3.1 Sơ đồ nguyên lý tổng quát
Nguồn điện 220VAC sẽ được cấp vào bộ nguồn 220VAC/ 24DC của Omron để biến đổi điện thành điện áp 24VDC cấp cho toàn bộ hệ thống, bao gồm PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC, các van điện từ khí nén, các hệ thống đèn, nút nhấn, các cảm biến tiệm cận đồng thời cấp cho động cơ băng tải thông qua module hạ áp LM2596 để biến điện áp thành 12VDC làm cho động cơ quay với tốc độ vừa phải.
Hình 3.2 Khối nguồn trong phần mềm Autocad 2007
Khối bộ xử lý là một CPU PLC S7-1200 1214C DC/DC/DC có chức năng điều khiển hệ thống van điện khí nén để vận hành cánh tay robot, đồng thời kích hoạt các hệ thống đèn trạng thái, và vận hành hệ thống băng tải.
Trong bộ xử lý, các chân L+, M là chân để cấp nguồn 24VDC, trong khi đó các chân Digital Input gồm I0.0 tới I0.1 để kết nối với nút nhấn, các chân Digital Input I0.2 tới I0.3 để kết nối với chân tín hiệu của cảm biến vật cản hồng ngoại. Với ngõ vào Digital Input của PLC, ta sẽ kết nối theo kiểu Sinking.
Tiếp theo đó, ngõ ra Digital Output ta sẽ cấp nguồn 24VDC vào hai chân 3L+ và 3M của PLC, từ đó ta sẽ đấu nối các thiết bị chấp hành theo dạng Sourcing. Trong hệ thống cánh tay robot phân loại sản phẩm theo mã vạch, ta sẽ dùng ba đèn trạng thái 1, 2, 3 tương ứng với ba loại mã vạch 1, 2, 3 thông qua các ngõ ra Q0.0 đến
Q0.2, bốn van điện từ khí nén ở các ngõ ra Q0.3 đến Q0.6, bên cạnh đó, ngõ ra Q0.7 sẽ được dùng để điều khiển động cơ băng tải, và cuối cùng là đèn báo nguồn khí nhấn nút Start sẽ tương ứng với ngõ ra Q1.1
Hình 3.3 Khối bộ xử lý trong phần mềm Autocad 2007
Các nút nhấn Start/ Stop gồm có hai tiếp điểm NO, NC để phù hợp với hệ thống ta chỉ cần sử dụng tiếp điểm NO và được kết nối một đầu với ngõ vào Digital Input của PLC, một đầu sẽ được nối với nguồn 24VDC, vì ta nối dây theo kiểu Sinking nên khi nhấn nút Start hoặc Stop sẽ cho dòng điện đi qua và kích ngõ vào Digital Input của PLC.
Tương tự như vậy, hai cảm biến phát hiện vật thể được đặt trên băng tải sẽ gồm ba dây, hai dây sẽ được nối với nguồn cấp 24VDC và một dây còn lại là dây tín hiệu sẽ được dưa đến ngõ vào Digital Input của PLC, khí cảm biến phát hiện vật thể, điện áp ở dây tín hiệu sẽ thay đổi và kích ngõ vào Digital Input của PLC.
Hình 3.4 Khối cảm biến quang phát hiện vật cản và nút nhấn hệ thống
Ba đèn D1, D2, D3 tương ứng với ba loại sản phầm 1, 2 và 3, khi camera xác định được mã hàng, thông qua giao tiếp OPC của PLC và máy tính giám sát, ngõ ra của PLC sẽ được kích sáng lên và đèn sẽ sáng theo từng loại hàng riêng biệt.
Đồng thời khí đã nhận diện được mã hàng, PLC sẽ kích ngõ ra của các van khí nén để vận hành các xi lanh gắp thả vật theo lập trình bằng cách kích các relay trung gian để bật tắt tuần tự các van khí, làm cho xi lanh đẩy ra hoặc thu vào để vận chuyển hàng hóa một cách trơn tru nhất.
Trong quá trình gắp vật, động cơ băng tải sẽ được bộ điều khiển xử lý để vận chuyển hàng hóa liên tục, thông qua relay trung gian, sử dụng module hạ áp LM2596 kết nối với động cơ nhằm mục đích biến điện áp 24VDC từ ngõ ra của PLC xuống thành 12VDC để động cơ quay chậm lại, phù hợp với tốc độ gắp thả vật của cánh tay khí nén.
hệ thống hoạt động và đèn sẽ sáng lên.
Hình 3.5 Khối van khí nén điện từ kết hợp relay và khối đèn trạng thái
Hình 3.6 Khối động cơ băng tải kết hợp với module biến áp LM2596, relay và đèn trạng thái
3.2 Tiến hành thiết kế
Hình 3.7 Lập trình trên TIA PORTAL với CPU như thưc tế S7-1200 1214C DC/DC/DC
Hình 3.9 Mua linh kiện và nạp chương trình vào PLC
Hình 3.11 Sau khi gắn linh kiện đúng vị trí, tiến hành lắp vào mặt bàn, đi dây điện cho cả hệ thống cánh tay khí nén
Hình 3.13 Hoàn chỉnh hệ thống phân loại bằng mã vạch và cánh tay robot gắp lên kệ
Hình 3.15 Đấu nối nguồn vào PLC, đồng thời đấu nối các cổng Input và Output trên PLC
Hình 3.17 Đấu nối van điện từ khí nén vào các relay trung gian
Hình 3.19 Mô hình băng tải vận chuyển hàng kết hợp với camera quét mã vạch
Hình 3.21 Khi cánh tay gắp khối hàng có mã hàng 1 vào kệ thấp
Hình 3.23 Khi mã hàng 3 đi qua, cánh tay sẽ không gắp và cho khối hàng trôi qua xuống cuối băng tải
Hình 3.24 Thiết kế màn hình SCADA giám sát hệ thống
Hình 3.27 Giao diện của hệ thống khi nhận mã hàng 1 và cánh tay robot đang hoạt động
Hình 3.30 Giao diện của hệ thống khi nhận mã hàng 3 và cánh tay robot sẽ tạm ngưng