Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển cho mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ công tác đào tạo tại trường cao đẳng công nghiệp sao đỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HC Nghiên cứu, thiết kế điều khiển cho mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ công tác đào tạo Trờng Cao đẳng Công nghiệp Sao Đỏ NGNH: điều khiển tự động hoá M S: Trần Duy Khánh Ngời hớng dẫn khoa häc: TS Ngun Qc C−êng HÀ NỘI 2009 -1- Mơc lơc Trang Lêi cam ®oan Lêi c¶m ¬n Môc lôc Danh mục bảng biểu Danh môc hình vẽ Mở đầu Chơng 1: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm đào tạo trờng CĐCN Sao đỏ Error! Bookmark not defined 1.1 Nhu cÇu vỊ tù ®éng hãa doanh nghiƯp Error! Bookmark not defined 1.2 Nhu cầu sử dụng thiết bị tự động hóa đào tạo Error! Bookmark not defined 1.3 Hệ thống ®iỊu khiĨn tù ®éng Error! Bookmark not defined 1.4 Mô hình phân loại đóng gói sản phẩm trờng CĐCN Sao đỏ Error! Bookmark not defined 1.4.1 Sơ đồ tổng quan mô hình phân loại đóng gói sản phẩm Error! Bookmark not defined 1.4.2 Phân loại sản phẩm .Error! Bookmark not defined 1.4.3 Đóng gói sản phÈm .Error! Bookmark not defined Ch−¬ng 2: Giíi thiệu số linh kiện sử dụng đề tàiError! Bookmark not def 2.1 Tổng quát vi điều khiển .Error! Bookmark not defined 2.1.1 Kh¸i niƯm Error! Bookmark not defined 2.1.2 LÞch sư ph¸t triĨn Error! Bookmark not defined -22.1.3 Vai trò vi điều khiển trình tự động hóa Error! Bookmark not defined 2.1.4 Ưu nhợc điểm vi điều khiển Error! Bookmark not defined 2.2 Vi ®iỊu khiĨn MCS51 Error! Bookmark not defined 2.2.1 CÊu t¹o Error! Bookmark not defined 2.2.2 Nguyªn lý hoạt động Error! Bookmark not defined 2.3 Cấu tạo, nguyên lý làm việc ứng dụng LCD16x2 Error! Bookmark not defined 2.3.1 Cấu tạo chức chân Error! Bookmark not defined 2.3.2 Nguyên lý lµm viƯc vµ øng dơng Error! Bookmark not defined 2.4 Cấu tạo, nguyên lý làm việc ứng dụng ICTLP621 Error! Bookmark not defined 2.4.1 CÊu t¹o Error! Bookmark not defined 2.4.2 Nguyên lý ứng dụng Error! Bookmark not defined Chơng 3: thiết kế điều khiển cho mô hình hệ thống phân loại sản phẩm sử dụng vi ®iỊu khiĨn Error! Bookmark not defined 3.1 ThiÕt kÕ phÇn cøng Error! Bookmark not defined 3.1.1 Thiết kế mạch điện Error! Bookmark not defined 3.1.2 ThiÕt kÕ m¹ch in Error! Bookmark not defined 3.1.3 S¶n phÈm sau thiÕt kÕ lắp đặt Error! Bookmark not defined 3.2 Thiết kế phÇn mỊm Error! Bookmark not defined 3.2.1 Lu đồ thuật toán Error! Bookmark not defined 3.2.2 Chơng trình điều khiển .Error! Bookmark not defined 3.3 Thùc nghiÖm, hiÖu chØnh hÖ thèng Error! Bookmark not defined 3.3.1 Thùc nghiÖm .Error! Bookmark not defined -33.3.2 HiÖu chØnh hÖ thèng Error! Bookmark not defined KÕt ln vµ h−íng ph¸t triĨn Error! Bookmark not defined KÕt luËn .Error! Bookmark not defined Hớng phát triển đề tài .Error! Bookmark not defined Tài liệu tham khảo Error! Bookmark not defined -1Më đầu Lý lựa chọn đề tài Công công nghiệp hoá, đại hoá mà Việt Nam tiến hành 20 năm qua đà đem lại nhiều thành công to lớn lĩnh vực: đời sống, kinh tế xà hội Uy tín vị nớc ta trờng Quốc Tế ngày nâng cao, ngày hấp dẫn nhà đầu t nớc Sự phát triển vợt bậc kinh tế, đầu t ạt nhà đầu t nớc đặt thách thức to lớn giáo dục đào tạo Việt Nam phải tạo nguồn nhân lực có trình độ cao đáp ứng yêu cầu phát triển cđa kinh tÕ x· héi Trong xu thÕ ph¸t triĨn hội nhập, đứng trớc thách thức chung giáo dục đào tạo nớc nhà, trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ năm qua đà có nỗ lực việc nâng cao chất lợng đào tạo với phơng châm đào tạo xà hội cần Một biện pháp để nâng cao chất lợng đào tạo để Đào tạo xà hội cần tăng cờng sở vật chất theo hớng sát với thực tế sản xuất: Các mô hình, thiết bị thí nghiệm, thực hành đợc đầu t mua sắm, sản xuất mô dây chuyền sản xuất tự động thực tế, thiết bị, mô hình mô dây chuyền sản xuất tự động điều khiển PLC Là giáo viên Trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ sau năm tham gia nghiên cứu học tập cao học chuyên ngành Đo lờng tin học công nghiệp Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, nhận thấy mặt mạnh, tính linh hoạt vi điều khiển ứng dụng tự động hoá, phạm vi ứng dụng nhỏ vừa nên lựa chọn đề tài Nghiên cứu, thiết kế điều khiển cho mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ công -2tác đào tạo Trờng Cao đẳng Công nghiệp Sao Đỏ để làm luận văn tốt nghiệp cao học Đề tài giúp cho việc xây dựng điều khiển vi điều khiển để linh hoạt thay PLC điều khiển mô hình, thiết bị mô dây chuyền sản xuất thực tế phục vụ công tác giảng dạy Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu xây dựng mạch điện điều khiển mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ đào tạo trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ - Nghiên cứu xây dựng phần mềm điều khiển mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ đào tạo trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ - Thực nghiệm hoàn thiện điều khiển mô hình hệ thống phân loại đóng gói sản phẩm vi điều khiển Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc mô hình phân loại sản phẩm tự động phục vụ đào tạo trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ - Nghiên cứu cấu tạo, đặc tính linh kiện MCS51, TLP621, - Thiết kế mạch điện phần cứng, xây dựng phần mềm điều khiển giám sát mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ đào tạo trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ - Lắp đặt, thực nghiệm, đánh giá hiệu chất lợng hệ thống Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động khoa §TTH tr−êng C§ CN Sao §á - ThiÕt kÕ, hoµn thiện điều khiển mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động phục vụ đào tạo trờng Cao Đẳng Công Nghiệp Sao Đỏ -35 Đối tợng nghiên cứu - Lý thuyết vi điều khiển - Phơng án thiết kế lắp đặt, thực nghiệm kiểm tra mô hình hệ thống tự phân loại sản phẩm tự động trờng CĐCN Sao đỏ Phơng pháp nghiên cứu 6.1 Phơng pháp nghiên cứu tài liệu - Nghiên cứu tài liệu viết trình tự ®éng hãa vµ ®iỊu khiĨn b»ng vi ®iỊu khiĨn ®Ĩ ®−a c¬ së lý thut vỊ bé ®iỊu khiĨn hệ thống phân loại sản phẩm tự động - Nghiên cứu đề tài, công trình khoa học bé ®iỊu khiĨn b»ng vi ®iỊu khiĨn ®Ĩ rót kinh nghiệm làm sở phát triển đề tài - Nghiên cứu lý thuyết cách thiết kế, lập trình, lắp đặt điều khiển vi điều khiển 6.2 Phơng pháp thực nghiệm - Lắp đặt thực nghiệm hoàn chỉnh điều khiển mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động - Thực nghiệm kết nối, vận hành hệ thống, theo dõi ghi lại thông tin, số liệu quan sát hệ thống điều khiển phân loại, đếm sản phẩm tự động, thay đổi thông số kỹ thuật Kiểm tra, điều chỉnh sở liệu lý thuyết rút kết luận thông số kỹ thuật điều khiển hệ thống, đảm bảo nguyên tắc mang tính phổ biến kết thực nghiệm đợc khách quan -47 Cấu trúc đề tài Mở đầu Chơng 1: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm đào tạo trờng CĐCN Sao đỏ Chơng 2: Giới thiệu số linh kiện sử dụng đề tài Chơng 3: Thiết kế điều khiển cho mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động sử dụng vi điều khiển Kết luận khuyến nghị Tài liệu tham khảo -5Chơng 1: Mô hình hệ thống phân loại sản phẩm đào tạo trờng CĐCN Sao đỏ 1.1 Nhu cầu tự động hóa doanh nghiệp Sự phát triển mạnh mẽ khoa học, công nghệ đà làm thay đổi chất trình sản xuất Xu hàng hóa cạnh tranh toàn cầu đòi hỏi chất lợng sản phẩm, suất lao động chiến lợc ph¸t triĨn cđa c¸c doanh nghiƯp Do vËy, mét biện pháp hữu hiệu doanh nghiệp phải ứng dụng khoa học kỹ thuật thông qua dây chuyền tự động hóa cao vào trình sản xuất Thực tiễn tốc độ phát triển công nghiệp ViƯt Nam rÊt nhanh Chóng ta ®ang phÊn ®Êu ®Õn năm 2010 có khoảng 320 nghìn doanh nghiệp tạo việc làm cho khoảng 15 triệu lao động đến năm 2020 Việt Nam trở thành nớc công nghiệp phát triển với khu công nghiệp, khu chế xuất khu kinh tế mở lớn Các doanh nghiệp nhận thức đợc tầm quan trọng tất yếu trình tự động hóa có xu hớng đầu t thiết bị tự động hóa nhiều lĩnh vực nh : - Các dây chuyền gia công khí - Các dây chuyền lắp ráp ôtô, xe máy, linh kiện điện tử - Các dây chuyền gia công dệt may - Các dây chuyền chế biến thủy sản - Các dây chuyền đóng gói phân loại sản phẩm - Các dây chuyền chế biến thực phẩm -6- Tự động hóa hệ thống chiếu sáng, hệ thống bán hàng siêu thị, khách sạn, công ty - Tự động hóa hệ thống cung cÊp n−íc, khÝ ®èt - Tù ®éng hãa ®ãng më cửa sân bay, nhà ga, bÃi xe - Điều khiển robot tự động để thay ngời làm công việc nặng nhọc, nguy hiểm Nh nhu cầu thiết bị tự động doanh nghiệp lớn ngày trở lên cấp thiết tất loại hình doanh nghiệp từ sản xuất, lắp ráp, chế biến sản phẩm kinh doanh dịch vụ khác 1.2 Nhu cầu sử dụng thiết bị tự động hóa đào tạo Với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực chất lợng cao đáp ứng nhu cầu doanh nghiệp Các trờng cần tập trung nguồn lực đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học để ứng dụng chế tạo thiết bị, đồ dùng dạy học đại vào giảng dạy Nói cách khác ngành công nghiệp, dịch vụ đà sử dụng dây chuyền tự động học sinh, sinh viên cần phải đợc học tập, thực tập làm thí nghiệm mô hình dây chuyền công nghệ tơng tự Nội dung giảng phải có thiết bị, mô hình tơng tự nh yêu cầu sản xuất doanh nghiệp chơng trình đào tạo không lạc hậu Học sinh, sinh viên đợc học tập điều kiện gắn lý thuyết với thực tế sản xuất chất lợng đào tạo thực tốt Do nhu cầu tự động hóa công nghiệp ngày tăng trờng đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp, trung cấp nghề cao đẳng nghề có ngành học điều khiển tự động tự động hóa nhằm cung cÊp cho x· héi ®éi ngị kü s−, cư nhân công nhân kỹ thuật có chuyên ngành ®iỊu khiĨn tù ®éng -51Xu_ly_key(d); Dieu_khien_DC(); } } void init(void) { DC_bang_tai_thuan=0; DC_bang_tai_nghich=0; DC_ADC=0; DC_day_sp_khay=0; DC_thu_tay=0; DC_day_sp_kho=0; } //////// HAM TAO TRE THOI GIAN/////////// void Delay(unsigned short d) { while(d>0)d ; } ////////////////////////////////////// unsigned char Xu_ly_key(unsigned char d) { if(Start==0&&F_Start==1) { WriteCommand(0x01); LCD_Wait(); WriteCommand(0x80); Send_Data ("XIN CAP SAN PHAM"); -52DC_bang_tai_nghich=1; mode=1; } F_Start=Start; return d; ////////////////////////////////////// } void Dieu_khien_DC(void) { ////////////// KIEM SOAT PHIM NHAN/////////////////////// while(mode==1) { if(Hv_bang_tai_start==0&&F_Hv_bang_tai_start ==1) { DC_bang_tai_nghich=0; DC_bang_tai_thuan=0; // Tg_kimloai_trang=0; index=0; Tg_trang=0; } F_Hv_bang_tai_start= Hv_bang_tai_start; if(Stop==0&&F_Stop==1) { WriteCommand(0x01); LCD_Wait(); WriteCommand(0x81); -53Send_Data ("DUNG BANG TAI"); init(); DC_bang_tai_nghich=0; mode=0; } F_Stop=Stop; if(vi_tri_kho_SP==1&&F_vi_tri_kho_SP==0) { index++; } F_vi_tri_kho_SP=vi_tri_kho_SP; //////////////////////// if(Sp_trang==0&&F_Sp_trang==1) { Tg_trang=1; WriteCommand(0x01); LCD_Wait(); WriteCommand(0xC2); Send_Data ("SP mau trang"); WriteCommand(0x82); Send_Data ("Kho so 2"); } F_Sp_trang=Sp_trang; ///////////////////////////////////////////////////////// if(Sp_kimloai_trang==0&&F_kimloai_trang==1) { Tg_kimloai_trang=1; -54LCD_Wait(); WriteCommand(0x01); WriteCommand(0xC2); Send_Data ("SP kim loai"); WriteCommand(0x82); Send_Data ("Kho so 1"); } F_kimloai_trang=Sp_kimloai_trang; ////////////////////TIM VI TRI KHO CHUA//////////////// while((index==1&&Tg_kimloai_trang==1)||(index==2&&Tg_trang== 1)||(index==3)) { DC_bang_tai_nghich=0; DC_bang_tai_thuan=0; DC_day_sp_kho=1; Delay(40000); Delay(40000); Delay(40000); DC_day_sp_kho=0; Delay(40000); DC_bang_tai_nghich=0; DC_bang_tai_thuan=1; Delay(40000); Delay(40000); index=0; } -55/////////////////*DIEU KHIEN BANG TAI/////////////////////// while((Cap_sanpham==0&&F_Cap_sanpham==1)&&Hv_bang_tai_start= =0) { WriteCommand(0x01); WriteCommand(0x80); Send_Data (" BANG TAI START"); Delay(40000); DC_bang_tai_nghich=0; DC_bang_tai_thuan=0; DC_thu_tay=1; Delay(40000); Delay(40000); Delay(40000); Delay(40000); DC_thu_tay=0; DC_day_sp_khay=1; Delay(40000); Delay(40000); Delay(40000); DC_day_sp_khay=0; Delay(40000); Delay(4000); DC_ADC=1; Delay(40000); Delay(4000); DC_ADC=0; -56Delay(40000); Delay(4000); DC_bang_tai_thuan=1; DC_bang_tai_nghich=1; DC_day_sp_khay=0; Delay(40000); Delay(4000); Delay(40000); Delay(4000); break; } if(Hv_bang_tai_exit==0) { DC_bang_tai_nghich=0; DC_bang_tai_thuan=1; } } } void Init_LCD(void) { WriteCommand(0x30); LCD_Wait(); WriteCommand(0x30); LCD_Wait(); WriteCommand(0x38); LCD_Wait(); WriteCommand(0x0C); -57LCD_Wait(); } void LCD_Wait(void) { unsigned long t; for(t=0;t