(Đồ án tốt nghiệp) chế tạo và điều khiển mô hình phân loại sản phẩm theo khối lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ChẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯƠṆ G GVHD: TS VŨ QUANG HUY SVTH: NGUYỄN QUANG TUÂŃ KIỆT - 12146267 LẠI TRUNG HẠNH - 12146052 SKL004521 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHẾ TẠO VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT - 12146267 LẠI TRUNG HẠNH - 12146052 Khố: 2012 Ngành: CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY GVHD: TS VŨ QUANG HUY Tp Hồ Chí Minh, năm 2016 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ môn Cơ điện tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Quang Huy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Tuấn Kiệt Lại Trung Hạnh Tên đề tài: - Chế tạo điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các mơ hình phân loại sản phẩm có mạng thực tế - Các tài liệu PLC, cảm biến, Nội dung đồ án: - Tìm hiểu thiết bị cơng nghiệp - Thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng PLC S7-1200 - Thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng - Điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng Các sản phẩm dự kiến Mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng điều khiển PLC S7-1200 Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Chế tạo điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng - GVHD: TS Vũ Quang Huy - Họ tên sinh viên : Nguyễn Quang Tuấn Kiệt MSSV : 12146267 Lớp 12146CLC Địa sinh viên: 7/2, đường 385, phường Tăng Nhơn Phú A, Quận Số điện thoại liên lạc : 01698395331 Email : tuankiet12146@gmail.com - Họ tên sinh viên : Lại Trung Hạnh MSSV : 12146052 Lớp 12146CLC Địa sinh viên: 5/77/52, đường Đình Phong Phú, phường Tăng Nhơn Phú B, Quận Số điện thoại liên lạc : 01664361939 Email : trunghanha2ltt@gmail.com - - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc.Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” - Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2016 Ký tên SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY LỜI NÓI ĐẦU Bốn năm khoảng thời gian đầy ý nghĩa mà chúng em gắn bó với ngơi trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM việc học tập nghiên cứu Nhận nhiều hướng dẫn dạy dỗ tận tình thầy giáo chun mơn lẫn đạo đức Luận văn tốt nghiệp thành trình lâu dài, kết tinh tất kiến thức mà sinh viên lĩnh hội trình học tập trường kiến thức tự học tập sinh viên Ngày nay, thời đại công nghiệp ngày phát triển mạnh mẽ thay đổi khơng ngừng, người ln có khuynh hướng kết hợp nhiều lĩnh vực công nghệ kỹ thuật để tạo sản phẩm tối ưu mang lại lợi ích cho người Nói rõ kết hợp ngành khí, tự động hóa, điện - điện tử, tin học… tạo nên mẻ nhiều đột phá lớn cho thời đại công nghiệp đương đại Đề tài “Mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng ” mang lại hai ý nghĩa sau Thứ đề tài xem trải nghiệm thực để nhóm vận dụng kiến thức học tập nghiên cứu ghế nhà trường; với khả tư duy, sáng tạo để tạo sản phẩm tốt nhất, mang lại lợi ích cho người Thứ hai việc chọn thực đề tài nhằm đáp ứng nhu cầu công nghiệp Ngày thứ công nghiệp hóa viêc cân đo khơng cịn thực tay mà hoàn toàn sử dụng máy móc Và lý mục đích đề để nhóm thực đề tài đạt SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Đào tạo Chất lượng cao – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Vũ Quang Huy tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ chúng em nhiều qua buổi nói chuyện, thảo luận đề tài mà chúng em thực Nếu lời hướng dẫn, dạy bảo thầy em nghĩ đề tài chúng em khó hồn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Bài thu hoạch bước đầu vào thực tế, tìm hiểu nhu cầu đối tượng hướng tới Chúng em chọn đề tài “Mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng” để làm đề tài nghiên cứu Kiến thức chúng em hạn chế nhiều bỡ ngỡ Do vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót điều chắn, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp q báu q Thầy Cơ để kiến thức nhóm em lĩnh vực hồn thi Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2016 NHÓM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Nguyễn Quang Tuấn Kiệt Lại Trung Hạnh SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY TĨM TẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KHỐI LƯỢNG GVHD: Ts Vũ Quang Huy SVTH : Nguyễn Quang Tuấn Kiệt Lại Trung Hạnh Trường: Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Khoa: Đào tạo Chất lượng cao Bộ mơn: Cơ điện tử Thời gian thực hiện: 15 tuần Mục tiêu: Trên sở tìm hiểu nghiên cứu hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng có giới Từ chế tạo mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng nhằm đáp ứng nhu cầu ngành cơng nghiệp Mơ hình có khả phân loại sản phẩm cách nhanh chóng, linh hoạt Nội dung chính: Phân loại sản phẩm phần quan trọng dây chuyền sản xuất, giúp chọn sản phẩm đạt yêu cầu sản xuất Nội dung cụ thể đồ án thực sau: − Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cảm biến trọng lượng (loadcell) − Thiết kế mơ hình hệ thống phân loại − Thiết kế hệ thống điện điều khiển − Thiết kế chương trình điều khiển Kết đạt được: − Lựa chọn phương hướng giải pháp phù hợp − Thiết kế mơ hình phân loại sản phẩm − Chế tạo điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY MỤC LỤC CHƯƠNG 1: 1.1 Tính cấp thiết đề tài: 1.2 Khả ứng dụng thực tế lý chọn đề tài: 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu: 1.5 Phương pháp nghiên cứu: 1.6 Kết cấu đồ án tốt nghiệp: CHƯƠNG 2: 2.1 Phân tích hoạt động hệ thống: 2.1.1 Hoạt động phân loại thủ công 2.1.2 Hoạt động phân loại tự động 2.2 Các yêu cầu thiết kế hệ thống : 2.2.1 Các chuyển động 2.2.2 Các yêu cầu thiết kế 2.3 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế : 2.3.1 Phương án 2.3.2 Phương án 2.4 Trình tự cộng việc tiến hành : CHƯƠNG 3: 3.1 Tổng quan nguyên lý hoạt động: 3.2 Các phương pháp đo khối lượng: 3.2.1 Phương pháp cân 0: 3.2.2 Phương pháp cân dịch chuyển: 3.3 Giới thiệu cảm biến khối lượng (Loadcell): 3.4 Khuếch đại tín hiệu: 3.4.1 Mạch khuếch đại không đảo: 3.4.2 Bộ khuếch đại đảo: SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY 3.4.3 Mạch khuếch đại dùng cho tín hiệu vi sai: .15 3.5 Biến đổi ADC: 16 3.5.1 Các tham số chuyển đổi A/D: 17 3.5.2 Các phương pháp chuyển đổi A/D: 17 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ 19 4.1 Tổng quan phần khí: 19 4.2 Tính tốn chọn động băng tải: .20 4.3 Tính tốn trục: 21 4.4 Nối trục với động cơ: 23 4.5 Các chi tiết khác: 24 4.6 Dung sai lắp ghép: 24 4.7 Nguyên lý hoạt động: 24 4.8 Các vẽ khí : .26 CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 29 5.1 Khối xử lý: 29 5.1.2 Các loại tín hiệu: .32 5.1.3 Bộ nhớ PLC .33 5.1.5 Các loại PLC S7-1200 (siemens): 38 5.2 Khối cảm biến: 48 5.2.1 Cảm biến khối lượng loadcell 48 5.2.2 Các cảm biến khác hệ thống: 51 5.2.3 Xy lanh: 52 CHƯƠNG :PHẦN MỀM STEP MICROWIN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 54 6.1 Giới thiệu phần mềm Step MicroWIN: 54 6.1.1 Giao diện phần mềm: 54 6.1.2 Cấu trúc tập tin step 7: .55 6.1.3 Cấu trúc chương trình: 56 6.1.4 Giao tiếp máy tính PLC: 57 SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY 6.2 Chương trình điều khiển: 63 CHƯƠNG 7: THỰC NGHIỆM 72 7.1 Một số hình ảnh mơ hình: .72 7.2 Thực nghiệm: .74 7.2.1 Các bước chuẩn bị: 74 7.2.2 Thử nghiệm .75 CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN .76 8.1 Những kết qủa đạt được: .76 8.1.1 Phần thiết kế khí 76 8.1.2 Phần điều khiển 76 8.2 Những hạn chế tồn tại: 76 8.3 Hướng phát triển đề tài: 77 KẾT LUẬN .78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC 80 SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH GVHD: TS VŨ QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH GVHD: TS VŨ QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH GVHD: TS VŨ QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH GVHD: TS VŨ QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH GVHD: TS VŨ QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY CHƯƠNG 7: THỰC NGHIỆM 7.1 Một số hình ảnh mơ hình: Hình bàn cân loadcell chuyển đổi A/D Hình băng chuyền SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY Hình xy lanh phận phân loại Hình tay hút SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY Hình Tổng thể mơ hình 7.2 Thực nghiệm: 7.2.1 Các bước chuẩn bị: Bước 1: Cấp điện vào mơ hình, khởi động PLC Bước 2: Kết nối PLC với máy tính Bước 3: Nạp chương trình từ máy tính vào PLC Bước 4: Cho mơ hình hoạt động SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 7.2.2 Thử nghiệm Lần Phân tich qua trinh ́ SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH GVHD: TS VŨ QUANG HUY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY CHƯƠNG 8: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 8.1 Những kết qủa đạt được: 8.1.1 Phần thiết kế khí - Sử dụng phần mềm chun dụng cho việc thiết kế khí - Hồn thành u cầu khí để đảm bảo cho phần điều khiển - Điều chỉnh thiết bị mang tính thẩm mĩ, gọn gàng - Có vẽ chi tiết hệ thống - Bộ nguồn ổn định cấp cho Loadcell, cảm biến, van khí nén 8.1.2 Phần điều khiển - Thiết kế, thi công mạch điện điều khiển - Điều khiển chạy quy trình - Viết chương trình PLC S7-1200 theo phương pháp điều khiển 8.2 Những hạn chế cịn tồn tại: - Thiếu xác - Tốc độ cân không đạt yêu cầu đặt - Chưa nghiên cứu ứng dụng điều khiển PLC wifi - Chưa khai thác hết ứng dụng hay PLC S7-1200 SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY - Vì kiến thức thân cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, nhiều vấn đề chưa giải 8.3 Hướng phát triển đề tài: - Cải tiến hệ thống cân để đẩy tốc độ nhanh - Cải tiến băng chuyền, phận phân loại để phân loại nhiều - Thay đổi giác hút thành tay gắp robot để đáp ứng nhu cầu làm việc tốc độ cao - Hồn thiện thuật tốn điều khiển, hồn thiện chương trình để bước hoạt động tốt hơn, ổn định Hy vọng tương lai hệ thống áp dụng nhà máy, doanh nghiệp SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY KẾT LUẬN Qua thời gian thực đồ án, thời gian tương đối ngắn chúng em cố gắng để thu thập thông tin vấn đề liên quan đến đồ án Và cuối hoàn thành thời gian quy định Cũng qua đồ án chúng em học hỏi thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu nghề nghiệp cảu tương lai Hiểu rõ khó khăn cần giải bắt tay vào nghiên cứu vấn đề khoa học, cách bố trí thời gian cách hợp lý, khoa học hồn thành Tuy nhiên, kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót thiết kế cách trình bày Rất mong bảo, hướng dẫn thêm quý thầy cô Một lần em xin cảm ơn quý thầy cô môn Cơ-điện tử thuộc Khoa Đào tạo Chất lượng cao TS Vũ Quang Huy nhiệt tình hướng dẫn, tất bạn giúp chúng em hoàn thành đồ án SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY TÀI LIỆU THAM KHẢO Dung sai kỹ thuật đo, TS Trần Quốc Hùng – ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Trịnh Chât-Lê Văn Uyển - ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Giáo trình điều khiển tự động, Nguyễn Thế Hùng – NXB Đại học Sư phạm TP.HCM Các tài liệu hướng dẫn PLC Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Making the transition from S7-200 to S71200 Website PLC : http://w3.siemens.com/ Website hướng dẫn lập trình PLC S7-1200 : http://www.dientuvietnam.net/ http://codientu.org/ SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: TS VŨ QUANG HUY PHỤ LỤC Catalogue PLC Siemens S7-1200 : http://phuonglai.com/upload/siemens/catalogue_plc_siemens_s7_1200.pdf Trích dẫn trang 22,23,24 Loadcell catalogue: http://www.newresistance.it/technical-data/catalogo-celle-carico.pdf Trích dẫn trang 2,3,4 SVTH: NGUYỄN QUANG TUẤN KIỆT LẠI TRUNG HẠNH ... mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng PLC S7-1200 - Thi cơng mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng - Điều khiển mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng Các sản phẩm dự kiến Mơ hình. .. mơ hình Chế tạo mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng 1.5 Phương pháp nghiên cứu: 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận: - Trước hết, tìm hiểu loại mơ hình mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng. .. Từ đó, chế tạo hồn thiện mơ hình phân loại sản phẩm theo khối lượng, có khả phân loại nhiều sản phẩm tốt Nhưng khó khăn kinh tế thiết bị nên nhóm thực mơ hình có khả phân loại khoảng sản phẩm phút,