Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (15)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
Đề tài:
MƠ HÌNH HỆ THỐNG PLC ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP TỪ
XA

Sinh viên Nguyễn
thực

Hoàng

hiện:

Đức
Cao

Văn

Đức
Nguyễn
Tiến Dũng
Nguyễn
Anh Hào
Trần Xuân
Học


Lê

Đình

Hùng
Hoàng Thế
Huy
Nguyễn
Văn Lắm
Võ Thành
Long
Lê
Đồng
Minh
ĐỒNG NAI, 06/2022

Trần


ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

Đề tài:

MƠ HÌNH HỆ THỐNG PLC ĐIỀU KHIỂN
TRỰC TIẾP TỪ XA
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển – Tự động hóa
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
Th.S Lê Hoàng Anh

ĐỒNG NAI, 2022


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài “Mô Hình Hệ Thống PLC Điều Khiển Trực Tiếp Từ Xa”
nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của quý thầy, cô trong khoa
Cơ Điện – Điện Tử, trường đại học Lạc Hồng.
Đặc biệt nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, Th.S Lê Hoàng
Anh đã tận tình hướng dẫn, phịng thí nghiệm Lac Hong Open Workshop đã tạo
điều kiện để nhóm tác giả có thể hoàn thành tốt đề tài của mình.
Do thời gian và kinh nghiệm nghiên cứu còn nhiều hạn chế nên đề tài vẫn cịn
nhiều thiếu sót và đang trong quá trình hoàn thiện. Nhóm tác giả rất mong nhận
được ý kiến đóng góp của q Thầy, Cơ và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!

Đồng Nai, 01/06/2022
Người hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Hoàng Đức
Cao Văn Đức

Th.S Lê Hoàng Anh

Nguyễn Tiến Dũng
Nguyễn Anh Hào
Trần Xuân Học
Lê Đình Hùng
Hoàng Thế Huy

Nguyễn Văn Lắm
Võ Thành Long
Lê Trần Đồng Minh


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu là của tôi, các số liệu, kết quả nêu ra
trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác.
Tơi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này đã
được xin phép, tất cả các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn
gốc.

Đồng Nai, 01/06/2022


MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT


DANH MỤC BẢNG BIỂU


DANH MỤC HÌNH ẢNH


DANH MỤC SƠ ĐỒ

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Từ đầy đủ

PLC

Programmable Logic Controller

XL

Xi lanh


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lý do chọn đề tài
-

Do tình hình Covid ngày càng phức tạp nên việc thực hành PLC tại trường là rất
khó khăn vì sinh viên phải giữ tiêu chuẩn 5k khi đi học.

-

Chưa khai thác tối ưu các chức năng và hiệu suất những phòng thực hành truyền
thống:

-

+

Giới hạn số lượng người thực hành trong phòng

+

Thời gian học

+

Kiến thức và thiết bị

Việc muốn thực hành khi chưa tới lịch học là một điều rất khó khăn đối với sinh
viên vì cần phải có sự cho phép của giáo viên quản lý và chìa khóa phịng.

-

Việc phịng thực hành của trường hiện tại chỉ có áp dụng dịng PLC siemens.

-

Hiện tại có rất nhiều phần mềm hỗ trợ mô phỏng để đáp ứng việc học PLC online
nhưng không thực tế. Bởi vì phần mềm mô phỏng cần tốn rất nhiều thời gian tìm
hiểu và thiết kế ngoài ra việc tải phần mềm mơ phỏng cịn phụ thuộc vào cấu hình
máy tính.

1.2 Mục đích của đề tài
- Dựa vào nhu cầu thực tế tại các trường đại học về cơng tác dạy và học thực tập

thí nghiệm lập trình PLC cho sinh viên thực hành thực tế từ xa.
- Mục tiêu hướng tới của đề tài trước nhất là thiết kế ra một bộ mô hình nhằm
phục vụ cho công tác học tập trực tuyến mà thực tế từ xa về bộ môn lập trình,

ứng dụng PLC. Nhằm trang bị kiến thức nền tảng cơ bản cho sinh viên trong
mùa dịch bệnh sẽ có kinh nghiệm trong việc lập trình, vận hành các thiết bị,
mô hình, giám sát các máy móc cơ bản trong cơng nghiệp.
- Hướng xa hơn là các nhóm đối tượng sinh viên ở các trường khác, những
người có niềm đam mê với PLC nhưng khơng thể đến trực tiếp phịng thực
hành được.

1.3. Một số ưu điểm và hạn chế của đề tài:
1.3.1. Ưu điểm
- Mô hình tự động tuần hoàn.

12


- Trải nghiệm học thực hành trực tuyến nhưng lại trực tiếp bằng phương pháp

điều khiển máy tính.
- Có hệ thống Webcam được chia sẻ trực tiếp trên trang Web hệ thống để giám

sát.
- Nâng cao hiệu quả, khai thác tốt hơn phịng thực hành (Gấp đơi cơng suất số

người học 24/7).
- Có thể học mọi lúc, mọi nơi tăng năng suất học tập
- Giá thành rẻ so với đặt mua mơ hình tương tự ở những nơi khác.
- Tính ứng dụng cao, có nhiều cơ cấu, giao tiếp điều khiển dựa trên các dây

chuyền sản xuất trong công nghiệp.
- Tính tương tác cao, giúp sinh viên tiếp thu bài học tốt hơn khi thực tập lập

trình trực tiếp trên mơ hình.
- Vật liệu cấu tạo được chọn là Phíp. Là loại vật liệu có thể gia cơng trực tiếp

trên máy CNC có tại trường.
1.3.2. Nhược điểm
-

Đề tài mới lạ, khi bắt đầu nghiên cứu nhóm cịn nhiều bỡ ngỡ.
Đề tài có nhiều mơ hình cơ cấu nhỏ gây phức tạp khi nghiên cứu.
Các thiết bị PLC và các thiết bị giao tiếp truyền thơng trên mơ hình có giá
thành cao so với sinh viên.

13


CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Khái quát đề tài
-

Xác định các bài toán về Website

❖ Đăng ký tài khoản, đăng nhập, đăng xuất.
❖ Đăng ký lịch học và các lưu trữ database.
❖ Truy xuất dữ liệu từ database gửi thông tin cho người đăng ký.
❖ Giám sát mô hình bằng webcam.
❖ Truyền tải kiến thức cơ bản bằng video.
❖ Tiếp nhận phản hồi trực tiếp từ người học.
- Mô hình gồm 4 cụm cơ cấu hoạt động tuần hoàn và có thể hoạt riêng lẻ từng

cụm như sau:

❖ Cụm cơ cấu 1: Phân loại phôi màu.
❖ Cụm cơ cấu 2: Gia công phôi bi xanh và bi đỏ.
❖ Cụm cơ cấu 3: Gia công phôi bi đỏ.
❖ Cụm cơ cấu 4: Sắp xếp sản phẩm lên khay.
- Nhóm nghiên cứu cịn đưa ra bộ phận cấp phơi tự động để quá trình thực hiện

từ xa trên mô hình thật một cách thuận lợi nhất tránh được các trường hợp như
thiếu phôi và kẹt phôi trong quá trình thực hành của sinh viên.

2.2 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu được hoàn thành dựa trên những phương pháp:
-

Khảo sát dựa trên các mơ hình có sẵn khác, các mơ hình mẫu trong tài liệu của

-

hãng FESTO, SMC,....
Nghiên cứu được hoàn thành dựa trên những phương pháp:
Tìm hiểu các ngôn ngữ lập trình HTML, CSS, PHP.
Tìm hiểu và sử dụng wordPress mã nguồn mở tạo Website.
Tìm hiểu và sử dụng Cpanel để quản lý Host.
Sử dụng công cụ UI-UX của flatsome để lập trình khối web.Tìm kiếm
datasheet của nhà sản xuất các linh kiện, các thành phần của mô hình. tài liệu

-

liên quan khác truyền thông giữa các linh kiện, module với PLC.
Sử dụng phần mềm thiết kế Solidworks để thiết kế mô hình: Dựng hình, mơ

-

phỏng, tính tốn kích thước, khoảng cách, bố cục,…
Sử dụng phần mềm NCConverter và jdpaint 5.21 để gia công CNC.
14


-

Sử dụng phần mềm lập trình của hãng Mitsubishi để lập trình, điều khiển,

-

truyền thông và giám sát mô hình.
Dựa trên bản vẽ tự gia công trên máy CNC.

Bảng 2. 1 Cụm cơ cấu và phần mềm lập trình tương ứng

Cụm cơ cấu

Phần mềm lập trình

Cụm cơ cấu 1 (Phân loại màu)

GX Work 2 và GT Designer 3
GX Work 2, GT Designer 3 và MR

Cụm cơ cấu 2 (Lựa chọn và in dấu phôi)

Configurator 2

Cụm cơ cấu 3 (Lựa chọn và chiếu đèn laser) GX Work 2 và GT Designer 3
GX Work 2, GT Designer 3 và MR

Cụm cơ cấu 4 (Sắp xếp phôi)

Configurator 2

15


CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH
3.1 Tổng quan đề tài
3.1.1 Tổng quan mơ hình

Hình 3. 1 Tổng thể mơ hình hệ thống PLC điều khiển trực tiếp từ xa

Hình 3. 2 Năm cụm cơ cấu chính của mơ hình và cụm cơ cấu cấp phơi tuần hồn

Cụm cơ cấu phân loại phôi (1); Cụm cơ cấu gia công phôi bi xanh và bi đỏ (2);
Cụm cơ cấu gia công phôi bi đỏ (3); Cụm cơ cấu sắp xếp sản phẩm lên khay (4)

16


-

Cụm cơ cấu phân loại phôi: Loại bỏ phôi trắng. Phôi xanh và phôi đỏ tiếp tục

-

qua cụm cơ cấu tiếp theo.
Cụm cơ cấu gia công phôi bi xanh và bi đỏ: Sử dụng phôi bi xanh và phôi bi
đỏ từ cụm cơ cấu phân loại phôi, gia công dập phôi rồi chuyển tiếp sang cụm
cơ cấu tiếp theo (Loại bỏ phôi trắng nếu thực hiện riêng lẻ khi lấy phôi cừ
cụm cơ cấu cấp phôi tuần hoàn).
Cụm cơ cấu gia công phôi bi đỏ: Chuyển tiếp phôi bi xanh sang cơ cấu tiếp

-

theo. Phôi bi đỏ sẽ được chiếu tia UV rồi chuyển tiếp sang cụm cơ cấu tiếp
theo (Loại bỏ phôi trắng nếu thực hiện riêng lẻ khi lấy phôi cừ cụm cơ cấu
cấp phôi tuần hoàn).
Cụm cơ cấu sắp xếp sản phẩm lên khay: Lấy phôi vào sắp xếp phôi theo yêu

-

cầu trên khay.
3.1.2 Nguyên lý hoạt động của từng cụm cơ cấu
 Cơ cấu cấp phôi tuần hoàn
-

Bề mặt các cụm cơ cấu được thiết kế nghiêng 5 0, nên các phôi bi sẽ tự động

-

lăn về máng thu banh.
Máng thu banh được thiết kế nghiêng 30 về phía tay trái, dồn bi về phía cơ cấu
cấp phôi.
 Cụm cơ cấu 1

Cảm biến màu nhận biết để loại bỏ một màu không dùng (mô hình gồm 3 loại

phôi đồng chất gồm 3 màu đỏ, xanh, trắng), loại bỏ phơi trắng và hai màu cịn lại
đưa về khu vực chứa phôi dẫn qua cụm cơ cấu 2 để thực hiện quá trình tiếp theo.
Khi nhấn nút Start cơ cấu cấp phôi hoạt động, cung cấp tuần hoàn liên tục
banh cho các cụm cơ cấu.
Bước 1: Phôi được cấp trực tiếp từ máng cấp banh lên máng dẫn bi. Sau đó, banh sẽ
được cụm xi lanh CDJ2B10-15Z-B ở đầu máng tách ra (Mục đích của cặp xi lanh
này để tách 2 bi dính nhau, để 1 banh lăn xuống lỗ chứa banh cuối máng).
Bước 2: Khi cảm biến tiệm cận nhận biết banh ở cuối máng dẫn phôi, cơ cấu vận
chuyển tới hút và vận chuyển phôi bỏ vào cơ cấu hứng phôi. Cơ cấu hứng phôi
được thiết kế nghiêng về bên phải, khi banh nằm trên cơ cấu sẽ tự trượt sang bên
phải.

17


Bước 3: Cảm biến màu gá trên cụm hứng phôi nhận biết được vật cần xử lý nên cơ
cấu phân loại phôi hoạt động.
Nếu phôi màu trắng: cụm cơ cấu phân loại phôi sẽ hạ xuống, gắp bi (xi lanh

-

nâng luôn duỗi, xi lanh xoay đang hướng chờ gắp bi) chuyển sang máng dẫn
loại phôi trắng.
Nếu phôi màu xanh và màu đỏ: banh sẽ được chuyển qua cơ cấu dẫn phôi tuần

-

toàn của cụm cơ cấu 2. Trong trường hợp thực hành độc lập từng cụm cơ cấu

thì banh 2 loại màu (sau khi được loại bỏ bi trắng) vẫn sẽ được chuyển sang
cụm cơ cấu nhưng được kiểm soát bởi xi lanh trong máng chuyển banh tuần
hoàn ở cụm cơ cấu 2 (nếu thực hiện đơn thì banh sẽ được rớt trực tiếp xuống
sàn và hồi về máng chứa bi ở phía dưới). Ngoài ra, việc nhận banh từ cụm cơ
cấu 1 sang 2 được thực hiện chỉ khi vận hành t̀n hoàn cả mơ hình.
•

Khi thực hiện theo quy trình khép kín tuần hồn

Bước 1: Phơi banh được dẫn từ máng cấp phôi tuần hoàn. Lúc này, xi lanh chặn
CDJ2B10-15Z-B co lại để banh tới cơ cấu hứng phôi ở từng cụm cơ cấu. Trên máng
chứa tối đa 1 phôi banh (riêng máng cấp phôi tuần hoàn ở cụm cơ cấu 4 chứa tối đa
5 phôi bi) chờ tiếp tục thực hiện quy trình tiếp theo (nếu tiếp tục cung cấp phôi thì
phôi banh sẽ tự động tràn ra ngoài và hồi ở cơ cấu cấp phơi).
•

Thực hiện riêng lẻ từng cụm cơ cấu.

 Cụm cơ cấu 2

Bước 1: Phôi được cấp trực tiếp từ máng cấp banh lên máng dẫn bi. Banh sẽ được
cụm xi lanh CDJ2B10-15Z-B ở đầu máng tách ra (Mục đích của cặp xi lanh này để
tách 2 bi dính nhau), sau đó banh sẽ lăn xuống cơ cấu hứng phôi ở cụm cơ cấu 2.
Bước 2: Khi cảm biến màu gá trên cụm hứng phôi nhận biết màu banh, cụm vitme
vận chuyển phôi tới gắp và vận chuyển phơi ở 3 vị trí:

18


•

Nếu banh màu đỏ và xanh: Vị trí 1 (Home) - vị trí cụm xi lanh gá trên vitme
giữ nguyên. Xi lanh xoay MSQB20A đưa phôi sang khu vực gia cơng phơi.

•

Sau khi hoàn tất việc gia cơng: Vị trí 3 - đầu hành trình. Xi lanh sẽ đưa phôi
đã được gia công sang khu vực kit 3 để tiếp tục phân loại.

•

Nếu banh màu trắng: Vị trí 2 - vị trí cuối hành trình. Xi lanh xoay MSQB20A
đưa phơi sang máng dẫn loại phôi vàng.

Sau khi vận chuyển banh, xi lanh xoay MSQB20A quay về vị trí ban đầu.
Bước 3: Khi nhận được phôi đỏ và xanh ở khu vực gia công: Xi lanh CJ2B10-15ZB sẽ dập tượng trưng vào banh.
Bước 4: Xi lanh xoay MSQB20A đưa phôi vừa gia cơng từ trụ đỡ phơi lên vị trí 3 vị trí đầu hành trình, thả phơi vào máng dẫn tuần hoàn của cụm cơ cấu 3. Sau đó,
trở về vị trí 1 (Home).
 Cụm cơ cấu 3

Bước 1: Hoạt động tương tự cụm cơ cấu 2.
Bước 2: Khi cảm biến màu gá trên cụm hứng phôi nhận biết màu banh, cơ cấu gắp
chuyển phôi họat động, động cơ bước DGM130R-ZMK của cơ cấu chuyển phơi ở 3
vị trí:
•

Nếu banh màu đỏ: Vị trí 1 (Hướng 12h), banh sẽ được thả vào cụm máng
dẫn tuần hoàn của cụm cơ cấu 3 để tiếp tục gia cơng.

•

Nếu banh màu xanh: Vị trí 2 (Hướng 3h), banh được chuyển trực tiếp vào
máng dẫn tuần hoàn của cụm cơ cấu 3 sang 4 chờ giai đoạn tiếp theo.

•

Nếu banh màu trắng: Vị trí 3 (Hướng 6h), banh được chuyển vào cơ cấu
thốt phơi trắng.

19


Sau khi vận chuyển banh, động cơ về vị trí ban đầu.
Bước 3: Nếu banh màu đỏ: banh được xi lanh CJ2B10-15Z-B chặn lại rồi chiếu tia
UV vào. Sau đó, xi lanh co lại và banh chạy tiếp tục và vào máng dẫn tuần hoàn của
cụm cơ cấu 3 sang 4 chờ giai đoạn tiếp theo (máng dẫn được thiết kế có chiều
nghiêng).
Bước 4: Phơi từ 2 đường máng dẫn banh. Banh sẽ được cụm xi lanh CDJ2B1015Z-B ở đầu máng tách ra (Mục đích của cặp xi lanh này để tách 2 bi dính nhau),
sau đó banh sẽ lăn xuống cơ cấu hứng phôi ở cụm cơ cấu 3.
 Cụm cơ cấu 4

Bước : Tương tự cụm cơ cấu 2.
Bước 2: Nếu trong vòng 5 giây cảm biến chưa nhận biết banh, thì banh sẽ được
lấy từ cơ cấu cấp phôi riêng lẻ. Banh sẽ được cụm xi lanh CDJ2B10-15Z-B ở
đầu máng tách ra (Mục đích của cặp xi lanh này để tách 2 bi dính nhau), sau đó
banh sẽ lăn xuống cơ cấu hứng phôi ở cụm cơ cấu 4.
Bước 3: Khi cảm biến gá trên cụm hứng phôi nhận biết banh, cơ cấu vitme tọa
độ XY họat động, cụm hút phơi thả banh ở 9 vị trí trên cơ cấu hứng xếp phôi.
Bước 4: Khi xếp đủ 9 vị trí trên khay chứa phơi, xi lanh kéo thốt phơi sẽ hoạt
động. phơi sẽ được thốt khỏi khay và hồi về cơ cấp cấp phôi tự động.

3.1.3 Tổng quan về WEB
- Website: Được thiết kế để cung cấp cho người dùng các mục
+ Trang chủ: Giới thiệu mô hình.
+ Khóa học: Đăng ký khóa học.
+ Tổng quan mơ hình: Cách thức hoạt động của mô hình.
+ Kiến thức cơ bản: Kiến thức cơ bản liên quan đến mô hình.
+ Giám sát mô hình thực tế: Quan sát mô hình thông qua Webcam.
+ Phần mềm hỗ trợ: Hướng dẫn cài đặt và sử dụng cơ bản phần mềm liên quan.
+ Liên hệ - hỗ trợ: Thu nhận ý kiến phản hồi và thông tin liên hệ Admin.

20


Hình 3. 3 Lưu đồ chức năng WEB

3.2 Thiết kế giao diện Website
3.2.1 Trang chủ
Trang chủ

Đăng nhập và đăng ký tài khoản

Giới thiệu tổng quan về mô hình và ý nghĩa

Chức năng từng cụm cơ cấu trong mô

WEB

hình

Sơ đồ 3. 1 Nội dung danh mục Trang chủ

21


Hình 3. 4 Giao diện Trang chủ khi truy cập trang WEB
• Đăng ký tài khoản, đăng nhập và đăng xuất:
- Nhằm xác định thông tin người muốn sử dụng mô hình.
- Khi đăng nhập hệ thống web sẽ lấy thông tin gmail khi bạn đăng ký lịch

học sẽ được gửi về đúng gmail bạn đăng ký ban đầu.
- Người dùng sẽ đăng kí tài khoản theo các thơng tin đã có sẵn như tên, họ,

email, mật khẩu và xác nhận mật khẩu.

22


Hình 3. 5 Giao diện đăng ký tài khoản người dùng
-

Sau khi đăng ký, người dùng tiến hành đăng nhập vào hệ thống. Giao diện
đăng nhập thành công người dùng sẽ có thể đăng kí lịch học ở mục “Khóa
học”.

Hình 3. 6 Giao diện sau khi đăng nhập

23


Hình 3. 7 Giới thiệu tổng quan về mơ hình

Hình 3. 8 Ý nghĩa của trang Web

24


Hình 3. 9 Giới thiệu chức năng từng mơ hình

3.2.2 Khóa học
- Xây dựng database để lưu trữ và xử lý dữ liệu bao gồm (tên người đăng
nhập, gmail, thời gian đăng ký lịch).
- Xử lý thơng tin, sau đó gửi ID và Password của TeamViewer về đúng người

đăng ký.
❖ Người dùng sẽ tiến hành lựa chọn mô hình học tập, đọc hiểu về chức năng cơ

bản của mô hình.

25