báo cáo khoa học sử DỤNG THIẾT bị đo LƯỜNG và PLC s7200 để KIỂM TRA dây TRUYỀN sản XUẤT nước NGỌT

TRƯỜNG ĐHCNTT&TT Cộng hịa xã chủ nghĩa việt Nam KHOA CN TỰ ĐỘNG HÓA Độc lập - tự - hạnh phúc Báo cáo khoa học cấp khoa SỬ DỤNG THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG VÀ PLC_S7200 ĐỂ KIỂM TRA DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT NƯỚC NGỌT Trường Đại Học Công Nghệ Thơng Tin Truyền Thơng Tóm tắt: Ngày hệ thống đo lường lập trình PLC (sensor and program logic controller) ứng dụng nhiều dây truyền sản xuất công nghiệp.Việc sử dụng hệ thống đo lường PLC làm cho hệ thống có tính linh hoạt ,dễ dàng điều khiển quan sát mang tính tự động hóa cao Trong báo cáo giới thiệu sensor PLCs7_200 để kiểm tra hệ thống dây chuyền sản xuất nước i Đặt vấn đề - Trong công nghiệp ,vấn đề kiểm tra chất lượng sản phẩm yếu tố quan trọng dây truyền sản xuất hàng loạt Trong công nghiệp sản xuất nước ,thì kiểm tra trình chiết rót ,đóng nắp dán nhãn khâu quan trọng - Để tiến hành kiểm tra dây chuyền sản xuất nước ngọt,ta tiến hành phương án sau +)Phương án 1:Lắp đặt hệ thống điều khiển trung tâm dùng PLC s7_200 để kiểm tra nước chai có đầy hay khơng,nắp đẵ đóng hay chưa gián nhãn gián hay chưa ,gián vị trí hay khơng +)Phương án 2: Mạch điều khiển tự động thiết kế riêng biệt trinh chiết rót ,đóng nắp nhãn để kiểm tra san phẩm sử dụng vi điều khiển +)phương án 3:Sử dụng PC để kiểm tra hệ thống Qua phương án thấy phương án thứ khả thi ta sử dụng PLC điều khiển xuyên suốt hệ thống kiểm tra lượng nước trang chai,hệ thống đóng nắp,gián nhãn.Ngịai hệ thống sử dung PLC cho ta kiểm tra sản phẩm tiện lợi ,tính linh hoạt cao i I giới thiệu số loại cảm biến 2.1 Cảm biến lân cận dạng điện dung Hình 2.1: Cấu tạo cảm biến lân cận điện dung a) Cấu tạo Cảm biến lân cận dạng điện dung có cấu tạo gồm phần hình 3.5 +) Đầu phát cảm biến lân cận dạng dạng điện dung cực tụ điện +)Mạch dao động có nhiệm vụ tạo dao động điện từ tần số radio +)Mạch phát mức dùng để so sánh biên độ tín hiệu mạch dao động +)Mạch ngõ dùng để tạo mức logic cho tín hiệu ngõ cảm biến b) Nguyên lý hoạt động cảm biến dạng điện dung Khi mục tiêu cần phát di chuyển đến gần đầu phát cảm biến làm Điện dung tụ điện (được tạo cực bề mặt đầu thu cực cịn lại đối tượng ) C bị thay đổi Khi điện dung tụ điện bị thay đổi mạch dao động tạo tín hiệu dao động Khi tín hiệu dao động có biên độ lớn ngưỡng đặt trước mạch phát mức điều khiển mạch trạng thái ON.Khi đối tượng xa cảm biến ,biên độ tín hiệu mạch dao động nhỏ ,mạch phát mức điều khiển mạch trang thái OFF C, Một số dạng cảm biến lân cận dạng điện dung : Dưới giới thiệu số dạng cảm biến lân cận dạng điện dung : Hình 2.2:Một số dạng cảm biến lân cận dạng điện dung hãng OMRON 2.2 Cấu trúc mạch cảm biến điện dung Hình 2.2: Mạch dạng NPN cực thu để hở Hình 2.3: Mạch dạng PNP cực thu để hở 2.3 Ứng dụng cảm biến lân cận dạng điện dung Cảm biến lân cận dạng điện dung dùng để phát xuất vật thể kim loại phi kim vị trí xác định trước (vị trí đặt cảm biến ) như:Phát thủy tinh ,nhựa chất lỏng …… Dùng cảm biến lân cận dạng điện dung để phát mực chất lỏng ko đầy dây chuyền sản xuất chai nuớc kiểm tra nắp chai đóng hay chưa 3.1 Cảm biến quang A, Cấu tạo cảm biến quang cơng nghiệp Hình 3.1 Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phat riêng Hình 3.2 Cấu tạo cảm biến quang dạng thu phát chung Cảm biến phần phát phần thu: +)Phần phát gồm led phát hồng ngọai led phát laser có vai trị nguồn phát sáng đặt tiêu điểm thấu kính hội tụ nhằm mục đích tạo chum tia sáng hẹp để chiếu đến phần thu +)Phần thu gồm tranzitor quang đặt tiêu điểm thấu kính hội tụ nhằm mục đích tập trung ánh sáng rọi vào vào trazitor Tranzitor quang thu nối vào mạch để tạo mức logic ngõ B, Một số cảm biến quang công nghiệp Hnh 3.1: Dang thu phat chung khơng cần gương phản xạ Hình 3.2:Dạng thu phát riêng C, Cấu trúc mạch cảm biến quang: Hình 3.3: Mạch kiểu transistor NPN cưc thu để hở Hình 3.4: Mạch kiểu transistor PNP cưc thu để hở 3.2 Ưng dụng cảm biến quang Dùng để phát vật thể vị trí định trước như:dùng làm cảm biến phát sản phẩm hệ thống đếm sản phẩm đóng thùng sản phẩm,phát có vật cản cửa thang máy,phát chấm đen đầu bao bì hệ thống đóng gói sản phẩm ,kiểm tra vị trí dán nhãn III.GIỚI THIỆU VỀ PLC S7_200 CPU224 AC/DC/RLY 3.1 Cấu trúc hệ thống PLC tiêu chuẩn: Theo tiêu chuẩn chung hệ thống PLC gồm phần: •Phần cứng / Hard Ware •Firmware •Phần mềm / Software Nguyên lý làm việc PLC 3.2 Phần cứng PLC: 3.2.1 Thành phần: Cấu trúc bàn (nguyên thuỷ) PLC bao gồm: Rack Power Module CPU Các Module chức Ngồi có biến thể khác cấu trúc PLC Brick PLC hay “All in one PLC” (Các Micro PLC thường dạng này) 3.2.1.1 Rack: Rack thiết bị có chức kết nối tất module PLC lại với Rack quan trọng tốc độ truyền, khả chứa module (số l ượng), kết cấu lắp ráp Khi thi ết kế hệ thống, lựa chọn loại rack v s ố rack y ếu tố quan để tối ưu hoá hệ thống phần cứng 3.2.1.2 Power Module: Power Module: thành phần cấp nguồn điện điều khiển cho CPU tất Module chức năng, ngồi cấp nguồn cho thiết bị ngoại vi, chủ yếu lo ại nguồn 24V Power Module có nhiều loại phân biệt công suất , điện áp vào điện áp Khi lựa chọn Power Module, điều quan tính chọn cơng suất để cấp đủ cho tồn hệ thống ngo ại vi mà bảo đảm hệ số dự phòng cần thiết Điện áp đầu Power Module có nhiều loại tương ứng với CPU Module nên cần tính cơng suất cho loại điện áp Các module chức đa dạng, chia làm loại đặc trưng sau: –Module vào (I /O) –Module chức đặc biệt 3.2.1.3 Module vào Module vào chia làm loại chính: –Module vào số (Digital I/O) –Module vào tương tự (Analog I/O) Các Module vào sơ : Có loại – Module DI – Module DO – Module hỗn hợp Các tín hi ệu vào số DI sink source hoặc, 24V Các tín hiệu số DQ: Có thể Relay, PNP/NPN Module tín hiệu Analog bao gồm: – Module AI: 10V (+/ -10V); 20mA(4 20mA) Module AQ:0 10V (+/-10V); 20mA(4 20mA) – Module hỗn hợp AI/AO – Module cho cặp nhiệt, nhiệt điện trở – Module cho load cell IV.GHÉP NỐI CÁC THIẾT BỊ 1,Sơ đồ khối hệ thống RƠLE ĐỘNG CƠ GẠT CHAI LƯU LƯỢNG LỖI RƠLE ĐỘNG CƠ GẠT NÚT CHAI NỖI RƠLE ĐỘNG CƠ GẠT TRAI DÁN NHÃN LỖI PLC_S7200 CPU224 AC/DC/RLY CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG CẢM BIẾN TIỆM CẬN ĐIỆN DUNG CẢM BIẾN QUANG Trong : -PLC :Bộ điều khiển trung tâm ,trực tiếp điều khiển hệ thống qua mạch động lực Thu nhận chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến tiệm cận điện dung,cảm biến quang -Các thiết bị chấp hành :Các động van khí -Cảm biến :Cảm biến tiệm cận điện dung kiểm tra mực chất lỏng chai nước ,nút chai đóng hay chưa Cảm biến quang để kiểm tra nhãn dán hay chưa vị trí dán nhãn hay chưa Cảm biến tiệm cận điện dung ta dung loại E2K_C25ME1 10 Hình 4.1:cảm biến tiệm cận dạng điện dung E2KC_C25ME1 +) Cho phép phát không tiếp xúc vật liệu kim loại phi kim lọai kính gỗ nước dầu ,nhựa +) Cho phép phát gián tiếp vật liệu bên thùng chứa phi kim loại +)Có thể điều chỉnh khoảng cách phát từ đến 25mm +)Có sẵn khuyếch đại với nguồn điện áp cấp rộng đầu tải tới 200mA Đặc tính kỹ thuật 11 Cảm biến quang ta dùng lọai E3F3 photoelectric sensor chống nhiễu tốt với công nghệ photor_IC Hinh 4.2:Cảm biến quang điện E3F3 Đặc Tính kỹ thuật 12 2.SƠ ĐỒ GIAO TIẾP CHI TIẾT CÁC THANH PHẦN TRÊN ĐƯỢC MÔ TẢ NHƯ SAU Ký hiệu cảm biến điện dung 13 Ký hiệu cảm biến quang điện Ghép nối cảm biến với PLC Ghép nối thiết bị nút bấm ,cảm biến ,và rơle 14 15 16 ...+)phương án 3 :Sử dụng PC để kiểm tra hệ thống Qua phương án thấy phương án thứ khả thi ta sử dụng PLC điều khiển xuyên suốt hệ thống kiểm tra lượng nước trang chai,hệ thống đóng nắp,gián... tia sáng hẹp để chiếu đến phần thu +)Phần thu gồm tranzitor quang đặt tiêu điểm thấu kính hội tụ nhằm mục đích tập trung ánh sáng rọi vào vào trazitor Tranzitor quang thu nối vào mạch để tạo mức... dung,cảm biến quang -Các thiết bị chấp hành :Các động van khí -Cảm biến :Cảm biến tiệm cận điện dung kiểm tra mực chất lỏng chai nước ,nút chai đóng hay chưa Cảm biến quang để kiểm tra nhãn dán hay chưa