(Đồ án tốt nghiệp) máy PHA CAFE tự ĐỘNG điều KHIỂN BẰNG PLC s7 200
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.26 MB, 74 trang )
TÊN ĐỀ TÀI: Máy pha cafe tự động điều khiển bằng PLC S7-200
Họ và tên sinh viên: Võ Hiển Linh – Nguyễn Xuân Lâm
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN
VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
ĐỀ TÀI:
MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200
Người hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Lớp
: DƯƠNG QUANG THIỆN
: VÕ HIỂN LINH
NGUYỄN XUÂN LÂM
: 1811505520228
1811505520226
: 18TDH2
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 6 năm 2022
TIEU LUAN MOI download :
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN
VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ
ĐỀ TÀI:
MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200
Người hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Lớp
: DƯƠNG QUANG THIỆN
: VÕ HIỂN LINH
NGUYỄN XUÂN LÂM
: 1811505520228
1811505520226
: 18TDH2
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 6 năm 2022
TIEU LUAN MOI download :
TÓM TẮT
Tên đề tài: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC S7-200
Sinh viên thực hiện: VÕ HIỂN LINH/ NGUYÊN XUÂN LÂM
Mã SV: 1811505520228/1811505520226
Lớp: 18TDH2
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu, chúng em đã quyết định chọn đề tài
“Máy pha cà phê tự động điều khiển bằng PLC s7-200”. Đây là một đề tài mà chúng em
cảm thấy là khá hay với thú vị, đáp ứng nhu cầu về kiến thức chuyên ngành Tự động hoá.
Lúc đầu nhóm em có hơi lo lắng và sợ sệt, khơng biết sản phẩm mình làm ra có được
như những gì mình nghĩ khơng, lỡ gặp sự cố thì làm sao. Nhưng sau hơn 4 tháng thực
hiện, bằng sự cố gắng nỗ lực của nhóm, các bạn và thầy cơ và đặc biệt là sự giúp đỡ tận
tình, chu đáo của thầy Dương Quang Thiện, tụi em đã hồn thành mơ hình sản phẩm
như mong đợi. Do kiến thức cịn hạn hẹp và trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể
tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy
cơ để đồ án này được hoàn thiện hơn nữa.
TIEU LUAN MOI download :
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: DƯƠNG QUANG THIỆN
Sinh viên thực hiện: VÕ HIỂN LINH
Mã SV: 1811505520228
NGUYỄN XUÂN LÂM
Mã SV: 1811505520226
1. Tên đề tài: MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-200
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Tài Liệu tham khảo : sách hướng dẫn lập trình PLC
- Tài liệu về cấu tạo và nguyên lý các thiết bị và linh kiện sử dụng trong đề tài.
- Website, sách báo về máy pha cafe tự động.
3. Nội dung chính của đồ án:
Chương 1: Tổng quan đề tài
Chương 2: Giới thiệu về máy pha cafe
Chương 3: Giới thiệu về PLC SIEMENS S7-200.
Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình máy pha cafe tự động
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài.
4. Các sản phẩm dự kiến
- Mơ hình sản phẩm
- Chương trình và giao diện giám sát
- Báo cáo, slide thuyết minh.
5. Ngày giao đồ án: 21/02/2022
6. Ngày nộp đồ án: 30/05/2022
Trưởng Bộ môn
Đà Nẵng, ngày 21 tháng 02 năm 2022
Người hướng dẫn
TIEU LUAN MOI download :
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay cà phê là một thức uống khơng cịn q xa lạ với người dân Việt Nam
chúng ta. Khơng chỉ ở Việt Nam mà trên tồn thế giới, cà phê được hầu hết mọi người
yêu thích và tin dùng. Ngồi lợi ích giúp chúng ta giảm buồn ngủ, tỉnh táo, cà phê cịn rất
nhiêu cơng dụng khác như: giảm đau đầu, tăng cường trí não, giảm stress …
Pha cà phê khơng khó, chỉ cần 1 gói cà phê pha sẵn đổ một ít nước sơi là đã có một
ly cà phê, hoặc pha dưới dạng phin nhưng sẽ mất thêm một ít thời gian.
Uống cà phê giờ đây khơng chỉ là thưởng thức cịn là cảm nhận vị ngọt đắng từ
sau mỗi giọt cà phê. Nên người uống có quyền địi hỏi một tách cà phê ngon hơn, đậm
vị hơn, tùy theo sở thích mỗi người. Ở Việt Nam chúng ta hay pha cà phê theo cách thủ
cơng: gói có sẵn hay cà phê phin …Thơng thường chúng ta hay ra quán cà phê thường
hay đợi nhân viên pha một khoảng thời gian cũng không ngắn, cũng chưa chắc là hợp
với khẩu vị của bản thân. Người thì thích uống nhiều sữa, ít đường, người thì thích uống
vừa đường vừa sữa, mà không biết nên cho bao nhiêu.
Đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, cùng với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật,
ngày nay rất nhiều máy pha cà phê ra đời với nhiều tính năng hiện đại, thay thế đôi bàn
tay con người, ly cà phê làm ra thơm ngon phù hợp với nhu cầu của người uống.
Trong đồ án này, em được thầy giáo ThS.Dương Quang Thiện giao nhiệm vụ
“Thiết kế máy pha cafe tự đơng”. Do khả năng và kiến thức cịn hạn chế nên trong q
trình làm đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng
góp q báu của các thầy, cơ giáo.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình, chỉ dạy của thầy giáo hướng dẫn
ThS.Dương Quang Thiện, các thầy cơ trong bộ mơn Tự động hố và các bạn đã giúp đỡ
em rất nhiều trong quá trình làm đồ án tốt nghiêp.
Em xin chân thành cảm ơn!
i
TIEU LUAN MOI download :
CAM ĐOAN
Em xin cam đoan rằng đề tài “Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7-200” được
tiến hành một cách minh bạch, công khai. Các số liệu và kết quả nghiên cứu được đưa
ra trong đồ án là trung thực và không sao chép hay sử dụng kết quả của bất kỳ đề tài
nghiên cứu nào tương tự. Các số liệu và trình bày trong báo cáo là hồn toàn trung thực
chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước bộ mơn và nhà trường nếu có vấn đề gì
xảy ra.
Sinh viên thực hiện
Võ Hiển Linh
Nguyễn Xuân Lâm
ii
TIEU LUAN MOI download :
MỤC LỤC
Nhận xét của người hướng dẫn..........................................................................................
Nhận xét của người phản biện ...........................................................................................
Tóm tắt ...............................................................................................................................
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ................................................................................................
Lời nói đầu ........................................................................................................................i
Cam đoan ........................................................................................................................ ii
Mục lục .......................................................................................................................... iii
Danh sách các bảng, hình vẽ ..........................................................................................vi
Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ............................................................................. viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................2
1.1 Đặt vấn đề .................................................................................................................2
1.2 Đối tương nghiên cứu , phạm vi nghiên cứu .........................................................2
1.3 Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................3
1.4 Kế hoạch nghiên cứu ...............................................................................................3
1.5 Lí do chọn đề tài .......................................................................................................3
1.6 Lên ý tưởng tối ưu hóa cho đề tài ...........................................................................3
1.7 Chọn các thiệt bị cho đề tài .....................................................................................4
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHA CÀ PHÊ ...............................................5
2.1 Lịch sử phát triển ....................................................................................................5
2.2 Máy pha cà phê là gì ................................................................................................7
2.3 Các yêu cầu đối với máy pha cà phê ......................................................................7
2.3.1 Yêu cầu về an toàn..................................................................................................7
2.3.2 Yêu cầu chính xác từng cơng đoạn .........................................................................7
2.3.3 u cầu khác...........................................................................................................8
2.4 Một số vấn đề thường gặp khi sử dụng máy pha cà phê ......................................8
2.5 Giới thiệu về các máy pha cafe trên thị trường ....................................................8
2.6 Máy pha cà phê bán tự động ................................................................................11
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ S7 200.................................................................12
3.1 Ngôn ngữ lập trình PLC s7 200 ............................................................................12
3.2 Cấu hình cứng ........................................................................................................13
3.2.1 Khối xử lý trung tâm ............................................................................................13
iii
TIEU LUAN MOI download :
3.2.2 Chọn chế độ làm việc cho PLC ............................................................................15
3.2.3 Cổng truyền thông ................................................................................................16
3.2.4 Card nhớ, pin, clock..............................................................................................17
3.2.5 Biến trở chỉnh giá trị analog: ................................................................................17
3.3 Khối mở rộng .........................................................................................................17
3.3.1 Digital module ......................................................................................................17
3.3.2 Analog module .....................................................................................................17
3.3.3 Interlligent module................................................................................................18
3.3.4 Function module ...................................................................................................20
3.4 Màn hình điều khiển ..............................................................................................20
3.5 Các vùng nhớ .........................................................................................................21
3.6 Quy ước địa chỉ trong PLC S7-200 ......................................................................24
3.6.1 Truy xuất theo bit..................................................................................................24
3.6.2 Truy xuất theo byte (8 bit) ....................................................................................24
3.6.3 Truy xuất theo word (16 bit) .................................................................................24
3.6.4 Truy xuất theo 2 word (Double word = 32 bit) ....................................................25
3.7 Xử lý chương trình ................................................................................................26
3.8 Phần mềm step 7 microwwin ................................................................................28
3.8.1 Ngơn ngữ lập trình:...............................................................................................28
3.8.2 Màn hình step 7 microwin ....................................................................................30
3.8.3 Kết nối truyền thơng s7 200 với các thiết bị lập trình..........................................30
3.8.4 Kết nối truyền thông s7 200 với win cc ...............................................................31
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY PHA CAFE TỰ ĐỘNG
.......................................................................................................................................33
4.1 Lên ý tưởng thiết kế sản phẩm. ............................................................................33
4.1.1 Lên ý tưởng thiết kế bản thảo. ..............................................................................33
4.1.2 Lên ý tưởng về kích thước sơ bộ về sản phẩm. ....................................................33
4.2 Các linh kiện có trong đề tài. ................................................................................34
4.2.1 Nguồn tổ ong 12V/24V. .......................................................................................34
4.2.2 Aptomat ................................................................................................................35
4.2.3 Relay .....................................................................................................................35
4.2.4 Module điều chỉnh tốc độ động cơ .......................................................................36
4.2.5 Động cơ khuấy cà phê ..........................................................................................36
4.2.6 Động cơ bàn xoay .................................................................................................37
4.2.7 Động cơ bơm ........................................................................................................38
4.2.8 Nút nhấn và Đèn báo ............................................................................................38
iv
TIEU LUAN MOI download :
4.2.9 Xilanh điện ...........................................................................................................40
4.2.10 Cảm biến vật cản ................................................................................................40
4.3 Thiết kế mơ hình máy pha cà phê ........................................................................41
4.3.1 Thiết bị đầu vào-ra ................................................................................................41
4.3.2 Nguyên lí hoạt động .............................................................................................42
4.3.3 Sơ đồ thuật tốn ....................................................................................................44
4.3.4 Giản đồ thời gian ..................................................................................................49
4.4 Thi cơng sản phẩm.................................................................................................50
4.4.1 Thi công và gắn linh kiện phần cơ khi .................................................................50
4.4.2 Thiết kế thi công phần tủ điện ..............................................................................51
4.4.3 Thi cơng tủ điện ....................................................................................................52
4.4.4 Đi dây và hồn thiện sản phẩm.............................................................................53
4.4.5 Mô phỏng giám sát với win cc .............................................................................54
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .........................................55
5.1 Kết luận...................................................................................................................55
5.2 Hướng phát triển ...................................................................................................55
KẾT LUẬN ..................................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................57
PHỤ LỤC .....................................................................................................................58
v
TIEU LUAN MOI download :
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Bảng 3.1: Đặc điểm của CPU 224 .................................................................................14
Bảng 3.2: Dữ liệu của CPU họ 22X ..............................................................................15
Bảng 3.3: Các loại khối mở rộng ...................................................................................18
Bảng 3.4: Các vùng nhớ và đặc điểm của CPU s7 200 .................................................22
Bảng 3.5: Truy xuất các vùng nhớ theo địa chỉ bit,byte,word, double word ................25
Bảng 4.1: Thiết bị đầu vào ra trong đồ án .....................................................................42
Hình 1.1: Ly cà phê thơng thường ...................................................................................2
Hình 2.1: Máy pha cà phê đầu tiên được chế tạo ............................................................5
Hình 2.2: Dụng cụ pha chế Syphon .................................................................................6
Hình 2.3: Máy pha cà phê...............................................................................................7
Hình 2.4: Một số máy pha cà phê hiện nay .....................................................................8
Hình 2.5: Máy pha cà phê tự động ..................................................................................9
Hình 2.6: Máy pha cà phê bán tự động ...........................................................................9
Hình 2.7: Máy pha cà phê viên nén ...............................................................................10
Hình 2.8: Máy pha cà phê nhỏ giọt ...............................................................................10
Hình 2.9: Máy pha cà phê mini .....................................................................................11
Hình 3.1: PLC s7 200 ....................................................................................................12
Hình 3.2: Các địa chỉ vào ra của CPU 224 ....................................................................14
Hình 3.3: Bộ điều khiển lập trình CPU 224 ..................................................................16
Hình 3.4: Khả năng truyền thơng của s7 200 ................................................................19
Hình 3.5: Bảng điều khiển hiện thị dịng văn bản .........................................................20
Hình 3.6: Màn hình OP 73 micro và TP mico ...............................................................21
Hình 3.7: Vùng nhớ ngõ vào I .......................................................................................24
Hình 3.8: Ví dụ Byte thấp và Byte cao ..........................................................................24
Hình 3.9: Điều khiển ngõ vào và ra ...............................................................................26
Hình 3.10: Chu kì qt s7 200 .......................................................................................27
Hình 3.11: Ví dụ về dạng hình thang LAD ...................................................................28
Hình 3.12: Ví dụ dạng khối chức năng FBD .................................................................29
Hình 3.13: Ví dụ dạng liệt kê lệnh STL.........................................................................29
Hình 3.14: Màn hình soạn thảo chương trình STEP 7-Micro/win ................................30
Hình 3.15: Màn hình thiết lập truyền thơng s7 200 .......................................................30
vi
TIEU LUAN MOI download :
Hình 3.16: Lưu trữ dữ liệu trên phần mềm PC access ..................................................31
Hình 3.17: Giao diện chính phần mềm win cc v7.4 ......................................................32
Hình 3.18: Giao diện thiết kế và giám sát trên win cc v7.4 ..........................................32
Hình 4.1: Ý tưởng bản vẽ phác thảo ..............................................................................33
Hình 4.2: Nguồn tổ ong 12V/24V .................................................................................34
Hình 4.3: Aptomat 2 Pha 40A Dz47-63 ........................................................................35
Hình 4.4: Relay Trung Gian 24VDC 5A 8 Chân Omron MY2N..................................35
Hình 4.5: Mơ đun điều chỉnh tốc độ động cơ mini DC-DC 12V 24V ..........................36
Hình 4.6: Động cơ giảm tốc 550 DC 12V .....................................................................36
Hình 4.7: Động cơ giảm tốc điện áp 24V ......................................................................37
Hình 4.8: Máy bơm 12VDC ..........................................................................................38
Hình 4.9: Model: LA 38/203/209B ...............................................................................38
Hình 4.10: Đèn báo xanh đỏ vàng .................................................................................39
Hình 4.11: Xi lanh điện DC29V hành trình 68mm .......................................................40
Hình 4.12: Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK .................................................40
Hình 4.13: Lưu đồ thuật tốn.........................................................................................48
Hình 4.14: Giản đồ thời gian .........................................................................................49
Hình 4.15: lên khung cho sản phẩm ..............................................................................50
Hình 4.16: Mua sắm các thiết bị càn thiết .....................................................................50
Hình 4.17: Thiết kế phần tủ điện ...................................................................................52
Hình 4.18: Thi cơng phần tủ điện .................................................................................52
Hình 4.19: Tiến hành đấu dây tủ điện............................................................................53
Hình 4.20: Mơ hình máy pha cà phê tự động ................................................................53
Hình 4.21: Mơ phỏng giám sát trên phần mềm win cc .................................................54
vii
TIEU LUAN MOI download :
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
- PLC: Programmable Logic Controller: bộ điều khiển logic có thể lập trình được
-
CPU: Central Processing Unit.:bộ xử lí trung tâm của máy tính
- Sensor: Cảm biến.
- PTO: Pulse Train Output: đầu ra xung
- IC: Integrated Circuit: mạch tích hợp
- DC: Direct Current: dòng điện một chiều
viii
TIEU LUAN MOI download :
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
MỞ ĐẦU
Mục tiêu đề tài:
Tự hoàn thiện sản phẩm, hiểu rõ hơn về chương trình mà mình đã học, áp dụng
được kiến thức đã học vào thực tế, tìm hiểu được cộng dụng và nguyên lý hoạt động của
các linh kiện sử dụng trong đồ án.
Đối tượng nghiên cứu:
- PLC s7-200 DC/DC/DC.
- Phần mềm win cc.
- Động cơ giảm tốc.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài như sau:
- Thiết kế phần cứng và tạo ra mơ hình hồn chỉnh.
- Lập trình PLC trên s7 200 điều khiển giám sát “Máy pha cà phê tự động điều
khiển bằng s7 200”.
Phương pháp nghiên cứu:
- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết và thực hiện trên mơ hình thực tế.
Cấu trúc của đồ án:
Chương 1: Tổng quan về đề tài
Chương 2: Giới thiệu về máy pha cà phê
Chương 3: Tông quan về S7 200
Chương 4: Thiết kế thi cơng mơ hình máy pha cà phê
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
1
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Cà phê xuất hiện trong xã hội Việt Nam từ khi thực dân Pháp biến Việt Nam thành
thuộc địa. trải qua bao thăng trầm của lịch sử, đến nay cà phê vẫn có chỗ đứng trong đời
sống của người Việt. Nét văn hóa thưởng thức cà phê của người Việt cũng có nhiều biến
chuyển theo sự phát triển từng ngày của xã hội. Khác với các loại thức uống khác, chức
năng chính của café không phải là giải khát, nhiều người uống nó với mục đích tạo cảm
giác hưng phấn. Một ly café vào buổi sáng giúp tỉnh táo hơn trong công việc. Pha cà phê
khơng phải là một việc khó. Chỉ cần bạn có một hỗn hợp bột cà phê mà bạn thích, một
số thiết bị và vài phút rảnh rỗi. Có nhiều phương pháp pha cà phê khác nhau thỏa mãn
thị hiếu khác nhau. Tất cả các phương pháp này có một điểm chung, bột cà phê được xử
lý trong nước nóng sau đó dung dịch cà phê được lọc ra đầy hương và vị.
Hình 1.1: Ly cà phê thơng thường
1.2 Đối tương nghiên cứu , phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu:
- PLC s7 200 DC/DC/DC.
- Phần mêm win cc.
- Động cơ giảm tốc.
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
2
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
Phạm vi nghiên cứu của đề tài như sau:
- Thiết kế phần cứng và tạo ra mơ hình hồn chỉnh.
- Lập trình PLC trên s7 200 điều khiển giám sát “Máy pha cà phê tự động điều
khiển bằng s7 200”.
1.3 Phương pháp nghiên cứu
- Kết hợp nghiên cứu lý thuyết, tài liệu do GVHD cung cấp, thực hiện trên mơ
hình thực tế.
- Đọc, tham khảo các tài liệu trên các diễn đàn , internet liên quan đến đề tài , mơ
hình sản phẩm.
- Khảo sát một số mơ hình thực tế , các đề tài trước đó.
1.4 Kế hoạch nghiên cứu
- Thu thập và nghiên cứu tài liệu: các tài liệu về PLC , cấu tạo nguyên lý của các
thiết bị, linh kiện sử dụng trong đề tài.
- Tìm hiểu về PLC s7-200 , phần mềm Win CC V7.4.
- Phác thảo mơ hình , viết chương trình.
- Xây dựng mơ hình kiểm trả và sửa lỗi.
- Kiểm tra hoàn thiện chương trình và phần cứng.
- Hồn thiện đồ án, in báo cáo làm slide, video mơ phỏng.
1.5 Lí do chọn đề tài
Với xu thế tự động hóa như hiện nay, nhóm chúng em đề xuất một quy trình trình
pha cà phê tự động giúp chúng ta chỉ với vài thao tác đơn giản đã có thể làm ra một ly
café hợp khẩu vị và tiết kiệm thời gian.
1.6 Lên ý tưởng tối ưu hóa cho đề tài
Đầu tiên vẫn là sự an toàn đối với người sự dụng, tránh trường hợp khi sử dụng
máy có biểu hiện rị rỉ điện, chập chờn, gây nguy hại đến người sử dụng nó.
Máy hoạt động phải nhanh cũng như phải chính xác. Máy pha cà phê phải đáp ứng
được điều kiện là tạo ra 1 ly cà phê tròn vị, tiết kiệm thời gian, như vầy mới được mọi
người tin dùng.
Phân khúc khách hàng có thu nhập trung bình thấp,chủ yếu là nhân viên văn phịng
các trường học, cơng trình cơng cộng…. Cho nên nhóm sẽ chọn các linh kiện có giá
thành thấp dễ sửa chữa, thay thế, dễ lắp ráp và vận hành.
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
3
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
1.7 Chọn các thiệt bị cho đề tài
- PLC S7-200.
- Nguồn tổ ong 12V-24V.
- Động cơ bơm .
- Bàn xoay.
- Rơ le.
- Động cơ khuấy.
- Nút nhấn.
- Đèn báo.
- Cảm biến hồng ngoại.
- Xilanh điện.
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
4
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ MÁY PHA CÀ PHÊ
2.1 Lịch sử phát triển
Trước đây, cà phê luôn được pha chế thủ công bằng phin truyền thống. Tuy nhiên,
pha cà phê bằng phin khá tốn thời gian và hương vị cà phê không đồng đều. Ngày nay,
cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, con người bắt đầu chế tạo ra những cơng
cụ máy móc giúp cho việc pha chế cà phê được thuận tiện và nhanh chóng hơn.
Mr.Laurens – một người Pháp sống tại Paris là người đầu tiên nghĩ đến việc tạo ra
chiếc máy pha cà phê đầu tiên trên thế giới dưới dạng bình lọc. Với các cơng cụ đơn
giản thời đó, ơng đã tạo ra một chiếc máy pha cà phê đơn giản với cấu tạo: một khoang
đốt phía trên đặt một bình kim loại, phía dưới là một nguồn nhiệt. Từ khoang đốt đến
đầu lọc bên trên được nối một ống dẫn có vai trị dẫn nước khi được đun nóng lên, hịa
quyện vào cà phê.
Hình 2.1: Máy pha cà phê đầu tiên được chế tạo
Tuy nhiên, chiếc máy pha cà phê thô sơ này của Laurens có nhược điểm khơng thể
chiết suất được hết các chất dinh dưỡng và không đảm bảo được hương vị nguyên chất
nhất của cà phê. Một kỹ sư người Anh tên James Napire bằng kiến thức, sự tò mò và
mong muốn tạo ra một loại máy pha cà phê có thể khắc phục nhược điểm trên, năm 1853
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
5
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
ông đã tạo ra dụng cụ pha chế Syphon. Nguyên lý hoạt động cơ bản giống như máy
pha cà phê của Laurens nhưng lại chiết xuất được hoàn toàn hương vị cà phê nhờvào
ngun lý thẩm thấu ngược và chân khơng.
Hình 2.2: Dụng cụ pha chế Syphon
Cà phê được pha qua dụng cụ trên vẫn không lọc được hết hạt cà phê, còn lắng cặn
sau khi pha chế nên sau nhiều lần thử nghiệm rót cà phê với đủ các loại giấy khác nhau
thì đến năm 1908, bà Melitta Bentz đã phát hiện loại giấy thấm có thể lọc bỏ hết cặn cà
phê, bà trở thành người sáng chế ra bộ túi lọc cà phê.
Các loại máy trên chỉ dùng các cơng cụ thơ sơ, khơng chính thức được cấp bằng
sáng chế. Ở Pháp, lần đầu tiên loại máy pha cà phê tự động được chính thức phát minh
vào năm 1822 bởi tiến sĩ Ernest Illy. Sau nhiều lần cải tiến, ứng dụng khoa học, kỹ thuật
thì cho đến ngày nay, chiếc máy pha cà phê hiện đại do Achilles Gaggia phát minh vào
năm 1938 và đã được cấp bằng sáng chế.
Ở Ý, nơi được coi là khởi nguồn của hạt cà phê, đến năm 1901 mới xuất hiện chiếc
máy pha cà phê như hiện nay, gây được ấn tượng vô cùng mạnh mẽ vào thời bấy giờ.
Dù là ra đời sớm hay muộn ở quốc gia nào trên thế giới thì cho đến nay, những
chiếc máy pha cà phê hiện đại đều dựa vào các nguyên lý hoạt động của các loại máy
pha cà phê trên để sản xuất cũng như cải tiến hiện đại, thuận tiện hơn.
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
6
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
2.2 Máy pha cà phê là gì
Máy pha cà phê là một thiết bị pha chế cà phê tự động chuyên dụng, đáp ứng đa
dạng nhu cầu thưởng thức cà phê của chúng ta. Các bước pha chế được máy đảm nhiệm
nhanh chóng, chỉ trong vịng 1 phút đã có thể chiết xuất ra một ly cafe nguyên chất, là
phương án thay thế cho phương pháp pha phin truyền thống vốn tốn nhiều thời gian chờ
đợi.
Với sự phát triển của nền cơng nghiệp cơ khí và máy móc hiện nay, máy pha cà
phê đã trở nên đa dạng hơn về cấu tạo và khả năng vận hành. Máy pha cà phê đáp ứng xu
hướng sử dụng cà phê đúng chuẩn, nhanh chóng ngay tại nhà hoặc văn phịng, nơi làm
việc.
Hình 2.3: Máy pha cà phê
2.3 Các yêu cầu đối với máy pha cà phê
2.3.1 Yêu cầu về an toàn
Đối với máy móc do người vận hành, u cầu an tồn là yếu tố quan trọng, vì nếu
xảy ra sự cố có thể trả giá về tính mạng của người vận hành. Để đảm bảo cho máy hoạt
động an toàn tuyệt đối thì mọi bộ phận của máy phải đạt độ chính xác cao.
2.3.2 u cầu chính xác từng cơng đoạn
Các cơng đoạn hoạt động của máy pha cà phê yêu cầu phải hoạt động và dừng
chính xác, khi cơng đoạn dừng khơng chính xác sẽ dẫn đến việc khơng hoạt động hoặc
sẽ làm giảm năng suất làm việc
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
7
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
2.3.3 Yêu cầu khác
Vì máy cà phê hoạt động liên tục nên cần phải có nguồn cấp điện liên tục để đảm
bảo cho quá trình hoạt động. Vì khâu vận hành cũng khá đơn giản hầu hết là tự động
nên yêu cầu về sử dụng đơn giản và dễ hiểu.
2.4 Một số vấn đề thường gặp khi sử dụng máy pha cà phê
- Áp lực bơm của máy không đủ.
- Cà phê chiết xuất nhanh hơn bình thường.
- Vịi của máy chảy nước không đều.
- Áp suất chân không của máy bơm
2.5 Giới thiệu về các máy pha cafe trên thị trường
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy pha café khác nhau với nhiều phân
khúc giá, chất lượng kỹ thuật, cũng như cách vận hành khác nhau các loại máy pha café
trên thị trường thương chia ra các loại như: máy dùng pha café rang xay, máy pha café
fin, máy pha café được làm sẵn…
Hình 2.4: Một số máy pha cà phê hiện nay
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
8
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
Các loại máy pha cà phê phổ biến.
- Máy pha cà phê tự động
Máy pha cà phê tự động sẽ tự vận hành hoàn toàn bắt đầu từ việc xay hạt cà phê,
pha chế và cho ra những ly cà phê đạt tiêu chuẩn. Chức năng vệ sinh máy tự động
giúp người dùng tiết kiệm thời gian vệ sinh và không lo lắng về các cặn bẩn còn bám
trong máy sau khi sử dụng.
Máy pha cà phê tự động có khả năng tự động điều chỉnh lượng nước, nhiệt độ
nước, nhiệt độ giữ ấm cho cà phê, giữ cho chất lượng cà phê đồng đều.
Hình 2.5: Máy pha cà phê tự động
- Máy cà phê bán tự động
Khác với máy tự động, máy pha cà phê bán tự động chỉ thực hiện việc pha chế.
Thay vào đó, bạn có thể thay đổi hương vị cà phê tùy theo sở thích và nhu cầu của
mình. Hầu hết sản phẩm đều có vịi đánh sữa đi kèm nên máy có thể đánh sữa, tạo bọt.
Hình 2.6: Máy pha cà phê bán tự động
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
9
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
- Máy pha cà phê viên nén
Là loại máy pha cà phê có thể xay và pha chế ở tốc độ cao, không đánh sữa, tạo
bọt, chỉ sử dụng loại viên nén cà phê nhưng cần chọn đúng kích cỡ và độ mềm/cứng phù
hợp với máy thì máy mới có thể pha được.
Hình 2.7: Máy pha cà phê viên nén
- Máy pha cà phê nhỏ giọt
Máy pha cà phê nhỏ giọt sử dụng cách pha tương tự như pha bằng phin lọc truyền
thống. Bạn sẽ lấy cà phê cho vào lưới lọc, bỏ nước lạnh vào bình chứa nước của máy.
Sau đó bạn bạn chỉ cần nhấn nút và đợi nước sôi. Nước sôi sẽ được đẩy lên theo ống
dẫn nước nóng, qua các lỗ nhỏ phía trên lưới lọc và nhỏ giọt vào lưới lọc có chứa cà phê
đã bỏ vào ban đầu. Cuối cùng, nước cà phê thẩm thấu xuống bình thuỷ tinh đựng cà phê
bên dưới.
Hình 2.8: Máy pha cà phê nhỏ giọt
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
10
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
- Máy pha cà phê mini cầm tay
Máy pha mini cầm tay được thiết kế nhỏ gọn từ 15cm - 21cm và thường được sử
dụng cho các chuyến dã ngoại, du lịch vì dễ dàng mang đi nhiều nơi. Tuỳ vào sở thích
bản thân mà bạn có thể lựa chọn máy pha cà phê mini có chế độ xay hạt cà phê bằng tay
hay sử dụng viên nén.
Hình 2.9: Máy pha cà phê mini
2.6 Máy pha cà phê bán tự động
Như đã được giới thiệu, máy pha cà phê bán tự động có độ bền cao dễ vệ sinh sau
mỗi lần pha với gia thành đa dạng phù hợp .
Máy khá là dễ sử dụng chỉ cần chọn các chế độ sau đó máy sẽ đánh cà phê tạo
bọt, khá đơn giản và tiết kiệm thời gian . Vì vầy thích hợp sử dụng ở các công sở, công
ty, bệnh viện, …
Hình 2.10: Máy pha cà phê bán tự động đặt trong cty
=> Lựa chọn cho đề tài đồ án
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
11
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ S7 200
3.1 Ngơn ngữ lập trình PLC s7 200
Hình 3.1: PLC s7 200
PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic lập trình loại nhỏ được phát triển bởi hãng
Siemens, có cấu trúc theo kiểu module với ưu điểm tích hợp thêm cả các module mở
rộng. Các module khác nhau thường được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác
nhau. Tuy nhiên, PLC S7-200 lại được tích hợp sẵn các tính năng phong phú, do vậy nó
có khả năng đáp ứng khá tốt được các yêu khác nhau của máy móc và thiết bị cơng
nghiệp.
Các thành phần cơ bản trong chương trình PLC S7-200:
- Chương trình chính OB1 (main program)
OB1 là phần khung của chương trình, trong đó chứa các lệnh điều khiển chương
trình ứng dụng. Với một số chương trình điều khiển loại nhỏ, chúng ta có thể viết tất cả
các lệnh trong khối này một cách đơn giản. Các chương trình ứng dụng được xử lý bắt
đầu từ chương trình chính, các lệnh sẽ được xử lý lần lượt từ trên xuống dưới và chỉ xử
lý một lần ở mỗi vịng qt.
- Chương trình con SUB (subroutine)
Có thể bạn chưa biết, các lệnh viết trong chương trình con chỉ có thể được xử lý khi
chương trình con được gọi (Call) từ một trong các chương trình sau: chương trình chính,
chương trình con khác hoặc chương trình ngắt. Trường hợp sử dụng chương trình con
là khi chúng ta muốn phân chia nhiệm vụ điều khiển. Mỗi một chương trình con sẽ viết
cho một nhiệm vụ nhỏ hoặc khi có các yêu cầu điều khiển tương tự nhau (ví dụ: điều
khiển băng tải 1, điều khiển băng tải 2…) trong trường hợp này chúng ta chỉ cần tạo ra
chương trình con một lần và có thể gọi ra nhiều lần từ chương trình chính.
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
12
Máy pha cafe tự động điều khiển bằng s7 200
+ Các ưu điểm khi sử dụng chương trình con có thể kể đến như sau:
- Vì được chia theo nhiệm vụ điều khiển nên có cấu trúc rõ ràng, từ đó hỗ trợ
thuận tiện cho việc chỉnh sửa hay kiểm tra chương trình.
- Giảm thời gian quét của chương trình. Từ đó, CPU sẽ khơng phải liên tục xử lý
tất cả các lệnh của chương trình mà chỉ cần xử lý các chương trình con khi có lệnh gọi
tương ứng.
- Ngồi ra, chương trình con cịn cho phép giảm bớt cơng việc soạn thảo khi có
các u cầu điều khiển tương tự nhau.
- Chương trình ngắt INT (interrupt routine)
S7-200 sẽ thực hiện chương trình ngắt khi bất cứ sự kiện ngắt xác định nào xảy ra.
Chương trình ngắt khơng được gọi bởi chương trình chính mà tùy theo sự kiện ngắt.
Chương trình ngắt sẽ chỉ được xử lý khi và chỉ khi sự kiện ngắt xảy ra.
3.2 Cấu hình cứng
3.2.1 Khối xử lý trung tâm
PLC S7-200 là thiết bị điều khiển lập trình loại nhỏ (micro PLC) của hãng Siemens
(CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng. Thành phần cơ bản
của S7 – 200 là khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) bao gồm hai chủng
loại: CPU 21x và CPU 22x. Mỗi chủng loại có nhiều CPU. Loại CPU 21x ngày nay
khơng còn sản xuất nữa, tuy nhiên hiện vẫn còn sử dụng rất nhiều trong các trường học
và trong sản xuất. Loại CPU 22x thì được sử dụng phổ biến hơn.
- Nguồn vào: Nguồn 24VDC.
- Module đơn vị xử lí trung tâm.
- Module bộ nhớ chương trình và dữ liệu.
- Module đầu vào: có từ 6 đầu vào và 4 đầu ra số (CPU 221) đến 24 đầu vào/ 16
đầura số (CPU 226). Có thể mở rộng số đầu vào ra nhờ các mudule mở rộng. Các đầu
vào của s7-200 sử dụng mức 24VDC rất thích hợp kết nối cho các cảm biến tiệm cận
hay cảm biến quang.
- Module đầu ra: đầu ra có 2 sự lựa chọn: đầu ra transistor cho ra điện áp DC phù
hợp với các ứng dụng như hút van 24VDC chiều công suất nhỏ relay trung gian.
SVTH : Võ Hiển Linh, Nguyễn Xuân Lâm
Người hướng dẫn: Dương Quang Thiện
TIEU LUAN MOI download :
13
