Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ đóng nhãn tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO LIÊN TỤC BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CÔNG NGHỆ ĐÓNG NHÃN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn TS Dương Minh Tuấn Sinh viên thực hiện Phạm Ngọc Thắng MSSV 20200724P Lớp LT BK KTĐKTĐH Khóa K65 MỤC LỤC Danh mục hình ảnh 3 Yêu cầu đề bài 4 Lời nói đầu 5 Lời cảm ơn 6 Nhận xét của giáo viên 7 Chương 1 Khái quát đề tài và yêu cầu 8 Chương 2 Thiết kế chương trình điều khiển 10 Chương 3 Tổng quan thiết bị 14 Chương 4 Lập trình PLC và giao diệ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO LIÊN TỤC

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

Đề tài

CÔNG NGHỆ ĐÓNG NHÃN TỰ ĐỘNG

Giáo viên hướng dẫn: TS Dương Minh Tuấn

Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Thắng MSSV: 20200724PLớp: LT-BK-KTĐK&TĐH Khóa: K65

MỤC LỤC

Danh mục hình ảnh………….……….3

Yêu cầu đề bài ………… ………4

Lời nói đầu……….5

Lời cảm ơn……….6

Nhận xét của giáo viên……… 7

Chương 1: Khái quát đề tài và yêu cầu……….8

Chương 2: Thiết kế chương trình điều khiển…….………10

Chương 3: Tổng quan thiết bị……….14

Chương 4 : Lập trình PLC và giao diện điều khiển………25

Chương 5: Các phần mềm sử dụng……….39

Kết luận và hướng phát triển ………42

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 : Mô Hình Đóng Nhãn Tự Động 8

Hình 2 : GRAFCET 1 10

Hình 3: GRAFCET 2 11

Hình 4: PLC Mitsubishi 16

Hình 5: Aptomat 17

Hình 6: Cầu Chì Bảo Vệ 18

Hình 7: Nguồn DC 24 19

Hình 8: Rơ Le Trung Gian 20

Hình 9: Các tính năng tiêu chuẩn rơ le trung gian……….……… 21

Hình 10: Cảm Biến Từ 21

Hình 11: XyLanh Khí Nén 22

Hình 12 : Van Điện Từ 23

Hình 13: Màn Hình HMI 24

Hình 14: Bản Vẽ Điều Khiển 25

Hình 15:Bản Vẽ Điều Khiển 26

Hình 16: Bản Vẽ Điều Khiển 27

Hình 17:Chương Trình SFC 29

Hình 18:Chương Trình LADDER 35

Hình 19: Chương Trình LADDER 36

Hình 20:Chương Trình LADDER 37

Hình 21: Giao Diện Giám Sát Và Điều Khển Hệ Thống 38

Hình 22:Phân Bổ Địa Chỉ HMI 39

Hình 23:Giao Diện Phần Mềm GX Works 2 40

Hình 24:Giao Diện Phần Mềm MELSFOT GT Designer 3 42

Hình 25:Giao Diện Phần Mềm AutoCAD 43

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐÀO TẠO LIÊN TỤC

*Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ đóng nhãn tự động

Yêu cầu đề bài

- Thiết kế sơ đồ nguyên lí

- Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển

- Xây dựng chương trình điều khiển bằng PLC

- Thiết kế sơ đồ đấu dây

- Xây dựng giao diện giám sát điều khiển cho hệ thống

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật thì các công ty

xí nghiệp cũng đã áp dụng những tiến bộ khoa học vào trong những dây chuyềnsản xuất của mình Thật vậy, những công đoạn có tính chất liên tục và lặp lạicũng như cần có độ chính xác cao đã dần được thay thế bơi máy móc hiện đại.Chúng có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài nhờ chương trình đã đượclập trình sẵn, chúng ta cũng có thể thay đổi chương trình hoạt động của chúngmột cách dễ dàng trên phần mềm máy tính để phù hợp với yêu cầu sản xuất.Mọi hoạt động đều được giám sát tại phòng điều khiển Việc áp dụng máy móchiệ đại vào sản xuất giờ đây đã không còn quá mới mẻ và các doanh nghiệphoàn toàn có thể tiếp cận một cách dễ dàng Lợi ích mà nó mang lại là vô cùnglớn, không chỉ giúp giảm chi phí cũng như thời gian sản xuất mà còn nâng caochất lượng sản phẩm mang lại lợi ích rất lớn cho doanh nghiệp

Với sự đam mê nghiên cứu khoa học nhằm giúp nâng cao chất lượng sản xuấtcủa các doanh nghiệp, cùng với đó được sự hướng dẫn chỉ bảo rất tận tình của

TS Dương Minh Đức, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài: “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO CÔNG NGHỆ ĐÓNG NHÃN TỰ ĐỘNG ”.

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã cố gắng tìm tòi học hỏi nhiềunguồn tư liệu khác nhau tuy nhiên do còn chưa có nhiều kinh nghiệm nên khôngthể tránh khỏi những thiếu sót Vì thế, mong các thầy cô chỉ bảo thêm để chúng

em có thể cải thiện cũng như phát triển thêm nữa trong tương lai

Nhóm em cũng xin cảm ơn sự đóng góp ý kiến chân thành của quý thầy,

cô và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đề tài: “ Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển Cho Công Nghệ Đóng Nhãn Tự Động” là sản phẩm của nhóm chúng em thực hiện

dựa vào một số tài liệu tham khảo và chúng em xin cam đoan đề tài này không sao chép bất kỳ công trình đã có trước đó Nếu có chúng em hoàn toàn chịu trách nhiệm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nhận xét chung:

Đánh giá:

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Xác nhận của giáo viên hướng dẫn (ký và ghi rõ họ tên)

CHƯƠNG 1 : KHÁI QUÁT VỀ ĐỀ TÀI VÀ YÊU CẦU

1.1 Đề bài: Thiết kế hệ thống điều khiển cho công nghệ đóng nhãn tự động như

sau:

Hình 1 : Mô Hình Đóng Nhãn Tự Động

Yêu cầu:

• Ban đầu các xi lanh ở trạng thái thu về

• Sau nhấn nút Start thì hệ thống bắt đầu hoạt động, xylanh 1A1 đi ra đẩy

ra tiến hành dập Khi 2A1 đi hết hành trình thì dừng lại 3s sau đó thu về.Khi 2A1 đã thu về thì xylanh 1A1 thu về mở kẹp sau đó xylanh 3A1 đi rađẩy sản phẩm vào thùng chứa Sau đó 3A1 thu về kết thúc một chu trình.

Hệ thống cứ như vậy lặp lại cho tới khi đủ 1000 sản phẩm thì dừng lại.Khi cần thiết muốn dừng hệ thống thì nhấn Stop

• Hệ thống này có khả năng đếm tổng số sản phẩm đã hoàn thành theo từnggiờ làm việc và theo từng ca làm việc (chỉ cần viết cho 1 ca sản suất, biếtnhà máy làm việc 3 ca trong 1 ngày, mỗi ca 8 tiếng Ca A từ 6h00 tới13h59, ca B từ 14h00 tới 21h59, ca C từ 22h00 tới 5h59.)

1.2 Nội dung:

1 Thiết kế sơ đồ nguyên lí

2 Tính chọn mạch lực, mạch điều khiển

3 Xây dựng chương trình điều khiển bằng PLC

4 Thiết kế sơ đồ đấu dây

5 Xây dựng giao diện giám sát điều khiển cho hệ thống

1.3 Các bước thực hiện:

1 Tìm hiểu yêu cầu công nghệ

2 Lựa chọn cảm biến, công tắc hành trình, thiết bị mạch lực

3 Liệt kê các tín hiệu vào ra(số, tương tự)

4 Lựa chọn PLC theo yêu cầu đề bài

5 Học cách lập trình PLC qua một số mô hình đơn giản có sẵn

6 Phân cổng vào ra

7 Vẽ sơ đồ đấu dây

8 Thiết kế chương trình PLC dựa vào lưu đồ hoặc Grafcet

9 Thiết kế chương trình điều khiển giám sát trên máy tính

10.Mô phỏng sử dụng các phần mềm mô phỏng hiện có

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

2.1.Xây dựng chương trình điều khiển

Chương trình Grafcet 1.

Hình 2 : GRAFCET 1

Chương trình Grafcet 2

Hình 3: GRAFCET 2

2.3.Bảng phân bổ I/O trên PLC:

Bảng phân bổ đầu vào input PLC

2

dừng hệ thống

5/2 tác độngbằng nam châm điện

5/2 tác độngbằng nam châm điện

5/2 tác độngbằng nam châm điện

5/2 tác độngbằng nam châm điện

6 Xylanh 3A1

( thu về )

5/2 tác độngbằng nam châm điện

• Công suất tiêu thụ 32W

• Truyền thông : USB Mini , RS232C,RS422,RS458

• Bộ đếm tốc độ cao : 60Hz x 4 kênh và 10Hz x2 Kênh

Hình 5: Aptomat MCB

Cấu tạo

Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm ( tiếp điểm chính và

hồ quang) hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang)

Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính Khi căt mạch thì ngược lại, tiếp diemr hính

mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp diểm hồ quang Như vậy, hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính

Các thông số kỹ thuật của Aptomat:

- In: Dòng điện định mức Ví dụ: MCCB 3P 250A 36kA, In = 250A.

- Ir: là dòng hoạt động được chỉnh trong phạm vi cho phép của Aptomat

Ví dụ aptomat chỉnh dòng 250A có thể điều chỉnh từ 125A đến 250A

- Ue: Điện áp làm việc định mức.

- Icu: Dòng cắt ngắn mạch là khả năng chịu đựng dòng điện lớn nhất của

tiếp điểm trong 1 giây

- Icw: Khả năng chịu dòng ngắn mạch trong 1 đơn vị thời gian.

- Ics: khả năng cắt thực tế khi xảy ra sự cố của thiết bị Khả năng này phụ

thuộc vào từng nhà sản xuất do công nghệ chế tạo khác nhau Ví dụ cùng một hãng sản xuất nhưng có 2 loại MCCB là Ics = 50% Icu và Ics = 100% Icu

- AT: Ampe Trip (dòng điện tác động)

- AF: Ampe Frame (dòng điện khung) Ví dụ NF250A 3P 200A và

NF250A 3P 250A đều có AF = 250A nhưng một cái sẽ tác động khi dòng vượt quá AT = 200A, một cái sẽ tác động khi dòng vượt quá AT = 250A Thông số AT/AF cho biết độ bền của tiếp điểm đóng cắt Ví dụ Aptomat 250AT/400AF sẽ có độ bền cao hơn Aptomat 250AT/250AF, kích thước aptomat 400AF cũng lớn hơn, giá thành cao hơn

- Characteritic cuver: là đường cong đặc tính bảo vệ của CB (đường

cong chọn lọc của CB) Đây là thông số rất quan trọng, quyết định cho việc chọn CB ở vị trí nào trong hệ thống điện

- Mechanical/electrical endurace: Số lần đóng cắt cơ khí cho phép/ số

lần đóng cắt điện cho phép

3.1.3 Cầu chì:

Cầu chì là một phần tử hay thiết bị bảo vệ mạch điện bằng cách làmđứt mạch điện Cầu chì được sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quátải trên đường dây gây cháy nổ

3.1.4 Bộ nguồn DC 24V:

Bộ nguồn 24VDC hay còn gọi là bộ nguồn một chiều 24V được thiết

kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành bộ

nguồn 24VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động

Bộ nguồn 24VDC được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện công nghiệp và dân dụng

3.1.5 Rơ le trung gian (RU4S-D24):

Được cấu tạo từ nam châm điện và hệ thống các tiếp điểm đóng cắt, với thiết kếnhỏ gọn, module hóa, dễ dàng lắp đặt và thay thế

Hình 8: Rơ Le Trung Gian

- Phần mạch tiếp điểm (mạch lực), để đóng cắt tín hiệu các thiết bị tải dòngnhỏ, được cách ly với cuộn hút.

*Khi cấp nguồn điện định mức vào, thì cuộn hút sẽ trở thành nam châmđiện, hút lẫy tiếp điểm, khi đó tiếp điểm thường mở NO sẽ đóng, chodòng điện chạy qua và tải sẽ hoạt động

Hình 9 Các tính năng tiêu chuẩn rơ le trung gian (RU4S-D24)

3.1.6 Cảm biến từ (CS1-S):

Cảm Biến Từ Cho Xi Lanh CS1-S là loại bản biến từ sensor chuyên dùng chocác loại xi lanh khí nén Cảm biến từ xi lanh CS1-S điều chỉnh xilanh tiến lùiđến vị trí nào đó

Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí 2 đầu điện

Nhiệt độ hoạt động -20~70 °C

3.1.9 HMI (GOT2000):

Hình 13: Màn Hình HMIThông số kỹ thuật:

Giao diện vận hành Màn hình cảm ứng

Cổng truyền thông Ethernet, RS-422/485, USB device

Khả năng kết nối PLC , Servo,Biến tần ,Cảm biến ,

CHƯƠNG 4 : LẬP TRÌNH PLC VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 4.1 Sơ đồ đấu dây

Hình 14: Bản Vẽ Điều Khiển

Hình 15:Bản Vẽ Điều Khiển

Hình 16: Bản Vẽ Điều Khiển

4.2 Ngôn ngữ lập trình SFC

Từ Grafcet trên ta vẽ được như sau:

Hình17 :Chương Trình SFC

Trạng thái ban đầu S0

TR1

S1

TR2

S2

S3

TR4

S4

S5

TR6

S6

4.3 Ngôn ngữ lập trình LAD:

Từ hàm trên ta được chương trình PLC như sau:

Hình 18:Chương Trình LADDER

Hình 19: Chương Trình LADDER

Hình 20:Chương Trình LADDER

4.4 Giao diện điều khiển và giám sát

• Giao diện giám sát hệ thống:

Hình 21: Giao Diện Giám Sát Và Điều Khển Hệ Thống

CHƯƠNG 5 :CÁC PHẦM MỀM SỬ DỤNG 5.1 Phần mềm lập trình GX Works2:

Hình 23:Giao Diện Phần Mềm GX Works 2

Phần mềm GX-Work 2 là phần mềm được Mitsubishi nâng cấp và thaythế cho GX Developer trong lập tình PLC với giao diện trực quan đẹp hơn hơn,thao tác mượt mà và có hỗ trợ thêm các ngôn ngữ lập trình khác như là FBD(Function Block Diagram), SFC (Sequential Function Chart)

GX Works2 là một công cụ lập trình dùng để thiết kế, gỡ lỗi, và duy trìchương trình trên Window

GX Works2 đã cải thiện chức năng và khả năng thao tác, với những tính năng

dễ sử dụng hơn khi so sánh với GX Developer đã có

GX Works2 cho phép người sử dụng dễ dàng khai thác đầy đủ các CPU và cácmodule có chức năng hiệu suất cao Một số chức năng của GX work2 :

Quản lý bộ nhớ và tập tin

Phát triển các chương trình điều khiển lập trình

Quản lý tài liệu chương trình

Đọc ghi dữ liệu

5.2 Phần mềm vẽ giao diện giám sát MELSFOT GT Designer 3:

Hình 24:Giao Diện Phần Mềm MELSFOT GT Designer 3

5.3 Phần mềm thiết kế mạch điều khiển AutoCAD:

Hình 25:Giao Diện Phần Mềm AutoCAD

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Do giới hạn về thời gian và kiến thức nên đồ án của nhóm em vẫn còn một

số sai sót trong quá trình hoạt động Nếu như được phát triển hơn nữa trongtương lai, chúng em tin rằng công nghệ này hoàn toàn có thể được áp dụng vàothực tế trong các công xưởng sản xuất, các xí nghiệp để giúp giảm bớt gánhnặng cho người công nhân cũng như nâng cao chất lượng công việc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bài giảng điều khiển Logic và PLC cảu nhóm hệ thống điều khiển trong công nghiệp

2 Hướng dẫn sử dụng các phần mềm PLC các hang

3 Dowload phần mềm tại trang wed

http://plcvietnam.com.vn/forum.php theo các mục tương ứng

4 Các tài liệu do GVDH đưa