Thiết kế, chế tạo mô hình dán nhãn chai sử dụng s7 300 và phần mềm win cc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH DÁN NHÃN CHAI SỬ DỤNG PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WIN CC Sinh viên thực : Hoàng Khắc Dũng MSSV : 135D5202160015 Lớp : 54 K1 – Kĩ huật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: Th.s Lê Văn Chương Nghệ An, 5-2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH DÁN NHÃN CHAI SỬ DỤNG PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WIN CC Sinh viên thực : Hoàng Khắc Dũng MSSV : 135D5202160015 Lớp : 54 K1 – Kĩ huật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: Th.s Lê Văn Chương Giảng viên phản biện: Th.S Tạ Hùng Cường Nghệ An, 5-2018 LỜI CẢM ƠN Kính thưa thầy cơ! Là sinh viên theo học chuyên ngành “ Kỹ thuật điều khiển tự động hóa” nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết công nghiệp nước nhà, em muốn nghiên cứu tìm hiểu thành tựu khoa học để có nhiều hội biết thêm kiến thức thực tế, củng cố kiến thức học, phục vụ tốt cho nghiệp công nghiệp hóa đại hóa Vì lí em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế, chế tạo mơ hình dán nhãn chai sử dụng s7-300 phần mềm win cc” Trong trình năm học tập trường Đại học Vinh, nhờ nhiệt tình giảng dạy thầy trường giúp đỡ chúng em tích lũy kiến thức ngành học mình, kiến thức thiết để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy Viện kỹ thuật Công Nghệ trang bị giảng dạy kiến thức chun mơn dìu dắt, nâng đỡ chúng em suốt trình học tập rèn luyên trường.Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo Th.s Lê Văn Chương tận tình giúp đỡ,hướng dân để chúng em hồn thành đồ an tốt nghiệp này! Do nhiều hạn chế kiến thức hiểu biết nên đồ án tốt nghiệp khơng thể tránh thiếu sót Chúng em kính mong nhận thơng cảm ý kiến đóng góp cuả q thầy Sinh viên thực TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp : “Thiết kế, chế tạo mơ hình dán nhãn chai sử dùng s7-300 phần mềm win cc ”với mục đích chế tạo mơ hình dán nhãn chai tự động đảm bảo yêu cầu nhãn mác thị trường Sau trình nghiên cứu thiết kế,chúng em chế tạo máy dán nhãn gồm cấu: cấu băng tải đưa phôi chai vào hệ thống,cơ cấu dán nhãn chai,cơ cấu dán chặt nhãn cấu phân loại chai bị lỗi.Mơ hình có cấu tạo dơn giản, hoạt động ổn định có nhều công dụng thực tế sản xuất Graduation project: "Design and manufacture bottle labeling model using s7300 and win cc software" to create an automatic bottle labeling model to meet the label requirements market Following the research and design process, we have built a labeling machine that includes the structure of conveyor belts for bottle embossing, the labeling mechanism, the labeling mechanism and the stool structure Bottled type The model is simple, stable and has many uses in real production MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Trang TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI 1.1.Giới thiệu chung hệ thống .3 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Yêu cầu phạm vị ứng dụng 1.2.Phân loại [4] .5 1.2.1 Máy dán nhãn dùng lăn di động 1.2.2 Máy nhãn dùng cấu kẹp thủy lực 1.2.3 Máy nhãn dùng cấu ma sát .6 1.3 Một số máy dán nhãn sản phẩm thị trường [5] 1.3.1 Máy dán nhãn Vertical Belt Wrap Around Side Labelling 1.3.2 Máy dán nhãn decal chai tròn tự động SPEED LABEL-630A-B 1.3.3 Máy dán nhãn chai vuông tự động KWT- 620 10 1.3.4 Máy dán nhãn chai dẹp tự động 5150-PL 12 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 300 VÀ PHẦN MÊM WINCC 14 2.1 Giới thiệu chung [2] .14 2.2 Giới thiệu PLC S7- 300 [1] .15 2.3 Địa gán địa [1] 18 2.4.Ngơn ngữ lập trình [1] 21 2.4.1 Cấu trúc chương trình s7 300 21 2.4.2 Một sô tập lệnh S7 300 22 2.5 Giới thiệu phần mềm Wincc 28 2.5.1 Giới thiệu Wincc 28 2.5.2 Các thành phần Wincc 30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH DÁN NHÃN CHAI SỬ DỤNG PLC S7 300 VÀ PHẦN MỀM WINCC 33 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế .33 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 34 3.3 Sơ đồ nguyên lý 34 3.3.1 Khối điều khiển trung tâm 34 3.3.2.Khối băng tải: .35 3.3.3 Khối cấu dán nhãn .37 3.3.4 Khối cảm biến 39 3.3.5 Khối xi lanh khí nén 41 3.4 Lập trình chương trình điều khiển 44 3.4.1 Thuật toán 44 3.4.2 Phân công đầu vào đầu chương trình lập trình 45 3.5 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát 50 3.5.1 Tạo Project Wincc 50 3.5.2 Tạo biến 51 3.5.3 Tạo giao diện 53 3.6 Chế tạo thử nghiệm .54 TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 58 4.1 Tổng kết 58 4.2 Hạn chế đề tài .58 4.3 Hướng phát triển .58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Hệ thống dán nhãn thực tế Hình Máy dán nhãn lăn di động Hình Máy dán nhãn dùng cấu kẹp thủy lực Hình Máy dán nhãn dùng cấu ma sát Hình Máy dán nhãn Vertical Belt Wrap Around Side Labelling Hình Máy dán nhãn decal chai trịn tự động SPEED LABEL-630A-B .9 Hình Máy dán nhãn chai vuông tự động KWT- 620 10 Hình Máy dán nhãn chai dẹp tự động 5150-PL .12 Hình Cấu tạo phần cứng PLC 14 Hình 2 Nguyên lý làm việc 15 Hình PLC S7-300 Siemens 16 Hình Các khối modul PLC S7-300 16 Hình Địa vào module số 19 Hình Địa vào module tương tự .19 Hình Sơ đồ khối hệ thống 34 Hình Bộ plc s7-300 35 Hình 3 Băng tải pvc .35 Hình Động chiều có giảm tốc 37 Hình Động bước SUMTOR 57HS7630A4 3A-1.8Nm-76mm .38 Hình Cảm biến tiệm cận .39 Hình Van điện từ 41 Hình Xi lanh khí nén 42 Hình Sơ đồ kết nối khối .43 Hình 10 Thuật tốn chương trình 44 Hình 11 Hộp thoại WinCC Explorer Create New Project .50 Hình 12 Màn hình WinCC Explorer .50 Hình 13 Hộp thoại WinCC Configuration Studio 51 Hình 14 Cửa sổ Tag Properties 52 Hình 15 Cửa sổ giao diện thiết kế đồ họa Graphics .53 Hình 16 Thư viện Library WinCC .54 Hình 17 Giao diện WinCC .54 Hình 18 Mặt mơ hình 55 Hình 19 Mặt bên mơ hình .55 Hình 20 Mặt trước mơ hình 56 Hình 21 Cơ cấu dán nhãn .56 Hình 22 Bên tủ điện .57 Hình 23 Bên ngồi tủ điện 57 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Thông số kĩ thuật máy dán nhãn decal chai tròn tự động SPEED LABEL630A-B .10 Bảng Thông số kĩ thuật máy dán nhãn chai vuông tự động KWT- 620 .11 Bảng Thông số kĩ thuật máy dán nhãn dẹp tự động 5150-PL 13 Bảng Bảng vùng nhớ PLC 20 Bảng 2 Bảng soạn thảo trung tâm WinCC 30 Bảng Bảng phân cơng đầu đầu vào cho chương trình 45 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Controller CPU Central Processing Unit RLO Result of logic operation MỞ ĐẦU - Đặt vấn đề Qúa trình tự động hóa cơng nghiệp quan trọng phát triển quốc gia Với nước phát triển tự động hóa khơng cịn xa lạ Ở nước máy móc thay lao động chân tay, số lượng công nhân nhà máy giảm hẳn thay vào lao động chun mơn, kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp q trình sản xuất thơng qua máy tính Việt Nam nước phát triển nhu cầu đại hóa cơng nghiệp điều quan trọng phát triển kinh tế nhu cầu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Các dây chuyền công nghệ sản xuất đại gần hồn tồn tự động bán tự động Đặc biệt với ngành nghề địi hỏi độ xác cao máy móc trình sản xuất đáp ứng tiêu chí u cầu cơng nghệ Trong có ngành sản xuất sữa, nước khoáng, bia với đặc thù sản xuất dây chuyền khép kín Hiện vần đề an toàn, xuất xứ sản phẩm người tiêu dùng quan tâm kỹ Mỗi sản phẩm cần có nhãn mã riêng để cung cấp thơng tin cần thiết sản phẩm đển người mua.Sản phẩm khơng có thơng tin nguồn gốc xuất xứ rõ ràng dễ khiến cho khách hàng cảm thấy khó tin tưởng lựa chọn Đây lý máy dãn nhãn lại cần thiết quan đến Trong lĩnh vực sản xuất kinh doanh sử dụng loại máy dán nhãn tự động cần thiết Bởi việc dán nhãn địi hỏi tỉ mỉ, xác đến 99,9% Nếu khơng sử dụng loại máy móc chuyên dán nhãn tự động đại với đơn vị sản xuất kinh doanh với số lượng lớn khó mà đảm bảo suất, phải tốn nhiều chi phí để thuê nhân công tham gia vào công đoạn - Mục tiêu đề tài Do đặc thù ngành phục vụ mà yêu cầu nêu hệ thống dãn nhãn chai tự động chủ yếu đảm bảo vị trí dán nhãn chai đẹp, không bị lệch, nhãn khơng bị tróc tự động loại bỏ sản phẩm khơng đạt u cầu.Vì mục tiêu chúng em hướng đến chế tạo hệ thống thiết kế hệ thống dán nhãn chai Sau phân cơng vào ta có địa cụ thể cho ngõ vào số tên địa chỉ, viết chương trình ta việc dùng tên địa cac ngõ chương trình tự hiểu 3.4.2.2 Chương trình điều khiển Chương trình điều khiển step 7: 46 47 48 49 3.5 Thiết kế giao diện điều khiển giám sát 3.5.1 Tạo Project WinCC Khởi động chương trình WinCC V7.4 windows7 cách nhấp chọn Start > All programs > Siemens > Simemens Automatic > Simatic > WinCC > WinCC Explorer nhấp đúp biểu tượng Wincc hình b a Hình 11 Hộp thoại WinCC Explorer Create New Project Cửa sổ Wincc Explorer xuất hình 3.1-a Chọn Multi – User Projcet hộp thoại Create New Project xuất hình 3.1b, điền tên dự án chọn thư mục lưu sau bấm vào Create Hình 12 Màn hình WinCC Explorer 50 Cửa sổ soạn thạo WinCC Explorer xuất hình 3.2 Để thiết lập truyền thơng WinCC với thiết bị, cần có mạng liên kết chung với việc trao đổi liệu Do cần chọn Driver Nhấp đúp chuột vào Tag Management từ hình WinCC Explorer , cửa sổ Tag Management Nhấp chuột phải vào Tag Management chọn Add new driver > Simatic S7 Protocol Suite.chn (kết nối với PLC S7-300) Trong mục Simatic S7 Protocol Suite nhấp chuột phải lên mục MPI chọn “ New Driver Conection ” hình 3.2 Hình 13 Hộp thoại WinCC Configuration Studio Hộp thoại Configuration xuất để khao báo thuộc tính kết nối, mục name ta đặt tên sau nhấp chọn Ok để chấp nhận 3.5.2 Tạo biến Để tạo kết nối thiết bị dự án WinCC trước tiên phải tạo Tags ( biến ) Wincc Biến tạo Tag Management Để thiết lập biến, nhấp chuột phải vào nhóm biến, chọn New Tag Hộp thoại Tag Properties xuất hình: 51 Hình 14 Cửa sổ Tag Properties Thiết lập tham số mục sau: nhập tên tag vào ô Name, mục Data Type, nhấp mũi tên xuống chọn kiểu liệu Binary tag Ở mục Address nhấp nút chọn Select Hộp thoại Address Properties xuất (hình 3.5) Trong cửa sổ Address Properties chọn thông số mục sau: Mục Data, chọn liệu kiểu Bit memory, Input, Ouput phù hợp với thuộc tính Tag cần đặt Mục Address, chọn địa có PLC Bit Hình 2.18 Cửa sổ Address Properties 52 3.5.3 Tạo giao diện Để tạo giao diện, từ cửa sổ WinCC Explorer, nhấp chuột phải vào mục Graphics Designer, chọn mục New Picture Bên phải WinCC Explorer có tên NewPdlo.Pdl Nếu dự án lớn có nhiều khâu điều khiển, tạo nhiều File ảnh để thị tạo nút chuyển đổi File ảnh với nhai để việc giám sát điều khiển dễ dàng Để mở file, nhấp chuột phải chọn Open Picture Cửa sổ giao diện thiết kế đồ họa Graphics Designer xuất Hình 15 Cửa sổ giao diện thiết kế đồ họa Graphics Trên cửa sổ Graphics Designer thiết lập ảnh xử lý, giám sát điều khiển từ cơng cụ sau: • Color Palette (bảng màu): gồm có 16 màu tiêu chuẩn, gán cho màu đối tượng khác • Object Palette (bảng đối tượng ) bao gồm đối tượng chuẩn (Standard Object), đối tượng thông minh (Smart Object), đối tượng Windown (Windown Object) • Libary (thư viện): bao gồm nhiều thư mục chứa hình ảnh đối tượng động cơ, cảm biến, băng tải 53 Hình 16 Thư viện Library WinCC Màn hình giao diện WinCC sau: Hình 17 Giao diện WinCC 3.6 Chế tạo thử nghiệm Phần khí gồm phần sau: • Băng tải đưa phơi chai vào hệ thống • Cơ cấu nhãn để bắt phơi chai • Băng tải ma sát để dán chặt nhãn • Cơ cấu gạt chai bị lỗi • Hai cảm biến hồng ngoại phát chai 54 Hình ảnh thực tế mơ hình: Hình 18 Mặt mơ hình Hình 19 Mặt bên mơ hình 55 Hình 20 Mặt trước mơ hình Hình 21 Cơ cấu dán nhãn 56 Hình 22 Bên tủ điện Hình 23 Bên tủ điện 57 TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1 Tổng kết Có nhiều giải pháp dành cho việc dán nhãn chai tròn tự động, để lựa chọn phương pháp máy móc để thực khơng phải đơn giản phụ thuộc vào ngân sách, sản lượng yêu cầu thẩm mỹ muốn đạt được.Nếu với số lượng sản phẩm sản xuất hàng loạt, cần độ ổn định tính thẩm mỹ cao sản phẩm sau dán nhãn, bạn cần thiết bị chuyên dụng dán nhãn suất cao Trong đồ án tốt nghiệp này, chúng em chế tạo thiết kế hệ thống dán nhãn chai thủy tinh phương pháp dùng băng ma sát Sau hoàn thành đồ án em học hỏi thêm nhiều kiến thức có ích cho cơng việc sau này, đề tài tốt nghiệp có tính ứng dụng thực tế cao, sau kết chúng e đạt được: - Phát triển kĩ thực hành ứng dụng PLC vào dây chuyền công nghệ thực tế - Củng cố kiến thức chuyên môn học - Phát triển ký tư sang tạo, khả học hỏi giải vấn đề - Phát triển khả việc nhóm cơng việc - Nghiên cứu sử dụng chương trình Simatic Step7 việc viết chương trình điều khiển đáp ứng yêu cầu hệ thống máy - Khai thác sức mạnh công nghệ thông tin việc tìm kiếm tài liệu nghiên cứu 4.2 Hạn chế đề tài - Do hạn chế kiến thức thời gian nên mơ hình phần lập trình, độ mượt chuyển động thấp - Các cấu mơ hình cịn thơ sơ chưa thẩm mỹ - Năng suất dán nhãn hệ thống thấp 4.3 Hướng phát triển Hiện nay, sản phẩm cơng nghiệp hàng hóa đựng chai lọ nên máy dán nhãn chai máy ứng dụng thực tế nhiều.Vì tiếp tục đầu tư phát triển mơ hình ứng dụng kinh doanh sản xuất 58 hộ gia đình kết hợp số cơng đoạn khác để tạo thành dây chuyền sản xuất 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng viêt: [1] Ts.Nguyễn Như Hiền, Ts Nguyễn Mạnh Tùng, Điều khiển logic plc, Nhà Xuất khoa học Tư nhiên Công nghệ, Hà nội -2007 [2] Ths Nguyễn Xuân Quang, Giáo trình Plc S7 -300 Lý thuyết ứng dụng, Trường đại học sư phạm kĩ thuật TP.HCM , tp.HCM 12/2006 Website: [3] https://plcvietnam.com.vn [4] https://123doc.org/document/1394309-de-tai-dan-nhan-chai-tu-dong.htm [5] http://www.maydannhan.vn [6] https://www.youtube.com/watch?v=9GpCmOjRors&t=1s 60 ... mơ hình dán nhãn chai sử dùng s7- 300 phần mềm win cc ”với mục đích chế tạo mơ hình dán nhãn chai tự động đảm bảo yêu cầu nhãn mác thị trường Sau trình nghiên cứu thiết kế,chúng em chế tạo máy dán. .. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH DÁN NHÃN CHAI SỬ DỤNG PLC S7 300 VÀ PHẦN MỀM WINCC 3.1 Phân tích yêu cầu thiết kế - Sau tìm hiểu cơng nghệ dây chuyền sản xuất nước đóng chai máy dán nhãn chai. .. xỉ 180kg - Ứng dụng Dùng để dán nhãn chai trịn, dán nhãn chai vng, oval, dán nhãn phần dán phủ lên hồn tồn chai trịn, chai vuông, chai cạnh, chai cạnh 1.3.2 Máy dán nhãn decal chai trịn tự động