Nghiên cứu Thiết kế Hệ Thống Phân Loại Kim Loại và Phi Kim Tự Động

Phân loại kim loại & phi kim: Nghiên cứu chi tiết về tính chất, ứng dụng và thiết kế vật liệu. Khám phá sự khác biệt cơ bản & ứng dụng thực tế.

• Người hướng dẫn: Thầy Giáo Bộ Môn
• Chuyên ngành: Điều khiển và tự động hoá
• Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại phi kim và kim loại
• Loại tài liệu: Đồ án

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
• 1.1. Giới thiệu về phân loại sản phẩm
• 1.2. Các vấn đề đặt ra
• 1.3. Một số cấu trúc của hệ thống phân loại sản phẩm
• 1.4. Một số hệ thống phân loại sản phẩm trong thực tế và ứng dụng
• 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO VẬT LIỆU KIM LOẠI VÀ PHI KIM
• 2.1. Tổng quan về bộ điều khiển PLC
• 2.2. Sơ lược về lịch sử của PLC
• 2.3. Phân loại và ứng dụng của PLC
• 2.4. Cấu trúc và hoạt động của PLC
• 2.5. Ngôn ngữ lập trình PLC
• 2.6. Giới thiệu về bộ điều khiển plc s7_1200
• 2.7. Cấu tạo chung của bộ điều khiển plc s7_1200
• 2.8. Các lệnh lập trình trong Step 7
• 2.9. Phần mềm tia portal
• 2.10. Tổng quang về TIA Portal
• 2.11. Các thành phần của TIA Portal
• 2.12. Phân tích yêu cầu thiết kế
• 2.13. Một hệ thống phân loại sản phẩm thường có bộ phận chính sau
• 2.14. Sơ đồ khối hệ thống
• 2.15. Tính toán và thiết kế phần cứng
• 2.16. Thiết bị có trong đề tài
• 2.17. Thiết kế phần cứng
• 2.18. Lập trình phần mềm điều khiển và giám sát
• 2.19. Lập trình phần mềm điều khiển PLC
• 2.20. Giao diện giám sát wincc
• 3. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO VẬT LIỆU KIM LOẠI VÀ PHI KIM
• 3.1. Chế tạo mô hình hệ thống
• 3.2. Kết cấu cơ khí của mô hình
• 3.3. Thiết bị sử dụng trong mô hình
• 3.4. Sơ đồ mạch điện điều khiển của mô hình
• 3.5. Thiết kế tủ điện cho mô hình
• 3.6. Lưu đồ thuật toán điều khiển PLC
• 3.7. Xây dựng giao diện giám sát Wincc cho mô hình
• 3.8. Nhận xét và đánh giá kết quả thử nghiệm mô hình
• 3.9. Kết luận thực nghiệm
• 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Phân Loại Kim Loại Phi Kim Nghiên cứu Hiện Tại

Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là kỹ thuật điện – điện tử và điều khiển tự động, việc phân loại sản phẩm trở nên vô cùng quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Tự động hóa giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí và cải thiện điều kiện làm việc. Trong đó, phân loại kim loại và phi kim là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng rãi, đặc biệt trong các kho hàng lớn và nhỏ trên toàn quốc. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống phân loại nhỏ gọn, dễ lắp đặt, bảo trì và sửa chữa. Để đạt được điều này, cần phải thiết kế cơ khí chính xác và điều khiển được động cơ và hệ thống tự động thông qua lập trình PLC. Nhóm nghiên cứu đã chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống phân loại phi kim và kim loại”. Qua quá trình vận hành thử nghiệm nhóm cho thấy máy hoạt động tốt, ổn định, năng suất tương đương với yêu cầu lúc trước để ra. Bên cạnh đó vẫn còn tồn tại những mặt hạn chế như quá trình gia công sai số nên thiếu chính xác cho việc lắp ráp, do còn thiếu nhiều kinh nghiệm nên lúc thiết kế có nhiều vị trí khó căn chỉnh.Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như: Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện được điều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn. Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng. Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa…

1.1. Giới Thiệu Về Các Phương Pháp Phân Loại Sản Phẩm Hiện Đại

Các phương pháp phân loại sản phẩm hiện đại bao gồm sử dụng mã vạch, màu sắc, kích thước và hình dạng. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với các loại sản phẩm khác nhau. Ví dụ, phân loại theo mã vạch thường được sử dụng trong logistics để phân loại các kiện hàng dựa trên thông tin được mã hóa. Phân loại theo màu sắc thì được ứng dụng trong nông nghiệp để phân loại các loại nông sản như cà chua, ớt dựa trên độ chín hoặc chất lượng. Phân loại theo kích thước được sử dụng để phân loại trứng, trái cây theo kích cỡ. Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng Cấu tạo: Một băng chuyền. Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền. Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại. Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera). Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu. Các rơ le trung gian. Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống. Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Trên băng chuyền sẽ thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm. Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng biệt. Những hệ thống này đều hướng đến việc tự động hóa quy trình, giảm sức lao động và tăng hiệu quả.

1.2. Tại Sao Phân Loại Kim Loại và Phi Kim Lại Quan Trọng

Việc phân loại kim loại và phi kim đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm tái chế, khai thác mỏ, và sản xuất điện tử. Việc tách kim loại và phi kim giúp tối ưu hóa quy trình tái chế, thu hồi các nguyên liệu có giá trị và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong ngành khai thác mỏ, việc phân loại giúp tách các khoáng chất kim loại ra khỏi các tạp chất phi kim, nâng cao hiệu quả khai thác. Trong sản xuất điện tử, việc phân loại giúp thu hồi các kim loại quý từ các thiết bị điện tử phế thải, giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung kim loại mới. Hơn nữa, việc phân loại kim loại và phi kim đảm bảo an toàn trong sản xuất và giảm thiểu rủi ro cháy nổ.

II. Thách Thức Phân Loại Kim Loại Phi Kim Giải Pháp Tối Ưu

Mục tiêu chính là nghiên cứu và chế tạo một hệ thống phân loại phi kim và kim loại với thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì và sửa chữa. Để đạt được mục tiêu này, cần giải quyết một số thách thức về cơ khí, điều khiển và an toàn. Về cơ khí, cần phân tích, tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. Về điều khiển, hệ thống cần được điều khiển hoàn toàn tự động. Về an toàn, cần đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị hỏng. Ngoài ra, các vấn đề như lựa chọn vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết cũng cần được xem xét cẩn thận.

2.1. Vấn Đề Cơ Khí Lựa Chọn Vật Liệu và Thiết Kế Tối Ưu

Lựa chọn vật liệu phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo độ bền, độ tin cậy và tính thẩm mỹ của hệ thống. Các vật liệu như thép không gỉ, nhôm, và nhựa kỹ thuật thường được sử dụng trong các hệ thống phân loại. Thép không gỉ có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn tốt, phù hợp với môi trường làm việc khắc nghiệt. Nhôm nhẹ, dễ gia công, giúp giảm trọng lượng của hệ thống. Nhựa kỹ thuật có khả năng chịu hóa chất tốt, thích hợp với các ứng dụng liên quan đến hóa chất. Thiết kế hệ thống cần đảm bảo dễ dàng lắp đặt, bảo trì và sửa chữa. Cần chú trọng đến việc bố trí các thành phần sao cho hợp lý, giảm thiểu số lượng chi tiết và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2.2. Vấn Đề Điều Khiển Tự Động Hóa Quy Trình với PLC

Điều khiển tự động là yếu tố quan trọng để nâng cao năng suất và giảm chi phí vận hành. Sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) cho phép điều khiển chính xác các hoạt động của hệ thống, từ việc di chuyển băng tải đến việc phân loại sản phẩm. PLC có khả năng lập trình linh hoạt, dễ dàng thay đổi quy trình điều khiển khi cần thiết. Các cảm biến và bộ truyền động được kết nối với PLC để thu thập thông tin và thực hiện các hành động điều khiển. Ngôn ngữ lập trình PLC có tính ứng dụng cao trong sản xuất công nghiệp. Với tính linh hoạt cao, ngôn ngữ lập trình PLC được phát triển thành nhiều loại. Hiện nay, có 6 ngôn ngữ lập trình PLC phổ biến.

III. Phương Pháp Phân Loại Kim Loại Phi Kim Cảm Biến Tiệm Cận

Một trong những phương pháp hiệu quả để phân loại kim loại và phi kim là sử dụng cảm biến tiệm cận. Cảm biến tiệm cận có khả năng phát hiện sự hiện diện của vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp, dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Khi một vật thể kim loại tiến gần cảm biến tiệm cận, từ trường do cảm biến tạo ra sẽ bị ảnh hưởng, và cảm biến sẽ phát ra tín hiệu. Ngược lại, khi một vật thể phi kim tiến gần, từ trường không bị ảnh hưởng, và cảm biến không phát ra tín hiệu. Tín hiệu từ cảm biến tiệm cận được gửi đến PLC để xử lý và điều khiển các bộ phận khác của hệ thống, chẳng hạn như piston hoặc băng tải, để phân loại sản phẩm.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Cảm Biến Tiệm Cận Trong Phân Loại

Cảm biến tiệm cận hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Một cuộn dây được đặt trong cảm biến, và khi có dòng điện chạy qua, cuộn dây tạo ra một từ trường. Khi một vật thể kim loại tiến gần cảm biến, từ trường này sẽ tạo ra một dòng điện xoáy trong vật thể. Dòng điện xoáy này tạo ra một từ trường ngược, làm giảm từ trường ban đầu của cảm biến. Sự thay đổi này được phát hiện bởi mạch điện tử trong cảm biến, và cảm biến phát ra tín hiệu. Khoảng cách phát hiện phụ thuộc vào kích thước, vật liệu, và hình dạng của vật thể. Cảm biến tiệm cận là giải pháp lý tưởng trong quá trình phát hiện kim loại và phi kim. Giá thành rẻ. Chịu được môi trường khắc nghiệt, nhiệt độ cao.

3.2. Lựa Chọn Cảm Biến Tiệm Cận Phù Hợp Thông Số Kỹ Thuật Quan Trọng

Việc lựa chọn cảm biến tiệm cận phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của hệ thống phân loại. Các thông số kỹ thuật cần quan tâm bao gồm khoảng cách phát hiện, tần số đáp ứng, điện áp hoạt động, và khả năng chống nhiễu. Khoảng cách phát hiện cần phù hợp với kích thước của sản phẩm cần phân loại. Tần số đáp ứng cần đủ cao để phát hiện các sản phẩm di chuyển với tốc độ cao. Điện áp hoạt động cần tương thích với hệ thống điện của nhà máy. Khả năng chống nhiễu giúp cảm biến hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp.

IV. Thiết Kế Hệ Thống Phân Loại Băng Tải PLC Piston Khí Nén

Thiết kế hệ thống phân loại bao gồm việc lựa chọn và tích hợp các thành phần chính như băng tải, PLC, và piston khí nén. Băng tải có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại. PLC điều khiển các hoạt động của hệ thống dựa trên tín hiệu từ cảm biến tiệm cận. Piston khí nén đẩy sản phẩm vào các thùng chứa khác nhau tùy thuộc vào loại vật liệu (kim loại hoặc phi kim). Các thành phần này cần được thiết kế và lắp ráp sao cho hệ thống hoạt động ổn định, chính xác và hiệu quả.

4.1. Lựa Chọn Băng Tải Kích Thước Vật Liệu và Tốc Độ Phù Hợp

Việc lựa chọn băng tải phù hợp phụ thuộc vào kích thước, trọng lượng, và tính chất của sản phẩm cần phân loại. Băng tải cần có đủ chiều rộng và chiều dài để chứa các sản phẩm. Vật liệu băng tải cần chịu được tải trọng và môi trường làm việc. Tốc độ băng tải cần được điều chỉnh để đảm bảo hiệu suất phân loại tối ưu. Băng tải có nhiều ứng dụng trong các điều kiện và tính chất làm việc khác nhau, dùng để vận chuyển hàng hóa, đóng gói sản phẩm, phân loại sản phẩm, dễ dàng tích hợp với máy test sản phẩm tự động, máy đóng đai tự động, dùng trong rất nhiều ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô.

4.2. Lập Trình PLC Điều Khiển Hoạt Động và Thu Thập Dữ Liệu

Lập trình PLC là bước quan trọng để điều khiển các hoạt động của hệ thống phân loại. Chương trình PLC cần được thiết kế để nhận tín hiệu từ cảm biến tiệm cận, xử lý tín hiệu, và điều khiển piston khí nén để phân loại sản phẩm. Ngoài ra, PLC có thể được lập trình để thu thập dữ liệu về số lượng sản phẩm đã phân loại, thời gian hoạt động, và các thông số khác. Hoạt động của một PLC khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống các module Input được dùng để đưa các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, contact, tín hiệu từ động cơ, …). Sau khi nhận được tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển và thông qua module Output gửi tín hiệu đến các thiết bị được điều khiển.

V. Ứng Dụng Thực Tế Hệ Thống Tái Chế Khai Thác Điện Tử

Hệ thống phân loại kim loại và phi kim có nhiều ứng dụng thực tế trong các ngành công nghiệp khác nhau. Trong ngành tái chế, hệ thống giúp tách các vật liệu có giá trị từ các phế liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong ngành khai thác mỏ, hệ thống giúp tách các khoáng chất kim loại từ các tạp chất phi kim, nâng cao hiệu quả khai thác. Trong ngành sản xuất điện tử, hệ thống giúp thu hồi các kim loại quý từ các thiết bị điện tử phế thải, giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung kim loại mới.

5.1. Tái Chế Thu Hồi Kim Loại và Giảm Thiểu Ô Nhiễm

Trong ngành tái chế, hệ thống phân loại kim loại và phi kim đóng vai trò quan trọng trong việc thu hồi các vật liệu có giá trị và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Hệ thống giúp tách các kim loại như nhôm, đồng, và sắt từ các phế liệu, giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung kim loại mới. Ngoài ra, hệ thống còn giúp loại bỏ các vật liệu phi kim độc hại, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm đất và nước.

5.2. Khai Thác Mỏ Nâng Cao Hiệu Quả và Giảm Chi Phí

Trong ngành khai thác mỏ, hệ thống phân loại kim loại và phi kim giúp tách các khoáng chất kim loại từ các tạp chất phi kim, nâng cao hiệu quả khai thác và giảm chi phí sản xuất. Hệ thống giúp tập trung các khoáng chất kim loại, giảm khối lượng vật liệu cần vận chuyển và chế biến. Ngoài ra, hệ thống còn giúp giảm thiểu tác động môi trường của hoạt động khai thác mỏ.

VI. Kết Luận Phát Triển Tự Động Hóa Phân Loại Vật Liệu

Hệ thống phân loại kim loại và phi kim dựa trên cảm biến tiệm cận và PLC là một giải pháp hiệu quả để tự động hóa quy trình phân loại vật liệu. Hệ thống có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí, và bảo vệ môi trường. Trong tương lai, hệ thống có thể được cải tiến bằng cách sử dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy để nâng cao độ chính xác và khả năng thích ứng với các loại vật liệu khác nhau.

6.1. Tương Lai Của Hệ Thống Phân Loại AI và Học Máy

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo và học máy có thể giúp hệ thống phân loại tự động học hỏi và cải thiện hiệu suất theo thời gian. Các thuật toán học máy có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu từ cảm biến, phát hiện các mẫu, và điều chỉnh các thông số điều khiển để tối ưu hóa quy trình phân loại. Ví dụ, hệ thống có thể học cách phân biệt các loại kim loại khác nhau dựa trên các đặc tính điện từ của chúng.

6.2. Hướng Phát Triển Hệ Thống Mở Rộng Ứng Dụng và Tích Hợp

Hệ thống phân loại kim loại và phi kim có thể được mở rộng để phân loại các loại vật liệu khác nhau, chẳng hạn như nhựa, giấy, và thủy tinh. Ngoài ra, hệ thống có thể được tích hợp với các hệ thống khác trong nhà máy, chẳng hạn như hệ thống quản lý kho và hệ thống quản lý sản xuất, để tạo ra một quy trình sản xuất hoàn toàn tự động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM 1. Giới thiệu về phân loại sản phẩm Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học, quản lý, 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 nghiệp phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, vi mạch số… được ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thô sơ, với tốc độ xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.

Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệm điện năng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành công nghiệp ngày càng phát triển các công ty xí nghiệp đã đưa tự động hóa và sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây chuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiết kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng. Để đáp ứng yêu cầu đó, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế và thi công mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chất liệu(phi kim, kim loại,. Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần những chuyển động cần thiết: - Chuyển động của băng chuyền. Để truyền chuyển động quay cho trục của băng chuyền ta dùng động cơ điện một chiều thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trung gian.

- Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có vật liệu(phi kim, kim loại,…) khác nhau. Chuyển động của xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén. Chu trình làm việc máy: khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm được xylanh đẩy vào băng chuyền. Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phân loại với vật liệu(phi kim, kim loại,…) khác nhau.

Các sản phẩm sau khi được phân loại sẽ được chuyển đến thùng hàng. Chu trình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản phẩm. Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn, cụ thể như: 8 - Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện được điều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn. - Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng.

- Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa… 1. Các vấn đề đặt ra Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu chế tạo: Hệ thống phân loại phi kim và kim loại có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa. Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển được động cơ và hệ thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vật liệu mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết.

Các vấn đề cần được giải quyết đó là: - Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. - Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động. - Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị hỏng. Một số cấu trúc của hệ thống phân loại sản phẩm ➢ Phân loại phi kim và kim loại Cấu tạo: - Một động cơ điện một chiều đề kéo băng chuyền.

- Cảm biến phân loại phi kim và kim loại. - 1 xylanh để phân loại sản phẩm. - Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu. - Các rơ le trung gian.

- Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống. - Nút ấn - Cảm biến đếm số lượng Nguyên lý hoạt động: 9 Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Sylanh piston sẽ đẩy sản phẩm ra băng chuyền. Trên băng chuyề sẽ thiết kế cảm biến nhận biết sản phẩm phân biệt kim loại và phi kim.

Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van điện tác động điều khiển piston đẩy từng sản phẩm đến vị trí chỉ định. ➢ Phân loại sản phẩm theo màu sắc Cấu tạo: - Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền. - Cảm biến nhận biết màu sắc. - Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm.

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu. - Các van đảo chiều. - Các rơ le trung gian. - Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.

Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Xylanh piston sẽ đẩy sản phẩm ra băng chuyền. Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.

➢ Phân loại sản phẩm theo chiều cao Cấu tạo: - Hai băng chuyền. - Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền. - Ba cảm biến nhận biết chiều cao. - Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu. - Hai van đảo chiều. 10 - Các rơ le trung gian. - Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống.

Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai. Trên băng chuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có chiều cao khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và trung bình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền và được phân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai. Sau đó động cơ một chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản phẩm thấp về vị trí tương ứng.

➢ Phân loại sản phẩm theo hình dạng Cấu tạo: - Một băng chuyền. - Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền. - Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại. - Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera).

- Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu. - Các rơ le trung gian. - Bộ phận giá đỡ cơ khí cho toàn bộ hệ thống. Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai.

Trên băng chuyền sẽ thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm. Khi sản phẩm đi qua, Cảm biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng biệt. Một số hệ thống phân loại sản phẩm trong thực tế và ứng dụng ➢ Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch được sử dụng rất phổ biến hiên nay. Dây chuyền thường được sử dụng trong các công ty logistics và được sử dụng 11 để phân loại các kiện hàng, bưu phẩm, sản phẩm thành phẩm đã được đóng thùng carton, đóng túi và dán mã vạch barcode, mã QR.

Với các thông tin lưu trữ trên mã vạch dán trên sản phẩm, hệ thống có thể dễ dàng sàng lọc và lựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết (hub) theo yêu cầu đặt ra. Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất, model… Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn, cách thức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn… Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lô chế biến, cấp sản phẩm… Hình 1. 1 Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạch Các hộp, thùng hàng được đặt lên băng tải phân loại bởi công nhân hoặc cánh tay robot cộng tác, robot xếp hàng lên pallet từ băng tải cấp hoặc xe tự hành AGV trong các nhà máy thông minh. Hệ thống phân loại sản phẩm có thể đạt công suất tới 10,000 sản phẩm/giờ.

Năng suất cao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch và phân loại bởi công nhân truyền thống. ➢ Dây chuyền phân loại sản phẩm theo khối lượng Là phương pháp sử dụng loại cảm biến trọng lượng (load cell) đặt phía dưới của băng truyền sản xuất để phân biệt trọng lượng khác nhau của sản phẩm. Khi có sản phẩm chạy qua thì cảm biến sẽ xác định trọng lượng của sản phẩm thuộc loại nào. Sau đó nó sẽ gửi thông tin về bộ xử lí trung tâm.

Để cơ cấu chấp hành có thể tiến hành việc phân loại sản phẩm sau khi nhận tín hiệu từ trung tâm điều khiển. 12 Phạm vi phân loại: 10g~5000g Tốc độ: 110 – 200 sản phẩm/ phút. Tốc độ: 60m/ phút Số lượng cỡ phân loại: 12 cỡ Vật liệu: inox304 đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Hình 1.