THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO VẬT LIỆU VÀ MÀU SẮC

1.1. Đặt vấn đề Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong 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 đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động. Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Bên cạnh đó còn kết hợp sử dụng màn hình HMI để giúp có thể vận hành, kiểm soát, giám sát một thiết bị hay là cả một dây chuyền sản xuất một cách vô cùng dễ dàng điển hình là trong dây chuyền sản xuất và phân loại sản phẩm là một trong các dây chuyển mà ứng dụng PLC và HMI hiệu quả nhất giúp giảm thiếu lao động và giảm thời gian sử dụng một cách hiệu quả. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, dán nhãn, đóng bao bì mà còn sử dụng nhân công chính vì vậy mà nhiều khi cho ra năng xuất chưa được hiệu quả. Nên nhóm chúng em đã quyết định “Thiết kế mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc” vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đói chính xác và nó thật sự ý nghĩa đối chúng em, góp phần góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn, để xứng tầm vs sự phát triển của thế giới. 1.2. Mục tiêu đề tài  Thiết kế được mô hình hệ thống phân loại sản phẩm.  Sử dụng thành thạo phầm mềm WECON PLC Editor và chương trình LEVIStudioU và kết nối, đấu dây PLC LX3V, HMI LEVI 700EL.  Viết chương trình điều khiển và vận hành hệ thống phân loại sản phẩm. 1.3. Đối tượng và phạm vi đề tài  Đối tượng: Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc.  Phạm vi: Thiết kế và điều khiển được mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc. 1.4. Phương pháp thực hiện đề tài  Thu thập, tổng hợp tài liệu qua internet, báo chí, truyền thông, được thầy cô trong bộ môn, khoa hướng dẫn và hiểu biết của bản thân.  Chọn lọc, xử lí thông tin.  Thiết kế mô hình thực tế.  Thực nghiệm và cân chỉnh hệ thống.  Viết báo cáo. 1.5. Ý nghĩa đề tài  Bước đầu ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tế trước khi ra trường.  Ứng dụng những tiến bộ khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất giúp nâng cao giá trị sản phẩm giảm giá thành sản xuất tạo nhiều lợi nhuận góp phần vào phát triển kinh tế của đất nước. 1.6. Tóm tắt Nội dung gồm 5 chương: • Chương 1: Tổng quan. • Chương 2: Cơ sở lý thuyết. • Chương 3: Nghiên cứu phần mềm ứng dụng để lập trình điều khiển. • Chương 4: Thiết kế mô hinh phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc. • Chương 5: Kết luận.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

THEO VẬT LIỆU VÀ MÀU SẮC

GVHD : Th.S NGUYỄN THANH HIỀN

NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

KHÓA : 2014 – 2019

Trà Vinh, Tháng 12 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH

KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

THEO VẬT LIỆU VÀ MÀU SẮC

GVHD : Th.S NGUYỄN THANH HIỀN

NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

KHÓA : 2014 – 2019

Trà Vinh, Tháng 12 năm 2018

và chân thành đến:

Cha mẹ là người dậy dỗ và nuôi chúng em khôn lớn cho đến khi chúng embước chân vào giảng đường đại học, là chỗ dựa cho chúng em vượt qua mọi khó khăntrong cuộc sống Các Thầy/Cô tại trường cấp 1, cấp 2, cấp 3 đã dạy cho chúng emnhững kiến thức cơ bản làm nền tảng để chúng em có thể tiếp thu những thông tin

mới.Các Thầy/Cô đã giảng dậy chúng em tại trường đại học Trà Vinh Đặc biệt quýthầy cô Bộ môn Điện - Điện tử đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu

để chúng em phát triển thêm vốn hiểu biết của mình và đó là cẩm nang để chúng embước vào đời

Nhóm em xin chân thành cám ơn toàn thể quý thầy cô Bộ môn Điện – Điện tử

và đặt biệt là thầy Nguyễn Thanh Hiền người trực tiếp hướng dẫn nhóm thực hiện đề

tài của chúng em Trong quá trình làm đề tài thầy đã tận tình hướng dẫn chúng emthực hiện đề tài, giúp nhóm giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình học và hoànthành đề tài đúng định hướng ban đầu

Xin cảm ơn Công ty TNHH Tự động THẾ THIỆN đã tạo điều kiện cho nhómđược học tập và làm việt tại công ty Hỗ trợ nhóm dụng cụ thiết bị để chúng em hoànthành đề tài đúng tiến độ

Xin chân thành cám ơn các thầy/cô hội đồng chấm đề tài sắp tới sẽ cho nhómnhững đóng góp quý báu để đề tài của nhóm được hoàn thiện hơn

Trong quá trình thực hiện đề tài còn nhiều sai sót mong quý Thầy/Cô thôngcảm và cho chúng em ý kiến để rút kinh nghiệm nhằm bổ sung thêm kiến thức 4 nămqua

UBND TỈNH TRÀ VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN, KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Của giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: MSSV:

Ngành: Khóa:

Tên đề tài:

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:

Chức danh: .Học vị:

NHẬN XÉT 1 Nội dung đề tài:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Điểm mới đề tài:

5 Giá trị thực trên đề tài:

6 Đề nghị sửa chữa bổ sung:

7 Đánh giá:

Trà Vinh, ngày tháng năm 20…

Giảng viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

UBND TỈNH TRÀ VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN, KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Của cán bộ chấm đồ án, khóa luận)

Họ và tên người nhận xét:

Chức danh: Học vị:

Chuyên ngành:

Cơ quan công tác:

Tên sinh viên:

Tên đề tài đồ án, khóa luận tốt nghiệp:

I Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nội dung:

2 Điểm mới các kết quả của đồ án, khóa luận:

3 Ứng dụng thực tế:

(Các câu hỏi của giảng viên chấm)

II KẾT LUẬN (Ghi rõ đồng ý hay không đồng ý cho bảo vệ đồ án khóa luận tốt nghiệp)

………, ngày …… tháng …… năm 20… Người nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) UBND TỈNH TRÀ VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN, KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Của cán bộ chấm đồ án, khóa luận) Họ và tên người nhận xét:

Chức danh: Học vị:

Chuyên ngành:

Cơ quan công tác:

Tên sinh viên:

Tên đề tài đồ án, khóa luận tốt nghiệp:

I Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Nội dung:

2 Điểm mới các kết quả của đồ án, khóa luận:

3 Ứng dụng thực tế:

II CÁC VẤN ĐỀ CẦN LÀM RÕ (Các câu hỏi của giảng viên chấm)

II KẾT LUẬN (Ghi rõ đồng ý hay không đồng ý cho bảo vệ đồ án khóa luận tốt nghiệp)

………, ngày …… tháng …… năm 20…

Người nhận xét

(Ký & ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC i

CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH SÁCH HÌNH vi

DANH SÁCH BẢNG x

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

1.3 Đối tượng và phạm vi đề tài 2

1.4 Phương pháp thực hiện đề tài 2

1.5 Ý nghĩa đề tài 2

1.6 Tóm tắt 2

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 Mô tả mô hình 3

2.1.1 Khái niệm chung 3

2.1.2 Ứng dụng 3

2.2 Các thiết bị liên quan 3

2.2.1 Nút nhấn 3

2.2.2 Đèn báo 4

2.2.3 Rơ le kiếng 4

2.2.4 Cảm biến 5

2.2.4.1 Khái niệm 5

2.2.4.2 Phân loại cảm biến 5

2.2.4.3 Cảm biến dùng trong hệ thống 6

2.2.5 Van điện từ khí nén 8

2.2.6 Nguồn DC 24V 9

2.2.7 Động cơ xoay chiều một pha 11

2.2.8 Xi lanh trượt 12

2.2.9 Xi lanh quay 12

2.2.10 Một số thiết bị khác 12

2.3 Phần mềm ứng dụng 13

Chương 3 NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM ỨNG DỤNG ĐỂ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 15

3.1 Giới thiệu về PLC 15

3.1.1 Lịch sử phát triển PLC 15

3.1.2 Vai trò của PLC 15

3.1.3 Ưu thế của việc dùng PLC trong tự động hóa 16

3.1.4 Kết nối PLC 16

3.1.5 Lợi ích của việc sử dụng PLC 17

3.1.6 Một vài lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC 17

3.1.7 Ứng dụng PLC vào các quy trình điều khiển tự động 18

3.2 Cấu trúc phẩn cứng của PLC 19

3.2.1 Nguồn cấp 19

3.2.2 CPU (Central Processing Unit) 19

3.2.3 X (Input) 19

3.2.4 Y(Output) 19

3.2.5 Đèn báo 20

3.2.6 Module ngõ vào 20

3.2.7 Module ngõ ra 20

3.3 Hoạt động của một PLC 21

3.3.1 Trạng thái PLC 22

3.3.2. Bộ nhớ 23

3.3.3 Các đèn báo 23

3.3.4 Tín hiệu ngõ vào 23

3.3.5 Các ngõ ra 24

3.3.6 Chế độ làm việc 24

3.3.7 Các module mở rộng 24

3.3.8 Bảng BD 26

3.3.9 Đặt điểm đầu vào 27

3.3.10 Đặc điểm đầu ra 27

3.3.11 Trung tâm xử lý CPU 29

3.4 Các nhóm lệnh lập trình điều khiển 29

3.4.1 Nhóm lệnh về tiếp điểm 29

3.4.2 Nhóm lệnh về thời gian 30

3.4.3 Nhóm lệnh về gán và so sánh 31

3.4.4 Nhóm lệnh về toán học 32

3.4.5 So sánh PLC với các hệ thống điều khiển khác 33

3.4.6 PLC với máy tính 34

3.5 Nghiên cứu thiết kế giao diện HMI 35

Chương 4 THIẾT KẾ MÔ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO VẬT LIỆU VÀ MÀU SẮC 36

4.1 Sơ đồ nguyên lý 36

4.2 Nguyên lý hoạt động 37

4.3 Lưu đồ giải thuật 39

4.4 Thiết kế phần cứng mô hình 40

4.4.1 Bảng điều khiển hệ thống 40

4.4.2 Bảng phân bố bộ phận của mô hình 40

4.4.3 Bảng phân bố thiết bị của mô hình 41

4.4.4 Bảng quy ước dây dẫn trên domino 42

4.4.5 Bảng quy ước ngõ ra vào PLC 45

4.4.6 Sơ đồ đấu dây phần cứng trên PLC 46

4.4.7 Sơ đồ đấu dây động lực 47

4.4.8 Sơ đồ nguồn của hệ thống 47

4.5 Các bộ phân của mô hình 48

4.5.1 Pit tong đẩy sản phẩm 48

4.5.2 Băng tải 1 48

4.5.3 Băng tải 2 49

4.5.4 Cánh tay robot 1 49

4.5.5 Cánh tay robot 2 50

4.5.6 Vị trí sản phẩm 51

4.5.7 Sản phẩm 52

4.6 Viết chương trình PLC điều khiển mô hình 53

4.7 Thiết kế giao diện trên HMI 59

Chương 5 KẾT LUẬN 62

5.1 Kết luận 62

5.1.1 Kết quả đạt được 62

5.1.2 Hạn chế của đề tài 62

5.1.3 Ưu nhược điểm của mồ hình 63

5.2 Hướng phát triển của đề tài 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PLC : Programmable logic controllers

HMI : Human Machine Interface

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Nút nhấn 3

Hình 2.2 Đèn báo 4

Hình 2.3 Rơle kiếng 4

Hình 2.4 Cảm biến quang 6

Hình 2.5 Cảm biến từ 7

Hình 2.6 Cảm biến phản quang 8

Hình 2.7 Van điện từ khí nén 8

Hình 2.8 Nguồn DC 24V 9

Hình 2.9 Cấu tạo nguồn DC 24V 10

Hình 2.10 Động cơ xoay chiều 1 pha 11

Hình 2.11 Xi lanh trượt 12

Hình 2.12 Xi lanh quay 12

Hình 2.13 Giao diện của WECON PLC Editor 13

Hình 2.14 Giao diện của Microsoft Office Visio 2003 14

Hình 3.1 Kết nối PLC 16

Hình 3.2 Cấu trúc tổng quát của một PLC 19

Hình 3.3: Ngõ ra và vào của PLC LX3V 20

Hình 3.4 Giao diện của PLC LX3V 21

Hình 3.5 Một chu kì quét của PLC 22

Hình 3.6 Module mở rộng 25

Hình 3.7 Kết nối các module mở rộng với PLC 26

Hình 3.8 Bảng BD kết nối PLC 26

Hình 3.9 Đặc điểm đầu vào 27

Hình 3.10 Đặc điểm đầu ra 27

Hình 3.11 Kết nối tải cảm ứng DC và Diode 28

Hình 3.12 Kết nối tải AC 28

Hình 3.13 Kết nối đầu ra 28

Hình 3.14 Kết nối tiếp điểm FWD và REV cùng lúc 29

Hình 3.15 Lệnh SET và RESET 30

Hình 3.16 Lệnh TIMER ON 30

Hình 3.17 Lệnh RETENTIVE TIMER 31

Hình 3.18 Giao diện mở đầu của chương trình LEVIStudioU 35

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 36

Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật 39

Hình 4.3 Sơ đồ bảng điều khiển hệ thống 40

Hình 4.4 Sơ đồ bộ phận của mô hình 40

Hình 4.5 Sơ đồ phân bố thiết bị 41

Hình 4.6 Quy ước dây dẫn trên domino 42

Hình 4.7 Sơ đồ đấu dây phần cứng 46

Hình 4.8 Sơ đồ đấu dây động lực nguồn 24V - DC 47

Hình 4.9 Sơ đồ hệ thống dây nguồn 47

Hình 4.10 Pit tong đẩy sản phẩm 48

Hình 4.11 Băng tải 1 48

Hình 4.12 Băng tải 2 49

Hình 4.13 Cánh tay robot 1 49

Hình 4.14 Cánh tay robot 2 50

Hình 4.15 Vị trí các sản phẩm 51

Hình 4.16 Sản phẩm kim loại 52

Hình 4.17 Sản phẩm phi kim màu đỏ 52

Hình 4.18 Sản phẩm phi kim màu vàng 52

Hình 4.30 Giao diện HMI trang 1 59

Hình 4.31 Giao diện HMI trang 2 59

Hình 4.32 Giao diện HMI trang 3 59

Hình 4.33 Giao diện HMI trang 4 60

Hình 4.34 Giao diện HMI trang 5 60

Hình 4.35 Giao diện HMI trang 6 60

Hình 4.36 Giao diện HMI trang 7 61

Hình 4.37 Giao diện HMI trang 8 61

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1 Nhóm lệnh gán và so sánh 32

Bảng 3.2 Nhóm lệnh về toán học 33

Bảng 4.1 Bảng quy ước dây trên domino… 44

Bảng 4.2 Bảng quy ước ngõ vào và ra PLC 45

Tổng quan Chương 1

đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC

Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩmlớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụngcông nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động

Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sảnxuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Bên cạnh đó còn kếthợp sử dụng màn hình HMI để giúp có thể vận hành, kiểm soát, giám sát một thiết bịhay là cả một dây chuyền sản xuất một cách vô cùng dễ dàng điển hình là trong dâychuyền sản xuất và phân loại sản phẩm là một trong các dây chuyển mà ứng dụng PLC

và HMI hiệu quả nhất giúp giảm thiếu lao động và giảm thời gian sử dụng một cáchhiệu quả

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàntoàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, dán nhãn, đóng bao bì mà còn sửdụng nhân công chính vì vậy mà nhiều khi cho ra năng xuất chưa được hiệu quả Nên

nhóm chúng em đã quyết định “Thiết kế mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu

và màu sắc” vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản

xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đói chính xác và nó thật sự ý nghĩa đối chúng

em, góp phần góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn, để xứngtầm vs sự phát triển của thế giới

1.2 Mục tiêu đề tài

 Thiết kế được mô hình hệ thống phân loại sản phẩm

 Sử dụng thành thạo phầm mềm WECON PLC Editor và chương

trình LEVIStudioU và kết nối, đấu dây PLC LX3V, HMI LEVI 700EL

 Viết chương trình điều khiển và vận hành hệ thống phân loại sản phẩm

1.3 Đối tượng và phạm vi đề tài

 Đối tượng: Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc

 Phạm vi: Thiết kế và điều khiển được mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu

và màu sắc

1.4 Phương pháp thực hiện đề tài

 Thu thập, tổng hợp tài liệu qua internet, báo chí, truyền thông, được thầy côtrong bộ môn, khoa hướng dẫn và hiểu biết của bản thân

 Bước đầu ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tế trước khi ra trường

 Ứng dụng những tiến bộ khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất giúp nâng cao giá trị sản phẩm giảm giá thành sản xuất tạo nhiều lợi nhuận góp phần vào phát triển kinh tế của đất nước

1.6 Tóm tắt

Nội dung gồm 5 chương:

 Chương 1: Tổng quan

 Chương 2: Cơ sở lý thuyết

 Chương 3: Nghiên cứu phần mềm ứng dụng để lập trình điều khiển

 Chương 4: Thiết kế mô hinh phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc

 Chương 5: Kết luận

Cơ sở lý thuyết Chương 2

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Mô tả mô hình

2.1.1 Khái niệm chung

Hệ thống phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc là một trong những hệthống được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, các nhà máy xí nghiệp Tùy theo yêucầu sử dụng mà hệ thống phân loại nhiều sản phẩm khác nhau Dựa trên các yêu cầu

đó chúng em đã thiết kế mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc

2.1.2 Ứng dụng

Phân loại các sản phẩm kim loại như sắc, nhôm, kẽm,

Phân loại phi kim như gỗ, nhựa,

Phân loại độ phản quang màu sắc ứng dụng cho các phân loại cà phê, đậu,…

2.2 Các thiết bị liên quan

2.2.1 Nút nhấn

Hình2.1 Nút nhấn

Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là 1 loại khí cụ điện điều khiển bằng tay,dùng để điều khiển từ xa các khí cụ điện đóng cắt bằng điện từ, điện xoay chiều, điệnmột chiều hạ áp, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điềukhiển, tín hiệu liên động bảo vệ

Nút nhấn thường được dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay động cơđộng cơ điện bằng cách đóng cắt các cuộn dây nam châm điện của công tắc tơ, khởiđộng từ

Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở và thườngđóng và vỏ bảo vệ Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khikhông còn tác động các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu.

Nút nhấn thường đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện,… Các loại nút nhấn thôngdụng có dòng điện định mức là 5A, điện áp định mức là 400V, tuổi thọ điện lên tới200.000 đóng cắt, tuổi thọ cơ đến 1.000.000 đóng cắt Nút nhấn màu đỏ thường dùng

để đóng máy, màu xanh để khởi động máy

2.2.2 Đèn báo

Hình 2.2 Đèn báo

Dùng để chỉ báo trạng thái hoạt động của mô hình Gồm: chế độ ON, OFF,MAN, AUTO và E.STOP Đèn báo giúp ta quan sát dễ dàng hơn trạng thái hoạt độngcũng như sự cố lỗi của mô hình

2.2.3 Rơ le kiếng

Hình 2.3 Rơ le kiếng

Cấu tạo: Rơ le kiếng là một rơ le trung gian làm chức năng thực hiện các thaotác trung gian, hoặc đóng cắt cuộn dây khống chế của công tắc tơ, aptômat hoặc máycắt điện Vì thế, rơ le kiếng thường có nhiều tiếp điểm, kể cả tiếp điểm thường mở vàthường đóng Thực chất của rơ le kiếng chỉ là một nam châm điện có gắn hệ thống tiếpđiểm Nam châm điện gồm cuộn dây, lõi thép tĩnh và lõi thép động Lõi thép độngđược định vị nhờ vít điều chỉnh và được găng với lò xo Độ căng của lò xo điều chỉnhđược nhờ vít điều chỉnh Cuộn dây có thể là cuộn điện áp, cuộn cường độ, hoặc cảcuộn điện áp và cuộn cường độ.

Nguyên lí làm việc: Khi cuộn dây có điện thì cuộn dây hút lõi thép xuống, cácđầu tiếp xúc động được nâng lên, do đó tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại và tiếp điểmthường đóng sẽ mở ra Khi cuộn dây mất điện thì cuộn dây nhả lõi thép ra, các đầutiếp xúc trở về vị trí ban đầu, các tiếp điểm trở về vị trí ban đầu

S = F(m)Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là đạilượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo) Thông qua đo đạc(s) cho phép nhận biết giá trị của (m)

Phương trình của cảm biến được viết như sau: Y =

f(X) Trong đó:

X: đại lượng không điện cần đo

Y: đại lượng điện sau chuyển

đổi

2.2.4.2 Phân loại cảm biến

Theo nguyên lý của cảm biến:

 Cảm biến điện trở.

 Cảm biến điện từ

 Cảm biến tĩnh điện

 Cảm biến hóa điện

 Cảm biến nhiệt điện

số Theo phương đo:

 Cảm biến biến đổi trực tiếp

hiện Ánh sáng do LED phát ra được hội tụ qua thấu kính Ở phần thu ánh sáng từ thấukính tác động đến transistor thu quang Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ không tác

động đến bộ thu được Sóng dao động dùng để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sángtrong phòng Ánh sáng của mạch phát sẽ tắt và phát theo tần số mạch dao động.Phương pháp sử dụng mạch dao động làm cho cảm biến thu phát xa hơn và tiêu thụ ítcông suất hơn Lựa chọn điện áp cấp cho cảm biến phải phù hợp với điện áp của mạchđiều khiển Do mạch điều khiển kết nối với bộ điều khiển PLC nên điện áp của cảmbiến là 24VDC.

Cảm biến từ

Hình2.5 Cảm biến từ

Cấu tạo: Cảm biến từ gồm một cuộn dây được quấn quanh một lõi từ ở đầu cảmứng Sóng cao tần đi qua lõi dây sẽ tạo ra một trường điện từ dao động quanh lõi dây.Trường điện từ được một mạch bên trong kiểm soát

Nguyên lí hoạt động: Cảm biến từ có đường kính càng lớn thì sẽ phát ra trườngđiện từ càng lớn Khi vật thể kim loại tiến lại đủ gần bề mặt của cảm biến từ, bắt đầuthâm nhập vào vùng có trường điện từ

Khi hiện tượng này xảy ra, các dòng điện xoáy được sinh ra trên bề mặt của vậtthể kim loại Nếu vật thể tiến lại gần hơn bề mặt của cảm biến từ thì dòng điện xoáy sẽtăng lên và biên độ của từ trường sẽ bị giảm đi Khi biên độ của trường điện từ đó giảmđến mức nào đó, cảm biến sẽ kích hoạt đưa tín hiệu về bộ điều khiển cảm biến để đóngcắt tiếp điểm

Cảm biến phản quang

Hình 2.6 Cảm biến phản quang

Cảm biến phát hiện độ phản quang của màu sắc hoạt động thông qua sợi cápquang đưa về 1 amplifier để giải mã, có khả năng nhận được 1 hoặc 2 màu, dễ dàngthực hiện qua thao tác teach-in để lập trình, mỗi màu là 1 ngõ ra riêng biệt và có thểlập trình là NO hoặc NC, delay ngõ ra lên đến 5s thông qua timer tích hợp bên trong,

có thể chọn lựa kiểu phát hiện sáng-tối cho sensor Sensor được sử dụng để phát hiệnmàu của nhãn, đánh dấu, dây dẫn, chất lỏng,…

Bảo vệ ngắn mạch và ngược cực tạm thời.Tùy vào ứng dụng mà lựa chọn 1hoặc 4 ngõ ra để có giá thành phù hợp

Cảm biến trong mô hình là loại cảm biến Autonics BF4RP có nguồn cấp 24VDC, loại PNP, tia phát màu đỏ, dùng để nhận dạng được 2 màu

 Môi chất: khí nén.

 Ống rỗng: cho khí đi qua

 Vỏ ngoài cuộn hít (để bảo vệ cuộn điện )

 Cuộn từ (cuộn dây từ )

 Dây điện được nối kết với nguồn điện bên ngoài

 Trục van làm kín bình thường lò xo sẽ tác động ép kín, làm cho van ở trạngthái đóng

 Lò xo

 Khe hở để khí đi qua

Nguyên lý làm việc: Bên trong van có một cuộn điện, trong đó có 1 lõi săt và 1

lò so nén vào lõi sắt, trong khi đó, lõi sắt lại tỳ lên đầu một giăng bằng cao su Bìnhthường nếu không có điện thì lò so ép vào lõi sắt, van sẽ ở trạng thái đóng Nếu chúng

ta tiếp điện, tức là cho dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường sẽ tác động làmhút lõi sắt ra, từ trường này có lực đủ mạnh để thắng được lò so, lúc này van mở ra.

2.2.6 Nguồn DC 24V

Hình 2.8 Nguồn DC 24V

Ưu nhược điểm của nguồn DC 24V:

 Ưu điểm: Giá thành rẻ, gọn, nhẹ dễ tích hợp cho những thiết bị nhỏ gọn, hiệusuất cao

 Nhược điểm: Chế tạo đòi hỏi kỹ thuật cao, thiết kế phức tạp, việc sửa chữacũng khó khăn cho những người mới học, ngoài ra tuổi thọ của nó thường không cao(do cấu tạo chủ yếu bằng các linh kiện bán dẫn)

Cấu tạo:

Hình 2.9 Cấu tạo nguồn DC 24V

 Biến áp xung: Cũng cấu tạo gồm các cuộn dây quấn trên một lõi từ giống

như biến áp thông thường chỉ có điều biến áp này sử dụng lõi ferit còn biến áp thường

sử dụng lỗi thép kỹ thuật điện Với cùng một kích thước thì biến áp xung cho côngsuất lớn hơn biến áp thường rất nhiều lần Ngoài ra biến áp xung hoạt động tốt ở dảitần cao còn biến áp thường chỉ hoạt động ở dải tần thấp

 Cầu chì: Bảo vệ mạch nguồn bị ngắn mạch.

 Cuộn chống nhiễu, tụ lọc sơ cấp, diode chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi

điện áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều tích trữ trên tụ lọc sơ cấp để cungcấp năng lượng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp xung

 Sò công suất: Đây là một linh kiện bán dẫn dùng như một công tắc chuyển

mạch, đó có thể là transistor, mosfet, IC tích hợp, IGBT có nhiệm vụ đóng cắt điện từchân (+) của tụ lọc sơ cấp vào cuộn dây sơ cấp của biến áp xung rồi cho xuống mass

 Tụ lọc nguồn thứ cấp: Dùng để tích trữ năng lượng điện từ cuộn thứ cấp

của biến áp xung để cấp cho tải tiêu thụ Chúng ta biết rằng khi cuộn sơ cấp của biến

áp được đóng cắt điện liên tục bằng sò công suất thì xuất hiện từ trường biến thiên dẫnđến cuộn thứ cấp của biến áp cũng xuất hiện một điện áp ra Điện áp này được chỉnhlưu qua một vài diode rồi đưa ra tụ lọc (tụ điện) thứ cấp để điện áp

 IC quang và IC TL431: Có nhiệm vụ tạo ra một điện áp cố định để khống

chế điện áp ra bên thứ cấp ổn định theo mong muốn Chúng sẽ làm nhiệm vụ khốngchế dao dộng đóng cắt điện vào cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bênthứ cấp đạt yêu cầu

2.2.7 Động cơ xoay chiều một pha

Hình 2.10 Động cơ xoay chiều 1 pha

Cấu tạo của động cơ xoay chiều 1 pha:

Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha

Stator của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua tụ điện

Cách đấu như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau

và tọa ra từ trường quay

Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt công suất nhỏ, nó thường dùng chủyếu trong các dụng cụ của gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước,…

Trong mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu và màu sắc sử dụng động cơmột pha 4RK25GK-CT có thông số kỹ thuật.

 Dây diện: 0.5.

 Ống hơi: đầu vào 6 li, đầu ra 4li

 Van tiết lưu: răng 5, răng 3, đầu nối ống 4 li

2.3 Phần mềm ứng dụng

Phần mềm lập trình PLC

PLC LX3V được lập trình bởi phần mềm WECON PLC Editor do hãngWECON – Trung Quốc thiết kế giúp cho người dùng có thể dễ dàng sử dụng đồngthời có thế dễ dàng lập trình chương trình PLC với các lệnh mà hãng đã tạo ra mộtcách đơn giản và hiệu quả

Hình2.13 Giao diện của WECON PLC Editor

Ghi chú:

1 Danh sách các lệnh và chức năng khác của phần mềm

2 Các lệnh đơn giản

3 Nạp và tải chương trình vào PLC

4 Mô phỏng chạy chương trình ảo trên phần mềm

Phần mềm Microsoft Office Visio

Microsoft Office Visio là một chương trình vẽ sơ đồ thông minh, được tích hợp vào bộ chương trình Microsoft Office từ phiên bản 2003 Microsoft Office Visio

cho phép thể hiện bản vẽ một cách trực quan Hơn nữa, nó còn cung cấp nhiều đặc tính khiến cho sơ đồ của bạn ý nghĩa hơn, linh động hơn và phù hợp hơn với nhu cầu, ngoài ra có thể sao chép bản vẽ qua các phần mềm khác (như : Microsoft Office

Word, Microsoft Office Excel,…) để tiện sử dụng cho công việc của bạn

Hình2.14 Giao diện của Microsoft Office Visio 2003

Với Microsoft Office Visio, có thể tạo các sơ đồ liên quan đến công việc nhưlà: biểu đồ dòng (flowcharts), sơ đồ tổ chức (organization charts), và lịch trình dự án(project scheduling) Ngoài ra,Visio còn cho phép bạn tạo các sơ đồ mang tính kỹthuật, chẳng hạn tạo các bản vẽ xây dựng, thiết kế nhà, sơ đồ mạng, sơ đồ phần mềm,

sơ đồ trang web, sơ đồ máy móc, và các sơ đồ kỹ thuật khác

Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo ra

từ ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motors vào năm 1968nhằm thay thế những mạch điều khiển bằng Rơle và thiết bị điều khiển rời rạc cồngkềnh Đến giữa thập niên 70, công nghệ PLC nổi bật nhất là điều khiển tuần tự theochu kỳ và theo bit trên nền tảng của CPU Thiết bị AMD 2901 và AMD 2903 trở nênngày càng phổ biến Lúc này phần cứng cũng phát triển: bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõvào/ra nhiều hơn, nhiều loại module chuyên dụng hơn Vào năm 1976, PLC có khảnăng điều khiển các ngõ vào/ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông, khoảng 200m

Đến thập niên 80, bằng sự nổ lực chuẩn hóa hệ giao tiếp với giao diện tự độnghóa, hãng General Motors cho ra đời loại PLC có kích thước giảm, có thể lập trìnhbằng biểu tượng trên máy tính cá nhân thay vì thiết bị lập trình đầu cuối chuyên dụnghay lập trình bằng tay

Đến thập niên 90, những giao diện phần mềm mới có cấu trúc lệnh giảm và cấutrúc của những giao diện được cung cấp từ thập niên 80 đã được đổi mới

Cho đến nay những loại PLC có thể lập trình bằng ngôn ngữ cấu trúc lệnh(STL), sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD)

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như: Wecon,Siemens, Allen-Bradley,General Motors, Omron, Mitsubishi, Festo, LG, GE Fanuc, Modicon,…

PLC của Wecon do Trung Quốc sản xuất gồm có các dòng series: LX3V,LX3VP, LX3VE, LX3VM

3.1.2 Vai trò của PLC

Trong hệ thống điều khiển tự động hóa PLC được xem như một trái tim, vớichương trình ứng dụng được lưu trong bộ nhớ của PLC Nó điều khiển trạng thái của

PROCESS PLC

hệ thống thông qua tín hiệu phản hồi ở đầu vào, dựa trên nền tảng của chương trình logic để quyết định quá trình hoạt động và sản xuất tín hiệu đến các thiết bị đầu ra

PLC có thể hoạt động độc lập hoặc có thể kết nối với nhau và với máy tính chủ thông qua mạng truyền thông để điều khiển một quá trình phức tạp

3.1.3 Ưu thế của việc dùng PLC trong tự động hóa

 Thời gian lắp đặt ngắn

 Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển mà không gây tổn thất

 Thời gian huấn luyện sử dụng ngắn, bảo trì dễ dàng

 Độ tin cậy cao, chuẩn hóa được phần cứng điều khiển Thích ứng trong cácmôi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, điện áp thay đổi,…

Rõ ràng so với hệ thống điều khiển dùng Rơle thì hệ thống điều khiển dùngPLC có ưu thế tuyệt đối về khả năng linh động, mềm dẻo và hiệu quả giải quyết bàitoán cao

3.1.5 Lợi ích của việc sử dụng PLC

Cùng với sự phát triển của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng tăng đượccác tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp Kích thước củaPLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứngdụng PLC càng mạnh hơn giúp ngưới sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạptrong điều kiện hệ thống

Lợi ích đầu tiên của PLC là hệ thống điều khiển chỉ cần lắp đặt một lần (đối với

sơ đồ hệ thống, các đường dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra ,) mà không phải thay đổikết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi thay đổi lắp đặt, khi thay đổithứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển Relay), khả năng chuyển đổi hệ điềukhiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền dữ liệu lẫn nhau), hệ thống đượcđiều khiển linh hoạt hơn

Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một khoảngkhông gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống khác Điều nàycàng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiển lớn, phức tạp và quá trình lắpđặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác

Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờgiao diện qua màn ảnh máy tính (một số PLC thế hệ có khả năng nhận biết các hỏnghóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người sử dụng), điều này làm việc choviệc sửa chữa thuận lợi hơn

3.1.6 Một vài lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cảtrong công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơngiản, chí có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các ứng dụng cho cáclĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trìnhsản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm:

 Hóa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ốngdẫn, cân đong trong ngành hóa,…

 Chế tạo máy và sản suất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quátrình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại,…

 Bột giấy, giấy, xử lý giấy: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trìnhcán, gia nhiệt,

 Thủy tinh và phim ảnh : quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong,các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy,…

 Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểmsoát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, ), cân đong, đóng gói, hòa trộn,

 Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểmtra chất lượng

 Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong cácturbin, ) các trạm cân cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động (than,

gỗ, dầu mỏ, )

3.1.7 Ứng dụng PLC vào các quy trình điều khiển tự động

Tự động hóa là một trong những yêu cầu căn bản của một nền công nghiệp pháttriển, đối với tự động hóa các quy trình điều khiển sẽ chính xác hơn, các sản phẩm làm

ra sẽ có chất lượng đồng nhất hơn và quan trọng nhất là do tiết kiệm được chi phí nhâncông và tiêu hao vật tư nên các sản phẩm này sẽ có giá thành rẽ hơn các sản phẩmcùng loại sản xuất bằng tay

Tự động hóa giải phóng người lao động khỏi những công việc nặng nhọc vànguy hiểm, tạo điều kiện cho họ có nhiều thời gian hơn để nghiên cứu và cải tiến cácquy trình tự động hóa ngày càng tốt hơn

Ngày nay, với sự phát triển của xã hội, nhu cầu về cuộc sống ngày càng cao, tựđộng hóa không chỉ là ứng dụng trong công nghiệp mà xuất hiện ở khắp mọi nơi, phục

vụ cho mọi nhu cầu dân dụng của cuộc sống Trong giai đoạn ban đầu (khoảng cáchgiữa những thập niên 50 của thế kỷ 20) trong các quy trình sản xuất của các ngànhcông nghiệp, một hệ thống điều khiển tự động là tổ hợp phức tạp của các rơle điện cơ.Tuy nhiên, các hệ thống có một số nhược điểm:

 Kích thước quá lớn và phức tạp đối với các hệ thống lớn, khó kiểm soát, thờigian lắp đặt lâu

 Khi hoạt động xuất hiện hiện tượng hao mòn các tiếp điểm đóng ngắt nênyêu cầu bảo dưỡng thường xuyên, do đó tuổi thọ thiết bị thấp

3.2 Cấu trúc phần cứng của PLC

PLC có nhiều hãng sản xuất, nhiều loại và nhiều cấu hình khác nhau Tuynhiên, dù là của hãng nào, loại nào, cấu hình nào thì chúng đều có chung các thànhphần sau:

Hình 3.2 Cấu trúc tổng quát của một PLC

3.2.1 Nguồn cấp

Nguồn có thể tích hợp sẵn bên trong PLC hoặc làm riêng bên ngoài Có nhiềucấp điện áp khác nhau tùy loại PLC, gồm 110V-AC hoặc 220V-AC hoặc 24V-DC(hiện nay có 2 cấp điện áp thường sử dụng là 24V-DC và 220V-AC)

3.2.2 CPU (Central Processing Unit)

Đây là bộ xử lý trung tâm làm việc như một máy tính, dùng để lưu trữ và xử lýchương trình theo yêu cầu của người lập trình

3.2.3 X (Input)

Các loại cảm biến, công tắc, nút nhấn,… đưa tín hiệu vào PLC thông quamodule Input Tùy vào loại tín hiệu của cảm biến là số hay tương tự mà module ngõvào của PLC cũng có hai loại là Module số (Digital Module) và Module tương tự(Analog Module)

Y2

Y17 Y15 COM5 Y13 Y11 COM4 Y7 Y5 COM3 Y3 COM2 COM1 COM0 24V+

Y16 Y14 Y12

Y10 Y6

Y4 Y1

Y0 COM

X26 X24 X22 X20 X16 X14 X12 X10 X6 X4 X2 X0 N L

X23 X21 X17 X15 X13 X11 X7 X5 X3 X1 S/S

3.2.7 Module ngõ ra

Tùy thuộc vào từng loại cơ cấu mà tín hiệu điều khiển nó có thể là số hay tương

tự mà module ngõ ra của PLC cũng có hai loại là Module số ngõ ra (Digital OutputModule) và Module ngõ ra tương tự (Analog Output Module)

 Module ngõ ra tương tự có hai kiểu tiêu biểu: Ngõ ra điện áp hoặc ngõ radòng điện Đối với những đối tượng yêu cầu tín hiệu điều khiển phải ở dạng analognhư: Ngõ vào biến tần, vale tuyến tính, vale thủy lực…

 Chúng thưởng sử dụng nhất là dùng module analog của PLC Đặc điểmcủa module analog trong PLC là kết nối đơn giản, dễ sử dụng, không cần thiết phải kếtnối thêm các thiết bị bên ngoài

 Module ngõ ra số có những kiểu tiêu biểu như: Ngõ ra Transistor, ngõ raTriac và ngõ ra Relay Khi cần điều khiển các đối tượng hoạt động theo kiểu ON-OFFthì ta sử dụng module ngõ ra dạng số

 Tuy nhiên tùy thuộc vào cấp điện áp, tần số đóng cắt, dòng làm việc mà tachọn kiểu ngõ ra nào cho phù hợp với các với thiết bị sử dụng