HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG. TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Đề tài này sẽ giúp cho chúng em phần nào hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong việc phân loại sản phẩm, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khi

Giới thiệu chung về đề tài

Hiện nay đất nước ta đang trong quá trình Công nghiệp hoá, hiện đại hoá Chính vì vậy có rất nhiều khu công nghiệp đã và đang được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị hoạt động hiện đại cùng với sự đầu tư và góp vốn đến từ các nước khác trến Thế Giới

Trong những thập niên gần đây, các thiết bị điện tử được ứng dụng rộng rãi trên khắp thế giới Sự đa dạng và phát triển của ngành này không ngừng biến đổi Điện tử là một trong những ngành kỹ thuật tinh vi của Thế giới, nó là một phương tiện dường như không thể thiếu trong mọi lĩnh vực như : viễn thông, y khoa, các phòng thí nghiệm, nghiên cứu, v…v Nó đảm bảo hiệu suất trong công việc cũng như độ tin cậy thỏa mãn cho người sử dụng,điện tử là một ngành mà tín hiệu vận động đặt trên cơ sở dòng điện và điện áp Từ những linh kiện nhỏ và đơn giản ta có thể tạo ra các thiết bị thật sự hữu dụng trong cuộc sống hằng ngày và đặc biệt trong sản xuất Những thiết bị tinh vi giúp giải phóng sức lao động, tạo ra hiệu suất lao động chưa từng có, một máy họat động có thể thay thế cho vài chục nhân công, thậm chí còn hơn thế nữa

Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và ngành cơ khí là một bước tiến quan trọng trong sự phát triển của tự động hóa trong công nghiệp

Hiện nay Đất nước ta đang trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra không những đạt tiều chuẩn về chất lượng, mà còn đòi hỏi phải có độ chính xác cao về hình dạng, kích thước, trọng lượng…Cho nên từ đó các khu công nghiệp được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại để phối hợp với nhu cầu sản xuất, để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất Trong các Nhà máy, các sản phẩm được sản xuất ra trước khi được xuất xưởng thì phải trải qua nhiều giai đoạn kiểm tra sản phẩm Tuỳ theo sản phẩm được sản xuất ra mà nó phải được kiểm tra qua các khâu khác nhau, chẳng hạn như kiểm tra về chất lượng, kích thước, hình dạng, hoặc trọng lượng …Trong đề tài này, chúng em xin thực hiện việc : “ Ứng dụng PLC S7 -200 trong phân lo ại sản phẩm theo trọng lượng” Đề tài này sẽ giúp cho chúng em phần nào hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong việc phân loại sản phẩm, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển chúng, cũng như tìm hiểu rõ hơn về các hệ thống cân định lượng, các hệ thống băng chuyền Đề tài này được trình bày theo dạng mô hình mô phỏng Nên trong quá trình thực hiện luận văn này không tránh khỏi những sai sót Kính mong quý Thầy Cô và bạn đọc góp ý để hoàn thiện tốthơn nữa

Ngày nay, việc tập trung hóa - tự động hóa công tác quản lý, giám sát và điều khiển các hệ thống tự động nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm chi phí, hạn chế nhân công là một xu hướng tất yếu của quá trình sản xuất Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng của kỹ thuật vi điện tử, kỹ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua, điều khiển tự đông đã ra đời và phát triển càng ngày càng đa dạng đáp ứng các yêu cầu, đòi hỏi quá trình tự động trong các lĩnh vực công nghiệp

Chính vì vậy phải lựa chọn quá trình điều khiển nào cho phù hợp với yêu cầu thực tế, điều kiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất, dễ dàng bảo trí, sửa chữa hệ thống khi có sự cố.

Thực tiễn đó đã đặt ra vấn đề là làm sao để quản lý các nhà máy sản xuất hiệu quả nhất, tiết kiệm nhất và an tồn nhất.

Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng

Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp sản phẩm để đưa vào hệ thống cân một cách tự động nhờ hệ thống cân định lượng

Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu cân sản phẩm, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả

Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà chúng em đã học được ở trường muốn tạo rahiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về trọng lượng củng như kích thước Nên chúng em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình sử dụng hệ thống cân để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có trọng lượng tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới.

Các mô hình phân loại sản phẩm hiện nay

Trong quá trình sản xuất tạo ra sản phẩm, khâu định lượng đóng vai trò hết sức quan trọng, nhằm xác định chính xác khối lượng nguyên vật liệu, bán thành phẩm và sản phẩm Các thiết bị định lượng có mặt hầu hết tại các công đoạn của quá trình sản xuất: cung ứng tồn trữ nguyên vật liệu, cấp liệu cho từng giai đoạn công nghệ, định lượng và đóng gói sản phẩm

Tự động điều khiển, giám sát các công đoạn của quá trình sản xuất nói chung và khâu định lượng đóng gói sản phẩm nói riêng là một trong các giải pháp ưu tiên hàng đầu được lựa chọn để gia tăng khả năng cạnh tranh sản phẩm của các doanh nghiệp trong quá trình hội nhập

Hiện nay, tại một số cơ sở sản xuất việc định lượng và đóng bao sản phẩm dạng còn thực hiện theo phương pháp thủ công, một số cơ sở được trang bị thiết bị điều khiển tự động ngoại nhập, có giá thành cao và không thật sự phù hợp đối với từng loại loại sản phẩm cụ thể Do đó vấn đề tiếp cận, làm chủ, tự thiết kế, chế tạo các hệ thống điều khiển tự động của thiết bị định lượng là cần thiết, mang tính thực tiễn

Tùy theo các quy trình công nghệ phân loại sản phẩm theo trọng lượng ở các giai đoạn khác nhau mà ta có thể chia ra thành hai hệ thống cân chính : Hệ thống cân tĩnh và hệ thống cân động

2.1.1 Hệ thống cân tĩnh (hệ thống định lượng gián đoạn) :

Cân tĩnh là hệ thống mà khi cân thì mọi quá trình chuyển động trước đó điều dừng lại để hệ thống cân bắt đầu cân, sau khi hệ thống cân xong thì tùy theo mục đích mà toàn bộ hệ thống sẽ hoạt động trở lại, quá trình cân tĩnh này thì sẽ làm gián đoạn giữa khâu định lượng và khâu chuyển động của hệ thống Đây là mô hình của hệ thống định lượng gián đoạn :

Hình 2.1 - Hệ thống định lượng gián đoạn

In-Process Weigher: quá trình cân

Loss-In-Weight Sytem: hệ thống hút bụi trong khi cân

Filling Station: trạm vô bao

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân tĩnh :

Mô hình hệ thống gồm các băng tải vận chuyển sản phẩm, các băng tải này có nhiệm vụ đưa sản phẩm đến khâu định lượng, sau khi đưa sản phẩm đến khâu định lượng thì các băng tải này sẽ ngưng họat động, lúc này khâu định lượng sẽ bắt đầu hoạt động,sau khi kết thúc khâu định lượng thì hệ thống sẽ hoạt động trở lại để đưa sản phẩm đến các khu chế tạo hoặc đưa đi xuất xưởng

2.1.2 Hệ thống cân động (hệ thống định lượng liên tục) :

Cân động làm hệ thống chính luôn luôn hoạt động bình thường, khi sản phẩm đi qua hệ thống cân thì hệ thống cân tĩnh sẽ bắt đầu cân, quá trình cân tĩnh được diễn ra liên tục cho nên hệ thống chính luôn luôn họat động Quá trình cân tĩnh là quá trình định lượng liên tục Đây là mô hình của hệ thống định lượng liên tục :

Hình 2.2 - Hệ thống định lượng liên tục

Belt weigher: khối lượng cân

Weigh Belt Conveyor: khối lượng cân băng tải

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân động :

Mô hình hệ thống cân động thì các băng tải luôn chuyển động, khi băng tải đưa sản phẩm đi qua hệ thống định lượng thì hệ thống định lượng sẽ định lượng liên tục

Từ đó, tùy vào từng ứng dụng cụ thể hay từng khâu sản xuất mà ta có thể sử dụng hệ thống định lượng gián đoạn hay định lượng liên tục.

Hệ thống điều khiển, giám sát hoạt động thiết bị định lượng

Khi thiết bị hoạt động, liệu được cấp vào phễu Bao được đưa vào miệng phễu, cơ cấu kẹp bao sẽ tác động, bao được kẹp chặt, các van điều khiển bắt đầu mở, liệu chảy vào bao Tùy theo trọng lượng yêu cầu được đóng bao, người thao tác đặt giá trị định lượng yêu cầu mức cân thô và cân tinh ở phần điều khiển (cho cả loạt sản phẩm) Khi đạt yêu cầu về trọng lượng, các van điều khiển lần lượt đóng, dừng việc cấp liệu vào bao, cơ cấu kẹp bao thôi tác động, bao đứng trên băng tải và được đưa đến vị trí may miệng bao

Sơ đồ điều khiển định lượng :

Hình 2.3 – Sơ đồ điều khiển định lượng

Khi liệu được đưa vào thùng cân, được cân bởi Loadcell, sau khi cân thì tín hiệu tử Loadcell đưa qua đầu cân, sau đó tín hiệu từ đầu cân sẽ được đưa về PLC để xử lý.Tuỳ theo khối lượng cân mà PLC điều khiển đóng mở các van cho khối lượng phù hợp với khối lượng chuẩn sau đó tín hiệu từ PLC đưa tới máy tính qua cổng COM để hiển thị giá trị cân.

Tổng quát về hệ thống cân

Hình 2.4 - Tổng quát về hệ thống cân

Hệ thống cho phép cài đặt thông số khối lượng cần cân cho bộ điều khiển

Phần tử chấp hành thông thường là các van xa (cân định lượng)

Cảm biến Loadcell là loại cảm biến ứng lực có ngõ ra điện áp tuyến tính với khối lượng của vật tác động lên

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân :

Sơ đồ của hệ thống :

Hình 2.5 - Sơ đồ của hệ thống cân

Hệ thống cân bao gồm các thiết bị sau :

Bàn cân được gắn trực tiếp với Loadcell Nguồn cung cấp +10Vdc cho Loadcell được lấy từ đầu cân K3HB-VLC Ngõ ra Sig+ và Sig- của Loadcell có tầm bằng 10V*2mV/V tức 20mV được đưa tới cổng E3 – E6 của đầu cân

Sau khi cân chỉnh các thông số của đầu cân xong, đầu cân sẽ hiển thị số cân của Loadcell đồng thời sẽ xuất các ngõ ra điều khiển thiết bị ( nếu đầu cân được tích hợp Card điều khiển ) Ngoài ra đầu cân cho phép ngõ ra dòng 4 -20mA, ngõ ra này được đấu tới ngõ vào ( kênh A mắc dạng ngõ vào dòng ) của Modul tương tự EM235 có độ phân giải 12bit

Lập trình PLC đọc giá trị từ Modul EM235 về xử lý điều khiển các van rót nguyên liệu

Giao diện là màn hình TD200 đã được lập trình và được nối tới PLC để hiển thị số Kg và cho phép cài đặt các thông số điều khiển cho PLC

Các phần tử thường được dùng trong mô hình phân loại sản phẩm

Là loại cảm biến thu phát, dùng để phát hiện sản phẩm khi phát hiện vật thì nó cho ra một xung để đưa về PLC điều khiển các quá trình mong muốn Cảm biến quang có 2 loại : pnp và npn

Một số loại của các các hãng

Sơ đồ đấu dây loại NPN :

Hình 2.7 – Sơ đồ đấu dây loại NPN

Sơ đồ đấu dây loại đầu ra Relay :

Hình 2.8 – Sơ đồ đấu dây loại đầu ra Relay

Ngõ ra của cảm biến quang là áp Do đó cảm biến quang có 2 kiểu ngõ ra là : active high và active low

Nếu cảm biến dò thấy vật thì ngõ ra điện áp của cảm biến sẽ lên mức cao(+V)

Sensor active-high , detect an object

Hình 2.9 - Cảm biến loại Active high

Ngược lại, nếu cảm biến không dò thấy vật thì ngõ ra điện áp của cảm biến sẽ xuống mức 0

Sensor active-high, no object detected

Hình 2.10 - Cảm biến loại Active high

Nếu cảm biến dò thấy vật thì ngõ ra điện áp của cảm biến sẽ xuống mức thấp 0V

Sensor active-high , detect an object

Hình 2.11 - Cảm biến loại Active low

Ngược lại, nếu cảm biến dò không thấy vật thì ngõ ra điện áp của cảm biến sẽ lên mức cao (+V)

Sensor active-high, no object detected

Hình 2.12 - Cảm biến loại Active low.

Sơ đồ dây của cảm biến quang :

Hầu hết các loại cảm biến điều có 3 đầu dây ra, 2 dây nguồn +V và 0V và một dây ngõ ra tín hiệu của cảm biến

Màu dây của cảm biến :

Black : ngõ ra của cảm biến

Hầu hết các loại cảm biến 3 dây điều có 2 kiểu màu chính :

Brown (+V) : 5-24Vdc Blue (0V) : 0Vdc Black : ngõ ra của cảm biến

Red (+V) : 5-24Vdc White (0V) : ngõ ra của cảm biến Black : 0Vdc

Hình 2.13 - Sơ đồ đấu dây của cảm biến quang

Nhiệm vụ: dùng để cân sản phẩm và đưa tín hiệu về đầu cân để hiển thị giá trị cân

Hình dạng một số loại Loadcell :

Type: Load Cell Đặc điểm Đơn vị Kết quả

Tầm cân Kg 100 Điện áp ngõ ra mv / v 2.0+- 0.1

Trở kháng ngõ ra Ω 350 +- 3 Điện trở cách ly m Ω => 5000 Điện áp nhỏ nhất V 10V Điện áp lớn nhất V 15V

Quá tải giới hạn dưới %F.S 150

Quá tải giới hạn trên %F.S 200

Bảng 2.1 - Các thông số của Loadcell

Có nhiều loại Loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như KUBOTA(Nhật), Global Weighing(Hàn Quốc), Transducer Techniques ….Mỗi loại Loadcell được chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay lực nén Tuỳ hãng sản xuất mà các đầu day ra của Loadcell có màu sắc khác nhau

Loadcell có các đầu ra như sau :

Có nhiều loại Loadcell khác nhau nên cách kết nối vào hệ thống cũng khác nhau Thông số kỹ thuật của từng Loadcell được cho trong catalogue của mỗi loại Loadcell và thường có các thông số như : tải trọng danh định, điện áp danh định ( giá trị này có thể từ 2mV/V đến 3mV/V hoặc lớn hơn tuỳ vào từng loại Loadcell), tầm nhiệt độ hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngỏ ra, mức độ chịu được nhiệt độ quá tải …

Với giá trị điện áp danh định là 3mV/V và với nguồn cung cấp là 10V thì điện áp ngõ ra là 30mV ứng với tải trọng tối đa

Tuỳ từng ứng dụng cụ thể mà chọn loại Loadcell có thông số và hình dạng khác nhau Hình dạng Loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng Cấu tạo của Loadcell :

Hình 2.16 - Quan hệ giữa các tham số vào ra của Loadcell

Sơ đồ nguyên lý kết nối Loadcell vào đầu cân :

Hình 2.17 - Sơ đồ nguyên lý kết nối của Loadcell

2.4.2 Giới thiệu đầu cân K3HB-V :

Có chỉ thị dạng thanh, hiển thị 5 số

Chức năng đặt thang đo, biến đổi tín hiệu vào thành giá trị hiển thị thích hợp K3HB có các chức năng sau đây : scaling, chọn đầu ra so sánh, đầu ra tuyến tính, đầu ra BCD, đầu ra truyền thông (RS232, RS485, ModBus)

Ngoài ra bộ K3HB có chức năng về Zero Nghĩa là bằng cách bật Zero lên ON, giá trị hiện tại được chỉnh về không mà các thông số cài đặt khác không đổi Chức năng cơ bản của một đầu cân là lấy tín hiệu điện áp từ loadcell, biến đổi A/D, xử lý và hiển thị khối lượng cân được ra đèn Led 7 đoạn hoặc màn hình tinh thể lỏng, có thể truyền dữ liệu về máy tính hoặc ra máy in Ngoài ra còn có các chức năng như “Zero”,

“Tare”, “Print”,… Để thực hiện các chức năng như trên với độ chính xác cao, đầu cân phải có một bộ nguồn chuẩn ổn định

` Hình dáng mặt sau của đầu cân :

Hình 2.19 - Hình dáng mặt sau của đầu cân

Cổng A1 và A2 được nối vào nguồn 220 Vac nhằm cung cấp nguồn hoạt động cho đầu cân

Cổng B5 có điện áp +10Vdc, cổng B6 có điện áp 0Vdc Cả 2 cổng này được nối tới 2 ngõ vào Exc+ và Exc- của Loadcell nhằm cung cấp nguồn cho Loadcell

Cổng E6 đóng vai trò là cổng COM, được nối tới ngõ ra Sig- của Loadcell

Cổng E2(A), E3(B), E4(C), E5(D) đóng vai trò ngõ tín hiệu vào từ, chúng được kết nối tới ngõ ra Sig+ của Loadcell Tầm điện áp được cho trong bảng sau :

Bảng 2.3 - Tầm điện áp của đầu cân

2.4.2.3 Sơ đồ đấu nối chi tiết :

Hình 2.20 - Sơ đồ đấu nối Loadcell vào đầu cân

Quy trình phân loại sản phẩm

Cách thức phân loại sản phẩm :

Sản phẩm ở đây có 2 loại :

Sản phẩm đạt tiêu chuẩn ( Đúng trọng lượng chuẩn )

Sản phẩm không đạt tiêu chuẩn ( Không đúng trọng lượng chuẩn) Ở đây chúng em xin thực hiện ở giai đoạn khi sản phẩm đã được sản xuất ra và được đưa đến băng tải thứ nhất ( băng tải nhận sản phẩm và sau đó sẽ vận chuyển sản phẩm đi xử lý trọng lượng)

Khi sản phẩm được sản xuất ra, sau đó được đưa đến băng tải thứ nhất, ở đầu băng tải này có gắn một cảm biến ( cảm biến 1 ) dùng để phát hiện sản phẩm Khi cảm biến 1 phát hiện có sản phẩm thì đồng thời nó sẽ làm cho băng tải chuyển động quay Ở cuối băng tải thứ nhất có gắn một cảm biến ( cảm biến 2 ) được dùng để phát hiện sản phẩm, khi cảm biến 2 phát hiện có sản phẩm thì nó sẽ làm cho băng tải thứ nhất dừng lại, đồng thời tại đây quá trình cân sẽ được thực hiện

 Quá trình cân sản phẩm :

Sản phẩm sẽ được đưa đến bộ phận cân bởi một hệ thống nâng và gắp sản phẩm Ở đây, sản phẩm sau khi cân nếu đạt tiêu chuẩn về trọng lượng ( đúng trọng lượng chuẩn cho phép và có thể sai số nằm trong giới hạn cho phép ) thì sản phẩm sẽ được đưa đến băng tải thứ hai, ở đầu băng tải thứ hai có gắn một cảm biến ( cảm biến 3 ), khi cảm biến 3 phát hiện có sản phẩm thì nó sẽ làm cho băng tải thứ hai chuyển động quay, ở cuối băng tải thứ hai có gắn một cảm biến ( cảm biến 4 ), khi cảm biến 4 phát hiện có sản phẩm thì nó sẽ làm cho băng tải thứ hai dừng lại, sau đó sản phẩm sẽ được xuất xưởng và được đưa ra thị trường; ở đây cảm biến 4 đóng vai trò là một cảm biến phát hiện sản phẩm, đồng thời cảm biến 4 cũng được sử dụng để đếm sản phẩm (số lượng sản phẩm đạt tiêu chuẩn ) Ngược lại, sản phẩm sau khi cân nếu không đạt tiêu chuẩn về trọng lượng ( không đúng trọng lượng chuẩn và có thể sai số nằm ngoài giới hạn cho phép ) thì sản phẩm sẽ được đưa vào kho bởi hệ thống nâng gắp sản phẩm và sau đó sản phẩm sẽ được đưa đi để xử lý lại và tại kho này một cảm biến đếm sản phẩm cũng được sử dụng để đếm số lượng sản phẩm không đạt tiêu chuẩn

 Quá trình xử lý trọng lượng :

Hệ thống cân định lượng được sử dụng ở đây là Loadcell Loadcell có đầu ra áp từ 0-10V, tuỳ theo mục đích yêu cầu mà ta có thể chọn đầu ra dòng ở đầu cân Ở đây sau khi cân sản phẩm thì tín hiệu từ đầu cân sẽ được đưa về PLC để xử lý và so sánh với giá trị chuẩn đã được đặt trước, sau khi xử lý tín hiệu xong, thì từ tín hiệu này mà PLC sẽ điều khiển các hệ thống nâng gắp sản phẩm và băng tải để đưa sản phẩm đi xuất xưởng hoặc đưa ngược lại để xử lý

Trong luận văn này chúng em thực hiện hệ thống cân sản phẩm bằng Loadcell Ở đầu và cuối của mỗi băng tải chúng ta đặt các cảm biến quang để phát hiện sản phẩm Khi các cảm biến này phát hiện có sản phẩm thì nó sẽ làm cho băng tải quay hoặc dừng lại, sau đó quá trình cân sẽ bắt đầu Tại mỗi khu vực sản xuất hay mỗi ca sản xuất lại yêu cầu với số trọng lượng khác nhau vì thế phải có sự linh hoạt trong việc chuyển đổi số trọng lượng Bộ phận chuyển đổi trực quan nhất là bàn phím Khi cần thay đổi số trọng lượng người sử dụng chỉ cần nhập số trọng lượng ban đầu vào và hệ thống sẽ tự động cân

Từ đây suy ra mục đích yêu cầu của đề tài:

- Số trọng lượng phải chính xác, và thay đổi việc cài đặt số trọng lượng ban đầu một cách linh hoạt

- Khối lượng cân chuẩn nằm trong khoảng 0.145 kg< (giá trị đặt) < 0.195 kg

- Năng suất : 5 sản phẩm / phút

- Bộ phận hiển thị phải rõ ràng

- Hệ thống cân không quá phức tạp, bảo đảm được sự an toàn,dễ sử dụng

- Giá thành không quá mắc

- Người điều khiển sử dụng thiết bị một cách tiện lợi nhất Để làm được hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng này thì cần phải thiết kế những hệ thống sau : o Hệ thống dây chuyền băng tải o Hệ thống cân sản phẩm o Các cảm biến phát hiện sản phẩm o Hệ thống nâng gắp sản phẩm o Tủ điện điều khiển hệ thống o Kho hàng để chứa sản phẩm o Các mạch điều khiển động cơ của hệ thống nâng gắp sản phẩm.

Cơ khí của mô hình

Tủ điện, hệ thống cánh tay nâng gắp, hệ thống băng tải, các động cơ DC, mạch công suất điều khiển động cơ

 Hệ thống băng tải : gồm 2 băng tải, 1 băng tải đưa hàng vào, 1 băng tải đưa hang ra cả 2 điều dẫn động bằng xích ( sen cam xe máy)

Băng tải 1 : khoảng cách hai trục 40 cm, gồm 4 ổ bi (25), gắn trong 4 ổ đỡ bằng gan , động cơ dc có gắn bộ giãm tốc, với tốc độ khoảng 50 vòng/ phút , động cơ có gắn bánh răn đường kính 20 cm), bánh răn gắn với trục băng tải có đường kính 20mm dẫn động bằng sên cam xe máy

Hình 3.1 - Băng tải chuyển hàng vào

Băng tải 2 : khoảng cách 2 trục khoảng 30 cm, cũng gồm có 4 ổ bi (25), gắn trong 4 gối đở bằng gan

Hình 3.2 - Băng tải chuyển hàng ra

Trục đỡ : được làm bằng sắt tròng đặc có đường kính 20, và chiều dài mỗi trục khoảng 15 cm

Hệ thống nâng gắp sản phẩm (cách tay robot ) :

Phần quay : gồm 1 đông cơ dc và bộ giảm tốc khoảng 24 vòng/ phút và đựơc gắn

1 bánh răng nhỏ (2.5 cm), bánh răn lớn được gắn vào trục quay có (5 cm) để kéo băng tải chuyển động, 2 bánh răn mày gắn trùng khớp với nhau

Phần dịch chuyển lên xuống : gồm 1 động cơ dc và bộ giảm tốc khoảng 50 vòng/ phút có gắn 1 bánh răn (2.5 cm) kéo 1 thanh răn dài khoảng 25 cm

Phần dịch chuyển vào ra : củng gồm 1 động cơ dc , cógiảm tốc khoảng 60 vòng/ phút có gắn 1 bánh răng (2.5 cm ) dẫn động bằng xích (sen cam xe máy) với một bánh răn lớn có ( 5cm)

Phần gắp sản phẩm: với các phần khác củng gồm 1 dc dẫn động bằng xích với 2 bánh răn có  (5cm) bằng nhau Gồm 2 cánh, một cánh cố định cánh còn lại dẫn động bởi đông cơ kéo trục vitme có chiều dái khoảng 30 cm

Các động cơ điều khiển : gồm 4 động cơ DC 24V

Sơ đồ khối tổng quát của mô hình :

Hình 3.3 - Sơ đồ khối tổng quát

I Băng tải 1 1 Cảm bi ến 1

II Băng tải 2 2 Cảm bi ến 2

III Loadcell 3 Cảm bi ến 3

IV Hệ thống nâng gắp 4 Cảm bi ến 4

V Kho hàng 5 Cảm bi ến 5

VI T ủ điện 6 Cảm bi ến 6

Sơ đồ khối chi tiết :

Hình 3.4 - Sơ đồ khối chi tiết.

Hoạt động của mô hình

Lưu đồ hoạt động của mô hình

Cài đặt tay quay về vị trí ban đầu 0

Băng tải 1 chuyển SP vào

Hình 3.5 - Lưu đồ hoạt động của mô hình

Khi bắt đầu hoạt động thì hệ thống nâng gắp sản phẩm sẽ được đưa về vị trí ban đầu 0.Băng tải 1 chuyển sản phẩm vào hệ thống cân định lượng, sau khi cân xong nếu sản phẩm đạt chất lượng thì sẽ được đưa qua kho hàng để đưa đi tiêu dùng ; ngược lại nếu sản phẩm không đạt chất lượng thì sẽ được băng tải 2 đưa vào để chế tạo lại.

Điện và điện điều khiển

 Mạch công suất điều khiển DC Motor : nguồn cung cấp cho mạch công suất để điều khiển các động cơ là 24Vdc

Hình 3.6 - Sơ đồ nguyên lý

Khi Q1, Q2, Q3, Q4 dẫn thì Motor chạy theo chiều thuận, khi cần đảo chiều thì Q1, Q2, Q3, Q4 vẫn dẫn và chỉ cần kich ngõ vào còn lại của mạch lên mức tích cực thì động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại Điện áp ngõ ra của PLC là 24 v dùng để kích dẫn Opto 4N35

Khi Q0.2, Q0.4, Q0.6, Q1.0 tích cực thì các opto 1 3 5 7 dẫn điện tạo điện áp kích cho các FET Q1, Q2, Q3, Q4 dẫn làm cho động cơ quay theo chiều thuận Chiều quay ngược lai thì vẫn giữ nguyên trạng thái quay thuận và chỉ cần Q0.3, Q0.5, Q0.7, Q1.1 tích cực thì lúc nay Relay sẽ đảo chiều điện áp và động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại

Hình 3.7 - Mạch chuyển nguồn 24Vdc thành 12Vdc

Sơ đồ mạch in của mạch điều khiển :

Hình 3.8 - Sơ đồ mạch in

Cách linh kiện sử dụng trong mạch :

- Opto : ứng dụng để kích dẫn SCR, Triac, Relay, hay biến thê xung

Hình 3.9 - Hình cấu trúc optp 4N35

Các thông số kỹ thuật:

+ Điện áp cách ly : 3.55 Kv

+ Điên áp ngược trên Đio: 6v

+ Điên áp thuận trên diod: 0,7 – 1,4v

Hình 3.10 - Fet IRF 540 Ứng dụng : biến đổi điện DC sang DC , nguồn trong TiVi ,monitỏ, lái động cơ…

IRF 540 là một Transitor trương kênh N với Id = 23A, Vds = 100v, Rds (on)< 77mohm

Nguyên lý hoạt động của mạch : Khi Q0.2; Q0.4; Q0.6; Q1.0 dẫn thì Motor sẽ chạy theo chiều thuận, ngược lại khi cần đảo chiều thì ta chỉ cần kích thêm các Q0.3; Q0.5; Q0.7; Q1.1 thì khi đó Motor sẽ chạy theo chiều ngược lại.

Sơ đồ đấu nối PLC

Hình 3.11 - Sơ đồ đấu nối PLC

Các qui ước vào ra trong chương trình PLC :

 I0.6 – Công tắc hành trình 1 (thường đóng)

 I0.7 – Công tắc hành trình 2 (thường đóng)

 I1.0 – Công tắc hành trình 3 (thường đóng)

 I1.1 – Công tắc hành trình 4 (thường đóng)

 Q0.2, Q0.3 – Động cơ điều khiển phần quay của cánh tay

 Q0.4, Q0.5 – Động cơ điều khiển phần nâng hạ

 Q0.6, Q0.7 – Động cơ điều khiển phần vào ra

 Q1.0, Q1.1 – Động cơ điều khiển phần gắp hàng.

Trình tự thi công

Phần Băng tải 1 được lắp trước - cánh tay (robo) – băng tải 2 – tủ điện

* Thông số của các thiết bị sử dụng trong mô hình :

Hệ thống nâng gắp sản phẩm : sử dụng 4 động cơ DC 24 V, 5w, tốc độ 1200 v/p để điều khiển có gắn bộ giảm tốc xuống còn khoảng 60 – 70 v/p, chỉ riêng động cơ quay của hệ thống nâng gắp là 24 v/p

Hai băng tải : gồm 2 động cơ DC 24 V có gắn bộ giảm tốc khoảng 70 v/p

Cảm biến quang : 3 cái của hãng panasonic loại NPN , nó phát hiện có vật trong khoảng 7cm trở lại Đặc tính kỹ thuật : gồm 3 dây - Dây nguồn áp + 24Vdc

Loadcell : dùng loadcell của Trung Quốc, có 4 dây ra, với các thông số như sau : Đầu cân K3HB – V :

Cấu tạo: Có chỉ thĩ dạng thanh, hiển thị 5 số

Chức năng: đặc thang đo, biến đổi tín hiệu vào thành giá trị hiển thị thích hợp ,K3HB có chức năng: caling, chọn đầu ra so sánh, đầu ra tuyến tính, đầu ra BCD, đầu ra truyền thông (RS 232, RS485, ModBus)

Ngoài ra nó còn có chứ năng về Zero Nghĩa là bằng cách bật Zero lên ON, giá trị hiện tại được chỉnh vế 0 mà các thông số cài đặt khác không đổi

Hình dáng mặt sau của đầu cân K3HB :

Hình dáng mặt sau của đầu cân K3HB

Sơ đồ của hệ thống cân :

Sơ đồ của hệ thống cân

Giới thiệu tổng quát PLC

PLC ( Programmmable Logic Control) là thiết bị điều khiển logic lập trình được hay khả trình, được dùng trong công nghiệp để thu thập, xử lý, điều khiển các quá trình Hiện nay, PLC có nhiều loại khác nhau do nhiều hãng sản xuất: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo, Allen-Bradley, Schneider, Hitachi, Tùy mỗi loại PLC mà có cách kết nối, lập trình riêng

Trong các hệ thống tự động, thiết bị thường làm việc theo logic hai mức: 0/ 1, ON/ OFF như relay, contact… Các thiết bị này có thể điều khiển bằng các relay, bộ định thì timer, counter Tuy nhiên, các sơ đồ này thường có số lượng relay lớn, mạch điều khiển cồng kềnh, khó bảo trì, sửa chữa, độ tin cậy kém có khi không đạt yêu cầu

Từ thực tế đó, PLC đã được ra đời để khắc phục những nhược điểm trên PLC còn cho phép ta mở rộng thêm các chức năng dễ dàng bằng cách lắp đặt các module mở rộng Chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ chuyên dùng nên có thể thay đổi chương trình điểu khiển

Ngoài ra, PLC còn có thể được kết nối với nhau, màn hình HMI và máy tính giúp việc điều khiển, giám sát, thu thập dữ liệu từ các thiết bị tự động hiệu quả, năng suất, kinh tế

Một PLC gồm các thành phần chính sau:

- Khối CPU ( vi xử lý)

- Khối nhớ gồm: RAM, ROM, EPROM, EEPROM

- Bộ lập trình ( Thiết bị cầm tay hoặc máy tính)

PLC Simatic S7- 200

PLC S7- 200 là dòng Micro PLC của Siemens, có cấu trúc kiểu modul và có khả năng gắn các modul mở rộng Truyền thông chính của PLC sử dụng cổng giao tiếp RS-

458 và được lập trình bằng phần mềm Step 7 MicroWIN Ngoài ra, Siemens còn hỗ trợ phần mềm PC Access cho việc giám sát, điều khiển hoạt động của PLC S7- 200 Trong dòng PLC S7- 200 có nhiều loại CPU S7- 200 khác nhau tùy vào yêu cầu về các ngõ vào/ ra (Input/ Output), bộ nhớ chương trình, bộ nhớ dữ liệu, tốc độ và số bộ đếm tần số cao (HSC), đồng hồ thời gian thực, nguồn điện áp cấp cho PLC ( AC hay DC)

PLC CPU 224 là một loại trong dòng PLC S7- 200 Nó được sử dụng vào mô hình trong luận văn tốt nghiệp này

CPU được cấp nguồn 220VAC.Tích hợp 14 ngõ vào số (mức 1 là 24Vdc, mức 0 là 0Vdc) 10 ngõ ra dạng relay

Hình 4.3 - CPU 224 AC/DC/RLY

Các thông số kỹ thuật của PLC 224 AC/DC/RLY

(S7 – 200 Programmable Controller System Manual – Edition 8/2005)

- 8 kB bộ nhớ chương trình (EPROM) với chế độ Run mode edit và 12kB khi không chạy chế độ Run mode edit

- 8 kB bộ nhớ dữ liệu (RAM)

- 6 bộ đếm tần số cao (HSC) một xung ở tần số 30 kHz, 4 bộ đếm tần số cao hai xung vuông pha ở 20 kHz

- Khả năng lưu trữ 100 giờ khi cúp điện

- Số Module mở rộng tối đa : 7

- Số ngõ vào ra số có thể mở rộng DI / DO : 128 / 128

- Số ngõ vào ra tương tự có thể mở rộng AI / AO / max: 28/14/35

- Nguồn pin có thể sử dụng trong 200 ngày

- Tốc độ thực thi lệnh : 0.22 às

- Ngắt truyền thông : 1 truyền / 2 nhận

- Ngắt theo thời gian : 2 ( 1ms tới 255 ms)

- Ngắt ngõ vào bằng phần cứng : 4

- Đồng hồ thời gian thực : có

- Giao thức truyền thông RS- 485 với :

+ Freeport ( chọn cấu hình với ASCII protocol)

- Giao thức truyền thông có thể mở rộng:

4.2.3 Ngôn ngữ lập trình cho S7- 200:

STEP 7 MicroWIN là phần mềm được dùng lập trình và có thể giám sát hoạt đông của PLC S7- 200 Nó hỗ trợ cả 3 phương pháp lập trình cho PLC : LAD (Ladder logic), STL (Statement list), FBD ( Function block diagram) Chương trình được nạp cho PLC từ máy tính và kết nối qua PPI Multi- Master cable, hoặc card xử lý giao tiếp (Communications processor card: CP card) với MPI cable

Chương trình S7- 200 được viết dưới dạng chương trình chính (main, OB), các chương trình con (SBR) và các chương trình phục vụ ngắt (INT)

Bộ nhớ của PLC có 3 loại ROM, RAM và EPROM, gồm bộ nhớ chương trình (program memory) và bộ nhớ dữ liệu ( data memory) Bộ nhớ dữ liệu được chia làm nhiều vùng: V, I, Q, AI, AQ, M, SM, T, HC, AC Bộ nhớ dữ liệu có thể truy xuất theo bit, byte, word và double word

- Các vùng nhớ V, I, Q, M, SM có thể truy cập theo bit, byte, word hay double word: I0.0, QB4, VW100,…

- Vùng nhớ AI, QI dùng để đọc hoặc xuất các tín hiệu analog nên chỉ truy xuất theo word: AIW0, AQW2,…

- T, C ( Timer, Counter) truy xuất theo bit

Trong mô hình này chúng em sử dụng 9 ngõ vào, và 10 ngõ ra PLC, PLC dùng là S7- 200 CPU 224

Module Analog EM 235 của PLC Siemens S7-200 :

Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ Loadcell chuyển đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý

4.2.4 Nguyên tắc thực hiện chương trình :

- PLC thực hiện chương trình theo chu trình vòng lặp Mõi vòng lặp được gọi là vòng quét Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện tư lệnh đầu tiên và kết thúc tại lệnh kết thúc (MEND)

- Có thể lập trình cho PLC S7-200 bằng cách sử dụng phần mềm sau STEP7- Micro/WIN

- Các chương trình cho S7-200 phải có cấu trúc bao gồm chương trình chính (main program) và sau đó đến các chương trình con và các chương trình xử lý ngắt

- Chương trình con là một bộ phận của chương trình chính, thực hiện mỗi khi được gọi từ chương trình chính Ưu điểm của chương trình con:

- Giảm kích thước chương trình chính

- Thời gian quét giảm (nếu không thoả điều kiện thì sẽ không nhảy tới chương trình con)

- Dễ dàng sao chép qua các chương trình khác

- Các chương trình xử lý ngắt là một bộ phận của chương trình Chương trình phục vụ ngắt được gọi khi có sự kiện ngắt xuất hiện Sự kiện ngắt đã được định nghĩa trước trong hệ thống

- Mỗi vòng quét trải qua 4 giai đoạn:

Quét tất cả tín hiệu vào

Lưu đồ giải thuật cho mô hình điều khiển

Hình 4.4 - Lưu đồ giải thuật của mô hình

TQ4 gắp 10s TQ1 quay sang cân 8s

Khi nhấn start thì hệ thống sẽ trở về vị trí ban đầu Cảm biến 1 phát hiện có sản phầm thì băng tải 1 chạy, đến khi cảm biến 2 phát hiện thì băng tải 1 dừng, tay quay 2 hạ xuống, tay quay 4 gắp, tay quay 1 quay sang cân Trong quá trình cân, sản phẩm nào đạt thì được tay quay 1 đưa vào kho, còn sản phẩm nào ko đạt thì được tay quay 1 đưa qua băng tải 2 cho ra ngoài xử lý lại

Lưu đồ giải thuật cho hệ thống cân

Giá trị cân = giá trị chuẩn

Tăng bộ đếm không đạt lên 1

Nạp tọa độ vị trí băng tải 2 cho cánh tay robo

Tăng bộ đếm đạt lên 1

So sánh giá trị bộ đếm

Tọa độ vị trí 1 cho cánh tay

Tọa độ vị trí 1 cho cánh tay

Tọa độ vị trí 1 cho cánh tay

Tọa độ vị trí 1 cho cánh tay

Run robo đến vị trí đặt

Quay về vị trí gốc

Hình 4.5 - Lưu đồ giãi thuật cho hệ thống cân

4.6 Chương trình điều khiển mô hình dùng PLC S7-200

Chương trình PLC điều khiển

GIAO TIẾP MÁY TÍNH DÙNG WINCC

Phần mềm Wincc giao tiếp với máy tính qua PC Access

- PLC Simatic S7- 200 được thiết kế để giãi quyết nưhng vấn đề giao tiếp các mạng với nhau, không chỉ ở những mạng làm việc đơn giản nhất mà còn ở nhưng mạng phức tạp hơn

- S7-200 cũng cung cấp cũng cung cấp các công cụ cho phép giao tiếp vơi` nhiều thiết bị khác nhau chẵng hạn như máy in , cân định lượng………

- PC Access là một OPC Server dành riêng cho PLC Simatic S7-200 PC Acess có thể làm việc với bất kỳ chuẩn OPC client như : Excel Clien, proTool/Pro Clien, Visual Basic Client PC Access giúp cho việc thiết lập giúp cho việc thiết lập và xác định cấu hình của mạng làm việc một cách dễ dàng và đơn gian hơn

- Bên cạch đó thì PC Access không hỗ trợ giao tiếp với các sản phẩm khác của Simatic như : S7- 300, hay S7- 400

5.1.2 Những tiên ích của Pc Access :

- Xây dựng một OPC Test Clien

- Có thể đưa Excel Clien vào để có thể quan sát được những bảng tính

- Cung cấp giao diện chuẩn cho bất kỳ OPC Clien

- Tích hợp bản biểu tượng Micro/ Win bao gồm biểu tượng nhận xét

- Làm đơn giản giao diện người dùng (user Inface) , giúp cho việc cài đặc và xác định cấu hình nhanh chóng

- Time Stamp cho biết thời gian mỗi tag được cập nhật ( khi sử dụng Test Client)

- Sự cải tiến trong việc chọn lựa chẳng hạn như việc thông báo giới hạn trên (hight) và Low

- Có thể làm việc với tất cả các kiểu dữ liệu của PLC S7- 200

- Không hạn chế item đươc đọc hay viết

- PC Access cung cấp nhưng phương thức để những bộ điều khiển nhỏ có thể cải tiến về:

- Sự bảo dưỡng các máy móc, những chương trình ứng dụng và khả năng thực hiện dễ dàng

5.1.3 Khả năng giao tiếp của PC Access :

Bảng 5.1 - Giao tiếp của PC Access

5.1.4 Xác định tốc độ baud và địa chỉ netword :

PLC S7-200 hỗ trợ một mạng làm việc chủ tớ (master - slave), S7-200 có thể là chủ (master ), hay tớ (slave) Trong khi đó, S7-200 PC Access luôn là chủ

Tất cả các thiết bị giao tiếp trong netword thì điều phải đươc xác định trong cấu hình để có thể truyền dữ liệu tại cùng một tốc độ baud Vì vậy tốc độ baud nhanh nhất trong network được xác định bởi tốc độ chậm nhất của thiết bị nối tới network đó

Standard Network 9.6 k baud đến 187.5k baud

Network sử dụng EM 277 9.6 k baud đến 12 Mbaud

Net work sử dụng FreePort

Bảng 5.2 - Bảng liệt kê tốc độ baud khi sử dụng trong netword Địa chỉ của mỗi thiết bị được đăng ký trong netword phải là duy nhất trong netword đó Địa chỉ duy nhất này phải đảm bảo dữ liệu được truyền hay được phục hồi từ đúng thiết bị được yêu cầu S7 – 200 đưa ra địa chỉ network là từ 0 đến 126 Đối với S7-200 có hai port, mỗi port có một địa chỉ network

Thiết bị giao tiếp Số lượng PLC kết nối Ethernet CP- 243- 1 or CP- 243- 1 IT 8

PPI multi- master Cáp thông minh PPI 8

PPI multi- master Cáp thông minh PPI RS232 8

PPI multi- master Modem bên trong hoặc ngoài

(đươc sử dụng với 1 cáp thông minh)

PPI MPI DP Card giao tiếp Siemens CP 4

PPI multi- master Siemens MC40 Cell Modem hay Radio Modems được sử dụng với 1 cáp thông minh PPI

S7-200 Device Địa chỉ mặc định

HMI (TD 200, TP hay OP) 1

5.1.5 Các giao thức của S7-200 PC Access trong network :

S7-200 hỗ trợ nhiều khả năng giao tiếp cho phép xác định cấu hình network để có thể thi hành các chức năng mà ứng dụng yêu cầu, network có thể hỗ trợ 1 hay nhiều nghi thức giao tiếp như sau:

- Point - to - Point Interface (PPI)

S7 – 200 PC Access sử dụng PPI network , Ethernet hay Modem để có thể đọc dữ liệu từ 8 PLC cùng một lúc Nó có thể tạo ra hơn 8 PLC trong cùng một project Tuy nhiên , dựa vào cấu hình mặc định thì chỉ có 8 PLC là có thể được tích hợp cùng 1 lúc

Trong PPI network có các trường hợp sau :

Hình sau minh họa mạng làm việc đơn chủ

Trong mạng này thì trạm chương trình và PLC được nối với nhau thông qua cáp PC/PPI hay Card có bộ vi xử lý giao tiếp ( CP) được cài đặt ở trạm chương trình Hình minh họa trên PC Access trên máy tính là 1 master, S7-200 là slave Đối với một cấu hình single – master PPI thì phải xác định cấu hình S7-200 PC Access để sử dụng nghi thức PPI: single – master, multi – master hay PPI Advanced

Hình minh họa mạng làm viêc đa chủ

S7- 200 PC Accesss sử dụng card có bộ vi xử lý hay cáp PC/PPI để nối tới S7-

200 PC Access và HMI TD- 200, TP hay OP, đều sử dụng chung 1 network Cả hai thiết bị này đều là master và đều có địa chỉ network riêng biệt CPU S7- 200 là slave Đối với 1 network có nhiều master truy cập tới 1 slave thì nên sử dụng caple PPI multi – master Cáp này sẽ tự động điều chỉnh cấu hình để phù hợp với việc thiết lập

Hình sau minh họa PC Access S7- 200 và HMI truy cập đến nhiều địa chỉ PLC

Trong hình này thì PC Access và HMI đều muốn lấy dữ liệu từ bất kỳ S7- 200 CPU slave Cả 2 đều sử dụng chung 1 network và chúng đều là master trong net work này

Tất cả các thiết bị (master và slave) đều phải có địa chỉ network khác nhau, còn đối với 1 network PPI có nhiều master vànhiều slave thì phài xác định cấu hình S7-200

PC Access để sử dụng nghi thức PPI với nhiều thiết bị master Trong trường hợp này ta nên sử dụng PPI Advanced

Hình sau minh họa 1 mạng Ethernet trong công nghiệp

Moldule Ethernet CP243-1 là một bộ vi xử lý dành riêng cho họ S7-200, cho phép PLC S7-200 với mạng ethernet công nghiệp

Trong mô hình này do điều kiện không cho phép nên chúng em chỉ sử dụng PPI

5.1.6 Cửa sổ làm việc của S7-200 PC ACCESS :

S7-200 PC Access bao gồm OPC Server và các phần tử Client, S7-200 PC Access đưa ra nhiều phương thức để truy cập và hiển thị những thông tin Hình sau minh họa các thành phần trong cửa sổ của S7-200 PC Access:

Hình 5.7 - Cửa sổ làm việc của S7-200 PC ACCESS

Các đối tượng nằm trong OPC Server của các project được sắp xếp theo một cấu trúc cây (phân cấp) Cấu trúc cây hiển thị trong của sổ project thì giống với trong cửa sổ explore Chỉ có những icon trong đối tượng là khác

Các đối tượng nằm trong OPC Client (Test Client) được sắp xếp theo một danh sách

Nằm ở khu vực phía trên bên trái của cửa sổ,cung cấp tổng quan cấu trúc cây phân cấp của PLC và Folder hiện có nó tạo ra các Item (data point) để OPC Client nằm trong mạng làm việc S7-200 có thể truy cập được tree view bao gồm :

 Microwin bao gồm thông tin access point icon Access point tượng trưng cho kiểu kết nối hay la network để cho PC access giao tiếp với S7-200 PLC

 PLC1: PLC kết nối tới PC access thông qua network với một nghi thức giao tiếp xác định

 Folder: server cho phép các Itern folder được đưa vào project Iterm folder cho phép thực hiện việc tổ chức dữ liệu OPC vào thành một nhóm hợp lý để phù hợp với chương trình.Sử dụng các Itern folder để tạo nhiều Iterm trên cùng một PLC, điều này rất hữu ích khi một PLC riêng lẻ điều khiển một số lượng các bộ phận máy móc giống nhau Dựa trên chuẩn OPL Client, việc sử dụng các icon folder cho phép tổ chức dữ liệu OPC thành một danh sách Item nhỏ hơn Từ danh sách này có thể tìm kiếm một Item Server dễ dàng hơn khi duyệt qua server

Nằm ở bên phải phía trên cửa sổ, ở đó item được tạo ra và được liệt kê thành bảng cửa sổ này hiển thị sự phân cấp các folder và item, các folder và item này quan hệ với cấu trúc cây đang được chọn nằm ở phía bên trái những folder có thể được chọn bên trong item view, điều này dẫn đến sự lựa chọn hiện tại trong tree view bị thay đổi

Tìm hiểu về phần mềm WinCC

Truyền thông băng ngôn ngữ Wincc của hãng Siemens

CPU Intel pentium II 266 MHZ Intel Pentium II 400

Hard disk 500 MB available space > 500 MB available

CD – ROM drive CD - drive

+ Hệ điều hành sử dụng cho WinCC + Win 2000 Service Pack 2

+ Cáp nối PC/ PCI với đầu nối RS232 – RS 485

Control Center trong hệ thống WinCC Định vị control center ( trung tâm điều khiển) , bên trong hệ thống WinCC tất cả các Modun ( modules) của toàn bộ hệ thống WinCC được bắt đầu từ : Functionalyti, Structure, những editor chuẩn

WinCC - Giao diện giữa người và máy (Man anh Machine) trong thiết kế tự động (Automation Design), là một hệ thống trung lập tính công nghiệp và kỹ thuật đã dùng để điều khiển những nhiệm vụ của hệ thống điều khiên và hiển thị đồ thị trong hệ thống tự động hóa sản xuất và quá trình Hệ thống này cung cấp những module hàm thích hợp với công nghiệp về màn hình đồ thị ( graphic dislay), những thông báo (masseges), văn thư lưu trữ ( archives) và những báo cáo (report) Tính cập nhật hình ảnh đồ họa nhanh chóng và những hàm lưu trữ tin cậy

Ngoài những hàm hệ thống WinCC còn cung cấp những giao diện mở cho những giải pháp người sử dụng đề ra Những giao diện này làm cho nó có thể tích hợp WinCC vào trong những giải pháp tự động hóa phức tạp của toàn công ty

Sự truy cập tới dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng cách dùng những giao diện điều khiển chuẩn như ODBC ( open Database Connectivity ) và SQL (Structure Quenry Language) ngôn ngữ truy xuất dữ liệu )

Các bước để tạo 1 proiect trong WinCC :

 Cài đặt drive kết nối PLC

 Định nghĩa các tag sữ dụng

 Tạo một giao diện người dùng

 Cài đặt thông số cho WinCC Runtime

 Có thể dùng chương trình WinCC Variable Simulator để mô phỏng hoạt động của các Tag

5.2.2 Trình tự tạo một Project trong WinCC

Khởi động Wincc bằng cách chọn Star – Simatic – WinCC – Window Control

- Tạo một project : thường có 3 phần

Chọn Single – User Project – chon OK sau đó đánh tên project, trong mục : project name sau đó chọn Create để tạo mới

Nếu muốn mở một Project có sẵn ta chọn ta chọn Open an Existing Project

- Cài đặt drive kết nối với PLC :

Click chuột trái vào Tag Management rồi chọn Add New Driver Trong ô Add new Driver, chọn SIMATIC S7 Protool Suit, bằng cách click chọn vào dấu cộng Tạo một kết nối mới bằng cách click chuột phải vào MPI rồi chọn New connection

Chọn tên của Connection, có thể là PLC rồi địa chỉ ,ID….bằng cách chọn

Properties Tên của Server List thông thường là tên máy

-Tạo Tag và nhóm Tag :

Thông thường có 2 loại Tag :

- Process Tag ( External Tag, Power Tag ) : Là tag ngoài dùng để liên kết với PLC, để hiển thị những thông số của PLC

- Internal Tag : Tag nội được dùng để thực hiện các phép tính trung gian hoặc dùng cho chế độ Simmulator, với Tag nội không thể liên kết với thiết bị bên ngoài được

- Tạo Tag nội ( Internal Tag ) :

Chọn Tag Manager rồi mở nó bằng cách Double click vào Tag Manager Click chuột phải vào Internal Tag rồi chọn New Tag

- Ở phần Tag Properties chọn Tên của Tag, kiểu dữ liệu cho Tag cần dùng

- Sau đó chọn OK để chấp nhận Tag vừa tạ

- Những Tag vừa tạo sẽ nằm ở những ô bên phải

- Cách tạo Tag có thể chọn copy rồi Paste hoặc có thể chon Ctrl C,hoặc Ctrl P

Nhóm Tag sẽ được tạo bên dưới PLC Connection bằng cách click chuột phải vào PLC rồi chọn New Group

Trong Properties của Tag Group Nhập tên của Nhóm Tag cần chọn

Sau đó chọn OK, nhóm Tag vừa mới được tạo sẽ nằm bên dưới PLC Connection

- Trước khi tạo Process Tag,ta phải tạo New Driver cũng như New Connection (Chọn loại PLC cần liên kết )

- Tạo Process Tag bằng cách click chuột phải vào New Connection rồi chọn New Tag

Trong ô Tag Properties nhập tên của Tag

- Nhập Kiểu Tag mà ta chọn ( 16 Bit không dấu,16 Bit có dấu….)

- Nếu cần thiết có thể chọn biến đổi kiểu dữ liệu sau khi đọc dữ liệu đó vào Tag

- Chọn địa chỉ của PLC liên kết với Tag bằng cách chọn “Select” Button

- Sau đó chọn địa chỉ cần liên kết với PLC ( vd MW0,DB1.DBD20…)

- Sau đó chọn OK để chấp nhận việc tạo Tag ngoại

Ngoài ra ta có thể chọn Scale cho giá trị đọc thành giá trị theo mong muốn bằng cách chọn Linear Scaling Click vào ô chọn Linear Scaling rồi điền giá trị cần Scale vào các ô cần thiết

5.3 Tạo giao diện điều khiển trên WinCC:

Click chuột phải Grapics Designer chọn New Picture, Tên NewPdl0.pdl sẽ được tạo ra tại ô bên phải, muốn đổi tên ta click vào và chọn rename

+ Màn hình soạn thảo của Graphics Designer :

+ Nhập tên cần sữ dụng ở ô TEXT, cài đặt cho nút nhấn, nhấn OK sẽ kết thúc thiết lập

+ Ta tạo được nút nhấn ON :

+ Thực hiện kết nối TAG : Double Click vào nút ON

+ Xuất hiện hộp thoại Edit Action: Nhấp chọn đường dẫn Internal

Function  Tag Set rồi Double Click vào Set TagBit

+ Xuất hiện hộp thoại Assigning Parameters :

+ Hộp thoại Tag- Projet xuất hiện :

+Tạo các nút nhấn OFF thực hiên tương tự như trên

- Tạo ĐÈN cho hệ thống :

Bảng 5.1 – Danh sách các Tag.

Giao diện điều khiển WinCC : 1 Danh sách Tag

Hình 5.9 - Giao diện điều khiển WinCC

5.3.3 Hoạt động của giao diện :

Sau khi mở giao diện lên, chúng ta nhấn nút Start để hệ thống bắt đầu hoạt động, ngoài ra còn có nút Stop để dừng hệ thống, nút Reset để reset các giá trị về 0.Ở đây ta có thể nhập giá trị cân trực tiếp cho hệ thống,khi hệ thống cân họat động thì giá trị cân sẽ được hiển thị trên giao diện điều khiển, đồng thời sẽ hiển thị số lượng sản phẩm đạt và số lượng sản phẩm không đạt lên màn hình hiển thị.