CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Kết quả hệ thống đạt được và sau đó nhận xét về mục tiêu đã đặt ban đầu. • Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài Kết luận sau khi hoàn thành mô hình hệ thống hoàn chỉnh. Nêu ra những ưu, nhược điểm và hướng phát triển của đồ án để đưa ra hướng phát triển tiếp theo cho đề tài.4 Giới hạn - Mô hình thực tế quy mô còn nhỏ, có thể mở rộng mô hình thêm nhiều hướng khác để mô hình được chứng thực ở thực tế.
- Được sinh viên thiết kế nên còn nhiều sai sót trong quá trình áp dụng thực tế. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2. Tính thực thi Hệ thống cân định lượng và dán nhãn được lắp đặt trong phân khúc của xưởng đóng gói.
Trong phân xưởng như vậy sẽ có nhiều hệ thống cân định lượng và mỗi hệ thống sẽ có 2-3 người công nhân vận hành và đảm bảo hệ thống vận hành chính xác an toàn. Quá trình cân và dán nhãn sẽ qua nhiều công đoạn như: ban đầu nguyên liệu sẽ được đưa tới các bồn chứa riêng của từng hệ thống cân và sau đó sẽ được xả xuống thùng cân khi đủ trọng lượng sẽ tiến hành được đưa tới băng đưa đi qua phân khúc dán nhãn. Các thùng sản phẩm đã được dán nhãn thì sẽ được băng tải đưa tới khu vực đóng thành các thùng theo yêu cầu số lượng. Giới thiệu chung về PLC 2.
Tổng quan PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển logic khả trình thuộc loại điều khiển bán dẫn tự động theo chương trình người dùng. PLC sử dụng bộ nhớ khả trình để lưu trữ chương trình và thực hiện yêu cầu điều khiển. PLC có thể coi là một máy tính được thiết kế hoạt động tin cậy trong môi trường công nghiệp. PLC dùng để thay thế các mạch relay (rơ-le) trong thực tế và nó hoạt động theo phương thức quét các trạng thái ngõ vào/ra với nguyên tắc khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo.
Ngôn ngữ lập trình cơ bản và phổ biến nhất của PLC là Ladder, trong trường hợp các hệ thống tự động có quy trình khá phức tạp thì sẽ sử dụng ngôn ngữ khác để quản lý lập trình như là SFC, FBD, STL… Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất trên thế giới cung cấp nhiều giải pháp cũng như thiết bị tự động hóa nổi tiếng như ABB, Siemens, Rockwell, Omron, Panasonic, Schneider, Mitsubishi, Delta…. Đặc điểm Ưu điểm: Nhìn chung PLC có các ưu điểm so với các mạch tiếp điểm truyền thống như sau: BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Khả năng điều khiển chương trình linh hoạt. Khi cần thay đổi yêu cầu, đối tượng điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình thông qua việc lập trình.
- Số lượng Timer, Counter rất lớn. PLC còn hỗ trợ nhiều khối hàm có chức năng chuyên dụng: phát xung tốc độ cao, bộ đếm tốc độ cao, bộ điều khiển PID… - Tiết kiệm thời gian nối dây, mạch điều khiển lúc này đã được thay thế hoàn toàn bằng chương trình PLC. - Cấu trúc dạng Module giúp PLC có tính năng mềm dẻo, không bị cứng hóa về phần cứng. Người dùng dễ dàng lựa chọn những module nào cần thiết với yêu cầu điều khiển hiện tại giúp tiết kiệm chi phí.
Cấu trúc dạng module của PLC giúp việc mở rộng quy mô điều khiển đơn giản, tiết kiệm, không cần phải trang bị CPU mới. Tuy nhiên khi mở rộng cần chú ý tới khả năng kết nối tối đa của CPU. - Khả năng truyền thông, nối mạng với máy tính hay với PLC khác. Khả năng này đáp ứng yêu cầu điều khiển, giám sát từ xa, xây dựng hệ thống SCADA.
- Hoạt động với độ tin cậy cao, tuổi thọ cao, chống nhiễu tốt trong môi trường công nghiệp. Nhược điểm: Giá thành cao chính là một trong những nhược điểm của PLC, việc giá thành cao dẫn đến việc không thể tiếp cận với nhiều hệ thống điều khiển đơn giản. Hiệu quả kinh tế không cao bằng bộ điều khiển tiếp điểm. Yêu cầu về kiến thực lập trình PLC đối với người mới bắt đầu.
Vai trò Với những ưu nhược điểm như đã nêu trên, PLC thể hiện ưu điểm vượt trội và hiện nay đã thay thế nhiều hệ thống điều khiển tiếp điểm truyền thống trong các nhà máy, dây chuyền công nghiệp. Việc thay thế này giúp hệ thống hoạt động tin cậy và hiệu quả hơn, tiết kiệm nhân công và tránh những thao tác sai của người vận hành. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 5 CHƯƠNG 2. Lựa chọn động cơ cho hệ thống 2.
Giải pháp chọn động cơ Động cơ bước và động cơ servo là hai loại động cơ thông dụng dùng để điều khiển góc quay trong những ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao. Để có thể lựa chọn được loại động cơ phù hợp với hệ thống nhóm đã tiến hành nghiên cứu và so sánh các thông số của cả hai loại động cơ [2]: Bảng 2. Sơ sánh động cơ Động cơ bước AC Servo Bộ điều khiển (Driver) Đơn giản Phức tạp Tốc độ 1000-2000 rpm 3000-5000 rpm Chế độ điều khiển Vị trí Tốc độ, vị trí, momen Hiện tượng trượt bước gây sai Ít xảy ra, động cơ vẫn Có thể xảy ra khi tải tăng lệch trong điều khiển chạy êm khi tải tăng. Phương pháp điều khiển Điều khiển vòng hở Điều khiển vòng kín Nhiễu và rung Dễ rung và nhiễu Ít rung và nhiễu Giá thành Rẻ Cao Đơn giản, nhỏ gọn, ít bảo Thiết bị phức tạp, phải Độ bền dưỡng.
bảo dưỡng định kỳ. Rất cao, lên đến 13bit Độ phân giải Thấp (từ 0.36-15°) (phụ thuộc vào encoder) BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. So sánh động cơ Step với Servo.
Vì hệ thống lựa chọn phương pháp truyền động qua dây đai được thiết kế cố định di chuyển xoay theo vị trí mong muốn. Với cơ cấu hoạt động của phân khúc dán nhãn bằng ma sát thì động cơ Servo luôn được ưu tiên hàng đầu cho việc vận hàng. Nhưng đối với quy mô ở một mô hình đồ án thì việc lựa chọn động cơ servo sẽ tốn chi phí cao. Vì vậy nhóm chọn động cơ bước (Stepper Motor) để phù hợp với mô hình đồ án và tiết tiệm chi phí.
Phương pháp điều khiển động cơ Các phương pháp điều khiển động cơ bước phổ biến hiện nay: - Điều khiển dạng sóng (Wave): là phương pháp điều khiển cấp xung điều khiển lần lượt theo thứ tự cho từng cuộn dây pha. - Điều khiển bước đủ (Full step): là phương pháp điều khiển cấp xung đồng thời cho 2 cuộn dây pha kế tiếp nhau. - Điều khiển nửa bước (Half step): là phương pháp điều khiển kết hợp cả 2 phương pháp điều khiển dạng sóng và điều khiển bước đủ. Khi điều khiển theo phương pháp này thì giá trị góc bước nhỏ hơn hai lần và số bước của động cơ bước tăng lên 2 lần so với phương pháp điều khiển bước đủ tuy nhiên phương pháp này có bộ phát xung điều khiển phức tạp.
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Điều khiển vi bước (Microstep): là phương pháp mới được áp dụng trong việc điều khiển động cơ bước cho phép động cơ bước dừng và định vị tại vị trí nửa bước giữa 2 bước đủ. Ưu điểm của phương pháp này là động cơ có thể hoạt động với góc bước nhỏ, độ chính xác cao. Do xung cấp có dạng sóng nên động cơ hoạt động êm hơn, hạn chế được vấn đề cộng hưởng khi động cơ hoạt động[3].
Chọn phương án: Điều khiển vi bước (Microstep) phương pháp này điều khiển động cơ có độ chính xác cao, ít sai số và có thể dễ dàng điều khiển qua PLC S7 1200. Các loại cân định lượng phổ biến hiện nay Cân định lượng là một thiết bị rất hữu hiệu trong việc định lượng chính xác khối lượng hàng hóa. Vì vậy, thiết bị này thường được sử dụng cùng với máy đóng gói để tự động hóa và chuẩn hóa quy trình sản xuất. Hiện nay có các loại phổ biến sau[4].
Cân định lượng mini Hình 2. Cân định lượng mini Máy cân định lượng mini chỉ chuyên dùng cho các loại thảo dược, trà, chè và không nên dùng trong việc định lượng các sản phẩm là bột mịn như bột mì vì độ chính xác không cao. Thiết bị này thường được kết hợp với máy đóng gói để khâu định lượng và đóng gói diễn ra nhanh gọn hơn. Máy đóng gói cân định lượng mini hiện đang là một trong những sản phẩm được ưa thích trên thị trường.
Bởi lẽ giá thành của nó không cao, lại có kích thước tiện lợi cho việc di chuyển. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 8 CHƯƠNG 2. Cân định lượng trục vít Hình 2. Cân định lượng trục vít Cân định lượng trục vít thường dùng để định lượng các loại bột thành từng khoảng nhỏ.
Máy có tốc độ làm việc nhanh, độ chính xác cao và rất hữu ích cho ngành thực phẩm, dược phẩm, thuốc thú y và một số ngành chế biến khác. Máy dùng để định lượng bột vào chai, lọ, túi có sẵn. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 9 CHƯƠNG 2. Cân định lượng đóng bao Hình 2.
Cân định lượng đóng bao Thường được sử dụng để đo số lượng lớn các sản phẩm thô. Các sản phẩm này sau đó sẽ được đóng vào các bao có khối lượng lớn. Hệ thống cân định lượng trong nhà máy xi măng, nhà máy đóng bao gạo,… thường có loại máy này. Phương pháp dán nhãn phổ biến Dán nhãn có tầm quan trọng trong việc quyết định tính thẩm mỹ, thông qua đó nói lên chất lượng sản phẩm.
Từ đó người dùng có thể dánh giá được sự chuyên nghiệp của đơn vị sản xuất và đánh giá cao hơn về chất lượng sản phẩm. Hiện nay, máy dán nhãn được ứng dụng trong hầu hết các ngành nghề yêu cầu tem nhãn dán như bia rượu, nước giải khát, dược phẩm, đồ tiêu dùng, mỹ phẩm, sản phẩm xuất/ nhập khẩu. Trên thị trường có nhiều loại máy dán nhãn khác nhau như máy dán nhãn cầm tay, máy dán nhãn tự động, máy dán nhãn chai tròn, máy dán nhãn chai vuông…Trên thực tế hiện nay có nhiều kiểu máy dán nhãn sau: dùng bằng ma sát, dùng con lăn di động, dùng cơ cấu kẹp thực lực,. BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN 10 CHƯƠNG 2.
Máy dán nhãn dùng con lăn di động Hình 2. Cơ cấu máy dán nhãn dùng con lăn di động Bảng 2.