Ứng dụng plc trong phân loại phi kim và kim loại

1. Tên đề tài: Ứng dụng PLC trong phân loại phi kim và kim loại. 2. Lý do chọn đề tài Với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng tự động hoá chính là xu thế chung của ngành công nghiệp. Hoà chung vào các quá trình tự động, thì khâu phân loại sản phẩm trong các ngành sản xuất cũng được chú ý đưa vào sử dụng. Việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm giúp cho việc tiết kiệm công sức và nguồn lao động, đồng thời nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Chính vì vậy, em đã chọn đề tài “Ứng dụng PLC trong phân loại phi kim và kim loại” để làm đồ án tốt nghiệp của mình. 3. Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu Chương 1: Tổng quan về hệ thống Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống Chương 3: Thiết kế phần điều khiển cho hệ thống Chương 4: Kết luận và phương hướng phát triển 4. Tài liệu tham khảo dự kiến

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hoá

Chuyên ngành: Tự động hoá và điều khiển thiết bị điện công nghiệp

1 Tên đề tài: Ứng dụng PLC trong phân loại phi kim và kim loại

2 Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng tự độnghoá chính là xu thế chung của ngành công nghiệp Hoà chung vào các quá trình tựđộng, thì khâu phân loại sản phẩm trong các ngành sản xuất cũng được chú ý đưa vào

sử dụng Việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm giúp cho việc tiết kiệm công sức

và nguồn lao động, đồng thời nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Chính vìvậy, em đã chọn đề tài “Ứng dụng PLC trong phân loại phi kim và kim loại” để làm đồ

án tốt nghiệp của mình

3 Nội dung, nhiệm vụ nghiên cứu

- Chương 1: Tổng quan về hệ thống

- Chương 2: Thiết kế phần cứng cho hệ thống

- Chương 3: Thiết kế phần điều khiển cho hệ thống

- Chương 4: Kết luận và phương hướng phát triển

4 Tài liệu tham khảo dự kiến

Giáo trình lập trình PLC mitsubishi dòng Fx, TS Vũ Văn Phong, TS Trần Vi Đô

Giáo trình thủy lực khí nén, Nguyễn Ngọc Điệp, 2007

5 Ngày giao đề tài: Ngày….tháng….năm 2022

Ngày nộp quyển: Ngày….tháng 02 năm 2023

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống phân loại sản phẩm

1.1.1 Giới thiệu chung

1.1.2 Các Phương pháp Phân loại sản phẩm tự động:

1.1.3 Đặt vấn đề

1.2 Giới thiệu về hệ thống phân loại sản phẩm

1.2.1 Mục tiêu thiết kế hệ thống

1.2.2 Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG

2.1 Tổng quan về PLC

2.1.1 Giới thiệu chung

2.1.2 Ứng dụng của PLC

2.1.3 Cấu trúc chung của PLC

2.2 Băng tải

2.3 Cảm Biến

2.4 Ống dẫn khí và van tiết lưu

2.4 Nút ấn và đèn báo

2.5 Aptomat và rơ le trung gian

2.5.1 Aptomat

2.5.2 Rơle trung gian

2.6 Động cơ

2.7 Xi lanh

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

3.2 Sơ đồ khối

3.3 Thiết kế mạch điều khiển

3.4 Lưu đồ Thuật toán

3.5 Chương trình điều khiển

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

4.1 Thiết kế tủ điện điều khiển

4.2 Thiết kế phần cơ khí

4.3 kết quả hoàn thành và đánh giá mô hình

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Dây truyền phân loại hoa quả theo mầu sắcHình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạchHình 1.3 Dây chuyền phân loại theo kích thước

Hình 1.4 Dây chuyền phân loại nông sản

Hình 1.5 Dây chuyền phân loại kim loại trong công nghiệpHình 2.1 Hình ảnh PLC

Hình 2.2 Cấu trúc của PLC

Hình 2.3 Cấu trúc khối CPU PLC

Hình 2.4 Sơ đồ vòng quét thực hiện của PLC

Hình 2.5 Băng tải

Hình 2.6 Cấu tạo băng tải

Hình 2.7 Băng tải mini

Hình 2.14 Cấu tạo Aptomat

Hình 2.15 Nguyên lý của Aptomat

Hình 2.16 MCB dạng tép

Hình 2.17 MCB Dạng khối

Hình 2.18 Rơle Trung gian

Hình 2.19 Động cơ

Hình 2.20 Cấu tạo động cơ điện

Hình 2.21 Xilanh

Hình 2.22 Cơ chế hoạt động của xilanh

Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Hình 3.2 Lưu đồ thuật toán phân loại phi kim và kim loại

Hình 3.3 Phần mềm GX Works 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM1.1 Giới thiệu chung về hệ thống phân loại sản phẩm

1.1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, việcứng dụng tự động hóa chính là xu thế chung của ngành công nghiệp Hòa chung vàocác quá trình trình tự động, thì khâu phân loại sản phẩm trong các ngành sản xuất cũngđược chú ý đưa vào sử dụng Việc sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm giúp cho việctiết kiệm công sức & nguồn lao động, đồng thời nâng cao năng suất và chất lượng sảnphẩm Nó còn mang nhiều ưu điểm hơn khi thay cho việc phân loại thủ công với một

số ngành nghề sản xuất các sản phẩm có chứa chất độc hại (hóa chất, phân đạm,nhuộm…) ảnh hưởng tới sức khỏe hoặc các ngành nghề yêu cầu việc sắp xếp có độchính xác cao (sản xuất linh kiện…)

Hình 1.1 Dây truyền phân loại hoa quả theo mầu sắc Dây chuyền là một hình thức tổ chức sản xuất trong đó các bộ phận, thiết bị được thiết kế tiếp nhau theo một trình tự đặt trước

Dây chuyền phân loại sản phẩm là dây chuyền mà trong đó sản phẩm có nhữngđặc điểm chung sẽ được phân ra thành từng loại tùy theo yêu cầu (các sản phẩm phânloại có cùng màu sắc, cùng kích thước, khối lượng…)

1.1.2 Các Phương pháp Phân loại sản phẩm tự động:

Tùy theo yêu cầu sản xuất trong thực tế mà người ta phân ra các hình thức phânloại sản phẩm như:

 Phân loại sản phẩm theo kích thước (cao-thấp, dài ngắn)

 Phân loại sản phẩm theo khối lượng

 Phân loại sản phẩm theo hình ảnh

 Phân loại sản phẩm theo màu sắc

 Phân loại sản phẩm dựa trên mã vạch

 Phân loại sản phẩm theo kim loại, phi kim

Đặc điểm chung của các hình thức phân loại đó là việc điều khiển đều sử dụng bộ điềukhiển logic khả trình PLC

- Phân loại theo kích thước sản phẩm: Kiểu phân loại này sử dụng các cảm biếnquang, hồng ngoại để phát hiện và só sánh kính thước của sản phẩm, sau đó đưatín hiệu về PLC và PLC thực hiện ra lệnh các chức năng điều khiển theo yêucầu Hình thức phân loại theo kích thước thường được ứng dụng trong các nhàmáy đóng chai, đóng hộp với ưu điểm là chi phí cảm biến thấp, dễ lắp đặt vàvận hành

- Phân loại theo khối lượng sản phẩm: Kiểu phân loại sử dụng cảm biến trọnglượng để phân biệt sản phẩm nặng – nhẹ, so sánh xem có đủ khối lượng yêu cầu

để phân loại hay chưa… sau đó tín hiệu cũng được đưa về PLC và PLC thựchiện các chức năng điều khiển, phân loại Phạm vi ứng dụng thường là các nhàmáy sản xuất xi măng, phân bón hay các nhà máy sản xuất sản phẩm dưới dạngđóng gói bao bì cần khối lượng chính xác

- Phân loại theo màu sắc sản phẩm: Kiểu phân loại sử dụng các cảm biến màu sắc(các cảm biến có thể nhận biết màu riêng biệt như đen, trắng, đỏ, vàng, lục )

Sau đó tín hiệu phát hiện màu sắc cũng được gửi về PLC và PLC tiến hành cácchức năng giống như các hình thức trên Hình thức phân loại này thường ứngdụng trong công nghiệp sản xuất vải nhuộm, sản xuất màu…

- Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: Khác với hình thức phân loại theo màu sắc,phân loại theo hình ảnh sử dụng camera để chụp sản phẩm thay vì sử dụng cáccác cảm biến màu sắc Các hình ảnh của sản phẩm được chụp qua camera nhậndạng sẽ được so sánh với ảnh gốc để phân biệt sản phẩm thuộc loại nào Phạm

vi ứng dụng thường là các nhà máy sản xuất gạch, đá

- Phân loại theo mã vạch sản phẩm: Kiểu phẩn loại sử dụng máy đọc mã vạchhoặc là camera nhận dạng mã vạch Phạm vi ứng dụng chủ yếu là trong bưuchính, vận tải, chuyển phát…

Hình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch

- Phân loại sản phẩm theo kích thước: Là hệ thống phân loại tự động cho sảnphẩm hàng hóa, trái cây và rau quả trên cơ sở kích thước bao gồm bộ phận cấp,phân loại, thả và thu hồi sản phẩm Máy phân loại sản phẩm theo kích thướcđiều khiển tự động, độ chính xác cao, hoạt động ổn định, phù hợp cho nhiềuloại sản phẩm khác nhau

Hình 1.3 Dây chuyền phân loại theo kích thước Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, nông sản,trái cây…

Trong ngành logistic, thương mại điện tử, các gói hàng được đóng trong các hộpvới trọng lượng, màu sắc, kích thước khác nhau dễ dàng được phân loại nhờ hệ thốngphân loại lựa với camera và thuật toán phân loại thông minh Hàng hóa được phân loạitrên băng tải chính theo các băng tải xương cá di chuyển tới các vị trí tập kết

Phân loại sản phẩm tự động giúp giảm thiểu sức người và thời gian cho khâu phânloại vốn nhàm chán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác ở tốc độ cao với năng suất vượttrội

Với các ngành chế biến, sản xuất bánh kẹo, thực phẩm, sản phẩm sau khi chế biếnchạy trên băng tải hoàn toàn có thể được hệ thống chọn/bỏ theo các tiêu chí về hìnhdáng, màu sắc, giúp quá trình đóng gói diễn ra liền mạch và chất lượng sản phẩm đượckiểm soát đồng đều hơn

Hệ thống nhận diện và phân loại ngày càng thông minh hơn với việc áp dụng AI vàocông việc phân loại, lựa sản phẩm theo các kịch bản mong muốn từ trước Hệ thốngbăng tải cấp, chọn hàng với tốc độ lên tới 150m/phút có khả năng chịu mài mòn, nhiệt

độ, độ ẩm cao và các điều kiện sản xuất đặc biệt

- Phân loại sản phẩm theo khối lượng:Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, thủy hải sản, nông sản…

Hình 1.4 Dây chuyền phân loại nông sản

- Phân loại sản phẩm theo hình ảnh: phân loại sản phẩm trong công nghiệp (gạch,ngói…)

- Phân loại sản phẩm theo màu sắc: Ứng dụng phân loại sản phẩm theo màu sắctrong các ngành nông nghiệp, thực phẩm, dầu, hóa chất, công nghiệp dượcphẩm, linh kiện điện tử, thiết bị y tế…

- Phân loại sản phẩm dựa trên mã vạch:

Với sản phẩm công nghệ, điện tử: phân theo cùng lô sản suất, ngày sảnsuất, model…

Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lênđơn, cách thức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn…Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lôchế biến, cấp sản phẩm…

- Phân loại sản phẩm theo kim loại, phi kim: gắp phôi kim loại trong công nghiệp

để gia công

Hình 1.5 Dây chuyền phân loại kim loại trong công nghiệp

Kết Luận: Tự động hóa trong sản xuất mang lại hiệu quả cao, năng suất chất lượngsản phẩm được tăng lên, giá thành sản phẩm được giảm, lao động cơ bắp của conngười dần được thay thế Quá trình sản xuất được vận hành một cách tự động theo mộttrình tự nhất định, nhờ đó đẩy mạnh được chuyên môn hóa trong sản xuất góp phầnđưa đất nước phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong tương lai

Hệ thống phân loại sản phẩm rất đa dạng, được ứng dụng rộng rãi trong thực tếmang lại hiệu quả cao như hệ thống phân loại màu sắc, vật liệu Các hệ thống nàyngày càng được cải tiến, đáp ứng được nhu cầu của con người

Từ những vấn đề đó chúng em đã hướng đến đề tài “ Ứng dụng PLC trong phân loại phi kim và kim loại” Mục tiêu của đề tài này là hướng đến việc tính toán

phân loại được đúng phôi cần gắp theo 1 quá trình tự động hóa và hệ thống hoạt động

ổn định trong thời gian dài…Để từ đó có thể áp dụng được vào thực tế

1.1.3 Đặt vấn đề

 Để đạt được các yêu cầu trên thì đề tài “Ứng dụng PLC trong phân loại phi kim và kim loại” Sẽ được thực hiện qua các giai đoạn sau:

- Tự động phân loại được các loại vật liệu được chỉ định

- Tự động hóa gắp được phôi cho vào đúng ngăn chứa phôi đó

1.2 Giới thiệu về hệ thống phân loại sản phẩm

1.2.1 Mục tiêu thiết kế hệ thống

1 Mục tiêu kinh tế: Hệ thống PLSP theo một quy trình tự động hóa theo các loại vật

liệu khác nhau Giảm chi phí tiết kiệm thời gian từ đó năng suất được tăng

2 Mục tiêu kỹ thuật: Hệ thống hoạt động ổn định, đạt được độ chính xác cao Phải

đạt được các giải pháp thiết kế tổng hợp về cơ khí truyền động và điện, đặc biệtphải đảm bảo an toàn lao động và thay thế tốt cho công nhân vận hành

3 Yêu cầu của hệ thống:

+ Có kích thước phù hợp, không gian làm việc hiệu quả

+ Hệ thống dễ điều khiển và làm việc tin cậy

+ Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong quá trình hoạt động

+ Thiết bị sử dụng phải có độ bền và tuổi thọ lớn

+ Hệ thống cảm biến hoạt động chính xác, có khả năng cải tiến công nghệ

+ Vốn đầu tư phù hợp, chi phí vận hành thấp, phải mang tính thẩm mỹ

1.2.2 Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống

 Phạm vi thiết kế

Dựa vào những môn học cơ sở chuyên nghành như: Khí cụ điện, máyđiện, truyền động điện, điều khiển logic PLC Trên tình hình thực tế hiện nay,đưa ra các phương pháp thiết kế trên lý thuyết, ta chọn phương pháp có hiệuquả nhất Đưa ra các phương án khác nhau, thiết lập phương án thích hợp đểgiải quyết một vấn đề và mang lại hiệu quả trong tương lai

Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu bao gồm những phần sau:

+ Băng tải mini dùng để di chuyển vật liệu

+ Cảm biến quang và cảm biến vật liệu dùng để phát hiện và nhận dạngvật liệu

+ Cánh tay sẽ gắp phôi đã được phân loại vào đúng vị trí chứa

 Nội dung thiết kế

+ Vật liệu được phân loại ở đây là kim loại có kích thước phù hợp vớicánh tay gắp

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

+ Lắp ráp mô hình thiết kế và vận hành

 Kết quả dự kiến đạt được của đề tài

+ Trình bày chi tiết về cơ sở lý thuyết, phân tích thiết kế, thi công đánh giá

hệ thống

+ Mô hình phân loại được đúng vật liệu kim loại đáp ứng được yêu cầucủa đề tài

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG2.1 Tổng quan về PLC

2.1.1 Giới thiệu chung

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, được

thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giảnđến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt cácchương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (haycòn gọi là đầu vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sựkiện được đếm qua bộ đếm Khi một sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặcphát một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào đầu ra của PLC Như vậynếu ta thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chứcnăng khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau

Hình 2.1 Hình ảnh về PLC

2.1.2 Ứng dụng của PLC

PLC được ứng dụng trong nhiều ngành và nhiều lĩnh vực khác nhau đặcbiệt là trong công nghiệp, nhất là công nghệ sản xuất cụ thể trong các quy trình sảnxuất: sản xuất giấy, sản xuất xi măng, vi mạch, các linh kiện bán dẫn, đóng gói sảnphẩm …

PLC còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tủ bảng điện tự động hóa,nhiều loại máy moc như: cấp nước, sử lý nước thải, giảm sát năng lượng, giám sát hệthống, máy chế biến thực phẩm…

2.1.3 Cấu trúc chung của PLC

Một PLC cơ bản cần phải có 3 bộ phận chính đó là: 1 chương trình RAM (có thể

mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM), 1 bộ vi xử lý có cổng giao tiếp và modulvào/ra RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng

Tuy nhiên một bộ PLC hoàn chỉnh thì cần phải kèm thêm một đơn vị lập trìnhbằng tay hoặc máy tính Các PLC lớn thường được lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợcho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình

Hình 2.2 Cấu trúc của PLC

+ Nguồn cung cấp:

Có chức năng biến đổi điện áp bên ngoài thành mức điện thích hợp cho cácmạch điện tử bên trong PLC (thông thường là biến đổi điện áp 220VAC thành 12VDChoặc 24VDC)

+ Phần giao diện đầu vào:

Có chức năng biến đổi các tín hiệu đầu vào thành các mức tín hiệu số và cấpvào cho CPU xử lí Gồm có 2 khối vào là khối vào số (DI: Digital Input) và khối vàotương tự (AI: Analog Input)

Khối DI: các tín hiệu ngõ vào có thể là nút nhấn, công tắc, cảm biến, … sẽ đượckết nối với bộ chuyển đổi tạo ra tín hiệu nhị phân Do tín hiệu tại ngõ vào có thể ở mứclogic tương ứng với các điện áp khác nhau, nên khi sử dụng phải chú ý đến điện ápnguồn cung cấp tương ứng vs điện áp mà bộ chuyển đổi tín hiệu tạo ra (Ví dụ các nútnhấn, công tắc được nối với nguồn 24VDC thì yêu cầu phải sử dụng khối nguồn cungcấp là 24VDC)

Khối AI: các tín hiệu ngõ vào có thể là dạng tín hiệu analog như cảm biến nhiệt

độ, cảm biến lưu lượng, ngõ ra analog biến tần Qua khối AI, tín hiệu được chuyể ổi từtương tự thành tín hiệu số để cấp vào cho CPU xử lí

 Bộ nhớ ROM (Read-Only Memory): bộ nhớ cố định ROM chứa thôngtin không có khả năng xóa được và không thay đổi được Các thông tinnày được nhà sản xuất viết ra và không thể thay đổi được Chương trìnhtrong bộ nhớ ROM có nhiệm vụ: Điều hành và kiểm tra các chức nănghoạt động của CPU, Dịch ngôn ngữ lập trình sang ngôn ngữ máy

 Bộ nhớ RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ chứa các chương trìnhcon sửa đổi hoặc các dữ liệu, kết quả tạm thời trong quá trình tính toán,lập trình Đặc điểm của RAM là dữ liệu sẽ mất đi khi hệ thống mất điện

 Bộ nhớ EPROM (Eraseable Read Only Memory): Là bộ nhớ cố địnhgiống như ROM, tuy nhiên có thể xóa nội dung trong đó bằng cách chiếutia cực tím và nạp lại bằng máy nạp

 Bộ nhớ EEPROM (Electrically Eraseable Read-Only Memory): Là sựkết hợp giữa RAM và EPROM, nó có thể xóa bằng tín hiệu điện, tuynhiên số lần xóa-nạp lại bị hạn chế.

 Hệ điều hành: Sau khi bật nguồn cung cấp cho bộ điều khiển, hệ điềuhành của nó sẽ đặt các counter, timer, dữ liệu và bit nhớ với thuộc tínhnon-retentive (không được ghi nhớ) cũng như bộ trung gian về giá trị 0

 Để xử lí chương trình, hệ điều hành đọc và thực hiện từng dòng lệnh từđầu đến cuối

 Bit nhớ: Các bit nhớ là các phần tử nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ trạngthái tín hiệu

 Bộ đệm: Là một vùng nhớ, mà hệ điều hành ghi nhớ các trạng tín hiệu ởcác ngõ vào ra nhị phân

 Bộ nhớ trung gian Accumulator: Là bộ nhớ mà qua nó timer hay counterđược nạp hay thực hiện các phép toán số học

 CounterTimer: Là các vùng nhớ, hệ điều hành ghi nhớ các giá trị đếmtrong nó

 Hệ thống bus: Bộ nhớ chương trình, hệ điều hành và các module ngoại viđược kết nối với PLC thông qua bus nối Một bus bao gồm các dây dẫn

mà các dữ liệu được trao đổi Hệ điều hành tổ chức truyền dữ liệu trêncác dây dẫn

Address bus: bus địa chỉ dùng để truyền địa chỉ đến các module khác

Data bus: bus dùng để truyền dữ liệu

Control bus: Bus điều khiển dùng để truyền các tín hiệu định thời và điều khiểnđồng bộ các hoạt động trong PLC

Nguyên lí hoạt động:

- PLC thực hiện công việc theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp còn được gọi là 1vòng quét (scan, cycle hoặc sweep) Vòng quét bắt đầu bằng việc chuyển dữliệu từ khối đầu vào đến miền nhớ (kiểm tra nội bộ) Sau đó là giai đoạn thựchiện chương trình Trong từng vòng quét, chương trình thực hiện từ lệnh đầuđến lệnh cuối cùng của khối OB1 Sau khi thực hiện xong, dữ liệu sẽ đượcchuyển từ miền nhớ tới các đầu ra Vòng quét sẽ kết thúc bằng giai đoạn xử lícác yêu cầu truyền thông (nếu có) và kiểm tra trạng thái CPU

- Thời gian PLC thực hiện xong 1 vòng quét gọi là scantime Nó không cố định

mà phục thuộc vào số lệnh phải thực hiện và khối lượng dữ liệu truyền thôngtrong vòng quét đó Như vậy, thời gian trễ để nhận tín hiệu, xử lý và đưa ra tínhiệu điều khiển đúng bằng thời gian vòng quét Nói cách khác, thời gian vòngquét quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển PLC Thời gianvòng quét càng ngắn thì tính thực thi của chương trình càng cao

Hình 2.4 Sơ đồ vòng quét thực hiện của PLC

- Cấu trúc lập trình

Có thể lập trình cho PLC dưới 2 dạng khác nhau:

Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình nằm trong 1 khối của bộ nhớ Loạinày phù hợp với bài toán nhỏ, đơn giản và khối được chọn luôn luôn là khối OB1 Lậptrình cấu trúc: Chương trình được chia làm nhiều phần nhỏ và mỗi phần thực thi 1nhiệm vụ riêng biệt Các phần nhỏ này nằm trong các khối riêng biệt của PLC Hìnhthức lập trình này áp dung khi bài toán phức tạp, yêu cầu đa chức năng

2.2 Băng tải

 Có thể bảo dưỡng và sữa chữa dễ dàng

 Làm việc với hiệu suất, độ tin cậy cao

 Tiêu hao công suất so với các phương thức vận chuyển khác không lớn

2.2.2 Cấu tạo chung

Hình 2.6 Cấu tạo băng tảiTrong đó:

1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật

2 Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo

3 Bộ phận căng tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

4 Hệ thống đỡ làm bộ phận trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc

Phân loại:

Bảng Phân loại băng tải

dụng

Băng tải cao su Lõi thép làm nên đặc tính cơ

cho sản phẩm, đồ bền kéo và độdãn dài 2 loại lưới dệt và lướithép thường được sử dụng

Hai lớp cao su, một lớp baophủ ở trên và một lớp dưới băngtải để bảo vệ lõi thép và đặc tính

Thường được

sử dụng trong cácnhà máy, xí nghiệpsản xuất gạch, ngói,

xi măngĐặc biệt làngành khai thác

của băng

Đảm bảo điều kiệnlàm việc an toàn dưới điềukiện làm việc khắc nghiệt

bi chuyên sử dụng giữ được dầumỡ

Con lăn nhựa: Khả năngchịu ăn mòn, mài mòn tốt vàtrọng lượng nhẹ do cấu tạo vỏngoài được bọc nhựa

Con lăn thép: Có khả năngbiến đổi và chịu tải lớn Đồn thời

có khả năng chống bám bụi, màimòn cũng như điều kiện khắcnhiệt

Sử dụng chủyếu cho công nghiệpthực phẩm, nhiệm

vụ vận chuyển cácsản phẩm, giá đỡthùng hàng

Băng tải xích Thích hợp với điều kiện môi

trường nhờ sức chịu đựng từ vậtliệu inox

Chịu được sự khắc nghiệt,bào mòn do kết cấu vững chắc

Dùngtrong cácngành công nghiệpthực phẩm:

tươi sống, đãchế biến an toàn vệ

Băng tải mini Có tốc độ vận chuyển trung

bình khá nhanh

Có thẻ được tính hợp nhiềucông nghệ hiện đại để đẩy nhanhquy trình sản xuất

Dùng tronghầu hết ngành côngnghiệp

 Với những ưu điểm là tốc độ vận chuyển khá nhanh, gọn nhẹ và không yêu điều

kiện môi trường vận tải khắc nghiệt nên phương án lựa chọn băng tải mini khá

phù hợp với đề tài này

Hình 2.7 Băng tải mini

2.3 Cảm Biến

Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái, quá trình vật

lý hay hóa học ở môi trường cần khảo sát và biến đổi thành tín hiệu điện để thuthập thông tin về trạng thái hay quá trình đó Thông tin được xử lý để rút ra tham

số định tính hoặc định lượng của môi trường, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoahọc kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo đạc, phục vụ trong truyền và xử

lý thông tin hay trong điều khiển các quá trình khác

Các đại lượng cần đo thường không có tính chất điện như nhiệt độ, ápsuất…tác động lên cảm biến cho ta một đại lượng đặc trưng mang tính chất điện nhưđiện tích, điện áp, dòng điện…chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đạilượng đo

Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu

dò, có thể có kèm các mạch điện hỗ trợ và nhiều khi trọn bộ đó lại được gọi luôn là

"cảm biến"

2.3.1 Cấu tạo chung

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều các loại cảm biến phục vụ các mục đíchkhác nhau nhưng chung quy lại chúng đều được làm từ các sensor phần tử điện thayđổi tính chất theo sự biến đổi của môi trường (đầu dò)

Cấu tạo gồm các phần tử mạch điện tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh đượcđóng gói nhỏ gọn Các tín hiệu phát ra được quy chuẩn theo mức điện áp và dòng điệnthông dụng nhất phù hợp với các bộ điều khiển

 Cảm biến hóa học: thường thấy như độ ẩm, độ PH, ion, khói…

Ngoài ra ta cũng có một số hình thức phân chia khác

2.3.3 Cảm biến chủ động và bị động

Cảm biến chủ động: không sử dụng điện năng bổ sung để chuyển sang tínhiệu điện Điển hình là cảm biến áp điện làm bằng vật liệu gốm, chuyển áp suất thànhđiện tích trên bề mặt

Cảm biến bị động có sử dụng điện năng bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện.Điển hình là các photodiode khi có ánh sáng chiếu vào thì có thay đổi của điện trở tiếpgiáp bán dẫn p-n được phân cực ngược. 

2.3.4 Phân loại theo nguyên lí hoạt động

Theo nguyên lí hoạt động ta có thể kể đến những loại cảm biến nổi bật như:

 Cảm biến điện trở: hoạt động dựa theo di chuyển con chạy hoặc góc quay củabiến trở, hoặc sự thay đổi điện trở do co giãn vật dẫn

 Cảm biến cảm ứng: cảm biến biến áp vi phân, cảm biến cảm ứng điện từ, cảmbiến dòng xoáy, cảm biến cảm ứng điện động, cảm biến điện dung…

 Cảm biến điện trường: cảm biến từ giảo, cảm biến áp điện…

 Và một số cảm biến nổi bật khác như: cảm biến quang, cảm biến huỳnh quangnhấp nháy, cảm biến điện hóa đầu dò ion và độ pH, cảm biến nhiệt độ…

2.3.5 Vai trò của cảm biến trong công nghiệp

Với các bài toán điều khiển hệ thống tự động hóa nói chung và điều khiểnquá trình nói riêng thì cảm biến có vai trò vô cùng quan trọng

 Cảm biến giúp "cảm nhận" các tín hiệu điều khiển vào ra

 Cảm biến giúp đo đạc các giá trị

 Cảm biến giới hạn cảm nhận với đại lượng vật lí cần đo

 Ở đề tài này chúng em sử dụng 2 cảm biến: cảm biến tiệm cận và cảm biếnquang.

 Cảm biến tiệm cận LJ12A3-4-Z/BX.

Hình 2.9 Cảm biến quang

Thông số cảm biến E3F-DS30C4

 Kích thước đường kính ngoài:  18mm (mm)

 Màu nâu: VCC, nguồn dương 6 – 36VDC.

 Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC

 Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần phải có trở kéo để tạo thành

mức cao

2.4 Ống dẫn khí và van tiết lưu

Hình 2.10 Ống dẫn khí và van tiết lưu

2.4.1 Định nghĩa

- Ống dẫn khí là thiết bị truyền dẫn khí nén từ máy nén khí tới bình trích rồi đưađến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành

Các ống dẫn khí được phân nhánh và nốt với nhau bằng các đầu nối

- Van tiết lưu là thiết bị có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng dòng khí nén dựa trên sựthay đổi tiết diện Tiết diện van được thay đổi bằng cách điều chỉnh vít làm thayđổi tiết diện khe hở

2.4.2 Cấu tạo và ứng dụng của van

- Van tiết lưu là thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp Trong thực

tế dòng môi chất đi qua các van trên đường ống, các cửa nghẽn trong các lưulượng kế, các ông mao dẫn hoặc van tiết lưu trong hệ thống lạnh…thì có thểxem như nó đã thực hiện quá trình tiết lưu Khi đó áp suất chất môi dẫn sẽ giảmxuống do những dòng xoay và ma sát mạnh được sinh ra Độ giảm áp suất nàyphụ thuộc vào bản chất, trạng thái của chất mô giới, độ co hẹp của ống và tốc

độ của dòng khí

- Quá trình tiết lưu thường đi kèm với sự giảm hiệu suất của chất mô giới và điều

này là có hại Tuy nhiên, đôi khi người ta cũng cần tạo ra các quá trình tiết lưu

để điều chỉnh công suất của các thiết bị sử dụng hơi nước, đo lưu lượng, giảm

áp trong các hệ thống làm lạnh…

2.4 Nút ấn và đèn báo

2.4.1 Đèn báo

Hình 2.11 Đèn báo