Xây dựng mô hình dây chuyền đếm số lượng sản phẩm và vận chuyển sản phẩm vào thùng dùng PLC

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN SẢN PHẨM 1.1 Giới thiệu chung hệ thống vận chuyển sản phẩm 1.2 Q trình cơng nghệ Chương TỔNG HỢP MẠCH LOGIC TUẦN TỰ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẰNG GRAFCET 2.1 Phương pháp GRAFCET (đồ hình) 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Các ký hiệu cách xác định hàm lơgíc điều khiển trạng thái 2.1.3 Trình tự thiết kế phương pháp GRAFCET 2.1.4 Các dạng mạch đặc biệt 2.2 Thiết kế hệ thống vận chuyển sản phẩm GRAFCET 2.2.1 Lập bảng Grafcet 2.2.2 Lập bảng Grafcet 2.3 Phương trình trạng thái hàm điều khiển Chương THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ TÍNH TỐN THIẾT BỊ 3.1 Các u cầu mơ hình hệ thống vận chuyển sản phẩm 3.3 Xây dựng hệ truyền động khí nén 3.3.1 Lựa chọn xylanh 3.3.2 Van tiết lưu – Van phân phối 3.4 Xây dựng hệ điện – điều khiển 3.4.1 Khối cấu chấp hành 3.4.2 Khối vào/ra (I/0) 3.4.3 Khối nguồn 3.4.4 Khối xử lý trung tâm Chương LẬP TRÌNH,MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 4.1 Yêu cầu công nghệ hệ thống 4.2 Sơ đồ mạch động lực sơ đồ mạch điều ển 4.2.1 Sơ đồ mạch lực 4.2.3 Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển 4.3 Chương trình PLC 4.4 Mô hệ thống phần mềm automation studio KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Lời mở đầu Hiện tay cơng nghiệp đại hóa đất nước,u cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất(yêu cầu điều khiển tự động linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ ) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin,công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loạt thiết bị điều khiển khả trình PLC Để thực cơng việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Trong khơng thể thiếu dây truyền vận chuyển đóng hộp sản phẩm Dây truyền sản xuất PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua tập đồ án em giới thiệu lập trình PLC ứng dụng vào sản xuất vận chuyển đóng hộp Với đề tài nhóm” xây dựng mơ hình dây chuyền đếm số lượng sản phẩm vận chuyển sản phẩm vào thùng” Ths Đỗ Trọng Hiếu hướng dẫn Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN ĐỒ 1.1 Giới thiệu chung hệ thống vận chuyển đồ cho vào hộp Hiện với trình phát triển ngành cơng nghiệp sản xuất, suất nâng lên nhiều lần Nhu cầu vận chuyển sản phẩm nhà máy hay phân xưởng lớn Với yêu cầu vận chuyển sản phẩm với số lượng lớn, độ xác cao đảm bảo suất Sơ đồ hệ thống vận chuyển đồ vào hộp 1.2 Q trình cơng nghệ  Trạng thái ban đầu xylanh thu về,van chân không ngắt,bang tải dừng,hệ thống cho phép vận chuyển xếp lại chiều hộp sản phẩm từ băng tải sang băng tải 2.Lần lượt hộp sản phẩm đưa vào thùng băng tải  Sau nhấn nút Start hệ thống bắt đầu hoạt động Băng tải hoạt động.Khi cảm biến 1B1 nhận biết có hộp sản phẩm qua xylanh 1A1 để chặn hộp phía sau lại Sau 1A1 2s xylanh 4A1 xuống,khi tới cuối hành trình van chân khơng 2A1 mở.Khi relay áp suất KA tác động(nhận biết có chân khơng) xylanh 4A1 thu Khi 4A1 thu tới cuối hành trình xylanh 3A1 xoay phải xylanh trượt 5A1 di chuyển sang phải, tới cuối hành trình xylanh 4A1 duỗi sau van chân không ngắt 0,5s sau xylanh 4A1 thu Tới cuối hành trình 5A1 thu băng tải hoạt động cảm biến 2B1 nhận biết thùng vào vị trí dừng Xylanh 1A1 thu để tiếp tục cho hộp vào vị trí, chu trình lặp lại vậy.Hệ thống dừng nhấn Stop  Hệ thống có khả đếm tổng số trai vận chuyển làm theo ca làm việc(chỉ cần viết cho ca sản xuất,biết nhà máy làm việc ca ngày,mỗi ca tiếng Ca A từ 6h00 đến 13h59,ca B từ 14h00 đến 21h59,ca C từ 22h00 đến 5h59.) Chương TỔNG HỢP MẠCH LOGIC TUẦN TỰ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẰNG GRAFCET 2.1 Phương pháp GRAFCET 2.1.1 Định nghĩa Grafcet,viết tắt tiếng Pháp”Graphe fonctionnel de commande estape transition”,là đồ hình chức cho phép mơ tả trạng thái làm vi ệc c h ệ thống biểu diễn trình điều khiển với trạng thái chuy ển bi ến từ tr ạng thái sang trạng thái khác.Nó graph định hướng xác đ ịnh b ởi phần tử sau G:={E,T,A,M} Trong : E={E1,E2, ,Em} tập hữu hạn trạng thái(giai đoạn h ệ th ống).M ột trạng thái có hai khả khả hoạt động(tích cực) khơng ho ạt động(khơng tích cực) T={t1,t2,…,tp} tập hữu hạn chuyển tiếp(chuy ển trạng thái) Đi ều ki ện logic gắn với chuyển tiếp gọi điều kiện chuyển ti ếp hay “ti ếp nhận”.Giữa hai trạng thái luôn tồn chuyển tiếp A={a1,a2, ,an} tập cung định hướng nối trang thái v ới môt chuyển tiếp chuyển tiếp với trạng thái M={m1,m2,…,mm} tập giá trị 1.Nếu m i=1 trạng thái i hoạt động,nếu mi=0 trạng thái i khơng hoạt động 2.1.2 Các ký hiệu cách xác định hàm lơgíc điều khiển trạng thái - Biểu diễn: Dùng ô hình chữ nhật trạng thái Dùng mũi tên để từ trạng thái sang trạng thía Khi chuy ển từ trạng thái sang trạng thái khác trạng thái sau phủ định trạng thái trước có điều ki ện - Ký hiệu lưu đồ: Ta ký hiệu tác nhân kích thích thứ i , tín hiệu trạng thái thứ i Si ta có cơng thức tổng xác định hàm điều khiển trạng thái th ứ i : Si+ = ai.Si-1 Si- = Si+1 Trong : Si+ hàm điều khiển để trạng thái i làm việc Si- hàm điều khiển để trạng thái i nghỉ việc Si-1 Si+1 tín hiệu tương ứng trạng thái i-1 i+1 Từ cơng thức hàm lơgíc điều khiển ta xây dựng thiết bị thực hi ện sơ đồ điều khiển phương pháp Grafcet Người ta gọi phần tử môdul tr ạng thái : Đây phần tử nhớ hai trạng thái có đầu hai đầu vào ( S i+ gọi tín hiệu ghi, Si- gọi tín hiệu xố) 2.1.3 Trình tự thiết kế phương pháp GRAFCET 2.1.4 Các dạng mạch đặc biệt - Mạch phân kỳ “HOẶC’’ Quá trình đường rẽ thành nhiều đường xảy không đồng th ời gọi mạch phân kỳ “HOẶC’’ Ký hiệu mạch: Phương trình trạng thái nút mạng là: Si- = Si+1 + Si+2 + Si+3 S+i+1 = ai+1.Si S+i+2 = ai+2.Si S+i+3 = ai+3.Si - Mạch hội tụ “HOẶC’’ Quá trình mà nhiều đường hội tụ với thành đường xảy không đồng thời gọi mạch hội tụ “HOẶC’’ Ký hiệu mạch : Phương trình trạng thái nút mạng: S-i+1 = S-i+2 = S-i+3 = Si+4 S+i+4 = ai+1.Si+1 + ai+2.Si+2 + ai+3.Si+3 - Mạch hội tụ “VÀ’’ Quá trình mà nhiều đường hội tụ thành đường xảy đồng thời gọi mạch hội tụ “VÀ’’ Phương trình trạng thái nút mạng: S-i+1 = S-i+2 = S-i+3 = Si+4 S+i+4 = ai+1.ai+2.ai+3.Si+1.Si+2.Si+3 - Mạch phân kỳ “VÀ’’ Quá trình mà đường rẽ nhánh thành nhiều đường xảy đồng thời gọi mạch phân kỳ “VÀ’’ Ký hiệu mạch : Phương trình trạng thái nút mạng : S-i = Si+1.Si+2.Si+3 S+i+1 = S+i+2 = S+i+3 = ai+1.ai+2.ai+3.Si 2.2 Thiết kế hệ thống vận chuyển đồ GRAFCET 2.2.1 Lập bảng Grafcet Grafcet cho hệ thống vận chuyển đồ Khi lựa chọn khối điều khiển tốc độ cẩn phải đảm bảo lưu lượng khí lớn qua khơng nhỏ lưu lượng khí lớn qua van phân phối Ta phải chọn điều chỉnh tốc độ cho cho phép lưu lượng khí cần thiết đủ để điều chỉnh xung quanh mức lưu lượng khí yêu cầu Trơng mơ hình sử dụng van tiết lưu cho xylanh Van phân phối: Theo yêu cầu công nghệ xử dụng xylanh nên ta chọn van phân phối điều khiển điện 24v loại 5/2 điều khiển phía Trong phịng thí nghiệm, áp suất máy nén khí P=8Bar nên ta chọn van điện 24v có áp suất nằm khoảng từ 0.15MPa ÷0.8MPa hợp lý 3.2 Xây dựng hệ điều khiển 3.2.1 Khối cấu chấp hành Với cấu chấp hành đơn giản ta chon relay trung gian làm cấu điều khiển trực tiếp cho thiết bị Relay trung gian sử dụng rộng rãi sơ đồ bảo vệ hệ thống điện sơ đồ điều khiển tự động Đặc điểm relay trung gian số lượng tiếp điểm lớn, với khả chuyển mạch lớn công suất nuôi cuộn dây nhỏ nên dùng để truyền khuếch đại tín hiệu, chia tín hiệu relay đến nhiều phận khác mạch điều hiển bảo vệ  Nguyên lý làm việc relay trung gian sau: Nếu cuộn dây relay cấp điện áp định mức ( qua tiếp điểm relay chính) sức từ động dòng điện cuộn dây sinh tạo mạch từ từ thông, hút nắp làm tiếp điểm thường mở đóng lại tiếp điểm thường đóng mở Khi cắt dịng điện cuộn dây, lò xo nhả đưa nắp tiếp điểm vị trí ban đầu, Do dòng điện qua tiếp điểm nhỏ(5A) nên hồ quang chuyển mạch không đáng kể nên không cần buồng dập hồ quang Relay trung gian có kích thước nhỏ gọn, số lượng tiếp điểm đến cặp thườn đóng thường mở liên động, công suất tiếp điểm cỡ 5A, 250 VAC, 280 VDC, hệ số nhả relay nhỏ 0,4; thời gian tác động 0,05s; tuổi thọ tiếp điểm đạt 106 ± 107 lần đóng cắt, cho phép tần số thao tác 1200 lần/h  Các thông số kỹ thuật lựa chọn relay trung gian Dòng điện định mức relay trung gian dòng điện lớn cho phép relay làm việc thời gian dài mà không bị hư hỏng Khi chọn relay trung gian dịng điện định mức khơng nhỏ dịng tính tốn phụ tải Điện áp định mức cấp cho cuộn hút relay mức điện áp mà relay hoạt động Điện áp phải phù hợp với điều khiển PLC nên điện áp cuộn hút 24 VDC Chọn Relay trung gian Schneider RXM4LB2B7 - Các thông số RXM4LB2B7: • Điện áp cuộn dây: 24 VDC có LED báo hiển thị • Nhà cung cấp : Cty TNHH MTV SX TM Điện Thành Vinh • Thơng số tiếp điểm: 3A – 24VDC • Tuổi thọ khí : 10 triệu lần đóng cắt 3.2.2 Khối vào/ra (I/0) a)Cảm biến dùng hệ thống a.1) Cảm biến tiệm cận CẢM BIẾN TIỆM CẬN LJ18A3 ỨNG DỤNG: -Phát kim loại khoảng cách gần từ 0-8mm -Làm cơng tắc tự động -Xe dị đường theo kim loại THÔNG SỐ KỸ THUẬT -Model: LJ18A3-8-Z/BX -Phát hiện: Kim loại -Nguồn: -> 36VDC -Dòng tiêu thụ: 300 mA -Khoảng đo: -> 8mm -Ngõ ra: NPN cực thu hở -Đường kính: 18 mm NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:Cảm biến trả tín hiệu gặp vật cản gần với khoảng cách từ 0-8mm a.2) Cảm biến màu sắc a) Cơng tác hành trình Thơng số kỹ thuật cơng tắc hành trình Z Điện áp: 30-480 VAC Dịng: 0.1-15A Tần số đóng/cắt điện: 20 lần/phút Tần số đóng/cắt khí: 240 lần/phút Nhiệt độ làm việc: -25 đến 80 độ C b) Nút nhấn Start/Stop Thông số kỹ thuật cơng tắc hành trình Z Điện áp: 30-480 VAC Dịng: 0.1-15A Tần số đóng/cắt điện: 20 lần/phút Tần số đóng/cắt khí: 240 lần/phút Nhiệt độ làm việc: -25 đến 80 độ C c) Van chân không - Độ chân khơng max: -26.5 inHg (-90kPa) - Lưu lượng dịng chảy: scfm (85 Nl/min) - Nguồn khí cung cấp: 43~87 psi, max 101.5psi (4~6bar, max7bar) - Lưu lượng khí tiêu thụ: 0.7 ~1.13 scfm (20~32 Nl/min) - Kiểu khí cung cấp: khí khơ - Nhiệt độ làm việc : -4˙F ~ 176˙F - Độ ồn: 60-65 dBA 3.2.3 Khối nguồn Có vai trị cung cấp nguồn cho khối hệ thống a)Khối nguồn 24V Nguồn tổ ong 120W 24V 5A Wansen S-120-24 b) Điện lưới 220V/50Hz 3.2.4 Khối xử lý trung tâm Sử dụng PLC làm khối xử lý trung tâm để điều khiển hệ thống Yêu cầu: - Đầu vào: tối thiểu đầu vào số - Đầu ra: tối thiểu đầu số - Điều khiển hoạt động hệ thống mơ hình Với u cầu hệ thống mơ hình khơng q phức tạp ta lựa chọn PLC Rockwell compact Logix L32E có sẵn phịng thí nghiệm đáp ứng u cầu kỹ thuật PLC Rockwell compact Logix L32E: 32 đầu vào số, 32 đầu số Hình 3.14 PLC Rockwell compact Logix L32E Chương MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 4.1 u cầu cơng nghệ hệ thống 4.2 Sơ đồ mạch động lực sơ đồ mạch điều khiển 4.2.1 Sơ đồ mạch lực 4.2.2 Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển 4.3 Chương trình PLC KẾT LUẬN Sau thời gian làm đồ án 2, hướng dẫn tần tình Ths Đỗ Trọng Hiếu , đến chúng em hoàn thành đồ án mình, nội dung đồ án bao gồm :  Tìm hiểu quy trình cơng nghệ  Tìm hiểu hệ thống thiết bị điện – khí nén để xây dựng nên mơ hình Phần thiết kế thi công:  Xây dụng sơ đồ khối  Xây dựng sơ đồ GRAFCET  Xây dựng sơ đồ điện khí nén điều khiển  Viết chương trình điều khiển Đồ án trình bày theo dạng mơ hình mơ Nên q trình thực khơng tránh khỏi sai sót Mong đồ án bạn sinh viên khóa sau tiếp tục nghiên cứu khắc phục mặt hạn chế đề tài để tạo Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 13 tháng 01 năm 2018 Sinh viên thực TÀI LIỆU THAM KHẢO ... án em giới thiệu lập trình PLC ứng dụng vào sản xuất vận chuyển đóng hộp Với đề tài nhóm” xây dựng mơ hình dây chuyền đếm số lượng sản phẩm vận chuyển sản phẩm vào thùng? ?? Ths Đỗ Trọng Hiếu hướng... khí nén: xây dựng hệ truyền động đáp ứng nhu cầu vận chuyển sản phẩm, tránh để làm hỏng hay đổ vỡ sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm độ ổn định mơ hình 3.1.1 Lựa chọn xylanh - Mơ hình cần... HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN ĐỒ 1.1 Giới thiệu chung hệ thống vận chuyển đồ cho vào hộp Hiện với q trình phát triển ngành cơng nghiệp sản xuất, suất nâng lên nhiều lần Nhu cầu vận chuyển sản phẩm nhà