Chương 1: Tổng quan về đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Lựa chọn thiết bị và thi công hệ thống Chương 4: Thiết kế giao diện giám sát hệ thống Chương 5: Kết quả và nhận xét Chương 6: Kết luận và hướng phát triển ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 3 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm về hệ thống đóng thùng và dán băng keo Hệ thống đóng thùng là một quy trình sử dụng các thiết bị tự động hoặc bán tự động để đóng gói sản phẩm vào thùng carton hoặc hộp. Quá trình này có thể bao gồm các bước sau: • Chuẩn bị thùng/hộp: Lấy thùng carton hoặc hộp từ một nguồn cung cấp và mở ra nếu nó ở trạng thái gấp phẳng. • Đặt sản phẩm vào thùng: Sản phẩm được đặt vào thùng một cách cẩn thận để tránh hư hỏng. • Gấp và niêm phong thùng: Các nắp thùng được gấp lại và chuẩn bị cho quá trình dán băng keo.
Hệ thống dán băng keo là một phần của quy trình đóng thùng, nơi các thiết bị tự động hoặc bán tự động được sử dụng để dán băng keo lên các nắp thùng, niêm phong thùng lại để vận chuyển và bảo quản. Hệ thống này thường bao gồm: • Máy dán băng keo tự động: Thiết bị tự động kéo và dán băng keo lên các đường nắp thùng theo cách đồng đều và chắc chắn. • Máy dán băng keo bán tự động: Thiết bị yêu cầu sự can thiệp của con người để đặt thùng vào đúng vị trí, nhưng quá trình dán băng keo được thực hiện tự động. • Băng keo niêm phong: Sử dụng các loại băng keo có độ bền cao, có khả năng dính chắc và bền với môi trường.
Ưu điểm: • Tăng năng suất: Tự động hóa quy trình đóng gói giúp tăng tốc độ sản xuất và giảm thiểu thời gian chờ đợi. • Giảm chi phí lao động: Giảm số lượng lao động cần thiết cho việc đóng gói thủ công. • Cải thiện chất lượng: Đảm bảo các thùng được đóng gói và niêm phong một cách nhất quán và an toàn. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 4 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG • Bảo vệ sản phẩm: Giúp bảo vệ sản phẩm khỏi hư hỏng trong quá trình vận chuyển và lưu trữ.2 PLC Mitsubishi FX1S-30MT-00: ❖ Khái niệm chung về PLC PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình.
Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hay qua các hoạt động có trễ như thời gian định thời hay các sự kiện được đếm. PLC dùng để thay thế các mạch rơ le trong thực tế. PLC hoạt động theo cách quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào.
Khi có sự thay đổi ở đầu vào thì đầu ra sẽ thay đổi theo. Ngôn ngữ lập trình của PLC có thể là Ladder hay State Logic. Một PLC cơ bản cần phải có 3 bộ phận chính đó là: 1 chương trình RAM bên trong, 1 bộ vi xử lý có cổng giao tiếp và modul vào/ra. RAM thường là loại CMOS có pin dự phòng.
Đối với một bộ PLC hoàn chỉnh thì cần phải kèm thêm một đơn vị lập trình bằng tay hoặc máy tính. Các PLC lớn thường lập trình trên máy tính nhằm hỗ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình. Hiện nay có nhiều hãng sản xuất ra PLC như Siemens, Allen-Bradley, Mitsubishi Electric, General Electric, Omron, Honeywell… Ở đề tài này chúng em sẽ tiến hành nghiên cứu PLC Mitsubishi FX1S-30MT. Để thực hiện được một chương trình điều khiển thì PLC cũng phải có chức năng như là một chiếc máy tính nghĩa là phải có bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và có các cổng vào/ra để còn trao đổi thông tin với môi trường bên ngoài.
Ngoài ra để thực hiện các bài toán điều khiển số thì PLC còn có các bộ Timer, Counter và các hàm chuyên dụng khác nữa….Đã tạo thành một bộ điều khiển rất linh hoạt. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 5 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 2.1: Cấu trúc bộ nhớ PLC ❖ Nguyên lý hoạt động Tất cả PLC đều hoạt động theo chu kỳ lặp, mỗi chu kỳ hoạt động gồm bốn giai đoạn: Đọc ngõ vào, thực thi chương trình, chuẩn đoán lỗi và kiểm tra truyền thông, xuất kết quả và điều khiển thiết bị. Bốn giai đoạn này gọi là một chu kỳ quét của PLC. • Read input (đọc ngõ vào): PLC đọc trạng thái ngõ vào và lưu vào bộ đệm ngõ vào.
• Execute program (thực thi chương trình): PLC dựa vào toàn bộ trạng thái ngõ vào để thực thi theo chương trình đã được lưu trong bộ nhớ đệm ngõ ra. • Diagnosticsl Communications (chuẩn đoán và truyền thông): PLC tiến hành chuẩn đoán lỗi và kiểm tra quá trình truyền thông. • Update Outputs (xuất kết quả): PLC xuất kết quả trong vùng nhớ đệm ngõ ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi. ❖ Các loại tín hiệu kết nối với PLC • Tín hiệu số: Được sử dụng để nhận các tín hiệu thuộc dạng hàm boolean, ví dụ như tín hiệu on/off từ các thiết bị như công tắc hành trình, cảm biến tiệm cận, nút nhấn,.
• Tín hiệu tương tự: Nhận các tín hiệu biến đổi liên tục từ các cảm biến như cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến dòng điện,. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 6 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG • Các tín hiệu khác: Bao gồm các tín hiệu giao tiếp với máy tính, với các thiết bị ngoại vi khác bằng. • các giao thức khác nhau như giao thức RS232, RS485…. ❖ Cấu tạo của PLC • Bộ xử lý ( CPU): Để đáp ứng được yêu cầu đã nêu thì PLC cần phải có CPU như một máy tính thực thụ.
CPU được xem là bộ não của PLC, nó quyết định tốc độ xử lý cũng như khả năng điều khiển chuyên biệt của PLC. CPU là nơi đọc tín hiệu ngõ vào từ khối vào, xử lý và xuất tín hiệu tới khối ra. CPU còn chứa các khối chứa năng phổ biến như Counter, Timer, lệnh toán học, chuyển đổi dữ liệu… và các hàm chuyên dụng. Ngõ vào DI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu dạng nhị phân như: công tắc, nút nhấn, công tắc hành trình, cảm biến quang, cảm biến tiệm cận,… Ngõ vào AI kết nối với các thiết bị tạo ra tín hiệu liên tục như: các loại cảm biến nhiệt độ, áp suất, khoảng cách, độ ẩm,… Khi kết nối cần chú ý đến sự tương thích giữa tín hiệu ngõ ra cảm biến với tín hiệu vào mà module AI có thể đọc được.
Mỗi module AI sẽ có khả năng đọc tín hiệu tương tự khác nhau: đọc dòng điện, điện áp, tổng trở,… Một thông số quan trọng khác của các module AI là độ phân giải, thông số này cho biết độ chính xác khi thực hiện chuyển đổi ADC. Ngõ ra DO kết nối với các cơ cấu chấp hành điều khiển theo quy tắc On/Off như: đèn báo, chuông, van điện, động cơ không điều khiển tốc độ,… Ngõ ra AO kết nối với các cơ cấu chấp hành cần tín hiệu điều khiển liên tục: biến tần, van tuyến tính,… ❖ Tổng quan PLC Mitsubishi FX1S Kích thước nhỏ gọn: Dễ dàng lắp đặt trong không gian hạn chế. Khả năng mở rộng: Dòng FX1S có thể kết nối với một số module mở rộng, mặc dù hạn chế hơn so với các dòng FX khác. Tính năng tích hợp: Các bộ định thời, bộ đếm, điều khiển PID tích hợp sẵn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 7 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG Truyền thông: Hỗ trợ module truyền thông như RS-232C, RS-485, và Ethernet. FX1S PLC có khả năng quản lý số lượng I/O trong khoảng 10-34 I/O. Cũng giống như FX0S, FX1S không có khả năng mở rộng hệ thống. Tuy nhiên, FX1S được tăng cường thêm một số tính năng đặc biệt: tăng cường hiệu năng tính toán, khả năng làm việc với các đầu vào ra tương tự thông qua các card chuyển đổi, cải thiện tính năng bộ đếm tốc cao, tăng cường 6 đầu vào xử lý ngắt; trang bị thêm các chức năng truyền thông thông qua các card truyền thông lắp thêm trên bề mặt cho phép FX1S có thể tham gia truyền thông trong mạng (giới hạn số lượng trạm tối đa 8 trạm) hay giao tiếp với các bộ HMI đi kèm.
Nói chung, FX1S thích hợp với các ứng dụng trong công nghiệp chế biến gỗ, đóng gói sản phẩm, điều khiển động cơ, máy móc, hay các hệ thống quản lý môi trường. MỤC ĐẶC ĐIỂM GHI CHÚ Xử lý chương trình Thực hiện quét chương trình tuần hoàn Phương pháp xử lý vào/ra Cập nhật ở đầu và cuối Có lệnh làm tươi ngõ ra (I/O) chu kì quét (khi lệnh END thi hành) Thời gian xử lý lệnh Đối với các lệnh cơ bản: 0,55 - 0,7µs Đối với các lệnh ứng dụng: 3,7 - khoảng 100 µs Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ Ladder và Có thể tạo chương trình Instruction loại SFC Dung lượng chương trình 2000 bước EEPROM Có thể chọn tùy ý bộ nhớ (như FX1N-EEPROM- 8L) Bảng 2.1: Đặc tính kỹ thuật của PLC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG 8 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG FX1S Tổng Ngõ vào Ngõ ra Kích thước I/O Số Loại Số Loại (Dài × Rộng × Cao) lượng lượng FX1S-10MR-ES/UL 10 6 Sink/Source 4 Rơ le 60 × 75 × 90 FX1S-10MT-ESS/UL Transistor FX1S-14MR-ES/UL 14 8 Sink/Source 6 Rơ le 60 × 75 × 90 FX1S-14MR-ESS/UL Transistor FX1S-20MR-ES/UL 20 12 Sink/Source 8 Rơ le 75 × 75 × 90 FX1S-20MR-ESS/UL Transistor FX1S-30MR-ES/UL 30 16 Sink/Source 14 Rơ le 100 × 75 × 90 FX1S-30MR-ESS/UL Transistor Bảng 2.2: Phân loại một số dòng PLC Mitsubishi FX1S 2.3 Các thiết bị trong hệ thống 2.1 Băng tải Băng tải là một giải pháp vận chuyển linh hoạt, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Trong các nhà máy sản xuất, băng tải giúp di chuyển các bộ phận, linh kiện nhẹ nhàng và liên tục, tạo nên sự nhịp nhàng cho dây chuyền sản xuất. Trong các ngành công nghiệp nặng như luyện kim, băng tải có khả năng vận chuyển vật liệu lớn và nặng như quặng, than đá, giúp giảm sức lao động của công nhân.
Không chỉ trong sản xuất, băng tải còn được sử dụng phổ biến tại các kho bãi, bưu điện để di chuyển hàng hóa, kiện hàng một cách nhanh chóng và hiệu quả.