Đặt vấn đề Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, 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 phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy, các khu công nghiệp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng em đã được thấy nhiều khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống phân loại sản phẩm.
Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra.
Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau. Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam.
Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc. Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có 1 do an hệ thống phân loại sản phẩm. Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo mã vạch , Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng thời các thuật toán này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau. Ví dụ như muốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v… Phân loại sản phẩm dựa vào mã vạch của sản phẩm: sử dụng máy quét mã vạch phân loại sản phẩm sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu máy quét mã vạch nhận biết đượcc sản phẩm thuộc loại nào sẽ được phân loại.
Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về kích thước. Nên em đã quyết định thiết kế và thi công một mô hình Hệ thống Phân Loại Sản Phẩm dùng đầu đọc mã vạch và điều khiển biến tần trong mạng CC Link, vì nó rất gần gũi với thực tế và trong thực tế có nhiều sản phẩm được sản xuất ra đòi hỏi phải có kích thước tương đối chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn. Nội dung nghiên cứu: Các mục tiêu được đưa ra sau khi xác định được đối tượng, chủ thể, giới hạn nghiên cứu để tiến hành định hướng cho việc thực hiện đề tài. Mục tiêu cụ thể của đề tài như sau: Tìm hiểu các thiết bị và lựa chọn thiết bị phù hợp cho mô hình ứng dụng.
Thiết kế sơ bộ kết cấu phần cơ khí. Tiến hành lập trình chương trình điều khiển PLC sử dụng phần mềm: GX work2 (Motion CPU) 2 do an Thiết kế giao diện giám sát HMI bằng phần mềm GT Designer3 , GT SoftGOT Lắp ráp mô hình : Các modul PLC , Biến tần , Máy quét mã vạch , Cảm biến , Van điện từ , Xy lanh khí nén , Băng tải , Động cơ , các thùng và máng đưa sản phẩm đã phân loại 1. Phương pháp nghiên cứu - Để thực hiện đề tài nhóm đã tham khảo máy móc ngoài thực tế, xem các mô hình trên internet và dựa trên những yêu cầu thực tế, sự tư vấn từ các thế hệ trước nhóm xây dựng mô hình đáp ứng yêu cầu đó. - Tiến trình thực hiện như sau: Đề ra mục tiêu, hướng đi cho từng phần của hệ thống (phần cơ khí và phần điện).
Tham khảo, nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu mô hình thực tế về phần cơ cũng như phần điện, luôn theo sát sự hướng dẫn từ thầy hướng dẫn. Thiết kế và lắp ráp hệ thống hoàn chỉnh: phần cơ trước, phần điện sau. Lập trình hệ thống điều khiển và giám sát, vẽ sơ đồ cho toàn bộ hệ thống từ điện đến cơ khí. Tiến hành thử nghiệm các tọa độ / tốc độ mong muốn khi gặp, đọc mã vạch xử lý và đẩy sản phẩm.
Cuối cùng hoàn chỉnh toàn bộ hệ thống. Đối tượng nghiên cứu Bộ nguồn Q61P-A1. PLC Mitsubishi Q03UDVCPU Module ngõ vào QX40 Module ngõ ra QY40P. Biến tần Mitsubishi FR E700 Phần mềm GX Work2 lập trình PLC.
Phần mềm GT Designer3 DataMan 8050 Series Handheld Barcode Reader 3 do an 1. Kế hoạch nghiên cứu Bảng 1. Kế hoạch nghiên cứu Thời gian (tháng) 3 4 5 6 Nội dung nghiên cứu 1.Thu thập tài liệu , tham quan X X 2.Tổng hợp tài liệu, hoàn chỉnh đề X cương 3.Thiết kế và chế tạo mô hình.Nghiên cứu lập trình điều khiển X X 5.Hoàn chỉnh luận văn , hiệu chỉnh mô X hình 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu PLC MELSEC-Q Mitsubishi PLC Melsec-Q là bộ điều khiển logic được dùng để thực hiện thuật toán thông qua một ngôn ngữ lập trình và có khả năng thay thế mạch rơle tiếp điểm trong thực tế.
Có thể điều khiển phối hợp PLC CPU (cơ bản và nâng cao), Motion, Process Controllers và ngày cả PC vào hệ thống duy nhất lên đến bốn CPU khác nhau. Những ưu điểm của PLC: Thiết kế nhỏ gọn, độ bền cao, ít tốn kém. Hạn chế số lượng dây đấu nối. Ngôn ngữ lập trình dễ tiếp cận.
Có chức năng tự kiểm tra và báo vị trí lỗi. Ứng dụng nhanh cho các hệ thống có cùng nguyên lý. PLC Melsec-Q rất linh động và phân cấp trong việc lập trình điều khiển, giúp cho người sử dụng có thể điều khiển đơn giản các loại máy móc riêng lẻ hoặc quản lý toàn bộ thiết bị tất cả cùng trên một nền tảng phần cứng. Thành phần cơ bản của PLC: Bộ nguồn: cấp nguồn cho các module.
CPU: xử lý tín hiệu thông qua chương trình Các ngõ vào/ra: gồm ngõ vào/ra số và tương tự. Ngõ vào nhận tín hiệu từ cảm biến, công tắc, … Ngõ ra dùng để điều khiển thiết bị ngoại vi. Các cổng/module truyền thông: dùng để giao tiếp giữa PLC với màn hình HMI hoặc giữa các PLC với nhau. Nguyên lý hoạt động: Chương trình do người dùng đặt sẵn trong PLC sẽ liên tục quét lần lượt các tín hiệu ngõ vào và xử lý các tín hiệu đó để điều khiển ngõ ra.
Mô đun ngõ vào Bộ điều khiển Mô đun ngõ ra (Cảm biến, nút nhấn,. Sơ đồ nguyên lý PLC 5 do an 2. Sơ lược hệ thống Hình 2. Tổng quan sơ lược hệ thống 2.
Các đối tượng sử dụng trong hệ thống 2. Bộ nguồn Q61P-A1 Cấu trúc phần cứng: Hình 2. Bộ nguồn Q61P (nguồn internet) Bảng 2. Tên các phần của bộ nguồn Q61P-A2 Số Tên Chức năng thứ tự 1 Power led Đèn báo trạng thái hoạt động của nguồn.
6 do an 2 ERR terminal Bật khi toàn hệ thống vận hành bình thường. Tắt khi xuất hiện một lỗi dừng trong mô-đung CPU 3 FG terminal Chân nối đất với khung tấm chắn trên bảng in 4 LG terminal Chân chống nhiễu. 5 Power input internals Cấp điện áp cho bộ nguồn.5x7 7 Terminal cover Vỏ bảo vệ của khối thiết bị. Thông số kỹ thuật: Nguồn cấp đầu vào: 100 - 240 VAC Công suất biểu kiến tối ta: 105 VA Tần số định mức đầu vào: 50/60Hz Dòng điện định mức ngõ ra (ứng với 5VDC): 5A Bảo vệ quá dòng (ứng với 5VDC): 5.5A hoặc lớn hơn Bảo vệ quá áp: 5 đến 6V 2.
Module Q03UDV (PLC CPU) Cấu trúc phần cứng: 7 do an Hình 2. Module CPU Q03UDV (nguồn internet) Bảng 2. Tên các phần của mô đun Q03UDVCPU Số Tên Chức năng thứ tự 1 Module fixing hook Sử dụng để chỉnh mô đun 2 Mode led Đèn báo chế độ của mô đun CPU. 3 Run led Đèn báo hoạt động của mô đun CPU.
4 Err led Đèn báo lỗi. 5 User led Đèn hiển thị thông báo người dùng. 6 Bat led Đèn hiển thị trạng thái pin. 7 Boot led Đèn báo hiệu khởi động.
8 Sd Card led Đèn báo led thẻ SD 9 Trình bày số liên Hiển thị số serial ghi trên tấm giá. tiếp 8 do an 10 Khe thẻ nhớ SD Khe cắm cho thẻ nhớ SD 11 Công tắc khóa thẻ Tác động để vô hiệu hóa quyền truy cập nhớ SD vào một thẻ nhớ SD 12 Công tắc RUN: Thực hiện hoạt động chương trình RUN/STOP/RESET một cách tuần tự, STOP: Dừng hoạt động chương trình một cách tuần tự. RESET: Reset lại phần cứng.