BÀI TẬP LỚN Học phần: Giao diện người máy (HMI) Mã HP: ME4508 Tên đề tài: Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hệ thống pha cà phê sữa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN Học phần Giao diện người máy (HMI) Mã HP ME4508 Tên đề tài Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hệ thống pha cà phê sữa S. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Lý do chọn đề tài Hiện nay, nhu cầu sử dụng cà phê trong nước và quốc tế ngày một lớn. Có thể nói đây là loại thức uống yêu thích của rất nhiều người. Nó phù hợp với nhiều ngành nghề từ lao động chân tay đến lao động trí óc. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hình thức sản xuất và pha chế cà phê được cải thiện nhằm giảm bớt thời gian mà vẫn giữ được hương vị của cà phê. Sản phẩm cà phê được sản xuất sẵn được ưu thích và sử dụng phổ biến. Để đáp ứng nhu cầu trên, nhóm em đã tìm hiểu và thiết kế “hệ thống pha cà phê sữa” sử dụng PLC S71200 dựa trên học phần “Giao diện người máy”. 1.1.2 Phạm vi giới hạn của đề tài Do kiến thức và thời gian tìm hiểu không đủ lớn nên nhóm đã đặt ra giới hạn của đề tài là: Công đoạn sản xuất cà phê sữa của nhóm là 1 phần trong hệ thống sản xuất cà phê sữa dạng lon hoàn chỉnh. Hệ thống đơn giản và không được tối ưu hóa về phần cứng. Thiết kế màn hình HMI điều khiển, giám sát quá trình cấp lon và pha chế cà phê dạng lỏng kết hợp với sữa theo 4 tỉ lệ khác nhau. 1.2 Giới thiệu chức năng và nhiệm vụ của hệ thống Hệ thống có chức năng pha chế cà phê sữa với 4 tỉ lệ cà phê với sữa khác nhau. Sử dụng 1 xylanh cấp lon và hệ thống gồm 2 xylanh đóng nắp lon sản phẩm. Ưu điểm: Sản xuất nhanh, chất lượng sản phẩm đồng đều. Nhược điểm: Chất lượng cà phê không đạt yêu cầu tối đa. 1.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống Gồm các bồn chứa, hệ thống máy bơm, van xả, ống dẫn, băng tải, cảm biến, bồn trộn, động cơ,…

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 

VIỆN CƠ KHÍ 

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ 

BÀI TẬP LỚN 

Học phần: Giao diện người máy (HMI) Mã HP: ME4508 

Tên đề tài: Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hệ thống

pha cà phê sữa

Sinh viên  MSSV  Lớp/Khóa  Nhóm 

PHẠM HUỲNH ĐỨC

CĐT01-K63 CĐT01-K63

13

13 

Giảng viên hướng dẫn:  TS Hoàng Sỹ Tuấn   

HÀ NỘI, 01/2022

Đánh giá của giảng viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kết quả đánh giá Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Họ và tên Điểm

Phạm Huỳnh Đức

Nguyễn Quốc Trung

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung………

1.2 Giới thiệu chức năng và nhiệm vụ của hệ thống………

1.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống………

CHƯƠNG 2 CHƯƠNG TRÌNH VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 2.1 Mô tả hoạt động của hệ thống………

2.2 Bảng biến I/O………

2.3 Chương trình điều khiển (PLC)………

2.4 Giao diện điều khiển………

CHƯƠNG 3 KẾT LUẬN 3.1 Kết luận………

3.2 Hướng phát triển ………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Lý do chọn đề tài

nói đây là loại thức uống yêu thích của rất nhiều người Nó phù hợp với nhiều ngành nghề từ lao động chân tay đến lao động trí óc

Hình 1.1 Nhà máy pha chế cà phê đóng lon

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hình thức sản xuất và pha chế cà phê được cải thiện nhằm giảm bớt thời gian mà vẫn giữ được hương vị của cà phê Sản phẩm cà phê được sản xuất sẵn được ưu thích và sử dụng phổ biến Để đáp ứng nhu cầu trên, nhóm em đã tìm hiểu và thiết kế “hệ thống pha cà phê sữa” sử dụng PLC S7-1200 dựa trên học phần “Giao diện người máy”

1.1.2 Phạm vi giới hạn của đề tài

Do kiến thức và thời gian tìm hiểu không đủ lớn nên nhóm đã đặt ra giới hạn của đề tài là:

- Công đoạn sản xuất cà phê sữa của nhóm là 1 phần trong hệ thống sản xuất cà phê sữa dạng lon hoàn chỉnh

- Hệ thống đơn giản và không được tối ưu hóa về phần cứng

- Thiết kế màn hình HMI điều khiển, giám sát quá trình cấp lon và pha chế cà phê dạng lỏng kết hợp với sữa theo 4 tỉ lệ khác nhau

1.2 Giới thiệu chức năng và nhiệm vụ của hệ thống

Hệ thống có chức năng pha chế cà phê sữa với 4 tỉ lệ cà phê với sữa khác nhau

Sử dụng 1 xylanh cấp lon và hệ thống gồm 2 xylanh đóng nắp lon sản phẩm

Ưu điểm:

- Sản xuất nhanh, chất lượng sản phẩm đồng đều.

Nhược điểm:

- Chất lượng cà phê không đạt yêu cầu tối đa.

1.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống

Gồm các bồn chứa, hệ thống máy bơm, van xả, ống dẫn, băng tải, cảm biến, bồn

trộn, động cơ,…

CHƯƠNG 2 CHƯƠNG TRÌNH VÀ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

2.1 Mô tả hoạt động của hệ thống

Hệ thống gồm 2 màn hình điều khiển :

Hình 2.1 Màn hình Start

Hình 2.2 Màn hình điều khiển hệ thống

2.1.1 Chức năng cơ bản của các thành phần trong hệ thống

a Bồn chứa

Gồm 3 bồn chứa chất lỏng theo thứ tự là nước,cà phê dạng lỏng và sữa

b Bồn trộn

Pha chế, trộn hỗn hợp cà phê và sữa

c Hệ thống máy bơm, van xả và ống dẫn

d Băng tải

e Động cơ

f Hệ thống Xilanh

Gồm 2 hệ thống:

- Hệ thống cấp lon vào băng tải

- Hệ thống đóng nắp lon

g Cảm biến

Sử dụng 2 loại cảm biến

- Cảm biến mực nước: Kiểm tra điều kiện vận hành của hệ thống thông qua chiều cao chất lỏng trong hệ thống bồn chứa và bồn trộn

- Cảm biến tiệm cận: Xác định vị trí của lon trên băng tải trong từng bước vận hành

2.1.2 Các bước vận hành của hệ thống

a Quá trình pha chế

Hình 2.3 Sơ đồ quá trình pha chế

b Các bước vận hành

i Chế độ tự động

- Chọn tỉ lệ trên bảng

- Ấn bắt đầu chương trình bắt đầu

- 2 bơm của 2 bể bơm theo tỉ lệ đã được định sẵn đồng thời 2 van tương ứng cũng được mở

- Dung dịch bơm xong vào bể động cơ khoắng chạy 3s tắt 3s lặp lại 5 lần

- Khi dung dịch đang bơm vào van hơi bật đẩy xilanh 1 ra đưa lon vào băng tải Cảm biến tiệm cận 1 nhận thấy lon băng tải bắt đầu chạy

- Lon được kéo tới vị trí cảm biến 2 dưới bể khoắng dừng lại chờ dung dịch xả vào lon

- Dung dịch khoắng xong xả qua van 5, khi cảm biến cạn bể khoắng nhận thấy dung dịch xả hết trễ trong 5s, van 5 đóng lại bơm 1 và van 1 bật xả nước vào bể để rửa Nước bơm đến cảm biến bể khoắng mức cao thì đóng van 1 và tắt bơm 1 Động cơ khoắng chạy luân phiên bật 3s tắt 3s lặp lại tới khi xả hết nước rửa bể qua van nước 6

- Sau khi van 5 đóng, băng tải bật kéo lon đến vị trí cảm biến 3 dưới xi lanh dập nắp băng tải dừng lại Van điện 2 bật đẩy xilanh 2 đưa nắp vào

vị trí lon đang chờ Xi lanh 2 thu về xi lanh 3 dập xuống đóng nắp lon

- Xi lanh 3 dập xuống giữ trong 5s trở về trạng thái ban đầu Băng tải kéo lon đến cuối băng tải đến cảm biến 4 Chương trình kết thúc còi báo kêu

- Trong quá trình hoạt động phát sinh lỗi chương trình dừng lại còi báo kêu liên tục tới khi ấn nút dừng sau khi sửa lỗi xong ấn nút xóa lỗi chương trình tiếp tục hoạt động

ii Chế độ thủ công

- Chọn tỉ lệ cà phê và sữa

- Quy trình tiếp tương tự chế độ tự động

2.2 Mô tả hoạt động của hệ thống

2.2.1 Thuật toán sử dụng

a Toàn hệ thống

b Chương trình bằng tay

c Chương trình tự động

2.3 Bảng biến I/0