Tài liệu Thiết kế và thi công băng tải phân loại hàng hóa theo vật liệu đồ án tốt nghiệp

[Type here] TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI HÀNG HÓA THEO VẬT LIỆU Giảng viên hướng dẫn: ThS. Trần Thái Sơn Nhóm thực hiện: 1.SV Trương Công Dương Phi MSSV:17031484 2.SV Nguyễn Hữu Nhân MSSV:17032499 Lớp: DH17CD Khóa: 2017-2021 Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2021 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ - KINH TẾ BIỂN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ------o0o----- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Trương Công Dương Phi Nguyễn Hữu Nhân MSSV Ngày sinh: 14/02/1999 Ngày sinh: 13/03/1999 Lớp: DH17CD : 17031484 17032499 Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Chuyên ngành : Cơ điện tử 1. Tên đề tài: Thiết kế và thi công băng tải phân loại hoàng hóa theo vật liệu. 2. Giảng viên hướng dẫn: Th.s Trần Thái Sơn Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN tháng năm 2021 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. 1. Lý do chọn đề tài. ................................................................................... 7 1.2. Mục tiêu. ................................................................................................. 7 1.3. Phương pháp nghiên cứu. ........................................................................ 7 1.4. Cấu trúc đề tài. ......................................................................................... 7 1.5. Bài toán điều khiển .................................................................................. 8 1.6. Phân tích các phương án điều khiển ........................................................ 8 1.6.1. Sử dụng PLC ......................................................................................... 8 1.6.2. Sử dụng Vi xử lý ................................................................................... 9 CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI 2.1. Tổng quan về dây chuyền công nghệ..................................................... 10 2.2. Sự phát triển của hệ thống phân loại sản phẩm. ................................... 11 2.3. Các hệ thống phân loại sản phẩm. ........................................................ 12 2.4. Tìm hiểu các phần tử sử dụng trong hệ thống ....................................... 13 2.4.1. Sơ đồ khối tổng quát ........................................................................... 13 2.4.2. Tìm hiểu về khối nguồn ...................................................................... 14 2.4.3. Tìm hiểu các phần tử khối vào ra (I/O) .............................................. 16 2.4.4. Khối xử lý trung tâm PLC .................................................................. 20 2.4.5. Khối cơ cấu chấp hành ........................................................................ 21 2.4.6. Băng tải. .............................................................................................. 23 CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM WINCC 3.1. Giới thiệu về plc S7-300 ........................................................................ 27 3.1.1. Giới thiệu chung ................................................................................. 27 3.1.2. Các modul PLC S7-300 ...................................................................... 28 3.1.3. Ngôn ngữ lập trình .............................................................................. 32 SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 3.1.4. Các lệnh dùng trong chương trình. ..................................................... 34 3.2. Giới thiệu về phần mềm Wincc ............................................................. 43 3.2.1. Khái niệm. ........................................................................................... 43 3.2.2. Các bước cài đặt WinCC V7.0 trên máy tính ..................................... 44 3.2.3. Các thành phần chính của cửa sổ dự án .............................................. 51 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH BĂNG TẢI 4.1. Thiết kế mô hình .................................................................................... 55 4.1.1. Thiết kế phần khung cơ khí ................................................................ 55 4.1.2. Thiết kế phần điều khiển ..................................................................... 55 4.1.3. Thiết kế giao diện Wincc giám sát hệ thống....................................... 61 4.2. Chế tạo mô hình ..................................................................................... 62 4.2.1. Chế tạo phần khung cơ khí ................................................................. 62 4.2.2. Chế tạo phần điều khiển...................................................................... 62 4.2.3. Mô hình hoàn chỉnh ............................................................................ 64 4.3. Chạy thử và hiệu chỉnh.................................................................64 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 5.1. Kết quả đạt được. ................................................................................... 66 5.1.1. Ưu điểm. ............................................................................................. 66 5.1.2. Nhược điểm. ....................................................................................... 67 5.1.3. Ứng dụng thực tế của mô hình............................................................ 67 5.2. Hướng phát triển đề tài. ......................................................................... 67 5.3. Kết luận chung ....................................................................................... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 68 SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Dây truyền phân loại và đóng thùng sữa ............................................. 10 Hình 2.2: Dây truyền phân loại bia. ..................................................................... 10 Hình 2.3 Mô hình phân loại sản phẩm theo kích thước........................................ 12 Hình 2.4: Mô hình phân loại sản phẩm theo vật liệu ........................................... 13 Hình 2.7. Bộ nguồn 24 VDC ................................................................................. 15 Hình 2.8. Bình tích áp. .......................................................................................... 16 Hình 2.9. Đầu ra của cảm biến kiểu DC-3 dây .................................................... 17 Hình 2.10. Cảm biến thu phát quang. ................................................................... 18 Hình 2.11. Nút ấn điều khiển ................................................................................ 19 Hình 2.12. Rơ le trung gian. ................................................................................. 19 Hình 2.13. Van điện khí nén 5/2. .......................................................................... 20 Hình 2.14. PLC S7-300 CPU314. ......................................................................... 20 Hình 2.15. Động cơ xoay chiều. ........................................................................... 21 Hình 2.16. Động cơ Một chiều.............................................................................. 21 Hình 2.17. Động cơ 1 chiều có hộp số ................................................................. 22 Hình 2.18. Xylanh đẩy phôi tác động kép. ............................................................ 22 Hình 2.19. Băng tải. thảm ..................................................................................... 24 Hình 2.20. Băng tải xích. ...................................................................................... 25 Hình 2.21. Băng tải con lăn. ................................................................................. 25 Hình 2.22. Băng tải đứng...................................................................................... 25 Hình 2.24.Băng tải linh hoạt. ............................................................................... 26 Hình 2.25. Băng tải rung. ..................................................................................... 26 Hình 3.1 Cấu hình của một trạm PLC S7-300. ..................................................... 28 Hình 3.2: Một số CPU của PLC S7-300. .............................................................. 29 Hình 3.3. Các loại modul mở rộng của S7-300 .................................................... 31 Hình 3.4 Cấu trúc của một bộ điều khiển PLC ..................................................... 32 Hình 3.5. Giao diện làm việc của WinCC............................................................. 51 Hình 4.1. Thiết kế khung mô hình. ........................................................................ 55 Hình 4.2. Sơ đồ mạch động lực. ............................................................................ 56 Hình 4.3. Sơ đồ kết nối phần cứng PLC S7-300. .................................................. 56 Hình 4.5. Giao diện giám sát Wincc. .................................................................... 61 Hình 4.6. Chế tạo phần khung cơ khí. .................................................................. 62 Hình 4.7.. Chế tạo băng tải vận chuyển thùng chứa............................................ 62 Hình 4.8. Chế tạo băng tải chính phân loại sản phẩm cao và trung bình. ........... 63 Hình 4.9. Chế tạo hệ thống van khí nén................................................................ 63 SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 4.10. Chế tạo hệ thống rơ le trung gian. ...................................................... 64 Hình 4.11. Mô hình hoàn chỉnh. ........................................................................... 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các bộ soạn thảo trong trung tâm điều khiển ( Control Center) ......... 52 Bảng 4.1. Cấu hình phần cứng PLC S7-300......................................................... 57 Bảng 4.2. Bảng khai báo địa chỉ vào ra PLC S7-300. .......................................... 57 SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khoa học kỹ thuật nói chung cũng như nghành kỹ thuật cơ điên tử nói riêng đã phát triển và có đóng góp rất nhiều trong đời sống. Nắm được tầm quan trọng đó, em đã nghiên cứu và làm đề tài : “ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG TẢI PHÂN LOẠI HÀNG HÓA THEO VẬT LIỆU ” do thầy Trần Thái Sơn hướng dẫn. Những kiến thức và năng lực đạt được trong quá trình học tập tại trường sẽ được đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốn nghiệp. Em cố gắng tận dụng tất cả những kiến thức học tại trường cùng với sự tìm tòi nghiên cứu, để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Kết quả là những sản phẩm đạt được trong ngày hôm nay tuy không lớn lao nhưng nó là thành quả của những năm học tại trường là thành công đầu tiên của e trước khi ra trường. ......................... ngày..... tháng.... năm........... Sinh viên thực hiện Trương Công Dương Phi, Nguyễn Hữu Nhân SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. 1. Lý do chọn đề tài Để theo kịp xu thế công nghiệp hóa – hiện đại hóa một cách bền vững và an toàn nhất, tiện lợi cho việc vận hành, sửa chữa khi hỏng hóc và đảm bảo chất lượng sản phẩm nằm trong phạm vi cho phép. Hơn nữa thuận tiện cho việc mở rộng và phát triển trong tương lai. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, với kiến thức đã được học tại trường là một sinh viên ngành cơ điện tử, thông qua việc thiết kế đồ án giúp chúng tôi bước đầu có những kinh nghiệm về lập trình PLC. Chính vì vậy, em đã nhận đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống băng tải phân loại sản phẩm theo vật liệu”. 1.2. Mục tiêu - Chế tạo thành công mô hình băng tải phân loại sản phẩm theo vật liệu - Sử dụng PLC S7-300 để xây dựng chương trình điều khiển. - Thiết kế giao diện giám sát, điều khiển trên WinCC. - Mô hình hoạt động ổn định, linh hoạt. 1.3.Phương pháp nghiên cứu Chế tạo mô hình thật nên em gặp nhiều khó khăn trong việc thiết kế, chế tạo vào kết nối sản phẩm với bộ PLC S7- 300. Các phương pháp chủ yếu: - Phương pháp mô phỏng, thiết kế trên lý thuyết: em đã thực hiện thiết kế và chế tạo sản phẩm. - Phương pháp thực hành: Song song với việc nghiên cứu lý thuyết em đã thiết kế và kiếm tra lý thuyết trên sản phẩm thật. - Phương pháp tính toán: Tính toán lựa chọn các linh kiện, từ thực nghiệm điều chỉnh các thông số cho phù hợp công nghệ. 1.4.Bài toán điều khiển SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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. 1.5.Phân tích các phương án điều khiển 1.5.1.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 PID và điều khiển mờ..v..v. PLC cho phép mở rộng thêm các module vào/ra nên có khả năng quản lý một 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.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 SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn 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. 1.5.2.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)..v.v. 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 băng tải phân loại sản phẩm theo vật liệu” của mình. SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG BĂNG TẢI 2.1.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 SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn khâu được tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu tự động 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. 2.2.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: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 12 Đồ án 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. 2.3.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: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 13 Đồ án 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. Hình 2.4: 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. Phát SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 14 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỉ lệ phản chiếu của một màu chính. Được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các màu của đối tượng. Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn. E3MC sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận. 2.4.Tìm hiểu các phần tử sử dụng trong hệ thống 2.4.1.Sơ đồ khối tổng quát Hình 2.5. Sơ đồ khối tổng quát 2.4.2.Tìm hiểu về khối nguồn 2.4.2.1.Khối nguồn. Bộ nguồn 1 chiều. Bộ nguồn 1 chiều 24 VDC đươc dùng để cấp nguồn hoạt động cho các khối tín hiệu vào/ra, khối xửa lý trung tâm PLC, khối cơ cấu chấp hành. Hiện nay trong công nghiệp có rất nhiều ứng dụng dùng điện áp một chiều do những ưu điểm vượt trội của nó. Điện áp một chiều được sử dụng trong các máy vận chuyển. Trong truyền động máy cắt gọt, trong giao thông đường sắt, ô tô chạy điện, xe rùa bốc dỡ hàng, trong kỹ thuật điện hóa... Động cơ một chiều có mômen mở máy lớn, điều chỉnh trơn được tốc độ và rất đa dạng trong việc lựa chọn công suất. Tuy nhiên việc dùng động cơ điện một chiều có một số hạn chế là dòng điện một chiều không sử dụng rộng rãi, chế tạo phức tạp, cồng kềnh. Do đó để có được SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 15 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn dòng điện một chiều ta phải biến đổi từ dòng điện xoay chiều được dùng rộng rãi nhờ "nguồn ổn áp một chiều" Nguồn ổn áp một chiều là một điện biến dòng điện xoay chiều tần số 50Hz thành dòng điện một chiều có điện áp tùy ý dựa vào yêu cầu của phụ tải. Điện áp đầu ra có thể giữa cố định trong một khoảng điện áp nào đó nhờ vào tín hiệu xung điều khiển Tranzitor. Mạch ổn áp gồm 4 phần chính sau: + Biến áp: Biến đổi điện áp từ lưới điện 220V tần số 150Hz thành điện áp thấp (6V, 9V, 12V, 24V...) phù hợp với đầu vào của bộ chỉnh lưu bán dẫn. + Chỉnh lưu: Là bộ biến đổi điện áp xoay chiều ở đầu vào thành điện áo một chiều ở đầu ra ở độ nhấp nhô phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu. + Bộ lọc: Là bộ lọc bớt thành phần sóng hài bậc cao của điện áp chỉnh lưu nhằm san phẳng điện áp chỉnh lưu. + Mạch ổn áp: là mạch để duy trì điện áp tải ở một khỏang nhất định phụ tải thay đổi đột ngột. * Sơ đồ tổng quát của mạch cấp nguồn Mạch chỉnh lưu Biến áp Mạch lọc Mạch ổn áp Hình 2.6. Nguyên lý bộ nguồn một chiều. Yêu cầu của mô hình với các đầu vào PLC và cảm biến sử dụng điệp áp 24V -DC nên ta chọn bộ nguồn AC - DC có đầu ra ở mức phù hợp để cấp cho các thiết bị trong mô hình . Trong mô hình ta sử dụng bộ nguồn Miwi S- 60-24. Thông số kỹ thuật: Input Ouput 115 VAC 2A 230 VAC 50/60 Hz 1A +24 VDC 2.5A Hình 2.7. Bộ nguồn 24 VDC SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 16 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Nguồn khí nén. .Nguồn khí nén được cung cấp cho các phần tử chấp hành hoạt động bằng khí nén. Trong công nghiệp, tùy theo quy mô sản xuất, người ta thường xây dựng một vài trạm khí nén phục vụ sản xuất với các mục đích khác nhau. Yêu cầu tối thiểu trong công nghiệp, khí nén cũng phải được xử lý sơ bộ đảm bảo các tiêu chuẩn: - Áp suất ổn định. - Khô và Không lẫn bụi bẩn. Các tiêu chuẩn này mới chỉ đáp ứng các yêu cầu chung và được dùng trong các công việc như làm sạch môi trường, sản phẩm, bơm hơi… Để một hệ thống khí nén làm việc bền vững, liên tục và tin cậy, nguồn khí nén cần phải được tăng cường ổn định về áp suất, phun dầu bôi trơn cho các phần tử điều khiển, cơ cấu chấp hành… Kết luận: Nhóm chúng em chọn cơ cấu sinh lực bằng xylanh khí nén để tạo ra lực đẩy các cơ cấu kẹp chai dẫn động cơ vặn nắp... sử dụng cơ cấu xy lanh tác động hai chiều (tác đông kép). Dùng van tiết lưu 2 chiều để điều khiển lực tác động và tốc độ của các xi lanh hợp lý. Chúng em chọn van 5/2 để điều khiển xilanh tác động kép và dùng van 2/2 để khóa nguồn khí bởi vì nó có ưu điểm là. - Thực tế trong công nghiệp. - Giá thành hợp lý. - Sử dụng đơn giản dễ tìm mua, thông dụng trên thị trường. Để tiện lợi trong qua trình thiết kế để tiết kiệm chi phí để thử nghiệm lắp đặt và chạy thử các cơ cấu chấp hành khí nén chúng em đã thiết kế một số bình tích áp tận dụng từ những chai nước ngọt 1,5l để sản phẩm chạy ổn định có một máy nén khí và bộ điều hòa phục vụ sẽ tốt và ổn định hơn nhiều. SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 17 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 2.8. Bình tích áp. 2.4.3.Tìm hiểu các phần tử khối vào ra (I/O) Khối vào ra có nhiệm vụ chuyển các tín hiệu từ bên ngoài vào các khối xử lý trung tâm PLC, đồng thời nhận các lệnh gửi ra từ PLC để thực hiện các chức năng khác.Khối vào gồm các cảm biến,các nút ấn,các công tắc hành trình. Các đầu ra của khối là đầu điều khiển chuyển động của: băng tải,xy lanh. 2.4.3.1.Cảm biến Trong mô hình chúng em lựa chọn cảm biến quang loại 3 dây để phát hiện vật thể vì những ưu điểm sau: - Phát hiện vật thể nhưng không cần tiếp xúc với vật thể đó (Phát hiện từ xa) - Phát hiện được từ khoảng cách xa - Ít bị hao mòn, có tuổi thọ và độ chính xác, tính ổn định cao - Phát hiện nhiều vật thể khác nhau - Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng. Cảm biến quang. Cảm biến quang ứng dụng gồm 2 loại chính là cảm biến quang thu phát và cảm biến quang gương phản xạ. Cảm biến quang thu phát chung được cấu tạo gồm một led hồng ngoại thu và một led hồng ngoại phát. Khi có vật thể tác động vào vùng phát tia sẽ làm phản xạ lại ánh sáng tác động vào led thu. Lúc này led thu sẽ tác động vào transistor cho tín hiệu ra. Cảm biến quang gương phản xạ cũng gồm led hồng ngoại thu và phát như SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn quang thu phát nhưng hoạt động thì ngược lại. Khi có vật thể tác động vào vùng phát sẽ làm chắn ánh sáng từ led hồng ngoại phát không cho đi qua gương phía đối điện để đến led hồng ngoại thu thương dùng cho những vật có màu tối, màu đen có tính chất hấp thụ ánh sáng nhiều. *Đầu ra của cảm biến. Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng đều có đặc điểm đầu ra transistor có logic NPN hoặc PNP. Những loại này còn được gọi là kiểu DC-3 dây. Hình 2.9. Đầu ra của cảm biến kiểu DC-3 dây Cảm biến được chia theo chế độ hoạt động thường mở (NO) và thường đóng (NC) mô tả tình trạng có tín hiệu đầu ra của cảm biến sau khi có hoặc không phát hiện được vật. * Với đầu ra transistor có logic NPN: - Thường mở: Tín hiệu điện áp thấp khi phát hiện ra vật. Tín hiệu điện áp cao khi không có vật. - Thường đóng: Tín hiệu thấp khi không có vật. Tín hiệu cao khi phát hiện ra vật. * Với đầu ra transistor có logic PNP: - Thường mở: Tín hiệu điện áp cao khi phát hiện ra vật. Tín hiệu điện áp thấp khi không có vật. - Thường đóng: Tín hiệu cao khi không có vật. Tín hiệu thấp khi phát hiện ra vật. SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 19 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Trần Thái Sơn Hình 2.10. Cảm biến thu phát quang. 2.4.3.2.Nút nhấn Nút ấn còn gọi là nút điều khiển là 1 loại khí cụ điện điều khiển bằng tay, dùng để điều khiển từ xa các khí cụ điện đóng cắt bằng điện từ, điện xoay chiều điện 1 chiều hạ áp, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ... Nút ấn thường dùng để khởi động, dừng và đảo chiều quay các động cơ điện bằng cách đóng cắt cuộn dây nam châm điện của công tắc tơ, khởi động từ. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở và thường đóng và vỏ bảo vệ, khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái và khi không còn tác động, các tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu . Hình 2.11. Nút ấn điều khiển 2.4.3.3.Rơle trung gian Rơ le trung gian nhận tín hiếu từ LPC điều khiển động cơ và 2 xi lanh phân loại sản phẩm. Thông số kỹ thuật của rơle trung gian như sau: SVTH: Trương Công Dương Phi – Nguyễn Hữu Nhân 20