SửdụngđượccảmbiếncântrọnglượngđểphânloạisảnphẩmtheoyêucầuPhạmvinghiêncứu:Tìm hiểu mô phỏng, thiết kế phân loại các sản phẩm có khối lượng nhỏ giớihạnvới mức cân và có ba mức hạn định c
Lýdochọnđềtài
Trong thời đại công nghiệp hóa – hiện đại hóa ngày nay, sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ đã thúc đẩy việc áp dụng tự động hóa vào sản xuất một cách mạnh mẽ, cả về quy mô lẫn chất lượng Hệ thống tự động hóa đóng vai trò then chốt nhằm giảm sức lao động cho con người và tăng năng suất lao động, đồng thời cải thiện chất lượng sản phẩm Nhờ vậy, tự động hóa ngày càng khẳng định vị trí quan trọng trong các ngành công nghiệp và được mở rộng phổ biến trên phạm vi toàn cầu Việc ứng dụng tự động hóa mang lại các giải pháp tối ưu cho quy trình sản xuất, tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả cạnh tranh của doanh nghiệp trong thời đại số hóa.
Những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC và vi mạch số được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thay thế hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ bằng hệ thống điều khiển tự động có tốc độ xử lý và độ chính xác cao nhờ các lệnh chương trình được thiết lập trước Trong sản xuất, để quản lý dây chuyền sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý, tiết kiệm thời gian và dễ dàng quản lý, đòi hỏi hệ thống giám sát phải đạt độ chính xác cao Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành tham khảo tài liệu và thiết kế mô phỏng “Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng sử dụng PLC S7-1200”, nhằm rút ngắn thời gian phân loại sản phẩm một cách chính xác.
Mục tiêu vàphạmvi nghiêncứu
Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng khi thiết kế mô phỏng phảiphânloạiđượcsảnphẩmtheotừngkhốilượngđãđượclậptrìnhtrướcđó.
Khám phá mô phỏng và thiết kế phân loại các sản phẩm có khối lượng nhỏ, áp dụng giới hạn cân và phân thành ba mức hạn định cân là nhẹ, trung bình và nặng Bên cạnh đó, bài viết trình bày cách lưu trữ thông tin liên quan và giám sát hoạt động của mô hình để đảm bảo hiệu suất, tính nhất quán và khả năng mở rộng của hệ thống.
Ýnghĩakhoahọcvàthựctiễn
Ứng dụng PLC kết hợp với cảm biến trọng lượng và động cơ điều khiển được tích hợp vào hệ thống phân loại sản phẩm, mang lại quá trình tự động hóa chính xác và hiệu quả Toàn bộ quá trình hoạt động được lập trình sẵn và có thể dễ dàng điều chỉnh theo nhu cầu sử dụng, giúp tối ưu hóa hiệu suất, giảm thiểu sai sót và tăng tính linh hoạt cho dây chuyền sản xuất.
Bốcụcđềtài
Tínhcấp thiết củađềtài
Trong bối cảnh sự bứt phá của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện - điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò then chốt trong mọi lĩnh vực, từ khoa học và quản lý đến công nghiệp tự động hóa và cung cấp thông tin Việc nắm bắt và vận dụng hiệu quả những tiến bộ này sẽ đóng góp vào sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và thúc đẩy sự phát triển của công nghệ điều khiển tự động nói riêng.
Trong quá trình vận hành tại các nhà máy và xí nghiệp ngày nay, tiết kiệm điện năng và giảm nhân công là nhu cầu thiết yếu Khi ngành công nghiệp ngày càng phát triển, các công ty đã đẩy mạnh tự động hóa và sản xuất để quản lý dây chuyền và sản phẩm trên toàn bộ hệ thống một cách hợp lý, giúp tối ưu hóa thời gian, tăng hiệu quả và dễ dàng kiểm soát quy trình.
Hiện nay, nhiều công ty trong nước có nhu cầu phân loại sản phẩm theo trọng lượng và kích thước khác nhau Trước đây, quá trình này được thực hiện bằng cách cân thủ công bởi nhân công sử dụng cân điện tử, gây tốn nhiều lao động, tăng chi phí sản xuất, tiêu tốn thời gian và độ chính xác còn thấp Đáp ứng nhu cầu về thời gian, năng suất và độ chính xác, hệ thống băng tải phân loại theo trọng lượng ra đời để tối ưu quá trình sản xuất và nâng cao hiệu quả Đề tài thiết kế và thi công mô hình băng tải phân loại sản phẩm theo trọng lượng nhằm phục vụ nghiên cứu và đáp ứng nhu cầu phân loại sản phẩm trong sản xuất.
Kháiniệmhệthống phânloại sảnphẩm
Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động được thiết kế để phân chia sản phẩm thành các nhóm có cùng thuộc tính và đặc điểm nhằm tăng tính đồng nhất và kiểm soát chất lượng; thông qua nhận diện và phân tích đặc tính của từng mặt hàng, hệ thống có thể tự động đóng gói hoặc loại bỏ những sản phẩm hỏng hoặc không đạt chuẩn, từ đó tối ưu hóa quy trình đóng gói và giảm thiểu lãng phí; việc áp dụng hệ thống phân loại sản phẩm giúp nâng cao hiệu quả vận hành, chuẩn hóa quản lý tồn kho và tiết kiệm chi phí, đáp ứng nhanh với yêu cầu thị trường.
Dựat r ê n p h ư ơ n g t h ứ c đ i ề u k h i ể n c h i a r a h ệ t h ố n g t ự đ ộ n g h a y bá n t ự động,cósựthamgiacủacon ngườihaykhông.
Theomàusắc:màusắcsẽđượccảmbiếnmàunhậnbiếtchuyểnsangtínhhiệusố rồiquabộchuyển đổi ADCvề bộxử lí.
Ýnghĩacủahệthống phânloạisảnphẩm đốivớicon người
Hệ thống phân loại sản phẩm ra đời và phát triển trong bối cảnh kinh tế thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, đánh dấu những bước ngoặt quan trọng cho sự tiến bộ của khoa học–kỹ thuật và công nghệ Hệ thống này có tầm quan trọng lớn đối với nền công nghiệp nước ta hiện nay, góp phần nâng cao năng lực sản xuất, cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng tính cạnh tranh trên thị trường Việc áp dụng và chuẩn hóa phân loại giúp tối ưu chu trình cung ứng, thu hút vốn đầu tư và thúc đẩy sự phát triển của thị trường trong nước Nhờ đó, hệ thống mang lại nhiều lợi ích cho đời sống người dân và đẩy mạnh sự phát triển kinh tế xã hội, hứa hẹn một mức tăng trưởng bền vững và ổn định lâu dài.
Một lần nữa, bài viết khẳng định vai trò rất quan trọng của hoạt động phát triển và phân phối sản phẩm tới người tiêu dùng, góp phần nâng cao đời sống xã hội Sự biến động về số lượng và chất lượng sản phẩm cho thấy sự phân hóa và đa dạng hóa mẫu mã, chủng loại, đồng thời chất lượng ngày càng được nâng lên để đáp ứng nhu cầu sức khỏe và cuộc sống của con người một cách tối ưu.
Việc thay thế lao động thủ công bằng máy móc và thiết bị hiện đại đã giảm đáng kể thời gian lao động trực tiếp trong sản xuất cũng như trong các quy trình khác để tạo ra sản phẩm Nhiều công việc vốn khó khăn, phức tạp nay đã được tự động hóa, với sự tham gia tối thiểu của con người; họ chỉ cần điều khiển hệ thống từ buồng điều khiển riêng biệt Nhờ đó, hiệu quả sản xuất được nâng cao, an toàn lao động được cải thiện và sức khỏe cùng đời sống vật chất, tinh thần của người lao động được nâng lên rõ rệt.
Cácloại hệ thốngphânloại sảnphẩm hiệnnay
Nhằm hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản phẩm ra đời là công cụ hiệu quả thay thế con người trong công việc phân loại, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm Một hệ thống hoàn chỉnh có thể phân loại sản phẩm với tốc độ cao, hoạt động liên tục và giảm tối đa thời gian gián đoạn Đối với những công việc đòi hỏi sự tập trung cao và tính lặp lại, con người khó đảm bảo được sự chính xác, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu nâng cao năng suất, giảm sai lệch và đảm bảo tiến độ sản xuất.
Trong các nhà máy và xí nghiệp hiện nay, hệ thống phân loại sản phẩm rất phổ biến và được ứng dụng rộng rãi nhằm tối ưu hoá quy trình sản xuất Tuy nhiên, các hệ thống này chủ yếu được chia thành ba nhóm chính: phân loại sản phẩm theo màu sắc để nhận diện nhanh và kiểm soát chất lượng, phân loại theo chiều cao để sắp xếp và đóng gói phù hợp với quá trình vận chuyển, và phân loại theo hình dạng nhằm chuẩn hoá khả năng chế tạo và ghép nối các bộ phận Mỗi loại phân loại mang lại lợi ích riêng cho quản lý tồn kho, chất lượng và tự động hoá sản xuất.
Hệ thống phân loại gạo bằng màu sắc do Viện IMI phát triển nhằm tự động nhận dạng và xử lý phân loại trong chế biến gạo phục vụ xuất khẩu, cho thấy tiềm năng ứng dụng công nghệ quang-cơ điện tử (opto-mechatronic technology) trong các ứng dụng của hệ máy nhìn, đề tài được đánh giá cao tại VICA6.
Trong những năm gần đây, công nghệ quang học đã gắn kết chặt chẽ với các hệ thống cơ điện tử, hình thành số lượng lớn sản phẩm máy móc và các bộ phận quang học “thông minh” được nhúng bên trong Như Hình 1.1 cho thấy, sự hiện diện của công nghệ quang học ngày càng rõ nét, giúp nâng cao giá trị và hiệu suất của hệ thống nhờ sự kết hợp giữa các phần tử quang học và các thành phần cơ điện tử tích hợp Những tiến bộ này mở ra các giải pháp cho nhiều thách thức kỹ thuật khó khăn Dưới đây là phân tích một số kết quả nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật quang-cơ điện tử trong máy phân loại gạo theo màu sắc do Viện IMI thực hiện.
Các hệ thống phân loại hạt theo màu sắc nói chung, phân loại gạo theo màu sắcnóiriêng cósơđồnguyênlý,cấutrúcnhưHình1.2.
Vật liệu đầu vào là gạo, được cấp bằng bộ cấp liệu rung xuống máng dẫn và ổn định quỹ đạo trên máng rối khi di chuyển qua vùng nhận dạng của camera (CCD hoặc CMOS) Màu sắc của hạt gạo được nhận biết tức thời bằng xử lý thời gian thực và máy tính công nghiệp (IPC) quyết định xem hạt có đáp ứng yêu cầu chất lượng hay không Nếu màu sắc không đạt tiêu chuẩn, IPC sẽ phát tín hiệu cho súng phun khí nén bắn hạt khỏi quỹ đạo; ngược lại, sẽ không phát tín hiệu Sau vùng nhận dạng, gạo nguyên phẩm và chế phẩm được phân tách và chứa trong khoang riêng biệt, từ đó có thể đưa vào kho chứa hoặc qua máy đóng gói Việc xử lý và ra quyết định chỉ được thực hiện trong vòng 0,13 mili giây, đòi hỏi hệ thống chiếu sáng phù hợp và cấu trúc buồng nhận dạng chuẩn xác để phân tách các ngưỡng màu hiệu quả.
Hệ thống camera ghi nhận hình ảnh gần như tức thời và có tốc độ chuyển đổi tín hiệu cùng khả năng tính toán rất cao Độ chính xác của kết cấu cơ khí đóng vai trò then chốt trong việc ổn định dòng số liệu, giúp phần xử lý chỉ phải bù các sai số hệ thống Bài toán ở đây là tổng hợp nhiều nhiệm vụ liên quan đến cơ khí chính xác, kỹ thuật quang điện và điện quang, hệ thống điện tử điều khiển, phần mềm xử lý và điện động lực của các cơ cấu tác động nhanh.
Hệ thống cơ khí được gia công trên máy CNC với độ chính xác tới 10⁻³ mm Nguồn sáng sử dụng là đèn fluorescence tần số cao (100 kHz) Camera CCD quét dòng được lựa chọn tối ưu dựa trên các tiêu chí tốc độ, độ phân giải và độ nhạy Các van điện khí chuyên dụng có đặc tính trễ dưới 0,7 ms Phần điều khiển điện tử được Viện IMI thiết kế và chế tạo trong nước.
Cơsởánhsángvà vấnđềnhậndạng,phânloạihạt(nôngsản)theomàusắc
Hình 1.3 cho thấy ảnh chụp hạt gạo ở đầu vào và đầu ra Gạo đầu vào, sau các công đoạn của dây chuyền xử lý như xay xát, sàng sảy, đánh bóng, được nhận dạng và loại bỏ các hạt ngoại lai như hạt đỏ, hạt vàng, bạc bụng và tạp chất Để phân loại tốt, hệ thống phải nhận dạng chính xác và ra quyết định kịp thời nhằm loại bỏ hạt ngoại lai dựa trên đặc tính màu sắc Việc phân loại các hạt ngoại lai được xác định dựa trên sự lựa chọn nguồn sáng phù hợp Không chỉ nguồn sáng phù hợp, một yếu tố quan trọng và khó khăn khác là đảm bảo camera nhận được màu sắc chuẩn xác, đây là mấu chốt để đảm bảo chất lượng nhận dạng.
Hệ thống phân loại gạo theo màu sắc cho thấy sự chuẩn xác cao nhờ hệ thống quang-điện được thiết kế đồng bộ, cấu trúc đảm bảo chất lượng ánh sáng ổn định Các thuật toán thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực, cùng khả năng nhận dạng hạt, cho phép nhận diện và phân loại gạo một cách nhanh chóng và đáng tin cậy Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm này, hệ thống phân loại này theo màu sắc khá phức tạp đối với người dùng và khó bảo trì khi gặp sự cố.
Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, động cơ một chiều cấp nguồn cho động cơ đầu tiên, quay băng chuyền thông qua dây đai và đưa sản phẩm đi qua hệ thống cảm biến chiều cao đặt trên băng Các cảm biến nhận diện chiều cao sản phẩm và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý; PLC sau đó phát tín hiệu tới van đảo chiều để điều khiển piston đẩy sản phẩm ở mức cao và trung bình vào khay chứa tương ứng, trong khi sản phẩm có chiều cao thấp được đưa lên băng chuyền thứ hai để phân loại và đặt lên vị trí trên băng chuyền thứ hai Tiếp theo, động cơ một chiều thứ hai kích hoạt băng chuyền thứ hai, vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp về vị trí tương ứng.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao được ứng dụng rất nhiều trong cácngànhcôngnghiệp:
Khởi động bằng nút Start cấp nguồn cho động cơ điện một chiều, đồng thời truyền chuyển động cho băng chuyền qua hệ truyền đai Trên băng có cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm; khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận diện và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý PLC xử lý tín hiệu và phát lệnh điều khiển động cơ bước để dừng từng sản phẩm có hình dạng khác nhau tại các vị trí chứa riêng biệt Ứng dụng của hệ thống là phân loại tự động sản phẩm trên băng chuyền, tối ưu quy trình đóng gói và phân phối.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiềungànhcôngnghiệp:
- Ứngdụngtrongcôngnghiệp kiểmtra và phânloạisảnphẩmcóhìnhdángkhácnhaunhư: Gạch,Ngói,thực phẩmtiêu dùng…
Ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm được nêu ở trên, vẫn còn các hệ thống phân loại theo đặc tính của sản phẩm, chẳng hạn phân loại dựa trên trọng lượng, kích thước và các đặc điểm khác Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống này tương đối giống nhau; điểm khác biệt nằm ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại, có thể là xi lanh piston hoặc động cơ bước, và ở bộ phận nhận dạng sản phẩm, có thể là cảm biến màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại hoặc camera nhận diện hình dạng vật thể Việc lựa chọn hệ thống phân loại phù hợp phụ thuộc vào đặc tính sản phẩm và yêu cầu xử lý, đồng thời đảm bảo hiệu quả nhận diện và tốc độ phân loại.
Giớithiệucânđịnh lượng
Đo lường và kiểm soát khối lượng nguyên vật liệu trong các nhà máy, xí nghiệp là yếu tố then chốt giúp hoạt động vận hành liên tục, tăng năng suất và cho ra những sản phẩm chất lượng Trong nhiều quá trình sản xuất, đo lường chính xác đóng vai trò quyết định trong việc tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu sai lệch Trước đây để định lượng nguyên vật liệu trong bồn chứa và phễu trên dây chuyền, người ta dựa vào các phương pháp đo thể tích, đo mức, đo lưu lượng hoặc cân cơ học, tuy nhiên những phương pháp này còn phức tạp và độ chính xác chưa cao.
Ngày nay, hệ thống hiện đại cho cân điện tử đo lường sử dụng loadcell có độ chính xác cao và năng suất lớn, được kết nối liên hoàn với các thiết bị khác trong chu trình sản xuất Nhờ tích hợp này, các hệ thống cân điện tử có thể đo lường khối lượng và tiêu thụ nguyên vật liệu một cách chính xác, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất Việc áp dụng loadcell trong cân điện tử giúp tiết kiệm chi phí tiêu hao nguyên liệu, tăng năng suất và kiểm soát chi phí sản xuất một cách hiệu quả.
Các hệ thống cân sử dụng loadcell thường dùng như: Cân bồn, cân phễu,cânbăngtải,cân dạng cơ,
Cân băng tải định lượng là hệ thống kết hợp giữa băng tải và cân điện tử, cho phép cân định lượng khối lượng nguyên liệu ngay trên băng truyền cấp liệu Nhờ sự tích hợp này, quá trình sản xuất diễn ra liên tục và kiểm soát được lượng thành phần nguyên liệu cho sản phẩm Việc đo đếm chính xác khối lượng giúp đảm bảo nguyên liệu đầu vào đạt chuẩn, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm đầu ra Kết quả là sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn cao và mang lại nhiều giá trị cho doanh nghiệp.
Khung cơ khí phần giá đỡ toàn bộ hệ thống:Phễu chứa và cấp liệu, hệ thống conlănbăngtải,băngtảivânchuyểnnguyênliệu,mộtsốlinhkiện,phụkiệnhỗtrợkhác.
Hệ thống cảm biến, điều khiển: Thiết bị cảm biến lực (loadcell cân băng địnhlượng),thiếtbịcảmbiếntốc độ, bộchỉthịđiềukhiển,biếntần,độngcơ truyềnđộng.
Hệ thống điều khiển tự động hóa: Hệ thống tủ điện điều khiển trung tâm, phầnmềmđiềukhiển cânbăng địnhlượng.
Quy trình bắt đầu bằng việc cấp liệu vào phiễu chứa, tiếp tục cấp liệu lên băng tải để vận chuyển vật liệu vào hệ thống Trong quá trình này, hệ thống xác định khối lượng và tốc độ chạy, sau đó phân tích các thông số thô để xác định được khối lượng chuẩn Với khối lượng chuẩn được xác định, hệ thống điều khiển định mức chuẩn và vận hành theo một hệ thống vòng lặp, đảm bảo quá trình cấp liệu diễn ra liên tục, chính xác và ổn định.
Bộ phận cơ khí của hệ thống cân băng gồm phễu chứa, cửa cấp liệu, băng tải và hai con lăn (lăn lớn và lăn nhỏ) Liệu được đổ từ phễu chứa qua cửa cấp liệu (vít tải hoặc cửa xả) xuống băng tải và bắt đầu chu trình cân băng Toàn bộ băng tải được gắn trên khung cân và hoạt động trên hai con lăn: lăn lớn đảm nhận nhiệm vụ tải trọng và truyền động cho băng, còn lăn nhỏ làm giá đỡ cho băng chạy Trên một phần của băng tải nhỏ có cảm biến tải (loadcell) để kiểm tra và đo khối lượng hoặc lưu lượng hàng hóa đang chảy trên băng.
Trong hệ thống băng tải, bộ phận cảm biến gồm loadcell (cảm biến trọng lượng) và encoder (cảm biến tốc độ) được gắn trên các con lăn nhỏ Cảm biến trọng lượng đo lực tác dụng lên con lăn và gửi dữ liệu về bộ điều khiển Encoder kiểm tra tốc độ chạy của băng tải và cung cấp thông số tốc độ Khi kết hợp hai thông số này, hệ thống có thể xác định khối lượng hàng hóa trên giờ và điều chỉnh vận hành băng tải một cách chính xác, từ đó tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.
Bộ phận điều khiển (đầu cân hiển thị điều khiển, tủ điện điều khiển cân băng, phần mềm cân băng) nhận và xử lý các thông số kỹ thuật từ cảm biến tốc độ và cảm biến lực, sau đó dữ liệu được đầu cân gửi đến phần mềm điều khiển trên máy tính để xử lý Phần mềm cân băng sẽ xử lý các thông số thô và phản hồi ngược lại cho tủ điện điều khiển, để hệ thống nắm bắt được tình trạng và yêu cầu vận hành Tại tủ điện điều khiển trung tâm, các quyết định về thời gian chạy trên băng và các tham số vận hành được xác lập, từ đó kiểm soát đúng định mức khối lượng và thời gian cần thiết.
Cácvấn đềcần nghiên cứubổ sung
Các nghiên cứu trước đây dù có những ưu điểm nhưng vẫn tồn tại nhiều hạn chế về tính dễ sử dụng và chi phí, khiến các cơ sở sản xuất nhỏ khó tiếp cận các thiết bị phân loại hiện có Vì vậy, nhóm em thực hiện nghiên cứu mô phỏng hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lượng sử dụng PLC Hệ thống được thiết kế đơn giản, dễ vận hành và có thể ứng dụng thực tế để phục vụ cho dây chuyền phân loại sản phẩm của các nhà máy, xí nghiệp nhỏ và vừa.
KháiquátchungvềPLC
Thiết bị điều khiển khả trình (PLC, programmable logic controller) là một loạimáy tính điều khiển chuyên dụng, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điềukhiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình, do nhà phát minh người Mỹ RichardMorley lần đầu tiên đưa ra ý tưởng vào năm 1968 Dựa trên yêu cầu kỹ thuật củaGeneral Motors là xây dựng một thiết bị có khả năng lập trình mềm dẻo thay thế chomạch điều khiển logic cứng, công ty Allen Bradley và Bedford Associate (Modicon) đãđưaratrìnhbàyđầutiên.TrướcđâythiếtbịnàythườngđượcgọivớicáitênProgrammable Controller, viết tắt là PC, sau này khi máy tính cá nhân PC (PersonalComputer)trở nênphổbiếntừviếttắtPLC hayđượcdùnghơnđểtránhnhầmlẫn.
S7–400:CPU412,CPU413, CPU414,CPU416…S7 –1200:CPU1211C,CPU1212C,CPU1214C…
Dòng CP1EDòng CP1LDòng CP1HDòngCJ1/M
DòngFX:FX1N,FX1S,FX2N,FX3G…
DòngAPLC:AlargeCPU,QnASCPU,AnSCPUDòngQ PLC DòngLPLC
SADòng DVP – SCDòng DVP – SXDòngDVP–
Bộ xử lý trung tâm (CPU): Bao gồm một hay nhiều bộ vi xử lý điều hành hoạtđộngcủatoànhệthống.
Các kênh truyền (các BUS): bus dữ liệu (thường là 8 bit), đường dẫn các thôngtindữliệu,mỗidâytruyền1bitdạngsốnhịphân.Busđịachỉ(thườnglà8hoặc16bit), tải địa chỉ vị trí nhớ trong bộ nhớ Bus điều khiển, truyền tín hiệu điều khiển từCPUđếncác bộphận.Bushệthống,traođổithôngtingiữacác cổngnhậpxuấtvàthiếtbịnhập xuất.
Bộ nguồn: cung cấp nguồn một chiều (5V) ổn định cho CPU và các thành phầnchức năng khác từ một nguồn xoay chiều (110, 220V…) hoặc nguồn một chiều (12,24V…).
Các thành phần vào/ra đóng vai trò là giao diện giữa CPU và quá trình kỹ thuật, có nhiệm vụ chuyển đổi, thích ứng tín hiệu và cách ly giữa các thiết bị ngoài (cảm biến, cơ cấu chấp hành) và CPU Đầu vào số (DI: Digital Input) là các ngõ vào của hệ thống được kết nối với các bộ chuyển đổi và cho ra tín hiệu nhị phân từ các thiết bị như nút ấn, công tắc, cảm biến tạo trạng thái nhị phân Dải điện áp đầu vào có thể là 5 VDC, 12–24 VDC/VAC, 48 VDC, 100–120 VAC, 200 VAC.
Khối 240 VAC – Đầu vào tương tự (AI: Analog Input) có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số Các ngõ vào của khối này thường được kết nối với các cảm biến hoặc bộ chuyển đổi tín hiệu từ các cảm biến như nhiệt độ, lưu lượng và các biến đổi tín hiệu analog khác Chuẩn tín hiệu tương tự phổ biến thường gặp là 4–20 mA, 0–5 V và 0–10 V, cho phép đo đạc và số hóa chính xác các đại lượng vật lý để xử lý trong hệ thống điều khiển.
Đầu ra của khối điều khiển gồm hai loại chính: AO (Analog Output) và DO (Digital Output) Đầu ra AO có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu số từ CPU thành tín hiệu tương tự để điều khiển các đối tượng như biến tần, van điện từ, và các thiết bị nhận tín hiệu analog khác; các đầu ra AO được kết nối trực tiếp với các đối tượng điều khiển nhận tín hiệu analog trong hệ thống Đầu ra DO nhận tín hiệu nhị phân và điều khiển các thiết bị như đèn báo, cuộn hút Relay; có 3 loại đầu ra số phổ biến là Trans (1 chiều), Triac (xoay chiều) và Relay, với các dải điện áp 5VDC, 24VDC, 12–48VDC/VAC, 120VAC và 230VDC.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi là vòngquét(Scan).Mỗivòngquétđượcbắtđầubằnggiaiđoạnchuyểndữliệutừcácc ổngvàosốtớivùngbộđệm ảongõvào,tiếptheolàgiaiđoạnthực hiệnchươngtrình.
Trongt ừ n g v ò n g q u é t , c h ư ơ n g t r ì n h đ ư ợ c t h ự c h i ệ n t ừ l ệ n h đ ầ u t i ê n c h o đ ế n lệnh kết thúc Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyển các nội dungcủab ộ đ ệ m ả o n g õ r a t ớ i c á c c ổ n g r a s ố V ò n g q u é t đ ư ợ c k ế t t h ú c b ằ n g g i a i đ o ạ n truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi Thời gian cần thiết để PLC thực hiện được mộtvòng quét gọi là thời gian vòng quét (scan time) Thời gian vòng quét không cố định,tức là không phải vòng quét nào cũng được thực hiện trong một khoảng thời gian nhưnhau Có vòng quét thực hiện lâu, có vòng quét thực hiện nhanh tùy thuộc vào số lệnhtrong chương trình được thực hiện và khối lượng dữ liệu truyền thông… trong vòngquétđó.
Điều khiển các dây truyền đóng gói bao bì, tự động mạ tráng kẽm, sản xuấtbia,sản xuất xi măng…
PLC –S7 1200
S7 – 1200 là một dòng của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) có thể kiểm soátnhiềuứngdụngtựđộnghóa.Thiếtkếnhỏgọn,chiphíthấpvàmộttậplệnhmạnhlàmchoch úngtacónhững giảipháphoànhảohơncho ứngdụngsửdụngvớiS7 –1200.
S7 – 1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn,cácđầuvào vào/ra(DI/DO).
S7 – 1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP.Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặcRS232.
Step 7 Basic là phần mềm dùng để lập trình cho thiết bị S7-1200, cho phép người dùng phát triển và triển khai các chương trình tự động hóa một cách hiệu quả Step 7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL, giúp lựa chọn ngôn ngữ phù hợp với yêu cầu thiết kế Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal của Siemens, mang đến môi trường làm việc thống nhất và tối ưu cho cấu hình, lập trình và quản lý hệ thống tự động hóa.
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớchươngtrình khácnhau PLCS7–1200có cácloạisau:
Work 30Kbytes 50Kbytes 75Kbytes 100Kbytes
Load 1Mbyte 1Mbyte 4Mbyte 4Mbyte
Retentive 10Kbytes 10Kbytes 10Kbytes 10Kbytes
Kiểut ươngtự 2inputs 2inputs 2inputs 2inputs/
Inputs 1024bytes 1024bytes 1024bytes 1024bytes
Outputs 1024bytes 1024bytes 1024bytes 1024bytes Bitnhớ(M) 4096bytes 4096bytes 4096bytes 4096bytes
Module mở rộng vàora(SM) none 2 8 8
Boardtínhiệu(SB)B oard pin (BB)Board truyền thông(CB) 1 1 1 1
3 built – inI/O, 5 withSB 4 built – inI/
3at100kHz SB: 2 at30kHz 3 at100kHz
3 at30kHz SB: 2 at30kHz
3 at80kHz SB: 2 at20kHz
1 at20kHz SB: 2 at20kHz
3at80kHz 3at20kHz 3at100kHz
PROFINET 1cổngtruyềnthôngEt hernet 2cổngtruyềnthôngEt hernet
Systemm e m o r y t h ì c ó t h ể s e t u p v ù n g n à y t r o n g H a r d w a r e c o n f i g , c h ỉ c ầ n chứa cácdữ liệucầnlưu vào đây.
Tiếpđiểmthường hởsẽđóng khigiátrị củabitcóđịachỉlànbằng1. Toánhạngn:I,Q,M,L,D.
Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnhnày bằng 1.K h i đ ầ u v à o c ủ a l ệ n h b ằ n g 0 t h ì b i t n à y v ẫ n g i ữ nguyêntrạng thái.
Giá trị của các bit có địa chỉ là n sẽ bằng 0 khi đầu vào của lệnhnày bằng 1.K h i đ ầ u v à o c ủ a l ệ n h b ằ n g 0 t h ì b i t n à y v ẫ n g i ữ nguyêntrạng thái.
Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồm IN1= IN2, IN1>= IN2, IN1 IN2, IN1 IN2.
When comparing two values of the same data type, the condition being true yields 1 (TRUE, a high-impact result); otherwise, the output is 0 The data types that can be compared include SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real, Lreal, String, Time, DTL, and Constant.
Timertrễ khôngnhớ–TON KhingõvàoINngừngtácđộngthìresetvàdừnghoạtđộngTimer.Thayđ ổiPTkhiTimervậnhành khôngcóảnhhưởng gì.
C U chuyểntừ0lên1.NgõraQđượctácđộnglên1khiCV>=PV.
Lệnh cộng ADD: OUT = IN1 + IN2 Lệnh trừ SUB: OUT = IN1 - IN2.
Tham số IN1, IN2 phải cùng kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint, USInt, Uint, UDInt, Real, Lreal, Constant.
Tham số OUT có kiểu dữ liệu: Sint, Int, Dint, USInt, Uint, UDInt, Real, Lreal.
ENO = 1 khi không có lỗi xảy ra trong quá trình thực thi; ngược lại ENO = 0 khi có lỗi xảy ra Một số lỗi có thể xảy ra khi thực thi lệnh này là kết quả toán học nằm ngoài phạm vi của kiểu dữ liệu.
Real/Lreal: Nếu một trong những giá trị đầu vào là NaN sau đó được trả về NaN.
ADD Real/Lreal: Nếu cả hai giá trị IN là INF có dấu khác nhau, đây là một khai báo không hợp lệ và được trả về NaN
Lệnh Move di chuyển nội dung ngõ vào IN đến ngõ ra OUT mà không làm thay đổi giá trị ngõ IN.
EN: cho phép ngõ vào ENO: cho phép ngõ ra IN: nguồn giá trị đến OUT1: nơi chuyển đến.
Hình 2 2SơđồđấudâyCPU1214CAC/DC/Relay
Hình2.3SơđồđấudâyCPU1214C DC/DC/Relay
Hình 2.4SơđồđấudâyCPU1214CDC/DC/DC
Phầnmềm Tia– Portal v16
Step 7 Basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoàn hảo.Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình,chuẩnđoánvà nhiềuhơnnữa Trực quandễdàngđể tìmhiểuvà dễ dàngđểhoạtđộng.
Bước3:Nhậptêndựán“Projectname”sauđónhấn“Create”.
TÀILIỆUTHAMKHẢO Thựctập thực tế:Đồán2