ĐIỀU KHIỂN và GIÁM sát hệ THỐNG PHÂN LOẠI táo THEO màu sắc và rửa táo, có CODE

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG
PHÂN LOẠI TÁO THEO MÀU SẮC VÀ
RỬA TÁO, CÓ CODE

1


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1: Cấu trúc của một PLC
Hình 2.3: Các module tín hiệu của PLC S7-1200
Hình 2.4: Các module truyền thơng của PLC S7-1200
Hình 2.5: Động cơ DC giảm tốc 12V
Hình 2.6: Led đơn
Hình 2.7: Nút nhấn
Hình 2.8: Nút dừng khẩn cấp
Hình 2.9: MCB
Hình 2.10: Sơ đồ chân PC817
Hình 3.1: Kiến trúc của hệ thống điều khiển.
Hình 3.2: Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 3.3: Cảm biến tiệm cân E3F-DS30C4
Hình 3.4: Mơ tả tổng quan cảm biến vật cản hồng ngoại
Hình 3.5: Sơ đồ nối dây cảm biến vật cản hồng ngoại
Hình 3.6: Mạch cơng suất giao tiếp giữa cảm biến E3F-DS30C4 với PLC
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối từ mạch cơng suất với ngõ vào PLC
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối 2 động cơ với PLC
Hình 3.9: Sơ đồ ngun lí hoạt động của van 5/2
Hình 3.10: Van khí nén 5/2 Airtac
Hình 3.11: Ngun lí hoạt động của xi lanh
Hình 3.12: Xi lanh khí nén CDJ2D10-100B
Hình 3.13: Cấu tạo của van điện từ
Hình 3.14: Van điện từ dùng cho máy lọc nước RO 24V.

Hình 3.15: CPU 1214C DC/DC/DC.
Hình 3.16: Sơ đồ ngõ vào, ra và nguồn hoạt động của PLC S7-1200 CPU 1214C

2


Hình 3.17: Adapter 9VDC 1A
Hình 3.18: Nguồn 12VDC
Hình 3.19: Nguồn 24VDC
Hình 3.20: Mạch giảm áp LM2596
Hình 3.21: Hình ảnh lưu đồ giải thuật của khối chương trình chính
Hình 3.22: Hình ảnh lưu đồ giải thuật khối màu sắc
Hình 3.23: Hình ảnh SCADA mơ phỏng hệ thống
Hình 4.1: Bảng vẽ khung băng tải cân.
Hình 4.2: Bản vẽ cơ khí trục quay băng tải.
Hình 4.3: Bảng vẽ của băng chuyền
Hình 4.4: Băng chuyền phân loại.
Hình 4.5: Hình ảnh và kích thước của tủ điện
Hình 4.6:Hình ảnh bố trí thiết bị của tủ điều khiển
Hình 4.7: Sơ đồ dấu dây của PLC với các nút nhấn.
Hình 4.8: Sơ đồ đấu dây PLC với cảm biến hồng ngoại
Hình 4.9: Sơ đồ đấu dây PLC, relay và các thiết bị chấp hành
Hình 4.10: Tủ điện sau khi được đấu dây hồn chỉnh
Hình 4.11: Tủ điện sau khi được hồn thành
Hình 4.12: Chế độ Auto của hệ thống phân loại táo theo màu sắc khi nhấn Start
Hình 4.13: CB phát hiện táo vàng và đưa táo đến piston để đẩy táo vào thùng
Hình 4.14: CB phát hiện táo xanh và đưa táo xanh đến piston để đẩy táo vào thùng
Hình 4.15: CB phát hiện táo đỏ và đưa táo đỏ đến piston để đấy táo vào thùng
Hình 4.16: Hệ thống Auto sau khi nhấn nút Stop
Hình 4.17: Hệ thống Auto sau khi nhấn nút Reset

3


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Bảng phân loại chức năng của các dòng PLC S7-1200
Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200
Bảng 3.1 Bảng liệt kê các linh kiện sử dụng linh kiện dịng chính
Bảng 3.2: Bảng liệt kê địa chỉ của chương trình

4


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PLC

Programmable Logic Controller.

SCADA

Supervisory Control And Data Acquisition.

I/O

Input Output.

VDC

Volts Direct Current

KG

Kilogram

CPU

Central Processing Unit

V

Voltage

mA

MiliAmpe

KW

KiloWatt

DI

Digital Input

DO

Digital Output

AI

Analog Input

ĐC

Động Cơ

KN

Khí nén

WinCC

Windows Control Center.

5


Mục lục
DANH MỤC HÌNH VẼ...........................................................................................5
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................8
TĨM TẮT...............................................................................................................11
1. TỔNG QUAN.....................................................................................................11
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................11
1.2. MỤC TIÊU................................................................................................12
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.....................................................................12
1.4. GIỚI HẠN.................................................................................................12
1.5. BỐ CỤC.....................................................................................................12
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT......................................................................................13
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ RỬA TÁO.............13
2.2. NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI TÁO.........................................................13

2.2.1. Phân loại theo kích thước...................................................................13
2.2.2. Phân loại theo màu sắc.......................................................................14
2.2.3. Phân loại theo khối lượng..................................................................14
2.3. TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC S7-1200..............................................14
2.3.1. Tổng quan về PLC..............................................................................14
Tổng quan về PLC S7-1200..........................................................................15
2.4. MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC.................................................................20
2.4.1. Động cơ DC.........................................................................................20
2.4.2. Led đơn................................................................................................21
2.4.3. NÚT NHẤN.........................................................................................22
2.4.4. NÚT DỪNG KHẨN CẤP...................................................................22
6


2.4.5. MCB.....................................................................................................23
2.4.6. Opto PC817.........................................................................................23
3.

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ.......................................................................24
3.1. Các lớp của hệ thống.................................................................................24
3.2. Giới thiệu về phần mềm lập trình...........................................................24
3.3. Tính tốn và thiết kế hệ thống.................................................................25
3.3.1. Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống.......................................................25
3.3.2. Tính tốn và thiết kế các khối............................................................26
3.4. Lưu đồ giải thuật.......................................................................................40
3.4.1. Lưu đồ giải thuật chương trình chính..............................................40
3.4.2. Lưu đồ giải thuật khối màu sắc.........................................................41
3.4.3. Địa chỉ các I/O của chương trình điều khiển...................................42
3.5. SCADA mơ phỏng giám sát hệ thống......................................................44

4.

THI CƠNG HỆ THỐNG..............................................................................45
4.1. Giới thiệu...................................................................................................45
4.2. Thi công hệ thống......................................................................................45
4.3. Thực nghiệm..............................................................................................54

5.

KẾT LUẬN, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ.................................................59
5.1. Ưu điểm......................................................................................................59
5.2. Nhược điểm................................................................................................59
5.3. Hướng phát triển.......................................................................................60

7


TÓM TẮT
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà
trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học
kỹ thuật, quản lý, cơng nghiệp tự động hố…. Do đó chúng ta cần phải nắm bắt và vận
dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát triển khoa học kỹ
thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều kheiẻn tự động nói riêng.
Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng
em đã được thấy nhiều khâu tự động hố trong q trình sản xuất. Một trong những khâu
sản xuất tự động hố đó là khâu phân loại nông sản thực phẩm sử dụng bộ điều khiển lập
trình PLC Siemens.
Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các loại đề tài và cơng trình trước đây, em quyết định
chọn đề tài: “ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO THEO
MÀU SẮC VÀ RỬA TÁO”

Với đề tài này, nhóm hi vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm sau có thể mở
rộng, phát triển nữa. Nếu điều chỉnh được tốt, ý tưởng này kết hợp với hệ thống đóng
gói….sẽ tạo ra một hệ thống phân loại nơng sản khép kín tối ưu hơn hiện tại.

1. TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện
tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực
khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hố…. Do đó chúng ta cần phải nắm
bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự phát
triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều
kheiẻn tự động nói riêng.
Xuất phát từ những lần tham quan các doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất,
chúng em đã được thấy nhiều khâu tự động hoá trong quá trình sản xuất. Một trong
những khâu sản xuất tự động hố đó là khâu phân loại nơng sản thực phẩm sử dụng
bộ điều khiển lập trình PLC Siemens.
Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các loại đề tài và cơng trình trước đây, em quyết
định chọn đề tài: “ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG PHÂN LOẠI TÁO
THEO MÀU SẮC VÀ RỬA TÁO”
Đã có khá nhiều đề tài thực hiện việc mơ hình phân loại nơng sản như phân loại
theo chiều cao, phân loại theo khối lượng và theo kích thước. Nhưng với những nơng

8


sản có khối lượng và kích thước nhỏ và màu sắc theo tính chất nơng sản thì các loại
mơ hình phân loại kia khơng phù hợp. Vì vậy chúng ta cần một hướng xử lý phù hợp
hơn cho hệ thống phân loại này đó là phân loại nơng sản dựa trên mày sắc.
Và nhiều hệ thống chỉ thực hiện phân loại mà chưa thực hiện giám sát, quản lý
việc phân loại. Vì vậy chúng ta cần phải xây dựng hệ thống giám sát và quản lý quá

trình phân loại
1.2. MỤC TIÊU
Với đề tài này mục tiêu mà em đặt ra là tìm hiểu nghiên cứu sâu hơn về PLC S71200 và ứng dụng trong thực tế. Tứ đó thiết kế và thi cơng mơ hình phân loại táo theo
màu sắc. Bên cạnh đó làm điều khiển và giám sát hoạt động của hệ thống.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 NỘI DUNG 1: Nghiên cứu về PLC S7- 1200
 NỘI DUNG 2: Dựa trên các dữ liệu thu thập được, dựa trên đặc tính màu sắc
của táo, tiến hành lựa chọn giải pháp thiết kế và thi cơng mơ hình.
 NỘI DUNG 3: Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho
PLC. Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát hệ thống.
 NỘI DUNG 4: Thử nghiệm và điều chỉnh phần mềm, phần cứng để mơ hình
được tối ưu, sử dụng dễ dàng. Đánh giá các thông số của mơ hình so với thơng
số thực tế, hiệu suất hoạt động của hệ thống so với tính tốn.
 NỘI DUNG 5: Viết báo cáo và thực hiện.
 NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện.
1.4. GIỚI HẠN
 Mô hình phân loại theo quy mơ nhỏ.
 Phân loại theo 3 màu: xanh, đỏ, vàng.
 Tốc độ phân loại chậm.
1.5. BỐ CỤC
 Chương 1: Tổng quan
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết
 Chương 3: Tính tốn và thiết kế

9


 Chương 4: Thi công hệ thống
 Chương 5: Kết quả- Nhận xét- Đánh giá
 Chương 6: Kết luận và đưa ra hướng phát triển.

Chương 1: Tổng quan
Chương trình này trình bày về vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội
dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục của đồ án.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Giới thiệu về các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền,
giao thức.
Chương 3: Tính tốn và thiết kế
Tính tốn và thiết kế, đưa ra sơ đồ ngun lí của hệ thống.
Chương 4: Thi cơng hệ thống
Thi công hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết quả, Nhân xét, Đánh giá
Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ
thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời
nêu ra hướng phát triển của hệ thống.

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ RỬA TÁO
Sau khi thu hoạch, trước khi đưa nông sản ra thi trường tiêu thụ, cần phải trải qua
nhiều khâu phân loại để loại bỏ sản phẩm chưa đạt được yêu cầu. Riêng với hệ thống
phân loại táo và rửa táo, táo sẽ được đưa vào hệ thống băng tải và đưa đến các khu
phân loại theo nhiều nguyên tắc như kích thước, khối lượng, màu sắu, trước đó các
quả táo đã được qua công đoạn rửa sạch bằng một loại máy,sau khi phân loại xong,
những quả táo sẽ đi đến hệ thống băng chuyền tiếp theo và được trải qua một số công
đoạn khác trước khi đến với việc xuất ra ngoài nhà máy để đến với tay người tiêu
dùng.
2.2. NGUYÊN TẮC PHÂN LOẠI TÁO

10

2.2.1. Phân loại theo kích thước
Táo sẽ được chọn lọc qua kích thước của quả, lúc này táo sau khi phân loại sẽ đạt
được độ đồng đều nhất định: tăng sự đẹp mắt và thị hiếu người dùng. Tuy nhiên việc
phân loại theo kích thước lại khơng đảm bảo chất lượng của quả táo, không thể phân
biết được quả đã chính hay là con xanh.
2.2.2. Phân loại theo màu sắc
Khi táo được chọn lọc bằng màu sắc sẽ đảm bảo chất lượng của quả táo giúp cho
việc bảo quản được dễ dàng hơn, tính tốn được thời gian bảo quản sao cho phù hợp.
Cũng như bất kì nguyên tắc phân loại nào khác, việc phân loại theo màu sắc không
giúp ta chọn lọc được những quả táo đồng đều, đẹp mắt nhưng với việc chất lượng
luôn là yếu tố hàng đầu nên việc phân loại theo màu sắc là nguyên tắc quan trọng
nhất trong việc phân loại táo.
2.2.3. Phân loại theo khối lượng
Tương tự như nguyên tắc phân loại theo kích thước việc phân loại theo khối
lượng chũng cho ra kết quả là độ đồng đều của quả táo. Chỉ khác là nguyên tắc này
phân loại dựa trên việc đo đạc về khối lượng của quả táo. Và việc này cũng không
đảm bảo được chất lượng của quả sau khi phân loại.
2.3. TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PLC S7-1200
2.3.1. Tổng quan về PLC
-PLC là viết tắt của cụm từ Programmable Logic Controller có nghĩa là thiết bị
điều khiển logic có khả năng lập trình được. Khác với các bộ điều khiển thơng
thường chỉ có một thuật tốn điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật
tốn điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngơn ngữ lập trình. Do
vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển. Ngày nay với sự
phát triển của máy móc tự động hóa thì PLC dần dần được tích hợp thêm nhiều tính
năng khác nhằm giúp nó có thể điều khiển được nhiều thiết bị cũng như khả năng kết
nối nhiều hệ thống với nhau. Những tính năng mở rộng phổ biến hiện nay của PLC
như khả năng đọc xuất tín hiệu Analog. Tích hợp khả năng đọc xung tốc độ cao từ

cảm biến đo vòng quay encoder. Kết nối với nhiều thiết bị ngoại vi bằng truyền thơng
như màn hình cảm ứng hmi, máy tính.
- Cấu tạo của PLC
PLC thường được cấu tạo bởi 3 thành phần chính đó là:
 Phần nguồn (220V hoặc 24V)

11


 CPU: mỗi loại PLC tuỳ theo ứng dụng thì sẽ có tốc độ xử lý cũng như bộ nhớ
lưu trữ chương trình, khả năng mở rộng khác nhau
 Khối ngoại vi bao gồm: in/out, truyền thông, module phát xung, analog.

Hình 2.1: Cấu trúc của một PLC
-Ngun lí hoạt động của PLC:
Đầu tiên các tín hiệu từ các thiết bị ngoại vi (như các sensor, contact, …) được
đưa vào CPU thơng qua module đầu vào. Sau khi nhận được tín hiệu đầu vào thì
CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra xuất ra các thiết bị
được điều khiển bên ngoài theo 1 chương trình đã được lập trình sẵn. Một chu kỳ bao
gồm đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thơng nội, tự kiểm tra lỗi,
gửi cập nhật tín hiệu đầu ra được gọi là 1 chu kỳ quét hay 1 vịng qt (Scan Cycle).
Thường thì việc thực hiện một vòng quét xảy ra trong thời gian rất ngắn (từ 1ms100ms). Thời gian thực hiện vòng quét này phụ thuộc vào tốc độ xử lý lệnh của PLC,
độ dài ngắn của chương trình, tốc độ giao tiếp giữa PLC và thiết bị ngoại vi.

12


Tổng quan về PLC S7-1200
Hiện tại trên thị trường thế giới có rất nhiều hãng sản xuất PLC nổi tiếng và phổ
biến:Omron, Siemens, Mitsubishi, Fuji, Idec, Panasonic,…Nhưng PLC được phổ

biến sử dụng rộng rãi là PLC của hãng Siemens do có đầy đủ tính năng, lập trình đơn
giản, giá thành rẻ nên S7-1200 được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp và có mức
độ phổ biến cao.

Bảng 2.1 Bảng phân loại chức năng của các dịng PLC S7-1200
Chức năng

CPU 1211C

Kích thước vật lý

CPU 1212C

CPU 1214C

90 x 100 x 75

110 x 100 x75

-Bộ nhớ làm việc

25kB

5Kb

-Bộ nhớ nạp

1MB

2MB

-Bộ nhớ giữ lại

2kB

2kB

(mm)
Bộ nhớ người dùng:

I/O tích hợp cục bộ
-Kiểu số
-Kiểu tương tự

6 ngõ vào/ 4 ngõ ra 8 ngõ vào/ 6 ngõ ra
2 ngõ ra

2 ngõ ra

14 ngõ vào/10 ngõ
ra
2 ngõ ra

Kích thước ảnh
tiến trình

1024 byte ngõ vào (I) và 1024 byte ngõ ra (Q)

Bộ nhớ bit (M)
Độ mở rộng các

module tín hiệu

4096 byte
Không

8192 byte
2

8

13


Bảng tín hiệu

1

Các module truyền
thơng

3 ( mở ộng về bên trái)

Các bộ đếm tốc độ
cao
-Đơn pha
-Vuông pha

3

4

6

3 tại 100kHz

3 tại 100 Khz

3 tại 100kHz

1 tại 30kHz

3 tại 30kHz

3 tại 80kHz

3 tại 80kHz

3 tại 80kHz

1 tại 20kHz

3 tại 20kHz

Các ngõ ra xung

2

Thẻ nhớ

Thẻ nhớ SIMATIC

Thời gian lưu trữ
đồng hồ

Thông thường 10 ngày/ ít nhất 6 ngày tại 40°C

PROFINET

1 cổng truyền thơng Ethernet

Tốc độ thực thi
tính tốn thực

18µS/lệnh

Tốc độ thực thi
Boolean

0.1µs/lệnh

Họ S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở
rộng dung lượng của CPU. Người dùng cịn có thể lắp đặt thêm các module truyền
thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác.

Bảng 2.2 Bảng các module hỗ trợ PLC S7-1200
Module
Module tín
hiệu (SM)

Kiểu số

Chỉ ngõ vào

Chỉ ngõ ra

Kết hợp
In/Out

8 x DC In

8x DC Out

8 x DC In/ 8x
DC Out

8 x Relay Out

8 x DC In/ 8 x
Delay Out

14


16 x DC In

16 x DC Out
16x Delay Out

16x DC In/ 16
x DC Out

16x DC In/ 16x
Relay Out

Kiểu tương tự

4 x Analog In

2 x Analog In

8 x Analog In

4 x Analog In

Kiểu số

-

-

2 x DC In/ 2 x
DC Out

Kiểu tương tự

-

1 x Analog In

-

Bảng tín hiệu
(SB)

4 x Analog In/
2x Analog Out

Module truyền thơng (CM)
RS485
RS232

-Các bảng tín hiệu
Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người dùng
có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự. SB kết nối vào phía trước
của CPU.
+SB với 4 I/O kiểu số ( ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC)
+SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự
-Các module tín hiệu
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng.
Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU.

15


Hình 2.3: Các module tín hiệu của PLC S7-1200
Chú thích:
1: Các LED trạng thái dành cho I/O của module tín hiệu
2: Bộ phận kết nối đường dẫn
3: Bộ phận kết nối nối dây của người dùng ( có thể tháo ra)
-Các module truyền thông
Họ PLC S7-1200 cung cấp các module truyền thơng (CM) dành cho các tính

năng bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thơng: RS232 và RS485.

16


Hình 2.4: Các module truyền thơng của PLC S7-1200
+CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
+Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác)

17


2.4. MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC
2.4.1. Động cơ DC

Hình 2.5: Động cơ DC giảm tốc 12V
Thông số kỹ thuật:
-

Điện áp định mức: 12V

-

Dịng điện hoạt động: 0.27A

-

Tốc độ khơng tải: 40 vòng/ phút

18

-

Tỉ số truyền 1/120

-

Đường kính motor: 66.5mm

-

Chiều dài trục motor: 16mm

-

Đường kính trục motor: 5mm

-

Trọng lượng: 350gram

2.4.2. Led đơn

Hình 2.6: Led đơn
Thơng số kỹ thuật:
-Chiều dài chân: >20mm
-Đường kính: 5mm
-Điện áp tham chiếu: 3.0-4.5V
-Dòng: 5mA-20mA

19


2.4.3. NÚT NHẤN

Hình 2.7: Nút nhấn
2.4.4. NÚT DỪNG KHẨN CẤP

Hình 2.8: Nút dừng khẩn cấp

20


2.4.5. MCB
MCB đóng vai trị quan trọng để đóng cắt điện tồn bộ hệ thống.

Hình 2.9: MCB
2.4.6. Opto PC817
Opto hay cịn gọi là cách ly quang là linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm 1 led và 1
photo diot hay 1 photo transistor. Được sử dụng để cách ly giữa các khối chênh lệch
nhau về điện hay công suất như khối có cơng suất nhỏ và khối điện áp lớn.
Ngun lí hoạt động: Khi có dịng nhỏ đi qua 2 đầu của led có trong opto làm cho
led phát sáng. Khi led phát sáng làm thông 2 cực của photo diot, mở cho dịng điện
chạy qua.

Hình 2.10: Sơ đồ chân PC817

21

3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ
3.1. Các lớp của hệ thống

Hình 3.1: Kiến trúc của hệ thống điều khiển.
3.2. Giới thiệu về phần mềm lập trình
Để lập trình cho PLC của hãng Siemens chúng ta phải sử dụng phần mềm TIA
Portal là viết tắt của từ Total Intergrated Automation Portal. Phần mềm có giao diện
được thiết kế thân thiện người sử dụng, thích hợp cho cả những người mới lẫn những
người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa. Tia Portal cho phép người dùng
có thể lập trình, cấu hình, thử nghiệm và chẩn đốn tất cả các bộ điều khiển PLC
cũng như các module, HMI sẵn có của Siemens.
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens cho phép
người dùng điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất cho
mạng Scada trong cơng nghiệp. Cụ thể hơn thì WinCC là chương trình dùng để thiết
kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống
Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là giám sát,

22


thu thập số liệu và điều khiển quá trình sản xuất. Để phù hợp với nhu cầu của người
sử dụng nên Siemens ln cập nhật những giao diện vì Scada ln phải mơ phỏng
q trình của nhiều hệ thống khác nhau.
3.3. Tính tốn và thiết kế hệ thống
3.3.1. Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống
Với giới hạn và yêu cầu mà đề bài đưa ra, tiến hành thiết kế sơ đồ khối hệ thống
như sau:

Hình 3.2: Sơ đồ khối của hệ thống

Chức năng của các khối:
 Khối xử lý màu sắc: có chức năng xử lý tín hiệu từ cảm biến màu sắc và gửi
tín hiệu đến khối xử lý trung tâm
 Khối cảm biến: bao gồm cảm biến màu sắc và cảm biến nhận diện vật cản. Có
chức năng nhận biết màu sắc và nhận diện táo khi chạy trên băng tải.
 Khối băng chuyền: có chức năng đưa táo đến các khu vực xử lý khác trong hệ
thống.

23


 Khối hệ thống điều khiển khí nén: có chức năng chặn táo để đưa táo được
phân loại ra khỏi băng chuyền.
 Khối xử lý trung tâm: có chức năng nhận, xử lý thống tin và điểu khiển các
khối khác.
 Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho cả hệ thống.
3.3.2. Tính tốn và thiết kế các khối
a.

Khối xử lý màu sắc:

b.

Khối cảm biến vật cản:

Cảm biến được lựa chọn để sử dụng cho mơ hình là cảm biến vật cản hồng ngoại
E3F-DS30C4. Đây là loại cảm biến dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng
cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát
tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến cho phép người dùng chỉnh khoảng
cách báo mong muốn thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu nên cần

thêm trở kéo lên nguồn (khoảng 1-10k Ohm) ở chân tín hiệu khi sử dụng.

Hình 3.3: Cảm biến tiệm cân E3F-DS30C4
Thơng Số Kỹ Thuật:
- Khoảng cách điều chỉnh cảm biến: 7 - 30cm.
- Dịng kích ngõ ra: 300mA
- Dịng tiêu thụ: 20~35mA

24


- Nguồn điện cung cấp: 6 - 36VDC
- Khoảng cách phát hiện vật cản: 0~30cm
- Góc khuếch tán (góc chiếu): 3~5 độ
- Sơ Đồ Dây:
- Nâu: Vcc
- Đen: OUT
- Xanh dương: GND
Ứng dụng:
Phát hiện vật khi vật đi qua cảm biến, phát hiện khoảng cách vật thông qua
khoảng cách hoạt động của cảm biến,…Ví dụ: phát hiện một vật trên băng chuyền,…
Ưu điểm:
- Phát hiện ra vật mà không cần tiếp xúc với vật thể đó (Phát hiện từ xa).
- Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo ứng dụng.

25