Hệ thống phân loại sản phẩm bằng PLC

Hệ thống phân loại sản phẩm bằng PLC. Xét về tính tiện dụng thì PLC có rất nhiều tích hợp sẵn chỉ việc dùng, vô cùng tiện lợi và không quá phức tạp. Thêm vào đó là ngôn ngữ lập trình dễ dàng, dung lượng bộ nhớ lớn, có thể chứa những chương trình phức tạp, độ tin tưởng và bảo mật cao trong môi trường công nghiệp. Ngoài ra PLC còn có các module mở rộng, giao tiếp được với máy tính, giá thành thì có thể cạnh tranh được dù không quá rẻ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

Đề tài: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

GVHD:

TS NGÔ VĂN THUYÊN

TP Hồ Chí Minh, tháng 1 - năm 2020

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

Đề tài: PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

GVHD:

TS NGÔ VĂN THUYÊN

TP Hồ Chí Minh, tháng 1 - năm 2020

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các ngành kỹ thuật điện tử… chiếm vai trò quan trọng trong đời sống của chúng ta Trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng, nó như một trong những thứ tiên quyết trong các ngành tự động hoá, trong sản xuất công nghiệp tự động hoá hay trong mọi lĩnh vực về khoa học kỹ thuật, quản lý, cung cấp thông tin,…do

đó chúng ta cần phải biết vận dụng nó một cách có hiệu quả để góp phần vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động hoá nói riêng

Có rất nhiều ứng dụng điều khiển tự động trong đời sống của chúng ta Đơn giản như điều khiển một bóng đèn tự động bật tắt hoặc thậm chí điều khiển gara xe ô tô tự động đóng mở, hoặc thậm chí trong công nghiệp thì các máy móc cũng đều tự động hoá Trong đó công nghiệp sản xuất được vận dụng và đầu tư nhiều nhất, với việc giúp đẩy nhanh quá trình sản xuất cho đến khâu phân loại, từ

đó mang đến năng suất và chất lượng cao hơn rất nhiểu so với thủ công truyền thống Nói đến sản xuất, thì chúng ta không thể không nhắc đến băng truyền tải bởi nó vô cùng hữu ích Chúng giúp ta di chuyển những vật liệu đơn giản đặt lên băng truyền tải Cấu tạo của nó rất đơn giản, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy và năng suất cao, tiêu hao ít năng lượng Từ băng truyền đó, để giúp cho quá trình sản xuất thêm chính xác và đỡ mất thời gian, đồng thời nâng cao hiệu suất, người ta đã thêm vào các con cảm biến hỗ trợ nhận biết sản phẩm và piston để đẩy sản phẩm vào thùng hàng như mong muốn Từ đó dây truyền băng truyền tải vừa giúp vận chuyển hàng hoá đồng thời giúp phân loại sản phẩm Phân loại sản phẩn cũng có nhiều loại, có thểphân loại theo màu sắc, kích thức, cân nặng,…

Việc điều khiển các linh kiện đó phải thông qua vi điều khiển hoặc một hệ thống điều khiển PLC Hầu hết các nhà máy sản xuất người ta thường dùng PLC

để điều khiển vì rất nhiều lý do Xét về tính tiện dụng thì PLC có rất nhiều tích hợp sẵn chỉ việc dùng, vô cùng tiện lợi và không quá phức tạp Thêm vào đó là ngôn ngữ lập trình dễ dàng, dung lượng bộ nhớ lớn, có thể chứa những chương trình phức tạp, độ tin tưởng và bảo mật cao trong môi trường công nghiệp Ngoài

ra PLC còn có các module mở rộng, giao tiếp được với máy tính, giá thành thì cóthể cạnh tranh được dù không quá rẻ.

Tóm lại có thể nói rằng sự ra đời của PLC đã đánh dấu một bước đột phá mới của nền sản xuất công nghiệp hiện đại, làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiểncũng như những khái niệm về thiết kế lập trình trước đây.[1]

2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Một hệ thống băng tải có khả năng phân loại sản phẩm theo kích thước, có

ba cảm biến đặt theo độ cao khác nhau của từng loại sản phẩm Cảm biến S1 đo sản phẩm có chiều cao từ 10cm, cảm biến S2 đo sản phẩm có chiều cao từ 15cm,cảm biến s3 phân loại sản phẩm có chiều cao từ 20cm

Cùng với đó là 3 cảm biến để nhận diện xem sản phẩm đã đến được vị trí piston đẩy vào thùng đựng sản phẩm hay chưa Và một cảm biến chốt để phát hiện sản phẩm chưa được phân loại, từ đó báo lỗi hệ thống thông qua đèn nhấp nháy

Khi đủ số lượng thùng hàng thì có đèn báo hiệu chờ để nhân viên lấy sản phẩm

3 MÔ TẢ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

* Về quy trình hoạt động của hệ thống phân loại sản phẩm:

- Đầu tiên khi nhấn Start hệ thống bắt đầu cho phép hoạt động:

+ Sản phẩm sẽ từ thùng hàng được chuyển đến băng truyền Khi sản phẩm đặt trên băng truyền đang chuyển động, sản phẩm sẽ đi qua một hoặc cả ba cảm biếnS1, S2, S3

+ Nếu sản phẩm đi qua cảm biến S1 thì ứng với hộp có kích thước khoảng 10 cmpiston 1 sau một khoảng thời gian băng truyền sản phẩm đến vị trí cảm biến S4 nhận diện sản phẩm đã đến thì băng tải sẽ dừng lại đồng thời piston 1 sẽ thực hiện đẩy sản phẩm vào thùng hàng

+ Nếu sản phẩm đi qua cảm biến S1 và S2 thì ứng với hộp có kích thước khoảng 15cm và piston 2 sau một khoảng thời gian băng truyền sản phẩm đến vị trí cảm biến S5 nhận diện sản phẩm đã đến thì băng tải sẽ dừng lại đồng thời piston 2 sẽ thực hiện đẩy sản phẩm vào thùng hàng

+ Nếu sản phẩm đi qua đồng thời cảm biến S1, S2, S3 thì ứng với hộp có kích thước khoảng 20cm và piston 3 sau một khoảng thời gian băng truyền sản phẩm đến vị trí cảm biến S6 nhận diện sản phẩm đã đến thì băng tải sẽ dừng lại đồng thời piston 3 sẽ thực hiện đẩy sản phẩm vào thùng hàng

+ Nếu sản phẩm đi qua cảm biến mà piston không hoạt động hoặc sự cố thì sản phẩm sẽ được băng tải đưa qua vị trí của cảm biến S7 Đồng thời hệ thống sẽ báođèn nhấp nháy, từ đó đưa ra cách khắc phục

- Khi nhấn Stop thì hệ thống sẽ dừng lại

4 LỰA CHỌN THIẾT BỊ

4.1 Lựa chọn cảm biến

4.1.1 Lựa chọn cảm biến phát hiện sản phẩm

Trong thực tế thì có rất nhiều cảm biến có thể phát hiện được sản phẩm như là cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang, cảm biến tiệm cận điện dung, [2]

- Cảm biến tiệm cận điện dung là một loại cảm biến tiệm cận, nhưng để phát hiện các vật liệu không dẫn điện Nó rất nhạy cảm với ô nhiễm và trong công nghiệp chúng không được tin cậy lắm

- Cảm biến hồng ngoại cũng là một cảm biến có thể phát hiện vật cản tốt Nhưng nhược điểm lớn nhất của cảm biến hồng ngoại là phạm vi phát hiện vật cản rất békhoảng vài chục cm, không ổn định, chưa thực sự chính xác

Vì thế hầu hết trong các nhà máy người ta thường sử dụng cảm biến

quang Hệ thống phân loại sản phẩm cũng vậy, cũng sử dụng cảm biến quang để phát hiện sản phẩm vì tính thực thi của nó.[3]

* Cụ thể trong hệ thống này, để phát hiện hộp sản phẩm ở khoảng cách dưới 1m,

ta sử dụng cảm biến quang Omron E3Z-D62 2M phù hợp với yêu cầu bài toán với những ưu điểm:

Cảm biến quang Omron E3Z-D62 2M

+ Thiết kế,lắp đặt đơn giản dễ dàng.

+ Chỉ cần một điểm lắp đặt duy nhất

+ Chi phí đầu tư thấp

+ Không gian không cần quá rộng

+ Tuổi thọ cao, ít hao mòn và thời gian đáp ứng nhanh, phát hiện nhiều vật thể

4.2 Lựa chọn PLC

Hiện nay trên thi trường có rất nhiều loại PLC với các mẫu mã khác nhau như Mitsubishi, Siemen, Omron, Fuji, Festo … Nhưng tính phổ biến hầu hết hiện nayngười ta thường sử dụng PLC của hãng Siemen - Đức.[4]

Trong hệ thống này, ta có thể sử dụng PLC Siemen nhiều loại khác nhau như S7-200, S7-1200, S7-300, S7-400,…

Đối với hệ thống đơn giản này, ta sẽ sử dụng PLC Siemen S7-300 vì tính đơn giản của nó,nhỏ gọn , do hệ thống không quá phức tạp, vẫn đầy đủ các tính năng cần thiết nhưng với một mức giá hợp lý, dù được ra đời từ nhiều năm song tính

ổn định, độ bền vẫn rất tốt dù không còn được sản xuất nữa

PLC S7-300

Loại: Phản xạ khuyếch tánNguồn cấp: 12-24VDC ± 10%

Khoảng cách phát hiện: 1mNguồn sáng: LED hồng ngoại 870nm hoặc 860nm; LED đỏ660nm; 650nm

Độ trễ: lớn nhất 20% khoảng cách phát hiện

Thời gian đáp ứng:1-2msKiểu đấu nối: dây dài 2m

Kích thước: 110x100x75Loại: Relay, tiếp điểm khô

Bộ nhớ khi làm việc: 96Kilobyte( đối với chương trình và dữliệu)

Cổng I/O: 24 inputs/16 outputs

Bộ đếm tốc độ cao: 4x60 KHzNguồn cấp 20.4 VDC to 28.8 VDCThời gian đáp ứng: 10ms (24VDC)Dòng ra: 1A (khi không tải 150mA)

Điện áp ra: 5-30VDC hay 5-250VACTrọng lượng: 0.8 Kg

6CG03-0AB0-Siemens-ad186986.html

http://thinhtamphat.com/San-pham/PLC-S7-300-6ES7314-Đèn báo có

còi AD22

màu đỏ

Cảnhbáo tínhiệusảnphẩm

Điện áp: 220 VACĐường lỗ lắp đặt: 22mm

Âm thanh: ngắt quãngÁnh sáng đèn: đỏ, chớp tắtChiều dài 65.6mm

Kích thước nòng: 10/16mmHành trình: 15-200mmKiểu tác động: 2 tác động, 1 trụcLưu chất: Khí nén

Áp suất phá huỷ: 1Mpa

Áp suất hoạt động tối đa: 0.7Mpa

Áp suất hoạt động tối thiểu: 0.06MpaNhiệt độ lưu chất và môi trường: -10 ~ 700CTốc độ piston: 50-750 mm/s

LRD08

(2.5-4A)

động cơ Dùng cho bảo vệ động cơ và bảo vệ mất pha

Reset tự động hoặc bằng tay

https://codienhaiau.com/product/ro-le-schneider-lrd08/?

gclid=CjwKCAiA3abwBRBqEiwAKwICAwsqPgD7HO9JJrg31yuoKTYJ3SV6yHX7wx7kJCt6Q6O_c520hqVb7xoCjZoQAvD_BwE

Điện áp: 200/220VCông suất đầu ra: 0.75KwTần số: 50/60Hz

Tốc độ quay trục đầu ra: 75rpm(50Hz), 90rpm(60Hz)

Tỉ số truyền 1/20Moment xoắn trục đầu ra: 92Nm(50Hz), 76Nm(60Hz)Lớp chịu nhiệt 130(B)

5 SƠ ĐỒ NỐI DÂY

5.1 Sơ đồ nối dây PLC:

K4 1

Q0.0 I0.0

Q0.1 I0.1

Đ1 Đ2 Đ3 Đ4

+

-24VDC

220VAC C

L1 L3 L2

5.2 Mạch động lực:

Q0.3 Q0.2

I1.0

I0.6 I0.5 I0.4 I0.3

I0.2

Q0.4 Q0.5 Q0.6

I0.7

Q0.7

COM1

PLC S7-300 CPU 314C

IN

Ngõ vào: Nút nhấn Start, nút nhấn Stop, S1-S7 cảm biến quang

Ngõ ra: K1,K2,K3 cuộn dây van điều khiển Xi-lanh 1,2,3

K4 cuộn dây Contactor

6 SƠ ĐỒ TRẠNG THÁI VÀ CHƯƠNG TRÌNH PLC

6.1 Sơ đồ trạng thái

Start

ĐC

Stop Lỗi hệ Khắc

thống phục xong

Giải thích sơ đồ trạng thái:

+ Khi vừa vào chưa làm gì thì động cơ băng tải ở trạng thái tắt, các cảm biến chưa hoạt động

+ Khi nhấn nút Start thì động cở băng tải bật, đồng thời cảm biến hoạt động cho phép hệ thống nhận diện sản phẩm

+ Khi một sản phẩm chưa được phân loại thì nó sẽ đi đến cuối băng tải và qua một cảm biến phát hiện, khi đó hệ thống sẽ báo lỗi và cho đèn nhấp nháy Khi khắc phục xong, thì hệ thống sẽ hoạt động bình thường

+ Khi nhấn Stop thì động cơ băng tải tắt, cảm biến ngưng hoạt động

6.2 Chương trình PLC

- Chương trình được viết trên phần mềm lập trình TIA Porto V15.1

- Chương trình chính sẽ được ghi chú ở phần Phụ lục

7 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

FS

Flashing

Khi vừa khởi động thì Khối stop hoạt động, động cơ dừng, cảm biến ngừng hoạt động.

Khi nhấn Start thì FC1 và FC2 được khởi động, động cơ bắt đầu hoạt động, cảm biến hoạt động.

Khi cảm biến SS1 nhận diện sản phẩm thì M0.4 được Set Đồng thời khi có cảm biến SS4 nhận diện sản phẩm đến thì Piston K1 sẽ hoạt động đẩy sản phẩm xuống thùng hàng đồng thời reset M0.4 Sau khi đẩy xong thì Piston rút về trạng thái ban đầu.

Khi có đồng thời 2 cảm biến SS1 và SS2 nhận diện sản phẩm thì M0.5 được Set Đồng thời khi sản phẩm đi qua cảm biến SS5 thì Piston K2 đẩy sản phẩm xuống thùng hàng đồng thời reset biến nhớ M0.5.

Tương tự như vậy khi cảm biến SS3 nhận diện sản phẩm thì M0.6 được Set Đồng thời khi sản phẩm đi đến vị trí cảm biến SS6 thì Piston K3 sẽ đẩy sản phẩm vào thùng đồng thời Reset biến nhớ M0.6

Khi sản phẩm bị lỗi và đi về cuối qua cảm biến SS7 thì đèn Q0.4 sẽ nhấp nháy Chỉ khi Stop thì coi như hệ thống được khắc phục và đèn sẽ tắt.

Mỗi lần đi qua cảm biến SS4 thì bộ đếm tăng lên 1 Khi đủ 2 thì đèn sẽ báo hiệu trong 3s rồi tự động tắt Báo hiệu thùng đã đủ sản phẩm.

Tương tự như vậy đối với cảm biến SS5 và SS6

Khi nhấn Stop thì động cơ ngừng hoạt động, cảm biến tắt

8 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

8.1 Kết luận

Qua bài mô phỏng trên thì em đã hiểu biết nhiều hơn về hệ thống tự động hoá trong công nghiệp Học được cách tư duy thiết kế lập trình PLC cho hệ thống, cũng như việc lập trình trên phần mềm Tia Porto Giúp em có nhiều kĩ năng hiểu biết hơn và định hướng trong tương lai rõ hơn

Mặc dù mới chỉ trên bản mô phỏng song việc thực thi cũng hoàn toàn phù hợp với trong thực tiễn Dự án hoàn toàn có thể được áp dụng trong công nghiệp cũng như đời sống bởi tính khả thi của nó

8.2 Hướng phát triển

Việc sử dụng hệ thống chưa hoàn toàn tối ưu, do đó trong tương lai nếu có

cơ hội, em sẽ cải thiện hệ thống chi tiết hơn Ví dụ ngoài việc phân loại theo chiều cao, em sẽ kết hợp cùng với đó là phân loại theo màu sắc kết hợp với theo khối lượng Như vậy thì việc phân loại sẽ đa dạng hơn và tốt hơn

Đây chỉ là một hệ thống tự động nhỏ trong một hệ thống lớn Việc đặt sản phẩm lên cũng như việc lấy sản phẩm đi khi đầy thùng hoàn toàn có thể tự động

mà không phải dùng bất kì nút gì hay báo hiệu cho người đến lấy Mà tất cả sẽ diễn ra tự động hoá đúng như những gì trong công nghiệp đã và đang phát triển mạnh mẽ

9 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

1 Đặt Vấn Đề………1

2 Mục Tiêu Đề Tài………2

3 Mô Tả Quy Trình Công Nghệ………3

4 Lựa Chọn ThiếBị……… ……….4

4.1Lựa chọn cảm biến……….……… 4

4.2 Lựa chọn plc………,… 5

Bảng tổng hợp thiết bị………6

5 Mạch Nối Dây và Mạch Động Lực……… ……9

5.1 Sơ đồ nối dây PLC……… 9

5.2 Mạch động lực……….…….10

6 Sơ Đồ Trạng Thái và Chương Trình PLC……… 11

6.1 Sơ đồ trạng thái………11

6.2 Chương trình PLC………11

7 Kết Quả Mô Phỏng……….….12

8 Kết Luận Và Hướng Phát Triển……… 19

8.1 Kết luận……….19

8.2 Hướng phát triển……….……… 19

9 Tài Liệu Tham Khảo……….……… 19 Chương trình PLC: