CHƯƠNG 1. Lí do chọn đề tài Ngày nay các hệ thống phân loại sản phẩm ngày càng hiện đại và diễn ra một cách tự động, ít có sự can thiệp của con người. Các hệ thống này được giám sát thông qua các thiết bị thông minh giúp con người có thể điều khiển từ xa hoặc quản lí thông tin nhằm xử lí khi sảy ra sự cố. Chính vì lí do này, em đã quyết định chọn đề tài “ Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc” dưới sự hỗ trợ giám sát thông số đếm sản phẩm màu và xây dựng hệ thống SCADA để theo dõi và điều khiển từ xa Hình 1.
Dây chuyền hệ thống phân loại sản phẩm. Mục tiêu đề tài − Thiết kế và thi công mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc. − Hệ thống tự động phân loại sản phẩm theo 3 loại: đỏ, xanh dương, vàng − Hệ thống hoạt động ổn định, có độ tin cậy cao − Chi phí lắp đặt phù hợp, chi phí vận hành thấp 1. Nội dung nghiên cứu − Nghiên cứu, điều khiển hệ thống phân loại sản phẩm bằng màu sắc dùng PLC S7-1200 , Adruino và một số thiết bị cần thiết khác.
− Tìm hiểu về cảm biến màu sắc TCS34725 − Thiết kế, thực hình mô hình với lập trình PLC & Arduino 1 CHƯƠNG 2. Tổng quan về PLC PLC hay viết tắt của Programmable Logic Controller là thiết bị điều khiển logic cho phép lập trình thực hiện các thuật toán điều khiển logic và được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, doanh nghiệp, hệ thống tự động hóa công nghiệp để điều khiển và giám sát các quá trình sản xuất. Cấu tạo PLC − Bộ nhớ chương trình: Bao gồm RAM (Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory) − Bộ xử lý trung tâm CPU: Đây là trái tim của hệ thống PLC, nơi thực hiện các phép tính và xử lý các lệnh điều khiển từ chương trình. − Module đầu vào/đầu ra (input/output).
Thường được tích hợp sẵn trên PLC, module I/O nhận tín hiệu đầu vào từ các thiết bị ngoại vi và điều khiển các thiết bị ra thông qua tín hiệu đầu ra. Khi cần mở rộng số lượng I/O, có thể lắp thêm các module I/O bổ sung. 2 Ngoài ra, PLC còn có các bộ phận khác như: − Cổng kết nối PLC và máy tính: Thông qua các giao diện như RS232, RS422, RS485, cổng kết nối này được sử dụng để tải chương trình và giám sát hoạt động của PLC từ máy tính.2 Cấu tạo PLC 2. Ưu điểm và nhược điểm PLC 2.
Ưu điểm − Bộ điều khiển PLC chống nhiễu tốt có độ tin cậy cao − Lắp đặt dễ dàng, gọn nhẹ, đáp ứng các thuật toán phức tạp − Thay thế hoàn toàn mạch relay thường, đáp ứng mọi yêu cầu điều khiển 2. Nhược điểm − Chi phí PLC cao: vì giá PLC cao hơn mạch relay thông thường − Người sử dụng yêu cầu phải có kiến thức về PLC: Để thiết bị PLC đạt yêu cầu và vận hành tốt trong điều khiển người sử dụng phải có kiến thức cơ bản về lập trình PLC 3 2. Giới thiệu cảm biến Cảm biến là thiết bị điện tử dùng để cảm nhận trạng thái vật lý , hóa học ở môi trường khảo sát để chuyển đổi thành tín hiệu giúp thu thập dữ liệu về trạng thái đó Hình 2.3 Một số mạch cảm biến 2. Phân loại − Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, các loại tia, hạt bức xạ, áp suất, âm thanh, khoảng cách, hồng ngoại, chuyển động … − Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ pH, ion, khói … Hình 2.4 Cảm biến hồng ngoại 4 2.
Vai trò cảm biến Cảm biến có vai trò rất quan trọng và ứng dụng rộng rãi trong doanh nghiệp đời sống và điều khiển quá trình. − Cảm biến giúp cảm nhận các tín hiệu điều khiển vào ra − Cảm biến giúp đo đạc giá trị − Cảm biến giới hạn cảm nhận và đại lượng vật lí − Hình 2.5: Một số ứng dụng của cảm biến 5 CHƯƠNG 3. PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 3. Phần mềm TIA Portal TIA Portal viết tắt của Totally Intergrated Automation Portal, là một phần mềm dùng để thiết kế, lập trình, điều khiển, giám sát hệ thống PLC và HMI của Siemens.
Giao diện phần mềm TIA PORTAL. Phần mềm Arduino IDE 3. Arduino IDE là gì? Arduino IDE (Arduino Integrated Development Environment) là một phần mềm soạn thảo văn bản, giúp người dùng viết code để nạp vào bo mạch Arduino. Giao diện chính của phần mềm Arduino IDE 6 3.
Lý do nên sử dụng Arduino IDE − Phần mềm lập trình mã nguồn mở miễn phí − Hỗ trợ lập trình tốt cho bo mạch Arduino − Thư viện hỗ trợ phong phú − Giao diện đơn giản, dễ sử dụng − Hỗ trợ đa nền tảng như Windows, MacOS, Linux 3. Phần mềm Inventor 3. Khái niệm Autodesk Inventor Autodesk Inventor là phần mềm dùng để mô phỏng, vẽ, thiết kế cơ khí 3D có giao diện trực quan, dễ sử dụng và tích hợp các công cụ mô phỏng để tạo ra các nguyên mẫu mô phỏng chuẩn xác của các đối tượng trong môi trường 3D Hình 3. Phần mềm Autodesk Inventor 3.
Lợi ích khi sử dụng Inventor Xây dựng mô hình 3D của sản phẩm một cách dễ dàng. Thiết kế nhanh và chính xác các sản phẩm, từ các chi tiết kim loại đến những loại đường ống phức tạp. Ứng dụng Inventor Phần mềm Autodesk Inventor sử dụng để rút ngắn khoảng cách thiết kế, kĩ thuật và sản xuất. Trong ngành công nghiệp sản xuất, Inventor được dùng để xây dựng mô hình vẽ 3D, xuất bản vẽ 2D và tạo ra mẫu đột phá.
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH PHẦN CỨNG 4. Cấu tạo và chức năng − Ba bộ điều khiển được phân loại các phiên bản khác nhau như AC, DC, RELAY − Hai mạch tương đương và mở rộng số ngõ vào/ra trực tiếp trên CPU − Bổ sung 4 cổng Ethernet. − Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện áp 115/230 ac và 24 vdc. Chức năng: tích hợp các tính năng như điều khiển tốc độ, đếm tốc độ cao và định vị.
PLC S7-1200 ứng dụng cho việc điều khiển băng tải, điều khiển đèn chiếu sáng, bơm cao áp, máy đóng gói, phân phối điện, hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm. Ứng dụng − Điều khiển và chiếu sáng. − Hệ thống điều khiển độ ẩm và nhiệt độ. − Công nghệ băng tải.
− Phân phối điện. Arduino Uno Nhắc tới board mạch Arduino để lập trình thì cái đầu tiên người ta đề cập đến đó là mạch Arduino Uno. Hiện mạch này đã phát triển đến thứ hệ thứ 3. Mạch Arduino Uno 4.
Băng tải Băng tải là thiết bị dùng để vận chuyển đồ vật từ vị trí này sang vị trí khác. Thay vì vận chuyển sản phẩm theo cách thủ công vừa tốn thời gian và tạo ra môi trường việc làm lộn xộn thì băng tải sẽ giải quyết điều đó. Cảm biến vật cản hồng ngoại 4. Giới thiệu Cảm biến vật cản hồng ngoại dùng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện vật cản và được ứng dụng rộng rãi trong doanh nghiệp và đời sống như mạch đếm sản phẩm, băng chuyền tự động, công tắc giới hạn hành trình … Hình 4.
Cảm biến vật cản hồng ngoại 4. Thông số kỹ thuật − Dạng đóng ngắt: thường mở (NO – Normally Open). − Nguồn điện cung cấp: 6-36VDC − Dòng tiêu thụ: 20-35mA − Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu ngõ ra NPN) − Dòng kích ngõ ra: 300mA. − Khoảng cách điều chỉnh cảm biến: 3-10cm − Khoảng cách phát hiện vật cản: 0-10cm 10 4.
Cảm biến màu sắc TCS34725 4. Sơ lược về TCS34725 Cảm biến màu sắc TCS34725 được sử dụng để nhận biết màu sắc bằng cách đo phản xạ 3 màu sắc từ vật thể là đỏ, xanh lá và xanh dương sau đó xử lý là truyền thông số đo được của các màu qua giao tiếp I2C. Cảm biến màu sắc TCS34725 mặt trước và sau 4. Chức năng các chân − VCC: Cấp nguồn 5V − GND: Cấp nguồn 0V − CT: Chân SCL của MCU − DR: Chân SDA của MCU − SCL: Chân tạo xung chuẩn giao tiếp I2C − SDA: Chân data chuẩn giao tiếp I2C − NC, INT: Chân không kết nối 11 4.
Giới thiệu Nguồn xung hay còn gọi là nguồn (tổ ong) 24V là bộ chuyển đổi nguồn từ điện xoay chiều AC sang điện một chiều DC 24V có chức năng bảo vệ quá dòng , bảo vệ quá áp bảo vệ ngắn mạch … Hình 4. Thông số kỹ thuật − Tên sản phẩm: Bộ nguồn S8JC-Z10024C Omron − Điện áp vào nguồn: 200/240 VAC. − Điện áp ra nguồn: 24 VDC − Tần số đầu vào: 50-60 Hz − Công suất: 100W. − Dòng ra tối đa: 4.
− Dòng định mức đầu vào: 1.4A − Chức năng: Bảo vệ quá tải, quá áp − Trọng lượng: 350g 12 4. Động cơ giảm tốc Động cơ giảm tốc là động cơ điện đã được giảm đi tốc độ rất nhiều so với tốc độ của động cơ bình thường khi cùng số cực và công suất được sử dụng rất nhiều trong đời sống. Động cơ giảm tốc 24 VDC 4. Relay trung gian.
Relay trung gian là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện có chức năng truyền tải tín hiệu từ khối điều khiển sang khối động lực cụ thể khối điều khiển ở đây là các bộ vi xử lý , PLC còn khối động lực là contactor , thiết bị đóng ngắt … Hình 4.8 Relay trung gian 13 4. Nút nhấn Nút nhấn là thiết bị dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện, máy móc. Khi thao tác với nút nhấn cần dứt khoát để đóng hoặc mở các thiết bị điện Hình 4. Xi lanh khí nén 4.
Khái niệm Xi lanh khí nén được sử dụng để tạo lực đẩy và chuyển động bằng cách sử dụng sức ép của khí nén. Thiết bị này bao gồm một piston, một vòng bi, một van điều khiển và một hộp chứa khí nén.Một số loại xi lanh khí nén khác − Xi lanh khí nén dạng trượt. Xilanh khí nén dạng trượt. 14 − Xi lanh điện khí nén.
Xi lanh điện khí nén. − Xilanh khí nén tròn. Xilanh khí nén tròn. − Xilanh khí nén vuông.
Xi lanh khí nén vuông. 15 − Xi lanh khí nén 2 ty Hình 4. Xi lanh khí nén 2 ty. Module relay 3 kênh 5VDC Module relay có chức năng dùng điện áp nhỏ kích điện áp lớn, điều khiển đóng mở bằng relay.
Module relay 3 kênh 5VDC có kích thước tiện lợi và dễ sử dụng. Thường được dùng để điều khiển đèn, công tắc điện, động cơ … Hình 4. Module Relay 3 kênh 5VDC 16 4. Van điện từ.