Đồ án tốt nghiệp mô hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn tự động sử dụng PLC

Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống tự động mô hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn tự động sử dụng PLC 71200. Ngày nay, nhu cầu công nghiệp thực phẩm ngày càng hiện đại phát triển, các nhà máy dây chuyền sản xuất tự động đòi hỏi tính năng suất cao. Do đó việc sử dụng các công nghệ điện tự động hóa ngày càng quan trọng. Đặc biệt là các dây chuyền sản xuất nước uống đóng chai hoàn toàn tự động được sản xuất ra số lượng rất lớn và trong thời gian rất ngắn. Dựa vào những kiến thức đã được học tập tại trường, trong quá trình thực tập tại công ty và tình hình phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay. Nhóm 2 thành viên quyết định cùng nhau thực hiện đồ án tốt nghiệp này với tên đề tài “Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động của mô hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động”.

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH MÁY CHIẾT RĨT ĐĨNG NẮP CHAI DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN QUANG DŨNG Người thực hiện: ĐỖ HOÀNG HẢI ÂU Mã số sinh viên : 41403204 Lớp : 14040301 Khóa THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 i : 18 TỔNG LIÊN ĐỒN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH MÁY CHIẾT RĨT ĐĨNG NẮP CHAI DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: ThS NGUYỄN QUANG DŨNG Người thực hiện: ĐỖ HOÀNG HẢI ÂU Mã số sinh viên : 41403204 Lớp : 14040301 Khóa THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2019 i : 18 LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp môn học cuối đánh giá lực quan trọng mà kỹ sư cần phải vận dụng kiến thức học, kinh nghiệm làm đồ án môn học trước, kiến thức thực tế thực tập công ty để hồn thành thật tốt Đây tốn vơ khó khăn nên để hồn thành tốt nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp thời hạn thiếu giúp đỡ tận tình Giảng viên hướng dẫn vàbạn bè Em xin chân thành cảm ơn đến ThS Nguyễn Quang Dũng tận tình hướng dẫn giúp em củng cổ lại nâng cao kiến thức suốt trình thực để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động” Những lời dạy Thầy kinh nghiệm quý báu em trau dồi suốt trình học tập trường thực tập cơng ty giúp ích em việc học công việc kỹ sư sau Với điều kiện thời gian kinh nghiệm cịn hạn chế, suốt q trì nh thực đề tài em tránh thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp QuýThầy dạy tất người để em dần hồn thiện thân học hỏi thêm nhiều kiến thức Sau em xin kính chúc QuýThầy thật nhiều sức khỏe để hồn thành thật tốt cơng việc tiếp tục thực sứ mệnh cao đẹp truyền đạt kiến thức cho hệ mai sau Em xin chân thành cảm ơn Trân trọng! TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 01 năm 2019 Tác giả ĐỖ HOÀNG HẢI ÂU i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIII CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .2 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 DỰ KIẾN KẾT QUẢ .3 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC .4 2.1.1 Giới thiệu điều khiển lập trình PLC 2.1.2 Ưu nhược điểm PLC .4 2.1.3 Cấu trúc chung PLC .5 2.1.4 Nguyên lý hoạt động PLC 2.2 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ 2.2.1 Động chiều DC 2.2.2 Động DC giảm tốc 2.3 TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 2.3.1 Cảm biến phát vật cản hồng ngoại 2.3.2 Cảm biến lưu lượng nước 2.3.3 Cảm biến tiệm cận phát kim loại .10 2.3.4 Cảm biến nhận nhãn dán 10 2.4 TỔNG QUAN VỀ VAN ĐIỆN TỪ ĐIỀU KHIỂN NƯỚC .11 2.5 TỔNG QUAN VỀ VAN VÀ XY LANH KHÍNÉN .12 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 14 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG 14 3.1.1 Khối trung tâm hệ thống 16 3.1.2 Khối đĩa xoay 19 ii 3.1.3 Khối băng tải .20 3.1.4 Khối chiết rót 20 3.1.5 Cơ cấu cấp nắp 24 3.1.6 Cơ cấu đóng nắp .24 3.1.7 Cơ cấu dán nhãn .25 3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỔNG QUÁT 26 3.3 THIẾT KẾ MƠ HÌNH 27 3.3.1 Sơ đồ kết nối tủ điện 27 3.3.2 Bản vẽ khối đĩa xoay 29 3.3.3 Bản vẽ khối băng tải khung mơ hình 30 3.3.4 Bản vẽ khối dán nhãn 31 3.3.5 Thi cơng mơ hình hệ thống 32 3.4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN 37 3.4.1 Giới thiệu WinCC phần mềm TIA Portal .37 3.4.2 Thiết kế giao diện HMI cho hệ thống 37 CHƯƠNG GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIÊN 45 4.1 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 45 4.2 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC 46 4.3 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN TRÊN SCADA 52 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 53 5.1 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 53 5.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 53 5.3 KẾT LUẬN THỰC NGHIỆM 53 CHƯƠNG KẾT LUẬN .54 6.1 ƯU ĐIỂM 54 6.2 NHƯỢC ĐIỂM 54 6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .55 PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC .56 iii PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRÊN SCADA 66 iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống tự động chiết rót dầu nhớt thực tế .1 Hình 2.1: Các phận hệ thống PLC Hì nh 2.2: Vịng qt PLC Hình 2.3: Động chiều DC .7 Hình 2.4: Động DC giảm tốc Hình 2.5: Cảm biến phát vật cản hồng ngoại Hình 2.6: Cảm biến lưu lượng nước Hình 2.7: Cảm biến tiệm cận phát kim loại 10 Hình 2.8: Cảm biến nhận nhãn dán 10 Hình 2.9: Valve điện từ điều khiển nước 11 Hình 2.10: Cấu tạo valve điện từ .11 Hì nh 2.11: Xy lanh khínén (Cylinder) 12 Hì nh 2.12: Van khínén 5/2 .13 Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát thiết bị hệ thống 14 Hình 3.2: Các cơng đoạn mơ hình hệ thống 14 Hì nh 3.3: PLC SIMATIC S7-1200 với CPU 1214C DC/DC/DC 16 Hì nh 3.4: Thơng số PLC S7-1200 với CPU 1214C DC/DC/DC .17 Hì nh 3.5: Thơng số PLC S7-1200 với CPU 1214C DC/DC/DC .18 Hì nh 3.6: Động giảm tốc 19 Hình 3.7: Cảm biến cận LJ12A3-4-Z/BX 19 Hì nh 3.8: Khối băng tải hệ thống thi công 20 Hì nh 3.9: Valve solenoid UW-15 220VAC 21 Hình 3.10: Cảm biến lưu lượng S201(Water flow sensor) .21 Hình 3.11: Cảm biến vật cản hồng ngoại phát chai để chiết rót 23 Hình 3.12: Cơ cấu cấp nắp sau chiết rót 24 Hình 3.13: Cơ cấu đóng nắp chai sau cấp nắp 24 Hình 3.14: Cảm biến phát chai dán nhãn valve solenoid 25 v Hình 3.15: Cơ cấu hai động giảm tốc kéo nhãn cảm biến nhãn dán 25 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý tổng quát hệ thống 26 Hình 3.17: Mơ hình tổng qt hệ thống .27 Hình 3.18: Bố trí bảng điều khiển vị trí thiết bị tủ điện .27 Hình 3.19: Sơ đồ mạch động lực động valve solenoid 28 Hình 3.20: Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị hệ thống 28 Hình 3.21: Bản vẽ khối đĩa xoay hệ thống 29 Hình 3.22: Bản vẽ khối băng tải khung mơ hình hệ thống 30 Hình 3.23: Bản vẽ khối dán nhãn hệ thống 31 Hình 3.24: Thi cơng dây nút nhấn, công tắc, đèn báo, khẩn cấp 32 Hì nh 3.25: Thi cơng kết nối PLC, đấu nối relay, nguồn, thiết bị .32 Hình 3.26: Thi cơng khung mơ hình băng tải 33 Hì nh 3.27: Thi cơng mâm xoay vàmơhì nh 33 Hình 3.28: Thi cơng đấu nối cảm biến, trục, động 34 Hình 3.29: Thi cơng cấp nắp, đóng nắp chai, mâm xoay 34 Hình 3.30: Thi cơng động dây phía mơ hình .35 Hình 3.31: Thi cơng cấu dán nhãn mơ hình 35 Hình 3.32: Mơ hình hồn chỉnh hệ thống 36 Hình 3.33: Các bước thêm giao diện WINCC RT Advanced TIA Portal 37 Hình 3.34: Các Tags của PLC HMI hệ thống .41 Hình 3.35: Các bước tạo Button .42 Hình 3.36: Các bước tạo thơng số nhập xuất từ bảng điều khiển 42 Hình 3.37: Các bước tạo hiệu ứng cho thiết bị chấp hành .43 Hì nh 3.38: Các bước tạo thêm hình điều khiển giám sát 43 Hình 3.39: Các bước tạo Button chuyển hình điều khiển khác 44 Hì nh 4.1: Lưu đồ giải thuật điều khiển PLC .47 Hình 4.2: Giải thuật điều khiển SCADA 52 Hình 0.1: Giao diện chọn chế độ điều khiển hệ thống .67 Hình 0.2: Giao diện điều khiển giám sát chế độ auto hệ thống 67 vi Hình 0.3: Giao diện điều khiển giám sát chế độ manual hệ thống 68 Hình 0.4: Giao diện điều khiển giám sát chế độ Simulation hệ thống .68 Hình 0.5: Đồ thị trend giám sát giá trị chiết rót hệ thống 69 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AC Alternating Current AI Analog Input AQ Analog Output CB Communication Board CM Communication Module CPU Central Processing Unit DC Direct Current DI Digital Input DO Digital Output EMC Electromagnetic Compatibility GND Ground HMI Human Machine Interface HP Horse Power IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor IP Internet Protocol LCD Liquid Crystаl Displаy OB Ogranization Blocks PID Proportional Integral Derivative PLC Programmable Logic Controller PM Power Module PWM Pulse Width Modulation SCADA Supervisory Control And Data Acquisition SM Signal Module TIA Totally Integrated Automation viii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 55/69 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] http://www.roboconshop.com [2] https://www.ngocautomation.com/products/plc-s7-1200-cpu-1214c [3] http://vaninox.vn/?ran=632600237 [4] https://hshop.vn [5] www.youtube.com/HảiÂuAutomationEngineer [6] Phan Quốc Cường, TôHữu Phúc, Truyền Động Điện [7] Trần Văn Hiếu, Tự động hóa PLC S7-1200 với TIA Portal Tiếng Anh [8] S7-1200 CPU1214C DC/DC/DC manual en-US, Datasheet [9] https://www.plcsaigon.com/products/s7-1200-cpu1214c-dc-dc-dc [10] http://www.gs-smt.com/en/other-/2920-n310p914b-photo-sensor-panadac914b Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 56/69 Phụ lục 1: Chương trình điều khiển PLC Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 57/69 Chương trình MAIN (OB1) Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 58/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 59/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 60/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 61/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 62/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64/69 Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mô hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65/69 Trên chương trình chế độ auto hệ thống Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 66/69 Trên chương trình chế độ manual hệ thống Phụ lục 2: Chương trình điều khiển SCADA Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 67/69 Hình 0.1: Giao diện chọn chế độ điều khiển hệ thống Hình 0.2: Giao diện điều khiển giám sát chế độ auto hệ thống Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hồng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 68/69 Hình 0.3: Giao diện điều khiển giám sát chế độ manual hệ thống Hình 0.4: Giao diện điều khiển giám sát chế độ Simulation hệ thống Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 69/69 Hình 0.5: Đồ thị trend giám sát giá trị chiết rót hệ thống Thiết kế, xây dựng hệ thống tự động mơ hình máy chiết rót đóng nắp chai dán nhãn chai tự động SVTH: Đỗ Hoàng Hải Âu