Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển hệ thống chiết rót, đóng nắp tự động

Đồ án PLC S7-1200 điều khiển hệ thống chiết rót, đóng nắp tự động. Tìm hiểu quy trình, sơ đồ, code PLC và ứng dụng thực tế. Tải miễn phí!

• Tác giả: Hồ Thị Trúc Linh
• Người hướng dẫn: ThS. Võ Khánh Thoại
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển mô hình chiết rót, đóng nắp tự động
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA ĐẠI DIỆN DOANH NGHIỆP
• NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN
• TÓM TẮT
• LỜI NÓI ĐẦU
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG
• 1.1. Giới thiệu chung về hệ thống
• 1.2. Phân loại máy chiết rót
• 1.2.1. Máy chiết rót bơm bằng bánh răng
• 1.2.2. Máy chiết rót bơm bằng piston
• 1.2.3. Máy chiết rót bằng bơm trục vít
• 1.2.4. Máy chiết rót bằng lưu lượng kế
• 1.2.5. Máy chiết rót kiểu đối lưu
• 1.2.6. Máy chiết rót kiểu đối lưu
• 1.3. Phân loại hệ chiết rót
• 1.3.1. Chiết rót hệ mâm xoay
• 1.3.2. Chiết rót hệ tuần tự
• 1.4. Chức năng chính của hệ thống
• 1.5. Các ứng dụng thực tiễn
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 2.1. Giới thiệu PLC
• 2.1.1. Khái quát chung về PLC
• 2.1.2. Cấu trúc chung của PLC
• 2.1.3. Nguyên lý hoạt động
• 2.1.4. Ưu điểm và nhược điểm
• 2.1.5. Ứng dụng của PLC
• 2.2. PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC
• 2.3. Giới thiệu hệ SCADA
• 2.3.1. Cấu tạo của hệ SCADA
• 2.4. Giới thiệu phần mềm TIA Portal
• 2.4.1. Ưu, nhược điểm của phần mềm
• 2.4.2. Các bước tạo một file project
• 2.4.3. Truyền thông giữa máy tính và PLC
• 3. CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHẦN CỨNG
• 3.1. Nguồn tổ ong
• 3.1.1. Thông số kỹ thuật
• 3.1.2. Sơ đồ đi dây nguồn tổ ong 24V-5A
• 3.2. Động cơ điện một chiều
• 3.2.1. Nguyên lý hoạt động
• 3.3. Pittong xy lanh
• 3.3.1. Nguyên lý hoạt động
• 3.3.2. Thông số kỹ thuật
• 3.4. Van đảo chiều khí nén
• 3.4.1. Nguyên lý hoạt động
• 3.4.2. Thông số kỹ thuật
• 3.5. Cảm biến khoảng cách
• 3.5.1. Thông số kỹ thuật
• 3.6. Cảm biến tiệm cận
• 3.6.1. Thông số kỹ thuật
• 3.7. Role trung gian
• 3.7.1. Nguyên lý hoạt động
• 3.7.2. Thông số kỹ thuật
• 3.8. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
• 3.9. Băng chuyền sản phẩm
• 3.9.1. Giới thiệu chung
• 4. CHƯƠNG 4: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
• 4.1. Quy trình công nghệ
• 4.2. Yêu cầu chính của hệ thống
• 4.3. Các chức năng chính của hệ thống
• 4.4. Sơ đồ nối dây PLC
• 4.5. Bảng phân công đầu vào ra
• 4.5.1. Đầu vào input
• 4.5.2. Đầu ra output
• 4.6. Giản đồ thời gian
• 4.7. Lưu đồ chung của toàn hệ thống
• 4.8. Chương trình con chế độ bằng tay
• 4.9. Chương trình con chế độ vận hành tự động
• 4.10. Thiết kế giao diện WinCC
• 4.10.1. Tạo màn hình mới cho HMI
• 4.10.2. Giao diện của hệ thống điều khiển chiết rót đóng nắp tự động trên WinCC
• 4.11. Bảng điều khiển của hệ thống
• 4.12. Thi công mô hình thực tế
• 4.13. Kết quả đạt được
• 4.14. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Khám phá toàn cảnh đồ án PLC S7 1200 chiết rót tự động

Đồ án PLC S7-1200: Điều khiển chiết rót, đóng nắp tự động là một đề tài nghiên cứu ứng dụng điển hình trong lĩnh vực tự động hóa sản xuất. Mục tiêu cốt lõi của đồ án là thiết kế và thi công một mô hình mô phỏng dây chuyền sản xuất nước đóng chai, từ khâu đưa chai vào băng tải sản phẩm, chiết rót dung dịch, cấp nắp, vặn nắp cho đến khi đưa sản phẩm hoàn thiện ra ngoài. Trái tim của hệ thống là bộ điều khiển logic khả trình PLC Siemens S7-1200, cụ thể là CPU 1214C DC/DC/DC, một thiết bị mạnh mẽ và linh hoạt cho các ứng dụng vừa và nhỏ. Việc lựa chọn PLC S7-1200 không chỉ vì hiệu năng ổn định mà còn vì khả năng tích hợp dễ dàng với các phần mềm lập trình và giám sát hiện đại. Toàn bộ quy trình được lập trình và quản lý thông qua phần mềm TIA Portal, một nền tảng tự động hóa tích hợp toàn diện của Siemens. Nền tảng này cho phép cấu hình phần cứng, lập trình PLC S7-1200 bằng nhiều ngôn ngữ như ngôn ngữ lập trình LAD hoặc ngôn ngữ SCL, đồng thời thiết kế giao diện HMI trên WinCC Basic/Comfort. Mô hình thực tế bao gồm các cơ cấu chấp hành như động cơ băng tải, xi lanh khí nén để kẹp giữ chai và đóng nắp, van điện từ điều khiển dòng chảy chất lỏng, và hệ thống cảm biến phức hợp. Hệ thống này là minh chứng rõ ràng cho việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào giải quyết bài toán thực tiễn, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong công nghiệp.

1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đồ án PLC S7 1200

Mục tiêu chính của đề tài là xây dựng một hệ thống chiết rót tự động hoàn chỉnh, có khả năng vận hành ổn định và chính xác. Cụ thể, hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu: tự động nhận diện chai, định vị chính xác tại các trạm xử lý, chiết rót đúng định lượng, và đóng nắp chặt. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán, lựa chọn thiết bị phần cứng phù hợp và phát triển thuật toán điều khiển tối ưu. Đối tượng nghiên cứu là mô hình dây chuyền thu nhỏ, sử dụng chai nhựa có dung tích xác định. Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu các tài liệu kỹ thuật về PLC Siemens, các loại cảm biến, cơ cấu chấp hành và tham khảo các hệ thống tương tự trong thực tế. Trích dẫn từ đồ án gốc của nhóm sinh viên Hồ Thị Trúc Linh và Trà Thắng Lợi (ĐH Sư phạm Kỹ thuật Đà Nẵng, 2022) nhấn mạnh: “Mục đích thực hiện đề tài là nâng cao hiệu quả công việc, giảm bớt sức người và tiết kiệm chi phí nhân công, đồng thời đảm bảo độ chính xác và an toàn cao”.

1.2. Tổng quan về công nghệ tự động hóa trong sản xuất

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đặt ra yêu cầu cấp thiết về tự động hóa sản xuất. Các hệ thống điều khiển tự động sử dụng PLC đã thay thế phần lớn các phương pháp điều khiển thủ công hoặc dùng rơ-le truyền thống. Ưu điểm của PLC là tính linh hoạt, dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển, độ tin cậy cao và khả năng kết nối mạng mạnh mẽ. Trong ngành công nghiệp đồ uống và thực phẩm, dây chuyền chiết rót, đóng nắp là một khâu quan trọng. Việc tự động hóa công đoạn này không chỉ tăng năng suất mà còn đảm bảo các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Các công nghệ như SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) và HMI (Human-Machine Interface) cho phép giám sát và điều khiển toàn bộ quá trình từ một trung tâm, giúp người vận hành dễ dàng theo dõi trạng thái hệ thống, cài đặt thông số và xử lý sự cố kịp thời, hướng tới một nhà máy thông minh và hiệu quả.

II. Vì sao cần tự động hóa chiết rót với đồ án PLC S7 1200

Các quy trình chiết rót và đóng nắp thủ công hoặc bán tự động tồn tại nhiều hạn chế cố hữu. Vấn đề lớn nhất là năng suất thấp và không ổn định, phụ thuộc nhiều vào tốc độ và sự tập trung của người lao động. Điều này dẫn đến chi phí nhân công cao nhưng hiệu quả sản xuất không tương xứng. Một thách thức khác là độ chính xác. Việc chiết rót thủ công khó đảm bảo định lượng đồng đều giữa các sản phẩm, gây lãng phí nguyên liệu và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Tương tự, lực siết nắp không đồng nhất có thể gây rò rỉ hoặc khó mở cho người tiêu dùng. An toàn lao động cũng là một mối quan ngại khi công nhân phải làm việc liên tục với máy móc. Đồ án PLC S7-1200 ra đời để giải quyết triệt để những vấn đề này. Bằng cách tự động hóa hoàn toàn, hệ thống loại bỏ yếu tố con người khỏi các công đoạn lặp đi lặp lại, giúp tăng năng suất lên nhiều lần. Hệ thống sử dụng cảm biến mức chất lỏng và timer trong PLC để đảm bảo việc chiết rót chính xác đến từng mililit. Cơ cấu đóng nắp được điều khiển bằng động cơ hoặc xi lanh khí nén với lực được cài đặt trước, đảm bảo độ đồng đều tuyệt đối. Toàn bộ hệ thống vận hành trong một quy trình khép kín, giảm thiểu rủi ro tai nạn lao động và nâng cao tính an toàn. Đây là một giải pháp toàn diện, đáp ứng nhu cầu cấp thiết về hiện đại hóa trong ngành sản xuất.

2.1. Hạn chế của phương pháp chiết rót và đóng nắp thủ công

Phương pháp thủ công bộc lộ nhiều nhược điểm nghiêm trọng trong môi trường sản xuất công nghiệp. Năng suất bị giới hạn bởi sức người, dễ xảy ra sai sót do mệt mỏi, và không thể đảm bảo tính đồng nhất của sản phẩm. Việc định lượng chất lỏng bằng mắt hoặc dụng cụ đo đơn giản thường có sai số lớn. Khâu đóng nắp bằng tay cũng không đảm bảo lực siết tiêu chuẩn. Hơn nữa, quy trình thủ công làm tăng nguy cơ nhiễm bẩn sản phẩm, đặc biệt trong ngành thực phẩm và dược phẩm. Chi phí vận hành dài hạn cũng là một vấn đề khi phải duy trì một đội ngũ nhân công lớn. Những hạn chế này là động lực chính thúc đẩy việc nghiên cứu và ứng dụng các hệ thống chiết rót tự động.

2.2. Lợi ích của việc ứng dụng PLC trong tự động hóa sản xuất

Việc ứng dụng PLC Siemens vào dây chuyền sản xuất mang lại nhiều lợi ích vượt trội. PLC cho phép xây dựng các thuật toán điều khiển phức tạp một cách dễ dàng, điều khiển đồng thời nhiều thiết bị như động cơ, van, xi lanh. Chương trình điều khiển có thể được thay đổi, nâng cấp nhanh chóng mà không cần can thiệp vào phần cứng. Độ tin cậy và khả năng chống nhiễu của PLC trong môi trường công nghiệp rất cao, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định 24/7. Khả năng kết nối với giao diện HMI và hệ thống SCADA giúp việc giám sát và thu thập dữ liệu trở nên trực quan và hiệu quả. Nhờ vậy, doanh nghiệp có thể tối ưu hóa quy trình, giảm thời gian chết và nâng cao chất lượng sản phẩm một cách bền vững.

III. Hướng dẫn lựa chọn phần cứng cho hệ thống chiết rót tự động

Việc lựa chọn thiết bị phần cứng đóng vai trò quyết định đến sự ổn định và hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Trung tâm điều khiển là bộ PLC S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC. Module này được chọn vì có đủ số lượng ngõ vào/ra số (14 DI/10 DQ) và 2 ngõ vào tương tự, phù hợp với quy mô của mô hình. Nó cũng tích hợp sẵn cổng Profinet, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kết nối với máy tính và giao diện HMI. Hệ thống truyền động chính là băng tải sản phẩm, được vận hành bởi một động cơ băng tải một chiều 24VDC, đủ mạnh để di chuyển các chai một cách trơn tru. Để xác định vị trí của chai tại các trạm, hệ thống sử dụng kết hợp nhiều loại cảm biến. Cảm biến quang (cảm biến hồng ngoại) được dùng để phát hiện chai đi vào băng tải. Tại trạm chiết rót và đóng nắp, cảm biến tiệm cận loại từ tính được sử dụng để định vị chai với độ chính xác cao. Cơ cấu chấp hành bao gồm các xi lanh khí nén tác động kép, được điều khiển bởi các van điện từ 5/2. Các xi lanh này thực hiện nhiệm vụ chặn chai, kẹp giữ và đẩy cơ cấu vặn nắp. Quá trình chiết rót được thực hiện bởi một máy bơm mini 12VDC, điều khiển đóng/mở thông qua một rơ-le trung gian kết nối với ngõ ra của PLC. Toàn bộ thiết bị được cấp nguồn bởi một bộ nguồn tổ ong 24VDC - 5A, đảm bảo cung cấp năng lượng ổn định cho cả PLC và các cơ cấu chấp hành.

3.1. Phân tích bộ điều khiển trung tâm PLC S7 1200 CPU 1214C

CPU 1214C DC/DC/DC là một lựa chọn tối ưu cho các bài toán điều khiển cỡ nhỏ và trung bình. Với bộ nhớ làm việc 50KB, nó đủ khả năng xử lý các chương trình điều khiển phức tạp. Việc tích hợp sẵn 14 ngõ vào số và 10 ngõ ra số giúp giảm chi phí mua thêm module mở rộng cho các ứng dụng cơ bản. Đặc biệt, nó hỗ trợ các bộ đếm tốc độ cao (HSC) và ngõ ra phát xung (PTO), rất hữu ích cho các ứng dụng yêu cầu điều khiển vị trí hoặc tốc độ chính xác. Khả năng lập trình trên nền tảng TIA Portal thống nhất cũng là một ưu điểm lớn, giúp đơn giản hóa quá trình phát triển và gỡ lỗi dự án.

3.2. Vai trò của cảm biến và cơ cấu chấp hành trong hệ thống

Cảm biến đóng vai trò là "giác quan" của hệ thống. Cảm biến quang E3F-DS30C4 phát hiện sự hiện diện của chai, khởi động chu trình. Cảm biến tiệm cận SN04-N đảm bảo chai dừng đúng vị trí, là điều kiện tiên quyết cho việc chiết rót và đóng nắp chính xác. Cơ cấu chấp hành là "cơ bắp" thực thi các lệnh từ PLC. Xi lanh khí nén (loại TN10-20S và CDJ2B10-100) cung cấp lực đẩy và kẹp mạnh mẽ, dứt khoát. Van điện từ hoạt động như một công tắc điều khiển dòng khí nén đến xi lanh. Sự phối hợp nhịp nhàng giữa cảm biến và cơ cấu chấp hành, dưới sự điều khiển của PLC, tạo nên một chu trình tự động hóa hoàn hảo.

IV. Phương pháp lập trình PLC S7 1200 và thiết kế giao diện HMI

Phần mềm là linh hồn của hệ thống tự động. Toàn bộ quá trình phát triển chương trình điều khiển và giám sát cho đồ án được thực hiện trên nền tảng TIA Portal V16. Quy trình bắt đầu bằng việc xây dựng sơ đồ khối hệ thống và lưu đồ giải thuật chi tiết cho từng chế độ hoạt động: tự động và bằng tay. Lưu đồ giải thuật mô tả logic của chương trình, từ việc kiểm tra tín hiệu đầu vào từ các cảm biến, xử lý theo thuật toán đã định, cho đến việc xuất tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành. Dựa trên lưu đồ, chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder Logic), một ngôn ngữ đồ họa trực quan, mô phỏng lại sơ đồ mạch rơ-le, rất phù hợp cho các bài toán điều khiển tuần tự. Các khối hàm chức năng (Function Blocks - FB) và hàm (Functions - FC) được sử dụng để cấu trúc hóa chương trình, giúp mã nguồn trở nên rõ ràng, dễ quản lý và tái sử dụng. Song song với việc lập trình PLC S7-1200, giao diện giám sát và điều khiển được thiết kế trên WinCC Basic. Giao diện HMI này cho phép người vận hành khởi động/dừng hệ thống, chọn chế độ hoạt động, cài đặt thời gian chiết rót, và theo dõi trạng thái của từng thiết bị (băng tải, xi lanh, bơm) theo thời gian thực. Việc kết nối giữa các biến trong chương trình PLC và các đối tượng trên màn hình HMI được thực hiện dễ dàng thông qua cơ chế kéo-thả trong TIA Portal, đảm bảo tính đồng bộ và chính xác.

4.1. Xây dựng lưu đồ giải thuật và lập trình bằng ngôn ngữ LAD

Lưu đồ giải thuật là bước quan trọng đầu tiên, giúp hệ thống hóa tư duy logic trước khi viết mã. Lưu đồ mô tả chi tiết các bước của chu trình: Chờ tín hiệu từ cảm biến quang -> Khởi động động cơ băng tải -> Chai đến vị trí, cảm biến tiệm cận tác động -> Dừng băng tải, xi lanh kẹp chai -> Mở van điện từ, bơm hoạt động -> Đủ thời gian, đóng van, dừng bơm -> Xi lanh cấp nắp, vặn nắp -> Nhả kẹp, băng tải chạy. Dựa trên lưu đồ này, chương trình ngôn ngữ lập trình LAD được xây dựng với các network (mạng) tương ứng cho từng bước. Các lệnh logic như tiếp điểm thường mở/thường đóng, cuộn dây, timer, counter được sử dụng để hiện thực hóa thuật toán một cách hiệu quả.

4.2. Thiết kế giao diện HMI giám sát và điều khiển trên WinCC

Giao diện HMI được thiết kế với mục tiêu thân thiện và dễ sử dụng cho người vận hành. Màn hình chính hiển thị sơ đồ mô phỏng dây chuyền, với các đèn báo trạng thái cho từng thiết bị. Các nút nhấn ảo cho phép thực hiện các chức năng Start, Stop, Reset, và chọn chế độ Auto/Manual. Một vùng riêng được dành để cài đặt các thông số quan trọng như thời gian bơm, thời gian đóng nắp. Các cảnh báo (alarm) cũng được tích hợp để thông báo các lỗi có thể xảy ra, giúp xử lý sự cố nhanh chóng. Thiết kế này giúp tối ưu hóa tương tác giữa người và máy, nâng cao khả năng quản lý hệ thống.

4.3. Mô phỏng hệ thống với phần mềm Factory I O Tùy chọn

Để kiểm tra thuật toán điều khiển trước khi triển khai trên mô hình thật, việc sử dụng phần mềm mô phỏng Factory I/O là một giải pháp hiệu quả. Factory I/O cung cấp một môi trường 3D với thư viện các thiết bị công nghiệp ảo như băng tải, cảm biến, máy móc. Nó có thể kết nối trực tiếp với PLC ảo (PLCSIM) trong TIA Portal. Bằng cách này, người lập trình có thể chạy thử chương trình, quan sát hoạt động của dây chuyền ảo, phát hiện và sửa các lỗi logic mà không cần đến phần cứng vật lý. Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo chương trình hoạt động chính xác ngay từ lần chạy đầu tiên trên mô hình thật.

V. Phân tích mô hình thực tiễn và kết quả từ đồ án PLC

Sau quá trình thiết kế và lập trình, mô hình thực tế của hệ thống chiết rót tự động đã được thi công và vận hành thử nghiệm. Kết quả đạt được cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, đúng với các yêu cầu thiết kế ban đầu. Chu trình vận hành tự động diễn ra một cách tuần tự và nhịp nhàng: chai được đưa vào, di chuyển trên băng tải, dừng chính xác tại các trạm, được chiết rót và đóng nắp, sau đó di chuyển ra khu vực thành phẩm. Các cảm biến tiệm cận và cảm biến quang hoạt động chính xác, cung cấp tín hiệu phản hồi tin cậy cho bộ điều khiển PLC S7-1200. Các cơ cấu chấp hành như xi lanh khí nén và động cơ phản hồi nhanh chóng với tín hiệu điều khiển, thực hiện các thao tác một cách dứt khoát. Giao diện HMI trên WinCC Basic hiển thị đầy đủ và trực quan trạng thái của hệ thống, cho phép người vận hành dễ dàng điều khiển và giám sát. Đồ án đã thành công trong việc tích hợp các kiến thức về cơ khí, điện, điện tử và lập trình điều khiển để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh. Đây không chỉ là một mô hình học tập mà còn là một minh chứng thực tiễn về tiềm năng ứng dụng của PLC Siemens trong việc giải quyết các bài toán tự động hóa sản xuất trong công nghiệp, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

5.1. Đánh giá kết quả vận hành thực tế của mô hình

Qua quá trình chạy thử, mô hình đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả. Hệ thống có thể xử lý một chu trình hoàn chỉnh trong một khoảng thời gian ngắn, đáp ứng được mục tiêu về năng suất ở quy mô mô hình. Độ chính xác trong khâu định vị và chiết rót được đảm bảo. Các chế độ vận hành bằng tay và tự động đều hoạt động tốt, cho phép linh hoạt trong quá trình kiểm tra và vận hành. Một số tồn tại nhỏ như độ trễ cơ khí hoặc sai số nhỏ trong định lượng đã được ghi nhận để có phương án hiệu chỉnh và cải tiến trong các phiên bản sau. Nhìn chung, kết quả đạt được là rất khả quan và phù hợp với mục tiêu đề ra của đồ án.

5.2. Hướng phát triển và nâng cấp cho đồ án trong tương lai

Từ nền tảng của đồ án này, có nhiều hướng phát triển tiềm năng để hoàn thiện và nâng cao tính năng của hệ thống. Một hướng cải tiến là tích hợp thêm hệ thống kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS) bằng camera công nghiệp (machine vision) để tự động loại bỏ các sản phẩm lỗi (chai bị móp, chiết thiếu/thừa, nắp bị lệch). Hệ thống cũng có thể được mở rộng với các công đoạn khác như dán nhãn, đóng thùng tự động để tạo thành một dây chuyền hoàn chỉnh. Về mặt điều khiển, có thể nghiên cứu áp dụng các thuật toán điều khiển thông minh hơn, hoặc kết nối hệ thống với một mạng công nghiệp lớn hơn để thu thập dữ liệu sản xuất, phục vụ cho việc phân tích và tối ưu hóa trên quy mô toàn nhà máy, hướng tới mô hình Công nghiệp 4.0.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7- 1200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP TỰ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG Họ và tên sinh viên: Hồ Thị Trúc Linh Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Võ Khánh Thoại Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Trúc Linh MSV: 1811505520227 Trà Thắng Lợi MSV: 1811505520127 Lớp: 18TDH2 Đà Nẵng, 05/2022 ĐỘNG 2022 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Võ Khánh Thoại Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Trúc Linh MSV: 1811505520227 Trà Thắng Lợi MSV: 1811505520127 Lớp: 18TDH2 Đà Nẵng, 05/2022 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA ĐẠI DIỆN DOANH NGHIỆP.

TIEU LUAN MOI download : [e-mail] NHẬN XÉT CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] TÓM TẮT Tên đề tài: Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển mô hình chiết rót, đóng nắp chai tự động. Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Trúc Linh MSV: 1811505520227 Lớp: 18TDH2 Trà Thắng Lợi MSV: 1811505520227 Lớp: 18TDH1 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay các sản phẩm đóng chai đƣợc sản xuất ngày càng nhiều phục vụ nhu cầu ngày càng cao của xã hội, một phần do các sản phẩm đóng chai nói chung đƣợc bảo quản tốt hơn, có thể để đƣợc lâu hơn và cũng thuận tiện hơn trong quá trình vận chuyển sản phẩm đi tiêu thụ so với khi bảo quản trong hộp, túi nilong…ngoài ra một phần nữa đó là về mặt thẩm mỹ của sản phẩm nên các sản phẩm đóng trong chai, lọ ngày càng đƣợc sản xuất nhiều hơn.

Và tất nhiên song song với nó là công nghệ đóng nắp chai điều khiển bằng hệ thống PLC, khâu không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất các sản phẩm đóng chai. Mục đích thực hiện đề tài - Nâng cao hiệu quả công việc. - Giảm bớt sức ngƣời và tiết kiệm một khoản chi phí nhân công. - Độ chính xác an toàn cao.

Mục tiêu đề tài • Hệ thống điều khiển chiết rót - đóng nắp chai là một hệ thống điều khiển thông minh tự động sử dụng PLC nhằm hạn chế tối đa không gian, giảm sức ngƣời,… Đƣa khoa học công nghệ tự động vào giải quyết các bài toán nhƣ nhu cầu thực tế. Đối tƣợng nhóm nghiên cứu ở đây là việc quản lý số lƣợng chai trong quá trình sản xuất và hệ thống chiết rót dung dịch, đóng nắp chai và điều khiển bằng màn hình HMI. Mọi việc đều đƣợc tự động hóa nên ngoài phần lắp đặt về cơ khí, điện nhóm đi sâu vào lập trình chƣơng trình điều khiển sao cho hệ thống luôn luôn đƣợc cân bằng và hoạt động ổn định nhất. Tiết kiệm năng lƣợng tiêu thụ đồng thời giảm lãng phí sản phẩm trong quá trình sản xuất.

Phạm vi, đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu - Phạm vi: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống chiết rót chai tự động. Hệ thống bao gồm những phần chính nhƣ: băng tải, cơ cấu bơm nƣớc, mâm xoay, cơ cấu cấp nắp tự động, cơ cấu vặn nắp, cơ cấu đóng thùng. TIEU LUAN MOI download : [e-mail] - Đối tƣợng nghiên cứu: Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động. Chai nƣớc nhựa loại nắp vặn với dung tích 297 ml.

Hệ thống điều khiển bởi bộ điều khiển PLC. Nghiên cứu đặc điểm sản xuất và lập trình điều khiển hệ thống. - Phƣơng pháp nghiên cứu: tìm hiểu quy trình vận hành, các hệ thống đã có trong thực tế. Tài liệu về điều khiển tự động hóa, các thiết bị linh kiện sử dụng.

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống chiết rót đóng nắp tự động. Chƣơng 2: Tổng quan về hệ thống điều khiển Chƣơng 3: Lựa chọn thiết bị phần cứng Chƣơng 4: Chƣơng trình điều khiển, giám sát và thi công mô hình KẾT LUẬN TIEU LUAN MOI download : [e-mail] TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS. Võ Khánh Thoại Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Trúc Linh Mã SV: 1811505520227 Trà Thắng Lợi Mã SV: 1811505520127 1. Tên đề tài: “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển mô hình chiết rót, đóng nắp tự động”.

Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Trần Văn Hiếu, “Tự Động Hóa PLC S7 – 1200 Với TIA Portal”, năm 2019, nhà xuất bản khoa học - kỹ thuật. - Lê Chí Kiên, “Giáo trình Đo lƣờng cảm biến”, năm 2013, nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. Nội dung chính của đồ án: Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống chiết rót đóng nắp tự động Chƣơng 2: Tổng quan hệ thống điều khiển Chƣơng 3: Chƣơng trình điều khiển và giám sát Chƣơng 4: Thi công mô hình hệ thống chiết rót đóng nắp tự động KẾT LUẬN 4.

Các sản phẩm dự kiến - Mô hình về hệ thống chiết rót đóng nắp tự động, điều khiển và giám sát qua WinCC. Ngày nộp đồ án: 30/05/2022 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022 Trƣởng Bộ môn Ngƣời hƣớng dẫn TS. Phạm Thanh Phong ThS. Võ Khánh Thoại TIEU LUAN MOI download : [e-mail] LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối với sự phát triển của một quốc gia.

Với các nƣớc phát triển nhƣ Mỹ, Nhật,…thì tự động hóa đã trở nên quen thuộc. Ở các nƣớc này máy móc hầu nhƣ đã thay thế lao động chân tay, số lƣợng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sƣ có tay nghề, điều khiển giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính. Việt Nam là nƣớc đang phát triển thì nhu cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức cần thiết đối với sự phát triển kinh tế, phát triển đất nƣớc. Áp dụng những kiến thức đã học trong suốt bốn năm học tại trƣờng nhóm chúng em thực hiện đề tài “ ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CHIẾT RÓT, ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG”.

Là sinh viên ngành Tự động hóa, việc trang bị cho mình những kiến thức về điều khiển Logic, SCADA là một công cụ hữu hiệu để em bổ sung, mở rộng, và tổng kết kiến thức căn bản về việc điều khiển các thiết bị và động cơ. Mặc dù vậy, với vị trí là một sinh viên còn đang ngồi trên ghế nhà trƣờng, với kiến thức và kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận đƣợc nhiều ý kiến góp ý của quý thầy cô trong hội đồng để có thêm những kiến thức quý báu và hoàn thiện hơn trong thời gian tới. Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Võ Khánh Thoại cùng các thầy cô bộ môn Tự động hóa và khoa Điện- Điện tử đã tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện đồ án này. Chúng em xin chân thành cảm ơn ! i TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CAM ĐOAN Nhóm chúng em xin cam đoan trong quá trình hoàn thiện đề tài tốt nghiệp “Ứng dụng PLC S7-1200 điều khiển mô hình chiết rót, đóng nắp tự động” là quá trình nghiên cứu của bản thân dƣới sự hƣớng dẫn của thầy Võ Khánh Thoại.

Đồng thời những tài liệu đƣợc sử dụng đều đƣợc trích nguồn rõ ràng đầy đủ. Nhóm em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung trong đề tài đồ án của nhóm. Sinh viên thực hiện Trà Thắng Lợi Hồ Thị Trúc Linh ii TIEU LUAN MOI download : [e-mail] MỤC LỤC NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA ĐẠI DIỆN DOANH NGHIỆP.

NHẬN XÉT CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN. TÓM TẮT LỜI NÓI ĐẦU. ii DANH SÁCH CÁC BẢNG. viii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .ix Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT ĐÓNG NẮP TỰ ĐỘNG 1 1.

Giới thiệu chung về hệ thống. Phân loại máy chiết rót. Máy chiết rót bơm bằng bánh răng. Máy chiết rót bơm bằng piston.

Máy chiết rót bằng bơm trục vít. Máy chiết rót bằng lưu lượng kế. Máy chiết rót kiểu đối lưu. Máy chiết rót kiểu đối lưu.

Phân loại hệ chiết rót. Chiếc rót hệ mâm xoay. Chiếc rót hệ tuần tự. Chức năng chính của hệ thống.

Các ứng dụng thực tiễn .8 Chƣơng 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN. Giới thiệu PLC. Khái quát chung về PLC. Cấu trúc chung của PLC.

Nguyên lý hoạt động. Ưu điểm và nhược điểm. Ứng dụng của PLC. PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/DC.

Giới thiệu hệ SCADA.18 iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Cấu tạo của hệ SCADA. Giới thiệu phần mềm TIA Portal. Ưu, nhược điểm của phần mềm.

Các bước tạo một file project. Truyền thông giữa máy tính và PLC .24 Chƣơng 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHẦN CỨNG. Nguồn tổ ong. Thông số kỹ thuật.

Sơ đồ đi dây nguồn tổ ong 24V-5A. Động cơ điện một chiều. Nguyên lý hoạt động. Pittong xy lanh.

Nguyên lý hoạt động. Thông số kỹ thuật. Van đảo chiều khí nén. Nguyên lý hoạt động.

Thông số kỹ thuật. Cảm biến khoảng cách. Thông số kỹ thuật. Cảm biến tiệm cận.

Thông số kỹ thuật. Role trung gian. Nguyên lý hoạt động .34 iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Thông số kỹ thuật.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Băng chuyền sản phẩm. Giới thiệu chung .37 Chƣơng 4: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH. Quy trình công nghệ.

Yêu cầu chính của hệ thống. Các chức năng chính của hệ thống. Sơ đồ nối dây PLC. Sơ đồ nối dây PLC.

Bảng phân công đầu vào ra. Đầu vào input. Đầu ra output. Giản đồ thời gian.

Lưu đồ chung của toàn hệ thống. Chương trình con chế độ bằng tay. Chương trình con chế độ vận hành tự động. Thiết kế giao diện WinCC.

Tạo màn hình mới cho HMI. Giao diện của hệ thống điều khiển chiết rót đóng nắp tự động trên WinCC 47 4. Bảng điều khiển của hệ thống. Thi công mô hình thực tế.

Kết quả đạt được. Hướng phát triển đề tài.55 v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.