Luận văn tốt nghiệp về thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước

Tổng hợp kiến thức Thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước hiệu quả, tiếp cận khoa học, hỗ trợ học tập và nghiên cứu hiệu

• Tác giả: Trần Quang Huy
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Thái Sơn
• Trường học: Trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Nông Nghiệp
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Băng Tải Phân Loại Hàng Hóa Theo Kích Thước
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Cấu trúc đề tài
• 1.4. Bài toán điều khiển
• 1.5. Phân tích các phương án điều khiển
• 1.5.1. Sử dụng PLC
• 1.5.2. Sử dụng Vi xử lý
• 2. CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI
• 2.1. Tổng quan về dây chuyền công nghệ
• 2.2. Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm
• 2.3. Các hệ thống phân loại sản phẩm
• 2.4. Tìm hiểu các phần tử sử dụng trong hệ thống
• 2.4.1. Sơ đồ khối tổng quát
• 2.4.2. Tìm hiểu về khối nguồn
• 2.4.2.1. Bộ nguồn 24 VDC
• 2.4.3. Nguồn khí nén
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WINCC
• 3.1. Giới thiệu về PLC S7-300
• 3.1.1. Giới thiệu chung
• 3.1.2. Ngôn ngữ lập trình
• 3.1.3. Các lệnh dùng trong chương trình
• 3.2. Giới thiệu về phần mềm WinCC
• 3.2.1. Các bước cài đặt WinCC V7
• 3.3. Các thành phần chính của cửa sổ dự án
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI
• 4.1. Thiết kế mô hình
• 4.1.1. Thiết kế phần khung cơ khí
• 4.1.2. Thiết kế phần điều khiển
• 4.1.3. Thiết kế giao diện WinCC giám sát hệ thống
• 4.2. Chế tạo mô hình
• 4.2.1. Chế tạo phần khung cơ khí
• 4.2.2. Chế tạo phần điều khiển
• 4.3. Mô hình hoàn chỉnh
• 4.4. Chạy thử và hiệu chỉnh
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kết quả đạt được
• 5.2. Nhược điểm
• 5.3. Ứng dụng thực tế của mô hình
• 5.4. Hướng phát triển đề tài
• 5.5. Kết luận chung
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LỜI NÓI ĐẦU

Tóm tắt

I. Tổng quan về đề tài

Đề tài "Thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước hiệu quả" được lựa chọn nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hóa trong ngành công nghiệp. Việc thiết kế băng tải không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Mô hình băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước được xây dựng với mục tiêu tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian và công sức lao động. Hệ thống này sử dụng công nghệ băng tải hiện đại, cho phép phân loại hàng hóa một cách chính xác và nhanh chóng. Qua đó, việc áp dụng giải pháp băng tải trong sản xuất sẽ góp phần nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp.

1.1. Lý do chọn đề tài

Lý do chọn đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn trong việc tự động hóa quy trình sản xuất. Với sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng băng tải tự động trở nên cần thiết để giảm thiểu sức lao động và tăng cường hiệu quả sản xuất. Đặc biệt, trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện đại hóa, việc áp dụng hệ thống băng tải giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí và thời gian. Mô hình phân loại hàng hóa theo kích thước không chỉ đáp ứng yêu cầu sản xuất mà còn tạo ra sự linh hoạt trong việc mở rộng quy mô sản xuất trong tương lai.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài bao gồm mô phỏng lý thuyết và thực hành. Việc thi công băng tải được thực hiện thông qua các bước thiết kế, chế tạo và kiểm tra. Các linh kiện được lựa chọn dựa trên tính toán kỹ thuật và thực nghiệm. Đặc biệt, việc sử dụng PLC trong điều khiển hệ thống giúp tối ưu hóa quy trình và đảm bảo tính chính xác trong việc phân loại hàng hóa. Phương pháp này không chỉ giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc về thực tiễn mà còn trang bị cho họ những kỹ năng cần thiết trong ngành công nghiệp.

II. Tìm hiểu về các thiết bị sử dụng trong hệ thống băng tải

Hệ thống băng tải phân loại hàng hóa bao gồm nhiều thiết bị quan trọng như cảm biến, PLC, và các cơ cấu chấp hành. Băng tải được thiết kế để vận chuyển hàng hóa một cách hiệu quả, trong khi các cảm biến giúp nhận diện kích thước và loại hàng hóa. Việc sử dụng công nghệ băng tải hiện đại cho phép hệ thống hoạt động một cách tự động và chính xác. Các thiết bị này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất mà còn giảm thiểu sai sót trong quá trình phân loại. Hệ thống băng tải linh hoạt có khả năng điều chỉnh theo yêu cầu sản xuất, từ đó nâng cao tính cạnh tranh cho doanh nghiệp.

2.1. Tổng quan về dây chuyền công nghệ

Dây chuyền công nghệ trong hệ thống băng tải phân loại hàng hóa được thiết kế để tối ưu hóa quy trình sản xuất. Các thiết bị như băng tải vận chuyển, cảm biến và PLC được kết hợp chặt chẽ để tạo ra một hệ thống tự động hóa hoàn chỉnh. Sự phát triển của công nghệ đã giúp cho việc phân loại hàng hóa trở nên chính xác và nhanh chóng hơn. Hệ thống này không chỉ áp dụng trong ngành sản xuất mà còn có thể mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác như logistics và kho bãi.

2.2. Các hệ thống phân loại sản phẩm

Có nhiều loại hệ thống phân loại sản phẩm khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của nhà sản xuất. Các hệ thống này có thể phân loại sản phẩm theo kích thước, màu sắc, hoặc vật liệu. Việc sử dụng băng tải phân loại giúp giảm thiểu thời gian và công sức lao động, đồng thời nâng cao độ chính xác trong quá trình phân loại. Hệ thống phân loại tự động ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong các doanh nghiệp lớn, nơi yêu cầu về năng suất và chất lượng sản phẩm là rất cao.

III. Giới thiệu về PLC S7 300 và phần mềm WinCC

PLC S7-300 là một trong những bộ điều khiển logic khả trình phổ biến nhất hiện nay. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa, bao gồm cả hệ thống băng tải phân loại hàng hóa. Việc lập trình PLC S7-300 cho phép người dùng dễ dàng điều khiển và giám sát quá trình sản xuất. Phần mềm WinCC cung cấp giao diện thân thiện, giúp người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số của hệ thống một cách hiệu quả. Sự kết hợp giữa PLC và WinCC tạo ra một hệ thống điều khiển mạnh mẽ, đáp ứng tốt các yêu cầu của sản xuất hiện đại.

3.1. Giới thiệu về PLC S7 300

PLC S7-300 được thiết kế để hoạt động trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt. Nó có khả năng mở rộng và tích hợp với nhiều thiết bị khác nhau, từ cảm biến đến các cơ cấu chấp hành. Việc sử dụng PLC giúp tăng cường tính linh hoạt và độ tin cậy của hệ thống. Đặc biệt, PLC S7-300 có khả năng xử lý nhanh chóng các tín hiệu từ cảm biến, từ đó đưa ra các quyết định điều khiển chính xác. Điều này rất quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả hoạt động của băng tải phân loại.

3.2. Giới thiệu về phần mềm WinCC

Phần mềm WinCC là công cụ mạnh mẽ cho việc giám sát và điều khiển hệ thống tự động. Nó cho phép người dùng thiết lập các thông số, theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống và thực hiện các điều chỉnh cần thiết. Giao diện của WinCC rất thân thiện, giúp người dùng dễ dàng thao tác và quản lý hệ thống. Việc sử dụng WinCC trong hệ thống băng tải không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo tính chính xác trong quá trình phân loại hàng hóa.

IV. Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải

Quá trình thiết kế băng tải bắt đầu từ việc xác định yêu cầu kỹ thuật và lựa chọn các linh kiện phù hợp. Mô hình băng tải được thiết kế với cấu trúc chắc chắn, đảm bảo khả năng vận hành ổn định. Các phần tử như khung cơ khí, hệ thống điều khiển và giao diện giám sát được tích hợp một cách hợp lý. Việc chế tạo mô hình không chỉ giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tiễn mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị thực tiễn cao. Mô hình hoàn chỉnh sẽ được chạy thử và hiệu chỉnh để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

4.1. Thiết kế mô hình

Thiết kế mô hình băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần xác định kích thước và loại hàng hóa cần phân loại. Sau đó, lựa chọn các linh kiện như băng tải, cảm biến và PLC. Việc thiết kế khung cơ khí cũng rất quan trọng, đảm bảo tính ổn định và khả năng chịu tải của hệ thống. Mô hình được thiết kế sao cho dễ dàng lắp đặt và bảo trì, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng trong thực tế.

4.2. Chế tạo mô hình

Quá trình chế tạo mô hình băng tải bao gồm việc lắp ráp các linh kiện đã được chọn lựa. Các phần tử như khung cơ khí, hệ thống điều khiển và cảm biến được kết nối với nhau một cách chặt chẽ. Việc chế tạo cần đảm bảo tính chính xác và độ bền của các linh kiện. Sau khi hoàn thành, mô hình sẽ được chạy thử để kiểm tra tính năng và hiệu suất. Quá trình này không chỉ giúp sinh viên nắm vững kỹ thuật chế tạo mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị ứng dụng cao trong thực tế.

V. Kết luận và kiến nghị

Đề tài "Thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước hiệu quả" đã đạt được những kết quả đáng ghi nhận. Mô hình băng tải hoạt động ổn định, linh hoạt và đáp ứng tốt yêu cầu phân loại hàng hóa. Việc áp dụng công nghệ băng tải trong sản xuất không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, vẫn còn một số nhược điểm cần khắc phục trong quá trình hoạt động. Đề xuất nghiên cứu thêm về các giải pháp cải tiến hệ thống để nâng cao hiệu quả và tính chính xác trong phân loại hàng hóa.

5.1. Kết quả đạt được

Mô hình băng tải phân loại hàng hóa đã được thiết kế và chế tạo thành công. Hệ thống hoạt động ổn định, có khả năng phân loại hàng hóa theo kích thước một cách chính xác. Việc sử dụng PLC trong điều khiển giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu sai sót và nâng cao hiệu quả. Kết quả này cho thấy sự thành công trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, đồng thời tạo ra sản phẩm có giá trị ứng dụng cao.

5.2. Nhược điểm và hướng phát triển

Mặc dù mô hình đã hoạt động hiệu quả, nhưng vẫn còn một số nhược điểm cần khắc phục. Cần nghiên cứu thêm về khả năng mở rộng và tích hợp các công nghệ mới vào hệ thống. Hướng phát triển tiếp theo có thể là cải tiến tính năng của băng tải để đáp ứng tốt hơn nhu cầu sản xuất trong tương lai. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính cạnh tranh của hệ thống trong ngành công nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, tự động hóa dây chuyền sản xuất đóng vai trò thiết yếu nhằm nâng cao năng suất, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều và giảm thiểu chi phí nhân công. Tại các doanh nghiệp quy mô lớn, các khâu vận chuyển, nhận dạng và phân loại hàng hóa đa phần đã được tự động hóa hoàn toàn bằng hệ thống băng tải kết hợp cơ cấu chấp hành tự động. Tuy nhiên, tại các doanh nghiệp vừa và nhỏ ở Việt Nam, nhiều công đoạn phân loại và đóng gói vẫn sử dụng sức lao động thủ công của con người. Việc phân loại thủ công đòi hỏi công nhân phải duy trì sự tập trung cao trong các thao tác lặp đi lặp lại, dễ dẫn đến mệt mỏi và sai sót, đặc biệt là khi phải phân biệt các sản phẩm có sai lệch kích thước nhỏ. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất lao động, chất lượng xuất xưởng và uy tín của nhà sản xuất. Trong khi đó, việc nhập khẩu các hệ thống phân loại tự động hoàn chỉnh từ nước ngoài thường đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn, chưa phù hợp với năng lực tài chính của phần lớn doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước.

Xuất phát từ thực tiễn sản xuất và quá trình thực tập, khảo sát tại các nhà máy, đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước" (chuyên ngành Cơ điện tử, ngành Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử, Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu) được thực hiện nhằm nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình phân loại tự động theo chiều cao với chi phí hợp lý, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật công nghiệp.

Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

1. Thiết kế và gia công hoàn thiện mô hình cơ khí gồm 02 băng tải: băng tải chính phân loại sản phẩm và băng tải phụ vận chuyển thùng chứa hàng.
2. Lựa chọn, tính toán và đấu nối các phần tử phần cứng: khối nguồn cấp DC 24V, các cảm biến quang điện, rơ le trung gian, van điện khí nén 5/2, xylanh khí nén tác động kép và động cơ một chiều có hộp số giảm tốc.
3. Lập trình điều khiển toàn bộ hệ thống bằng bộ điều khiển logic khả trình PLC SIMATIC S7-300 của hãng Siemens thông qua phần mềm Step7 V5 bằng ngôn ngữ sơ đồ khối hàm (FBD).
4. Thiết kế giao diện giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển Người - Máy (HMI/SCADA) trên nền tảng phần mềm SIMATIC WinCC V7.
5. Vận hành chạy thử nghiệm, hiệu chỉnh các thông số thời gian trễ và bộ đếm để hệ thống hoạt động ổn định, phân loại chính xác phôi mẫu theo 3 cấp chiều cao (cao, trung bình, thấp).

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là mô hình hệ thống phân loại sản phẩm tự động trên băng tải dạng thảm, sử dụng cảm biến quang, cơ cấu gạt khí nén và bộ điều khiển PLC S7-300 kết hợp giao diện giám sát WinCC. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở quy mô mô hình thực nghiệm cơ điện tử trong phòng thí nghiệm, thực hiện phân loại 3 mức kích thước chiều cao của sản phẩm và tự động đóng hộp với số lượng 3 sản phẩm/thùng tại Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu vào năm 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý kỹ thuật điều khiển tự động, điện tử công nghiệp và cơ điện tử:

• Lý thuyết điều khiển khả trình (PLC): Nguyên lý hoạt động của PLC so với vi xử lý. PLC hoạt động theo chu kỳ quét tín hiệu, có khả năng thích ứng cao trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, chống nhiễu tốt, tỷ lệ hư hỏng thấp, cấu trúc dạng module linh hoạt cho phép mở rộng các cổng vào/ra (I/O) và dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển.
• Lý thuyết giám sát và thu thập dữ liệu SCADA/HMI: Ứng dụng phần mềm SIMATIC WinCC (Windows Control Center) của Siemens để xây dựng giao diện điều khiển và giám sát quá trình công nghệ. Các công cụ chính gồm: Graphics Designer (thiết kế đồ họa giao diện), Alarm Logging (quản lý cảnh báo sự cố), Tag Logging (thu thập và lưu trữ giá trị đo lường), Report Designer (tạo báo cáo và nhật ký sự kiện).
• Lý thuyết truyền động điện và khí nén: Nguyên lý biến đổi điện áp từ nguồn xoay chiều AC 220V/50Hz sang nguồn một chiều DC 24V qua 4 khâu (biến áp, chỉnh lưu, lọc, ổn áp); nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều kích từ nam châm vĩnh cửu có hộp số; nguyên lý cơ cấu chấp hành khí nén sử dụng van điện từ đảo chiều 5/2, van tiết lưu và xylanh tác động kép.

Phương pháp nghiên cứu được tác giả triển khai kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm:

• Phương pháp thiết kế và mô phỏng lý thuyết: Phân tích sơ đồ khối công nghệ, xây dựng thuật toán điều khiển, thiết kế bản vẽ cơ khí và sơ đồ nguyên lý mạch điện động lực/điều khiển.
• Phương pháp thực hành chế tạo: Gia công khung cơ khí băng tải, lắp ráp hệ thống dẫn động con lăn, lắp đặt hệ thống khí nén và đấu nối dây tín hiệu từ cảm biến, nút ấn, rơ le tới module vào/ra của PLC.
• Phương pháp tính toán và hiệu chỉnh thực nghiệm: Tính toán chọn thông số nguồn, định mức dòng tải của tiếp điểm rơ le, tính toán độ phân giải thời gian trễ của bộ Timer và giá trị đặt trước của Counter; qua chạy thử nghiệm thực tế trên sản phẩm để căn chỉnh vị trí cảm biến và áp suất khí nén.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án bao gồm tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của hãng Siemens về dòng sản phẩm PLC S7-300, phần mềm Step7 V5, phần mềm WinCC V7; thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của các thiết bị điện - khí nén thương mại (cảm biến quang 3 dây, rơ le trung gian, van 5/2, bộ nguồn Miwi S-60-24); cùng các số liệu ghi nhận trực tiếp từ quá trình vận hành chạy thử mô hình.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống phân loại sản phẩm tự động được thiết kế dưới dạng một dây chuyền tích hợp cơ - điện - khí nén hoàn chỉnh, bao gồm kết cấu cơ khí 2 băng tải, tủ điện điều khiển trung tâm PLC và máy tính giám sát SCADA.

Thiết bị / Phần tử	Mã hiệu / Quy cách kỹ thuật	Vai trò trong hệ thống
Bộ xử lý trung tâm PLC	Siemens SIMATIC S7-300 CPU 314 (mã 1AF10-0AB0)	Nhận tín hiệu vào từ cảm biến/nút ấn, xử lý logic và phát lệnh điều khiển
Module mở rộng I/O	SM 323 (mã 1BH01-0AA0)	Mở rộng các cổng vào số (DI) và cổng ra số (DO) cho PLC
Bộ nguồn 1 chiều	Miwi S-60-24 (Input: 115 VAC/230 VAC; Output: +24 VDC 2.5A)	Cung cấp nguồn 24VDC cho PLC, cảm biến quang, rơ le và van điện từ
Cơ cấu kéo băng tải	Động cơ điện một chiều DC kích từ nam châm vĩnh cửu kèm hộp số	Kéo băng tải phân loại và băng tải chuyển thùng chứa hoạt động ổn định
Cơ cấu gạt sản phẩm	Xylanh khí nén tác động kép kết hợp van tiết lưu	Đẩy sản phẩm cao và trung bình vào máng chứa tương ứng
Van điều khiển khí nén	Van điện từ khí nén 5/2 và van khóa nguồn 2/2	Đảo chiều khí nén điều khiển hành trình tiến/lùi của xylanh
Cảm biến nhận diện	Cảm biến quang thu phát / phản xạ loại DC 3 dây (NPN/PNP)	Phát hiện sự hiện diện và phân loại chiều cao của phôi mẫu
Khí cụ đóng cắt	Rơ le trung gian cắm đế (kích thước 36 x 28 x 21.5 mm, tải 10A)	Cách ly điều khiển, cấp nguồn đóng/cắt động cơ và van điện từ
Nguồn cấp khí nén	Bình tích áp tận dụng chai nhựa dung tích 1.5 lít	Tích trữ và ổn định áp suất khí nén phục vụ chạy thử nghiệm
Băng tải vận chuyển	Băng tải thẳng dạng thảm bề mặt silicon (dày 2 mm - 15 mm)	Vận chuyển phôi mẫu và thùng chứa trong suốt chu trình công nghệ
Phần mềm hệ thống	Siemens Step7 V5 (ngôn ngữ FBD) và WinCC V7	Lập trình thuật toán điều khiển và thiết kế giao diện giám sát HMI

Quy trình vận hành và thuật toán điều khiển của hệ thống diễn ra theo các bước:

1. Khi nhấn nút Start (hoặc nút bấm trên giao diện WinCC), hệ thống bắt đầu làm việc. Băng tải 2 (băng tải di chuyển thùng chứa) hoạt động để đưa thùng rỗng vào vị trí hứng phôi ở cuối Băng tải 1.
2. Cảm biến vị trí ở cuối Băng tải 1 phát hiện thùng chứa đã vào đúng vị trí nhận hàng, phát tín hiệu về PLC làm dừng Băng tải 2, đồng thời kích hoạt Băng tải 1 (băng tải phân loại) vận hành.
3. Phôi mẫu được đưa lên Băng tải 1 và lần lượt đi qua các cụm cảm biến quang:
   • Sản phẩm cao: Tác động vào cảm biến quang đặt ở độ cao mức 1, PLC nhận tín hiệu và kích hoạt van 5/2 đưa Xylanh 1 đẩy sản phẩm vào máng chứa thứ nhất, sau đó xylanh tự động thu về.
   • Sản phẩm trung bình: Đi qua cảm biến mức 1 mà không kích hoạt, khi đến vị trí cảm biến mức 2 sẽ kích hoạt tín hiệu để PLC điều khiển Xylanh 2 đẩy sản phẩm vào máng chứa thứ hai.
   • Sản phẩm thấp: Có chiều cao thấp hơn cả 2 cảm biến nên tiếp tục di chuyển thẳng đến cuối Băng tải 1 và rơi vào thùng chứa đặt trên Băng tải 2.
4. Mỗi khi một sản phẩm thấp rơi vào thùng, bộ đếm Counter (C-Word) trong PLC ghi nhận tăng thêm 1 đơn vị. Khi thùng chứa nhận đủ 3 sản phẩm, PLC ra lệnh dừng Băng tải 1 và kích hoạt Băng tải 2 chuyển động để đưa thùng đầy ra ngoài, đồng thời kéo thùng rỗng tiếp theo vào vị trí.
5. Quá trình lặp lại tuần hoàn cho đến khi người vận hành nhấn nút Stop để dừng toàn bộ hệ thống.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 1 phân tích tính cấp thiết của việc áp dụng tự động hóa trong các khâu vận chuyển, phân loại sản phẩm nhằm nâng cao hiệu suất, độ an toàn và chất lượng trong sản xuất. Tác giả tiến hành so sánh kỹ thuật giữa hai phương án điều khiển: sử dụng bộ vi xử lý và sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC. Vi xử lý có ưu thế về kích thước nhỏ gọn, xử lý nhanh các thuật toán tính toán phức tạp, nhưng kém ổn định khi phải lắp đặt nhiều linh kiện ngoại vi trong môi trường công nghiệp. Ngược lại, PLC có độ bền cao, hoạt động tin cậy trong môi trường khắc nghiệt, chống nhiễu tốt, cấu trúc module dễ mở rộng và có khả năng giao tiếp mạng công nghiệp. Do đó, nhóm nghiên cứu lựa chọn PLC S7-300 làm bộ điều khiển trung tâm cho đề tài. Chương này cũng nêu rõ cấu trúc 5 chương của đồ án, các phương pháp nghiên cứu và xây dựng bài toán điều khiển phân loại 3 cấp kích thước sản phẩm.

Chương 2: Tìm hiểu về các thiết bị sử dụng trong hệ thống băng tải

Chương 2 khảo sát các dây chuyền phân loại thực tế trong công nghiệp (như dây chuyền đóng thùng sữa, dây chuyền phân loại bia) và tổng hợp 7 dạng phân loại sản phẩm phổ biến: theo kích thước, vật liệu (kim loại/phi kim), màu sắc (sử dụng cảm biến E3MC công nghệ góc quang tự do FAO phát ra 3 màu đỏ, lục, lam), khối lượng, mã vạch, hình ảnh và phân loại kết hợp.

Nội dung chương đi sâu vào phân tích nguyên lý và thông số của từng khối phần tử trong mô hình:

• Khối nguồn: Sơ đồ nguyên lý biến đổi điện áp gồm máy biến áp, mạch chỉnh lưu, mạch lọc san phẳng sóng hài bậc cao và mạch ổn áp transistor; thông số bộ nguồn công nghiệp Miwi S-60-24; các tiêu chuẩn kỹ thuật của nguồn khí nén (áp suất ổn định, khô ráo, không lẫn bụi bẩn, có tra dầu bôi trơn) và giải pháp dùng bình tích áp 1.5L.
• Khối vào/ra (I/O): Nguyên lý của cảm biến quang thu phát và cảm biến quang gương phản xạ; đặc điểm đầu ra transistor kiểu DC 3 dây theo logic NPN (mức thấp khi có vật ở trạng thái NO) và PNP (mức cao khi có vật ở trạng thái NO); cấu tạo nút ấn điều khiển và rơ le trung gian (kích thước 36 x 28 x 21.5 mm, dòng tải 10A, tích hợp diode dập xung ngược); nguyên lý hoạt động của van điện từ khí nén 5/2 và van khóa khí 2/2.
• Khối cơ cấu chấp hành: So sánh ưu nhược điểm giữa động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều (chọn động cơ DC nam châm vĩnh cửu có hộp số do có mô men khởi động lớn, dễ điều chỉnh tốc độ); phân tích nguyên lý xylanh khí nén tác động kép và van tiết lưu 1 chiều, 2 chiều.
• Khối băng tải: Khảo sát cấu tạo và phân loại các hệ thống băng tải công nghiệp gồm băng tải dạng thảm, băng tải xích, băng tải con lăn (nhựa, PVC, thép mạ kẽm, motor kéo), băng tải đứng, băng tải xoắn ốc, băng tải linh hoạt và băng tải rung; từ đó lựa chọn băng tải thẳng dạng thảm bề mặt silicon cho mô hình.

Chương 3: Giới thiệu về PLC S7-300 và phần mềm WinCC

Chương 3 trình bày toàn diện về cấu trúc phần cứng của dòng PLC SIMATIC S7-300 và công cụ phần mềm WinCC của hãng Siemens:

• Cấu hình phần cứng S7-300: Cấu trúc module gồm module nguồn (PS loại 2A, 5A, 10A); module xử lý trung tâm CPU (như CPU 312 IFM, CPU 314, CPU 314C-2DP tích hợp cổng truyền thông phân tán DP); module mở rộng tín hiệu SM (DI, DO, DI/DO, AI, AO, AI/AO); module ghép nối rack IM (IM 360 mở rộng 1 tầng tối đa 10 m lấy nguồn CPU; IM 361 mở rộng 3 tầng tối đa 10 m cần nguồn 24VDC riêng; IM 365 mở rộng 1 tầng tối đa 1 m); module chức năng FM và module truyền thông CP.
• Tín hiệu và kiểu dữ liệu: Tín hiệu số (Boolean 0V/24V), tín hiệu tương tự (0-10V, 4-20mA), kiểu dữ liệu Byte (8 bit), Word (16 bit), Dword (32 bit) và Real (số thực 32 bit).
• Ngôn ngữ lập trình và tập lệnh: Giới thiệu 3 ngôn ngữ lập trình cơ bản gồm LAD (Ladder Logic), FBD (Function Block Diagram - được chọn dùng trong đồ án) và STL (Statement List). Chi tiết hóa các lệnh logic AND, OR, NOT, khối chốt nhớ SR; các bộ đếm Counter (đếm tiến CU, đếm lùi CD, đếm tiến/lùi CUD với thanh ghi C-Word, CV, CV_BCD, PV từ C0 đến C255); các bộ thời gian Timer (SP, SE, SD, SS, SF với 4 mức phân giải 10ms, 100ms, 1s, 10s, khai báo theo định dạng S5TIME từ T0 đến T255); các hàm so sánh số nguyên 16-bit, 32-bit và số thực 32-bit (==, <>, >, <, >=, <=).
• Phần mềm SIMATIC WinCC: Kiến trúc SCADA kết nối qua cổng COM chuẩn RS-232/RS-485; các công cụ quản trị Control Center, Graphics Designer, Tag Logging, Alarm Logging và Report Designer phục vụ giám sát và lưu trữ dữ liệu thời gian thực.

Chương 4: Thiết kế và chế tạo mô hình băng tải

Chương 4 mô tả chi tiết các bước thiết kế và thi công phần cứng, phần mềm của mô hình:

• Thiết kế hệ thống: Thiết kế kết cấu khung cơ khí đỡ 2 băng tải; xây dựng sơ đồ mạch điện động lực cấp nguồn động cơ; lập sơ đồ kết nối phần cứng cho trạm PLC S7-300 sử dụng CPU 314 và module SM 323; xây dựng bảng khai báo địa chỉ I/O chi tiết cho các nút ấn, cảm biến quang, cuộn hút rơ le trung gian và van điện từ; thiết kế giao diện vận hành HMI trên WinCC.
• Chế tạo mô hình: Gia công khung cơ khí bằng kim loại; lắp ráp hệ thống con lăn truyền động và dây băng thảm; lắp đặt băng tải chính phân loại sản phẩm và băng tải phụ di chuyển thùng chứa; bố trí hệ thống xylanh khí nén, van điện từ 5/2 và bình tích áp; đấu nối tủ điện gồm bộ nguồn Miwi S-60-24, PLC S7-300 và dàn rơ le trung gian.
• Chạy thử và hiệu chỉnh: Hoàn thiện toàn bộ mô hình vật lý, nạp chương trình điều khiển viết trên Step7 V5 vào bộ nhớ CPU 314, tiến hành chạy thử nghiệm không tải và có tải với các mẫu sản phẩm thực tế, tinh chỉnh độ trễ thời gian Timer để xylanh gạt phôi chính xác vào các máng chứa.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 5 tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt chế tạo cơ khí, đấu nối mạch điện và lập trình điều khiển tự động hóa; đánh giá các ưu điểm về độ ổn định của hệ thống cũng như chỉ ra các nhược điểm còn tồn tại; phân tích khả năng ứng dụng thực tế của mô hình trong các cơ sở sản xuất và định hướng các nội dung cần phát triển mở rộng trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu thiết kế và chế tạo đặt ra với các kết quả cụ thể:

• Chế tạo thành công mô hình vật lý gồm 2 băng tải dạng thảm vận hành đồng bộ bằng 2 động cơ điện một chiều có hộp số giảm tốc.
• Hoàn thiện việc lắp đặt và đấu nối phần cứng trạm điều khiển PLC SIMATIC S7-300 (CPU 314 mã 1AF10-0AB0 kết hợp module SM 323 mã 1BH01-0AA0), bộ nguồn 24VDC Miwi S-60-24, dàn rơ le trung gian 10A, các cảm biến quang DC 3 dây và hệ thống 2 xylanh khí nén điều khiển qua van điện từ 5/2.
• Xây dựng chương trình điều khiển hoàn chỉnh trên Step7 V5 bằng ngôn ngữ FBD, thực hiện chính xác chu trình phân loại phôi theo 3 cấp chiều cao (cao, trung bình, thấp) và thuật toán đếm đủ 3 sản phẩm thấp để điều khiển chuyển đổi thùng chứa tự động.
• Thiết kế giao diện SCADA trên nền phần mềm WinCC V7, cho phép hiển thị trực quan trạng thái làm việc của toàn bộ hệ thống từ máy tính điều khiển trung tâm.
• Mô hình đã qua chạy thử nghiệm thực tế và hiệu chỉnh thông số, hoạt động ổn định và có tính linh hoạt cao.

Về giải pháp kỹ thuật, nhóm tác giả đã đưa ra giải pháp tận dụng bình tích áp từ chai nhựa 1.5L để duy trì áp suất phục vụ thử nghiệm các cơ cấu chấp hành khí nén khi chưa có trạm khí nén công nghiệp. Tác giả kiến nghị khi triển khai thực tế cần trang bị máy nén khí chuyên dụng đi kèm bộ điều hòa (lọc nước, ổn áp và bôi trơn) để đảm bảo độ bền cho các van và xylanh.

Đóng góp của đồ án thể hiện ở việc tích hợp đồng bộ giữa cơ khí chế tạo, khí nén, mạch điều khiển công nghiệp, lập trình PLC S7-300 và phần mềm SCADA WinCC, cung cấp một mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh có thể ứng dụng trong các dây chuyền phân loại quy mô vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đạt được các kết quả thiết kế và vận hành thực tế, đề tài vẫn tồn tại một số hạn chế được tác giả ghi nhận:

• Nguồn cấp khí nén cho các cơ cấu chấp hành trong giai đoạn chạy thử mô hình còn phụ thuộc vào bình tích áp tự chế dung tích 1.5L, chưa có máy nén khí chuyên nghiệp đi kèm bộ lọc tách nước và cấp dầu bôi trơn tự động.
• Hệ thống chỉ mới thực hiện phân loại sản phẩm dựa trên một tiêu chí duy nhất là kích thước chiều cao (3 mức), chưa kết hợp kiểm tra đồng thời các chỉ tiêu kỹ thuật khác.
• Kết cấu cơ khí và công suất động cơ kéo ở quy mô mô hình thực nghiệm phòng thí nghiệm, chưa đáp ứng trực tiếp cho các kiện hàng tải trọng lớn trong công nghiệp nặng.

Các hướng phát triển tiếp theo được đề xuất bao gồm:

• Trang bị hệ thống trạm cấp khí nén công nghiệp hoàn chỉnh với máy nén khí, bình tích áp chuyên dụng và bộ điều hòa khí nén đạt tiêu chuẩn.
• Mở rộng chức năng phân loại đa tiêu chí bằng cách tích hợp thêm các cảm biến màu sắc (như cảm biến E3MC), cảm biến tiệm cận điện từ/điện dung để phân loại kim loại và phi kim, hoặc cảm biến khối lượng (Loadcell).
• Bổ sung module truyền thông CP để kết nối mạng công nghiệp (Profibus/Profinet), liên kết nhiều trạm PLC phân tán và truyền dữ liệu quản lý sản xuất về hệ thống máy chủ nhà máy.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Cơ điện tử, Tự động hóa, Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử đang thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp hoặc các dự án nghiên cứu về hệ thống điều khiển công nghiệp.
• Kỹ sư, kỹ thuật viên tại các xưởng sản xuất, doanh nghiệp vừa và nhỏ có nhu cầu nghiên cứu cải tiến quy trình đóng gói và phân loại sản phẩm tự động.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu gồm:

• Sơ đồ đấu nối phần cứng thực tế giữa PLC S7-300, module mở rộng SM 323 với các thiết bị ngoại vi công nghiệp (cảm biến quang 3 dây NPN/PNP, rơ le trung gian, van khí nén 5/2, động cơ DC).
• Cấu trúc chương trình điều khiển logic sử dụng ngôn ngữ FBD trong Step7 V5 với các khối hàm xử lý Timer, Counter và phép so sánh số liệu.
• Phương pháp xây dựng giao diện điều khiển và giám sát HMI/SCADA trên nền phần mềm SIMATIC WinCC V7 kết nối trực tiếp với PLC.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC và các module phần cứng cụ thể nào?
Đồ án sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC Siemens SIMATIC S7-300 với module CPU 314 (mã 1AF10-0AB0) kết hợp module mở rộng tín hiệu vào/ra số SM 323 (mã 1BH01-0AA0). Nguồn cấp cho hệ thống là bộ nguồn một chiều công nghiệp Miwi S-60-24 (ngõ ra +24 VDC, dòng tải 2.5A).

2. Nguyên lý nhận dạng và phân loại 3 cấp kích thước sản phẩm diễn ra như thế nào?
Sản phẩm di chuyển trên Băng tải 1 qua hai vị trí cảm biến quang: nếu là sản phẩm cao, cảm biến mức cao tác động làm PLC kích hoạt Xylanh 1 đẩy sản phẩm vào máng chứa 1; nếu là sản phẩm trung bình, cảm biến mức trung bình tác động làm PLC kích hoạt Xylanh 2 đẩy vào máng chứa 2; sản phẩm thấp không kích hoạt cả 2 cảm biến, tiếp tục trôi về cuối Băng tải 1 và rơi vào thùng chứa.

3. Thuật toán điều khiển Băng tải 2 vận chuyển thùng chứa hoạt động dựa trên điều kiện gì?
Băng tải 2 hoạt động đưa thùng rỗng vào vị trí hứng phôi ở cuối Băng tải 1 nhờ một cảm biến định vị vị trí. Khi bộ đếm Counter trong PLC ghi nhận đủ 3 sản phẩm thấp rơi vào thùng, Băng tải 1 sẽ tạm dừng và Băng tải 2 tự động khởi động để chuyển thùng đầy ra ngoài, đồng thời đưa thùng rỗng tiếp theo vào vị trí nhận hàng.

4. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng những phần mềm nào để lập trình và thiết kế giao diện giám sát?
Nhóm tác giả sử dụng phần mềm Step7 V5 để lập trình thuật toán điều khiển cho CPU 314 bằng ngôn ngữ sơ đồ khối hàm (FBD), đồng thời sử dụng phần mềm SIMATIC WinCC V7 để thiết kế giao diện giám sát Người - Máy (HMI/SCADA) kết nối trực tiếp với trạm PLC.

5. Giải pháp cấp nguồn khí nén tạm thời cho các cơ cấu chấp hành trong mô hình là gì?
Để tiết kiệm chi phí và phục vụ lắp đặt chạy thử nghiệm khi chưa có máy nén khí công nghiệp, nhóm tác giả đã thiết kế các bình tích áp tận dụng từ chai nước ngọt dung tích 1.5 lít kết hợp van tiết lưu để cung cấp và ổn định áp suất tạm thời cho các xylanh khí nén.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo kích thước" đã hoàn thành việc nghiên cứu, chế tạo mô hình cơ điện tử kết hợp 2 băng tải truyền động và cơ cấu chấp hành khí nén gạt phôi. Hệ thống được điều khiển tự động bằng PLC Siemens SIMATIC S7-300 CPU 314 và giám sát vận hành thông qua giao diện SCADA WinCC V7. Kết quả chạy thử nghiệm khẳng định mô hình hoạt động ổn định, phân loại chính xác 3 cấp chiều cao sản phẩm và tự động hóa quy trình đóng thùng chứa, mang lại giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tiễn cao cho các dây chuyền sản xuất quy mô vừa và nhỏ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI. CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

Bài toán điều khiển Mô hình có hai băng tải và có ba loại sản phẩm khác nhau về kích thước. Đây chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm.Qua kích thước của sản phẩm mà chúng chia thành 3 loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp. Khi ta ấn start khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải hai (băng tải di chuyển hộp) hoạt động. Ở phía cuối băng tải một ( băng tải phân loại sản phẩm) có đặt một cảm biến khi cảm biến nhận biết có hộp băng tải một dừng lại và băng tải hai hoạt động.

Đồng thời các cảm biến, xy lanh gạt cũng hoạt động - Ta sắp xếp cảm biến với xy lanh lần lượt theo thứ tự cao-trung bình-thấp.Khi có sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về PLC S7-300, xy lanh sẽ được đưa ra đẩy sản phẩm xuống máng đựng sản phẩm và đi về vị trí ban đầu. Đối với sản phẩm trung bình cũng tương tự như vậy. Sản phẩm thấp dễ dàng đi qua 2 cảm biến cao và trung bình được đưa về cuối băng tải và rơi vào hộp chứa. Khi hộp chứa chứa được ba sản phẩm thì băng tải một dừng, băng tải thứ hai di chuyển đưa hộp chứa tiếp theo đến.

Hệ thống hoạt động như ban đầu. Để hệ thống dừng hoạt động ta ấn nút stop. Phân tích các phương án điều khiển 1. Sử dụng PLC.

PLC-Programmable Logic Controller là bộ điều khiển logic khả trình (lập trình được). Khởi thuỷ ban đầu PLC chỉ có chức năng điều khiển logic , tức là điều khiển on- off như các relay. PLC hiện đại như bây giờ có khả năng điều khiển SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 10 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn PID và điều khiển mờ. PLC cho phép mở rộng thêm các module vào/ra nên có khả năng quản lý một SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 11 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn hệ thống lớn trong nhà máy.

Do vậy PLC ứng dụng để điều khiển một hệ thống sản xuất lớn (so với vi xử lý) và có đặc tính động học chậm (so với vi xử lý) như điều khiển mức nước, áp suất, lưu lượng ,nhiệt độ, tốc độ băng tải…v. Đặc trưng của PLC hoạt động trong môi trường khắc nghiệt công nghiệp, yếu tố bền vững thích nghi, độ tin cậy cao, tỉ lệ hư hỏng rất thấp, thay thế và hiệu chỉnh chương trình dễ dàng, khả năng nâng cấp các thiết bị ngoại vi hay giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các modul mở rông tốt. Từ các ưu điểm trên, 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. Sử dụng Vi xử lý. Vi xử lý là bộ xử lý tín hiệu, có thể nhận tín hiệu vào, tính toán, xử lý, xuất tín hiệu ra.

Vi xử lý ứng dụng để thực hiện các thuật toán điều khiển yêu cầu khối lượng tính toán lớn (so với PLC) cho các đối tượng có đặc tính động học nhanh (so với PLC ) như điều khiển dòng điện, mô men, tốc độ động cơ , điều khiển các mạch điện tử (tín hiệu hoặc công suất). Ưu điểm: -Vi điều khiển có khả năng điều khiển linh hoạt theo mong muốn của người sử dụng dựa vào phần mềm được viết. -Khả năng thay đổi mã có thể thực hiện được. -Hệ thống đơn giản hơn nhiều, kích thước nhỏ.

Hơn nữa sẽ giảm được độ kém ổn định do nhiều linh kiện gây ra. -Có thể thay đổi, thêm chức năng bằng cách thay đổi phần mềm. Ngày nay VXL được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống của con người. Xuất phát từ yêu cầu điều khiển trong đề tài và ưu điểm của PLC mà chúng em đã chọn PLC S7-300 làm bộ điều khiển cho “Mô hình hệ thống phân loại sản SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 12 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn phẩm theo chiều cao” của mình.

SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 13 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI 2. Tổng quan về dây chuyền công nghệ Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin. - Một số dây truyền ngoài công nghiệp: +Dây truyền phân loại và đóng gói sữa Hình 2.1: Dây truyền phân loại và đóng thùng sữa + Dây truyền phân loại bia Hình 2.2: Dây truyền phân loại bia. Do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển của nền khoa học thế giới nói chung và trong sự phát triển 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 đã thấy được khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 14 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng sản phầm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống nâng gắp 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, đóng bao bì mà vẫn còn sử dụng nhân công, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu quả. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà em đã được học ở trường nên 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 sử dụng băng truyền để phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì 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 em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với sự phát triển của thế giới. Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm. Từ thời xa xưa con người đã biết phân loại các sản phẩm không những phục vụ cho sinh hoạt mà còn phục vụ cho công việc buôn bán và trao đổi hàng hóa. Nhưng những sự phân biệt này còn thô sơ và dùng sức người là chính.

Khi nền kinh tế phát triển cùng với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật thì con người đã biết áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất để máy móc thay thế dần cho sức lao động. Chính vì thế mà các loại hình phân loại sản phẩm cũng phát triển mạnh mẽ. 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 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 trự 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 SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 15 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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 phần 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 sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm. Các hệ thống phân loại sản phẩm.

Có rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: +Phân loại sản phẩm kim loại. +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 hình ảnh. +Phân loại sản phẩm theo vật liệu. Một số mô hình phân loại sản phẩm: +Phân loại sản phẩm theo kích thước.

Phân loại sản phẩm theo kích thước : dùng sensor cảm biến kích thước. Giả sử phân biệt ba loại sản phẩm cao, thấp, trung bình, khi tín hiệu điều khiển chạy trên băng truyền nếu là sản phẩm cao thì cảm biến cao tác động đẩy sản phẩm vào ô thứ 1 của băng truyền. Nếu là sản phẩm trung bình thì cảm biến trung bình tác động đẩy sản phẩm vào ô thứ 2 của băng truyền. Còn sản phẩm thấp đi đến cuối băng tải.

SVTH: Trần Quang Huy – Sầm Quốc Tháng 16 Luan van Thực tập tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 2.3 Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước. + Phân loại sản phẩm kim loại: Thiết bị cho phép phân loại với 2 loại vật liệu cơ bản: kim loại và phi kim. Các vật mẫu khác nhau chạy trên băng tải sẽ được nhận biết bằng cảm biến tiệm cận loại điện từ và điện dung, sau đó được đẩy ra các khay tương ứng bằng các xylanh khí và cảm biến định vị trí khay.4: Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu +Phân loại sản phẩm theo màu sắc: Sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết được sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động mở để sản phẩm đó được phân loại đúng.