Khi cấp nguồn cho máy, nhấn nút Start thì PLC hoạt động.
Khi bỏ tiền vào thì công tắc hành trình chạm và truyền tín hiệu đến PLC.
Khi khách hàng nhấn nút tƣơng ứng với số tiền khách hàng bỏ vào thì PLC kích tín hiệu làm quay động cơ và đẩy nƣớc ra
Máy bán nƣớc ngọt này, khách hàng chỉ đƣợc mua một lần hành trình hoạt động của máy lặp lại ban đầu.
3.3.2. Cách thao tác máy bán nước tự động
3.3.2.1. Trình tự thao tác trên máy của khách hàng
Khách hàng bỏ tiền m vào máy.
Khách hàng đã bỏ đủ tiền thì chọn hàng
Bấm nút vào loại hàng đã chọn
3.3.2.2. Trình tự thực hiện của máy
Khi nhận đƣợc tiền bỏ vào, máy sẽ kích PLC và khi khách nhấn nút thì điều kiện bắt buộc là số tiền nào thì chỉ đƣợc nhấn nút loại nƣớc số tiền đó
3.5. Lựa chọn linh kiện
3.5.1. Mạch giảm áp DC – DC LM2596:
Hình 3.3: Mạch giảm áp DC-DC LM2596
Mạch giảm áp DC-DC Buck LM2596 3A có kích thƣớc nhỏ gọn có khả năng giảm áp từ 30VDC xuống 1.5VDC mà vẫn đạt hiệu suất cao (92%), thích hợp cho các ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho các thiết bị nhƣ camera, robot...
Thông số kỹ thuật:
Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V.
Điện áp đầu ra: Điều chỉnh đƣợc trong khoảng 1.5V đến 30V.
Dòng đáp ứng tối đa là 3A.
Hiệu suất: 92%
Công suất: 15W
Kích thƣớc: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm
3.5.2. Đông cơ giảm tốc:
Động cơ DC giảm tốc JGB37-520 DC Geared Motor có cấu tạo bằng kim loại cho độ bền và độ ổn định cao, đƣợc sử dụng trong các mô hình robot, xe, thuyền,, hộp giảm tốc của động cơ có nhiều tỉ số truyền giúp bạn dễ dàng lựa chọn giữa lực kéo và tốc độ (lực kéo càng lớn thì tốc độ càng chậm và ngƣợc lại), động cơ sử dụng nguyên liệu chất lƣợng cao (lõi dây đồng nguyên chất, lá thép 407, vòng tiếp xúc niken, nam châm từ tính mạnh), cho sức mạnh và độ bền vƣợt trội hơn các loại giá r trên thị trƣờng hiện nay (sử dụng lõi dây nhôm, nam châm từ tính yếu).
Thông số kỹ thuật:
Điện áp làm việc: 6-15VDC
Điện áp định mức: 12VDC
Dòng điện không tải: 1A
Tốc độ: 107 vòng/phút hoặc 200 vòng/phút Lực kéo moment: Công suất: 7-15W Trục 6MM khuyết D 3.5.3. Công tắc hành trình: Hình 3.5: Công tắc hành trình
Công tắc hành trình là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện ở lƣới điện hạ áp. Nó có tác động tƣơng tự nhƣ nút ấn, chỉ khác là nếu đối với nút ấn thì phải ấn
bằng tay thì công tắc hành trình chỉ cần động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, từ đó quá trình chuyển động cơ khí sẽ thành tín hiệu điện
Thông số kỹ thuật:
Dòng định mức: 15A ~ 250VAC
Cấu hình tiếp điểm: SPDT – NO/NC
Chống nƣớc: IP40
Lực tác động: 2. 35N
Vật liệu tiếp điểm: Hợp kim bạc
Tuổi thọ: 3.000.000 lần Lực giải phóng: 0.49 N Nhiệt độ hoạt động: -25 đến 85 độ C 3.5.4. PLC S7-1200 CPU 1212 DC/DC/DC: Hình 3.6: CPU 1212 DC/DC/DC Thông số kỹ thuật : Nguồn cấp: 24VDC
Số chân ngõ vào DI: 14
Số chân ngõ ra DO: 10
Số chân vào AI: 2
3.5.5. Nguồn tổ ong:
Hình 3.7: Chỉnh lƣu tổ ong
Mô tả : Chỉnh lƣu từ lƣới điện xoay chiều thành điện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị điện tử. Dùng trong các mạch ổn áp , cung cấp dòng áp đủ tranh trƣờng hợp sụt áp, dòng ảnh hƣởng tới mạch. Hiệu quả cao, giá thành thấp , độ tin cậy cao. Cung cấp dòng điện chuẩn thông số kỹ thuật
Chức năng trong mô hình: cấp nguồn 24VDC cho hệ thống. Thông số kỹ thuật :
Điện Áp Đầu Vào: AC 220V ( Chân L và N )
Điện Áp Đầu Ra: DC 24V 5A (Chân dƣơng V+, Chân Mass-GND: V-)
Công Suất: 120W
Điện áp ra điều chỉnh: +/-10%
Phạm vi điện áp đầu vào: 85 ~ 132VAC / 180 ~ 264VAC
Dòng vào: 2.6a / 115V 1.3a / 230V
Rò rỉ: <1mA / 240VAC
Bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp, bảo vệ nhiệt độ cao.
Khả năng chống sốc: 10 ~ 500Hz, 2G 10min/1 chu kỳ, thời kỳ cho 60 phút mỗi trục
Nhiệt độ bảo quản, nhiệt độ: -20 ℃ ~ + 85 ℃, 10% ~ 95RH
Kích thƣớc: 199 * 98 * 38mm
Trọng lƣợng: 0.52Kgs
3.5.6. Nút nhấn:
Mô tả: đƣợc dùng để đóng cắt mạch điện, nút nhấn đề đƣợc sử dụng chủ yếu trong các thiết bị hàn, khoan... Giúp cho việc đóng cắt mạch điện nhanh chóng và dễ dàng.
Chức năng trong mô hình : Khởi động và dừng mô hình. Thông số kỹ thuật :
Chất liệu: Nhựa
Chiều dài của nút nhấn (chƣa tính chân): 30mm
Đƣờng kính nút bấm:15mm Màu sắc: xanh lá, đỏ, vàng Kiểu nút: Nhấn Số chân: 4 chân Điện áp cung cấp: 24 VDC Trạng thái: Có đèn Hình 3.8: Nút nhấn
3.5.7. Rơ le đóng cắt:
Hình 3.9: Rơ-le
Mô tả: Rơ le (relay) là một công tắc có thể chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói nó là một công tắc vì rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào việc đấu nối của chúng ta
Chức năng trong mô hình: Đóng/ ngắt các động cơ, van, đèn, xylanh Thông số kỹ thuật: Kích thƣớc: 27mm× 21mm×35mm Nhiệt độ: -25 đến 55 độ C Điện áp: 24VDC Số chân: 8 chân Trọng lƣợng: 40g Số lần đóng cắt: 100.000 lần
Hình 3.10 : Aptomat
Mô tả: Aptomat tên thƣờng gọi là thiết bị đóng ngắt tự động (cầu dao tự động)
Chức năng trong mô hình: đóng ngắt mạch động lực Thông số kỹ thuật:
Dòng điện định mức: 10A
Cấp điện áp: 240VAC
Dòng cắt mạch định mức: 1.5KA
3.7. Bảng phân công đầu vào – ra: S S TT Ký Tự Chức năng Ghi chú 1 I0.4 STAR 2 I0.3 STOP
3 I0.6 Cảm biến nhận tiền 5k 4 I0.5 Cảm biến nhận tiền 10k 5 I0.7 Cảm biến nhận tiền 20k 6 I0.0 Chọn yêu cầu ra nƣớc
5k
7 I0.2 Chọn yêu cầu nƣớc ra 10k
8 I0.1 Chọn yêu cầu nƣớc ra 20k
9 Q0.1 Đèn xanh báo hoạt động 1 0 Q0.5 Đèn đỏ báo dừng 1 1 Q0.4 Động cơ loại 5k 1 2 Q0.3 Động cơ loại 10k 1 3 Q0.2 Động cơ loại 20k
CHƢƠNG 4: VIẾT CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
4.1. Thi công hệ thống điện:
4.1.1. Các tập lệnh sử dụng
Các tập lệnh đã sử dụng:
Tiếp điểm thƣờng hở:
Tiếp điểm thƣờng hở sẽ đóng khi có giá trị bit n bẳng 1 và ngƣợc lại.
Tiếp điểm thƣờng đóng:
Tiếp điểm thƣờng đóng vào khi bit đƣợc gán cho nó mức logic 0 và ngƣợc lại.
Reset 1 trƣờng bit:
RESET-BF: ghi một giá trị dữ liệu bằng 1 đƣợc gán cho n bit bắt đầu tại địa chỉ OUT. Khi RESET-BF không đƣợc kích hoạt, địa chỉ OUT không bị thay đổi.
Lệnh Set ( đặt )
Khi lệnh S (Set) đƣợc kích hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT đƣợc đặt lên 1. Khi lệnh S không đƣợc kích hoạt, ngõ ra OUT không bị thay đổi
Khi lệnh R (Reset) đƣợc kích hoạt , giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT đƣợc đặt về 0. Khi lệnh R không đƣợc kích hoạt , ngõ ra OUT không bị thay đổi.
Cuộn dây ngõ ra (LAD)
Lệnh đầu ra coil sẽ ghi giá trị đến bit đầu ra theo giá trị đầu vào.
Các bộ định thời (Timer)
TON: Ngõ ra của bộ định thì ON- delay Q đƣợc đặt lên ON sau một sự trì hoãn thời gian đặt trƣớc.
Bộ Counter đếm lên.
Dùng để đếm số tiền bỏ vào và thực hiện cộng dồn số tiền khi sử dụng tiền có mệnh giá nhỏ để mua nƣớc mệnh giá lớn hơn.
4.1.2. Thiết kế tủ điện:
Hình 4.1: Hình ảnh mặt trong tủ điện
`
Hình 4.3: Hình ảnh mặt ngoài tủ điện
4.1.3. Thiết kế hệ thống nút nhấn lựa chọn loại nước.
Để thuận lợi cho việc trả sản phẩm ra thì chúng em đã thiết lập hệ thống nút nhấn chọn loại nƣớc tích hợp cùng đèn báo khi bấm nút hợp lệ tƣơng đƣơng với số tiền đã đƣa vào.
4.1.4. Thiết kế máy bán nước tự động:
Hình 4.5: Mặt trƣớc mô hình máy bán nƣớc
4.2. Viết chƣơng trình lập trình cho PLC.
4.2.1. Lập bảng địa chỉ cho các chân PLC tương ứng đầu vào đầu ra.
Hình 4.7: Thiết lập bảng và các tag cho chân của PLC
4.3. Đánh giá kết quả thực hiện đề tài:
Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp dƣới sự hƣớng dẫn nhiệt tình của GV hƣớng dẫn ThS.Võ Khánh Thoại, đến nay em đã hoàn thành đồ án của mình với tên đề tài “LẬP TRÌNH PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG”. Nội dung chính của đồ án bao gồm:
Phần kiến thức:
Tìm hiểu về bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200
Tìm hiểu về phần mềm chƣơng trình soilword.
Tìm hiểu về các thiết bị có trong hệ thống. Phần thiết kế thi công:
Xây dựng quy trình công nghệ máy bán nƣớc tự động phân loại dựa trên công tắc hành trình
Xây dựng mô hình cơ khí
Thiết kế gia công chi tiết trên mô hình
Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ hệ thống điện
Viết chƣơng trình điều khiển cho hệ thống
Trong nội dung đồ án, em đã thiết kế hệ thống điều khiển thành công mô hình “LẬP TRÌNH PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG”. Tuy nhiên đồ án này vẫn do hạn chế kiến thức thực tế và tay nghề của em chƣa đƣợc nhiều nên mô hình điều khiển vẫn chƣa đƣợc tối ƣu.
Đó là hạn chế của đề tài, mong rằng đề tài này sẽ đƣợc các bạn sinh viên khóa sau sẽ tiếp tục nghiên cứu và khắc phục những mặt hạn chế của đề tài để tạo ra những sản phẩm tối ƣu phục vụ cho đời sống sinh hoạt. Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn GV hƣớng dẫn ThS Võ Khách Thoại đã hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án.
4.4. Hƣớng phát triển:
Cải thiện phần cơ khí
Hoàn thiện mô hình sản phẩm nhanh và không gặp một số vấn đề.
Có sử dụng LCD hoặc các thanh LED 7 đoạn hiển thị số tiền khách đã bỏ vào máy.
Có thể chấp nhận nhiều cách thanh toán tiền ví dụ nhƣ mã QR, hay cảm biến hình ảnh, thanh toán bằng th nội bộ.
Có khả năng phân biệt tiền thật và tiền giả
Có thể giữ lạnh đồ uống
KẾT LUẬN
Máy bán nƣớc tự động ra đời sẽ mang lại rất nhiều tiện ích trong việc cung cấp các thức uống giải khát một cách nhanh chóng và tiện lợi. Trong tƣơng lai những thiết bị tự động nhƣ máy bán nƣớc sẽ làm tăng hiệu quả sản xuất và giảm chi phí cho con ngƣời trong việc bán sản phẩm. Tuy nhiên ở nƣớc ta nhiều nơi những thiếc bị nhƣ máy bán nƣớc vẫn còn là mặt hàng xa xỉ. Nhận dạng tiền xu trong các máy bán nƣớc tƣơng đối dễ dàng nhƣng để nhận dạng tiền Polyme cần phải có những công nghệ phức tạp nhƣ xử lý ảnh, đồ họa.
Đề tài chúng em tìm hiểu còn khá nhiều hạn chế chỉ dừng lại ở mức độ mô hình nghiên cứu và chƣa có điều kiện khai thác cấu tạo thực tế của máy bán nƣớc. Nhóm chúng em hy vọng một ngày nào đó sẽ có điều kiện tìm hiểu cụ thể hơn.
Một lần nữa chúng em xin gửi lời cám ơn đến giảng viên hƣớng dẫn là thầy Võ Khánh Thoại đã giúp đỡ nhóm chúng em trong quá trình hoàn thành đề tài
Tài liệu tham khảo
Đề tài có sự tham khảo từ các tài liệu sau:
Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 với TIA Portal”, năm 2019, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
Nguyễn Đức Hoàng, “PLC Programmable Logic Controller”, năm 2014, Đại học Bách Khoa Hồ Chí Minh
Dƣơng Minh Trí, “Sơ đồ chân Linh kiện bán dẫn”, nhà xuất bản Khoa học và
Kỹ thuật.
PGS. TS Ngô Văn Thuyên, KS. Phạm Quang Huy, “Lập trình với PLC S7-1200 và S7-1500”, năm 2019, Nhà xuất bản Thanh Niên
Tăng Văn Mùi, Nguyễn Tiến Dũng, “Điều Khiển Logic Lập Trình PLC”, nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật