Chương 1: Tổng Quan. 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 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền, giao thức.
Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống. Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống. Chương 4: Thi Công Hệ Thống. Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá. 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. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Hoạt động phân loại thủ công Khi sản phẩm được sản xuất ra, người công nhân dùng các thiết bị đo kiểm để xác định sản phẩm thuộc loại nào. Sau đó xếp sản phẩm vào trong hộp, đếm đủ số lượng. Việc này phụ thuộc rất nhiều về công nhân, công nhân làm việc lâu không tránh khỏi những sai sót dẫn đến chất lượng sản phẩm không đều.2 Hoạt động phân loại tự động Khi sản phẩm được sản xuất ra, được tự động sắp xếp đều trên băng chuyền.
Bên cạnh băng chuyền có đặt các cảm biến, xilanh đẩy. Phụ thuộc vào màu sắc và cân nặng của sản phẩm mà chúng có tác động vào các sản phẩm lỗi, sản phẩm không phù hợp sẽ tự động được đẩy vào các thùng riêng, các sản phẩm đạt sẽ nằm trong thùng riêng. Hệ thống hoạt động tuần tự cho đến khi có lệnh dừng. Người công nhân chỉ việc tới lấy hộp xếp lên xe đẩy đưa vào kho hàng.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.
Giới thiệu về băng tải.1 Một hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải Băng tải thường được sử dụng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệụ rời theo phương ngang và phương nghiên. Trong các dây chuyền sản xuất, băng tải được sử dụng rộng rãi như những phương tiện vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ưu điểm của băng tải: Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng.
Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm. Cấu tạo chung của băng tải: Hình 2.2 Cấu tạo chung băng tải 1. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo.
Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ.) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc. Giới thiệu băng tải sử dụng trong mô hình. Tùy theo từng loại nguyên vật liệu hay sản phẩm mà có nhiều loại băng tải khác nhau: băng tải xích, băng tải con lăn, băng tải xoắn ốc, băng tải dây đai, băng tải đứng… Do băng tải dùng trong mô hình làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên nhóm đã lựa chọn loại băng tải dây đai PVC với những lý do sau đây: - Tải trọng băng tải không quá lớn.
- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp. - Dễ dàng thiết kế chế tạo. - Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như độ chính xác khi vận chuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian. Giới thiệu về PLC PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các giải pháp 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 hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.
Hiện nay PLC đã được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong công nghiệp như: hệ thống nâng vận chuyển, dây chuyền đóng gói, các robot lắp ráp sản phẩm, điều khiển hệ thống đèn giao thông.3 Một hệ thống điều khiển bằng PLC Những ưu điểm của PLC: Sự ra đời của hệ điều khiển PLC đã làm thay đổi hẳn hệ thống điều khiển cũng như các khái niệm thiết kế về chúng, hệ điều khiển dùng PLC có những ưu điểm sau: - Giảm đến 80% số lượng dây nối. - Giảm thiểu số lượng rơle và timer so với hệ điều khiển cổ điển. - Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình, khi không có các yêu cầu thay đổi các đầu vào ra thì không cần phải nâng cấp phần cứng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Dung lượng chương trình lớn để có thể chứa được nhiều chương trình phức tạp. - Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. - Dễ dàng kết nối được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, kết nối mạng Internet, các module mở rộng. Nguyên lý hoạt động của PLC CPU điều khiển các hoạt động bên trong PLC.
Bộ xử lý sẽ đọc và kiểm tra chương trình được chứa trong bộ nhớ, sau đó sẽ thực hiện thứ tự từng lệnh trong chương trình, sẽ đóng hay ngắt các đầu ra. Các trạng thái ngõ ra ấy được phát tới các thiết bị liên kết để thực thi. Và toàn bộ các hoạt động thực thi đó đều phụ thuộc vào chương trình điều khiển được giữ trong bộ nhớ. Tổng quan về PLC Siemens Trên thế giới hiện tại có rất nhiều các hãng sản xuất PLC nổi tiếng và phổ biến: Mitsubishi, Siemen, Omron, Idec, Fuji, Panasonic… Ở Việt Nam, các thiết bị điều khiển của Siemens đã trở nên rất thông dụng trong lĩnh vực tự động hóa với nhiều dòng PLC như: S7-200 thích hợp cho những ứng dụng vừa và nhỏ.
S7-300 thích hợp cho những dự án tầm trung, mô đun hóa, điều khiển linh hoạt, nâng cấp hay mở rộng dễ dàng. S7-400 thích hợp cho những dự án lớn, hoạt động hiệu suất cao, các hệ thống tự động điều khiển thích nghi, điều khiển dự phòng, dễ dàng chuẩn đoán lỗi. Dòng PLC S7-1200 của Siemen S7-1200 ra đời năm 2009 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội hơn.
S7-1200 được thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh giúp những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4 So sánh S7-200 và S7-1200 về các mô-đun mở rộng Cấu trúc bộ nhớ trong PLC S7-1200 Vùng nhớ chương trình (Load Memory): Là vùng nhớ chứa chương trình ứng dụng cho người sử dụng viết và được chứa trong các OB, FC, FB hoặc trong các khối chương trình trong thư viện hệ thống được sử dụng (SFB, SFC) và khối dữ liệu DB. Khi thực hiện xóa thì toàn bộ khối chương trình bị xóa hết, khi chương trình được download từ máy tính vào CPU, chúng sẽ được ghi lên vùng nhớ này.
Vùng nhớ chương trình được chia làm 3 miền: - OB (Organisation Block): Miền chứa chương trình tổ chức. - FC (Function): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm, có biến hình thức để trao đổi dữ liệu với chương trình đã gọi. - FB (Function Block): Miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm, có khả năng trao đổi dữ liệu với bất kì khối chương trình nào. Các dữ liệu được xây dựng trên một khối riêng gọi là DB.
Vùng nhớ làm việc (Work Memory): Là vùng nhớ chứa các khối dữ liệu DB đang mở, khối chương trình OB, FB, FC, SFC, SFB đang được CPU thực hiện. Vùng nhớ làm việc chia thành 2 miền: - DB (Data Block): Miền chứa các dữ liệu tổ chức thành khối, kích thước và số lượng do người sử dụng quy định. Chương trình có thể truy cập miền này theo bit (DBX), byte (DBB), word (DBW), double word (DBD). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT - L (Local data block): Miền dữ liệu địa phương được các khối chương trình OB, FC, FB sử dụng cho các biến tạm thời và trao đổi các biến hình thức với các khối đã gọi nó. Nội dung dữ liệu trong khối này sẽ bị xóa khi kết thúc chương trình tương ứng trong OB, FC, FB. Miền này có thể truy cập theo bit (L), byte (LB), word (LW) hoặc double word (LD). Tùy theo các khối chương trình khác nhau mà bảng khai báo chứa các biến khác nhau nhằm phục vụ cho yêu cầy của khối đó.
Vùng nhớ hệ thống (System memory): Là vùng chứa các bộ đệm vào/ra số (I, Q), các biến cờ, thanh ghi C-word, PV, T-bit hoặc C-bit của Timer và Counter. Vùng nhớ này chứa tham số của hệ điều hành và chương trình ứng dụng, được chia thành 7 miền khác nhau: - PII: (Process image input): Miền bộ đệm các cổng vào số. Trước khi thực hiện chương trình, PLC đọc tất cả dữ liệu đầu vào và cất vào miền nhớ I. PLC thường không đọc trực tiếp cổng vào mà đọc từ bộ đệm I.
- PIQ (Process image output): Miền bộ đệm các cổng ra số. Kết thúc chương trình PLC chuyển giá trị từ bộ đệm Q đến các cổng ra số. Thông thường chương trình không gán trực tiếp giá trị tới cổng ra mà chỉ chuyển chúng vào bộ đệm Q. - M: Miền nhớ các bit cờ.
Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ này để lưu các tham số cần thiết và có thể truy nhập theo bit, byte, word, double word.