Đề tài thiết kế điều khiển giám sát hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.54 MB, 92 trang )
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN............................................................................
5
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN...............................................................................
6
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................................
7
CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG............................................................................................
9
1.1.
Giới thiệu chung................................................................................................................... 9
1.2.
Các vấn đề đặt ra................................................................................................................ 10
1.3.
Phương pháp nghiên cứu................................................................................................... 11
1.4.
Phạm vi giới hạn................................................................................................................. 11
CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM..............................
2.1.
13
Giới thiệu về các loại phân loại sản phẩm......................................................................... 13
2.1.1. Các loại hệ thống phân loại sản phẩm đang hiện hành................................................
13
2.1.2. Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc..................................................................
18
2.2.
Vật liệu chế tạo.................................................................................................................... 20
2.3.
Hệ thống truyền động......................................................................................................... 24
2.3.1. Động cơ điện một chiều................................................................................................
2.3.2.
24
Băng chuyền................................................................................................................. 28
2.3.3. Piston xylanh đẩy sản phẩm..........................................................................................
30
2.3.4.
Van đảo chiều............................................................................................................... 33
2.3.5.
Cảm biến quang............................................................................................................ 35
2.3.6. Rơ le trung gian............................................................................................................
2.3.7.
38
Nút nhấn....................................................................................................................... 42
CHƯƠNG 3 - GIỚI THIỆU VỀ PLC. PLC – S7 1200. PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC TIA –
PORTAL V13..................................................................................................................................... 43
3.1.
Khái quát chung về PLC.................................................................................................... 43
3.1.1. Lịch sử hình thành...................................................................................................... 43
3.1.2. Các loại PLC thơng dụng............................................................................................ 43
3.1.3. Ngơn ngữ lập trình...................................................................................................... 44
3.1.4. Cấu trúc và phương thức thực hiện chương trình PLC............................................. 44
3.1.5.
3.2.
3.2.1.
Ứng dụng PLC............................................................................................................. 46
PLC – S7 1200..................................................................................................................... 46
Cấu trúc........................................................................................................................ 46
3.2.2. Phân vùng bộ nhớ........................................................................................................ 48
1
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
3.2.3.
Tập lệnh S7 – 1200........................................................................................................ 49
3.2.4.
Sơ đồ đấu dây................................................................................................................. 51
3.3.
Phần mềm Tia – Portal v15................................................................................................. 52
3.3.1.
Giới thiệu SIMATIC STEP 7 Basic.............................................................................. 52
3.3.2.
Các bước tạo một project............................................................................................... 53
CHƯƠNG 4 – THIẾT KẾ MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG........................56
4.1.
Tính tốn thiết kế hệ thống.................................................................................................. 56
4.1.1.
Tính tốn cơng suất động cơ......................................................................................... 56
4.1.2.
Tính tốn tốc độ của động cơ điện một chiều.............................................................. 57
4.1.3.
Tính tốn tốc độ quay các trục...................................................................................... 58
4.1.4.
Tính cơng suất trên các trục......................................................................................... 58
4.1.5.
Tính moment xoắn trên các trục................................................................................... 59
4.1.6.
Tính tốn lựa chọn piston............................................................................................. 60
4.2.
Mạch điều khiển hệ thống.................................................................................................... 61
4.2.1.
Sơ đồ đấu nối PLC......................................................................................................... 61
4.2.2.
Bảng địa chỉ sơ đồ đấu dây........................................................................................... 61
4.2.3.
Tính chọn rơ le trung gian............................................................................................ 62
4.2.4.
Mạch điều khiển xi lanh khí nén.................................................................................. 62
CHƯƠNG 5 – THIẾT KẾ XÂY DỰNG PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA. .63
5.1.
Xây dựng thuật toán điều khiển.......................................................................................... 63
5.1.1.
Sơ đồ khối chung toàn hệ thống................................................................................... 63
5.1.2.
Sơ đồ khối chế độ bằng tay............................................................................................ 64
5.1.3.
Sơ đồ khối chế độ tự động............................................................................................. 65
5.2.
Lập trình điều khiển PLC S71200....................................................................................... 65
5.2.1.
Xác định đầu vào ra....................................................................................................... 65
5.2.2.
Cấu hình phần cứng...................................................................................................... 66
5.2.3.
Lập trình PLC S71200................................................................................................... 66
5.3.
Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Scada.................................................................... 77
5.3.1.
Cấu hình thiết bị............................................................................................................ 77
5.3.2.
Thiết kế giao diện Scada................................................................................................ 78
5.4.
Kết quả mơ phỏng................................................................................................................. 78
5.4.1.
Tải chương trình xuống PLC........................................................................................ 78
5.4.2.
Chạy runtime Scada...................................................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................. 83
2
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
3
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.................................................08
Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc...................................................................12
Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc...................................................................14
Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng...............................................................15
Hình 2.4 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.................................................17
4
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hà Nội, ngày…tháng…năm 2021
Giáo viên hướng dẫn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
5
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Hà Nội, ngày… tháng…năm 2021
Giáo viên phản biện
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đất
nước ta đang đổi mới và bước vào thời kì cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa, vừa xây dựng
cơ sở vật chất kỹ thuật, vừa phát triển nền kinh tế đất nước. Điều đó địi hỏi phải
nghiên cứu và áp dụng những dây chuyền, máy móc và thiết bị tiên tiến hiện đại, có
6
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
khả năng tự động hóa cao để đưa cơng nghệ vào mọi lĩnh vực của cuộc sống. Trong đó
ngành ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA đóng một vai trị rất quan trọng trong quá trình phát
triển của đất nước. Để đáp ứng nhu cầu to lớn của việc phát triển ngành Cơ điện tử nói
chung, địi hỏi phải có đội ngũ cán bộ, nhân viên kỹ thuật có khả năng, đủ năng lực và
trình độ chun mơn để kịp thời giải quyết mọi vấn đề liên quan đến kỹ thuật cơ khí,
điện-điện tử và kỹ thuật phần mềm.
Từ những thực tế trên, là sinh viên của ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện
Tử, từ những kiến thức đã được học, nhóm tác giả chúng tôi đã lựa chọn và thực hiện
đồ án tốt nghiệp với đề tài: “THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT HỆ THỐNG
PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC”. Việc tạo ra một hệ thống như vậy để
thay thế con người trong công việc là vấn đề hết sức cần thiết.
Trong thời gian thực hiện đề tài, nhóm tác giả đã nhận được sự giúp đỡ của quý
thầy cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Tuấn Anh để
nhóm có thể hồn thành đề tài này một cách tốt nhất. Nhóm tác giả xin chân thành cảm
ơn! Việc hoàn thành đề tài này sẽ khơng tránh được những sai lầm thiếu sót. Nhóm rất
mong được sự phê bình, đánh giá của các thầy cơ để nhóm có thể rút ra được kinh
nghiệm cũng như phát triển thêm đề tài.
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 00 tháng 00 năm 2021
Nhóm tác giả thực hiện:
Trần Văn A
Trần Văn B
7
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Giới thiệu chung
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện- điện tử và điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực
khoa học, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… Do đó chúng ta phải
nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự nghiệp phát triển
nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điều khiển tự
động nói riêng. Với những kỹ thuật tiên tiến như vi xử lý, PLC, vi mạch số… được
ứng dụng vào lĩnh vực điều khiển, thì các hệ thống điều khiển cơ khí thơ sơ, với tốc độ
xử lý chậm chạp ít chính xác được thay thế bằng các hệ thống điều khiển tự động với
các lệnh chương trình đã được thiết lập trước.
Trong quá trình hoạt động ở các nhà xưởng, xí nghiệp hiện nay, việc tiết kiệm
điện năng là nhu cầu rất cần thiết, bên cạnh đó ngành cơng nghiệp ngày càng phát triển
các cơng ty xí nghiệp đã đưa tự động hóa và sản xuất để tiện ích cho việc quản lý dây
chuyền và sản phẩm cho toàn bộ hệ thống một cách hợp lý là yêu cầu thiết yếu, tiết
kiệm được nhiều thời gian cũng như quản lý một cách dễ dàng. Để đáp ứng yêu cầu
đó, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu tài liệu, thiết kế và thi cơng mơ hình hệ
thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 1.1).
8
Trường Đại Học Cơng Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.1 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
Hệ thống phân loại sản phẩm hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến để
xác định màu sắc của sản phẩm. Sau đó dùng xylanh để phân loại sản phẩm có màu
sắc khác nhau.
Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần những
chuyển động cần thiết:
-
Chuyển động của băng chuyền. Để truyền chuyển động quay cho trục của
băng chuyền ta dùng động cơ điện một chiều thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng
thẳng trung gian.
-
Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm có màu sắc khác
nhau. Chuyển động của xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén.
Chu trình làm việc máy: khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm được xylanh
đẩy vào băng chuyền. Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phân
loại với màu sắc khác nhau. Các sản phẩm sau khi được phân loại sẽ được chuyển đến
thùng hàng để đóng gói. Chu trình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản
phẩm.
Những lợi ích mà hệ thống phân loại sản phẩm đem lại cho chúng ta là rất lớn,
cụ thể như:
Giảm sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, cải thiện được
điều kiện làm việc của con người, tạo cho con người tiếp cận với sự tiến bộ của khoa
học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn.
Nâng cao năng suất lao động, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm,
cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng.
Giúp cho việc quản lý và giám sát trở nên rất đơn giản, bởi vì nó khơng
những thay đổi điều kiện làm việc của cơng nhân mà cịn có thể giảm số lượng cơng
nhân đến mức tối đa…
1.2. Các vấn đề đặt ra
Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu chế tạo: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu
sắc có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa.
9
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
Để thiết kế được chúng ta cần thiết kế cơ khí và điều khiển được động cơ và hệ
thống hoạt động tự động dựa vào lập trình và điều khiển của PLC. Ngồi ra cịn có các
vấn đề khác như là: vật liệu mơ hình, nguồn cung cấp, tính tốn thơng số chi tiết...
Các vấn đề cần được giải quyết đó là:
-
Vấn đề cơ khí: phân tích tính tốn và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của
các chi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ cao,
dễ dàng lắp đặt và sửa chữa.
-
Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động.
-
Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị
hỏng.
1.3. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài “Phân loại sản phẩm theo màu sắc” đã được nhiều sinh viên của các
trường nghiên cứu và thực hiện. Đồng thời cũng đã có nhiều sinh viên thiết kế những
mơ hình đơn giản. Mơ hình này cũng đã được thiết kế, đưa vào sử dụng trong một số
nhà máy và là một sản phẩm cơ điện tử điển hình, nên trong quá trình làm đồ án, nhóm
tác giả đã áp dụng phương pháp nghiên cứu sau:
* Phương pháp tuần tự và đồng thời
Kết hợp giữa việc thiết kế tuần tự và đồng thời: cụ thể là việc đầu tiên là nghiên
cứu mơ hình cụ thể sau đó xây dựng mơ hình chứa đầy đủ những dự định sẽ có trong
thiết kế qua đó có cái nhìn tổng quan về hệ thống chung và xác định thông số cơ bản.
Từ đó, áp dụng để thiết kế trong giới hạn của đề tài.
* Phương pháp thực nghiệm
Mơ hình hóa phần cơ, mơ phỏng hóa phần điện, tối ưu hóa thiết kế trước khi
chế tạo hồn thiện.
Chế tạo mẫu các chi tiết chưa đảm bảo hoạt động như mong muốn, hoặc chưa
có trên thị trường. Sau đó chế tạo thật mơ hình.
Cho chạy thử hết cơng suất, sau khi đã vận hành hết các chức năng cũng như
công suất của hệ thống để rút ra giới hạn của hệ thống từ đó đưa ra phương án cải tiến
hay thay thế từ đó đưa ra các đánh giá về hệ thống (công suất làm việc của hệ thống,
vận tốc của băng tải, mức độ chịu lực, giới hạn các chỉ số cơ khí và điện năng, năng
suất của hệ thống...).
10
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
1.4. Phạm vi giới hạn
Hệ thống phân loại sản phẩm là một đề tài đã được nghiên cứu và phát triển từ
lâu. Hiện nay trong các nhà máy xí nghiệp có rất nhiều hệ thống hoàn thiện cả về chất
lượng và thẩm mỹ. Tuy nhiên, trong phạm vi một đề tài nghiên cứu, với những giới
hạn về kiến thức, thời gian và kinh phí đề tài giới hạn bởi những tính năng sau:
-
Kích thước: (Dài x Rộng x Cao) 1700 x 700 x 400 (mm)
-
Khối lượng: 30 Kg
-
Hệ thống điều khiển: PLC và hệ thống khí nén.
-
Cơ cấu đẩy sản phẩm: Xylanh piston.
-
Động cơ truyền chuyển động: Động cơ điện một chiều.
-
Hệ thống dẫn động: Băng chuyền.
-
Điện áp cung cấp: Điện áp xoay chiều 220V và điện áp một chiều 24V.
11
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2 - TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
2.1. Giới thiệu về các loại phân loại sản phẩm
2.1.1. Các loại hệ thống phân loại sản phẩm đang hiện hành
Nhằm phục vụ nhiệm vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất, hệ thống phân loại sản
phẩm ra đời là một công cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong cơng việc phân
loại, nó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong cơng việc. Một hệ thống hồn chỉnh có
thể phân loại các sản phẩm với độ tin cậy cao, hoạt động liên tục và giảm tối đa thời
gian trì hỗn hệ thống. Hơn thế nữa, đối với những cơng việc địi hỏi sự tập trung cao
và có tính tuần hồn, nên các cơng nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong cơng
việc. Điều đó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.
Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu
cầu cấp bách này.
Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tế trong
các nhà máy xí nghiệp, nhưng chủ yếu được chia thành ba loại chính là phân loại sản
phẩm theo màu sắc, theo hình dạng và theo màu sắc.
a) Phân loại sản phẩm theo màu sắc
Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1).
12
Trường Đại Học Cơng Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
Cấu tạo:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.1) có cấu tạo chính gồm:
-
Một băng chuyền.
-
Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
-
Cảm biến nhận biết màu sắc.
-
Ba xylanh piston để phân loại sản phẩm.
-
Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
-
Các van đảo chiều.
-
Các rơ le trung gian.
-
Bộ phận giá đỡ cơ khí cho tồn bộ hệ thống.
-
Nút nhấn.
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt
động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Xylanh piston sẽ đẩy
sản phẩm ra băng chuyền. Trên băng chuyền sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản
phẩm có màu sắc khác nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu
về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển
piston đẩy từng sản phẩm có màu sắc khác nhau vào nơi chứa riêng biệt.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các
dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói, Đá Granite, trong các dây chuyền phân loại các sản
phẩm nhựa hay trong chế biến Nông sản (như Cà Phê, Gạo)… Hệ thống sẽ giúp nhà
sản xuất tốn ít nhân cơng lao động và giảm thiểu thời gian làm việc, nâng cao năng
suất lao động.
13
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
b) Phân loại sản phẩm theo màu sắc
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc (Hình 2.2).
Hình 2.2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
Cấu tạo:
-
Hai băng chuyền.
-
Hai động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
-
Ba cảm biến nhận biết màu sắc.
-
Hai xylanh piston để phân loại sản phẩm.
-
Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
-
Hai van đảo chiều.
-
Các rơ le trung gian.
-
Bộ phận giá đỡ cơ khí cho tồn bộ hệ thống.
-
Nút nhấn.
14
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều thứ nhất
hoạt động, truyền chuyển động cho băng chuyền thứ nhất thông qua dây đai. Trên
băng chuyền này sẽ thiết kế những cảm biến nhận biết sản phẩm có màu sắc khác
nhau. Khi sản phẩm đi qua, cảm biến nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó
PLC đưa ra tín hiệu về van đảo chiều tác động điều khiển piston đẩy sản phẩm cao và
trung bình vào khay chứa tương ứng, sản phẩm thấp sẽ được đi đến hết băng chuyền
và được phân loại vào hộp chứa nằm trên băng chuyền thứ hai. Sau đó động cơ một
chiều thứ hai truyền chuyển động cho băng chuyền thứ hai vận chuyển hộp chứa sản
phẩm thấp về vị trí tương ứng.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng rất nhiều trong các
ngành công nghiệp:
-
Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
-
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả...
-
Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
c)
Phân loại sản phẩm theo hình dạng
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng (Hình 2.3).
15
Trường Đại Học Cơng Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng.
Cấu tạo:
-
Một băng chuyền.
-
Một động cơ điện một chiều để kéo băng chuyền.
-
Hai động cơ bước gạt sản phẩm để phân loại.
-
Cảm biến thị giác Camera (Nhận dạng vật thể qua Camera).
-
Bộ PLC dùng để xử lý tín hiệu.
-
Các rơ le trung gian.
-
Bộ phận giá đỡ cơ khí cho tồn bộ hệ thống.
-
Nút nhấn.
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, điện áp một chiều cấp cho động cơ điện một chiều hoạt
động, truyền chuyển động cho băng chuyền thông qua dây đai. Trên băng chuyền sẽ
thiết kế cảm biến thị giác Camera nhận dạng sản phẩm. Khi sản phẩm đi qua, Cảm
biến thị giác nhận biết và gửi tín hiệu về bộ PLC xử lý sau đó PLC đưa ra tín hiệu điều
khiển động cơ bước gạt từng sản phẩm có hình dạng khác nhau vào nơi chứa riêng
biệt.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo hình dạng được ứng dụng trong rất nhiều
ngành công nghiệp:
-
Ứng dụng trong công nghiệp kiểm tra và phân loại sản phẩm có hình dáng
khác nhau như: Gạch, Ngói, thực phẩm tiêu dùng…
-
Ứng dụng trong kiểm tra và phân loại Nông Sản.
-
Ứng dụng kết hợp với Robot thơng minh.
Như vậy, ngồi ba loại hệ thống phân loại sản phẩm trên, chúng ta cịn thấy có
hệ thống phân loại sản phẩm khác theo đặc tính của sản phẩm. Ví dụ như phân loại sản
phẩm theo trọng lượng, kích thước... Hầu hết cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
chúng khá tương tự nhau, chỉ khác nhau ở bộ phận đẩy sản phẩm phân loại (có thể là
xylanh piston hoặc động cơ bước) và bộ phận nhận dạng sản phẩm (có thể là các loại
16
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
cảm biến như màu sắc, cảm biến quang thu phát, cảm biến phát hiện kim loại, hay
camera phát hiện hình dạng vật thể).
2.1.2. Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc
Sự kết hợp giữa ngành điện – điện tử và cơ khí là một bước tiến quan trọng
trong sự phát triển của tự động hóa trong cơng nghiệp. Hiện nay, Đất nước ta đang
trong quá trình phát triển và hội nhập, chính vì thế các mặt hàng được sản xuất ra
khơng những đạt tiêu chuẩn về chất lượng, mà cịn địi hỏi phải có độ chính xác cao về
hình dạng, kích thước, trọng lượng…Cho nên từ đó các khu cơng nghiệp được hình
thành với nhiều dây chuyền thiết bị máy móc hiện đại phù hợp với nhu cầu sản xuất,
để tạo ra năng suất cao hơn trong quá trình sản xuất. Một trong những thiết bị, máy
móc hiện đại đó phải kể đến hệ thống phân loại sản phẩm. Chính vì vậy, nhóm tác giả
đã quyết định thiết kế và thi cơng mơ hình với đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo
hệ thống phân loại sản phẩm” (Hình 2.4). Mơ hình này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn
về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các dây chuyền thiết bị được dùng trong
hệ thống phân loại, đồng thời ứng dụng PLC vào việc điều khiển hệ thống.
Hình 2.4 Mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc.
(1) – Nguồn cấp 24VDC.
(2) – PLC.
(3) – Động cơ một chiều.
(4) – Nút nhấn.
(5) – Rơ le trung gian.
(6),(8),(14) – Cảm biến.
17
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
(7),(9) – Piston phân loại.
(10),(11),(12) – Van đảo chiều 5/2.
(13) – Dây dẫn khí.
(15) – Sản phẩm.
(17) – Khay đựng sản phẩm.
(18) – Khung đỡ cơ khí.
(19) – Hộp cấp sản phẩm.
(20) – Piston cấp sản phẩm.
(16) – Băng chuyền.
Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn nút Start, động cơ một chiều quay truyền chuyển động cho băng
chuyền thông qua dây đai. Nguyên lý hoạt động được chia thành hai quá trình:
-
Quá trình cấp sản phẩm vào băng chuyền: Khi có sản phẩm trong hộp, cảm
biến quang nhận biết và gửi tín hiệu về PLC. Bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầu tác
động điện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm vào băng chuyền. Hai
cảm biến quang thu phát được bố trí trên băng chuyền với vị trí đặt cảm biến theo thứ tự
lần lượt cao và trung bình tính từ hộp cấp phơi (Hình 2.4).
-
Quá trình phân loại sản phẩm trên băng chuyền: tùy thuộc vào độ cao của
từng sản phẩm để có thể phân loại. Nếu sản phẩm cao trên băng chuyền đi qua sẽ che
cảm biến cao, lập tức gửi tín hiệu về PLC, bộ PLC xử lý và đưa ra tín hiệu về đầu tác
động điện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm cao vào khay chứa
tương ứng. Sản phẩm có màu sắc trung bình sẽ khơng che cảm biến cao và khi đi qua
cảm biến trung bình, cảm biến sẽ nhận biết và gửi tín hiệu về PLC. Bộ PLC xử lý và xuất
tín hiệu đến đầu tác động điện của van đảo chiều 5/2 điều khiển piston đẩy sản phẩm
trung bình vào khay chứa tương ứng. Sản phẩm thấp nhất sẽ được đi hết băng chuyền và
được phân loại vào khay chứa cuối cùng.
Khi nhấn nút Stop, hệ thống dừng hoạt động.
Ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc được ứng dụng để phân loại các sản
phẩm có màu sắc khác nhau với độ chính xác cao. Hệ thống được ứng dụng rất nhiều
trong các ngành công nghiệp như:
-
Ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất Gạch, Ngói.
-
Ứng dụng trong các ngành công nghiệp thực phẩm như bánh kẹo, hoa quả...
-
Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất bia, nước giải khát.
18
Trường Đại Học Công Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
2.2. Vật liệu chế tạo
Đế đỡ tồn bộ mơ hình: Sử dụng gỗ tấm (Hình 2.5).
Kích thước (Dài x Rộng x Cao) : 1700 x 700 x 20 (mm)
Hình 2.5 Gỗ tấm.
Một số ưu điểm của gỗ tấm: - Gia công đơn giản.
- Giá thành vừa phải.
- Khối lượng nhẹ hơn nhiều so với vật liệu khác.
- Khơng bị ăn mịn.
- Thuận tiện cho việc thiết kế và bắt vít cố định cho tồn bộ mơ hình hệ thống.
Khung đỡ: Sử dụng thép định hình (Hình 2.6). Thép định hình được sử dụng
rộng rãi trong các ngành công nghiệp và xây dựng dân dụng, kết cấu bộ phận…
19
Trường Đại Học Cơng Nghiệp AB
Khoa ĐIỆN
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.6 Thép định hình.
Một số ưu điểm của thép định hình: - Độ cứng vững cao.
- Chống ăn mịn tốt.
- Khả năng chịu nhiệt tốt.
- Chi phí sản xuất thấp.
Bộ phận đỡ băng chuyền, xylanh và cảm biến: Sử dụng nhơm ống hình hộp
(Hình 2.7). Trong mơ hình, nhơm ống hình hộp có chức năng vừa làm khung đỡ kết
cấu băng chuyền vừa làm cột đỡ xylanh và cảm biến. Nhơm ống hình hộp được sử
dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp cũng như xây dựng, kết cấu dân dụng,
khung cửa…
20
