THIẾT kế mô HÌNH GIÁM sát và sản XUẤT tự ĐỘNG BÁNH IN QUA WEB SERVER

Tên đề tài: “Thiết kế mô hình giám sát và sản xuất tự động bánh in qua Web  Chương 1: Tổng quan về đề tài Tìm hiều các phương pháp sản xuất bánh in trong thực tế từ đó đưa ra ý tưởng xâ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Hoà

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phước Hội

Bùi Văn Châu

Mã sinh viên: 1811505520115

1811505520105 Lớp: 18TDH1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ

Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Tấn Hoà

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phước Hội

Bùi Văn Châu

Mã sinh viên: 1811505520115

1811505520105 Lớp: 18TDH1

Tên đề tài: “Thiết kế mô hình giám sát và sản xuất tự động bánh in qua Web

 Chương 1: Tổng quan về đề tài

Tìm hiều các phương pháp sản xuất bánh in trong thực tế từ đó đưa ra ý tưởng xây dựng mô hình sản xuất tự động bánh in có hệ thống giám sát và điều khiển, nêu ra các ưu điểm và nhược điểm từ đó đưa ra phương án thiết kế

 Chương 2: Tổng quan về hệ thống

Giới thiệu về PLC S7-1200, cấu tạo PLC, Thiết kế phần cơ, phần điện, phần khí nén và phần mềm Sketchup

 Chương 3: Lưu đồ thuật toán và sơ đồ đấu dây

Xây dựng được sơ đồ đấu dây, bảng phân công đầu vào đầu ra, giản đồ thời gian

và lưu đồ thuật toán cho hệ thống

 Chương 4: Phần mềm lập trình PLC và điều khiển động cơ Step

Tìm hiểu về phần mềm TIA Portal V16, kỹ thuật lâp trình và hệ thống động cơ Step

 Chương 5: Web Server trên PLC S7-1200 và phần mềm Visual Studio Code Ứng dụng của Web Server trên PLC S7-1200, Khởi tạo tính năng User-defined Web Server trên PLC, các bước để tạo ra trang web, đọc và gửi giá trị giữa PLC với trang Web, Giới thiệu về Java Script, HTML, CSS, Chức năng của hàm “WWW” và các tính năng của Visual Studio Code

1 Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG BÁNH IN

QUA WEB SERVER

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- PLC SIEMENS S7-1200, động cơ, cảm biến, xilanh…

- Tìm hiểu và chọn ra các linh kiện thích hợp cho đề tài thông qua sách của Lê Chí Kiên, “Giáo trình Đo lường cảm biến”, năm 2013, nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh

- Tìm hiều tài liệu về phần mềm điều khiển và giám sát thông qua sách của Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tìm hiểu về PLC – S7-1200 và phần mềm TIA Portal V16

- Xậy dựng thuật toán cho hệ thống , viết chương trình điều khiển hệ thống

- Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên máy tính bằng Web Server

- Thiết kế và thi công mô hình sản xuất bánh tự động

- Chạy thử nghiệm mô hình và cân chỉnh hệ thống

- Báo cáo đề tài tốt nhiệp

4 Các sản phẩm dự kiến

- Chương trình điều khiển và giao diện giám sát

- Mô hình hoàn thiện

- Báo cáo thuyết minh

5 Ngày giao đồ án: Ngày 18 tháng 02 năm 2022

6 Ngày nộp đồ án: Ngày 14 tháng 06 năm 2022

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

LỜI NÓI ĐẦU

Từ những ngày đầu học tập tại giảng đường đại học đến nay, chúng em đã được thầy cô, bạn bè và các anh chị khóa trên tạo điều kiện hướng dẫn và giúp đỡ rất nhiều trong quá trình học tập

Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy cô giáo Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng đã đặt hết tâm huyết truyền đạt những kiến thức, kỹ năng quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy ThS Nguyễn Tấn Hoà dưới sự hướng

dẫn nhiệt tình của thầy đã tạo điều kiện giúp chúng em bổ sung nhiều kiến thức qua từng học phần ở lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về đề tài Nhờ có những lời hướng dẫn, định hướng của thầy mà chúng em đã hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp đúng thời gian quy định

Tuy nhiên trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài sẽ không tránh khỏi những sai sót và hạn chế về kỹ năng, kiến thức, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý Thầy cô giáo để đề tài được hoàn thiện và đạt được kết quả tốt hơn

Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có trong đồ án đã được liệt kê và nêu rõ ra tại phần tài liệu tham khảo Đồng thời những số liệu hay kết quả trình bày trong đồ án đều mang tính chất trung thực, không sao chép, đạo nhái

Nếu như sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu tất cả các kỷ luật của bộ môn cũng như nhà trường đề ra

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Nhận xét của người hướng dẫn

Nhận xét của doanh nghiệp

Nhận xét của người phản biện

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 3

1.1 Giới thiệu 3

1.2 Sơ đồ khối 4

1.3 Ưu điểm và nhược điểm 4

1.4 Phương án thiết kế 5

1.4.1 Các bước tính toán thông số máy làm bánh in 5

1.4.2 Nguyên lý hoạt động của máy làm bánh in 5

1.4.3 Các vấn đề người thiết kế cần nắm 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 6

2.1 Tổng quan về PLC 6

2.1.1 Cấu tạo của PLC 6

2.1.5 Giới thiệu về PLC S7-1200 9

2.2 Mô tả phần cơ 11

2.3.2 Modulo mở rỗng ngỏ DQ 15

2.3.3 Nguồn 15

2.3.4 Động cơ 16

2.3.5 Microstep Driver DM556 18

2.3.6 Rơle 24VDC 18

2.3.7 Quạt 19

2.3.8 Nút nhấn 19

2.3.9 MCB 2 pha 20

2.3.10 Cảm biến tiệm cận kim loại 20

2.4 Phần khí nén 21

2.4.1 Xi lanh khí 21

2.4.2 Van khí 22

2.4.3 Dây khí 23

2.4.4 Máy nén khí 23

2.5 Giới thiệu phần mềm Sketchup 24

CHƯƠNG 3: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 26

3.1 Sơ đồ đấu dây 26

3.2 Bảng phân công đầu vào đầu ra 27

3.2.1 Bảng phân công đầu vào 27

3.2.2 Bảng phân công đầu ra 27

3.3 Giản đồ thời gian 27

3.4 Lưu đồ thuật toán 28 CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ STEP

4.1 Phần mềm lập trình PLC- TIA PORTAL 29

4.1.1 Giới thiệu phần mềm Step 7 Basis 29

4.1.2 Một số thao tác cơ bản khi làm quen với phần mềm 30

4.2 Kỹ thuật lập trình 32

4.2.1 Vòng quét chương trình 32

4.2.2 Cấu trúc lập trình 33

4.2.3 Các khối chức năng trong lập trình 33

4.3 Hệ thống động cơ Step 34

4.3.1 Động cơ Step là gì 34

4.3.2 Khai báo phần cứng cho động cơ 36

CHƯƠNG 5: WEB-SEVER TRÊN PLC S7-1200 VÀ PHẦN MỀN VISUAL STUDIO CODE 39 5.1 Giới thiệu về ứng dụng Web Server trên PLC S7-1200 39

5.2 USER-DEFIED WEB PAGES 41

5.2.1 Khởi tạo tính năng User-defined Web Server trên PLC 42

5.2.2 Các bước cơ bản tạo một trang web HTML 46

5.3 Chức năng của hàm “WWW” 48

5.4 Giới thiệu về Java Script, HTML, CSS 49

5.5 Đọc và ghi giá trị giữa PLC với trang Web 50

5.5.1 Đọc giá trị từ PLC lên Web 50

5.5.2 Ghi giá trị từ trang Web xuống PLC 51

5.6 Phần mềm viết code web 51

5.6.1 Visual Studio Code là gì? 51

5.6.2 Một số tính năng của Visual Studio Code 51

5.6.3 Ưu điểm và nhược điểm 53

KẾT LUẬN 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

Hình 1.1 Hình bánh in ngoài thực tế [1] 3

Hình 1.2 Mô hình máy làm bánh in thực tế 4

Hình 1.3 Sơ đồ khối 4

Hình 2.1 cấu tạo PLC [2] 6

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của PLC [2] 8

Hình 2.3 PLC S7-1200 1214DC/DC/DC 10

Hình 2.4 Thông số [3] 11

Hình 2.5 Hình thép hộp mã kẽm 20*20mm 12

Hình 2.6 Nhựa Mica trong 12

Hình 2.7 Nhựa PVC 12

Hình 2.8 Băng tải 13

Hình 2.9 Aluminum 13

Hình 2.10 Vỏ tủ điện 13

Hình 2.11 vòng bi mâm xoay nhôm 14

Hình 2.12 PLC 1212 DC/DC/DC 14

Hình 2.13 Modulo mở rỗng ngỏ DQ 15

Hình 2.14 Nguồn tổ ong 24VDC 16

Hình 2.15 Động cơ giảm tốc JGY370 16

Hình 2.16 Động cơ bước Giảm Tốc Nema 17 17

Hình 2.17 Microstep Driver DM556 18

Hình 2.18 Rơle 24VDC 18

Hình 2.19 Quạt 19

Hình 2.20 Nút nhấn ON/OFF 19

Hình 2.21 MCB 2 pha 20

Hình 2.22 Cảm biến tiệm cận phát hiện kim loại LJ12A3-4-Z/BX 20

Hình 2.23: Xi lanh khí 21

Hình 2.24 Van điện từ 22

Hình 2.25 Dây khí nén 23

Hình 2.26 Máy nén khí 23

Hình 3.1 Sơ đồ đấu dây 26

Hình 3.2 Bảng phân công đầu vào 27

Hình 3.3 Bảng phân công đầu ra 27

Hình 3.4 Giản đồ thời gian 27

Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán hệ thống 28

Hình 4.1 SIMATIC STEP 7 Tia Portal 29

Hình 4.2 Giao diện đầu tiên của phần mềm lập trình TIA PORTAL V16 30

Hình 4.3 Giao diện tổng quan trước khi lập trình 30

Hình 4.4 Giao diện phần cứng 31

Hình 4.5 Giao diện phần lập trình 31

Hình 4.6 Tag của PLC 32

Hình 4.7 Cấu trúc lập trình 33

Hình 4.8 Sơ đồ đấu dây PLC-DC Step-Driver 36

Hình 4.9 Khai báo khối Axis cho động cơ Step trên PLC 36

Hình 4.10 Chọn xung cho Step 37

Hình 4 11 Giới hạn xung và tốc độ cho Step 37

Hình 4.12 Giới hạn xung và tốc độ khi dừng khẩn cấp 38

Hình 5.1 Cơ chế truy cập Webserver qua Internet 39

Hình 5.2 Cấu trúc một Web Server [4] 40

Hình 5.3 Mô hình đọc và gửi dữ liệu qua Web Server [4] 41

Hình 5.4 Bật chức năng web server trên phần mềm 42

Hình 5.5 Lưu thư mục HTML vào file 42

Hình 5.6 Gọi file HTML vào chương trình PLC 43

Hình 5.7 Các Data Block được tạo từ file HTML 44

Hình 5.8 Biên dịch và tạo file Data Block 44

Hình 5.9 Mã hóa file HTML trong PLC 45

Hình 5.10 Các khối DB được tạo từ file HTML 45

Hình 5.11 Ứng dụng định dạng trong HTML 47

Hình 5.12 Khối lệnh WWW 48

Hình 5.13 Đồng hóa dữ liệu với trang người dùng 49

Hình 5.14 Giao diện làm việc của phần mền Visual Studio Code 52

Hình 5.15 Giao diện điều khiển và giảm sát trên Web Server 53

trình được)

CPU: Central Processing Unit

CNC: viết tắt cho Computer Numerical Control (điều khiển bằng máy tính)

AC: Alternating Current gọi là dòng điện xoay chiều

DC:Direct Current gọi là “Dòng điện một chiều”

HTML: Hyper Text Markup Language, hay là "Ngôn ngữ Đánh dấu Siêu văn bản" CSS: Cascading Style Sheets

MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa – hiện đại hóa, đặc biệt là sự kết hợp mạnh mẽ giữa cơ khí, tự động hóa, điện – điện tử, công nghệ thông tin… nhằm đem lại những giá trị hiệu quả thiết thực và cao nhất vào đời sống Nhất là trong sản xuất các mặt hàng tiêu dùng và sản xuất thực phẩm, các hệ thống máy tự động chiếm vai trò then chốt trong việc giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất

 Mục đích đề tài

Đề tài “Thiết kế mô hình giám sát và sản xuất tự động bánh in qua Web

Server” Thứ nhất, được xem là một trải nghiệm thực sự để nhóm có thể vận dụng

những kiến thức đã học tập và nghiên cứu nhằm cho ra một sản phẩm thật sự hữu ích

và có giá trị sử dụng Thứ hai, việc chọn và thực hiện đề tài nhằm múc đích giải quyết trong việc giảm giá thành sản phẩm và tăng chất lượng sản phẩm, đó cũng là lý do và mục đích đề ra để nhóm thực hiện đề tài đạt được

 Mục tiêu đề tài

Xây dựng được mô hình hệ thống hoạt động một cách tự động

Thiết kế mô hình phần cứng

Xây dựng chương trình điều khiển dùng phần mềm TIA Portal V16

Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển trên Web Server

 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài có sử dụng kiến thức chuyên môn ngành tự động hóa, công nghệ thông tin, công nghệ thực phẩm Đối tượng nghiên cứu cụ thể là:

Lập trình PLC SIEMENS

Lập trình Web

Thiết kế và đấu nối hệ thống điện

Thu thập các thông tin, dữ liệu đưa lên trang Web

Kiểm tra chạy thử, tìm hiểu nguyên nhân và khắc phục các lỗi xảy ra, bổ sung tính năng, tối ưu hóa

Thu thập thông tin từ nhiều nguồn như Internet, sách tham khảo

khác… Chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành bản thuyết minh cũng như mô hình đồ án này, nhưng chỉ giải quyết được những vấn đề chính đặt ra:

- Thiết kế, tính toán bố trí các chi tiết và vật tư của máy làm bánh in

- Tính toán góc quay và vị trí chuẩn cho động cơ Step

- Đấu nối đường điện và đường khí cho máy làm bánh in

- Lập trình bộ điều khiến PLC Siemens S7-1200

- Lập trình thiết kế trang Webserver để điều khiển

- Hệ thống dừng ở lại mức mô hình

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu

Bánh in là loại bánh người Quảng Nam thường hay làm vào những ngày giỗ, chạp, nhất là vào dịp tết cổ truyền để cúng tổ tiên, ông bà Bánh được làm từ nguyên liệu bột nếp và đường mía vàng, bánh được sử dụng phổ biến ở mọi nơi Tuy bánh in

dễ làm, ai cũng làm được nhưng rất mất thời gian Bánh in chủ yếu được làm thủ công bằng tay được ông bà ngày xưa làm

- Khuấy bột trong phễu

- Cho bột vào từng khuôn

- Ép bột ở khuôn

- Sấy bánh

- Đưa bánh vào khay

Hình 1.2 Mô hình máy làm bánh in thực tế

1.2 Sơ đồ khối

Hình 1.3 Sơ đồ khối

Nguyên liệu gồm có: bột năng, bột nếp, đường mịn…

Khuôn: được làm từ nhựa Mica và nhựa PVC

Máy ép: dùng xi lanh khí nén

Lò sấy: sử dụng quạt

1.3 Ưu điểm và nhược điểm

Máy sở hữu những ưu điểm sau:

 Nâng cao hiệu suất làm việc, nhiều sản phẩm hơn trong khoảng thời gian ngắn, đem lại lợi nhuận cao

 Hệ thống tự động mang đến độ chính xác cao hơn việc sản xuất thủ công Bên cạnh ưu điểm thì máy có những nhược điểm sau:

 Chi phí cao, khá cồng kềnh

 Các hệ thống cảm biến phức tạp, đòi hỏi người vận hành phải có chuyên môn khi máy gặp sự cố

1.4 Phương án thiết kế

Từ các ưu và nhược điểm nhóm đã đưa ra phương án thiết kế máy làm bánh:

1.4.1 Các bước tính toán thông số máy làm bánh in

Bước 1: Phân tích máy làm bánh in, đưa ra phương án tối ưu nhất

Bước 2: Thiết kế hệ thống trên bản vẽ, bố trí vị trí các thiết bị, chọn vật liệu

Bước 3: Tính toán lượng bột

Bước 4: Dựa trên các thông số lựa chọn thiết bị cho phù hợp Ví dụ như: Động cơ khuấy bột, các cảm biến, xi lanh, băng tải các loại…

1.4.2 Nguyên lý hoạt động của máy làm bánh in

Đầu tiên bột sẽ được trộn sẵn đủ các nguyên vật liệu cần thiết, khâu này được tách biệt Sau đây là quy trình hoạt động của máy làm bánh

Đầu tiên bột sẽ được đưa vào phễu bột chờ sẵn  Khi có tín hiệu khởi động (nút nhấn tại tủ, Web)  Mâm xoay về vị trí cố định ban đầu được định sẵn  Sau khi mâm xoay về vị trí Home, kích động cơ bột quay đưa bột xuống khuôn  Đủ lượng bột ở khuôn mâm xoay sang vị trí mới  Mâm dừng, kích xi lanh nén bánh  Sau khi

xi lanh nén bánh xong mâm sẽ xoay sang vị trí mới  Mâm dừng kích xi lanh đẩy bánh lên đồng thời kích xi lanh đẩy bánh ra băng tải  Bánh được sấy trong lò Kết thúc quá trình làm bánh

1.4.3 Các vấn đề người thiết kế cần nắm

 Tính toán thông được các thông số động cơ băng tải, động cơ bột, động cơ bước, nhiệt độ sấy, các loại cảm biến phụ hợp, thông số xi lanh…

 Chọn vị trí phù hợp để lắp đặt các thiết bị

 Xác định được th.ông số và kích thước bánh

 Các thiết bị điều khiển như PLC, Biến tần, các relay …

 Ngân sách dành cho việc mua thiết bị

 Dự tính được số lượng vật tư như sắt, thép,…

 Biết sử dụng các phần mềm thiết kế, phần mềm lập trình liên quan

 Bám sát với thực tế

việt là bộ điều khiển logic khả trình, hay được gọi là bộ điều khiển lập trình PLC cho phép sử dụng linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua ngôn ngữ lập trình để thực hiện các sự kiện theo một quy trình Trong thực tế, chúng ta có thể hiểu PLC như một cụm các relay được tập hợp, thu nhỏ lại và được nâng cấp, thông minh hơn (smart relay) Ngôn ngữ lập trình PLC rất phong phú và đa dạng, tuy nhiên phổ biến nhất là ladder, state logic, C,

PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiển một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ một phân xưởng sản xuất

2.1.1 Cấu tạo của PLC

Hình 2.1 cấu tạo PLC [2]

 Trái tim của hệ thống PLC là CPU (Central Processing Unit “Bộ xử lý trung tâm”) Nó được tạo thành từ một thành phần điều khiển và bộ xử lý Bộ điều khiển CPU quản lý sự tương tác giữa các thành phần phần cứng PLC khác nhau trong khi bộ xử lý CPU xử lý tất cả việc xử lý số và thực thi chương trình (ví dụ: ladder logic)

 Luồng dữ liệu là từ các thiết bị đầu vào (input devices), qua bộ xử lý CPU (CPU processor) và sau đó đến các thiết bị đầu ra (output devices) Bộ xử lý CPU cũng trao đổi dữ liệu với chương trình và bộ nhớ dữ liệu (program & data memory) Khi tất cả dữ liệu được thu thập, chương trình được xử lý theo kiểu tuần hoàn Dữ liệu kết quả xuất đến giao diện đầu ra để điều chỉnh

và thực thi điều khiển các thiết bị đầu ra

 CPU cũng kiểm soát và trao đổi dữ liệu với giao diện truyền thông (communication interface) và các thiết bị khác

 Một hệ thống giải quyết (addressing system) được sử dụng để tổ chức dữ liệu được chia sẻ giữa các thành phần phần cứng khác nhau

 Một thiết bị đầu cuối lập trình (programming terminal) được sử dụng để viết chương trình PLC, tải chương trình vào bộ điều khiển và giám sát/điều khiển PLC và chương trình của nó

 Bộ nguồn (power supply) chịu trách nhiệm cung cấp và quản lý các yêu cầu năng lượng cho các thành phần phần cứng PLC khác nhau

2.1.2 Nguyên lý hoạt động

PLC nhận thông tin từ các cảm biến được kết nối hoặc thiết bị đầu vào, xử lí dữ liệu và kích hoạt đầu ra dựa trên các tham số được lập trình sẵn Tùy thuộc vào đầu vào và đầu ra, PLC có thể giám sát và ghi lại dữ liệu thời gian chạy như năng suất máy hoặc nhiệt độ trong quá trình vận hành, tự động khởi động và dừng quá trình, tạo báo động nếu máy gặp trục trặc và hơn thế nữa Bộ điều khiển logic khả trình là một giải pháp điều khiển linh hoạt và mạnh mẽ, có thể thích ứng với hầu hết mọi ứng dụng

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của PLC [2]

 Thực hiện nối trực tiếp

 Dễ dàng nối mạch và thiết lập hệ thống

 Thiết lập hệ thống trong một vùng nhỏ

 Tuổi thọ là bán- vĩnh cửu: vì đây là hệ chuyển mạch không tiếp điểm nên

độ tin cậy cao, tuổi thọ lâu hơn so với rơle có tiếp điểm

Nhược điểm:

 Do chưa tiêu chuẩn hoá nên mỗi công ty sản xuất ra PLC đều đưa ra các ngôn ngữ lập trình khác nhau, dẫn đến thiếu tính thống nhất toàn cục về hợp thức hoá

 Trong các mạch điều khiển với quy mô nhỏ, giá của một bộ PLC đắt hơn khi sử dụng bằng phương pháp rơle

2.1.4 Ứng dụng của PLC

Bộ lập trình PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực, nhiều loại máy móc như: máy in, máy đóng gói, máy đánh sợi, máy se chỉ, máy chế biến thực phẩm, máy cắt tốc độ cao, hệ thống phân bổ giám sát trong dây chuyền sản xuất, bơm, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, hệ thống điện, dây chuyền đóng gói Dùng trong công nghệ điều khiển cánh tay robot: ví dụ như gắp phôi từ băng tải

bỏ qua bàn gia công của máy CNC, hay điều khiển robot đưa đổ vật liệu vào băng tải, hoặc thực hiện các việc đóng hộp, dán tem nhãn…

Ngoài ra, người ta còn sử dụng PLC trong các ứng dụng giám sát các quá trình trong các nhà máy mạ, các dây chuyền lắp ráp linh kiện điện tử trong các nhà máy, dây chuyền kiểm tra chất lượng sản phẩm… bằng các công tắc hành trình hoặc các cảm biến

2.1.5 Giới thiệu về PLC S7-1200

PLC S7 – 1200 là một dòng PLC mới của SIEMENS, là thiết bị tự động hóa đơn giản nhưng có độ chính xác cao Thiết bị PLC Siemens S7 – 1200 được thiết kế dưới dạng các module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp cho đa dạng các ứng dụng Dòng S7 –

1200 có một giao diện truyền thông đáp ứng tiêu chuẩn cao nhất của truyền thông công nghiệp và đầy đủ các tính năng công nghệ mạnh mẽ tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải pháp tự động hóa hoàn chỉnh và toàn diện dòng sản phẩm SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm nổi bật là nó được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet),

sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI Điều này giúp cho việc thiết kế, lập trình, thi công hệ thống điều khiển được nhanh chóng, đơn giản

Hình 2.3 PLC S7-1200 1214DC/DC/DC

Các thành phần của PLC S7-1200 bao gồm:

- 3 bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau giống như điều khiển AC, RELAY hoặc DC phạm vi rộng

- 2 mạch tương tự và số mở rộng ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU

- 13 module tín hiệu số và tương tự khác nhau bao gồm (module SM và SB)

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

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

Đặc điểm kỹ thuật:

 S7-1200 có 5 dòng là CPU 1211C, CPU 1212C và CPU 1214C, CPU 1215C,

CPU 1217C

- PLC S7-1200 CPU 1211C có bộ nhớ làm việc 50KB work memory

- PLC S7-1200 CPU 1212C có bộ nhớ làm việc 75KB work memory

- PLC S7-1200 CPU 1214C có bộ nhớ làm việc 100KB work memory

- PLC S7-1200 CPU 1215C có bộ nhớ làm việc 125KB work memory

- PLC S7-1200 CPU 1217C có bộ nhớ làm việc 150KB work memory

sự chuyển tiếp nhẵn, liền mạch, trôi chảy Khả năng chống ăn mòn kim loại tăng lên khi được sơn phủ Bề mặt tiếp xúc với vật chất khác chỉ từ 20 tới 50% nên cũng được bảo vệ tốt hơn Rất nhiều thí nghiệm được tiến hành tiến trình ăn mòn bên trong của vất chất ở nhiều nước khác nhau đã đưa ra kết luận: sự ăn mòn bên trong của thép hộp không xảy ra

Hình 2.6 Nhựa Mica trong

 Nhựa PVC

Nhựa PVC có tên đầy đủ Polyvinyl Clorua được tạo ra sớm nhất trong lịch sử ngành nhựa từ việc tổng hợp nhân tạo vinylClorua khi được phơi dưới ánh nắng mặt trời

Hình 2.7 Nhựa PVC

2.2.3 Băng tải

Băng tải PU được áp dụng vào quy trình sản xuất ứng dụng những kỹ thuật công nghệ mới nhất hiện nay và được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy thực phẩm, dược phẩm, điện tử, ngành thủy sản, mang lại hiệu quả kinh tế cao và đáp ứng được yêu cầu về an toàn lao động bề mặt là một lớp nhựa bằng vật liêu Polyurethane

Hình 2.8 Băng tải

2.2.4 Aluminum

Alu hay còn được gọi là Aluminum Aluminum nổi lên như một trong những vật liệu trang trí bề mặt nội ngoại thất tuyệt vời Tính đa dạng về màu sắc, phong phú về chủng loại và những ưu điểm trong đặc tính vật lí khiến alu vượt xa các sản phẩm khác trong ngành và vươn lên trở thành vật liệu làm biển quảng cáo

Hình 2.9 Aluminum

2.2.5 Vỏ tủ điện

Vỏ tủ điện kích thước (Dài x Rộng x Cao) 30x30x15cm được chế tạo theo tiêu chuẩn cánh chìm có panel bên trong, Có khóa bấm là loại tủ được sơn tĩnh điện bền và chắc chắn

đạn mâm xoay 1 dãy có khả năng chịu tải thấp nhưng bù lại tốc độ quay lại khá lớn Ngược lại, bạc đạn 2 dây trở lên có khả năng chịu tải lớn hơn Chất liệu chính được sử dụng để sản xuất loại bạc đạn này đó chính là thép Chất liệu này có độ bền khá cao đồng thời chất lượng đảm bảo Vì thế tuổi thọ và đặc tỉnh của sản phẩm sẽ được đảm bảo

Hình 2.11 vòng bi mâm xoay nhôm

2.3 Mô tả phần điện

Phần điện đống vai trò như là mạch máu của toàn bộ hệ thống Các thiết bị điện thông minh là giải pháp tự động hóa, cho phép kết nối các thiết bị sử dụng lại với nhau, là trung tâm của mọi xử lý và điều khiển

2.3.1 PLC siemens S7-1200

Hình 2.12 PLC 1212 DC/DC/DC

Thông số PLC S7-1200 CPU 1212 DC/DC/DC:

- Thiết bị được chọn điều khiển hệ thống là bộ điều khiển lập trình PLC của hãng SEMENS Căn cứ vào số lượng các đầu vào và đầu ra trong chương trình đã tạo lập, thiết bị PLC trong hệ thống bao gồm:

- Bộ xử lý trung tâm CPU: CPU 1212C DC/DC/DC

- Bộ nguồn cung cấp cho CPU: 20.4 – 28.8VDC

- Ngõ vào: 8 DI 24VDC

- Ngõ ra: 6 DO 24VDC

2.3.2 Modulo mở rỗng ngỏ DQ

Mô-đun mở rỗng có thông số Siemens 6ES7222-1BF32-0XB0 | SIMATIC

S7-1200 Digital output SM 1221(8DO 24VDC transistor 0.5A)

Hình 2.13 Modulo mở rỗng ngỏ DQ

2.3.3 Nguồn

 Nguồn tổ ong 24 VDC

- Điện áp đầu vào: 220V AC (Chân L và N)

- Điện áp đầu ra: 24VDC 3A (Chân dương V+, Chân Mass-GND: V-)

- Công suất: 120W

- Điện áp ra điều chỉnh: +/-10%

- Phạm vi điện áp đầu vào: 85 ~ 132VAC / 180 ~ 264VAC

- Dòng vào: 2.6A/ 115V -1.3A / 230V

Hình 2.14 Nguồn tổ ong 24VDC

2.3.4 Động cơ

 Động cơ giảm tốc – JGY370

Hình 2.15 Động cơ giảm tốc JGY370

- Động Cơ Giảm Tốc Hộp Số JGY370 Vuông 22RPM/ 70RPM có cơ cấu bánh răng trục vít khi không cấp điện thì trục sẽ bị khóa, nên trục hoàn toàn không quay được bằng tay

- Động cơ có tốc độ chậm nhưng moment xoắn (lực kéo) rất khỏe

- Ứng dụng: Nâng hạ , cơ cấu kẹp (vd giàn phơi đồ thông minh ), mô hình thang máy

Thông số kỹ thuật JGY370 :

- Điện áp sử dụng: 24VDC

- Tốc độ quay không tải: 22rpm (vòng/phút) hoặc 70rpm (vòng/phút)

- Đường kính trục ra : 6mm

- Kích thước :77 x 32 x 21.5mm

 Động cơ bước Giảm Tốc Nema 17 Tỉ Số 3969/289

Hình 2.16 Động cơ bước Giảm Tốc Nema 17

Động cơ bước giảm tốc Nema 17 tỉ số 3969/289 là động cơ bước được tích hợp hộp số giảm tốc tỉ số 3969/289 giúp tăng lực kéo và độ chính xác của động cơ, thích hợp cho các ứng dụng Robot cần chịu tải lớn và có độ chính xác cao như cánh tay Robot, robot Scara, , động cơ có chất lượng tốt, hộp số hoàn toàn bằng kim loại cho

độ bền và độ ổn định cao

Thông số kỹ thuật:

- Động cơ bước giảm tốc Nema 17 tỉ số 3969/289

- Tỉ số giảm tốc qua hộp số: 3969/289 (trước hộp số quay 3969 vòng khi đó sau hộp số trục quay 289 vòng)

- Điện áp cấp tối đa: 24VDC

- Dòng sử dụng tối đa: 1.7A

- Độ phân giải bước: 1.8 độ

- Hộp số: Kim loại

- Độ dài hộp số: 38.5mm

- Kích thước: 42 x 42 x 106 mm

- Momen xoắn: 60kgf.cm

Hình 2.17 Microstep Driver DM556

Thông số kỹ thuật

- Có thể lái một động cơ bước 4 pha, 8 dây

- Phạm vi điện áp đầu vào: 18 ~ 48 VDC

- Tối đa hiện tại: 5.6A, Độ phân giải: 0.1A

- Phân khu phạm vi: 200 ~ 51200ppr

- Đầu vào tín hiệu: Vi sai / Kết thúc đơn, xung / hướng hoặc xung kép

- Tần số đáp ứng xung: 200KHz

- Các thông số có thể được cấu hình thông qua cổng nối tiếp

- Phân khu vi tích hợp

- Chức năng tự động điều chỉnh tham số

- Kiểm soát chính xác hiện tại của nhiệt động cơ được giảm đáng kể

- Hiện tại văn phòng phẩm được tự động giảm một nửa

- Đầu vào quang cách ly, chống nhiễu

- Bảo vệ quá áp, quá dòng

2.3.6 Rơle 24VDC

Hình 2.18 Rơle 24VDC

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp định mức cuộn coil: 19,2 - 24VDC

- Dòng tiếp điểm lớn nhất: 10A

- Điện áp chuyển đổi: max 125VDC, max 250VAC

- Dòng điện định mức: lên đến 63A

2.3.10 Cảm biến tiệm cận kim loại

Hình 2.22 Cảm biến tiệm cận phát hiện kim loại LJ12A3-4-Z/BX

Thông số kỹ thuật:

- Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC

Hình 2.24 Van điện từ

Van điện từ khí nén là một thiết bị điều khiển của hệ thống khí nén, chúng được dùng để điều khiển các chuyển động của thiết bị cũng như điều khiển áp lực và lưu lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành

Van 5/2 một đầu điện khi hoạt động khi xi sẽ đi đến hết hành trình nhưng khi không hoạt động xi lanh tự động lùi về

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp cấp: 24VDC

- Số cửa: 5 cửa 2 trạng thái (5/2)

- Chất liệu: Hợp kim nhôm, đồng kẽm gang

- Nhiệt độ môi trường: －5 ~ ＋ 50 ℃ (Không đóng băng)

- Công suất tiêu thụ: DC = 2W

- Dải điện áp có sẵn: ± 10%

- Lớp cách nhiệt lớp: F

- Trọng lượng: 203g ~ 338g

2.4.3 Dây khí

Hình 2.25 Dây khí nén

Ống hơi khí nén PU là loại ống có thể đáp ứng việc bảo vệ môi trường, không độc hại với môi trường và người dùng trực tiếp Tính đàn hồi cao, chịu được áp lực làm việc lớn, chống ăn mòn và chống xoắn tốt So với các loại ống khác thì ống PU có thể phục hồi, tái sử dụng

Thông số kỹ thuật:

- Chất liệu: nhựa 100% TPU tinh khiết

- Quy cách: 4x2.5 (đường kính trong (ID) 2.5mm đường kính ngoài (OD) 4mm)

2.4.4 Máy nén khí

- Kích thước (Dài x Rộng x Cao): 50 x 24 x 53cm

2.5 Giới thiệu phần mềm Sketchup

Sketchup là phần mềm thiết kế mô hình hóa 3D chuyên dành cho dân kiến trúc,

kỹ sư, Nó được mua lại vào năm 2006 và phát triển đến ngày hôm nay Đây là phần mềm nổi bật như một công cụ diễn tả ý tưởng đơn giản, nhanh gọn với giao diện đồ họa cho người sử dụng

Hình 1.2 Icon sketchup

SketchUp là phần mềm đồ họa 3D hiện thuộc sở hữu của hãng Trimble chuyên ứng dụng vào thiết kế, xây dựng mô hình 3D trong các lĩnh vực kiến trúc, nội thất, cảnh quan, xây dựng, thiết kế cảnh quay trong điện ảnh, thiết kế sân khấu Bản quyền SketchUp, đặc biệt là bản dành cho sinh viên có chi phí khá thấp khiến cho nó trở thành công cụ 3D ngày càng phổ biến trong ngành

SketchUp được mệnh danh là phần mềm vẽ 3D dễ sử dụng và dễ học nhất hiện nay Người dùng hoàn toàn có thể tự học SketchUp 2019 hay các phiên bản cũ hơn như 2015, 2016, 2017, 2018, thông qua các giáo trình, tài liệu hướng dẫn học được chia sẻ trên các trang web của cộng đồng SketchUp tại Việt Nam

- Dễ dàng làm việc vào sâu bên trong mẫu nhờ tính năng đặt các mặt cắt

- Vẽ, đo, chỉnh sửa, quay và chia tỷ lệ các hình chính xác

- Dễ dàng thêm các mô hình có sẵn hoặc tự làm vào bản thiết kế

- Hiệu ứng bóng mặt trời theo thời gian thực tại

- Làm mượt các bề mặt

- Cho phép Perform walk-throughs

- Mô phỏng vị trí đặt camera

Hình 2.27 Bản vẽ mô hình