Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển phân loại sản phẩm theo màu sắc bằng PLC

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 2.1 Thiết kế ý tưởng

 Vi điều khiển PIC có thể thực hiện các chức năng phức tạp và linh hoạt, phù hợp với nhiều loại sản phẩm và tiêu chí phân loại khác nhau. PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, là một thiết bị điều khiển tự động có khả năng lập trình theo các ngôn ngữ khác nhau, như ladder logic, function block, instruction list, v.v.  PLC có khả năng lập trình linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn, phù hợp với nhiều loại sản phẩm và tiêu chí phân loại khác nhau.

 PLC có tốc độ xử lý nhanh, khả năng chịu nhiệt tốt và tiêu thụ ít điện năng, giúp tăng hiệu quả và năng suất của hệ thống phân loại sản phẩm.  PLC có nhiều công cụ và ngôn ngữ lập trình hỗ trợ, dễ dàng sử dụng và mô phỏng, có thể lập trình trên máy tính và tải xuống PLC qua cáp nối hoặc thẻ nhớ.  PLC có khả năng lập trình linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn, phù hợp với nhiều loại sản phẩm và tiêu chí phân loại khác nhau.

 PLC có tốc độ xử lý nhanh, khả năng chịu nhiệt tốt và tiêu thụ ít điện năng, giúp tăng hiệu quả và năng suất của hệ thống phân loại sản phẩm.  PLC có nhiều công cụ và ngôn ngữ lập trình hỗ trợ, dễ dàng sử dụng và mô phỏng, có thể lập trình trên máy tính và tải xuống PLC qua cáp nối hoặc thẻ nhớ. Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu các loại cảm biến vật cản phát hiện phôi, em đã tìm được hai loại cảm biến hồng ngoại thường được sử dụng.

Ưu điểm Dễ dàng chế tạo, giá rẻ Hoạt động ổn định, phạm vi hoạt động rộng, dễ sử dụng Nhược điểm Độ chính xác thấp hơn, dễ. Cảm biến vật cản E18-D80NK phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao, hoạt động ổn định, phạm vi hoạt động rộng, dễ sử dụng. Cảm biến cho ra kết quả chính xác nhất làm tăng tính ổn định cho hệ thống, giúp giảm thiểu sai số trong quá trình vận hành.

 Output Frequency: Tín hiệu xung này có thể được đọc và xử lý bởi vi điều khiển để xác định màu sắc của ánh sáng chiếu vào cảm biến. TCS3200 là một lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu xác định màu sắc nhờ tính linh hoạt và dễ sử dụng của nó. Động cơ giảm tốc DC JGB37-545 24VDC là một loại động cơ điện một chiều được sử dụng để truyền động các thiết bị khác.

Lý do lựa chọn: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại linh kiện có thể đáp ứng yêu cầu của hệ thống thiết kế: Xi lanh điện, động cơ,… nhưng do 2 linh kiện trên không được sử dụng rộng rãi trong môi trường thực tế, giá thành cũng khá cao.  Tự động hóa: Relay trung gian được sử dụng để điều khiển các thiết bị tự động, chẳng hạn như máy móc, robot và hệ thống chiếu sáng.

THIẾT KẾ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1 Phân tích yêu cầu bài toán

Thiết kế phần cứng

 Cung cấp nguồn điện 5VDC cho các thiết bị cần thiết như cảm biến, động cơ băng tải, v.v.  Chuyển đổi tín hiệu điện áp DC 5VDC sang tín hiệu điện áp DC 24VDC dùng PLC.  Xử lý tín hiệu từ các cảm biến, thực hiện chương trình điều khiển và gửi tín hiệu đến các thiết bị chấp hành.

 Cho phép người dùng điều khiển hệ thống bằng cách nhập các lệnh hoặc dữ liệu.  Hệ thống sử dụng các cảm biến khác nhau như cảm biến vật cản, cảm biến màu sắc, v.v.  Có nhiều loại thiết bị chấp hành khác nhau như xi lanh, mô tơ, van điện từ, v.v.

Cần dùng 1 động cơ để chạy cho băng tải => dòng tiêu thụ của động cơ sẽ tạm tính ở 1A để đảm bảo ( vì động cơ giảm tốc vòng tua chậm, mô men khỏe và lúc khởi động dòng khởi động không cao nên lấy dòng gần bằng dòng định mức). Chúng ta sẽ chọn diode chỉnh lưu 6A10 (6A 1000V) để kết hợp thành cầu diode nắn điện xoay chiều thành điện một chiều. Mạch hạ áp có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống hoạt động, sử dụng nguồn điện đầu vào là 220V xoay chiều, đi qua biến áp 18VAC thành dòng điên 18VAC.

Dòng điện đi qua cầu đi ốt chuyển đổi cấp nguồn cho động cơ, Thiết kế mạch chuyển tín hiệu logic. Mạch chuyển đổi tín hiệu logic 5V sang tín hiệu 24VDC có công dụng chính là biến đổi mức điện áp logic từ 5V sang 24VDC, giúp cho các thiết bị hoạt động ở mức điện áp 5V có thể giao tiếp và điều khiển các thiết bị khác hoạt động ở mức điện áp 24VDC. - Chuyển đổi mức logic: Mạch này cho phép các vi điều khiển hoặc các thiết bị logic khác hoạt động ở mức điện áp 5V có thể giao tiếp với các thiết bị đầu vào/đầu ra (I/O) hoặc các thiết bị khác hoạt động ở mức điện áp 24VDC.

- Tăng cường khả năng tương thích: Mạch này giúp cho các thiết bị có mức điện áp logic khác nhau có thể kết nối và hoạt động chung với nhau, mở rộng khả năng ứng dụng và tích hợp hệ thống. - Bảo vệ thiết bị: Mạch này giúp bảo vệ các thiết bị 5V khỏi bị hư hỏng do điện áp cao 24VDC. Dựa trên mạch nguyên lý, chúng ta thiết kế và xây dựng mạch in trên trên phần mềm Altium Designer.

THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH VÀ MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG