Chương I: Giới thiệu đề tài Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. Chương II: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền thông, giao thức. Chương III: Thiết kế và tính chọn thiết bị Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lý của hệ thống. Chương IV: Lập trình và điều khiển mô hình bằng PLC S7-200 Viết chương trình và đưa ra lưu đồ thuật toán.
Chương V: Kiểm tra đánh giá và hướng phát triển Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống và đưa ra hướng phát triển. Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58 4 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về hệ thống phân loại sản phẩm Sau khi chế tạo, trước khi đưa sản phẩm ra thị trường, cần phải trải qua nhiều khâu phân loại để loại bỏ sản phẩm chưa đạt yêu cầu hoặc phân loại theo từng nhóm sản phẩm. Sản phẩm sẽ được đưa vào hệ thống qua băng tải và đưa đến các khu phân loại theo nhiều nguyên tắc như kích thước, khối lượng và màu sắc… Để chọn lọc những sản phẩm theo đúng yêu cầu và phù hợp với nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng.2 Nguyên tắc phân loại sản phẩm 2.1 Phân loại theo kích thước Là hệ thống phân loại tự động cho sản phẩm hàng hóa, trái cây và rau quả trên cơ sở kích thước bao gồm bộ phận cấp, phân loại, thả và thu hồi sản phẩm. Máy phân loại sản phẩm theo kích thước điều khiển tự động, độ chính xác cao, hoạt động ổn định, phù hợp cho nhiều loại sản phẩm khác nhau.
Ứng dụng để phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, thủy hải sản, nông sản… Hình 2. 1: Phân loại theo kích thước Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58 5 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC 2.2 Phân loại theo màu sắc Máy phân loại sản phẩm theo màu sắc có thể phân loại các sản phẩm như ớt, cà chua, cà phê, nhựa màu, gạo, chè búp, các loại hạt… Ứng dụng để phân loại sản phẩm theo màu sắc trong các ngành nông nghiệp, thực phẩm, dầu, hóa chất, công nghiệp dược phẩm, linh kiện điện tử, thiết bị y tế… Hình 2. 2: Phân loại theo màu sắc 2.3 Phân loại theo khối lượng Là hệ thống phân cỡ sản phẩm ứng dụng đa dạng các loại/kiểu sản phẩm theo nguyên tắc kiểm tra khối lượng, sau đó phân ra từng cỡ trọng lượng theo yêu cầu. Ứng dụng phân loại sản phẩm theo khối lượng cho ngành thực phẩm, nông sản, trái cây… Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58 6 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC Hình 2.
3: Phân loại theo khối lượng 2.3 Tổng quan về PLC và PLC S7-1200 2.1 Tổng quan về PLC a) Giới thiệu Kỹ thuật điện tử đã phát triển đến trình độ kỳ diệu và sẽ có những tiến bộ vượt bật trong tương lai. Nó góp phần không nhỏ và sản xuất công nghiệp. Nhất là trong giai đoạn hội nhập hiện nay. Các doanh nghiệp không ngần ngại hạ giá thành sản phẩm tăng sức cạnh tranh với các công ty khác.
Một trong những giải pháp về trang thiết bị hiện đại này là PLC. PLC có khả năng vận hành tự động theo một quy trình định sẵn mà không cần có sự tham gia của con người lúc vận hành. Bởi tất cả những gì cần thiết cho ra đời một loạt sản phẩm đã tích hợp tất cả trong một thiết bị nhỏ gọn đó là PLC. Hệ thống tự động này gần như tối ưu khi kết hợp với máy vi tính để điều khiển và kiểm soát quá trình sản xuất hoàn toàn chỉ trên máy vi tính.
Thật ra hệ thống điều khiển tự động này đã xuất hiện từ năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc sản xuất. Nhưng ở Việt Nam, còn khá nhiều công ty hoàn toàn xa lạ với PLC. Tại sao như vậy? Về giá thành? Đúng là PLC còn khá đắt nhưng chỉ với một công ty sản xuất thì giữa đầu tư ban đầu đó với những lợi ích nó Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58 7 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC đem lại thì giá thành không đáng quan tâm lắm. Thật ra là do ngại thay đổi, do chưa hiểu nhiều về PLC nên khi vận hảnh, bảo trì, bảo dưỡng, thay đổi chương trình gặp không ít khó khăn cho người sử dụng.
Vì vậy cần chủ động tiếp cận, khi nắm bắt được rồi vấn đề chuyển giao công nghệ không còn đáng lo và PLC có thể hiện tính ưu việt nhờ sự hiểu biết của người sử dụng. Vậy PLC là gì? Hy vọng nội dung được đề cập trong đồ án này giúp người đọc hiểu hơn về PLC. b) PLC là gì PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị điều khiển logic khả trình. Sự phát triển của PLC đã mang lại nhiều thuận lợi và làm cho các thao tác máy trở nên nhanh, nhạy, dễ dàng và tin cậy hơn.
Nó có khả năng thay thế hoàn toàn cho các phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle (loại thiết bị phức tạp và cồng kềnh); khả năng điều khiển dễ dàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản; khả năng định thời, đếm; giải quyết các vấn đề toán học và công nghệ; khả năng tạo lập, gởi đi, tiếp nhận những tín hiệu nhằm mục đích kiểm soát sự kích hoạt hoặc đình chỉ những chức năng của máy hoặc một dây chuyển công nghiệp. Như vậy những đặc điểm làm cho PLC có tính năng ưu việt và tích hợp trong môi trường công nghiệp: - Khả năng kháng nhiễu tốt. - Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo nâng cấp… - Dùng để thực hiện chức năng đặc biệt hay những module truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc qua mạng internet. - Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng cũng là đặc điểm quan trọng để xếp hạng một hệ thống điều khiển tự động.
Thuộc vào hệ sản xuất linh hoạt do tính thay đổi được do chương trình hoặc thay đổi trực tiếp các thông số mà không cần thay đổi lại chương trình. Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58 8 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC c) Cấu trúc phần cứng PLC Các thành phần cơ bản của một PLC thường có các module phần cứng sau: - Module nguồn. - Module đơn vị xử lý trung tâm. - Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
- Module đầu vào. - Module đầu ra. - Module phối ghép (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông nội bộ). - Module chức năng (để hỗ trợ cho vấn đề truyền thông mạng).
d) Cấu trúc bộ nhớ PLC Bộ nhớ được chia làm 3 vùng chính: • Vùng chứa chương trình ứng dụng: Vùng chứa chương trình được chia làm miền: - Organisation block: Miền chứa chương trình tổ chức, chứa chương trình chính, các lệnh trong khối này luôn được quét. - Subroutine (Chương trình con): Miền chứa chương trình con, được tổ chức thành hàm và có biến hình thức để trao đổi dữ liệu, chương trình con này sẽ được thực hiện khi nó được gọi trong chương trình chính. - Interrup (Chương trình ngắt): Miền chứa chương trình ngắt được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất cứ một khối chương trình nào khác. Chương trình này sẽ được thực hiện khi có sự kiện ngắt xảy ra.
Có rất nhiều sự kiện ngắt như: Ngắt thời gian, ngắt xung tốc độ cao … • Vùng chứa tham số của hệ điều hành: chia thành miền khác nhau: - I (Process Image Input): Miền dữ liệu các cổng vào số, trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ I. Thông thường chương trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của công vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ bộ đệm I. Trần Ngọc Hiếu - Nguyễn Hữu Phước - Trang bị điện - K58 9 ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SP THEO MÀU SẮC - Q (Process Image Output): Miền bộ đệm các dữ liệu cổng ra số. Kết thúc giai đoạn thực hiện chương trình, PLC sẽ chuyển giá trị logic của bộ đệm Q tới các cổng ra số.
Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng ra mà chỉ chuyển chúng tới bộ đệm Q. - T (Timer): Miền nhớ phục vụ bộ thời gian (Timer) bao gồm việc lưu giữ giá trị thời gian đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV- Current Value) cũng như giá trị Logic đầu ra của bộ thời gian. - C (Counter): Miền nhớ phục vụ bộ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV- Preset Value), giá trị đếm tức thời (CV- Current Value) và giá trị logic đầu ra của bộ đệm. • Vùng dữ liệu.
Vùng dữ liệu là một vùng nhớ động. Nó có thể được truy cập theo từng bit, từng byte, từng từ đơn (word) hay từ kép (double word) và được sử dụng làm miền lưu trữ dữ liệu cho các thuật toán, các hàm truyền thông, lập bảng, các hàm dịch chuyển, xoay vòng thanh ghi, con trỏ địa chỉ… e) Xử lý chương trình PLC thực hiện chương trình theo chu kỳ lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là một vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng việc đọc dữ liệu từ các cổng vào cùng bộ đệm ảo, tiếp theo giai đoạn thực hiện chương trình.
Trong từng vòng quét chương trình thực hiện bằng lệnh đầu tiên và kết thúc bằng lệnh kết thúc. Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn truyền thông và kiểm tra lỗi, vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn chuyền các nội dung của bộ đệm ảo đến cổng ra.