2.9.1. Cảm biến an toàn là gì?
Cảm biến an toàn ( photocell, beam sensor...) là loại cảm biến quang điện, có khả năng phát hiện vật cản ( người, vật thể, hàng hóa...) nằm trong vùng kiểm soát của nó. Khi phát hiện có vật cản, cảm biến an toàn sẽ phát ra 1 tín hiệu ON-OFF để có thể sử dụng vào mục đích điều khiển thiết bị.
2.9.2. Cấu tạo của Cảm biến an toàn
Cảm biến quang điện thường có 2 loại: loại thu-phát và loại phản xạ.
Cảm biến an toàn loại phản xạ
Loại phản xạ bao gồm 01 đèn phát tia hồng ngoại gắn liền với thiết bị thu và bộ vi xử lý, 01 gương phản xạ tia hồng ngoại. Nếu đèn phát ra tia mà bộ phận thu có nhận
được sóng phản xạ thì không có vật cản, còn nếu không thu được tia hồng ngoại phản xạ lại thì đang có vật cản ở giữa thiết bị và gương.
Cảm biến an toàn loại thu-phát
Cảm biến loại thu phát bao gồm 01 đầu phát tia hồng ngoại và 01 đầu thu. Nếu đầu thu không nhận được tia thì nó sẽ hiểu là đang có vật cản chắn giữa, nó sẽ phát tín hiệu điều khiển về bộ xử lý.Có 02 loại cảm biến an toàn thu-phát: Loại có bộ xử lý tín hiệu ngay
tại đầu thu và loại có bộ xử lý tín hiệu nằm tách riêng, độc lập. Cửa tự động thường sử dụng loại có bộ xử lý riêng, để đảm bảo kích thước nhỏ gọn của đầu thu và phát.
Hình 2. 26 Sensor an toàn loại phản xạ
2.10. Màn hình HMI
2.10.1. HMI là gì?
HMI là từ viết tắt của Human-Machine-Interface, nghĩa là thiết bị giao tiếp giữa người điều hành và máy móc thiết bị. Nói một cách chính xác, bất cứ cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1 màn hình giao diện thì đó là một HMI.
2.10.2. Ưu điểm và ứng dụng của HMI:
a. Ưu điểm của HMI:
• Tính đầy đủ kịp thời và chính xác của thông tin. • Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thông tin cần thiết.
• Tính đơn giản của hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành và sửa chữa.
• Tính “Mở”: có khả năng kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị và nhiều loại giao thức.
• Khả năng lưu trữ cao.
b. Ứng dụng thực tế của HMI:
HMI luôn có trong các hệ SCADA hiện đại, vị trí của HMI ở cấp điều khiển, giám sát:
Hình 2. 28 Màn hình HMI
• Ứng dụng HMI
• Khóa học lập trình PLC và HMI
2.10.3. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại HMI:
a. Cấu tạo của HMI:
+ Phần cứng:
• Màn hình: • Các phím bấm • Chíp: CPU,
• Bộ nhớ chương trình: ROM,RAM, EPROM/Flash, …
+ Phần mềm:
• Các đối tượng (Object) • Các hàm và lệnh • Phần mềm phát triển:
• Các công cụ xây dựng HMI.
• Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối. • Các công cụ mô phỏng
Hình 2. 30 Mô hình phần cứng HMI
+ Truyền thông:
• Các cổng truyền thông: RS232, RS485, Ethernet, USB
• Các giao thức truyền thông: Mobus, CANbus, PPI, MPI, Profielbus
b. Nguyên lý hoạt động của HMI:
HMI là giao diện vận hành giữa người và máy thông qua PLC, chúng được kết nối với nhau bằng cáp tín hiệu. Khi người vận hành tác động nhấn nút trên màn hình hoặc cài đặt thông số, yêu cầu sẽ được gửi đến PLC, PLC điều khiển máy móc dây chuyền hoạt động.
Ngược lại, hệ thống máy móc dây chuyền có thể gửi trạng thái hoạt động hoặc thông số hiện tại lên màn hình HMI thông qua PLC giúp cho con người thực hiện quá trình giám sát và điều khiển.
c. Phân loại HMI:
+ HMI truyền thống bao gồm:
• Thiết bị nhập thông tin: công tắc chuyển mạch, nút bấm…
• Thiết bị xuất thông tin: đèn báo, còi, đồng hồ đo, các bộ tự ghi dùng giấy.
Hình 2. 32 HMI truyền thống
+ HMI hiện đại chia làm 2 loại chính:
• HMI trên nền PC và Windows/MAC: SCADA,Citect…
• HMI trên nền nhúng: HMI chuyên dụng, hệ điều hành là Windows CE 6.0
• Ngoài ra còn có một số loại HMI biến thể khác Mobile HMI dùng Palm, PoketPC.
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ, LẮP RÁP HỆ THỐNG
3.1 Thiết kế hệ thống
3.1.1 Lập trình cho PLC S7-1200
Lập trình cho PLC S7-1200 sử dụng phần mềm TIA Portal V15.0 của siemens, sử dụng ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder logic)
Các bước lập trình trên phần mềm Tia Portal
Hình 3. 1 Tạo thư mục mới và đặt tên
Bước 2: chọn đến đúng mã PLC đã lựa chọn của hệ thống có để lập trình (add new device
– controllers – SIMATIC S7-1200 – CPU – add)
Bước 3: khai báo các tín hiệu đầu ra, đầu vào của hệ thống
Hình 3. 3 khai báo tín hiệu input, output Hình 3. 2 chọn CPU để lập trình
Bước 4: Viết chương trình điều khiển tại main
Hình 3. 4 viết chương trình
3.1.2 Lập trình, thiết kế giao diện HMI
- Để thiết kế giao diện điều khiển cho màn hình HMI, đưa ra ý tưởng các trạng thái
hoạt động của hệ thống.
- Với máy lắp ráp linh kiện loa SAMSUNG hoạt động theo 2 trạng thái tự động và điều khiển bằng tay.
+ Ở chế độ điều khiển bằng tay sẽ điều khiển riêng lẻ các tín hiệu đầu ra tương ứng với các van khí nén và ra cơ cấu chấp hành là các xilanh. Ngoài ra, ở chế độ điều khiển bằng tay có thể cài đặt các giá trị timer để tạo độ chễ cho các cơ cấu chấp hành để đảm bảo các bộ phận của con hàng được lắp ráp hoàn chỉnh.
+ Ở chế độ tự động chỉ cần bấm nút start trên màn hình HMI, máy sẽ hoạt động tự động theo cấu trúc đã được lập trình nhờ sử dụng các cảm biến hành trình xilanh. Với giá trị timer cài đặt ở chế độ bằng tay chương trình sẽ hoạt động tự động đúng với giá trị đã đặt.
Hình 3. 5 Thiết kế giao diện HMI
3.1.3 Thiết kế bảng điện
- Bằng các thiết bị điều khiển đã lựa chọn có kích thước theo tiêu chuẩn, lắp ráp mô
phỏng trên phần mềm Inventor 3D để sắp xếp hợp lý các thiết bị điều khiển từ đó đưa ra kích thước bảng điện hợp lý so với tủ của máy lắp ráp linh kiện.
- Sau khi thiết kế lắp ráp mô phỏng trên phần mềm Inventor, có các kích thước tiêu chuẩn xuất sang bản vẽ 2D để công nhân gia công bảng điện và dễ dàng quan sát
Hình 3. 7 Bảng điện bản 2D
3.2.Lắp ráp hệ thống
Bước 1: Tìm chọn và lắp ráp các linh kiện lên bảng điện.
Bước 2: Đi dây cho các chân tín hiệu, các thiết bị điện tử cơ bản.
Hình 3. 8 Quá trình lắp các thiết bị lên bảng điện
Bước 3: Lắp ráp bảng điện vào tủ máy, và bắt đầu đi dây cho các cơ cấu chấp hành.
Bước 4 : Sau khi đã hoàn thiện đấu điện, đi dây các thiết bị, cấp dây khí cho van
từ, van điều áp và sử dụng dây thít để cố định gọn gàng dây điện trong bảng điện.
Hình 3. 10 Lắp ráp bảng điện vào tủ máy
Bước 5 : Đổ chương trình vào PLC Siemens S7-1200, và tiến hành chạy thử và
sửa lỗi.
Bước 6 : Vận chyển máy lên xe để đưa tới các công xưởng làm việc
Hình 3. 12 Máy lắp ráp loa
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Là một sinh viên khoa cơ khí trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật công
nghiệp, em xin chân thành cảm ơn đến toàn thể thầy cô trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt là thầy cô khoa cơ khí đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu và đã tạo điều kiện cho em có một khoảng thời gian đi thực tập tại Công ty TNHH VILOOK TECH.
Em xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH VILOOK TECH.
đã tạo điều kiện cùng với hướng dẫn,chỉ bảo nhiệt tình của ban lãnh đạo các anh, chị của các tổ máy cho em hoàn thành tốt kỳ thực tập này.
Dù đã có nhều cố gắng xong bài báo cáo của em còn nhiều thiếu xót. Em rất mong nhận được những ý kiến nhận xét của thầy, cô giáo và các bạn để bài báo cáo của em được hoàn chỉnh hơn
Em xin chân thành cảm ơn!