MỤC LỤC BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIÊP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO VÀ MÀU SẮC sử dụng plc s7 - 1200
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI. 1
1.1. TỔNG QUAN VỀ BĂNG CHUYỀN.. 1
1.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM... 1
1.2.1. Quá trình hình thành và phát triển. 1
1.2.2. Các phương pháp phân loại sản phẩm.. 2
CHƯƠNG 2 - GIA CÔNG CHẾ TẠO BĂNG TẢI. 7
2.1. GIA CÔNG CHẾ TẠO KHUNG BĂNG TẢI. 7
2.2. GIA CÔNG CHẾ TẠO GIÁ ĐỠ XY LANH, CẢM BIẾN.. 8
2.3. GIA CÔNG CHẾ TẠO GỐI ĐỠ.. 8
CHƯƠNG 3 – PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO VÀ MÀU SẮC.. 10
3.1 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN.. 10
3.2 XI LANH ĐIỀU KHIỂN.. 10
3.3 CẢM BIẾN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM... 12
3.4 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN.. 13
3.5 SẢN PHẨM THỰC TẾ.. 15
CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN.. 16
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.. 16
4.1. KẾT LUẬN.. 16
4.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. 17
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 18
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Dây chuyền tự động nhận dạng, phân loại gạch ốp lát3
Hình 1.2: Máy phân loại gạo của hang S.PRECISION.. 4
Hình 1.3: Màu gạo được phân loại bởi máy phân loại gạo. 4
Hình 1.4: Dây chuyền sơ chế và phân loại bảo quản vật5
Hình 1.5: Máy phân loại hạt điều bằng băng tải5
Hình 2. 1: Chế tạo khung băng tải mẫu. 7
Hình 2. 2: Cắt laze. 8
Hình 2. 3: Gia công bằng máy tiện. 9
Hình 3. 1: Sơ đồ đấu nối thiết bị sử dụng. 10
Hình 3. 2: Xy-lanh đơn 1 piston. 11
Hình 3. 3: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4. 13
Hình 3. 4: Lưu đồ giải thuật14
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ BĂNG CHUYỀN
Băng chuyền (hay còn gọi là băng tải) là một hệ thống vận chuyển tự động được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp để di chuyển vật liệu từ một vị trí đến vị trí khác. Băng chuyền được thiết kế để di chuyển các vật liệu có kích thước và trọng lượng khác nhau, từ các vật liệu nhẹ như bột, hạt, đá vụn đến các vật liệu nặng như thép, than đá, quặng sắt...
Băng chuyền bao gồm các thành phần cơ bản như băng, hệ thống truyền động, hệ thống treo và hệ thống chuyển hướng. Băng chuyền có thể được điều khiển bằng các phương tiện điều khiển khác nhau như bộ điều khiển PLC, máy tính và các thiết bị cảm biến để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.
Băng chuyền được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như khai thác mỏ, sản xuất, vận tải và kho bãi. Ứng dụng của băng chuyền cũng rất đa dạng, từ vận chuyển nguyên liệu đến sản phẩm hoàn chỉnh và thậm chí là sản phẩm bán lẻ trong ngành thương mại.
1.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.2.1. Quá trình hình thành và phát triển
Trước kia, việc phân loại sản phẩm chủ yếu được thực hiển bởi con người, bằng sự quan sát và dựa vào kinh nghiệm, rồi sau đó chọn ra sản phẩm đạt yêu cầu và loại bỏ phế phẩm. Công việc này đòi hỏi sự tập trung cao mà lặp đi lặp lại nhiều lần nên khó đảm bảo độ chính xác và ổn định trong công việc. Nhưng giờ đây việc đó đã được thực hiện tự động hoá bởi hệ thống các thiết bị kỹ thuật chuyên dụng giúp việc phân loại sản phẩm nhanh và chính xác.
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Với việc dùng sức người, đối với các công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại thì các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những khâu phân loại dựa trên các chi tiết kỹ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Đất nước ta đang trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra không những phải đạt tiêu chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dạng, kích thước, trọng lượng, màu sắc… Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình thành với việc chú trọng đầu tư dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại để phối hợp với nhu cầu sản xuất, và để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất.
1.2.2. Các phương pháp phân loại sản phẩm
Trên thực tế có rất nhiều phương pháp phân loại sản phẩm và có khi sử dụng đan xen nhiều phương pháp lại với nhau để đạt được kết quả tốt nhất. Dưới đây là một số phương pháp phân loại sản phẩm trên thực tế và phạm vi ứng dụng của chúng.
- Phương pháp phân loại sản phẩm theo chiều cao: thường được áp dụng trong nhiều nhà máy đóng chai, đóng hộp…
- Phương pháp phân loại sản phẩm theo kích thước: thường được áp dụng trong việc phân loại hạt như trong các nhà máy cà phê, điều, các loại củ quả…
- Phương pháp phân loại sản phẩm theo trọng lượng: thường được áp dụng cho việc phân loại các sản phẩm đóng hộp, các loại bánh kẹo, vật liệu xây dựng…
- Phương pháp phân loại sản phẩm theo màu sắc: phương pháp này thường được áp dụng rất rộng rãi trong sản xuất như việc phân loại quả chín: táo, xoài…, phân loại thực phẩm vị biến đổi màu sắc ví dụ như sữa…, phân loại màu sơn, màu sắc chuẩn của gạch, các bao bì…
- Phương pháp phân loại sản phẩm theo hình dạng (phân tích hình ảnh): cách phân loại này có thể giải quyết tại nhà máy gạch Granit với dây chuyền phân loại gạch chính và phế phẩm, kiểm tra lỗi…
Các hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc trong công nghiệp hiện nay:
Trong các hệ thống sản xuất công nghiệp hiện nay nói chung cũng như các hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc nói riêng thì nhu cầu về năng suất lao động cũng như chất lượng của sản phẩm được đòi hỏi rất cao. Chính vì vậy mà các dây chuyền công nghệ tiên tiến và hiện đại nhất đã được áp dụng rất nhiều trong sản xuất ở các nhà máy, xí nghiệp.
Sau đây là một số các hệ thống máy móc, trang thiết bị được sử dụng trong sản xuất.
- Dây chuyền tự động nhận dạng, phân loại gạch ốp lát Granite sử dụng camera thu nhận ảnh.
Hệ thống còn có thể được dùng trong việc phân loại các sản phẩm in ấn, thực phẩm và gỗ…
Hình 1.1: Dây chuyền tự động nhận dạng, phân loại gạch ốp lát
- Máy phân loại màu gạo
Thông số kỹ thuật:
Ứng dụng kỹ thuật tiên tiến nhất hiên nay, sử dụng cảm biến nhận dạng hình ảnh CCD (2048pixls), với chức năng xử lý tín hiệu kỹ thuật số tốc độ cao.
Sự nhận dạng đa sắc được ứng dụng trong kỹ thuật, các thông số vận hành của máy đơn giản, dễ hiểu.
Hình 1.2: Máy phân loại gạo của hang S.PRECISION
Hình 1.3: Màu gạo được phân loại bởi máy phân loại gạo
- Dây chuyền phân loại vật
Hình 1.4: Dây chuyền sơ chế và phân loại bảo quản vật
- Máy phân loại hạt điều
Hình 1.5: Máy phân loại hạt điều bằng băng tải
Với cấu trúc module xử lý song song, máy bắng màu SS-B_KC CCD sử dụng camera CCD tối tân, buồng phân loại quang học tiên tiến, hệ thống bét hơi nhỏ gọn tốc độ cao, thuật toán điều hành hiển thị liên tục tức thời dạng video và giao thức mạng truyền dẫn đáng tin cậy. Kết quả phân loại được cải thiện một cách tuyệt vời. Màn hình cảm ứng hiển thị giao tiếp thân thiện.
CHƯƠNG 2 - GIA CÔNG CHẾ TẠO BĂNG TẢI
2.1. GIA CÔNG CHẾ TẠO KHUNG BĂNG TẢI
Gia công chế tạo khung băng tải có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của dự án và ngành công nghiệp sử dụng băng chuyền. Tuy nhiên, những phương pháp chung nhất bao gồm:
Hình 2. 1: Chế tạo khung băng tải mẫu
- Cắt và hàn thép: Đây là phương pháp phổ biến nhất để chế tạo khung băng tải. Thép được cắt thành các mảnh riêng lẻ, sau đó được hàn lại với nhau để tạo thành khung băng tải. Các mối hàn được sử dụng phải đạt tiêu chuẩn để đảm bảo sự chắc chắn và độ bền của khung.
- Sử dụng thép hình: Thép hình được sử dụng để tạo ra khung băng tải theo các kích thước và hình dạng cụ thể. Thép hình được cắt và gấp lại để tạo thành khung băng tải, sau đó được hàn lại với nhau.
- Sử dụng hệ thống gắn kết: Hệ thống gắn kết có thể được sử dụng để tạo ra khung băng tải. Các thành phần khung được gắn kết với nhau bằng cách sử dụng các kẹp hoặc bu lông.
- Các phương pháp khác bao gồm sử dụng hợp kim nhôm, sử dụng vật liệu nhựa composite hoặc sử dụng công nghệ in 3D để tạo ra khung băng tải. Tuy nhiên, các phương pháp này thường được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt và không phổ biến trong sản xuất khung băng tải công nghiệp.
2.2. GIA CÔNG CHẾ TẠO GIÁ ĐỠ XY LANH, CẢM BIẾN
Gia công chế tạo giá đỡ xy lanh khí nén, cảm biến có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của dự án và ngành công nghiệp sử dụng. Dưới đây là một số phương pháp phổ biến:
Hình 2. 2: Cắt laze
- Gia công bằng máy tiện: Phương pháp này thường được sử dụng để gia công giá đỡ và các linh kiện liên quan từ các tấm vật liệu (như thép hoặc nhôm). Các chi tiết được gia công trên máy tiện CNC để đảm bảo độ chính xác và độ bền cao.
- Sử dụng máy phay: Máy phay CNC được sử dụng để gia công các chi tiết từ các tấm vật liệu dày, đặc biệt là nhôm. Đây là một phương pháp chính xác và hiệu quả để sản xuất các giá đỡ và các linh kiện liên quan.
- Gia công bằng máy cắt laser: Máy cắt laser được sử dụng để cắt các chi tiết từ các tấm vật liệu dày (như thép hoặc nhôm). Phương pháp này cho phép sản xuất các chi tiết với độ chính xác cao và tốc độ nhanh.
- Gia công bằng máy ép: Máy ép được sử dụng để tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp từ các tấm vật liệu mỏng (như nhôm). Các chi tiết được gia công với độ chính xác cao và độ bền cao.
- Sử dụng công nghệ in 3D: Công nghệ in 3D có thể được sử dụng để sản xuất các chi tiết có hình dạng phức tạp và tùy chỉnh. Tuy nhiên, phương pháp này thường được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt và không phổ biến trong sản xuất giá đỡ và các linh kiện liên quan công nghiệp.
- Trong quá trình gia công, cần đảm bảo rằng các chi tiết đạt tiêu chuẩn chất lượng và độ chính xác, đảm bảo tính an toàn và hiệu suất hoạt động của các thiết bị được lắp đặt lên giá đỡ này.
2.3. GIA CÔNG CHẾ TẠO GỐI ĐỠ
Gia công chế tạo gối đỡ (hay còn gọi là bạc đạn) là quá trình sản xuất các linh kiện cơ khí có chức năng hỗ trợ trục xoay của máy móc. Các bộ phận này thường được sử dụng trong các máy móc công nghiệp, như máy móc trong ngành sản xuất thép, cơ khí chế tạo, máy móc trong ngành nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác.
Hình 2. 3: Gia công bằng máy tiện
Quá trình gia công và chế tạo gối đỡ bao gồm các bước sau:
- Thiết kế: Đầu tiên, cần có bản thiết kế chi tiết của gối đỡ, bao gồm kích thước, hình dạng và vật liệu sử dụng. Thiết kế này phải đảm bảo độ chính xác cao và đáp ứng yêu cầu về chức năng và tính an toàn.
- Gia công vật liệu: Các vật liệu sử dụng để sản xuất gối đỡ phải được gia công trước khi lắp ráp. Các vật liệu thường sử dụng là thép, đồng, nhôm, kim loại, thép không gỉ và các hợp kim kim loại.
- Gia công bằng máy tiện: Các chi tiết của gối đỡ được gia công bằng máy tiện CNC để đảm bảo độ chính xác và độ bền cao. Các chi tiết bao gồm trục, bạc đạn, bệ đỡ và các linh kiện khác.
- Lắp ráp: Sau khi các chi tiết được gia công, chúng được lắp ráp thành gối đỡ hoàn chỉnh. Các chi tiết được lắp ráp bằng cách sử dụng các kết nối vít hoặc các phương pháp lắp ráp khác để đảm bảo tính an toàn và độ chính xác cao.
- Kiểm tra chất lượng: Sau khi sản xuất, gối đỡ được kiểm tra chất lượng để đảm bảo tính đúng đắn và hoạt động tốt. Các tiêu chuẩn kiểm tra bao gồm độ chính xác, độ trơn tru, độ chịu tải và độ bền cao.
- Quá trình gia công và chế tạo gối đỡ yêu cầu các kỹ thuật và máy móc chuyên dụng, cần sử dụng các công nghệ tiên tiến để đảm bảo tính chính xác và độ bền cao của sản phẩm.
CHƯƠNG 3 – PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO VÀ MÀU SẮC
3.1 Phần mềm thiết kế Solidworks
Hình 3. 1: Phần mềm Solidworks
Solidworks là một phần mềm thiết kế 3D mạnh mẽ và tích hợp nhiều công cụ hỗ trợ đa dạng nên rất được các kỹ sư tín nhiệm. Đồng thời, phần mềm được ứng dụng rộng rãi vào các lĩnh vực từ xây dựng, đường ống, kiến trúc, nội thất, ...
Trải qua nhiều phiên bản, Solidworks đã có nhiều bước tiến vượt trội về tính năng, hiệu suất cũng như đáp ứng trên cả mong đợi nhu cầu thiết kế bản vẽ 3D chuyên nghiệp cho các ngành kỹ thuật, công nghiệp.
Ưu điểm của solidworks:
- Giao diện trực quan
Phần mềm thiết kế này có giao diện khá trực quan, hỗ trợ người thiết kế tiện dụng làm quen ngay từ các thao tác thứ nhất. Đã có sẵn nền tảng Cad 3D thì việc làm quen với solidworks là hoàn toàn không khó.
- Xử lý nhanh
Điều này còn tùy thuộc vào cấu hình máy tính. Nhưng nếu như so sánh với một số đối thủ cùng trang lứa như Inventor 2012-2015 thì theo nhóm em cảm giác là solidworks 2013 nhanh và mượt mà hơn.
- Tuyệt vời trong việc thiết kế khuôn
Với solidworks, việc chia lõi khuôn, tách khuôn, hay lắp ráp và mô phỏng khuôn. Thậm chí, nếu biết làm chính xác quy trình và có kinh nghiệm xử lý, thì có thể làm nhiều khuôn khác nhau mà chỉ cần các thao tác thay đổi nhỏ từ khuôn khác.
3.2 Phần mềm TIA Protal
Hình 3. 2: Phần mềm TIA Portal
TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống
TIA Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả các phần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sản phẩm. Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành.
TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
- Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng.
- Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát.
- Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống.
- Tích hợp mô phỏng hệ thống.
- Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens.
Ưu điểm của TIA Protal
- Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình. Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn.
- Tất cả các yếu tố: Bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu hình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác, thiết lập truyền thông giữa các thiết bị. Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất ký thao tác lập trình nào.
3.3 Khái quát chung về PLC
3.3.1 Tổng quan về PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động. Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiển cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.
Kết hợp một bộ vi sử lý, một bộ nguồn tích hợp, các ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ. Sau khi tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa các mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng. CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyển thông với các thiết bị thông minh khác.
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển.
Hình 3. 3: PLC S7-1200
Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU.
Có thể sử dụng chức năng “ know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối nhất định.
CPU cung cấp một cỏng PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET.
Các modul truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485.
Thành phần PLC S7-1200
(1) Bộ phận kết nối nguồn.
(2) Các bộ phận kết nối nối dây có thể được tháo và khe cắm thẻ nhớ
nằm dưới nắp phía trên.
(3) Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp.
(4) Bộ phận kết nối PROFINET (phía trên của CPU).
Các kiểu CPU khác nhau cung cấp một sự đa dạng các tính năng và dung lượng giúp cho chúng ta tạo ra các giải pháp có hiệu quả cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Bảng 2. 1: Thông số kỹ thuật các loại CPU
|
Chức năng |
CPU 1211C |
CPU 1212C |
CPU 1214C |
|
Kích thước vật lí ( mm) |
90 x 100 x 75 |
110x100x75 |
|
|
Bộ nhớ làm việc Bộ nhớ nạp Bộ nhớ giữ lại |
25kb 1MB 2kB |
50kB 2MB 2kB |
|
|
I/O tích hợp cục bộ Kiểu số Kiểu tương tự
|
6 ngõ vào/ 4 ngõ ra
|
8 ngõ vào/ 6 ngõ ra
|
14 ngõ vào/ 10 ngõ ra
|
|
Kích thước ảnh tiến trình |
1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q) |
||
|
Bộ nhớ (bit) |
4096 byte |
8192 byte |
|
|
Độ mở rộng các module tín hiệu |
Không |
2 |
8 |
|
Bảng tín hiệu |
1 |
||
|
Các module truyền thông |
3 ( mở rộng vể bên trái ) |
||
|
Các bộ đến tốc độ cao Đơn pha Vuông pha
|
3 3 tại 100 kHz 3 tại 80 kHz |
4 3 tại 100 kHz 1 tại 30 kHz 3 tại 80 kHz 1 tại 20 kHz |
6 3 tại 100 kHz 3 tại 30 kHz 3 tại 80 kHz 3 tại 20 kHz |
|
Các ngõ ra xung |
2 |
||
|
Thẻ nhớ |
Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) |
||
|
Thời gian lưu trữ đồng hồ thời gian thực |
Thông thường 10 ngày / ít nhất 6 ngày tại 40ºC |
||
|
PROFINET |
1 cổng truyền thông Ethernet |
||
|
Tốc độ thực thi tính toán thực |
18 µs/lệnh |
||
|
Tốc độ thực thi Boolean |
0.1 µs/lệnh |
||
Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.
Bảng 2. 2: Danh sách Module hỗ trợ PLC
|
Module |
Chỉ ngõ vào |
Chỉ ngõ ra |
Kết hợp In/Out |
|
|
Module tín hiệu (SM) |
Kiểu số |
8 x DC In |
8 x DC Out 8 x Relay In |
8 x DC In/ 8 x DC Out 8 x DC In/ 8 x Relay Out
|
|
16 x DC In |
16 x DC Out 16x RelayOut |
16 x DC In/ 16 x DC Out 16 x DC In/16 x Relay Out
|
||
|
Kiểu tương tự |
4 x Analog In 8 x Analog In |
2 x Analog In 4x Analog In |
4 x Analog In/2 x Analog Out |
|
|
Bảng tín hiệu (SB) |
Kiểu số |
-- |
-- |
2 x DC In/2 x DC Out |
|
Kiểu tương tự |
-- |
1 x Analog In |
-- |
|
|
Modul truyền thông ( CM) RS485 RS232
|
||||
3.3.2 Các bảng tín hiệu
Một số bảng tín hiêu (SB) cho phép chúng ta thêm vào I/O cho CPU. Chúng ta có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay tương tự. SB kết nối vào phía trước của CPU.
SB với 4 I/O kiểu số ( ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC).
SB với 1 ngõ kiểu ra tương tự.
(1) Các LED trạng thái trên SB.
(2) Bộ phận kết nối nối dây có thể tháo ra.
Hình 3. 4: Các bảng tín hiệu của PLC S7-1200
3.4 Lựa chọn linh kiện
3.4.1. Cảm biến quang
Là loại cảm biến quang hoạt động phát hiện vật theo nguyên tắc thu phát chung. Với khoảng cách tối đa 1 mét, tích hợp núm điều chỉnh phạm vi phát hiện vật từ 100mm đến 1000mm. Giúp cảm biến được áp dụng linh động hơn trong các ứng dụng. Ngoài ra, cảm biến bao gồm hai ngõ ra NO và NC, kiểu NPN hoặc PNP.
Cảm biến được sử dụng trong những ứng dụng phát hiện vật chính xác cũng như những vật có kích thước cỡ nhỏ. Đặc biệt cảm biến có khả năng phát hiện các vật trong suốt như chai pet, túi nilon.
Hình 3. 5: Cảm biến quang
Thông số kỹ thuật:
- Nguồn cấp: 10 – 30VDC.
- Khoảng cách: 100 – 1000mm.
- Thời gian đáp ứng: nhỏ hơn 1ms.
- Ngõ ra: NPN, No và NC.
- Nhiệt độ làm việc: -25 đến 60 độ C.
- Vật liệu thân: nhựa ABS.
- Kích thước: 18 x 70mm
- Tần số hoạt động: 500Hz
- Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
- Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn và 1 tín hiệu)
- Dây màu nâu: +VCC
- Dây màu xanh: GND
- Dây màu đen: tín hiệu
3.4.2. Băng tải
Một hệ thống đang được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ sở sản xuất tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian và tăng hiệu quả rõ rệt đó chính là băng tải, băng chuyền. Hiểu một cách đơn giản nhất thì có thể hiểu băng tải là một cơ chế hoặc máy có thể vận chuyển một tải đơn (thùng carton, hộp, túi …) hoặc số lượng lớn vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B.
Định nghĩa chuyên nghiệp hơn thì hệ thống băng tải là thiết bị chuyển tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng cách. Vậy hệ thống băng chuyền là một trong những bộ phận quan trọng trong dây chuyền sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Cấu tạo của băng tải
Thành phần cấu tạo
Một động cơ giảm tốc trục vít và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ
Bộ con lăn, truyền lực chủ động
Hệ thống khung đỡ con lăn
Hệ thống dây băng hoặc con lăn
Phân loại băng tải
Băng tải PVC: dễ lắp đặt
Hình 3. 6:Băng tải PVC
Băng tải dạng xích: dùng dể vận chuyển các vật liệu nặng
Hình 3. 7:Băng tải xích
Băng tải con lăn: Băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor.
Hình 3. 8: Băng tải con lăn
Băng tải dạng dạng lưới: kết hợp vận chuyển và sấy thực phẩm
Với quy mô đồ án hiện tại, nhóm đã lựa chọn phương án thiết kế như sau:
Băng tải PVC.
Khung băng tải sử dụng kết hợp nhôm định hình và thanh thép lỗ.
Truyền động bởi động cơ DC giảm tốc.
Đặc điểm
Khung băng tải sử dụng kết hợp nhôm định hình và thanh thép lỗ:
Dễ tháo lắp, có thể điều chỉnh và di dời.
Chống rỉ sét.
Đa dạng về kích thước.
Đảm bảo tính chắc chắn, ổn định.
Đảm bảo độ đồng phẳng của băng tải
Có khả năng đàn hồi cao, chịu được nhiệt.
Giá thành rẻ, độ bền cao.
Kết luận: Để đáp ứng được yêu cầu đề tài đưa ra chúng em chọn băng tải thẳng dạng PVC.
3.4.3. Nguồn tổ ong
Nguồn tổ ong 24V 5A được thiết kế với vỏ ngoài bằng kim loại được đục lỗ như hình dạng tổ ong nên chúng có tên thường gọi là nguồn tổ ong, thiết kế vỏ ngoài kim loại này nhằm mục đích tản nhiệt tốt nhất có thể, để nâng cao tuổi thọ của bộ nguồn.
Hình 2. 6: Nguồn tổ ong 24V 5A
Nguồn tổ Ong có chức năng:
Chỉnh lưu từ lưới 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 trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch
Hiệu quả cao, giá thành thấp, độ tin cậy cao.
Thông số kỹ thuật:
- Điện Áp Đầu Vào: AC 220V (Chân L và N)
- Điện Áp Đầu Ra: DC 24V 5A (Chân dương V+, Chân Mass-GND: V-)
- Công Suất: 120W
- Rò rỉ:
- Bảo vệ quá tải
- Bảo vệ quá áp
- Bảo vệ nhiệt độ cao
- Nhiệt độ hoạt động và độ ẩm: -10 ℃ ~ + 60 ℃, 20% ~ 90% RH
- Nhiệt độ bảo quản, nhiệt độ: -20 ℃ ~ + 85 ℃, 10% ~ 95RH
3.4.4. Rơ-le trung gian
Giới thiệu
Rơle trung gian (Relay trung gian) là loại thiết bị có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển và khuếch đại chúng với kích thước nhỏ. Thiết bị được lắp đặt ở vị trí trung gian nằm giữa thiết bị điều khiển công suất nhỏ và thiết bị công suất lớn hơn.
Rơle trung gian được sử dụng rộng rãi, vì vậy mà rơle được sản xuất và phân thành nhiều loại như: relay trung gian được thiết kế sử dụng cho nhiều loại điện áp đặc biệt, các dạng điện áp đặc biệt như 12VDC, 12 VAC, 6VDC, các loại điện áp 24 VDC, 24 VAC, điện áp 48 VDC, 48VAC, 110 VDC, 110 VAC và 220 VAC.
Rơle trung gian thiết kế luôn có đèn báo nguồn với màu xanh cho điện áp DC, màu đỏ cho điện áp AC. Rất tiện lợi cho việc kiểm tra, bảo trì, bảo dưỡng. Đèn led báo trạng thái cấp nguồn để biết rơ le đang hoạt động.
Rơle trung gian có đế cắm được thiết kế chắc chắn, ôm rất chặt các chân của relay, tránh bị rung động trong quá trình hoạt động cũng như rung động cơ khí trên máy móc.
Hình 3. 9 Rơ-le trung gian
Thông số kỹ thuật
- Điện áp: 220VAC, 220VDC, 110VDC, 110VAC, 48VDC, 48VAC, 24VDC, 12VDC.
- Tiếp điểm: Silver alloy.
- Nhiệt độ: -40-55 độ C.
- Số lần đóng cắt: 100.000 lần.
- Dòng định mức: 10A, hoặc 5A.
- Kiểu chân: Chân tròn, chân dẹp nhỏ, chân dẹp lớn 10A.
- Số chân: 14 chân dẹp nhỏ 5A, 14 chân dẹp lớn 10A, 8 chân dẹp nhỏ, 8 chân dẹp lớn 10A, 11 chân tròn, 8 chân tròn 10A.
- Thời gian tác động: 20ms Max.
- Tiêu chuẩn: VDE, UL, CSA, CE
Nguyên lý hoạt động
Để tạo ra được từ trường hút, thì dòng điện cần chạy qua rơ le trung gian, sau đó dòng điện chạy qua cuộn dây tạo thành từ trường hút. Giúp tạo đòn bẩy làm đóng hoặc mở tiếp điểm điện và làm thay đổi trạng thái của rơ le trung gian. Tùy vào thiết kế mà số tiếp điểm điện sẽ thay đổi khác nhau.
Rơ le trung gian có 2 mạch hoạt động là: mạch điều khiển cuộn dây cho dòng chạy qua hay không và mạch điều khiển dòng điện có qua rơ le hay không.
3.4.5. Xi lanh
Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ chịu được : - 50 ~ 700 c
Áp suất chịu được : 1 ~ 9 bar ( kg/cm2)
- piitông ø : 40 mm
- hành trình : 250 mm
Hình 3. 10: Xi lanh khí nén airtac [7]
Đây là thiết bị cơ học còn có tên gọi khác là ben khí nén [7], vận hành bằng khí nén từ hệ thống máy nén khí. Xi lanh khí có vai trò tạo ra lực để chuyển đổi năng lượng có trong khí nén thành động năng để cung cấp cho các chuyển động.
Điều này có được là do sự chênh áp được thiết lập bởi khí nén được ở áp suất lớn hơn áp suất của khí quyển. Từ đó làm cho các pít tông của xi lanh chuyển động theo hướng mong muốn qua đó làm cho thiết bị bên ngoài hoạt động.
Ưu điểm
Mặc dù xi lanh khí nén và xi lanh thủy lực có kha giống nhau về cấu tạo, nguyên lý. Nhưng người dùng lại ưa thích sử dụng loại xi lanh khí hơn. Đó là do thiết bị này không gây ô nhiễm môi trường và cho ra môi chất khí nén sạch.
Bên cạnh đó, xi lanh khí có khả năng tác động với vận tốc 10m/s, nhanh hơn hẳn so với các thiết bị khác.
Không những thế, nguồn khí nén của xi lanh cũng khá thuận tiện khi được lấy từ ngoài không khí và tích trữ trong bình. Người dùng có thể dễ dàng mang đi bất kì nơi đâu để sử dụng, làm việc.
Khi sử dụng xi lanh, việc lắp đặt cũng khá đơn giản và linh hoạt, không có sự giới hạn về khoảng cách.
Trên thực tế, giá thành của sản phẩm này cũng không quá cao so với túi tiền của người tiêu dùng. Trong khi đó, tại các nhà máy, xí nghiệp thường có sẵn đường ống và hệ thống máy nén khí. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắp đặt thiết bị xi lanh.
Hạn chế
Mặc dù cũng sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, song xi lanh khí lại không có khả năng tạo lực lớn. Trong hệ thống máy nén, áp suất thông thường thì xi lanh chỉ có thể tạo ra đủ lực để nâng xe ô tô.
Việc điều khiển xi lanh cũng không đạt độ chính xác cao do không khí chịu nén không ổn định.
Đặc biệt, trong quá trình máy nén hơi vận hành thường khá ồn với âm thanh lớn. Và điều đó cũng có nghĩa xi lanh cũng sẽ gây ra tiếng ồn gây khó chịu cho môi trường xung quanh.
3.4.6. Van điện từ 3/2
Hình 3. 11: van điện từ 3/2 airtac [8]
Van điện từ khí nén tên tiếng anh là solenoid valve đây là tên gọi chung của van, vì chiếc van hoạt động chủ yêu dựa vào cuộn hút điện từ chúng kích hoạt và điều khiển chiếc van hoạt động, van điện từ khí nén có nhiều loại khác nhau như van khí nén 3/2, 5/2, 5/3, 4/3, 2/2 nhưng bài viết này mình chỉ nói rõ về van 3/2
Van điện từ khí nén 3/2 hay van điện từ 3/2 đây đều là tên gọi của 1 loại van đó là loại van điện từ 3 cửa 2 vị trí loại này được điều khiển chủ yếu bằng cuộn coil điện từ, van có chức năng đóng mở và xả (1 cổng vào, 1 cổng ra, 1 cổng xả), chỉ sử dụng hơi khí nén, thường được dùng để điều khiển xi lanh khí nén 1 chiều (loại tác động đơn), xem video để hiểu rõ hơn về tính năng của chiếc van này.
Tính năng của van điện từ khí nén 3/2 và nguyên lý hoạt động của van solenoid 3/2
Van 3/2 được chia ra làm 2 loại: van thường đóng (nc) và van thường mở (no).
Hình 3. 12: sơ đồ van điện từ khí nén 3/2 [8]
Theo như sơ đồ chúng ta có 3 cổng
Cổng (1) là cổng đưa áp suất vào
Cổng (2) là cổng áp suất đi ra
Cổng (3) là cổng xả
3.5 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Hình 3. 13: Sơ đồ đấu nối thiết bị sử dụng
Sơ đồ điện hệ thống (hay còn gọi là sơ đồ điện) là một bản vẽ kỹ thuật thể hiện cách thức hoạt động của một hệ thống điện, đó là một phần quan trọng trong việc thiết kế và xây dựng hệ thống điện.
Sơ đồ điện thường được sử dụng để mô tả các thành phần của hệ thống điện, bao gồm các bộ điều khiển, máy phát điện, bộ biến áp, thiết bị bảo vệ, ổ cắm, đèn và các thành phần khác. Nó cho phép người thiết kế và kỹ sư điện có thể thấy được cách các thiết bị điện hoạt động cùng nhau trong một hệ thống.
3.6 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
Lưu đồ thuật toán là một sơ đồ mô tả toàn bộ quá trình xử lý của một hệ thống điều khiển. Nó giúp người lập trình kiểm tra tính khả thi của việc lập trình, nhanh chóng đưa ra những giải thuật để viết chương trình một cách nhanh chóng và hiệu quả. Một quá trình có các bước xử lý tuần tự sẽ thích hợp khi sử dụng lưu đồ để thiết kế chương trình. Các bước trong lưu đồ được thực hiện theo một trình tự đơn giản.
Hình 3. 14: Lưu đồ giải thuật
Nguyên lý hoạt động : Bắt đầu chương trình nhấn nút start băng tải chạy cấp vật đi qua cảm biến 1 nhận cho dừng băng tải trong 1s sau khi cảm biến màu sắc lấy được ngưỡng màu.
Trường hợp 1 : cảm biến màu cho ra màu xanh lá. Vật tiếp tục di chuyển tới vị trí cảm biến 2 nhận tín hiệu là xanh lá cao cho tác động xi lanh 1
Trường hợp 2 : cảm biến màu cho ra màu xanh lá. Vật tiếp tục di chuyển tới vị trí cảm biến 2 không nhận cảm biến 3 nhận tín hiệu là xanh lá thấp cho tác động xi lanh 2.
Trường hợp 3 : cảm biến màu cho ra màu xanh. Vật tiếp tục di chuyển tới vị trí cảm biến 4 nhận tín hiệu là xanh cao cho tác động xi lanh 3.
Trường hợp 4 : cảm biến màu cho ra màu xanh. Vật tiếp tục di chuyển tới vị trí cảm biến 4 không nhận cảm biến 5 nhận tín hiệu là xanh thấp cho tác động xi lanh 4.
Chương trình cứ thực hiện cho đế khi ta bấm nút stop để dừng hệ thống.
3.7 SẢN PHẨM THỰC TẾ
CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
- Về mặt lý thuyết:
- Nhóm đã hiểu được nguyên lý cơ bản của hệ thống phân loại sản phẩm.
- Hiểu được cơ sở lý thuyết của các thiết bị sử dụng trong mô hình, tính toán và lựa chọn thiết bị phù hợp với mô hình.
- Về mặt mô hình:
- Mô hình phần cứng được thiết kế ổn định và hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra.
- Do hạn chế về kinh phí nên hệ thống cấp vật và cảm biến màu sắc còn đơn sơ và không quá bắt mắt.
- Về chương trình điều khiển:
- Hiểu được cách thực hiện chương trình điều khiển của cảm biến màu sắc
- Biết cách sử dụng và lập trình chương trình điều khiển
- Về mặt hạn chế:
- Điều kiện ánh sáng môi trường cũng là một hạn chế của mô hình khi nó có thể ảnh hưởng đến kết quả bắt màu của cảm biến. Nếu buồng lấy màu to hơn và kín đáo tránh ánh sáng hắt vào từ bên ngoài thì có thể cải thiện đáng kể khả năng lấy màu của cảm biến.
- Tổng chi phí mua các thiết bị sử dụng trong đề tài cao.
- Thiết bị sử dụng trong quá trình chạy thử.
- Sử dụng thiết bị giá rẻ nên độ chính xác chưa cao.
- Do quy mô là đồ án nên mô hình chỉ mang tính tương đối, so với thực tế còn cần phải sửa đổi, cải thiện cả về quy trình công nghệ, chương trình điều khiển lẫn mô hình phần cứng để tối đa hoá khả năng đáp ứng yêu cầu cũng như giảm thiểu được tổn thất nhiều nhất có thể.
4.1. KẾT LUẬN
- Để hoàn thành đề tài “GIA CÔNG CHẾ TẠO BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM”. nhóm chúng em đã áp dụng toàn bộ kiến thức của bản thân, kiến thức đã học ở trường, sự hướng dẫn của giáo viên về thiết kế, lập trình, đấu dây và sự ứng dụng thực tế của chuyên ngành Điện qua các môn học ở trường.
- Sau khi hoàn thành, nhóm chúng em đã rút ra rất nhiều kinh nghiệm cho bản thân về cách thu thập, tìm dữ liệu thông tin, cách làm việc nhóm và phân chia công việc cho mỗi thành viên và thông qua đề tài này nhóm chúng em sẽ có những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích luỹ kinh nghiệm quý báu, bổ sung vào hành trang của mình trên con đường đã chọn. Trong quá trình thực hiện đề tài này cũng có nhiều sai sót, hy vọng quý thầy cô thông cảm và bỏ qua cho chúng chúng em . Nhóm chúng chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để có thể nâng cao chất lượng đề tài hơn.
4.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
- Giám sát và điều khiển qua điện thoại có thể truy cập từ xa thông qua wifi sẽ là một hướng phát triển đầy tiềm năng khi mà con người ngày càng sử dụng điện thoại thông minh nhiều hơn, Internet cũng đã hầu như có ở khắp mọi nơi, việc giám sát và điều khiển hệ thống từ xa sẽ vô cùng tiện lợi, có thể giải quyết vấn đề đột ngột trong thời gian sớm nhất, từ đó tránh được các rủi ro không đáng có.
- Phần sau khi phân loại có thể nghiên cứu phát triển cánh tay robot tự động đưa sản phẩm đến thùng chứa trong trường hợp thùng chứa ở xa không trong phạm vi hoạt động của băng tải.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]. Lâm Quang Chuyên, 2012, Giáo trình vi điều khiển, Trường Cao đẳng Công thương, Tp. HCM.
[2]. Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy, 2013, Kỹ Thuật Số, Xuất bản Đại học Quốc Gia, Tp. HCM.
Tiếng Anh
[1]. Brander, J., 1985a, Competition Managchúng em ent, Journal of International Economics, Số 18, trang 83 – 100.
[2]. Brander, J., 1985b, Benefits of Competition, Journal of International Economics, Số 18, trang 68 – 108.
[3]. Jaffe, J. and Westerfield R., 1985, The impact of inflation, Journal of Finance, Số 40, trang 25-34.
[4]. UNDP, 2011, Human Development Report.
