Đang tải... (xem toàn văn)
Chế tạo thành công mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao Sử dụng PLC S7 – 300 để xây dựng chương trình điều khiển. Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC. Mô hình hoạt động ổn định, linh hoạt.
Đồ án phân loại sản phẩm theo chiều cao MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Cấu trúc đề tài 1.5 Bài toán điều khiển 1.6 Phân tích phương án điều khiển 1.6.1 Sử dụng PLC 1.6.2 Sử dụng Vi xử lý CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI 2.1 Tổng quan dây chuyền công nghệ 10 2.2 Sự phát triển hệ thống phân loại sản phẩm 11 2.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm 12 2.4 Tìm hiểu phần tử sử dụng hệ thống 13 2.4.1 Sơ đồ khối tổng quát 13 2.4.2 Tìm hiểu khối nguồn 14 2.4.3 Tìm hiểu phần tử khối vào (I/O) 16 2.4.4 Khối xử lý trung tâm PLC 20 2.4.5 Khối cấu chấp hành 21 2.4.6 Băng tải 23 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WINCC 3.1 Giới thiệu plc S7-300 27 3.1.1 Giới thiệu chung 27 3.1.2 Các modul PLC S7-300 28 3.1.3 Ngơn ngữ lập trình 32 3.1.4 Các lệnh dùng chương trình 34 3.2 Giới thiệu phần mềm Wincc 43 3.2.1 Khái niệm 43 3.2.2 Các bước cài đặt WinCC V7.0 máy tính 44 3.2.3 Các thành phần cửa sổ dự án 51 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BĂNG TẢI 4.1 Thiết kế mơ hình 55 4.1.1 Thiết kế phần khung khí 55 4.1.2 Thiết kế phần điều khiển 55 4.1.3 Thiết kế giao diện Wincc giám sát hệ thống 61 4.2 Chế tạo mơ hình 62 4.2.1 Chế tạo phần khung khí 62 4.2.2 Chế tạo phần điều khiển 62 4.2.3 Mơ hình hồn chỉnh 64 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh 64 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết đạt 66 5.1.1 Ưu điểm 66 5.1.2 Nhược điểm 67 5.1.3 Ứng dụng thực tế mơ hình 67 5.2 Hướng phát triển đề tài 67 5.3 Kết luận chung 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Dây truyền phân loại đóng thùng sữa 10 Hình 2.2: Dây truyền phân loại bia 10 Hình 2.3 Mơ hình phân loại sản phẩm theo kích thước 12 Hình 2.4: Mơ hình phân loại sản phẩm theo vật liệu 13 Hình 2.7 Bộ nguồn 24 VDC 15 Hình 2.8 Bình tích áp 16 Hình 2.9 Đầu cảm biến kiểu DC-3 dây 17 Hình 2.10 Cảm biến thu phát quang 18 Hình 2.11 Nút ấn điều khiển 19 Hình 2.12 Rơ le trung gian 19 Hình 2.13 Van điện khí nén 5/2 20 Hình 2.14 PLC S7-300 CPU314 20 Hình 2.15 Động xoay chiều 21 Hình 2.16 Động Một chiều 21 Hình 2.17 Động chiều có hộp số 22 Hình 2.18 Xylanh đẩy phơi tác động kép 22 Hình 2.19 Băng tải thảm 24 Hình 2.20 Băng tải xích 25 Hình 2.21 Băng tải lăn 25 Hình 2.22 Băng tải đứng 25 Hình 2.24.Băng tải linh hoạt 26 Hình 2.25 Băng tải rung 26 Hình 3.1 Cấu hình trạm PLC S7-300 28 Hình 3.2: Một số CPU PLC S7-300 29 Hình 3.3 Các loại modul mở rộng S7-300 31 Hình 3.4 Cấu trúc điều khiển PLC 32 Hình 3.5 Giao diện làm việc WinCC 51 Hình 4.1 Thiết kế khung mơ hình 55 Hình 4.2 Sơ đồ mạch động lực 56 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300 56 Hình 4.5 Giao diện giám sát Wincc 61 Hình 4.6 Chế tạo phần khung khí 62 Hình 4.7 Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa 62 Hình 4.8 Chế tạo băng tải phân loại sản phẩm cao trung bình 63 Hình 4.9 Chế tạo hệ thống van khí nén 63 Hình 4.10 Chế tạo hệ thống rơ le trung gian 64 Hình 4.11 Mơ hình hồn chỉnh 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các soạn thảo trung tâm điều khiển ( Control Center) .52 Bảng 4.1 Cấu hình phần cứng PLC S7-300 57 Bảng 4.2 Bảng khai báo địa vào PLC S7-300 57 LỜI CẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu thực hiện, đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Thiết kế, chế tạo mơ hình băng tải điều khiển phân loại sản phẩm" giảng viên Th.s Trần Qúy Cao hướng dẫn hoàn thiện Trong suốt thời gian nghiên cứu thi cơng đề tài, em gặp khơng vướng mắc định nhận nhiều giúp đỡ nhiệt thành quý báu Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp cho phép em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy cô Khoa Điện -Cơ Điện tử - trường ĐH Phương Đông truyền thụ kiến thức quý báu bổ ích thời gian học tập trường, để giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp tảng kiến thức chuyên môn vững sau tốt nghiệp tự tin tìm việc sau trường Em xin trân trọng cảm ơn Th.s Trần Qúy Cao ln tận tình giúp đỡ, đạo, cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình nghiên cứu tìm hiểu xây dựng đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ người bạn, người thân, chúng xin cảm ơn bố mẹ, anh chị động viên chúng suốt thời gian học tập xây dựng đồ án Xin gửi tới lời cảm ơn sâu sắc nhất! ngày tháng năm Sinh viên thực Đặng Thái Dương CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 Lý chọn đề tài Để theo kịp xu cơng nghiệp hóa – đại hóa cách bền vững an toàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa hỏng hóc đảm bảo chất lượng sản phẩm nằm phạm vi cho phép Hơn thuận tiện cho việc mở rộng phát triển tương lai Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức học trường sinh viên ngành điện tử, thông qua việc thiết kế đồ án giúp bước đầu có kinh nghiệm lập trình PLC Chính vậy, em nhận đề tài: “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm băng tải theo chiều cao,” 1.2 Mục tiêu - Chế tạo thành cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao - Sử dụng PLC S7-300 để xây dựng chương trình điều khiển - Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển WinCC - Mơ hình hoạt động ổn định, linh hoạt 1.3 Phương pháp nghiên cứu Chế tạo mơ hình thật nên em gặp nhiều khó khăn việc thiết kế, chế tạo vào kết nối sản phẩm với PLC S7- 300 Các phương pháp chủ yếu: - Phương pháp mô phỏng, thiết kế lý thuyết: em thực thiết kế chế tạo sản phẩm - Phương pháp thực hành: Song song với việc nghiên cứu lý thuyết em thiết kế kiếm tra lý thuyết sản phẩm thật - Phương pháp tính tốn: Tính tốn lựa chọn linh kiện, từ thực nghiệm điều chỉnh thông số cho phù hợp cơng nghệ 1.4 Cấu trúc đề tài Ngồi phần mở đầu, đề tài gồm chương: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.5 Bài tốn điều khiển Mơ hình có hai băng tải có ba loại sản phẩm khác kích thước Đây đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại đếm sản phẩm.Qua kích thước sản phẩm mà chúng chia thành loại sản phẩm cao,sản phẩm trung bình sản phẩm thấp Khi ta ấn start khởi động toàn hệ thống băng tải hai (băng tải di chuyển hộp) hoạt động Ở phía cuối băng tải ( băng tải phân loại sản phẩm) có đặt cảm biến cảm biến nhận biết có hộp băng tải dừng lại băng tải hai hoạt động Đồng thời cảm biến, xy lanh gạt hoạt động - Ta xếp cảm biến với xy lanh theo thứ tự cao-trung bình-thấp.Khi có sản phẩm cao qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa PLC S7-300, xy lanh đưa đẩy sản phẩm xuống máng đựng sản phẩm vị trí ban đầu Đối với sản phẩm trung bình tương tự Sản phẩm thấp dễ dàng qua cảm biến cao trung bình đưa cuối băng tải rơi vào hộp chứa Khi hộp chứa chứa ba sản phẩm băng tải dừng, băng tải thứ hai di chuyển đưa hộp chứa đến Hệ thống hoạt động ban đầu Để hệ thống dừng hoạt động ta ấn nút stop 1.6 Phân tích phương án điều khiển 1.6.1 Sử dụng PLC PLC-Programmable Logic Controller điều khiển logic khả trình (lập trình được) Khởi thuỷ ban đầu PLC có chức điều khiển logic , tức điều khiển on- off relay PLC đại có khả điều khiển PID điều khiển mờ v v PLC cho phép mở rộng thêm module vào/ra nên có khả quản lý hệ thống lớn nhà máy Do PLC ứng dụng để điều khiển hệ thống sản xuất lớn (so với vi xử lý) có đặc tính động học chậm (so với vi xử lý) điều khiển mức nước, áp suất, lưu lượng ,nhiệt độ, tốc độ băng tải…v.v Đặc trưng PLC hoạt động môi trường khắc nghiệt cơng nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy cao, tỉ lệ hư hỏng thấp, thay hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả nâng cấp thiết bị ngoại vi hay giao tiếp với thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, modul mở rơng tốt Từ ưu điểm trên, PLC ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp như: -Hệ thống nâng vận chuyển -Dây chuyền đóng gói -Các robot lắp ráp sản phẩm -Điều khiển hệ thống đèn giao thông 1.6.2 Sử dụng Vi xử lý Vi xử lý xử lý tín hiệu, nhận tín hiệu vào, tính tốn, xử lý, xuất tín hiệu Vi xử lý ứng dụng để thực thuật toán điều khiển yêu cầu khối lượng tính tốn lớn (so với PLC) cho đối tượng có đặc tính động học nhanh (so với PLC ) điều khiển dịng điện, mơ men, tốc độ động , điều khiển mạch điện tử (tín hiệu công suất) v.v Ưu điểm: -Vi điều khiển có khả điều khiển linh hoạt theo mong muốn người sử dụng dựa vào phần mềm viết -Khả thay đổi mã thực -Hệ thống đơn giản nhiều, kích thước nhỏ Hơn giảm độ ổn định nhiều linh kiện gây -Có thể thay đổi, thêm chức cách thay đổi phần mềm Ngày VXL ứng dụng nhiều sống người Xuất phát từ yêu cầu điều khiển đề tài ưu điểm PLC mà chúng em chọn PLC S7-300 làm điều khiển cho “Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao” • Signed 16 - Bit Value: kiểu 16 bit có dấu • Unsigned 16 - Bit Value: kiểu 16 bit khơng dấu • Signed 32 - Bit Value: kiểu 32 bit có dấu • Unsigned 32 - Bit Value: kiểu 32 bit khơng dấu •Floating Point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 •Floating Point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 • Text Tag bit character set: kiểu ký tự bit • Text Tag 16 bit character set: kiểu ký tự 16 bit • Raw Data type: kiểu liệu thơ CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH BĂNG TẢI 4.1 Thiết kế mơ hình 4.1.1 Thiết kế phần khung khí Hình 4.1 Thiết kế khung mơ hình Hệ thống băng tải mơ hình gồm có: - Khung thép băng tải có kích thước: chiều dài 430, rộng 6cm, cao 15cm - Khung thép băng tải có kích thước: chiều dài 400, rộng 6cm, cao 10cm - Băng tải chống trượt: Có mặt sau bọc lớp vải chống trượt - Hệ thống che thành máng để tránh sản phẩm trượt khỏi băng tải q trình chuyển động + Ngồi cịn phụ kiện ốc vít, đai vít lăn,…phơi hoạt động 4.1.2 Thiết kế phần điều khiển 4.1.2.1 Thiết kế mạch động lực Khi có tín hiệu từ nút ấn cảm biến PLC xuất tín hiệu đầu điều khiển rơ le trung gian cấp điện cho băng tải xy lanh đẩy Hình 4.2 Sơ đồ mạch động lực 4.1.2.2 Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300 Hình 4.3 Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300 4.1.2.3 Cấu hình phần cứng PLC S7-300 Bảng 4.1 cấu hình phần cứng PLC S7-300 4.1.2.4 Bảng khai báo địa vào PLC S7-300 Bảng 4.2 Bảng khao báo địa vào PLC S7-300 4.1.2.5 Lưu đồ thuật toán START S CB4=1 Đ BT1=1 BT2=0 BT2=1 s CB1=1 Đ XL1 HOẠT ĐỘNG STOP=1 CB2=1 CB3=1 Đ Đ XL2 HOẠT ĐỘNG C0 đếm tiến= 3SP Cất vào ghi MW10 s MW10=3 Đ Đ S END 4.1.2.6 Chương trình cho PLC-S7-300 4.1.3 Thiết kế giao diện Wincc giám sát hệ thống Hình 4.5 Giao diện giám sát Wincc 4.2 Chế tạo mơ hình 4.2.1 Chế tạo phần khung khí Hình 4.6 Chế tạo phần khung khí 4.2.2 Chế tạo phần điều khiển 4.2.2.1 Băng tải vận chuyển thùng chứa Hình 4.7 Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa 4.2.2.2 Băng tải phân loại sản phẩm Hình 4.8 Chế tạo băng tải phân loại sản phẩm cao trung bình Hệ thống van khí nén 5/2: Hình 4.9 Chế tạo hệ thống van khí nén Hệ thống rơ le trung gian : Hình 4.10 Chế tạo hệ thống rơ le trung gian 4.2.3 Mơ hình hồn chỉnh Hình 4.11 Mơ hình hồn chỉnh 4.3 Chạy thử hiệu chỉnh - Trong trình chạy thử, ban đầu pittong xi lanh đẩy mạnh làm sản phẩm vị trí đẩy sản phẩm vào băng tải văng Các sản phẩm pittong đẩy khỏi khay chứa, điều chỉnh lực tác động pittong van lưu tiết - Các cảm biến không nhận tín hiệu sử dụng cảm biến có tín hiệu xuất 24v, modul PLC tích hợp sẵn chân 1L = 24V chân 1M = 0V Khắc phục cách: Điều chỉnh đổi đầu vào chân L M PLC cảm biến hoạt động tốt - Quá trình chạy cảm biến sản phẩm vào khơng tác động khoảnh cách xa Khắc phục cách: Điều chỉnh nút khoảng cách cảm biến phát sản phẩm CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết đạt Qua q trình xây dựng hồn thành đề tài: với việc thiết kế chế tạo mơ hình "Mơ hình băng tải điều khiển đếm, phân loại sản phẩm, điều khiển dừng xác băng tải" dùng PLC S7-300 em thấy đề tài hay, có tính ứng dụng lớn thực tế Trên sở đồ án giải yêu cầu đồ án là: - Xây dựng mơ hình theo u cầu đặt - Vận hành theo yêu cầu công nghệ - Hệ thống cảnh báo hoạt động xác hiệu Trong thời gian thực đề tài, em số vấn đề hạn chế sau: hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7300 hệ thống áp dụng phổ biến công nghiệp với quy mô từ sản xuất nhỏ đến quy mo sản xuất lớn Tuy nhiên thời gian xây dựng đồ án em tiếp thu nhiều kiến thức q báu bổ ích có thành định rút từ đồ án sau: - Phương pháp lập trình cơng cụ phát triển họ PLC S7-300 - Cách lắp đặt đấu dây PLC - Xây dựng hệ thống phổ biến công nghiệp - Do thời gian thực lượng kiến thức hạn chế khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mong đóng góp ý kiến thầy giáo, giáo bạn sinh viên để chúng em tích lũy thêm kiến thức Một lần em xin chân thành cảm ơn tạo điều kiện trường Đại học Phương Đông - Khoa Điện -Cơ Điện Tử - Thầy Trần Qúy Cao 5.1.1 Ưu điểm Mơ hình có ưu điểm sau: - Tính ứng dụng thực tế cao, cần thiết nhà máy xí nghiệp lớn, vừa nhỏ, giúp cho cơng việc tự động hóa sản xuất dễ dàng - Mơ hình tương đối đơn giản - Khơng tốn nhiều khơng gian, mơ hình nhỏ gọn - Sử dụng thiết bị từ giảm nhiều chi phím cho giá thành xây dựng mơ hình -Có thể giám sát từ xa 5.1.2 Nhược điểm Bên cạnh ưu điểm mơ hình có mặt hạn chế sau: - Do mô hình mơ nên khả trực quan sinh động q trình vận hành mơ hình cịn - Không thể kết hoạt động thực tế hệ thống 5.1.3 Ứng dụng thực tế mơ hình Dùng dây chuyền phân loại sản phẩm dựa theo kích thước Trong cơng nghiệp đóng bao bì loại sản phẩm cao cấp 5.2 Hướng phát triển đề tài Bản thân đề tài rộng, đâu cơng nghiệp chế biến thay sản xuất xuất tự động hóa dây chuyền sản xuất có việc phân loại sản phẩm, thay việc dùng pittong đẩy cánh tay Robot gắp nhả sản phẩm, hay dùng tay gạt sản phẩm Như áp dụng trường hợp phân loại vật dễ vỡ, cần nhẹ nhàng Còn trường hợp đồ án chúng em làm phân loại vật khó vỡ nên chúng em sử dụng pittong đẩy Với khả phát triển đề tài sử dụng ngành sản xuất cơng nghiệp đóng chai đóng hộp 5.3 Kết luận chung Trong thời gian thực đề tài " Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống phân loại sản phẩm băng tải theo chiều cao", em số vấn đề hạn chế định Hệ thống chưa đạt trình độ tự động hóa cao nên chưa phát huy hết chức PLC S7-300 hệ thống áp dụng phổ biến công nghiệp với quy mô từ sản xuất nhỏ đến quy mô sản xuất lớn Do thời gian thực lượng kiến thức hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý, bổ sung nhiều thầy cô giáo để đồ án ngày hoàn thiện Một lần cho chúng em xin phép gửi tới lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo Khoa Điện –Cơ Điện Tử trường ĐH Phương Đông, tới thầy giáo Th.S Trần Qúy Cao người tận tình giúp đỡ em ... loại +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 +Phân loại sản phẩm. .. chuyền sản phẩm yêu cầu cao đặt phải có hệ thống phân loại sản phẩm 2.3 Các hệ thống phân loại sản phẩm Có nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu nhà sản xuất như: +Phân loại sản phẩm kim loại. .. Hình 4.6 Chế tạo phần khung khí 62 Hình 4.7 Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa 62 Hình 4.8 Chế tạo băng tải phân loại sản phẩm cao trung bình 63 Hình 4.9 Chế tạo hệ thống van