aChiết rót và đóng nắp chai bkhóa luận tốt nghiệp khoa công nghệ điện chuỳnh văn quy lê hoàng nhật khôi trần tiến đạt

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN THIẾT BỊ1.1 Giới thiệu về PLC S7-1200 PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trìnhđược cho phép thực hiện linh hoạt các

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP

CHAI

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ

ÁN TỐT NGHIỆP

(1) : Huỳnh Văn Quy

(2) : Lê Hoàng Nhật Khôi

Bộ phận gắp chai, Bộ cấp nắp, Bộ đóng nắp, Bộ phát hiện chai lỗi (không nắp),

Bộ phận đẩy chai vào kho chứa, Kho chứa (hình thức băng tải con lăn)

- Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát HMI

- Lập trình điều khiển theo một số yêu cầu công nghệ cho Mô hình

4 Kết quả

Sau khi thực hiện xong đồ án, nhóm chúng em đã có thêm những kiến thức bổ ích về PLC S7-1200 và phần mềm WinCC, điều khiển mô hình bằng HMI, cũng như có thể vận dụng được những kiến thức đã học để hoàn thành đồ án Hệ thống khi vận hành đã hoạt động đúng với mục tiêu đặt ra

Sinh viên

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài

150932911509666115049901

2

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

LỜI MỞ ĐÀU

Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với

sự phát triển của một quốc gia Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật, thì tự độnghóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc Ở các nước này máy móc hầu như đãthay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay vào

đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển giám sát trựctiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính Việc điều khiển qua màn hình HMI là vôcùng cần thiết, giúp người vận hành có cái nhìn trực quan, tổng quát quá trình hoạtđộng của toàn bộ dây chuyền sản xuất

Là sinh viên theo chuyên ngành “Điều khiển và tự động hóa” cùng những nhucầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được nghiêncứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiếnthức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiệnđại hóa Vì những lý do trên em đã chọn đề tài: “Chiết rót và đóng nắp chai sử dụngSimatic S7 - 1200”

Khóa luận nhằm nắm vững kiến thức về lập trình với S7 - 1200, hiểu rõ đượcquá trình hoạt động của một hệ thống thực tế Nghiên cứu đề tài nhằm tích lũy kinhnghiệm, học hỏi thêm kiến thức và phát huy tính sáng tạo, giải quyết vấn đề Theophương châm học đi đôi với hành thì việc tạo ra một hệ thống mô phỏng dùng S7 -

1200 là một yêu cầu cần thiết, đáp ứng được nhu cầu đặt ra

Đề tài sử dụng S7 - 1200 trong tự động hóa thì rất lớn, hầu hết các nhà máy, xínghiệp ứng dụng HMI touch trong việc điều khiển, giám sát tất cả các khâu Nhưngtrong đề tài này chỉ là mô phỏng quá trình hoạt động của một hệ thống nhỏ, chưa thểhoàn toàn theo sát với thực tế Vì vậy vẫn còn nhiều vấn đề cần được quan tâm giảiquyết trong tương lai

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN THIẾT BỊ

1.1 Giới thiệu về PLC S7-1200

PLC viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển lập trìnhđược cho phép thực hiện linh hoạt các thực toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữlập trình, người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện Các sựkiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích tác động vào PLC hoặc qua các hoạtđộng có trễ như thời gian định kì hay thời gian được đếm Một khi sự kiện được kích hoạtthật sự, nó bật ON hay OFF các thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý.Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục lặp trong chương trình do người sử dụng lập ra chờtín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình

Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối, người ta đã chếtạo bộ điều khiển PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học

- Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa

- Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp

- Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp

- Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như máy tính, nối mạng, cácmodule mở rộng

Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay cho các phần cứng Relay dây nối và các logicthời gian Tuy nhiên bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàngcho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lí cũng như giá cả

Chính điều này đã tạo ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong côngnghiệp, các tập lệnh nhanh chóng đi từ lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời,thanh ghi dịch Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, sốlượng I/O nhiều hơn

Trong PLC phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điềukhiển và xử lí hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bằng

6

một chương trình Chương trình này sẽ được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thựchiện việc điều khiển dựa vào chương trình này Như vậy nếu muốn thay đổi hay

mở rộng chức năng của quy trình công nghệ Ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong

bộ nhớ PLC Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một các dễ dàng màkhông cần một sự can thiệp vật lý vào so với các bộ dây nối hay Relay

Hình 1.1: So sánh giữa PLC S7 - 1200 và S7 - 200 về các module mở rộng

S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200 Simatic S7 - 1200được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những những giải pháphoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7 - 1200 Đồng thời S7- 1200 còn cung cấp mộtcổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP

- 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau

- 2 module giao tiếp RS232/RS485 để giao tiếp thông qua kết nối PTP

- Bổ sung 4 cổng Ethernet

- Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 VAC và điện áp 24VDC

7

1.2 Module CPU

Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thờigian, bộ đếm, cổng truyền thông và một vài cổng vào ra số Các cổng vào ra số có trênmodule CPU được gọi là cổng vào ra Onboard

PLC S7 - 1200 có nhiều loại module khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử

lí lệnh, bộ nhớ chương trình cũng khác nhau S7 - 1200 có 3 dòng là CPU 1211C, CPU1212C và CPU 1214C S7 - 1200 được trang bị thêm tính năng bảo mật giúp bảo vệquyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển

® Power connector

® Removable user wiring connectors (behind the doors)

® Status LEDs for the on-board I/O

® PROFINET connector (on the bottom of the CPU)

Hình 1.2: Các khối chức năng CPUS7-1200

Các đặc tính của CPU S7 - 1200 được thể hiện trong bảng sau:

8

Feature CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C

• Inputs

• Outputs •• 1024 bytes1024 bytes •• 1024 bytes1024 bytes •• 1024 bytes1024 bytes

• 3 at 80 kHz

Real time clock retention time 10 days, typical / 6 day minimum at 40 degrees c

Real math execution speed 18 ps/instruction

Boolean execution speed 0.1 ps/instruction

Bảng 1.1: Các đặc tính của CPU S7-1200

1.3 Module mở rộng

PLC S7 - 1200 có thể mở rộng các module tín hiệu và các module gắn ngoài để

mở rộng chức năng của CPU Ngoài ra có thể cài đặt thêm các module truyền thông để

hổ trợ giao thức truyền thông khác

Khả năng mở rộng của từng loại CPU tùy thuộc vào các đặc tính, thông số và quyđịnh của nhà sản xuất

S7 - 1200 có các loại module mở rộng sau:

Hình 1.3: Các đặc tính của CPU S7-1200

Các đặc tính của module mở rộng như sau:

Module Input only Output only Combination in/out

16 X DC Out

16 X Relay Out

16xDC ln/16 X DC Out 16xDC ln/16 X Relay Out

1.4 Giao tiếp của S7-1200

Simatic S7 - 1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối với PTP (point to point)Giao tiếp PROFINET với:

Hình 1.4: Các kết nối của S7-1200

1.5 Tín hiệu analog

1.5.1 Tín hiệu analog input

• Nguyên lý: Trong quá trình sản xuất có nhiều các đại lượng vật lý (áp suất, tốc độ,

tốc độ quay, nồng độ pH, độ nhớt, mực nước trong bồn ) Cần được PLC xử lýcho mục đích điều khiển tự động

• Cảm biến: Các cảm biến đo lường cảm nhận những thay đổi vật lý có thể đo như

sự thay đổi tuyến tính, góc quay, độ dẫn điện thay đổi

• Bộ chuyển đổi: Các bộ chuyển đổi đo lường chuyển đổi các giá trị đề cập ở trên

sang những tín hiệu analog chuẩn, chẳng hạn 500mV, 0-10V, 20mA, 4 20mA

• ADC (Analog Digital Convert): Trước khi những giá trị analog được CPU xử lý,

chúng phải chuyển sang dạng số Điều này được thực hiện bằng bộ chuyển đổiADC ở các module analog ngõ vào Việc chuyển đổi tín hiệu tín hiệu analog sangtín hiệu digital được thực hiện tuần tự, nghĩa là tín hiệu được chuyển đổi lần lượtcho từng kênh analog input

• Kết quả bộ nhớ: Kết quả chuyển đổi được lưu trữ trong bộ nhớ, chúng chỉ mất đi

khi CS0 giá trị mới viết đè lên Tín hiệu analog qua chuyển đổi có thể được đọcbằng lệnh “L PIW.”

• Ngõ vào Analog: Lệnh truyền “T PQW ” được dùng để truyền các giá trị analog

của chương trình tới một module ngõ ra, một bộ DAC chuyển chúng sang các tínhiệu analog chuẩn

• Cơ cấu chấp hành analog: Các tín hiệu ngõ vào analog chuẩn có thể nối trực tiếp

các module ngõ ra analog Trong S7-1200 các PLC thường tích hợp sẵn hai kênh

11

analog input Hoặc ta có thể dùng module gắn trên CPU (thường gọi là signalboards) hoặc module rời gắn bên hông CPU để đọc tín hiệu analog Các modulenày đọc được tín hiệu dòng từ 4 đến 20mA hoặc tín hiệu áp từ 0 đến 10V, đượcPLC hiểu với giá trị tương ứng từ 0 đến 27846.

1.5.2 Tín hiệu analog output

Trong S7-1200 để xuất được analog output, ta phải sử dụng module analog output.Các module này có thể gắn liền trên PLC hoặc gắn rời bên hông CPU Giá trị xuất ramodule này từ 0 đến 27648 tương ứng với giá trị xuất ra dòng điện 4 đến 20mA hoặc xuấttín hiệu điện áp từ 0 đến 10V

1.6 Xử lý tín hiệu analog

Trên thân CPU S7-1200 đã có sẵn 2 đầu vào ra analog, nhưng ở đây tín hiệu làdạng voltage Với các tín hiệu analog, có thể là 2, 3 hoặc 4 dây, ta đấu nối như sơ đồ dướiđây:

Hình 1.5: Sơ đồ đấu nối tín hiệu analog

Phần mềm TIA Portal cung cấp 2 khối hàm dễ dàng xử lý đó là NORMAL vàSCALE Với 2 khối hàm này ta hoàn toàn có thể xử lý được tín hiệu analog

12

- Các công cụ xây dựng HMI

- Các công cụ kết nối, nạp chương trình và gỡ rối

- Các công cụ mô phỏng

1.8 Cảm biến quang

1.8.1 Giới thiệu về cảm biến

Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý hay hóa

13

học ở môi trường cần khảo sát và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin vềtrạng thái hay quá trình đó.

Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của môi trường,phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật như đo đạc, phục vụ trong truyền và

xử lý thông tin

Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dò (Testprobe), có thể kèm theo các mạch điện hỗ trợ

Hình 1.7: Cảm biến quang

Cảm biến quang có nhiều ưu điểm hơn so với các loại cảm biến khác như:

- Không cần tiếp xúc với vật thể cần phát hiện

- Có thể phát hiện với vật từ khoảng cách xa

- Không bị hao mòn và có tuổi thọ cao

- Thời gian đáp ứng nhanh khoảng 1ms

- Ngoài ra cảm biến quang có thể phát hiện nhiều dạng vật thể/vật chất khác nhau:

từ việc phát hiện một chai nhựa trên băng chuyền hoặc kiểm tra xem tay robot đãgắp linh kiện hay chưa

Hình 1.8: Cấu trúc của cảm biến quang

• Bộ phát sáng

Ánh sáng được phát theo xung Nhịp điệu xung đặc biệt giúp cảm biến phân

biệt được ánh sáng của cảm biến và ánh sáng từ các nguồn khác (như ánh sáng mặt

trời hoặc ánh sáng trong phòng)

• Bộ thu sáng

Thông thường bộ thu sáng là một phototransistor (tranzito quang) Bộ phận nàycảm nhận ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện tỉ lệ Bộ phận thu có thể nhận ánhsáng trực tiếp từ bộ phát hoặc ánh sáng phản xạ lại từ vật bị phát hiện

• Mạch tín hiệu ra

Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu on/offđược khuếch đại Khi lượng ánh sáng thu được vượt quá ngưỡng được xác định, tín hiệu

ra của cảm biến được kích hoạt

Mặc dù một số loại cảm biến thế hệ trước tích hợp mạch nguồn và dùng tín hiệu ra

là tiếp điểm rơ le vẫn khác phổ biến, ngày nay các loại cảm biẻn chủ yếu dùng tín hiệu rabán dẫn (PNP/NPN)

bị cơ học tạo ra lực, thường kết hợp với chuyển động và được cung cấp bởi khí nén (lấy

từ máy nén khí thông thường)

Để thực hiện chức năng của mình, xilanh khí nén truyền một lực bằng cách chuyểnnăng lượng tiềm năng của khí nén vào động năng Điều này đạt được bởi khí nén có khảnăng nở rộng, không có đầu vào năng lượng bên ngoài, mà chính nó xảy áp lực được thiếtlập bởi khí nén đang ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển Sự giãn nở không khí này làmcho pitong di chuyển theo hướng mong muốn Một khi được kích hoạt, không khí nénvào trong ống ở một đầu của pitong và truyền tải lực trên pitong Do đó, pitong sẽ dichuyển bằng khí nén

Xilanh khí nén cũng có nhiều loại thiết kế khác nhau cho phù hợp với yêu cầu chếtạo máy Đồng thời, tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống mà xilanh khí nén có thể hoạtđộng theo nhiều cách

1.9.2 Các loại xilanh khí nén

• Xilanh khí nén hoạt động đơn:

Các loại xilanh hoạt động đơn sử dụng lực truyền không khí để di chuyển theo mộthướng (thường là ra ngoài) và một lò xo để trở về vị trí “ban đầu” Đối với kiểu xilanhnày khí nén được sử dụng dùng để sinh công từ một phần của pitong, sau đó pitong lùi vềbằng một lực đẩy của lò xo hay từ lực bên ngoài tác động về Thông thường đói vớixilanh khí nén tác động đơn chúng ta thường thấy trên xilanh có 1 lỗ cấp nguồn khí nén

và lỗ thoát khí nén Để đều chỉnh dòng khí nén cho xilanh đơn thì thường chúng ta sửdụng van điện từ khí nén 3/2

16

Hình 1.9: Xi lanh khí nén đơn

• Xilanh khí nén hoạt động kép (xilanh hai chiều)

Là loại xilanh hoạt động sử dụng lực không khí để di chuyển đẩy ra và rút lại.Chúng có hai cổng để cho phép không khí, một cho hành trình đi ra và một cho hành trìnhlùi về Xilanh khí nén hai chiều được dùng để sinh ra lực đẩy pitong từ 2 phía, đối vớiloại xilanh này có 2 lỗ dùng để cung cấp nguồn khí nén, lưu lượng khí nén cấp cho vanđược sử dụng các kiểu van điện từ chia khí 4/2, 5/2

1.10 Loadcell

1.10.1 Giới thiệu về loadcell

Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tínhiệu điện Cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi chịu tác động của lực tạo ra một tín hiệuđiện tỉ lệ với sự biến dạng này gọi là “strain gage”

Mỗi loadcell (cảm biến tải) một đầu ra độc lập, thường 1 từ 1 đến 3mV/V Đầu rađược tổng hợp dựa trên kết quả của đầu ra từng cảm biến tải - loadcell Các thiết bị đolường hoặc bộ hiển thị khuếch đại tín hiệu điện đưa về, qua chuyển đổi ADC, vi xử lý vớiphần mềm tích hợp sẵn thực hiện tính toán và đưa kết quả đọc lên màn hình Đa phần cácthiết bị hay bộ hiển thị hiện đại đều cho phép giao tiếp với các thiết bị ngoài khác nhưmáy tính hoặc máy in Những loadcell này dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng gọi

là cảm biến tải cầu điện trở

1.10.2 Các loại module loadcell

Có 2 loại module loadcell:

- Module loadcell chịu nén được thiết kế để sử dụng cho bồn/ phễu chứa hoặc cấutrúc có thể đặt lên đỉnh của bộ module loadcell Tải trọng có xu hướng nén các

18

- Module loadcell chịu kéo được thiết kế cho các phễu chứa hoặc cấu trúc có thểtreo lên các module loadcell Tải trọng có xu hướng kéo dãn các loadcell

Hình 1.14: Loadcell chịu nén và Loadcell chịu kéo

Thông số thiết kế Module loadcell chịu nén Module loadcell chịu kéo

Không gian, mặt bằng ĐÒI hòi phải đù không gian, mật bằng để đật

bòn chửa và module loadcell Có thể yêu cầu không gian đêm xung quanh cho các co cấu giâm dao dộng.

Không đòỉ khỏi mật bấng cho phễu chứa và module loadcell và có thé cho phép di chuyển bẽn dưới phễu chữa.

Két cáu khung/ sàn Sàn hoảc mặt bằng, bé móng, nèn nhà, khung

dỡ cằn được gia có đẻ phù hạp với trọng lượng cân cùa bèn khi dày tài.

Trằn hoàc khung treo cần đưọc gia có để phù

hợp với trọng lượng cân cùa phéu khi đày tài.

Trọng lượng giới hạn Thường là không giới hạn BỊ hạn ché và phụ thuộc cáu trúc trần/ khung

treo cùa phễu cân Với sự hỏ trọ đằy đũ, hệ

thống treo có thẻ hó trợ một cách an toàn cho bàn/ phẻu chứa'20 tắn.

Độ nghiêng cùa loadcell Thiết kế có thể thay đói và phải xem xét độ

võng của sàn, của khung dằm sán có, kích thước và hình dạng cùa bòn/ phẻu cân và diều kiện cân do.

Độ nghiêng cùa loadcell sẽ không thay đói đáng ké vì các mát trâu và các kết cáu cùa bộ module loadcell Chịu nén có xu hướng dịch chuyên vè đường tâm thặng đứng cho dù khung đỡ hay dầm đõ có võng hay không.

Bảng 1.3: So sánh module loadcell chịu nén và chịu kéo

1.10.3 Nguyên lý hoạt động của loadcell

Thành phần cấu tạo cơ bản của cân điện tử bao gồm hai bộ phần chính Bộ phậnthứ nhất là đòn cân và bộ phận thứ hai là mạch xử lý tín hiệu điện tử Đòn cân hay gọi tắt

là loadcell (cảm biến tải) Đòn cân được cấu tạo bởi hai thanh phần, thành phần thứ nhất

là “strain gauge” và thành phần còn lại là “load”

Strain gauge là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổikhi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, chỉ nhỏ bằng móngtay, được dán chết lên load, nghĩa là một thanh kim loại chịu tải Thanh kim loại này một

19

đầu được gắn cố định, đầu còn lại tự do và gắn với mặt bàn cân (đĩa cân).

Khi ta bỏ một khối lượng lên đĩa, thanh kim loại này sẽ bị uốn cong do trọnglượng của khối lượng cân gây ra Khi thanh kim loại bị uốn, điện trở strain gauge sẽ bịkéo dãn ra và thay đổi điện trở Như vậy, khi đặt vật cân lên bàn cân, tùy theo khối lượngvật và load, thanh kim loại sẽ bị uốn đi một lượng tương ứng và lượng này sẽ được đolường qua sự thay đổi điện trở của strain gauge Thông thường, thanh kim loại sẽ đượccấu tạo sao cho bất chấp vị trí ta đặt vật cân lên bàn/ đĩa, nó đều cho cùng một mức độ bịuốn như nhau

Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nốithành một cầu điện trở cân bằng (wheatstone) như hình dưới và được dán vào bề mặt củathân loadcell

Hình 1.15: Cấu tạo của Loadcell

Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (hai góc (1) và (4) củacầu điện trở wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác Tại trạng tháicân bằng (trạng thái không tải), điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng không khibốn điện trở được gắn phù hợp về giá trị

1.11.1 Giới thiệu về encoder

Để đo vị trí của đối tượng ta có nhiều phương pháp với tín hiệu nhận được là tínhiệu tương tự hay tín hiệu số Thông thường, để đo vị trí và vận tốc của động cơ người tathường dùng cảm biến encoder Encoder là để đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc vàchuyển đổi vị trí góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu nàychúng ta

có thể xác định được vị trí trục hoặc bàn máy Tín hiệu ra của encoder thông thường chodưới dạng tín hiệu số

20

Hình 1.16: Encoder

Cấu tạo của encoder gồm:

Một đĩa quay được khoét lỗ gắn vào trục động cơ

Một đèn led làm nguồn phát sáng và một mắt thu quang điện được bố trí thẳnghàng

Một mạch khuếch đại tín hiệu

Hình 1.17: Cấu tạo của encoder

21

Tuy nhiên, để xác định vị trí chính xác hơn của đĩa quay, xác định chiều quay củađĩa, người ta chia ra trên đĩa làm nhiều rãnh, số rãnh càng nhiều thì độ phân giải củaencoder càng cao Bên cạnh đó, ngoài tạo ra một vòng rãnh thì người ta làm thêm nhiềuvòng rãnh khác để có thể biết chính xác vị trí của encoder hay chiều quay của nó.

1.11.3 Phân loại

Encoder tuyệt đối sử dụng nguyên tắc cơ bản về bit, căn theo độ phân giải là số bittương ứng với số vòng rãnh trên đĩa ta xác định được vị trí hiện tại của đĩa quay ở đâu,bởi vì tương ứng với một vị trí thì sẽ có một chuỗi nhị phân tương ứng xác định Mặtkhác tương ứng với việc tăng hay giảm giá trị thì có thể xác định được chiều quay củaencoder

Trong encoder tuyệt đối người ta thường dùng đĩa mã hóa gray vì hai góc cạnhnhau chỉ thay đổi 1 bit, còn với mã nhị phân thì có thể thay đổi cùng lúc gây khó khan vàgiảm tốc độ đáp ứng trong quá trình xử lý tín hiệu tốc độ cao Encoder tuyệt đối rất có lợitrong những trường hợp đối tượng điều khiển đòi hỏi vị trí chính xác liên tục của trụcquay bất kể thời điểm nào Khi đó, việc độ và xử lý encoder tuyệt đối trở nên dễ dàng chongười thiết kế vì chỉ cần đọc giá trị là có thể biết ngay được vị trí góc của trục quay Tuynhiên, nếu động cơ quay tốc độ cao và nhiều vòng thì điều này không có lợi, bởi vì việc

xử lý để đếm số vòng quay của trục mất rất nhiều thời gian

Ngoài ra, để thiết kế encoder tuyệt đối, chúng ta cần quá nhiều vòng rãnh, trongkhi kích thước của encoder có giới hạn, khó có thể làm nhiều rãnh Chưa kể rằng việcthiết kế một dãy led phát và mắt thu cũng bị kích thước của encoder giới hạn rất nhiều

Điều này được khắc phục bằng encoder tương đối một các đơn giản bởi vì cứ mỗilần quay qua một rãnh thì encoder sẽ phát ra một xung tương ứng tăng một đơn vị trongbiến đếm Tuy nhiên, một vấn đề là làm sao để biết encoder quay hết một vòng, chưa kểmỗi lần có những rung động, nhiễu nào đó mà ta không quản lý được, encoder sẽ bị saimột vài xung Khi đó, nếu hoạt động lâu dài, sai số này sẽ tích lũy Để khắc phục điềunày, người ta đưa nào thêm một rãnh định vị để đếm số vòng đã quay của encoder Nhưvậy, cho dù có lệch xung, mà encoder đi ngang qua rãnh định vị này, thì ta sẽ biết làencoder sẽ bị sai xung ở đâu đó

22

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC MÔ HÌNH CHIẾT RÓT VÀ

ĐÓNG NẮP CHAI

2.1 Bố trí thiết bị trong mô hình

2.1.1 Sơ đồ bố trí thiết bị

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thiết bị của mô hình chiết rót và đóng nắp chai

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thiết bị nhìn từ trên cao xuống

23

2.1.2 Sơ đồ đấu dây

Hình 2.3: Sơ đồ đấu dây mô hình chiết rót và đóng nắp chai

24

SS7 Cảm biến vị trí giữ chai ở vị trí đóng nắp

Hình 2.4: Sơ đồ đấu dây nguồn

Hình 2.5: Sơ đồ đấu dây circuit breaker và contactor

Hình 2.6: Sơ đồ đấu dây của rơle

Hình 2.7: Sơ đồ đấu dây van khí nén

C C ■

— —

-0 O 9

t t T

— c Ị c ộ

ộ O o

Ỡ Õ ơ i

.

'ỂỂSỂẼỂỵỂữỂS^ A

11 :ự : INPUTS

214-1AE31-0XB

Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây của PLC

Hình 2.9: Sơ đồ đấu dây của lermino

Điện áp đầu vào: 110/220VAC

Điện áp đầu ra: 24VDC

Công suất tối đa: 120W

Dòng điện ra: 5A

2.2.5 Bộ phận chiết rót

Hình 2.15: Bộ phận chiết rót

2.2.6 Bộ phận gá nắp chai

Hình 2.16: Bộ phận gá nắp chai

2.2.7 Bộ phận vặn nắp chai

Hình 2.17: Bộ phận vặn nắp chai

2.2.8 Kho lưu trữ

Hình 2.18: Kho lưu trữ

CHƯƠNG 3: CÁC PHÀN MỀM ỨNG DỤNG

3.1 Phần mềm TIA Portal V14

3.1.1 Giới thiệu TIA Portal V14

Phần mềm TIA Portal V14 là một hệ thống tự động hóa tích hợp toàn diện giúpcho các nhà sản xuất giảm thời gian đưa sản phẩm ra thị trường, tăng hiệu suất chongười sử dụng Một hệ thống kỹ thuật mới, thông minh và trực quan cấu hình phầncứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chuẩn đoán và nhiều hơn nữa

Lợi ích với người dùng:

- Trực quan: dễ dàng tìm hiểu và dễ dàng để hoạt động

- Hiệu quả: tốc độ về kỹ thuật, mở rộng them nhiều chức năng dành cho công tydoanh nghiệp số hóa và công nghệ 4.0

3.1.2 Tạo một Project cho PLC S7-1200

Mở file “TIA Port V14” trên Desktop của máy tính:

- Click vào “Creat new project”

- Project name: Tên của chương trình cần lưu

- Path: Đường dẫn để lưu chương trình

- Click vào “Create”

Hình 3.1: Tạo dự án mới

0 Open existing project

4 Create new project

Click vào “Configure a device

Hình 3.2: Cấu hình thiết bị

Click vào “Add new device

Hình 3.3: Thêm thiết bị mới

Click PLC/Simatic S7-1200/CPU 1214C DC/DC/DC /6ES7 0XB0

► Lai CPU 121 4C DC/DƠDC p La CPU 1 1 4C DƠDƠRIy

p La CPU 1 1 5C AƠDƠRIy p La CPU 1215C

DƠDƠDC p LáCPU1215C DC/DƠRIy p La CPU 121 7C

DCIDƠDC p a CPU 1212FC DƠDŨDC

Hình 3.4: Chọn thiết bị PLC

Click Add

CPU 1212C DƠDƠD C

signal board expands board I/O; up to 3 communication modules for serial communication;

on-up to 2 signal modules for I/O expansion; 0.04 ms/1000 instructions;

PROFINET interface for programming, HMI and PLC to PLC

Device:

Article no.: 6ES7 212-1AE40-0XB0 Version: V4.2

I Add

Hình 3.5: Chọn xong mã PLC