thiết kế plc đề tài thiết kế hệ thống đóng gói sản phẩm trên plc s7 1200
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.72 MB, 25 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
Giảng viên hướng dẫn: KS. Đặng Văn Hải Nhóm sinh viên thực hiện:
</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">Thiết kế PLC Nhận xét của giảng viên hướng dẫn
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3"><b>LỜI NÓI ĐẦU ... 5</b>
<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN V H TH</b>Ề Ệ <b>ỐNG ĐĨNG GĨI SẢN PHẨM ... 6</b>
1.1 Quy trình đóng gói sản phẩm... 6
1.2 Yêu cầu c a h thủ ệ ống đóng gói sản phẩm ... 6
1.3 Thực trạng và vấn đề trong q trình đóng gói sản phẩm ... 7
<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN V PLC VÀ PH N M M TIA PORTAL... 8</b>Ề Ầ Ề
2.2.2 Ưu – nhược điểm khi sử dụng TIA Portal ... 12
2.2.3 Các thành ph n trong b cài TIA Portal ... 13ầ ộ <b>CHƯƠNG 3: THIẾT K V MÔ PH NG S N PH M ... 14</b>Ế Ầ Ỏ Ả Ẩ 3.1 Giới thiệu h th ng và các yêu c u c n thi t ... 14ệ ố ầ ầ ế
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn chọn chế độ ... 15
Hình 3.2: Lưu đồ thuật tốn đếm sản phẩm ... 16
Hình 3.3: Mơ phỏng sản phẩm ... 17
Hình 3.4: Mơ phỏng sản phẩm ... 18
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">Thiết kế PLC Lời nói đầu
<b>5 </b>
<b>LỜI NĨI ĐẦU </b>Trong thời đại cơng nghi p 4.0 hi n nay, s phát tri n c a các công ngh ệ ệ ự ể ủ ệ tự động hóa đã đóng vai trị quan trọng trong vi c nâng cao ệ năng suất, tăng cường chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Với sự tiên tiến của các bộ điều khiển PLC và ph n m m lầ ề ập trình PLC, vi c thi t k các h th ng t ệ ế ế ệ ố ự động hóa đã trở nên dễ dàng hơn bao giờ ết. h Trong đó, hệ ống đóng gói sả th n ph m là mẩ ột trong nh ng h th ng quan tr ng trong quy trình s n xuữ ệ ố ọ ả ất và đóng gói sản ph m. ẩ Việc thi t k m t h thế ế ộ ệ ống đóng gói sản ph m hi u qu , ẩ ệ ả ổn định và tiết ki m chi ệ phí địi hỏi sự tinh t và k thu t cao. ế ỹ ậ
Trong đề tài này, chúng ta sẽ tập trung vào việc thiết kế hệ thống đóng gói sản ph m trên PLC S7-1200 v i s d ng ph n m m TIA Portal c a Siemens. ẩ ớ ử ụ ầ ề ủ Chúng ta s th c hi n vi c thi t k , l p trình và ki m tra h thẽ ự ệ ệ ế ế ậ ể ệ ống đóng gói sản phẩm trên mơi trường ph n m m, t ầ ề ừ đó giảm thi u r i ro và chi phí trong quá trình ể ủ sản xu t. ấ Thơng qua đề tài này, chúng ta mong mu n cung c p cho các nhà s n ố ấ ả xuất và các chun gia trong lĩnh vực tự động hóa cơng nghi p m t cách ti p c n ệ ộ ế ậ mới, hiệu qu và ti t kiả ế ệm chi phí để thi t k các h thế ế ệ ống đóng gói sản phẩm.
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">Thiết kế PLC Tổng quan về hệ thống đóng gói sản phẩm
<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN V H TH</b>Ề Ệ <b>ỐNG ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM 1.1 Quy trình đóng gói sản phẩm </b>
Quy trình đóng gói sản phẩm là một phần quan trọng trong quá trình sản xuất. Quy trình này bao gồm các bước như chuẩn b sị ản phẩm, đóng gói sản ph m, ẩ kiểm tra s n phả ẩm và đóng gói lạ ản phi s ẩm cho đến khi đượ đưa ra thị trường. c Quy trình đóng gói sản phẩm có thể thực hiện bằng các phương pháp khác nhau, tùy thu c vào lo i s n ph m và yêu c u c a khách hàng. ộ ạ ả ẩ ầ ủ Thơng thường, quy trình đóng gói sản phẩm bao gồm các bước sau:
• Chuẩn b các v t liị ậ ệu đóng gói, bao gồm h p, túi, thùng carton, gi y gói, ộ ấ màng co, vải nilon, băng dính, tem nhãn,…
• Kiểm tra và chọn lựa s n ph m cả ẩ ần đóng gói, đảm b o chả ất lượng s n ả phẩm đạt yêu cầu.
• Đóng gói sản phẩm theo một quy trình chuẩn xác, bao gồm các cơng đoạn: lót đáy hộp, đặt s n ph m vào hả ẩ ộp, đóng hộp, dán tem, đóng thùng carton, vắt chân khơng, đóng túi, v.v.
• Kiểm tra s n phả ẩm đóng gói, đảm b o sả ản phẩm được đóng gói đúng cách và đạt yêu cầu v chề ất lượng.
<b>1.2 Yêu c u c</b>ầ <b>ủa h th</b>ệ <b>ống đóng gói sản phẩm </b>
Hệ thống đóng gói sản phẩm cần đáp ứng một số yêu cầu nhất định để đảm bảo sản phẩm được đóng gói đúng cách và đạt chất lượng cao. Các u cầu này
• Q trình đóng gói sản phẩm phải đảm bảo sự tiết kiệm và hiệu quả trong sử dụng nguyên vật liệu.
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">Thiết kế PLC Tổng quan về hệ thống đóng gói sản phẩm
<b>7 </b>
<b>1.3 Thực tr ng và v</b>ạ ấn đề<b> trong q trình đóng gói sản phẩm </b>
Hiện nay, hầu hết các công ty sản xuất đều sử dụng các hệ thống đóng gói sản phẩm tự động để tăng năng suất và giảm chi phí. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, các hệ thống đóng gói sản phẩm thường gặp phải một số vấn đề như:
• Thiết bị không hoạt động đúng cách hoặc bị hỏng hóc gây gián đoạn trong q trình sản xuất.
• Sai số trong q trình đóng gói sản phẩm gây mất mát hoặc sản phẩm không đạt chất lượng u cầu.
• Chi phí cho việc sửa chữa và bảo trì hệ thống đóng gói sản phẩm khá đắt đỏ.
• Các hệ thống đóng gói sản phẩm cũng có thể khơng đáp ứng được yêu cầu của khách hàng trong việc đóng
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">Thiết kế PLC TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
<b>CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PH N M M TIA PORTAL </b>Ầ Ề
<b>2.1 Tổng quan v PLC </b>ề
<b>2.1.1 PLC là gì? </b>
PLC (viết t t c a Programmable Logic Controller) là thi t b cho phép l p ắ ủ ế ị ậ trình th c hiự ện các thuật toán điều khi n logic. B l p trình PLC nhể ộ ậ ận tác động các s ki n bên ngồi thơng qua ngõ vào (input) và th c hi n hoự ệ ự ệ ạt động thông qua ngõ ra (output). PLC hoạt động theo phương thức quét các trạng thái trên đầu ra và đầu vào. Khi có s ự thay đổi bất k t ngõ vào, dỳ ừ ựa theo logic chương trình ngõ ra tương ứng s ẽ thay đổi.
Hình 2.1: Một số loại PLC thông dụng
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">Thiết kế PLC TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
<b>9 </b>
<b>2.1.2 Cấu tạo và phân lo i PLC </b>ạHình 2.2: Cấu tạo của PLC Thơng thường, hệ thống PLC có các bộ phận chính sau:
• Bộ nhớ chương trình: RAM, ROM, ngồi ra có thể sử dụng vùng nhớ ngoài EPROM. –
• Bộ xử lý trung tâm CPU.
• Module input/output. Thông thường module I/O được tích hợp trên PLC, khi có nhu cầu mở rộng I/O có thể lắp module I/O.
Ngồi ra, PLC cịn có các bộ phận khác:
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">Thiết kế PLC TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
• Cổng kết nối PLC và máy tính: RS232, RS422, RS485 thực hiện đổ chương trình và giám sát chương trình.
• Cổng truyền thơng: PLC thường tích hợp cổng truyền thông Modbus RTU. Tùy hãng và dịng sản phẩm, PLC có thể được tích hợp thêm các chuẩn truyền thông khác như Profibus, Profinet, CANopen, EtherCAT…
<b>2.1.3 Nguyên lý ho</b>ạt độ<b>ng c a PLC </b>ủ
Bộ điều khiển trung tâm CPU thực hiện điều khi n toàn b hoể ộ ạt động c a ủ bộ PLC. Tốc độ x lý c a CPU quyử ủ ết định đến tốc độ điều khi n cể ủa PLC. Chương trình được lưu trữ trên RAM. Pin dự phịng được tích hợp trên PLC giúp chương trình khơng b mị ất khi có s c v ự ố ề điện. CPU th c hiự ện quét chương trình và thực hiện các lệnh theo th t . ứ ự
<b>2.1.4 S ự khác nhau gi a PLC và các lo</b>ữ ại điề<b>u khi n khác </b>ể
Ngày nay, b ộ điều khi n lể ập trình PLC đang dần thay thế cho các hệ th ng ố điều khi n bằng relay, contactor thông thường. ể
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
<b>THƠNG THƯỜNG </b>
<b>HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC </b>
• Khi muốn thay đổi chương trình phải lắp đặt lại tồn bộ. • Khó bảo trì, sửa chữa.
• Sự thay đổi ngõ vào, ra và điều khiển hệ thống dễ dàng hơn nhờ các phần mềm trên máy tính hoặc console.
• Bảo trì và sửa chữa dễ dàng. • Độ bền và tin cậy cao.
• Các module rời cho phép thay thế và mở rộng khi cần thiết. • Cơng suất tiêu thụ ít hơn, tốc độ
hoạt động của hệ thống nhanh hơn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">Thiết kế PLC TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
<b>11 </b>
<b>2.1.5 Ứng dụng c a PLC </b>ủBộ lập trình PLC được ứng d ng trong nhi u ngành và nhi u lo i máy móc ụ ề ề ạ như: Máy in, Máy đóng gói, Máy đánh chỉ, Máy se s i, Máy ch bi n th c ph m, ợ ế ế ự ẩ Máy c t tắ ốc độ cao, …
<b>2.2 Tổng quan v TIA Portal </b>ề
<b>2.2.1 TIA Portal là gì? </b>
TIA Portal vi t t t c a Totally Integrated Automation Portal là m t ph n ế ắ ủ ộ ầ mềm t ng hổ ợp c a nhi u ph n mủ ề ầ ềm điều hành qu n lý t ả ự động hóa, vận hành điện của hệ th ng. Có th hi u, TIA Portal là ph n m m tố ể ể ầ ề ự động hóa đầu tiên, có s ử dụng chung 1 môi trường/ nền tảng để thực hi n các tác vệ ụ, điều khi n h th ng. ể ệ ố
Hình 2.3: Phần mềm TIA Portal
TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó cho phép người dùng phát tri n và vi t các ph n m m qu n lý riêng l m t cách ể ế ầ ề ả ẻ ộ nhanh chóng, trên 1 n n t ng th ng nh t. Gi i pháp gi m thiề ả ố ấ ả ả ểu th i gian tích h p ờ ợ các ng d ng riêng biứ ụ ệt để ố th ng nhất t o h th ng. ạ ệ ố
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">Thiết kế PLC TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
TIA Portal - Tích h p tợ ự động toàn di n là ph n mệ ầ ềm cơ sở cho t t c các ấ ả phần m m khác phát tri n: L p trình, tích h p c u hình thi t b trong d i s n ph m. ề ể ậ ợ ấ ế ị ả ả ẩ Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu, tạo nên tính th ng nh t, tồn v n cho h th ng ng d ng qu n lý, v n hành. ố ấ ẹ ệ ố ứ ụ ả ậ TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
• Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngơn ngữ hỗ trợ đa dạng.
• Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát.
• Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống.
• Tích hợp mơ phỏng hệ thống.
• Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens. Hiện t i ph n m m TIA Portal có nhi u phiên bạ ầ ề ề ản như TIA Portal V14,TIA Portal V15, TIA Portal V16 và mới nh t là TIA Portal V17. Tùy theo nhu c u s ấ ầ ử dụng mà người dùng s l a chẽ ự ọn cài đặt TIA portal phiên bản tương ứng.
<b>2.2.2 Ưu – nhược điểm khi sử dụng TIA Portal </b>
TIA Portal là thu t ng quen thuậ ữ ộc đượ ức ng dụng trong các lĩnh vự ực t động hóa, tích h p nhi u ph n m m ph ợ ề ầ ề ổ thông khác như: HMI, PLC, Inverter của Siemens. Ph n m m TIA Portal có nhầ ề ững ưu và nhược điểm trong v n hành h ậ ệ thống tự động hóa.
<b>Ưu điểm: </b>
• Tích h p t t c các ph n m m trong 1 n n t ng, chia sợ ấ ả ầ ề ề ả ẻ cơ sở ữ ệ d li u chung d dàng qu n lý, th ng nh t cễ ả ố ấ ấu hình. Gi i pháp v n hành thi t b ả ậ ế ị nhanh chóng, hi u qu , tìm ki m kh c ph c sệ ả ế ắ ụ ự c trong th i gian ng n. ố ờ ắ • Tất cả các y u tố: b lế ộ ập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu hình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên ti t ki m th i gian ế ệ ờ thao tác, thi t l p truyế ậ ền thông gi a các thi t b . Ch v i 1 bi n s c a ữ ế ị ỉ ớ ế ố ủ bộ lập trình PLC được th vào màn hình HMI, kả ết nối được thi t l p mà ế ậ
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">Thiết kế PLC TỔNG QUAN VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM TIA PORTAL
<b>13 </b>
Nhược điểm: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng bộ nhớ khổng lồ. Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời gian để làm quen sử dụng.
<b>2.2.3 Các thành ph n trong b cài TIA Portal </b>ầ ộ
Phần mềm TIA Portal được Siemens phát tri n v i nhi u thành ph n giúp ể ớ ề ầ người dùng qu n lý, l p trình PLC, HMI hi u qu . Các thành ph n có trong b ả ậ ệ ả ầ ộ TIA Portal:
• Simatic Step 7 professional và Simatic step 7 PLCSIM: Giải pháp lập trình và mơ phỏng PLC 300, S&-400, Simatic 1200, Simatic S7-1500…
• Simatic WinCC Professional: Được dùng để lập trình màn hình HMI, và giao diện SCADA.
• Simatic Start Driver: Được lập trình cấu hình Siemens.
• Sirius và Simocode: Thiết lập cấu hình và chuẩn đốn lỗi linh hoạt. • Điều khiển chuyển động đơn trục và đa trục với hỗ trợ Scout TIA. Thư
viện Simatic Robot đầy đủ dữ liệu cho phép người dùng thiết lập cấu hình và hệ thống nhanh chóng.
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">Thiết kế PLC Thiết kế vầ mô phỏng sản phẩm
<b>CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VẦ MÔ PH NG S N PH</b>Ỏ Ả <b>ẨM 3.1 Giới thi u h th</b>ệ ệ <b>ống và các yêu cầu cần thiết </b>
<b>3.1.1 Giới thiêu h th</b>ệ <b>ống </b>
Hệ thống đóng gói sản phẩm trên PLC S7-1200 được thiết kế để đóng gói các s n phả ẩm như thực phẩm, đồ dùng gia đình, đồ chơi, vv. Hệ thống đóng gói sản ph m bao g m các thành phẩ ồ ần sau:
<b>• Băng truyền thứ nhất: Sử dụng để truyền sản phẩm, nhiệm vụ chính là </b>
để đưa sản phẩm vào thùng (thùng được đặt ở băng uyền thứ hai)tr
<b>• B</b>ăng uyền thứ hai: <b>tr</b> Sử dụng để truyền thùng nó có nhiệm vụ đưa , đúng thùng vào vị trí nhận nhận sản phẩm
• Hai cảm biến.
o Cảm biến thứ nhất: Được đặt ở vị trí băng uyền thứ nhất, có tr chức năng đếm số lượng sản phẩm cho mỗi thùng hàng o Cảm biến thứ hai: Được đặt ở vị trí băng truyền thứ hai, có chức
năng phát hiện thùng hàng đã ở đúng vị trí nhận hàng hay chưa • Hai bộ đếm: Dùng để đếm số lượng sản phẩm cho vào thùng và số
• Hai dây chuy n phề ải hoạt động nh p nhàng v i nhau. ị ớ
• Hệ th ng ph i có khố ả ả năng tự động hóa và hoạt động liên tục trong th i ờ gian dài để tăng năng suất và giảm thời gian s n xu t. ả ấ
• Hệ th ng phố ải đảm bảo an toàn cho ngườ ử ụi s d ng và tránh các tai n n ạ
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">Thiết kế PLC Thiết kế vầ mô phỏng sản phẩm
<b>15 </b>
<b>3.2 Lưu dồ thuật tốn </b>Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn chọn chế độ
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">Thiết kế PLC Thiết kế vầ mơ phỏng sản phẩm
Hình 3.2: Lưu đồ thuật tốn đếm sản phẩm
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">Thiết kế PLC Thiết kế vầ mô phỏng sản phẩm
<b>17 </b>
<b>3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống </b>Hê thống đóng gói sản phẩm có 2 chế độ:
• Chế độ th nhứ ất là điều khi n b ng tay. ể ằ ở ch d này s s d ng nút b m ế ộ ẽ ử ụ ấ để ề đi u khiển các bằng truy n thùng hàng và ề băng truy n s n ph m. ề ả ẩ • Chế độ thứ hai là chế độ tự động. ta s thiẽ ết đặt trướ ố ản ph m c a c s s ẩ ủ
mỗi thùng hàng sau đó ấn nút start 2 băng truyền sẽ hoạt động nhịp nhàng v i nhau nh vào cớ ờ ảm bi n ti m cế ệ ận được g n ắ ở v trí d ng thùng ị ừ hàng và đếm só lượng s n ph m. ả ẩ
<b>3.4 S ản ph m mơ ph ng </b>ẩ ỏ
Hình 3.3: Mơ phỏng sản phẩm
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">Thiết kế PLC Thiết kế vầ mơ phỏng sản phẩm
Hình 3.4: Mơ phỏng sản phẩm
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">Thiết kế PLC Kết luận
<b>19 </b>
<b>KẾT LUẬN Kết quả đạt được </b>• Hiểu biết về quy trình đóng gói sản phẩm và các yêu cầu cần thiết để đóng gói sản phẩm đạt chất lượng và an tồn.
• Hiểu biết về lập trình PLC và các ngơn ngữ lập trình như Ladder Diagram, Function Block Diagram, vv.
• Sử dụng thành thạo phần mềm TIA Portal để lập trình cho PLC S7-1200. • Kỹ năng tối ưu hóa chương trình và kiểm tra hệ thống đóng gói sản phẩm
trên mơi trường phần mềm.
• Kiến thức về vi điều khiển và các linh kiện điện tử cơ bản để có thể kết nối và điều khiển các thiết bị trong hệ thống đóng gói sản phẩm.
<b>Hướng phát triển </b>
<b>• Phát triển chức năng phản hồi các thông tin, sự cố về thiết bị điều khiển </b>
• Thêm chức năng điều khiển, giám xát từ xa thông qua ứng dụng điện thoại hoặc web
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">Thiết kế PLC Tài liệu tham khảo
<b>TÀI LI U THAM KH O </b>Ệ Ả
[1] truy c p lậ ần cu i ngày 31/03/2023 ố [2] Kĩ thuật điều khiển lập trình PLC Simatic S7200, Th.S Châu Chí Đức
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">Thiết kế PLC Phụ lục
<b>21 </b>
<b>PHỤ LỤC Chương trình chính </b></div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">Thiết kế PLC Phụ lục
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">Thiết kế PLC Phụ lục
<b>23 </b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">Thiết kế PLC Phụ lục
<b>PLC tags </b>
<b>HMI tags </b>
</div>
