đồ án phân loại sản phẩm sử dụng plc s7300

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHỆ CAO HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỂ TÀI Lắp Ráp Và Điều Khiển Trạm Phân Loại Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Thị Ngọc Sinh viên thực hiện 1 Lê Mạnh Quang 2 Nguyễn Đức Trung 3 Nguyễn Tiến Anh Lớp CĐT1 Khóa 10 Nghề Cơ Điện Tử HÀ NỘI 2022 ( Khoá học 20 19 20 22 ) ( Đồ án tốt nghiệp CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ Lớp CĐ T – K10 ) MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH LỜI NÓI ĐẦU Trong xu thế hội nhập nền kinh tế quốc tế, việc phát triển công nghiệp hóa – hiện đại hóa luôn được Đảng và nhà nước ta đ.

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHỆ CAO HÀ NỘI

MỤC LỤC

MỤC LỤC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập nền kinh tế quốc tế, việc phát triển công nghiệphóa – hiện đại hóa luôn được Đảng và nhà nước ta đặt lên ưu tiên hàng đầutrong lĩnh vực phát triển kinh tế, một trong những phương châm đúng đắn vàxuyên suốt trong quá trình xây dựng đất nước ta ngày càng phát triển trong lĩnhvực công nghệ và khoa học kỹ thuật cũng như nhiều nghành lĩnh vực khác là

“đi tắt đón đầu” tiếp thu những thành tựu khoa học hiện đại của thế giới để cảitiến nền kỹ thuật nước nhà , để nước ta không còn lạc hậu về khoa học côngnghệ

Việc tiếp thu những thành tựu khoa học kỹ thuật của thế giới cũng đi đôivới việc phát triển tầng lớp kế thừa có tri thức về công nghệ hiện đại đồng thờicũng có trách nhiệm phát huy, sáng tạo những kỹ thuật mới góp phần phát triểnnền khoa học kỹ thuật nước nhà cũng là góp phần vào việc thúc đẩy công nghệhiện đại đang phát triển trên thế giới, các trường Đại học, Cao đẳng nghề, Trungcấp Nghề cũng từng bước hoàn thiện việc đào tạo ra đội ngũ có kiến thức vềcông nghệ cao hiện đại

Việc đào tạo giảng dạy các môn học có kỹ thuật hiện đại như: PLC, mạngPLC, CNC, Vi điều khiển đòi hỏi các trường phải đầu tư ban đầu rất lớn tốnkém, do đó việc tiếp cận và được thực tập với các hệ thống mang tính hiện đạiđối với sinh viên là điều rất khó khăn

Là những sinh viên theo học chuyên nghành Cơ Điện Tử cùng những nhucầu, ứng dụng cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà chúng em muốn đượcnghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biếtthêm về kiến thức thực tế củng cố kiến thức khoa học phục vụ cho sự nghiệpcông nghiệp hóa hiện đại hóa cũng như hiện nay là cuộc cách mạng công nghiệp4.0, theo như yêu cầu của các thầy cô trong khoa giao cho nhóm, hiện tại nhóm

đã hoàn thành và đưa vào hoạt động đề tài “LẮP RÁP VÀ ĐIỀU KHIỂN

TRẠM PHÂN LOẠI.”

Mô hình là một hệ thống được cấu tạo từ những thiết bị, linh kiện phù hợpphục vụ cho mục đích học tập, thực hành trong giờ học của sinh viên với cơ cấuđơn giản, dễ dàng di chuyển trong lớp học để tiện cho việc lập trình của sinhviên, trạm được hoàn thành dựa trên những kiến thức đã học được trên trườngcũng như tìm hiểu qua nhiều nguồn của nhóm về cơ khí, điện tử, khí nén

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài dù gặp rất nhiều khó khăn nhất là về kinhphí thực hiện, vật liệu nhưng cuối cùng chúng em đã có thể hoàn thành đồ ánđúng thời gian

Chúng em xin gửi lời cảm ơn và tri ân sâu sắc đến gia đình,đã quan tâm lolắng chu cấp kinh phí và tạo điều kiện cho chúng em trong suốt quá trình 3 nămhọc tập tại trường và thực hiện đồ án này

Xin gửi lời cảm ơn đến côNguyễn Thị Ngọc đã giúp đỡ và động viên

cũng như cung cấp các kinh nghiệm thực tế, và các tài liệu cần thiết liên quanđến đồ án trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu và thực hiện

Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Cơ khí Trường Cao Đẳng Nghề CôngNghệ Cao Hà Nộiđã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học

cũng như nhận được các ý kiến góp ý của các thầy cô giúp chúng em sớm hoànchỉnh, hoàn thành báo cáo

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ1.1 Định nghĩa về hệ thống cơ điện tử

Có khá nhiều khái niệm khác nhau về hệ thống cơ điện tử Chúng ta hãy khảo

sát một số quan điểm sau của Bradley, Okyay Kaynak, Bolton.

Sự thành công của các ngành công nghiệp trong sản xuất và bán hàng trên thịtrường thế giới phụ thuộc rất nhiều vào khả năng kết hợp của Điện-Điện Tử vàcông nghệ tin học vào trong các sản phẩm cơ khí và các phương thức sản xuất

cơ khí Đặc tính làm việc của nhiều sản phẩm hiện tại như :xe ô tô, máy giặt,robot, máy công cụ… cũng như việc sản xuất chúng phụ thuộc rất nhiều khảnăng của ngành công nghiệp về ứng dụng những kỹ thuật mới vào trong việc sảnxuất sản phẩm và các quy trình sản xuất Kết quả đã tạo ra một hệ thống rẻ hơn,đơn giản hơn, đáng tin cậy hơn và linh hoạt hơn so với các hệ thống trước đây.Ranh gới giữa điện và điện tử , máy tính vá cơ khí đã dần dần bị thay thế bởi sựkết hợp giữa chúng Sự kết hợp này đang tiến tới một hệ thống mới đó là : Hệthống cơ điện tử

Trên thực tế hệ thống cơ điện tử không có một định nghĩa rõ ràng Nó được táchbiệt hoàn toàn ở các phần riêng biệt nhưng được kết hợp trong quá trình thựchiện Dưới đây là quan điểm về hệ thống cơ điện tử của Bradley, Okyay kaynak,Bontol

 Quan điểm của Bradley

Hình 1.1: Sự liên kết của các thành phần trong Hệ Thống Cơ Điện Tử theo

Bradley

 Quan điểm của Okyay Kaynak

Theo quan điểm của Okyay Kaynak giáo sư Thổ Nhĩ Kì về hệ thống cơ điện tửnhư sau :

Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống cơ điện tử theo Okyay Kaynak

 Quan điểm của Bolton

Theo Bolton thì cơ điện tử là một thuật ngữ của hệ thống Một hệ thống có thểđược xem như một cái hộp đen má chúng có một đầu vào và một đầu ra Nó làmột cái hộp đen vì chúng gồm những phần tử chứa đựng bên trong hộp, để thựchiện chức năng liên hệ giữa đầu vào và đầu ra

Ví dụ như: cái môtơ điện có đầu vào là nguồn điện và đầu ra là sự quay của mộttrục động cơ

Hình 1.3: Cấu trúc Hệ Thống Cơ Điện Tử theo Bolton

1.2 Cấu trúc hệ thống cơ điện tử

Các phần tử cơ bản cấu thành nên hệ thống cơ điện tử bao gồm:

- Giao tiếp thời gian thực

Hình 1.4: Các thành phần cơ bản của Hệ Thống Cơ Điện Tử

Giải pháp cơ điện tử trong thiết kế kĩ thuật liên quan đến việc cung cấp một cấutrúc trong đó có sự tích hợp thành một hệ thống thống nhất của các công nghệkhác nhau được thiết lập và đánh giá Sơ đồ khối về hệ thống toàn bộ (một sảnphẩm cơ điện tử) như vậy trên cơ sở các khối xây dựng hoặc các modun thànhphần được thể hiện trong hình 1.4

Hình 1.5: Sản phẩm Cơ Điện Tử theo module

1.2.1 Mô đun môi trường

Mô đun môi trường: Vừa đóng vai trò đầu vào vừa đóng vai trò đầu ra của cả hệthống sản phẩm buộc hệ thống có chức năng thực hiện, phục vụ một mục đích

cụ thể

1.2.2.Mô đun tập hợp

Mô đun tập hợp: Bao gồm toàn bộ hệ thống cơ khí, thể hiện kết cấu hình dáng

cơ sở các sản phẩm

1.2.3 Mô đun đo kiểm

Mô đun đo kiểm chức năng chính là thu nhận chuyển đổi dữ liệu từ các giá trịvật lí (đầu vào hệ thống Cơ điện tử) gửi đến mô đun xử lí

1.2.4 Mô đun kích truyền động

Mô đun kích truyền động: thực hiện chuyển đổi đầu ra từ mô đun xử lí thành cáchành động điều khiển trên một máy móc hoặc thiết bị

1.2.5 Mô đun truyền thông

Mô đun truyền thông: Nhằm giữ được nhịp sản xuất các thiết bị Nhờ có mô đuntruyền thông các thiết bị có thể gửi và đọc thông tin theo những cách khác nhau

1.2.8 Mô đun giao diện

Mô đun giao diện: Chuyển thông tin giữa các mức trong hệ thống, cung cấp giaodiện ở các mức bộ điều khiển- thiết bị ngoại vi và ở mức cao nhất

1.3 Một số ứng dụng của hệ thống cơ điện tử hiện nay

 Trong y học

Các loại thiết bị cắt lớp, các thiết bị thí nghiệm về AND, nhân bản phôi, các máychiếu các loại tia chụp: X, lase, coban, các thiết bị mổ nội soi,…

 Trong công nghiệp

Các loại máy công nghiệp tự động được điều khiển theo chương trình, FMS (hệthống sản xuất linh hoạt), CAD-CAM, người máy, các hệ thống tự động, khotàng tự động, công cụ vận chuyển thông minh…

 Trong văn phòng

Đây là hệ thống mạng công tác, có sử dụng máy tính (như hệ thông tin quản lí),các thiết bị văn phòng (máy tính, máy fax, máy in laser)…

 Trong sinh hoạt gia đình

Hệ thống thông tin về nhà cửa, sản phẩm tiêu dùng (audio, thiết bị nghenhìn,máy giặt…) hệ thống bảo vệ nhà cửa, các loại robot phục vụ, ô tô, gara, ô

tô tự động…

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TRẠM PHÂN LOẠI

2.1.Tổng quan về trạm MPS của Festo

 Từ cơ khí, khí nén, Công nghệ PLC, Công nghệ sử lý, kỹ thuật điện, điện

tử đến robot và thuỷ lực, mỗi trạm đều được tạo điều kiện cho các bài tậpthú vị về tự động hoá và cơ điện tử Hệ thống MPS đặc biệt phù hợp vớicác lĩnh vực xử lý, PLC và công nghệ robot do định hướng robot gần gũicủa nó

 Khai thác toàn bộ tính linh hoạt của MPS Sự kết hợp của nhiều trạm MPScung cấp đào tạo nhằm mục đích cho nhiều cấp độ kinh nghiệm và nhiềulĩnh vực khác nhau Các bộ dự án của hệ thống MPS tạo điều kiện thuậnlợi cho việc thực hiện hoá một loạt các hệ thống khác nhau Băng tải, đượctích hợp giữa các trạm MPS, tạo điều kiện thuận lợi cho vô số giải phápcho dòng nguyên liệu

 Mục đích đặc biệt :

 Hệ thống cho phép 15 – 30 sinh viên được đào tạo về cơ điện tử bộ dụng

cụ dự án phân phối và băng tải (5 bộ được bao gồm trong số mỗi bộ) cungcấp phần giới thiệu về công việc của dự án Bố cục hệ thống có thể đượcthay đổi bằng cách sử dụng các bộ dự án

 Các trạm MPS được thiết kế sử dụng riêng lẻ hoặc trong bất kì sự kết hợptuỳ chỉnh nào Kích thước cơ học tiêu chuẩn cho phép các trạm được kếtnối vận lý Có thể phát triển các dự án Capstone để đào tạo nâng cao Cáckết hợp được thiết kế trước được đóng gói với các vật liệu tài nguyên bổsung

 Bắt tay bằng tia hồng ngoại được sử dụng để di chuyển phôi trong quátrình sản xuất Các điểm nhận và trả được căn chỉnh để cho phép phôitruyền liên tục

2.1.2 Trạm phân loại sản phẩm

Hình 2.1.2: Trạm phân loại

Chủ đề phát hiện vật chất :

 Cảm biến cảm ứng và quang học phát hiện màu sắc và chất liệu của phôi

Xy lanh hành trình ngắn dừng phôi trên băng tải và chuyển chúng để lưutrữ vào một trong ba ống trượt

 Đối với công việc dự án : Nâng cấp từ hệ thống băng tải mô đun Tất cảcác mô đun và thành phần được sử dụng trong trạm này là một phần của

hệ thống băng tải mô đun

 Ví dụ : Lưu trữ cổng với xi lanh hành trình ngắn, cảm biến hướng dẫnđường ray tính mô đun tuyệt vời của nó làm cho trạm lưu trữ đặc biệtthích hợp cho công việc dự án

 Tài liệu đào tạo của trạm lưu trữ.

 Giáo trình bộ điều khiển logic khả trình, trình độ cơ bản

 được vận chuyển đến cuối băng tải Cảm biến sợi quang qua chùm vớicảm biến quang học theo dõi dòng nguyên liệu trên các băng tải.

Tương tự và kĩ thuật số :

 Cảm biến khuếch tán cung cấp cả tín hiệu đầu ra tương tự và tín hiệu nhịphân Điều này tạo điệu kiện cho các cấp độ đào tạo khác nhau Đầu rachuyển mạch nhị phân có thể được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu đolường bằng một giai đoạn hướng dẫn đơn giản

 Lắp ráp linh hoạt :

 Trạm phân loại cho phép tại ra các dây chuyền lắp ráp linh hoạt bằng cách

sử dụng các trạm MPS Có thể thực hiện các quy trình lắp ráp kết hợp nhưlắp ráp xi lanh và lắp ráp bộ chèn phôi trong vỏ bằng cách sử dụng TrạmPhân Loại

 Thông số kĩ thuật :

 Áp suất hoạt động 600kPa (6bar) Nguồn điện 24VDC, 8 đầu vào kĩ thuật

số, 5 đầu ra kĩ thuật số, 1 đầu vào tương tự Đào tạo nhắm mục đích cho

dự án

 Cơ khí :

 Thiết lập cơ khí của một nhà ga Công nghệ cảm biến : phương thức hoạtđộng và các ứng dụng của cảm biến tương tự Ứng dụng của cảm biếnquang học Khí nén : Lắp đặt ống cho các bộ phận khí nén, truyền độngquay khí nén Điện và điện tử : kết nối động cơ DC

 PLC : Lập trình và ứng dụng PLC, Lập trình các nhánh thay thế (OR).

Xử lý tín hiệu tương tự Phương tiện đào tạo được đề suất Trợ Lý Cơ ĐiệnTử

Hệ thống xử lý mô đun :

 Trạm xử lý, điện, sử dụng các thành phần xử lý công nghiệp Một trụctuyến tính điện với động cơ DC cho phép định vị nhanh chóng, bao gồm

cả các vị trí trung gian Một hình trụ thẳng phẳng với khả năng phát hiện

vị trí cuối đóng vai trò là xi lanh nâng đối với trục Z Một bộ kẹp tuyến

tính khí nén hiện đại được gắn trên xi lanh nâng Cảm biến quanh họcđược tích hợp vào hàm của bộ kẹp nhận dạng các phôi.

 Tối ưu hoá thời gian chu kỳ

 An toàn trong trường hợp mất năng lượng khí nén hoặc điện

2.1.5 Trạm gia công

Hình 2.1.5: Trạm gia công

Chức năng :

 Trong trạm xử lý, các cấp phôi được kiểm tra và xử lý trên một bảng chỉmục quay Trạm này chỉ sử dụng ổ điện Bảng chỉ số quay được dẫn độngbởi động cơ điện một chiều Bàn được định vị bằng mạch rơ le vị trí củabàn được phát hiện cảm biến điện cảm Trên bảng số quay, các phôi đượckiểm tra và khoan trong hai quá trình song song Một dầu đò điện từ vớicảm biến điện cảm sẽ kiểm tra xem các phôi đã được lắp vào đúng vị tríchưa Trong quá trình khoan, phôi dược kẹp bởi bộ truyền động điện tử.Các phôi thành phẩm được chuyển qua cổng phân loại điện tử

Chỉ điện : Nhiều ổ đĩa khác nhau :

 Trạm yêu cầu lập trình hai quá trình được thực hiện song song: khoan vàkiểm tra lỗ khoan Trạm này cũng cung cấp một loại các ổ đĩa khác nhau:

 Máy khoan DC

 Động cơ DC trên bảng chỉ số quay

 Truyền động tuyến tính điện cho nguồn cấp dữ liệu khoan

 Cổng phân loại điện

 Bộ truyền động điện từ trong mô đun kẹp và mô đun thử nghiệm

 Thiết lập cơ khí của một nhà ga

 Lựa chọn truyền động tuyến tính

Điện:

 Đấu dây chính xác các bộ phận điện

Tùy chọn: Xử lý giá trị tương tự:

 Một cảm biến tương tự phát hiện chiều cao của phôi, được nâng lên từbên dưới bởi một hình trụ tuyến tính và được ép vào thiết bị đo Bộ sosánh đánh giá tín hiệu cảm biến và chuyển tín hiệu này dưới dạng tín hiệu

kỹ thuật số Tín hiệu tương tự cũng có sẵn tại một thiết bị đầu cuối riêngbiệt - cho phép kết nối với hộp mô phỏng hoặc PLC có mô-đun tương tự.

• Phương thức hoạt động và các ứng dụng của cảm biến tương tự bằng cách

sử dụng ví dụ về bộ mã hóa dịch chuyển tương tự

Công nghệ đặc biệt:

 Trạm phân phối sử dụng các thiết bị truyền động khác nhau, tất cả đều làcác thành phần công nghiệp Cơ cấu truyền động quay của tay xoay có thểđược đặt ở các góc khác nhau từ 90 ° đến 270 ° Các vị trí cuối được cảmnhận bằng các công tắc vi mô Một hình trụ tuyến tính tác động kép đẩyphôi ra khỏi ổ đạn xếp chồng Các vị trí cuối được cảm nhận bằng cách sửdụng cảm biến tiệm cận

Dụng cụ gắp đặc biệt:

 Bộ kẹp hút của mô-đun Changer kẹp chặt phôi Chân không được tạo ra trong phần chân không của đầu cuối van CP bằng nguyên lý venturi vàđược giám sát bởi một công tắc áp suất Điểm đóng cắt của công tắc áp suất

có thể điều chỉnh được

Thông số kỹ thuật:

• Áp suất hoạt động 600 kPa (6 bar).

• Công nghệ chân không

• Truyền động quay và tuyến tính bằng khí nén

• Dạy về rô bốt trong các hệ tọa độ khác nhau

• Hoạt động của rô bốt trong hệ tọa độ đối tượng

• Lập trình robot sử dụng giao tiếp I / O

ra khỏi ổ đạn xếp Các piston được lưu trữ trên một pallet Một hình trụtác dụng kép đẩy lò xo ra khỏi một ổ đạn mỏng.

Nhiều bộ phận để lắp ráp phức tạp:

 Trạm lắp ráp cho thấy phôi được sử dụng ở đây phức tạp như thế nào Cócác tạp chí riêng cho thân, nắp và lò xo - số lượng có sẵn phải được theodõi bởi các cảm biến được lựa chọn cẩn thận Và ngoài điều này, phảiquyết định loại gắp nào là cần thiết cho rô bốt lắp ráp

2.2 Một số trạm phân loại hiện nay

2.2.1 Mô hình trạm robot phân loại sản phẩm bóng đèn LED

Sơ lược về mô hình trạm robot phân loại sản phẩm bóng đèn LED

Hình 2.2.1a: Trạm Robot phân loại sản phẩm bóng đèn LED

1: Vị trí máng trượt bỏ sản phẩm lỗi

2: Vị trí pallet trống phẩm robot lấy từ bàn xoay

3: Khay chứa sản phẩm lỗi

4: Vị trí pallet chứa thành phẩm

5: Vị trí pallet chứa thành

6: Cụm robot ABB IRB120

Chu trình hoạt động trạm Robot phân loại sản phẩm bóng đèn LED

 Bước 1: Robot gắp pallet trống (2) bỏ sang vị trí pallet (5)

 Bước 2: Khi có tín hiệu lấy sản phẩm lỗi thì robot gắp sản phẩm lỗi trênbàn xoay thả vào máng trượt (1) Nếu sản phẩm hoàn thiện thì robot gắp

Hình 2.2.1b:Chu trình hoạt động trạm Robot phân loại sản phẩm bóng đèn LED

2.2.2 Máy phân loại trái cây

Phạm vi áp dụng

tròn (hình elip) như các loại trái cây khác nhau, quất, cam cát, cam, cam rốn, bưởi, chanh, quất, cà chua, khoai tây và táo

Miêu tả

Hình 2.2.2: Máy phân loại trái cây