Phân loại sản phẩm theo chiều cao học phần tự động hóa 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 phân loại sản phẩm.. Nên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO

Học phần: Tự động hóa quá trình sản xuất

Mã LHP: EMA3108 20

Giảng viên: T.S Phạm Văn Bạch Ngọc

Nhóm:

Nguyễn Văn Hoàng – 19021598

Nguyễn Tấn Dũng - 19021590

Hà Duy Dương – 19021593

Lê Văn Cường- 19021583

Nguyễn Đình Dương- 19021592

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

- 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 lý, 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 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 phân loại sản phẩm Tuy nhiên đối với 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 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 em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước Nên em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình sử dụng băng chuyền

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 kích thước 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

2 Mục tiêu

● Mô phỏng mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao

● Sử dụng PLC S7 - 1200 để xây dựng chương trình điều khiển

● Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1 Mô tả hệ thống

Hệ thống bao gồm:

- 3 xy lanh piston Trong đó 2 xy lanh để phân loại sản phẩm và 1 xy lạnh để đẩy sản phẩm vào băng chuyền

- Có 4 cảm biến: vào, phân loại, 3 cảm biến nhận biết chiều cao Đặt cùng các cảm biến chiều cao là các đồng hồ đếm số lượng sản phẩm cùng loại đi qua

- 3 thùng chứa sản phẩm cùng với đồng hồ đếm số lượng sản phẩm đã đi vào thùng

- Hai động cơ điện không đồng bộ xoay chiều 3 pha để kéo băng chuyền

- Nút nhấn

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu

- Các rơ le trung gian

2 Nguyên lý hoạt động

- Mô hình có hai băng tải và có ba loại sản phẩm khác nhau về kích thước Đây chính là đặc điểm sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm Qua kích thước của sản phẩm mà chúng chia thành 3 loại là sản phẩm cao, sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp

- Khi ta ấn khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải hoạt động và đưa sản phẩm

di chuyển Sắp xếp cảm biến với xilanh lần lượt theo thứ tự cao trung bình -thấp Khi có sản phẩm cao đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm, xy lanh cao sẽ được đưa ra đẩy sản phẩm xuống máng đựng sản phẩm và đi về vị trí ban đầu Đối với sản phẩm trung bình cũng tương

tự như vậy Sản phẩm thấp sẽ dễ dàng đi qua 2 cảm biến cao và trung bình được đưa về cuối băng tải và rơi vào hộp chứa

NGUỒN CẤP

BỘ XỬ LÝ TRUNG

TÂM CPU

BỘ NHỚ

THIẾT BỊ LẬP TRÌNH1

MODULE NGÕ VÀO MODULE NGÕ RA

Cảm biến

Động cơ

Sơ đồ khối hệ thống

Bắt đầu

Băng tải

Sản phẩm

trung bình Sản phẩmcao Sản phẩmthấp

Xilanh trung bình Xilanh cao

Kết thúc

Có sản phẩm ?

Sơ đồ thuật toán

3 Qui trình hoạt động của hệ thống

 Hệ thống mô phỏng được xây dựng dựa trên thực tế có 2 chế độ : Auto

và Manual

 Để thực hiện mô phỏng sản phẩm chạy vào băng tải đầu tiên ta phải trọn Simulation ở trạng thái ON

 Lựa trọn sản phẩm được đưa vào auto hoặc thủ công thông qua bảng

điều khiển Auto Simulation Ở trạng thái ON các sản phẩm được đưa vào với các chiều cao (cao, trung bình, thấp).Ở trạng thái OFF các sẩn phẩm đưa vào theo lựa trọn mô phỏng của người điều khiển

- Khi lựa trọn chế độ Auto

Chế độ AUTO phân loại sản phẩm theo chiều cao

 Đầu tiên khi sản phẩm được XilanhSPVao đẩy vào thông qua băng truyền ( với động cơ tải Conveyor1)

 Khi SensorVao và SensorPL phát hiện có sản phẩm thì băng tải với động cơ Converyor2 hoạt động

 Khi sản phẩm di chuyển trên băng truyền đến nơi có sensor chiều cao (cao,trung bình, thấp) Nếu chiều cao sản phẩm tương ứng với chiều

cao nhận biết của sensor (cao, trung bình) thì xilanh sẽ đẩy sản phẩm vào máng và đưa sản phẩm xuống thùng đựng với chiều cao tương ứng Đồng thời bộ đếm trên sensor đó và thùng chứa sẽ tăng lên 1 Sản phẩm thấp sẽ được băng tải tải vào thùng chứa cuối băng truyền bộ đếm tăng thêm 1

Khi có sản phẩm cao

Khi có sản phẩm trung bình

Khi có sản phẩm thấp

 Dây truyền sẽ dừng lại khi phân loại sản phẩm xong

 Nút RESET sẽ reset bộ đếm trên sensor và dưới thùng hàng về 0

và đếm lại từ đầu khi có sản phẩm tiếp theo

- Chế Độ MANUAL các công đoạn dây truyền phân loại sản phẩm theo chiều cao tương tự như chế độ AUTO nhưng người điều khiển phải điều khiển các thiết bị xilanh bằng tay khi phát hiện các vật có chiều cao tương ứng

Chế độ MANUAL phân loại sản phẩm theo chiều cao

CHƯƠNG 3

MÔ PHỎNG

1 Giao diện

Giao diện giám sát WinCC

2 Code S7 - 1200

2.1 Giới thiệu S7 - 1200

2.1.1 Giới thiệu chung

- Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh

- Để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiến tự động

Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và nh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp,

các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong

S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết

bị năm trong ứng dụng CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đối ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức hợp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác

- Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ việc truy xuất đến cả CPU và chương trình điều khiển:

- Mỗi CPU cung cấp một sự bảo vệ bằng mật khẩu cho phép người dùng cấu hình việc truy xuất đến các chức năng của CPU

- Người dùng có thể sử dụng chức năng “know-how protection” để ẩn mã nằm trong một khối xác định CPU cung cấp một cống PROFINET để giao tiếp qua một mạng PROFINET Các module truyền thông là có sẵn dành cho việc giao tiếp qua các mạng RS232 hay RS485

2.1.2 Cấu trúc chung của PLC

Cấu trúc một bộ điều khiển PLC

- PLC được nhiều hãng chế tạo, và mỗi hãng có nhiều họ khác nhau, và có nhiều phiên bản trong mỗi họ, chúng khác nhau về tính năng và giá thành, phù hợp với bài toán đơn giản hay phức tạp Ngoài ra còn có các bộ ghép mở rộng cho phép ghép 16 nhiều bộ PLC nhỏ để thực hiện các chức năng phức tạp, hay giao tiếp với máy tính tạo thành một mạng tích hợp, việc thực hiện theo dõi, kiểm tra, điều khiến một quá trình công nghệ phức tạp hay toàn bộ phân xưởng sản xuất Mặc dù vậy, một hệ thống điều khiển dùng bất cứ loại PLC nào đều cũng có cấu trúc sau:

- Ngõ vào dạng số: Gồm hai trạng thái ON và OFE Khi ở trạng thái ON thì ngõ vào số được coi như ở mức logic 1 hay mức logic cao Khi ở trang thái OFE thì ngõ vào có thể được coi như ở mức logic 0 hay mức logic thấp

- Ngõ ra số: Gồm hai trạng thái ON và OFE Các ngõ ra này thường được nối

ra để điều khiển các cuộn dây contactor, đèn tín hiệu,

- Thiết bị đầu vào: Các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển thường là nút nhấn, cảm biến

- Thiết bị chấp hành(Autuator): Là thiết bị biến đổi tín hiệu điện từ PLC thành một tác động vật lý Autuator được nối với ngõ ra của PLC

2.1.3 Phần mềm lập trình Tia Portal V16

- Phần mềm SIMATIC TIA Portal chạy hệ điều hành Windows, phần mềm làm nhiệm vụ trung gian giữa người lập trình và PLC

 Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptip cần kết nối TCP/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

2.1.4 Giao diện giám sát WinCC

- WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hăng Siemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Nói rỏ hơn, WinCC là chương trình dùng để thiết kế các giao điện Người và Máy ~ HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống Scada (Supervisory Control And

Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất Với WinCC, người đùng có thể trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen bradley, Omron, thông qua cổng COM với chuẩn S232 của PC và chuẩn RS485 của PLC

- Với WinCC, ta có thể tận dụng nhiều giải pháp Khác nhau cho để giải quyết công, việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mô nhỏ đến quy mô lớn, hệ thống thực hiện sản xuất - MES (Manufacturing Execution System) WinCC có thể

mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng chuỗi sự kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, và là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người và Máy - HMI được tin dùng nhất hiện nay

2.2 DataBlock 2.2.1 INPUT

2.2.2 OUTPUT

2.2.3 TRUNG GIAN

2.2.4 BO DEM

2.2.5 MIEN NHO

2.2.6 XUNG

2.3 Code PLC

Chương trình gồm 4 Function chính

2.4 Ưu, nhược điểm

2.4.1 Ưu điểm

Mô hình có những ưu điểm sau:

- Tính ứng dụng cao, vì nó rất cần thiết trong các nhà máy xí nghiệp lớn, vừa và nhỏ Giúp cho công việc tự động hoá sản xuất được tối ưu và dễ dàng hơn

- Mô hình tương đối đơn giản và dễ phát triển

- Không tốn nhiều chi phí, có thể giảm chi phí giá thành xây dựng mô hình

- Mô hình có thể giám sát từ xa

2.4.2 Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm trên thì đề tài vẫn còn có những mặt hạn chế sau:

- Không thể hiện hết được quy trình hoạt động trong thực tế của hệ thống

- Do chỉ là mô phỏng nên yếu tố sinh động trong quá trình vận hành mô hình còn chưa tốt

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN

- Trong quá trình xây dựng và hoàn thiện đề tài “ Mô hình phân loại sản phẩm

theo chiều cao”, chúng em thấy đây là một đề tài có tính ứng dụng rất lớn trong thực tế Trên cơ sở thực tế, chúng em đã đặt ra những yêu cầu của đồ án đó là:

 Vận hành được theo đúng công nghệ

 Hệ thống hoạt động chính xác và hiệu quả

 Xây dựng được mô hình theo đúng yêu cầu đặt ra

- Những kiến thức mà chúng em tiếp thu được là vô cùng quý báu và bổ ích

Có những thành tựu nhất định mà chúng em rút ra được:

 Phương pháp lập trình và sử dụng PLC S7 - 1200

 Sử dụng và điều khiển phần mềm Tia Portal V16, WinCC

 Do thời gian thực hiện và lượng kiến thực còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em mong nhận được sự góp ý, bổ sung nhiều hơn nữa từ thầy để đề tài hoàn thiện hơn

2 Tính thực tế và hướng cải tiến phát triển

- Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao là một trong những thành phần rất quan trọng đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế Các nhà máy trong khu công nghiệp được hình thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại trong đó có dây chuyền phân loại sản phẩm để phối hợp với nhu cầu sản xuất, tạo ra năng xuất cao hơn trong quá trình sản xuất Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nhất là ngành điện tử học điều khiển, công nghệ vi xử lý

đã tạo điều kiện cho việc điều khiển trở nên thuận tiện hơn song cũng đặt ra vấn đề là phải nghiên cứu hoàn thiện các hệ điều khiển đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thực tế cuộc sống và phù hợp xu thế phát triển khoa học công nghệ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tổng quan về PLC S7-1200: http://hi-techsolutions.com.vn/

Mục lục

CHƯƠNG 1 2

MỞ ĐẦU 2

1 Lý do chọn đề tài 2

2 Mục tiêu 2

CHƯƠNG 2 3

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 3

1 Mô tả hệ thống 3

2 Nguyên lý hoạt động 3

3 Qui trình hoạt động của hệ thống 5

CHƯƠNG 3 9

MÔ PHỎNG 9

1 Giao diện 9

2 Code S7 - 1200 9

2.1 Giới thiệu S7 - 1200 9

2.1.1 Giới thiệu chung 9

2.1.2 Cấu trúc chung của PLC 10

2.1.3 Phần mềm lập trình Tia Portal V16 11

2.1.4 Giao diện giám sát WinCC 11

2.2 DataBlock 13

2.2.1 INPUT 13

2.2.2 OUTPUT 13

2.2.3 TRUNG GIAN 14

2.2.4 BO DEM 14

2.2.5 MIEN NHO 15

2.2.6 XUNG 15

2.3 Code PLC 16

2.4 Ưu, nhược điểm 16

2.4.1 Ưu điểm 16

2.4.2 Nhược điểm 17

CHƯƠNG 4 17

KẾT LUẬN 17

1 Kết quả đạt được 17

2 Tính thực tế và hướng cải tiến phát triển 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18