(Đồ án hcmute) máy in lụa tự động sử dụng plc s7 1200 điều khiển qua hmi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

MÁY IN LỤA TỰ ÐỘNG SỬ DỤNG PLC
S7-1200 ÐIỀU KHIỂN QUA HMI

GVHD: ThS. TẠ VĂN PHƯƠNG
SVTH: VŨ XUÂN CẢNH
MSSV: 16341003
SVTH: PHẠM THẾ DUYỆT
MSSV: 16341006

SKL 0 0 5 2 7 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 - 2018

do an


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------

Trang bìa

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC
S7-1200 ĐIỀU KHIỂN QUA HMI
GVHD: ThS. Tạ Văn Phương
SVTH: Vũ Xuân Cảnh

16341003

Phạm Thế Duyệt 16341006

Tp. Hồ Chí Minh - 01/2018
i

do an


TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
Tp. HCM, ngày 12 tháng 01 năm 2018

Nhiệm vụ đồ án

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Vũ Xuân Cảnh

MSSV:

16341003

Phạm Thế Duyệt

MSSV:

16341006

Chuyên ngành:

CNKT Điện Tử Truyền Thông

Mã ngành:

41

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Mã hệ:

3

Khóa:

2016

Lớp:

163410A

I. TÊN ĐỀ TÀI: MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN
QUA HMI
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
 Nhóm tiế n hành tı̀m hiể u các máy in lụa tự động thực tế ở TP Hồ Chı́ Minh.
Sau quá trıǹ h tı̀m hiể u nhóm đã tı́ch lũy đươ ̣c các kinh nghiê ̣m trong quá trın
̀ h
thực hiện đề tài.
 Tiế n hành tı̀m hiể u qui trıǹ h in lụa và cấp phôi tự động.
 Tı̀m hiể u các loa ̣i thiết bị để có thể lư ̣a cho ̣n ra các thiế t bi ̣ phù hơ ̣p để dùng
trong dây chuyền.
2. Nội dung thực hiện:
 NỘI DUNG 1: Tım
̀ hiể u qui trın
̀ h in lụa và các máy in lụa trên thực tế.
 NỘI DUNG 2: Thiế t kế và thi công phầ n cứng máy in lụa tự động.
 NỘI DUNG 3: Thi công tủ điêṇ điề u khiể n.
 NỘI DUNG 4: Thiế t kế lưu đồ điề u khiể n, giao diê ̣n HMI.
 NỘI DUNG 5: Lâ ̣p trın
̀ h PLC, cha ̣y thử nghiê ̣m dây chuyền, cân chın̉ h hê ̣thố ng

cho hoàn thiê ̣n.
 NỘI DUNG 6: Đánh giá kế t quả thực hiê ̣n và hướng mở rô ̣ng.
ii

do an


III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

25/09/2017

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

12/01/2018

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

ThS. Tạ Văn Phương

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

iii

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM
Khoa Điện - Điện Tử

Bộ Môn Điện Tử Cơng Nghiệp – Y Sinh

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2017

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Bản lịch trình này được đóng vào đồ án)
Họ tên sinh viên:
Họ tên sinh viên:

VŨ XUÂN CẢNH
PHẠM THẾ DUYỆT

MSSV: 16341003
MSSV: 16341006

Lớp: 163410A
Lớp: 163410A

Tên đề tài: MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN QUA HMI
Tuần/ngày

Nội dung

Tuần 1

Gặp GVHD để nghe phổ biến quy định: thực
hiện chọn đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc.

Tuần 2

GVHD tiến hành xét duyệt đề tài, sinh viên
tìm kiếm các kiến thức thông tin để làm đề tài.
Viết đề cương cho đề tài.

Tuần 3

Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nối dây.

Tuần 4

Lựa chọn giải pháp thiết kế và thi cơng phần
cơ khí.

Tuần 5 - 7

Xác nhận GVHD

Thi cơng phần cơ khí.
Thi cơng phần điện.

Tuần 8 -11

Thiết kế lưu đồ giải thuật, viết chương trình
điều khiển cho PLC

Tuần 12

Lắp ráp, vận hành hệ thống và kiểm tra các
thông số.

Tuần 13

Chạy thử, sửa lỗi phần cứng và phần mềm.

Tuần 14 - 15
Tuần 16

Hoàn thiện hệ thống, viết báo cáo.
Nộp báo cáo, gặp giáo viên phản biện.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

iv

do an


Cam đoan
LỜI CAM ĐOAN
Nhóm xin cam đoan đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu và đề
tài trước đó. Khơng sao chép từ tài liệu hay cơng trình đã có trước đó.

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018
Sinh viên thực hiện 1

Sinh viên thực hiện 2

VŨ XUÂN CẢNH

PHẠM THẾ DUYỆT

v

do an


Lời cảm ơn
LỜI CẢM ƠN
Sau quá trıǹ h đươ ̣c ho ̣c tâ ̣p ở trường cùng với những kiế n thức đươ ̣c các thầ y cô
giảng da ̣y, những kinh nghiệm được học hỏi, trong quá trình thực hiện đồ án nhóm đã
được các thầy cơ tạo điều kiện tốt nhất để thực hiện đồ án này. Nhóm xin gửi lời cảm ơn
tới tất cả các thầy, cô trong Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM nói chung, đặc
biệt các giảng viên Khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã giảng dạy và cung cấp cho nhóm
có những kiến thức quý báu, tạo tiền đề quan trọng cho nhóm có thể thực hiện được đồ
án này.
Nhóm em xin gởi lời cảm ơn sâu sắ c đế n Thầ y Tạ Văn Phương giảng viên bô ̣ môn
Tự Động Điều Khiển, trong suố t thời gian nhóm em thực hiêṇ đề tài, thầ y đã hướng dẫn
tâ ̣n tıǹ h và hỗ trơ ̣ cho nhóm các thiế t bi cầ
̣ n thiế t để nhóm thực hiêṇ đề tài tố t hơn và đưa
ra hướng đi giải quyế t đúng cho nhóm mỗi khi gă ̣p khó khăn. Cảm ơn thầ y đã chia sẻ
những kinh nghiê ̣m quý báu giúp nhóm thực hiêṇ tố t đề tài.
Bên cạnh đó nhóm xin cảm ơn tập thể lớp 163410A đã cùng đồng hành với nhóm
trong suốt q trình học tập và thực hiện đồ án. Các bạn đã cùng nhau giúp đỡ, chia sẻ
kinh nghiệm và tạo niềm động lực để nhóm có thể hồn thành được đồ án này.

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án, vì thời gian và trình độ có giới hạn
nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, nhóm hy vọng sẽ nhận được những ý kiến
đóng góp quý báu từ thầy cô, bạn bè và những người quan tâm để đề tài được hoàn thiện
hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện 1

Sinh viên thực hiện 2

VŨ XUÂN CẢNH

PHẠM THẾ DUYỆT

vi

do an


Mục lục

MỤC LỤC
Trang bìa ....................................................................................................................... i
Nhiệm vụ đồ án ............................................................................................................ ii
Cam đoan ......................................................................................................................v
Lời cảm ơn .................................................................................................................. vi
Mục lục ...................................................................................................................... vii
Liệt kê hình .................................................................................................................. x
Liệt kê bảng............................................................................................................... xiii
Tóm tắt ...................................................................................................................... xiv
Chương 1. TỔNG QUAN ............................................................................................1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU .......................................................................................................2
1.3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...........................................................................2

1.4

GIỚI HẠN ......................................................................................................2

1.5 BỐ CỤC ...........................................................................................................2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................4
2.1 QUY TRÌNH IN KHĂN LẠNH ......................................................................4
2.1.1 Mơ tả quy trình chuẩn bị .............................................................................4
2.1.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu ...............................................................................4
2.1.1.2 Các bước thực hiện ..................................................................................4
2.1.2 Mô tả quy trình in .......................................................................................5
2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ...........................................................................5
2.2.1 Cảm biến quang ..........................................................................................5
2.2.1.1 Loại truyền phát .......................................................................................6
2.2.1.2 Loại phản xạ hồi quy ................................................................................6
2.2.1.3 Loại phản xạ khuếch tán ...........................................................................7
2.2.2 Cảm Biến tiệm cận ......................................................................................7
2.2.2.1 Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ ..........................................................8
2.2.2.2 Cảm biến tiệm cận loại điện dung ............................................................8
2.2.3 Encoder .......................................................................................................9
2.2.3.1 Encoder tuyệt đối .....................................................................................9
2.2.3.2 Encoder tương đối ..................................................................................10
2.2.4 Bô ̣ xử lý trung tâm PLC S7-1200 ..............................................................11
2.2.4.1 Tổng quan về PLC S7-1200 ...................................................................11

vii

do an


2.2.4.2 Cấu tạo PLC S7-1200.............................................................................11
2.2.4.3 Các bảng tín hiệu PLC S7-1200 .............................................................13
2.2.4.4 Các module tín hiệu ...............................................................................13
2.2.4.5 Nguyên lý hoạt động PLC S7-1200 ........................................................14
2.2.5 Van khí nén...............................................................................................15
2.2.5.1 Van đảo chiều ........................................................................................15
2.2.5.2 Van chắn ................................................................................................17
2.2.5.3 Van tiết lưu ............................................................................................17
2.2.5.4 Van chân không .....................................................................................18
2.2.6 Xylanh ......................................................................................................19
2.2.6.1 Xylanh tác động đơn ..............................................................................19
2.2.6.2 Xylanh tác động kép...............................................................................20
2.2.6.3 Xylanh khí dạng nén quay ......................................................................20
2.2.7 Bơ ̣ nguồ n 24VDC .....................................................................................21
2.2.8 Màn hıǹ h điề u khiể n HMI .........................................................................21
2.2.9 Động cơ bước ...........................................................................................22
2.2.10

Hệ thống điều khiển động cơ bước ....................................................23

2.2.10.1 D.C supply ...........................................................................................24
2.2.10.2 Control logic ........................................................................................24
2.2.10.3 Power driver .........................................................................................24
2.2.10.4 Stepper motor .......................................................................................24
2.2.11

Động cơ điện xoay chiều ...................................................................25

2.2.11.1 Động cơ điện xoay chiều 3 pha.............................................................26
2.2.11.2 Động cơ điện xoay chiều 1 pha.............................................................27
2.2.12

Nút nhấn ............................................................................................27

2.2.13

Công tắc ............................................................................................28

Chương 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .................................................................29
3.1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................29
3.2 THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ..........................................................................29
3.2.1 Thiế t kế cơ khı́ phầ n khung in, băng tải in và phần cấp phôi .....................29
3.2.2 Thiế t kế cơ khı́ phầ n nâng phôi .................................................................30
3.2.3 Thiế t kế cơ khı́ phầ n tủ điê ̣n ......................................................................30
3.3 TÍ NH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỚNG ĐIỆN .......................................31
3.3.1 Thiế t kế sơ đờ khớ i hê ̣ thớ ng .....................................................................31
3.3.2 Tính tốn và thiết kế mạch ........................................................................32
3.3.2.1 Thiết kế khối xử lý trung tâm .................................................................32
viii

do an


3.3.2.2 Thiết kế khối cảm biến ...........................................................................33
3.3.2.3 Khối điều khiển động cơ ........................................................................34

3.3.2.4 Khối điều khiển van khí .........................................................................36
3.3.2.5 Khối động cơ..........................................................................................37
3.3.2.6 Khối van khı́ ..........................................................................................38
3.3.2.7 Khối nút nhấ n.........................................................................................38
3.3.2.8 Khối HMI ..............................................................................................39
3.3.2.9 Thiế t kế khố i nguồ n ...............................................................................40
3.3.3 Thiế t kế sơ đồ đi dây tủ điê ̣n .......................................................................41
3.3.3.1 Sơ đồ nối dây mạch điều khiển ...............................................................41
3.3.3.2 Sơ đồ nối dây mạch động lực .................................................................43
3.3.3.3 Sơ đồ nối dây khí nén .............................................................................44
Chương 4.

THI CƠNG HỆ THỐNG ...................................................................45

4.1 GIỚI THIỆU ..................................................................................................45
4.2 THI CƠNG HỆ THỐNG ...............................................................................45
4.2.1 Thi cơng lắ p ráp phầ n nâng phôi ...............................................................45
4.2.2 Thi công lắ p ráp phầ n cấp phôi .................................................................46
4.2.3 Thi công lắ p ráp phầ n băng tải in ..............................................................47
4.2.4 Thi công lắ p ráp tủ điện.............................................................................48
4.2.5 Lắ p ráp, kiể m tra mô hı̀nh .........................................................................49
4.3 LẬP TRÌ NH HÊ ̣ THỚNG .............................................................................50
4.3.1 Lưu đờ giải th ̣t .......................................................................................50
4.3.1.1 Lưu đồ tồn hệ thống .............................................................................50
4.3.1.2 Lưu đồ các chương trình con ..................................................................51
4.3.2 Lâ ̣p trıǹ h cho PLC S7 – 1200 ....................................................................54
Chương 5.

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ...............................................56

5.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG ..............................................................................56
5.2 GIAO DIỆN HMI ..........................................................................................59
5.3 GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRỰC TIẾP QUA MÀ N HÌNH HMI .......61
5.4 TỦ ĐIỆN ........................................................................................................61
5.5 ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ ......................................................61
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................62
6.1 KẾT LUẬN ....................................................................................................62
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................63
PHỤ LỤC ...................................................................................................................64
ix

do an


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2.1: Hıǹ h ảnh mẫu khăn lạnh ............................................................................ 4
Hình 2.2: Cảm biến quang loại truyền phát ................................................................ 6
Hình 2.3: Cảm biến quang loại phản xạ hồi quy ........................................................ 6
Hình 2.4: Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán ................................................... 7
Hình 2.5: Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ ............................................................ 8
Hình 2.6: Cảm biến tiệm cận loại điện dung .............................................................. 8
Hình 2.7: Encoder tuyệt đối ....................................................................................... 9
Hình 2.8: Encoder tương đối...................................................................................... 10
Hình 2.9: Thành phần PLC S7-1200 .......................................................................... 11
Hình 2.10: Các bảng tín hiệu của PLC S7-1200 ......................................................... 13

Hình 2.11: Các module tín hiệu của PLC S7-1200 ..................................................... 13
Hình 2.12: Chu kỳ quét của một PLC ........................................................................ 14
Hình 2.13: Ký hiệu của van 2/2 điều khiển trực tiếp bằng nam châm điện ................. 15
Hình 2.14: Ký hiệu của van 3/2 điều khiển gián tiếp bằng nam châm điện................. 16
Hình 2.15: Ký hiệu van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi ....................................... 17
Hình 2.16: Van tiết lưu có tiết diện thay đổi .............................................................. 17
Hình 2.17: Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay .............................................. 18
Hình 2.18: Van chân khơng có bình trích chứa .......................................................... 18
Hình 2.19: Xylanh kiểu piston (a), Xylanh kiểu màng (b) .......................................... 19
Hình 2.20: Xylanh tác động kép khơng có giảm chấn ................................................ 20
Hình 2.21: Xylanh tác động kép có giảm chấn ........................................................... 20
Hình 2.22: Xylanh khí nén dạng quay ........................................................................ 20
Hình 2.23: Ng̀ n tở ong ngõ ra 24VDC ................................................................... 21
Hình 2.24: Màn hı̀nh HMI ......................................................................................... 22
Hình 2.25: Một số mẫu động cơ bước trong thực tế ................................................... 22
Hình 2.26: Các bộ phận cấu thành lên động cơ bước ................................................. 23
Hình 2.27: Sơ đồ khái quát một hệ thống có sử dụng động cơ bước ........................... 23
Hình 2.28: Sơ đồ động cơ bước đơn cực 6 dây ra ...................................................... 25
Hình 2.29: Sơ đồ động cơ bước lưỡng cực 4 dây ra ................................................... 25
Hình 2.30: Cấu tạo động cơ xoay chiều ..................................................................... 26
Hình 2.31: Một số loại nút nhấn ................................................................................ 28
x

do an


Hình 2.32: Một số loại cơng tắc hành trình ................................................................ 28
Hình 3.1: Mơ hıǹ h phần khung in và băng tải ............................................................ 29
Hình 3.2: Mơ hıǹ h phần nâng phơi ............................................................................ 30
Hình 3.3: Mơ hıǹ h thiế t kế tủ điê ̣n ............................................................................. 30

Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................. 31
Hình 3.5: Cảm biến tiệm cận SN04 – N ..................................................................... 33
Hình 3.6: Cảm biế n từ RCM ...................................................................................... 33
Hình 3.7: Cảm biế n quang E3C-DS10T ..................................................................... 34
Hình 3.8: Amplifier E3C-JC4P .................................................................................. 34
Hình 3.9: Hı̀nh ảnh thưc̣ tế Relay............................................................................... 35
Hình 3.10: Hın
̀ h ảnh thưc̣ tế SSR ............................................................................... 35
Hình 3.11: Hın
̀ h ảnh thưc̣ tế Contactor ...................................................................... 36
Hình 3.12: Hình ảnh thực tế module TB6560-3A ...................................................... 36
Hình 3.13: Mạch kích tín hiệu DC ............................................................................. 36
Hình 3.14: Động cơ bước KH56KM2U004A ............................................................ 37
Hình 3.15: Động cơ MSM425 – 412 .......................................................................... 37
Hình 3.16: Động cơ TC-FV/FB-02A1 ....................................................................... 38
Hình 3.17: Van điện từ YPC SF4101-IP-SD2-D4 ...................................................... 38
Hình 3.18: Nút nhấn 24VDC ..................................................................................... 39
Hình 3.19: HMI WEINTEK MT8071iP..................................................................... 39
Hình 3.20: Sơ đờ kế t nớ i dây PLC S7 – 1200............................................................. 41
Hình 3.21: Sơ đờ kế t nớ i dây mạch kích tín hiệu DC và driver động cơ bước ............ 42
Hình 3.22: Sơ đồ kế t nố i dây mạch động lực ............................................................. 41
Hình 3.23: Sơ đờ kế t nớ i khí nén ............................................................................... 41
Hình 4.1: Bàn nâng phơi ............................................................................................ 45
Hình 4.2: Phần cấp phơi ............................................................................................ 46
Hình 4.3: Băng tải in ................................................................................................. 47
Hình 4.4: Tủ điện phần in .......................................................................................... 48
Hình 4.5: Mơ hıǹ h lắ p ráp hoàn chın
̉ h........................................................................ 48
Hình 4.6: Lưu đồ toàn bô ̣ hê ̣ thố ng ............................................................................ 49
Hình 4.7: Lưu đồ điều khiển chương trình con chế độ điề u khiể n bằ ng tay ................ 50

Hình 4.8: Lưu đồ điều khiển chương trình con chế độ điề u khiể n tự đơ ̣ng ................. 51
Hình 4.9: Lưu đồ điều khiển chương trình con hệ thống hoạt động tự động ............... 52
Hình 4.10: Giao diêṇ Main (OB1) lâ ̣p trıǹ h chương trıǹ h .......................................... 53
xi

do an


Hình 4.11: Trang giao diêṇ màn hıǹ h chın
́ h ............................................................... 53
Hình 4.12: Trang giao diê ̣n màn hın
̀ h chọn chế độ Auto/Manual ............................... 54
Hình 4.13: Trang giao diê ̣n hiển thị lỗi ...................................................................... 54
Hình 4.14: Trang giao diê ̣n màn hın
̀ h Auto ................................................................ 54
Hình 4.15: Trang giao diêṇ màn hıǹ h Manual ............................................................ 54
Hình 5.1: Hình ảnh phần bảng điều khiển .................................................................. 55
Hình 5.2: Khối thiết bị điều khiển.............................................................................. 56
Hình 5.3: Hình ảnh bàn nâng phơi ............................................................................. 56
Hình 5.4: Hình ảnh phần hút phơi .............................................................................. 56
Hình 5.5: Hình ảnh băng tải ....................................................................................... 57
Hình 5.6: Hình ảnh phần khung in ............................................................................. 57
Hình 5.7: Hình ảnh dây chuyền hồn chỉnh ............................................................... 58
Hình 5.8: Giao diện chính HMI ................................................................................. 58
Hình 5.9: Giao diện chọn chế độ Auto/Manual .......................................................... 59
Hình 5.10: Giao diện trang hiển thị lỗi ....................................................................... 59
Hình 5.11: Giao diện chọn chế độ Manual ................................................................ 59
Hình 5.12: Giao diện chọn chế độ Auto .................................................................... 60

xii

do an


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng
Trang
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật các loại CPU................................................................. 12
Bảng 2.2: Bảng biểu diễn một số ký hiệu van ............................................................ 15
Bảng 2.3: Một số loại van đảo chiều thường dùng ..................................................... 16
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuâ ̣t nguồ n tổ ong ngõ ra 24VDC ......................................... 21
Bảng 2.5: Bảng tiêu chuẩn chế tạo bước góc của động cơ bước ................................. 24
Bảng 3.1: Bảng tiêu thu ̣ dòng điê ̣n của các khố i ........................................................ 40
Bảng 3.2: Điạ chı̉ kế t nố i ngõ vào trên PLC ............................................................... 42
Bảng 3.3: Điạ chı̉ kế t nố i ngõ ra trên PLC ................................................................. 42
Bảng 4.1: Danh sách các linh kiện lắp ráp phần nâng phôi......................................... 44
Bảng 4.2: Danh sách các linh kiện lắp ráp phần cấp phôi ........................................... 45
Bảng 4.3: Danh sách các linh kiện lắp ráp phần băng tải in........................................ 46
Bảng 4.4: Danh sách các linh kiện lắp ráp tủ điện phần in ......................................... 47

xiii

do an


TĨM TẮT
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu sơ lược về quy trình in lụa. Các hệ thống
in lụa đơn giản đến phức tạp. Từ các kiế n thức đươ ̣c ho ̣c ở trường và kinh nghiêm
̣ thư ̣c
tiễn cô ̣ng với sự giúp đỡ nhiê ̣t tı̀nh của giáo viên hướng dẫn và các thầ y cô ba ̣n bè. Nhóm

đã lư ̣a cho ̣n các thiế t bi ̣cầ n thiế t và phù hơ ̣p để thực hiê ̣n đề tài này.
Trong dây chuyền nhóm sử du ̣ng PLC để điề u khiể n hê ̣ thố ng, thông qua màn hı̀nh
HMI và bảng điều khiển.
Bàn nâng phôi sử dụng cảm biến nhận biết phơi để tự động nâng phơi tới vị trí giác
hút có thể lấy được phơi. Giác hút sẽ hút phơi từ bàn nâng sang băng tải, di chuyển thông
qua động cơ bước.
Trên băng tải in là cơ cấu in, khung in được điều khiển bằng van khí nén. Cơ cấu
hoạt động linh hoạt.
Nhóm đã hoàn thành dây chuyền với những tıń h năng phù hợp với nhu cầu sản xuất
thực tế. Dây chuyền hoa ̣t đô ̣ng ổ n đinh,
̣ nhưng bên ca ̣nh đó vẫn còn mô ̣t số ha ̣n chế nhỏ
như hệ thống hút phôi rung, lắc. Do thời gian có ha ̣n nên đề tài vẫn còn ha ̣n chế .

xiv

do an


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, nhu cầu thị hiếu con người ngày càng cao, yêu cầu về số lượng và chất
lượng của các sản phẩm cũng khơng ngừng tăng. Điều đó địi hỏi các dây chuyền sản
xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tự động hóa ngày càng cao với
việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ giúp của các thiết bị điện – điện tử,
máy tính.
Và trong xu thế hội nhập tồn cầu, đất nước ta đang bước vào giai đoạn thực hiện
cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, bất cứ ngành nghề kỹ thuật nào cũng cần đến tự động
hóa. Vì vậy vấn đề tự động hố trong cơng nghiệp để giảm bớt sức lao động chân tay và

nâng cao năng suất lao động, là một trong những yêu cầu được đặt ra ngày càng cấp
thiết. Một ví dụ được kể đến ở đây đó là máy in lụa tự động. Giải pháp tự động sẽ làm
giảm các công đoạn mà trước đây mà con người phải thực hiện, thao tác mà thay vào đó
là máy móc sẽ làm các cơng đoạn đó. Trên thị trường hiện nay có bán rất nhiều các loại
máy in lụa, phần lớn là các loại máy in lụa thủ cơng và bán tự động nên vẫn cịn một số
hạn chế là vẫn cần sự thao tác của người vận hành vào một số công đoạn và được điều
khiển, hoạt động bằng các thiết bị cơ khí với quy mơ nhỏ, đơn lẻ. Do đó cần phải cải
tiến thêm ở những cơng đoạn đó bằng cách thay thế các phần điều khiển bằng cơ khí
thành các thiết bị điện – điện tử. Vì những lý do đó nhóm sinh viên quyết định chọn đề
tài “MÁY IN LỤA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG PLC S7-1200 ĐIỀU KHIỂN QUA HMI”
để nghiên cứu, nhằm tổng hợp và củng cố kiến thức đã học cũng như áp dụng cơng nghệ
tự động vào trong q trình sản xuất.
Với đề tài này, nhóm thực hiện đề tài sẽ thiết kế cụm cấp phôi tự động sử dụng van
hút chân không cấp phôi tự động. Bộ điều khiển sử dụng PLC S7-1200, kết hợp màn
hình HMI để điều khiển. Thiết kế phần in, hệ thống sấy sau in nhằm tạo ra một dây
chuyền hồn thiện có thể đưa vào sử dụng. Nhóm thực hiện đề tài tin rằng với đề tài này
sẽ góp phần mang tới thêm sự lựa chọn cho người dùng trong việc sử dụng các dây
chuyền in lụa cần sự tự động hố cao.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2 MỤC TIÊU
 Thiết kế và thi công phần cứng cho máy in lụa tự động.

 Sử dụng PLC điều khiển hệ thống thông qua HMI và bảng điều khiển.
 Sử dụng giác hút chân không để giữ phơi trong q trình cấp phơi lên băng tải.
 Điều khiển động cơ bước thông qua bộ điều khiển công suất để cấp phôi tự động
lên băng tải.
 Ứng dụng PLC vào máy in lụa tự động để giảm bớt sức lao động, chi phí… để
nâng cao năng suất.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 NỘI DUNG 1: Tı̀m hiể u qui trı̀nh in lụa và các máy in lụa trên thực tế.
 NỘI DUNG 2: Thiế t kế và thi công phầ n cứng máy in lụa tự động.
 NỘI DUNG 3: Thi công tủ điêṇ điề u khiể n.
 NỘI DUNG 4: Thiết kế lưu đồ điề u khiể n, giao diêṇ HMI.
 NỘI DUNG 5: Lâ ̣p trı̀nh PLC, cha ̣y thử nghiê ̣m dây chuyền.
 NỘI DUNG 6: Đánh giá kế t quả thư ̣c hiê ̣n và hướng mở rô ̣ng.

1.4 GIỚI HẠN
 In lên sản phẩm là khăn lạnh, túi nilon hoặc thiệp cưới.
 Sử dụng van hút chân khơng cấp phơi tự động.
 Kích thước khổ in: tối đa 300x400 mm.
 Sử dụng động cơ bước để cấp phôi lên băng tải.
 Phần khung in sử dụng xylanh khí nén để truyền động.
 Hệ thống điều khiển phần in và phần sấy còn riêng biệt nhau.
 Bộ điều khiển sử dụng PLC S7-1200, kết hợp màn hình HMI để điều khiển hệ
thống in.

1.5 BỐ CỤC
 Chương 1: Tổ ng Quan
Trıǹ h bày lý do cho ̣n đề tài, mu ̣c tiêu đề tài, nô ̣i dung nghiên cứu đề tài, giới ha ̣n
và bố cu ̣c đề tài.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Trıǹ h bày sơ lươc̣ qui trıǹ h in lụa. Trıǹ h bày sơ lươc̣ lý thuyế t về PLC S7-1200,
sơ lươ ̣c về HMI, cách lâ ̣p trıǹ h giao diê ̣n HMI, giao tiế p HMI và PLC S7-1200…
 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán
Thiế t kế phần cơ khí, tủ điên,
̣ sơ đờ khớ i hê ̣ thố ng điêṇ điề u khiể n và lựa cho ̣n
các thiế t bi phu
̣ ̀ hơ ̣p.
 Chương 4: Thi Công Dây Chuyền
Trıǹ h tự thi công dây chuyền, cha ̣y dây chuyền.
 Chương 5: Kế t quả, Nhâ ̣n Xét, Đánh Giá
Nhâ ̣n xét và đánh giá kế t quả đa ̣t đươ ̣c.
 Chương 6: Kế t Luâ ̣n và Hướng Phát Triể n

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

3


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 QUY TRÌNH IN KHĂN LẠNH
2.1.1 Mơ tả quy trình chuẩn bị

Hın
̀ h 2.1: Hın
̀ h ảnh mẫu khăn lạnh

2.1.1.1 Chuẩn bị nguyên liệu
Thành phần hỗn hợp mực in lụa như sau:
 Phôi in (khăn lạnh trơn).
 Mẫu in.
 Mực PP - PE TOBO (Đài Loan) 50%.
 Mực HMK 50%.
 Dung môi chậm khô (TOBO hay dung môi 783) 50%.
 Butan 1%.
 Dầu ơng già pha lỗng vừa in.

2.1.1.2 Các bước thực hiện
Bước 1: Mực TOBO, MỰC HMK, dung môi, butan, dầu ơng già pha lỗng cho tất
cả vào khay đựng, dùng dao quậy mực quấy đều cho tan thành khối thống nhất. Thời
gian quấy mực phụ thuộc vào hỗn hợp nhiều hay ít, miễn sao mực sệt quện vào nhau
thành hỗn hợp đồng nhất là được.
Bước 2: Sau khi mực in đã được pha đều ta trải mực lên khung in, rồi tiến hành in.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

4


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.2 Mơ tả quy trình in
Đầ u tiên đưa phơi vào vị trí in. Trên khung in, dao trải mực sẽ trải mực đều lên
khung lụa sau đó khung in được đặt lên phơi và dao in sẽ gạt mực xuống phơi. Q trình
in kết thúc.

2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
Trong đề tài này se ̃ thực hiêṇ thi công dây chuyền in lụa tự động thực tế . Đầ u tiên
nhóm xây dư ̣ng phầ n cứng cho dây chuyền:
 Sử dụng bàn nâng để nâng phơi lên vị trí của tay lấy phơi.
 Tay lấy phôi sử dụng giác hút chân không để giữ phôi.
 Sử dụng động cơ bước để đưa phôi từ bàn nâng sang băng tải in.
 Băng tải in đưa phơi vào vị trí in.
 Khung in sẽ in mẫu lên phôi.
 Băng tải sấy sẽ sấy khô mực in.
Về dây chuyền phầ n điề u khiể n sẽ sử du ̣ng PLC S7-1200 để thực hiê ̣n viê ̣c điề u
khiể n cho dây chuyền, kế t hơ ̣p với các thiế t bi ̣như cảm biế n, công tắc hành trình, van
khı́… để điề u khiể n cho toàn bô ̣ hê ̣ thố ng.
Thiết bị đầu vào: Nút nhấ n, công tắ c, cảm biế n, encoder.
Thiết bị đầu ra: Động cơ, xylanh, van khí, relay, contactor, SSR, mạch điều khiển
công suất cho động cơ bước.
Thiết bị điều khiển trung tâm: PLC S7-1200
Thiết bị giao diện điều khiển: màn hın
̀ h HMI WEINTEK.

2.2.1 Cảm biến quang

Cảm biến quang (Photoelectric Sensor) được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các
nhà máy Công nghiệp để phát hiện từ xa vật thể, đo lường khoảng cách hoặc tốc độ di
chuyển của đối tượng... Đặc biệt tại một số vị trị trong dây truyền, cảm biến quang là
một lựa chọn không thể thay thế.
Thực chất chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích
hợp chiếu vào bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang
được biến đổi thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode)

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

5


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
khi có một lượng ánh sáng chiếu vào. Từ đó cảm biến sẽ đưa ra đầu ra để tác động theo
yêu cầu công nghệ.
Cảm biến quang được chia ra làm 3 loại:
 Loại truyền phát.
 Loại quang phản xạ hồi quy.
 Loại quang phản xạ khuếch tán.

2.2.1.1 Loại truyền phát

Hın
̀ h 2.2: Cảm biến quang loại truyền phát
 Cấ u ta ̣o: Gồm có bộ thu và bộ phát độc lập.
 Nguyên lý: Vật thể bị phát hiện khi nó chặn ngang trục quang học ở giữa máy phát
và máy thu sáng.

 Ưu điể m: Khoảng cách phát hiện xa, xác định chính xác vị trí vật thể. Nếu là vật
thể khơng trong suốt, cảm biến có thể phát hiện được mà khơng phụ thuộc hình
dạng, màu sắc hay chất liệu của vật thể.
 Khuyế t điể m: Dễ bị bụi bẩn, vết dơ trên thấu kính.
 Tầ m đo: 0 ~ 6 m.
 Ứng du ̣ng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau.

2.2.1.2 Loại phản xạ hồi quy

Hın
̀ h 2.3: Cảm biến quang loại phản xạ hồi quy
 Cấ u ta ̣o: Gồm có bộ thu, phát ánh sáng và gương phản xạ.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
 Nguyên lý: Vật thể bị phát hiện khi nó chặn ngang luồng ánh sáng phát ra từ bộ
cảm biến và phản xạ lại từ tấm gương phản xạ.
 Ưu điể m: Lắp đặt đơn giản, khoảng cách phát hiện xa hơn các loại cảm biến phản
xạ. Điều chỉnh trục quang học dễ dàng. Nếu vật thể là loại khơng trong suốt, cảm
biến có thể phát hiện được mà khơng phụ thuộc hình dạng, màu sắc và chất liệu
của vật thể.
 Khuyế t điể m: Dễ bị bụi bẩn, vết dơ trên gương phản xạ.
 Tầ m đo: 0 ~ 0.9 m.
 Ứng du ̣ng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau.

2.2.1.3 Loại phản xạ khuếch tán

Hın
̀ h 2.4: Cảm biến quang loại phản xạ khuếch tán
 Cấ u ta ̣o: Cảm biến được tích hợp chung phần tử phát sáng và phần tử thu nhận
ánh sáng.
 Nguyên lý: Loại này sẽ nhận ánh sáng phản xạ lại từ vật thể bị phát hiện.
 Ưu điể m: Chỉ cần một điểm lắp đặt duy nhất nên không tốn không gian. Không
cần lắp trục quang học. Nếu có gương phản xạ, có thể phát hiện được vật thể trong
suốt. Có khả năng phân biệt sự khác biệt rất nhỏ về màu sắc.
 Khuyế t điể m: Dễ bị bụi bẩn, vết dơ trên thấu kính, khoảng cách phát hiện vật
ngắn.
 Tầ m đo: 0 ~ 0.9 m.
 Ứng du ̣ng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau.

2.2.2 Cảm Biến tiệm cận
Cảm biến tiệm cận (cịn được gọi là “Cơng tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là
“PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến.
Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

7


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Vận hành đáng tin cậy ngay cả trong mơi trường khắc nghiệt (ví dụ: mơi trường

ngồi trời hoặc mơi trường dầu mỡ). Cảm biến đã thay đổi các công tắc máy như công
tắc giới hạn và cơng tắc micro, do đó có thể phát hiện vật thể ở gần mà không cần tiếp
xúc với vật thể.
Nó được ứng dụng nhiều nhất trong việc phát hiện Jig mà không cần tiếp xúc trực
tiếp với vật thể.
Cảm biến tiệm cận được phân làm hai loại:
 Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ.
 Cảm biến tiệm cận loại điện dung.

2.2.2.1 Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ

Hình 2.5: Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ
 Cấ u ta ̣o: Bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ở đầu cảm ứng.
 Nguyên lý: Từ trường do cuộn dây của sensor tạo ra sẽ thay đổi khi tương tác với
vật thể kim loại (do đó chỉ phát hiện được vật thể kim loại).
 Ưu điể m: Ít chịu ảnh hưởng của các nhiễu bên ngoài.
 Khuyế t điể m: Cảm biến cảm ứng chỉ phát hiện được các vật kim loại.
 Tầ m đo: 0 ~ 35 mm.
 Ứng du ̣ng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau bằng kim loại.

2.2.2.2 Cảm biến tiệm cận loại điện dung

Hình 2.6: Cảm biến tiệm cận loại điện dung
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

8

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
 Cấ u ta ̣o: Gồm 4 bộ phận chính: Cảm biến (các bản cực cách điện), mạch dao động,
bộ phát hiện, mạch đầu ra.
 Nguyên lý: Phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện dung tĩnh điện.
 Ưu điể m: Thiết bị này có thể phát hiện mọi loại vật, tốc độ chuyển mạch tương
đối nhanh, có thể phát hiện các đối tượng có kích thước nhỏ, phạm vi cảm nhận
lớn, đầu cảm biến nhỏ, có thể lắp đặt ở nhiều nơi.
 Khuyế t điể m: Chịu ảnh hưởng của bụi và độ ẩm.
 Tầ m đo: 0 ~ 35 mm.
 Ứng du ̣ng: Dùng để phát hiện nhiều dạng vật thể khác nhau có thể là chất lỏng,
vật liệu phi kim.

2.2.3 Encoder
Encoder là tên gọi chung để chỉ các thiết bị mã hóa. Trong thực tế có rất nhiều loại
và hình thức encoder khác nhau. Thông thường, đối với các chuyển động quay, encoder
dùng để quản lý vị trí góc của một đĩa quay, bánh xe, hay trục động cơ, hoặc bất kì thiết
bị quay nào cần xác định góc của nó.
Ngun lý cơ bản của encoder là một đĩa trịn xoay quay quanh trục, trên đĩa có
các lỗ (hoặc rãnh). Dùng đèn led chiếu lên mặt đĩa. Khi quay, chỗ khơng có lỗ (rãnh) thì
đèn khơng thể chiếu xun qua được, chỗ có lỗ (rãnh) thì đèn sẽ chiếu xun qua. Phía
mặt bên kia của đĩa được đặt một cảm biến thu. Với các tín hiệu có hoặc khơng có ánh
sáng chiếu qua, người ta ghi nhận được đèn led có chiếu qua lỗ hay khơng.
Encoder được chia làm 2 loại: Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối.

2.2.3.1 Encoder tuyệt đối
Encoder tuyệt đối, nghĩa là tín hiệu ta nhận được chỉ rõ ràng vị trí của encoder,
khơng cần phải xử lý thêm.

Hình 2.7: Encoder tuyệt đối
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

do an

9


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
 Cấ u ta ̣o: Một đĩa quay được mã hóa theo các rãnh đồng tâm, một nguồn sáng và
1 tế bào quang điện bố trí thẳng hàng và mạch khuếch đại.
 Ưu điể m: Thơng tin vị trí là đầu ra số và là giá trị tuyệt đối. Giữ được giá trị góc
tuyệt đối khi mất nguồn.
 Khuyế t điể m: Giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu ngõ ra khó.
 Ứng du ̣ng: Trong các bài tốn đo tốc độ động cơ, xác định khoảng dịch chuyển
của đối tượng thơng qua xác định số vịng quay của trục... Ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vưc: Robot, máy công cụ, hàng không vũ trụ…

2.2.3.2 Encoder tương đối
Encoder tương đối thường chỉ có tối đa là 3 vịng lỗ. Nếu encoder có càng nhiều lỗ
trên đĩa thì thơng tin nhận được càng chính xác. Cứ mỗi lần đi qua một lỗ, phải lập trình
để thiết bị đo đếm lên 1 đơn vị, do đó loại này có tên la incremetal encoder (encoder mã
hóa gia tăng).

Hình 2.8: Encoder tương đối
 Cấ u ta ̣o: Một đĩa quay được mã hóa theo các rãnh đồng tâm, một nguồn sáng và
1 tế bào quang điện bố trí thẳng hàng và mạch khuếch đại.
 Ưu điể m: Đầu ra dạng xung, nên trong các hệ thống điều khiển số không cần bộ
chuyển đổi ADC. Dễ sử dụng, dễ đọc tín hiệu.
 Khuyế t điể m: Có thể cần mạch giải mã và mạch đếm. Khơng lưu đươc giá trị khi
bị mất điện.
 Ứng du ̣ng: Trong các bài toán đo tốc độ động cơ, xác định khoảng dịch chuyển

của đối tượng thông qua xác định số vòng quay của trục... Ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực: Robot, máy công cụ, hàng không vũ trụ…

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

do an

10