MỞ ĐẦU 1. Mục đích thực hiện đề tài Nghiên cứu để phát triển hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lƣợng đƣợc điều khiển trên HMI. Hạn chế tối đa sức ngƣời trong quá trình vận chuyển và phân loại một cách chính xác nhất. Lắp đặt và bảo hành một cách thuận lợi 2.
Mục tiêu đề tài Xây dựng mô hình phân loại sản phẩm kiểu mới phục vụ đời sống con ngƣời. Xây dựng sơ đồ thuật toán cho hệ thống phân loại. Điều khiển các động cơ cũng nhƣ cảm biến một cách tốt nhất. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm chứng minh tính hiệu quả của phƣơng pháp đề xuất.
Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu Các hệ thống phân loại sản phẩm. Mô hình thuật toán cho hệ thống phân loại. Cảm biến loadcell và Analogs Input của PLC S7-1200 Điều khiển động cơ Servo Lập trình màn hình HMI Weintek 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm tài liệu và các công trình nghiên cứu trƣớc đó, kết hợp với các kiến thức đã học để xây dựng mô hình thực nghiệm 5.
Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp Chƣơng 1: Tổng quan về đề tài Chƣơng 2: Tổng quan về PLC Siemens S7-1200 và HMI Chƣơng 3: Thiết kế và thi công hệ thống Chƣơng 4: Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát Chƣơng 5: Thi công mô hình phân loại sản phẩm sử dụng S7-1200 Sinh viên thực hiện: Lƣơng Trung Nam Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Võ Khánh Thoại 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ỨNG DỤNG PLC S7-1200 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Khái niệm hệ thống phân loại sản phẩm 1. Khái niệm chung Hiện nay công việc phân loại và đếm sản phẩm là một công việc lặp đi lặp lại nên không thể tránh đƣợc sự nhàm chán trong công việc.
Công việc phân loại và đếm gạch men, các loại trái cây nhƣ dừa, bƣởi, các thùng hàng…là một công việc mất khá nhiều thời gian và dễ gây sự nhầm lẫn. Ngày nay để nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lƣợng và ổn định chất lƣợng sản phẩm, ngƣời ta đã đƣa vào các thiết bị sản xuất trong công nghiệp với hệ thống điều khiển tự động từng phần hoặc toàn bộ quá trình sản xuất. Hệ thống phân loại sản phẩm là một hệ thống do con ngƣời tạo nên. Do vậy, nó phục vụ mục đích và nhu cầu cho ngƣời sử dụng.
Dựa vào những đặc điểm, tính năng khác nhau mà sẽ có những hệ thống khác nhau. Từ đó tăng năng suất sản suất, giảm tổn hao công sức của ngƣời. Phân loại các hệ thống phân loại sản phẩm Tùy vào độ phức tạp yêu cầu của từng sản phẩm mà ta có thể đƣa ra những phƣơng pháp phân loại sản phẩm khác nhau. Hiện nay có một số phƣơng pháp phân loại sản phẩm đƣợc ứng dụng rất nhiều trong đời sống nhƣ: Phân loại sản phẩm theo màu sắc: Hình 1.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai.
Xylanh piston sẽ đẩy sản phẩm ra băng chuyền. Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đƣa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt. Sinh viên thực hiện: Lƣơng Trung Nam Ngƣời hƣớng dẫn: ThS.
Võ Khánh Thoại 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ỨNG DỤNG PLC S7-1200 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc đƣợc ứng dụng rất nhiều trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản phẩm nhựa hay trong chế biến Nông sản (nhƣ Cà Phê, Gạo)… Phân loại sản phẩm theo chiều cao: Hình 1.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai. Trên băng chuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đƣa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và trung bình vào khay chứa tƣơng ứng, sản phẩm thấp sẽ đƣợc đi đến hết băng chuyền và đƣợc phân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai. Sau đó động cơ một chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp về vị trí tƣơng ứng.
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao đƣợc ứng dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp: Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm nhƣ bánh kẹo, hoa quả… Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nƣớc giải khát. Phân loại sản phẩm theo hình dạng: Hình 1.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng Sinh viên thực hiện: Lƣơng Trung Nam Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Võ Khánh Thoại 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ỨNG DỤNG PLC S7-1200 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai.
Trên băng chuyền sẽ thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm. Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đƣa ra tín hiệu điều khiển động cơ bƣớc gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêngbiệt. Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng đƣợc ứng dụng trong rất nhiềuvbngành công nghiệp: Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng khác nhau nhƣ: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng… Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản. Ứng dụng kết hợp với Robot thông minh.
Nhƣ vậy, ngoài ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta còn thấy có hệ thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm. Ví dụ nhƣ phân loại sản phẩm theo trọng lƣợng, kích thƣớc. Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng khá tƣơng tự nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể là xylanh piston, động cơ bƣớc hoặc động cơ servo) và bộ phận nhận dạng sản phẩm (có thể là các loại cảm biến nhƣ màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại, hay camera phát hiện hình dạng vật thể). Hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lƣợng Cũng nhƣ các hệ thống phân loại sản phẩm trên, nhiệm vụ chính của hệ thống phân loại sản phẩm theo khôi lƣợng là phân loại và đếm chính xác các sản phẩm đƣợc đƣa vào băng chuyền.
Ở hệ thống này bộ phận nhận dạng sản phẩm sẽ là cảm biến khối lƣợng (loadcell); bộ phận đẩy sản phẩm là động cơ servo “MG995” để đẩy sản phẩm vào băng chuyền và “MG90S” để phân loại sản phẩm. Các vấn đề đặt ra 1. Mục tiêu Muc tiêu đề tài đặt ra là nghiên cứu chế tạo Hệ thống phân loại sản phẩm theo trọng lƣợng có thể phân loại và đếm chính xác với ba mức khối lƣợng khác nhau. Điều khiển đƣợc động cơ và hệ thống hoạt động dựa vào lập trình và điều khiển PLC.
Sản phẩm hoạt thiện có thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa. Các yêu cầu cần thiết Về cơ khí: Phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thõa mãn mục tiêu đề tài: Nhỏ, gọn, nhẹ bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. Vấn dề điểu khiển: Điều khiển hoàn toàn tự động và hiển thị kết quả ra màn hình HMI. Sinh viên thực hiện: Lƣơng Trung Nam Ngƣời hƣớng dẫn: ThS.
Võ Khánh Thoại 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ỨNG DỤNG PLC S7-1200 PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO TRỌNG LƯỢNG 1. Giới hạn đề tài Hệ thống phân loại sản phẩm là một đề tài đã đƣợc nghiên cứu và phát triển từ lâu. Hiện nay trong các nhà máy, xí nghiệp đã có rất nhiều hệ thống hoàn thiện cả về chất lƣợng và thẩm mỹ. Tuy nhiên, trong phạm vi một đồ án môn học, với những giới hạn về kiến thức, thời gian và kinh phí đề tài đƣợc giới hạn với những tính năng sau: Kích thƣớc: 849,97x467,81mm Hệ thống điều khiển: Sử dụng PLC S7-1200 để đọc tín hiệu Analog đƣợc gửi từ cảm biến khối lƣợng, nhận tín hiệu từ các nút nhấn, cảm biến và truyền dữ liệu đến các động cơ cũng nhƣ màn hình HMI để điều khiển mô hình.
Cơ cấu đẩy: Động cơ Servo MG90S. Động cơ truyền động: Động cơ điện một chiều. Khối nguồn hệ thống: Nguồn điện một chiều 24V. Hệ thống dẫn động: Băng chuyền 1.
Phương pháp nghiên cứu Phƣơng pháp tuần tự và đồng thời: Cụ thể là đầu tiên nghiên cứu mô hình cụ thể sau đó xây dựng mô hình chứa đầy đủ những giới hạn của đề tài qua đó có cái nhìn tổng quan về hệ thống chung và xác định các thông số cơ bản. Nghiên cứu phƣơng pháp đọc tín hiệu analog của loadcell bằng PLC S7-1200 qua mạch khuếch đại JY-S60 và giao tiếp với HMI bằng truyền thông Ethernet để đọc tín hiệu loadcell từ Arduino. Nghiên cứu phƣơng pháp phát xung tốc độ cao bằng PLC S7 – 1200 để điều khiển động cơ servo. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Hệ thống phân loại theo khối lƣợng với ba mức khối lƣợng là vật nhẹ, vật trung bình và vật nặng rồi đếm số lƣợng sản phẩm của từng loại.
Khi nhấn nút khởi động, động cơ một chiều truyền chuyển động cho băng chuyển thông qua dây đai. Nguyên lý hoạt động đƣợc chia thành 2 quá trình: Quá trình cân và cấp sản phẩm vào băng chuyển: Khi cho sản phẩm đặt trên cảm biến trọng lƣợng, cảm biến sẽ tự động cân trọng lƣợng sản phẩm và xuất ra giá trị analog tƣơng ứng vào mạch JY-S60, từ JY-S60 sẽ xử lý và gửi tín hiệu về PLC. Bộ PLC xử lý và đƣa ra tín hiệu cho động cơ servo đẩy sản phẩm vào băng chuyền. Hai cảm biến hồng ngoại đƣợc bố trí trên băng chuyền với vị trí đặt cảm biến theo thứ tự lần lƣợt là số kg mà ta đã setup trên HMI và tính từ đầu băng chuyền.