36 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
37 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
38 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
39 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HOÀI NAM
4.2.3. Sơ đồ đấu nối động cơ bước với HBS86H.
40 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
4.2.4. Sơ đồ đấu nối van điện từ động cơ băng tải
Hình 4.5. Sơ đồ đấu nối van điện từ và động cơ băng tải
4.3. Các yêu cầu đặt ra khi lập trình hoạt động điều khiển.
- Chọn lựa các thiết bị phù hợp, hoạt động ổn định. - Hệ thống hoạt động an tồn và ổn định.
- Có hai chế độ Auto (tương ứng với điều khiển hoạt động từ máy tính) và Manual (vận hành pha màu từ tủ điều khiển). Hai chế độ này không gây lỗi, xử lý chồng chéo với nhau.
- Có thể xử lý được tất cả các lỗi có thể xảy ra như: Công nhận vận hành sai, lỗi hết nguyên liệu sơn, hết lon, hết nắp, hệ thống vẫn có thể hoạt động lại bình thường sau khi mất điện hoặc nhấn dừng khẩn cấp.
41 SVTH LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM 4.4. Bảng địa chỉ I/O PLC 4.4.1.1. Bảng địa chỉ ngỏ vào PLC. Bảng 4.1. Bảng địa chỉ ngõ vào PLC STT Địa chỉ Thiết bị
1 X00 Cảm biến lưu lượng nước 1
2 X01 Cảm biến lưu lượng nước 2
3 X02 Cảm biến lưu lượng nước 3
4 X03 Cảm biến lưu lượng nước 4
5 X04 Nút bắt Đầu quy trình 6 X05 Nút kết thúc quy trình 7 X06 Nút xóa Lỗi 8 X07 Nút Dừng Khẩn cấp 9 X10 Cảm biến mực nước 1-1 10 X11 Cảm biến mực nước 2-1 11 X12 Cảm biến mực nước 3-1 12 X13 Cảm biến mực nước 4-1
13 X14 Cảm biến tiệm cận thùng (lon) 14 X15 Cảm biến tiệm cận nắp thùng (lon)
15 X16 Cảm biến quang chiết rót
16 X17 Cảm biến quang đóng nắp
17 X20 Cảm biến quang trộn sơn
18 X21 Cảm biến vị trí đầu xy lanh cấp thùng (lon) 19 X22 Cảm biến vị trí đầu xy lanh chặn thùng (lon) 1 20 X23 Cảm biến vị trí đầu xy lanh chặn thùng (lon) 2 21 X24 Cảm biến vị trí đầu xy lanh dọc cấp nắp
22 X25 Cảm biến vị trí đầu xy lanh ngang cấp nắp 23 X26 Cảm biến vị trí đầu xy lanh đóng nắp
42 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
24 X27 Cảm biến vị trí đầu xy lanh trộn sơn
4.4.1.2. Bảng địa chỉ ngõ ra PLC
Bảng 4.2. Bảng địa chỉ ngõ ra PLC
STT Địa chỉ PLC Thiết bị
1 Y00 Động cơ bước
2 Y01 Băng tải 1
3 Y02 Băng tải 2
4 Y03 Van điện từ 1
5 Y04 Van điện từ 2
6 Y05 Van điện từ 3
7 Y06 Van điện từ 4
8 Y07 Cuộn Coil xy lanh cấp lon
9 Y10 Cuộn Coil xy lanh chặn thùng (lon) ( chiết rót) 10 Y11 Cuộn Coil xy lanh chặn thùng (lon) ( đóng nắp)
11 Y12 Cuộn Coil xy lanh dọc cấp nắp
12 Y13 Cuộn Coil xy lanh ngang cấp nắp
13 Y14 Cuộn Coil xy lanh đóng nắp
14 Y15 Cuộn Coil xy lanh trộn sơn
15 Y16 Cuộn Coil van hút chân không cấp nắp
16 Y17 Cuộn Coil van hút chân khơng lấy thùng (lon)
4.4.2. Chương trình PLC.
Xem phần phụ lục ( nếu không thấy rõ xin các thầy cơ xem chương trình bằng file PDF)
43 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
4.5. Lưu đồ giải thuật hệ thống. 4.5.1. Lưu đồ tổng quan. 4.5.1. Lưu đồ tổng quan. N Y Y N Y RESET TẤT CẢ NGÕ RA VỀ 0
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƯỚC VỀ VỊ TRÍ BAN ĐẦU KIỂM TRA SẢN PHẨM CỊN SĨT TRÊN BĂNG CHUYỀN
START = 1 AUTO SUB AUTO = 1 MAN = 1 MAN SUB RUN PLC END
44 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Giải thích lưu đồ giải thuật:
- Cấp nguồn cho hệ thống, thực hiện Run PLC
- PLC sẽ thực hiện kiểm tra hệ thống, reset ngõ ra về 0 để tránh trường hợp lỗi do trước đó mất điện hoặc bị lỗi khiến hệ thống dừng khẩn cấp nên các thiết bị vẫn ở trạng thái hoạt động.
- Nhấn nút START, cho phép thực hiện chương trình trong PLC - Nếu chọn chế độ AUTO, thực hiện chương trình con Auto - Nếu chọn chế độ MAN, thực hiện chương trình con Man
- Sau khi thực hiện 1 trong 2 chương trình Auto hoặc Man thì dừng hoạt động
4.5.2. Lưu đồ chế độ auto: N Y CHỌN MÀU CHỌN SỐ LƯỢNG XÁC NHẬN = 1 THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH STAR END
45 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Giải thích lưu đồ:
- Chế độ Auto sẽ được điều khiển hoạt động từ màng hình máy tính hoặc HMI - Tiến hành chọn màu cần pha
- Tiến hành chọn số lượng sản phẩm
- Sau khi chọn xong, nhấn nút Xác nhận, hệ thống sẽ thực hiện chương trình trong PLC ở chế độ Auto
- Sau khi thực hiện xong, kết thúc chương trình.
4.5.3. Lưu đồ chế độ Manual. N Y N Y BÁO LỖI CHỌN MÃ MÀU XÁC NHẬN = 1 THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH ĐÚNG MÃ MÀU STAR END
46 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Gải thích chương trình:
Chương trình được thực hiện bằng tay trên màn hình HMI, sử dụng các nút nhấn để điều khiển các thiết bị của hệ thống.
4.6. Quy trình vận hành hệ thống: 4.6.1. Vận hành chế độ AUTO.
- Hệ thống khơng có Lỗi dừng khẩn cấp - SW chuyển qua chế độ Auto
- ID đã được xác nhận ( 1-47) - Số lon xác nhận ( >0, <= 99 ) - Nhấn Auto Start để chạy hệ thống
- Nhấn Auto Stop để dừng tự động hệ thống
- Khi kết thúc quy trình, nhấn Estop để dừng khẩn cấp hệ thống.
4.6.2. Chế độ vận hành MANUAL.
- Cho phép kích từng thiết bị. - Hệ thống khơng có lỗi - Khơng có nhấn Estop
- SW trên HMI chuyển Sang Manual
4.6.3. Chế độ vận hành các quy trình. Cắp nắp:
- Băng tải cắp nắp chạy đưa nắp tới vị trí ( Sensor Phát hiện nắp ), Xilanh Dọc đi xuống 01, Vacum hút, Xilanh Dọc đi lên 01, Xi lanh ngang Đẩy ra, [Chờ thùng Tới ] Xilanh dọc đi xuống 02, Vacum Mở hút, Xi lanh dọc đi lên 02, Xi lanh ngang Rút về.
Cắp lon:
- Băng Tải Chính chạy
- Vị trí ban Đầu: Sensor phát hiện có lon trong Khay chứa lon, Xilanh Đẩy thùng ra băng tải sau đó rút về.
47 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
- Vị trí thứ 1: Sensor 01 Phát hiện lon, Băng tải dừng, Kẹp thùng 1, Chiết rót theo thơng số định trước, Chiết rót xong, mở kẹp thùng, Băng tải chạy.
- Vị trí Thứ 2: Sensor 02 phát hiện lon, Băng tải dừng, Kẹp Lon 2, Cắp nắp, Cắp nắp xong, Xilanh đóng nắp Đóng, Xong đi lên, Mở kẹp thùng 2, Băng tải chạy - Vị trí Thứ 3: Sensor 03 phát hiện lon, Băng tải dừng, đẩy thùng vào vị trí trộn sơn, Xong rút về, Bắt đầu Trộn sơn, Trộn sơn xong, xilanh đẩy ra, Vacum hút, xilanh rút về, mở Vacum, Băng tải chạy thùng sơn đi ra kết thúc Quy trình.
Đóng nắp:
- Sensor 02 phát hiện lon, Kẹp thùng Xong, Cắp nắp Xong Cho phép đóng nắp
4.7. Thiết kế giao diện giám sát HMI.
Giao diện HMI được thiết kế trên phần mền GOT 2000
Bảng 4.4. Bảng thiết kế giao diện HMI cơ bản:
Tên giao diện Yêu cầu
Giao diện logo Tất cả các giao diện tên trường và logo trường Tên sinh viên thực hiện
Giáo viên hướng dẫn Tên đề tài
Giao diện các chế độ của hệ thống
Chế độ auto ( auto operation)
Chế độ điều khiển bằng tay ( manual operation) Chế lựa chọn tỉ lệ màu ( recipe select)
Chế độ báo lỗi (alarm list)
Giao diện chế độ auto Hệ thống giám sát như băng tải, các cảm biến, động cơ Các nút nhấn star, stop, hiển thị số lượng, thời gian Bảng chọn tỷ lệ màu
Giao diện chế độ bằng tay
Nút nhấn star, stop hệ thống, động cơ băng tải và động cơ trộn sơn
48 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
Nút nhấn điều khiển các van khí nén
Nút nhấn điều khiển van điện từ chiết rót sơn Giao diện recipe select Bảng chọn tỷ lệ màu
Bảng thêm màu Lựa chọn màu Giao diện alarm list Bảng hiển thị lỗi
Báo lỗi sửa lỗi
4.8. Tính tốn thiết bị:
Tính lực của xi lanh đóng nắp thùng Ta có cơng thức: F = p.S
Trong đó: F là lực của xy lanh (N) p là áp suất đầu vào của xy lanh (N/m^2)
S là tiết diện của piston phía được cấp khí (m^2) Ta có lực cần đóng cho nắp là 5kg nên ta có F= 50 N
Áp xuất máy nén khí cung cấp là 8Mpa và áp xuất khí qủn là 1Mpa Ta có
F = p.S
S = F/p = 0.04m
Dựa vào kết quả trên ta chọn được xi lanh có đường kính 0.04m là có thể đáp ứng được nhu cầu của mơ hình
4.9. Lựa chọn thiết bị 4.9.1. Linh kiện hệ thống. 4.9.1. Linh kiện hệ thống. 4.9.1.1. Cảm biến quang.
Tên sản phẩm: Cảm biến quang vật cản hồng ngoại Autonics BYD100-DDT (phản xạ khuếch tán).
49 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Tên thương hiệu: Autonics
❖ Mục đích: Nhận biết vị trí của thùng, dừng băng tải khi cảm biến phát hiện thung đã đến vị trí của các q trình.
❖ Tính năng:
Cảm biến quang vật cản hồng ngoại Autonics BYD100-DDT dùng ánh sáng hồng ngoại để nhận biết vật cản trong khoảng 1~10cm. Cảm biến 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 thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 trở treo lên nguồn ở chân output khi sử dụng.
Cảm biến được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng tự động hóa, như 1 cảm biến tiệm cận để nhận biết vật đến gần, cảm biến trong các băng chuyền tự động, mạch đếm sản phẩm,...
❖ Thông số kỹ thuật:
- Nguồn điện cung cấp: 12 ~ 24VDC. - Khoảng cách phát hiện: 1 ~ 10cm.
- Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở. - Dịng kích ngõ ra: 300mA.
- Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy 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.
❖ Sơ đồ chân:
- Màu nâu: VCC, nguồn dương 6-36VDC.
- Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC
50 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
- Lưu ý: Tín hiệu ra có dịng rất nhỏ nên KHƠNG ĐƯỢC kích trực tiếp vào relay (rơ le) sẽ gây CHÁY cảm biến, có thể tham khảo các Module relay đã được thiết kế bảo vệ.
- Kết nối:
- Dây màu nâu: nối nguồn 24VDC
- Dây màu xanh: nối GND
- Dây màu đen là dây tín hiệu thường mở NPN, nối vào ngõ vào của PLC.
- Khoảng cách: 1-10cm, có thể điều chỉnh được qua biến trở gắn trên cảm biến.
- Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
Hình 4.6. Cảm biến quang vật cản hồng ngoại Autonics BYD100-DDT
4.9.1.2. Van điện từ nước:
❖ Tên sản phẩm: Van điện từ nước UNI-D UW15
❖ Tên thương hiệu: Uni-D
❖ Mục đích: Đóng ngắt van chảy sơn ở q trình chiết rót.
51 SVTH LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM - Nhiệt độ thiết kế: 5 đến 80°c. - Áp suất làm việc: 0 đến 7kgf/cm².
- Chất liệu: Đồng thau, inox 304
- Port size: 3/4" inch.
- Đường kính: 15mm.
- Kiểu kết nối với đường ống: Kiểu ren.
- Kiểu tác động: Tác động trực tiếp.
- Trạng thái của van: Van thường đóng
- Nguồn điện sử dụng: 220V
Hình 4.7. Van điện từ nước UNI-D UW15
4.9.1.3. Van điện từ khí nén.
❖ Tên thiết bị: Van điện từ khí nén SMC SY3140 5LZE (24VDC)
❖ Thương hiệu: SMC
❖ Mục đích: dùng để đóng mở đường dẫn của khí nén và điều chỉnh hướng của khí nén, từ đó điều khiển hoạt động của các xylanh.
❖ Thông số kĩ thuật: - Điện áp: 24 VDC - Áp suất: 0.15 - 0.7 MPa
52 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
Hình 4.8. Van điện từ khí nén SMC SY3140 5LZE
4.9.1.4. Van điện từ Airtac
❖ Tên thiết bị: Van điện từ Airtac 4V210-08 (Van 5/2)
❖ Thương hiệu: Airtac
❖ Mục đích: dùng để đóng mở đường dẫn của khí nén và điều chỉnh hướng của khí nén, từ đó điều khiển hoạt động của xylanh dập nắp
❖ Thông số kĩ thuật: - Điện áp: 24VDC
- Kích thước cổng: 1/4''.(ren 13). - kích thước cổng xả: 1/8" (ren 9.6). - Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa.
- Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí. (1 đầu coil điện) - Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)
- Dịng series 4V200 có 3 loại như sau: - Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC.
53 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
Hình 4.9. Van điện từ Airtac 4V210-08
4.9.1.5. Xylanh tròn PVN.
❖ Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment.
❖ Mục đích: Đẩy thùng vào trong hộp lắc
❖ Thơng số kĩ thuật:
- Kích thước cổng: ren 9,6 mm (1/8”) - Áp suất: 0.1~1Mpa(1~9kg)
54 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
Hình 4.10. Xylanh trịn PVN Pneumatic Equipment.
4.9.1.6. Xylanh kép
❖ Tên thiết bị: Xy lanh kép SMC 12-CXSL10-30
❖ Thương hiệu: SMC
❖ Mục đích: Cố định vị trí của thung ở từng q trình, tránh rung lắc, đổ ngã
❖ Thơng số kỹ thuật:
- Đường kính xy lanh: 10 mm - Hành trình: 30 mm
55 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
Hình 4.11. Xy lanh kép SMC 12-CXSL10-30
4.9.1.7. Van hút chân khơng dùng khí nén:
❖ Tên thiết bị: SMC ZQ11O1U-K15L
56 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Mục đích: tạo chân khơng giúp hút nhả nắp và kéo thùng từ trong hộp lắc ra ngồi.
❖ Thơng số kĩ thuật: - Điện áp 24VDC
- Kích thước cổng: ¼” (ren 13mm) - Áp suất: 1~9.9 Bar (0.1~0.99 Mpa) - Nhiệt độ hoạt động: 0~60oC
Hình 4.12. Van hút chân khơng dùng khí nén SMC ZQ11O1U-K15L
4.9.1.8. Xylanh compact SMC.
❖ Tên thiết bị: Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC
❖ Mục đích: Di chuyển vào trong hộp lắc, kết hợp vs giác hút chân không để kéo thùng từ hộp lắc ra ngoài băng tải.
57 SVTH LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM Hình 4.13. Xylanh compact SMC CDQSB12-10DC 4.9.1.9. Bộ Nguồn 24V DC.
❖ Mục đích: Chuyển nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều để cung cấp cho CPU, các module mở rộng và các thiết bị cảm biến.
Hình 4.14. Bộ nguồn 24v dc
4.9.1.10. Relay trung gian.
58 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Mục đích: sử dụng để điều khiển hoạt động của các van điện từ nước và động cơ quay băng tải, động cơ trộn, động cơ băng tải cấp nắp.
Hình 4.15. Relay kiếng 8 chân
4.9.1.11. Động cơ DC.
❖ Mục đích: Lai cơ cấu bánh răng để quay băng chuyền.
❖ Thông số kỹ thuật: - Điện áp 24 VDC - Sử dụng hộp giảm tốc.
59 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
4.9.1.12. Giác Hút Chân Khơng.
❖ Mục đích: Đầu hút nắp và lon sơn
Hình 4.17. Giác Hút Chân Không
4.9.1.13. Động Cơ Bước.
❖ Tên sản phẩm: 86HSE8.5N
❖ Mục đích: Động cơ xoay và trộn chính của cơ cấu lắc sơn
Thơng số động cơ : 86HSE8.5N
❖ Chiều dài thân : 137mm,
❖ chiều dài trục : 32mm
❖ Đường kính trục : 14MM (rãnh then 5MM)
❖ Chế độ trục : trục đơn
❖ Mô men xoắn tĩnh: 8.5nm
60 SVTH
LỮ ĐÌNH TRƯƠNG PHẠM HỒI NAM
❖ Chế độ đầu ra dây: hai pha bốn dây (phải được kết nối theo nhãn động cơ) – (dây đỏ A +, dây xanh A -, dây vàng B +, dây xanh lam B-)
Hình 4.18. Động cơ bước 86HSE8.5N và module
4.9.1.14. Module Động Cơ Bước.
❖ Tên sản phẩm: DRIVER HBS86H
❖ Mục đích: Điều khiển động cơ bước
Thơng số DRIVER HBS86H
❖ Nguồn điện hoạt động tối đa: 80VAC hoặc 110VDC.