Thiết kế máy bán nước lon tự động sử dụng PLC s7 200, đh kỹ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên KHOA: ĐIỆN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HỐ Độc lập- Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG HÓA Họ tên sinh viên: Nguyễn Hữu Dương Mã số sinh viên: K145520216145 Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thị Hải Linh Ngày giao đề tài: Ngày nộp thuyết minh: Tên đề tài: “Thiết kế máy bán nước lon tự động sử dụng PLC S7-200” Nội dung: I Nội dung thuyết minh Giới thiệu tổng quan máy bán nước lon tự động yêu cầu công nghệ Phân tích chọn biến vào/ra, mơ tả máy, thiết kế hàm logic Phân tích chọn PLC, đặt địa chỉ, thiết kế sơ đồ nguyên lý Lập trình điều khiển Thuyết minh nguyên lý kiểm tra kết II Nội dung vẽ Mô tả máy Sơ đồ nguyên lý Chương trình điều khiển Ngày tháng năm 2018 Giáo viên hướng dẫn Bùi Thị Hải Linh SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên MỤC LỤC SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, nghành tự động hóa phát triển mạnh mẽ chiều rộng chiều sâu Nghành tự động hóa ngày hồn thiện đại hóa Đồng thời không ngừng thâm nhập vào ngành kinh tế quốc dân như: Luyện kim, khí, hóa chất, khai thác mỏ, giao thông vận tải … Xã hội ngày phát triển nhu cầu điện tự động hóa ngày cao, nhiệm vụ quan trọng hàng đầu đặt người thiết kế phải biết vận dụng kiến thức học vào thực tế cách sáng tạo khoa học Là sinh viên ngành điện em giao đề tài đồ án tốt nghiệp “ Tìm hiểu máy bán hàng tự động sử dụng PLC” Trong thời gian làm đồ án giúp đỡ tận tình giáo BÙI THỊ HẢI LINH bảo thầy cô giáo môn tự động hóa với giúp đỡ bạn bè Đến đồ án em hoàn thành đầy đủ nội dung yêu cầu Với khả có hạn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong có bảo thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn! SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun PHẦN PHÂN TÍCH U CẦU CÔNG NGHỆ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 1.Giới thiệu tổng quan máy bán hàng tự động Ngày với phát triển khoa học công nghệ, lĩnh vực điều khiển truyền thông, nhiều máy, hệ thống tự động thông minh đời, làm thay đổi mặt sống người Cụ thể công nghiệp máy tự động, trạm sản xuất linh hoạt, nhà máy thông minh Trong dân dụng thiết bị phục vụ gia đình máy giặt, tủ lạnh, hệ thống bảo vệ, chiếu sáng tự động… Trong trao đổi, mua bán xuất thiết bị tự động máy ATM, máy toán card, máy bán cà phê… Với máy việc mua bán, trao đổi người trở lên thuận tiện Trong báo cáo này, nhóm muốn đề cập đến máy tự động ứng dụng giao thương, máy bán hàng tự động Máy bán hàng tự động sản phẩm tự động hóa phổ biến giới Ở nước phát triển Nhật, Mỹ, EU…., sản phẩm trở lên thông dụng với người dân Các loại máy náy, bán nhiều loại mặt hàng từ loại nước đóng chai, đến loại đồ ăn, sản phẩm dân dụng… Và máy bán vàng tự động Các loại máy giới hồn thiện kết cấu, tính sử dụng, độ hồn thiện, đa dạng cơng nghệ nhận biết loại thiết bị dùng để tốn dùng tiền xu, tiền giấy, thẻ tín dụng hay tin nhắn SMS qua điện thoại di động, qua thẻ RFID… Về bản, máy bán hàng tự động bao gồm hay nhiều kho hàng để chứa sản phẩm, máy đại, kho thiết kế có chức giữ nhiệt độ mặt hàng mức mong muốn Một hay số thiết bị dùng để khách SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun hàng tốn, thiết bị nhận dạng tiền mặt, thiết bị trừ tiền card hay thẻ RFID cấp phép sẵn trước đó…Các cấu chấp hành để đưa hàng ra, động cơ, xilanh thủy lực…Các thiết bị hiển thị, hình led hình cảm ứng Các nút bấm, điều khiển cảm biến… Ở Việt Nam năm 2003 tiền xu đưa vào lưu thơng, máy bán hàng tự động bắt đầu xuất phát triển, đến mệnh giá tiền xu khơng cịn vận hành lưu thơng thay vào loại tiền polyme máy bán hàng nâng cấp lên đọc mã tiền polyme đảm bảo xu vận hành Tuy vận hành nhiều Việt Nam thời gian gần hệ thống bán nước hạn chế mặc ổn định sử dụng board vi điều khiển cần cải tiến vận hành thay có tính ổn định em đề xuất đề tài “Máy bán nước lon tự động sử dụng PLC S7-200” nâng cao tính ổn định, phát triển dễ nâng cấp máy 1.1 Chức phận dùng máy bán nước tự động SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên a Bộ xử lý trung tâm Để thiết kế máy bán nước lon tự động tùy theo yêu cầu xử lý cấp độ khác mà ta chọn xử lý cho phù hợp Dưới xử lý thường dùng: -PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller, thiết bị điều khiển lập trình (khả trình) cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình Người sử dụng lập trình để thực loạt trình tự kiện Các kiện kích hoạt tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC qua hoạt động có trễ thời gian định hay kiện đếm PLC dùng để thay mạch relay (rơ le) thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo.Tất PLC có phần : Một nhớ chương trình RAM bên mở rộng thêm số nhớ EPROM Một xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC Các modun vào/ra PLC có nhiều ưu điểm như: + Khả linh hoạt lập trình chương trình cho hệ thống, hệ thống thay đổi cải tiến dễ dàng thay đổi chương trình theo yêu cầu + Khả chống nhiễu tốt + Giao tiếp với thiết bị thơng minh khác : máy tính , n ối mạng , môi Modul mở rộng Trong PLC, phần cứng CPU chương trình đơn vị cho trình điều khiển xử lý hệ thống Chức mà điều khiển cần thực xác định chương trình Chương trình nạp sẵn vào nhớ PLC, PLC thực việc điều khiển dựa vào chương trình Như muốn thay đổi hay mở rộng chức qui trình cơng SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên nghệ , ta cần thay đổi chương trình bên nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức thực cách dể dàng mà không cần can thiệp vật lý so với dây nối hay Relay -Vi điều khiển Vi điều khiển máy tính tích hợp chíp, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, hệ thống bao gồm vi xử lý có hiệu suất đủ dùng giá thành thấp (khác với vi xử lý đa dùng máy tính) kết hợp với khối ngoại vi nhớ, mô đun vào/ra, mô đun bi ến đổi số sang tương tự tương tự sang số, Ở máy tính mơ đun thường xây dựng chíp mạch ngồi.Hầu hết vi điều khiển ngày xây dựng dựa kiến trúc Harvard, kiến trúc định nghĩa bốn thành phần cần thiết hệ thống nhúng Những thành phần lõi CPU, nhớ chương trình (thơng thường ROM nhớ Flash), nhớ liệu (RAM), vài định thời cổng vào/ra để giao tiếp với thiết bị ngoại vi mơi trường bên ngồi - tất khối thiết kế vi mạch tích hợp Vi điều khiển khác với vi xử lý đa chỗ hoạt động với vài vi mạch hỗ trợ bên b Nguồn cấp Nguồn cung cấp cho máy bán nước hoạt động thường bao gồm hai nguồn chiều riêng biệt biến đổi từ nguồn 220v Nguồn chiều thứ 5v dùng vi điều khiển nguồn 24v dùng PLC SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Nguồn thứ hai thường từ 24-100v dùng để điều khiển động DC Một điều quan trọng nguồn cung cấp cho xử lý trung tâm phải đảm bảo tính ổn định thường dùng IC ổn áp c Cảm biến Với yêu cầu đề tài nhận dạng tiền polymer có trả lại tiền thừa nên ta sử dụng cảm biến hình ảnh hay cịn gọi chung đầu đọc tiền c.1.Cảm biến hình ảnh Cảm biến hình ảnh thiết bị sử dụng khâu kiểm tra, nhận dạng, hiệu chỉnh, đo đạc, phân loại, phát lỗi, Bài viết giới thiệu tổng thể cảm biến sử dụng hình ảnh, cập nhật giải pháp cảm biến công nghiệp tiên tiến nhất, so sánh phân tích ưu nhược điểm.Giống với cảm biến quang điện, cảm biến hình ảnh đóng vai trò "con mắt" hệ thống điều khiển, điểm khác biệt chỗ cảm biến hình ảnh phải thu thập, phân tích liệu qua hình ảnh rộng qua điểm Nghĩa đầu vào cảm biến hình ảnh ảnh tồn hay không ánh sáng điểm (cảm biến quang điện), từ liệu ảnh thu thập cảm biến phân tích để đưa tín hiệu điều khiển đầu Qúa trình biểu diễn đơn giản qua giai đoạn: -Đặc điểm cảm biến hình ảnh: Việc xử lý gần giống với trình xử lý hình ảnh mắt người, nhiên có vài khác biệt bản: mắt người có khả phân tích xử lý nhanh chi tiết phức tạp cảm biến hình ảnh SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun nhận dạng chi tiết đơn giản hóa thường nhận dạng đối tượng có cấu trúc rõ ràng, hoạt động cách lặp lại theo khuôn mẫu Cảm biến hình ảnh hoạt động giảm độ phân giải hình ảnh thường làm việc "dải màu xám") yêu cầu hình ảnh đối tượng phải có ánh sáng tốt, độ tương phản cao Cảm biến hình ảnh hoạt động cách đơn giản hóa mắt người, nhiên nhờ đảm bảo điều kiện làm việc, có khả kiểm tra, kiểm định sản phẩm qua hình dạng vật lý tốc độ cao, hoạt động liên tục độ xác ln đảm bảo -Ứng dụng cảm biến hình ảnh: Việc phát triển cảm biến sử dụng hình ảnh tập trung theo hướng Thứ tạo thiết bị cảm biến hình ảnh - vision sensors bao gồm camera lẫn phần xử lý tín hiệu (microprocessors) qua trở thành thiết bị độc lập xử lý đầu vào hình ảnh đầu tín hiệu, sử dụng số ứng dụng công nghiệp Hướng phát triển thứ tích hợp vào hệ thống giám sát máy tính, cảm biến giao tiếp với máy tính qua "Frame Grabber card" Hệ thống cho người dụng phương án sử dụng hình ảnh cảm biến kết hợp với khả xử lý máy tính để giải ứng dụng phức tạp Các cảm biến hình ảnh Banner theo hướng phát triển thứ Nghĩa tích hợp việc thu thập hình ảnh, xử lý, truyền thơng, đưa tín hiệu sử dụng thiết bị cảm biến hình ảnh - vision sensors với đầy đủ camera, điều khiển, xử lý Đây chìa khóa cho nhiều ứng dụng điều khiển, tự động hóa cho cơng nghiệp giúp nâng cao chất lượng cho sản phẩm, phù hợp sử dụng cho ứng dụng kiểm tra, kiểm định, giám sát Lựa chọn đầu đọc tiền giấy NV9 USB + (Xt) đầu đọc hệ nâng cấp từ NV9 cho khả nhận dạng xác nhiều loại tiền tệ, SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 10 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên 4.2 Chương trình điều khiển SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 35 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 36 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 37 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 38 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 39 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 40 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 41 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 42 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 43 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên PHẦN 5: THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KIỂM TRA KẾT QUẢ 5.1 Thuyết minh hệ thống Khi hệ thống hoạt động,nguồn cấp đến điều khiển dàn lạnh hệ thống bán hàng Khi hệ thống khởi động hệ thống trạng thái sau cảm biến nhận biết cịn sản phẩm máy cho phép hệ thống hệ thống làm việc bình thường ,các cảm biến gắn đầu hàng nước để phát cịn có nước Tiếp sau có nước chuyển trạng thái cho phép đưa tiền vào máy thực giao dịch người mua máy bán hàng tự động Khi hệ thống hoạt động,nguồn cấp đến điều khiển dàn lạnh hệ thống bán hàng Khi hệ thống cấp nguồn hoạt động hệ trạng thái sau cảm biến phát sản phẩm máy cho hoạt động chuyển sang trạng thái cho phép đưa tiền vào máy thực giao dịch người mua máy bán hàng tự động Khi người mua hàng đưa tiền vào khe nhận tiền theo hướng dẫn thích khe nhận tiền Lúc cảm biến X1 phát có tiền đưa vào, thực cuộn tiền vào (T0=1) tiền vào cảm biến định dạng tiền Sau cảm biến X2 X3 X4 xác nhận loại tiền mà máy quy định sẵn ( tiền polymer mệnh giá 10.000đ 20.000đ 50.000đ) hệ đẩy lon sang trạng thái chờ cho khách lựa chọn sản phẩm, Hệ xử lý tiền chuyển vào trạng thái cuộn tiền vào khay 10.000 (khi giá trị trả X3=1), khay 20.000 ( giá trị trả X3=1), khay 50.000 ( giá trị trả X4=1) Trường hợp khách hàng đưa tiền không hợp lệ khơng có đủ tiền trả tiền thừa ( đưa 50.000 mà khơng cịn đủ đồng 20.000 - nhận biết cảm biến X10, đưa 20.000 mà khơng cịn đồng 10.000 - nhận biết cảm biến X9) SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 44 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên máy không nhận tiền cuộn tiền trả lại ( N0=1 ) cho khách hàng sau 5s hệ trở trạng thái Khi tiền đưa vào hợp lệ khách hàng nhấn nút chọn nước (Bi) chọn ô sản phẩm cần chọn,động có sản phẩm chọn tương ứng quay (Đi=1) làm cho lò xo quay theo đẩy lon nước rơi xuống vị trí lấy nước, Động đẩy lon dừng cảm biến X8 phát có lon nước rơi xuống trả lại tiền thừa mệnh giá đưa vào 20.00đ 50.000đ -> kết thúc giao dịch Cụ thể trường hợp ba loại tiền với quy định sẵn đưa vào máy máy xử lý sau: Nếu khách hàng đưa vào 10.000 đồng ,tờ tiền 10.000 cuộn vào khay đựng (T1=1), khay có cảm biến X5 phát tiền rơi vào khay động cuộn tiền dừng (T1=0), khách hàng tiếp tục bấm nút chọn Bi động đẩy lon vị trí số tương ứng hoạt động (Di=1) gặp cảm biến X8 phát lon nước rơi quay trở trạng thái ban đầu Nếu khách hàng đưa vào 20.000 đồng , tờ tiền 20.000 cuộn vào khay đựng (T2=1), khay có cảm biến X6 phát tiền rơi vào khay động cuộn tiền dừng (T2=0), khách hàng tiếp tục bấm nút chọn Bi động đẩy lon vị trí tương ứng hoạt động (Di=1) gặp cảm biến X8 phát lon nước rơi chuyển sang trạng thái động cuộn trả tờ 10.000đ cho khách hàng (N1=1), counter C1 có giá trị đặt 1, hệ thống trở trạng thái đưa tiền nhờ động cuộn tiền vào (N0=1) sau thời gian 5s hệ trở trạng thái ban đầu Nếu khách hàng đưa vào 50.000 đồng , tờ tiền 50.000 cuộn vào khay đựng (T3=1), khay có cảm biến X7 phát tiền vào khay động cuộn tiền dừng (T3=0), khách hàng tiếp tục bấm nút chọn Bi động đẩy lon vị trí tương ứng hoạt động (Di=1) gặp cảm biến X8 phát lon nước rơi chuyển sang trạng thái động cuộn trả tờ 10.000đ cho khách hàng (N2=1) Couter C2 có giá trị đặt chưa SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 45 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đạt giá trị động cuộn 20.000 hoạt động Hệ thống trở trạng thái đưa tiền nhờ động cuộn tiền vào (N0=1) sau thời gian 5s hệ trở trạng thái ban đầu 5.2 Kiểm tra kết Trạng thái cấp nguồn làm việc Khi cảm biến hàng nước phát có nước phép đút tiền vào SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 46 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Cảm biến X1 phát tiền vào khay đút tiền tác động động cuộn tiền vào tác động ( chạy thuận) Q0.3=1 Khi tiền đưa vào 10.00đ động cuộn tiền 10.000đ tác động (chạy thuận) Q0.5=1 SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 47 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Khi tờ 10.000đ đưa vào khay cảm biến X5 tác động động ngừng quay Q0.5=0 Khi ấn nút B1 chọn nước động đẩy lon nước hoạt động Q0.0=1 SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 48 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Khi lon nước rơi gặp cảm biến X8 động đẩy lon nước ngừng hoạt động Q0.0=0 Hệ thống hoạt động đạt yêu cầu công nghệ đặt phân loại loại tiền 10.000 20.000 50.000 có trả lại tiền thừa cho khách hàng hệ thống hồn chỉnh chạy mơ chương trình xác, xong cịn mặt hạn chế kiếm thức chuyên môn việc trả lại tiền thừa chưa phổ biến rộng rãi máy bán nước nên việc tìm hiểu nghiên cứu em hạn chế phần trả tiền thừa cịn chưa tối ưu nhất, ngồi hệ thống hạn chế cho thực đút tiền lần lần giao dịch thực mua lon nước Em mong thầy bạn góp ý thêm đồ án Em xin chân thành cảm ơn SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 49 ... nâng cấp máy 1.1 Chức phận dùng máy bán nước tự động SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên a Bộ xử lý trung tâm Để thiết kế máy bán nước lon tự động tùy... học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 39 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 40 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên. .. học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 42 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên SVTK: Nguyễn Hữu Dương Page 43 Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên