1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200

85 20 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Hệ Thống Sàng Lọc Cà Chua Sử Dụng PLC S7 - 1200
Tác giả Trịnh Thanh Lâm, Lê Văn Hiệp
Người hướng dẫn ThS. Nguyễn Tấn Đời
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản 2019
Thành phố Tp. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 85
Dung lượng 7,87 MB

Cấu trúc

  • Chương 1 TỔNG QUAN (14)
    • 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ (14)
    • 1.2. MỤC TIÊU (14)
    • 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU (14)
    • 1.4. GIỚI HẠN (14)
    • 1.5. BỐ CỤC (15)
  • Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT (16)
    • 2.1. CƠ SỞ SÀNG LỌC CÀ CHUA (16)
    • 2.2. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG (17)
      • 2.2.1 Cảm biến màu sắc (17)
      • 2.2.2 Cảm biến tiệm cận (18)
      • 2.2.3 MCB (19)
      • 2.2.3 Tổng quan về PLC (21)
      • 2.2.4 Giới thiệu arduino (29)
      • 2.2.5 Xi – lanh khí nén (35)
      • 2.2.6 Động cơ AC (36)
  • Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ (38)
    • 3.1 MÔ HÌNH HỆ THỐNG (38)
      • 3.1.1 Giới thiệu về hệ thống (38)
      • 3.1.2 Chức năng từng phần (38)
    • 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG (38)
      • 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống (38)
      • 3.2.2 Tính toán và thiết kế các khối (39)
      • 3.2.3 Sơ đồ kết nối PLC với toàn hệ thống (58)
  • Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG (59)
    • 4.1 GIỚI THIỆU (59)
    • 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG (59)
      • 4.2.1 Thi công bo mạch (59)
      • 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra (62)
    • 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH (65)
      • 4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển (65)
      • 4.3.2 Thi công mô hình (66)
    • 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG (68)
      • 4.4.1 Lưu đồ giải thuật (68)
      • 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển (70)
      • 4.4.3 Phần mềm lập trình cho máy tính (71)
    • 4.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN SCADA (74)
    • 4.6 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC (76)
      • 4.6.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng (76)
      • 4.6.2 Quy trình thao tác (77)
  • Chương 5 KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ (78)
    • 5.1 KẾT QUẢ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG (78)
      • 5.1.1 Thiết kế và thi công mô hình cơ khí (78)
      • 5.1.2 Thiết kế và thi công tủ điện (78)
      • 5.1.3 Thiết kế và thi công bộ cảm biến màu sắc (79)
      • 5.1.4 Thiết kế và thi công cơ cấu phân loại (80)
      • 5.1.5 Thiết kế giao diện SCADA (80)
    • 5.2 NHẬN XÉT (81)
      • 5.2.1 Mô hình cơ khí (81)
      • 5.2.2 Tủ điều khiển (81)
      • 5.2.3 Bộ cảm biến (81)
      • 5.2.4 Cơ cấu phân loại (81)
      • 5.2.5 Giao diện giám sát SCADA (82)
    • 5.3 ĐÁNH GIÁ (82)
  • Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN (83)
    • 6.1 KẾT LUẬN (83)
    • 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỀN (83)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (84)
    • CHƯƠNG 3 Hình 3.1. Mô hình chung của hệ thống (0)
    • CHƯƠNG 4 Hình 4.1. Thiết kế mạch in của mạch công suất giao tiếp giữa Arduino với PLC (0)
    • CHƯƠNG 5 Hình 5. 1 Mô hình đề tài toàn cảnh (0)
    • CHƯƠNG 3 Bảng 3.1. Bảng liệt kê các linh kiện sử dụng dòng chính (0)
    • CHƯƠNG 4 Bảng 4.1. Bảng danh sách linh kiện (0)

Nội dung

TỔNG QUAN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong bối cảnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa, tự động hóa và tối ưu hiệu suất trở thành yếu tố then chốt, PLC (Programmable Logic Controller) đã trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho con người, đặc biệt trong các hệ thống điều khiển Nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài ứng dụng PLC với dự án cụ thể: “Hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC S7-1200” Đề tài này được phát triển dựa trên hệ thống phân loại cà chua chín với hiệu suất cao trong dây chuyền sản xuất của một nhà máy.

Nhóm chọn đề tài này nhằm ứng dụng kiến thức đã học để thiết kế và thi công mô hình ứng dụng trong công nghiệp, từ đó tạo cơ hội tìm hiểu sâu hơn về PLC và các ứng dụng điều khiển.

MỤC TIÊU

Đề tài này trình bày thiết kế và thi công mô hình sàng lọc cà chua, sử dụng PLC S7-1200 kết hợp với module cảm biến màu sắc Arduino Hệ thống được điều khiển và giám sát thông qua giao diện SCADA, đảm bảo quy trình sàng lọc hiệu quả và chính xác.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Nội dung 1: Cài đặt phần mềm TIA Portal và Arduino để kết nối với PLC, thiết bị ngoại vi và module

 Nội dung 2: Tính toán đo đạc thông số kỹ thuật dùng cho thiết kế mô hình phần cứng bao gồm băng tải và xi-lanh khí nén

 Nội dung 3: Thiết kế, tính toán và đo đạc thông số dòng áp, đi dây trong thiết kế tủ điện và nút điều khiển hệ thống

 Nội dung 4: Thiết kế khối nhận diện màu sắc dựa trên cảm biến TCS3200

 Nội dung 5: Thiết kế mạch công suất giao tiếp giữa Arduino, các cảm biến và PLC

 Nội dung 6: Kết nối cảm biến màu với Arduino để kiểm tra hoạt động, đưa tín hiệu phân loại thành công qua mạch công suất dùng điều khiển PLC

 Nội dung 7: Lập lưu đồ giải thuật viết chương trình cho Arduino và PLC

 Nội dung 8: Kết nối hệ thống Arduino, cảm biến màu đến PLC để điều khiển xi- lanh khí nén và băng tải hoạt động

 Nội dung 9: Thiết kế hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu SCADA

 Nội dung 10: Cho chạy toàn bộ hệ thống hoàn chỉnh để kiểm tra hoạt động

 Nội dung 11: Ghi nhận kết quả thực hiện và báo cáo.

GIỚI HẠN

 Mô hình cơ khí được thiết kế và thi công dài 1m2, chiều rộng 1m, chiều cao 1m

 Số làn sàng lọc tối đa của băng tải là 4

Sử dụng Arduino Mega2560 để thu thập tín hiệu từ cảm biến màu, giúp nhận diện màu sắc chủ đạo: đỏ, vàng, cam biểu thị quả chín, trong khi màu xanh cho thấy quả chưa chín.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2

 Sử dụng xi-lanh làm cần gạc khi sàng lọc

 Mô hình thiết kế để sàng lọc cà chua

 Quả cà chua có kích thước đường kính từ 6-8cm.

BỐ CỤC

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

 Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

 Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống

 Chương 5: Kết Quả - Nhận Xét - Đánh Giá

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền, giao thức

 Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống

 Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống

Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình

Chương 5: Kết Quả - Nhận Xét - Đánh Giá trình bày các kết quả đạt được sau quá trình nghiên cứu, kèm theo một số hình ảnh minh họa cho hệ thống Bên cạnh đó, chương này cũng đưa ra những nhận xét và đánh giá tổng quan về hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống.

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CƠ SỞ SÀNG LỌC CÀ CHUA

Trong dây chuyền sản xuất của nhà máy, các công đoạn được phân chia rõ ràng, trong đó kết quả của công đoạn này là khởi đầu cho công đoạn tiếp theo Nhóm sẽ phát triển một hệ thống trong công đoạn xử lý cà chua, cụ thể là công đoạn sàng lọc theo màu sắc để phân loại quả chín và chưa chín Hệ thống này sử dụng các cảm biến màu sắc để thực hiện tiền xử lý, kết hợp với xi-lanh khí nén để tác động cơ học trong quá trình phân loại Hệ thống có thể được đặt trước hoặc sau các công đoạn như cân, rửa, và kiểm tra kích thước.

Dựa trên yêu cầu về xây dựng một hệ thống sàng lọc cà chua bằng màu sắc các thành phần thiết bị cơ bản gồm:

Thiết bị đầu vào: Nút nhấn, cảm biến màu, cảm biến tiệm cận, MCB

Thiết bị điều khiển trung tâm: Arduino, PLC

Thiết bị đầu ra: Led, Động cơ AC, Van, Xi – lanh

Hình 2.1 Hệ thống sàng lọc

Hình 2.2 Quả được sàng lọc

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4

GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

2.2.1 Cảm biến màu sắc a Nguyên lý chung

Cảm biến màu hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ và phản xạ ánh sáng, chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tần số hoặc giá trị điện áp Tần số hoặc giá trị điện áp này sau đó được đưa qua một bộ chuyển đổi, quyết định màu sắc đã được cảm nhận.

Mỗi cảm biến màu được trang bị bộ lọc màu, cho phép chỉ nhận diện một màu nhất định trong khi các màu khác bị chặn lại Chẳng hạn, khi sử dụng bộ lọc màu đỏ, chỉ ánh sáng đỏ mới được phép đi qua, trong khi ánh sáng xanh và xanh lá cây sẽ bị ngăn cản Do đó, chúng ta chỉ nhận được ánh sáng đỏ, và nguyên tắc này cũng áp dụng tương tự cho các màu khác.

Cảm biến ánh sáng hoạt động bằng cách chuyển đổi ánh sáng thành tần số nhất định, sau đó tần số này được đưa vào bộ chuyển đổi Tần số tạo ra tương ứng với màu sắc của ánh sáng và xác định màu sắc đã được cảm nhận Mỗi màu sắc sở hữu một tần số riêng, cho phép cảm biến phân biệt giữa các màu sắc khác nhau Ứng dụng của công nghệ này rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực.

Cảm biến màu là thiết bị quan trọng trong các dự án phân loại và sàng lọc vật liệu dựa trên màu sắc, đồng thời hỗ trợ xử lý hình ảnh hiệu quả Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại cảm biến màu khác nhau, mỗi loại đều có những đặc điểm và ứng dụng riêng, giúp tối ưu hóa quy trình phân loại và nâng cao độ chính xác trong các dự án công nghiệp.

Trên thị trường có những loại cảm biến màu phổ biến như: TCS3200, TCS34725,

Hình 2.3 Một số loại cảm biến màu phổ biến

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 5 yêu cầu lựa chọn cảm biến có tầm đo từ 3-10cm, với sai số và nhiễu thấp, dễ dàng kết nối và giá thành phải hợp lý so với các loại cảm biến công nghiệp Nhóm thực hiện đã tiến hành chọn lọc cảm biến phù hợp với các tiêu chí này.

TCS3200 để đáp ứng các yêu cầu trên của đề tài

2.2.2 Cảm biến tiệm cận a Nguyên lý chung

Cảm biến tiệm cận là thiết bị có khả năng phát hiện sự hiện diện của các vật thể gần mà không cần tiếp xúc vật lý Chúng hoạt động bằng cách phát ra trường điện từ hoặc chùm tia bức xạ điện từ, sau đó theo dõi những thay đổi trong trường hoặc tín hiệu phản hồi Cảm biến tiệm cận được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ công nghiệp đến tự động hóa, giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình sản xuất và điều khiển.

 Phát hiện chất lỏng (loại điện dung): Phát hiện mức của chất lỏng trong chai từ bên ngoài Dùng dây chuyền chiết rót nước, sữa, bia,…

Phát hiện vật rắn là quá trình nhận diện các đối tượng rắn ở một khoảng cách nhất định, thường được ứng dụng trong dây chuyền sản xuất linh kiện để phát hiện sự biến dạng cơ khí của chi tiết và trong giai đoạn đếm sản phẩm Trên thị trường hiện nay có nhiều loại cảm biến khác nhau phục vụ cho mục đích này.

Trên thị trường có những loại cảm biến tiệm cận phổ biến như: E3F - DS30C4, E18 - D50NK, TCRT5000 FC - 123, E18 – D80NK

Cảm biến tiệm cận E18 – D80NK được lựa chọn cho đề tài do đáp ứng nhanh, tầm đo từ 3-10cm, giá thành thấp, cùng với khả năng kết nối và sử dụng dễ dàng.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6

Cầu dao là thiết bị đóng - ngắt mạch điện với khả năng chịu tải cao hơn công tắc, phục vụ cho nhiều thiết bị điện khác nhau Bên cạnh đó, cầu dao còn có chức năng chuyển nguồn điện và đảo chiều quay của động cơ điện một pha.

Cầu dao có nhiều loại và kích cỡ khác nhau, từ thiết bị nhỏ cho gia đình đến thiết bị chuyển mạch lớn bảo vệ điện cao thế cho toàn thành phố Nguyên lý hoạt động của cầu dao dựa trên nguyên lý CB dòng điện cực đại, trong đó sau khi đóng điện, cầu dao duy trì trạng thái đóng tiếp điểm nhờ vào móc 2 khớp kết hợp với móc 3 trong cùng một cụm với tiếp điểm động.

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút

Khi mạch điện gặp tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch, lực hút điện từ của nam châm điện sẽ mạnh hơn lực lò xo, dẫn đến việc nam châm điện hút phần ứng xuống và làm bật nhả móc.

3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

Hình 2.5 Nguyên lý CB dòng cực đại ii Nguyên lý CB điện áp thấp

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7

Hình 2.6 Nguyên lý CB điện áp thấp

Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc

8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của

CB được mở ra, mạch điện bị ngắt c Ứng dụng

MCB được sử dụng để thực hiện nhiều chức năng quan trọng, bao gồm việc điều khiển cục bộ, cách ly các thiết bị chuyển mạch khỏi lỗi, và bảo vệ quá tải cho các thiết bị hoặc hệ thống cụ thể.

MCB ngày càng trở nên phổ biến trong các công trình công nghiệp và dân dụng, bao gồm cả gia đình, khách sạn, nhà hàng và chung cư Việc lắp đặt MCB giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng bằng cách bảo vệ hệ thống điện khỏi các sự cố Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại MCB khác nhau để đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Trên thị trường có một số loại MCB phổ biến như: MCB Panasonic, MCB LS, MCB Schneider,…

Hình 2.7 Một số loại MCB phổ biến

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8

2.2.3 Tổng quan về PLC a Khái niệm

PLC, viết tắt của Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được, là thiết bị linh hoạt cho phép người dùng thay đổi thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Khác với các bộ điều khiển truyền thống, PLC có khả năng thực hiện nhiều bài toán điều khiển khác nhau, mang lại sự linh hoạt cao trong ứng dụng Hiện nay, nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản) và Delta (Đài Loan) Các ngôn ngữ lập trình phổ biến cho PLC bao gồm LAD (Ladder logic), FBD (Function Block Diagram) và STL (Statement List), trong đó Ladder logic là ngôn ngữ được ưa chuộng nhất.

Khi sự kiện được kích hoạt, thiết bị điều khiển bên ngoài, hay còn gọi là thiết bị vật lý, sẽ chuyển đổi trạng thái ON hoặc OFF Bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp lại chương trình do người sử dụng thiết lập, chờ tín hiệu đầu vào và xuất tín hiệu đầu ra theo thời gian đã định Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối như bộ điều khiển Relay, bộ PLC đã được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu hiện đại trong tự động hóa.

 Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

 Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa

 Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

 Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

 Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Module mở rộng

 Giá cả có thể cạnh tranh được

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

MÔ HÌNH HỆ THỐNG

3.1.1 Giới thiệu về hệ thống

Hệ thống sàng lọc cà chua sẽ nhận diện màu sắc ở đầu vào và truyền tín hiệu màu đã xử lý đến khối xử lý để thực hiện sàng lọc Trong quá trình này, sự tác động của các xi lanh và số lượng quả được xử lý sẽ được hiển thị trên giao diện điều khiển Dưới đây là mô hình tổng quát của hệ thống.

Hình 3.1 Mô hình chung của hệ thống

Xử lý màu sắc là quá trình tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến màu sắc và chuyển đổi chúng thành tín hiệu gửi về PLC, nhằm thực hiện các tác vụ khác nhau.

Sàng lọc cà chua là quá trình nhận tín hiệu từ khối xử lý màu sắc và giao diện điều khiển, nhằm thực hiện các tác vụ sàng lọc theo yêu cầu của hệ thống.

Giao diện điều khiển: Thực hiện việc điều khiển tắt mở hệ thống và xử lý và hiển thị dữ liệu.

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

Với giới hạn và yêu cầu mà đề tài đưa ra, nhóm tiến hành thiết kế sơ đồ khối hệ thống như sau:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 26

Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống

 Khối nguồn: bao gồm bộ nguồn 24VDC cấp cho PLC, các thiết bị và qua adapter để cấp nguồn cho Arduino Mega2560

 Khối cảm biến: gồm 4 cảm biến tiệm cận đảm nhiệm chức năng làm khóa đóng mở cho cảm biến màu thực hiện quét màu khi có quả đến

 Bảng nút nhấn: gồm các nút nhấn có chức năng điều khiển hệ thống

Khối xử lý màu sắc của Arduino Mega2560 nhận tín hiệu từ cảm biến tiệm cận, cho phép quét màu từ cảm biến màu sắc và truyền tín hiệu qua xử lý đến relay trung gian.

Khối xử lý trung tâm sử dụng PLC S7-1200 1214 để nhận tín hiệu từ relay, nút nhấn và cảm biến tiệm cận, nhằm điều khiển các khối chấp hành một cách hiệu quả.

 Khối đếm: Sử dụng ngõ ra của mạch điện tử qua Opto quang trở để tác động đến ngõ vào PLC đồng thời thực hiện lệnh đếm

Khối cơ cấu chấp hành bao gồm băng tải vận chuyển cà chua đến khối cảm biến, cùng với các đèn hiệu hiển thị trạng thái của các nút nhấn và xi lanh khí nén được điều khiển bởi van điện từ.

3.2.2 Tính toán và thiết kế các khối a Khối nguồn Đối với khối nguồn do ở đây chúng ta vừa cần dùng nguồn AC và DC nên nguồn

Nguồn AC 220V được lấy trực tiếp từ lưới điện để cung cấp cho khối xử lý trung tâm, trong khi nguồn DC được sử dụng cho khối xử lý màu sắc và các thiết bị ngoại vi của PLC.

Với khối xử lý màu sắc ta có dòng của các linh kiện như bảng sau:

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 27

Bảng 3.1 Bảng liệt kê các linh kiện sử dụng dòng chính

Tên linh kiện Số lượng Dòng hoạt động

Tổng dòng của các linh kiện ở khối xử lý màu sắc là 410mA Nên ta chọn Adapter 9VDC – 1A để cấp cho khối xử lý màu sắc

Van 3/2 sử dụng cuộn dây với dòng điện 110mA, tổng cộng có 4 cuộn, dẫn đến tổng dòng điện là 440mA Để thuận tiện cho việc thiết kế, nhóm đã chọn nguồn DC 24V – 5A để cung cấp cho các cuộn dây này.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 28 b Khối cảm biến

 Cảm biến tiệm cận E18 – D80NK

Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách đến vật cản, mang lại độ phản hồi nhanh và ít nhiễu Thiết bị này hoạt động bằng cách phát và nhận tia hồng ngoại với tần số riêng biệt Người dùng có thể điều chỉnh khoảng cách báo qua biến trở, trong khi ngõ ra của cảm biến ở dạng cực thu hở, do đó cần thêm thiết bị hỗ trợ.

1 trở treo lên nguồn ở chân Tín hiệu khi sử dụng

- Nguồn điện cung cấp: 5VDC

- Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm

- Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở

- Dòng kích ngõ ra: 300mA

Ngõ ra dạng NPN với cực thu hở cho phép tùy biến điện áp ngõ ra, nghĩa là trở treo càng cao thì điện áp ngõ ra sẽ tương ứng với giá trị đó.

- Chất liệu sản phẩm: nhựa

- Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ

- Màu nâu: VCC, nguồn dương 5VDC

- Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC

- Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần phải có trở kéo để tạo thành mức cao

 Nhận biết có cà chua đến

Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18- D80NK để nhận biết có cà chua đến vị trí cần đọc màu sắc

Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến vật cản hồng ngoại như SHARP, DS30C4, R2N1, và E18-D80NK Tuy nhiên, để đảm bảo tính tương thích với Arduino Uno R3 và yếu tố thẩm mỹ, nhóm đã quyết định lựa chọn cảm biến E18-D80NK Cảm biến này chỉ gồm 3 dây, giúp việc kết nối với Arduino trở nên dễ dàng và thuận tiện.

Bảng 3.2 Bảng tín hiệu và chân kết nối cảm biến tiệm cận

Tên cảm biến VCC GND Tên tín hiệu Chân kết nối

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 29

Sơ đồ kết nối với Arduino:

Hình 3.5 Kết nối cảm biến E18-D80NK với Arduino Mega 2560

Chân VCC và GND của cảm biến cần được kết nối với chân 5V và GND của Arduino, trong khi chân Out sẽ được nối với chân số 3 của Arduino Khi có vật cản, cảm biến sẽ phát hiện và chuyển đổi trạng thái từ High (mức 1) sang Low (mức 0).

0) ở chân Out Khi đó, Arduino sẽ xử lý và cho phép đọc màu sắc từ cảm biến màu sắc TCS3200

Nhóm thực hiện đã chọn cảm biến TCS3200 để đảm bảo chi phí thấp hơn so với các cảm biến công nghiệp Cảm biến màu TCS3200 tích hợp một dãy bộ dò ánh sáng quang, với mỗi cảm biến tương ứng với các màu đỏ, xanh lá và xanh dương Các bộ lọc màu được phân bố đều trong cảm biến nhằm loại bỏ sai lệch vị trí giữa các màu sắc Bên trong cảm biến, bộ dao động tạo ra sóng vuông có tần số tỷ lệ thuận với cường độ của màu sắc được chọn.

- Phát hiện tốt nhất khoảng cách 1cm

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 30

Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý cảm biến màu TCS3200

 Nhận biết màu sắc cà chua

Sử dụng cảm biến màu sắc TCS3200 để nhận biết màu sắc của cà chua

Trên thị trường hiện có nhiều loại cảm biến màu, bao gồm TCS34725, TCS230 và TCS3200 Nhóm thực hiện đã quyết định chọn cảm biến màu TCS3200 để nhận biết màu sắc của cà chua.

Như đã đề cập ở chương 2, sơ đồ nối dây giữa cảm biến màu TCS3200 với Arduino như sau:

Hình 3.7 Sơ đồ kết nối cảm biến màu

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31

Bảng 3.3 Bảng kết tín hiệu và chân kết nối cảm biến màu TCS3200

Tên tín hiệu Nguồn Tín hiệu

Cảm biến TCS3200 hoạt động bằng cách chiếu ánh sáng trắng, một hỗn hợp của nhiều bước sóng màu sắc, vào một vật thể và ghi lại màu sắc phản xạ từ vật thể đó.

Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật thể, hiện tượng hấp thụ và phản xạ ánh sáng xảy ra tại bề mặt vật thể Dựa trên nguyên lý này, TCS3200 được thiết kế với 4 bộ lọc photodiode gồm Blue, Green, Red và Clear để nhận diện màu sắc của vật thể, dựa vào sự phối trộn của 3 màu cơ bản.

 MCB Đóng vai trò đảm bảo an toàn, đóng ngắt điện áp cung cấp cho toàn bộ hệ thống

Thực hiện nhiệm vụ điều khiển hệ thống hoạt động bằng nút ON (Khỏi động hệ thống) hay OFF (Ngắt hệ thống)

 Điện áp hoạt động : 24VDC

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 32

Khi xảy ra sự cố trong hệ thống, nút giữ khẩn cấp sẽ được kích hoạt để duy trì trạng thái hiện tại cho đến khi được khôi phục về trạng thái ban đầu, cho phép hệ thống tiếp tục hoạt động.

 Điện áp hoạt động : 24VDC

Hình 3.10 Nút giữ khẩn cấp

Bài viết mô tả thiết bị với ba nút nhấn: hai nút nhấn thả để thực hiện chức năng ON/OFF và một nút nhấn giữ đóng vai trò là nút khẩn cấp trong trường hợp hệ thống gặp sự cố, đồng thời ngăn chặn việc tác động vào hai nút còn lại.

Hình 3.11 Sơ đồ kết nối nút nhấn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33 d Khối xử lý màu sắc

THI CÔNG HỆ THỐNG

KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ

Ngày đăng: 28/11/2021, 16:31

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2.8. PLC thực tế - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.8. PLC thực tế (Trang 23)
Bảng tín hiệu 1 Các module  truyền  - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Bảng t ín hiệu 1 Các module truyền (Trang 24)
Bảng 2.2. Bảng các module hỗ trợ S7-1200 - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Bảng 2.2. Bảng các module hỗ trợ S7-1200 (Trang 25)
- Phần mềm WinCC để lập trình giao diện cho màn hình cơ bản của Siemens. - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
h ần mềm WinCC để lập trình giao diện cho màn hình cơ bản của Siemens (Trang 27)
Hình 2.13. PLC Sim v13 - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.13. PLC Sim v13 (Trang 28)
Hình 2.17. Giao diện Arduino IDE - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.17. Giao diện Arduino IDE (Trang 32)
Hình 2.18. Cấu tạo cơ bản Van điện từ - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.18. Cấu tạo cơ bản Van điện từ (Trang 33)
Hình 2.20. Ứng dụng của van điện từ - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.20. Ứng dụng của van điện từ (Trang 34)
Hình 2.19. Một số van điện từ trên thị trường - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.19. Một số van điện từ trên thị trường (Trang 34)
Hình 2.21. Cấu tạo xilanh - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 2.21. Cấu tạo xilanh (Trang 35)
Hình 3.7. Sơ đồ kết nối cảm biến màu - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 3.7. Sơ đồ kết nối cảm biến màu (Trang 43)
Hình 3.13. Sơ đồ kết nối của một cặp cảm biến - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 3.13. Sơ đồ kết nối của một cặp cảm biến (Trang 47)
Bảng 3.4. Bảng chân và tín hiệu của cảm biến màu và tiệm cận - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Bảng 3.4. Bảng chân và tín hiệu của cảm biến màu và tiệm cận (Trang 47)
Hình 3.16. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 3.16. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch (Trang 49)
Hình 3.18. Sơ đồ ngõ vào, ra và nguồn hoạt động của PLC S7-1200 CPU 1214C - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 3.18. Sơ đồ ngõ vào, ra và nguồn hoạt động của PLC S7-1200 CPU 1214C (Trang 50)
Hình 3.24. Hệ thống mã động cơ - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 3.24. Hệ thống mã động cơ (Trang 53)
 Đối với van 3/2 thường mở (NO) như trong hình. - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
i với van 3/2 thường mở (NO) như trong hình (Trang 56)
Hình 4.2. Mạch in của mạch công suất giao tiếp giữa Arduino với PLC - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 4.2. Mạch in của mạch công suất giao tiếp giữa Arduino với PLC (Trang 60)
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra (Trang 62)
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 4.3.1Đóng gói bộ điều khiển  - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 4.3.1Đóng gói bộ điều khiển (Trang 65)
Hình 4.11. Van và xilanh - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 4.11. Van và xilanh (Trang 67)
Hình 4.14. Lưu đồ mạch điều khiển - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 4.14. Lưu đồ mạch điều khiển (Trang 69)
Hình 4.15. Giao diện Arduino IDE - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 4.15. Giao diện Arduino IDE (Trang 70)
Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V13. - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
c 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V13 (Trang 71)
Bước 6: Thao tác vẽ giao diện bằng các hình ảnh thiết bị tích hợp. - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
c 6: Thao tác vẽ giao diện bằng các hình ảnh thiết bị tích hợp (Trang 75)
4.6.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
4.6.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng (Trang 76)
Hình 5.5. Van điện từ đóng ngắt xilanh - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 5.5. Van điện từ đóng ngắt xilanh (Trang 80)
Hình 5.4. Thanh đẩy phân loại - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 5.4. Thanh đẩy phân loại (Trang 80)
Hình 5.6. Giao diện giám sát SCADA - Thiết kế và thi công hệ thống sàng lọc cà chua sử dụng PLC s7 1200
Hình 5.6. Giao diện giám sát SCADA (Trang 81)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w