Lập trình điều khiển cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng siemens 1200

Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ...). Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin và công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển khả trình PLC. Điều đó có thể khẳng định chiến lược phát triển toàn diện về khoa học và công nghệ, đồng thời từ đó có cái nhìn tổng quan hơn, bao quát hơn, hướng đến sự phát triển toàn diện trong các lĩnh vực nhằm theo kịp sự phát triển của các nước trong khu vực. Từ đó áp dụng các biện pháp công nghệ, những thành quả đã đạt được ứng dụng vào trong phát triển công nghiệp một cách hiểu quả nhất. Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng công nghệ lập trình PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Qua đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào “Thiết kế thi công mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”. Mô hình của nhóm chúng em được xây dựng từ các mô hình tham khảo. Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án của nhóm chúng em chưa thể phát huy được hết ý tưởng vào trong mô hình “Thiết kế mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”. Rất phức tạp về cơ khí và rất khó để thực hiện. Ở đây nhóm chúng em xin đưa ra một mô hình thu nhỏ của hệ thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao. Rất mong sự giúp đỡ của thầy cô giáo, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Võ Minh Thông đã hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO 4

1.1 Giới thiệu về hệ thống sản xuất tự động 4

1.1.1 Giới Thiệu Chung 4

1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa 6

1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay 7

1.2 Giới thiệu về hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao 10

1.2.1 Đặt Vấn Đề 10

1.2.2 Nội Dung Thiết Kế 11

1.2.3 Dự Kiến Kết Quả Đạt Được 11

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ 12

2.1 Giới thiệu chung về plc s7-1200 12

2.1.1 Khái niệm chung PLC 12

2.2 Các module trong hệ plc s7-1200 12

2.2.1 Giới thiệu về các module CPU 12

2.2.2 Sign board của PLC SIMATIC S7-1200 13

2.2.3 Module xuất nhập tín hiệu số 14

2.2.4 Module xuất nhập tín hiệu tương tự 14

2.2.5 Module truyền thông 14

2.2.6 Một số lệnh cơ bản trong PLC 14

2.3 Phần mềm tia portal 19

2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI 19

2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 19

2.3.3 Cách tạo một Project 19

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 25

3.1 Ý tưởng thiết kế 25

3.2 Phân tích và chọn phương án thiết kế 25

3.2.1 Hệ Thống Băng Tải 25

3.2.2 Phương Án Lựa Chọn Cảm Biến Sản Phẩm 27

3.2.3 Lựa chọn tay gắp sản phẩm 28

3.2.4 Các thiết bị điều khiển 29

3.2.5 Bộ điều khiển trung tâm 31

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 32

4.1 Sơ đồ khối của hệ thống 32

4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 32

4.3 Phân tích nguyên lý hoạt động của cánh tay gắp phân loại 33

4.4 Sơ đồ khối của hệ thống 34

4.5 Sơ đồ thuật toán của hệ thống 35

4.6 Sơ đồ đấu dây 36

4.7 Phân công địa chỉ vào ra 36

4.8 Chương trình điều khiển 37

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 49

KẾT LUẬN 49

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

DANH MỤC BẢNG BIỂU HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất sữa Vinamilk

Hình 1.2 Robot hàn trên dây chuyền sản xuất tự động

Hình 1.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu

Hình 1.4 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo vật liệu

Hình 2.1 CPU PLC S7 1200

Hình 2.2 Module xuất nhập tín hiệu số

Hình 2.3 Module tương tự

Hình 2.4 Module truyền thông

Hình 2.5 Timer tạo xung

Hình 2.17 Thiết bị mới được tạo

Hình 2.18 Cửa số viết chương trình

Hình 4.2 Cấu tạo tay gắp

Hình 4.3 Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 4.4 Sơ đồ thuật toán

Hình 4.5 Sơ đồ đấu dây.

Bảng 1 Phân công địa chỉ vào ra

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tựđộng hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điềukhiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ ) Mặt khác, nhờ công nghệ thông tin

và công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bịđiều khiển khả trình PLC Điều đó có thể khẳng định chiến lược phát triển toàndiện về khoa học và công nghệ, đồng thời từ đó có cái nhìn tổng quan hơn, baoquát hơn, hướng đến sự phát triển toàn diện trong các lĩnh vực nhằm theo kịp sựphát triển của các nước trong khu vực Từ đó áp dụng các biện pháp công nghệ,những thành quả đã đạt được ứng dụng vào trong phát triển công nghiệp mộtcách hiểu quả nhất

Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sảnphẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế Các công ty, xí nghiệp sản xuấtthường sử dụng công nghệ lập trình PLC giảm sức lao động của công nhân màsản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua đồ án tốtnghiệp nhóm chúng em sẽ giới thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào

“Thiết kế thi công mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao”

Mô hình của nhóm chúng em được xây dựng từ các mô hình tham khảo

Vì kiến thức còn hạn chế và thời gian tìm hiểu có hạn nên đồ án của nhómchúng em chưa thể phát huy được hết ý tưởng vào trong mô hình “Thiết kế môhình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao” Rất phức tạp về cơ khí

và rất khó để thực hiện Ở đây nhóm chúng em xin đưa ra một mô hình thu nhỏcủa hệ thống và vì vậy mà hiệu quả sẽ không cao Rất mong sự giúp đỡ của thầy

cô giáo, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Võ Minh Thông đã hướng dẫn chúng emthực hiện đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

THEO CHIỀU CAO

1.1 Giới thiệu về hệ thống sản xuất tự động

1.1.1 Giới Thiệu Chung

1.1.1.1 Đặt Vấn Đề.

Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, trong

đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoahọc kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin Do đóchúng 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 kỹthuật điều khiển tự động nói riêng Một trong những khâu tự động trong dâychuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băngtải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên đốivới những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được

áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhâncông, chính vì vậy cho ra năng suất thấp chưa đạt hiểu quả cao Từ những điều

đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà chúng em đãhọc được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thờivẫn đảm bảo được độ chính xác cao Nên chúng em quyết định thiết kế và thicông mô hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi vớithực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kíchthước tương đối chính xác và nó thật sự có ý nghĩa đối với chúng em, góp phầnlàm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triểncủa thế giới

1.1.1.2 Tự Động Hóa

Tự động hóa là dùng để chỉ một công việc được thực hiện mà không có sựgiúp đỡ của bất kỳ sự can thiệp trực tiếp của con người Tự động hóa có nghĩa làthực hiện một nhiệm vụ đặc biệt với sự giúp đỡ của mạch điện truyền động điện

Tự động hóa đã luôn luôn chứng tỏ là một ý tưởng có hiệu quả đối với hầu hếtcác nghành công nghiệp và các công ty, mà đối phó với sản xuất, vốn và hànghóa tiêu dùng Bất kỳ loại hình sản xuất sẵn sàng tạo ra điều kiện thuận lợi bằngcách tự động hóa Hệ thống tự động hóa là một hệ thống có cả điện – điện tử và

cơ khí Ví dụ điều khiển băng tải phân loại sản phẩm thì có 2 phần đó là phần cơkhí và phần điện Phần cơ khí gồm có băng tải, cánh tay còn phần điện là toàn

bộ hệ thống như cấp điện cho động cơ hoạt động, cấp điện cho role đóng mở cácvan khí Như vậy, tự động hóa chính là quá trình thay thế tác động cơ bắp củacon người khi thực hiện các quá trình công nghệ chính hoặc các chuyển độngchính bằng máy.

1.1.1.3 Vai Trò Của Tự Động Hóa

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng caonăng suất lao động Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điềukhiển theo các quy luật kinh tế Có thể nói giá thành là một trong những yếu tốquan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa Không một sản phẩm nào

có thể cạnh tranh được nếu giá thành sản phẩm cao hơn các sản phẩm cùng loại

mà có tính năng tương đương với các hãng khác Trong bối cảnh nền kinh tếđang phải đối phó với các hiện tượng như lạm phát, chi phí cho vật tư, lao động,quảng cáo và bán hàng ngày càng tăng buộc công nghiệp chế tạo phải tìm kiếmcác phương pháp sản xuất tối ưu để giảm giá thành sản phẩm Mặc khác nhu cầunâng cao chất lượng sản phẩm sẽ làm tăng mức độ phức tạp của quá trình giacông Khối lượng các công việc đơn giản cho phép trả lương thấp sẽ giảm nhiều.Chi phí cho đào tạo nhân công và đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị cũng tăngtheo Đây là động lực mạnh kích thích sự phát triển của tự động hóa

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất.Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống rất dễ mất ổn định vềgiờ giấc, về chất lượng gia công và năng suất lao động, gây khó khăn cho việcđiều hành và quản lý sản xuất Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏcác nhược điểm trên Đồng thời tự động hóa đã thay đổi tính chất lao động, cảithiện điều kiện làm việc của công nhân, nhất là trong các khâu độc hại, nặngnhọc, có tính lặp đi lặp lại nhàm chán, khắc phục dần sự khác nhau giữa laođộng trí óc và lao động chân tay

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ lao độngsản xuất hiện đại Với các loại sản phẩm có số lượng lớn như đinh, bóng đènđiện thì không thể sử dụng các quá trình sản xuất thủ công để đáp ứng sảnlượng yêu cầu với số lượng nhỏ nhất

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện chuyên môn hóa

và hoán đổi sản xuất Chỉ có một số ít sản phẩm phức tạp là được chế tạo hoàntoàn bởi một nhà sản xuất Thông thường một hãng sẽ sử dụng nhiều nhà thầu đểcung cấp các bộ phận riêng lẻ cho mình, sau đó tiến hành liên kết, lắp ráp thànhsản phẩm tổng thể Các sản phẩm phức tạp như ôtô, máy bay… Nếu chế tạo theo

phương thức trên sẽ có rất nhiều ưu điểm Các nhà thầu sẽ chuyên sâu hơn vớicác sản phẩm của mình Việc nghiên cứu, cải tiến chỉ phải thực hiện trong mộtvùng chuyên môn hẹp, vì thế sẽ có chất lượng cao hơn, tiến độ nhanh hơn Sảnxuất của các nhà thầu có điều kiện chuyển thành sản xuất hàng khối Do một nhàthầu tham gia vào quá trình sản xuất một sản phẩm phức tạp nào đó có thể đóngvai trò như một nhà cung cấp cho nhiều hãng khác nhau, nên khả năng tiêuchuẩn hóa sản phẩm l à rất cao Điều này cho phép ứng dụng nguyên tắc hoánđổi một trong các điều kiện cơ bản dẫn tới sự hình thành dạng sản xuất hàngkhối khi chế tạo các sản phẩm phức tạp, số lượng ít Tuy nhiên, cũng không nênquá đề cao tầm quan trọng của tiêu chuẩn hoá Không có tiêu chuẩn hóa trongsản xuất chỉ có thể gây cản trở cho việc hoán chuyển ở một mức độ nhất định,làm tăng tiêu tốn thời gian cho các quá trình sản xuất các sản phẩm phức tạp chứkhông thể làm cho các quá trình này không thể thực hiện được Có thể nói tựđộng hóa giữ một vai trò quan trọng trong việc thực hiện tiêu chuẩn hóa bởi chỉ

có nền sản xuất tự động hóa mới cho phép chế tạo các sản phẩm có kích cỡ vàđặc tính không hoặc ít thay đổi với số lượng lớn một cách hiệu quả nhất

Tự động hóa các quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đápứng điều kiện sản xuất Nhu cầu về sản phẩm sẽ quyết định mức độ áp dụng tựđộng hóa cần thiết trong quá trình sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp như tàubiển, giàn khoan dầu và các sản phẩm có kích cỡ , trọng lượng rất lớn khác, sốlượng sẽ rất ít Thời gian chế tạo kéo dài từ vài tháng đến vài năm Khối lượnglao động rất lớn Việc chế tạo chúng trên các dây chuyền tự động cao cấp làkhông hiệu quả và không nên Mặt khác các sản phẩm như bóng đèn điện, ôtô,các loại dụng cụ điện dân dụng thường có nhu cầu rất cao tiềm năng thị trườnglớn, nhưng lại được rất nhiều hãng chế tạo Trong nhiều trường hợp, lợi nhuậnriêng của một đơn vị sản phẩm là rất bé Chỉ có sản xuất tập trung với số lượnglớn trên các d ây chuyền tự động, năng suất cao mới có thể làm cho giá thànhsản phẩm thấp, hiệu quả kinh tế cao Sử dụng các quá trình sản xuất tự động hóatrình độ cao trong những trường hợp này là rất cần thiết Chính yếu tố này làmột tác nhân tốt kích thích quá trình cạnh tranh trong cơ chế kinh tế thị trường.Cạnh tranh sẽ loại bỏ các nhà sản xuất chế tạo ra các sản phẩm chất lượng thấp,giá thành cao Cạnh tranh bắt buộc các nhà sản xuất phải cải tiến công nghệ, ápdụng tự động hóa các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm tốt hơn với giá rẻhơn Có rất nhiều ví dụ về các nhà sản xuất không có khả năng hoặc khôngmuốn cải tiến công nghệ và áp dụng tự động hóa sản xuất nên dẫn đến thất bạitrong thị trường

1.1.2 Dây Chuyền Sản Xuất Tự Động Hóa

1.1.2.1 Khái Niệm.

Dây chuyền sản xuất tự động có những đặc điểm sau:

+ Là hệ thống thiết bị để sản xuất một hay vài loại sản phẩm nhất định vớisản lượng lớn

+ Hệ thống thiết bị này tự động thực hiện các nhiệm vụ gia công theo quytrình công nghệ đã định, chỉ cần người theo dõi và kiểm tra

+ Nguyên liệu hay bán thành phần lần lượt dời chỗ theo nhịp sản xuất từ

vị trí gia công này đến vị trí gia công khác theo một cơ cấu chuyển động nào đó.Theo lịch sử phát triển tự động hóa thì các dây chuyền tự động đã có trong thực

tế là:

+ Dây chuyền các máy vạn năng cải tiến

+ Dây chuyền gồm các máy chuyên dùng

+ Dây chuyền gồm các máy tổ hợp

+ Dây chuyền gồm các máy chuyên môn hóa

+ Dây chuyền gồm các máy CNC

1.1.2.2 Cơ Cấu Vận Chuyển Phôi Trên Băng Chuyền.

Để vận chuyển loại phôi không quay lúc gia công, người ta thường dùng các cơcấu sau

+ Cơ cấu thanh tịnh tiến có chấu đẩy

+ Cơ cấu thanh tịnh tiến và quay có các chấu kẹp và đẩy

+ Cơ cấu tay đòn có má kẹp nâng kiểu khớp

+ Cơ cấu đẩy thủy lực

+ Băng tải, tải xích

1.1.3 Các Hệ Thống Sản Xuất Tự Động Và Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay

1.1.3.1 Một Số Ví Dụ Về Sản Xuất Tự Động Hiện Nay

1.1.3.1.1 Hệ Thống Sản Xuất Sữa

Hình 1.1 Dây chuyền sản xuất sữa Vinamilk

VINAMILK hiện nay đang sở hữu dây chuyền sản xuất hiện đại nhất ViệtNam Toàn bộ dây chuyền máy móc thiết bị của công ty đều dựa trên công nghệtiên tiến của các nước trên thế giới mà không ngừng được nâng cao chất lượng,đảm bảo cung cấp đủ cho thị trường trong nước và cả nước ngoài

1.1.3.1.2 Hệ Thống Hàn, Cắt Tự Động

Hình 1.2 Robot hàn trên dây chuyền sản xuất tự động

Dây chuyền sản xuất tự động trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ

tự động hóa ngày càng cao, năng suất làm việc chất lượng sản phẩm ngày càngđược nâng lên, vai trò công nhân ngày càng được thay thế bởi máy móc Do đóhiệu quả làm việc tăng đáng kể

1.1.3.2 Một Số Ví Dụ Về Mô Hình Phân Loại Sản Phẩm Hiện Nay

1.1.3.2.1 Hệ Thống Phân Loại Theo Màu

Hình 1.3 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo màu

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến màu sắc để phân biệt các sảnphẩm có màu sắc khác nhau

Nhận xét: Hệ thống có khả năng phát hiện màu sắc nên thuận lợi cho việc phânbiệt các sản phẩm có màu sắc khác nhau

Ứng dụng: Được ứng dụng rộng rãi vào các dây chuyền phân loại sảnphẩm theo màu sắc trong thực tế để tăng khả năng phân loại được nhiều loại sảnphẩm với màu sắc khác nhau như phân loại thuốc

1.1.3.2.2 Hệ Thống Phân Loại Theo Vật Liệu

Hình 1.4 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo vật liệu

Nguyên lý hoạt động: Sử dụng cảm biến từ trường để phát hiện các vậtthể có tính kim loại hay không (đồng, thép và sắt )

Nhận xét: Hệ thống có khả năng phân biệt được tính chất của sản phẩm, ngay cảkhi sản phẩm đóng gói nên việc phân loại sản phẩm dễ thực hiện

Ứng dụng: Hệ thống được ứng dụng vào thực tế để phân loại các hộpchứa gia vị, phân loại vật liệu

KẾT LUẬN: Tự động hóa trong sản xuất mang lại hiệu quả cao, năngsuất chất lượng sản phẩm được tăng lên, giá thành sản phẩm được giảm, laođộng cơ bắp của con người dần được thay thế Quá trình sản xuất được vận hànhmột cách tự động theo một trình tự nhất định, nhờ đó đẩy mạnh được chuyênmôn hóa trong sản xuất góp phần đưa đất nước phát triển theo hướng côngnghiệp hóa, hiện đại hóa trong tương lai

Hệ thống phân loại sản phẩm rất đa dạng, được ứng dụng rộng rãi trongthực tế mang lại hiệu quả cao như hệ thống phân loại màu sắc, vật liệu Các hệthống này ngày càng được cải tiến, đáp ứng được nhu cầu của con người

Từ những vấn đề đó, chúng em đã hướng đến đề tài “Thiết kế thi công môhình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao” Đề tài này sẽ hướngđến việc tính toán các thông số quan trọng của hệ thống như tốc độ, khối lượng,tải trọng Để từ đó sẽ thiết kế ra mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao cóthể ứng dụng vào thực tế

1.2 Giới thiệu về hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

1.2.1 Đặt Vấn Đề.

Ngày nay tự động hóa trong điều khiển sản xuất dần đi sâu vào từng ngõngách, vào trong các khâu của quá trình sản xuất Một trong những ứng dụng đó

là công nghệ phân loại sản phẩm theo chiều cao

Bên cạnh các công nghệ phân loại sản phẩm như màu sắc, tính chất vậtliệu, theo kích thước Dần được tự động hóa theo một dây chuyền hiện đạinhằm đạt được những mục đích sau:

+ Nâng cao độ chính xác và năng suất lao động

+ Giảm sự nặng nhọc cho người công nhân, tiết kiệm thời gian

+ Giảm được chi phí sản xuất đồng thời hạ giá thành sản phẩm

Trước những yêu cầu thực tế đó, chúng em đã chọn và làm đề tài “Thiết

kế thi công mô hình cánh tay robot phân loại sản phẩm theo chiều cao” Trongviệc thiết kế và chế tạo, tự động hóa được thể hiện qua 2 quá trình sau:

+ Tự động hóa phân loại được sản phẩm có kích thước khác nhau

+ Tự hóa hóa trong khâu nhận biết vật có kích thước khác nhau để đưavào ngăn chứa đúng với ngăn chứa sản phẩm đó

1.2.2 Nội Dung Thiết Kế

+ Sản phẩm có kích thước thay đổi được chia làm ba loại: Cao, trung bình

và thấp Dùng để phân loại theo chiều cao

+ Tính toán và lựa chọn các cơ cấu, thiết kế kết cấu và xây dựng mô hình.+ Xây dựng lưu đồ giải thuật thiết kế lập trình sử dụng trên PLC

+ Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành

1.2.3 Dự Kiến Kết Quả Đạt Được

 Tập báo cáo trình bày chi tiết về cơ sở lý thuyết, quá trình phân tích thiết

kế, thi công và đánh giá hệ thống

 Thiết kế được mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao hoạtđộng đáp ứng những yêu cầu đặt ra ban đầu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ

2.1 Giới thiệu chung về plc s7-1200.

2.1.1 Khái niệm chung PLC

Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần choS7- 200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:

-S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểmsoát nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnhmạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụngvới S7-1200

-S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tíchhợp sẵn,các đầu vào/ra (DI/DO)

-Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU vàchương trình điều khiển:

+ Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vàoPLC

+ Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt củamình

- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet vàTCP/IP Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nốibằng RS485 hoặc RS232

- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗtrợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL Phần mềm này được tích hợptrong TIA Portal 11 của Siemens

- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềmnày đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

2.2 Các module trong hệ plc s7-1200

2.2.1 Giới thiệu về các module CPU

Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh,

bộ nhớ chương trình khác nhau…

PLC S7-1200 có các loại

Hình 2.1 CPU PLC S7 1200

2.2.2 Sign board của PLC SIMATIC S7-1200

Sign board: SB1223 DC/DC

-Digital inputs / outputs -DI 2 x 24 VDC 0.5A

-DO 2x24 VDC 0.5A Sign boards:SB1232AQ

- Ngõ ra analog -AO 1 x 12bit

-+/- 10VDC, 0 –

Cards ứng dụng:

-CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng

-Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các yêu cầu ứngdụng

-Kích thước của CPU sẽ không thay đổi

2.2.3 Module xuất nhập tín hiệu số.

Hình 2.2 Module xuất nhập tín hiệu số

2.2.4 Module xuất nhập tín hiệu tương tự.

Hình 2.3 Module tương tự

2.2.5 Module truyền thông.

Hình 2.4 Module truyền thông

2.2.6 Một số lệnh cơ bản trong PLC.

2.2.6.1 Lệnh timer

Sử dụng lệnh timer để tạo một chương trình trễ định thời Số lượng củatimer phụ thuộc vào người sử dụng và số lượng vùng nhớ của CPU Mỗi timer

sử dụng 16 byte IEC_Timer dữ liệu cấu trúc DB Step 7 tự động tạo khối DB khilấy khối Timer

Kích thước và tầm của dữ liệu Time 32 bit, lưu trữ là dữ liệu Din

2.2.6.2 Timer TP-timer tạo xung.

Timer TP tạo một chuỗi xung với độ rộng xung đặt trước Thay đổi PT,

IN không ảnh hưởng khi timer đang chạy Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt PT

Hình 2.5 Timer tạo xung 2.2.6.3 Timer TON-timer trễ sườn lên có nhớ.

Khi ngõ vào IN được tác động và duy trì trạng thái liên tục với thời gian hơn thời gian đặt thì ngõ ra Q sẽ lên mức 1 Khi ngõ vào ngừng tác động thì reset và dừng hoạt động timer

Thay đổi PT khi timer đang chạy không ảnh hưởng đến Timer

Hình 2.6 Timer có nhớ.

2.2.6.4 Timer TOF-timer trễ sườn xuống.

Khi tổng thể tác động của ngõ vào lớn hơn hay bằng thời gian đặt PT thìtimer sẽ tác động và tiếp điểm thường mở của timer sẽ chuyển lên mức 1 Và khitrạng thái reset của timer bị tác động thì timer ngừng hoạt động và bị reset lại

Hình 2.7 Timer TOF 2.2.6.5 Counter.

Counter là lệnh được dùng để đếm các sự kiện ở ngoài hay các sự kiệnquá trình ở trong PLC Mỗi counter sử dụng cấu trúc lưu trữ của khối dữ liệu -

DB - để làm dữ liệu của counter Step 7 tự động tạo DB khi lấy lệnh

2.2.6.6 Couter đêm lên – CTUP

Giá trị bộ đếm CV tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển từ 0 ->1 Ngõ ra

Q tác động lên 1 khi CV >= PV Nếu trạng thái R = reset được tác động thì bộđếm CV = 0

Hình 2.8 Counter đếm lên 2.2.6.7 Counter đếm xuống – CTD

Giá tri bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào CV chuyển từ 0 -> 1.Ngõ ra Q tác động lên 1 khi CV <- 0 Nếu trạng thái load được tác động thì CV

= PV

Hình 2.9 Counter đếm xuống 2.2.6.8 Counter đếm lên xuống CTUD.

Giá trị bộ đếm CV tăng lên 1 khi tín hiệu ngõ vào CU chuyển từ 0 -> 1.Ngõ vào QU được tác động lên 1 khi CV >= PV Nếu trạng thái R = Reset đượctác động thì bộ đếm CV = 0.Giá trị bộ đếm CV được giảm 1 khi tín hiệu ngõ vào

CD chuyển từ 0 -> 1 Ngõ ra QD được tác động lên 1 khi CV <= 0 Nếu trạngthái load được tác động thì CV = PV

Hình 2.10 Counter đếm lên xuống

2.3 Phần mềm tia portal

2.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic – tích hợp lập trình PLC và HMI

Step 7 basic hệ thống kỹ thuật đồng bộ đảm bảo hoạt động liên tục hoànhảo Một hệ thống kỹ thuật mới Thông minh và trực quan cấu hình phần cứng

kỹ thuật và cấu hình mạng, lập trình, chẩn đoán và nhiều hơn nữa

Lợi ích với người dùng: -Trực quan : dễ dàng để tìm hiểu và dễ dàng đểhoạt động

- Hiệu quả : tốc độ về kỹ thuật

- Chức năng bảo vệ : Kiến trúc phần mềm tạo thành một cơ sở ổn địnhcho sự đổi mới trong tương lai

2.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP.

- Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nốiTCP/IP

- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng

là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

2.3.3 Cách tạo một Project

Bước 1: từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal

Hình 2.11 Phần mềm TIA

Bước 2 : Click chuột vào Create new project để tạo dự án

Hình 2.12 Tạo Project mới

Bước 3 : Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create

Hình 2.13 Nhập tên Project

Bước 3 : Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create

Bước 7 : Project mới được tạo.

Hình 2.17 Thiết bị mới được tạo

Bước 8: Vào program blocks chọn Main[OB1]

Hình 2.18 Cửa số viết chương trình

Bước 9: Vào PLC tags chọn Default tag table và đặt binary I/O, Bits of memory

Hình 2.20 Nạp chương trình xuống PLC SIM

Bước 11: Tiến hành đổ code vào PLC

Hình 2.21 Nạp chương trình xuống PLC