I. Thiết kế Tay Gắp Hàng Khái quát và Mục tiêu
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế và thi công tay gắp hàng ứng dụng PLC tại HCMUTE tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một hệ thống tự động hóa trong quá trình đóng gói sản phẩm. Hệ thống sử dụng PLC để điều khiển một tay gắp hàng đa trục, có khả năng nhận biết và xử lý các sản phẩm lỗi. Mục tiêu chính là xây dựng một mô hình thực tế, tự động hóa việc phát hiện lỗi (nhãn, nắp, mức nước) trên chai, tích hợp cơ cấu cấp thùng tự động, và sử dụng tay gắp hàng tự động hiệu quả. Mô hình tập trung vào chai nước Pocari Sweat 500ml, sử dụng PLC Siemens S7-200 và cảm biến (khoảng cách, màu sắc, mực nước) để đảm bảo tính chính xác. Đồ án nhấn mạnh khía cạnh thực tiễn, ứng dụng kiến thức lý thuyết về PLC HCMUTE, lập trình PLC, và thiết kế cơ khí. Việc thiết kế cơ khí tay gắp hàng cần đảm bảo độ chính xác, hiệu quả và an toàn. Các ứng dụng PLC trong tự động hóa được thể hiện rõ nét qua việc điều khiển toàn bộ hệ thống. Thiết kế hệ thống tự động này nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu lỗi.
1.1. Phân tích Yêu cầu và Giới hạn
Đồ án xác định rõ ràng yêu cầu về chức năng của tay gắp hàng PLC: phát hiện lỗi sản phẩm (nhãn, nắp, mực nước), cấp thùng tự động, gắp chai chính xác. Việc lựa chọn PLC Siemens S7-200 thể hiện một sự giới hạn về ngân sách và thời gian. Mô hình chỉ tập trung vào một loại chai cụ thể (Pocari Sweat 500ml) nhằm đơn giản hóa quá trình thiết kế và thử nghiệm. Thiết kế CAD tay gắp hàng cần tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí. Gia công tay gắp hàng cần đảm bảo độ chính xác cao. Vật liệu tay gắp hàng cần được lựa chọn phù hợp để đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực. An toàn lao động tay gắp hàng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quá trình thiết kế và thi công. Báo trì tay gắp hàng cũng cần được tính toán để đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống. Các hạn chế về nguồn lực đặt ra thách thức về khả năng mở rộng và ứng dụng trong môi trường sản xuất thực tế rộng hơn.
1.2. Công nghệ và Phương pháp Áp dụng
Đồ án ứng dụng kiến thức về lập trình PLC tay gắp hàng, kết hợp với điều khiển tay gắp hàng bằng PLC. Hệ thống tay gắp hàng tự động được thiết kế dựa trên nguyên lý hoạt động của PLC Siemens S7-200, tích hợp với các cảm biến khác nhau. Thiết kế cơ khí tay gắp hàng được thực hiện bằng phần mềm CAD. Mẫu lắp đặt thực tế được xây dựng dựa trên thiết kế mô hình. Lập trình PLC sử dụng phần mềm STEP 7 Micro/WIN. Học thiết kế tay gắp hàng được thực hiện qua nghiên cứu tài liệu và hướng dẫn từ giảng viên. Dịch vụ thiết kế tay gắp hàng và dịch vụ thi công tay gắp hàng hỗ trợ việc hoàn thành đồ án. Tay gắp hàng công nghiệp là mục tiêu hướng đến của nghiên cứu này. Tay gắp hàng robot là một hướng phát triển tiềm năng cho hệ thống trong tương lai. Việc mở rộng tay gắp hàng để ứng dụng vào các loại chai khác nhau sẽ là một hướng nghiên cứu sau này.
II. Thi Công và Lập Trình
Phần thi công tập trung vào việc lắp ráp các thành phần cơ khí và điện tử, bao gồm tay gắp hàng, PLC, cảm biến, và hệ thống khí nén. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác cao để đảm bảo hoạt động trơn tru của hệ thống. Thi công tay gắp hàng được thực hiện theo các bước cụ thể, từ việc lắp ráp bo mạch đến việc kết nối các module. Thi công hệ thống tự động bao gồm cả việc cài đặt và cấu hình phần mềm PLC. Lắp ráp và kiểm tra toàn bộ hệ thống nhằm đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả. Lập trình hệ thống bao gồm việc lập trình cho cả PLC và Arduino. Phần mềm lập trình cho Arduino được sử dụng để xử lý tín hiệu từ các cảm biến. Phần mềm lập trình cho PLC S7-200 được sử dụng để điều khiển tay gắp hàng. Chương trình PLC được viết sao cho đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về chức năng của hệ thống. Hướng dẫn sử dụng, thao tác hệ thống được cung cấp đầy đủ. Quy trình thao tác cần được hiểu rõ để vận hành hệ thống một cách hiệu quả và an toàn.
2.1. Kiểm Tra và Cân Chỉnh
Sau khi hoàn thành việc lắp ráp, hệ thống được kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động chính xác. Việc kiểm tra hệ thống bao gồm việc kiểm tra các kết nối điện, hoạt động của các cảm biến, và hiệu suất của tay gắp hàng. Việc cân chỉnh hệ thống được thực hiện để tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác của hệ thống. Điều chỉnh các thông số trong chương trình PLC để đạt được hiệu quả tối ưu. Sửa chữa tay gắp hàng được thực hiện nếu phát hiện bất kỳ sự cố nào trong quá trình kiểm tra. Bảo trì tay gắp hàng định kỳ cần được thực hiện để duy trì hoạt động của hệ thống. Tiêu chuẩn thiết kế tay gắp hàng được tuân thủ trong quá trình thiết kế và thi công nhằm đảm bảo chất lượng và độ an toàn của hệ thống.
2.2. Đánh Giá và Kết Quả
Kết quả đạt được được đánh giá dựa trên các tiêu chí đã đề ra ban đầu. Đồ án đạt được mục tiêu về việc thiết kế và chế tạo một hệ thống tự động hóa. Bộ vi điều khiển, van và xilanh, và màn hình HMI hoạt động hiệu quả. Mô phỏng tay gắp hàng được thực hiện để kiểm tra hiệu quả hoạt động của hệ thống. Kết quả thực tế của hệ thống được so sánh với mô phỏng. Lợi ích sử dụng tay gắp hàng được đánh giá dựa trên hiệu quả sản xuất và giảm thiểu lỗi. Đánh giá kết quả thực hiện giúp rút ra kinh nghiệm cho các dự án tương lai. Các hạn chế và khó khăn gặp phải trong quá trình thực hiện đồ án được nêu rõ. Hướng phát triển của đồ án được đề xuất nhằm cải thiện hiệu suất và mở rộng ứng dụng của hệ thống.
