Bản vẽ bao gồm : 1. Băng tải 2. Xylanh 3. Băng tải cấp nắp 4. Ống hình hộp chữ nhật cấp lon sơn 5. Bể chứa sơn 6. Tủ điện
7. Đóng nắp ( Van điện từ, Van hút chân khơng dùng khí nén và giác hút, Xylanh khí, Xylanh Airtac, xy lanh kép )
8. Trộn lon sơn ( cảm biến vật cản hồng ngoại, Cảm biến quang chữ U, Động cơ giảm tốc, Xylanh tròn PVN, Xylanh compact SMC )
4. 2 Sơ đồ khối hệ thống
Đây là sơ đồ tổng thể tất cả các khối chức năng trong hệ thống.
- Chức năng các khối:
+ Khối xử lý trung tâm và các module mở rộng: Là khối xử lý chính các tín hiệu của hệ thống. Giúp giao tiếp với cảm biến, thu thập và xử lý tất cả các tín hiện thu về từ cảm biến. Tính tốn xử lý xuất tín hiệu ra các chân Output để điều khiển các động cơ, van khí nén, đèn tín hiệu,...Ngồi ra tạo kết nối với SCADA để giám sát hệ thống.
+ Khối cảm biến: xử lý và gửi tín hiệu cho PLC. + Nguồn cấp khí: cung cấp khí cho các van khí nén + Van khí nén: điều khiển các xylanh.
+ Khối động cơ, van điện từ: Động cơ cho các băng tải, động cơ động cơ. Van điện từ đảm nhiệm việc rót sơn vào lon sơn.
+ Xylanh: Tạo ra các chuyển động, đảm nhận việc cấp lon, cố định lon đúng vị trí, hút nắp, đóng nắp, đẩy lon và cơ cấu trộn và kéo lon ra.
+ Khối Webserver điều khiển từ xa: Cho phép điều khiển hệ thống thông qua mạng Ethernet.
+ Khối SCADA giám sát hệ thống: Khối này có chứng năng chính là giao tiếp giữa con người với hệ thống, giúp vận hành, giám sát q trình hoạt động của hệ thống, thơng báo các lỗi xảy ra để nhanh chóng khắc phục.
+ Khối dữ liệu SQL Server: Khối này giúp lưu trữ thông tin về mã màu sơn, số lượng lon đã thực hiện, thể tích sơn trong bể.
+ Khối Website: Hiện thị online các dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Ngồi ra cịn cho phép truy xuất lịch sử thông tin một cách dễ dàng và nhanh chóng.
4. 3 Sơ đồ mạch
4. 3. 1 Sơ đồ mạch động lực
Mạch động lực 220VAC được đấu với 4 van điện từ nước
Mạch động lực 24VDC được đấu với 3 động cơ chính : Băng tải chính , Băng tải cấp nắp và động cơ trộn
4. 3. 2 Sơ đồ kết nối PLC
Hình 4.8: Sơ đồ mạch động lực 24VDC
Hình 4.11: Sơ đồ nối dây module SM 1223 8DI/DO Hình 4.10: Sơ đồ nối dây module SM 1222 16 DO Relay
Module Địa chỉ Ký hiệu Thiết bị
Relay điều khiển
CPU 1212C
I0.0 S1 Cảm biến lưu lượng 1 (đỏ) I0.1 S2 Cảm biến lưu lượng 2 (trắng) I0.2 S3 Cảm biến lưu lượng 3 (vàng) I0.3 S4 Cảm biến lưu lượng 4 (xanh)
I0.4 B1 Nút nhấn START
I0.5 B2 Nút nhấn STOP
I0.6 B3 Nút nhấn RESUME
I0.7 B4 Nút nhấn PAUSE
Q0.0 V1 Van điện từ nước 1 K1
Q0.1 V2 Van điện từ nước 2 K2
Q0.2 V3 Van điện từ nước 3 K3
Q0.3 V4 Van điện từ nước 4 K4
Q0.4 M1 Động cơ băng tải chính K5
Q0.5 M2 Động cơ băng tải cấp nắp K6
SM 1223 8DI/8DO
I8.0 S5 Cảm biến phát hiện 3 (vị trí trộn sơn) I8.1 S6 Cảm biến phát hiện 1 (vị trí chiết rót) I8.3 S8 Cảm biến HOME (trộn cơ trộn sơn)
Q8.0 M3 Động cơ trộn sơn K7 Q8.1 D1 Buzzer báo hết nước sơn
SM 1222 16DO RELAY
Q12.0 X1 Xylanh kéo lon
Q12.1 X2 Xylanh cấp lon
Q12.2 X3 Xylanh đẩy lon
Q12.3 X4 Xylanh ngang cấp nắp Q12.5 X5 Xylanh dọc hút nắp Q12.6 X6 Xylanh chặn lon 2 Q12.7 X7 Xylanh chặn lon 1 Q13.0 X8 Xylanh chân không hút nắp
Q13.1 X9 Xylanh hút lon Q13.2 X10 Xylanh dập nắp Q13.3 D2 Đèn STOP Q13.4 D3 Đèn PROGRESS Q13.5 D4 Đèn PAUSE/RESUME Q13.6 D5 Đèn EMO
Q13.7 D6 Buzzer báo hoàn thành
4. 3. 3 Lưu đồ giải thuật
4. 4 Thiết bị sử dụng trong mơ hình 4. 4. 1 Cảm biến lưu lượng 4. 4. 1 Cảm biến lưu lượng
❖ Tên cảm biến: Cảm biến lưu lượng YF-S201
❖ Thương hiệu: VĐ-ELECTRONIC
❖ Mục đích: Đo lượng sơn chảy xuống lon ở khâu chiết rót.
❖ Tính năng: Chất liệu bằng nhựa bên trong có cánh quạt nước và cảm biến
hall. Khi nước chảy qua van cảm biến làm động cơ quay dẫn đến sự thay đổi trạng thái đầu ra của cảm biến Hall, đầu ra tín hiệu xung.
❖ Thơng số kỹ thuật:
Điện áp làm việc: 5-24V
Dòng điện tối đa:15mA (Với đầu vào 5V) Trọng lượng :43g
Giới hạn lưu lượng: 1-30 lít/phút. Nhiệt độ làm việc :0-80 độ C Độ chính xác :90%
Tần số tín hiệu đầu ra: F=7.5xQ (L /Phút) Trong đó:
Q: Lưu lượng nước
F: Tần số tín hiệu đầu ra (Hz) 7.5: Hằng số
VD: 1L nước sẽ có cơng thức: 1x7.5x60 = 450 xung
4. 4. 2 Cảm biến vật cản hồng ngoại
❖ Tên cảm biến: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
❖ Thương hiệu: OMDHON
❖ Mục đích: Nhận biết vị trí của lon, dừng băng tải khi cảm biến phát hiện lon
❖ Tính năng: 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 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.
❖ 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.
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. Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L).
4. 4. 3 Cảm biến siêu âm
❖ Tên thiết bị: Cảm biến siêu âm HC-SR04
❖ Mục đích: Đo khoảng cách mực sơn chứa trong bể và truyền tín hiệu cho vi
điều khiển Arduino UNO.
❖ Tính năng : Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm. Cảm
biến gồm 2 module: 1 module phát ra sóng siêu âm và 1 module thu sóng siêu âm phản xạ về. Đầu tiên cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm với tần số 40khz. Nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng. Bằng cách đo thời gian từ lúc phát đến lúc nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật.
❖ Thông số kĩ thuật : Điện áp : 5V DC Dòng dòng hoạt động: < 2mA Mức cao: 5V Mức thấp : 0V Góc tối đa: 15 độ Khoảng cách : 2 cm – 450 cm ( 4.5m ) Độ chính xác: 3mm
Kết nối: VCC (5V), trig (chân điều khiển phát), echo (chân nhận tín hiệu
phản hồi), GND (đất)
4. 4. 4 Cảm biến quang chữ U
❖ Tên thiết bị: Cảm biến quang chữ U Omron EE-SX674
❖ Thương hiệu: Omron
❖ Mục đích: Cảm biến đếm số lần quay trộn sơn, tín hiệu của cảm biến cho phép
dừng hộp quay đúng vị trí vng góc với băng tải
❖ Thông số kỹ thuật:
Khoảng cách cảm biến: 5 mm (slot width) Vật chuẩn cảm biến: 2 × 0.8 mm min.
LED hiển thị (red): khơng có vật thì LED sáng (Incident light) Tần số đáp ứng: max 1 kHz
Ngõ ra:
+ NPN open collector: 5 to 24 VDC, 100 mA max
+ Dark-ON/Light-ON (phát hiện có vật thì kích ngõ ra / khơng có vật thì kích ngõ ra). Chọn Light-ON bằng cách nối dây chân 2 với nguồn 24VDC
Nguồn cấp: 5 to 24 VDC ±10%, ripple (p-p): 10% max
4. 4. 5 Van điện từ nước
❖ Thương hiệu: Uni-D
❖ Mục đích: Đóng ngắt van chảy sơn ở khâu chiết rót.
❖ Thông số kỹ thuật:
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
4. 4. 6 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
4. 4. 7 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:
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.
4. 4. 8 Van hút chân khơng dùng khí nén
❖ Tên thiết bị: Vacuum ejector Koganei MED10 – E1 – PSL-1L
❖ Thương hiệu: Koganei
❖ Mục đích: tạo chân khơng cho giác hút chân không hút nhả nắp và kéo lon 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
4. 4. 9 Xy lanh kép
❖ Tên thiết bị: Xy lanh kép SMC CXSM10-15-Y59BL
❖ Thương hiệu: SMC
❖ Mục đích: Cố định vị trí của lon ở từng khâu, tránh rung lắc, đổ ngã
❖ Thông số kỹ thuật:
Đường kính xy lanh: 10 mm Hành trình: 15 mm
4. 4. 10 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 lon từ hộp lắc ra ngồi băng tải
❖ Thơng số kỹ thuật:
Kích thước nịng (mm): 12 Hành trình tiêu chuẩn: 10 mm
4. 4. 11 Xylanh tròn PVN
❖ Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment.
❖ Mục đích: Đẩy lon vào trong hộp lắc
❖ Thơng số kĩ thuật:
Kích thước cổng: ren 9,6mm(1/8”) Áp suất: 0.1~1Mpa(1~9kg)
Nhiệt độ: -20~70 oC
4. 4. 12 Động cơ giảm tốc
❖ Tên thiết bị: Động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E-CH-77-D919
❖ Thương hiệu: Tsukasa
❖ Mục đích: Động cơ quay băng tải, động cơ quay hộp lắc, động cơ băng tải cấp
nắp.
❖ Thông số kỹ thuật:
Điện áp định mức: 24VDC. Điện áp làm việc: 12V - 24VDC. Dịng điện khi khơng tải: 100mA. Dịng điện khi có tải là: 500mA. Tốc độ khi khơng tải:134 vịng/phút. Tốc độ khi có tải: 83 vịng/phút. Tỉ lệ giảm tốc:1/40.
Momen định mức: 7,5 kgf.cm. Momen xoắn tối đa: 13 kgf.cm.
4. 5 Thiết bị trong đủ điện 4. 5. 1 PLC 4. 5. 1 PLC
❖ Tên thiết bị: SIMATIC S7-1200, CPU 1212C DC/DC/DC (compact CPU)
❖ Thương hiệu: Simens
❖ Mục đích: Lưu trữ hệ điều hành, chương trình ứng dụng, là nơi diễn ra q trình tính tốn xử lý thơng tin theo thuật tốn điều khiển đã được cài đặt bởi người lập trình.
❖ Thơng số kĩ thuật:
Điện áp nguồn cấp: 24VDC 8 ngõ vào số, 6 ngõ ra số
2 ngõ vào tương tự, 0 ngõ ra tương tự Có thể mở rộng thêm 2 module tín hiệu SM
4. 5. 2 Module S7-1200 SM 1223 8DI/8DO
❖ Tên thiết bị: Mô đun SIMATIC S7-1200 DIGITAL INPUT SM 1223 8DI /8DO 24V (6ES7223-1BH30-0XB0).
❖ Mục đích: Mở rộng ngõ vào và ra để đáp ứng nhu cầu sử dụng của hệ thống.
❖ Thương hiệu: Simens
4. 5. 3 Module S7-1200 SM 1222 16 DO Relay
❖ Tên thiết bị: Mô đun SIMATIC S7-1200, DIGITAL OUTPUT SM 1222, 16 DO RELAY (6ES7222-1HH30-0XB0).
❖ Mục đích: Mở rộng ngõ ra để đáp ứng nhu cầu sử dụng của hệ thống.
4. 5. 4 Bộ nguồn
❖ 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.
❖ Bộ nguồn Meanwell SP-200-24
❖ Thơng số kĩ thuật:
Dịng ngõ ra DC: 0~8.4A Công suất: 200W
Điện áp ngõ vào AC: 85~264VAC Hiệu suất: 85%
Nhiệt độ hoạt động: -10 ~ 60°C
Phương thức làm mát: được làm mát bằng quạt DC. Kích thước (mm): 199x99x50mm
4. 5. 5 Relay
❖ Tên thiết bị: Relay Omron G2R-1-SND 24VDC
❖ Thương hiệu: Omron
❖ 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.
❖ Thông số kĩ thuật:
Nguồn cuộn dây: 24VDC 10A
Nguồn của các tiếp điểm: 250VAC 10A/ 30 VDC 10A Nhiệt độ vận hành: -400C – 700C
Kiểu đầu nối: chân hàn Tiếp điểm: SPDT (NO+NC)
4. 5. 6 Cầu đấu dây 2 tầng
❖ Tên thiết bị: Double level terminal blocks JUKK 5
❖ Thương hiệu: Linkwell
❖ Mục đích: sử dụng để kết nối các đầu cuối của các thiết bị điện để tạo ra một
mạch điện.
❖ Thông số kĩ thuật:
Dòng sản phẩm Domino 2 tầng Chất liệu : PA66, Brass
Cáp sử dụng : 0.2~2.5mm2 Kiểu nối dây : Bắt vít
Kiểu lắp đặt : Gắn thanh rail DIN 35mm
4. 5. 7 Board Arduino UNO R3
❖ Cấu trúc chung:
Aruduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip ATmega 168 hoặc ATmega 328. Cấu trúc chung bao gồm:
14 chân vào ra bằng tín hiệu số, trong đó có 6 chân có thể dử dụng để điều chế độ rộng xung.
Có 6 chân đầu vào tín hiệu tương tự cho phép chúng ta kết nối với các bộ cẩm biến bên ngoài để thu thập số liệu.
Sử dụng một dao động thạch anh tần số dao động 16Mhz.
Có 1 cổng kết nối bằng chuẩn USB để chúng ta nạp chương trình vào bo mạch và một chân cấp nguồn cho mạch, một nút reset.
Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, nguồn cung cấp cho Arduino có thể là từ máy tính thơng qua cổng USB hoặc là từ bộ
nguồn chuyên dụng được biến đổi từ xoay chiều thành một chiều hoặc là nguồn lấy từ pin.
Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit
Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ khoảng 30mA
Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC
Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
4. 5. 8 Ethernet W5100 Arduino
❖ Tên thiết bị: SHIELD ETHERNET W5100 ARDUINO
❖ Thương hiệu: Arduino
❖ Mục đích: Thực hiện truyền dữ liệu từ arduino qua PLC S7-1200 của hãng
Simens thơng qua giao thức modbus TCP/IP.
❖ Tính năng: Shiel Ethernet W5100 Arduino có IC điều khiển W5100 có thể
thực hiện truyền dữ liệu thông qua 2 giao thức là TCP và UDP. Số đường truyền dữ liệu song song tối đa là 4.
❖ Thông số kỹ thuật:
Để sử dụng phải có board mạch Arduino đi kèm
Hoạt động tại điện áp 5V (được cấp từ mạch Arduino) Chip Ethernet: W5100 với buffer nội 16KB