Chương 1 đến Chương 5 TS. Trần Hùng Cường 6. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngày tháng năm 2024 Trưởng Bộ môn Giảng viên hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TS. Nguyễn Quang Thuấn TS.
Trần Hùng Cường NGUYỄN BÁ TRUNG v MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sinh viên đã hoàn thành và nộp Đồ án tốt nghiệp cho Hội đồng chấm tốt nghiệp ngày. Sinh viên làm ĐATN (Ký và ghi rõ họ tên) Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp đã được Hội đồng tốt nghiệp của Khoa thông qua ngày. Chủ tịch Hội đồng (Ký và ghi rõ họ tên) NGUYỄN BÁ TRUNG vi MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là Đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Điều khiển lập trình PLC S7 – 1200 cho hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc và mô phỏng hệ thống giám sát với Wincc ” là công trình nghiên cứu độc lập của cá nhân em dưới sự hướng dẫn của Thầy TS.Trần Hùng Cường. Đề tài này được thực hiện dựa theo các cơ sở nghiên cứu lý thuyết đã học, thực tập thực tiễn.
Các tài liệu tham khảo đều ghi rõ nguồn gốc. Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm, kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra nếu có vấn đề xảy ra. Hà Nội, Ngày tháng năm 2024 Sinh viên làm ĐATN NGUYỄN BÁ TRUNG vii MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Từ những thực tế của ngành công nghiệp Việt Nam, là sinh viên ngành Điện công nghiệp và dân dụng của trường Đại học Thủy Lợi, từ những kiến thức đã được học và sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của Thầy TS. Trần Hùng Cường em đã lựa chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Điều khiển lập trình PLC S7 – 1200 cho hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc và mô phỏng hệ thống giám sát với Wincc”.
Do kiến thức còn hạn chế việc hoàn thành đề tài không tránh được những sai lầm thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý , đánh giá của các thầy cô để có thể rút ra được kinh nghiệm phát triển đề tài cũng như phát triển được công việc sau này. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thầy TS. Trần Hùng Cường đã hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong thời gian thực hiện và hoàn thành đồ án.
Em cũng xin cảm ơn toàn bộ Thầy/ Cô trường Đại học Thủy Lợi nói chung và Khoa Điện – Điện Tử nói riêng đã tạo điều kiện tốt nhất để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày tháng năm 2024 Sinh viên làm ĐATN NGUYỄN BÁ TRUNG viii MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.x DANH MỤC BẢNG BIỂU.xiii – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.1 – Giới thiệu chung về hệ thống phân loại sản phẩm.1 – Giới thiệu chung. 1 – Các phương pháp về phân loại sản phẩm.2 – Giới thiệu về đề tài “Phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng PLC S7 - 1200”4 – Mục tiêu thiết kế hệ thống.4 – Phạm vi và nội dung thiết kế hệ thống.5 - TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG.6 – Tổng quan về PLC. 6 – Giới thiệu chung.
6 – Phân loại PLC.7 – Cấu trúc chung của PLC.9 – Một số lệnh cơ bản trong PLC S7 – 1200.10 – Ứng dụng của PLC. 15 – Định nghĩa của băng tải.15 – Cấu tạo chung của băng tải. 15 – Cảm biến quang. 16 – Định nghĩa cảm biến quang.
16 – Cấu trúc của cảm biến quang.17 – Vai trò và ứng dụng của cảm biến quang.18 – Piston xylanh đẩy sản phẩm.18 – Định nghĩa của Piston xylanh.18 – Phân loại Piston xylanh khí nén.19 – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của piston xylanh tác động kép.20 – Van đảo chiều. 20 – Định nghĩa của van đảo chiều.20 NGUYỄN BÁ TRUNG ix MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van đảo chiều 5/2.21 – Nút ấn và đèn báo. 22 – Động cơ điện một chiều.22 – Định nghĩa động cơ điện một chiều.22 – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều.23 – Các thiết bị bảo vệ trong hệ thống.24 – Relay trung gian.26 - THIẾT KẾ HỆ THỐNG.28 – Thiết kế tổng quan mô hình. 28 – Nguyên lý hoạt động của hệ thống.28 – Sơ đồ kết nối PLC S7 – 1200.
30 – Sơ đồ khối chung toàn hệ thống.30 – Sơ đồ khối chế độ bằng tay.30 – Sơ đồ khối chế độ tự động.32 – CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN.34 – Các biến của PLC.34 – Code chương trình và giải thích.37 – Kết quả mô phỏng online. 51 – MÔ PHỎNG WINCC.52 – Tổng quan về Tia Potal V16. 52 – Tổng quan về WINCC.55 KẾT LUẬN CHUNG. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO.57 NGUYỄN BÁ TRUNG x MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mô hình phân loại sản phẩm.2: Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc.3: Mô hình phân loại sản phẩm theo hình dạng.4: Mô hình phân loại sản phẩm theo cân nặng.5: Mô hình phân loại sản phẩm theo mã vạch.1: Thiết bị điều khiển lập trình – PLC.2: PLC S7 - 300 CPU 319 - 3 PN/DP.3: PLC S7 - 1200 1211C DC/DC/DC.4: PLC S7 - 1500 1516-3PN/DP.5: PLC MITSUBISHI ALPHA 2 SERIES LOGIC AL2-24MR-A.6: PLC OMRON CP1E-NA20DT1-D.7: PLC S7 - 1200 1212C AC/DC/RLY.8: Hệ thống PLC.9: Lệnh thường đóng.10: Lệnh thường mở.18: Lệnh Timer TON.19: Lệnh Timer TOFF.20: Lệnh Timer TONR.21: Lệnh đếm lên CTU.22: Lệnh đếm xuống CTD.23: Lệnh đếm lên xuống CTUD.25: Cấu tạo chung về băng tải.26: Cảm biến quang.27: Cấu trúc của cảm biến quang.29: Các loại Piston xylanh thông dụng.30: Cấu tạo của Piston xylanh tác động kép.31: Van đảo chiều 5/2.32: Cấu tạo van đảo chiều 5/2.22 NGUYỄN BÁ TRUNG xi MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.35: Động cơ điện một chiều.36: Cấu tạo động cơ điện một chiều.38: Cấu tạo Aptomat.39: Nguyên lý hoạt động của Aptomat.40: Relay trung gian.41: Cấu tạo của Relay.42: Nhiệm vụ của Relay trung gian.1: Mô phỏng mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.2: Sơ đồ kết nối PLC S7 - 1200.3: Sơ đồ khối chung toàn hệ thống.4: Sơ đồ khối chế độ bằng tay ( MANU ).5: Sơ đồ khối chế độ tự động ( AUTO ).1: Network 1 – Chế độ vận hành chương trình chính.2: Network 2 – Gọi chương trình con điều khiển tự động ( Auto ).3: Network 3 – Gọi chương trình con điều khiển bằng tay ( Manu ).4: Network 4 – Chương trình con đầu ra Output.5: Network 5 – Chương trình con mô phỏng.6: Network 6 – Reset tẩ cả bộ đếm.7: Network 7 – Reset các bit mô phỏng.8: Network 1 – Điều khiển đầu vào chương trình tự động.9: Network 2 – Điều khiển băng tải 2 chương trình tự động.10: Network 3 – Điều khiển xylanh sản phẩm màu đỏ.11: Network 4 – Điều khiển xylanh sản phẩm màu xanh.12: Network 5 – Đếm sản phẩm màu vàng.13: Network 6 – Reset bộ đếm từng màu.14: Network 1 – Điều khiển băng tải 1 chương trình điều khiển bằng tay.15: Network 2 – Điều khiển băng tải 2 chương trình điều khiển bằng tay.16: Network 3 – Điều khiển xylanh sản phẩm màu đỏ.17: Network 4 – Điều khiển xylanh sản phẩm vào.18: Network 5 – Điều khiển xylanh sản phẩm màu xanh.19: Network 1 – Set đầu ra băng tải 1.20: Network 2 – Set đầu ra băng tải 2.21: Network 3 – Set đầu ra xylanh đẩy sản phẩm màu đỏ.22: Network 4 – Set đầu ra xylanh đẩy sản phẩm vào.23: Network 5 – Set đầu ra xylanh đẩy sản phẩm màu xanh.24: Network1 - Tự động mô phỏng sản phẩm.25: Network 2 – Mô phỏng tất cả sản phẩm.26: Network 3 – Mô phỏng tác động cảm biến phát hiện vật.27: Network 4 – Mô phỏng tác động cảm biến vào.49 NGUYỄN BÁ TRUNG xii MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.28: Network 5 – Mô phỏng tác động của cảm biến sản phẩm màu đỏ.29: Network 6 – Mô phỏng tác động của cảm biến sản phẩm màu xanh.30: Network 7 – Mô phỏng tác động của cảm biến sản phẩm màu vàng.31: Kết quả mô phỏng online.2: Biểu tượng ứng dụng Tia Portal V16.4: Chọn cấu hình thiết bị.5: Thêm PLC cho hệ thống.7: Giám sát chương trình ở chế độ tự động.8: Giám sát chương trình ở chế độ bằng tay.55 NGUYỄN BÁ TRUNG xiii MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Đầu vào PLC.2: Đầu ra PLC.3: Biến trung gian khi mô phỏng.
36 NGUYỄN BÁ TRUNG xiv MSV: 2051125012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM – Giới thiệu chung về hệ thống phân loại sản phẩm – Giới thiệu chung Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện - điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học, 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 nghiệp phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, vi mạch số… được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước. Nhằm phục vụ nhiệm vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản phẩm ra đời là một công cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong công việc phân loại, nó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong công việc. Một hệ thống hoàn chỉnh có thể phân loại các sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục và giảm tối đa thời gian trì hoãn hệ thống.
Hơn thế nữa, đối với những công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính tuần hoàn, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Để đáp ứng yêu cầu đó, với hướng dẫn của Thầy Trần Hùng Cường, em đã tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, thiết kế và mô phỏng hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.