1.1 Giới thiệu chung Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò rất quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin… Do đó yêu cầu đặt ra là phải nắm bắt và vận dụng một cách hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển của khoa học thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp ở các nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, nhóm tác giả đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu trong dây chuyền sản xuất tự động hóa là sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm và hệ thống nâng gắp để phân loại và xử lí sản phẩm. Tuy nhiên đối với doanh nghiệp vừa và nhỏ thì tự động hóa chưa hoàn toàn được áp dụng trong những khâu phân loại đóng bao bì mà vẫn sử dụng nhân công. Chính vì vậy năng suất vẫn còn thấp, chưa đạt hiệu quả cao trong quá trình sản xuất. Thấy được sự cần thiết của hệ thống tự động hóa trong quá trình sản xuất cùng với kiến thức đã được học, nhóm tác giả đã lên ý tưởng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm để nâng cao năng suất lao động, góp phần cho việc ứng dụng rộng rãi và phổ biến tự động hóa trong các doanh nghiệp sản xuất tại Việt Nam cũng như quốc tế. Nhờ đó có thể đóng góp vào sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật và công cuộc “Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước”.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
Giới thiệu chung
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật và công nghệ điện tử, điều khiển tự động ngày càng trở nên quan trọng trong các lĩnh vực như quản lý, công nghiệp tự động hóa và cung cấp thông tin Điều này đặt ra yêu cầu cần thiết phải nắm bắt và áp dụng hiệu quả các kỹ thuật điều khiển tự động, nhằm góp phần thúc đẩy sự phát triển chung của khoa học thế giới và đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển tự động.
Trong quá trình thực tập tốt nghiệp tại các nhà máy và khu công nghiệp, nhóm tác giả nhận thấy nhiều khâu tự động hóa trong sản xuất, đặc biệt là việc sử dụng băng tải và hệ thống nâng gắp để vận chuyển và phân loại sản phẩm Tuy nhiên, doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn chủ yếu dựa vào nhân công trong khâu phân loại và đóng bao bì, dẫn đến năng suất thấp và hiệu quả sản xuất chưa cao.
Nhận thấy tầm quan trọng của hệ thống tự động hóa trong sản xuất, nhóm tác giả đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm nhằm nâng cao năng suất lao động Sáng kiến này không chỉ thúc đẩy việc ứng dụng tự động hóa tại các doanh nghiệp sản xuất ở Việt Nam mà còn có thể góp phần vào sự phát triển chung của khoa học kỹ thuật trên toàn cầu.
“Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước”.
Hình 1:Các hệ thống phân loại sản phẩm thực tiễn
Các vấn đề đặt ra
Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động dựa trên nguyên lý phân loại theo yêu cầu, đồng thời xử lý các tình huống phát sinh trong quá trình hoạt động Mục tiêu là xây dựng một hệ thống có tính linh hoạt cao và đảm bảo hoạt động ổn định cả trong môi trường thí nghiệm lẫn thực tế.
Phân tích và điều khiển hệ thống xy lanh khí nén với hai xilanh nhằm phân loại phôi theo màu sắc Việc lập trình PLC cho cảm biến màu sắc và cảm biến tiệm cận giúp nhận diện chính xác các phôi.
Lập trình điều khiển và giám sát hệ thống bằng PLC S7-1200 Siemens thông qua giao diện WinCC.
Phương pháp nghiên cứu
1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Để nghiên cứu hệ thống phân loại sản phẩm, cần vận dụng kiến thức đã học và tìm hiểu thêm từ các nguồn tài liệu khác nhau Quá trình này yêu cầu tổng hợp và chọn lọc thông tin một cách hiệu quả, đảm bảo rằng khối lượng kiến thức thu thập được đầy đủ và chính xác.
Nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống cung cấp phôi cho dây chuyền sản xuất, hệ thống băng tải, băng chuyền.
Nghiên cứu tài liệu về PLC S7-1200 và WinCC.
Nghiên cứu các đề tài, các mô hình, hệ thống thực tế, các thiết bị có sẵn để chọn phương pháp phù hợp phát triển đề tài.
1.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Trong quá trình thực hiện đồ án, việc tìm hiểu và quan sát các hệ thống tự động hóa tại doanh nghiệp và nhà máy là rất quan trọng, giúp tối ưu hóa mô hình thi công về cả thời gian lẫn chi phí.
1.4 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Đồ án này nghiên cứu phát triển và mô phỏng hệ thống phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc (đỏ, vàng, xanh) Hệ thống sẽ được thiết kế trên nền tảng TIA PORTAL kết hợp WinCC, sử dụng cảm biến màu sắc và cảm biến tiệm cận để phát hiện và phân loại sản phẩm một cách chính xác Nội dung chính của đồ án bao gồm lập trình PLC, thiết kế giao diện người dùng, và tích hợp các cảm biến cần thiết.
Giới hạn nghiên cứu chỉ tập trung vào các sản phẩm có màu sắc đặc trưng, không phân loại theo khối lượng hay chất liệu Hệ thống sẽ không xử lý các sản phẩm có kích thước hoặc hình dạng bất thường, mà chỉ tập trung vào các sản phẩm với hình dạng chuẩn Đồ án cũng không đề cập đến việc triển khai hệ thống trong môi trường sản xuất thực tế, mà chỉ tập trung vào mô phỏng và thử nghiệm trong môi trường kiểm soát.
Băng tải được thiết kế với tính năng đơn giản, phù hợp cho việc vận chuyển phôi có trọng lượng tối đa 500 gram Tuy nhiên, các công thức tính toán và thông số kỹ thuật hiện tại vẫn còn nhiều hạn chế.
Hệ thống điều khiển bởi PLC S7-1200.
Phôi: vật liệu (gỗ) (6x6x6 cm): phôi đỏ,phôi xanh ,phôi vàng.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG
Nguyên lý làm việc
+ Nút ấn START và STOP và các nút chuyển chế độ.
+ Băng chuyền giúp phôi di chuyển.
+ Hệ thống cảm biến gồm 2 cảm biến tiệm cận và 3 cảm biến màu.
+ Hệ thống xy lanh đẩy gồm 2 xy lanh.
+ 3 thùng chứa phôi gồm các phôi : đỏ, xanh, vàng
Mô tả hoạt động hệ thống:
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cung cấp cho động cơ điện hoạt động, truyền động cho băng truyền qua dây đai Trên băng truyền, các cảm biến được thiết kế để nhận diện sản phẩm có màu sắc khác nhau Khi sản phẩm được đưa vào, cảm biến tiệm cận xác nhận sự hiện diện của phôi và gửi tín hiệu về bộ PLC Bộ PLC xử lý tín hiệu và điều khiển van đảo chiều, làm cho piston đẩy phôi vào băng truyền Khi phôi đi qua cảm biến tiệm cận, bộ đếm tăng lên 1 Nếu phôi màu đỏ được nhận diện, cảm biến tiệm cận màu đỏ hoạt động, hệ thống đếm sản phẩm đỏ tăng lên 1 và xy lanh đỏ đẩy phôi vào thùng chứa phôi đỏ Tương tự, khi phôi màu xanh được nhận diện, cảm biến màu sắc kích hoạt và hệ thống đếm sản phẩm xanh cũng tăng lên 1, xy lanh xanh sẽ đẩy phôi xanh vào thùng chứa phôi xanh Đối với phôi màu vàng, chúng sẽ tự động đi hết băng truyền và rơi vào thùng, trong khi hệ thống đếm sản phẩm vàng cũng tăng lên 1 thông qua cảm biến.
2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống
Hình 2: sơ đồ khối hệ thống
Nguồn cấp: Cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống.
Cảm biến tiệm cận 1, 2: Phát hiện sự hiện diện của vật thể.
Khối điều khiển(PLC): Xử lý tín hiệu từ cảm biến tiệm cận và kích hoạt các cảm biến màu sắc.
Cảm biến màu sắc 1, 2, 3: Xác định màu sắc của vật thể (đỏ, xanh, vàng).
Khối xử lý tín hiệu:
Bộ điều khiển lập trình (PLC) đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển toàn bộ hệ thống, giúp nhận và xử lý tín hiệu một cách hiệu quả Nó đảm bảo sự phối hợp hoạt động nhịp nhàng giữa các thiết bị, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.
- Màn hình hiển thị (HMI): Hiển thị trạng thái hệ thống và thông tin màu sắc sản phẩm.
- Bộ điều khiển (Tích hợp trong PLC): Điều khiển các cơ cấu chấp hành dựa trên tín hiệu từ bộ xử lý tín hiệu.
- Xy lanh đẩy :Thực hiện phân loại sản phẩm và đẩy phôi vào băng chuyền
- Các động cơ điện :Để di chuyển băng chuyền hoặc sản phẩm.
- Van điện từ : Để điều khiển dòng khí nén vào xy lanh nếu sử dụng hệ thống khí nén.
Hệ thống cơ khí của sản phẩm
Băng tải là thiết bị công nghiệp chuyên dụng, được thiết kế để di chuyển các vật nặng và có khối lượng lớn từ điểm này sang điểm khác, có thể theo phương ngang hoặc nghiêng.
Băng tải đóng vai trò quan trọng trong sản xuất, giúp vận chuyển liên tục vật liệu và sản phẩm, từ đó đảm bảo nhịp độ sản xuất ổn định Việc sử dụng băng tải không chỉ giảm thiểu sức lao động mà còn tiết kiệm chi phí nhân công hiệu quả Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của băng tải cũng là những yếu tố cần được chú trọng để tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Cấu tạo của băng tải gồm :
- Động cơ có giảm tốc và bộ điều khiển kiểm soát tốc độ
- Con lăn truyền trục chuyển động.
- Hệ thống khung đỡ con lăn.
- Hệ thống dây băng hoặc con lăn.
Động cơ băng tải hoạt động bằng cách truyền chuyển động từ động cơ đến con lăn dẫn động, khiến băng tải di chuyển nhờ vào ma sát giữa bề mặt băng tải và con lăn Hiện nay, có nhiều loại băng tải khác nhau được sử dụng trong các ngành công nghiệp.
Băng tải cao su là hệ thống vận chuyển nguyên liệu hiệu quả nhất về mặt kinh tế so với các hệ thống cùng chức năng Hệ thống này có khả năng lắp đặt trên mọi địa hình, mang lại sự linh hoạt và tiện lợi trong quá trình vận chuyển.
Hình 3: băng tải cao su
Băng tải xích là thiết bị lý tưởng để vận chuyển hàng nặng, đặc biệt phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô Chúng thường được sử dụng để truyền tải các phụ tùng xe hơi qua các nhà máy sơn, đảm bảo quy trình sản xuất hiệu quả và an toàn.
Băng tải con lăn là hệ thống vận chuyển bao gồm các con lăn được sắp xếp trên các giá dựng đứng, thường được sử dụng trong kho để chứa các hộp sản phẩm Hệ thống này giúp việc đặt và dỡ hàng hóa trở nên thuận tiện và hiệu quả hơn.
Hình 5: Băng tải con lăn
Băng tải xích là một phần quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp chuyển động từ trục động cơ đến bộ phận công tác, giảm tốc độ, tăng mô men và hạn chế dao động do tải trọng thay đổi Trong đó, có ba loại đai dẫn động phổ biến: đai dẹt, đai thang và đai răng Đai răng được chế tạo thành vòng kín với mặt trong có các răng hình thang hoặc hình chữ nhật, ăn khớp với răng trên bánh đai Đai này được làm từ sợi cáp để truyền tải trọng và bọc bằng cao su hoặc chất dẻo, có lớp vải nilon bên ngoài để tăng độ bền mòn.
Truyền động đai răng kết hợp ưu điểm của truyền động đai và truyền động xích, mang lại khả năng tải lớn và tỷ số truyền cao Hệ thống này hoạt động với độ trượt rất thấp và lực căng ban đầu nhỏ, đồng thời đai răng vận hành êm ái, không cần bôi trơn và có tuổi thọ cao.
Vòng bi, một loại ổ lăn, bao gồm các thành phần chuyển động hình cầu hoặc hình trụ thẳng được sắp xếp trong rãnh, giúp tạo ra ma sát lăn thấp hơn so với ổ trượt Nếu không xử lý hoặc thay thế kịp thời khi hư hỏng, vòng bi có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của các bộ phận liên quan.
Rulo băng tải là bộ phận thiết yếu trong hệ thống băng tải, có chức năng kéo và giữ thăng bằng, đồng thời đảm bảo độ ổn định cho băng tải trong quá trình hoạt động Các loại rulo thường gặp bao gồm nhiều kiểu dáng và kích thước khác nhau.
Rulo thép là loại rulo được chế tạo từ thép, thường được sử dụng kết hợp với các hệ thống băng tải thép và con lăn thép Loại rulo này có khả năng chịu tải trọng và sức kéo lớn, thường được kết hợp với băng tải cao su để nâng cao hiệu suất vận chuyển.
Rulo bọc cao su là loại rulo được thiết kế với cuộn thép bên trong, được bao bọc bởi lớp cao su bên ngoài Thiết kế này giúp tăng cường độ ma sát, cải thiện khả năng bám vào băng tải, từ đó tạo ra sức kéo lớn hơn khi vận chuyển hàng hóa.
Hình 9: rulo bọc cao su
Rulo nhựa là loại rulo được chế tạo từ thép và bọc ngoài bằng nhựa, giúp giảm chi phí sản xuất Mặc dù khả năng tải hiện không bằng rulo bọc cao su, nhưng người dùng có thể lựa chọn loại rulo phù hợp dựa trên yêu cầu và mục đích sử dụng cụ thể.
Puly là một bộ phận thiết yếu trong hệ thống băng tải, có chức năng truyền động từ dây đai đến rulo của băng tải, đảm bảo hoạt động hiệu quả và liên tục.
Hệ thống điều khiển của mô hình hệ thống
2.3 Hệ thống điều khiển của hệ thống
2.3.1 Tổng quan về PLC a Giới thiệu chung
Thiết bị điều khiển lập trình đầu tiên được ra đời vào năm 1968 bởi Công ty General Motors (Mỹ), nhưng hệ thống này còn đơn giản và cồng kềnh, gây khó khăn cho người dùng Để cải thiện tình hình, hệ thống điều khiển lập trình cầm tay đầu tiên đã được giới thiệu vào năm 1969, đánh dấu bước tiến lớn trong kỹ thuật điều khiển lập trình Trong giai đoạn này, các hệ thống PLC chủ yếu thay thế rơ-le và dây nối trong hệ thống cổ điển, đồng thời phát triển tiêu chuẩn lập trình bằng sơ đồ hình thang Vào những năm đầu thập niên 1970, PLC còn được cải tiến với khả năng vận hành theo thuật toán hỗ trợ và cập nhật dữ liệu, cùng với sự phát triển của màn hình máy tính, giúp việc giao tiếp giữa người điều khiển và hệ thống trở nên dễ dàng hơn.
Kể từ năm 1975, sự phát triển vượt bậc của hệ thống phần cứng và phần mềm đã thúc đẩy sự tiến bộ của hệ thống PLC, với khả năng mở rộng lên tới 800 cổng vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình vượt 128.000 từ Hệ thống cũng hỗ trợ kết nối giữa các PLC riêng lẻ, cải thiện tốc độ xử lý và rút ngắn chu kỳ quét, giúp PLC xử lý hiệu quả hơn các chức năng phức tạp và số lượng cổng vào/ra lớn.
Trong tương lai, hệ thống PLC sẽ mở rộng khả năng giao tiếp với các hệ thống khác thông qua CIM, cho phép điều khiển hiệu quả các thiết bị như Robot và Cad/Cam Các loại PLC mới sẽ được phát triển với các chức năng điều khiển "thông minh", được gọi là siêu PLC, nhằm nâng cao hiệu suất và khả năng tự động hóa trong sản xuất.
PLC, viết tắt của "Programmable Logic Controller", là thiết bị điều khiển được trang bị các chức năng logic, tạo dãy xung, đếm thời gian, đếm xung và tính toán, cho phép điều khiển nhiều loại máy móc và bộ xử lý Theo hiệp hội quốc gia về sản xuất điện Hoa Kỳ, các chức năng này được lưu trữ trong bộ nhớ và sắp xếp theo chương trình Tóm lại, PLC là một máy tính công nghiệp dùng để thực hiện các quy trình tự động hóa.
PLC được sử dụng để điều khiển dây chuyền sản xuất và các thiết bị công nghiệp như rơ-le, timer, và contactor Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, chúng có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với nhau để tạo thành một hệ thống điện điều khiển, đáp ứng hiệu quả các bài toán công nghệ.
Công việc thi công lắp đặt và đấu nối thiết bị gặp nhiều phức tạp, tốn thời gian và hiệu quả không cao do thiết bị cần lấy tín hiệu nhiều lần trong khi số lượng hạn chế Điều này dẫn đến việc tiêu tốn nhiều vật tư, đặc biệt trong quá trình sửa chữa và bảo trì Thêm vào đó, việc thay đổi quy trình sản xuất cũng gặp khó khăn, làm tăng thời gian tìm kiếm hư hỏng và đi lại dây, từ đó giảm năng suất lao động rõ rệt.
Các nhà khoa học và nhà nghiên cứu đang nỗ lực tìm ra giải pháp điều khiển tối ưu nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hóa trong sản xuất Giải pháp này không chỉ tăng cường sức lao động mà còn bảo vệ người lao động khỏi những khu vực nguy hiểm và độc hại, đồng thời nâng cao năng suất lao động gấp nhiều lần.
Hệ thống điều khiển hiện đại cần đáp ứng các tiêu chí quan trọng như tính tự động hóa cao, kích thước và khối lượng nhỏ gọn, chi phí hợp lý, dễ dàng thi công và sửa chữa, cùng với chất lượng làm việc ổn định và linh hoạt.
Hệ thống PLC ra đời lần đầu tiên vào năm 1968, tuy còn đơn giản và cồng kềnh, gây khó khăn cho người sử dụng trong việc vận hành Qua nhiều năm cải tiến và phát triển, những nhược điểm của hệ thống đã được khắc phục, dẫn đến sự ra đời của bộ điều khiển PLC hiện đại Sự tiến bộ này đã giải quyết hiệu quả các vấn đề trước đây, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội.
+ Là bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán điều khiển.
+ Có khả năng mở rộng các module vào ra khi cần thiết.
+ Ngôn ngữ lập trình dễ hiểu thích hợp với nhiều đối tượng lập trình.
Có khả năng truyền thông là việc trao đổi thông tin với môi trường xung quanh, bao gồm máy tính, các PLC khác, cùng với các thiết bị giám sát và điều khiển.
PLC hiện nay được nhiều hãng nổi tiếng như Omron, Mitsubishi, Hitachi, ABB, Siemens phát triển, với khả năng chống nhiễu và độ tin cậy cao Mặc dù các hãng này đều dựa trên nguyên lý cơ bản giống nhau, nhưng mỗi hãng có những điểm khác biệt phù hợp với từng ngành công nghiệp cụ thể.
Hệ thống PLC thông dụng có 5 bộ phận cơ bản, gồm bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao diện nhập/ xuất (I/O), và thiết bị lập trình.
Cấu trúc cơ bản bên trong của PLC bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU) chứa bộ vi xử lý hệ thống, bộ nhớ, và mạch nhập/ xuất.
CPU là bộ phận điều khiển và xử lý mọi hoạt động trong PLC, với bộ xử lý trung tâm có tần số từ 1 đến 8 MHz Tần số này không chỉ quyết định tốc độ vận hành của PLC mà còn cung cấp chuẩn thời gian và đồng bộ hóa tất cả các thành phần trong hệ thống Thông tin trong PLC được truyền tải dưới dạng tín hiệu số.
Cấu hình CPU tùy thuộc vào bộ vi xử lý Nhìn chung CPU có:
Bộ thuật toán và logic (ALU) là thành phần quan trọng trong máy tính, chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu và thực hiện các phép toán số học như cộng, trừ, nhân, chia, cùng với các phép toán logic như AND, OR, NOT và EXCLUSIVE OR.
Bộ nhớ, hay còn gọi là các thanh ghi, nằm trong bộ vi xử lý và đóng vai trò quan trọng trong việc lưu trữ thông tin cần thiết cho quá trình thực thi chương trình.
Bộ điều khiển trong hệ thống PLC đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh thời gian cho các phép toán Hệ thống này sử dụng nhiều loại bộ nhớ, bao gồm bộ nhớ chỉ đọc (ROM), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) và bộ nhớ chỉ đọc có thể xoá và lập trình được (EPROM).
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Hệ thống điều khiển
3.2.1 Hệ thống điều khiển khí nén
Bảng 3: Hệ thống điều khiển khí nén
STT TÊN SỐ LƯỢNG CHÚ THÍCH
Nguyên lý hệ thống điều khiển khí nén:
- Van điện từ 5/2 kết nối với xylanh khí, điều khiển bởi tín hiệu điện từ PLC.
- Van tiết lưu được đặt trên đường dẫn khí nén vào xylanh để điều chỉnh tốc độ.
- Van áp suất được lắp đặt trên đường dẫn khí chính để bảo vệ toàn hệ thống.
Hình 29: Hệ thống điều khiển khí nén
3.2.2 Hệ thống điều khiển điện
Bảng 4: Hệ thống điều khiển điện
STT TÊN SỐ LƯỢNG CHÚ THÍCH
Nguyên lý hệ thống điều khiển điện:
- Cảm biến màu sắc và cảm biến tiệm cận kết nối với PLC để cung cấp thông tin đầu vào.
- Động cơ điện 1 chiều điều khiển bởi tín hiệu từ PLC qua Ro-le điện tử.
- Nguồn DC 24V cung cấp điện cho các cảm biến và thiết bị điều khiển.
- Aptomat 2P bảo vệ toàn bộ hệ thống điện khỏi quá tải và ngắn mạch
Hình 30: Hệ thống điều khiển điện
Mô phỏng hệ thống
a Lựa chọn phần cứng và phần mềm:
Chọn PLC S7-1200 và phần mềm lập trình TIA PORTAL phù hợp với yêu cầu của hệ thống. b Tạo các TAG của PLC / TAG local
Giá trị Tag trong PLC có thể được áp dụng cho mọi khối chức năng, bao gồm đầu vào và đầu ra nhị phân, cũng như các bit bộ nhớ Bảng tag của PLC định nghĩa các vùng này, giúp tổ chức và quản lý dữ liệu một cách hiệu quả.
Miêu tả : Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép
Giá trị chỉ có thể được áp dụng trong khối đã được khai báo, nhưng mô tả tương tự có thể được sử dụng cho các khối khác nhau với các mục đích đa dạng Ứng dụng bao gồm tham số của khối, dữ liệu tĩnh và dữ liệu tạm thời Định nghĩa vùng liên quan đến khối giao diện.
Miêu tả : Tag được đại diện bằng dấu #
- Các Tag được sử dụng trong
Hình 31: Tag INPUT ( miền nhớ I)
Miền nhớ 'I' trong chương trình PLC được sử dụng để đọc các tín hiệu đầu vào từ cảm biến và thiết bị ngoại vi Các tín hiệu này có thể là số (digital) hoặc tương tự (analog), phản ánh trạng thái thực tế của hệ thống Điều này giúp thu thập thông tin từ môi trường bên ngoài PLC một cách hiệu quả.
Miền nhớ ‘M’ là khu vực bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời hoặc biến trung gian, không trực tiếp liên quan đến tín hiệu đầu vào hoặc đầu ra Các biến này có thể lưu giữ kết quả tính toán, trạng thái máy và các thông số cần theo dõi trong chương trình Do đó, các bit trong miền nhớ ‘M’ sẽ được sử dụng để đưa vào hệ thống SCADA.
Hình 33: Tag bộ đếm sản phẩm
Địa chỉ 'MW' trong hình là địa chỉ của biến đếm sản phẩm, thuộc miền nhớ dữ liệu Khi thực hiện lệnh 'ADD', cần chỉ định các địa chỉ này để thao tác chính xác.
Khi sản phẩm đi qua các cảm biến, lệnh ADD sẽ cộng thêm 1 vào giá trị hiện tại của 'MW', sau đó lưu kết quả trở lại vào 'MW'.
Các địa chỉ trong hình dưới là các bit trung gian OUTPUT, các bit này là đầu ra của 2 chế độ auto và manually.
Các địa chỉ trong hình sử dụng miền nhớ 'Q', với mỗi bit tương ứng với một đầu ra của hệ thống Để điều khiển hệ thống, cần viết chương trình bằng phần mềm lập trình PLC dựa trên sơ đồ logic, sử dụng các ngôn ngữ lập trình như LD, FC và DB.
Chương trình FC_SIMULATION: d Mô phỏng trên Scada
Hình 37: Mô phỏng hệ thống trên PLC S7-1200
Thiết kế bản vẽ 3D trên solidworks
Hình 38: Mô hình 3D hệ thống phân loại sản phẩm
KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
Hệ thống được mô phỏng hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra và đáp ưng với tần suất nhận diện sản phẩm cao.
Mặc dù đề tài đã được nghiên cứu, nhưng một hạn chế lớn là mô hình chưa được triển khai trong thực tế, dẫn đến việc chưa thể đánh giá chính xác khả năng hoạt động của nó trong môi trường thực tế.
Dựa trên những thành tựu và hạn chế của hệ thống nhóm, đề tài sẽ phát triển thông qua việc thi công thực tế để có được đánh giá chính xác và khách quan Ngoài ra, việc tích hợp chức năng đo khối lượng sản phẩm và xử lý nhận diện sản phẩm bằng công nghệ xử lý ảnh sẽ tối ưu hóa hệ thống, giảm chi phí và mở rộng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp và đời sống.
Sau một thời gian nỗ lực làm việc, dưới sự hướng dẫn tận tình của ThS Lê Văn Nghĩa, nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án Đề tài của chúng tôi bao gồm các nội dung chính như sau:
Tìm hiểu về bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200.
Nghiên cứu quy trình công nghệ băng chuyền phân loại sản phẩm.
Khám phá các loại cảm biến, bao gồm cảm biến tiệm cận và cảm biến màu.
Xây dựng sơ đồ khối của hệ thống.
Chương trình điều khiển băng chuyền phân loại sản phẩm được trình bày dưới dạng mô hình mô phỏng, nhằm hỗ trợ quá trình phân loại hiệu quả Trong quá trình thực hiện, chúng tôi nhận thấy còn tồn tại một số sai sót và hạn chế Chúng tôi hy vọng rằng các thế hệ sinh viên tiếp theo sẽ tiếp tục nghiên cứu, khắc phục những thiếu sót này để cải tiến và tối ưu hóa sản phẩm, phục vụ tốt hơn cho sản xuất và đời sống xã hội.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã chỉ bảo và góp ý để đề tài của chúng em hoàn thiện hơn Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS Lê Văn Nghĩa, người đã trực tiếp hướng dẫn và hỗ trợ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
