Để điều khiển được hành trình của pittong xi lanh thì ta sẽ điều khiển các cuộn dây của van điện từ thông qua PLC. Dưới đây là sơ đồ kết nối các cuộn dây của van với ngõ ra PLC:
Hình 4. 9: Sơ đồ kết nối của van điện từ 5/2 với PLC
Rơ le trung gian
Được cấu tạo từ nam châm điện và hệ thống các tiếp điểm đóng cắt, với thiết kế nhỏ gọn, module hóa, dễ dàng lắp đặt và thay thế. Ngày nay rơ le trung gian được dùng rất nhiều trong ngành điện tử, đặc biệt là tích hợp trong các tủ điện, tủ điều khiển và hệ thống máy móc công nghiệp.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Trong thực tế bộ rơ le trung gian gồm nhiều tiếp điểm và hoạt động với các mức điện áp khác nhau, tùy theo nhu cầu sử dụng mà khách hàng có thể lựa chọn:
- Mức hoạt động phổ biến trong môi trường công nghiệp là 5v, 12v, 24v (DC) và 220v AC.
- Với 1 loại tiếp điểm, 2 tiếp điểm, 4 tiếp điểm người ta thường quy chuẩn ra chân như rơ le 8 chân, 14 chân …
- Tất cả các thông số kỹ thuật, sơ đồ kết nối được kèm theo catalog hay được khắc trực tiếp lên thiết bị, thân thiện cho mọi người có thể lắp đặt, kiểm tra sau này.
Chỉ cần 1 cặp tiếp điểm thường mở là điều khiển được 1 van, nhưng nhóm chúng em chọn 3 rơ le trung gian loại 14 chân để thực hiện đề tài này phòng trường hợp hỏng cặp tiếp điểm thì có thể thay thế ngay được.
Hình 4. 10: Rơ le trung gian 14 chân
4.1.5. Nguồn 1 chiều 24V.
Đối với khối nguồn do ở đây chúng ta cần nguồn 24 VDC để cấp cho khối xử lý trung tâm nên cần dùng bộ chuyển đổi nguồn tổ ong 24 VDC.
Với khối xử lý màu sắc ta có dòng của các linh kiện như bảng sau: Tên kinh kiện
PLC S7-1200
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP
Keyence CZ-V20 Van điện từ
Bảng 4. 1: : Bảng liệt kê các linh kiện sử dụng dòng chính
Tổng dòng của các linh kiện ở khối xử lý màu sắc là 1030 mA. để tiện trong việc thiết kế nhóm sử dụng nguồn DC 24V – 5A
Hình 4. 11: Nguồn 24 VDC
- Thông số kĩ thuật:
+ Nguồn cấp: 100-240VAC, 50/60 Hz hoặc 90-350VDC
+ Nguồn ra có thể điều chỉnh: –10% ~ 15% (V.ADJ)
+ Ngõ ra ảnh hưởng bởi nhiệt độ: 0.05%/°C max.
+ Bảo vệ quá tải: 121% ~ 160% dòng định mức
+ Chức năng mắc song song: Có
+ Cho phép mắc nối tiếp 2 bộ nguồn (gắn thêm diode ngoài)
+ Nhiệt độ là việc: –40 ~ 70°C
+ Cách ly ngõ vào /ra: 100 MΩ min. với điện áp 500VDC
4.1.6. Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý trung tâm sẽ thực hiện lấy tín hiện từ khối cảm biến màu sắc, các cảm biến vật cản để xử lý và xuất tín hiệu điều khiển ra các van điện từ để phân loại cà
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
chua. Ở đây khối xử lý trung tâm chính là PLC S7 – 1200. Ở phân khúc 1200 thì có các dòng 1211, 1212, 1214, 1215… Mỗi dòng có số cổng I/O khác nhau. Ở đây nhóm sử dụng 8 ngõ vào và 4 ngõ ra thì có 2 loại thông dụng phù hợp đó là S7-1200 CPU 1212 (8DI/6DO) hoặc CPU 1214 (14DI/10DO). Và cuối cùng thì nhóm chọn PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC cho thoải mái đầu vào/ra.
Hình 4. 12: PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC Với nguồn cấp cho PLC là nguồn DC 24V, ngõ vào 24VDC, ngõ ra DC.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Hình 4. 13: Sơ đồ ngõ vào, ra và nguồn hoạt động của PLC S7-1200 CPU 121 4.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Hình 4. 14: Sơ đồ đấu nối dây hệ thống
4.3. Lập trình cho PLC4.3.1. Lập trình cho PLC 4.3.1. Lập trình cho PLC
a. Yêu cầu điều khiển của hệ thống Các tín hiệu đầu vào của hệ thống
+ Nút bấm Start, Stop
+ Cảm biến 1: Là CB quang phát hiện vật và đẩy vào băng tải.
+ Cảm biến 2: Là CB màu sắc Keyence CZ-V20 nhận diện 3 màu : Đỏ , Xanh Lá , Xanh Dương
+ Cảm biến 3: Là CB quang phát hiện vật và đẩy sản phẩm màu đỏ vào thùng va đếm
+ Cảm biến 4: Là CB quang phát hiện vật và đẩy sản phẩm màu Xanh lá cây vào thùng và đếm
+ Cảm biến 4: Là CB quang phát hiệnsản phẩm màu Xanh dương và đếm
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC Các cơ cấu chấp hành đầu ra:
+ Động cơ kéo băng tải chạy
+ Đèn báo Auto , Manu, LED đỏ, LED xanh dương, Led xanh lá cây + xylanh1, van1: để đẩy sản phẩm vào băng tải
+ xylanh2, van2: để đẩy sản phẩm Đỏ ra khỏi băng tải
+ xylanh3, van3: để đẩy sản phẩm Xanh lá cây ra khỏi băng tải
b. Phân tích sơ đồ
Phân tích sơ đồ công nghệ
Băng tải vận chuyển CB1 SP loại đỏ Xylanh 1 SP loại xanh lá
- Phân tích sơ đồ công nghệ
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
Khi bấm Start thì hệ thống bắt đầu làm việc , Cảm biến phát hiện vật trên băng tải thì cho phép băng tải hoạt động . Sau đó , sản phẩm được đưa tới cảm biến màu sắc để phân loại ( trong T1=2s ) sản phẩm , khi sp dừng lại để phân loại thì C1 sẽ đếm tất cả các sản phẩm đi vào để phân loại :
+, Nếu sản phẩm là màu đỏ thì băng tải hoạt động đưa sản phẩm đến đến cảm biến phát hiện màu đỏ rồi dừng lại , pitton 2 sẽ đẩy sản phẩm xuống thùng chứa số sản phẩm đỏ và bắt đầu đếm số sản phẩm đỏ bằng C2 ( Counter : Bộ đếm )
+, Nếu sản phẩm là màu xanh lá thì băng tải hoạt động đưa sản phẩm đi quả cảm biến đỏ ( CBĐ = 0 , pitton 2 = 0 ) đến đến cảm biến phát hiện màu xanh lá rồi dừng lại
, pitton 3 sẽ đẩy sản phẩm xuống thùng chứa số sản phẩm xanh và bắt đầu đếm số sản phẩm xanh lá bằng C3 ( Counter : Bộ đếm )
+, Nếu sản phẩm là màu xanh dương thì băng tải hoạt động đưa sản phẩm đi qua cảm biến đỏ và xanh lá ( CBĐ = 0 , CBX = 0 , pitton 2 = 0 , pitton 3 = 0 ) đến cảm biến phát hiện màu xanh dương , sản phẩm sẽ rơi xuống thùng chứa số sản phẩm xanh dương và bắt đầu đếm số sản phẩm xanh dương bằng C3 ( Counter : Bộ đếm )
Hệ thống hoạt động liên tục cho đến khi bấm Stop thì hệ thống dừng lại c. Phân tích chu trình grafcet
Ban đầu đưa sản phẩm vào băng tải, sản phẩm sẽ được băng tải đưa đến cảm biến để gửi tín hiệu về PLC. Khi đến vị trí định sẵn xi lanh sẽ đẩy các sản phẩm màu xanh lá cây và màu đỏ xuống nơi đã được định sẵn còn lại sản phẩm loại 3 sẽ đi thẳng đến cuối của băng tải.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC Giản đồ grafcet S0 S1 START, CB1 Pitton1, BT CB2 (đọc màu) S2 BT S3 CBĐ Pitton2,C 2 S4 CBĐ BT CBXL CBĐ,CBXL S5 BT CBXD S6 Pitton3,C3 S7 BT,C4 T1=2s Hình 4. 16: Giản đồ grafcet c. Xây dựng chương trình hệ thống
Thiết lập các địa chỉ: Từ giản đồ grafcet và sơ đồ công nghệ, ta có bảng địa chỉ vào ra.
STT Tên Kiểu Dữ liệu Địa chỉ Chú thích
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
1 Start 2 Stop 3 CB1 4 CB2 5 CB3 6 CB4 7 CB5 8 CB6 9 CB7 STT 1 2 3 4 5 6 7
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP 8 9 STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bảng 4. 4
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC STT 1 2 3 4 5
CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.
5.1 Kết quả mô phỏng
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC
- Mô phỏng hệ thống trên phần mềm Factory IO.
5.2 Sơ đồ đấu nối mô hình
Sơ đồ kết nối mạch điều khiển cho hệ thống Sơ đồ kết nối mạch động lực cho hệ thống Sơ đồ mạch nguồn
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC 5.3 Thuyết minh mô phỏng
5.4. KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu, tính toán, thiết kế, và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc, chúng ta đã rút ra được một số kết luận sau:
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc với khối lượng tối đa 05kg
Ứng dụng phần mềm TIA PORTAl
Ứng dụng được PLC và trong điều khiển hệ thống
Áp dụng và tính toán, thiết kế được các hệ thống truyền động cơ khí.
HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI
Chưa điều khiển được tốc độ băng tải do hạn chế về mặt thời gian cũng như phức tạp trong điều khiển
Chỉ phân loại đc hạn chế số màu ( mới chỉ dừng lại ở 3 màu sắc )
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Tích hợp điều khiển vận tốc băng tải : để tăng năng suất phân loại sản phẩm cũng như có thể vận hành băng tải với các chế độ vận tốc khác nhau để phù hợp với từng loại sản phẩm nhất định
Cải thiện thời gian xử lí tín hiệu : nhằm rút ngắn thời gian phân loại, nâng sao hiệu suất sử dụng.
Phát triển hệ thống phân loại màu sắc kết hợp đóng thùng sản phẩm.
Thêm các hệ thống cảnh báo lỗi.
Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. GS. TS. Trần Văn Địch, “Công Nghệ Chế Tạo Máy”, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2001.
2. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1,2 NXB Giáo dục Hà Nội 2006”.
3. Ths. Châu Trí Đức, “Kĩ thuật điều khiển lập trình PLC Semantic S7-1200” , Đại học Cần Thơ, 2008.
4. S7-1200 Programmable Controller System Manual- Siemens
5. http://w3.siemens.com/mcms/human-machine- interface/en/visualization-
software/scada/simatic- wincc/Pages/default.aspx
6. http://plcvietnam.com.vn/
PHỤ LỤC 1: Số liệu đầu vào
- Các số liệu yêu cầu:
+Hệ thống phân biệt sản phẩm ít nhất 3 màu, khối lượng mỗi sản phẩm tối đa 5kg, sử dụng PLC S7-1200
+ Hàng vận chuyển: Thùng sơn + Khối lượng thùng hàng:G= 5Kg + Kích thước hàng: 250x200mm
+ Năng suất của băng tải: z= 1000 Thùng/h + Chiều rộng băng tải: 400mm
+ Đường kính con lăn: D= 50mm + Khối lượng con lăn : 3kg
+ Chiều dài băng tải :L= 3000mm
PHỤ LỤC 2:
Chương trình điều khiển Bản vẽ sơ đồ công nghệ Bản vẽ đồ mạch động lực Bản vẽ mạch điều khiển
Bản vẽ mạch điều khiển khí nén Bản vẽ tủ điện
Bản vẽ thuật toán và chương trình