CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VIỆC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG CHO SẢN PHẨM DẠNG HẠT VÀO HỘP
2.2 Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 2.2. Sơ đồ khối của hệ thống 2.2.1 Khối cảm biến
Khối cảm biến chịu trách nhiệm thu thập thông tin từ môi trường thực tế của hệ
Cảm biến phát hiện vật liệu dạng hạt: Kiểm tra sự tồn tại hoặc số lượng hạt trong ống nạp liệu.
Cảm biến vị trí hộp: Xác định vị trí chính xác của hộp để đảm bảo hộp được đặt đúng nơi trước khi hạt được đưa vào.
Cảm biến trọng lượng: Đảm bảo lượng hạt trong mỗi hộp đáp ứng yêu cầu trước khi chuyển sang bước tiếp theo.
Cảm biến gửi tín hiệu đầu ra về khối điều khiển để xử lý và ra quyết định phù hợp. Chức năng chính là hỗ trợ hệ thống tự động hóa đạt độ chính xác cao và ngăn chặn sai sót trong quy trình đóng gói.
Khối cảm biến bao gồm 2 thiết bị sau:
- Cảm biến quang Autonics BRQM100-DDTA : Thông số bao gồm:
+ Loại cảm biến: Thu phát chung + Nguồn: 10-30V.
+ Khoảng cách phát hiện: 100mm.
+ Nguồn sáng: Hồng ngoại.
+ Thời gian phản hồi: 1ms + Khối lượng cảm biến: 70g.
- Cảm biến cân nặng HX711. Thông số bao gồm:
+ Điện áp định mức: 5VDC + Nhiệt độ hoạt động: -20 ~ 85 độ C + Đo lực/Cân nặng: 20-29kg 2.2.2. Khối điều khiển
Khối điều khiển là trung tâm xử lý của toàn bộ hệ thống. Nó nhận tín hiệu từ khối cảm biến, xử lý dữ liệu và đưa ra lệnh điều khiển phù hợp cho các khối khác. Các chức năng chính bao gồm:
Xử lý tín hiệu từ cảm biến: Xác định trạng thái của các thành phần như hạt, hộp, hoặc thiết bị vận hành.
Đưa ra lệnh điều khiển: Gửi tín hiệu đến khối chấp hành để thực hiện các hành động như mở/đóng van, di chuyển băng tải, hoặc dừng quy trình khi xảy ra lỗi.
Quản lý logic hoạt động: Điều phối thứ tự các hoạt động trong hệ thống để đảm bảo sự nhịp nhàng và hiệu quả cao.
Khối điều khiển thường sử dụng bộ vi điều khiển hoặc PLC (Programmable Logic Controller) để vận hành, đảm bảo tính linh hoạt và khả năng nâng cấp.
Khối điều khiển sẽ dùng PLC S7-300 để điều khiển.
2.2.3. Khối chấp hành
Khối chấp hành là thành phần thực hiện các hành động vật lý dựa trên tín hiệu từ khối điều khiển. Trong hệ thống này, các thiết bị chấp hành bao gồm:
Băng tải hoặc hệ thống vận chuyển: Di chuyển hộp đến vị trí nạp liệu hoặc đưa hộp đã đóng gói ra khỏi hệ thống.
Van nạp liệu: Mở và đóng để điều chỉnh lượng hạt chảy vào hộp.
Động cơ băng tải và động cơ tiếp liệu: Mục đích để vận hành băng tải và tiếp liệu
Chức năng chính của khối chấp hành là biến tín hiệu điều khiển thành hành động cụ thể, đảm bảo sản phẩm được hoàn thành theo yêu cầu.
Khối chấp hành sẽ dùng 2 động cơ:
- Động cơ servo Mitsubishi HG-JR11K1M4 . Thông số động cơ:
Mô men xoắn định mức: 70Nm Mô men xoắn tối đa: 210 Nm Tốc độ định mức: 1500 vòng/phút Tốc độ tối đa: 3000 vòng/phút Loại trục: Trục thẳng Lớp bảo vệ: IP67
Chiều dài x chiều rộng x chiều cao: 281,1 x 220 x 455,5 mm 2.2.4. Khối hiển thị
Khối hiển thị cung cấp giao diện người dùng để theo dõi trạng thái hoạt động của hệ thống. Các chức năng chính bao gồm:
Hiển thị thông số: Cung cấp thông tin như số lượng hạt trong hộp, trạng thái cảm biến, hoặc tiến trình hoạt động.
Cảnh báo lỗi: Hiển thị các thông báo khi có lỗi xảy ra, giúp người vận hành nhanh chóng xử lý.
Tùy chỉnh thông số: Cho phép người dùng thiết lập các giá trị như lượng hạt cần nạp hoặc tốc độ băng tải.
Khối hiển thị thường sử dụng màn hình LCD hoặc đèn LED kết hợp với nút nhấn hoặc màn hình cảm ứng để tạo sự tiện lợi trong thao tác.
2.2.5. Khối giám sát
Khối giám sát có nhiệm vụ kiểm tra và đảm bảo mọi hoạt động trong hệ thống diễn ra đúng theo yêu cầu. Các chức năng cụ thể:
Phân tích dữ liệu từ khối cảm biến: Xác nhận rằng các tín hiệu từ cảm biến phù hợp với điều kiện thực tế.
Theo dõi hiệu suất hệ thống: Đánh giá các chỉ số như tốc độ nạp liệu, tỷ lệ lỗi, hoặc năng suất.
Ghi lại dữ liệu: Lưu trữ thông tin về hoạt động để phục vụ việc phân tích, cải thiện hệ thống, hoặc làm bằng chứng kiểm tra chất lượng.
Khối giám sát đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định và chất lượng của hệ thống, đồng thời hỗ trợ quá trình bảo trì và nâng cấp.
Khi tất cả các khối hoạt động đồng bộ, hệ thống sẽ vận hành hiệu quả, đảm bảo hạt được đóng gói chính xác và nhanh chóng vào hộp.
Khối giám sát sẽ được S7-300 thực hiện. Thông số bao gồm:
Bộ nhớ làm việc: 32KB
Tốc độ xử lý: 0.1us
Timer/counter: 256/256
Vùng nhớ: 256 byte