4.2.Cảm Biến Màu Sắc TCS3200
Cảm biến màu sắc được cấu tạo gồm một con photodiode dùng để lọc màu sắc, xung quanh con cảm biến này là 4 bóng đèn led dùng để chiếu sáng đối tượng cần nhận dạng màu. Cấu tạo của cảm biến này gồm 2 chân S2 và S3 dùng để lọc màu sắc khi nhận được tín hiệu điều khiển, cách điều khiển chúng như sau:
Bảng 2 Tín hiệu điều khiển
S2 S3 PhotoDiode lọc màu
Low Low Lọc màu đỏ
Low High Lọc màu xanh dương
High Low Khơng lọc
23
Cảm biến có 2 cổng dùng để chuyển đổi dòng điện đầu ra thành tần số của tín hiệu ra. Cách điều khiển hai cổng này như sau:
Bảng 3 Cổng chuyển đổi dòng điện ra thành tần số
S0 S1 Tần số cổng xuất Low Low Tần số thấp nhất Low High 2% High Low 20% High High 100% 4.2.1Cài đặt
24
4.2.2. Lưu đồ điều khiển của hệ thống phân loại cà chua theo màu
Lưu đồ điều khiển của hệ thống phân loại cà chua theo màu
25
Mô tả giải thuật: Ấn bắt đầu băng tải hoạt động đưa cà chua ra, khi gặp cảm biến 1
tác động thì băng tải dừng cho cảm biến màu TCS3200 quét phân loại màu sau đó tiếp tục chạy đồng thời xylanh hoạt động gạt sẵn để chờ khi cà chua đến và đẩy cà cà chua vào vị trí theo màu, sau khi cảm biến 2 phát hiện vật đi qua sẽ delay 2 giây để cà chua vào đúng vị trí phân loại, sau đó xylanh trở lại vị trí cũ và lặp lại để dừng hệ thống ấn dừng.
4.3.Giới Thiệu Về PLC Mitsubishi iQ-R Series
MELSEC iQ-R Series bao gồm một loạt các bộ điều khiển lập trình có khả năng phục vụ các nhu cầu điều khiển tự động đa dạng, được thiết kế với bus hệ thống tốc độ cao để đảm bảo MELSEC iQ-R mới có thể đạt hiệu suất cao và khả năng xử lý thơng minh hơn. Cấu hình bao gồm bộ điều khiển đa năng, hiệu suất cao (có sẵn cấu hình mạng CC-Link IE nhúng) có khả năng thay đổi dung lượng bộ nhớ và bộ điều khiển chuyển động vị trí có độ chính xác cao. Ngồi ra, mỗi loại CPU được thiết kế dành riêng cho từng yêu cầu ứng dụng; Safety CPU (hỗ trợ các tiêu chuẩn an toàn cho chức năng), Process CPU (hỗ trợ điều khiển PID tốc độ cao và phản ứng nhanh với các mô đun I/O khi được ghép nối với mô đun chức năng dự phòng sẽ tạo ra hệ thống điều khiển có tính khả dụng cao) và CPU C, cung cấp ngơn ngữ lập trình C để ứng dụng cho các hệ thống điều khiển vi mơ hoặc chuyển đổi chương trình từ máy tính cá nhân/ vi điều khiển một cách thuận tiện hơn.
Hình 4. 5 PLC Mitsubishi MELEC iQ-R
26
4.3.1.Giới thiệu cơ bản về đấu nguồn cho PLC Mitsubishi
Theo nguyên tắc cơ bản thì để plc mitsubishi có thể hoạt động được thì chúng ta cần phải cấp nguồn cho thiết bị. Nguồn cấp cho thiết bị có thể là nguồn 1 pha 220v AC hoặc nguồn DC 24V. Lưu ý khi cấp nguồn cho plc ta phải cấp đúng điện áp quy định nếu không sẽ gây hư hỏng cho plc.
Nếu ký hiệu có 2 chân L và N thì đây là dòng plc cấp nguồn 220v.
Cịn 2 chân + và – thì đây là loại plc sử dụng nguồn 24V.
Hình 4. 6 Đấu nối nguồn cho PLC
https://abientan.com/cach-dau-day-nguon-ngo-vao-ngo-ra-cho-plc-
mitsubishi/?fbclid=IwAR1Tge0VICeEs8S9wW49U5XWCzChcMRLYNqOB933fjSdfGBK W5h18Q0UTOQ
Cách đấu dây tín hiệu ngõ vào PLC Mitsubishi
Trong thực tế thì ngõ vào của plc mitsubishi thường có một số chức năng như sau:
Dùng để đọc trạng thái nút nhấn RUN- STOP, ON-OFF chạy tới lui hay dừng khẩn để viết chương trình.
Kết nối với cảm biến quang, cảm biến tiệm cận để đọc trạng thái của cảm biến.
27
Kết nối với relay báo lỗi trên một số thiết bị để hiển thị lỗi như biến tần hoặc servo.
Các dòng plc Mitsubishi thường có 2 kiểu đấu ngõ vào như sau.
Đối với dịng plc khơng có đi hoặc có đi là 001 thì ở hàng terminal ngõ vào chân COM đã được đấu sẵn xuống nguồn 0V và các ngõ vào sẽ được kích âm, tức ngõ vào sẽ có tín hiệu khi được cấp điện áp 0V. Có nghĩa đối với các loại PLC này chỉ đấu được một kiểu ngõ vào bởi vì chân chung đã đấu cố định sẵn vào 0V.
Đối với dịng plc mitsubishi có đi ES thì chân SS các bạn có thể tùy ý đấu vào +24 hoặc 0V. Nếu đấu vào 24V thì plc dùng kích âm( đấu kiểu sink), có nghĩa là dùng 0V kích vào chân X thì sẽ có tín hiệu, cịn nếu SS đấu vào chân 0V thì dùng 24V kích vào chân tín hiệu gọi là kích dương( kiểu đấu source)
Hình 4. 7 Đấu dây ngõ vào
https://abientan.com/cach-dau-day-nguon-ngo-vao-ngo-ra-cho-plc-
mitsubishi/?fbclid=IwAR1Tge0VICeEs8S9wW49U5XWCzChcMRLYNqOB933 fjSdfGBKW5h18Q0UTOQ
28
Hướng dẫn đấu dây ngõ ra plc Mitsubishi
Đối với dạng plc mitsubishi có ngõ ra dạng relay các bạn đấu nối như sau: COM0 và Y0 sẽ đóng vai trị như một tiếp điểm thường hở của relay, khi bạn OUT tín hiệu ra Y0 thì hai điểm này sẽ nối nhau. Tương tự cho Y1 và COM1. Đối với COM2 thì chân này dùng chung cho tất cả các ngõ Y còn lại.
Cịn loại MT thì cách đấu dây sẽ hoàn toàn khác. Chân COM0 và Y0 sẽ được nối nhau bằng 1 transistor. Theo như hình ở phía dưới khi bạn out ra Y0 thì transistor sẽ dẫn và chân Y0 nối với COM0, lúc này sẽ có nguồn chảy qua tải. Tương tự đối với COM1 và Y1. Các chân cịn lại sử dụng chung chân COM2.
Hình 4. 8 Đấu dây ngõ ra
https://abientan.com/cach-dau-day-nguon-ngo-vao-ngo-ra-cho-plc-
mitsubishi/?fbclid=IwAR1Tge0VICeEs8S9wW49U5XWCzChcMRLYNqOB933fjS dfGBKW5h18Q0UTOQ
29
4.3.2 Lưu đồ hệ thống rửa, tải cà chua và lập trình cho PLC
Lưu đồ hệ thống rửa và tải cà chua
Hình 4. 9 Lưu đồ hệ thống rửa cà chua
Mô tả giải thuật: Ấn bắt đầu van điện từ A sẽ bơm nước vào bồn rửa 60 giây rồi
đóng lại, sau đó điều khiển động cơ rửa cà chua trong thời gian đã cài đặt trước là 30 giây, tiếp đến là điều khiển động cơ băng tải móc cà chua lên trong vịng 1800 giây.
30
Sau khi hết thời gian hoạt động móc cà chua lên thì động cơ băng tải sẽ ngưng và van điện từ B dưới đáy bồn sẽ mở để xả nước ra bên ngồi. Chu trình sẽ được lặp lại sau khi hoàn tất, muốn dừng chu trình hoạt động ấn dừng.
Lập trình cho plc
Để lập trình cho plc ta cần phần mềm gx works 3
Hình 4. 10 Giao diện phần mềm GX WORKS 3 lập trình cho PLC
Chương trình chính của hệ thống rửa cà chua.
31
4.4.Hệ Thống Điều Khiển Điện – Khí Nén
4.4.1.Những Đặc Điểm Cơ Bản
Hệ thống khí nén gồm nhiều thiết bị nhưng quan trọng nhất là máy nén khi và bình tích áp, được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp lắp ráp, chế biến đặc biệt ở lĩnh vực cần đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc ở môi trường độc hại.
4.4.2.Các dạng truyền động sử dụng khí nén
Truyền đơng thẳng là ưu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi tiết khi gia cơng các thiết bị đóng dập, phân loại và đóng gói sản phẩm.
Truyền động quay trong nhiều rường hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng truyền động sử dụng các năng lượng khác. Ở những hệ truyền động quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện.
Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén
Ưu điểm:
Do khơng khí có khả năng chịu nén nên có thể nén và trích chứa trong bình chưa với áp suất cao thuận lợi, như là một kho chứa năng lượng. Trong vận hành, người ta thường xây dựng trạm khí nén dùng chung cho nhiều mục đích khác nhau như công việc làm sạch, truyền động trong các máy móc. Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đường ống với tổn thất nhỏ. Khí nén sau khi sinh cơng cơ học có thể thải ra ngồi mà khơng gây tổn hại cho môi trường.
- Tốc độ truyền động cao, linh hoạt.
- Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác. - Có giải pháp và thiết bị phịng ngừa quá tải.
Nhược điểm:
Công suất chuyển động khơng lớn, do khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn nên khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động có xu hướng thay đổi. Vì vậy khả năng duy trì chuyển động thẳng đều hoặc quay đều thường là khó thực hiện, dịng khí nén được giải phóng ra mơi trường có thể gây tiếng ồn
32
4.4.3.Cấu Trúc Của Hệ Thống Khí Nén
Hệ thống khí nén thường bao gồm các khối thiết bị:
- Trạm nguồn: máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an tồn, các thiết bị xử lí khí nén (lọc bụi, lọc hơi nước, sấy khơ,…)
- Khối điều khiển: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành.
- Khối các thiết bị chấp hành: xi lanh, động cơ khí nén, giác hút.
Dựa vào năng lượng của tín hiệu điều khiển, người ta chia ra hai dạng hệ thống khí nén.
- Hệ thống điều khiển bằng khí nén trong đó tín hiệu điều khiển bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí nén.
Hình 4. 12 Cấu trúc của hệ thống điều khiển khí nén
https://binhtichapvarem.vn/n2_1/83_gioi-thieu-tong-quan-ve-he-thong-khi-nen- .html
33
- Hệ thống điều khiển điện - khí nén các phần tử điều khiển hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện – khí nén.
Hình 4. 13 Hệ thống điện khí nén
https://binhtichapvarem.vn/n2_1/83_gioi-thieu-tong-quan-ve-he-thong-khi-nen- .html
Khối thiết bị chấp hành:
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại xi lanh với kích thước và cơng dụng khác nhau như xi lanh vng, xi lanh trịn, xi lanh kẹp, xi lanh compact, xi lanh xoay, xi lanh trượt… với yêu cầu của đề tài nhóm quyết định chọn xi lanh trịn để sử dụng. Hệ thống điều khiển khí nén sẽ thực hiện nhiệm vụ đưa cà chua ra khỏi băng tải để hoàn thành việc phân loại.
34
Để xi lanh hoạt động được thì ta cần có van điện từ để điều khiển hành trình của pittong. Van điện từ còn được gọi với cái tên solenoid valve. Đây là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm soát dịng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào ngun lí chặn đóng mở do lực tác động của cuộn dây điện từ. Van điện từ loại xi lanh mà chúng ta có cách chọn cho phù hợp riêng với xi lanh mà nhóm chọn thì có các loại van 4/2, 5/2 hoặc 5/3 với một hoặc hai đầu cuộn dây. Và nhóm chọn van 5/2 hai đầu cuộn dây để thực hiện điều khiển.
Hình 4. 15 Van điện từ 5.2
https://khinenthuanhung.vn/van-dien-tu-khi-nen-airtac-4v420-15-van-khi-nen-5-2-2- dau-coil-ren-21/
4.5.Giới Thiệu Về Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS30C4
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thơng qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở.
35
Hình 4. 16 Mơ tả quan cảm biến vật cản hồng ngoại
https://linhkienvietnam.vn/cam-bien-khoang-cach-e3f-ds10p2-pnp-5-10cm- g2h3?gclid=CjwKCAjw1JeJBhB9EiwAV612y9s9uaT4sBTHkapx6UOElg0-sYlp7Q-
MWnfF_69UVBLfoSIeCehSjxoCcHEQAvD_BwE Sơ các chân kết nối của cảm biến hồng ngoại
Hình 4. 17 Sơ đồ kết nối của cảm biến hồng ngoại
https://linhkienvietnam.vn/cam-bien-khoang-cach-e3f-ds10p2-pnp-5-10cm- g2h3?gclid=CjwKCAjw1JeJBhB9EiwAV612y9s9uaT4sBTHkapx6UOElg0-sYlp7Q-
MWnfF_69UVBLfoSIeCehSjxoCcHEQAvD_BwE
- Đặc điểm
Thông số kỹ thuật:
Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 30cm
Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở Dịng kích ngõ ra: 300mA
36
Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tuỳ biến được điện áp ngõ ra, trở treo lên áp bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu.
Chất liệu sản phẩm: nhựa. Có LeD hiển thị ngõ ra màu đỏ Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L) Sơ đồ dây:
- Nâu: VCC
- Đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN
- Xanh dương: GND
Hình 4. 18 Cảm biến vật cản hồng ngoại
https://dientu360.com/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e18-d80nk
4.6.Giới Thiệu Về Biến Tần Mitsubishi Fr-D720s -0.1K
Cách cài đặt thông số biến tần ( xem phụ lục trang 51) Thông số:
- Điện áp cung cấp : 3 pha 200~240VAC 50/60 Hz - Hệ số công suất : 0.98
- Công suất Motor : 0,1 kW - Công suất ngõ ra : 0,3 kVA - Định mức dịng : 0,8 A - Tích hợp bộ lọc EMC
- Kết nối truyền thông : RS-485, Profibus DP, CC-Link, DeviceNet, LonWorks, ControlNet, Modbus RTU, Metasys N2, EtherNet IP và Modbus TCP/IP
37
Hình 4. 19 Biến tần Mitsubishi Fr-D720s-0,1k
https://codienhaiau.com/product/bien-tan-1-pha-mitsubishi-fr-d720s-0-1k/ Thiết bị mở rộng:
Màn hình vận hành LCD,cuộn kháng xoay chiều, cuộn kháng một chiều, bộ phanh, điện trở phanh, lọc nhiễu...Card tham chiếu tốc độ, card truyền thông, card giám sát, card điều khiển tốc độ máy phát
- Cấp bảo vệ: IP00 (Mở lắp biến tần), IP20 (Đóng lắp)
- Khả năng chịu quá tải: 150% trong 60s và 200% trong 0,5s
- Kích thước: 68x128x80,5(mm)
- Trọng lượng: 0,5kg
Hình 4. 20 Catalog biến tần Fr-D720S-0,1K
http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/catalog/inv/l06055eng/l06055engf.pd f
38
4.6.1 Sơ đồ đấu dây.
Nguồn cấp cho biến tần AC 3 pha (220V hoặc 380V) cấp vào chân R, S, T hoặc một pha cấp vào chân R, S. Sơ đồ kết tương tự như các loại biến tần khác của hãng Mitsubishi, sơ đồ chi tiết trình bày trong hình dưới đây.
Hình 4. 21 Sơ đồ đấu dây Mitssubishi D700
https://kienthuctudonghoa.com/cai-dat-bien-tan-mitsubishi-d700/
4.7.Một Số Linh Kiện Khác
4.7.1Van điện từ
Van điện từ hay còn được gọi là Solenoid Valve nó là một thiết bị điện dùng để điều khiển các dịng lưu chất như: Khí, Nước và Gas. Van được điều khiển bởi các loại điện áp là: 220VAC hoặc 24VDC, 12VDC.
Hình 4. 22 Van điện từ 24V khơng áp lực nước thường đóng
https://tiki.vn/van-dien-tu-vaks-khong-ap-luc-nuoc-n-f-phi-21-dung-dien-12v- nguon-rat-an-toan-khi-su-dung-trong-moi-truong-nuoc-p70491150.html
39
4.7.2Nút nhấn
Nút nhấn (nút ấn) là một loại khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển.
Hình 4. 23 Catalog nút nhấn Schneider
https://beeteco.com/catalog-den-bao-nut-nhan-schneider-harmony-xb5-plastic.html
4.7.3.Động cơ
Trong mơ hình, nhóm sử dụng truyền động băng tải dây đai và không yêu cầu tải trọng lớn nên không cần động cơ có cơng suất lớn. Với u cầu khá đơn giản của băng tải như là :
- Băng tải chạy liên tục, có thể dừng khi cần.
- Khơng địi hỏi độ chính xác, tải trọng băng tải nhẹ. - Dễ điều khiển, giá thành rẻ.
Nhóm sử dụng 3 động cơ trong mơ hình với các mục đích và chức năng khác nhau:
Động cơ trong bồn rửa và động cơ băng chuyền sau khi rửa cà chua.