nhận dạng phân loại sản phẩm theo màu gồm hai phần chính: Phần cảm biến màu phần khối xử lý trung tâm Hầu hết hệ thống. .. giới hạn với sản phẩm phôi nhựa, chưa áp dụng vào giải số sản phẩm cụ thể thực tế 10 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT - TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU Hệ thống phân loại sản phẩm bao gồm... cơng Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc ứng dụng nhiều thực tế dây chuyền sản xuất gạch, ngói, phân loại sản phẩm nhựa, chế biến nông sản (táo, cà chua, cà phê….), phát sản phẩm lôi, sản phẩm