Để có thể in được logo vào thân chai thì khâu này phải cần có cơ cấu chấp hành là xi lanh để dùng đủ lực cần thiết đưa con dấu logo vào thân chai và thực hiện thao tác in dấu logo. Khâu này cũng được trang bị cảm biến hồng ngoại để đếm số chai chính xác cho cơ cấu hoạt động đúng với yêu cầu thuật toán đề ra.
1.6. Giới hạn đề tài
Trong khả năng cho phép nhóm chỉ thi công và chế tạo mô hình. Vì khoảng thời gian để làm đề tài là có hạn, với lượng kiến thức chuyên môn được học trong suốt thời
gian học và khả năng có hạn, nhóm thực hiện đề tài chỉ giải quyết một vài vấn đề như sau:
Mô hình thiết kế và hoạt động được khá ổn định.
Tuy nhiên vẫn còn một số sai sót do linh kiện.
Một số chi tiết cơ khí còn hoạt động chưa được mượt mà và độ chính xác so với yêu cầu chưa cao.
Thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC S7-1200 VÀ TIA PORTAL
2.1. Tổng quan về PLC
Trong lĩnh vực kỹ thuật điều khiển tự động hóa, hình thức điều khiển được chia thành hai loại cơ bản. Điều khiển dựa trên các trang thiết bị điện (như: nút nhấn, công tắc, rơ le trung gian, rơ le thời gian) kết nối với nhau tạo thành một hệ thống điều khiển và điều khiển bằng bộ lập trình PLC.
2.1.1.Bộ lập trình PLC
PLC là từ viết tắt của “Programmable logic controller” được dịch sang tiếng việt là bộ điều khiển logic khả trình, hay được gọi là bộ điều khiển lập trình. PLC cho phép sử dụng linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình để thực hiện các sự kiện theo một quy trình. Trong thực tế, chúng ta có thể hiểu PLC như một cụm các relay được tập hợp, thu nhỏ lại và được nâng cấp, thông minh hơn (smart relay). Ngôn ngữ lập trình PLC rất phong phú và đa dạng, tuy nhiên phổ biến nhất là Ladder, State Logic, C,..
PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp. Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất.
2.1.2.Lịch sử ra đời PLC
Từ khi ngành công nghiệp sản xuất bắt đầu phát triển, để điều khiển một dây chuyền, một thiết bị máy móc công nghiệp nào người ta thường thực hiện kết nối các linh kiện điều khiển riêng lẻ (Rơle, timer, contactor …) lại với nhau tuỳ theo mức độ yêu cầu thành một hệ thống điện điều khiển đáp ứng nhu cầu mà bài toán công nghệ đặt ra. Công việc này diễn ra khá phức tạp trong thi công vì phải thao tác chủ yếu trong việc đấu nối, lắp đặt mất khá nhiều thời gian mà hiệu quả lại không cao vì một thiết bị có thể cần được lấy tín hiệu nhiều lần mà số lượng lại rất hạn chế, bởi vậy lượng vật tư là rất nhiều đặc biệt trong quá trình sửa chữa bảo trì, hay cần thay đổi quy trình sản xuất gặp rất nhiều khó khăn và mất rất nhiều thời gian trong việc tìm kiếm hư hỏng và đi lại dây bởi vậy năng suất lao động giảm đi rõ rệt.
Với những nhược điểm trên các nhà khoa học, nhà nghiên cứu đã nỗ lực để tìm ra một giải pháp điều khiển tối ưu nhất đáp ứng mong mỏi của ngành công nghiệp hiện đại đó là tự động hoá quá trình sản xuất làm giảm sức lao động, giúp người lao động không phải làm việc ở những khu vực nguy hiểm, độc hại ….mà năng suất lao động lại tăng cao gấp nhiều lần.
Một hệ thống điều khiển ưu việt mà chúng ta cần phải chọn để điều khiển cho ngành công nghiệp hiện đại cần phải hội tụ đủ các yếu tố sau: Tính tự động cao, kích thước và khối lượng nhỏ gọn, giá thành hạ, dễ thi công, sửa chữa, chất lượng làm việc ổn định linh hoạt …
Từ đó hệ thống điều khiển có thể lập trình được PLC (Programable Logic Control) ra đời đầu tiên năm 1968 (Công ty General Moto – Mỹ). Tuy nhiên bộ điều khiển này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống, vì vậy qua nhiều năm cải tiến và phát triển không ngừng khắc phục những nhược điểm còn tồn tại để có được bộ điều khiển PLC như ngày nay, đã giải quyết được các vấn đề nêu trên với các ưu việt như sau:
Là bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán điều khiển.
Có khả năng mở rộng các module vào ra khi cần thiết.
Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình.
Có khả năng truyền thông đó là trao đổi thông tin với môi trường xung quanh như với máy tính, các PLC khác, các thiết bị giám sát, điều khiển….
Có khả năng chống nhiễu với độ tin cậy cao và có rất nhiều ưu điểm khác nữa. Hiện nay trên thế giới đang song hành có nhiều hãng PLC khác nhau cùng phát triển như hãnh Omron, Misubishi, Hitachi, ABB, Siemen, Unitronics,…và có nhiều hãng khác nữa nhưng chúng đều có chung một nguyên lý cơ bản chỉ có vài điểm khác biệt với từng mặt mạnh riêng của từng ngành mà người sử dụng sẽ quyết định nên dùng hãng PLC nào cho thích hợp với mình mà thôi.
2.1.3.Sự khác biệt của PLC
Có một vài tính năng chính khiến PLC khác biệt so với máy tính công nghiệp, vi điều khiển và các giải pháp điều khiển công nghiệp khác như:
+ I/O: CPU lưu trữ và xử lý dữ liệu chương trình, còn các mô-đun đầu vào và đầu ra kết nối PLC với phần còn lại của máy; các mô-đun I / O này cung cấp thông tin cho CPU và kích hoạt các tiến trình cụ thể đã được lập trình trước đó. I / O có thể là tương tự hoặc số; thiết bị đầu vào có thể bao gồm cảm biến, công tắc và đồng hồ đo,
trong khi đầu ra có thể bao gồm rơle, đèn, van và động cơ. Người dùng có thể trộn và kết hợp các I / O của PLC để có được cấu hình phù hợp cho ứng dụng của họ.
+ Truyền thông: ngoài các thiết bị đầu vào và đầu ra, PLC cũng có thể cần kết nối với các loại hệ thống khác; ví dụ, người dùng có thể muốn xuất dữ liệu ứng dụng được ghi lại bởi PLC sang hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA),được theo dõi bởi nhiều thiết bị. PLC cung cấp một loạt các cổng và giao thức truyền thông để đảm bảo rằng PLC có thể giao tiếp với các hệ thống khác này.
+ HMI: Để tương tác với PLC trong thời gian thực, người dùng cần có HMI hoặc Giao diện người máy. Các giao diện vận hành này có thể là màn hình đơn giản, với màn hình đọc văn bản và bàn phím hoặc bảng điều khiển màn hình cảm ứng lớn tương tự như thiết bị điện tử tiêu dùng, nhưng bằng cách nào đó, chúng cho phép người dùng xem lại và nhập thông tin vào PLC trong thời gian thực.
2.1.4.Điểm vượt trội của PLC
Cùng với sự phất triển của phần cứng lẫn phần mềm, PLC ngày càng tăng được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp. Kích thước của PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O càng nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải quyết được nhiều vấn đề phức tạp trong điều khiển hệ thống. Chúng ta cùng so sánh sự vượt trội của PLC so với trang thiết bị điều khiển nối dây:
Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học
Thiết kế gọn nhẹ, dễ bảo quản, vận chuyển, sữa chữa
Tiết kiệm không gian lắp đặt, tính thẩm mỹ cao
Dung lượng bộ nhớ lớn có thể chứa được những chương trình phức tạp
Hoàn toàn được tin cậy sử dụng trong môi trường công nghiệp
Có thể giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: điện thoại, laptop, máy tính, HMI và các thiết bị ngoại vi khác.
Dễ dàng mở rộng và nâng cấp từ phần cứng đến phần mềm
Giá thành rất cạnh tranh và dễ dàng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực với hiệu quả cao
2.1.5.PLC & IoT 4.0
Trong thế giới ngày nay, ngày của thế giới kết nối vạn vật trong công nghiệp (iIoT – Industrial Internet of Things) và các bộ điều khiển lập trình công nghiệp 4.0
được yêu cầu để truyền dữ liệu qua trình duyệt Web, kết nối với cơ sở dữ liệu qua SQL và thậm chí với dữ liệu đám mây qua MQTT.
2.1.6.Cấu tạo
Tất cả các PLC đều có 2 phần chính sau:
Một bộ nhớ chương trình bên trong và có thể mở rộng thêm bộ nhớ ngoài (tùy vào model)
Một bộ vi xử lý có các chức năng xử lý chương trình nạp vào và các cổng giao tiếp sử dụng trong việc ghép nối các thành phần khác như: module I/O, module truyền thông, thiết bị ngoại vi,..
Có một số dòng sản phẩm PLC đơn giản hỗ trợ lập trình trực tiếp ngay trên thiết bị (và máy tính). Tuy nhiên, đa phần các loại PLC còn lại thì đều hỗ trợ lập trình trên máy tính và thường được kết nối thông qua cổng USB Mini, RS232/422/485, Ethernet,..
2.1.7.Ưu nhược điểm của PLC